有機発光素子、該有機発光素子を用いた表示装置、及び電子機器
【課題】従来の有機発光素子の性能を損なうことなく一層薄型化された有機発光素子を実現し、この有機発光素子を用いてフレキシブル（折り曲げ可能）な表示装置、およびこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】基板１と、基板１上に形成されたゲート電極２と、ゲート電極２上に形成されたゲート絶縁膜３と、ゲート絶縁膜３上に形成された第１電極（ソース電極４）と、第１の電極上に形成された少なくとも１層の有機化合物層６と、有機化合物層６上に形成された第２電極（ドレイン電極８）とを有するものである。
【解決手段】基板１と、基板１上に形成されたゲート電極２と、ゲート電極２上に形成されたゲート絶縁膜３と、ゲート絶縁膜３上に形成された第１電極（ソース電極４）と、第１の電極上に形成された少なくとも１層の有機化合物層６と、有機化合物層６上に形成された第２電極（ドレイン電極８）とを有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子、その有機発光素子を用いた表示装置、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陰極および陽極と、これらに挟まれる少なくとも一層の発光性有機化合物層（有機エレクトロルミネッセンス層）によって形成される有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子（以下、「有機発光素子」と記載する。）は、無機ＥＬ素子に比べて印加電圧を大幅に低下させることができ、多彩な発光色の素子が作製可能である（例えば、非特許文献１〜３、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
また、この有機発光素子については既に様々な発光色の素子、また高輝度、高効率の素子が開発されており、表示装置の画素としての利用や光源としての利用など多種多様な実用化用途が検討されている。
【０００４】
現在、より高性能な有機発光素子を得るため、材料の開発・改良をはじめ、様々なデバイス構造が提案されており、活発な研究が行われている（特許文献４参照）。
【０００５】
図１２は、下記特許文献４に記載されている従来の表示装置５０の断面図である。表示装置５０は、複数の有機発光素子５１を有する層と、各々の有機発光素子５１を駆動するスイッチング素子である薄膜トランジスタ５２を有する層の二層を重ねることにより所謂１Ｔ１Ｃ（１トランジスタ１キャパシタ）構造を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１５３９６７号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献３】特開平１１−４０３５８号公報
【特許文献４】特開２００７−５３２８６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.51(12),21 September 1987,p.913
【非特許文献２】Appl.Phys.Lett.71(1),7 July 1997,p.34
【非特許文献３】Nature 357,477 1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の表示装置では、上述のように有機発光素子を有する層と薄膜トランジスタを有する層の二層が必要であるために、表示装置全体の薄型化には自ずと限界があった。
【０００９】
したがって本発明の目的は、従来の有機発光素子の性能を損なうことなく一層薄型化された有機発光素子を実現し、この有機発光素子を用いてフレキシブル（折り曲げ可能）な表示装置、およびこれを用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成し得た本発明の有機発光素子は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された少なくとも１層の有機化合物層と、前記有機化合物層上に形成された第２電極とを有するものである。
【００１１】
このような構成により、スイッチング機能素子であるトランジスタを有機発光素子内に形成することができるため、表示装置の薄型化に有利である。
【００１２】
上記有機発光素子において、前記第１電極がソース電極であり、該ソース電極上であって前記有機化合物層の下に第１の金属酸化物層が形成され、前記第２電極がドレイン電極であり、前記有機化合物層上であって前記ドレイン電極の下に第２の金属酸化物層が形成されていることが望ましい。
【００１３】
このような構成により、有機発光素子を封止すること無しに安定かつ優れた発光効率を実現することが可能となる。
【００１４】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極とが前記基板の水平方向に互いに離れて形成されている態様とすることができる。
【００１５】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域内に前記ゲート電極が形成されている。
【００１６】
ゲート電極を特定の領域内に配置することにより、隣接する発光箇所への影響を最小限に抑えることができる。
【００１７】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて、前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されている構成をとることが望ましい。
【００１８】
ドレイン電極とゲート電極を重ねることにより有機発光素子を小型化できるとともに、ゲート電極から発生する電界がソース電極に遮蔽されることなく整流に関与するという有利な効果を発揮させることができる。
【００１９】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されており、前記ソース電極の幅は、前記ドレイン電極の幅よりも狭く、かつ前記ゲート電極の幅よりも狭くすることが好ましい。
【００２０】
ソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極を重ねることにより有機発光素子を小型化できるとともに、ゲート電極から発生する電界がソース電極に遮蔽される影響を小さくできるという有利な効果がある。
【００２１】
上記有機発光素子において、前記第１の金属酸化物層が酸化亜鉛を含む構成、或いは、前記第２の金属酸化物層が酸化モリブデンを含む構成とすることが望ましい。
【００２２】
上記有機発光素子において、前記有機化合物層を下記式（１）で示されるホウ素化合物で構成することが望ましい。
【化１】
【００２３】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または相異なり、置換基を有していてもよいアリール基または複素環基であるか、あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のいずれか２個が互いに結合して環を形成しており；Ｒ４は水素原子または置換基であり；ｍは０〜２の整数であり；ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；Ｑは連結基であり；Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子であり；点線の半円弧はＱとＸとが共通する環の一部であってもよいことを表し；ＱとＸとの間の点線および実線は単結合または二重結合を表し；ＸからＢに向かう矢印は配位結合を表し；Ｒａは水素または１〜４価の有機骨格であり；ｎは１〜４の整数であり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる］
【００２４】
上記有機発光素子において、前記有機化合物層を高分子材料で構成することが望ましい。
【００２５】
上記有機発光素子において、前記高分子材料をポリフルオレンまたその誘導体とすることが望ましい。
【００２６】
上記有機発光素子において、前記ソース電極は、仕事関数がインジウム酸化錫（ＩＴＯ）と同等もしくはそれ以上の値を持つ材料を含む構成とすることが望ましい。
【００２７】
上記有機発光素子において、前記ソース電極がフッ素酸化錫（ＦＴＯ）を含む構成とすることが望ましい。
【００２８】
上記目的を達成し得た本発明の表示装置および電子機器は、上記の本発明の有機発光素子を用いたものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、従来の有機発光素子の性能を損なうことなく一層薄型化された有機発光素子を実現し、この有機発光素子を用いてフレキシブル（折り曲げ可能）な表示装置、およびこれを用いた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における有機発光素子の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における有機発光素子の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３における有機発光素子の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４における有機発光素子の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５における有機発光素子の平面図である。
【図６】図５に示した有機発光素子のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の実施の形態６における有機発光素子の平面図である。
【図８】図７に示した有機発光素子のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の表示装置を適用した移動体通信端末機の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の表示装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の表示装置を適用した電子ペーパーの構成を示す図である。
【図１２】従来の表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の有機発光素子、表示装置および電子機器を図面に基づき説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における有機発光素子の断面図である。
図１において、基板１上の所定の位置にパターンニングされたゲート電極２、ゲート電極２上のゲート絶縁膜３、ゲート絶縁膜３上にパターンニングされたソース電極４、ソース電極４上の第１の金属酸化物層５、第１の金属酸化物層５上の有機化合物層６、有機化合物層６上にパターンニングされた第２の金属酸化物層７及びドレイン電極８がそれぞれ形成されている。実施の形態１における有機発光素子は、ドレイン電極８等の絶縁性を維持する観点で保護膜９によって覆われていてもよい。
【００３３】
図１の有機発光素子において、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、有機化合物層６、及びドレイン電極８により１つのトランジスタが構成されている。有機化合物層６は、トランジスタの活性領域（チャネル層）として作用する。
【００３４】
また図１の有機発光素子において、電気伝導性のあるソース電極４と電気伝導性のあるドレイン電極８とが有機化合物層６を挟む構成を有しているので、これらが一種のキャパシタを構成している。ドレイン電極８には通常、正の電位が印加され、ソース電極４はドレイン電極８の電位に対して相対的に負の電位が印加される。ソース電極４とドレイン電極８との間の電位差が増大すればソース電極４とドレイン電極８との間の有機化合物層６に一定量以上の電荷が流れ、これに伴い有機化合物層６からの発光が観察される（図１の矢印参照）。
【００３５】
ソース電極４とドレイン電極８との間の電位差は、ゲート電極２に印加される電位によって制御される。ゲート電極２に印加される電位により有機化合物層６中に形成される空乏層の広さが制御される。これによってドレイン電極８からソース電極４に流れるドレイン電流量が調節できるため、ソース電極４とドレイン電極８との間の電位差が制御される。
【００３６】
本発明では、ソース電極４がトランジスタのソース電極の役割と有機発光素子（キャパシタ）の陰極の役割を兼ね、ドレイン電極８がトランジスタのドレイン電極の役割と有機発光素子（キャパシタ）の陽極の役割を兼ねるため、一つのトランジスタにより１Ｔ１Ｃを形成することができる。したがって、上記従来の表示装置５０のように有機発光素子５１を有する層と薄膜トランジスタ５２を有する層の二層を別々に設ける必要がなく、薄くて柔軟性のある表示装置を提供することができる。以下、ソース電極４を「陰極」と記載する場合があり、ドレイン電極８を「陽極」と記載する場合がある。
【００３７】
ここまで、実施の形態１における有機発光素子の基本的構成および動作について説明したが、各電極の配置については上記の例に限られるものではなく、少なくとも基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、有機化合物層６、ドレイン電極８が順次積層された構造のものであれば１Ｔ１Ｃ構造を提供することができる。
【００３８】
ただし、実施の形態１では第１電極をソース電極４、第２電極をドレイン電極８とした場合について説明したが、必ずしもその必要はなく、第１電極（有機化合物層６の下側）をドレイン電極８とし、第２電極（有機化合物層６の上側）をソース電極４としてもよい。
【００３９】
実施の形態１では基板１の垂直方向からみてソース電極４とドレイン電極８とが基板１の水平方向に互いに離れて形成されている例について説明した。これは、ソース電極４とドレイン電極８とが離れていることにより、有機化合物層６中に形成されるチャネル層に対してゲート電極２を近づけることができ、ゲート電極２からの電界が一層確実にチャネル層に印加されることを目的としたものである。しかし、例えばソース電極４とドレイン電極８が基板１の垂直方向からみて重なるように配置されていたとしてもゲート電極２によるトランジスタのドレイン電流制御は可能である。したがって、本発明においてソース電極４とドレイン電極８が配置される位置が特に制限されるものではない。
【００４０】
各電極の配置のバリエーションについては、後述の実施の形態２以降において説明することとし、以下では本発明にかかる有機発光素子の各構成要素について詳しく説明する。
【００４１】
（１）基板
基板１は、有機発光素子の支持体となるものであり、さらにここでは陰極が直接作製される支持体でもある。本実施形態の有機発光素子は、光の取り出し方向を制限されるものではなく、基板１側から光を取り出す構成（ボトムエミッション型）の場合と、基板１とは反対側の陽極から光を取り出す構成（トップエミッション型）の場合と、その両方が可能な場合（透明型）の３つが考えられる。ボトムエミッション型の場合、基板１および陰極は、それぞれ、実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）とされている。
【００４２】
基板１の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等、或いはシリコンが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
このような基板１の厚さは、特に限定されないが、０．１〜３０ｍｍ程度であることが好ましく、０．１〜１０ｍｍ程度であることがより好ましい。
【００４４】
トップエミッション型の場合、基板１には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。
【００４５】
不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
【００４６】
本実施の形態における陰極は、通常の有機発光素子と異なり仕事関数を小さくするという制約を受けない。つまり、仕事関数の大きな材料を用いることができ、大気下での安定性を獲得するためにはその方が望ましい。その他に求められる特性としては、導電性に優れていること、そしてボトムエミッション型および透明型の場合、その透過性に優れていることである。これらは陽極においても同様で、仕事関数が大きく、導電性に優れ、トップエミッション型および透明型の場合、透過性に優れている材料を用いることが望ましい。
【００４７】
