発光素子、発光装置、および電子機器
【課題】従来とは異なる素子構造を有する発光素子を形成することにより、発光効率が高く、かつ従来よりも寿命の長い発光素子を提供することを目的とする。さらに、発光効率の高い発光装置および電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子において、ＥＬ層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層（発光層）との間に正孔注入性を有する第１の層（正孔注入層）、および正孔輸送性を有する第２の層（正孔輸送層）を少なくとも有し、第２の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値が、第１の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値よりも大きくなるような構造を形成することにより、陽極として機能する電極側から注入される正孔（ホール）の注入量を制御し、発光素子の発光効率を向上させる。
【解決手段】一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子において、ＥＬ層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層（発光層）との間に正孔注入性を有する第１の層（正孔注入層）、および正孔輸送性を有する第２の層（正孔輸送層）を少なくとも有し、第２の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値が、第１の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値よりも大きくなるような構造を形成することにより、陽極として機能する電極側から注入される正孔（ホール）の注入量を制御し、発光素子の発光効率を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を挟んでなる電流励起型の発光素子、そのような発光素子を有する発光装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
そして、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
そのエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できるが、本発明は、発光性の物質に有機化合物を用いるものである。その場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【０００６】
このようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【０００７】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、物質に依存した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や物質開発等が行われている。
【０００８】
例えば、非特許文献１では、正孔ブロック層を設けることにより、燐光物質を用いた発光素子を効率良く発光させている。しかし、非特許文献１に記載されているように正孔ブロック層は耐久性がなく、発光素子の寿命は極端に短いという問題を有している。
【非特許文献１】テツオ ツツイ、外８名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．３８、Ｌ１５０２−Ｌ１５０４（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、従来とは異なる素子構造を有する発光素子を形成することにより、発光効率が高く、かつ従来よりも寿命の長い発光素子を提供することを目的とする。さらに、発光効率の高い発光装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の例示的な一態様となる発光素子は、一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、ＥＬ層は、一対の電極のうち、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層（発光層）との間に正孔注入性を有する第１の層（正孔注入層）、および正孔輸送性を有する第２の層（正孔輸送層）を少なくとも有し、第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、第２の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値は、第１の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
なお、上記構成において、第２の層のＨＯＭＯ準位の絶対値は、第１の層のＨＯＭＯ準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことを特徴とする。
【００１２】
上述した構成の発光素子を形成することにより、第１の層（正孔注入層）と第２の層（正孔輸送層）との間にエネルギーギャップを形成し、陽極として機能する電極側から注入される正孔（ホール）の第１の層（正孔注入層）から第２の層（正孔輸送層）への注入量を抑制することができるため、発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１３】
また、上記構成に加えて、陰極として機能する電極と第３の層（発光層）との間に電子の移動を制御する第４の層（キャリア制御層）を少なくとも有し、第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と正孔輸送性の第２の有機化合物とからなり、第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満であることを特徴とする。なお、第２の有機化合物の含有量が全体の１〜２０重量％となるように濃度を制御するのがさらに好ましい。
【００１４】
上記構成において、第４の層（キャリア制御層）を速度論的に機能させる場合には、第２の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値は、第１の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であり、第１の有機化合物の双極子モーメントをＰ１、第２の有機化合物の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３の関係を満たすことを特徴とする。
【００１５】
上記構成において、第１の有機化合物として金属錯体、第２の有機化合物として、芳香族アミン化合物を用いることが好ましい。
【００１６】
また、上記構成の他に、第４の層（キャリア制御層）を熱力学的に機能させる場合には、第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と電子トラップ性の第２の有機化合物とからなり、第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満であることを特徴とする。なお、第２の有機化合物の含有量が全体の０．１〜５重量％となるように濃度を制御するのがさらに好ましい。また、第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位の絶対値は、第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことを特徴とする。さらに、第１の有機化合物として金属錯体、第２の有機化合物として、クマリン誘導体、またはキナクリドン誘導体を用いることが好ましい。
【００１７】
また、上記構成において、第４の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
なお、上記各構成において、第３の層（発光層）は、電子輸送性の物質を含むことが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置および発光装置を有する電子機器も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、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ＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００２０】
発光素子のキャリアである正孔（ホール）の第１の層（正孔注入層）から第２の層（正孔輸送層）への注入量を抑制することができるため、発光層内における再結合確率を高めることができ、発光素子の発光効率を高めることができる。さらに、電子の移動速度を小さくすることができる構造を組み合わせることにより、高効率で長寿命な発光素子を得ることができる。また、開示された発光素子を、発光装置および電子機器に適用することにより、消費電力が低減された発光装置および電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、発光素子の第１の層（正孔注入層）から第２の層（正孔輸送層）への正孔（ホール）の注入量を抑制することができる構造を有する発光素子について説明する。
【００２３】
本実施の形態１における発光素子は、陽極として機能する第１の電極、陰極として機能する第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に設けられたＥＬ層とから構成されており、ＥＬ層は、少なくとも第１の電極側から順次積層された正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層を有し、正孔注入層が、第１の電極の仕事関数に関係なく正孔（ホール）注入が容易となる複合材料で形成され、かつ正孔輸送層のＨＯＭＯ準位が、正孔注入層のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられていれば良く、その他の層については、特に限定されない。また、本実施の形態１における発光素子は、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるように、それぞれに電圧を印加したときに、発光が得られるものとする。
【００２４】
そこで、図１に示すようにＥＬ層１０３の構成が、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５である場合について説明する。
【００２５】
図１に示す発光素子のＥＬ層１０３において、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されるため、フェルミ準位のシフトが起こり、第１の層（正孔注入層）１１１の第１の電極１０２との界面付近においてバンドベンディングが生じる。これにより、第１の電極１０２と第１の層（正孔注入層）１１１との界面付近における注入障壁が小さくなる（又は、実質的になくなる）ため、オーム接触しているかのように第１の電極１０２から第１の層（正孔注入層）１１１への正孔（ホール）のトンネル注入が可能となる。
【００２６】
また、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられている。このような構造とすることで、第１の層（正孔注入層）１１１に注入された正孔（ホール）が第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される量（注入量）を抑制することができる。従って、第２の層（正孔輸送層）１１２によるエネルギーギャップを設けない構造に比べて、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。なお、具体的には、第２の層１１２のＨＯＭＯ準位の絶対値は、第１の層１１１のＨＯＭＯ準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【００２７】
なお、図１に示す構造を形成することにより、第３の層（発光層）１１３に注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、発光素子の高効率化を図ることが可能になる。
【００２８】
従って、上述したように正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて第１の層（正孔注入層）１１１を形成することにより、単に第１の層（正孔注入層）１１１よりも第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が深い（絶対値が大きい）構造とすることにより素子効率の向上を図った場合に比べて、駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができるという特徴を有している。
【００２９】
また、特に第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合に、図１の様な構成は効果的である。第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合、発光領域は、第３の層（発光層）１１３と第２の層（正孔輸送層）１１２との界面付近になる。そして、もしこの界面近傍に過剰の正孔によってカチオンが生成してしまうとカチオンは消光剤として働く為、発光効率が顕著に低下してしまう。しかしながら、本構成は、正孔の注入量を抑制している為、第３の層（発光層）１１３周辺におけるカチオンの生成を抑制することができ発光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光素子を形成することができる。
【００３０】
本実施の形態１における発光素子の構造を図２を用いて説明する。基板１０１は、発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス、石英、プラスチックなどを用いることができる。
【００３１】
なお、上記基板１０１は、上述した発光素子を利用する製品である発光装置あるいは電子機器中に残存させてもよいが、最終製品中に残存せず発光素子の作製工程における支持体としての機能のみを有していてもよい。
【００３２】
基板１０１上に形成される第１の電極１０２には、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）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（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、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）等が挙げられる。但し、第１の電極１０２と接して形成されるＥＬ層１０３のうちの第１の層１１１は、第１の電極１０２の仕事関数に関係なく正孔（ホール）注入が容易である複合材料を用いて形成される為、電極材料として可能な材料（例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素も含む）であれば、あらゆる公知の材料を用いることができる。
【００３３】
これらの材料は、通常スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）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や、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（ＩＷＺＯ）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ることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
【００３４】
第１の電極１０２上に形成されるＥＬ層１０３には、公知の物質を用いることができ、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、ＥＬ層１０３を形成する物質には、有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【００３５】
ＥＬ層１０３は、正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層、発光性物質からなる発光層、電子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層、電子注入性の高い物質を含んでなる電子注入層などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【００３６】
ただし、本実施の形態１において、ＥＬ層１０３は、少なくとも第１の電極１０２側から順次積層された正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層を有し、正孔注入層は、複合材料を用いて形成され、かつ正孔輸送層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、正孔注入層のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きい）なるように設ける必要がある。
【００３７】
図２では、図１と同様にＥＬ層１０３が、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第４の層（電子輸送層）１１４、および第５の層（電子注入層）１１５の順に積層されてなる場合について説明する。
【００３８】
第１の層（正孔注入層）１１１には、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０２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ができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
【００３９】
複合材料に用いる有機化合物としては、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、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。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。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【００４０】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、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’，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’−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）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−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：ＤＮＴＰＤ）、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）、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）、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）、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）等の芳香族アミン化合物や、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−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（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のカルバゾール誘導体を挙げることができる。
【００４１】
また、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）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を挙げることができる。
【００４２】
さらに、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、ペンタセン、コロネン、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）等の芳香族炭化水素化合物も挙げることができる。
【００４３】
また、アクセプター性物質としては、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）、クロラニル等の有機化合物や、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。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００４４】
なお、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）等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、第１の層１１１に用いてもよい。
【００４５】
