JP5564483B2

JP5564483B2 - 発光素子および発光装置

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Publication number: JP5564483B2
Application number: JP2011246095A
Authority: JP
Inventors: 寿雄池田; 淳一郎坂田; 哲史瀬尾; 裕司岩城
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: WO2006109878A1; KR101356094B1; US8125144B2; US8622780B2; KR20070118692A; US20120149140A1; KR20120125653A; KR101242197B1; WO2006109878A8; JP2012028825A; US20090026917A1

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子およびそれを備えた発光装置
に関する。

近年、発光性の有機化合物を用いた発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発
光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものであ
る。この素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発
光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子お
よび正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起
状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は
、電流励起型の発光素子と呼ばれる。

なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態
が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼
ばれている。

このような発光素子は、例えば０．１μｍ程度の有機薄膜で形成されるため、薄型軽量に
作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至るまでの
時間は１μ秒程度あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速いことも特長の一つ
である。これらの特性は、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられ
ている。

また、これらの発光素子は膜状に形成されるため、大面積の素子を形成することにより、
面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光
源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる
面光源としての利用価値も高い。

このように、発光性の有機化合物を用いた電流励起型の発光素子は、発光装置や照明等
への応用が期待されているが、未だ課題も多い。その課題の一つとして、消費電力の低減
が挙げられる。消費電力を低減するためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要
である。そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、
駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となってくる。

特許文献１によれば、陽極と接する部分の有機層に、有機層を構成する有機化合物を酸
化しうる性質を有する電子受容性化合物をドーピングすることにより、発光素子の駆動電
圧が低減できるとの報告がある。また、電子受容性ドーパントをドーピングした有機層は
厚膜にしても素子の電圧上昇をもたらすことがないので、電極間の距離を通常よりも長く
設定することができ、短絡の危険性を大幅に軽減する手段として有用であると記載されて
いる。

一方、光学的距離を調整することにより、発光素子の光の外部取り出し効率を向上させ
ることが試みられている。特許文献２によれば、陽極の発光層側の界面に設けた電子受容
性化合物をドーピングした有機化合層の層厚を変化させることにより、発光スペクトルを
制御することが記載されている。

特許文献１および特許文献２に記載されている電子受容性化合物をドーピングした有機
化合物層は、共蒸着法により電子受容性化合物がドーピングされている、または、有機化
合物と電子受容性化合物を溶液中で作用させて溶液を調整し塗布するため、有機化合物と
電子受容性化合物とが均一に混合されており、電子受容性化合物をドーピングした有機化
合物層の導電率は等方性である。

よって、導電率などの電気的特性を制御するためには、層に含まれている有機化合物と
電子受容性化合物との組成比を変化させる、または、層に含まれている化合物の種類を変
化させる必要があった。

一方、層の組成比や層に含まれている化合物の種類を変化させると、電気的特性以外の
特性、例えば光学的特性（屈折率など）が変化してしまう。光学的特性が変化してしまう
と、発光スペクトルの変化による発光色の変化、発光の外部取り出し効率の変化が生じて
しまう。よって、光学的特性を維持しつつ、電気的特性を変化させることは困難であった
。

つまり、発光素子の設計は、電気的特性、光学的特性等の様々な特性を考慮して厳密に
設計しなければならず、発光素子の作製はその設計通りに厳密に管理されなければならな
かった。

特開平１１−２５１０６７号公報特開２００１−２４４０７９号公報

そこで本発明では、設計および作製に冗長性のある発光素子および発光装置を提供する
ことを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、複合材料を含む層を有する発光素子を作製するこ
とにより、課題が解決できることを見いだした。

よって、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は
、複合材料を含む層を有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、有
機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化していることを特徴とする発光素子であ
る。

また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、
複合材料を含む層を有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、無機
化合物の濃度が周期的に変化していることを特徴とする発光素子である。

上記構成において、無機化合物の濃度は、５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることが好
ましい。さらに好ましくは、１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であると好ましい。

また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、
複合材料を含む層を有し、複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含み、有機
化合物の濃度が周期的に変化していることを特徴とする発光素子である。

上記構成において、有機化合物の濃度は、１０ｗｔ％以上９５ｗｔ％であることが好ま
しい。さらに好ましくは、２０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であると好ましい。

また、上記構成において、周期的な変化の一周期は、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であ
ることが好ましい。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。

また、上記構成において、複合材料を含む層は、一対の電極のうち、一方の電極と接し
て設けられていることが好ましい。または、複合材料を含む層は、一対の電極と接するよ
うに二層設けられていてもよい。

また、上記構成において、無機化合物は、遷移金属酸化物であることを特徴とする。具
体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオ
ブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸
化レニウムのいずれか一種もしくは複数種を用いることができる。

また、上記構成において、有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする。特に
アリールアミン骨格を有する有機化合物又はカルバゾール骨格を有する有機化合物である
ことが好ましい。

また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、
透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、平均原子量の大きい領域と平均原子量の小さ
い領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下で
ある層を有することを特徴とする発光素子である。

また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、
透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、平均原子量の大きい領域と平均原子量の小さ
い領域とが交互に積み重なっており、積み重なりの厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である
層を有することを特徴とする発光素子である。

また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、
透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、色の濃い領域と色の淡い領域とが交互に積み
重なっており、積み重なりの厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である層を有することを
特徴とする発光素子である。

また、本発明の一は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、
透過型電子顕微鏡を用いて観察した像では、色の濃い領域と色の淡い領域とが交互に積み
重なっており、積み重なりの厚さが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である層を有することを特徴
とする発光素子である。

上記構成において、発光物質を含む層は、有機化合物と無機化合物とを含むことを特徴
とする。

また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明
細書中における発光装置とは、発光素子と、発光素子の発光を制御する制御手段とを有す
るものである。具体的には、画像表示装置、もしくは光源（照明装置を含む）を含む。ま
た、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒ
ｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）テープも
しくはＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュー
ル、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素
子にＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装され
たモジュールも全て発光装置に含むものとする。

本発明の発光素子は、複合材料を含む層の電気的特性、特に導電率を、組成比や化合物
の種類を変えずに変化させることができる。そのため光学特性などの他の特性はあまり変
化しない。よって、発光素子および発光装置の作製に冗長性を持たせることができる。

本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光装置を説明する図。本発明の発光装置を説明する図。本発明の発光装置を用いた電気機器を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。複合材料を含む層の電流密度―電圧特性を示す図。複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。複合材料を含む層の透過型電子顕微鏡観察結果を示す図。複合材料を含む層の濃度分布の一例を示す図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。本発明の発光素子を作製する方法を説明する図。

以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示
す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の発光素子が有する複合材料を含む層について説明する。

複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物とを有しており、有機化合物と無機化合
物との濃度比が周期的に変化している。有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変
化していることにより、積層方向（膜厚方向ともいう）の導電率を制御することが可能と
なる。本明細書において、積層方向とは、複合材料を含む層の両側に設けられた電極の一
方の電極から他方の電極への方向をいう。