（２）ゲート電極
ゲート電極２は、陰極（ソース電極）と陽極（ドレイン電極）との間の電位差を制御するための制御電極として機能する。ゲート電極２の構成材料としては、導電性を有するものであれば特に制限されることなく使用できるが、電気伝導率の高いアルミニウム、銀、銅、金、不純物をドープされたシリコン等が好ましく用いられる。
【００４８】
ゲート電極２の厚さは特に制限されないが、最低１層乃至数層の原子層を成膜させるために例えば１ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上とする。上限も特には制限されないが、ゲート電極２を画素毎にパターンニングする場合はゲート電極２の端部の段差が大きくなり過ぎることは好ましくない。ゲート電極２よりも上側に形成される各層の平坦性が保たれなくなるからである。この様な観点から、ゲート電極２の厚さは、例えば１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下とすることが望ましい。ゲート電極２に光透過性を要求する場合には、例えば０．０２μｍ以下、好ましくは０．０１μｍ以下とする。
【００４９】
（３）ゲート絶縁膜
ゲート絶縁膜３は、チャネル層を構成する有機化合物層６、或いは、ソース電極４とゲート電極２とがショートしないように設けられる絶縁膜であり、例えばＳｉＯ２膜により構成される。有機発光素子を用いた表示装置の動作を高速にさせるためには、誘電率の高い絶縁膜を使用する。高誘電率の材料として、例えばＨｆＳｉＯＮ膜を用いることができる。
【００５０】
（４）陰極（ソース電極）、陽極（ドレイン電極）
陰極および陽極の構成材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｂ含有ＳｎＯ2、Ａｌ含有ＺｎＯ等の導電性金属酸化物、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。本実施の形態のように、ソース電極４を陰極として用いる場合には、ソース電極４或いはドレイン電極８の構成材料として好ましくはＡｕが用いられる。ソース電極４或いはドレイン電極８のＡｕは、後述する程度の厚さに形成すると透明となるが、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）等の導電性金属酸化物を用いて透明とすることもできる。
【００５１】
陰極の厚さは特に限定されないが、１０〜２００ｎｍ程度であることが好ましく、３０〜１５０ｎｍ程度であることがより好ましい。また、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料を用いる場合、例えば厚さを５〜５０ｎｍ程度、好ましくは５〜３０ｎｍ程度、さらに好ましくは５〜１０ｎｍ程度にすることで光透過可能となるため、ボトムエミッション型の陰極として使用することができる。
【００５２】
陽極の厚さも特に限定されないが、１０〜１００００ｎｍ程度であることが好ましく、３０〜１５０ｎｍ程度であることがより好ましい。また、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料を用いる場合でも、例えば厚さを１０〜５０ｎｍ程度、好ましくは５〜３０ｎｍ程度、さらに好ましくは５〜１０ｎｍ程度にすることで光透過可能となるため、トップエミッション型の陽極として使用することができる。
【００５３】
陰極、陽極の幅（図１の左右方向の幅）は、５〜２０μｍ（より好ましくは８〜１５μｍ）とすることが望ましい。また、図１において、陰極と陽極との間隔（基板１の面内方向であって、図１の左右方向）は、１〜２０μｍ（より好ましくは５〜１５μｍ）とすることが望ましい。
【００５４】
（５）有機化合物層
有機化合物層６は、有機発光素子の発光を担う層であり、少なくとも発光材料を含む層である。それゆえ、発光材料と正孔輸送性有機材料との混合もしくは積層であっても構わない。発光材料の構成材料としては、各種高分子の発光材料（高分子材料）、各種低分子の発光材料（低分子材料）を単独または組み合わせて用いることができる。
【００５５】
発光材料としては、各種高分子の発光材料（高分子材料）や、特定のホウ素化合物等の各種低分子の発光材料（低分子材料）を単独または組み合わせて用いることができる。
【００５６】
高分子の発光材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ−フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキル，フェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）のようなポリアセチレン系化合物、ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン）（ＲＯ−ＰＰＶ）、シアノ−置換−ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（２−ジメチルオクチルシリル−パラ−フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ−ＰＰＶ）、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチルヘキソキシ）−パラ−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物、ポリ（３−アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン−アルト−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω−ビス［Ｎ，Ｎ’−ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］−ポリ［９，９−ビス（２−エチルヘキシル）フルオレン−２，７−ジル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ（アントラセン−９，１０−ジイル）のようなポリフルオレン系化合物、ポリ（パラ−フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレン）（ＲＯ−ＰＰＰ）のようなポリパラフェニレン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）のようなポリカルバゾール系化合物、ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）のようなポリシラン系化合物等が挙げられる。中でも、Ｆ８ＢＴを用いることが好ましい。
【００５７】
一方、低分子の発光材料としては、例えば、下記式（１）で示されるホウ素化合物で構成することが望ましい。
【００５８】
【化２】
【００５９】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または相異なり、置換基を有していてもよいアリール基または複素環基であるか、あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のいずれか２個が互いに結合して環を形成しており；Ｒ４は水素原子または置換基であり；ｍは０〜２の整数であり；ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；Ｑは連結基であり；Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子であり；点線の半円弧はＱとＸとが共通する環の一部であってもよいことを表し；ＱとＸとの間の点線および実線は単結合または二重結合を表し；ＸからＢに向かう矢印は配位結合を表し；Ｒａは水素または１〜４価の有機骨格であり；ｎは１〜４の整数であり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる］
【００６０】
上記式（１）において、Ｒ１、Ｒ２またはＲ３で表される、置換基を有していてもよいアリール基における「アリール基」としては、例えば、フェニル基、ビフェニリル基（例えば、４−ビフェニリル基など）、ナフチル基（例えば、２−ナフチル基など）、テトラヒドロナフチル基（例えば、５，６，７，８−テトラヒドロナフタレン−２−イル基など）、インデニル基（例えば、１Ｈ−インデン−５−イル基など）、インダニル基（例えば、インダン−５−イル基など）などが挙げられるが、これらのアリール基に限定されるものではない。これらのアリール基のうち、フェニル基、ビフェニリル基（例えば、４−ビフェニリル基など）、ナフチル基（例えば、２−ナフチル基など）が好適である。
【００６１】
Ｒ１、Ｒ２またはＲ３で表される、置換基を有していてもよい複素環基における「複素環基」としては、例えば、ピロリル基（例えば、２−ピロリル基など）、ピリジル基（例えば、２−ピリジル基など）、キノリル基（例えば、２−キノリル基など）、ピペリジニル基（例えば、４−ピペリジニル基など）、ピペリジノ基、フリル基（例えば、２−フリル基など）、チエニル基（例えば、２−チエニル基など）などが挙げられるが、これらの複素環基に限定されるものではない。これらの複素環基のうち、ピリジル基（例えば、２−ピリジル基など）、チエニル基（例えば、２−チエニル基など）が好適である。
【００６２】
これらの置換基を有していてもよいアリール基および複素環基における「置換基」としては、例えば、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、ハロアルキル基（例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基など）、炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基など）、炭素数５〜７の環状アルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基など）、炭素数１〜８の直鎖状もしくは分岐鎖状アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基など）、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、各アルキル基が炭素数１〜４であるモノもしくはジアルキルアミノ基（例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基など）、アシル基（例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基など）、炭素数２〜６のアルケニル基（例えば、ビニル基、１−プロペニル基、アリル基など）、炭素数２〜６のアルキニル基（例えば、エチニル基、１−プロピニル基、プロパルギル基など）、フェニル基、置換フェニル基（例えば、４−フルオロフェニル基、４−クロロフェニル基、４−メチルフェニル基（ｐ−トリル基）、４−メトキシフェニル基、４−ニトロフェニル基など）、カルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルカルバモイル基（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジエチルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジプロピルカルバモイル基など）などが挙げられるが、これらの置換基に限定されるものではない。
【００６３】
あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、いずれか２個が互いに結合して環を形成していてもよい。このような環としては、例えば、Ｒ１とＲ２とが結合した結果、ボロール環、ベンゾボロール環、ジベンゾボロール環、１，４−ジヒドロボリニン環、１，４−ジヒドロベンゾ［ｂ］ボリニン環、５，１０−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｅ］ボリニン環、４Ｈ−１，４−オキサボリニン環、４Ｈ−ベンゾ［ｂ］［１，４］オキサボリニン環、１０Ｈ−ジベンゾ［ｂ，ｅ］［１，４］オキサボリニン環、１，４−ジヒドロ−１，４−アザボリニン環、１，４−ジヒドロベンゾ［ｂ］［１，４］アザボリニン環、５，１０−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｅ］［１，４］アザボリニン環などを形成した場合；Ｒ１とＲ３とが結合した結果、５，６−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｄ］ボリニン環などを形成した場合；さらにこれらの環が置換基を有する場合；などが挙げられるが、これらの環に限定されるものではない。上記式（１）において、Ｒ４で表される置換基としては、例えば、置換基を有していてもよいアリール基および複素環基における「置換基」として列挙した上記のような置換基が挙げられるが、これらの置換基に限定されるものではない。
【００６４】
上記式（１）において、ｍは、Ｘに結合した置換基Ｒ４の数であり、Ｘの原子価や、ＱとＸとの間の結合が単結合または二重結合のいずれであるか、ＱとＸとが共通する環の一部であるか否かなどに応じて、０〜２の整数である。なお、ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なる。
【００６５】
上記式（１）において、Ｑで表される連結基としては、例えば、＝Ｃ＜、＝ＣＨ−、−ＣＨ＜、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ６Ｈ４−（例えば、−（１，２−Ｃ６Ｈ４）−など）、−Ｃ１０Ｈ６−（例えば、−（１，２−Ｃ１０Ｈ６）−など）、−ＣＯ−、−ＣＳ−、−ＣＨ２Ｎ＜、−ＣＨ２Ｎ＝などが挙げられるが、これらの連結基に限定されるものではない。これらの連結基のうち、＝Ｃ＜、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−が好適である。
【００６６】
上記式（１）において、Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子である。これらの原子のうち、窒素原子、酸素原子が好適である。
【００６７】
上記式（１）において、点線の半円弧で表されるＱとＸとが共通する環としては、例えば、ピロール環、ピリジン環、インドール環、イソインドール環、キノリン環、イソキノリン環、フラン環、ピラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、クロメン環、イソクロメン環、ホスフィンドール環、イソホスフィンドール環、ホスフィノリン環、イソホスフィノリン環、チオフェン環、チオピラン環、チオクロメン環、イソチオクロメン環、セレノフェン環、セレノピラン環、セレノクロメン環、イソセレノクロメン環などが挙げられるが、これらの環に限定されるものではない。これらの環は、置換基を有していてもよい。これらの環のうち、ピリジン環、キノリン環、フラン環、チオフェン環が好適である。
【００６８】
上記式（１）において、Ｒａで表される１価の有機骨格としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、４−メチルフェニル基（ｐ−トリル基）、ナフチル基（例えば、２−ナフチル基など）などが挙げられ、Ｒａで表される２価の有機骨格としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、フェニレン基（例えば、１，４−フェニレン基など）、ナフチレン基（例えば、２，６−ナフチレン基など）などが挙げられ、Ｒａで表される３価の有機骨格としては、例えば、メタントリイル基、エタントリイル基（例えば、エタン−１，１，２−トリイル基など）、プロパントリイル基（例えば、プロパン−１，２，３−トリイル基など）、ベンゼントリイル基（例えば、ベンゼン−１，３，５−トリイル基など）、ナフタレントリイル基（例えば、ナフタレン−１，４，６−トリイル基など）などが挙げられ、Ｒａで表される４価の有機骨格としては、例えば、メタンテトライル基、エタンテトライル基（例えば、エタン−１，１，２，２−テトライル基など）、プロパンテトライル基（例えば、プロパン−１，１，２，３−テトライル基など）、ベンゼンテトライル基（例えば、ベンゼン−１，２，４，５−テトライル基など）、ナフタレンテトライル基（例えば、ナフタレン−１，４，５，８−テトライル基など）などが挙げられるが、これらの有機骨格に限定されるものではない。
【００６９】