正孔輸送層である第２の層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば低分子の有機化合物であるＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（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、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、２，７−ジ（Ｎ−カルバゾリル）−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＳＦＤＣｚ）、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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｐ−ＹＧＡ１ＢＰ）、１，３，５−トリ（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ＴＣｚＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）や、高分子化合物であるＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤを用いることができる。
【００４６】
なお、上述した物質は、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、前記以外の公知の物質を用いることができる。
【００４７】
本実施の形態１において、第１の層１１１、及び第２の層１１２には上述した物質を用いることができるが、第２の層１１２に用いる物質の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、第１の層１１１に用いる物質のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように用いる物質を選択する必要がある。
【００４８】
なお、上述した材料のうち、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位は−５．２７［ｅＶ］、ＹＧＡＳＦのＨＯＭＯ準位は−５．４４［ｅＶ］、ＹＧＡＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．４０［ｅＶ］、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．４３［ｅＶ］、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５０［ｅＶ］である。従って、図１（Ａ）に示す構造とする場合には、例えば、第１の層１１１にＨＯＭＯ準位が−５．２７であるＮＰＢと酸化モリブデンの複合材料を用い、第２の層１１２にＨＯＭＯ準位が−５．４４であるＹＧＡＳＦを用いる組み合わせが可能である。
【００４９】
なお、上述した構造とすることにより、発光素子の第１の層（正孔注入層）１１１から第２の層（正孔輸送層）１１２への正孔（ホール）の注入量を抑制し、さらに第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。
【００５０】
第３の層１１３は、発光性の高い物質を含む発光層である。第３の層１１３には、次に挙げる低分子の有機化合物を用いることができる。
【００５１】
青色系の発光物質としては、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）などが挙げられる。
【００５２】
緑色系の発光物質としては、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）などが挙げられる。
【００５３】
黄色系の発光物質としては、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）などが挙げられる。さらに、赤色系の発光物質として、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）、７，１３−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）などが挙げられる。
【００５４】
また、第３の層１１３は、上述した発光性の高い物質を他の物質に分散させる構成としてもよい。なお、分散させる場合には、分散させる物質の濃度が、質量比で全体の２０％以下になるようにするのが好ましい。また、発光性の物質を分散させる物質としては、公知の物質を用いることができるが、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が深く（絶対値が大きく）、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が浅い（絶対値が小さい）物質を用いることが好ましい。
【００５５】
具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（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（ＩＩ）（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（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体を用いることができる。
【００５６】
また、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）、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）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物を用いることができる。
【００５７】
その他、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）、３，６−ジフェニル−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：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などの縮合芳香族化合物を用いることもできる。
【００５８】
また、発光性の物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。さらに、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等を添加してもよい。このように、発光性の高い物質を他の物質に分散させた構成とすることで、第３の層１１３の結晶化を抑制することができる。さらに、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【００５９】
また、上述した物質のうち、特に電子輸送性の物質を用いて発光性の物質を分散させて第３の層１１３を形成することがより好ましい。具体的には、上述した金属錯体、複素環化合物、縮合芳香族化合物のうちのＣｚＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、さらには、のちに示す第４の層１１４に用いることのできる物質として挙げられる高分子化合物を用いることもできる。
【００６０】
また、第３の層１１３には、次に挙げる高分子化合物を用いることもできる。
【００６１】
青色系の発光物質としては、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＦＯ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。
【００６２】
緑色系の発光物質としては、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。
【００６３】
橙色〜赤色系の発光物質としては、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００６４】
第４の層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む電子輸送層である。第４の層１１４には、例えば、低分子の有機化合物として、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物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、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。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が二層以上積層したものとしてもよい。
【００６５】
第４の層１１４には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、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）などを用いることができる。
【００６６】
また、第５の層１１５は、電子注入性の高い物質を含む電子注入層である。第５の層１１５には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、第２の電極１０４からの電子注入をより効率良く行うことができる。
【００６７】
第２の電極１０４には、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第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）、ユーロピウム（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が挙げられる。
【００６８】
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて第２の電極１０４を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
【００６９】
なお、第５の層１１５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素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用いて第２の電極１０４を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
【００７０】
また、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３、第４の層１１４、及び第５の層１１５が順次積層して形成されるＥＬ層１０３の作製方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、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用いることができる。なお、各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成してもよい。
【００７１】
第２の電極１０４についても、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法だけでなく、金属材料のペーストを用いてゾル−ゲル法等の湿式法により形成することができる。
【００７２】
上述した発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
【００７３】
なお、第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ａ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ｂ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第２の電極１０４を通って基板１０１と逆側から取り出される。さらに、第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合には、図３（Ｃ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板１０１側および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【００７４】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。ただし、少なくとも正孔注入層である第１の層１１１、正孔輸送層である第２の層１１２、および発光層である第３の層１１３を有し、第１の層１１１が複合材料で形成され、かつ第２の層１１２に用いる物質の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が第１の層１１１に用いる物質のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）物質が選択された構成であれば、上記以外のものでもよい。
【００７５】
また、図２（Ｂ）に示すように、基板１０１上に陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２が順次積層された構造としてもよい。なお、この場合のＥＬ層１０３は、第２の電極１０４上に第５の層１１５、第４の層１１４、第３の層１１３、第２の層１１２、第１の層１１１、第１の電極１０２が順次積層された構造となる。
【００７６】
なお、上述した発光素子を用いることで、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）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を作製することができる。
【００７７】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるＴＦＴの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、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。さらに、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。
【００７８】
本実施の形態１で示した発光素子では、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けることで、第１の層（正孔注入層）１１１から第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。これにより、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。また、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されることから、素子効率の向上だけでなく、駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができる。
【００７９】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１で示した正孔（ホール）の注入量を抑制する構造に加えて電子の移動速度を小さくする構造を有する発光素子について説明する。
【００８０】
本実施の形態２における発光素子は、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に設けられたＥＬ層とから構成されており、ＥＬ層は、少なくとも第１の電極側から順次積層された正孔注入層、正孔輸送層、発光層、及びキャリア制御層を有し、正孔注入層が複合材料で形成され、かつ正孔輸送層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、正孔注入層のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられていれば良く、その他の層については、特に限定されない。
【００８１】
そこで、図４に示すようにＥＬ層１０３の構成が、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第６の層（キャリア制御層）１１６、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５である場合について説明する。
【００８２】
図４に示す発光素子のＥＬ層１０３において、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されるため、フェルミ準位のシフトが起こり、第１の層（正孔注入層）１１１の第１の電極１０２との界面付近においてバンドベンディングが生じる。これにより、第１の電極１０２と第１の層（正孔注入層）１１１との界面付近における注入障壁が小さくなる（又は、実質的になくなる）ため、オーム接触しているかのように第１の電極１０２から第１の層（正孔注入層）１１１への正孔（ホール）のトンネル注入が可能となる。
【００８３】
また、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられている。このような構造とすることで、第１の層（正孔注入層）１１１に注入された正孔（ホール）が第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される量（注入量）を抑制することができる。従って、第２の層（正孔輸送層）１１２によるエネルギーギャップを設けない構造に比べて、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。なお、具体的には、第２の層１１２のＨＯＭＯ準位の絶対値は、第１の層１１１のＨＯＭＯ準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【００８４】
なお、図４に示す構造とすることで、第３の層（発光層）１１３に注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。また、第２の電極１０４と第３の層（発光層）１１３との間に第６の層（キャリア制御層）１１６を設けることにより、第２の電極１０４から第３の層（発光層）１１３に到達するまでの電子の移動速度を小さくすることができるため、第３の層（発光層）１１３において再結合するキャリア（電子と正孔）のバランスが向上し、素子の高効率化を図ることが可能になる。
【００８５】
また、特に第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合に、図４の様な構成は効果的である。第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合、発光領域は、第３の層（発光層）１１３と第２の層（正孔輸送層）１１２との界面付近になる。そして、もしこの界面近傍に過剰の正孔によってカチオンが生成してしまうとカチオンは消光剤として働く為、発光効率が顕著に低下してしまう。しかしながら、本構成は、正孔の注入量を抑制している為、第３の層（発光層）１１３周辺におけるカチオンの生成を抑制することができ発光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光素子を形成することができる。
【００８６】
本実施の形態２において、第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４は陰極として機能するものとする。つまり、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるように、それぞれに電圧を印加したときに、発光が得られるものとする。
【００８７】
次に、本実施の形態２における発光素子の構造を図５を用いて説明する。基板１０１は、発光素子の支持体として用いられる。なお、基板１０１としては、実施の形態１と同様なものを用いることができる。
【００８８】
基板１０１上に形成される第１の電極１０２には、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）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く、実施の形態１で示したものと同様なものを用いることができる。
【００８９】
また、第１の電極１０２上に形成されるＥＬ層１０３のうち、第１の電極側から順次積層される第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３までの構造、作製方法及び各層に用いることができる材料は実施の形態１と同様であるので、本実施の形態２における説明は省略することとする。
【００９０】
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した構成に加えて、第３の層（発光層）１１３と第２の電極１０４との間にキャリア（電子）の移動を小さくする第６の層（以下、キャリア制御層とよぶ）１１６を設けることを特徴とするが、キャリア制御層の構成として、２種類の方法（速度論的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする方法、熱力学的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする方法）を用いることができる。
【００９１】
１つめとして、第６の層（キャリア制御層）１１６により速度論的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする場合について説明する。図６にその概念図を示す。
【００９２】
第１の電極１０２と第２の電極１０４の間にＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層１０３を構成する複数の層は、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第６の層（キャリア制御層）１１６、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５の順に形成されている。
