発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
【課題】駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供する。また当該発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供する。
【解決手段】陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、第１の層は、陰極と第２の層との間に設けられ、陰極及び第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質とアクセプター性物質とからなり、第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつフタロシアニン系材料からなり、第３の層は、第２の層とＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含み、フタロシアニン系材料は金属−酸素結合を有している。
【解決手段】陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、第１の層は、陰極と第２の層との間に設けられ、陰極及び第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質とアクセプター性物質とからなり、第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつフタロシアニン系材料からなり、第３の層は、第２の層とＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含み、フタロシアニン系材料は金属−酸素結合を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、ＥＬともいう）層を有する発光素子（ＥＬ素子ともいう）、当該発光素子を有する発光装置及び当該発光装置を有する電子機器および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ素子はＥＬ層を一対の電極間に挟んでなる。一対の電極に電圧を加えることによりＥＬ層から発光が得られる。ＥＬ層は有機化合物からなる。
【０００３】
ＥＬ素子の発光機構を説明する。一対の電極に電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光中心で再結合する。再結合の結果、エネルギーを放出して発光する。発光は一重項からの発光と三重項からの発光に分類される。
【０００４】
発光素子は種々の課題を有するが、その一つが駆動電圧を低下させることである。
【０００５】
特許文献１は、陰極と接して設けられる電子注入層において、電子注入層を構成する有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属等の仕事関数の低い金属をドープすることを開示している。当該仕事関数の低い金属をドープすることにより、陰極から電子注入層へ電子を注入する際の注入障壁を低下させ、駆動電圧を低下させる。
【０００６】
特許文献２は、駆動電圧を上昇させることなく発光スペクトルの光学調整を可能にしている。具体的には、発光素子の陰極とＥＬ層との間において、陰極と接して正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層が形成される。当該層と接して、電子輸送性の有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属等の仕事関数の低い金属がドープされた層が形成される。そして当該金属酸化物がドープされた層の膜厚を調整して、駆動電圧の上昇を抑えつつ、発光の光学調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２では、正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層と、電子輸送性の有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属等の仕事関数の低い金属がドープされた層とが接している。当該正孔輸送性の有機化合物はドナー性物質であり、当該金属酸化物はアクセプター性物質である。また当該仕事関数の低い金属はドナー性物質であり、当該電子輸送性の有機化合物はアクセプター性物質である。したがってアクセプター性物質を含む層と、ドナー性物質を含む層とが接することとなる。
【０００９】
アクセプター性物質を含む層と、ドナー性物質を含む層とが接すると、ｐ−ｎ接合が形成され、空乏層が形成される。またアクセプター性物質とドナー性物質とが相互作用し、当該アクセプター性物質の機能及び当該ドナー性物質の機能が阻害される。上記原因により駆動電圧の上昇を招いてしまう。
【００１０】
本発明の一態様は、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的の一とする。また、当該発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【００１１】
本発明の一態様は、アクセプター性物質を含む層およびドナー性物質を含む層を有する発光素子における駆動電圧の上昇を抑えることを目的の一とする。また、当該発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様による発光素子は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、第１の層は、陰極と第２の層との間に設けられ、陰極及び第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質を含み、第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、第３の層は、第２の層とＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含む。第２の層に含まれる金属錯体は金属−酸素結合を有しているので、第１の層からの電子の移動及び第３の層への電子の移動が容易になる。
【００１３】
本発明の第２の態様による発光素子は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、第１の層は、陰極と第２の層との間に設けられ、陰極及び第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質とからなり、第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、第３の層は、第２の層とＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含む。第２の層に含まれる金属錯体は金属−酸素結合を有しているので、第１の層からの電子の移動及び第３の層への電子の移動が容易になる。
【００１４】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、金属錯体は金属−酸素の二重結合を有する。金属−酸素の二重結合はアクセプター性がよく（すなわち電子を受容しやすく）、かつ金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられるからである。
【００１５】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体は、第１の層に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位よりも高いＬＵＭＯ準位（好ましくは、−５．０ｅＶ以上、さらに好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下）を有する電子輸送性物質であるため、第１の層から第２の層への電子の移動が容易となる。したがって第２の層は発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。金属錯体はフタロシアニン系材料であることが好ましい。
【００１６】
第１の層はアクセプター性物質及びドナー性物質を含み、第３の層は少なくともドナー性物質を含むが、第２の層が第１の層と第３の層との間に存在するため、ｐ−ｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止することができる。またアクセプター性物質を含む層とドナー性物質を含む層とが相互作用をするのを防止することができる。
【００１７】
第２の層に含まれる金属錯体の構造式を以下に示す。中心金属（Ｖ、Ｓｎ又はＴｉ）が酸素原子と結合し、金属−酸素結合を有している。これにより電子の授受がより容易になり、第２の層の膜厚が大きくても（例えば１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下）発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００１８】
【化１】
【００１９】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、第２の層はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含む。当該金属や化合物は第２の層においてドナー性物質となり、ドナー準位が形成される。ドナー準位は第２の層のＬＵＭＯ準位に影響を与え、第１の層のアクセプター準位から第２の層のＬＵＭＯ準位に電子が容易に移動できる。したがって電子をＥＬ層に容易に注入することができ、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００２０】
上記した金属や化合物は、第２の層において、金属錯体に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で含んでもよい。上記の効果が顕著であるからである。
【００２１】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、第３の層は電子輸送性物質を含む。第３の層は電子がＥＬ層へ注入される際に注入障壁を緩和する。さらに電子輸送性物質を含むと、第３の層内において、電子を効率よく輸送することができる。
【００２２】
第３の層は、電子輸送性物質に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含んでもよい。上記の効果が顕著であるからである。
【００２３】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、ＥＬ層は、電子輸送性物質を含む第４の層を含み、第４の層と第３の層とが接する。上記の効果が顕著であるからである。
【００２４】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層は、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を含む。第１の層は電荷発生領域となるが、上記の場合には効率よく電荷を発生させることができる。また第１の層は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいが、上記の場合はその効果が顕著である。第１の層は導電率の変化が小さいので、膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となるが、上記の場合はその効果が顕著である。
【００２５】
本発明の第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層は、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造である。第１の層では電荷移動錯体が形成され、当該電荷移動錯体により電荷が発生する。一方、電荷移動錯体は可視領域に吸収を持つ。上記の場合は電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくくなる。
【００２６】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、ＥＬ層は、正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、第５の層と陽極とが接する。第５の層は第１の層と同様に電荷発生領域となる。陰極側と陽極側に電荷発生領域を設けることにより、キャリアバランスを向上させることができる。また陰極に接する層と、陽極に接する層の構造が同じであると、応力のバランスを向上させることができる。
【００２７】
第５の層は、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率で前記アクセプター性物質を含んでもよい。上記の場合には効率よく電荷を発生させることができる。また第５の層は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいが、上記の場合はその効果が顕著である。第５の層は導電率の変化が小さいので、膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となるが、上記の場合はその効果が顕著である。
【００２８】
第５の層は、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造でもよい。第５の層では電荷移動錯体が形成され、当該電荷移動錯体により電荷が発生する。一方、電荷移動錯体は可視領域に吸収を持つ。上記の場合は電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくくなる。
【００２９】
本発明の第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層に含まれるアクセプター性物質は、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物である。上記の場合、電荷発生領域としての機能が顕著に生じるからである。
【００３０】
本発明の第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層に含まれるアクセプター性物質は、酸化モリブデンである。上記の場合、電荷発生領域としての効果が顕著であるとともに吸湿性が低いからである。
【００３１】
上記発光素子を用いて発光装置を形成してもよい。また当該発光装置を用いて電子機器や照明装置を形成してもよい。消費電力を低減させた発光装置、電子機器や照明装置を提供することができるからである。
【００３２】
本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）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（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式により集積回路（ＩＣ）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。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の態様による発光素子は、第２の層により駆動電圧の上昇を抑えることができる。第２の層に含まれる金属錯体は金属−酸素結合を有しているので、第１の層からの電子の移動及び第３の層への電子の移動が容易になる。
【００３４】
第２の層は第２の層は第１の層と第３の層との間に存在するため、ｐ−ｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止することができる。また第１の層と第３の層とが相互作用をするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図２】発光素子のバンド図を示す図。
【図３】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図４】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図５】発光素子の素子構造を示す図。
【図６】発光素子の素子構造を示す図。
【図７】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図８】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図９】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図１０】電子機器を示す図。
【図１１】照明装置を示す図。
【図１２】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１３】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１４】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１５】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１６】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１７】実施例４の発光素子の特性を示す図。
【図１８】実施例４の発光素子の特性を示す図。
【図１９】実施例５の発光素子の特性を示す図。
【図２０】実施例５の発光素子の特性を示す図。
【図２１】実施例６の発光素子の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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が可能である。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。
【００３７】
（実施形態１）
本発明の一態様である発光素子の素子構造を図１（Ａ）（Ｂ）、図２を用いて説明する。
【００３８】
図１（Ａ）に示すように発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の層１０６、第２の層１０５、第３の層１０４を有する。
【００３９】
第１の層１０６は、陰極１０２と第２の層１０５との間にあり、陰極１０２及び第２の層１０５と接する。第１の層１０６は、正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質とからなり、電荷発生領域となる。正孔輸送性物質とアクセプター性物質とが電荷移動錯体を形成し、正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生すると考えられる。第１の層１０６は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さを有する。第１の層１０６は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいため、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。第１の層１０６の膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となる。
【００４０】
第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４との間にあり、第１の層１０６及び第３の層１０４と接する。第２の層１０５は、金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、第１の層１０６で生じた電子を受け、第３の層１０４へ電子を渡す。したがって第２の層１０５は電子リレー層となる。金属−酸素結合は電子の授受をより容易にする。第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４とが相互作用をするのを防止する。第２の層１０５は、ｐ−ｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止することができる。
【００４１】
金属錯体は金属−酸素の二重結合を有することが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性がよく（すなわち電子を受容しやすく）、かつ金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられるからである。
【００４２】
金属錯体はフタロシアニン系材料が好ましく、具体的には以下の構造式を有するフタロシアニン系材料が好ましい。
【００４３】
【化２】
【００４４】
第３の層１０４は、第２の層１０５とＥＬ層１０３との間にあり、第２の層１０５とＥＬ層１０３と接する。第３の層１０４は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含み、第２の層１０５から受けた電子をＥＬ層１０３に渡す。第３の層は電子注入バッファー層となる。
【００４５】
第１の層１０６では、発光素子の電荷（キャリア）である正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は、陰極１０２へ移動し、電子は第２の層１０５へ移動する。第２の層１０５は、電子輸送性が高いため、第３の層１０４へ電子を速やかに送る。第３の層１０４は、ＥＬ層１０３に電子を注入する場合の注入障壁を緩和することができる。このようにしてＥＬ層１０３への電子注入効率を高めることができる。以下、バンド図を用いて説明する。
【００４６】
図１（Ｂ）に図１（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図１（Ｂ）において、１１１は、陽極１０１のフェルミ準位、１１２は、陰極１０２のフェルミ準位、１１３は、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ（最低空分子軌道：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位、１１４は、第２の層１０５のＬＵＭＯ準位、１１５は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位を示す。
【００４７】
第２の層１０５が第１の層１０６において発生した電子を効率よくＥＬ層１０３に注入できるようにするために、第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占める。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。また第２の層に含まれる金属錯体が有する金属−酸素結合により電子の授受がより容易になる。第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４との間における相互作用を防止し、ｐｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止し、発光素子の駆動電圧の上昇を抑える。
【００４８】
第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４によって、注入障壁が緩和されるためにＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。電子は陽極１０１から注入された正孔と再結合し、ＥＬ層１０３は発光する。一方、第１の層１０６において発生した正孔は、陰極１０２に移動する。
【００４９】
上述のように第２の層１０５は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなるが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含んでもよい。当該金属、金属の化合物は金属錯体に対してドナー物質となる。この場合のバンド図を図２に示す。１２０は第２の層１０５におけるドナー性物質のドナー準位を示す。ドナー準位１２０は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占めるように形成される。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。
【００５０】
ドナー準位１２０は第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に影響を与える。電子は、第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に容易に移動することができる。第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４によって、注入障壁が緩和されるためにＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。したがって第２の層１０５が当該金属、金属の化合物を有する場合、さらに容易に電子をＥＬ層１０３に注入することができ、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００５１】
以下、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４に用いる材料等を説明する。
【００５２】
第１の層１０６は、正孔輸送性物質とアクセプター性物質とからなり、電荷発生領域となる。正孔輸送性物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。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。
【００５３】
芳香族アミン化合物の具体例としては、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：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、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）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等が挙げられる。
【００５４】
カルバゾール誘導体の具体例としては、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
【００５５】
芳香族炭化水素の具体例としては、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００５６】
また、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００５７】
さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００５８】
第１の層１０６の形成に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、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、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。特に酸化モリブデンは吸湿性が低いため好ましい。その他７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。
【００５９】
第１の層１０６において、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。
【００６０】
第１の層１０６は同一膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層された構造とすることも可能である。但し、積層構造の場合には、正孔輸送性物質を含む層が陰極１０２と接する構造となる。
【００６１】
第１の層１０６は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さを有する。第１の層１０６は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいため、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。第１の層１０６の膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となる。
【００６２】
第２の層１０５は、第１の層１０６においてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取る。第２の層１０５は、金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、そのＬＵＭＯ準位は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位との間の準位を占める。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位とするのが好ましい。また金属錯体は金属−酸素結合を有するので電子の授受がより容易になる。金属錯体はフタロシアニン系材料が好ましく、具体的にはＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ及びＴｉＯＰｃのいずれかを用いる。
【００６３】