上記式（１）において、ｎは、Ｒａで表される水素または１〜４価の有機骨格に結合した含ホウ素環部分（角括弧で囲まれた部分）の数であり、Ｒａが水素である場合、ｎは１であり、Ｒａが１〜４価の有機骨格である場合、ｎは１〜４の整数である。なお、ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる。
【００７０】
上記式（１）において、好ましくは、ＱおよびＸが共通する環の一部であり、より好ましくは、上記共通する環がピリジン環、キノリン環またはチオフェン環であり、Ｘが該ピリジン環または該キノリン環の窒素原子あるいは該チオフェン環の硫黄原子であり、ｍが０である。すなわち、下記式（２）：
【００７１】
【化３】
【００７２】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２およびＲ３は、各々、同一または相異なり；ピリジン環は置換基を有していてもよく；ＮからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物、および、下記式（３）：
【００７３】
【化４】
【００７４】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２およびＲ３は、各々、同一または相異なり；キノリン環は置換基を有していてもよく；ＮからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物、および、下記式（４）：
【００７５】
【化５】
【００７６】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２およびＲ３は、各々、同一または相異なり；チオフェン環は置換基を有していてもよく；ＳからＢに向かう矢印は配位結合を表す］で示されるホウ素化合物が好適である。
【００７７】
また、上記式（１）において、好ましくは、Ｑがメチレン基であり、Ｘが窒素原子であり、ｍが２である。すなわち、下記式（５）：
【００７８】
【化６】
【００７９】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが１である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、各々、同一または相異なり；ＮからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物が好適である。
【００８０】
さらに、上記式（１）において、好ましくは、Ｑがメチレン基であり、Ｘが酸素原子であり、ｍが１である。すなわち、下記式（６）：
【００８１】
【化７】
【００８２】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、各々、同一または相異なり；ＯからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物が好適である。
【００８３】
また、他の低分子の発光材料としては、例えば、配位子に下記化２で示す２，２’−ビピリジン−４，４’−ジカルボン酸を持つ、３配位のイリジウム錯体、ファクトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ3）、８−ヒドロキシキノリン 亜鉛（Ｚｎｑ2）、（１，１０−フェナントロリン）−トリス−（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−ブタン−１，３−ジオネート）ユーロピウム（III）（Ｅｕ（ＴＴＡ）3（ｐｈｅｎ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィンプラチナム（II）のような各種金属錯体、ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセン、６−ニトロクリセンのようなクリセン系化合物、ペリレン、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−３，４，９，１０−ペリレン−ジ−カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）のようなペリレン系化合物、コロネンのようなコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、４−（ジ−シアノメチレン）−２−メチル−６−（パラ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）のようなピラン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、２，５−ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物、２，２’−（パラ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル（１，４−ジフェニル−１，３−ブタジエン）、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物、ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、ペリノンのようなペリノン系化合物、オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、１，２，３，４，５−ペンタフェニル−１，３−シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）のようなシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物、２，２’，７，７’−テトラフェニル−９，９’−スピロビフルオレンのようなスピロ化合物、フタロシアニン（Ｈ2Ｐｃ）、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物等が挙げられる。
【００８４】
正孔輸送性有機材料は、有機化合物層６内での正孔の輸送を促進させるものである。
【００８５】
この正孔輸送性有機材料には、各種ｐ型の高分子材料や、各種ｐ型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。
【００８６】
ｐ型の高分子材料（有機ポリマー）としては、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。
【００８７】
また、前記化合物は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン／スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等が挙げられる。
【００８８】
一方、ｐ型の低分子材料としては、例えば、１，１−ビス（４−ジ−パラ−トリアミノフェニル）シクロへキサン、１，１’−ビス（４−ジ−パラ−トリルアミノフェニル）−４−フェニル−シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ１）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ３）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、ＴＰＴＥのようなアリールアミン系化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（パラ−トリル）−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（メタ−トリル）−メタ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、Ｎ−フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、４−ジ−パラ−トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、ＯxＺのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、ｍ−ＭＴＤＡＴＡのようなトリフェニルメタン系化合物、１−フェニル−３−（パラ−ジメチルアミノフェニル）ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン（シクロヘキサジエン）系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ジ（４−ジメチルアミノフェニル）−１，３，４，−オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、９−（４−ジエチルアミノスチリル）アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、２，４，７，−トリニトロ−９−フルオレノン、２，７−ビス（２−ヒドロキシ−３−（２−クロロフェニルカルバモイル）−１−ナフチルアゾ）フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、１，４−ジチオケト−３，６−ジフェニル−ピロロ−（３，４−ｃ）ピロロピロールのようなピロール系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられる。
【００８９】
有機化合物層６の厚さは特に限定されないが、有機化合物層６が薄過ぎると陽極と陰極とがショートを起こす可能性があり、一方、有機化合物層６が厚過ぎると有機発光素子の駆動電圧が高くなり過ぎる可能性がある。そこで、有機化合物層６の厚さは、例えば１０〜１５０ｎｍ程度とすることが好ましく、４０〜１００ｎｍ程度とすることがより好ましい。
【００９０】
有機化合物層６は、正孔注入性を促進する第２の金属酸化物層７（後述する）から注入された正孔を輸送するとともに、電子注入性を促進する第１の金属酸化物層５（後述する）から電子を受け取る。そして正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン（励起子）が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー（蛍光やりん光）を放出（発光）する。
【００９１】
これらの中でも、有機化合物層６の構成材料としては、高分子の発光材料を主とするものが好ましい。液相プロセスにより成膜が可能な高分子材料は、電子注入性金属酸化物層６とより多くの接触面を作り得る。これにより、より発光効率の優れたものとすることができる。
【００９２】
有機化合物層６の構成材料としては、特に、ポリフルオレンまたその誘導体を主成分とする高分子の発光材料を用いることが好ましい。これにより、発光効率をより向上させることができる。
【００９３】
（６）第１の金属酸化物層
第１の金属酸化物層５は陰極から電子を注入し有機化合物層６への輸送を促進するものである。第１の金属酸化物層５は本発明の必須の構成要素ではないが、本発明の第１電極を陰極（ソース電極）とした場合は、後述する理由で第１の金属酸化物層５を用いることが推奨される。
【００９４】
第１の金属酸化物層５を構成する金属酸化物としては、伝導バンドのエネルギー準位が高いものが好ましく、特に限定されないが、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化二オブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせ用いることができる。この中でも、ｎ形半導体特性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いることが好ましい。
【００９５】
この第１の金属酸化物層５の成膜方法は特に制限されるものではなく、気相成膜法であるプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、スプレイ熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレイド法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法などの印刷技術を用いることができる。中でも、スプレイ熱分解法が好ましく用いられる。
【００９６】
第１の金属酸化物層５の厚さは特に限定されないが、１〜１０００ｎｍ程度であることが好ましく、より好ましくは１〜１００ｎｍ程度、さらに好ましくは１〜１０ｎｍ程度である。第１の金属酸化物層５の厚さの上限を定めるのは、第１の金属酸化物層５が厚すぎると透過する光が着色されてしまうからである。
【００９７】
（７）第２の金属酸化物層
第２の金属酸化物層７は陽極から正孔を注入し有機化合物層６への輸送を促進するものである。第２の金属酸化物層７は、本発明の必須の構成要素ではないが、本発明の第２電極を陽極（ドレイン電極）とした場合は、第２の金属酸化物層７を用いることが推奨される。
【００９８】
第２の金属酸化物層７を構成する金属酸化物としては、仕事関数が大きな化合物が好ましく、特に限定されないが、例えば、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化モリブテン（ＭｏＯ3）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化レニウム（ＲｅＯ３）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９９】
これらの中でも、特に、ｐ形半導体特性を有する酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンを主成分とするものが好適である。酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンを主材料として構成することにより、第２の金属酸化物層７を正孔輸送力に特に優れたものとすることができる。
【０１００】
また、特に酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンは、それ自体の正孔輸送性が高いため、陽極から有機化合物層６への正孔の注入効率が低下するのを好適に防止することもできるという利点がある。
【０１０１】
この第２の金属酸化物層７の成膜方法は特に制限されるものではなく、気相成膜法であるプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、スプレイ熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレイド法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法などの印刷技術を用いることができる。中でも真空蒸着法が好ましく用いられる。
【０１０２】
第２の金属酸化物層７の厚さは特に限定されないが、１〜１０００ｎｍ程度であることが好ましく、５〜５０ｎｍ程度であることがより好ましい。さらに好ましくは５〜１０ｎｍ程度である。第２の金属酸化物層７の厚さの上限を定めるのは、第２の金属酸化物層７が厚すぎると透過する光が着色されてしまうからである。
【０１０３】
さらに、本発明の必須構成要件ではないが、封止のための保護膜９を設けてもよく、その構成材料としては、一般的に用いられる封止材料を用いることができる。例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。
【０１０４】
次に、有機化合物層６と陰極の間に上記第１の金属酸化物層５、有機化合物層６と陽極の間に第２の金属酸化物層７を設けることが望ましい理由について以下に説明する。
【０１０５】
有機化合物層６と陰極（ソース電極４）の間の第１の金属酸化物層５は、陰極自身に大気安定な仕事関数の大きな材料を用いることを可能にする。通常、電子注入のために仕事関数の小さい材料を陰極に使用する必要があるところを、その内部の電子注入部に、伝導バンドのエネルギー準位の高い、既に酸化した金属酸化物を用いることで、大気下での安定な電子注入を実現したものである。そのため、陰極と第１の金属酸化物層５との十分な電気的、物理的接触が必要であり、そのため、一例として基板１側に陰極を配置する構造を採った。これにより、高温のプロセスにも十分耐え得る素子構造を提供することができる。
【０１０６】
その観点からは、以下に示す金属酸化物系導電材料を陰極とし、その上に熱分解法等によって第１の金属酸化物層５を形成する等、陰極と第１の金属酸化物層５との接触を十分にする工程を適用することが好ましい。