【００９３】
第６の層（キャリア制御層）１１６は、２種類以上の有機化合物で構成される。ここでは、図６（Ｂ）に示すように第６の層（キャリア制御層）１１６が、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２の２種類で構成される場合について説明する。なお、第１の有機化合物２０１として用いるのは、電子輸送性の高い有機化合物（電子輸送性の有機化合物）であり、第２の有機化合物２０２として用いるのは、正孔輸送性の高い有機化合物（正孔輸送性の有機化合物）とする。
【００９４】
また、第２の有機化合物２０２と第１の有機化合物２０１に用いる有機化合物は、近いＬＵＭＯ準位を有することとする。具体的には、第２の有機化合物２０２の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値は、第１の有機化合物２０１のＬＵＭＯ準位の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であることが好ましく、より好ましくは０．２ｅＶ以下とする。つまり、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２との間でキャリアである電子の移動が容易であることが好ましい。
【００９５】
この場合、第２の有機化合物２０２は、第１の有機化合物２０１と近いＬＵＭＯ準位を有するため、電子が注入されうるが、電子輸送性の第１の有機化合物２０１から正孔輸送性の第２の有機化合物２０２に電子が注入される速度（ｖ１）、もしくは、第２の有機化合物２０２から第１の有機化合物２０１へ電子が注入される速度（ｖ２）は、第１の有機化合物２０１間で電子が注入される速度（ｖ）よりも小さくなる。
【００９６】
従って、電子輸送性の第１の有機化合物２０１と正孔輸送性の第２の有機化合物２０２により第６の層１１６を形成することにより、第１の有機化合物２０１のみで形成する場合に比べて第６の層１１６における電子輸送速度を小さくすることができる。つまり、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２により第６の層１１６を形成することにより、第６の層１１６におけるキャリア（電子）の移動速度を小さくすることができる。
【００９７】
なお、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２により第６の層１１６を形成する場合において、第２の有機化合物２０２の含有量が質量比で全体の５０％未満となるように濃度を制御することが好ましい。さらに好ましくは、第２の有機化合物２０２の含有量が全体の１〜２０重量％となるように濃度を制御する。
【００９８】
なお、第６の層１１６に含まれる第１の有機化合物２０１としては、具体的には、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３などの縮合芳香族化合物が挙げられる。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。
【００９９】
また、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０２としては、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンのような縮合芳香族炭化水素や、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［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：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、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）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、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）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物、クマリン７、クマリン３０などのアミノ基を有する化合物を用いることができる。また、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【０１００】
上述した材料を組み合わせて第６の層１１６を形成することにより、第１の有機化合物２０１から第２の有機化合物２０２、または第２の有機化合物２０２から第１の有機化合物２０１への電子移動が抑制され、第６の層１１６の電子移動速度を抑制することができる。また、第６の層１１６では、第１の有機化合物２０１中に第２の有機化合物２０２が分散された構成を有するため、経時的な結晶化や凝集が生じにくい。したがって、先に述べた電子移動の抑制効果も経時変化しにくくなり、その結果キャリアバランスも経時変化しにくくなる。このことが、発光素子の寿命の向上、つまり、信頼性の向上に繋がる。
【０１０１】
なお、上述した組み合わせの中でも、第１の有機化合物２０１として金属錯体を、第２の有機化合物２０２として芳香族アミン化合物を組み合わせることが好ましい。金属錯体は電子輸送性が高い上に双極子モーメントが大きく、一方で芳香族アミン化合物は正孔輸送性が高い上に比較的双極子モーメントが小さい。このように、双極子モーメントが大きく異なる物質を組み合わせることで、上述した電子移動の抑制効果はより顕著となる。具体的には、第１の有機化合物２０１の双極子モーメントをＰ１、第２の有機化合物２０２の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３となる組み合わせが好ましい。
【０１０２】
例えば、金属錯体であるＡｌｑの双極子モーメントは９．４０デバイであり、芳香族アミン化合物である２ＰＣＡＰＡの双極子モーメントは１．１５デバイである。したがって、第１の有機化合物２０１として金属錯体のような電子輸送性の有機化合物を用い、第２の有機化合物２０２として芳香族アミン化合物のような正孔輸送性の有機化合物を用いる場合には、Ｐ１／Ｐ２≧３であることが好ましい。
【０１０３】
また、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０２の発光色と、第３の層（発光層）１１３に含まれる発光性の高い物質の発光色とは、同系色の発光色であることが好ましい。具体的には、第２の有機化合物２０２の発光スペクトルのピーク値と発光性の高い物質の発光スペクトルのピーク値との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、第２の有機化合物２０２の発光色と発光性の高い物質の発光色は、同系色の発光色となる。よって、電圧等の変化により、もし仮に第２の有機化合物２０２が発光したとしても、発光色の変化を抑制することができる。
【０１０４】
２つめとして、第６の層（キャリア制御層）１１６により熱力学的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする場合について説明する。図７にその概念図（バンド図）を示す。
【０１０５】
第１の電極１０２と第２の電極１０４の間にＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層１０３を構成する複数の層は、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第６の層（キャリア制御層）１１６、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５の順に形成されている。
【０１０６】
第６の層（キャリア制御層）１１６は、２種類以上の有機化合物で構成される。ここでは、第６の層（キャリア制御層）１１６が、第１の有機化合物２０３と第２の有機化合物２０４の２種類で構成される場合について説明する。なお、第１の有機化合物２０３として用いるのは、電子輸送性の高い有機化合物（電子輸送性の有機化合物）であり、第２の有機化合物２０４として用いるのは電子をトラップする機能を有する有機化合物（電子トラップ性の有機化合物）とする。
【０１０７】
また、第２の有機化合物２０４と第１の有機化合物２０３に用いる有機化合物は、離れたＬＵＭＯ準位を有することとする。具体的には、第２の有機化合物２０４の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値は、第１の有機化合物２０３のＬＵＭＯ準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１０８】
図７に示すように、第１の電極１０２から注入された正孔は、第１の層１１１、第２の層１１２を通り、第３の層（発光層）１１３に注入される。一方、第２の電極１０４から注入された電子は、第５の層１１５、第４の層１１４を通り、第６の層（キャリア制御層）１１６に注入される。第６の層１１６は、電子輸送性の第１の有機化合物２０３と電子トラップ性を有する第２の有機化合物２０４により形成されるため、第６の層１１６に注入された電子は、第１の有機化合物２０３ではなく第２の有機化合物２０４のＬＵＭＯ準位に入るため、電子の移動速度を小さくすることができる。
【０１０９】
従って、電子輸送性の第１の有機化合物２０３と電子トラップ性の第２の有機化合物２０４により第６の層１１６を形成することにより、第１の有機化合物２０３のみで形成する場合に比べて第６の層１１６における電子輸送速度を小さくすることができる。つまり、第１の有機化合物２０３と第２の有機化合物２０４により第６の層１１６を形成することにより、第６の層１１６におけるキャリア（電子）の移動速度を小さくすることができる。
【０１１０】
なお、第１の有機化合物２０３と第２の有機化合物２０４により第６の層１１６を形成する場合において、第２の有機化合物２０４の含有量が質量比で全体の５０％未満となることが好ましく、さらに好ましくは、第２の有機化合物２０４の含有量が全体の０．１〜５重量％となるように濃度を制御する。
【０１１１】
なお、第６の層１１６に含まれる第１の有機化合物２０３としては、具体的には、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＢＡｌｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３などの縮合芳香族化合物を用いることができる。
【０１１２】
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。中でも電子に対して安定な金属錯体であることが好ましい。
【０１１３】
また、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０４としては、以下に示す物質を用いることができる。なお、第２の有機化合物２０４は、それ自身が発光してもよいが、その場合には、発光素子の色純度を保つため、第３の層（発光層）１１３の発光色と第２の有機化合物２０４の発光色とが同系色の発光色であることが好ましい。
【０１１４】
例えば、第３の層１１３に含まれる有機化合物がＹＧＡ２ＳやＹＧＡＰＡのような青色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４はアクリドン、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ、クマリン３０などの青色〜青緑色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１５】
また、第３の層（発光層）１１３に含まれる有機化合物が２ＰＣＡＰＡ、２ＰＣＡＢＰｈＡ、２ＤＰＡＰＡ、２ＤＰＡＢＰｈＡ、２ＹＧＡＢＰｈＡ、ＤＰｈＡＰｈＡのような緑色系の発光色を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４はＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１８−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ−１）、９，１８−ジメチル−９，１８−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ−２）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などの青緑色〜黄緑色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１６】
また、第３の層（発光層）１１３に含まれる有機化合物がルブレン、ＢＰＴのような黄色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４はＤＭＱｄ、（２−｛２−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）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：ＤＣＭＣｚ）などの黄緑色〜黄橙色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１７】
また、第３の層（発光層）１１３に含まれる有機化合物がｐ−ｍＰｈＴＤ、ｐ−ｍＰｈＡＦＤのような赤色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４は（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−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）、｛２−（１，１−ジメチルエチル）−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−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）、ナイルレッドなどの橙色〜赤色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１８】
また、第３の層（発光層）１１３の発光材料が燐光材料である場合、第２の有機化合物２０４も燐光材料であることが好ましい。例えば、発光材料が上述したＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）である場合、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）は赤色発光を示すため、第２の有機化合物として赤色の燐光材料である（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））などを用いればよい。なお、これらの化合物は、発光素子に用いられる化合物の中でもＬＵＭＯ準位が低い化合物であり、上述した第１の有機化合物２０３に添加することで良好な電子トラップ性を示す。
【０１１９】
第２の有機化合物２０４としては、上記に列挙した物質の中でも、ＤＭＱｄ、ＤＰＱｄ、ＤＭＮＱｄ−１、ＤＭＮＱｄ−２のようなキナクリドン誘導体が化学的に安定であるため好ましい。すなわち、キナクリドン誘導体を適用することにより、特に発光素子を長寿命化させることができる。また、キナクリドン誘導体は緑色系の発光を示すため、ここで示す発光素子の素子構造は、緑色系の発光素子に対して特に有効である。緑色は、フルカラーディスプレイを作製する際には最も輝度が必要な色であるため、劣化が他の色に比して大きくなってしまう場合があるが、本構造を適用することによりそれを改善することができる。
【０１２０】
なお、上述したように、第２の有機化合物２０４のＬＵＭＯ準位の絶対値は、第１の有機化合物２０３のＬＵＭＯ準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。したがって、用いる第２の有機化合物２０４の種類に応じて、上記条件を満たすように第１の有機化合物２０３を適宜選択すればよい。
【０１２１】
さらに、第３の層１１３に含まれる発光性の高い物質の発光色と、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０４の発光色は同系色の発光色であることが好ましい。そのため、発光性の高い物質の発光スペクトルのピーク値と第２の有機化合物２０４の発光スペクトルのピーク値との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、発光性の高い物質の発光色と第２の有機化合物２０４の発光色は、同系色の発光色となる。よって、電圧等の変化により、もし仮に第２の有機化合物２０４が発光したとしても、発光色の変化を抑制することができる。
【０１２２】
ただし、必ずしも第２の有機化合物２０４が発光する必要はない。例えば、発光性の高い物質の方が発光効率が高い場合は、実質的に発光性の高い物質の発光のみが得られるように、第６の層１１６における第２の有機化合物２０４の濃度を調節する（第２の有機化合物２０４の発光が抑制されるように、その濃度を若干低くする）ことが好ましい。この場合、発光性の高い物質の発光色と第２の有機化合物２０４の発光色は同系統の発光色である（すなわち、同程度のエネルギーギャップを持つ）ため、発光性の高い物質から第２の有機化合物２０４へのエネルギー移動は生じにくく、高い発光効率が得られる。
【０１２３】
なお、この場合には、第２の有機化合物２０４は、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などのクマリン誘導体であることが好ましい。クマリン誘導体は、電子トラップ性が比較的弱いため、第１の有機化合物２０３に添加する濃度が比較的高くてもよい。つまり、濃度の調節がしやすく、所望の性質を有するキャリアの移動を制御する層を得ることができる。また、クマリン誘導体は発光効率が高いため、もし仮に第２の有機化合物２０４が発光したとしても、発光素子全体の効率の低下を抑制することができる。
【０１２４】
なお、第６の層１１６は、上述した２種類の方法（速度論的にキャリアの移動を制御する方法、熱力学的にキャリアの移動を制御する方法）により形成することができるが、いずれの構成においても第６の層１１６の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が厚くなると、キャリアの移動速度が過度の低下に伴い駆動電圧が高くなり、膜厚が薄くなると、キャリアの移動を制御する機能を損なう可能性があるためである。
【０１２５】
また、第６の層１１６は、電子の移動速度を制御するものであるため、第２の電極１０４と第３の層（発光層）１１３との間に形成されていればよいが、第３の層（発光層）１１３と接して形成されるのがより好ましい。第３の層（発光層）１１３と接するように設けることにより、第３の層（発光層）１１３への電子注入を直接制御できるため、第３の層（発光層）１１３内におけるキャリアバランスの経時変化をより抑制することができ、素子寿命向上に関してより大きな効果が得られる。
【０１２６】
なお、第６の層１１６を第３の層（発光層）１１３と接して形成する場合には、第６の層１１６に含まれる第１の有機化合物（２０１、２０３）と、第３の層（発光層）１１３に多く含まれる有機化合物とは、異なる有機化合物であることが好ましい。特に、第３の層（発光層）１１３の構成が、発光性の高い物質を分散させる物質（第３の有機化合物）と、発光性の高い物質（第４の有機化合物）とを含む場合、第３の有機化合物と、第１の有機化合物（２０１、２０３）とは、異なる有機化合物であることが好ましい。このような構成により、第６の層１１６から第３の層（発光層）１１３へのキャリア（電子）の移動が、第１の有機化合物（２０１、２０３）と第３の有機化合物との間においても抑制され、第６の層１１６を設ける効果をより高めることができる。
【０１２７】
また、第６の層１１６は、２種類以上の物質を含むため、物質の組み合わせや混合比、膜厚などを制御することにより、キャリアバランスを精密に制御することが可能である。
従って、従来よりも容易にキャリアバランスの制御が可能となる。さらに、第６の層１１６における混合比の少ない有機化合物を用いてキャリアの移動を制御するため、単一物質による制御に比べて、キャリアバランスの変化が起きにくい。従って、経時変化に強く、発光素子の長寿命化を実現することができる。
【０１２８】
ＥＬ層１０３のうち、上述した第６の層（キャリア制御層）１１６上には、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５が順次積層されるが、これらの構造、作製方法及び各層に用いることができる材料は、実施の形態１と同様であるので、本実施の形態２における説明は省略することとする。
【０１２９】
次に第５の層（電子注入層）１１５上に第２の電極１０４が形成される。なお、第２の電極１０４についても作製方法および用いることのできる材料は、実施の形態１と同様であるので、本実施の形態２における説明は省略することとする。
【０１３０】
本実施の形態２の場合においても、第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ａ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ｂ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第２の電極１０４を通って基板１０１と逆側から取り出される。さらに、第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合には、図３（Ｃ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板１０１側および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【０１３１】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。ただし、少なくとも正孔注入層である第１の層１１１、正孔輸送層である第２の層１１２、発光層である第３の層１１３、およびキャリア制御層である第６の層１１６を有し、第１の層１１１は、複合材料で形成され、かつ第２の層１１２に用いる物質の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が第１の層１１１に用いる物質のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）物質が選択された構成であれば、上記以外のものでもよい。