第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物が挙げられる。
【００６４】
第２の層１０５は１ｎｍ以上１５ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有する。金属錯体が金属−酸素結合を有するので、第２の層１０５は１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有してもよい。第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４との間における相互作用を防止し、ｐｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止し、発光素子の駆動電圧の上昇を抑える。ドナー性物質が添加されることにより、さらに容易に電子をＥＬ層１０３に注入することができ、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００６５】
第３の層１０４は、第２の層１０５が受け取った電子をＥＬ層１０３に注入する。第３の層１０４には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いる。
【００６６】
第３の層１０４が、電子輸送性物質をも含む場合には、電子輸送性物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で電子注入性の高い物質を添加することが好ましい。
【００６７】
電子輸送性物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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）、１，３−ビス［５−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、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１０−６ｃｍ２／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、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。またポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。
【００６８】
第３の層１０４は０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有する。第３の層１０４は、第１の層１０６とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、第１の層１０６で生じた電子をＥＬ層１０３に容易に注入することができる。
【００６９】
第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４は、ドライプロセス（真空蒸着法等）、ウェットプロセス（インクジェット法、スピンコート法等）など、種々の方法を用いて形成することができる。
【００７０】
次に発光素子のその他の構成を説明する。
【００７１】
陽極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）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好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。
【００７２】
陽極１０１は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）膜は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
【００７３】
陽極１０１としては、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）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン等）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等を用いてもよい。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマーを用いても良い。但し、陽極１０１と接して、後述する第５の層を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ等様々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。
【００７４】
陰極１０２としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）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。例えば元素周期表の第１族または第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）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることができる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金の膜はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００７５】
この他、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属化合物（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）など）の薄膜と、アルミニウム等の金属膜とを積層することによって、陰極１０２を形成することも可能である。しかしながら、本実施の形態で示す構成のように陰極１０２と接して電荷発生領域となる第１の層１０６を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を陰極１０２に用いることができる。
【００７６】
なお、本実施の形態に示す発光素子においては、陽極および陰極のうち、少なくとも一方が可視光に対する透光性を有すればよい。透光性は、ＩＴＯのような透光性電極を用いるか、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。
【００７７】
ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性物質、正孔輸送性物質または電子輸送性物質、電子注入性物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い）の物質等からなる層が挙げられる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層（第４の層）、電子注入層等が挙げられ、これらは適宜組み合わせて構成することができる。さらに、ＥＬ層１０３のうちの陽極１０１と接する側に電荷発生領域（第５の層）を設けることもできる。
【００７８】
上述したＥＬ層１０３に含まれる各層を構成する材料について、以下に具体例を示す。
【００７９】
正孔注入層は、正孔注入性物質を含む層である。正孔注入性物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００８０】
正孔輸送層は、正孔輸送性物質を含む層である。正孔輸送性物質としては、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：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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、正孔輸送性物質を含む層は、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。
【００８１】
これ以外にも、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を正孔輸送層に用いることができる。
【００８２】
発光層は、発光物質を含む層である。発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物を用いることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。
【００８３】
発光物質としては、以下に示す燐光性化合物を用いることもできる。例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００８４】
なお、これらの発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料としては、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：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を含む正孔輸送性の高い物質を用いることができる。またはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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、さらに、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−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの電子輸送性物質を用いることができる。
【００８５】
電子輸送層は、電子輸送性物質を含む層である。電子輸送性物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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、さらに、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−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などを用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。
【００８６】
その他、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を電子輸送層に用いることができる。
【００８７】
電子注入層は、電子注入性物質を含む層である。電子注入性物質としては、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する物質中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。
【００８８】
また、上述したようにＥＬ層１０３において、陽極１０１と接する側に電荷発生領域として第５の層を設けることができる。電荷発生領域は、正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質を含む。なお電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但しアクセプター性物質を含む層が陽極１０１と接する構造となる。
【００８９】
第５の層を形成することにより、陽極１０１を形成する材料の仕事関数を考慮せずに陽極１０１を形成することができる。つまり、陽極１０１を形成する材料として、仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることもできる。
【００９０】
第５の層に用いるアクセプター性物質としては、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、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、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。特に酸化モリブデン好ましい。なお酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。水分はＥＬ素子に悪影響を与えるため、吸湿性の低い材料が好ましい。
【００９１】
第５の層に用いる正孔輸送性物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。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。
【００９２】
なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、ＥＬ層１０３を形成することができる。また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（乾式法や湿式法等）を適宜選択することができる。真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法などを用いることができる。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
【００９３】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製することができる。この発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られるが、発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。なお、白色発光を得る場合には、互いに補色となる発光色を呈する複数層を重ね合わせる構成等を用いることができる。具体的な補色の関係としては、例えば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。
【００９４】
また、本実施の形態に示す発光素子は、各種基板の上に形成することができる。基板としては、例えばガラス、プラスチック、金属板、金属箔などを用いることができる。発光素子の発光を基板側から取り出す場合は、透光性を有する基板を用いればよい。ただし基板は、発光素子の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。
【００９５】
なお、本実施の形態に示す発光素子の素子構造は、両電極が一基板上に格子状に形成されたパッシブマトリクス型の発光装置とすることができる。ただし発光装置を照明装置に用いる場合には、電極を格子状に形成する必要はない。また、スイッチの役割を果たす薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等と電気的に接続された発光素子を有し、該ＴＦＴ等によって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置とすることもできる。なお、該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で構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型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方のみからなるものであってもよい。また、該ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。さらには、酸化物半導体、例えばインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いることができる。
【００９６】
本実施の形態に示す素子構造とすることにより、ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。第２の層１０５は金属−酸素結合を有するので、膜厚が大きくてもＥＬ素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。また第１の層１０６と第３の層１０４との間に第２の層１０５が挟まれた構造となるため、第１の層１０６と、第３の層１０４とが相互作用をすることを防止し、ｐｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止してＥＬ素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００９７】
（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１で説明した発光素子の一例について、図３（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【００９８】
発光素子は、図３（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域となる第１の層１０６、電子リレー層となる第２の層１０５、および電子注入バッファーとなる第３の層１０４が順次積層される。
【００９９】
陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第１の層１０６および第２の層１０５には、実施形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１００】
第３の層１０４に用いる物質としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）やストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質が挙げられる。
【０１０１】
陽極１０１上にＥＬ層１０３を形成した後、その上に第３の層１０４、第２の層１０５、第１の層１０６が順次形成される。第３の層１０４の膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜厚（具体的には１ｎｍ以下、０．１ｎｍ以上）で形成される。第３の層１０４は、第２の層１０５とＥＬ層１０３の一部である電子輸送層となる第４の層１０７とのほぼ界面に存在する。ただし第４の層１０７を形成した後、第４の層１０７上に第３の層１０４を形成すると、第３の層１０４を形成する物質の一部は、第４の層１０７にも存在しうる。
【０１０２】
なお、図３（Ａ）に示す素子を陽極１０１側から順次積層して形成した場合のバンド図は、図３（Ｂ）のようになる。×は第３の層１０４に含まれる物質を示す。第３の層１０４は非常に薄いため、第３の層１０４に含まれる物質は第４の層１０７にも存在しうる。
【０１０３】
第２の層１０５とＥＬ層１０３との界面に第３の層１０４を設けることにより、注入障壁を緩和することができる。よって第１の層１０６で生じた電子を、第２の層１０５からＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また第１の層１０６において発生した正孔は、陰極に移動する。
【０１０４】
本実施形態で示すように、第３の層１０４を、上記物質で形成し、その膜厚を０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下とし、第３の層と第４の層とが接すると、実施の形態１で示すような第３の層１０４を電子輸送性物質を添加して形成する場合と比較して、発光素子の駆動電圧を低減させることができる。
【０１０５】
第３の層１０４に用いる電子注入性物質として上述した物質のうち、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の物質は、空気中で安定な物質であるため、量産に適している。
【０１０６】
本実施形態２に示す構成は、実施形態１に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１０７】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１０８】
（実施形態３）
本実施形態は、実施形態１で説明した発光素子の一例について、図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１０９】
発光素子は、図４（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域となる第１の層１０６、電子リレー層となる第２の層１０５および電子注入バッファー層となる第３の層１０４が順次積層され、第３の層１０４は電子輸送性物質とドナー性物質を含む。
【０１１０】
第３の層１０４では、電子輸送性物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、電子注入バッファーとしての機能が得られる。
【０１１１】
本実施形態３における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第１の層１０６、および第２の層１０５には、実施形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１１２】
第３の層１０４に用いる電子輸送性物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、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１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
【０１１３】
またポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。
【０１１４】
第３の層１０４に用いるドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。
【０１１５】
第３の層１０４に用いる電子輸送性物質と、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層となる第４の層１０７に用いる電子輸送性物質とは、同じであっても異なっていても良い。
【０１１６】
実施形態３の発光素子は、図４（Ａ）に示すようにＥＬ層１０３と第２の層１０５との間に電子輸送性物質とドナー性物質とを含む第３の層１０４が形成される。この素子構造に対するバンド図を図４（Ｂ）に示す。×はドナー性物質を示す。
【０１１７】
第３の層１０４が形成されることにより、第２の層１０５とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができる。よって第１の層１０６で生じた電子を、第２の層１０５からＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態に示す構成は、実施形態１や実施形態２に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１９】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１２０】
（実施形態４）
本実施形態では、実施形態１で説明した発光素子の一例として、第１の層１０６の構成について、図５（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１２１】
一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の層１０６、第２の層１０５および第３の層１０４が順次積層される。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第２の層１０５および第３の層１０４には、実施形態１−３で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１２２】
第１の層１０６は、正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含む領域である。第１の層１０６では、正孔輸送性物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生する。
【０１２３】
図５（Ａ）に示す第１の層１０６は、一つの膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することにより、第１の層１０６におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。
【０１２４】
一方、図５（Ｂ）に示す第１の層１０６は、正孔輸送性物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造を有する。第１の層１０６において形成される電荷移動錯体は可視領域に吸収を持つ。正孔輸送性物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された場合には、当該電荷移動錯体は第１の層１０６全体ではなく、層１０６ａと層１０６ｂの界面にのみ形成される。電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層１０３からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくく好ましい。
【０１２５】
第１の層１０６の形成に用いる正孔輸送性物質、アクセプター性物質としては、実施形態１に記載したものを用いることができる。
【０１２６】
なお、本実施形態に示す構成は、実施形態１−実施形態３に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１２７】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１２８】
（実施形態５）
本実施形態では、実施形態１で説明した発光素子の一例として、ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して電荷発生領域が形成される場合について、図６（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。発光素子は、ＥＬ層１０３の一部であって、陽極１０１と接して形成される電荷発生領域となる第５の層１０８と、実施形態１で説明した電荷発生領域となる第１の層１１６とを有する。
【０１２９】
発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して電荷発生領域となる第５の層１０８を有する。発光素子は、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の層１１６、第２の層１０５および第３の層１０４が順次積層される。陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第３の層１０４、第２の層１０５及び第１の層１１６には、実施形態１−実施形態４で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１３０】
図６（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、第５の層１０８は、第１の層１１６と同様であり、正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含む領域である。従って、第５の層１０８では、正孔輸送性物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生する。正孔はＥＬ層１０３へ注入され、電子は陽極１０１に移動する。
【０１３１】
図６（Ａ）に示す第５の層１０８は、一つの膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することにより、第５の層１０８におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。また、図６（Ａ）において、第５の層１０８と第１の層１１６とを同じ材料で形成することにより、発光素子の陽極１０１側と陰極１０２側の応力が均一になるため好ましい。
【０１３２】
一方、図６（Ｂ）に示す第５の層１０８は、正孔輸送性物質を含む層１０８ａとアクセプター性物質を含む層１０８ｂとが積層された構造を有する。第５の層１０８において形成される電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ。正孔輸送性物質を含む層１０８ａとアクセプター性物質を含む層１０８ｂとが積層された場合には、当該電荷移動錯体は、第５の層１０８全体ではなく、層１０８ａと層１０８ｂの界面にのみ形成される。電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層１０３からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくく好ましい。なお図６（Ｂ）に示すように第１の層１１６も正孔輸送性物質を含む層１１６ａとアクセプター性物質を含む層１１６ｂとが積層された構造としてもよい。
【０１３３】
なお、第５の層１０８に用いる正孔輸送性物質としては、実施形態１において、第１の層１０６に用いる正孔輸送性物質として挙げた物質を用いることができる。また、第５の層１０８に用いるアクセプター性物質としては、実施形態１において、第１の層１０６に用いるアクセプター性物質として挙げた物質を用いることができる。
【０１３４】
なお、本実施形態５に示す構成は、実施形態１−実施形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１３５】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１３６】
