(57)【要約】発光素子は、透明又は半透明である第１基板と、前記第１基板に対向して設けられている第２基板と、前記第１基板上に設けられている透明又は半透明である第１電極と、前記第２基板上に前記第１電極と対向して設けられている第２電極と、発光性有機材料が表面に担持されている金属酸化物半導体多孔体を含み前記第１電極と前記第２電極との間に挟みこまれている発光体層とを備える。
2004112440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明又は半透明である第１基板と、
前記第１基板に対向して設けられている第２基板と、
前記第１基板上に設けられている透明又は半透明である第１電極と、
前記第２基板上に前記第１電極と対向して設けられている第２電極と、
発光性有機材料が表面に担持されている金属酸化物半導体多孔体を含み前記第１電極と前記第２電極との間に挟みこまれている発光体層とを備えていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記金属酸化物半導体多孔体は、金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記金属酸化物半導体粒子粉末は、ｎ型半導体材料よりなる粒子粉末であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光性有機材料は、前記金属酸化物半導体多孔体表面に化学吸着により担持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記発光体層に加えて、少なくとも１つの有機層をさらに備え、前記有機層は接着性を有する有機材料を含み、前記接着性を有する有機材料を含む層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記有機層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記有機層の厚みを規定していることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記スペーサは、粒状であり、且つ透明または半透明であることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記スペーサは、絶縁性材料からなることを特徴とする請求項６又は７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記スペーサの粒径は、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記有機層内に含まれる接着性を有する有機材料は、少なくとも高分子系材料を含むことを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第１基板と前記第１電極との間に挟まれている低屈折率層をさらに備えることを特徴とする請求項５から１１のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１２のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１２のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記正孔注入電極との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が電子輸送層であって、前記電子輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１２のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記正孔注入電極との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が電子輸送層であって、前記電子輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１２のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記有機層との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が正孔注入層であって、前記正孔注入層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１２のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記有機層との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が正孔注入層であって、前記正孔注入層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１２のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項２０】
前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えることを特徴とする請求項１３、１４、１７又は１８のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記正孔注入電極は、黒色を呈することを特徴とする請求項１３、１５又は１７に記載の発光素子。
【請求項２２】
前記黒色を呈する正孔注入電極は、ｐ型半導体材料よりなる電極であることを特徴とする請求項２１記載の発光素子。
【請求項２３】
前記電子注入電極と前記金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層との間に金属酸化物半導体層をさらに備えることを特徴とする請求項１３、１４、１７又は１８に記載の発光素子。
【請求項２４】
前記金属酸化物半導体層は、ｎ型半導体材料よりなることを特徴とする請求項２３に記載の発光素子。
【請求項２５】
前記第２電極に接続された薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１から２４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項２６】
前記薄膜トランジスタは、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項２５に記載の発光素子。
【請求項２７】
請求項２５又は２６に記載の複数の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタは、前記ｘ電極及び前記ｙ電極とそれぞれ接続されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２８】
黒色染料を表面に担持させた金属酸化物半導体多孔体の領域によって、２次元配列された複数の発光素子を区分する境界を形成していることを特徴とする請求項２７の表示装置。
【請求項２９】
請求項１から４のいずれかに記載の発光素子において、前記第２電極に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを含む前記第２基板と前記第２電極の間に挟まれている接着層とをさらに備え、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする発光素子。
【請求項３０】
前記接着層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記接着層の厚みを規定していることを特徴とする請求項２９に記載の発光素子。
【請求項３１】
前記スペーサは、絶縁性材料からなることを特徴とする請求項３０に記載の発光素子。
【請求項３２】
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記多孔体と前記第２基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３３】
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第１基板の上の前記正孔輸送層と前記第２基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３４】
前記正孔輸送層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３２又は３３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３５】
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第１基板の上の前記電子輸送層と前記第２基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３６】
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記多孔体と前記第２基板の上の前記電子輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３７】
前記電子輸送層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３５又は３６に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３８】
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔輸送層と前記第２基板の上の前記正孔注入層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３９】
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔注入層と前記第２基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項４０】
前記正孔注入層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３８又は３９に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４１】
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に正孔注入電極を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に接着層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔注入電極と前記第２基板の上の前記接着層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項４２】
前記接着層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする請求項４１に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、発光ディスプレイや、通信、照明などに用いられる各種光源として使用可能な発光素子及び該発光素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】  近年、平面型の表示装置の中で、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に期待が集まっている。このＥＬ素子は、自発発光性を有し視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持つ。
現在実用化されているＥＬ素子には、発光材料として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と発光材料として有機材料を用いた有機ＥＬ素子がある。硫化亜鉛等の無機材料を用いた無機ＥＬ素子は、その駆動に比較的高い交流電圧を必要とすることから駆動回路が複雑であったり、輝度が低い等の課題があり、実用化が進んでいない。
一方、有機材料を発光材料とする有機ＥＬ素子は、１９８７年にＴａｎｇらによって提案された正孔輸送層と有機発光層とを順次積層した２層構成の素子（例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，５１，１９８７，Ｐ９１３）により、１０Ｖ以下の駆動電圧で、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２以上の発光が得られるとされており、これがきっかけとなって、今日に至るまで、活発な研究開発が進められてきた。
以下、現在一般に検討されている有機ＥＬ素子について、図２３を用いて説明する。この有機ＥＬ素子２００は、透明な基板１上に透明又は半透明の正孔注入電極２、正孔輸送層３、発光体層６、電子注入電極７の順に積層して形成されている。なお、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層を設けたり、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層、さらに電子注入電極７との界面に電子注入層を設けることもある。
正孔注入電極としては、透明導電膜であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜が用いられる。ＩＴＯ膜はその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等によって成膜される。
正孔輸送層としては、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）等、Ｔａｎｇらの用いたジアミン誘導体が用いられる。これらの材料は一般に透明性に優れ、８０ｎｍ程度の膜厚でもほぼ透明である。
発光体層としては、Ｔａｎｇらの報告と同様に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等の電子輸送性発光材料を真空蒸着により数十ｎｍの膜厚に形成して用いる構成が一般的である。種々の発光色を実現するなどの目的で、発光体層は比較的薄膜とし、電子輸送層を２０ｎｍ程度積層した、所謂ダブルヘテロ構造が採用されることもある。
電子注入電極としては、Ｔａｎｇらの提案したＭｇＡｇ合金あるいはＡｌＬｉ合金等のように、仕事関数が低く電子注入障壁の低い金属と比較的仕事関数が大きく安定な金属との合金、又は、ＬｉＦ等の種々の電子注入層とアルミニウム等との積層電極が用いられることが多い。
また、各画素の駆動に低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた有機ＥＬ表示装置が知られている（例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ，ｖｏｌ．８，Ｎｏ．２，ｐ９３−９７）。
またさらに、表示装置を実現する際には一般的に円偏光板が併設される。これは、電子注入電極に用いられるＭｇＡｇ合金等の金属電極表面で、表示装置内に入射してきた外光が反射し、コントラストが悪化するのを防ぐためである。
従来の有機ＥＬ素子を用いた表示装置では、透明基板上に透明正孔注入電極、有機層、電子注入電極の順に形成し、正孔注入電極側から発光を取り出す構成となっている。さらに、各画素を駆動する薄膜トランジスタを設けたアクティブマトリクス型の表示装置の場合には、透明基板上に薄膜トランジスタを配置することによって大きな開口率を取り難いという欠点があった。
アクティブマトリクス型表示装置の開口率を向上させて高輝度化を図るために、薄膜トランジスタを形成した基板を下面に配置し、対向する上面から光を取り出す構造が提案されている（「高輝度・高精細に有利なＴｏｐ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ構造」，Ｔｒｉｇｇｅｒ，１０月号（２００１）ｐｐ１２−１３）。
上面から光を取り出す構造の有機ＥＬ素子を図２４を用いて説明する。この有機ＥＬ素子２１０は、基板１上に正孔注入電極２、正孔輸送層３、発光体層６、透明な電子注入電極７、保護層２１１の順に積層して形成されている。この有機ＥＬ素子は、図２３に示す有機ＥＬ素子２００と異なり、電子注入電極に透過性が必要となる。前述の提案では、透明電子注入電極としてＴａｎｇらの提案したＭｇＡｇ合金を１０ｎｍ程度の薄層として用いている。また保護層としては透明樹脂膜等が用いられる。
【発明の開示】
上面から光を取り出す構造の発光素子の場合、上面に配置される電極に透過性が必要となる。従って、下面に配置される背面基板に薄膜トランジスタを形成した後、順次有機材料を含む発光層等を積層し、さらにその後に透明電極を形成することになるが、一般に透明電極として用いられるＩＴＯの場合は、成膜する際の熱的影響によって、下層の有機層が劣化してしまったり、十分なキャリア注入が得られないといった課題が生ずる。また、図２４のように上面光取り出し構造の有機ＥＬ素子２１０の場合には、電子注入電極７を透明電極とするために光取り出し面に薄い金属膜や樹脂膜を用いることになる。一般に有機ＥＬ素子は、水分や酸素の影響を受けて輝度の低下やダークスポットの増加等の劣化が生じるが、光の取り出し面に薄い金属膜や樹脂膜を用いる場合、ガラス基板等に比べて水分や酸素のバリア性に劣るため、素子の寿命が短くなる課題が生じる。このように、上面から光を取り出す構造の発光素子は、大きな開口率を実現しやすい反面、高輝度であることと高信頼性、長寿命であることを同時に満足させることは困難であった。
また、表示装置の特性としては、高輝度であって、長寿命であることが望まれている。しかし、有機ＥＬ素子を用いた表示装置では、輝度を上げるために発光材料である有機材料に流す電流密度を増すと有機材料が劣化しやすく、寿命が短くなる課題が生じる。
一方、有機ＥＬ素子の発光体層から得られる光束を増やすことで高輝度化を実現する方法としては、電極と発光体層との接触面積を大きくする方法がある。電極と発光体層との接触面積を大きくするためには、例えば、発光素子の透明基板の表面を凹凸に形成する方法や、さらに正孔注入電極を凹凸にパターニングする方法等がある。しかし、上記の方法では、有機ＥＬ素子の表面積は従来の２〜３倍程度にとどまり、表面積を飛躍的に増加させることはできなかった。
またさらに、従来の有機ＥＬ素子では、各有機層が薄膜であるため、その膜厚の精密な制御が必要となる。各有機層の膜厚に不均一さが生じた場合、発光輝度の面内均一性が不十分となることがあった。
またさらに、従来の有機ＥＬ表示装置では、円偏光板による外光反射対策が提案されているが、円偏光板によって有機ＥＬ素子からの発光も減衰してしまう課題があり、この点においても、高輝度を実現することは困難であった。
本発明の目的は、高輝度であって、発光輝度の面内均一性が良好であり、且つ、長寿命で発光品位の安定した上面光取り出し構造の発光素子ならびにその製造方法と、その発光素子を用いた表示装置を提供することである。
本発明に係る発光素子は、
透明又は半透明である第１基板と、
前記第１基板に対向して設けられている第２基板と、
前記第１基板上に設けられている透明又は半透明である第１電極と、
前記第２基板上に前記第１電極と対向して設けられている第２電極と、
発光性有機材料が表面に担持されている金属酸化物半導体多孔体を含み前記第１電極と前記第２電極との間に挟みこまれている発光体層とを備えていることを特徴とする。
また、前記金属酸化物半導体多孔体は、金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体であってもよい。さらに、前記金属酸化物半導体粒子粉末は、ｎ型半導体材料よりなる粒子粉末であってもよい。またさらに、前記発光性有機材料は、前記金属酸化物半導体多孔体表面に化学吸着により担持されていることが好ましい。
また、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記発光体層に加えて、少なくとも１つの有機層をさらに備え、前記有機層は接着性を有する有機材料を含み、前記接着性を有する有機材料を含む層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。また、前記接着性を有する有機材料は、少なくとも高分子系材料を含んでいてもよい。
また、前記透明または半透明基板は、ガラス基板であることを特徴とする。
また、前記透明または半透明基板と前記電子注入層との間に挟まれた低屈折率層をさらに備えることを特徴とする。
また、前記有機層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記有機層の厚みを規定していることを特徴とする。さらには、前記スペーサが粒状であり、且つ透明または半透明であることを特徴とする。さらには、前記スペーサが絶縁性材料からなることを特徴とする。さらには、前記スペーサの粒径が、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする。
また、前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。またさらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
また、前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。またさらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
また、前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記正孔注入電極との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が電子輸送層であって、前記電子輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
また、前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記正孔注入電極との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が電子輸送層であって、前記電子輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
また、前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記有機層との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が正孔注入層であって、前記正孔注入層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。
また、前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記有機層との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が正孔注入層であって、前記正孔注入層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。
また、前記第２電極が正孔注入電極である場合において、前記正孔注入電極は、黒色を呈していることを特徴とする。さらには、前記黒色を呈する正孔注入電極は、ｐ型半導体よりなる電極であることを特徴とする。これによって、発光素子内に入射してきた外光の反射を防止することができる。
また、前記電子注入電極の上に前記金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層が形成されている場合において、前記電子注入電極と前記金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層との間に金属酸化物半導体層をさらに備えることを特徴とする。さらには、前記金属酸化物半導体層は、ｎ型半導体よりなることを特徴とする。
また、前記第２電極に接続された薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする。さらには、前記薄膜トランジスタは、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであってもよい。
本発明に係る表示装置は、上記複数の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタは、前記ｘ電極及び前記ｙ電極とそれぞれ接続されていることを特徴とする。
また、表面に黒色染料を担持させた金属酸化物半導体多孔体の領域によって、２次元配列された複数の発光素子を区分する境界を形成していることを特徴とする。
また、前記第２電極に接続された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタを含む前記第２基板と前記第２電極との間に挟まれている接着層とをさらに備え、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。
また、前記接着層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記接着層の厚みを規定していることを特徴とする。さらには、前記スペーサが絶縁性材料からなることを特徴とする。
本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記多孔体と前記第２基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明または半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第１基板の上の前記正孔輸送層と前記第２基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
また、前記正孔輸送層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記正孔輸送層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第１基板の上の前記電子輸送層と前記第２基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記多孔体と前記第２基板の上の前記電子輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
また、前記電子輸送層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記電子輸送層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
また、透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔輸送層と前記第２基板の上の前記正孔注入層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
また、透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔注入層と前記第２基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
また、前記正孔注入層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記正孔注入層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
また、透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に正孔注入電極を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に接着層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔注入電極と前記第２基板の上の前記接着層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
また、前記接着層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記接着層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る構成の発光素子によれば、発光体層として、発光性有機材料を表面に担持している金属酸化物半導体多孔体を電子注入電極の上に設けている。このために、発光性有機材料の接触面積を大きくとることができ、発光に寄与する面積が増加し、発光素子としての輝度を高めることができる。また、発光素子としての輝度を同程度とした場合、発光性有機材料を流れる電流密度を減少させることができ、有機材料の劣化を抑制できる。さらに、接着性を有する有機材料を含む有機層を接着層としてその上下の層を貼り合わせている構造なので、上部光取り出し面にガラス及びＩＴＯ電極等からなる透明基板を用いることができ、水分や酸素のバリア性に優れた信頼性の高い発光素子を提供することができる。接着層としての有機層をベタ薄膜として設け、且つスペーサを有機層中に分散した構成であるため、簡単で安価な塗布プロセスによる一体成膜が可能であると同時に、カラー表示装置とした場合、各画素に対して、貼り合わせ時の高度なアライメントの必要がなく、製造プロセスの簡素化もまた可能である。さらに、スペーサによって膜厚を規定しているために、輝度の面内均一性の良好な発光が得られる。またさらに、正孔注入電極として黒色電極を用いることができ、円偏光板を排除した光取り出し効率の高い発光素子を提供することができる。以上のように、高輝度と高信頼性を両立させた上、容易に製造できる上面光取り出し構造の発光素子及び表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施の形態１に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態１に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図３は、本発明の実施の形態２に係る発光素子の斜視図である。
図４は、本発明の実施の形態３に係る表示装置の平面概略図である。
図５は、本発明の実施の形態３に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図６は、本発明の実施の形態４に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図７（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態４に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図８は、本発明の実施の形態５に係る発光素子の斜視図である。
図９は、本発明の実施の形態６に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図１０は、本発明の実施の形態７に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図１１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態７に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図１２は、本発明の実施の形態９に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図１３は、本発明の実施の形態１０に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図１４（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１０に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図１５は、本発明の実施の形態１２に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図１６は、本発明の実施の形態１３に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図１７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１３に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図１８は、本発明の実施の形態１５に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図１９は、本発明の実施の形態１６に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図２０（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１６に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図２１は、本発明の実施の形態１８に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図２２は、本発明の実施の形態１９に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図２３は、従来の有機ＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
図２４は、従来の上面光取り出し構造の有機ＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
図２５は、本発明の実施の形態２０に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図２６（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態２０に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図２７は、本発明の実施の形態２２に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図２８は、本発明の実施の形態２３に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図２９（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態２３に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図３０は、本発明の実施の形態２５に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図３１は、本発明の実施の形態２６に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図３２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態２６に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図３３は、本発明の実施の形態２８に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図３４は、本発明の実施の形態２９に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図３５（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態２９に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図３６は、本発明の実施の形態３１に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図３７は、本発明の実施の形態３２に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図３８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態３２に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図３９は、本発明の実施の形態３４に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図４０は、本発明の実施の形態３５に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
図４１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態３５に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
図４２は、本発明の実施の形態３７に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
図４３は、本発明の実施の形態３８に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態に係る発光素子およびその製造方法、該発光素子を用いた表示装置およびその製造方法について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光素子について、図１を用いて説明する。図１は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１０は、発光材料に発光性有機材料５を用いている。この発光素子１０は、透明基板８と、前記透明基板８に対向して設けられた基板１と、透明基板８と基板１との間に挟まれている、発光性有機材料５を表面に担持している金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６とを備える。さらに詳細には、この発光素子１０は、透明基板８に形成された透明な電子注入電極７と、基板１に形成された正孔注入電極２と、前記電子注入電極７と正孔注入電極２との間に、発光体層６と正孔輸送層３とが順に積層されている。また、光は、矢印で示したように、透明基板８の側から取り出される。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。また、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層又は導電層を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極２は、黒色を呈していてもよい。これによって発光素子内に入射してきた外光が正孔注入電極２の表面で反射することを防止でき、外光コントラストを良好にできる。さらに、電子注入電極７と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。さらに、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６との間にｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく透明電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。さらにこの発光素子１０では、発光体層６として、発光性有機材料５を表面に担持している金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を用いているので、発光性有機材料５の接触面積を大きくとることができる。電流は金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を介して発光性有機材料に流れるので、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体と発光性有機材料５との接触面積が増加したことによって、発光に寄与する面積が増加し、発光素子１０としての輝度を高めることができる。発光素子１０としての輝度を同程度とした場合、発光体層６の発光性有機材料５を介して流れる電流密度を減少させることができ、発光性有機材料５の劣化を抑制できる。