【０１３２】
また、図５（Ｂ）に示すように、基板１０１上に陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２が順次積層された構造としてもよい。なお、この場合のＥＬ層１０３は、第２の電極１０４上に第５の層１１５、第４の層１１４、第６の層１１６、第３の層１１３、第２の層１１２、第１の層１１１、および第１の電極１０２が順次積層された構造となる。
【０１３３】
なお、上述した発光素子を用いることで、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）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を作製することができる。
【０１３４】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるＴＦＴの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、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。さらに、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。
【０１３５】
本実施の形態２で示した発光素子では、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けることで、第１の層（正孔注入層）１１１から第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。これにより、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。また、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されることから、素子効率の向上だけでなく、駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができる。
【０１３６】
一方、第２の電極１０４と第３の層（発光層）１１３との間に第６の層１１６を設けて、キャリア（電子）の移動速度を小さくすることにより、これまで移動速度が速いために、第３の層（発光層）１１３と第２の層（正孔輸送層）１１２との界面近傍に形成されていた発光領域を従来よりも第３の層（発光層）１１３の中央側に形成させることができる。
【０１３７】
また、第６の層１１６を設けてキャリア（電子）の移動速度を小さくすることで、発光に寄与することなく第３の層（発光層）１１３から第２の層（正孔輸送層）１１２に到達するキャリア（電子）による第２の層（正孔輸送層）１１２の劣化も防ぐことができる。さらに、キャリア（電子）の移動速度を小さくすることで、第３の層（発光層）１１３へのキャリア（電子）注入量を制御するだけではなく、その制御されたキャリア（電子）注入量が経時的に変化するのを抑制することができる。従って、経時的なバランス悪化に伴う再結合確率の低下を防ぐことができるため、素子寿命の向上（輝度の経時劣化の抑制）を図ることもできる。
【０１３８】
本実施の形態で示す構成の場合には、第３の層１１３に注入されるキャリア（正孔および電子）が制御されているため、第３の層１１３におけるキャリアバランスが向上すると共に再結合確率が高くなり、発光効率を向上させることができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態２においては、実施の形態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こととする。
【０１４０】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２で示した発光素子のＥＬ層を複数有する発光素子（以下、積層型発光素子という）について、図８を用いて説明する。この発光素子は、第１の電極８０１と第２の電極８０２との間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層８０３、第２のＥＬ層８０４）を有する積層型発光素子である。なお、本実施の形態３では、ＥＬ層が２層の場合について示すが、３層以上としても良い。
【０１４１】
本実施の形態３において、第１の電極８０１は、陽極として機能する電極であり、第２の電極８０２は陰極として機能する電極である。なお、第１の電極８０１および第２の電極８０２は、実施の形態１と同様な構成を用いることができる。また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層８０３、第２のＥＬ層８０４）としては、実施の形態１および実施の形態２で示したＥＬ層と同様な構成を用いることができる。なお、第１のＥＬ層８０３と第２のＥＬ層８０４は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態１または実施の形態２と同様なものを適用することができる。
【０１４２】
また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層８０３、第２のＥＬ層８０４）の間には、電荷発生層８０５が設けられている。電荷発生層８０５は、第１の電極８０１と第２の電極８０２に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態３の場合には、第１の電極８０１に第２の電極８０２よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層８０５から第１のＥＬ層８０３に電子が注入され、第２のＥＬ層８０４に正孔が注入される。
【０１４３】
なお、電荷発生層８０５は、光の取り出し効率の点から、透光性を有することが好ましい。また、電荷発生層８０５は、第１の電極８０１や第２の電極８０２よりも低い導電率であっても機能する。
【０１４４】
電荷発生層８０５は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター物質が添加された構成であっても、電子輸送性の高い物質にドナー性物質が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
【０１４５】
正孔輸送性の高い物質にアクセプター物質が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い物質としては、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（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、上記以外の物質を用いても構わない。
【０１４６】
また、アクセプター性物質としては、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。また、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。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【０１４７】
一方、電子輸送性の高い物質にドナー性物質が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い物質としては、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）、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、上記以外の物質を用いても構わない。
【０１４８】
また、ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。
【０１４９】
なお、上述した材料を用いて電荷発生層８０５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１５０】
本実施の形態３では、２つのＥＬ層を有する発光素子について説明したが、３つ以上のＥＬ層を積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態３に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のＥＬ層を電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【０１５１】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。
【０１５２】
また、３つのＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１のＥＬ層の発光色が赤色であり、第２のＥＬ層の発光色が緑色であり、第３のＥＬ層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【０１５３】
なお、本実施の形態３においては、実施の形態１や実施の形態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こととする。
【０１５４】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、画素部に発光素子を有する発光装置について図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、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。
【０１５５】
図９（Ａ）において、点線で示された９０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、９０２は画素部、９０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、９０４は封止基板、９０５はシール材であり、シール材９０５で囲まれた内側は、空間９０７になっている。
【０１５６】
なお、引き回し配線９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。また、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。
【０１５７】
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９１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路９０１と、画素部９０２中の一つの画素が示されている。なお、ソース側駆動回路９０１はＮチャネル型ＴＦＴ９２３とＰチャネル型ＴＦＴ９２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。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一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１５８】
また、画素部９０２はスイッチング用ＴＦＴ９１１と、電流制御用ＴＦＴ９１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極９１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極９１３の端部を覆って絶縁物９１４が形成される。
【０１５９】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物９１４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９１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いることで、絶縁物９１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることができる。また、絶縁物９１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型の感光性材料を用いることができる。
【０１６０】
第１の電極９１３上には、ＥＬ層９１６、および第２の電極９１７がそれぞれ形成される。ここで、第１の電極９１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。なお、具体的な材料としては、実施の形態１において第１の電極に用いることができるとして示した材料を用いることができるものとする。
【０１６１】
また、ＥＬ層９１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層９１６は、実施の形態１または実施の形態２で示した構成を有している。また、ＥＬ層９１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
【０１６２】
また、第２の電極９１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極９１７を陰極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。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）等が挙げられる。
【０１６３】
なお、ＥＬ層９１６で生じた光が第２の電極９１７を透過する構成とする場合には、第２の電極９１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ（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、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）、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（ＩＷＺＯ）等）との積層を用いることも可能である。
【０１６４】
さらに、シール材９０５で封止基板９０４を素子基板９１０と貼り合わせることにより、素子基板９１０、封止基板９０４、およびシール材９０５で囲まれた空間９０７に発光素子９１８が備えられた構造になっている。なお、空間９０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材９０５で充填される場合もある。
【０１６５】
なお、シール材９０５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９０４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、発光素子を有する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】
また、上述した発光素子は、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置に用いることもできる。図１０にパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図および断面図を示す。なお、図１０（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。
【０１６８】
図１０において、基板１００１上の第１の電極１００２と第２の電極１００３との間にはＥＬ層１００４が設けられている。第１の電極１００２の端部は絶縁層１００５で覆われている。そして、絶縁層１００５上には隔壁層１００６が設けられている。隔壁層１００６の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなるような傾斜を有する。つまり、隔壁層１００６の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層１００５の面方向と同様の方向を向き、絶縁層１００５と接する辺）の方が上辺（絶縁層１００５の面方向と同様の方向を向き、絶縁層１００５と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層１００６を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことができる。
【０１６９】
以上により、パッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【０１７０】
なお、本実施の形態で示した発光装置（アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス型）は、いずれも発光効率の高い発光素子を用いて形成されることから、消費電力が低減された発光装置を得ることができる。
【０１７１】
なお、本実施の形態４においては、実施の形態１〜３に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【０１７２】
（実施の形態５）
本実施の形態５では、実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的には、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１１に示す。
【０１７３】
図１１（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減されたテレビ装置を得ることができる。
【０１７４】
図１１（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減されたコンピュータを得ることができる。
【０１７５】
図１１（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減された携帯電話を得ることができる。
【０１７６】
図１１（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減されたカメラを得ることができる。
【０１７７】
以上の様に、実施の形態４で例示した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。この発光装置を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。
【０１７８】
また、実施の形態４で例示した発光装置は、照明装置として用いることもできる。図１２は、発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１２に示した液晶表示装置は、筐体１２０１、液晶層１２０２、バックライト１２０３、筐体１２０４を有し、液晶層１２０２は、ドライバＩＣ１２０５と接続されている。また、バックライト１２０３には、発光装置が用いられており、端子１２０６により、電流が供給されている。
【０１７９】
このように発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、低消費電力のバックライトが得られる。また、発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化も可能である。従って、低消費電力であり、大面積化された液晶表示装置を得ることができる。
【０１８０】
図１３は、実施の形態４で例示した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１３に示す電気スタンドは、筐体１３０１と、光源１３０２を有し、光源１３０２として、発光装置が用いられている。ここで用いる発光装置は発光効率の高い発光素子を有しているため、低消費電力の電気スタンドとして用いることが可能となる。
【０１８１】
図１４は、実施の形態４で例示した発光装置を、室内の照明装置１４０１として用いた例である。ここで用いる発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、ここで用いる発光装置は、発光効率の高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。このように、室内の照明装置１４０１として発光装置を用いた部屋において、図１１（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置１４０２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。
【０１８２】
なお、本実施の形態５においては、実施の形態１〜４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【実施例１】
【０１８３】
本実施例１では、発光素子として、実施の形態１で説明した構造を有する発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。なお、本実施例で示す発光素子（発光素子１〜発光素子４）、およびこれらの比較となる発光素子５の素子構造を図１５に示す。また、本実施例１で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０１８４】
【化１】
【０１８５】
【化２】
【０１８６】
（発光素子１の作製）
発光素子１は、実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１および第３の層１５１３のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０１８７】