（実施形態６）
本実施の形態では、実施形態１乃至実施形態５で説明した発光素子を用いて作製される発光装置の一例として、パッシブマトリクス型の発光装置およびアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
【０１３７】
図７、図８にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１３８】
パッシブマトリクス型（単純マトリクス型ともいう）の発光装置は、ストライプ状（帯状）に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された（電圧が印加された）陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
【０１３９】
図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図が図７（Ｄ）である。
【０１４０】
基板６０１上には、下地絶縁層として絶縁層６０２を形成する。なお、下地絶縁層が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層６０２上には、ストライプ状に複数の第１の電極６０３が等間隔で配置されている（図７（Ａ））。
【０１４１】
また、第１の電極６０３上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁６０４が設けられ、開口部を有する隔壁６０４は絶縁材料（例えば、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはＳｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜））で構成されている。なお、各画素に対応する開口部６０５が発光領域となる（図７（Ｂ））。
【０１４２】
開口部を有する隔壁６０４上に、第１の電極６０３と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁６０６が設けられる（図７（Ｃ））。逆テーパ状の隔壁６０６はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分をパターンとするポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。
【０１４３】
図７（Ｃ）に示すように逆テーパ状の隔壁６０６を形成した後、図７（Ｄ）に示すように有機化合物を含む層６０７および第２の電極６０８を順次形成する。なお、本実施形態で示す有機化合物を含む層６０７は、実施形態１乃至実施形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、少なくともＥＬ層、第１の層、第２の層及び第３の層を含む。開口部を有する隔壁６０４及び逆テーパ状の隔壁６０６を合わせた高さは、有機化合物を含む層６０７及び第２の電極６０８の膜厚より大きくなるように設定されているため、図７（Ｄ）に示すように複数の領域に分離された有機化合物を含む層６０７と、第２の電極６０８とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。
【０１４４】
第２の電極６０８は、第１の電極６０３と交差する方向に伸長し、互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁６０６上にも有機化合物を含む層６０７の一部及び第２の電極６０８を形成する導電層の一部が形成されるが、有機化合物を含む層６０７、及び第２の電極６０８とは分断されている。
【０１４５】
本実施の形態における第１の電極６０３および第２の電極６０８は、一方が陽極であり、他方が陰極であればどちらであっても良い。なお、有機化合物を含む層６０７を構成する積層構造については、実施形態１乃至実施形態５で示した構成となるように電極の極性に応じて適宜調整すればよい。
【０１４６】
必要であれば、基板６０１に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの接着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を防ぐために基板と封止材との間に乾燥剤などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【０１４７】
次に、図７（Ａ）乃至図７（Ｄ）に示したパッシブマトリクス型の発光装置にＦＰＣなどを実装した場合の上面図を図８に示す。
【０１４８】
図８において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
【０１４９】
ここで、図７における第１の電極６０３が、図８の走査線７０３に相当し、図７における第２の電極６０８が、図８のデータ線７０８に相当し、逆テーパ状の隔壁６０６が図８の隔壁７０６に相当する。データ線７０８と走査線７０３の間には、図７の有機化合物を含む層６０７が挟まれており、領域７０５で示される交差部が画素１つ分となる。
【０１５０】
なお、走査線７０３は端部で接続配線７０９と電気的に接続され、接続配線７０９が入力端子７１０を介してＦＰＣ７１１ｂに接続される。また、データ線７０８は入力端子７１２を介してＦＰＣ７１１ａに接続される。
【０１５１】
また、必要であれば、発光層から射出された光の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０１５２】
なお、図８では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、基板上に駆動回路を有するＩＣチップを実装させてもよい。
【０１５３】
また、ＩＣチップを実装させる場合には、画素部の周辺（外側）の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側ＩＣ、走査線側ＩＣをＣＯＧ方式によりそれぞれ実装する。ＣＯＧ方式以外の実装技術としてＴＣＰやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。ＴＣＰはＴＡＢテープにＩＣを実装したものであり、ＴＡＢテープを素子形成基板上の配線に接続してＩＣを実装する。データ線側ＩＣ、および走査線側ＩＣは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にＴＦＴで駆動回路を形成したものであってもよい。
【０１５４】
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図９を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板８０１上に設けられた画素部８０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）８０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）８０４と、を有する。画素部８０２、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４は、シール材８０５によって、素子基板８０１と封止基板８０６との間に封止されている。
【０１５５】
また、素子基板８０１上には、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４に外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線８０７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）８０８を設ける例を示している。なお、ここではＦＰＣのみが図示されているが、このＦＰＣにはプリント配線基板（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。
【０１５６】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。素子基板８０１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、ソース線駆動回路である駆動回路部８０３と、画素部８０２が示されている。
【０１５７】
駆動回路部８０３はｎチャネル型ＴＦＴ８０９とｐチャネル型ＴＦＴ８１０とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々の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一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【０１５８】
また、画素部８０２はスイッチング用ＴＦＴ８１１と、電流制御用ＴＦＴ８１２と電流制御用ＴＦＴ８１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された陽極８１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極８１３の端部を覆って絶縁物８１４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を用いることにより形成する。
【０１５９】
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物８１４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のが好ましい。例えば、絶縁物８１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物８１４の上端部に曲率半径（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８１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することもできる。
【０１６０】
陽極８１３上には、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６が積層形成されている。なお、陽極８１３をＩＴＯ膜とし、陽極８１３と接続する電流制御用ＴＦＴ８１２の配線として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膜、或いは窒化チタン膜、アルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗も低く、ＩＴＯ膜との良好なオーミックコンタクトを実現できる。なお、ここでは図示しないが、陰極８１６は外部入力端子であるＦＰＣ８０８に電気的に接続されている。
【０１６１】
なお、本実施の形態で示す有機化合物を含む層８１５は、実施形態１乃至実施形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、少なくともＥＬ層、第１の層、第２の層、第３の層を含む。ＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。陽極８１３、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６との積層構造で、発光素子８１７が形成されている。
【０１６２】
また、図９（Ｂ）に示す断面図では発光素子８１７を１つのみ図示しているが、画素部８０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されている。なお、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示を行う場合、画素部８０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子がそれぞれ複数形成される。また、色要素は、３色に限定されず、４色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすることも可能である。
【０１６３】
色要素の異なる発光素子の作製方法としては、それぞれのＥＬ層ごとに塗り分けをする方法、全てのＥＬ層を白色発光が得られる様に形成し、カラーフィルタと組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法、全てのＥＬ層を青色発光もしくはそれより短波長の発光が得られる様に形成し色変換層と組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法等を用いることができる。
【０１６４】
さらにシール材８０５で封止基板８０６を素子基板８０１と貼り合わせることにより、素子基板８０１、封止基板８０６、およびシール材８０５で囲まれた空間８１８に発光素子８１７が備えられた構造になっている。なお、空間８１８には、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８０５で充填される構成も含むものとする。
【０１６５】
なお、シール材８０５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８０６に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、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。
【０１６６】
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【０１６７】
なお、本実施形態６に示す構成は、実施形態１〜実施形態５に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１６８】
（実施形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製した発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明装置について、図１０、１１を用いて説明する。
【０１６９】
本発明の一態様の発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明装置の具体例を図１０に示す。
【０１７０】
図１０（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９１００は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれている。表示部９１０３により、映像を表示することが可能であり、本発明の一態様により形成される発光装置を表示部９１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構成を示している。
【０１７１】
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
【０１７２】
なお、テレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１７３】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、テレビジョン装置の表示部９１０３に用いることで、長寿命なテレビジョン装置を提供することができる。
【０１７４】
図１０（Ｂ）は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、ポインティングデバイス９２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様により形成される発光装置をその表示部９２０３に用いることにより作製される。
【０１７５】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、コンピュータの表示部９２０３に用いることで、長寿命なコンピュータを提供することができる。
【０１７６】
図１０（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体９３０１と筐体９３０２の２つの筐体で構成されており、連結部９３０３により、開閉可能に連結されている。筐体９３０１には表示部９３０４が組み込まれ、筐体９３０２には表示部９３０５が組み込まれている。また、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９３０６、記録媒体挿入部９３０７、ＬＥＤランプ９３０８、入力手段（操作キー９３０９、接続端子９３１０、センサ９３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部９３０４および表示部９３０５の両方、または一方に本発明の一態様により形成される発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１７７】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯型遊技機の表示部（９３０４、９３０５）に用いることで、長寿命な携帯型遊技機を提供することができる。
【０１７８】
図１０（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９４００は、筐体９４０１に組み込まれた表示部９４０２の他、操作ボタン９４０３、外部接続ポート９４０４、スピーカ９４０５、マイク９４０６などを備えている。なお、携帯電話機９４００は、本発明の一態様により形成される発光装置を表示部９４０２に用いることにより作製される。
【０１７９】
図１０（Ｄ）に示す携帯電話機９４００は、表示部９４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部９４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１８０】
表示部９４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１８１】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部９４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部９４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１８２】
また、携帯電話機９４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機９４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部９４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１８３】
また、画面モードの切り替えは、表示部９４０２を触れること、又は筐体９４０１の操作ボタン９４０３の操作により行われる。また、表示部９４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１８４】
また、入力モードにおいて、表示部９４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部９４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１８５】
表示部９４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部９４０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１８６】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯電話機９４００の表示部９４０２に用いることで、長寿命な携帯電話機を提供することができる。
【０１８７】
図１０（Ｅ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部９５０１、傘９５０２、可変アーム９５０３、支柱９５０４、台９５０５、電源スイッチ９５０６を含む。なお、照明装置は、本発明の一態様により形成される発光装置を照明部９５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図１０（Ｅ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１８８】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、照明装置（卓上照明装置）の照明部９５０１に用いることで、長寿命な照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１８９】
図１１は、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、天井固定型照明装置１００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置１００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、駆動電圧が低い発光素子を有しているため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。なお、図１１に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図１０（Ｅ）で説明した卓上照明装置１００３を併用してもよい。
【０１９０】
以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して電子機器や照明装置を得ることができる。本発明の一態様の発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【０１９１】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施形態１〜実施形態６に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１９２】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを作製し、発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ａ−Ｃでは比較発光素子ａよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ａ−Ｃに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０１９３】
発光素子Ａでは第２の層にＶＯＰｃを用い、発光素子Ｂでは第２の層にＳｎＯＰｃを用い、発光素子Ｃでは第２の層にＴｉＯＰｃを用い、比較発光素子ａでは第２の層を設けなかった。
【０１９４】
発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＡｌｑとＢＰｈｅｎを用いた。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【０１９５】
【化３】
【０１９６】
（発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０１９７】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１９８】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０１９９】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２００】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２０１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２０２】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ及びＴｉＯＰｃのいずれかを３ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＡではＶＯＰｃを成膜し、発光素子ＢではＳｎＯＰｃを成膜し、発光素子ＣではＴｉＯＰｃを成膜した。比較発光素子ａには第２の層を形成しなかった。
【０２０３】
次に、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２０４】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを作製した。
【０２０５】
以下の表１に発光素子Ａ−Ｃ、比較発光素子ａの素子構造の一部を示す。発光素子Ａ−Ｃは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２０６】
【表１】
【０２０７】
以上により得られた発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２０８】
発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの電圧−輝度特性を図１２に、電圧−電流密度特性を図１３にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表２にまとめた。
【０２０９】
【表２】
【０２１０】
図１２より、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２１１】
図１３に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２１２】
表２に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ａ−Ｃの駆動電圧（Ａ：３．７Ｖ、Ｂ：３．８Ｖ、Ｃ：３．８Ｖ）は、比較発光素子ａ（４．４Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ａ−Ｃの色度は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。発光素子Ａ−Ｃの電流効率は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。発光素子Ａ−Ｃの外部量子効率は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。
【０２１３】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例２】
【０２１４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では第２の層の膜厚が１０ｎｍである発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂを作製し、発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂの電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｄ−Ｅでは比較発光素子ｂよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２１５】
発光素子Ｄでは第２の層にＶＯＰｃ（１０ｎｍ）を用い、発光素子Ｅでは第２の層にＳｎＯＰｃ（１０ｎｍ）を用い、比較発光素子ｂでは第２の層を設けなかった。
【０２１６】
発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＡｌｑとＢＰｈｅｎを用いた。本実施例で用いた材料の構造式は実施例１に示してある。
【０２１７】
（発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２１８】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２１９】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０２２０】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２２１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２２２】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２２３】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃ又はＳｎＯＰｃを１０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＤではＶＯＰｃを成膜し、発光素子ＥではＳｎＯＰｃを成膜した。比較発光素子ｂには第２の層を形成しなかった。
【０２２４】
次に、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２２５】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂを作製した。
【０２２６】
以下の表３に発光素子Ｄ−Ｅ、比較発光素子ｂの素子構造の一部を示す。発光素子Ｄ−Ｅは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２２７】
【表３】
【０２２８】
以上により得られた発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２２９】