有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の周期の長さを変化させることにより
、所望の導電率の層を得ることができる。例えば、濃度比の周期的変化の一周期を短くす
ることにより積層方向（膜厚方向）に対しての導電率を高くすることができ、一周期を長
くすることにより、積層方向に対しての導電率を低くすることができる。本明細書におい
て、周期的な変化とは、積層方向において、濃度の極大値と極小値が交互に繰り返される
ように、変化していることをいう。なお、その周期的な変化の繰り返される周期は、全く
の同一である必要はないし、また、その周期的な変化の繰り返される振幅は、全くの同一
である必要はない。

また、複合材料を含む層に含まれる有機化合物および無機化合物は絶縁体であることか
ら、複合材料を含む層の面方向に対しては、概ね絶縁体としての導電率となる。よって、
濃度比が周期的に変化している方向（積層方向、膜厚方向）に対しては所望の導電率を得
ることができ、濃度比が周期的に変化していない方向（面方向）に対する導電率はある一
定の値となるので、導電率に異方性が生じる。

複合材料を含む層に含まれる有機化合物としては、正孔輸送性に優れた材料であること
が好ましい。特にアリールアミン骨格を有する有機材料であることが好ましく、例えば４
，４’−ビス（Ｎ−（４−Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル）−Ｎ−フェニルア
ミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ
フェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニ
ル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミ
ン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビ
フェニル（略称：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−
２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビ
ス［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、
１，５−ビス（ジフェニルアミノ）ナフタレン（略称：ＤＰＡＮ）、４，４’，４’’−
トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４
’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニル
アミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を
有する）の化合物を用いることができる。または、カルバゾール骨格を有する有機材料を
用いることが好ましく、例えば、Ｎ−（２−ナフチル）カルバゾール（略称：ＮＣｚ）、
４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス［４−
（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＣＰＡ）、３，５−ビス［４−
（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ビフェニル（略称：ＢＣＰＢｉ）、１，３，５−トリス
［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）などの化合物を用い
ることができる。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のもの
を用いてもよい。

また、複合材料を含む層に含まれる無機化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、
具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニ
オブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、
酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングス
テン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大
気中でも安定であり、扱いやすく好ましい。

なお、本発明の発光素子が有する複合材料を含む層は、蒸着法を用いて作製することが
できる。なお、酸化モリブデンは真空中で蒸発しやすく、作製プロセスの面からも好まし
い。

本発明の発光素子が有する複合材料を含む層は、有機化合物と無機化合物との共蒸着法
により作製することができる。有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させるこ
とにより、積層方向（膜厚方向）の導電率を制御することが可能である。

有機化合物と無機化合物の濃度比を周期的に変化させる方法としては、基板、蒸発源、
マスクを相対的に回転させることにより可能である。

例えば、有機化合物が入った蒸発源と無機化合物が入った蒸発源とを距離を離して固定
し、基板を回転（基板を自転）させることにより、有機化合物と無機化合物の濃度比を周
期的に変化させることが可能である。一周期の長さは、蒸着速度と回転速度を制御するこ
とにより、変化させることが可能である。

この場合、基板の回転速度を遅くすると、有機化合物と無機化合物の濃度比の変化の一
周期は長くなり、積層方向に対しての導電率は小さくなる。

また、基板の回転速度を一定にし、蒸発源からの蒸着速度を大きくすることにより、有
機化合物と無機化合物の濃度比の変化の一周期を長くすることもできる。

また、有機化合物が入った蒸発源と無機化合物が入った蒸発源とを距離を離して固定し
、基板を移動させながら回転（基板を公転）させることにより、有機化合物と無機化合物
の濃度比を周期的に変化させることが可能である。この場合、基板の公転を遅くすること
により、周期的変化の一周期を長くすることができる。

また、自転と公転とを組み合わせて基板を回転させてもよい。この場合も、一周期の長
さは、蒸着速度と基板の回転速度を制御することにより、変化させることが可能である。

また、蒸発源と基板を固定し、マスクを回転させることにより、有機化合物と無機化合
物の濃度比を周期的に変化させることも可能である。例えば、マスクの回転を速くするこ
とにより、濃度比の一周期を短くすることができる。それにより、積層方向に対して導電
率が高い層を得ることができる。

また、基板を固定し、蒸発源を回転させることにより、有機化合物と無機化合物の濃度
比を周期的に変化させることも可能である。

また、蒸発源と基板は固定したまま、シャッターの開閉によって、有機化合物と無機化
合物の濃度比を周期的に変化させてもよい。

また、基板の温度を変化させることにより、吸着速度を変化させて、有機化合物と無機
化合物の濃度比を周期的に変化させてもよい。つまり、基板の温度を高くしたり、低くし
たりすることにより、吸着速度を変化させ、有機化合物と無機化合物との濃度比を変化さ
せてもよい。

なお、周期的変化の一周期は、基板の回転速度、蒸着速度以外に、基板と蒸発源との距
離、蒸発源と蒸発源との距離等により変化するため、それぞれの装置において最適値を適
宜設計すれば良い。

以上の方法を用いることにより、有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化し
た層、つまり、本発明の複合材料を含む層を形成することができる。本発明の複合材料を
含む層の、深さ方向の濃度分布の一例を図１８に示す。図１８に示すように、有機化合物
の濃度と無機化合物の濃度とが深さ方向（積層方向、膜厚方向）に、周期的に変化するこ
とにより、導電率に異方性が生じる。無機化合物の濃度は、５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下
であることが好ましく、１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であるとさらに好ましい。また、
有機化合物の濃度は、１０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下であることが好ましく、２０ｗｔ％
以上９０ｗｔ％以下であるとさらに好ましい。

また、濃度比の周期的変化の一周期は０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好まし
い。１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であるとさらに好ましい。

本発明の複合材料を含む層は、周期的変化の一周期の長さを変化させることにより、積
層方向に対して所望の導電率の層を得ることができる。また、複合材料を含む層に含まれ
る有機化合物および無機化合物は絶縁体であることから、複合材料を含む層の面方向に対
しては、概ね絶縁体としての導電率となり、その導電率は一定である。すなわち、濃度比
が周期的に変化している方向（積層方向）に対しては所望の導電率を得ることができ、濃
度比が周期的に変化していない方向（面方向）に対する導電率はある一定の値となるので
、導電率に異方性が生じる。

よって、有機化合物と無機化合物とを単に混合した層とは異なり、複合材料を含む層の
導電率に異方性を持たせることが可能である。

また、有機化合物のみからなる層と無機化合物のみからなる層を積層した場合と異なり
、有機化合物と無機化合物とが混ざっていることにより結晶化を抑制することができる。

また、複合材料を含む層は、層に含まれる有機化合物と無機化合物の組成比や、化合物
の種類を変化させずに、電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性な
ど、電気的特性以外はあまり変化しない。よって、発光素子の設計および作製に冗長性を
持たせることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施に用いる蒸着装置及び、その蒸着装置を用いて複合材料を含む層を形成す
る方法について、図２０〜２３を用いて説明する。