まず、ガラス基板である基板１５０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１５０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１８８】
次に、第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０３を形成する。本実施例において、ＥＬ層１５０３は、正孔注入層である第１の層１５１１、正孔輸送層である第２の層１５１２、発光層である第３の層１５１３、電子輸送層である第４の層１５１４、電子注入層である第５の層１５１５が順次積層された構造を有する。
【０１８９】
第１の電極１５０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１５０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１５０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１５１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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。
【０１９０】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の層１５１１上にＮ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１５１２を形成した。
【０１９１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の層１５１２上に、発光層である第３の層１５１３を形成した。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，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）とを共蒸着することにより、第３の層１５１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡとＹＧＡ２Ｓとの重量比は、１：０．０４（＝ＣｚＰＡ：ＹＧＡ２Ｓ）となるように蒸着レートを調節した。
【０１９２】
さらに、第３の層１５１３上に抵抗加熱による蒸着法を用いて、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）を２０ｎｍ、その上に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、電子輸送層である第４の層１５１４を形成した。
【０１９３】
第４の層１５１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１５１５を形成した。
【０１９４】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１５０４を形成し、発光素子１を作製した。
【０１９５】
以上により得られた発光素子１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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１９６】
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０１９７】
発光素子１は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は５．６ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．２Ｖであった。
【０１９８】
（発光素子２の作製）
発光素子２は、発光素子１と同様に実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０１９９】
発光素子２は、発光素子１の第２の層１５１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりに４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）を用いた以外は、発光素子１と同様に作製した。
【０２００】
得られた発光素子２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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２０１】
発光素子２の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０２０２】
発光素子２は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は６．６ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．２Ｖであった。
【０２０３】
（発光素子３の作製）
発光素子３は、発光素子１や発光素子２と同様に実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０２０４】
発光素子３は、発光素子１の第２の層１５１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりに４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）を用いて、発光素子１と同様に作製した。
【０２０５】
得られた発光素子３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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２０６】
発光素子３の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０２０７】
発光素子３は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は６．２ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．４Ｖであった。
【０２０８】
（発光素子４の作製）
発光素子４は、発光素子１〜発光素子３と同様に実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０２０９】
発光素子４は、発光素子１の第２の層１５１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりにＮ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）を用いて、発光素子１と同様に作製した。
【０２１０】
得られた発光素子４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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２１１】
発光素子４の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０２１２】
発光素子４は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は４．９ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．２Ｖであった。
【０２１３】
（発光素子５の作製）
次に、比較のための発光素子として発光素子５（上述した発光素子１〜発光素子４における第２の層１５１２をＮＰＢを用いて形成する構造）を作製した。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位と第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位が同じ場合の発光素子である。作製方法を以下に示す。
【０２１４】
まず、ガラス基板１５０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１５０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２１５】
次に、第１の電極１５０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１５０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１５０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１５１１を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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。
【０２１６】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、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の膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１５１２を形成した。
【０２１７】
次に、第２の層１５１２上に、発光層である第３の層１５１３を形成した。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，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）とを共蒸着することにより、第４の層１５１４を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡとＹＧＡ２Ｓとの重量比は、１：０．０４（＝ＣｚＰＡ：ＹＧＡ２Ｓ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２１８】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、第３の層１５１３上にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）を２０ｎｍ、その上に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、電子輸送層である第４の層１５１４を形成した。
【０２１９】
次に、第４の層１５１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１５１５を形成した。
【０２２０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１５０４を形成し、発光素子５を作製した。
【０２２１】
以上により得られた発光素子５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、発光素子５の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２２２】
発光素子５の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。
【０２２３】
発光素子５は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、発光素子１〜発光素子４と同様、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、発光素子５の電流効率は、３．０ｃｄ／Ａであり、発光素子１〜発光素子４の電流効率と比較すると、発光素子１〜発光素子４よりも電流効率が低いことがわかった。
【０２２４】
以上より、発光素子１〜発光素子４は発光素子５に比べ高効率であることがわかった。よって、本発明を適用することにより、高効率な発光素子が得られることがわかった。
【実施例２】
【０２２５】
本実施例２では、本発明の発光素子として、実施の形態２で説明した構造を有する発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。なお、本実施例で示す発光素子（発光素子６〜発光素子８）の素子構造を図１６（Ａ）に示し、これらの比較となる発光素子９の素子構造を図１６（Ｂ）に示す。また、本実施例２で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。なお、実施例１で示した有機化合物については、実施例１を参照することとし、ここでの説明は省略する。
【０２２６】
【化３】
【０２２７】
（発光素子６の作製）
発光素子６は、実施の形態２において図４を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１６（Ａ）における第２の層１６１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１６１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。さらに、発光素子６は、図６の概念図で説明したように、第６の層がキャリア（電子）を速度論的に制御する場合の発光素子である。
【０２２８】
まず、ガラス基板である基板１６０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１６０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２２９】
次に、第１の電極１６０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１６０３を形成する。本実施例において、ＥＬ層１６０３は、正孔注入層である第１の層１６１１、正孔輸送層である第２の層１６１２、発光層である第３の層１６１３、電子キャリアの移動を制御するためのキャリア制御層である第６の層１６１６、電子輸送層である第４の層１６１４、電子注入層である第５の層１６１５が順次積層された構造を有する。
【０２３０】
次に、第１の電極１６０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１６０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１６０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１６１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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。
【０２３１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の層１６１１上にＮ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１６１２を形成した。
【０２３２】
次に、第２の層１６１２上に、発光層である第３の層１６１３を形成した。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）とを共蒸着することにより、第３の層１６１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２３３】
さらに、第３の層１６１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）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）とを共蒸着することにより、電子キャリアの移動を制御するためのキャリア制御層である第６の層１６１６を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、Ａｌｑと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．１（＝Ａｌｑ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２３４】
その後、抵抗加熱による蒸着法を用いて、第６の層１６１６上にバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層である第４の層１６１４を形成した。
【０２３５】
第４の層１６１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１６１５を形成した。
【０２３６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１６０４を形成し、発光素子６を作製した。
【０２３７】
以上により得られた発光素子６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。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２３８】
発光素子６の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４に示す。また、発光素子６に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２３９】
発光素子６は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６１）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１９ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は４．８Ｖであった。
【０２４０】
さらに、発光素子６に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果、１００時間後でも初期輝度の７９％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２４１】
（発光素子７の作製）
発光素子７は、実施の形態２において図４を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１６（Ａ）における第２の層１６１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１６１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。さらに、発光素子７は、図７の概念図で説明したように、第６の層がキャリア（電子）を熱力学的に制御する場合の発光素子である。
【０２４２】
発光素子７は、発光素子６の第６の層１６１６に用いたＡｌｑと２ＰＣＡＰＡとの共蒸着膜を、ＡｌｑとＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）との共蒸着膜とした以外は、発光素子６と同様に作製した。ここで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２４３】
得られた発光素子７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。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２４４】
発光素子７の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４に示す。また、発光素子７に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２４５】
発光素子７は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６１）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１７ｃｄ／Ａであり、非常に高い効率を示した。輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は６．１Ｖであった。
【０２４６】
さらに、発光素子７に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果、１００時間後でも初期輝度の８２％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２４７】
（発光素子８の作製）
発光素子８は、実施の形態２において図４を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１６（Ａ）における第２の層１６１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１６１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。さらに、発光素子８は、図６の概念図で説明したように、第６の層がキャリア（電子）を速度論的に制御する場合の発光素子である。
【０２４８】
発光素子８は、発光素子５の第２の層１６１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりにＮ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）とした以外は、発光素子６と同様に作製した。
【０２４９】
得られた発光素子８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。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２５０】
発光素子８の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４に示す。また、発光素子８に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２５１】