発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂの電圧−輝度特性を図１４に、電圧−電流密度特性を図１５にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表４にまとめた。
【０２３０】
【表４】
【０２３１】
図１４より、発光素子Ｄ−Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２３２】
図１５に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｄ−Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２３３】
表４に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｄ−Ｅの駆動電圧（Ｄ：３．９Ｖ、Ｅ：４．１Ｖ）は、比較発光素子ｂ（４．４Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｄ−Ｅの色度は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。発光素子Ｄ−Ｅの電流効率は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。発光素子Ｄ−Ｅの外部量子効率は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。
【０２３４】
以上の結果から、第２の層の膜厚が１０ｎｍであっても発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例３】
【０２３５】
本実施例では、第２の層として用いた金属−酸素結合を有する材料が金属−酸素結合を有しない材料よりも電子を引き抜きやすいことを示す。具体的には金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を有する発光素子Ｆ−Ｈ及び金属−酸素結合を有しない、芳香族配位子を有する金属錯体を有する比較発光素子ｃを作製し、発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃの電圧−電流密度特性を比較する。素子Ｆ−Ｈでは比較素子ｃよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、金属−酸素結合が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２３６】
発光素子Ｆでは第２の層にＶＯＰｃ（４０ｎｍ）を用い、発光素子Ｇでは第２の層にＳｎＯＰｃ（４０ｎｍ）を用い、発光素子Ｈでは第２の層にＴｉＯＰｃを用い、比較発光素子ｃでは第２の層に以下の構造式を有するＣｕＰｃを用いた。ＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ及びＴｉＯＰｃは金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体であり、ＣｕＰｃは金属−酸素結合を有しない、芳香族配位子を有する金属錯体である。
【化４】
【０２３７】
発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた。第４の層としてＢＰｈｅｎを用いた。
【０２３８】
金属−酸素結合の有用性を確認するために、第１の層と第２の層の間にＮＰＢからなる層を設けた。ＮＰＢからなる層からＣｕＰｃからなる層へは、電子を引き抜きづらく、駆動電圧が上昇してしまう。
【０２３９】
（発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２４０】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２４１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２４２】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ又はＴｉＯＰｃを４０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＦではＶＯＰｃを成膜し、発光素子ＧではＳｎＯＰｃを成膜し、発光素子ＨではＴｉＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｃではＣｕＰｃを成膜した。
【０２４３】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）を１０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜した。
【０２４４】
次に、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２４５】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃを作製した。
【０２４６】
以下の表５に発光素子Ｆ−Ｈ、比較発光素子ｃの素子構造を示す。
【０２４７】
【表５】
【０２４８】
以上により得られた発光素子Ｆ−Ｇ及び比較発光素子ｃを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２４９】
発光素子Ｆ−Ｇ及び比較発光素子ｃの電圧−電流密度特性を図１６に示す。発光素子Ｆ−Ｇは、比較発光素子ｃと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られることがわかった。これより金属−酸素結合を有するＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ、ＴｉＯＰｃは、金属−酸素結合を有しないＣｕＰｃと比較して、ＮＰＢから電子を引き抜きやすいことがわかった。
【０２５０】
第１の層の酸化モリブデンの濃度が低くなり、第１の層から電子を引き抜きづらい場合であっても、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができることが期待できる。
【実施例４】
【０２５１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを作製し、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｉでは比較発光素子ｄよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ｉに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２５２】
発光素子Ｉでは第２の層にＶＯＰｃを用い、比較発光素子ｄでは第２の層を設けなかった。
【０２５３】
発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層にＢＰｈｅｎとＣａを用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＢＰｈｅｎを用いた。本実施例で用いた材料の構造式については、実施例１で示したので省略する。
【０２５４】
（発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２５５】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２５６】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０２５７】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は２０ｎｍとした。
【０２５８】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２５９】
次に、ＢＰｈｅｎとＣａとを共蒸着することにより、第３の層を形成した。その膜厚は１０ｎｍとし、ＢＰｈｅｎとＣａとの比率は、質量比で１：０．１（＝ＢＰｈｅｎ：Ｃａ）となるように調節した。
【０２６０】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃを２ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＩではＶＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｄには第２の層を形成しなかった。
【０２６１】
次に、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２６２】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを作製した。
【０２６３】
以下の表６に発光素子Ｉ、比較発光素子ｄの素子構造の一部を示す。発光素子Ｉは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２６４】
【表６】
【０２６５】
以上により得られた発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２６６】
発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの電圧−輝度特性を図１７に、電圧−電流密度特性を図１８にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表７にまとめた。
【０２６７】
【表７】
【０２６８】
図１７より、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２６９】
図１８に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２７０】
表７に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｉの駆動電圧（３．１Ｖ）は、比較発光素子ｄ（３．６Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｉの色度は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。発光素子Ｉの電流効率は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。発光素子Ｉの外部量子効率は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。
【０２７１】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例５】
【０２７２】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆを作製し、これらの発光素子の電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋでは、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ｊおよび発光素子Ｋに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２７３】
発光素子Ｊおよび発光素子Ｋでは第２の層にＶＯＰｃを用い、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆでは第２の層を設けなかった。
【０２７４】
発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを用い、第３の層にＬｉ２Ｏを用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＢＰｈｅｎとＡｌｑの積層を用いた。本実施例で用いた材料の構造式については、実施例１で示したので省略する。
【０２７５】
（発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２７６】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２７７】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０２７８】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は２０ｎｍとした。
【０２７９】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２８０】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２８１】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃを２ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子Ｊおよび発光素子ＫではＶＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆには第２の層を形成しなかった。
【０２８２】
次に、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、発光素子Ｊおよび比較発光素子ｅの場合には、質量比で４：０．５（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）、発光素子Ｋおよび比較発光素子ｆの場合には、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２８３】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆを作製した。
【０２８４】
以下の表８に発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆの素子構造の一部を示す。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２８５】
【表８】
【０２８６】
以上により得られた発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２８７】
発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ及び比較発光素子ｆの電圧−輝度特性を図１９に、電圧−電流密度特性を図２０にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表９にまとめた。
【０２８８】
【表９】
【０２８９】
図１９より、発光素子Ｊおよび発光素子Ｋは、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２９０】
図２０に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｊおよび発光素子Ｋは、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２９１】
表９に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｊの駆動電圧（３．７Ｖ）および発光素子Ｋの駆動電圧（３．８Ｖ）は、比較発光素子ｅ（４．４Ｖ）および比較発光素子ｆ（４．２Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋの色度は、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同程度である。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋの電流効率は、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同程度である。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋの外部量子効率は、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同程度である。
【０２９２】
また、本実施例において発光素子Ｊおよび比較発光素子ｅは、発光素子Ｋおよび比較発光素子ｆに比べて第１の層に含まれる酸化モリブデンの濃度が低くなっているが、発光素子Ｊと比較発光素子ｅとの比較、発光素子Ｋと比較発光素子ｆとの比較のいずれの場合においても表９の結果について同程度の効果が得られることがわかった。
【０２９３】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例６】
【０２９４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇを作製し、発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇの電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｌでは比較発光素子ｇよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ｌに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２９５】
発光素子Ｌでは第２の層にＶＯＰｃを用い、比較発光素子ｇでは第２の層を設けなかった。
【０２９６】
発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇでは、陰極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陽極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層にＢｐｈｅｎとＬｉを用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＡｌｑを用いた。本実施例で用いた材料の構造式については、実施例１で示したので省略する。
【０２９７】
（発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陰極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２９８】
次に、陰極が形成された面が下方となるように、陰極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２９９】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃを２ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＬではＶＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｇには第２の層を形成しなかった。
【０３００】
次に、ＢＰｈｅｎとＬｉとを共蒸着することにより、第３の層を形成した。その膜厚は１０ｎｍとし、ＢＰｈｅｎとＬｉとの比率は、質量比で１：０．０２（＝ＢＰｈｅｎ：Ｌｉ）となるように調節した。
【０３０１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０３０２】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０３０３】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０３０４】
次に、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３０５】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陽極を形成し、発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇを作製した。
【０３０６】
以下の表１０に発光素子Ｌ、比較発光素子ｇの素子構造の一部を示す。発光素子Ｌは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０３０７】
【表１０】
【０３０８】
以上により得られた発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０３０９】
発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇの電圧−電流密度特性を図２１に示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表１１にまとめた。
【０３１０】
【表１１】
【０３１１】
図２１より、発光素子Ｌは、比較発光素子ｇと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０３１２】
表１１に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｌの駆動電圧（４．４Ｖ）は、比較発光素子ｇ（４．６Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｌの色度は、比較発光素子ｇと比較して、同程度である。発光素子Ｌの電流効率は、比較発光素子ｇと比較して、同程度である。発光素子Ｌの外部量子効率は、比較発光素子ｇと比較して、同程度である。
【０３１３】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【符号の説明】
【０３１４】
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第３の層
１０５ 第２の層
１０６ 第１の層
１０６ａ 正孔輸送性物質を含む層
１０６ｂ アクセプター性物質を含む層
１０７ 第４の層
１０８ 第５の層
１０８ａ 正孔輸送性物質を含む層
１０８ｂ アクセプター性物質を含む層
１１１ 陽極１０１のフェルミ準位
１１２ 陰極１０２のフェルミ準位
１１３ ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位
１１４ 第２の層１０５のＬＵＭＯ準位
１１５ 第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位
１１６ 第１の層
１１６ａ 正孔輸送性物質を含む層
１１６ｂ アクセプター性物質を含む層
１２０ 第２の層１０５におけるドナー性物質のドナー準位
６０１ 基板
６０２ 絶縁層
６０３ 第１の電極
６０４ 隔壁
６０５ 開口部
６０６ 逆テーパ状の隔壁
６０７ 有機化合物を含む層
６０８ 第２の電極
７０３ 走査線
７０５ 領域
７０６ 隔壁
７０８ データ線
７０９ 接続配線
７１０ 入力端子
７１１ａ、７１１ｂ ＦＰＣ
７１２ 入力端子
８０１ 素子基板
８０２ 画素部
８０３ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
８０４ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
８０５ シール材
８０６ 封止基板
８０７ 引き回し配線
８０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
８０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
８１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
８１１ スイッチング用ＴＦＴ
８１２ 電流制御用ＴＦＴ
８１３ 陽極
８１４ 絶縁物
８１５ 有機化合物を含む層
８１６ 陰極
８１７ 発光素子
８１８ 空間
９１００ テレビジョン装置
９１０１ 筐体
９１０３ 表示部
９１０５ スタンド
９１０７ 表示部
９１０９ 操作キー
９１１０ リモコン操作機
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 ポインティングデバイス
９３０１ 筐体
９３０２ 筐体
９３０３ 連結部
９３０４ 表示部
９３０５ 表示部
９３０６ スピーカ部
９３０７ 記録媒体挿入部
９３０８ ＬＥＤランプ
９３０９ 操作キー
９３１０ 接続端子
９３１１ センサ
９３１２ マイクロフォン
９４００ 携帯電話機
９４０１ 筐体
９４０２ 表示部
９４０３ 操作ボタン
９４０４ 外部接続ポート
９４０５ スピーカ
９４０６ マイク
９５０１ 照明部
９５０２ 傘
９５０３ 可変アーム
９５０４ 支柱
９５０５ 台
９５０６ 電源スイッチ
１００１ 天井固定型照明装置
１００２ 壁掛け型照明装置
１００３ 卓上照明装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、ＥＬともいう）層を有する発光素子（ＥＬ素子ともいう）、当該発光素子を有する発光装置及び当該発光装置を有する電子機器および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ素子はＥＬ層を一対の電極間に挟んでなる。一対の電極に電圧を加えることによりＥＬ層から発光が得られる。ＥＬ層は有機化合物からなる。
【０００３】
ＥＬ素子の発光機構を説明する。一対の電極に電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光中心で再結合する。再結合の結果、エネルギーを放出して発光する。発光は一重項からの発光と三重項からの発光に分類される。
【０００４】
発光素子は種々の課題を有するが、その一つが駆動電圧を低下させることである。
【０００５】
特許文献１は、陰極と接して設けられる電子注入層において、電子注入層を構成する有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属等の仕事関数の低い金属をドープすることを開示している。当該仕事関数の低い金属をドープすることにより、陰極から電子注入層へ電子を注入する際の注入障壁を低下させ、駆動電圧を低下させる。
【０００６】
特許文献２は、駆動電圧を上昇させることなく発光スペクトルの光学調整を可能にしている。具体的には、発光素子の陰極とＥＬ層との間において、陰極と接して正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層が形成される。当該層と接して、電子輸送性の有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属等の仕事関数の低い金属がドープされた層が形成される。そして当該金属酸化物がドープされた層の膜厚を調整して、駆動電圧の上昇を抑えつつ、発光の光学調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２では、正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層と、電子輸送性の有機化合物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属等の仕事関数の低い金属がドープされた層とが接している。当該正孔輸送性の有機化合物はドナー性物質であり、当該金属酸化物はアクセプター性物質である。また当該仕事関数の低い金属はドナー性物質であり、当該電子輸送性の有機化合物はアクセプター性物質である。したがってアクセプター性物質を含む層と、ドナー性物質を含む層とが接することとなる。
【０００９】
アクセプター性物質を含む層と、ドナー性物質を含む層とが接すると、ｐ−ｎ接合が形成され、空乏層が形成される。またアクセプター性物質とドナー性物質とが相互作用し、当該アクセプター性物質の機能及び当該ドナー性物質の機能が阻害される。上記原因により駆動電圧の上昇を招いてしまう。
【００１０】
本発明の一態様は、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的の一とする。また、当該発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【００１１】
本発明の一態様は、アクセプター性物質を含む層およびドナー性物質を含む層を有する発光素子における駆動電圧の上昇を抑えることを目的の一とする。また、当該発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様による発光素子は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、第１の層は、陰極と第２の層との間に設けられ、陰極及び第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質を含み、第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、第３の層は、第２の層とＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含む。第２の層に含まれる金属錯体は金属−酸素結合を有しているので、第１の層からの電子の移動及び第３の層への電子の移動が容易になる。
【００１３】
本発明の第２の態様による発光素子は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、第１の層は、陰極と第２の層との間に設けられ、陰極及び第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質とからなり、第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、第３の層は、第２の層とＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含む。第２の層に含まれる金属錯体は金属−酸素結合を有しているので、第１の層からの電子の移動及び第３の層への電子の移動が容易になる。