本発明の実施に用いる蒸着装置には、被処理物に対し蒸着する処理を行う処理室１００
１の他、搬送室１００２が設けられている。被処理物は搬送室１００２を経て処理室１０
０１へ搬送される。搬送室１００２には、被処理物を移載する為のアーム１００３が備え
付けられている（図２３）。

処理室１００１内には、図２０に示すように、被処理物を保持する為の保持部と、第１
の材料が保持された蒸発源１０１１ａと、第２の材料が保持された蒸発源１０１１ｂが設
けられている。図２０において、被処理物を保持する為の保持部は、軸１０１３を中心と
して回転する第１の回転板１０１２と、第１の回転板１０１２上に設けられた複数の第２
の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄとで構成されている。第２の回転板１０１４ａ〜１０１
４ｄは、軸１０１３とは別に、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれに対して
設けられた軸を中心として、それぞれ独立に回転する。被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄ
は、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄのそれぞれの上に保持される。

図２０において、第２の回転板１０１４ａには被処理物１０１５ａが保持され、第２の
回転板１０１４ｂには被処理物１０１５ｂが保持され、第２の回転板１０１４ｃには被処
理物１０１５ｃが保持され、第２の回転板１０１４ｄには被処理物１０１５ｄが保持され
ている。

複合材料を含む層は次のようにして形成する。先ず、蒸発源１０１１ａ、１０１１ｂに
保持された材料を加熱して昇華させる。また、第１の回転板１０１２、及び被処理物が保
持された第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄを回転させる。図２０に表されているよう
に、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ａとの距離が、被処理物１０１５ａと蒸発源１
０１１ｂとの距離よりも近いとき、被処理物１０１５ａ上には、第２の材料の濃度よりも
第１の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着される。これに対し、被
処理物１０１５ｃのように、被処理物１０１５ｃと蒸発源１０１１ｂとの距離が、被処理
物１０１５ｃと蒸発源１０１１ａとの距離よりも近いとき、被処理物１０１５ｃ上には、
第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸着
される。
次に、第１の回転板１０１２の回転により処理室１００１内における第２の回転板１０
１４ａの位置が変わって、図２０における第２の回転板１０１４ｃの位置において被処理
物１０１５ａが保持され、被処理物１０１５ａと蒸発源１０１１ｂとの距離が、被処理物
１０１５ａと蒸発源１０１１ａとの距離よりも近くなると、被処理物１０１５ａ上には、
第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度が高くなるように、それぞれの材料が蒸着され
る。

このように、蒸発源１０１１ａ、１０１１ｂに対する被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄ
の位置を変えることによって、被処理物１０１５ａ〜１０１５ｄ上に、含まれている材料
の濃度比がそれぞれ異なる複数の領域を有する複合材料を含む層を形成することができる
。ここで、複合材料を含む層に含まれる各領域の積層方向（膜厚方向）の幅（濃度比の周
期的変化の一周期の長さ）は、第１の回転板１０１２の回転速度等を調節することによっ
て、適宜変えればよい。

例えば、第１の回転板１０１２の回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃度比
の変化の一周期は短くなり、積層方向に対しての導電率は大きくなる。

また、第１の回転板１０１２の回転速度を一定にし、蒸発源１０１１ａおよび蒸発源１
０１１ｂからの蒸着速度を大きくすることにより、第１の材料と第２の材料の濃度比の変
化の一周期を長くすることもできる。

なお、第１の回転板１０１２及び第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄの形状について
特に限定はなく、図２０に表されるような円形の他、四角形等の多角形であってもよい。
また、第２の回転板１０１４ａ〜１０１４ｄは、必ずしも設けなくてもよいが、第２の回
転板１０１４ａ〜１０１４ｄを設けることによって、被処理物に形成される層の厚さ等の
面内バラツキを低減することができる。

処理室１００１内の構成は図２０に表されるものには限定されず、例えば、図２１に表
されるような蒸発源の位置が変わるような構成であってもよい。

図２１において、蒸発源１０２１ａ、１０２１ｂが固定され、軸１０２７を中心に回転
する回転板１０２６と、被処理物を保持する為の保持部１０２２とが、対向して設けられ
ている。また、保持部１０２２には、被処理物１０２５ａ〜１０２５ｄが保持されている
。蒸発源１０２１ａには第１の材料が、蒸発源１０２１ｂには第２の材料が、それぞれ保
持されている。そして、蒸発源１０２１ｂよりも蒸発源１０２１ａの方が被処理物１０２
５ａに近くなるようにそれぞれの蒸発源が位置しているとき、被処理物１０２５ａ上には
、第２の材料の濃度よりも第１の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が蒸
着される。また、回転板１０２６が回転し、蒸発源１０２１ａよりも蒸発源１０２１ｂの
方が被処理物１０２５ａに近くなるように位置するようなれば、被処理物１０２５ａ上に
は、第１の材料の濃度よりも第２の材料の濃度の方が高くなるように、それぞれの材料が
蒸着される。このように、蒸着装置は、蒸発源の位置が変わることによって、被処理物に
対する蒸発源の位置が変わるような構成を有するものであってもよい。つまり、蒸発源と
被処理物とは、それぞれの位置が相対的に変化するように設けられていればよい。

図２１の構成の場合、蒸発源１０２１ａおよび蒸発源１０２１ｂの回転を速くすると、第
１の材料と第２の材料の濃度比の周期的変化の一周期の長さは短くなり、積層方向に対し
ての導電率は大きくなる。

また、図２０、図２１に表されるような構成の他、図２２に表されるように、蒸発源と
保持部との間にマスクとして機能し、開口部を有する回転板が設けられ、回転板の開口部
の位置が変わるような構成であってもよい。

図２２において、第１の材料が保持された蒸発源１０３１ａと第２の材料が保持された
蒸発源１０３１ｂとは開口部１０４０が設けられた回転板１０３８を間に挟んで、それぞ
れ保持部１０３２と対向するように設けられている。回転板１０３８は、軸１０３９を中
心として回転し、回転することによって開口部１０４０の位置が変わる。開口部１０４０
が、蒸発源１０３１ｂよりも蒸発源１０３１ａに近くなるように位置しているとき、開口
部１０４０から保持部１０３２の方へ、第１の材料の濃度の方が第２の材料の濃度よりも
高い状態で気体が拡散し、保持部１０３２に保持された被処理物１０３５へ、第１の材料
の濃度の方が第２の材料の濃度よりも高くなるようにそれぞれの材料が蒸着される。また
、回転板１０３８が回転し、開口部１０４０が蒸発源１０３１ａよりも蒸発源１０３１ｂ
に近くなるように位置すれば（例えば、点線１０４１で表されるように位置すれば）、第
２の材料の濃度の方が第１の材料の濃度よりも高くなるように、被処理物１０３５上にそ
れぞれの材料が蒸着される。