発光素子８は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．２９、ｙ＝０．６３）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は２０ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は４．６Ｖであった。
【０２５２】
さらに、発光素子８に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果、１００時間後でも初期輝度の８７％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２５３】
（発光素子９の作製）
次に、比較のための発光素子として図１６（Ｂ）に示す構造を有する発光素子９（上述した発光素子６〜発光素子８における第２の層１６１２をＮＰＢを用いて形成し、第６の層１６１６は設けない構造）を作製した。作製方法を以下に示す。
【０２５４】
まず、ガラス基板１６０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１６０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２５５】
次に、第１の電極１６０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１６０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１６０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１６１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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、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の膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１６１２を形成した。
【０２５７】
次に、第２の層１６１２上に、発光層である第３の層１６１３を形成した。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）とを共蒸着することにより、第３の層１６１３を４０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２５８】
その後、抵抗加熱による蒸着法を用いて、第３の層１６１３上にバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層である第４の層１６１４を形成した。
【０２５９】
次に、第４の層１６１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１６１５を形成した。
【０２６０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１６０４を形成し、発光素子９を作製した。
【０２６１】
以上により得られた発光素子９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、発光素子９の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２６２】
発光素子９の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、発光素子９に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２６３】
発光素子９は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６２）、電流効率が１６ｃｄ／Ａであり、発光素子６〜発光素子８と同様、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。発光素子９の電流効率を発光素子６〜発光素子８の電流効率と比較すると、発光素子６〜発光素子８よりも電流効率が低いことがわかった。また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２とした連続点灯試験を行った結果、図２５に示す通り、１００時間後には初期輝度の７６％にまで輝度が低下しており、発光素子６〜発光素子８よりも低い寿命を示した。
【０２６４】
以上より、発光素子６〜発光素子８は発光素子９に比べ高効率を示すことがわかった。よって、本発明を適用することにより、高効率、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例３】
【０２６５】
本実施例では、実施例１および実施例２で作製した発光素子（発光素子１〜発光素子４、発光素子６〜発光素子８）における正孔輸送層である第２の層（図１５の１５１２、図１６の１６１２）に用いたＮ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）、および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）の酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。
【０２６６】
また、その測定から、ＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位を求めた。なお、測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。
【０２６７】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。
【０２６８】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例３で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位を算出した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１０［Ｖ ｖｓ． ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献；Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｒ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， Ｖｏｌ．１２４， Ｎｏ．１，８３−９６， ２００２）。一方、本実施例３で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．２０Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であった。したがって、本実施例３で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．４１［ｅＶ］低くなっていることがわかった。
【０２６９】
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出できた。
【０２７０】
（測定例１：ＹＧＡＳＦ）
本測定例１では、ＹＧＡＳＦの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２６に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．１８Ｖから＋０．８０Ｖまで走査した後、＋０．８０Ｖから−０．１８Ｖまで走査することにより行った。
【０２７１】
図２６に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．６３Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．５５Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．５９Ｖと算出できる。このことは、ＹＧＡＳＦは＋０．５９［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＹＧＡＳＦのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．５９）＝−５．４４［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７２】
（測定例２：ＹＧＡＢＰ）
本測定例２では、ＹＧＡＢＰの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２７に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．２０Ｖから＋１．００Ｖまで走査した後、＋１．００Ｖから−０．２０Ｖまで走査することにより行った。
【０２７３】
図２７に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．６６Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．５０Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．５８Ｖと算出できる。このことは、ＹＧＡＢＰは＋０．５８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＹＧＡＢＰのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．５８）＝−５．４３［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７４】
（測定例３：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）
本測定例３では、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２８に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−１．００Ｖから＋１．００Ｖまで走査した後、＋１．００Ｖから−１．００Ｖまで走査することにより行った。
【０２７５】
図２８に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．６７Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．５１Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．５８Ｖと算出できる。このことは、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰは＋０．５８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．５８）＝−５．４３［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７６】
（測定例４：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）
本測定例４では、ＤＮＴＰＤの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２９に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．５０Ｖから＋１．００Ｖまで走査した後、＋１．００Ｖから−０．５０Ｖまで走査することにより行った。
【０２７７】
図２９に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．８６Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．４４Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．６５Ｖと算出できる。このことは、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰは＋０．６５［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．６５）＝−５．５０［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７８】
（測定例５：ＮＰＢ）
本測定例５では、ＮＰＢの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３０に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．２０Ｖから＋０．８０Ｖまで走査した後、＋０．８０Ｖから−０．２０Ｖまで走査することにより行った。
【０２７９】
図３０に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．４５Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．３９Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．４２Ｖと算出できる。このことは、ＮＰＢは＋０．４２［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．４２）＝−５．２７［ｅＶ］であることがわかった。
【０２８０】
なお、上述のようにして求めたＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位を比較すると、ＹＧＡＳＦのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．１７［ｅＶ］低く、ＹＧＡＢＰのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．１６［ｅＶ］低く、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．１６［ｅＶ］低く、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．２３［ｅＶ］低いことがわかる。
【０２８１】
すなわち、正孔輸送層である第２の層（図１５の１５１２、図１６の１６１２）にＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、またはｍ−ＹＧＡ１ＢＰを用いて形成することにより、正孔注入層である第１の層（図１５の１５１１、図１６の１６１１）から正孔輸送層である第２の層（図１５の１５１２、図１６の１６１２）へ注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。これにより、発光層である第３の層（図１５の１５１３、図１６の１６１３）への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。
【０２８２】
したがって、発光素子の正孔輸送層である第２の層において、ＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、またはｍ−ＹＧＡ１ＢＰを用いた実施例１〜実施例２の素子構造は、本発明に適した構造であるといえる。
【実施例４】
【０２８３】
本実施例では、実施例２で作製した発光素子（発光素子６〜発光素子８）において、電子キャリアの移動を制御するためのキャリア制御層である第６の層（図１６（Ａ）の１６１６）に用いたトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、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）の還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。また、その測定から、Ａｌｑ、ＤＰＱｄ、２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位を求めた。なお、測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。
【０２８４】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。
【０２８５】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例４で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位を算出した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１０［Ｖ ｖｓ． ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献；Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｒ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， Ｖｏｌ．１２４， Ｎｏ．１，８３−９６， ２００２）。一方、本実施例４で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．２０Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であった。したがって、本実施例４で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．４１［ｅＶ］低くなっていることがわかった。
【０２８６】
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出できた。
【０２８７】
（測定例６：Ａｌｑ）
本測定例６では、Ａｌｑの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３１に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．６９Ｖから−２．４０Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖから−０．６９Ｖまで走査することにより行った。
【０２８８】
図３１に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは−２．１２Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２０Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は−２．１６Ｖと算出できる。このことは、Ａｌｑは−２．１６［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＡｌｑのＬＵＭＯ準位は、−４．８５−（−２．１６）＝−２．６９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２８９】
（測定例７：ＤＰＱｄ）
本測定例７では、ＤＰＱｄの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３２に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４０Ｖから−２．１０Ｖまで走査した後、−２．１０Ｖから−０．４０Ｖまで走査することにより行った。また、ＤＰＱｄは溶解性が悪く、１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶液を調製しようとしても溶け残りが生じたため、溶け残りが沈殿した状態で上澄み液を採取し、測定に使用した。
【０２９０】
図３２に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは−１．６３Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは−１．６９Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は−１．６６Ｖと算出できる。このことは、ＤＰＱｄは−１．６６［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位は、−４．８５−（−１．６６）＝−３．１９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２９１】
（測定例８：２ＰＣＡＰＡ）
本測定例８では、２ＰＣＡＰＡの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３３に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４１Ｖから−２．５０Ｖまで走査した後、−２．５０Ｖから−０．４１Ｖまで走査することにより行った。
【０２９２】
図３３に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは−２．１４Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２１Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は−２．１８Ｖと算出できる。このことは、２ＰＣＡＰＡは−２．１８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位は、−４．８５−（−２．１８）＝−２．６７［ｅＶ］であることがわかった。
【０２９３】