【００１４】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、金属錯体は金属−酸素の二重結合を有する。金属−酸素の二重結合はアクセプター性がよく（すなわち電子を受容しやすく）、かつ金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられるからである。
【００１５】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体は、第１の層に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位よりも高いＬＵＭＯ準位（好ましくは、−５．０ｅＶ以上、さらに好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下）を有する電子輸送性物質であるため、第１の層から第２の層への電子の移動が容易となる。したがって第２の層は発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。金属錯体はフタロシアニン系材料であることが好ましい。
【００１６】
第１の層はアクセプター性物質及びドナー性物質を含み、第３の層は少なくともドナー性物質を含むが、第２の層が第１の層と第３の層との間に存在するため、ｐ−ｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止することができる。またアクセプター性物質を含む層とドナー性物質を含む層とが相互作用をするのを防止することができる。
【００１７】
第２の層に含まれる金属錯体の構造式を以下に示す。中心金属（Ｖ、Ｓｎ又はＴｉ）が酸素原子と結合し、金属−酸素結合を有している。これにより電子の授受がより容易になり、第２の層の膜厚が大きくても（例えば１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下）発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００１８】
【化１】
【００１９】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、第２の層はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含む。当該金属や化合物は第２の層においてドナー性物質となり、ドナー準位が形成される。ドナー準位は第２の層のＬＵＭＯ準位に影響を与え、第１の層のアクセプター準位から第２の層のＬＵＭＯ準位に電子が容易に移動できる。したがって電子をＥＬ層に容易に注入することができ、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００２０】
上記した金属や化合物は、第２の層において、金属錯体に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で含んでもよい。上記の効果が顕著であるからである。
【００２１】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、第３の層は電子輸送性物質を含む。第３の層は電子がＥＬ層へ注入される際に注入障壁を緩和する。さらに電子輸送性物質を含むと、第３の層内において、電子を効率よく輸送することができる。
【００２２】
第３の層は、電子輸送性物質に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含んでもよい。上記の効果が顕著であるからである。
【００２３】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、ＥＬ層は、電子輸送性物質を含む第４の層を含み、第４の層と第３の層とが接する。上記の効果が顕著であるからである。
【００２４】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層は、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を含む。第１の層は電荷発生領域となるが、上記の場合には効率よく電荷を発生させることができる。また第１の層は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいが、上記の場合はその効果が顕著である。第１の層は導電率の変化が小さいので、膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となるが、上記の場合はその効果が顕著である。
【００２５】
本発明の第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層は、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造である。第１の層では電荷移動錯体が形成され、当該電荷移動錯体により電荷が発生する。一方、電荷移動錯体は可視領域に吸収を持つ。上記の場合は電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくくなる。
【００２６】
本発明の第１の態様又は第２の態様による発光素子の好ましい例では、ＥＬ層は、正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、第５の層と陽極とが接する。第５の層は第１の層と同様に電荷発生領域となる。陰極側と陽極側に電荷発生領域を設けることにより、キャリアバランスを向上させることができる。また陰極に接する層と、陽極に接する層の構造が同じであると、応力のバランスを向上させることができる。
【００２７】
第５の層は、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率で前記アクセプター性物質を含んでもよい。上記の場合には効率よく電荷を発生させることができる。また第５の層は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいが、上記の場合はその効果が顕著である。第５の層は導電率の変化が小さいので、膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となるが、上記の場合はその効果が顕著である。
【００２８】
第５の層は、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造でもよい。第５の層では電荷移動錯体が形成され、当該電荷移動錯体により電荷が発生する。一方、電荷移動錯体は可視領域に吸収を持つ。上記の場合は電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくくなる。
【００２９】
本発明の第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層に含まれるアクセプター性物質は、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物である。上記の場合、電荷発生領域としての機能が顕著に生じるからである。
【００３０】
本発明の第２の態様による発光素子の好ましい例では、第１の層に含まれるアクセプター性物質は、酸化モリブデンである。上記の場合、電荷発生領域としての効果が顕著であるとともに吸湿性が低いからである。
【００３１】
上記発光素子を用いて発光装置を形成してもよい。また当該発光装置を用いて電子機器や照明装置を形成してもよい。消費電力を低減させた発光装置、電子機器や照明装置を提供することができるからである。
【００３２】
本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）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（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式により集積回路（ＩＣ）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。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の第１の態様による発光素子は、第２の層により駆動電圧の上昇を抑えることができる。第２の層に含まれる金属錯体は金属−酸素結合を有しているので、第１の層からの電子の移動及び第３の層への電子の移動が容易になる。
【００３４】
第２の層は第２の層は第１の層と第３の層との間に存在するため、ｐ−ｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止することができる。また第１の層と第３の層とが相互作用をするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図２】発光素子のバンド図を示す図。
【図３】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図４】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図５】発光素子の素子構造を示す図。
【図６】発光素子の素子構造を示す図。
【図７】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図８】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図９】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図１０】電子機器を示す図。
【図１１】照明装置を示す図。
【図１２】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１３】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１４】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１５】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１６】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１７】実施例４の発光素子の特性を示す図。
【図１８】実施例４の発光素子の特性を示す図。
【図１９】実施例５の発光素子の特性を示す図。
【図２０】実施例５の発光素子の特性を示す図。
【図２１】実施例６の発光素子の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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が可能である。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。
【００３７】
（実施形態１）
本発明の一態様である発光素子の素子構造を図１（Ａ）（Ｂ）、図２を用いて説明する。
【００３８】
図１（Ａ）に示すように発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の層１０６、第２の層１０５、第３の層１０４を有する。
【００３９】
第１の層１０６は、陰極１０２と第２の層１０５との間にあり、陰極１０２及び第２の層１０５と接する。第１の層１０６は、正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質とからなり、電荷発生領域となる。正孔輸送性物質とアクセプター性物質とが電荷移動錯体を形成し、正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生すると考えられる。第１の層１０６は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さを有する。第１の層１０６は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいため、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。第１の層１０６の膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となる。
【００４０】
第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４との間にあり、第１の層１０６及び第３の層１０４と接する。第２の層１０５は、金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、第１の層１０６で生じた電子を受け、第３の層１０４へ電子を渡す。したがって第２の層１０５は電子リレー層となる。金属−酸素結合は電子の授受をより容易にする。第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４とが相互作用をするのを防止する。第２の層１０５は、ｐ−ｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止することができる。
【００４１】
金属錯体は金属−酸素の二重結合を有することが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性がよく（すなわち電子を受容しやすく）、かつ金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられるからである。
【００４２】
金属錯体はフタロシアニン系材料が好ましく、具体的には以下の構造式を有するフタロシアニン系材料が好ましい。
【００４３】
【化２】
【００４４】
第３の層１０４は、第２の層１０５とＥＬ層１０３との間にあり、第２の層１０５とＥＬ層１０３と接する。第３の層１０４は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含み、第２の層１０５から受けた電子をＥＬ層１０３に渡す。第３の層は電子注入バッファー層となる。
【００４５】
第１の層１０６では、発光素子の電荷（キャリア）である正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は、陰極１０２へ移動し、電子は第２の層１０５へ移動する。第２の層１０５は、電子輸送性が高いため、第３の層１０４へ電子を速やかに送る。第３の層１０４は、ＥＬ層１０３に電子を注入する場合の注入障壁を緩和することができる。このようにしてＥＬ層１０３への電子注入効率を高めることができる。以下、バンド図を用いて説明する。
【００４６】
図１（Ｂ）に図１（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図１（Ｂ）において、１１１は、陽極１０１のフェルミ準位、１１２は、陰極１０２のフェルミ準位、１１３は、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ（最低空分子軌道：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位、１１４は、第２の層１０５のＬＵＭＯ準位、１１５は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位を示す。
【００４７】
第２の層１０５が第１の層１０６において発生した電子を効率よくＥＬ層１０３に注入できるようにするために、第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占める。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。また第２の層に含まれる金属錯体が有する金属−酸素結合により電子の授受がより容易になる。第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４との間における相互作用を防止し、ｐｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止し、発光素子の駆動電圧の上昇を抑える。
【００４８】
第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４によって、注入障壁が緩和されるためにＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。電子は陽極１０１から注入された正孔と再結合し、ＥＬ層１０３は発光する。一方、第１の層１０６において発生した正孔は、陰極１０２に移動する。
【００４９】
上述のように第２の層１０５は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなるが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含んでもよい。当該金属、金属の化合物は金属錯体に対してドナー物質となる。この場合のバンド図を図２に示す。１２０は第２の層１０５におけるドナー性物質のドナー準位を示す。ドナー準位１２０は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占めるように形成される。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。
【００５０】
ドナー準位１２０は第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に影響を与える。電子は、第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に容易に移動することができる。第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４によって、注入障壁が緩和されるためにＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。したがって第２の層１０５が当該金属、金属の化合物を有する場合、さらに容易に電子をＥＬ層１０３に注入することができ、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００５１】
以下、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４に用いる材料等を説明する。
【００５２】
第１の層１０６は、正孔輸送性物質とアクセプター性物質とからなり、電荷発生領域となる。正孔輸送性物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。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。
【００５３】
芳香族アミン化合物の具体例としては、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：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、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）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等が挙げられる。
【００５４】
カルバゾール誘導体の具体例としては、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
【００５５】
芳香族炭化水素の具体例としては、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００５６】
また、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００５７】
さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００５８】
第１の層１０６の形成に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、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、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。特に酸化モリブデンは吸湿性が低いため好ましい。その他７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。
【００５９】
第１の層１０６において、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。
【００６０】
第１の層１０６は同一膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層された構造とすることも可能である。但し、積層構造の場合には、正孔輸送性物質を含む層が陰極１０２と接する構造となる。
【００６１】
第１の層１０６は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さを有する。第１の層１０６は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいため、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。第１の層１０６の膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となる。
【００６２】
第２の層１０５は、第１の層１０６においてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取る。第２の層１０５は、金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、そのＬＵＭＯ準位は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位との間の準位を占める。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位とするのが好ましい。また金属錯体は金属−酸素結合を有するので電子の授受がより容易になる。金属錯体はフタロシアニン系材料が好ましく、具体的にはＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ及びＴｉＯＰｃのいずれかを用いる。
【００６３】
第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物が挙げられる。
【００６４】
第２の層１０５は１ｎｍ以上１５ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有する。金属錯体が金属−酸素結合を有するので、第２の層１０５は１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚さを有してもよい。第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４との間における相互作用を防止し、ｐｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止し、発光素子の駆動電圧の上昇を抑える。ドナー性物質が添加されることにより、さらに容易に電子をＥＬ層１０３に注入することができ、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００６５】
第３の層１０４は、第２の層１０５が受け取った電子をＥＬ層１０３に注入する。第３の層１０４には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いる。
【００６６】
第３の層１０４が、電子輸送性物質をも含む場合には、電子輸送性物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で電子注入性の高い物質を添加することが好ましい。
【００６７】
電子輸送性物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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）、１，３−ビス［５−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、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１０−６ｃｍ２／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、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。またポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。
【００６８】
第３の層１０４は０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有する。第３の層１０４は、第１の層１０６とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、第１の層１０６で生じた電子をＥＬ層１０３に容易に注入することができる。
【００６９】
第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４は、ドライプロセス（真空蒸着法等）、ウェットプロセス（インクジェット法、スピンコート法等）など、種々の方法を用いて形成することができる。
【００７０】
次に発光素子のその他の構成を説明する。
【００７１】
陽極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）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好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。
【００７２】
陽極１０１は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）膜は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
【００７３】
陽極１０１としては、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）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン等）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等を用いてもよい。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマーを用いても良い。但し、陽極１０１と接して、後述する第５の層を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ等様々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。
【００７４】
陰極１０２としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）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。例えば元素周期表の第１族または第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）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることができる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金の膜はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００７５】
この他、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属化合物（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）など）の薄膜と、アルミニウム等の金属膜とを積層することによって、陰極１０２を形成することも可能である。しかしながら、本実施の形態で示す構成のように陰極１０２と接して電荷発生領域となる第１の層１０６を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を陰極１０２に用いることができる。
【００７６】
なお、本実施の形態に示す発光素子においては、陽極および陰極のうち、少なくとも一方が可視光に対する透光性を有すればよい。透光性は、ＩＴＯのような透光性電極を用いるか、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。
【００７７】
ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性物質、正孔輸送性物質または電子輸送性物質、電子注入性物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い）の物質等からなる層が挙げられる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層（第４の層）、電子注入層等が挙げられ、これらは適宜組み合わせて構成することができる。さらに、ＥＬ層１０３のうちの陽極１０１と接する側に電荷発生領域（第５の層）を設けることもできる。