次に、発光素子１０の各構成部材について詳細に説明する。
まず、透明基板８について説明する。透明基板８は、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体とその表面に担持された発光性有機材料５を含む発光体層６を支持できるものであればよい。また、発光体層６内で生じた発光を素子外部に取り出せるように透明又は半透明の材料であればよい。透明基板８としては、例えば、コーニング１７３７等の通常のガラス基板、又は、ポリエステルその他の樹脂フィルム等を用いることができる。特に好適な例として、通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように無アルカリガラスや、シリカガラス、セラミックス基板、シリコン基板等を用いることが好ましいが、これらに限定されない。また、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしてもよい。樹脂フィルムとしては、耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の材料を用いればよく、ポリエチレンテレフタレート系やポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン６の組み合わせやフッ素樹脂系材料等を使用できる。なお、発光素子１０において、基板１及び正孔注入電極２を透明ないし半透明にすることにより、両面から発光を取り出すこともできる。
次に、電子注入電極７について説明する。電子注入電極７としては、ＩＴＯ、ＩｎＺｎＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ポリアニリン等を用いることができる。特に好適な例として、ＩＴＯ、ＩｎＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の無機化合物であることが好ましいが、これらに限定されない。ところで、図２３に示される有機ＥＬ素子２００及び図２４に示される有機ＥＬ素子２１０では、電子注入電極として、仕事関数が低く、発光層等の有機材料層に対して電子注入障壁の少ないアルカリ金属やアルカリ土類金属と、比較的仕事関数が高く安定なＡｌ、Ａｇ等の金属との合金が用いられてきた。一方、透明導電膜として一般的なＩＴＯは仕事関数が４．３から４．７ｅＶと高く、発光層等の有機材料層に対して電子注入障壁が高くなるために、効率的な電子注入は行われない。本発明では、後述する発光体層６との構成により、仕事関数の高いＩＴＯ等であっても、発光体層等の有機材料層に対して効率的な電子注入を実現した。
ＩＴＯ膜はその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法によって成膜できる。また成膜後に、抵抗率や仕事関数等の特性を制御する目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。電子注入電極７の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率とから決定される。なお、有機ＥＬ素子では、比較的、駆動電流密度が高いので配線抵抗が問題となるため、シート抵抗値を小さくするため１００ｎｍ以上の厚さで用いられることが多い。
以上のように本発明では、電子注入電極７としてＩＴＯ等を、透明基板８としてガラス基板等を用いることが可能となった。一方、図２４に示される有機ＥＬ素子２１０では、アルカリ金属やアルカリ土類金属と、Ａｌ、Ａｇ等の金属との合金を用いた電極に透過性をもたせるため、１０ｎｍ程度の薄層として用いている。これにより、電極を保護する目的として透明樹脂膜等の保護層が必要となる。しかしながら、薄い金属膜と樹脂膜との構成では水分や酸素のバリア性に劣るため、これらが発光素子内部へ浸透する。発光性有機材料等は、水分や酸素の存在下で電界の印加や光照射等により、分子結合が切断され、発光性能が低下する現象が知られている。本発明においては、電子注入電極７としてＩＴＯ等を、透明基板８としてガラス基板等を用いることにより、水分や酸素のバリア性が向上し、高信頼性、長寿命の発光素子を実現することができる。
なお、透明基板８と電子注入電極７との間には低屈折率層を備えていることが好ましい。これによって、素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。低屈折率層としては、例えばシリカエアリゲルを用いることができる。光取り出し効率ηｅと屈折率ｎとの関連は、一般に下記式（１）で示される。
ηｅ＝１／２ｎ２・・・（１）
一般のガラス基板では屈折率が約１．６、シリカエアロゲルでは屈折率が１．０３であるため、シリカエアロゲルを低屈折率層として導入した場合、光取り出し効率は２倍以上向上する。
次に、発光体層６について説明する。発光体層６は、発光性有機材料５を表面に担持した金属酸化物半導体多孔体を含んでいる。また、前記金属酸化物半導体多孔体は、有機材料からなるマトリクス内に散在していてもよい。
まず、金属酸化物半導体多孔体としては、電子注入性がよく、可視光域に吸収をもたないｎ型半導体材料が用いられる。主に、Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｕ，Ｚｎ，Ｉｎ、Ｌａ，Ｃｅ等の酸化物を用いることができる。特に好適な例としては、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｎｂ２Ｏ５（酸化ニオブ）、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）、ＷＯ３（酸化タングステン）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、Ｌａ２Ｏ３（酸化ランタン）等の酸化物や、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＫＮｂＯ３、ＳｒＰｂＯ３、（Ｂａ，Ｓｒ）ＰｂＯ３、（Ｓｒ，Ｌａ）ＰｂＯ３、Ｓｒ（Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する酸化物等の単結晶体、多結晶体、及び、その粒子粉末から得られる多孔体等が用いられる。また、前記金属酸化物を主体とする複合酸化物であってもよく、例えば、ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３、ＣｄＩｎ２Ｏ４、ＺｎＩｎ２Ｏ４、ＩｎＧａＺｎＯ４、Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２等がある。またさらに、２種以上の前記金属酸化物を任意の比率で混合した複合体であってもよく、例えば、Ｎｂ２Ｏ５／ＳｒＴｉＯ３、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５／ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２、ＣｅＯ２／ＳｎＯ２、ＺｎＯ／ＳｎＯ２等の組み合わせが用いられる。さらに、前記金属酸化物に、導電性を高める目的でドナーとなる異種金属酸化物やフッ素、水素等を含有させてもよく、例えば、ＺｎＯにＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｓｉドープ、ＴｉＯ２にＴａドープ、ＢａＴｉＯ３にＬａ，Ｔａドープ、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎ，Ｔｉドープ、ＳｎＯ２にＳｂ，Ｐ，Ｆドープ、ＳｒＴｉＯ３にＮｂ，Ｔａ，Ｌａドープ、ＭｇＩｎ２Ｏ４にＨドープ等を用いることができるが、これらに限定されない。
金属酸化物半導体多孔体の表面は、その表面に担持する発光性有機材料５の量を増やすために、直径が５ｎｍ〜２００ｎｍ程度の金属酸化物半導体微粒子４が積層された多孔体構造となっている。この多孔体構造を形成することにより、電極単位面積当たりの金属酸化物半導体の表面積が大きくなり、担持する発光性有機材料５の量が増加する。
この金属酸化物半導体多孔体層の製造方法について説明する。
（１）金属酸化物半導体微粒子４の粉末は、金属ハロゲン化物または金属アルコキシド、又は、それらを加水分解した金属酸化物ゾルを用いて、ゾルゲル法によって得られる。
（２）金属酸化物半導体微粒子４の粉末をペイントコンディショナー、ホモジナイザー、超音波撹拌装置、乳鉢などを用いて溶剤に分散させる。この場合に、例えば、ポリエチレングリコール等を添加し、均一なペーストを作成する。金属酸化物半導体微粒子４の粉末の使用量としては５〜６０質量％がより好ましい。
（３）この金属酸化物半導体微粒子４のペーストを、透明基板８の上の電子注入電極７の上に塗布し、乾燥させる。金属酸化物半導体微粒子４のペーストの塗布は、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、リバースロールコート、グラビアロールコート、スクイズコート、カーテンコート、スプレイコート、ダイコート等、公知の塗布方法を用いることができる。
以上の工程によって、機械的強度と経時安定性を備えた金属酸化物半導体多孔体層を形成できるが、これらに限定されない。なお、金属酸化物半導体微粒子４、及び金属酸化物半導体微粒子を含むペーストは市販のものであってもよい。また、金属酸化物半導体微粒子４のペーストを塗布後、基板材料にもよるが好ましくは４００℃〜５００℃の温度範囲内の温度で５分間〜６０分間焼成すると、さらに機械的強度が増すため、より好ましい。またさらに、金属酸化物半導体多孔体は、焼成後に、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、酸または塩基処理等、あるいはその他の後処理を行ってもよい。
金属酸化物半導体多孔体の表面に担持させる発光性有機材料５としては、大きく分けて、低分子系発光材料と高分子系発光材料とが挙げられる。低分子系発光材料としては、ナフタレン、アントラセン、ピレン、ナフタセン等の縮合環及びその誘導体や、クマリンや４Ｈ−ピラニリデンプロパンジニトリル、フェノキサゾン等のヘテロ芳香族系化合物の誘導体が用いられる。その他の低分子系発光材料としては、ポリメチン系化合物、スチルベン系化合物、キレート金属錯体、キレートランタノイド錯体、キサンテン系化合物、及びこれらの誘導体が用いられるが、これらに限定されない。また、高分子系発光材料としては、π共役ポリマーやσ共役ポリマー、色素をポリマー化したもの、高分子金属錯体、等が用いられる。例えば、ポリ−パラ−フェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ誘導体）、ポリチオフェン誘導体（ＰＡＴ誘導体）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ誘導体）、ポリアルキルフェニレン（ＰＤＡＦ）、ポリアセチレン誘導体（ＰＡ誘導体）、ポリシラン誘導体（ＰＳ誘導体）、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）等があるが、これらに限定されない。さらに、分子量が中位のオリゴマーやデンドロン構造を有するデンドリマーであってもよい。またさらに、前述の発光性有機材料の混合物であってもよい。またさらに、前述の高分子材料中には、キャリア輸送性の低分子材料や発光色を変えるためのドーパント色素を加えてもよい。
ここで、金属酸化物半導体多孔体の表面に前述の発光性有機材料５を担持させて、発光体層６を形成する方法について説明する。なお、後述する製造方法は一例であって、これらの方法に限定されない。前述の多孔体の表面へ発光性有機材料５を担持させる方法としては、化学吸着させる方法が用いられる。化学吸着の方法としては、例えば、まず、発光性有機材料５にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を導入し、金属酸化物半導体多孔体の表面の水酸基（−ＯＨ）とエステル結合させて固定化することができる。エステル化は、発光性有機材料５を溶剤に溶解又は分散させ、この溶液又は分散液に金属酸化物半導体多孔体を浸漬させることによって行うことができる。なお、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他、公知の塗布方法を使用することによっても同様に可能である。以上の処理によって、表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６を形成できる。なお、カルボキシル基の代わりに、チオカルボキシル基（−ＣＳＯＨ）、ジチオカルボン酸（−ＣＳＳＨ）、スルホ基（−ＳＯ３Ｈ）、スルフィノ基（−ＳＯ２Ｈ）、スルフェノ基（−ＳＯＨ）、ホスホノ基（−ＰＯ（ＯＨ）２）、ホスフィン基（−ＰＨ２Ｏ２）、メルカプト基（−ＳＨ）、トリメトキシシリル基（−Ｓｉ（ＯＣＨ３））、トリクロロシリル基（ＳｉＣｌ３）、アミド基（−ＣＯＮＨ２）、アミノ基（−ＮＨ２）を用いることもできる。さらに、金属酸化物半導体多孔体の金属元素との配位結合であってもよい。また、表面に発光性有機材料５を吸着させた後に、酸または塩基処理等の後処理を行っても良い。
以上に電子注入電極７と発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６についての詳細を述べた。ここで、仕事関数の高いＩＴＯ等であっても、発光体層等の有機材料層に対して効率的な電子注入が行える点について説明する。発光性有機材料５は、単体でも電子輸送性を有する材料であり、電子輸送を担うπ電子雲の広がりが大きい分子構造を持つ。前述したように、発光性有機材料５は金属酸化物半導体多孔体の表面に対して化学吸着しているため、発光性有機材料５のπ電子雲の広がりが、金属酸化物半導体多孔体の表面にまで作用するため、注入障壁に阻害されることなく電子注入が起きる。さらに金属酸化物半導体にはｎ型半導体を用いており、電子注入電極７から効率的な電子注入が可能となる。
さらに、発光性有機材料５と金属酸化物半導体多孔体の表面との化学吸着は、有機材料と電極界面での剥離による発光素子の劣化防止にも有効である。
また、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４から得られる多孔体を含む発光体層６との間にｎ型半導体材料よりなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。ここで用いられる金属酸化物半導体には、金属酸化物半導体微粒子４と同様の複合酸化物、または混合物等が用いられる。
次に、正孔輸送層３について説明する。正孔輸送層３については、前述の発光体層６と正孔注入電極２を含む基板１との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。この正孔輸送層３としては、導電性ポリマーであればよく、さらに好ましくは、ホール移動度の高い正孔輸送性の高分子材料であればよい。正孔輸送性の高分子材料には、π共役ポリマーやσ共役ポリマー、さらに低分子系で正孔輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマー等があり、例えばアリールアミン系化合物等が組み込まれたものがある。これらの具体的な例としては、芳香族アミンを側鎖に有するポリメタクリルアミド（ＰＴＰＡＭＭＡ、ＰＴＰＤＭＡ）、芳香族アミンを主鎖に有するポリエーテル（ＴＰＤＰＥＳ，ＴＰＤＰＥＫ）等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも特に好適な例として、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓと極めて高いホール移動度を示す。さらに、他の好適な例としては、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）やポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等がある。
また、導電性又は非導電性ポリマーに低分子系の正孔輸送性材料を分子分散させた形態も同様に可能である。低分子系の正孔輸送材料としては、ＴＰＤ、Ｎ，Ｎ’−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）等、Ｔａｎｇらの用いたジアミン誘導体、特に日本国特許第２０３７４７５号に開示されたＱ１−Ｇ−Ｑ２構造のジアミン誘導体等が挙げられるが、これらに限定されない。なお、Ｑ１及びＱ２は、別個に窒素原子及び少なくとも３個の炭素鎖（それらの少なくとも１個は芳香族のもの）を有する基である。Ｇは、シクロアルキレン基、アリーレン基、アルキレン基又は炭素−炭素結合からなる連結基である。分子分散系での具体例としては、ＴＰＤをポリカーボネート中に高濃度で分子分散させた例があり、そのホール移動度は１０−４ｃｍ２／Ｖｓから１０−５ｃｍ２／Ｖｓ程度である。
さらに好ましくは、正孔輸送層３には、その界面付近に光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１の上の正孔注入電極２と透明基板８の上の発光体層６との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
正孔輸送層３の成膜方法としては、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他、公知の塗布方法を使用することができる。
次に、正孔注入電極２について説明する。正孔注入電極２としては、比較的仕事関数が大きく安定で、可視光域で反射率のほぼ一定した、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｔ等の金属からなるものが好適であるが、これらに限定されない。なお、正孔注入電極２は、黒色を呈していることがさらに好ましい。この黒色電極としては、正孔注入性を有し、且つ可視光域に吸収を有するｐ型半導体材料であることがより好ましい。この黒色電極は、表示装置内に入射してきた外光が正孔注入電極２の表面で反射して、表示装置の外光コントラストが悪化するのを防ぐ効果をもたらす。表示装置を実現する際には一般的に発光素子の光取り出し面に、円偏光板が設けられる。これは、基板１の上の電極表面における前述の反射光を、位相差によって消光し、外光コントラストの悪化を防ぐためである。しかしながら、円偏光板は、固有の透過率を有しており、発光素子からの発光そのものも減衰させてしまう弊害がある。現在一般的に使用されている円偏向板の透過率は５０％程度であり、従って、発光素子からの光取り出し効率は約１／２となり、高輝度化の妨げとなっている。本発明における黒色電極は、吸光度が大きく、表示装置内に入射してきた外光を吸収する。この効果により、円偏向板がなくても外光コントラストの良好な表示装置を実現することが可能となる。
黒色電極の具体例としてはＣｕＯとＣｕ２Ｏとの混合物等を用いることができる。一般に不定比金属酸化物において、酸素過剰型若しくは金属不足型の酸化物はｐ型半導体となる。これは結晶内においてベーカンシー（空孔）となる不足の金属イオンに対して、つりあう正孔が共存するためである。前述のＣｕＯとＣｕ２Ｏとの混合物の場合、Ｃｕ２Ｏが金属不足型の不定比酸化物である。結晶中にＣｕのベーカンシーが存在することから、正孔をキャリアとするｐ型半導体の性質を示す。一方のＣｕＯは黒色物質であり、これらの混合物は両者の性質を有す。また、他の例としては、ＮｉＯ（ｐ型半導体）とＮｉ２Ｏ３（黒色物質）との混合物やＦｅ２Ｏ３（ｐ型半導体）とＦｅＯ若しくはＦｅ３Ｏ４（黒色物質）との混合物等を用いることができる。これらの電極の形成方法としては、スパッタリング等の乾式方法、またはめっきや、ペーストを作製してコーティング等の湿式方法がある。またさらに、前述の黒色電極はカーボンブラック等の炭素材料を用いてもよい。
次に、この発光素子１０の製造方法について、図２を用いて説明する。この発光素子１０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図２（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、表面に前記の発光性有機材料５を担持する金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図２（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ａを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図２（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記正孔注入電極２の上に正孔輸送層３を形成する（図２（ｄ））。これによって基板Ｂを準備する。
（ｇ）次いで、基板Ａの発光体層６と、基板Ｂの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図２（ｅ））。
以上の工程によって、発光素子１０を形成できるが、これらに限定されない。従来の上面光取り出し構造の発光素子のように、薄膜トランジスタを配置する基板１側からの順次積層方式の場合には、正孔輸送層３と発光体層６とを形成した後に電子注入電極７を積層しなければならず、発光性有機材料５を劣化させずに、良質な電子注入電極７を形成することはできない。逆に、透明基板８からの順次積層する方式でも、正孔輸送層３を劣化させずに、薄膜トランジスタを形成することはできない。これに対して、本発明の発光素子の製造方法によれば、あらかじめ発光体層６を基板Ａに形成しておき、正孔注入電極２を形成した基板Ｂと貼り合せることによって、容易に発光素子１０を形成できる
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
次に、このようにして作成された発光素子１０における発光の機構について説明する。まず、電子注入電極７から注入された電子が、発光体層６で金属酸化物半導体多孔体を通じてその表面に移動し、さらにエステル結合により化学吸着している発光性有機材料５に移動する。一方、正孔注入電極２から注入された正孔は、正孔輸送層３を移動して、発光性有機材料５に到達し、ここで前述の電子と再結合して発光を示す。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光素子について、図３を用いて説明する。図３は、この発光素子２０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子２０は、正孔注入電極２に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える。薄膜トランジスタ２１には、ｘ電極２２とｙ電極２３とが接続されている。この発光素子２０では、光は透明基板８の側から取り出すので、基板１の上への薄膜トランジスタ２１の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、薄膜トランジスタ２１を用いることによって発光素子２０にメモリ機能を持たせることができる。この薄膜トランジスタ２１としては、低温ポリシリコンやアモルファスシリコン薄膜トランジスタ等が用いられる。さらに、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであってもよい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、この表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図である。この表示装置３０は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。このアクティブマトリクス型表示装置３０は、複数個の図３に示した実施の形態２の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極２２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極２３とを備える。この発光素子アレイの薄膜トランジスタ２１は、ｘ電極２２及びｙ電極２３とそれぞれ接続されている。一対のｘ電極２２とｙ電極２３とによって特定される発光素子が一つの画素となる。このアクティブマトリクス表示装置３０によれば、前述のように、各画素の発光素子を構成する発光体層６は、表面に発光性有機材料５を担持している金属酸化物半導体多孔体を含んでいる。これにより、発光性有機材料５を担持する表面積を大きくとることができ、発光性有機材料を通る電流密度を減少させることができるので、長寿命の表示装置が得られる。
次に、この実施の形態３に係る表示装置の製造方法を、図５を用いて説明する。図５は、さらに異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の表示装置４０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１の発光素子１０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔輸送層３を塗布形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１の発光素子１０と同様に、透明な電子注入電極７、発光体層６を形成し、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置３０を作成できるが、これらの方法に限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、さらにこの画素分離領域４２は黒色を呈することがより好ましい。例えば、絶縁性高分子材料と黒色染料等を含む塗布液を、インクジェット法を用いて塗布することにより、画素分離領域４２を形成できる。これにより、ＲＧＢの各発光性有機材料を塗布する際、隣接する画素への進入を防止できる。さらには黒色を呈することにより、前述の黒色電極と同様の効果が得られる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る発光素子について、図６を用いて説明する。図６は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子５０は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、透明基板８の上に透明な正孔注入電極２を、基板１の上に電子注入電極７を設け、矢印で示す光取り出し方向に対して、逆極性となっている点で相違する。また、この発光素子５０では、基板１の上に形成した発光体層６と、透明基板８の上に形成した正孔注入電極２とを、接着性を有する正孔輸送層３によって貼り合わせている点で相違する。なお、その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、透明な正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。また、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層又は導電層を備えていてもよい。またさらに、透明な正孔注入電極２と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、発光体層６と電子注入電極７との間にｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。
次に、発光素子５０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
まず、正孔注入電極２について説明する。正孔注入電極２としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、透明又は半透明である点で相違する。正孔注入電極２としては、仕事関数の高い金属が用いられ、特に好適な透明電極の例として、ＩＴＯやＳｎＯ２を用いることができる。他の例としては、Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、又はこれらの合金が挙げられる。さらには、ポリアニリン等の導電性樹脂を用いることもできるが、これらに限定されない。ＩＴＯはその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率や仕事関数制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。正孔注入電極２の膜厚は必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定されるが、発光素子５０では比較的駆動電流密度が高く、配線抵抗が問題となるため、シート抵抗値を小さくするため１００ｎｍ以上の厚さで用いられることが多い。なお、この発光素子５０では、基板１及び電子注入電極２を透明ないし半透明にすることにより、両面から発光を取り出すことができる。
以上のように、本発明の実施の形態４では、透明な正孔注入電極２としてＩＴＯ等を、透明基板８としてガラス基板等を用いることが可能となった。これにより、実施の形態１に係る発光素子１０と同様に、高信頼性、長寿命の発光素子を実現することができる。
次に、電子注入電極７について説明する。電子注入電極７としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、非透明である点で相違する。電子注入電極７としては、仕事関数が低く電子注入障壁の少ないアルカリ金属やアルカリ土類金属と、比較的仕事関数が大きく安定なＡｌ、Ａｇ等の金属との合金を用いることができる。この合金からなる電子注入電極７は、安定でかつ電子注入が容易である。特に好適な例としては、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等を用いることができるがこれらに限定されない。また、電子注入電極７の他の構成としては、有機層側に低仕事関数の金属薄膜を形成し、その上に保護電極として安定な金属からなる金属膜を積層とする構成や、ＬｉＦやＡｌ２Ｏ３の薄膜を形成した後にＡｌを比較的厚く形成する積層構成など、種々の電極を用いることができる。
また、電子注入電極６の成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知の成膜方法を用いることができる。
次に、発光体層６について説明する。発光体層６としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、非透明な電子注入電極７の上に形成する点で相違する。また、金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６の製造方法については、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、基板１の上の電子注入電極７の上に塗布形成する点で相違する。なお、これらに用いられる構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、正孔輸送層３について説明する。正孔輸送層３としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、透明な正孔注入電極２の上に形成する点で相違する。また、透明な正孔注入電極２と発光体層６との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。なお、これらに用いられる構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子５０の製造方法について、図７を用いて説明する。この発光素子５０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図７（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図７（ｂ））。これによって基板Ｃを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図７（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図７（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｄを準備する。
（ｇ）次いで、基板Ｃの正孔輸送層３と、基板Ｄの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図７（ｅ））。
以上の工程によって、発光素子５０を形成できるが、これらに限定されない。
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る発光素子について、図８を用いて説明する。図８は、この発光素子６０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子６０は、実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態４に係る発光素子５０の電子注入電極７に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この実施の形態６に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態５に係る発光素子６０が２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
次に、この実施の形態６に係る表示装置の製造方法を、図９を用いて説明する。図９は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態６に係る表示装置７０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態４の発光素子５０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態４の発光素子５０と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔輸送層３を塗布形成した後、正孔輸送層３と発光体層６とを互いに対向させて基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、表示装置７０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
また、この表示装置７０では、発光体層６は基板１の上に、形成されるため、画素ピッチに応じた位置合わせを必要とするのは基板１側のみとなり、透明基板８側は、透明な正孔注入電極２と正孔輸送層３がベタ薄膜として製造できる。これにより、貼り合わせ時の位置決め精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る発光素子について、図１０を用いて説明する。図１０は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子８０は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、発光体層６と透明な電子注入電極７との間に電子輸送層８１をさらに備え、基板１の上に形成した発光体層６と、透明基板８の上に形成した電子注入電極７とを、接着性を有する電子輸送層８１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、電子注入電極７と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、正孔注入電極２が黒色電極であってもよい。これによって、外光コントラストを良好にできる。
次に、発光素子８０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
まず、電子輸送層８１について説明する。電子輸送層８１としては、発光体層６と電子注入電極７との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。この電子輸送層８１としては、導電性ポリマーであればよく、さらに好ましくは、電子移動度の高い電子輸送性の高分子材料であればよい。電子輸送性を備える高分子系材料としては、特に好適な例として、ポリ−［２−（６−シアノ−６−メチルペプチロキシ）−１，４−フェニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）やポリキノキサリン等が挙げられるが、これらに限定されない。また、低分子系で電子輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマーでも同様に可能である。またさらに、導電性又は非導電性ポリマーに、低分子系の電子輸送性材料を分子分散させた形態も同様に可能である。電子輸送性を備える低分子系材料としては、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、シロール誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、キノリノール系金属錯体等やこれらの２量体、３量体が挙げられる。特に好適な例としては、２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、Ａｌｑ３等が挙げられるが、これらに限定されない。
さらに好ましくは、電子輸送層８１には、その界面付近に光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１の上の発光体層６と透明基板８の上の電子注入電極７との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
また、電子輸送層８１の成膜方法としては、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他公知の塗布方法を使用することができる。
次に、この発光素子８０の製造方法について、図１１を用いて説明する。この発光素子８０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図１１（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、電子輸送層８１を形成する（図１１（ｂ））。これによって基板Ｅを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図１１（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図１１（ｄ））。
（ｇ）次いで、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図１１（ｅ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｆを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｅの電子輸送層８１と、基板Ｆの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図１１（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子８０を形成できるが、これらに限定されない。