【０１０７】
有機化合物層６と陽極の間の第２の金属酸化物層７は、大気下でもより安定な素子を実現するため、ここでも金属酸化物を用いた。ここでは、有機化合物層６と第２の金属酸化物層７との電気的、物理的接触を確実なものにするため、プロセス上の観点から気相成膜法を用いることがより好ましい。
【０１０８】
以上のように、有機化合物層６と各電極（陽極および陰極）と間に挟まれた層が金属酸化物であるという特徴、及び、有機化合物層６と第１および第２の金属酸化物層（５，７）との電気的、物理的接触が十分である界面が形成されているという二つの特徴により、電子は大気安定な陰極から、また正孔も大気安定な陽極から有機化合物層６に注入される。
【０１０９】
（製造プロセス例）
以上のような有機発光素子は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１１０】
以下では、有機化合物層６を、高分子材料を主材料として構成する場合を代表に説明する。
【０１１１】
［１］まず、基板１を用意し、この基板１上に陰極を形成する。
【０１１２】
陰極は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法のような気相成膜法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法のような液相成膜法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。ＦＴＯはスパッタ法が難しく、ＣＶＤ法やスプレイ熱分解法が用いられる。
【０１１３】
［２］次に、陰極上に第１の金属酸化物層５を形成する。
【０１１４】
第１の金属酸化物層５は、例えば、前述のような気相成膜法や液相成膜法等を用いて形成することができる。
【０１１５】
これらの中でも、第１の金属酸化物層５は、液相成膜法のスプレイ熱分解法を用いて形成するのがより好ましい。スプレイ熱分解法によれば、第１の金属酸化物層５をより緻密にかつ陰極との接触よく形成することができ、その結果、前述したような効果がより顕著なものとなる。
【０１１６】
［３］次に、第１の金属酸化物層５の上面に、有機化合物層６として発光性の高分子材料を形成する。もちろん、この中に正孔輸送性材料を混ぜることも可能であるし、先に発光性高分子材料を形成しておき、その上に正孔輸送材料を形成する積層も可能である。ここでは単層成膜の例を示す。積層はこれらを繰り返すことによって実現できる。
【０１１７】
まず、有機化合物層６を構成する高分子材料を溶媒（液状媒体）に溶解して液状材料を調製する。
【０１１８】
溶媒としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
【０１１９】
これらの中でも、溶媒としては、非極性溶媒が好適であり、例えば、キシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。
【０１２０】
次に、この液状材料を第１の金属酸化物層５上に供給して、液状被膜を形成する。
【０１２１】
この液状材料の供給方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができる。かかる塗布法によれば、液状被膜を比較的容易に形成することができる。
【０１２２】
次に、液状被膜中から溶媒を除去する。
【０１２３】
［４］次に、有機化合物層６の上に、第２の金属酸化物層７を形成する。
【０１２４】
第２の金属酸化物層７は、例えば、前述のような気相成膜法や液相成膜法等を用いて形成することができる。
【０１２５】
これらの中でも、第２の金属酸化物層７は、気相成膜法を用いて形成するのがより好ましい。気相成膜法によれば、有機化合物層６の表面を壊すことなく清浄にかつ陽極と接触よく形成することができ、その結果、前述したような効果がより顕著なものとなる。
【０１２６】
［５］次に、最終工程として第２の金属酸化物層７上に陽極を形成する。
【０１２７】
陽極は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
【０１２８】
この後に、封止工程を行ってもよい。すなわち、陽極の絶縁性を保つため、必要により保護膜９を形成してもよい。
【０１２９】
以上のような工程を経て、本発明の有機発光素子が製造される。
【０１３０】
このような有機発光素子は、例えば光源として使用することができる。また、複数の有機発光素子をマトリックス状に配置することにより、表示装置を構成することができる。
【０１３１】
なお、表示装置の駆動方式は特に限定されず、アクティブマトリックス方式、パッシブマトリックス方式のいずれであってもよい。
【０１３２】
（実施の形態２）
次に、図２を参照しながら本発明の実施の形態２における有機発光素子について説明する。図２は、本発明の実施の形態２における有機発光素子の断面図である。図２において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、第２の金属酸化物層７、ドレイン電極８が順次積層されており、この点で実施の形態１で説明した有機発光素子と同様のものである。
【０１３３】
本発明の実施の形態２における有機発光素子が実施の形態１のものと異なる点は、ゲート電極２が小さめにパターンニングされることにより、ゲート電極２はソース電極４とドレイン電極８との間に配置される。これは、ゲート電極２の動作が隣接又は近接する有機発光素子に電界の影響を及ぼさないようにするためである。また、ソース電極４とドレイン電極８との間の所望の位置にゲート電極２を設けることができる。このため、有機化合物層６のうちドレイン電流を安定して制御するのに適した位置を選択してゲート電極２を設けることができる。
【０１３４】
（実施の形態３）
次に、図３を参照しながら本発明の実施の形態３における有機発光素子について説明する。図３は、本発明の実施の形態３における有機発光素子の断面図である。図３において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、第２の金属酸化物層７、ドレイン電極８が順次積層されている。実施の形態３においては、基板１の垂直方向からみて、ドレイン電極８とゲート電極２が重なって形成されており、ソース電極４はゲート電極２に重ならない位置に形成されている。このように各電極を構成することにより、実施の形態１または２の有機発光素子よりも１画素あたりの面積をコンパクトにして形成することができる。
【０１３５】
また、有機化合物層６のうちドレイン電極８の直下部分は、チャネル層として重要な役割を果たす部分であるが、この部分に重ねてゲート電極２を形成することにより、トランジスタの整流特性を安定させることができることも実施の形態３における有機発光素子の有利な作用効果の一つである。
【０１３６】
（実施の形態４）
次に、図４を参照しながら本発明の実施の形態４における有機発光素子について説明する。図４は、本発明の実施の形態４における有機発光素子の断面図である。図４において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、第２の金属酸化物層７、ドレイン電極８が順次積層されている。実施の形態４においては、基板１の垂直方向からみて、ソース電極４とドレイン電極８とゲート電極２が重なって形成されており、ソース電極４の幅は、ドレイン電極８の幅よりも狭く、かつ、ゲート電極２の幅よりも狭く形成されている。
【０１３７】
実施の形態４における有機発光素子は、基板１の垂直方向からみて、ソース電極４とドレイン電極８とゲート電極２が重なって形成されているため、実施の形態３における有機発光素子に比べてさらにコンパクトに形成されている。なお、ソース電極４の幅が狭く形成されているため、ゲート電極２からの電界がソース電極４によって遮蔽される程度は限定的であり、ソース電極４、ドレイン電極８、ゲート電極２は、トランジスタとして十分機能する。
【０１３８】
（実施の形態５）
次に、図５及び図６を参照しながら本発明の実施の形態５における有機発光素子について説明する。図５は、本発明の実施の形態５における有機発光素子の平面図であり、図６は、図５に示した有機発光素子のＡ−Ａ断面図である。図５及び図６において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ゲート電極２の中央部上のソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、円状に形成された第２の金属酸化物層７及びドレイン電極８が順次積層されている。このような構成であれば、トランジスタの各電極は、基板１を含む面内方向に非対称性がないため、安定して動作する。また、ドレイン電流の流れる方向がソース電極４を中心として放射状になるので、トランジスタがコンパクトかつ大容量となる。
【０１３９】
図５において、有機発光素子の各電極は、例えば次のように構成することができる。
ソース電極４の直径 １０μｍ
ソース電極４とドレイン電極８との間隔 １０μｍ
ドレイン電極８の幅（内径と外径の差） １０μｍ
ドレイン電極８の外径 ５０μｍ
したがって、１つの発光ポイントを約５０μｍで構成することができ、ＲＧＢの１画素では約２００μｍ以内で構成できる。これは、スーパーハイビジョン（４０００画素×２０００画素）の画像を約５０インチで構成することができるサイズに相当するものである。
【０１４０】
（実施の形態６）
次に、図７及び図８を参照しながら本発明の実施の形態６における有機発光素子について説明する。図７は、本発明の実施の形態６における有機発光素子の平面図であり、図８は、図７に示した有機発光素子のＢ−Ｂ断面図である。図７及び図８において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ゲート電極２の中央部上のソース電極４、第１の金属酸化物層５、有機化合物層６、ソース電極４を囲むようにして設けられた枠状の第２の金属酸化物層７及びドレイン電極８が順次積層されている。本実施の形態における有機発光素子においても、トランジスタがコンパクトかつ大容量となる。
【０１４１】
また、本実施の形態では、発光ポイントが細長い形状を有しているため、ＲＧＢの３原色を並べて１画素としたとき、１画素の形状を正方形にすることができる。
【０１４２】
以上の説明においては、第２の金属酸化物層７がドレイン電極８と同じ形にパターンニングされたものを中心に説明したが、第２の金属酸化物層７はパターンニングされていてもよいし、図８に示すようにパターンニングされずに一様に設けられていてもよい。
【０１４３】
以上の説明においては、ゲート絶縁膜３を基板１上に一様に形成する例について説明したが、ゲート電極２上にパターンニングしてゲート電極２と同じ形状に形成してもよい。
【０１４４】
以上の説明においては、第１の金属酸化物層５を基板１上に一様に形成する例について説明したが、ソース電極４上にパターンニングしてソース電極４と同じ形状に形成してもよい。
【０１４５】
以上の説明においては、有機化合物層６を基板１上に一様に形成する例について説明したが、パターンニングされて基板１上の一部に形成してもよい。また、異なる色を発光する有機化合物層６を画素毎に個別に形成してもよい。
【０１４６】
以上の説明においては、第２の金属酸化物層７を基板１上に一様に形成する例を中心に説明したが、図８に示すように、ドレイン電極８と同時にパターンニングしてドレイン電極８と同じ形状に形成してもよい。
【０１４７】
最後に、本発明の有機発光素子を適用した表示装置、及びこれを用いた電子機器の一例について説明する。
【０１４８】
図９は、本発明の表示装置１００を適用した移動体通信端末機１０２の構成を示す斜視図であり、図１０は、本発明の表示装置１００を適用したモバイル型のパーソナルコンピューター１０１の構成を示す斜視図であり、図１１は、本発明の表示装置１００を適用した電子ペーパー１０３の構成を示す図である。
【０１４９】
その他にも本発明の表示装置１００は、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器（例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機）、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１ 基板
２ ゲート電極
３ ゲート絶縁膜
４ ソース電極
５ 第１の金属酸化物層
６ 有機化合物層
７ 第２の金属酸化物層
８ ドレイン電極
９ 保護膜
５０ 表示装置
５１ 有機発光素子
５２ 薄膜トランジスタ
１００ 表示装置
１０１ パーソナルコンピューター
１０２ 移動体通信端末機
１０３ 電子ペーパー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子、その有機発光素子を用いた表示装置、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陰極および陽極と、これらに挟まれる少なくとも一層の発光性有機化合物層（有機エレクトロルミネッセンス層）によって形成される有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子（以下、「有機発光素子」と記載する。）は、無機ＥＬ素子に比べて印加電圧を大幅に低下させることができ、多彩な発光色の素子が作製可能である（例えば、非特許文献１〜３、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
また、この有機発光素子については既に様々な発光色の素子、また高輝度、高効率の素子が開発されており、表示装置の画素としての利用や光源としての利用など多種多様な実用化用途が検討されている。
【０００４】
現在、より高性能な有機発光素子を得るため、材料の開発・改良をはじめ、様々なデバイス構造が提案されており、活発な研究が行われている（特許文献４参照）。
【０００５】
図１２は、下記特許文献４に記載されている従来の表示装置５０の断面図である。表示装置５０は、複数の有機発光素子５１を有する層と、各々の有機発光素子５１を駆動するスイッチング素子である薄膜トランジスタ５２を有する層の二層を重ねることにより所謂１Ｔ１Ｃ（１トランジスタ１キャパシタ）構造を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１５３９６７号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３７７号公報
【特許文献３】特開平１１−４０３５８号公報
【特許文献４】特開２００７−５３２８６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.51(12),21 September 1987,p.913
【非特許文献２】Appl.Phys.Lett.71(1),7 July 1997,p.34
【非特許文献３】Nature 357,477 1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の表示装置では、上述のように有機発光素子を有する層と薄膜トランジスタを有する層の二層が必要であるために、表示装置全体の薄型化には自ずと限界があった。
【０００９】
したがって本発明の目的は、従来の有機発光素子の性能を損なうことなく一層薄型化された有機発光素子を実現し、この有機発光素子を用いてフレキシブル（折り曲げ可能）な表示装置、およびこれを用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成し得た本発明の有機発光素子は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された少なくとも１層の有機化合物層と、前記有機化合物層上に形成された第２電極とを有するものである。
【００１１】
このような構成により、スイッチング機能素子であるトランジスタを有機発光素子内に形成することができるため、表示装置の薄型化に有利である。
【００１２】
上記有機発光素子において、前記第１電極がソース電極であり、該ソース電極上であって前記有機化合物層の下に第１の金属酸化物層が形成され、前記第２電極がドレイン電極であり、前記有機化合物層上であって前記ドレイン電極の下に第２の金属酸化物層が形成されていることが望ましい。
【００１３】
このような構成により、有機発光素子を封止すること無しに安定かつ優れた発光効率を実現することが可能となる。
【００１４】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極とが前記基板の水平方向に互いに離れて形成されている態様とすることができる。