【００７８】
上述したＥＬ層１０３に含まれる各層を構成する材料について、以下に具体例を示す。
【００７９】
正孔注入層は、正孔注入性物質を含む層である。正孔注入性物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００８０】
正孔輸送層は、正孔輸送性物質を含む層である。正孔輸送性物質としては、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：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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、正孔輸送性物質を含む層は、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。
【００８１】
これ以外にも、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を正孔輸送層に用いることができる。
【００８２】
発光層は、発光物質を含む層である。発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物を用いることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。
【００８３】
発光物質としては、以下に示す燐光性化合物を用いることもできる。例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００８４】
なお、これらの発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料としては、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：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を含む正孔輸送性の高い物質を用いることができる。またはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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、さらに、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−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの電子輸送性物質を用いることができる。
【００８５】
電子輸送層は、電子輸送性物質を含む層である。電子輸送性物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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、さらに、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−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などを用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。
【００８６】
その他、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を電子輸送層に用いることができる。
【００８７】
電子注入層は、電子注入性物質を含む層である。電子注入性物質としては、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する物質中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。
【００８８】
また、上述したようにＥＬ層１０３において、陽極１０１と接する側に電荷発生領域として第５の層を設けることができる。電荷発生領域は、正孔輸送性物質と正孔輸送性物質に対するアクセプター性物質を含む。なお電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但しアクセプター性物質を含む層が陽極１０１と接する構造となる。
【００８９】
第５の層を形成することにより、陽極１０１を形成する材料の仕事関数を考慮せずに陽極１０１を形成することができる。つまり、陽極１０１を形成する材料として、仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることもできる。
【００９０】
第５の層に用いるアクセプター性物質としては、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、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、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。特に酸化モリブデン好ましい。なお酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。水分はＥＬ素子に悪影響を与えるため、吸湿性の低い材料が好ましい。
【００９１】
第５の層に用いる正孔輸送性物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。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。
【００９２】
なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、ＥＬ層１０３を形成することができる。また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（乾式法や湿式法等）を適宜選択することができる。真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法などを用いることができる。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
【００９３】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製することができる。この発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られるが、発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。なお、白色発光を得る場合には、互いに補色となる発光色を呈する複数層を重ね合わせる構成等を用いることができる。具体的な補色の関係としては、例えば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。
【００９４】
また、本実施の形態に示す発光素子は、各種基板の上に形成することができる。基板としては、例えばガラス、プラスチック、金属板、金属箔などを用いることができる。発光素子の発光を基板側から取り出す場合は、透光性を有する基板を用いればよい。ただし基板は、発光素子の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。
【００９５】
なお、本実施の形態に示す発光素子の素子構造は、両電極が一基板上に格子状に形成されたパッシブマトリクス型の発光装置とすることができる。ただし発光装置を照明装置に用いる場合には、電極を格子状に形成する必要はない。また、スイッチの役割を果たす薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等と電気的に接続された発光素子を有し、該ＴＦＴ等によって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置とすることもできる。なお、該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で構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型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方のみからなるものであってもよい。また、該ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。さらには、酸化物半導体、例えばインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いることができる。
【００９６】
本実施の形態に示す素子構造とすることにより、ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。第２の層１０５は金属−酸素結合を有するので、膜厚が大きくてもＥＬ素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。また第１の層１０６と第３の層１０４との間に第２の層１０５が挟まれた構造となるため、第１の層１０６と、第３の層１０４とが相互作用をすることを防止し、ｐｎ接合の形成及び空乏層の形成を防止してＥＬ素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００９７】
（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１で説明した発光素子の一例について、図３（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【００９８】
発光素子は、図３（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域となる第１の層１０６、電子リレー層となる第２の層１０５、および電子注入バッファーとなる第３の層１０４が順次積層される。
【００９９】
陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第１の層１０６および第２の層１０５には、実施形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１００】
第３の層１０４に用いる物質としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）やストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質が挙げられる。
【０１０１】
陽極１０１上にＥＬ層１０３を形成した後、その上に第３の層１０４、第２の層１０５、第１の層１０６が順次形成される。第３の層１０４の膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜厚（具体的には１ｎｍ以下、０．１ｎｍ以上）で形成される。第３の層１０４は、第２の層１０５とＥＬ層１０３の一部である電子輸送層となる第４の層１０７とのほぼ界面に存在する。ただし第４の層１０７を形成した後、第４の層１０７上に第３の層１０４を形成すると、第３の層１０４を形成する物質の一部は、第４の層１０７にも存在しうる。
【０１０２】
なお、図３（Ａ）に示す素子を陽極１０１側から順次積層して形成した場合のバンド図は、図３（Ｂ）のようになる。×は第３の層１０４に含まれる物質を示す。第３の層１０４は非常に薄いため、第３の層１０４に含まれる物質は第４の層１０７にも存在しうる。
【０１０３】
第２の層１０５とＥＬ層１０３との界面に第３の層１０４を設けることにより、注入障壁を緩和することができる。よって第１の層１０６で生じた電子を、第２の層１０５からＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また第１の層１０６において発生した正孔は、陰極に移動する。
【０１０４】
本実施形態で示すように、第３の層１０４を、上記物質で形成し、その膜厚を０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下とし、第３の層と第４の層とが接すると、実施の形態１で示すような第３の層１０４を電子輸送性物質を添加して形成する場合と比較して、発光素子の駆動電圧を低減させることができる。
【０１０５】
第３の層１０４に用いる電子注入性物質として上述した物質のうち、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の物質は、空気中で安定な物質であるため、量産に適している。
【０１０６】
本実施形態２に示す構成は、実施形態１に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１０７】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１０８】
（実施形態３）
本実施形態は、実施形態１で説明した発光素子の一例について、図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１０９】
発光素子は、図４（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域となる第１の層１０６、電子リレー層となる第２の層１０５および電子注入バッファー層となる第３の層１０４が順次積層され、第３の層１０４は電子輸送性物質とドナー性物質を含む。
【０１１０】
第３の層１０４では、電子輸送性物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、電子注入バッファーとしての機能が得られる。
【０１１１】
本実施形態３における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第１の層１０６、および第２の層１０５には、実施形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１１２】
第３の層１０４に用いる電子輸送性物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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−（ｐ−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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、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１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
【０１１３】
またポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。
【０１１４】
第３の層１０４に用いるドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。
【０１１５】
第３の層１０４に用いる電子輸送性物質と、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層となる第４の層１０７に用いる電子輸送性物質とは、同じであっても異なっていても良い。
【０１１６】
実施形態３の発光素子は、図４（Ａ）に示すようにＥＬ層１０３と第２の層１０５との間に電子輸送性物質とドナー性物質とを含む第３の層１０４が形成される。この素子構造に対するバンド図を図４（Ｂ）に示す。×はドナー性物質を示す。
【０１１７】
第３の層１０４が形成されることにより、第２の層１０５とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができる。よって第１の層１０６で生じた電子を、第２の層１０５からＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態に示す構成は、実施形態１や実施形態２に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１９】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１２０】
（実施形態４）
本実施形態では、実施形態１で説明した発光素子の一例として、第１の層１０６の構成について、図５（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１２１】
一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の層１０６、第２の層１０５および第３の層１０４が順次積層される。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第２の層１０５および第３の層１０４には、実施形態１−３で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１２２】
第１の層１０６は、正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含む領域である。第１の層１０６では、正孔輸送性物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生する。
【０１２３】
図５（Ａ）に示す第１の層１０６は、一つの膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することにより、第１の層１０６におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。
【０１２４】
一方、図５（Ｂ）に示す第１の層１０６は、正孔輸送性物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造を有する。第１の層１０６において形成される電荷移動錯体は可視領域に吸収を持つ。正孔輸送性物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された場合には、当該電荷移動錯体は第１の層１０６全体ではなく、層１０６ａと層１０６ｂの界面にのみ形成される。電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層１０３からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくく好ましい。
【０１２５】
第１の層１０６の形成に用いる正孔輸送性物質、アクセプター性物質としては、実施形態１に記載したものを用いることができる。
【０１２６】
なお、本実施形態に示す構成は、実施形態１−実施形態３に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１２７】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１２８】
（実施形態５）
本実施形態では、実施形態１で説明した発光素子の一例として、ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して電荷発生領域が形成される場合について、図６（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。発光素子は、ＥＬ層１０３の一部であって、陽極１０１と接して形成される電荷発生領域となる第５の層１０８と、実施形態１で説明した電荷発生領域となる第１の層１１６とを有する。
【０１２９】
発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して電荷発生領域となる第５の層１０８を有する。発光素子は、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の層１１６、第２の層１０５および第３の層１０４が順次積層される。陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、第３の層１０４、第２の層１０５及び第１の層１１６には、実施形態１−実施形態４で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１３０】
図６（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、第５の層１０８は、第１の層１１６と同様であり、正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含む領域である。従って、第５の層１０８では、正孔輸送性物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生する。正孔はＥＬ層１０３へ注入され、電子は陽極１０１に移動する。
【０１３１】
図６（Ａ）に示す第５の層１０８は、一つの膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することにより、第５の層１０８におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。また、図６（Ａ）において、第５の層１０８と第１の層１１６とを同じ材料で形成することにより、発光素子の陽極１０１側と陰極１０２側の応力が均一になるため好ましい。
【０１３２】
一方、図６（Ｂ）に示す第５の層１０８は、正孔輸送性物質を含む層１０８ａとアクセプター性物質を含む層１０８ｂとが積層された構造を有する。第５の層１０８において形成される電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ。正孔輸送性物質を含む層１０８ａとアクセプター性物質を含む層１０８ｂとが積層された場合には、当該電荷移動錯体は、第５の層１０８全体ではなく、層１０８ａと層１０８ｂの界面にのみ形成される。電荷移動錯体が界面にのみ形成されるから、ＥＬ層１０３からの発光が当該電荷移動錯体に吸収されにくく好ましい。なお図６（Ｂ）に示すように第１の層１１６も正孔輸送性物質を含む層１１６ａとアクセプター性物質を含む層１１６ｂとが積層された構造としてもよい。
【０１３３】
なお、第５の層１０８に用いる正孔輸送性物質としては、実施形態１において、第１の層１０６に用いる正孔輸送性物質として挙げた物質を用いることができる。また、第５の層１０８に用いるアクセプター性物質としては、実施形態１において、第１の層１０６に用いるアクセプター性物質として挙げた物質を用いることができる。
【０１３４】
なお、本実施形態５に示す構成は、実施形態１−実施形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１３５】
例えば実施形態１に示したように第２の層１０５では、金属錯体に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質は実施形態１に示したものを用いる。
【０１３６】
（実施形態６）
本実施の形態では、実施形態１乃至実施形態５で説明した発光素子を用いて作製される発光装置の一例として、パッシブマトリクス型の発光装置およびアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
【０１３７】
図７、図８にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１３８】
パッシブマトリクス型（単純マトリクス型ともいう）の発光装置は、ストライプ状（帯状）に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された（電圧が印加された）陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
【０１３９】
図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図が図７（Ｄ）である。
【０１４０】
基板６０１上には、下地絶縁層として絶縁層６０２を形成する。なお、下地絶縁層が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層６０２上には、ストライプ状に複数の第１の電極６０３が等間隔で配置されている（図７（Ａ））。
【０１４１】
また、第１の電極６０３上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁６０４が設けられ、開口部を有する隔壁６０４は絶縁材料（例えば、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはＳｐｉｎ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜））で構成されている。なお、各画素に対応する開口部６０５が発光領域となる（図７（Ｂ））。
【０１４２】
開口部を有する隔壁６０４上に、第１の電極６０３と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁６０６が設けられる（図７（Ｃ））。逆テーパ状の隔壁６０６はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分をパターンとするポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。
【０１４３】
図７（Ｃ）に示すように逆テーパ状の隔壁６０６を形成した後、図７（Ｄ）に示すように有機化合物を含む層６０７および第２の電極６０８を順次形成する。なお、本実施形態で示す有機化合物を含む層６０７は、実施形態１乃至実施形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、少なくともＥＬ層、第１の層、第２の層及び第３の層を含む。開口部を有する隔壁６０４及び逆テーパ状の隔壁６０６を合わせた高さは、有機化合物を含む層６０７及び第２の電極６０８の膜厚より大きくなるように設定されているため、図７（Ｄ）に示すように複数の領域に分離された有機化合物を含む層６０７と、第２の電極６０８とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。
【０１４４】
第２の電極６０８は、第１の電極６０３と交差する方向に伸長し、互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁６０６上にも有機化合物を含む層６０７の一部及び第２の電極６０８を形成する導電層の一部が形成されるが、有機化合物を含む層６０７、及び第２の電極６０８とは分断されている。
【０１４５】
本実施の形態における第１の電極６０３および第２の電極６０８は、一方が陽極であり、他方が陰極であればどちらであっても良い。なお、有機化合物を含む層６０７を構成する積層構造については、実施形態１乃至実施形態５で示した構成となるように電極の極性に応じて適宜調整すればよい。
【０１４６】
必要であれば、基板６０１に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの接着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を防ぐために基板と封止材との間に乾燥剤などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【０１４７】
次に、図７（Ａ）乃至図７（Ｄ）に示したパッシブマトリクス型の発光装置にＦＰＣなどを実装した場合の上面図を図８に示す。
【０１４８】
図８において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
【０１４９】
ここで、図７における第１の電極６０３が、図８の走査線７０３に相当し、図７における第２の電極６０８が、図８のデータ線７０８に相当し、逆テーパ状の隔壁６０６が図８の隔壁７０６に相当する。データ線７０８と走査線７０３の間には、図７の有機化合物を含む層６０７が挟まれており、領域７０５で示される交差部が画素１つ分となる。
【０１５０】
なお、走査線７０３は端部で接続配線７０９と電気的に接続され、接続配線７０９が入力端子７１０を介してＦＰＣ７１１ｂに接続される。また、データ線７０８は入力端子７１２を介してＦＰＣ７１１ａに接続される。
【０１５１】
また、必要であれば、発光層から射出された光の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０１５２】
なお、図８では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、基板上に駆動回路を有するＩＣチップを実装させてもよい。
【０１５３】
また、ＩＣチップを実装させる場合には、画素部の周辺（外側）の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側ＩＣ、走査線側ＩＣをＣＯＧ方式によりそれぞれ実装する。ＣＯＧ方式以外の実装技術としてＴＣＰやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。ＴＣＰはＴＡＢテープにＩＣを実装したものであり、ＴＡＢテープを素子形成基板上の配線に接続してＩＣを実装する。データ線側ＩＣ、および走査線側ＩＣは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にＴＦＴで駆動回路を形成したものであってもよい。
【０１５４】