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことが、より望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る発光素子について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態２に係る発光素子２０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態８に係る発光素子は、実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態７に係る発光素子８０の正孔注入電極２に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この実施の形態９に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態８に係る発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
次に、この実施の形態９に係る表示装置の製造方法を、図１２を用いて説明する。図１２は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態９に係る表示装置９０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態７の発光素子８０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成し、次いで、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態７の発光素子８０と同様に、透明な電子注入電極７を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて電子輸送層８１を塗布形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置９０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
また、この表示装置９０では、実施の形態６と同様に、画素ピッチに応じた位置合わせを必要とするのは基板１側のみとなり、透明基板８側は、透明な電子注入電極７と電子輸送層８１がベタ薄膜として製造できる。これにより、貼り合わせ時の位置決め精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０に係る発光素子について、図１３を用いて説明する。図１３は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１００は、実施の形態４に係る発光素子５０と比較すると、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層８１をさらに備え、基板１の上に形成した電子注入電極７と、透明基板８の上に形成した発光体層６とを、接着性を有する電子輸送層８１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔注入電極２と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。
次に、発光素子１００の各構成部材について説明する。なお、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一の部材については説明を省略する。また、この発光素子１００の電子輸送層８１を構成する部材は、実施の形態７に係る発光素子８０と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子１００の製造方法について、図１４を用いて説明する。この発光素子１００は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次に、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図１４（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図１４（ｂ））。
（ｄ）さらに、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図１４（ｃ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｇを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次に、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図１４（ｄ））。
（ｇ）次いで、前記電子注入電極７の上に、電子輸送層８１を形成する（図１４（ｅ））。これによって基板Ｈを準備する。
（ｈ）基板Ｇの発光体層６と、基板Ｈの電子輸送層８１とを互いに対向させて貼り合せる（図１４（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子１００を形成できるが、これらに限定されない。
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことが、より望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
（実施の形態１１）
本発明の実施の形態１１に係る発光素子について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態５に係る発光素子６０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態１１に係る発光素子は、実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態１０に係る発光素子１００の電子注入電極７に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細な説明を省略する。
（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態１２に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態１１に係る発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
次に、この実施の形態１２に係る表示装置の製造方法を、図１５を用いて説明する。図１５は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態１２に係る表示装置１１０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１０の発光素子１００と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて電子輸送層８１を塗布形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１０の発光素子１００と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成し、次いで、発光体層６を形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置１１０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
（実施の形態１３）
本発明の実施の形態１３に係る発光素子について、図１６を用いて説明する。図１６は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１２０は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層１２１をさらに備え、基板１の上に形成した正孔注入電極２と、透明基板８の上に形成した正孔輸送層３とを、接着性を有する正孔注入層１２１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、電子注入電極７と発光体層６との間に電子輸送層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、電子注入電極７と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６との間に、ｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。またさらに、正孔注入電極２が黒色電極であってもよい。これによって、外光コントラストを良好にできる。
次に、発光素子１２０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
まず、正孔注入層１２１について説明する。正孔注入層１２１としては、基板１の上の正孔注入電極２と透明基板８の上の正孔輸送層３との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。さらに好ましくは、正孔注入層１２１の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と、正孔注入電極２の仕事関数との間で電位障壁がなく、容易に正孔注入がなされる高分子材料であればよい。特に好適な例としては、ポリアニリン誘導体等が用いられるが、これらに限定されない。また、高分子材料に電子アクセプターをドープして導電性を高めた複合層も同様の効果があり、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）をドープしたものが挙げられるが、これらに限定されない。またさらに、導電性又は非導電性ポリマーに低分子系の正孔注入層材料を分子分散させた形態も同様に可能である。低分子系の正孔注入層材料としては、イオン化ポテンシャルの小さい銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）スターバーストアミンと呼ばれる高分子量アリールアミンが用いられるが、これらに限定されない。
さらに好ましくは、正孔注入層１２１には、その界面付近に光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１の上の正孔注入電極２と透明基板８の上の正孔輸送層３との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
また、正孔注入層１２１の成膜方法としては、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他公知の塗布方法を使用することができる。
次に、この発光素子１２０の製造方法について、図１７を用いて説明する。この発光素子１２０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図１７（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図１７（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。
（ｄ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図１７（ｃ））。これによって基板１を準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図１７（ｄ））。
（ｇ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔注入層１２１を形成する（図１７（ｅ））。これによって基板Ｊを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｉの正孔輸送層３と、基板Ｊの正孔注入層１２１とを互いに対向させて貼り合せる（図１７（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子１２０を形成できるが、これらに限定されない。
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
（実施の形態１４）
本発明の実施の形態１４に係る発光素子について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態２に係る発光素子２０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態１４に係る発光素子は、実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１３に係る発光素子１２０の正孔注入電極２に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
（実施の形態１５）
本発明の実施の形態１５に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態１５に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態１４に係る発光素子が、２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
次に、この実施の形態１５に係る表示装置の製造方法を、図１８を用いて説明する。図１８は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態１５に係る表示装置１３０のｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１３に係る発光素子１２０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔注入層１２１を塗布形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１３の発光素子１２０と同様に、透明な電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置１３０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
（実施の形態１６）
本発明の実施の形態１６に係る発光素子について、図１９を用いて説明する。図１９は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１４０は、実施の形態４に係る発光素子５０と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層１２１をさらに備え、基板１の上に形成した正孔輸送層３と、透明基板８の上に形成した正孔注入電極２とを、接着性を有する正孔注入層１２１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔注入電極２と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６との間にｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。
次に、発光素子１４０の各構成部材について説明する。なお、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一の部材については説明を省略する。また、この発光素子１４０の正孔注入層１２１を構成する部材は、実施の形態１３に係る発光素子１２０と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子１４０の製造方法について、図２０を用いて説明する。この発光素子１４０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図２０（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔注入層１２１を形成する（図２０（ｂ））。これによって基板Ｋを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図２０（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６を形成する（図２０（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。
（ｇ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図２０（ｅ））。これによって基板Ｌを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｋの正孔注入層１２１と、基板Ｌの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図２０（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子１４０を形成できるが、これらに限定されない。
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
（実施の形態１７）
本発明の実施の形態１７に係る発光素子について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態５に係る発光素子６０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態１７に係る発光素子は、実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態１６に係る発光素子１４０の電子注入電極７に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
（実施の形態１８）
本発明の実施の形態１８に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態１８に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態１７に係る発光素子が、２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
次に、この実施の形態１８に係る表示装置の製造方法を、図２１を用いて説明する。図２１は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態１８に係る表示装置１５０のｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１６の発光素子１４０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１６の発光素子１４０と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔注入層１２１を塗布形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置１５０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
また、この表示装置１５０では、実施の形態６と同様に、画素ピッチに応じた位置合わせを必要とするのは基板１側のみとなり、透明基板８側は、透明な正孔注入電極２と正孔注入層１２１がベタ薄膜として製造できる。これにより、貼り合わせ時の位置決め精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。
（実施の形態１９）
本発明の実施の形態１９に係る表示装置について、図２２を用いて説明する。図２２は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する実施の形態１９に係る表示装置１６０のｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。この表示装置１６０は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この表示装置１６０は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、正孔注入電極２と薄膜トランジスタ２１とが接続している部分を接着層１６１として、基板１側と透明基板８側とを貼り合わせている点で相違する。また、接着層１６１は、正孔注入電極２と薄膜トランジスタ２１との接続部となる導電性領域１６２と、それ以外の非導電性領域１６３とを備える。これにより、透明基板８側から、電子注入電極７、発光体層６、正孔輸送層３、正孔注入電極２を順次積層する従来の有機ＥＬ素子の作製方法を用いながら、容易に上面光取り出し構造の表示装置を提供できる。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一なので、説明を省略する。なお、前述の表示装置の層構成は、発光体層／正孔輸送層の２層構成であったが、発光体層のみ、正孔輸送層／発光体層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／電子輸送層等、１層以上の有機層を積層した構成であってもよい。また、電子注入電極が薄膜トランジスタと接続している逆極性の構成であってもよい。
次に、表示装置１６０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
接着層１６１内の導電性領域１６２については、Ａｇペーストやカーボンペースト等、公知の導電性ペーストを用いることができる。また、成膜方法としては、スクリーン印刷やインクジェット法等の、公知の塗布方法を用いることができる。一方、非導電性領域１６３については、基板１と透明基板８の上の正孔注入電極２又は正孔輸送層３との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。例としては、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド等、公知の高分子系材料を用いることができる。また、成膜方法としては、スクリーン印刷やインクジェット法等の、公知の塗布方法を用いることができる。さらに好ましくは、非導電性領域１６３には、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１と透明基板８の上の正孔注入電極２又は正孔輸送層３との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
次に、具体的な実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
【実施例１】  本発明の実施例１に係る発光素子について図１を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、電子注入電極７を形成した透明基板８として、市販のＩＴＯ膜付ガラス基板を用いた。また、金属酸化物半導体多孔体には、ＴｉＯ２薄膜多孔体を用いた。前記多孔体の表面に担持する発光性有機材料５としては、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン−４−カルボン酸（ＢＤＣＣ）を用いた。基板１にはガラス基板を用い、正孔注入電極２にはＡｌを用い、正孔輸送層３にはＰＶＫを用いた。
次に、この発光素子の製造方法について図２を用いて説明する。この発光素子は、以下の工程によって製造される。
（ａ）電子注入電極７を形成した透明基板８として、市販のＩＴＯ膜付ガラス基板を準備した（図２（ａ））。これをアルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したＩＰＡ溶液から引き上げて乾燥した。最後に、ＵＶ／Ｏ３洗浄した。
（ｂ）前記ＩＴＯ膜付ガラス基板の上に金属酸化物半導体多孔体層として、ＴｉＯ２薄膜多孔体層を形成した。
このＴｉＯ２薄膜多孔体層の製造方法について以下に説明する。
（１）まず、チタンイソプロポキシドを室温で硝酸水溶液中に滴下して加水分解させ、８０℃に加熱して８時間程度攪拌することによってゾル溶液を得る。
（２）次に、オートクレーブにて２５０℃で１２時間熟成することによって粒径１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度のＴｉＯ２微粒子を含むコロイド溶液を作製した。
（３）このコロイド溶液をロータリエバポレータで濃縮した後、ポリエチレングリコールを３０％程度添加して最終的なＴｉＯ２ペーストを作製した。
（４）次に、基板１上にＴｉＯ２ペーストをドクターブレード法によって塗布し、このＴｉＯ２膜を、室温、空気中で１０分間乾燥した後、４５０℃で３０分間焼成した。
（５）更に、このＴｉＯ２薄膜をＴｉＣｌ４水溶液に浸して一晩放置した後、水洗浄を行い、再び４５０℃で３０分間焼成した。
以上の工程によって金属酸化物半導体多孔体として、ＴｉＯ２薄膜多孔体を形成した。
（ｃ）前記ＩＴＯ膜付ガラス基板のＩＴＯ膜の上に形成したＴｉＯ２薄膜多孔体の表面に、次の手順で発光性有機材料５を吸着させた。まず、ＢＤＣＣをエタノール中に超音波攪拌装置を用いて分散させる。この分散液を連続攪拌しながら、その中にＴｉＯ２薄膜多孔体を形成した前記ＩＴＯ膜付ガラス基板を一晩浸漬した。これによって、ＴｉＯ２薄膜多孔体層の表面に発光性有機材料のＢＤＣＣを担持させて発光体層６を形成した（図２（ｂ））。これを基板Ａとした。
（ｄ）一方、基板１としては、ガラス基板を用いた。これを前記のＩＴＯ膜付ガラス基板と同様に洗浄した後、正孔注入電極２として、基板１上にＡｌを真空蒸着法で成膜したものを準備した（図２（ｃ））。
（ｅ）ＰＶＫをクロロホルムに溶解させ、前記正孔注入電極の上に、スピンコートにより塗布して、正孔輸送層６とした（図２（ｄ））。これを基板Ｂとした。
（ｆ）次に、正孔輸送層３を塗布した直後に、基板Ｂの正孔輸送層３を、基板Ａの発光体層６の上に重ねて常温で静置し、基板Ａと基板Ｂとを貼り合せて発光素子を作製した（図２（ｅ））。
このようにして作製した発光素子に直流電圧を印加して評価したところ、８Ｖで発光輝度が５００ｃｄ／ｍ２、発光効率は３．５ｃｄ／Ａを示し、以下に示す比較例の発光素子と同等の発光特性を示した。また、この実施例１で作成した金属酸化物半導体多孔体の表面積を、ＢＥＴ比表面積測定法で調べたところ、平面電極の約８００倍の面積を有していた。この発光素子について、初期発光輝度３００ｃｄ／ｍ２として寿命試験を実施したところ、輝度半減寿命は１３０００時間であった。これは比較例１に比べて長かった。
【実施例２】  本発明の実施例２に係る表示装置について、図５を用いて説明する。この表示装置４０は、実施の形態３に係る表示装置と同様に薄膜トランジスタ２１を有するが、ＲＧＢの３色の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する点で相違している。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光性有機材料をそれぞれ対応するように変えている。また、この表示装置４０では、各画素間を隔てる画素分離領域４２が設けられている。この画素分離領域４２では、金属酸化物半導体粒子４の表面に黒色染料を担持させて各画素を分離している。
この表示装置４０の製造方法について説明する。この表示装置４０は、実施の形態１に係る発光素子を２次元的配列させているものであるので、実施の形態１に係る発光素子の製造方法と実質的に同様に行うことができる。この表示装置４０の製造方法では、それぞれの画素ごとに異なる発光性有機材料５を使用する。また、各画素間の画素分離領域４２に対応する箇所では金属酸化物半導体粒子４の表面に黒色染料を担持する。この場合、透明基板８の側に発光体層６が形成され、正孔輸送層３を接着層として、基板１の側の正孔注入電極２と透明基板８側の発光体層６とが貼り合わされる。このため、それぞれの発光性有機材料５を担持した発光体層６と正孔注入電極２との位置合せを行う必要がある。この場合に、画素分離領域４２と各画素４１との配置において、画素分離領域４２をやや広く設定しておくことによって画素４１の位置が多少ずれても隣接する画素の部分に影響しないようにすることができる。
【実施例３】  本発明の実施例３に係る発光素子について図１を用いて説明する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極として、Ａｌの代わりにＣｕＯとＣｕ２Ｏとの混合物を用いている点で相違する。これにより正孔注入電極が黒色を呈する。この正孔注入電極は、実施例１の正孔注入電極同様、スパッタリング法によって形成した。
コントラストの評価は、素子の発光面に対して４５度の角度から１００ｌｘの白色光を照射し、発光輝度が３００ｃｄ／ｍ２の条件下で、発光素子をＯＮ／ＯＦＦした時の、非発光輝度との比で行った。本実施例３におけるコントラストは３００：１以上であった。これは後述する比較例１よりも良好であった。
【実施例４】  本発明の実施例４に係る発光素子について図６を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態４に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、透明な正孔注入電極２を形成した透明基板８として、市販のＩＴＯ膜付ガラス基板を、電子注入電極７としてＭｇＡｇを用いた点で相違する。電子注入電極７は真空蒸着法により形成した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５５０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１３０００時間であった。
【実施例５】  本発明の実施例５に係る発光素子について図１０を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態７に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、発光体層６と電子注入電極７との間にある電子輸送層８１としてＣＮ−ＰＰＶを、電子注入電極７としてＩｎＺｎＯを用いた点で相違する。電子輸送層８１はスピンコート法により、電子注入電極７はスパッタ法により成膜した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５２０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。
【実施例６】  本発明の実施例６に係る発光素子について図１３を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１０に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例４に係る発光素子と比較すると、発光体層６と電子注入電極７との間にある電子輸送層８１としてＣＮ−ＰＰＶを用いた点で相違する。電子輸送層８１はスピンコート法により成膜した。なお、実施例４に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５１０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。
【実施例７】  本発明の実施例７に係る発光素子について図１６を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１３に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間にある正孔注入層１２１としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた点で相違する。正孔注入層１２１はスピンコート法により成膜した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５６０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１１０００時間であった。
【実施例８】  本発明の実施例８に係る発光素子について図１９を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１６に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例４に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間にある正孔注入層１２１としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた点で相違する。正孔注入層１２１はスピンコート法により成膜した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５４０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。
なお、以上の説明では、金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６に加えて、有機材料を含む層が１又は２層の構成例を示したが、有機材料を含む層が複数層からなる構成であってもよい。
（比較例１）
市販のＩＴＯ付ガラス基板を実施例１の透明基板８と同様に洗浄し、その上に、真空蒸着により、ＴＰＤ、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）を蒸着して正孔輸送層、発光体層を順に成膜し、更にＭｇＡｇを蒸着して電子注入電極を形成した。なお、電子注入電極を形成した後に、低湿度低酸素濃度環境下で、ガラス板とエポキシ接着剤によりパッケージングして発光素子を得た。
このようにして作製した発光素子に直流電圧を印加して評価したところ、７Ｖで発光輝度が３５０ｃｄ／ｍ２、発光効率は２．０ｃｄ／Ａを示した。この発光素子を、実施例１と初期の輝度が同じ条件下で寿命試験を実施したところ、輝度半減寿命は８０００時間であった。さらに、実施例３と同様にコントラストを評価したところ、１７０：１であった。
（実施の形態２０）
本発明の実施の形態２０に係る発光素子について、図２５を用いて説明する。図２５は、この発光素子３００の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３００は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、正孔輸送層３内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔輸送層３の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔輸送層３と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
次に、この発光素子１０の各構成部材について説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の構成部材については説明を省略する。
まず、スペーサ３０１について説明する。スペーサ３０１としては従来の液晶ディスプレイパネル等で用いられているビーズスペーサを使用することができる。また、透明性と絶縁性に優れた材料からなり、粒径の均一性に優れたものが好ましい。ビーズスペーサとしては、一般にシリカ製のものと樹脂製のものがあるが、低温発泡が起こりにくく、成膜時の欠陥防止という点では、正孔輸送層材料の熱膨張率と大きく異ならない樹脂製スペーサが、さらに好ましい。この場合スペーサ３０１に用いられる材料としては、ジビニルベンゼン、スチレン、アクリルモノマー等を主成分とする架橋共重合体が好適であるが、これらに限定されない。また、スペーサ３０１の電極面に垂直な断面の形状は、円形、楕円形、台形、三角形等、任意の形状であってよいが、膜厚の均一性に優れている円形が好適である。またさらに、電極面との密着性を向上させるために、表面処理を施したものであってもよい。表面処理には、スペーサ３０１の表面にポリオレフィンやポリアクリル等の熱可塑性樹脂で被覆する等の方法がある。
スペーサ３０１の粒径によって正孔輸送層３の膜厚が規定される。このスペーサ３０１の粒径は、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、０．１μｍ〜５μｍの範囲内であることがさらに好ましい。正孔輸送層３の膜厚が０．０１μｍ以下になると、正孔注入電極２の表面粗さが問題となる。表面粗さを小さくするには、新たな製造工程を追加しなければならず、製造コストが増加する。一方、正孔輸送層３の膜厚が１０μｍを越えると、駆動電圧が上昇する。正孔輸送層内を移動する正孔の数は、正孔移動度、印加電圧の２乗、正孔輸送層膜厚の−３乗に比例する。前述の正孔輸送層材料を用いた場合、薄膜トランジスタによる駆動が可能な１０Ｖ程度の電圧では、正孔輸送層の膜厚が１０μｍを越えると、輝度確保に十分な電流が流れない。
また、スペーサ３０１を含む正孔輸送層３の成膜方法としては、前述の正孔輸送層３の成膜方法と同一の方法を用いることができる。成膜の際は、前処理として正孔輸送層材料を有機溶剤に溶解させ、この溶液中に超音波分散等の公知の方法によってスペーサを分散させた分散液を作製する。樹脂製スペーサの場合には、有機溶剤中で溶解しない材料又は有機溶剤の選定が必要となる。一方、シリカ製スペーサの場合には、有機溶剤の選択肢が豊富である点で、より好ましい。なお、分散補助を目的に、界面活性剤等を添加又は共分散させてもよい。
このように、貼り合わせ時の接着層として機能する正孔輸送層３は、成膜時に厳密な膜厚の規制ができない上、貼り合わせ後の機械的強度等を考慮すると、厚膜であることが好ましい。一方で、発光品位の安定した発光素子を再現性よく提供するには、有機層の膜厚の均一化が必要であり、特に他の有機層に比べて厚膜が必要とされる正孔輸送層４の膜厚を均一化することは重要である。前述のように、正孔輸送層３の層内にスペーサ３０１を導入することで、正孔輸送層３の膜厚を容易に規制することができる。
次に、この発光素子３００の製造方法について図２６を用いて説明する。この発光素子３００は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図２６（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、表面に前記の発光性有機材料５を担持する金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図２６（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｍを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図２６（ｃ））。
（ｆ）次いで、有機溶剤中に正孔輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｇ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔輸送層材料の溶液を塗布成膜して、正孔輸送層３を形成する（図２６（ｄ））。これによって基板Ｎを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｍの発光体層６と、基板Ｎの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図２６（ｅ））。
以上の工程によって発光素子３００を作製できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態２１）
本発明の実施の形態２１に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態２１に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態２０に係る発光素子３００が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