図２２に構成の場合、回転板１０３８の回転を速くすると、第１の材料と第２の材料の濃
度比の変化の一周期は短くなり、積層方向に対しての導電率は大きくなる。

以上のように、蒸発源と、被処理物の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材
料を含む層を形成することができる。また、蒸発源の他、マスクとして機能する回転板に
設けられた開口部の位置が相対的に変わるようにすることで、複合材料を含む層を形成す
ることもできる。

なお、蒸着装置の構成は、図２３に示されたものには限定されず、例えば、発光素子を
封止する為の封止室がさらに設けられた構成であってもよい。また、蒸着を行う処理室は
、一室だけでなく、二室以上設けられていてもよい。

（実施の形態３）
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離
れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリア（担体
）の再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質か
らなる層を組み合わせて積層されたものである。

本発明の発光素子の一態様について図１（Ａ）を用いて以下に説明する。

本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層
した第１の層１０３、第２の層１０４、第３の層１０５、第４の層１０６と、さらにその
上に設けられた第２の電極１０７とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１
０２は陽極として機能し、第２の電極１０７は陰極として機能するものとして以下説明を
する。

基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス
、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支
持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。

第１の電極１０２としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれら
の混合物を用いることができる。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ
ＴｉｎＯｘｉｄｅ）、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化インジウムに２〜２０
ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）
、酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したインジウ
ム酸化物（ＩＷＺＯ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステ
ン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタ
ン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−
シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウム−チタン（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム−シリコ
ン−銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等、を用いることができ
る。

第１の層１０３は、実施の形態１で示した複合材料を含む層である。有機化合物と無機
化合物とを含み、有機化合物と無機化合物との濃度比が周期的に変化している層である。

第２の層１０４は、正孔輸送性の高い物質、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ジフェニル−
Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（
略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニル
アミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）
−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン
系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物からなる層である。ここに述べた
物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よ
りも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、第２の
層１０４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものであっ
てもよい。

第３の層１０５は、発光性の高い物質を含む層である。例えば、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキ
ナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）や３−（２−ベンソチアゾイル）−７−ジエチルアミノク
マリン（略称：クマリン６）等の発光性の高い物質とトリス（８−キノリノラト）アルミ
ニウム（略称：Ａｌｑ_３）や９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ
）等のキャリア輸送性が高く結晶化しにくい物質とを自由に組み合わせて構成される。但
し、Ａｌｑ_３やＤＮＡは発光性も高い物質であるため、これらの物質を単独で用いた構成
とし、第３の層１０５としても構わない。

第４の層１０６は、電子輸送性の高い物質、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミ
ニウム（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略
称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略
称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）
アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する
金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベ
ンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフ
ェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などのオキサゾール系、チ
アゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外に
も、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−
オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェ
ニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３
−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，
２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチル
フェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称
：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（
略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／
Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質で
あれば、上記以外の物質を第４の層１０６として用いても構わない。また、第４の層１０
６は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい
。

第２の電極１０７を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以
下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。
このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すな
わちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ
）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれら
を含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０７と発
光層との間に、電子注入を促す機能を有する層を、当該第２の電極と積層して設けること
により、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素を含むＩＴＯ等様々な導
電性材料を第２の電極１０７として用いることができる。

なお、電子注入を促す機能を有する層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セ
シウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等のようなアルカリ金属の化合物又は
アルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する物
質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ_３
中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。

また、第２の層１０４、第３の層１０５、第４の層１０６の形成方法は、蒸着法の他、
例えばインクジェット法またはスピンコート法など公知の方法を用いても構わない。また
各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。

以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０７
との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第３の層１０
５において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり第３の層１０５に発光
領域が形成されるような構成となっている。但し、第３の層１０５の全てが発光領域とし
て機能する必要はなく、例えば、第３の層１０５のうち第２の層１０４側または第４の層
１０６側にのみ発光領域が形成されるようなものであってもよい。

発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方または両方を通って
外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方
または両方は、透光性を有する物質で成る。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質
からなるものである場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基
板側から取り出される。また、第２の電極１０７のみが透光性を有する物質からなるもの
である場合、図１（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０７を通って基板と逆側から
取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０７がいずれも透光性を有する物質
からなるものである場合、図１（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２
の電極１０７を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。

なお第１の電極１０２と第２の電極１０７との間に設けられる層の構成は、上記のもの
には限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるよ
うに、第１の電極１０２および第２の電極１０７から離れた部位に正孔と電子とが再結合
する領域を設けた構成であり、且つ、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有するも
のであれば、上記以外のものでもよい。

つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送
性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び
正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層を、本発明の複合材料を含む層と自由に組
み合わせて構成すればよい。また、第１の電極１０２上には、酸化珪素膜等からなる層を
設けることによってキャリアの再結合部位を制御したものであってもよい。

図２に示す発光素子は、陰極として機能する第１の電極３０２の上に電子輸送性の高い
物質からなる第１の層３０３、発光性の高い物質を含む第２の層３０４、正孔輸送性の高
い物質からなる第３の層３０５、本発明の複合材料を含む層である第４の層３０６、陽極
として機能する第２の電極３０７とが順に積層された構成となっている。なお、３０１は
基板である。

本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製
している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型
の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板以外
に、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板上に発光素子を作製してもよい。これ
により、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を
作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし逆
スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴアレイ基板に形成される駆動用回路についても
、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型またはＰ型のいずれか
一方からのみなるものであってもよい。

本発明の発光素子は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有する。そのため、複
合材料を含む層に含まれている有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の一周期
の長さを変化させることにより、複合材料を含む層の電気的特性を変化させることが可能
である。つまり、層に含まれる有機化合物と無機化合物の組成比や化合物の種類を変化さ
せずに、電気的特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性
以外はあまり変化しない。よって、発光素子の設計および作製に冗長性を持たせることが
できる。

また、本発明の複合材料を含む層は、積層方向に対しては導電率が高く、そのため発光
素子の低電圧駆動を実現することができる。また、面方向に対しては、導電率が低く、隣
接する発光素子間でクロストークが発生することを抑制することができる。

また、本発明で用いる複合材料を含む層は、積層方向に対しては導電率が高いため、複
合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができ
る。

また、複合材料を含む層を所望の厚さで形成することができることにより、発光素子の
駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上、光の取り出し効率の向上
を実現することができる。

また、複合材料を含む層を厚膜化することにより、ゴミや衝撃等による短絡を防止する
ことができるため、信頼性の高い発光素子を得ることができる。例えば、通常の発光素子
の電極間の膜厚が１００ｎｍ〜１５０ｎｍであるのに対し、複合材料を含む層を用いた発
光素子の電極間の膜厚は、１００〜５００ｎｍ、好ましくは、２００〜５００ｎｍとする
ことができる。

また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可
能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極
材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３に示した構成とは異なる構成を有する発光素子につい
て、図５および図６を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、陰極として機能する
電極に接するように本発明の複合材料を含む層を設けることができる。

図５（ａ）に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極４０１と、第２の電極
４０２との間に、第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３が積層された構成と
なっている。本実施の形態では、第１の電極４０１が陽極として機能し、第２の電極４０
２が陰極として機能する場合について説明する。