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図９を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板８０１上に設けられた画素部８０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）８０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）８０４と、を有する。画素部８０２、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４は、シール材８０５によって、素子基板８０１と封止基板８０６との間に封止されている。
【０１５５】
また、素子基板８０１上には、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４に外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線８０７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）８０８を設ける例を示している。なお、ここではＦＰＣのみが図示されているが、このＦＰＣにはプリント配線基板（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。
【０１５６】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。素子基板８０１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、ソース線駆動回路である駆動回路部８０３と、画素部８０２が示されている。
【０１５７】
駆動回路部８０３はｎチャネル型ＴＦＴ８０９とｐチャネル型ＴＦＴ８１０とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々の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一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【０１５８】
また、画素部８０２はスイッチング用ＴＦＴ８１１と、電流制御用ＴＦＴ８１２と電流制御用ＴＦＴ８１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された陽極８１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極８１３の端部を覆って絶縁物８１４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を用いることにより形成する。
【０１５９】
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物８１４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のが好ましい。例えば、絶縁物８１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物８１４の上端部に曲率半径（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８１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することもできる。
【０１６０】
陽極８１３上には、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６が積層形成されている。なお、陽極８１３をＩＴＯ膜とし、陽極８１３と接続する電流制御用ＴＦＴ８１２の配線として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膜、或いは窒化チタン膜、アルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗も低く、ＩＴＯ膜との良好なオーミックコンタクトを実現できる。なお、ここでは図示しないが、陰極８１６は外部入力端子であるＦＰＣ８０８に電気的に接続されている。
【０１６１】
なお、本実施の形態で示す有機化合物を含む層８１５は、実施形態１乃至実施形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、少なくともＥＬ層、第１の層、第２の層、第３の層を含む。ＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。陽極８１３、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６との積層構造で、発光素子８１７が形成されている。
【０１６２】
また、図９（Ｂ）に示す断面図では発光素子８１７を１つのみ図示しているが、画素部８０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されている。なお、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示を行う場合、画素部８０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子がそれぞれ複数形成される。また、色要素は、３色に限定されず、４色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすることも可能である。
【０１６３】
色要素の異なる発光素子の作製方法としては、それぞれのＥＬ層ごとに塗り分けをする方法、全てのＥＬ層を白色発光が得られる様に形成し、カラーフィルタと組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法、全てのＥＬ層を青色発光もしくはそれより短波長の発光が得られる様に形成し色変換層と組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法等を用いることができる。
【０１６４】
さらにシール材８０５で封止基板８０６を素子基板８０１と貼り合わせることにより、素子基板８０１、封止基板８０６、およびシール材８０５で囲まれた空間８１８に発光素子８１７が備えられた構造になっている。なお、空間８１８には、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８０５で充填される構成も含むものとする。
【０１６５】
なお、シール材８０５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８０６に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、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。
【０１６６】
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【０１６７】
なお、本実施形態６に示す構成は、実施形態１〜実施形態５に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１６８】
（実施形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製した発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明装置について、図１０、１１を用いて説明する。
【０１６９】
本発明の一態様の発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明装置の具体例を図１０に示す。
【０１７０】
図１０（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９１００は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれている。表示部９１０３により、映像を表示することが可能であり、本発明の一態様により形成される発光装置を表示部９１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構成を示している。
【０１７１】
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
【０１７２】
なお、テレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１７３】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、テレビジョン装置の表示部９１０３に用いることで、長寿命なテレビジョン装置を提供することができる。
【０１７４】
図１０（Ｂ）は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、ポインティングデバイス９２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様により形成される発光装置をその表示部９２０３に用いることにより作製される。
【０１７５】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、コンピュータの表示部９２０３に用いることで、長寿命なコンピュータを提供することができる。
【０１７６】
図１０（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体９３０１と筐体９３０２の２つの筐体で構成されており、連結部９３０３により、開閉可能に連結されている。筐体９３０１には表示部９３０４が組み込まれ、筐体９３０２には表示部９３０５が組み込まれている。また、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９３０６、記録媒体挿入部９３０７、ＬＥＤランプ９３０８、入力手段（操作キー９３０９、接続端子９３１０、センサ９３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部９３０４および表示部９３０５の両方、または一方に本発明の一態様により形成される発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１７７】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯型遊技機の表示部（９３０４、９３０５）に用いることで、長寿命な携帯型遊技機を提供することができる。
【０１７８】
図１０（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９４００は、筐体９４０１に組み込まれた表示部９４０２の他、操作ボタン９４０３、外部接続ポート９４０４、スピーカ９４０５、マイク９４０６などを備えている。なお、携帯電話機９４００は、本発明の一態様により形成される発光装置を表示部９４０２に用いることにより作製される。
【０１７９】
図１０（Ｄ）に示す携帯電話機９４００は、表示部９４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部９４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１８０】
表示部９４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１８１】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部９４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部９４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１８２】
また、携帯電話機９４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機９４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部９４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１８３】
また、画面モードの切り替えは、表示部９４０２を触れること、又は筐体９４０１の操作ボタン９４０３の操作により行われる。また、表示部９４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１８４】
また、入力モードにおいて、表示部９４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部９４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１８５】
表示部９４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部９４０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１８６】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯電話機９４００の表示部９４０２に用いることで、長寿命な携帯電話機を提供することができる。
【０１８７】
図１０（Ｅ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部９５０１、傘９５０２、可変アーム９５０３、支柱９５０４、台９５０５、電源スイッチ９５０６を含む。なお、照明装置は、本発明の一態様により形成される発光装置を照明部９５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図１０（Ｅ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１８８】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、照明装置（卓上照明装置）の照明部９５０１に用いることで、長寿命な照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１８９】
図１１は、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、天井固定型照明装置１００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置１００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、駆動電圧が低い発光素子を有しているため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。なお、図１１に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図１０（Ｅ）で説明した卓上照明装置１００３を併用してもよい。
【０１９０】
以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して電子機器や照明装置を得ることができる。本発明の一態様の発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【０１９１】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施形態１〜実施形態６に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１９２】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを作製し、発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ａ−Ｃでは比較発光素子ａよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ａ−Ｃに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０１９３】
発光素子Ａでは第２の層にＶＯＰｃを用い、発光素子Ｂでは第２の層にＳｎＯＰｃを用い、発光素子Ｃでは第２の層にＴｉＯＰｃを用い、比較発光素子ａでは第２の層を設けなかった。
【０１９４】
発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＡｌｑとＢＰｈｅｎを用いた。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【０１９５】
【化３】
【０１９６】
（発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０１９７】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１９８】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０１９９】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２００】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２０１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２０２】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ及びＴｉＯＰｃのいずれかを３ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＡではＶＯＰｃを成膜し、発光素子ＢではＳｎＯＰｃを成膜し、発光素子ＣではＴｉＯＰｃを成膜した。比較発光素子ａには第２の層を形成しなかった。
【０２０３】
次に、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２０４】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを作製した。
【０２０５】
以下の表１に発光素子Ａ−Ｃ、比較発光素子ａの素子構造の一部を示す。発光素子Ａ−Ｃは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２０６】
【表１】
【０２０７】
以上により得られた発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２０８】
発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの電圧−輝度特性を図１２に、電圧−電流密度特性を図１３にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表２にまとめた。
【０２０９】
【表２】
【０２１０】
図１２より、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２１１】
図１３に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２１２】
表２に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ａ−Ｃの駆動電圧（Ａ：３．７Ｖ、Ｂ：３．８Ｖ、Ｃ：３．８Ｖ）は、比較発光素子ａ（４．４Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ａ−Ｃの色度は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。発光素子Ａ−Ｃの電流効率は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。発光素子Ａ−Ｃの外部量子効率は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。
【０２１３】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例２】
【０２１４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では第２の層の膜厚が１０ｎｍである発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂを作製し、発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂの電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｄ−Ｅでは比較発光素子ｂよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２１５】
発光素子Ｄでは第２の層にＶＯＰｃ（１０ｎｍ）を用い、発光素子Ｅでは第２の層にＳｎＯＰｃ（１０ｎｍ）を用い、比較発光素子ｂでは第２の層を設けなかった。
【０２１６】
発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＡｌｑとＢＰｈｅｎを用いた。本実施例で用いた材料の構造式は実施例１に示してある。
【０２１７】
（発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２１８】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２１９】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０２２０】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２２１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２２２】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２２３】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃ又はＳｎＯＰｃを１０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＤではＶＯＰｃを成膜し、発光素子ＥではＳｎＯＰｃを成膜した。比較発光素子ｂには第２の層を形成しなかった。
【０２２４】
次に、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２２５】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂを作製した。
【０２２６】
以下の表３に発光素子Ｄ−Ｅ、比較発光素子ｂの素子構造の一部を示す。発光素子Ｄ−Ｅは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２２７】
【表３】
【０２２８】
以上により得られた発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２２９】
発光素子Ｄ−Ｅ及び比較発光素子ｂの電圧−輝度特性を図１４に、電圧−電流密度特性を図１５にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表４にまとめた。
【０２３０】
【表４】
【０２３１】
図１４より、発光素子Ｄ−Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２３２】
図１５に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｄ−Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２３３】
表４に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｄ−Ｅの駆動電圧（Ｄ：３．９Ｖ、Ｅ：４．１Ｖ）は、比較発光素子ｂ（４．４Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｄ−Ｅの色度は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。発光素子Ｄ−Ｅの電流効率は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。発光素子Ｄ−Ｅの外部量子効率は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。
【０２３４】
以上の結果から、第２の層の膜厚が１０ｎｍであっても発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例３】
【０２３５】
本実施例では、第２の層として用いた金属−酸素結合を有する材料が金属−酸素結合を有しない材料よりも電子を引き抜きやすいことを示す。具体的には金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を有する発光素子Ｆ−Ｈ及び金属−酸素結合を有しない、芳香族配位子を有する金属錯体を有する比較発光素子ｃを作製し、発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃの電圧−電流密度特性を比較する。素子Ｆ−Ｈでは比較素子ｃよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、金属−酸素結合が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２３６】
発光素子Ｆでは第２の層にＶＯＰｃ（４０ｎｍ）を用い、発光素子Ｇでは第２の層にＳｎＯＰｃ（４０ｎｍ）を用い、発光素子Ｈでは第２の層にＴｉＯＰｃを用い、比較発光素子ｃでは第２の層に以下の構造式を有するＣｕＰｃを用いた。ＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ及びＴｉＯＰｃは金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体であり、ＣｕＰｃは金属−酸素結合を有しない、芳香族配位子を有する金属錯体である。
【化４】
【０２３７】
発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層に酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた。第４の層としてＢＰｈｅｎを用いた。
【０２３８】
金属−酸素結合の有用性を確認するために、第１の層と第２の層の間にＮＰＢからなる層を設けた。ＮＰＢからなる層からＣｕＰｃからなる層へは、電子を引き抜きづらく、駆動電圧が上昇してしまう。
【０２３９】
（発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２４０】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２４１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２４２】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ又はＴｉＯＰｃを４０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＦではＶＯＰｃを成膜し、発光素子ＧではＳｎＯＰｃを成膜し、発光素子ＨではＴｉＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｃではＣｕＰｃを成膜した。
【０２４３】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）を１０ｎｍ程度の膜厚となるように成膜した。
【０２４４】
次に、正孔輸送性物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２４５】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｆ−Ｈ及び比較発光素子ｃを作製した。
【０２４６】
以下の表５に発光素子Ｆ−Ｈ、比較発光素子ｃの素子構造を示す。
【０２４７】
【表５】
【０２４８】
以上により得られた発光素子Ｆ−Ｇ及び比較発光素子ｃを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２４９】
発光素子Ｆ−Ｇ及び比較発光素子ｃの電圧−電流密度特性を図１６に示す。発光素子Ｆ−Ｇは、比較発光素子ｃと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られることがわかった。これより金属−酸素結合を有するＶＯＰｃ、ＳｎＯＰｃ、ＴｉＯＰｃは、金属−酸素結合を有しないＣｕＰｃと比較して、ＮＰＢから電子を引き抜きやすいことがわかった。
【０２５０】
第１の層の酸化モリブデンの濃度が低くなり、第１の層から電子を引き抜きづらい場合であっても、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができることが期待できる。
【実施例４】
【０２５１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを作製し、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｉでは比較発光素子ｄよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ｉに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２５２】