（実施の形態２２）
本発明の実施の形態２２に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態２２に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態２１に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態２２の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔輸送層３によって貼り合わせている。これにより、正孔輸送層３の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
次に、この実施の形態２２に係る表示装置の製造方法を、図２７を用いて説明する。図２７は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態２２に係る表示装置３１０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２１の発光素子３００と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した正孔輸送層３を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２１の発光素子３００と同様に、透明な電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成する。この場合、基板１の上には、薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、正孔注入電極２が、各画素４１ごとにアライメントされて形成され、一方の透明基板８の上には、発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。スペーサ３を内在した正孔輸送層３は、ベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセスによって一体成膜することが可能である。次いで、正孔輸送層３と発光体層６とを互いに対向させてアライメントしながら、基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、この表示装置３１０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態２３）
本発明の実施の形態２３に係る発光素子について、図２８を用いて説明する。図２８は、この発光素子３２０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３２０は、実施の形態４に係る発光素子５０と比較すると、正孔輸送層３内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔輸送層３の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔輸送層３と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
この発光素子３２０の各構成部材については、実施の形態４に係る発光素子５０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子３２０の製造方法について、図２９を用いて説明する。この発光素子３２０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図２９（ａ））。
（ｃ）次いで、有機溶剤中に正孔輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｄ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔輸送層材料の溶液を塗布成膜して、正孔輸送層３を形成する（図２９（ｂ））。これによって基板Ｏを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図２９（ｃ））。
（ｇ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図２９（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｐを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｏの正孔輸送層３と、基板Ｐの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図２９（ｅ））。
以上の工程によって、発光素子３２０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態２４）
本発明の実施の形態２４に係る発光素子について、図８を用いて説明する。実施の形態２４に係る発光素子は、図８に示す実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態４に係る発光素子５０の代わりに、実施の形態２３に係る発光素子３２０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一であり、説明を省略する。
（実施の形態２５）
本発明の実施の形態２５に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態２５に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態５に係る発光素子６０の代わりに、実施の形態２４に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態２５の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔輸送層３によって貼り合わせている。これにより、正孔輸送層３の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
次に、この実施の形態２５に係る表示装置の製造方法を、図３０を用いて説明する。図３０は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態２５に係る表示装置３３０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２４の発光素子３２０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２４の発光素子３２０と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した正孔輸送層３を形成する。この場合、基板１の上には薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、電子注入電極７、さらに発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。このため、薄膜トランジスタ２１から発光体層６までを一貫した製造プロセスにより積層すればよい。一方、透明基板８の上の正孔注入電極２と正孔輸送層３とはベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセス等によって一体成膜することが可能である。これにより、発光体層６と正孔輸送層３とを互いに対向させて、基板１と透明基板８とを貼り合わせる際の、アライメント精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。以上の工程により、この表示装置３３０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態２６）
本発明の実施の形態２６に係る発光素子について、図３１を用いて説明する。図３１は、この発光素子３４０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３４０は、実施の形態７に係る発光素子８０と比較すると、電子輸送層８１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記電子輸送層８１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態７に係る発光素子８０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、電子輸送層８１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
この発光素子３４０の各構成部材については、実施の形態７に係る発光素子８０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子３４０の製造方法について図３２を用いて説明する。この発光素子３４０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図３２（ａ））。
（ｃ）次いで、有機溶剤中に電子輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｄ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた電子輸送層材料の溶液を塗布成膜して、電子輸送層８１を形成する（図３２（ｂ））。これによって基板Ｑを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図３２（ｃ））。
（ｇ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図３２（ｄ））。（ｈ）次いで、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図３２（ｅ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｒを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｑの電子輸送層８１と、基板Ｒの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図３２（ｆ））。
以上の工程によって発光素子３４０を作製できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態２７）
本発明の実施の形態２７に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態２７に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態２６に係る発光素子３４０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
（実施の形態２８）
本発明の実施の形態２８に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態２８に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態２７に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態２８の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する電子輸送層８１によって貼り合わせている。これにより、電子輸送層８１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
次に、この実施の形態２８に係る表示装置の製造方法を、図３３を用いて説明する。図３３は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態２８に係る表示装置３５０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２６の発光素子３４０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２６の発光素子３４０と同様に、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１を形成する。この場合、基板１の上には薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、正孔注入電極２、さらに発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。このため、薄膜トランジスタ２１から発光体層６までを一貫した製造プロセスにより積層すればよい。一方、透明基板８の上の電子注入電極７と電子輸送層８１とはベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセス等によって一体成膜することが可能である。これにより、発光体層６と電子輸送層８１とを互いに対向させて、基板１と透明基板８とを貼り合わせる際の、アライメント精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。以上の工程により、この表示装置３５０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態２９）
本発明の実施の形態２９に係る発光素子について、図３４を用いて説明する。図３４は、この発光素子３６０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３６０は、実施の形態１０に係る発光素子１００と比較すると、電子輸送層８１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記電子輸送層８１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１０に係る発光素子１００と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、電子輸送層８１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
この発光素子３６０の各構成部材については、実施の形態１０に係る発光素子１００並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子３６０の製造方法について図３５を用いて説明する。この発光素子３６０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図３５（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図３５（ｂ））。
（ｄ）次いで、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図３５（ｃ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｓを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図３５（ｄ））。
（ｇ）次いで、有機溶剤中に電子輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｈ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた電子輸送層材料の溶液を塗布成膜して、電子輸送層８１を形成する（図３５（ｅ））。これによって基板Ｔを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｓの発光体層６と、基板Ｔの電子輸送層８１とを互いに対向させて貼り合せる（図３５（ｆ））。
以上の工程によって発光素子３６０を作製できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態３０）
本発明の実施の形態３０に係る発光素子について、図７を用いて説明する。実施の形態３０に係る発光素子は、図７に示す実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態４に係る発光素子５０の代わりに、実施の形態２９に係る発光素子３６０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態５に係る発光素子６０と実質的に同一であり、説明を省略する。
（実施の形態３１）
本発明の実施の形態３１に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態３１に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態３０に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態３１の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する電子輸送層８１によって貼り合わせている。これにより、電子輸送層８１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
次に、この実施の形態３１に係る表示装置の製造方法を、図３６を用いて説明する。図３６は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態３１に係る表示装置３７０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２９の発光素子３６０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２９の発光素子３６０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３、発光体層６を形成する。この場合、基板１の上には、薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、電子注入電極７が、各画素４１ごとにアライメントされて形成され、一方の透明基板８の上には、発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。スペーサ３を内在した電子輸送層８１は、ベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセスによって一体成膜することが可能である。次いで、電子輸送層８１と発光体層６とを互いに対向させてアライメントしながら、基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、この表示装置３７０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態３２）
本発明の実施の形態３２に係る発光素子について、図３７を用いて説明する。図３７は、この発光素子３８０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３８０は、実施の形態１３に係る発光素子１２０と比較すると、正孔注入層１２１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔注入層１２１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１３に係る発光素子１２０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入層１２１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
この発光素子３８０の各構成部材については、実施の形態１３に係る発光素子１２０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子３８０の製造方法について図３８を用いて説明する。この発光素子３８０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図３８（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図３８（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｕを準備する。
（ｄ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図３８（ｃ））。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図３８（ｄ））。
（ｇ）次いで、有機溶剤中に正孔注入層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｈ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔注入層材料の溶液を塗布成膜して、正孔注入層１２１を形成する（図３８（ｅ））。これによって基板Ｖを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｕの正孔輸送層３と、基板Ｖの正孔注入層１２１とを互いに対向させて貼り合せる（図３８（ｆ））。
以上の工程によって発光素子３８０を作製できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態３３）
本発明の実施の形態３３に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態３３に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態３２に係る発光素子３８０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
（実施の形態３４）
本発明の実施の形態３４に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態３４に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態３３に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態３４の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔注入層１２１によって貼り合わせている。これにより、正孔注入層１２１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
次に、この実施の形態３４に係る表示装置の製造方法を、図３９を用いて説明する。図３９は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態３４に係る表示装置３９０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置とすることができる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態３２の発光素子３８０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態３２の発光素子３８０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６、正孔輸送層３を形成する。この場合、基板１の上には、薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、正孔注入電極２が、各画素４１ごとにアライメントされて形成され、一方の透明基板８の上には、発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。スペーサ３を内在した正孔注入層１２１は、ベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセスによって一体成膜することが可能である。次いで、正孔注入層１２１と正孔輸送層３とを互いに対向させてアライメントしながら、基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、この表示装置３９０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態３５）
本発明の実施の形態３５に係る発光素子について、図４０を用いて説明する。図４０は、この発光素子４００の発光面に垂直な断面図である。この発光素子４００は、実施の形態１６に係る発光素子１４０と比較すると、正孔注入層１２１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔注入層１２１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１６に係る発光素子１４０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入層１２１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
この発光素子４００の各構成部材については、実施の形態１６に係る発光素子１４０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
次に、この発光素子４００の製造方法について図４１を用いて説明する。この発光素子４００は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図４１（ａ））。
（ｃ）次いで、有機溶剤中に正孔注入層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｄ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔注入層材料の溶液を塗布成膜して、正孔注入層１２１を形成する（図４１（ｂ））。これによって基板Ｗを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図４１（ｃ））。
（ｇ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図４１（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。
（ｈ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図４１（ｅ））。これによって基板Ｘを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｗの正孔注入層１２１と、基板Ｘの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図４１（ｆ））。
以上の工程によって発光素子４００を作製できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態３６）
本発明の実施の形態３６に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態３６に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態３５に係る発光素子４００が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
（実施の形態３７）
本発明の実施の形態３７に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態３７に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態３６に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態３７の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔注入層１２１によって貼り合わせている。これにより、正孔注入層１２１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
次に、この実施の形態３７に係る表示装置の製造方法を、図４２を用いて説明する。図４２は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態３７に係る表示装置４１０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態３５の発光素子４００と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６、正孔輸送層３を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態３５の発光素子４００と同様に、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１を形成する。この場合、基板１の上には薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、電子注入電極７、さらに発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。このため、薄膜トランジスタ２１から発光体層６までを一貫した製造プロセスにより積層すればよい。一方、透明基板８の上には、正孔注入電極２と正孔注入層１２１とのベタ薄膜が形成される。スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１はベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセス等によって一体成膜することが可能である。これにより、正孔注入層１２１と発光体層６とを互いに対向させて、基板１と透明基板８とを貼り合わせる際の、アライメント精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。以上の工程により、この表示装置４１０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
（実施の形態３８）
本発明の実施の形態３８に係る表示装置について、図４３を用いて説明する。図４３は、実施の形態３８に係る表示装置４２０のｘ電極２２と平行で、且つ発光面に垂直な断面図である。この表示装置４２０は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この表示装置４２０は、実施の形態１９に係る表示装置１６０と比較すると、接着層１６１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記接着層１６１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１９に係る発光素子１６０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、この表示装置４２０の層構成は、発光体層／正孔輸送層の２層構成であったが、発光体層のみ、又は発光体層／電子輸送層、正孔輸送層／発光体層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／正孔ブロッキング層／電子輸送層等、１層以上の有機層を積層した構成であってもよい。また、電子注入電極が薄膜トランジスタと接続している逆極性の構成であってもよい。
この表示装置４２０の各構成部材については、実施の形態１９に係る発光素子１６０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
なお、本発明の実施の形態２０から３８に係る発光素子並びに表示装置の製造工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
また、本発明の実施の形態２２、２５、２８、３１、３４、３７及び３８に係る表示装置においては、各画素間を隔てる画素分離領域４２を設けてもよい。また、すべての画素４１に、単一色を発する発光性有機材料５を用いた発光体層６を形成し、且つ光取り出し面の前方にカラーフィルタ又は色変換層を設けることにより、別例の３原色フルカラー表示装置を得ることもできる。
また、前述の各実施形態は一例を示したものであり、その構成は各実施形態の構成に限定されるものではない。
次に、具体的な実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
【実施例９】  本発明の実施例９に係る発光素子について図２５を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３を除いては実施例１と実質的に同一である。スペーサ３には市販の液晶ディスプレイ用スペーサ（積水化学工業製ミクロパールＳＩ、数平均径４μｍ）を用いた。
次に、この発光素子の製造方法について、図２６を用いて説明する。この発光素子は、以下の工程で作製される。
（ａ）透明基板８として、市販の無アルカリガラス基板（日本電気硝子製ＯＡ−１０）を、アルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したＩＰＡ溶液から引き上げて乾燥した。最後に、ＵＶ／Ｏ３洗浄した。
（ｂ）次に、該ガラス基板上に、電子注入電極１としてＩＴＯをスパッタリング法により成膜した（厚さ：１５０ｎｍ、シート抵抗：１０Ω／□）（図２６（ａ））。
（ｃ）次に、前記ＩＴＯ膜付ガラス基板の上に金属酸化物半導体多孔体層として、ＴｉＯ２薄膜多孔体層を形成した（図２６（ｂ））。これを基板Ｍとした。なお、ＴｉＯ２薄膜多孔体層の製造方法は実施例１と同一であり、詳細の説明を省略する。
（ｄ）基板１として、透明基板８と同一のガラス基板を準備し、同様に洗浄した。
（ｅ）次に、該ガラス基板上に電子注入電極７としてＭｇＡｇ合金を厚さ１００ｎｍになるよう真空蒸着法により成膜した（図２６（ｃ））。
（ｆ）次に、ＰＶＫをクロロホルムに１ｗｔ％の濃度で溶解させ、この溶液にスペーサ粒子をＰＶＫに対して１０ｗｔ％加えて超音波分散したものを、前記ＩＴＯ膜付ガラス基板の上に、スクリーン印刷法により成膜し、正孔輸送層３とした（図２６（ｄ））。これを基板Ｎとした。
（ｇ）次に、基板Ｍ上の発光体層６と基板Ｎ上の正孔輸送層３とを互いに対向させて重ね合わせて、窒素雰囲気下、１５０℃で加熱圧着して、基板Ｍと基板Ｎとを貼り合わせた（図２６（ｅ））。
（ｈ）次に、貼り合わせた基板の周辺部をエポキシ接着剤によりパッケージングした。
これによって発光素子３００を作製した。
作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５００ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１１０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例１と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【実施例１０】  本発明の実施例１０に係る発光素子について、図２８を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２３に係る発光素子３２０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例４と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した正孔輸送層３の製膜方法についても、実施例９と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が６００ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１３０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例４と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【実施例１１】  本発明の実施例１１に係る発光素子について、図３１を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２６に係る発光素子３４０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例５と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５３０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例５と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【実施例１２】  本発明の実施例１２に係る発光素子について、図３４を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２９に係る発光素子３６０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例６と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５５０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１３０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例６と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【実施例１３】  本発明の実施例１３に係る発光素子について、図３７を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態３２に係る発光素子３８０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例７と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５４０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１１０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例７と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【実施例１４】  本発明の実施例１４に係る発光素子について、図４０を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態３５に係る発光素子４００と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例８と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５８０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例８と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
上述の通り、本発明は好ましい実施形態により詳細に説明されているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲内において多くの好ましい変形例及び修正例が可能であることは当業者にとって自明なことであろう。
【図１】
2004112440.tif 000003
【図２】
2004112440.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2004112440.tif 000037
【図３６】
2004112440.tif 000038