【００１５】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域内に前記ゲート電極が形成されている。
【００１６】
ゲート電極を特定の領域内に配置することにより、隣接する発光箇所への影響を最小限に抑えることができる。
【００１７】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて、前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されている構成をとることが望ましい。
【００１８】
ドレイン電極とゲート電極を重ねることにより有機発光素子を小型化できるとともに、ゲート電極から発生する電界がソース電極に遮蔽されることなく整流に関与するという有利な効果を発揮させることができる。
【００１９】
上記有機発光素子において、前記基板の垂直方向からみて前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されており、前記ソース電極の幅は、前記ドレイン電極の幅よりも狭く、かつ前記ゲート電極の幅よりも狭くすることが好ましい。
【００２０】
ソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極を重ねることにより有機発光素子を小型化できるとともに、ゲート電極から発生する電界がソース電極に遮蔽される影響を小さくできるという有利な効果がある。
【００２１】
上記有機発光素子において、前記第１の金属酸化物層が酸化亜鉛を含む構成、或いは、前記第２の金属酸化物層が酸化モリブデンを含む構成とすることが望ましい。
【００２２】
上記有機発光素子において、前記有機化合物層を下記式（１）で示されるホウ素化合物で構成することが望ましい。
【化１】
【００２３】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または相異なり、置換基を有していてもよいアリール基または複素環基であるか、あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のいずれか２個が互いに結合して環を形成しており；Ｒ４は水素原子または置換基であり；ｍは０〜２の整数であり；ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；Ｑは連結基であり；Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子であり；点線の半円弧はＱとＸとが共通する環の一部であってもよいことを表し；ＱとＸとの間の点線および実線は単結合または二重結合を表し；ＸからＢに向かう矢印は配位結合を表し；Ｒａは水素または１〜４価の有機骨格であり；ｎは１〜４の整数であり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる］
【００２４】
上記有機発光素子において、前記有機化合物層を高分子材料で構成することが望ましい。
【００２５】
上記有機発光素子において、前記高分子材料をポリフルオレンまたその誘導体とすることが望ましい。
【００２６】
上記有機発光素子において、前記ソース電極は、仕事関数がインジウム酸化錫（ＩＴＯ）と同等もしくはそれ以上の値を持つ材料を含む構成とすることが望ましい。
【００２７】
上記有機発光素子において、前記ソース電極がフッ素酸化錫（ＦＴＯ）を含む構成とすることが望ましい。
【００２８】
上記目的を達成し得た本発明の表示装置および電子機器は、上記の本発明の有機発光素子を用いたものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、従来の有機発光素子の性能を損なうことなく一層薄型化された有機発光素子を実現し、この有機発光素子を用いてフレキシブル（折り曲げ可能）な表示装置、およびこれを用いた電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における有機発光素子の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における有機発光素子の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３における有機発光素子の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４における有機発光素子の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５における有機発光素子の平面図である。
【図６】図５に示した有機発光素子のＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の実施の形態６における有機発光素子の平面図である。
【図８】図７に示した有機発光素子のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の表示装置を適用した移動体通信端末機の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の表示装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の表示装置を適用した電子ペーパーの構成を示す図である。
【図１２】従来の表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の有機発光素子、表示装置および電子機器を図面に基づき説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における有機発光素子の断面図である。
図１において、基板１上の所定の位置にパターンニングされたゲート電極２、ゲート電極２上のゲート絶縁膜３、ゲート絶縁膜３上にパターンニングされたソース電極４、ソース電極４上の第１の金属酸化物層５、第１の金属酸化物層５上の有機化合物層６、有機化合物層６上にパターンニングされた第２の金属酸化物層７及びドレイン電極８がそれぞれ形成されている。実施の形態１における有機発光素子は、ドレイン電極８等の絶縁性を維持する観点で保護膜９によって覆われていてもよい。
【００３３】
図１の有機発光素子において、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、有機化合物層６、及びドレイン電極８により１つのトランジスタが構成されている。有機化合物層６は、トランジスタの活性領域（チャネル層）として作用する。
【００３４】
また図１の有機発光素子において、電気伝導性のあるソース電極４と電気伝導性のあるドレイン電極８とが有機化合物層６を挟む構成を有しているので、これらが一種のキャパシタを構成している。ドレイン電極８には通常、正の電位が印加され、ソース電極４はドレイン電極８の電位に対して相対的に負の電位が印加される。ソース電極４とドレイン電極８との間の電位差が増大すればソース電極４とドレイン電極８との間の有機化合物層６に一定量以上の電荷が流れ、これに伴い有機化合物層６からの発光が観察される（図１の矢印参照）。
【００３５】
ソース電極４とドレイン電極８との間の電位差は、ゲート電極２に印加される電位によって制御される。ゲート電極２に印加される電位により有機化合物層６中に形成される空乏層の広さが制御される。これによってドレイン電極８からソース電極４に流れるドレイン電流量が調節できるため、ソース電極４とドレイン電極８との間の電位差が制御される。
【００３６】
本発明では、ソース電極４がトランジスタのソース電極の役割と有機発光素子（キャパシタ）の陰極の役割を兼ね、ドレイン電極８がトランジスタのドレイン電極の役割と有機発光素子（キャパシタ）の陽極の役割を兼ねるため、一つのトランジスタにより１Ｔ１Ｃを形成することができる。したがって、上記従来の表示装置５０のように有機発光素子５１を有する層と薄膜トランジスタ５２を有する層の二層を別々に設ける必要がなく、薄くて柔軟性のある表示装置を提供することができる。以下、ソース電極４を「陰極」と記載する場合があり、ドレイン電極８を「陽極」と記載する場合がある。
【００３７】
ここまで、実施の形態１における有機発光素子の基本的構成および動作について説明したが、各電極の配置については上記の例に限られるものではなく、少なくとも基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、有機化合物層６、ドレイン電極８が順次積層された構造のものであれば１Ｔ１Ｃ構造を提供することができる。
【００３８】
ただし、実施の形態１では第１電極をソース電極４、第２電極をドレイン電極８とした場合について説明したが、必ずしもその必要はなく、第１電極（有機化合物層６の下側）をドレイン電極８とし、第２電極（有機化合物層６の上側）をソース電極４としてもよい。
【００３９】
実施の形態１では基板１の垂直方向からみてソース電極４とドレイン電極８とが基板１の水平方向に互いに離れて形成されている例について説明した。これは、ソース電極４とドレイン電極８とが離れていることにより、有機化合物層６中に形成されるチャネル層に対してゲート電極２を近づけることができ、ゲート電極２からの電界が一層確実にチャネル層に印加されることを目的としたものである。しかし、例えばソース電極４とドレイン電極８が基板１の垂直方向からみて重なるように配置されていたとしてもゲート電極２によるトランジスタのドレイン電流制御は可能である。したがって、本発明においてソース電極４とドレイン電極８が配置される位置が特に制限されるものではない。
【００４０】
各電極の配置のバリエーションについては、後述の実施の形態２以降において説明することとし、以下では本発明にかかる有機発光素子の各構成要素について詳しく説明する。
【００４１】
（１）基板
基板１は、有機発光素子の支持体となるものであり、さらにここでは陰極が直接作製される支持体でもある。本実施形態の有機発光素子は、光の取り出し方向を制限されるものではなく、基板１側から光を取り出す構成（ボトムエミッション型）の場合と、基板１とは反対側の陽極から光を取り出す構成（トップエミッション型）の場合と、その両方が可能な場合（透明型）の３つが考えられる。ボトムエミッション型の場合、基板１および陰極は、それぞれ、実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）とされている。
【００４２】
基板１の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等、或いはシリコンが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
このような基板１の厚さは、特に限定されないが、０．１〜３０ｍｍ程度であることが好ましく、０．１〜１０ｍｍ程度であることがより好ましい。
【００４４】
トップエミッション型の場合、基板１には、透明基板および不透明基板のいずれも用いることができる。
【００４５】
不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
【００４６】
本実施の形態における陰極は、通常の有機発光素子と異なり仕事関数を小さくするという制約を受けない。つまり、仕事関数の大きな材料を用いることができ、大気下での安定性を獲得するためにはその方が望ましい。その他に求められる特性としては、導電性に優れていること、そしてボトムエミッション型および透明型の場合、その透過性に優れていることである。これらは陽極においても同様で、仕事関数が大きく、導電性に優れ、トップエミッション型および透明型の場合、透過性に優れている材料を用いることが望ましい。
【００４７】
（２）ゲート電極
ゲート電極２は、陰極（ソース電極）と陽極（ドレイン電極）との間の電位差を制御するための制御電極として機能する。ゲート電極２の構成材料としては、導電性を有するものであれば特に制限されることなく使用できるが、電気伝導率の高いアルミニウム、銀、銅、金、不純物をドープされたシリコン等が好ましく用いられる。
【００４８】
ゲート電極２の厚さは特に制限されないが、最低１層乃至数層の原子層を成膜させるために例えば１ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上とする。上限も特には制限されないが、ゲート電極２を画素毎にパターンニングする場合はゲート電極２の端部の段差が大きくなり過ぎることは好ましくない。ゲート電極２よりも上側に形成される各層の平坦性が保たれなくなるからである。この様な観点から、ゲート電極２の厚さは、例えば１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下とすることが望ましい。ゲート電極２に光透過性を要求する場合には、例えば０．０２μｍ以下、好ましくは０．０１μｍ以下とする。
【００４９】
（３）ゲート絶縁膜
ゲート絶縁膜３は、チャネル層を構成する有機化合物層６、或いは、ソース電極４とゲート電極２とがショートしないように設けられる絶縁膜であり、例えばＳｉＯ２膜により構成される。有機発光素子を用いた表示装置の動作を高速にさせるためには、誘電率の高い絶縁膜を使用する。高誘電率の材料として、例えばＨｆＳｉＯＮ膜を用いることができる。
【００５０】
（４）陰極（ソース電極）、陽極（ドレイン電極）
陰極および陽極の構成材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｂ含有ＳｎＯ2、Ａｌ含有ＺｎＯ等の導電性金属酸化物、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。本実施の形態のように、ソース電極４を陰極として用いる場合には、ソース電極４或いはドレイン電極８の構成材料として好ましくはＡｕが用いられる。ソース電極４或いはドレイン電極８のＡｕは、後述する程度の厚さに形成すると透明となるが、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）等の導電性金属酸化物を用いて透明とすることもできる。
【００５１】
陰極の厚さは特に限定されないが、１０〜２００ｎｍ程度であることが好ましく、３０〜１５０ｎｍ程度であることがより好ましい。また、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料を用いる場合、例えば厚さを５〜５０ｎｍ程度、好ましくは５〜３０ｎｍ程度、さらに好ましくは５〜１０ｎｍ程度にすることで光透過可能となるため、ボトムエミッション型の陰極として使用することができる。
【００５２】
陽極の厚さも特に限定されないが、１０〜１００００ｎｍ程度であることが好ましく、３０〜１５０ｎｍ程度であることがより好ましい。また、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料を用いる場合でも、例えば厚さを１０〜５０ｎｍ程度、好ましくは５〜３０ｎｍ程度、さらに好ましくは５〜１０ｎｍ程度にすることで光透過可能となるため、トップエミッション型の陽極として使用することができる。
【００５３】
陰極、陽極の幅（図１の左右方向の幅）は、５〜２０μｍ（より好ましくは８〜１５μｍ）とすることが望ましい。また、図１において、陰極と陽極との間隔（基板１の面内方向であって、図１の左右方向）は、１〜２０μｍ（より好ましくは５〜１５μｍ）とすることが望ましい。
【００５４】
（５）有機化合物層
有機化合物層６は、有機発光素子の発光を担う層であり、少なくとも発光材料を含む層である。それゆえ、発光材料と正孔輸送性有機材料との混合もしくは積層であっても構わない。発光材料の構成材料としては、各種高分子の発光材料（高分子材料）、各種低分子の発光材料（低分子材料）を単独または組み合わせて用いることができる。
【００５５】
発光材料としては、各種高分子の発光材料（高分子材料）や、特定のホウ素化合物等の各種低分子の発光材料（低分子材料）を単独または組み合わせて用いることができる。
【００５６】