第１の電極４０１、第２の電極４０２は、実施の形態３と同じ構成を適用することがで
きる。また、第１の層４１１は発光性の高い物質を含む層である。第２の層４１２は電子
供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層であり、第
３の層４１３は実施の形態１で示した複合材料を含む層である。第２の層４１２に含まれ
る電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物
や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸
化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。

このような構成とすることにより、図５（ａ）に示した通り、電圧を印加することによ
り第２の層４１２および第３の層４１３の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔
が発生し、第２の層４１２は電子を第１の層４１１に輸送すると同時に、第３の層４１３
は正孔を第２の電極４０２に輸送する。すなわち、第２の層４１２と第３の層４１３とを
合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第３の層４１３は、正孔
を第２の電極４０２に輸送する機能を担っていると言える。

また、第３の層４１３は、積層方向に対しては導電率が高く、面方向に対しては導電率
が低い。よって、発光素子の駆動電圧を低減することが可能である。また、隣接する発光
素子間のクロストークの発生を抑制することができる。また、第３の層４１３を厚膜化し
た場合、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。

また、第３の層４１３を厚膜化しても、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することがで
きるため、第３の層４１３の膜厚を自由に設定でき、第１の層４１１からの発光の取り出
し効率を向上させることができる。また、第１の層４１１からの発光の色純度が向上する
ように、第３の層４１３の膜厚を設定することも可能である。

また、第３の層４１３を厚膜化することにより、ゴミや衝撃等による短絡を防止するこ
とができる。

また、図５（ａ）を例に取ると、第２の電極４０２をスパッタリングにより成膜する場合
などは、発光性の物質が存在する第１の層４１１へのダメージを低減することもできる。

なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極４０１や第２の電極４０２の材
料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図５（ｂ）、図５（ｃ
）および図６に示す。なお、図５（ｂ）、図５（ｃ）および図６では、図５（ａ）の符号
を引用する。また、４００は、本発明の発光素子を担持する基板である。

図５は、基板４００側から第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３の順で構
成されている場合の例である。この時、第１の電極４０１を光透過性とし、第２の電極４
０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図５（ａ）のように基板４００側から光を射
出する構成となる。また、第１の電極４０１を遮光性（特に反射性）とし、第２の電極４
０２を光透過性とすることで、図５（ｂ）のように基板４００の逆側から光を射出する構
成となる。さらに、第１の電極４０１、第２の電極４０２の両方を光透過性とすることで
、図５（ｃ）に示すように、基板４００側と基板４００の逆側の両方に光を射出する構成
も可能となる。

図６は、基板４００側から第３の層４１３、第２の層４１２、第１の層４１１の順で構
成されている場合の例である。この時、第１の電極４０１を遮光性（特に反射性）とし、
第２の電極４０２を光透過性とすることで、図６（ａ）のように基板４００側から光を取
り出す構成となる。また、第１の電極４０１を光透過性とし、第２の電極４０２を遮光性
（特に反射性）とすることで、図６（ｂ）のように基板４００と逆側から光を取り出す構
成となる。さらに、第１の電極４０１、第２の電極４０２の両方を光透過性とすることで
、図６（ｃ）に示すように、基板４００側と基板４００の逆側の両方に光を射出する構成
も可能となる。

なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、
公知の方法を用いることができる。ただし、複合材料を含む層は、実施の形態１および実
施の形態２で示した方法により形成することが好ましい。

また、図５に示すように、第１の電極４０１を形成した後、第１の層４１１、第２の層
４１２、第３の層４１３を順次積層し、第２の電極４０２を形成してもよいし、図６に示
すように、第２の電極４０２を形成した後、第３の層４１３、第２の層４１２、第１の層
４１１を順次積層し、第１の電極４０１を形成してもよい。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３および実施の形態４に示した構成とは異なる構成を有
する発光素子について、図３および図４を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、
発光素子の２つの電極に接するように複合材料を含む層を設けることができる。

図３（ａ）に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第１の電極２０１と、第２の電極
２０２との間に、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４が
積層された構成となっている。本実施の形態では、第１の電極２０１が陽極として機能し
、第２の電極２０２が陰極として機能する場合について説明する。

第１の電極２０１、第２の電極２０２は、実施の形態３と同じ構成を適用することがで
きる。また、第１の層２１１は実施の形態１で示した複合材料を含む層であり、第２の層
２１２は発光性の高い物質を含む層である。第３の層２１３は電子供与性物質と電子輸送
性の高い化合物とを含む層であり、第４の層２１４は実施の形態１で示した複合材料を含
む層である。第３の層２１３に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはア
ルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム
、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セ
シウム等が挙げられる。

このような構成とすることにより、図３（ａ）に示した通り、電圧を印加することによ
り第３の層２１３および第４の層２１４の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔
が発生し、第３の層２１３は電子を第２の層２１２に輸送すると同時に、第４の層２１４
は正孔を第２の電極２０２に輸送する。すなわち、第３の層２１３と第４の層２１４とを
合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第４の層２１４は、正孔
を第２の電極２０２に輸送する機能を担っていると言える。なお、第４の層２１４と第２
の電極２０２との間に、さらに第２の層および第３の層を再び積層することで、タンデム
型の発光素子とすることも可能である。

また、第１の層２１１や第４の層２１４は、積層方向に対しては導電率が高く、面方向
に対しては導電率が低い。よって、発光素子の駆動電圧を低減することが可能である。ま
た、隣接する発光素子間のクロストークの発生を抑制することができる。また、第１の層
２１１や第４の層２１４を厚膜化した場合、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することが
できる。

また、第１の層２１１や第４の層２１４を厚膜化しても、発光素子の駆動電圧の上昇を
抑制することができるため、第１の層２１１や第４の層２１４の膜厚の自由に設定でき、
第２の層２１２からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第２の層２
１２からの発光の色純度が向上するように、第１の層２１１や第４の層２１４の膜厚を設
定することも可能である。また、第１の層２１１や第４の層２１４は可視光の透過率が高
く、厚膜化による発光の外部取り出し効率の低減を抑制できる。

また、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第２の層の陽極側および陰極側を非常
に厚くすることが可能となり、さらに発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、図３
（ａ）を例に取ると、第２の電極２０２をスパッタリングにより成膜する場合などは、発
光性の物質が存在する第２の層２１２へのダメージを低減することもできる。さらに、第
１の層２１１と第４の層２１４を同じ材料で構成することにより、発光機能を担う層を挟
んで両側に同じ材料で構成された層を設けることができるため、応力歪みを抑制する効果
も期待できる。

なお、本実施の形態の発光素子においても、第１の電極２０１や第２の電極２０２の材
料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図３（ｂ）、図３（ｃ
）および図４に示す。なお、図３（ｂ）、図３（ｃ）および図４では、図３（ａ）の符号
を引用する。また、２００は、本発明の発光素子を担持する基板である。