【図３７】
2004112440.tif 000039
【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年1月11日(2006.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極と対向して設けられている第２電極と、
発光性有機材料が表面に担持されている金属酸化物半導体多孔体を含み前記第１電極と前記第２電極との間に挟みこまれている発光体層とを備えている発光素子。
【請求項２】
前記金属酸化物半導体多孔体は、金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記金属酸化物半導体粒子粉末は、ｎ型半導体材料よりなる粒子粉末であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光性有機材料は、前記金属酸化物半導体多孔体表面に化学吸着により担持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記発光体層に加えて、少なくとも１つの有機層をさらに備え、前記有機層は接着性を有する有機材料を含み、前記接着性を有する有機材料を含む層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記有機層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記有機層の厚みを規定していることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記スペーサは、粒状であり、且つ透明または半透明であることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記スペーサは、絶縁性材料からなることを特徴とする請求項６又は７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記スペーサの粒径は、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記有機層内に含まれる接着性を有する有機材料は、少なくとも高分子系材料を含むことを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記第２電極に接続された薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記薄膜トランジスタは、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の複数の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタは、前記ｘ電極及び前記y電極とそれぞれ接続されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
黒色染料を表面に担持させた金属酸化物半導体多孔体の領域によって、２次元配列された複数の発光素子を区分する境界を形成していることを特徴とする請求項１７の表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ディスプレイや、通信、照明などに用いられる各種光源として使用可能な発光素子及び該発光素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面型の表示装置の中で、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に期待が集まっている。このＥＬ素子は、自発発光性を有し視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持つ。
【０００３】
現在実用化されているＥＬ素子には、発光材料として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と発光材料として有機材料を用いた有機ＥＬ素子がある。硫化亜鉛等の無機材料を用いた無機ＥＬ素子は、その駆動に比較的高い交流電圧を必要とすることから駆動回路が複雑であったり、輝度が低い等の課題があり、実用化が進んでいない。
【０００４】
一方、有機材料を発光材料とする有機ＥＬ素子は、１９８７年にＴａｎｇらによって提案された正孔輸送層と有機発光層とを順次積層した２層構成の素子（例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，５１，１９８７，Ｐ９１３）により、１０Ｖ以下の駆動電圧で、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２以上の発光が得られるとされており、これがきっかけとなって、今日に至るまで、活発な研究開発が進められてきた。
【０００５】
以下、現在一般に検討されている有機ＥＬ素子について、図２３を用いて説明する。この有機ＥＬ素子２００は、透明な基板１上に透明又は半透明の正孔注入電極２、正孔輸送層３、発光体層６、電子注入電極７の順に積層して形成されている。なお、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層を設けたり、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層、さらに電子注入電極７との界面に電子注入層を設けることもある。
【０００６】
正孔注入電極としては、透明導電膜であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜が用いられる。ＩＴＯ膜はその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等によって成膜される。
【０００７】
正孔輸送層としては、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）等、Ｔａｎｇらの用いたジアミン誘導体が用いられる。これらの材料は一般に透明性に優れ、８０ｎｍ程度の膜厚でもほぼ透明である。
【０００８】
発光体層としては、Ｔａｎｇらの報告と同様に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等の電子輸送性発光材料を真空蒸着により数十ｎｍの膜厚に形成して用いる構成が一般的である。種々の発光色を実現するなどの目的で、発光体層は比較的薄膜とし、電子輸送層を２０ｎｍ程度積層した、所謂ダブルヘテロ構造が採用されることもある。
【０００９】
電子注入電極としては、Ｔａｎｇらの提案したＭｇＡｇ合金あるいはＡｌＬｉ合金等のように、仕事関数が低く電子注入障壁の低い金属と比較的仕事関数が大きく安定な金属との合金、又は、ＬｉＦ等の種々の電子注入層とアルミニウム等との積層電極が用いられることが多い。
【００１０】
また、各画素の駆動に低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた有機ＥＬ表示装置が知られている（例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ，ｖｏｌ．８，Ｎｏ．２，ｐ９３−９７）。
【００１１】
またさらに、表示装置を実現する際には一般的に円偏光板が併設される。これは、電子注入電極に用いられるＭｇＡｇ合金等の金属電極表面で、表示装置内に入射してきた外光が反射し、コントラストが悪化するのを防ぐためである。
【００１２】
従来の有機ＥＬ素子を用いた表示装置では、透明基板上に透明正孔注入電極、有機層、電子注入電極の順に形成し、正孔注入電極側から発光を取り出す構成となっている。さらに、各画素を駆動する薄膜トランジスタを設けたアクティブマトリクス型の表示装置の場合には、透明基板上に薄膜トランジスタを配置することによって大きな開口率を取り難いという欠点があった。
【００１３】
アクティブマトリクス型表示装置の開口率を向上させて高輝度化を図るために、薄膜トランジスタを形成した基板を下面に配置し、対向する上面から光を取り出す構造が提案されている（「高輝度・高精細に有利なＴｏｐ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ構造」，Ｔｒｉｇｇｅｒ，１０月号（２００１）ｐｐ１２−１３）。
【００１４】
上面から光を取り出す構造の有機ＥＬ素子を図２４を用いて説明する。この有機ＥＬ素子２１０は、基板１上に正孔注入電極２、正孔輸送層３、発光体層６、透明な電子注入電極７、保護層２１１の順に積層して形成されている。この有機ＥＬ素子は、図２３に示す有機ＥＬ素子２００と異なり、電子注入電極に透過性が必要となる。前述の提案では、透明電子注入電極としてＴａｎｇらの提案したＭｇＡｇ合金を１０ｎｍ程度の薄層として用いている。また保護層としては透明樹脂膜等が用いられる。
【００１５】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，５１，１９８７，Ｐ９１３
【非特許文献２】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ，ｖｏｌ．８，Ｎｏ．２，ｐ９３−９７
【非特許文献３】「高輝度・高精細に有利なＴｏｐ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ構造」，Ｔｒｉｇｇｅｒ，１０月号（２００１）ｐｐ１２−１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上面から光を取り出す構造の発光素子の場合、上面に配置される電極に透過性が必要となる。従って、下面に配置される背面基板に薄膜トランジスタを形成した後、順次有機材料を含む発光層等を積層し、さらにその後に透明電極を形成することになるが、一般に透明電極として用いられるＩＴＯの場合は、成膜する際の熱的影響によって、下層の有機層が劣化してしまったり、十分なキャリア注入が得られないといった課題が生ずる。また、図２４のように上面光取り出し構造の有機ＥＬ素子２１０の場合には、電子注入電極７を透明電極とするために光取り出し面に薄い金属膜や樹脂膜を用いることになる。一般に有機ＥＬ素子は、水分や酸素の影響を受けて輝度の低下やダークスポットの増加等の劣化が生じるが、光の取り出し面に薄い金属膜や樹脂膜を用いる場合、ガラス基板等に比べて水分や酸素のバリア性に劣るため、素子の寿命が短くなる課題が生じる。このように、上面から光を取り出す構造の発光素子は、大きな開口率を実現しやすい反面、高輝度であることと高信頼性、長寿命であることを同時に満足させることは困難であった。
【００１７】
また、表示装置の特性としては、高輝度であって、長寿命であることが望まれている。しかし、有機ＥＬ素子を用いた表示装置では、輝度を上げるために発光材料である有機材料に流す電流密度を増すと有機材料が劣化しやすく、寿命が短くなる課題が生じる。
【００１８】
一方、有機ＥＬ素子の発光体層から得られる光束を増やすことで高輝度化を実現する方法としては、電極と発光体層との接触面積を大きくする方法がある。電極と発光体層との接触面積を大きくするためには、例えば、発光素子の透明基板の表面を凹凸に形成する方法や、さらに正孔注入電極を凹凸にパターニングする方法等がある。しかし、上記の方法では、有機ＥＬ素子の表面積は従来の２〜３倍程度にとどまり、表面積を飛躍的に増加させることはできなかった。
【００１９】
またさらに、従来の有機ＥＬ素子では、各有機層が薄膜であるため、その膜厚の精密な制御が必要となる。各有機層の膜厚に不均一さが生じた場合、発光輝度の面内均一性が不十分となることがあった。
【００２０】
またさらに、従来の有機ＥＬ表示装置では、円偏光板による外光反射対策が提案されているが、円偏光板によって有機ＥＬ素子からの発光も減衰してしまう課題があり、この点においても、高輝度を実現することは困難であった。
【００２１】
本発明の目的は、高輝度であって、発光輝度の面内均一性が良好であり、且つ、長寿命で発光品位の安定した上面光取り出し構造の発光素子ならびにその製造方法と、その発光素子を用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る発光素子は、
透明又は半透明である第１基板と、
前記第１基板に対向して設けられている第２基板と、
前記第１基板上に設けられている透明又は半透明である第１電極と、
前記第２基板上に前記第１電極と対向して設けられている第２電極と、
発光性有機材料が表面に担持されている金属酸化物半導体多孔体を含み前記第１電極と前記第２電極との間に挟みこまれている発光体層とを備えていることを特徴とする。
【００２３】
また、前記金属酸化物半導体多孔体は、金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体であってもよい。さらに、前記金属酸化物半導体粒子粉末は、ｎ型半導体材料よりなる粒子粉末であってもよい。またさらに、前記発光性有機材料は、前記金属酸化物半導体多孔体表面に化学吸着により担持されていることが好ましい。
【００２４】
また、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記発光体層に加えて、少なくとも１つの有機層をさらに備え、前記有機層は接着性を有する有機材料を含み、前記接着性を有する有機材料を含む層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。また、前記接着性を有する有機材料は、少なくとも高分子系材料を含んでいてもよい。
【００２５】
また、前記透明または半透明基板は、ガラス基板であることを特徴とする。
また、前記透明または半透明基板と前記電子注入層との間に挟まれた低屈折率層をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
また、前記有機層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記有機層の厚みを規定していることを特徴とする。さらには、前記スペーサが粒状であり、且つ透明または半透明であることを特徴とする。さらには、前記スペーサが絶縁性材料からなることを特徴とする。さらには、前記スペーサの粒径が、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする。
【００２７】
また、前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。またさらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
【００２８】
また、前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記有機層が正孔輸送層であって、前記正孔輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。またさらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
【００２９】
また、前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記正孔注入電極との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が電子輸送層であって、前記電子輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
【００３０】
また、前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記正孔注入電極との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が電子輸送層であって、前記電子輸送層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記正孔注入電極と前記正孔輸送層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えていてもよい。
【００３１】
また、前記第１電極が電子注入電極であり、前記第２電極が正孔注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記有機層との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が正孔注入層であって、前記正孔注入層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。
【００３２】
また、前記第１電極が正孔注入電極であり、前記第２電極が電子注入電極であり、且つ、前記発光体層に加えて、前記発光体層と前記有機層との間に正孔輸送層をさらに備え、且つ、前記有機層が正孔注入層であって、前記正孔注入層を接着層として、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。さらに、前記電子注入電極と前記発光体層との間に挟まれている電子輸送層をさらに備えていてもよい。
【００３３】
また、前記第２電極が正孔注入電極である場合において、前記正孔注入電極は、黒色を呈していることを特徴とする。さらには、前記黒色を呈する正孔注入電極は、ｐ型半導体よりなる電極であることを特徴とする。これによって、発光素子内に入射してきた外光の反射を防止することができる。
【００３４】
また、前記電子注入電極の上に前記金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層が形成されている場合において、前記電子注入電極と前記金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層との間に金属酸化物半導体層をさらに備えることを特徴とする。さらには、前記金属酸化物半導体層は、ｎ型半導体よりなることを特徴とする。
【００３５】
また、前記第２電極に接続された薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする。さらには、前記薄膜トランジスタは、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであってもよい。
【００３６】
本発明に係る表示装置は、上記複数の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタは、前記ｘ電極及び前記ｙ電極とそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００３７】
また、表面に黒色染料を担持させた金属酸化物半導体多孔体の領域によって、２次元配列された複数の発光素子を区分する境界を形成していることを特徴とする。
【００３８】
また、前記第２電極に接続された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタを含む前記第２基板と前記第２電極との間に挟まれている接着層とをさらに備え、その上下の層を貼り合わせていることを特徴とする。
【００３９】
また、前記接着層内にわたって分散しているスペーサをさらに備え、前記スペーサによって、前記接着層の厚みを規定していることを特徴とする。さらには、前記スペーサが絶縁性材料からなることを特徴とする。
【００４０】
本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記多孔体と前記第２基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
【００４１】
また、本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明または半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第１基板の上の前記正孔輸送層と前記第２基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
【００４２】
また、前記正孔輸送層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記正孔輸送層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００４３】
また、本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記第１基板の上の前記電子輸送層と前記第２基板の上の前記多孔体とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
【００４４】
また、本発明に係る発光素子の製造方法は、
透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に電子輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記多孔体と前記第２基板の上の前記電子輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
【００４５】
また、前記電子輸送層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記電子輸送層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００４６】
また、透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔輸送層と前記第２基板の上の前記正孔注入層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
【００４７】
また、透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の正孔注入電極を形成する工程と、
前記正孔注入電極の上に正孔注入層を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔注入層と前記第２基板の上の前記正孔輸送層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
【００４８】
また、前記正孔注入層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記正孔注入層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００４９】
また、透明又は半透明である第１基板を準備する工程と、
前記第１基板の上に透明または半透明の電子注入電極を形成する工程と、
前記電子注入電極の上に金属酸化物半導体粒子粉末よりなる多孔体を形成する工程と、
前記多孔体表面に発光性有機材料を担持させる工程と、
前記多孔体を含む発光体層の上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層の上に正孔注入電極を形成する工程と、
第２基板を準備する工程と、
前記第２基板の上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ上に接着層を形成する工程と、
前記第１基板の上の前記正孔注入電極と前記第２基板の上の前記接着層とを互いに対向させて画素ピッチにあわせて位置合せする工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする。
【００５０】
また、前記接着層で前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる場合において、前記接着層内にわたってスペーサを分散する工程をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５１】
以上説明したように、本発明に係る構成の発光素子によれば、発光体層として、発光性有機材料を表面に担持している金属酸化物半導体多孔体を電子注入電極の上に設けている。このために、発光性有機材料の接触面積を大きくとることができ、発光に寄与する面積が増加し、発光素子としての輝度を高めることができる。また、発光素子としての輝度を同程度とした場合、発光性有機材料を流れる電流密度を減少させることができ、有機材料の劣化を抑制できる。さらに、接着性を有する有機材料を含む有機層を接着層としてその上下の層を貼り合わせている構造なので、上部光取り出し面にガラス及びＩＴＯ電極等からなる透明基板を用いることができ、水分や酸素のバリア性に優れた信頼性の高い発光素子を提供することができる。接着層としての有機層をベタ薄膜として設け、且つスペーサを有機層中に分散した構成であるため、簡単で安価な塗布プロセスによる一体成膜が可能であると同時に、カラー表示装置とした場合、各画素に対して、貼り合わせ時の高度なアライメントの必要がなく、製造プロセスの簡素化もまた可能である。さらに、スペーサによって膜厚を規定しているために、輝度の面内均一性の良好な発光が得られる。またさらに、正孔注入電極として黒色電極を用いることができ、円偏光板を排除した光取り出し効率の高い発光素子を提供することができる。以上のように、高輝度と高信頼性を両立させた上、容易に製造できる上面光取り出し構造の発光素子及び表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の実施の形態に係る発光素子およびその製造方法、該発光素子を用いた表示装置およびその製造方法について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００５３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光素子について、図１を用いて説明する。図１は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１０は、発光材料に発光性有機材料５を用いている。この発光素子１０は、透明基板８と、前記透明基板８に対向して設けられた基板１と、透明基板８と基板１との間に挟まれている、発光性有機材料５を表面に担持している金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６とを備える。さらに詳細には、この発光素子１０は、透明基板８に形成された透明な電子注入電極７と、基板１に形成された正孔注入電極２と、前記電子注入電極７と正孔注入電極２との間に、発光体層６と正孔輸送層３とが順に積層されている。また、光は、矢印で示したように、透明基板８の側から取り出される。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。また、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層又は導電層を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極２は、黒色を呈していてもよい。これによって発光素子内に入射してきた外光が正孔注入電極２の表面で反射することを防止でき、外光コントラストを良好にできる。さらに、電子注入電極７と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。さらに、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６との間にｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく透明電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。さらにこの発光素子１０では、発光体層６として、発光性有機材料５を表面に担持している金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を用いているので、発光性有機材料５の接触面積を大きくとることができる。電流は金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を介して発光性有機材料に流れるので、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体と発光性有機材料５との接触面積が増加したことによって、発光に寄与する面積が増加し、発光素子１０としての輝度を高めることができる。発光素子１０としての輝度を同程度とした場合、発光体層６の発光性有機材料５を介して流れる電流密度を減少させることができ、発光性有機材料５の劣化を抑制できる。
【００５４】
次に、発光素子１０の各構成部材について詳細に説明する。
まず、透明基板８について説明する。透明基板８は、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体とその表面に担持された発光性有機材料５を含む発光体層６を支持できるものであればよい。また、発光体層６内で生じた発光を素子外部に取り出せるように透明又は半透明の材料であればよい。透明基板８としては、例えば、コーニング１７３７等の通常のガラス基板、又は、ポリエステルその他の樹脂フィルム等を用いることができる。特に好適な例として、通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように無アルカリガラスや、シリカガラス、セラミックス基板、シリコン基板等を用いることが好ましいが、これらに限定されない。また、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしてもよい。樹脂フィルムとしては、耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の材料を用いればよく、ポリエチレンテレフタレート系やポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン６の組み合わせやフッ素樹脂系材料等を使用できる。なお、発光素子１０において、基板１及び正孔注入電極２を透明ないし半透明にすることにより、両面から発光を取り出すこともできる。
【００５５】
次に、電子注入電極７について説明する。電子注入電極７としては、ＩＴＯ、ＩｎＺｎＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ポリアニリン等を用いることができる。特に好適な例として、ＩＴＯ、ＩｎＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の無機化合物であることが好ましいが、これらに限定されない。ところで、図２３に示される有機ＥＬ素子２００及び図２４に示される有機ＥＬ素子２１０では、電子注入電極として、仕事関数が低く、発光層等の有機材料層に対して電子注入障壁の少ないアルカリ金属やアルカリ土類金属と、比較的仕事関数が高く安定なＡｌ、Ａｇ等の金属との合金が用いられてきた。一方、透明導電膜として一般的なＩＴＯは仕事関数が４．３から４．７ｅＶと高く、発光層等の有機材料層に対して電子注入障壁が高くなるために、効率的な電子注入は行われない。本発明では、後述する発光体層６との構成により、仕事関数の高いＩＴＯ等であっても、発光体層等の有機材料層に対して効率的な電子注入を実現した。
【００５６】
ＩＴＯ膜はその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法によって成膜できる。また成膜後に、抵抗率や仕事関数等の特性を制御する目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。電子注入電極７の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率とから決定される。なお、有機ＥＬ素子では、比較的、駆動電流密度が高いので配線抵抗が問題となるため、シート抵抗値を小さくするため１００ｎｍ以上の厚さで用いられることが多い。
【００５７】
以上のように本発明では、電子注入電極７としてＩＴＯ等を、透明基板８としてガラス基板等を用いることが可能となった。一方、図２４に示される有機ＥＬ素子２１０では、アルカリ金属やアルカリ土類金属と、Ａｌ、Ａｇ等の金属との合金を用いた電極に透過性をもたせるため、１０ｎｍ程度の薄層として用いている。これにより、電極を保護する目的として透明樹脂膜等の保護層が必要となる。しかしながら、薄い金属膜と樹脂膜との構成では水分や酸素のバリア性に劣るため、これらが発光素子内部へ浸透する。発光性有機材料等は、水分や酸素の存在下で電界の印加や光照射等により、分子結合が切断され、発光性能が低下する現象が知られている。本発明においては、電子注入電極７としてＩＴＯ等を、透明基板８としてガラス基板等を用いることにより、水分や酸素のバリア性が向上し、高信頼性、長寿命の発光素子を実現することができる。
【００５８】
なお、透明基板８と電子注入電極７との間には低屈折率層を備えていることが好ましい。これによって、素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。低屈折率層としては、例えばシリカエアリゲルを用いることができる。光取り出し効率ηｅと屈折率ｎとの関連は、一般に下記式（１）で示される。
ηｅ＝１／２ｎ２・・・（１）
【００５９】
一般のガラス基板では屈折率が約１．６、シリカエアロゲルでは屈折率が１．０３であるため、シリカエアロゲルを低屈折率層として導入した場合、光取り出し効率は２倍以上向上する。
【００６０】
次に、発光体層６について説明する。発光体層６は、発光性有機材料５を表面に担持した金属酸化物半導体多孔体を含んでいる。また、前記金属酸化物半導体多孔体は、有機材料からなるマトリクス内に散在していてもよい。
【００６１】
まず、金属酸化物半導体多孔体としては、電子注入性がよく、可視光域に吸収をもたないｎ型半導体材料が用いられる。主に、Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｕ，Ｚｎ，Ｉｎ、Ｌａ，Ｃｅ等の酸化物を用いることができる。特に好適な例としては、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｎｂ２Ｏ５（酸化ニオブ）、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）、ＷＯ３（酸化タングステン）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、Ｌａ２Ｏ３（酸化ランタン）等の酸化物や、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＫＮｂＯ３、ＳｒＰｂＯ３、（Ｂａ，Ｓｒ）ＰｂＯ３、（Ｓｒ，Ｌａ）ＰｂＯ３、Ｓｒ（Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する酸化物等の単結晶体、多結晶体、及び、その粒子粉末から得られる多孔体等が用いられる。また、前記金属酸化物を主体とする複合酸化物であってもよく、例えば、ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３、ＣｄＩｎ２Ｏ４、ＺｎＩｎ２Ｏ４、ＩｎＧａＺｎＯ４、Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２等がある。またさらに、２種以上の前記金属酸化物を任意の比率で混合した複合体であってもよく、例えば、Ｎｂ２Ｏ５／ＳｒＴｉＯ３、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５／ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５／ＴｉＯ２、ＣｅＯ２／ＳｎＯ２、ＺｎＯ／ＳｎＯ２等の組み合わせが用いられる。さらに、前記金属酸化物に、導電性を高める目的でドナーとなる異種金属酸化物やフッ素、水素等を含有させてもよく、例えば、ＺｎＯにＡｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｓｉドープ、ＴｉＯ２にＴａドープ、ＢａＴｉＯ３にＬａ，Ｔａドープ、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎ，Ｔｉドープ、ＳｎＯ２にＳｂ，Ｐ，Ｆドープ、ＳｒＴｉＯ３にＮｂ，Ｔａ，Ｌａドープ、ＭｇＩｎ２Ｏ４にＨドープ等を用いることができるが、これらに限定されない。
【００６２】
金属酸化物半導体多孔体の表面は、その表面に担持する発光性有機材料５の量を増やすために、直径が５ｎｍ〜２００ｎｍ程度の金属酸化物半導体微粒子４が積層された多孔体構造となっている。この多孔体構造を形成することにより、電極単位面積当たりの金属酸化物半導体の表面積が大きくなり、担持する発光性有機材料５の量が増加する。
【００６３】
この金属酸化物半導体多孔体層の製造方法について説明する。
（１）金属酸化物半導体微粒子４の粉末は、金属ハロゲン化物または金属アルコキシド、又は、それらを加水分解した金属酸化物ゾルを用いて、ゾルゲル法によって得られる。
（２）金属酸化物半導体微粒子４の粉末をペイントコンディショナー、ホモジナイザー、超音波撹拌装置、乳鉢などを用いて溶剤に分散させる。この場合に、例えば、ポリエチレングリコール等を添加し、均一なペーストを作成する。金属酸化物半導体微粒子４の粉末の使用量としては５〜６０質量％がより好ましい。
（３）この金属酸化物半導体微粒子４のペーストを、透明基板８の上の電子注入電極７の上に塗布し、乾燥させる。金属酸化物半導体微粒子４のペーストの塗布は、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、バーコート、ブレードコート、ナイフコート、リバースロールコート、グラビアロールコート、スクイズコート、カーテンコート、スプレイコート、ダイコート等、公知の塗布方法を用いることができる。
【００６４】
以上の工程によって、機械的強度と経時安定性を備えた金属酸化物半導体多孔体層を形成できるが、これらに限定されない。なお、金属酸化物半導体微粒子４、及び金属酸化物半導体微粒子を含むペーストは市販のものであってもよい。また、金属酸化物半導体微粒子４のペーストを塗布後、基板材料にもよるが好ましくは４００℃〜５００℃の温度範囲内の温度で５分間〜６０分間焼成すると、さらに機械的強度が増すため、より好ましい。またさらに、金属酸化物半導体多孔体は、焼成後に、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、酸または塩基処理等、あるいはその他の後処理を行ってもよい。
【００６５】
金属酸化物半導体多孔体の表面に担持させる発光性有機材料５としては、大きく分けて、低分子系発光材料と高分子系発光材料とが挙げられる。低分子系発光材料としては、ナフタレン、アントラセン、ピレン、ナフタセン等の縮合環及びその誘導体や、クマリンや４Ｈ−ピラニリデンプロパンジニトリル、フェノキサゾン等のヘテロ芳香族系化合物の誘導体が用いられる。その他の低分子系発光材料としては、ポリメチン系化合物、スチルベン系化合物、キレート金属錯体、キレートランタノイド錯体、キサンテン系化合物、及びこれらの誘導体が用いられるが、これらに限定されない。また、高分子系発光材料としては、π共役ポリマーやσ共役ポリマー、色素をポリマー化したもの、高分子金属錯体、等が用いられる。例えば、ポリ−パラ−フェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ誘導体）、ポリチオフェン誘導体（ＰＡＴ誘導体）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ誘導体）、ポリアルキルフェニレン（ＰＤＡＦ）、ポリアセチレン誘導体（ＰＡ誘導体）、ポリシラン誘導体（ＰＳ誘導体）、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）等があるが、これらに限定されない。さらに、分子量が中位のオリゴマーやデンドロン構造を有するデンドリマーであってもよい。またさらに、前述の発光性有機材料の混合物であってもよい。またさらに、前述の高分子材料中には、キャリア輸送性の低分子材料や発光色を変えるためのドーパント色素を加えてもよい。