発光素子Ｉでは第２の層にＶＯＰｃを用い、比較発光素子ｄでは第２の層を設けなかった。
【０２５３】
発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層にＢＰｈｅｎとＣａを用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＢＰｈｅｎを用いた。本実施例で用いた材料の構造式については、実施例１で示したので省略する。
【０２５４】
（発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２５５】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２５６】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０２５７】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は２０ｎｍとした。
【０２５８】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２５９】
次に、ＢＰｈｅｎとＣａとを共蒸着することにより、第３の層を形成した。その膜厚は１０ｎｍとし、ＢＰｈｅｎとＣａとの比率は、質量比で１：０．１（＝ＢＰｈｅｎ：Ｃａ）となるように調節した。
【０２６０】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃを２ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＩではＶＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｄには第２の層を形成しなかった。
【０２６１】
次に、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２６２】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを作製した。
【０２６３】
以下の表６に発光素子Ｉ、比較発光素子ｄの素子構造の一部を示す。発光素子Ｉは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２６４】
【表６】
【０２６５】
以上により得られた発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２６６】
発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの電圧−輝度特性を図１７に、電圧−電流密度特性を図１８にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表７にまとめた。
【０２６７】
【表７】
【０２６８】
図１７より、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２６９】
図１８に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２７０】
表７に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｉの駆動電圧（３．１Ｖ）は、比較発光素子ｄ（３．６Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｉの色度は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。発光素子Ｉの電流効率は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。発光素子Ｉの外部量子効率は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。
【０２７１】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例５】
【０２７２】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆを作製し、これらの発光素子の電圧−輝度特性及び電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋでは、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ｊおよび発光素子Ｋに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２７３】
発光素子Ｊおよび発光素子Ｋでは第２の層にＶＯＰｃを用い、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆでは第２の層を設けなかった。
【０２７４】
発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆでは、陽極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陰極にアルミニウムを用い、第１の層にＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを用い、第３の層にＬｉ２Ｏを用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＢＰｈｅｎとＡｌｑの積層を用いた。本実施例で用いた材料の構造式については、実施例１で示したので省略する。
【０２７５】
（発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２７６】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２７７】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０２７８】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は２０ｎｍとした。
【０２７９】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０２８０】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。
【０２８１】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃを２ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子Ｊおよび発光素子ＫではＶＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆには第２の層を形成しなかった。
【０２８２】
次に、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、発光素子Ｊおよび比較発光素子ｅの場合には、質量比で４：０．５（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）、発光素子Ｋおよび比較発光素子ｆの場合には、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２８３】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆを作製した。
【０２８４】
以下の表８に発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆの素子構造の一部を示す。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０２８５】
【表８】
【０２８６】
以上により得られた発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ、および比較発光素子ｆを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２８７】
発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅ及び比較発光素子ｆの電圧−輝度特性を図１９に、電圧−電流密度特性を図２０にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表９にまとめた。
【０２８８】
【表９】
【０２８９】
図１９より、発光素子Ｊおよび発光素子Ｋは、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い輝度が得られることがわかる。
【０２９０】
図２０に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｊおよび発光素子Ｋは、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０２９１】
表９に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｊの駆動電圧（３．７Ｖ）および発光素子Ｋの駆動電圧（３．８Ｖ）は、比較発光素子ｅ（４．４Ｖ）および比較発光素子ｆ（４．２Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋの色度は、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同程度である。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋの電流効率は、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同程度である。発光素子Ｊおよび発光素子Ｋの外部量子効率は、比較発光素子ｅおよび比較発光素子ｆと比較して、同程度である。
【０２９２】
また、本実施例において発光素子Ｊおよび比較発光素子ｅは、発光素子Ｋおよび比較発光素子ｆに比べて第１の層に含まれる酸化モリブデンの濃度が低くなっているが、発光素子Ｊと比較発光素子ｅとの比較、発光素子Ｋと比較発光素子ｆとの比較のいずれの場合においても表９の結果について同程度の効果が得られることがわかった。
【０２９３】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例６】
【０２９４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例では発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇを作製し、発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇの電圧−電流密度特性を比較する。発光素子Ｌでは比較発光素子ｇよりも駆動電圧を低くすることができることが示され、発光素子Ｌに設けられた第２の層が顕著な効果を示すことがわかった。
【０２９５】
発光素子Ｌでは第２の層にＶＯＰｃを用い、比較発光素子ｇでは第２の層を設けなかった。
【０２９６】
発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇでは、陰極に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を用い、陽極にアルミニウムを用い、第１の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、第３の層にＢｐｈｅｎとＬｉを用いた。ＥＬ層には、第５の層にＮＰＢと酸化モリブデンとを用い、正孔輸送層にＮＰＢを用い、発光層にＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡを用い、第４の層にＡｌｑを用いた。本実施例で用いた材料の構造式については、実施例１で示したので省略する。
【０２９７】
（発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陰極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２９８】
次に、陰極が形成された面が下方となるように、陰極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２９９】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりＶＯＰｃを２ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＬではＶＯＰｃを成膜し、比較発光素子ｇには第２の層を形成しなかった。
【０３００】
次に、ＢＰｈｅｎとＬｉとを共蒸着することにより、第３の層を形成した。その膜厚は１０ｎｍとし、ＢＰｈｅｎとＬｉとの比率は、質量比で１：０．０２（＝ＢＰｈｅｎ：Ｌｉ）となるように調節した。
【０３０１】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第４の層を形成した。
【０３０２】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０３０３】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０３０４】
次に、正孔輸送性の高い物質である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：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第５の層を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３０５】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陽極を形成し、発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇを作製した。
【０３０６】
以下の表１０に発光素子Ｌ、比較発光素子ｇの素子構造の一部を示す。発光素子Ｌは実施形態１、２、４及び５に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第５の層、正孔輸送層、発光層、第４の層の構成は同じであるため、第５の層、正孔輸送層、発光層及び第４の層は、省略する。
【０３０７】
【表１０】
【０３０８】
以上により得られた発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇを、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０３０９】
発光素子Ｌ及び比較発光素子ｇの電圧−電流密度特性を図２１に示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表１１にまとめた。
【０３１０】
【表１１】
【０３１１】
図２１より、発光素子Ｌは、比較発光素子ｇと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧に対して高い電流密度が得られる。
【０３１２】
表１１に示す１０００ｃｄ／ｍ２付近において、発光素子Ｌの駆動電圧（４．４Ｖ）は、比較発光素子ｇ（４．６Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｌの色度は、比較発光素子ｇと比較して、同程度である。発光素子Ｌの電流効率は、比較発光素子ｇと比較して、同程度である。発光素子Ｌの外部量子効率は、比較発光素子ｇと比較して、同程度である。
【０３１３】
以上の結果から、第２の層により発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【符号の説明】
【０３１４】
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第３の層
１０５ 第２の層
１０６ 第１の層
１０６ａ 正孔輸送性物質を含む層
１０６ｂ アクセプター性物質を含む層
１０７ 第４の層
１０８ 第５の層
１０８ａ 正孔輸送性物質を含む層
１０８ｂ アクセプター性物質を含む層
１１１ 陽極１０１のフェルミ準位
１１２ 陰極１０２のフェルミ準位
１１３ ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位
１１４ 第２の層１０５のＬＵＭＯ準位
１１５ 第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位
１１６ 第１の層
１１６ａ 正孔輸送性物質を含む層
１１６ｂ アクセプター性物質を含む層
１２０ 第２の層１０５におけるドナー性物質のドナー準位
６０１ 基板
６０２ 絶縁層
６０３ 第１の電極
６０４ 隔壁
６０５ 開口部
６０６ 逆テーパ状の隔壁
６０７ 有機化合物を含む層
６０８ 第２の電極
７０３ 走査線
７０５ 領域
７０６ 隔壁
７０８ データ線
７０９ 接続配線
７１０ 入力端子
７１１ａ、７１１ｂ ＦＰＣ
７１２ 入力端子
８０１ 素子基板
８０２ 画素部
８０３ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
８０４ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
８０５ シール材
８０６ 封止基板
８０７ 引き回し配線
８０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
８０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
８１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
８１１ スイッチング用ＴＦＴ
８１２ 電流制御用ＴＦＴ
８１３ 陽極
８１４ 絶縁物
８１５ 有機化合物を含む層
８１６ 陰極
８１７ 発光素子
８１８ 空間
９１００ テレビジョン装置
９１０１ 筐体
９１０３ 表示部
９１０５ スタンド
９１０７ 表示部
９１０９ 操作キー
９１１０ リモコン操作機
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 ポインティングデバイス
９３０１ 筐体
９３０２ 筐体
９３０３ 連結部
９３０４ 表示部
９３０５ 表示部
９３０６ スピーカ部
９３０７ 記録媒体挿入部
９３０８ ＬＥＤランプ
９３０９ 操作キー
９３１０ 接続端子
９３１１ センサ
９３１２ マイクロフォン
９４００ 携帯電話機
９４０１ 筐体
９４０２ 表示部
９４０３ 操作ボタン
９４０４ 外部接続ポート
９４０５ スピーカ
９４０６ マイク
９５０１ 照明部
９５０２ 傘
９５０３ 可変アーム
９５０４ 支柱
９５０５ 台
９５０６ 電源スイッチ
１００１ 天井固定型照明装置
１００２ 壁掛け型照明装置
１００３ 卓上照明装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、
前記陰極と前記ＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、
前記第１の層は、前記陰極と前記第２の層との間に設けられ、前記陰極及び前記第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質を含み、
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に設けられ、前記第１の層及び前記第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、
前記第３の層は、前記第２の層と前記ＥＬ層との間に設けられ、前記第２の層及び前記ＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、
前記陰極と前記ＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、
前記第１の層は、前記陰極と前記第２の層との間に設けられ、前記陰極及び前記第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質とアクセプター性物質とからなり、
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に設けられ、前記第１の層及び前記第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、
前記第３の層は、前記第２の層と前記ＥＬ層との間に設けられ、前記第２の層及び前記ＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記金属錯体は金属−酸素の二重結合を有することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記金属錯体はフタロシアニン系材料であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項４において、前記フタロシアニン系材料は下記構造式のいずれかであることを特徴とする発光素子。
【化１】
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記第２の層はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項６において、前記第２の層は、前記フタロシアニン系材料に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、前記第３の層は電子輸送性物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項８において、前記第３の層は、前記電子輸送性物質に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記ＥＬ層は、電子輸送性物質を含む第４の層を含み、
前記第４の層と前記第３の層とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、前記第１の層は、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一において、前記第１の層は、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一において、
前記ＥＬ層は、正孔輸送性物質とアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、
前記第５の層と前記陽極とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項１３において、前記第５の層は、前記正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率で前記アクセプター性物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、前記第５の層は、前記正孔輸送性物質を含む層と前記アクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
請求項２乃至１５のいずれか一において、前記第１の層に含まれる前記アクセプター性物質は、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物であることを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
請求項２乃至請求項１５のいずれか一において、前記第１の層に含まれる前記アクセプター性物質は、酸化モリブデンであることを特徴とする発光素子。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の発光装置を用いて形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項２０】
請求項１８に記載の発光装置を用いて形成されることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、
前記陰極と前記ＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、
前記第１の層は、前記陰極と前記第２の層との間に設けられ、前記陰極及び前記第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質を含み、
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に設けられ、前記第１の層及び前記第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、
前記第３の層は、前記第２の層と前記ＥＬ層との間に設けられ、前記第２の層及び前記ＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、
前記陰極と前記ＥＬ層との間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、
前記第１の層は、前記陰極と前記第２の層との間に設けられ、前記陰極及び前記第２の層と接し、かつ正孔輸送性物質とアクセプター性物質とからなり、
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に設けられ、前記第１の層及び前記第３の層と接し、かつ金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体からなり、
前記第３の層は、前記第２の層と前記ＥＬ層との間に設けられ、前記第２の層及び前記ＥＬ層と接し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記金属錯体は金属−酸素の二重結合を有することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記金属錯体はフタロシアニン系材料であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項４において、前記フタロシアニン系材料は下記構造式のいずれかであることを特徴とする発光素子。
【化１】
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記第２の層はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項６において、前記第２の層は、前記フタロシアニン系材料に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、前記第３の層は電子輸送性物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項８において、前記第３の層は、前記電子輸送性物質に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記ＥＬ層は、電子輸送性物質を含む第４の層を含み、
前記第４の層と前記第３の層とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、前記第１の層は、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一において、前記第１の層は、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一において、
前記ＥＬ層は、正孔輸送性物質とアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、
前記第５の層と前記陽極とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項１３において、前記第５の層は、前記正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率で前記アクセプター性物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、前記第５の層は、前記正孔輸送性物質を含む層と前記アクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
請求項２乃至１５のいずれか一において、前記第１の層に含まれる前記アクセプター性物質は、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物であることを特徴とする発光素子。
【請求項１７】
請求項２乃至請求項１５のいずれか一において、前記第１の層に含まれる前記アクセプター性物質は、酸化モリブデンであることを特徴とする発光素子。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の発光装置を用いて形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項２０】
請求項１８に記載の発光装置を用いて形成されることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−２２２９７６（Ｐ２０１１−２２２９７６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０５５４（Ｐ２０１１−６０５５４）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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