図３は、基板２００側から第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の
層２１４の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を光透過性と
し、第２の電極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図３（ａ）のように基板２
００側から光を射出する構成となる。また、第１の電極２０１を遮光性（特に反射性）と
し、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図３（ｂ）のように基板２００の逆側か
ら光を射出する構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透
過性とすることで、図３（ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００の逆側の両方に
光を射出する構成も可能となる。

図４は、基板２００側から第４の層２１４、第３の層２１３、第２の層２１２、第１の
層２１１の順で構成されている場合の例である。この時、第１の電極２０１を遮光性（特
に反射性）とし、第２の電極２０２を光透過性とすることで、図４（ａ）のように基板２
００側から光を取り出す構成となる。また、第１の電極２０１を光透過性とし、第２の電
極２０２を遮光性（特に反射性）とすることで、図４（ｂ）のように基板２００と逆側か
ら光を取り出す構成となる。さらに、第１の電極２０１、第２の電極２０２の両方を光透
過性とすることで、図４（ｃ）に示すように、基板２００側と基板２００の逆側の両方に
光を射出する構成も可能となる。

なお、第１の層２１１が、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の
高い化合物とを含み、第２の層２１２が発光性の物質を含み、第３の層２１３が実施の形
態１で示した複合材料を含む層であり、第４の層２１４が、電子供与性物質の中から選ば
れた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む構成にすることも可能である。

また、図３に図示するように、第１の電極２０１を形成した後、第１の層２１１、第２
の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４を順次積層し、第２の電極２０２を形成し
てもよいし、図４に図示するように、第２の電極２０２を形成した後、第４の層２１４、
第３の層２１３、第２の層２１２、第１の層２１１を順次積層し、第１の電極２０１を形
成してもよい。

（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態３〜実施の形態５に示した構成とは異なる構成を有する
発光素子について説明する。本実施の形態で示す構成は、複数の発光ユニットを積層した
構成の発光素子の電荷発生層として、本発明の複合材料を適用した構成である。

本実施の形態では、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、タンデム型
素子という）について説明する。つまり、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光
ユニットを有する発光素子である。図１９に２つの発光ユニットを積層したタンデム型素
子を示す。

図１９において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニッ
ト５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されている。第１の発光ユニット５１１と第
２の発光ユニット５１２との間には、電荷発生層５１３が形成されている。

第１の電極５０１と第２の電極５０２は、公知の材料を用いることができる。

第１の発光ユニット５１１および第２の発光ユニット５１２は、それぞれ公知の構成を
用いることができる。

電荷発生層５１３には、実施の形態１で示した複合材料を含む層が含まれている。複合
材料を含む層は積層方向に対しては導電率が高い。よって、発光素子の駆動電圧を低減す
ることが可能である。また、複合材料を含む層は面方向に対しては導電率が低い。よって
、隣接する発光素子間のクロストークの発生を抑制することができる。

なお、電荷発生層５１３は、複合材料を含む層と公知の材料とを組み合わせて形成して
もよい。例えば、実施の形態４で示したように、複合材料を含む層と、電子供与性物質の
中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成し
てもよい。また、複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。

本実施の形態では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に
、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、実施の形態１に示した複合材
料を含む層を適用することが可能である。例えば、３つの発光ユニットを積層した発光素
子は、第１の発光ユニット、第１の電荷発生層、第２の発光ユニット、第２の電荷発生層
、第３の発光ユニット、の順に積層されるが、実施の形態１に示した複合材料を含む層は
、いずれか一つの電荷発生層のみに含まれていてもよいし、全ての電荷発生層に含まれて
いてもよい。

（実施の形態７）
本実施の形態では、発光素子の光学設計について説明する。

実施の形態３〜実施の形態６に示した発光素子において、各発光色を発する発光素子ごと
に、少なくとも第１の電極及び第２の電極を除く各層のいずれか一つの膜厚を異ならせる
ことにより、発光色毎の光の取り出し効率を高めることができる。

例えば、図１０に示すように、赤系色（Ｒ）、緑系色（Ｇ）、青系色（Ｂ）を発光する発
光素子は、反射電極である第１の電極１１０１、及び透光性を有する第２の電極１１０２
を共有しており、それぞれ第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂ、第２の層１１
１２Ｒ、１１１２Ｇ、１１１２Ｂ、第３の層１１１３Ｒ、１１１３Ｇ、１１１３Ｂ、第４
の層１１１４Ｒ、１１１４Ｇ、１１１４Ｂを有する。そして、第１の層１１１１Ｒ、１１
１１Ｇ、１１１１Ｂの厚さを発光色毎に異ならせる。

なお、図１０に示す発光素子において、第２の電極１１０２の電位よりも第１の電極１１
０１の電位が高くなるように電圧を印加すると、第１の層１１１１から第２の層１１１２
へ正孔が注入される。第３の層１１１３および第４の層１１１４の界面近傍にて電子の授
受が行われ、電子と正孔が発生し、第３の層１１１３は電子を第２の層１１１２に輸送す
ると同時に、第４の層１１１４は正孔を第２の電極１１０２に輸送する。正孔と、電子と
が、第２の層１１１２において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態
の発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。

図１０に示すように、第１の層１１１１Ｒ、１１１１Ｇ、１１１１Ｂの厚さを発光色毎に
異ならせることにより、直接第２の電極を介して認識する場合と、第１の電極で反射して
第２の電極を介して認識する場合とで光路が異なることによる、光の取り出し効率の低下
を防止することができる。

具体的には、第１の電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じ、これによっ
て生じる光の干渉効果が生じる。その結果、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈
折率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、発光波長
の１／４、３／４、５／４・・・倍の時には、発光の外部取り出し効率が高くなる。一方
、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即ち、発光波長の１／２、１、３／２・・・倍の時に
は発光の外部取り出し効率が低くなってしまう。

したがって、本発明の発光素子において、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折
率×距離が、発光波長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）となるように、第１
の層から第４の層のいずれかの膜厚を各発光素子で異ならせる。

特に、第１の層から第４の層において、電子と正孔が再結合する層から反射電極との間の
層の膜厚を異ならせるとよいが、電子と正孔が再結合する層から透光性を有する電極との
間の膜厚を異ならせてもよい。さらに両者の膜厚を異ならせても構わない。その結果、発
光を効率よく外部に取り出すことができる。

第１の層から第４の層のいずれかの膜厚を異ならせるためには、層を厚膜化する必要があ
る。本発明の発光素子は、厚膜化する層に、実施の形態１で示した複合材料を含む層を用
いることを特徴とする。

一般に、発光素子の層を膜厚化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかっ
た。しかし、厚膜化する層に、実施の形態１で示した複合材料を含む層を用いると、駆動
電圧自体を低くでき、厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。

なお、図１０では、赤系色（Ｒ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光
波長の１／４倍、緑系色（Ｇ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長
の３／４倍、青系色（Ｂ）の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の５
／４倍のものを示した。なお、本発明はこの値に限られず、適宜ｍの値を設定することが
可能である。また、図１０に示すように、（２ｍ−１）／４のｍの値は各発光素子で異な
っていてもよい。