【００６６】
ここで、金属酸化物半導体多孔体の表面に前述の発光性有機材料５を担持させて、発光体層６を形成する方法について説明する。なお、後述する製造方法は一例であって、これらの方法に限定されない。前述の多孔体の表面へ発光性有機材料５を担持させる方法としては、化学吸着させる方法が用いられる。化学吸着の方法としては、例えば、まず、発光性有機材料５にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を導入し、金属酸化物半導体多孔体の表面の水酸基（−ＯＨ）とエステル結合させて固定化することができる。エステル化は、発光性有機材料５を溶剤に溶解又は分散させ、この溶液又は分散液に金属酸化物半導体多孔体を浸漬させることによって行うことができる。なお、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他、公知の塗布方法を使用することによっても同様に可能である。以上の処理によって、表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６を形成できる。なお、カルボキシル基の代わりに、チオカルボキシル基（−ＣＳＯＨ）、ジチオカルボン酸（−ＣＳＳＨ）、スルホ基（−ＳＯ３Ｈ）、スルフィノ基（−ＳＯ２Ｈ）、スルフェノ基（−ＳＯＨ）、ホスホノ基（−ＰＯ（ＯＨ）２）、ホスフィン基（−ＰＨ２Ｏ２）、メルカプト基（−ＳＨ）、トリメトキシシリル基（−Ｓｉ（ＯＣＨ３））、トリクロロシリル基（ＳｉＣｌ３）、アミド基（−ＣＯＮＨ２）、アミノ基（−ＮＨ２）を用いることもできる。さらに、金属酸化物半導体多孔体の金属元素との配位結合であってもよい。また、表面に発光性有機材料５を吸着させた後に、酸または塩基処理等の後処理を行っても良い。
【００６７】
以上に電子注入電極７と発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６についての詳細を述べた。ここで、仕事関数の高いＩＴＯ等であっても、発光体層等の有機材料層に対して効率的な電子注入が行える点について説明する。発光性有機材料５は、単体でも電子輸送性を有する材料であり、電子輸送を担うπ電子雲の広がりが大きい分子構造を持つ。前述したように、発光性有機材料５は金属酸化物半導体多孔体の表面に対して化学吸着しているため、発光性有機材料５のπ電子雲の広がりが、金属酸化物半導体多孔体の表面にまで作用するため、注入障壁に阻害されることなく電子注入が起きる。さらに金属酸化物半導体にはｎ型半導体を用いており、電子注入電極７から効率的な電子注入が可能となる。
【００６８】
さらに、発光性有機材料５と金属酸化物半導体多孔体の表面との化学吸着は、有機材料と電極界面での剥離による発光素子の劣化防止にも有効である。
【００６９】
また、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４から得られる多孔体を含む発光体層６との間にｎ型半導体材料よりなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。ここで用いられる金属酸化物半導体には、金属酸化物半導体微粒子４と同様の複合酸化物、または混合物等が用いられる。
【００７０】
次に、正孔輸送層３について説明する。正孔輸送層３については、前述の発光体層６と正孔注入電極２を含む基板１との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。この正孔輸送層３としては、導電性ポリマーであればよく、さらに好ましくは、ホール移動度の高い正孔輸送性の高分子材料であればよい。正孔輸送性の高分子材料には、π共役ポリマーやσ共役ポリマー、さらに低分子系で正孔輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマー等があり、例えばアリールアミン系化合物等が組み込まれたものがある。これらの具体的な例としては、芳香族アミンを側鎖に有するポリメタクリルアミド（ＰＴＰＡＭＭＡ、ＰＴＰＤＭＡ）、芳香族アミンを主鎖に有するポリエーテル（ＴＰＤＰＥＳ，ＴＰＤＰＥＫ）等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも特に好適な例として、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓと極めて高いホール移動度を示す。さらに、他の好適な例としては、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）やポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等がある。
【００７１】
また、導電性又は非導電性ポリマーに低分子系の正孔輸送性材料を分子分散させた形態も同様に可能である。低分子系の正孔輸送材料としては、ＴＰＤ、Ｎ，Ｎ'−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）等、Ｔａｎｇらの用いたジアミン誘導体、特に日本国特許第２０３７４７５号に開示されたＱ１−Ｇ−Ｑ２構造のジアミン誘導体等が挙げられるが、これらに限定されない。なお、Ｑ１及びＱ２は、別個に窒素原子及び少なくとも３個の炭素鎖（それらの少なくとも１個は芳香族のもの）を有する基である。Ｇは、シクロアルキレン基、アリーレン基、アルキレン基又は炭素−炭素結合からなる連結基である。分子分散系での具体例としては、ＴＰＤをポリカーボネート中に高濃度で分子分散させた例があり、そのホール移動度は１０−４ｃｍ２／Ｖｓから１０−５ｃｍ２／Ｖｓ程度である。
【００７２】
さらに好ましくは、正孔輸送層３には、その界面付近に光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１の上の正孔注入電極２と透明基板８の上の発光体層６との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
【００７３】
正孔輸送層３の成膜方法としては、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他、公知の塗布方法を使用することができる。
【００７４】
次に、正孔注入電極２について説明する。正孔注入電極２としては、比較的仕事関数が大きく安定で、可視光域で反射率のほぼ一定した、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｔ等の金属からなるものが好適であるが、これらに限定されない。なお、正孔注入電極２は、黒色を呈していることがさらに好ましい。この黒色電極としては、正孔注入性を有し、且つ可視光域に吸収を有するｐ型半導体材料であることがより好ましい。この黒色電極は、表示装置内に入射してきた外光が正孔注入電極２の表面で反射して、表示装置の外光コントラストが悪化するのを防ぐ効果をもたらす。表示装置を実現する際には一般的に発光素子の光取り出し面に、円偏光板が設けられる。これは、基板１の上の電極表面における前述の反射光を、位相差によって消光し、外光コントラストの悪化を防ぐためである。しかしながら、円偏光板は、固有の透過率を有しており、発光素子からの発光そのものも減衰させてしまう弊害がある。現在一般的に使用されている円偏向板の透過率は５０％程度であり、従って、発光素子からの光取り出し効率は約１／２となり、高輝度化の妨げとなっている。本発明における黒色電極は、吸光度が大きく、表示装置内に入射してきた外光を吸収する。この効果により、円偏向板がなくても外光コントラストの良好な表示装置を実現することが可能となる。
【００７５】
黒色電極の具体例としてはＣｕＯとＣｕ２Ｏとの混合物等を用いることができる。一般に不定比金属酸化物において、酸素過剰型若しくは金属不足型の酸化物はｐ型半導体となる。これは結晶内においてベーカンシー（空孔）となる不足の金属イオンに対して、つりあう正孔が共存するためである。前述のＣｕＯとＣｕ２Ｏとの混合物の場合、Ｃｕ２Ｏが金属不足型の不定比酸化物である。結晶中にＣｕのベーカンシーが存在することから、正孔をキャリアとするｐ型半導体の性質を示す。一方のＣｕＯは黒色物質であり、これらの混合物は両者の性質を有す。また、他の例としては、ＮｉＯ（ｐ型半導体）とＮｉ２Ｏ３（黒色物質）との混合物やＦｅ２Ｏ３（ｐ型半導体）とＦｅＯ若しくはＦｅ３Ｏ４（黒色物質）との混合物等を用いることができる。これらの電極の形成方法としては、スパッタリング等の乾式方法、またはめっきや、ペーストを作製してコーティング等の湿式方法がある。またさらに、前述の黒色電極はカーボンブラック等の炭素材料を用いてもよい。
【００７６】
次に、この発光素子１０の製造方法について、図２を用いて説明する。この発光素子１０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図２（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、表面に前記の発光性有機材料５を担持する金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図２（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ａを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図２（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記正孔注入電極２の上に正孔輸送層３を形成する（図２（ｄ））。これによって基板Ｂを準備する。
（ｇ）次いで、基板Ａの発光体層６と、基板Ｂの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図２（ｅ））。
【００７７】
以上の工程によって、発光素子１０を形成できるが、これらに限定されない。従来の上面光取り出し構造の発光素子のように、薄膜トランジスタを配置する基板１側からの順次積層方式の場合には、正孔輸送層３と発光体層６とを形成した後に電子注入電極７を積層しなければならず、発光性有機材料５を劣化させずに、良質な電子注入電極７を形成することはできない。逆に、透明基板８からの順次積層する方式でも、正孔輸送層３を劣化させずに、薄膜トランジスタを形成することはできない。これに対して、本発明の発光素子の製造方法によれば、あらかじめ発光体層６を基板Ａに形成しておき、正孔注入電極２を形成した基板Ｂと貼り合せることによって、容易に発光素子１０を形成できる
【００７８】
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
【００７９】
次に、このようにして作成された発光素子１０における発光の機構について説明する。まず、電子注入電極７から注入された電子が、発光体層６で金属酸化物半導体多孔体を通じてその表面に移動し、さらにエステル結合により化学吸着している発光性有機材料５に移動する。一方、正孔注入電極２から注入された正孔は、正孔輸送層３を移動して、発光性有機材料５に到達し、ここで前述の電子と再結合して発光を示す。
【００８０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光素子について、図３を用いて説明する。図３は、この発光素子２０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子２０は、正孔注入電極２に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える。薄膜トランジスタ２１には、ｘ電極２２とｙ電極２３とが接続されている。この発光素子２０では、光は透明基板８の側から取り出すので、基板１の上への薄膜トランジスタ２１の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、薄膜トランジスタ２１を用いることによって発光素子２０にメモリ機能を持たせることができる。この薄膜トランジスタ２１としては、低温ポリシリコンやアモルファスシリコン薄膜トランジスタ等が用いられる。さらに、有機材料を含む薄膜により構成された有機薄膜トランジスタであってもよい。
【００８１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、この表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図である。この表示装置３０は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。このアクティブマトリクス型表示装置３０は、複数個の図３に示した実施の形態２の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極２２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極２３とを備える。この発光素子アレイの薄膜トランジスタ２１は、ｘ電極２２及びｙ電極２３とそれぞれ接続されている。一対のｘ電極２２とｙ電極２３とによって特定される発光素子が一つの画素となる。このアクティブマトリクス表示装置３０によれば、前述のように、各画素の発光素子を構成する発光体層６は、表面に発光性有機材料５を担持している金属酸化物半導体多孔体を含んでいる。これにより、発光性有機材料５を担持する表面積を大きくとることができ、発光性有機材料を通る電流密度を減少させることができるので、長寿命の表示装置が得られる。
【００８２】
次に、この実施の形態３に係る表示装置の製造方法を、図５を用いて説明する。図５は、さらに異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の表示装置４０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１の発光素子１０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔輸送層３を塗布形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１の発光素子１０と同様に、透明な電子注入電極７、発光体層６を形成し、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置３０を作成できるが、これらの方法に限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、さらにこの画素分離領域４２は黒色を呈することがより好ましい。例えば、絶縁性高分子材料と黒色染料等を含む塗布液を、インクジェット法を用いて塗布することにより、画素分離領域４２を形成できる。これにより、ＲＧＢの各発光性有機材料を塗布する際、隣接する画素への進入を防止できる。さらには黒色を呈することにより、前述の黒色電極と同様の効果が得られる。
【００８３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る発光素子について、図６を用いて説明する。図６は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子５０は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、透明基板８の上に透明な正孔注入電極２を、基板１の上に電子注入電極７を設け、矢印で示す光取り出し方向に対して、逆極性となっている点で相違する。また、この発光素子５０では、基板１の上に形成した発光体層６と、透明基板８の上に形成した正孔注入電極２とを、接着性を有する正孔輸送層３によって貼り合わせている点で相違する。なお、その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、透明な正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。また、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層又は導電層を備えていてもよい。またさらに、透明な正孔注入電極２と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、発光体層６と電子注入電極７との間にｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。
【００８４】
次に、発光素子５０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
【００８５】
まず、正孔注入電極２について説明する。正孔注入電極２としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、透明又は半透明である点で相違する。正孔注入電極２としては、仕事関数の高い金属が用いられ、特に好適な透明電極の例として、ＩＴＯやＳｎＯ２を用いることができる。他の例としては、Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、又はこれらの合金が挙げられる。さらには、ポリアニリン等の導電性樹脂を用いることもできるが、これらに限定されない。ＩＴＯはその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率や仕事関数制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。正孔注入電極２の膜厚は必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定されるが、発光素子５０では比較的駆動電流密度が高く、配線抵抗が問題となるため、シート抵抗値を小さくするため１００ｎｍ以上の厚さで用いられることが多い。なお、この発光素子５０では、基板１及び電子注入電極７を透明ないし半透明にすることにより、両面から発光を取り出すことができる。
【００８６】
以上のように、本発明の実施の形態４では、透明な正孔注入電極２としてＩＴＯ等を、透明基板８としてガラス基板等を用いることが可能となった。これにより、実施の形態１に係る発光素子１０と同様に、高信頼性、長寿命の発光素子を実現することができる。
【００８７】
次に、電子注入電極７について説明する。電子注入電極７としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、非透明である点で相違する。電子注入電極７としては、仕事関数が低く電子注入障壁の少ないアルカリ金属やアルカリ土類金属と、比較的仕事関数が大きく安定なＡｌ、Ａｇ等の金属との合金を用いることができる。この合金からなる電子注入電極７は、安定でかつ電子注入が容易である。特に好適な例としては、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等を用いることができるがこれらに限定されない。また、電子注入電極７の他の構成としては、有機層側に低仕事関数の金属薄膜を形成し、その上に保護電極として安定な金属からなる金属膜を積層とする構成や、ＬｉＦやＡｌ２Ｏ３の薄膜を形成した後にＡｌを比較的厚く形成する積層構成など、種々の電極を用いることができる。
【００８８】
また、電子注入電極７の成膜方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知の成膜方法を用いることができる。
【００８９】
次に、発光体層６について説明する。発光体層６としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、非透明な電子注入電極７の上に形成する点で相違する。また、金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６の製造方法については、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、基板１の上の電子注入電極７の上に塗布形成する点で相違する。なお、これらに用いられる構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【００９０】
次に、正孔輸送層３について説明する。正孔輸送層３としては、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、透明な正孔注入電極２の上に形成する点で相違する。また、透明な正孔注入電極２と発光体層６との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。なお、これらに用いられる構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材であるため、説明を省略する。
【００９１】
次に、この発光素子５０の製造方法について、図７を用いて説明する。この発光素子５０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図７（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図７（ｂ））。これによって基板Ｃを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図７（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図７（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｄを準備する。
（ｇ）次いで、基板Ｃの正孔輸送層３と、基板Ｄの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図７（ｅ））。
以上の工程によって、発光素子５０を形成できるが、これらに限定されない。
【００９２】
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
【００９３】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る発光素子について、図８を用いて説明する。図８は、この発光素子６０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子６０は、実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態４に係る発光素子５０の電子注入電極７に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
【００９４】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この実施の形態６に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態５に係る発光素子６０が２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
【００９５】
次に、この実施の形態６に係る表示装置の製造方法を、図９を用いて説明する。図９は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態６に係る表示装置７０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態４の発光素子５０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態４の発光素子５０と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔輸送層３を塗布形成した後、正孔輸送層３と発光体層６とを互いに対向させて基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、表示装置７０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
【００９６】
また、この表示装置７０では、発光体層６は基板１の上に、形成されるため、画素ピッチに応じた位置合わせを必要とするのは基板１側のみとなり、透明基板８側は、透明な正孔注入電極２と正孔輸送層３がベタ薄膜として製造できる。これにより、貼り合わせ時の位置決め精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。
【００９７】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る発光素子について、図１０を用いて説明する。図１０は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子８０は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、発光体層６と透明な電子注入電極７との間に電子輸送層８１をさらに備え、基板１の上に形成した発光体層６と、透明基板８の上に形成した電子注入電極７とを、接着性を有する電子輸送層８１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、電子注入電極７と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、正孔注入電極２が黒色電極であってもよい。これによって、外光コントラストを良好にできる。
【００９８】
次に、発光素子８０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
【００９９】
まず、電子輸送層８１について説明する。電子輸送層８１としては、発光体層６と電子注入電極７との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。この電子輸送層８１としては、導電性ポリマーであればよく、さらに好ましくは、電子移動度の高い電子輸送性の高分子材料であればよい。電子輸送性を備える高分子系材料としては、特に好適な例として、ポリ−［２−（６−シアノ−６−メチルペプチロキシ）−１，４−フェニレン］（ＣＮ−ＰＰＶ）やポリキノキサリン等が挙げられるが、これらに限定されない。また、低分子系で電子輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマーでも同様に可能である。またさらに、導電性又は非導電性ポリマーに、低分子系の電子輸送性材料を分子分散させた形態も同様に可能である。電子輸送性を備える低分子系材料としては、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、シロール誘導体、１，１０−フェナントロリン誘導体、キノリノール系金属錯体等やこれらの２量体、３量体が挙げられる。特に好適な例としては、２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、２，９−ジメチル-４,７-ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、Ａｌｑ３等が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１００】
さらに好ましくは、電子輸送層８１には、その界面付近に光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１の上の発光体層６と透明基板８の上の電子注入電極７との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
【０１０１】
また、電子輸送層８１の成膜方法としては、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他公知の塗布方法を使用することができる。
【０１０２】
次に、この発光素子８０の製造方法について、図１１を用いて説明する。この発光素子８０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図１１（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、電子輸送層８１を形成する（図１１（ｂ））。これによって基板Ｅを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図１１（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図１１（ｄ））。
（ｇ）次いで、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図１１（ｅ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｆを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｅの電子輸送層８１と、基板Ｆの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図１１（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子８０を形成できるが、これらに限定されない。
【０１０３】
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことが、より望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
【０１０４】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る発光素子について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態２に係る発光素子２０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態８に係る発光素子は、実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態７に係る発光素子８０の正孔注入電極２に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
【０１０５】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この実施の形態９に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態８に係る発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
【０１０６】
次に、この実施の形態９に係る表示装置の製造方法を、図１２を用いて説明する。図１２は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態９に係る表示装置９０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態７の発光素子８０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成し、次いで、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態７の発光素子８０と同様に、透明な電子注入電極７を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて電子輸送層８１を塗布形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置９０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
【０１０７】
また、この表示装置９０では、実施の形態６と同様に、画素ピッチに応じた位置合わせを必要とするのは基板１側のみとなり、透明基板８側は、透明な電子注入電極７と電子輸送層８１がベタ薄膜として製造できる。これにより、貼り合わせ時の位置決め精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。
【０１０８】
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０に係る発光素子について、図１３を用いて説明する。図１３は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１００は、実施の形態４に係る発光素子５０と比較すると、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層８１をさらに備え、基板１の上に形成した電子注入電極７と、透明基板８の上に形成した発光体層６とを、接着性を有する電子輸送層８１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔注入電極２と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。
【０１０９】
次に、発光素子１００の各構成部材について説明する。なお、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一の部材については説明を省略する。また、この発光素子１００の電子輸送層８１を構成する部材は、実施の形態７に係る発光素子８０と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１１０】
次に、この発光素子１００の製造方法について、図１４を用いて説明する。この発光素子１００は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次に、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図１４（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図１４（ｂ））。
（ｄ）さらに、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図１４（ｃ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｇを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次に、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図１４（ｄ））。
（ｇ）次いで、前記電子注入電極７の上に、電子輸送層８１を形成する（図１４（ｅ））。これによって基板Ｈを準備する。
（ｈ）基板Ｇの発光体層６と、基板Ｈの電子輸送層８１とを互いに対向させて貼り合せる（図１４（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子１００を形成できるが、これらに限定されない。
【０１１１】
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことが、より望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
【０１１２】
（実施の形態１１）
本発明の実施の形態１１に係る発光素子について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態５に係る発光素子６０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態１１に係る発光素子は、実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態１０に係る発光素子１００の電子注入電極７に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態１２に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態１１に係る発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違するが、実質的に同一の構成であるため、説明を省略する。
【０１１４】
次に、この実施の形態１２に係る表示装置の製造方法を、図１５を用いて説明する。図１５は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態１２に係る表示装置１１０におけるｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１０の発光素子１００と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて電子輸送層８１を塗布形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１０の発光素子１００と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成し、次いで、発光体層６を形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置１１０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
【０１１５】
（実施の形態１３）
本発明の実施の形態１３に係る発光素子について、図１６を用いて説明する。図１６は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１２０は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層１２１をさらに備え、基板１の上に形成した正孔注入電極２と、透明基板８の上に形成した正孔輸送層３とを、接着性を有する正孔注入層１２１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、電子注入電極７と発光体層６との間に電子輸送層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、電子注入電極７と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６との間に、ｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。またさらに、正孔注入電極２が黒色電極であってもよい。これによって、外光コントラストを良好にできる。
【０１１６】
次に、発光素子１２０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
【０１１７】
まず、正孔注入層１２１について説明する。正孔注入層１２１としては、基板１の上の正孔注入電極２と透明基板８の上の正孔輸送層３との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。さらに好ましくは、正孔注入層１２１の最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と、正孔注入電極２の仕事関数との間で電位障壁がなく、容易に正孔注入がなされる高分子材料であればよい。特に好適な例としては、ポリアニリン誘導体等が用いられるが、これらに限定されない。また、高分子材料に電子アクセプターをドープして導電性を高めた複合層も同様の効果があり、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）をドープしたものが挙げられるが、これらに限定されない。またさらに、導電性又は非導電性ポリマーに低分子系の正孔注入層材料を分子分散させた形態も同様に可能である。低分子系の正孔注入層材料としては、イオン化ポテンシャルの小さい銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）スターバーストアミンと呼ばれる高分子量アリールアミンが用いられるが、これらに限定されない。
【０１１８】