高分子の発光材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ−フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキル，フェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）のようなポリアセチレン系化合物、ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレンビニレン）（ＲＯ−ＰＰＶ）、シアノ−置換−ポリ（パラ−フェンビニレン）（ＣＮ−ＰＰＶ）、ポリ（２−ジメチルオクチルシリル−パラ−フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ−ＰＰＶ）、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチルヘキソキシ）−パラ−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物、ポリ（３−アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン−アルト−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω−ビス［Ｎ，Ｎ’−ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］−ポリ［９，９−ビス（２−エチルヘキシル）フルオレン−２，７−ジル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニル−オルト−コ（アントラセン−９，１０−ジイル）のようなポリフルオレン系化合物、ポリ（パラ−フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５−ジアルコキシ−パラ−フェニレン）（ＲＯ−ＰＰＰ）のようなポリパラフェニレン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）のようなポリカルバゾール系化合物、ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）のようなポリシラン系化合物等が挙げられる。中でも、Ｆ８ＢＴを用いることが好ましい。
【００５７】
一方、低分子の発光材料としては、例えば、下記式（１）で示されるホウ素化合物で構成することが望ましい。
【００５８】
【化２】
【００５９】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または相異なり、置換基を有していてもよいアリール基または複素環基であるか、あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のいずれか２個が互いに結合して環を形成しており；Ｒ４は水素原子または置換基であり；ｍは０〜２の整数であり；ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；Ｑは連結基であり；Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子であり；点線の半円弧はＱとＸとが共通する環の一部であってもよいことを表し；ＱとＸとの間の点線および実線は単結合または二重結合を表し；ＸからＢに向かう矢印は配位結合を表し；Ｒａは水素または１〜４価の有機骨格であり；ｎは１〜４の整数であり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる］
【００６０】
上記式（１）において、Ｒ１、Ｒ２またはＲ３で表される、置換基を有していてもよいアリール基における「アリール基」としては、例えば、フェニル基、ビフェニリル基（例えば、４−ビフェニリル基など）、ナフチル基（例えば、２−ナフチル基など）、テトラヒドロナフチル基（例えば、５，６，７，８−テトラヒドロナフタレン−２−イル基など）、インデニル基（例えば、１Ｈ−インデン−５−イル基など）、インダニル基（例えば、インダン−５−イル基など）などが挙げられるが、これらのアリール基に限定されるものではない。これらのアリール基のうち、フェニル基、ビフェニリル基（例えば、４−ビフェニリル基など）、ナフチル基（例えば、２−ナフチル基など）が好適である。
【００６１】
Ｒ１、Ｒ２またはＲ３で表される、置換基を有していてもよい複素環基における「複素環基」としては、例えば、ピロリル基（例えば、２−ピロリル基など）、ピリジル基（例えば、２−ピリジル基など）、キノリル基（例えば、２−キノリル基など）、ピペリジニル基（例えば、４−ピペリジニル基など）、ピペリジノ基、フリル基（例えば、２−フリル基など）、チエニル基（例えば、２−チエニル基など）などが挙げられるが、これらの複素環基に限定されるものではない。これらの複素環基のうち、ピリジル基（例えば、２−ピリジル基など）、チエニル基（例えば、２−チエニル基など）が好適である。
【００６２】
これらの置換基を有していてもよいアリール基および複素環基における「置換基」としては、例えば、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、ハロアルキル基（例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基など）、炭素数１〜４の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基など）、炭素数５〜７の環状アルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基など）、炭素数１〜８の直鎖状もしくは分岐鎖状アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基など）、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、各アルキル基が炭素数１〜４であるモノもしくはジアルキルアミノ基（例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基など）、アシル基（例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基など）、炭素数２〜６のアルケニル基（例えば、ビニル基、１−プロペニル基、アリル基など）、炭素数２〜６のアルキニル基（例えば、エチニル基、１−プロピニル基、プロパルギル基など）、フェニル基、置換フェニル基（例えば、４−フルオロフェニル基、４−クロロフェニル基、４−メチルフェニル基（ｐ−トリル基）、４−メトキシフェニル基、４−ニトロフェニル基など）、カルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルカルバモイル基（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジエチルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジプロピルカルバモイル基など）などが挙げられるが、これらの置換基に限定されるものではない。
【００６３】
あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、いずれか２個が互いに結合して環を形成していてもよい。このような環としては、例えば、Ｒ１とＲ２とが結合した結果、ボロール環、ベンゾボロール環、ジベンゾボロール環、１，４−ジヒドロボリニン環、１，４−ジヒドロベンゾ［ｂ］ボリニン環、５，１０−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｅ］ボリニン環、４Ｈ−１，４−オキサボリニン環、４Ｈ−ベンゾ［ｂ］［１，４］オキサボリニン環、１０Ｈ−ジベンゾ［ｂ，ｅ］［１，４］オキサボリニン環、１，４−ジヒドロ−１，４−アザボリニン環、１，４−ジヒドロベンゾ［ｂ］［１，４］アザボリニン環、５，１０−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｅ］［１，４］アザボリニン環などを形成した場合；Ｒ１とＲ３とが結合した結果、５，６−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｄ］ボリニン環などを形成した場合；さらにこれらの環が置換基を有する場合；などが挙げられるが、これらの環に限定されるものではない。上記式（１）において、Ｒ４で表される置換基としては、例えば、置換基を有していてもよいアリール基および複素環基における「置換基」として列挙した上記のような置換基が挙げられるが、これらの置換基に限定されるものではない。
【００６４】
上記式（１）において、ｍは、Ｘに結合した置換基Ｒ４の数であり、Ｘの原子価や、ＱとＸとの間の結合が単結合または二重結合のいずれであるか、ＱとＸとが共通する環の一部であるか否かなどに応じて、０〜２の整数である。なお、ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なる。
【００６５】
上記式（１）において、Ｑで表される連結基としては、例えば、＝Ｃ＜、＝ＣＨ−、−ＣＨ＜、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ６Ｈ４−（例えば、−（１，２−Ｃ６Ｈ４）−など）、−Ｃ１０Ｈ６−（例えば、−（１，２−Ｃ１０Ｈ６）−など）、−ＣＯ−、−ＣＳ−、−ＣＨ２Ｎ＜、−ＣＨ２Ｎ＝などが挙げられるが、これらの連結基に限定されるものではない。これらの連結基のうち、＝Ｃ＜、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−が好適である。
【００６６】
上記式（１）において、Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子である。これらの原子のうち、窒素原子、酸素原子が好適である。
【００６７】
上記式（１）において、点線の半円弧で表されるＱとＸとが共通する環としては、例えば、ピロール環、ピリジン環、インドール環、イソインドール環、キノリン環、イソキノリン環、フラン環、ピラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、クロメン環、イソクロメン環、ホスフィンドール環、イソホスフィンドール環、ホスフィノリン環、イソホスフィノリン環、チオフェン環、チオピラン環、チオクロメン環、イソチオクロメン環、セレノフェン環、セレノピラン環、セレノクロメン環、イソセレノクロメン環などが挙げられるが、これらの環に限定されるものではない。これらの環は、置換基を有していてもよい。これらの環のうち、ピリジン環、キノリン環、フラン環、チオフェン環が好適である。
【００６８】
上記式（１）において、Ｒａで表される１価の有機骨格としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基、フェニル基、４−メチルフェニル基（ｐ−トリル基）、ナフチル基（例えば、２−ナフチル基など）などが挙げられ、Ｒａで表される２価の有機骨格としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、フェニレン基（例えば、１，４−フェニレン基など）、ナフチレン基（例えば、２，６−ナフチレン基など）などが挙げられ、Ｒａで表される３価の有機骨格としては、例えば、メタントリイル基、エタントリイル基（例えば、エタン−１，１，２−トリイル基など）、プロパントリイル基（例えば、プロパン−１，２，３−トリイル基など）、ベンゼントリイル基（例えば、ベンゼン−１，３，５−トリイル基など）、ナフタレントリイル基（例えば、ナフタレン−１，４，６−トリイル基など）などが挙げられ、Ｒａで表される４価の有機骨格としては、例えば、メタンテトライル基、エタンテトライル基（例えば、エタン−１，１，２，２−テトライル基など）、プロパンテトライル基（例えば、プロパン−１，１，２，３−テトライル基など）、ベンゼンテトライル基（例えば、ベンゼン−１，２，４，５−テトライル基など）、ナフタレンテトライル基（例えば、ナフタレン−１，４，５，８−テトライル基など）などが挙げられるが、これらの有機骨格に限定されるものではない。
【００６９】
上記式（１）において、ｎは、Ｒａで表される水素または１〜４価の有機骨格に結合した含ホウ素環部分（角括弧で囲まれた部分）の数であり、Ｒａが水素である場合、ｎは１であり、Ｒａが１〜４価の有機骨格である場合、ｎは１〜４の整数である。なお、ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる。
【００７０】
上記式（１）において、好ましくは、ＱおよびＸが共通する環の一部であり、より好ましくは、上記共通する環がピリジン環、キノリン環またはチオフェン環であり、Ｘが該ピリジン環または該キノリン環の窒素原子あるいは該チオフェン環の硫黄原子であり、ｍが０である。すなわち、下記式（２）：
【００７１】
【化３】
【００７２】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２およびＲ３は、各々、同一または相異なり；ピリジン環は置換基を有していてもよく；ＮからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物、および、下記式（３）：
【００７３】
【化４】
【００７４】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２およびＲ３は、各々、同一または相異なり；キノリン環は置換基を有していてもよく；ＮからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物、および、下記式（４）：
【００７５】
【化５】
【００７６】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２およびＲ３は、各々、同一または相異なり；チオフェン環は置換基を有していてもよく；ＳからＢに向かう矢印は配位結合を表す］で示されるホウ素化合物が好適である。
【００７７】
また、上記式（１）において、好ましくは、Ｑがメチレン基であり、Ｘが窒素原子であり、ｍが２である。すなわち、下記式（５）：
【００７８】
【化６】
【００７９】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが１である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、各々、同一または相異なり；ＮからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物が好適である。
【００８０】
さらに、上記式（１）において、好ましくは、Ｑがメチレン基であり、Ｘが酸素原子であり、ｍが１である。すなわち、下記式（６）：
【００８１】
【化７】
【００８２】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒａおよびｎは上記式（１）と同じ意味を有し；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、各々、同一または相異なり；ＯからＢに向かう矢印は配位結合を表す］
で示されるホウ素化合物が好適である。
【００８３】
また、他の低分子の発光材料としては、例えば、配位子に下記化２で示す２，２’−ビピリジン−４，４’−ジカルボン酸を持つ、３配位のイリジウム錯体、ファクトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ3）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ3）、８−ヒドロキシキノリン 亜鉛（Ｚｎｑ2）、（１，１０−フェナントロリン）−トリス−（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−ブタン−１，３−ジオネート）ユーロピウム（III）（Ｅｕ（ＴＴＡ）3（ｐｈｅｎ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィンプラチナム（II）のような各種金属錯体、ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセン、６−ニトロクリセンのようなクリセン系化合物、ペリレン、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−３，４，９，１０−ペリレン−ジ−カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）のようなペリレン系化合物、コロネンのようなコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、４−（ジ−シアノメチレン）−２−メチル−６−（パラ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）のようなピラン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、２，５−ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物、２，２’−（パラ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル（１，４−ジフェニル−１，３−ブタジエン）、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物、ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、ペリノンのようなペリノン系化合物、オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、１，２，３，４，５−ペンタフェニル−１，３−シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）のようなシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物、２，２’，７，７’−テトラフェニル−９，９’−スピロビフルオレンのようなスピロ化合物、フタロシアニン（Ｈ2Ｐｃ）、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物等が挙げられる。