なお、上述のようにして求めたＡｌｑとＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位を比較すると、ＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位はＡｌｑよりも０．５０［ｅＶ］も低いことがわかる。このことは、ＤＰＱｄをＡｌｑ中に添加することにより、ＤＰＱｄが電子トラップとして作用することを意味する。これは、実施の形態２において説明した、第６の層が熱力学的にキャリア（電子）の移動を制御する場合であり、電子輸送性の材料である金属錯体（Ａｌｑ）と電子トラップ性のキナクリドン誘導体（ＤＰＱｄ）により第６の層が形成される場合を示すものである。
【０２９４】
また、上述のようにして求めたＡｌｑと２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位を比較すると、２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位はＡｌｑと０．０２［ｅＶ］しか違わないことが分かる。このことは、２ＰＣＡＰＡをＡｌｑ中に添加することで、２ＰＣＡＰＡにも電子が移動しやすくなり、層全体としての電子の移動速度が小さくなることを意味する。これは、実施の形態２において説明した、第６の層が速度論的にキャリア（電子）の移動を制御する場合であり、電子輸送性の材料である金属錯体（Ａｌｑ）と正孔輸送性の芳香族アミン化合物（２ＰＣＡＰＡ）により第６の層が形成される場合を示すものである。
【０２９５】
よってＡｌｑとＤＰＱｄや、Ａｌｑと２ＰＣＡＰＡを組み合わせてなるキャリア制御層を含む素子構造は、本発明に好適な構造であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０２９６】
【図１】実施の形態１における発光素子のバンド構造を示す図。
【図２】実施の形態１における発光素子の積層構造を示す図。
【図３】実施の形態１における発光素子の発光の態様を示す図。
【図４】実施の形態２における発光素子のバンド構造を示す図。
【図５】実施の形態２における発光素子の積層構造を示す図。
【図６】実施の形態２における発光素子の発光の態様を示す図。
【図７】実施の形態２における発光素子のバンド構造を示す図。
【図８】実施の形態３における発光素子の積層構造を示す図。
【図９】実施の形態４におけるアクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図１０】実施の形態４におけるパッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図１１】実施の形態５における電子機器を示す図。
【図１２】発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を示す図。
【図１３】発光装置を用いた電気スタンドを示す図。
【図１４】発光装置を用いた室内照明装置を示す図。
【図１５】実施例１における発光素子の素子構造を示す図。
【図１６】実施例２における発光素子の素子構造を示す図。
【図１７】発光素子１〜５の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１８】発光素子１〜５の電圧−輝度特性を示す図。
【図１９】発光素子１〜５の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２０】発光素子１〜４の発光スペクトルを示す図。
【図２１】発光素子６〜９の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２２】発光素子６〜９の電圧−輝度特性を示す図。
【図２３】発光素子６〜９の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２４】発光素子６〜８の発光スペクトルを示す図。
【図２５】発光素子６〜９の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図２６】ＹＧＡＳＦのＣＶ特性を示すグラフ。
【図２７】ＹＧＡＢＰのＣＶ特性を示すグラフ。
【図２８】ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＣＶ特性を示すグラフ。
【図２９】ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３０】ＮＰＢのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３１】ＡｌｑのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３２】ＤＰＱｄのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３３】２ＰＣＡＰＡのＣＶ特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【０２９７】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ 第１の層（正孔注入層）
１１２ 第２の層（正孔輸送層）
１１３ 第３の層（発光層）
１１４ 第４の層（電子輸送層）
１１５ 第５の層（電子注入層）
１１６ 第６の層（キャリア制御層）
２０１ 第１の有機化合物
２０２ 第２の有機化合物
２０３ 第１の有機化合物
２０４ 第２の有機化合物
８０１ 第１の電極
８０２ 第２の電極
８０３ 第１のＥＬ層
８０４ 第２のＥＬ層
８０５ 電荷発生層
９０１ ソース側駆動回路
９０２ 画素部
９０３ ゲート側駆動回路
９０４ 封止基板
９０５ シール材
９０７ 空間
９０８ 配線
９０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
９１０ 素子基板
９１１ スイッチング用ＴＦＴ
９１２ 電流制御用ＴＦＴ
９１３ 第１の電極
９１４ 絶縁物
９１６ ＥＬ層
９１７ 第２の電極
９１８ 発光素子
９２３ Ｎチャネル型ＴＦＴ
９２４ Ｐチャネル型ＴＦＴ
１００１ 基板
１００２ 第１の電極
１００３ 第２の電極
１００４ ＥＬ層
１００５ 絶縁層
１００６ 隔壁層
１２０１ 筐体
１２０２ 液晶層
１２０３ バックライト
１２０４ 筐体
１２０５ ドライバＩＣ
１２０６ 端子
１３０１ 筐体
１３０２ 光源
１４０１ 照明装置
１４０２ テレビ装置
１５０１ 基板
１５０２ 第１の電極
１５０３ ＥＬ層
１５０４ 第２の電極
１５１１ 第１の層（正孔注入層）
１５１２ 第２の層（正孔輸送層）
１５１３ 第３の層（発光層）
１５１４ 第４の層（電子輸送層）
１５１５ 第５の層（電子注入層）
１６０１ 基板
１６０２ 第１の電極
１６０３ ＥＬ層
１６０４ 第２の電極
１６１１ 第１の層（正孔注入層）
１６１２ 第２の層（正孔輸送層）
１６１３ 第３の層（発光層）
１６１４ 第４の層（電子輸送層）
１６１５ 第５の層（電子注入層）
１６１６ 第６の層（キャリア制御層）
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を挟んでなる電流励起型の発光素子、そのような発光素子を有する発光装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
そして、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
そのエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できるが、本発明は、発光性の物質に有機化合物を用いるものである。その場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【０００６】
このようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【０００７】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、物質に依存した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や物質開発等が行われている。
【０００８】
例えば、非特許文献１では、正孔ブロック層を設けることにより、燐光物質を用いた発光素子を効率良く発光させている。しかし、非特許文献１に記載されているように正孔ブロック層は耐久性がなく、発光素子の寿命は極端に短いという問題を有している。
【非特許文献１】テツオ ツツイ、外８名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．３８、Ｌ１５０２−Ｌ１５０４（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、従来とは異なる素子構造を有する発光素子を形成することにより、発光効率が高く、かつ従来よりも寿命の長い発光素子を提供することを目的とする。さらに、発光効率の高い発光装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の例示的な一態様となる発光素子は、一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、ＥＬ層は、一対の電極のうち、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層（発光層）との間に正孔注入性を有する第１の層（正孔注入層）、および正孔輸送性を有する第２の層（正孔輸送層）を少なくとも有し、第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、第２の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値は、第１の層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）の絶対値よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
なお、上記構成において、第２の層のＨＯＭＯ準位の絶対値は、第１の層のＨＯＭＯ準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことを特徴とする。
【００１２】
上述した構成の発光素子を形成することにより、第１の層（正孔注入層）と第２の層（正孔輸送層）との間にエネルギーギャップを形成し、陽極として機能する電極側から注入される正孔（ホール）の第１の層（正孔注入層）から第２の層（正孔輸送層）への注入量を抑制することができるため、発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１３】
また、上記構成に加えて、陰極として機能する電極と第３の層（発光層）との間に電子の移動を制御する第４の層（キャリア制御層）を少なくとも有し、第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と正孔輸送性の第２の有機化合物とからなり、第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満であることを特徴とする。なお、第２の有機化合物の含有量が全体の１〜２０重量％となるように濃度を制御するのがさらに好ましい。
【００１４】
上記構成において、第４の層（キャリア制御層）を速度論的に機能させる場合には、第２の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値は、第１の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であり、第１の有機化合物の双極子モーメントをＰ１、第２の有機化合物の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３の関係を満たすことを特徴とする。
【００１５】
上記構成において、第１の有機化合物として金属錯体、第２の有機化合物として、芳香族アミン化合物を用いることが好ましい。
【００１６】
また、上記構成の他に、第４の層（キャリア制御層）を熱力学的に機能させる場合には、第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と電子トラップ性の第２の有機化合物とからなり、第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満であることを特徴とする。なお、第２の有機化合物の含有量が全体の０．１〜５重量％となるように濃度を制御するのがさらに好ましい。また、第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位の絶対値は、第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことを特徴とする。さらに、第１の有機化合物として金属錯体、第２の有機化合物として、クマリン誘導体、またはキナクリドン誘導体を用いることが好ましい。
【００１７】
また、上記構成において、第４の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
なお、上記各構成において、第３の層（発光層）は、電子輸送性の物質を含むことが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置および発光装置を有する電子機器も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、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ＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００２０】
発光素子のキャリアである正孔（ホール）の第１の層（正孔注入層）から第２の層（正孔輸送層）への注入量を抑制することができるため、発光層内における再結合確率を高めることができ、発光素子の発光効率を高めることができる。さらに、電子の移動速度を小さくすることができる構造を組み合わせることにより、高効率で長寿命な発光素子を得ることができる。また、開示された発光素子を、発光装置および電子機器に適用することにより、消費電力が低減された発光装置および電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、発光素子の第１の層（正孔注入層）から第２の層（正孔輸送層）への正孔（ホール）の注入量を抑制することができる構造を有する発光素子について説明する。
【００２３】
本実施の形態１における発光素子は、陽極として機能する第１の電極、陰極として機能する第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に設けられたＥＬ層とから構成されており、ＥＬ層は、少なくとも第１の電極側から順次積層された正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層を有し、正孔注入層が、第１の電極の仕事関数に関係なく正孔（ホール）注入が容易となる複合材料で形成され、かつ正孔輸送層のＨＯＭＯ準位が、正孔注入層のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられていれば良く、その他の層については、特に限定されない。また、本実施の形態１における発光素子は、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるように、それぞれに電圧を印加したときに、発光が得られるものとする。
【００２４】
そこで、図１に示すようにＥＬ層１０３の構成が、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５である場合について説明する。
【００２５】
図１に示す発光素子のＥＬ層１０３において、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されるため、フェルミ準位のシフトが起こり、第１の層（正孔注入層）１１１の第１の電極１０２との界面付近においてバンドベンディングが生じる。これにより、第１の電極１０２と第１の層（正孔注入層）１１１との界面付近における注入障壁が小さくなる（又は、実質的になくなる）ため、オーム接触しているかのように第１の電極１０２から第１の層（正孔注入層）１１１への正孔（ホール）のトンネル注入が可能となる。
【００２６】
また、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられている。このような構造とすることで、第１の層（正孔注入層）１１１に注入された正孔（ホール）が第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される量（注入量）を抑制することができる。従って、第２の層（正孔輸送層）１１２によるエネルギーギャップを設けない構造に比べて、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。なお、具体的には、第２の層１１２のＨＯＭＯ準位の絶対値は、第１の層１１１のＨＯＭＯ準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【００２７】
なお、図１に示す構造を形成することにより、第３の層（発光層）１１３に注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、発光素子の高効率化を図ることが可能になる。
【００２８】
従って、上述したように正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて第１の層（正孔注入層）１１１を形成することにより、単に第１の層（正孔注入層）１１１よりも第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が深い（絶対値が大きい）構造とすることにより素子効率の向上を図った場合に比べて、駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができるという特徴を有している。
【００２９】
また、特に第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合に、図１の様な構成は効果的である。第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合、発光領域は、第３の層（発光層）１１３と第２の層（正孔輸送層）１１２との界面付近になる。そして、もしこの界面近傍に過剰の正孔によってカチオンが生成してしまうとカチオンは消光剤として働く為、発光効率が顕著に低下してしまう。しかしながら、本構成は、正孔の注入量を抑制している為、第３の層（発光層）１１３周辺におけるカチオンの生成を抑制することができ発光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光素子を形成することができる。
【００３０】
本実施の形態１における発光素子の構造を図２を用いて説明する。基板１０１は、発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス、石英、プラスチックなどを用いることができる。
【００３１】
なお、上記基板１０１は、上述した発光素子を利用する製品である発光装置あるいは電子機器中に残存させてもよいが、最終製品中に残存せず発光素子の作製工程における支持体としての機能のみを有していてもよい。
【００３２】
基板１０１上に形成される第１の電極１０２には、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）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（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、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）等が挙げられる。但し、第１の電極１０２と接して形成されるＥＬ層１０３のうちの第１の層１１１は、第１の電極１０２の仕事関数に関係なく正孔（ホール）注入が容易である複合材料を用いて形成される為、電極材料として可能な材料（例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素も含む）であれば、あらゆる公知の材料を用いることができる。
【００３３】
これらの材料は、通常スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）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や、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（ＩＷＺＯ）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ることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
【００３４】
第１の電極１０２上に形成されるＥＬ層１０３には、公知の物質を用いることができ、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、ＥＬ層１０３を形成する物質には、有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【００３５】
ＥＬ層１０３は、正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層、発光性物質からなる発光層、電子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層、電子注入性の高い物質を含んでなる電子注入層などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【００３６】