さらに好ましくは、正孔注入層１２１には、その界面付近に光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１の上の正孔注入電極２と透明基板８の上の正孔輸送層３との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
【０１１９】
また、正孔注入層１２１の成膜方法としては、インクジェット法、ディッピング、スピンコート、その他公知の塗布方法を使用することができる。
【０１２０】
次に、この発光素子１２０の製造方法について、図１７を用いて説明する。この発光素子１２０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図１７（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図１７（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。
（ｄ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図１７（ｃ））。これによって基板Ｉを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図１７（ｄ））。
（ｇ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔注入層１２１を形成する（図１７（ｅ））。これによって基板Ｊを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｉの正孔輸送層３と、基板Ｊの正孔注入層１２１とを互いに対向させて貼り合せる（図１７（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子１２０を形成できるが、これらに限定されない。
【０１２１】
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
【０１２２】
（実施の形態１４）
本発明の実施の形態１４に係る発光素子について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態２に係る発光素子２０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態１４に係る発光素子は、実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１３に係る発光素子１２０の正孔注入電極２に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
【０１２３】
（実施の形態１５）
本発明の実施の形態１５に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態１５に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態１４に係る発光素子が、２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
【０１２４】
次に、この実施の形態１５に係る表示装置の製造方法を、図１８を用いて説明する。図１８は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態１５に係る表示装置１３０のｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１３に係る発光素子１２０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔注入層１２１を塗布形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１３の発光素子１２０と同様に、透明な電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置１３０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
【０１２５】
（実施の形態１６）
本発明の実施の形態１６に係る発光素子について、図１９を用いて説明する。図１９は、この発光素子の発光面に垂直な断面図である。この発光素子１４０は、実施の形態４に係る発光素子５０と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層１２１をさらに備え、基板１の上に形成した正孔輸送層３と、透明基板８の上に形成した正孔注入電極２とを、接着性を有する正孔注入層１２１によって貼り合わせている点で相違する。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。なお、その他の構成部材については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一なので、説明を省略する。さらに、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔注入電極２と透明基板８との間に低屈折率層を備えていてもよい。これによって、発光素子外部への光取り出し効率を大きくすることができる。またさらに、電子注入電極７と金属酸化物半導体微粒子４の多孔体を含む発光体層６との間にｎ型半導体材料からなる薄層を備えてもよい。これにより、金属酸化物半導体微粒子４の多孔体の間隙を通って、正孔が電子と再結合することなく電子注入電極７に到達することを防ぐ正孔ブロック層として機能し、正孔と電子との再結合効率を高めることができる。
【０１２６】
次に、発光素子１４０の各構成部材について説明する。なお、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一の部材については説明を省略する。また、この発光素子１４０の正孔注入層１２１を構成する部材は、実施の形態１３に係る発光素子１２０と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１２７】
次に、この発光素子１４０の製造方法について、図２０を用いて説明する。この発光素子１４０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図２０（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔注入層１２１を形成する（図２０（ｂ））。これによって基板Ｋを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図２０（ｃ））。
（ｆ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６を形成する（図２０（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。
（ｇ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図２０（ｅ））。これによって基板Ｌを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｋの正孔注入層１２１と、基板Ｌの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図２０（ｆ））。
以上の工程によって、発光素子１４０を形成できるが、これらに限定されない。
【０１２８】
なお、前述の工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
【０１２９】
（実施の形態１７）
本発明の実施の形態１７に係る発光素子について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態５に係る発光素子６０の電極構成を示す斜視図であるが、実施の形態１７に係る発光素子は、実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態１６に係る発光素子１４０の電子注入電極７に接続された薄膜トランジスタ２１をさらに備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
【０１３０】
（実施の形態１８）
本発明の実施の形態１８に係る表示装置について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３に係る表示装置３０の互いに直交するｘ電極２２とｙ電極２３とによって構成されるアクティブマトリクスを示す概略平面図であり、この表示装置は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。実施の形態１８に係る表示装置は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、複数個の実施の形態１７に係る発光素子が、２次元配列されている発光素子アレイを備える点で相違する以外、実質的に同一の構成である。よって、詳細の説明を省略する。
【０１３１】
次に、この実施の形態１８に係る表示装置の製造方法を、図２１を用いて説明する。図２１は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態１８に係る表示装置１５０のｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態１６の発光素子１４０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成し、次いで、正孔輸送層３を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態１６の発光素子１４０と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、例えばインクジェット法を用いて正孔注入層１２１を塗布形成した後、基板１と貼り合わせる。以上の工程により、表示装置１５０を形成できるが、これらに限定されない。カラーの表示装置の場合、発光体層６を形成する際に、例えばインクジェット法を用いて、ＲＧＢの各発光性有機材料を含む塗布液を、画素ピッチに合せ、各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに色分けして塗布形成する。この工程に先立ち、各画素を区分する画素分離領域４２を形成してもよく、実施の形態３と同様の手段を講じることができる。
【０１３２】
また、この表示装置１５０では、実施の形態６と同様に、画素ピッチに応じた位置合わせを必要とするのは基板１側のみとなり、透明基板８側は、透明な正孔注入電極２と正孔注入層１２１がベタ薄膜として製造できる。これにより、貼り合わせ時の位置決め精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。
【０１３３】
（実施の形態１９）
本発明の実施の形態１９に係る表示装置について、図２２を用いて説明する。図２２は、異なる複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する実施の形態１９に係る表示装置１６０のｙ電極２３と垂直で、且つ発光面に垂直な断面図である。この表示装置１６０は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この表示装置１６０は、実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、正孔注入電極２と薄膜トランジスタ２１とが接続している部分を接着層１６１として、基板１側と透明基板８側とを貼り合わせている点で相違する。また、接着層１６１は、正孔注入電極２と薄膜トランジスタ２１との接続部となる導電性領域１６２と、それ以外の非導電性領域１６３とを備える。これにより、透明基板８側から、電子注入電極７、発光体層６、正孔輸送層３、正孔注入電極２を順次積層する従来の有機ＥＬ素子の作製方法を用いながら、容易に上面光取り出し構造の表示装置を提供できる。また、この場合には、正孔輸送層３が接着性を有する必要はない。その他の構成部材については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一なので、説明を省略する。なお、前述の表示装置の層構成は、発光体層／正孔輸送層の２層構成であったが、発光体層のみ、正孔輸送層／発光体層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／電子輸送層等、１層以上の有機層を積層した構成であってもよい。また、電子注入電極が薄膜トランジスタと接続している逆極性の構成であってもよい。
【０１３４】
次に、表示装置１６０の各構成部材について詳細に説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の部材については説明を省略する。
【０１３５】
接着層１６１内の導電性領域１６２については、Ａｇペーストやカーボンペースト等、公知の導電性ペーストを用いることができる。また、成膜方法としては、スクリーン印刷やインクジェット法等の、公知の塗布方法を用いることができる。一方、非導電性領域１６３については、基板１と透明基板８の上の正孔注入電極２又は正孔輸送層３との接着層として機能する高分子系材料が含まれていることが好ましい。例としては、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド等、公知の高分子系材料を用いることができる。また、成膜方法としては、スクリーン印刷やインクジェット法等の、公知の塗布方法を用いることができる。さらに好ましくは、非導電性領域１６３には、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいるとよい。これにより、基板１と透明基板８の上の正孔注入電極２又は正孔輸送層３との貼り合わせの際に、光又は熱を加えることで、接着力を向上させることができる。
【０１３６】
次に、具体的な実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
【０１３７】
（実施例１）
本発明の実施例１に係る発光素子について図１を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、電子注入電極７を形成した透明基板８として、市販のＩＴＯ膜付ガラス基板を用いた。また、金属酸化物半導体多孔体には、ＴｉＯ２薄膜多孔体を用いた。前記多孔体の表面に担持する発光性有機材料５としては、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン−４−カルボン酸（ＢＤＣＣ）を用いた。基板１にはガラス基板を用い、正孔注入電極２にはＡｌを用い、正孔輸送層３にはＰＶＫを用いた。
【０１３８】
次に、この発光素子の製造方法について図２を用いて説明する。この発光素子は、以下の工程によって製造される。
（ａ）電子注入電極７を形成した透明基板８として、市販のＩＴＯ膜付ガラス基板を準備した（図２（ａ））。これをアルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したＩＰＡ溶液から引き上げて乾燥した。最後に、ＵＶ／Ｏ３洗浄した。
（ｂ）前記ＩＴＯ膜付ガラス基板の上に金属酸化物半導体多孔体層として、ＴｉＯ２薄膜多孔体層を形成した。
【０１３９】
このＴｉＯ２薄膜多孔体層の製造方法について以下に説明する。
（１）まず、チタンイソプロポキシドを室温で硝酸水溶液中に滴下して加水分解させ、８０℃に加熱して８時間程度攪拌することによってゾル溶液を得る。
（２）次に、オートクレーブにて２５０℃で１２時間熟成することによって粒径１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度のＴｉＯ２微粒子を含むコロイド溶液を作製した。
（３）このコロイド溶液をロータリエバポレータで濃縮した後、ポリエチレングリコールを３０％程度添加して最終的なＴｉＯ２ペーストを作製した。
（４）次に、基板１上にＴｉＯ２ペーストをドクターブレード法によって塗布し、このＴｉＯ２膜を、室温、空気中で１０分間乾燥した後、４５０℃で３０分間焼成した。
（５）更に、このＴｉＯ２薄膜をＴｉＣｌ４水溶液に浸して一晩放置した後、水洗浄を行い、再び４５０℃で３０分間焼成した。
以上の工程によって金属酸化物半導体多孔体として、ＴｉＯ２薄膜多孔体を形成した。
【０１４０】
（ｃ）前記ＩＴＯ膜付ガラス基板のＩＴＯ膜の上に形成したＴｉＯ２薄膜多孔体の表面に、次の手順で発光性有機材料５を吸着させた。まず、ＢＤＣＣをエタノール中に超音波攪拌装置を用いて分散させる。この分散液を連続攪拌しながら、その中にＴｉＯ２薄膜多孔体を形成した前記ＩＴＯ膜付ガラス基板を一晩浸漬した。これによって、ＴｉＯ２薄膜多孔体層の表面に発光性有機材料のＢＤＣＣを担持させて発光体層６を形成した（図２（ｂ））。これを基板Ａとした。
（ｄ）一方、基板１としては、ガラス基板を用いた。これを前記のＩＴＯ膜付ガラス基板と同様に洗浄した後、正孔注入電極２として、基板１上にＡｌを真空蒸着法で成膜したものを準備した（図２（ｃ））。
（ｅ）ＰＶＫをクロロホルムに溶解させ、前記正孔注入電極の上に、スピンコートにより塗布して、正孔輸送層３とした（図２（ｄ））。これを基板Ｂとした。
（ｆ）次に、正孔輸送層３を塗布した直後に、基板Ｂの正孔輸送層３を、基板Ａの発光体層６の上に重ねて常温で静置し、基板Ａと基板Ｂとを貼り合せて発光素子を作製した（図２（ｅ））。
【０１４１】
このようにして作製した発光素子に直流電圧を印加して評価したところ、８Ｖで発光輝度が５００ｃｄ／ｍ２、発光効率は３．５ｃｄ／Ａを示し、以下に示す比較例の発光素子と同等の発光特性を示した。また、この実施例１で作成した金属酸化物半導体多孔体の表面積を、ＢＥＴ比表面積測定法で調べたところ、平面電極の約８００倍の面積を有していた。この発光素子について、初期発光輝度３００ｃｄ／ｍ２として寿命試験を実施したところ、輝度半減寿命は１３０００時間であった。これは比較例１に比べて長かった。
【０１４２】
（実施例２）
本発明の実施例２に係る表示装置について、図５を用いて説明する。この表示装置４０は、実施の形態３に係る表示装置と同様に薄膜トランジスタ２１を有するが、ＲＧＢの３色の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する点で相違している。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光性有機材料をそれぞれ対応するように変えている。また、この表示装置４０では、各画素間を隔てる画素分離領域４２が設けられている。この画素分離領域４２では、金属酸化物半導体粒子４の表面に黒色染料を担持させて各画素を分離している。
【０１４３】
この表示装置４０の製造方法について説明する。この表示装置４０は、実施の形態１に係る発光素子を２次元的配列させているものであるので、実施の形態１に係る発光素子の製造方法と実質的に同様に行うことができる。この表示装置４０の製造方法では、それぞれの画素ごとに異なる発光性有機材料５を使用する。また、各画素間の画素分離領域４２に対応する箇所では金属酸化物半導体粒子４の表面に黒色染料を担持する。この場合、透明基板８の側に発光体層６が形成され、正孔輸送層３を接着層として、基板１の側の正孔注入電極２と透明基板８側の発光体層６とが貼り合わされる。このため、それぞれの発光性有機材料５を担持した発光体層６と正孔注入電極２との位置合せを行う必要がある。この場合に、画素分離領域４２と各画素４１との配置において、画素分離領域４２をやや広く設定しておくことによって画素４１の位置が多少ずれても隣接する画素の部分に影響しないようにすることができる。
【０１４４】
（実施例３）
本発明の実施例３に係る発光素子について図１を用いて説明する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極として、Ａｌの代わりにＣｕＯとＣｕ２Ｏとの混合物を用いている点で相違する。これにより正孔注入電極が黒色を呈する。この正孔注入電極は、実施例１の正孔注入電極同様、スパッタリング法によって形成した。
【０１４５】
コントラストの評価は、素子の発光面に対して４５度の角度から１００ｌｘの白色光を照射し、発光輝度が３００ｃｄ／ｍ２の条件下で、発光素子をＯＮ／ＯＦＦした時の、非発光輝度との比で行った。本実施例３におけるコントラストは３００：１以上であった。これは後述する比較例１よりも良好であった。
【０１４６】
（実施例４）
本発明の実施例４に係る発光素子について図６を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態４に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、透明な正孔注入電極２を形成した透明基板８として、市販のＩＴＯ膜付ガラス基板を、電子注入電極７としてＭｇＡｇを用いた点で相違する。電子注入電極７は真空蒸着法により形成した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５５０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１３０００時間であった。
【０１４７】
（実施例５）
本発明の実施例５に係る発光素子について図１０を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態７に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、発光体層６と電子注入電極７との間にある電子輸送層８１としてＣＮ−ＰＰＶを、電子注入電極７としてＩｎＺｎＯを用いた点で相違する。電子輸送層８１はスピンコート法により、電子注入電極７はスパッタ法により成膜した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５２０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。
【０１４８】
（実施例６）
本発明の実施例６に係る発光素子について図１３を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１０に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例４に係る発光素子と比較すると、発光体層６と電子注入電極７との間にある電子輸送層８１としてＣＮ−ＰＰＶを用いた点で相違する。電子輸送層８１はスピンコート法により成膜した。なお、実施例４に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５１０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。
【０１４９】
（実施例７）
本発明の実施例７に係る発光素子について図１６を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１３に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例１に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間にある正孔注入層１２１としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた点で相違する。正孔注入層１２１はスピンコート法により成膜した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５６０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１１０００時間であった。
【０１５０】
（実施例８）
本発明の実施例８に係る発光素子について図１９を用いて説明する。この発光素子では、実施の形態１６に係る発光素子と同一の構成を有しているので、その構成についての説明を省略する。この発光素子では、実施例４に係る発光素子と比較すると、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間にある正孔注入層１２１としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた点で相違する。正孔注入層１２１はスピンコート法により成膜した。なお、実施例１に係る発光素子と実質的に同一の部材、製造方法については説明を省略する。作製した発光素子を、実施例１と同様に評価したところ、５４０ｃｄ／ｍ２の輝度の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。
【０１５１】
なお、以上の説明では、金属酸化物半導体多孔体を含む発光体層６に加えて、有機材料を含む層が１又は２層の構成例を示したが、有機材料を含む層が複数層からなる構成であってもよい。
【０１５２】
（比較例１）
市販のＩＴＯ付ガラス基板を実施例１の透明基板８と同様に洗浄し、その上に、真空蒸着により、ＴＰＤ、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）を蒸着して正孔輸送層、発光体層を順に成膜し、更にＭｇＡｇを蒸着して電子注入電極を形成した。なお、電子注入電極を形成した後に、低湿度低酸素濃度環境下で、ガラス板とエポキシ接着剤によりパッケージングして発光素子を得た。
【０１５３】
このようにして作製した発光素子に直流電圧を印加して評価したところ、７Ｖで発光輝度が３５０ｃｄ／ｍ２、発光効率は２．０ｃｄ／Ａを示した。この発光素子を、実施例１と初期の輝度が同じ条件下で寿命試験を実施したところ、輝度半減寿命は８０００時間であった。さらに、実施例３と同様にコントラストを評価したところ、１７０：１であった。
【０１５４】
（実施の形態２０）
本発明の実施の形態２０に係る発光素子について、図２５を用いて説明する。図２５は、この発光素子３００の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３００は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、正孔輸送層３内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔輸送層３の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔輸送層３と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
【０１５５】
次に、この発光素子１０の各構成部材について説明する。なお、実施の形態１に係る発光素子１０と実質的に同一の構成部材については説明を省略する。
【０１５６】
まず、スペーサ３０１について説明する。スペーサ３０１としては従来の液晶ディスプレイパネル等で用いられているビーズスペーサを使用することができる。また、透明性と絶縁性に優れた材料からなり、粒径の均一性に優れたものが好ましい。ビーズスペーサとしては、一般にシリカ製のものと樹脂製のものがあるが、低温発泡が起こりにくく、成膜時の欠陥防止という点では、正孔輸送層材料の熱膨張率と大きく異ならない樹脂製スペーサが、さらに好ましい。この場合スペーサ３０１に用いられる材料としては、ジビニルベンゼン、スチレン、アクリルモノマー等を主成分とする架橋共重合体が好適であるが、これらに限定されない。また、スペーサ３０１の電極面に垂直な断面の形状は、円形、楕円形、台形、三角形等、任意の形状であってよいが、膜厚の均一性に優れている円形が好適である。またさらに、電極面との密着性を向上させるために、表面処理を施したものであってもよい。表面処理には、スペーサ３０１の表面にポリオレフィンやポリアクリル等の熱可塑性樹脂で被覆する等の方法がある。
【０１５７】
スペーサ３０１の粒径によって正孔輸送層３の膜厚が規定される。このスペーサ３０１の粒径は、０．０１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、０．１μｍ〜５μｍの範囲内であることがさらに好ましい。正孔輸送層３の膜厚が０．０１μｍ以下になると、正孔注入電極２の表面粗さが問題となる。表面粗さを小さくするには、新たな製造工程を追加しなければならず、製造コストが増加する。一方、正孔輸送層３の膜厚が１０μｍを越えると、駆動電圧が上昇する。正孔輸送層内を移動する正孔の数は、正孔移動度、印加電圧の２乗、正孔輸送層膜厚の−３乗に比例する。前述の正孔輸送層材料を用いた場合、薄膜トランジスタによる駆動が可能な１０Ｖ程度の電圧では、正孔輸送層の膜厚が１０μｍを越えると、輝度確保に十分な電流が流れない。
【０１５８】
また、スペーサ３０１を含む正孔輸送層３の成膜方法としては、前述の正孔輸送層３の成膜方法と同一の方法を用いることができる。成膜の際は、前処理として正孔輸送層材料を有機溶剤に溶解させ、この溶液中に超音波分散等の公知の方法によってスペーサを分散させた分散液を作製する。樹脂製スペーサの場合には、有機溶剤中で溶解しない材料又は有機溶剤の選定が必要となる。一方、シリカ製スペーサの場合には、有機溶剤の選択肢が豊富である点で、より好ましい。なお、分散補助を目的に、界面活性剤等を添加又は共分散させてもよい。
【０１５９】
このように、貼り合わせ時の接着層として機能する正孔輸送層３は、成膜時に厳密な膜厚の規制ができない上、貼り合わせ後の機械的強度等を考慮すると、厚膜であることが好ましい。一方で、発光品位の安定した発光素子を再現性よく提供するには、有機層の膜厚の均一化が必要であり、特に他の有機層に比べて厚膜が必要とされる正孔輸送層３の膜厚を均一化することは重要である。前述のように、正孔輸送層３の層内にスペーサ３０１を導入することで、正孔輸送層３の膜厚を容易に規制することができる。
【０１６０】
次に、この発光素子３００の製造方法について図２６を用いて説明する。この発光素子３００は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図２６（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、表面に前記の発光性有機材料５を担持する金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図２６（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｍを準備する。
（ｄ）一方、基板１を準備する。
（ｅ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図２６（ｃ））。
（ｆ）次いで、有機溶剤中に正孔輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｇ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔輸送層材料の溶液を塗布成膜して、正孔輸送層３を形成する（図２６（ｄ））。これによって基板Ｎを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｍの発光体層６と、基板Ｎの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図２６（ｅ））。
以上の工程によって発光素子３００を作製できるが、これらに限定されるものではない。
【０１６１】
（実施の形態２１）
本発明の実施の形態２１に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態２１に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態２０に係る発光素子３００が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１６２】
（実施の形態２２）
本発明の実施の形態２２に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態２２に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態２１に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態２２の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔輸送層３によって貼り合わせている。これにより、正孔輸送層３の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１６３】
次に、この実施の形態２２に係る表示装置の製造方法を、図２７を用いて説明する。図２７は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態２２に係る表示装置３１０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２１の発光素子３００と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した正孔輸送層３を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２１の発光素子３００と同様に、透明な電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成する。この場合、基板１の上には、薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、正孔注入電極２が、各画素４１ごとにアライメントされて形成され、一方の透明基板８の上には、発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。スペーサ３０１を内在した正孔輸送層３は、ベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセスによって一体成膜することが可能である。次いで、正孔輸送層３と発光体層６とを互いに対向させてアライメントしながら、基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、この表示装置３１０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
【０１６４】
（実施の形態２３）
本発明の実施の形態２３に係る発光素子について、図２８を用いて説明する。図２８は、この発光素子３２０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３２０は、実施の形態４に係る発光素子５０と比較すると、正孔輸送層３内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔輸送層３の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。またさらに、正孔輸送層３と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
【０１６５】
この発光素子３２０の各構成部材については、実施の形態４に係る発光素子５０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１６６】
次に、この発光素子３２０の製造方法について、図２９を用いて説明する。この発光素子３２０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図２９（ａ））。
（ｃ）次いで、有機溶剤中に正孔輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｄ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔輸送層材料の溶液を塗布成膜して、正孔輸送層３を形成する（図２９（ｂ））。これによって基板Ｏを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図２９（ｃ））。
（ｇ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図２９（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｐを準備する。
（ｈ）次いで、基板Ｏの正孔輸送層３と、基板Ｐの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図２９（ｅ））。
以上の工程によって、発光素子３２０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
【０１６７】
（実施の形態２４）
本発明の実施の形態２４に係る発光素子について、図８を用いて説明する。実施の形態２４に係る発光素子は、図８に示す実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態４に係る発光素子５０の代わりに、実施の形態２３に係る発光素子３２０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態４に係る発光素子５０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１６８】
（実施の形態２５）
本発明の実施の形態２５に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態２５に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態５に係る発光素子６０の代わりに、実施の形態２４に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態２５の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔輸送層３によって貼り合わせている。これにより、正孔輸送層３の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１６９】
次に、この実施の形態２５に係る表示装置の製造方法を、図３０を用いて説明する。図３０は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態２５に係る表示装置３３０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２４の発光素子３２０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２４の発光素子３２０と同様に、透明な正孔注入電極２を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した正孔輸送層３を形成する。この場合、基板１の上には薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、電子注入電極７、さらに発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。このため、薄膜トランジスタ２１から発光体層６までを一貫した製造プロセスにより積層すればよい。一方、透明基板８の上の正孔注入電極２と正孔輸送層３とはベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセス等によって一体成膜することが可能である。これにより、発光体層６と正孔輸送層３とを互いに対向させて、基板１と透明基板８とを貼り合わせる際の、アライメント精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。以上の工程により、この表示装置３３０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
【０１７０】
（実施の形態２６）