【００８４】
正孔輸送性有機材料は、有機化合物層６内での正孔の輸送を促進させるものである。
【００８５】
この正孔輸送性有機材料には、各種ｐ型の高分子材料や、各種ｐ型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。
【００８６】
ｐ型の高分子材料（有機ポリマー）としては、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。
【００８７】
また、前記化合物は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン／スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等が挙げられる。
【００８８】
一方、ｐ型の低分子材料としては、例えば、１，１−ビス（４−ジ−パラ−トリアミノフェニル）シクロへキサン、１，１’−ビス（４−ジ−パラ−トリルアミノフェニル）−４−フェニル−シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ１）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メトキシフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ３）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、ＴＰＴＥのようなアリールアミン系化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（パラ−トリル）−パラ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（メタ−トリル）−メタ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、Ｎ−フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、４−ジ−パラ−トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、ＯxＺのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、ｍ−ＭＴＤＡＴＡのようなトリフェニルメタン系化合物、１−フェニル−３−（パラ−ジメチルアミノフェニル）ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン（シクロヘキサジエン）系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ジ（４−ジメチルアミノフェニル）−１，３，４，−オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、９−（４−ジエチルアミノスチリル）アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、２，４，７，−トリニトロ−９−フルオレノン、２，７−ビス（２−ヒドロキシ−３−（２−クロロフェニルカルバモイル）−１−ナフチルアゾ）フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、１，４−ジチオケト−３，６−ジフェニル−ピロロ−（３，４−ｃ）ピロロピロールのようなピロール系化合物、フローレンのようなフローレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられる。
【００８９】
有機化合物層６の厚さは特に限定されないが、有機化合物層６が薄過ぎると陽極と陰極とがショートを起こす可能性があり、一方、有機化合物層６が厚過ぎると有機発光素子の駆動電圧が高くなり過ぎる可能性がある。そこで、有機化合物層６の厚さは、例えば１０〜１５０ｎｍ程度とすることが好ましく、４０〜１００ｎｍ程度とすることがより好ましい。
【００９０】
有機化合物層６は、正孔注入性を促進する第２の金属酸化物層７（後述する）から注入された正孔を輸送するとともに、電子注入性を促進する第１の金属酸化物層５（後述する）から電子を受け取る。そして正孔と電子とが再結合し、この再結合に際して放出されたエネルギーによりエキシトン（励起子）が生成し、エキシトンが基底状態に戻る際にエネルギー（蛍光やりん光）を放出（発光）する。
【００９１】
これらの中でも、有機化合物層６の構成材料としては、高分子の発光材料を主とするものが好ましい。液相プロセスにより成膜が可能な高分子材料は、電子注入性金属酸化物層６とより多くの接触面を作り得る。これにより、より発光効率の優れたものとすることができる。
【００９２】
有機化合物層６の構成材料としては、特に、ポリフルオレンまたその誘導体を主成分とする高分子の発光材料を用いることが好ましい。これにより、発光効率をより向上させることができる。
【００９３】
（６）第１の金属酸化物層
第１の金属酸化物層５は陰極から電子を注入し有機化合物層６への輸送を促進するものである。第１の金属酸化物層５は本発明の必須の構成要素ではないが、本発明の第１電極を陰極（ソース電極）とした場合は、後述する理由で第１の金属酸化物層５を用いることが推奨される。
【００９４】
第１の金属酸化物層５を構成する金属酸化物としては、伝導バンドのエネルギー準位が高いものが好ましく、特に限定されないが、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化二オブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせ用いることができる。この中でも、ｎ形半導体特性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いることが好ましい。
【００９５】
この第１の金属酸化物層５の成膜方法は特に制限されるものではなく、気相成膜法であるプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、スプレイ熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレイド法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法などの印刷技術を用いることができる。中でも、スプレイ熱分解法が好ましく用いられる。
【００９６】
第１の金属酸化物層５の厚さは特に限定されないが、１〜１０００ｎｍ程度であることが好ましく、より好ましくは１〜１００ｎｍ程度、さらに好ましくは１〜１０ｎｍ程度である。第１の金属酸化物層５の厚さの上限を定めるのは、第１の金属酸化物層５が厚すぎると透過する光が着色されてしまうからである。
【００９７】
（７）第２の金属酸化物層
第２の金属酸化物層７は陽極から正孔を注入し有機化合物層６への輸送を促進するものである。第２の金属酸化物層７は、本発明の必須の構成要素ではないが、本発明の第２電極を陽極（ドレイン電極）とした場合は、第２の金属酸化物層７を用いることが推奨される。
【００９８】
第２の金属酸化物層７を構成する金属酸化物としては、仕事関数が大きな化合物が好ましく、特に限定されないが、例えば、酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化モリブテン（ＭｏＯ3）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化レニウム（ＲｅＯ３）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９９】
これらの中でも、特に、ｐ形半導体特性を有する酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンを主成分とするものが好適である。酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンを主材料として構成することにより、第２の金属酸化物層７を正孔輸送力に特に優れたものとすることができる。
【０１００】
また、特に酸化バナジウムもしくは酸化モリブテンは、それ自体の正孔輸送性が高いため、陽極から有機化合物層６への正孔の注入効率が低下するのを好適に防止することもできるという利点がある。
【０１０１】
この第２の金属酸化物層７の成膜方法は特に制限されるものではなく、気相成膜法であるプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、スプレイ熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレイド法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法などの印刷技術を用いることができる。中でも真空蒸着法が好ましく用いられる。
【０１０２】
第２の金属酸化物層７の厚さは特に限定されないが、１〜１０００ｎｍ程度であることが好ましく、５〜５０ｎｍ程度であることがより好ましい。さらに好ましくは５〜１０ｎｍ程度である。第２の金属酸化物層７の厚さの上限を定めるのは、第２の金属酸化物層７が厚すぎると透過する光が着色されてしまうからである。
【０１０３】
さらに、本発明の必須構成要件ではないが、封止のための保護膜９を設けてもよく、その構成材料としては、一般的に用いられる封止材料を用いることができる。例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉまたはこれらを含む合金、酸化シリコン、各種樹脂材料等を挙げることができる。
【０１０４】
次に、有機化合物層６と陰極の間に上記第１の金属酸化物層５、有機化合物層６と陽極の間に第２の金属酸化物層７を設けることが望ましい理由について以下に説明する。
【０１０５】
有機化合物層６と陰極（ソース電極４）の間の第１の金属酸化物層５は、陰極自身に大気安定な仕事関数の大きな材料を用いることを可能にする。通常、電子注入のために仕事関数の小さい材料を陰極に使用する必要があるところを、その内部の電子注入部に、伝導バンドのエネルギー準位の高い、既に酸化した金属酸化物を用いることで、大気下での安定な電子注入を実現したものである。そのため、陰極と第１の金属酸化物層５との十分な電気的、物理的接触が必要であり、そのため、一例として基板１側に陰極を配置する構造を採った。これにより、高温のプロセスにも十分耐え得る素子構造を提供することができる。
【０１０６】
その観点からは、以下に示す金属酸化物系導電材料を陰極とし、その上に熱分解法等によって第１の金属酸化物層５を形成する等、陰極と第１の金属酸化物層５との接触を十分にする工程を適用することが好ましい。
【０１０７】
有機化合物層６と陽極の間の第２の金属酸化物層７は、大気下でもより安定な素子を実現するため、ここでも金属酸化物を用いた。ここでは、有機化合物層６と第２の金属酸化物層７との電気的、物理的接触を確実なものにするため、プロセス上の観点から気相成膜法を用いることがより好ましい。
【０１０８】
以上のように、有機化合物層６と各電極（陽極および陰極）と間に挟まれた層が金属酸化物であるという特徴、及び、有機化合物層６と第１および第２の金属酸化物層（５，７）との電気的、物理的接触が十分である界面が形成されているという二つの特徴により、電子は大気安定な陰極から、また正孔も大気安定な陽極から有機化合物層６に注入される。
【０１０９】
（製造プロセス例）
以上のような有機発光素子は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１１０】
以下では、有機化合物層６を、高分子材料を主材料として構成する場合を代表に説明する。
【０１１１】
［１］まず、基板１を用意し、この基板１上に陰極を形成する。
【０１１２】
陰極は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法のような気相成膜法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法のような液相成膜法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。ＦＴＯはスパッタ法が難しく、ＣＶＤ法やスプレイ熱分解法が用いられる。
【０１１３】
［２］次に、陰極上に第１の金属酸化物層５を形成する。
【０１１４】
第１の金属酸化物層５は、例えば、前述のような気相成膜法や液相成膜法等を用いて形成することができる。
【０１１５】
これらの中でも、第１の金属酸化物層５は、液相成膜法のスプレイ熱分解法を用いて形成するのがより好ましい。スプレイ熱分解法によれば、第１の金属酸化物層５をより緻密にかつ陰極との接触よく形成することができ、その結果、前述したような効果がより顕著なものとなる。
【０１１６】
［３］次に、第１の金属酸化物層５の上面に、有機化合物層６として発光性の高分子材料を形成する。もちろん、この中に正孔輸送性材料を混ぜることも可能であるし、先に発光性高分子材料を形成しておき、その上に正孔輸送材料を形成する積層も可能である。ここでは単層成膜の例を示す。積層はこれらを繰り返すことによって実現できる。
【０１１７】
まず、有機化合物層６を構成する高分子材料を溶媒（液状媒体）に溶解して液状材料を調製する。
【０１１８】
溶媒としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。
【０１１９】
これらの中でも、溶媒としては、非極性溶媒が好適であり、例えば、キシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。
【０１２０】
次に、この液状材料を第１の金属酸化物層５上に供給して、液状被膜を形成する。
【０１２１】
この液状材料の供給方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の各種塗布法を用いることができる。かかる塗布法によれば、液状被膜を比較的容易に形成することができる。
【０１２２】
次に、液状被膜中から溶媒を除去する。
【０１２３】
［４］次に、有機化合物層６の上に、第２の金属酸化物層７を形成する。
【０１２４】
第２の金属酸化物層７は、例えば、前述のような気相成膜法や液相成膜法等を用いて形成することができる。
【０１２５】
これらの中でも、第２の金属酸化物層７は、気相成膜法を用いて形成するのがより好ましい。気相成膜法によれば、有機化合物層６の表面を壊すことなく清浄にかつ陽極と接触よく形成することができ、その結果、前述したような効果がより顕著なものとなる。
【０１２６】
［５］次に、最終工程として第２の金属酸化物層７上に陽極を形成する。
【０１２７】
陽極は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属箔の接合等を用いて形成することができる。
【０１２８】
この後に、封止工程を行ってもよい。すなわち、陽極の絶縁性を保つため、必要により保護膜９を形成してもよい。
【０１２９】
以上のような工程を経て、本発明の有機発光素子が製造される。
【０１３０】
このような有機発光素子は、例えば光源として使用することができる。また、複数の有機発光素子をマトリックス状に配置することにより、表示装置を構成することができる。
【０１３１】
なお、表示装置の駆動方式は特に限定されず、アクティブマトリックス方式、パッシブマトリックス方式のいずれであってもよい。