また、第１の層から第４の層のいずれかを厚膜化することにより、第１の電極と第２の電
極とが短絡することを防止でき、量産性を高めることもでき、非常に好ましい。

このように本発明の発光素子は、少なくとも第１の層から第４の層の膜厚を、各発光色で
異ならせることができる。このとき、電子と正孔が再結合する層から反射電極との間とな
る層の膜厚を、各発光色で異ならせることが好ましい。さらに厚膜化する必要のある層に
は、実施の形態１で示した複合材料を含む層とすると、駆動電圧が高くならず好ましい。

なお、本実施の形態では、実施の形態５に示した構成の発光素子を用いて説明したが、
他の実施の形態と適宜組み合わせることも可能である。

（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。

本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図７を用いて
説明する。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−
Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソー
ス側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。ま
た、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空
間６０７になっている。

なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプ
リントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号
等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント
配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものと
する。

次に、断面構造について図７（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１
と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。

なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路
、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板
上に駆動回路を形成したドライバーと画素部の一体型を示すが、必ずしもその必要はなく
、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。

また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とその
ドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。
なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ
型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。

また、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする
。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１
４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好まし
い。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型
レジスト、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型レジストのいずれ
も使用することができる。

第１の電極６１３上には、発光物質を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれぞ
れ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては
、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、または珪素を含有
したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チ
タン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタン膜と
アルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜
と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線と
しての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させるこ
とができる。

発光物質を含む層６１６は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有している。ま
た、発光物質を含む層６１６を構成する他の材料としては、低分子系材料、中分子材料（
オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料であっても良い。また、発光物
質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が
多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含
めることとする。また、発光物質を含む層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インク
ジェット法、スピンコート法等の公知の方法によって形成される。ただし、複合材料を含
む層は、実施の形態１および実施の形態２で示した方法により形成することが好ましい。

さらに、発光物質を含む層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７
に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれら
の合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、ＬｉＦ、または窒化カルシ
ウム）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層６１６で生じた光が第２の電極
６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透
明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、珪素を含有したイ
ンジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。

さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、
素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素
子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されてお
り、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填され
る場合もある。

なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポ
リエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。

以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。

本発明の発光装置は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有している。そのため
、複合材料を含む層に含まれている有機化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化の一
周期の長さを変化させることにより、複合材料を含む層の電気的特性を変化させることが
可能である。つまり、層に含まれている化合物の組成比や化合物の種類を変えずに電気的
特性を変化させることができる。そのため、光学的特性など、電気的特性以外はあまり変
化しない。よって、発光装置の設計および作製に冗長性を持たせることができる。

また、本発明の発光装置は、実施の形態１で示した複合材料を含む層を有しているため
、面方向に対しては導電率が低い状態で、積層方向に対しては面方向よりも導電率を高く
することができる。そのため、隣接する発光素子間でクロストークが発生することを抑制
しつつ、発光素子の低電圧駆動を実現することができる。

また、実施の形態１で示した複合材料を含む層は、積層方向に対しては導電率が高いた
め、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制すること
ができる。よって、複合材料を含む層を厚くして、発光素子の短絡を防止することができ
る。また、消費電力の低減された発光装置を得ることができる。

また、複合材料を含む層を所望の厚さで形成することができることにより、発光素子の
駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上、光の取り出し効率の向上
を実現することができる。よって、消費電力が少なく、信頼性の高い発光装置を得ること
ができる。

以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するア
クティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特
に設けずに発光素子を駆動させるパッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図８
には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図を示す。図８に
おいて、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層９５５
が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９
５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに
伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり
、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様
の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方
向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設ける
ことで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリ
クス型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによっ
て、低消費電力で駆動させることができる。

（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態８に示す発光装置をその一部に含む本発明の電気機器に
ついて説明する。本発明の電気機器は、実施の形態１に示した複合材料を含む層を含み、
低消費電力の表示部を有する。また、ゴミや衝撃等による短絡が抑制された信頼性の高い
表示部を有する。

本発明の発光装置を用いて作製された電気機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ
等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオ
ーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイル
コンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再
生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録
媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これら
の電気機器の具体例を図９に示す。
図９（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部
９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置に
おいて、表示部９１０３は、実施の形態３〜７で説明したものと同様の発光素子をマトリ
クス状に配列して構成されている。当該発光素子は、外部への光の取り出し効率が高く、
駆動電圧が低く、ゴミや衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有してい
る。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制されるという特徴を有している。
その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は
画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置に
おいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐
体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るテレビ
装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適
合した製品を提供することができる。

図９（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部
９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０
６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態３〜７で説明し
たものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、外
部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低く、ゴミや衝撃等による短絡を防止するこ
とができるという特徴を有している。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制
されるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴
を有するため、このコンピュータは画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。こ
のような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若
しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ること
が可能である。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図ら
れているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能
となり、持ち運ぶときの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供することが
できる。

図９（Ｃ）は本発明に係るゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示部９３
０２、アーム部９３０３を含む。このゴーグル型ディスプレイにおいて、表示部９３０２
は、実施の形態３〜７で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成さ
れている。当該発光素子は、外部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低くゴミや衝
撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。また、隣接する素子間
のクロストークの発生が抑制されるという特徴を有している。その発光素子で構成される
表示部９３０２も同様の特徴を有するため、このゴーグル型ディスプレイは画質の劣化が
なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、ゴーグル型ディスプレイに
おいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本
体９３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るゴーグル型ディスプレイ
は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、装着したときの負担が少な
く、違和感なく使用することができる製品を提供することができる。また、装着して動い
たときの衝撃にも強い表示部を有するゴーグル型ディスプレイを提供することができる。

図９（Ｄ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４
０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９
４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の
形態３〜７で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。
当該発光素子は、外部への光の取り出し効率が高く、駆動電圧が低く、ゴミや衝撃等によ
る短絡を防止することができるという特徴を有している。また、隣接する素子間のクロス
トークの発生が抑制されるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９
４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化がなく、低消費電力化が図
られている。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅
に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化
を図ることが可能である。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化
が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの
衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。

図９（Ｅ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０
３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９
５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラ
において、表示部９５０２は、実施の形態３〜７で説明したものと同様の発光素子をマト
リクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、外部への光の取り出し効率が高く
、駆動電圧が低く、ゴミや衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有して
いる。また、隣接する素子間のクロストークの発生が抑制されるという特徴を有している
。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画
質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて
、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５
０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質
及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、
携帯したときの衝撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。

以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野
の電気機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、低消費
電力で、信頼性の高い表示部を有する電気機器を提供することが可能となる。

本実施例では、複合材料を含む層について具体的に説明する。

基板上に、珪素を含有したインジウム錫酸化物を形成した。その上に、ＤＮＴＰＤと酸
化モリブデンとを共蒸着した層を、層全体のＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとの重量比が１
：０．６７となるように１２０ｎｍの厚さで形成した。

そして、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを共蒸着した層の上に、アルミニウムを２００
ｎｍ形成し、その素子特性を調べた。