本発明の実施の形態２６に係る発光素子について、図３１を用いて説明する。図３１は、この発光素子３４０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３４０は、実施の形態７に係る発光素子８０と比較すると、電子輸送層８１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記電子輸送層８１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態７に係る発光素子８０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、電子輸送層８１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
【０１７１】
この発光素子３４０の各構成部材については、実施の形態７に係る発光素子８０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１７２】
次に、この発光素子３４０の製造方法について図３２を用いて説明する。この発光素子３４０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図３２（ａ））。
（ｃ）次いで、有機溶剤中に電子輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｄ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた電子輸送層材料の溶液を塗布成膜して、電子輸送層８１を形成する（図３２（ｂ））。これによって基板Ｑを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図３２（ｃ））。
（ｇ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図３２（ｄ））。（ｈ）次いで、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図３２（ｅ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｒを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｑの電子輸送層８１と、基板Ｒの発光体層６とを互いに対向させて貼り合せる（図３２（ｆ））。
以上の工程によって発光素子３４０を作製できるが、これらに限定されるものではない。
【０１７３】
（実施の形態２７）
本発明の実施の形態２７に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態２７に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態２６に係る発光素子３４０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１７４】
（実施の形態２８）
本発明の実施の形態２８に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態２８に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態２７に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態２８の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する電子輸送層８１によって貼り合わせている。これにより、電子輸送層８１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１７５】
次に、この実施の形態２８に係る表示装置の製造方法を、図３３を用いて説明する。図３３は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態２８に係る表示装置３５０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂでは、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２６の発光素子３４０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３、発光体層６を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２６の発光素子３４０と同様に、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１を形成する。この場合、基板１の上には薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、正孔注入電極２、さらに発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。このため、薄膜トランジスタ２１から発光体層６までを一貫した製造プロセスにより積層すればよい。一方、透明基板８の上の電子注入電極７と電子輸送層８１とはベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセス等によって一体成膜することが可能である。これにより、発光体層６と電子輸送層８１とを互いに対向させて、基板１と透明基板８とを貼り合わせる際の、アライメント精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。以上の工程により、この表示装置３５０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
【０１７６】
（実施の形態２９）
本発明の実施の形態２９に係る発光素子について、図３４を用いて説明する。図３４は、この発光素子３６０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３６０は、実施の形態１０に係る発光素子１００と比較すると、電子輸送層８１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記電子輸送層８１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１０に係る発光素子１００と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、正孔注入電極２と正孔輸送層３との間に正孔注入層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、電子輸送層８１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
【０１７７】
この発光素子３６０の各構成部材については、実施の形態１０に係る発光素子１００並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１７８】
次に、この発光素子３６０の製造方法について図３５を用いて説明する。この発光素子３６０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図３５（ａ））。
（ｃ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、正孔輸送層３を形成する（図３５（ｂ））。
（ｄ）次いで、前記正孔輸送層３の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図３５（ｃ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｓを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図３５（ｄ））。
（ｇ）次いで、有機溶剤中に電子輸送層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｈ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた電子輸送層材料の溶液を塗布成膜して、電子輸送層８１を形成する（図３５（ｅ））。これによって基板Ｔを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｓの発光体層６と、基板Ｔの電子輸送層８１とを互いに対向させて貼り合せる（図３５（ｆ））。
以上の工程によって発光素子３６０を作製できるが、これらに限定されるものではない。
【０１７９】
（実施の形態３０）
本発明の実施の形態３０に係る発光素子について、図７を用いて説明する。実施の形態３０に係る発光素子は、図７に示す実施の形態５に係る発光素子６０と比較すると、実施の形態４に係る発光素子５０の代わりに、実施の形態２９に係る発光素子３６０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態５に係る発光素子６０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１８０】
（実施の形態３１）
本発明の実施の形態３１に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態３１に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態３０に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態３１の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する電子輸送層８１によって貼り合わせている。これにより、電子輸送層８１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１８１】
次に、この実施の形態３１に係る表示装置の製造方法を、図３６を用いて説明する。図３６は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態３１に係る表示装置３７０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態２９の発光素子３６０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態２９の発光素子３６０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、正孔輸送層３、発光体層６を形成する。この場合、基板１の上には、薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、電子注入電極７が、各画素４１ごとにアライメントされて形成され、一方の透明基板８の上には、発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１は、ベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセスによって一体成膜することが可能である。次いで、電子輸送層８１と発光体層６とを互いに対向させてアライメントしながら、基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、この表示装置３７０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
【０１８２】
（実施の形態３２）
本発明の実施の形態３２に係る発光素子について、図３７を用いて説明する。図３７は、この発光素子３８０の発光面に垂直な断面図である。この発光素子３８０は、実施の形態１３に係る発光素子１２０と比較すると、正孔注入層１２１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔注入層１２１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１３に係る発光素子１２０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入層１２１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
【０１８３】
この発光素子３８０の各構成部材については、実施の形態１３に係る発光素子１２０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１８４】
次に、この発光素子３８０の製造方法について図３８を用いて説明する。この発光素子３８０は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な電子注入電極７を形成する（図３８（ａ））。
（ｃ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図３８（ｂ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。これによって基板Ｕを準備する。
（ｄ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図３８（ｃ））。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、正孔注入電極２を形成する（図３８（ｄ））。
（ｇ）次いで、有機溶剤中に正孔注入層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｈ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔注入層材料の溶液を塗布成膜して、正孔注入層１２１を形成する（図３８（ｅ））。これによって基板Ｖを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｕの正孔輸送層３と、基板Ｖの正孔注入層１２１とを互いに対向させて貼り合せる（図３８（ｆ））。
以上の工程によって発光素子３８０を作製できるが、これらに限定されるものではない。
【０１８５】
（実施の形態３３）
本発明の実施の形態３３に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態３３に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態３２に係る発光素子３８０が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１８６】
（実施の形態３４）
本発明の実施の形態３４に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態３４に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態３３に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態３４の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔注入層１２１によって貼り合わせている。これにより、正孔注入層１２１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１８７】
次に、この実施の形態３４に係る表示装置の製造方法を、図３９を用いて説明する。図３９は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態３４に係る表示装置３９０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置とすることができる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態３２の発光素子３８０と同様に、正孔注入電極２を形成し、次いで、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態３２の発光素子３８０と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６、正孔輸送層３を形成する。この場合、基板１の上には、薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、正孔注入電極２が、各画素４１ごとにアライメントされて形成され、一方の透明基板８の上には、発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１は、ベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセスによって一体成膜することが可能である。次いで、正孔注入層１２１と正孔輸送層３とを互いに対向させてアライメントしながら、基板１と透明基板８とを貼り合わせる。以上の工程により、この表示装置３９０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
【０１８８】
（実施の形態３５）
本発明の実施の形態３５に係る発光素子について、図４０を用いて説明する。図４０は、この発光素子４００の発光面に垂直な断面図である。この発光素子４００は、実施の形態１６に係る発光素子１４０と比較すると、正孔注入層１２１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記正孔注入層１２１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１６に係る発光素子１４０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、前述の構成に加えて、発光体層６と電子注入電極７との間に電子輸送層及び／又は導電層等を備えていてもよい。さらに、正孔注入層１２１と他の有機層又は電極との間に、スペーサ３０１との擦傷を防止するための保護層を備えていてもよい。
【０１８９】
この発光素子４００の各構成部材については、実施の形態１６に係る発光素子１４０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１９０】
次に、この発光素子４００の製造方法について図４１を用いて説明する。この発光素子４００は、以下の工程によって作製される。
（ａ）透明基板８を準備する。
（ｂ）次いで、前記透明基板８の上に、透明な正孔注入電極２を形成する（図４１（ａ））。
（ｃ）次いで、有機溶剤中に正孔注入層材料を溶解し、スペーサ３０１を超音波分散させる。
（ｄ）次いで、前記正孔注入電極２の上に、前述のスペーサ３０１を分散させた正孔注入層材料の溶液を塗布成膜して、正孔注入層１２１を形成する（図４１（ｂ））。これによって基板Ｗを準備する。
（ｅ）一方、基板１を準備する。
（ｆ）次いで、前記基板１の上に、電子注入電極７を形成する（図４１（ｃ））。
（ｇ）次いで、前記電子注入電極７の上に、前述の表面に発光性有機材料５を担持した金属酸化物半導体多孔体４を含む発光体層６を形成する（図４１（ｄ））。なお、発光体層６の形成方法は前述の通りである。
（ｈ）次いで、前記発光体層６の上に、正孔輸送層３を形成する（図４１（ｅ））。これによって基板Ｘを準備する。
（ｉ）次いで、基板Ｗの正孔注入層１２１と、基板Ｘの正孔輸送層３とを互いに対向させて貼り合せる（図４１（ｆ））。
以上の工程によって発光素子４００を作製できるが、これらに限定されるものではない。
【０１９１】
（実施の形態３６）
本発明の実施の形態３６に係る発光素子について、図３を用いて説明する。実施の形態３６に係る発光素子は、図３に示す実施の形態２に係る発光素子２０と比較すると、実施の形態１に係る発光素子１０の代わりに、実施の形態３５に係る発光素子４００が用いられている点で相違する。なお、その他の構成については、実施の形態２に係る発光素子２０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１９２】
（実施の形態３７）
本発明の実施の形態３７に係る表示装置について、図４を用いて説明する。実施の形態３７に係る表示装置は、図４に示す実施の形態３に係る表示装置３０と比較すると、実施の形態２に係る発光素子２０の代わりに、実施の形態３６に係る発光素子が用いられている点で相違する。この実施の形態３７の表示装置によれば、前述したようにスペーサ３０１を内在する正孔注入層１２１によって貼り合わせている。これにより、正孔注入層１２１の膜厚が均一化して、発光輝度の均一な、上面光取り出し構造の表示装置が得られる。なお、その他の構成については、実施の形態３に係る表示装置３０と実質的に同一であり、説明を省略する。
【０１９３】
次に、この実施の形態３７に係る表示装置の製造方法を、図４２を用いて説明する。図４２は、ＲＧＢ３色の複数の画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂを有する別例の実施の形態３７に係る表示装置４１０の発光面に垂直で、且つｙ電極２３に垂直な断面図である。各画素４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに、発光体層６内の発光性有機材料５を、その発光色に応じて配置することにより、３原色フルカラー表示装置となる。その製造方法は、まず基板１上に薄膜トランジスタ２１とｘ電極２２、ｙ電極２３とを順次形成した後、実施の形態３５の発光素子４００と同様に、電子注入電極７を形成し、次いで、発光体層６、正孔輸送層３を形成する。一方の透明基板８についても、実施の形態３５の発光素子４００と同様に、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１を形成する。この場合、基板１の上には薄膜トランジスタ２１、ｘ電極２２、ｙ電極２３、電子注入電極７、さらに発光体層６が各画素４１ごとにアライメントされて形成される。このため、薄膜トランジスタ２１から発光体層６までを一貫した製造プロセスにより積層すればよい。一方、透明基板８の上には、正孔注入電極２と正孔注入層１２１とのベタ薄膜が形成される。スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１はベタ薄膜でよいため、スクリーン印刷やインクジェット法、その他公知の塗布プロセス等によって一体成膜することが可能である。これにより、正孔注入層１２１と発光体層６とを互いに対向させて、基板１と透明基板８とを貼り合わせる際の、アライメント精度の要求が緩和され、工程を簡素化することができる。以上の工程により、この表示装置４１０を形成できるが、これらに限定されるものではない。
【０１９４】
（実施の形態３８）
本発明の実施の形態３８に係る表示装置について、図４３を用いて説明する。図４３は、実施の形態３８に係る表示装置４２０のｘ電極２２と平行で、且つ発光面に垂直な断面図である。この表示装置４２０は、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置である。この表示装置４２０は、実施の形態１９に係る表示装置１６０と比較すると、接着層１６１内にわたって分散しているスペーサ３０１をさらに備える点で相違する。このスペーサ３０１によって、前記接着層１６１の厚さのばらつきを抑制し、ほぼ均一な厚さに制御できる。これにより、輝度の面内均一性を向上させることができる。なお、その他の構成については、実施の形態１９に係る発光素子１６０と実質的に同一であり、説明を省略する。なお、この表示装置４２０の層構成は、発光体層／正孔輸送層の２層構成であったが、発光体層のみ、又は発光体層／電子輸送層、正孔輸送層／発光体層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光体層／正孔ブロッキング層／電子輸送層等、１層以上の有機層を積層した構成であってもよい。また、電子注入電極が薄膜トランジスタと接続している逆極性の構成であってもよい。
【０１９５】
この表示装置４２０の各構成部材については、実施の形態１９に係る発光素子１６０並びに実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一であるため、説明を省略する。
【０１９６】
なお、本発明の実施の形態２０から３８に係る発光素子並びに表示装置の製造工程は、乾燥雰囲気下で行うことが望ましく、さらに低酸素雰囲気下で行うことがより望ましい。これにより、動作電圧の低下、高効率化、長寿命化等の特性改善を図ることができる。
【０１９７】
また、本発明の実施の形態２２、２５、２８、３１、３４、３７及び３８に係る表示装置においては、各画素間を隔てる画素分離領域４２を設けてもよい。また、すべての画素４１に、単一色を発する発光性有機材料５を用いた発光体層６を形成し、且つ光取り出し面の前方にカラーフィルタ又は色変換層を設けることにより、別例の３原色フルカラー表示装置を得ることもできる。
【０１９８】
また、前述の各実施形態は一例を示したものであり、その構成は各実施形態の構成に限定されるものではない。
【０１９９】
次に、具体的な実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
【０２００】
（実施例９）
本発明の実施例９に係る発光素子について図２５を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２０に係る発光素子３００と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例１と実質的に同一である。スペーサ３０１には市販の液晶ディスプレイ用スペーサ（積水化学工業製ミクロパールＳＩ、数平均径４μｍ）を用いた。
【０２０１】
次に、この発光素子の製造方法について、図２６を用いて説明する。この発光素子は、以下の工程で作製される。
（ａ）透明基板８として、市販の無アルカリガラス基板（日本電気硝子製ＯＡ−１０）を、アルカリ洗剤、水、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて超音波洗浄し、次いで沸騰したＩＰＡ溶液から引き上げて乾燥した。最後に、ＵＶ／Ｏ３洗浄した。
（ｂ）次に、該ガラス基板上に、電子注入電極１としてＩＴＯをスパッタリング法により成膜した（厚さ：１５０ｎｍ、シート抵抗：１０Ω／□）（図２６（ａ））。
（ｃ）次に、前記ＩＴＯ膜付ガラス基板の上に金属酸化物半導体多孔体層として、ＴｉＯ２薄膜多孔体層を形成した（図２６（ｂ））。これを基板Ｍとした。なお、ＴｉＯ２薄膜多孔体層の製造方法は実施例１と同一であり、詳細の説明を省略する。
（ｄ）基板１として、透明基板８と同一のガラス基板を準備し、同様に洗浄した。
（ｅ）次に、該ガラス基板上に電子注入電極７としてＭｇＡｇ合金を厚さ１００ｎｍになるよう真空蒸着法により成膜した（図２６（ｃ））。
（ｆ）次に、ＰＶＫをクロロホルムに１ｗｔ％の濃度で溶解させ、この溶液にスペーサ粒子をＰＶＫに対して１０ｗｔ％加えて超音波分散したものを、前記ＩＴＯ膜付ガラス基板の上に、スクリーン印刷法により成膜し、正孔輸送層３とした（図２６（ｄ））。これを基板Ｎとした。
（ｇ）次に、基板Ｍ上の発光体層６と基板Ｎ上の正孔輸送層３とを互いに対向させて重ね合わせて、窒素雰囲気下、１５０℃で加熱圧着して、基板Ｍと基板Ｎとを貼り合わせた（図２６（ｅ））。
（ｈ）次に、貼り合わせた基板の周辺部をエポキシ接着剤によりパッケージングした。
これによって発光素子３００を作製した。
【０２０２】
作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５００ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１１０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例１と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【０２０３】
（実施例１０）
本発明の実施例１０に係る発光素子について、図２８を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２３に係る発光素子３２０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例４と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した正孔輸送層３の製膜方法についても、実施例９と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が６００ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１３０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例４と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【０２０４】
（実施例１１）
本発明の実施例１１に係る発光素子について、図３１を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２６に係る発光素子３４０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例５と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５３０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例５と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【０２０５】
（実施例１２）
本発明の実施例１２に係る発光素子について、図３４を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態２９に係る発光素子３６０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例６と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した電子輸送層８１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５５０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１３０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例６と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【０２０６】
（実施例１３）
本発明の実施例１３に係る発光素子について、図３７を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態３２に係る発光素子３８０と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例７と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５４０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１１０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例７と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【０２０７】
（実施例１４）
本発明の実施例１４に係る発光素子について、図４０を用いて説明する。この発光素子の構成並びに製造方法は、実施の形態３５に係る発光素子４００と実質的に同一である。また、用いた各構成部材については、スペーサ３０１を除いては実施例８と実質的に同一であるため、説明を省略する。さらに、スペーサ３０１については実施例９と同一のものを使用し、スペーサ３０１を内在した正孔注入層１２１の製膜方法についても、実施例９の正孔輸送層３の成膜方法と実質的に同一であるため詳細の説明を省略する。作製した発光素子を実施例１と同様に評価したところ、発光輝度が５８０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が得られた。また、輝度半減寿命は１２０００時間であった。これは、前述の比較例１に比べて発光輝度が高く、長寿命である。さらに、スペーサを用いずに同様に作製した実施例８と比較すると、より面内均一性が良好な発光が得られた。
【０２０８】
上述の通り、本発明は好ましい実施形態により詳細に説明されているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲内において多くの好ましい変形例及び修正例が可能であることは当業者にとって自明なことであろう。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態１に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る発光素子の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る表示装置の平面概略図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態４に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る発光素子の斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態６に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態７に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態７に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態９に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１０に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１０に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１２に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１３に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１３に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１５に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態１６に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２０】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態１６に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態１８に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態１９に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図２３】従来の有機ＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２４】従来の上面光取り出し構造の有機ＥＬ素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態２０に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態２０に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態２２に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図２８】本発明の実施の形態２３に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２９】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態２３に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態２５に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図３１】本発明の実施の形態２６に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図３２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態２６に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図３３】本発明の実施の形態２８に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図３４】本発明の実施の形態２９に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図３５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態２９に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図３６】本発明の実施の形態３１に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図３７】本発明の実施の形態３２に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図３８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態３２に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図３９】本発明の実施の形態３４に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図４０】本発明の実施の形態３５に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図４１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態３５に係る発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図４２】本発明の実施の形態３７に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【図４３】本発明の実施の形態３８に係る表示装置の発光面に垂直な断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004112440.tif 000055
【図１１】
2004112440.tif 000056
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004112440.tif 000061
【図１７】
2004112440.tif 000062
【図１８】
2004112440.tif 000063
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2004112440.tif 000066
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【国際調査報告】
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