【０１３２】
（実施の形態２）
次に、図２を参照しながら本発明の実施の形態２における有機発光素子について説明する。図２は、本発明の実施の形態２における有機発光素子の断面図である。図２において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、第２の金属酸化物層７、ドレイン電極８が順次積層されており、この点で実施の形態１で説明した有機発光素子と同様のものである。
【０１３３】
本発明の実施の形態２における有機発光素子が実施の形態１のものと異なる点は、ゲート電極２が小さめにパターンニングされることにより、ゲート電極２はソース電極４とドレイン電極８との間に配置される。これは、ゲート電極２の動作が隣接又は近接する有機発光素子に電界の影響を及ぼさないようにするためである。また、ソース電極４とドレイン電極８との間の所望の位置にゲート電極２を設けることができる。このため、有機化合物層６のうちドレイン電流を安定して制御するのに適した位置を選択してゲート電極２を設けることができる。
【０１３４】
（実施の形態３）
次に、図３を参照しながら本発明の実施の形態３における有機発光素子について説明する。図３は、本発明の実施の形態３における有機発光素子の断面図である。図３において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、第２の金属酸化物層７、ドレイン電極８が順次積層されている。実施の形態３においては、基板１の垂直方向からみて、ドレイン電極８とゲート電極２が重なって形成されており、ソース電極４はゲート電極２に重ならない位置に形成されている。このように各電極を構成することにより、実施の形態１または２の有機発光素子よりも１画素あたりの面積をコンパクトにして形成することができる。
【０１３５】
また、有機化合物層６のうちドレイン電極８の直下部分は、チャネル層として重要な役割を果たす部分であるが、この部分に重ねてゲート電極２を形成することにより、トランジスタの整流特性を安定させることができることも実施の形態３における有機発光素子の有利な作用効果の一つである。
【０１３６】
（実施の形態４）
次に、図４を参照しながら本発明の実施の形態４における有機発光素子について説明する。図４は、本発明の実施の形態４における有機発光素子の断面図である。図４において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、第２の金属酸化物層７、ドレイン電極８が順次積層されている。実施の形態４においては、基板１の垂直方向からみて、ソース電極４とドレイン電極８とゲート電極２が重なって形成されており、ソース電極４の幅は、ドレイン電極８の幅よりも狭く、かつ、ゲート電極２の幅よりも狭く形成されている。
【０１３７】
実施の形態４における有機発光素子は、基板１の垂直方向からみて、ソース電極４とドレイン電極８とゲート電極２が重なって形成されているため、実施の形態３における有機発光素子に比べてさらにコンパクトに形成されている。なお、ソース電極４の幅が狭く形成されているため、ゲート電極２からの電界がソース電極４によって遮蔽される程度は限定的であり、ソース電極４、ドレイン電極８、ゲート電極２は、トランジスタとして十分機能する。
【０１３８】
（実施の形態５）
次に、図５及び図６を参照しながら本発明の実施の形態５における有機発光素子について説明する。図５は、本発明の実施の形態５における有機発光素子の平面図であり、図６は、図５に示した有機発光素子のＡ−Ａ断面図である。図５及び図６において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ゲート電極２の中央部上のソース電極４、金属酸化物層５、有機化合物層６、円状に形成された第２の金属酸化物層７及びドレイン電極８が順次積層されている。このような構成であれば、トランジスタの各電極は、基板１を含む面内方向に非対称性がないため、安定して動作する。また、ドレイン電流の流れる方向がソース電極４を中心として放射状になるので、トランジスタがコンパクトかつ大容量となる。
【０１３９】
図５において、有機発光素子の各電極は、例えば次のように構成することができる。
ソース電極４の直径 １０μｍ
ソース電極４とドレイン電極８との間隔 １０μｍ
ドレイン電極８の幅（内径と外径の差） １０μｍ
ドレイン電極８の外径 ５０μｍ
したがって、１つの発光ポイントを約５０μｍで構成することができ、ＲＧＢの１画素では約２００μｍ以内で構成できる。これは、スーパーハイビジョン（４０００画素×２０００画素）の画像を約５０インチで構成することができるサイズに相当するものである。
【０１４０】
（実施の形態６）
次に、図７及び図８を参照しながら本発明の実施の形態６における有機発光素子について説明する。図７は、本発明の実施の形態６における有機発光素子の平面図であり、図８は、図７に示した有機発光素子のＢ−Ｂ断面図である。図７及び図８において、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ゲート電極２の中央部上のソース電極４、第１の金属酸化物層５、有機化合物層６、ソース電極４を囲むようにして設けられた枠状の第２の金属酸化物層７及びドレイン電極８が順次積層されている。本実施の形態における有機発光素子においても、トランジスタがコンパクトかつ大容量となる。
【０１４１】
また、本実施の形態では、発光ポイントが細長い形状を有しているため、ＲＧＢの３原色を並べて１画素としたとき、１画素の形状を正方形にすることができる。
【０１４２】
以上の説明においては、第２の金属酸化物層７がドレイン電極８と同じ形にパターンニングされたものを中心に説明したが、第２の金属酸化物層７はパターンニングされていてもよいし、図８に示すようにパターンニングされずに一様に設けられていてもよい。
【０１４３】
以上の説明においては、ゲート絶縁膜３を基板１上に一様に形成する例について説明したが、ゲート電極２上にパターンニングしてゲート電極２と同じ形状に形成してもよい。
【０１４４】
以上の説明においては、第１の金属酸化物層５を基板１上に一様に形成する例について説明したが、ソース電極４上にパターンニングしてソース電極４と同じ形状に形成してもよい。
【０１４５】
以上の説明においては、有機化合物層６を基板１上に一様に形成する例について説明したが、パターンニングされて基板１上の一部に形成してもよい。また、異なる色を発光する有機化合物層６を画素毎に個別に形成してもよい。
【０１４６】
以上の説明においては、第２の金属酸化物層７を基板１上に一様に形成する例を中心に説明したが、図８に示すように、ドレイン電極８と同時にパターンニングしてドレイン電極８と同じ形状に形成してもよい。
【０１４７】
最後に、本発明の有機発光素子を適用した表示装置、及びこれを用いた電子機器の一例について説明する。
【０１４８】
図９は、本発明の表示装置１００を適用した移動体通信端末機１０２の構成を示す斜視図であり、図１０は、本発明の表示装置１００を適用したモバイル型のパーソナルコンピューター１０１の構成を示す斜視図であり、図１１は、本発明の表示装置１００を適用した電子ペーパー１０３の構成を示す図である。
【０１４９】
その他にも本発明の表示装置１００は、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器（例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機）、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１ 基板
２ ゲート電極
３ ゲート絶縁膜
４ ソース電極
５ 第１の金属酸化物層
６ 有機化合物層
７ 第２の金属酸化物層
８ ドレイン電極
９ 保護膜
５０ 表示装置
５１ 有機発光素子
５２ 薄膜トランジスタ
１００ 表示装置
１０１ パーソナルコンピューター
１０２ 移動体通信端末機
１０３ 電子ペーパー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された第１電極と、
前記第１電極上に形成された少なくとも１層の有機化合物層と、
前記有機化合物層上に形成された第２電極と、
を有する有機発光素子。
【請求項２】
前記第１電極がソース電極であり、該ソース電極上であって前記有機化合物層の下に第１の金属酸化物層が形成され、前記第２電極がドレイン電極であり、前記有機化合物層上であって前記ドレイン電極の下に第２の金属酸化物層が形成されている請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極とが前記基板の水平方向に互いに離れて形成されている請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域内に前記ゲート電極が形成されている請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記基板の垂直方向からみて、前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されている請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されており、前記ソース電極の幅は、前記ドレイン電極の幅よりも狭く、かつ前記ゲート電極の幅よりも狭い請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第１の金属酸化物層が酸化亜鉛を含む請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記第２の金属酸化物層が酸化モリブデンを含む請求項１〜７のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記有機化合物層が下記式（１）で示されるホウ素化合物である請求項１〜８のいずれかに記載の有機発光素子。
【化１】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または相異なり、置換基を有していてもよいアリール基または複素環基であるか、あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のいずれか２個が互いに結合して環を形成しており；Ｒ４は水素原子または置換基であり；ｍは０〜２の整数であり；ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；Ｑは連結基であり；Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子であり；点線の半円弧はＱとＸとが共通する環の一部であってもよいことを表し；ＱとＸとの間の点線および実線は単結合または二重結合を表し；ＸからＢに向かう矢印は配位結合を表し；Ｒａは水素または１〜４価の有機骨格であり；ｎは１〜４の整数であり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる］
【請求項１０】
前記有機化合物層が高分子材料である請求項１〜８のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記高分子材料は、ポリフルオレンまたはその誘導体である請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記ソース電極は、仕事関数がインジウム酸化錫（ＩＴＯ）と同等もしくはそれ以上の値を持つ材料を含む請求項２ないし１１のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記ソース電極がフッ素酸化錫（ＦＴＯ）を含む請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の有機発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された第１電極と、
前記第１電極上に形成された少なくとも１層の有機化合物層と、
前記有機化合物層上に形成された第２電極と、
を有する有機発光素子。
【請求項２】
前記第１電極がソース電極であり、該ソース電極上であって前記有機化合物層の下に第１の金属酸化物層が形成され、前記第２電極がドレイン電極であり、前記有機化合物層上であって前記ドレイン電極の下に第２の金属酸化物層が形成されている請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極とが前記基板の水平方向に互いに離れて形成されている請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域内に前記ゲート電極が形成されている請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記基板の垂直方向からみて、前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されている請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記基板の垂直方向からみて、前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記ゲート電極が重なって形成されており、前記ソース電極の幅は、前記ドレイン電極の幅よりも狭く、かつ前記ゲート電極の幅よりも狭い請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第１の金属酸化物層が酸化亜鉛を含む請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記第２の金属酸化物層が酸化モリブデンを含む請求項１〜７のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記有機化合物層が下記式（１）で示されるホウ素化合物である請求項１〜８のいずれかに記載の有機発光素子。
【化１】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または相異なり、置換基を有していてもよいアリール基または複素環基であるか、あるいは、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のいずれか２個が互いに結合して環を形成しており；Ｒ４は水素原子または置換基であり；ｍは０〜２の整数であり；ｍが２である場合、複数個存在するＲ４は同一または相異なり；Ｑは連結基であり；Ｘは窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子またはセレン原子であり；点線の半円弧はＱとＸとが共通する環の一部であってもよいことを表し；ＱとＸとの間の点線および実線は単結合または二重結合を表し；ＸからＢに向かう矢印は配位結合を表し；Ｒａは水素または１〜４価の有機骨格であり；ｎは１〜４の整数であり；ｎが２〜４の整数である場合、複数個存在するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ｍ、Ｑ、Ｘ、点線の半円弧、ならびに、ＱとＸとの間の点線および実線は、各々、同一または相異なる］
【請求項１０】
前記有機化合物層が高分子材料である請求項１〜８のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記高分子材料は、ポリフルオレンまたはその誘導体である請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記ソース電極は、仕事関数がインジウム酸化錫（ＩＴＯ）と同等もしくはそれ以上の値を持つ材料を含む請求項２ないし１１のいずれかに記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記ソース電極がフッ素酸化錫（ＦＴＯ）を含む請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の有機発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１００９３８（Ｐ２０１１−１００９３８Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６２８１（Ｐ２００９−２５６２８１）
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
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