有機化合物の蒸着レートを０．４ｎｍ／ｓとし、基板の回転（公転）数を８ｒｐｍとし
てＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを含む層を形成した素子を素子１、有機化合物の蒸着レ
ートを０．４ｎｍ／ｓとし、基板の回転（公転）数を２ｒｐｍとしてＤＮＴＰＤと酸化モ
リブデンとを含む層を形成した素子を素子２、有機化合物の蒸着レートを１．６ｎｍ／ｓ
とし、基板の回転（公転）数を８ｒｐｍとしてＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとを含む層を
形成した素子を素子３とした。素子１〜素子３の電流密度―電圧特性を図１１に示す。

図１１からわかるように、素子１は、素子２や素子３よりも、電極間の方向（積層方向
）に電流が流れやすいことがわかる。

また素子１〜素子３の断面を透過型電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃ
ｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて観察した。観察して得られた像（ＴＥＭ像）
を図１２〜図１７に示す。図１２は素子１を観察して得られた像（倍率：１５万倍）であ
り、図１３は素子１を観察して得られた像（倍率：１００万倍）であり、図１４は素子２
を観察して得られた像（倍率：１５万倍）であり、図１５は素子２を観察して得られた像
（倍率：１００万倍）であり、図１６は素子３を観察して得られた像（倍率：１５万倍）
であり、図１７は素子３を観察して得られた像（倍率：１００万倍）である。

図１２〜図１７から、色の濃い第１の領域と色の淡い第２の領域とが交互に存在するこ
とがわかる。色の濃い第１の領域は、平均原子量が高い領域であり、色の淡い第２の領域
は平均原子量の小さい部分である。本発明の複合材料を含む層に含まれる無機化合物は有
機化合物よりも原子量が大きいため、ＴＥＭ像における色の濃い第１の領域は無機化合物
が多く含まれる領域であり、色の淡い第２の領域は有機化合物が多く含まれる領域である
。

本実施例の場合では、色の濃い第１の領域は酸化モリブデンの濃度が高い領域であり、色
の淡い第２の領域はＤＮＴＰＤの濃度が高い領域である。したがって、本実施例で作製し
た素子では、酸化モリブデンの濃度が高い領域と酸化モリブデンの濃度が低い領域とが交
互に存在していることがわかった。

また、図１３、図１５、図１７に示す矢印は、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンの濃度比の周
期的変化の一周期を示している。素子１において、濃度比の周期的変化の一周期は、約３
ｎｍであった。また、素子２および素子３において、濃度比の周期的変化は、約１２ｎｍ
であった。

よって、素子１は、素子２や素子３に比べ非常に短い周期で、酸化モリブデンの濃度が高
い領域と酸化モリブデンの濃度が低い領域とが繰り返されていることがわかる。これは、
蒸着レートを大きくすること、または、基板回転数を遅くすることにより、ＤＮＴＰＤと
酸化モリブデンとの濃度比の周期的変化の一周期は長くなったことを示している。

また、図１２〜図１７の透過型電子顕微鏡による観察結果と、図１１の電流密度―電圧
特性から、ＤＮＴＰＤと酸化モリブデンとの濃度比の周期的変化の周期を短くすることに
より、積層方向の電流が流れやすくなり、導電率が向上したことがわかる。よって、有機
化合物と無機化合物との濃度比の周期的変化を制御することにより、所望の導電率を有す
る層を形成することができる。

本実施例では、透過型電子顕微鏡を用いて素子の断面を観察したが、電子密度や平均原子
量の差を検知する手段であれば、素子の観察は可能である。

１０１基板
１０２第１の電極
１０３第１の層
１０４第２の層
１０５第３の層
１０６第４の層
１０７第２の電極
２００基板
２０１第１の電極
２０２第２の電極
２１１第１の層
２１２第２の層
２１３第３の層
２１４第４の層
３０２第１の電極
３０３第１の層
３０４第２の層
３０５第３の層
３０６第４の層
３０７第２の電極
４００基板
４０１第１の電極
４０２第２の電極
４１１第１の層
４１２第２の層
４１３第３の層
５０１第１の電極
５０２第２の電極
５１１第１の発光ユニット
５１２第２の発光ユニット
５１３電荷発生層
６０１ソース側駆動回路
６０２画素部
６０３ゲート側駆動回路
６０４封止基板
６０５シール材
６０７空間
６０８配線
６０９ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０素子基板
６１１スイッチング用ＴＦＴ
６１２電流制御用ＴＦＴ
６１３第１の電極
６１４絶縁物
６１６発光物質を含む層
６１７第２の電極
６１８発光素子
６２３ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ｐチャネル型ＴＦＴ
９５１基板
９５２電極
９５３絶縁層
９５４隔壁層
９５５発光物質を含む層
９５６電極
１００１処理室
１００２搬送室
１００３アーム
１０１２回転板
１０１３軸
１０２２保持部
１０２６回転板
１０２７軸
１０３２保持部
１０３５被処理物
１０３８回転板
１０３９軸
１０４０開口部
１０４１点線
１１０１第１の電極
１１０２第２の電極
１１１１第１の層
１１１２第２の層
１１１３第３の層
１１１４第４の層
９１０１筐体
９１０２支持台
９１０３表示部
９１０４スピーカー部
９１０５ビデオ入力端子
９２０１本体
９２０２筐体
９２０３表示部
９２０４キーボード
９２０５外部接続ポート
９２０６ポインティングマウス
９３０１本体
９３０２表示部
９３０３アーム部
９４０１本体
９４０２筐体
９４０３表示部
９４０４音声入力部
９４０５音声出力部
９４０６操作キー
９４０７外部接続ポート
９４０８アンテナ
９５０１本体
９５０２表示部
９５０３筐体
９５０４外部接続ポート
９５０５リモコン受信部
９５０６受像部
９５０７バッテリー
９５０８音声入力部
９５０９操作キー
９５１０接眼部
１０１１ａ蒸発源
１０１１ｂ蒸発源
１０１４ａ回転板
１０１４ｂ回転板
１０１４ｃ回転板
１０１４ｄ回転板
１０１５ａ被処理物
１０１５ｂ被処理物
１０１５ｃ被処理物
１０１５ｄ被処理物
１０２１ａ蒸発源
１０２１ｂ蒸発源
１０２５ａ被処理物
１０３１ａ蒸発源
１０３１ｂ蒸発源

Claims

一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、第１の層を有し、
前記第１の層は、有機化合物と無機化合物とを含み、前記有機化合物と前記無機化合物との濃度比が積層方向に周期的に変化しており、
前記無機化合物の濃度は、５ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、第１の層を有し、
前記第１の層は、有機化合物と無機化合物とを含み、前記有機化合物と前記無機化合物との濃度比が積層方向に周期的に変化しており、
前記無機化合物の濃度は、１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光素子。
請求項１または請求項２において、
前記無機化合物は、電子受容性を有する無機化合物であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記有機化合物は、アリールアミン骨格を有する有機化合物またはカルバゾール骨格を有する有機化合物であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記第１の層は、前記一対の電極のうち、一方の電極と接して設けられていることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記第１の層は、前記一対の電極と接するように二層設けられていることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。