ただし、本実施の形態１において、ＥＬ層１０３は、少なくとも第１の電極１０２側から順次積層された正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層を有し、正孔注入層は、複合材料を用いて形成され、かつ正孔輸送層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、正孔注入層のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きい）なるように設ける必要がある。
【００３７】
図２では、図１と同様にＥＬ層１０３が、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第４の層（電子輸送層）１１４、および第５の層（電子注入層）１１５の順に積層されてなる場合について説明する。
【００３８】
第１の層（正孔注入層）１１１には、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０２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ができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
【００３９】
複合材料に用いる有機化合物としては、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、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。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。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【００４０】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、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’，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’−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）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−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：ＤＮＴＰＤ）、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）、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）、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）、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）等の芳香族アミン化合物や、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−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（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のカルバゾール誘導体を挙げることができる。
【００４１】
また、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）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を挙げることができる。
【００４２】
さらに、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、ペンタセン、コロネン、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）等の芳香族炭化水素化合物も挙げることができる。
【００４３】
また、アクセプター性物質としては、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）、クロラニル等の有機化合物や、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。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００４４】
なお、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）等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、第１の層１１１に用いてもよい。
【００４５】
正孔輸送層である第２の層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば低分子の有機化合物であるＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（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、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、２，７−ジ（Ｎ−カルバゾリル）−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＳＦＤＣｚ）、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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｐ−ＹＧＡ１ＢＰ）、１，３，５−トリ（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ＴＣｚＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）や、高分子化合物であるＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤを用いることができる。
【００４６】
なお、上述した物質は、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、前記以外の公知の物質を用いることができる。
【００４７】
本実施の形態１において、第１の層１１１、及び第２の層１１２には上述した物質を用いることができるが、第２の層１１２に用いる物質の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、第１の層１１１に用いる物質のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように用いる物質を選択する必要がある。
【００４８】
なお、上述した材料のうち、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位は−５．２７［ｅＶ］、ＹＧＡＳＦのＨＯＭＯ準位は−５．４４［ｅＶ］、ＹＧＡＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．４０［ｅＶ］、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．４３［ｅＶ］、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５０［ｅＶ］である。従って、図１（Ａ）に示す構造とする場合には、例えば、第１の層１１１にＨＯＭＯ準位が−５．２７であるＮＰＢと酸化モリブデンの複合材料を用い、第２の層１１２にＨＯＭＯ準位が−５．４４であるＹＧＡＳＦを用いる組み合わせが可能である。
【００４９】
なお、上述した構造とすることにより、発光素子の第１の層（正孔注入層）１１１から第２の層（正孔輸送層）１１２への正孔（ホール）の注入量を抑制し、さらに第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。
【００５０】
第３の層１１３は、発光性の高い物質を含む発光層である。第３の層１１３には、次に挙げる低分子の有機化合物を用いることができる。
【００５１】
青色系の発光物質としては、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）などが挙げられる。
【００５２】
緑色系の発光物質としては、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）などが挙げられる。
【００５３】
黄色系の発光物質としては、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）などが挙げられる。さらに、赤色系の発光物質として、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）、７，１３−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）などが挙げられる。
【００５４】
また、第３の層１１３は、上述した発光性の高い物質を他の物質に分散させる構成としてもよい。なお、分散させる場合には、分散させる物質の濃度が、質量比で全体の２０％以下になるようにするのが好ましい。また、発光性の物質を分散させる物質としては、公知の物質を用いることができるが、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が深く（絶対値が大きく）、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が浅い（絶対値が小さい）物質を用いることが好ましい。
【００５５】
具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（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（ＩＩ）（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（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体を用いることができる。
【００５６】
また、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）、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）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物を用いることができる。
【００５７】
その他、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）、３，６−ジフェニル−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：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などの縮合芳香族化合物を用いることもできる。
【００５８】
また、発光性の物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。さらに、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等を添加してもよい。このように、発光性の高い物質を他の物質に分散させた構成とすることで、第３の層１１３の結晶化を抑制することができる。さらに、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【００５９】
また、上述した物質のうち、特に電子輸送性の物質を用いて発光性の物質を分散させて第３の層１１３を形成することがより好ましい。具体的には、上述した金属錯体、複素環化合物、縮合芳香族化合物のうちのＣｚＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、さらには、のちに示す第４の層１１４に用いることのできる物質として挙げられる高分子化合物を用いることもできる。
【００６０】
また、第３の層１１３には、次に挙げる高分子化合物を用いることもできる。
【００６１】
青色系の発光物質としては、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＦＯ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。
【００６２】
緑色系の発光物質としては、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。
【００６３】
橙色〜赤色系の発光物質としては、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００６４】
第４の層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む電子輸送層である。第４の層１１４には、例えば、低分子の有機化合物として、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体等を用いることができる。また、金属錯体以外にも、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物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、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。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が二層以上積層したものとしてもよい。
【００６５】
第４の層１１４には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、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）などを用いることができる。
【００６６】
また、第５の層１１５は、電子注入性の高い物質を含む電子注入層である。第５の層１１５には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、第２の電極１０４からの電子注入をより効率良く行うことができる。
【００６７】
第２の電極１０４には、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第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）、ユーロピウム（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が挙げられる。
【００６８】
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて第２の電極１０４を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
【００６９】
なお、第５の層１１５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素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用いて第２の電極１０４を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
【００７０】
また、第１の層１１１、第２の層１１２、第３の層１１３、第４の層１１４、及び第５の層１１５が順次積層して形成されるＥＬ層１０３の作製方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、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用いることができる。なお、各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成してもよい。
【００７１】
第２の電極１０４についても、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法だけでなく、金属材料のペーストを用いてゾル−ゲル法等の湿式法により形成することができる。
【００７２】
上述した発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
【００７３】
なお、第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ａ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ｂ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第２の電極１０４を通って基板１０１と逆側から取り出される。さらに、第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合には、図３（Ｃ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板１０１側および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【００７４】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。ただし、少なくとも正孔注入層である第１の層１１１、正孔輸送層である第２の層１１２、および発光層である第３の層１１３を有し、第１の層１１１が複合材料で形成され、かつ第２の層１１２に用いる物質の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が第１の層１１１に用いる物質のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）物質が選択された構成であれば、上記以外のものでもよい。
【００７５】
また、図２（Ｂ）に示すように、基板１０１上に陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２が順次積層された構造としてもよい。なお、この場合のＥＬ層１０３は、第２の電極１０４上に第５の層１１５、第４の層１１４、第３の層１１３、第２の層１１２、第１の層１１１、第１の電極１０２が順次積層された構造となる。
【００７６】
なお、上述した発光素子を用いることで、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）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を作製することができる。
【００７７】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるＴＦＴの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、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。さらに、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。
【００７８】
本実施の形態１で示した発光素子では、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けることで、第１の層（正孔注入層）１１１から第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。これにより、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。また、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されることから、素子効率の向上だけでなく、駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができる。
【００７９】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１で示した正孔（ホール）の注入量を抑制する構造に加えて電子の移動速度を小さくする構造を有する発光素子について説明する。
【００８０】
本実施の形態２における発光素子は、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に設けられたＥＬ層とから構成されており、ＥＬ層は、少なくとも第１の電極側から順次積層された正孔注入層、正孔輸送層、発光層、及びキャリア制御層を有し、正孔注入層が複合材料で形成され、かつ正孔輸送層の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、正孔注入層のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられていれば良く、その他の層については、特に限定されない。
【００８１】
そこで、図４に示すようにＥＬ層１０３の構成が、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第６の層（キャリア制御層）１１６、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５である場合について説明する。
【００８２】
図４に示す発光素子のＥＬ層１０３において、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されるため、フェルミ準位のシフトが起こり、第１の層（正孔注入層）１１１の第１の電極１０２との界面付近においてバンドベンディングが生じる。これにより、第１の電極１０２と第１の層（正孔注入層）１１１との界面付近における注入障壁が小さくなる（又は、実質的になくなる）ため、オーム接触しているかのように第１の電極１０２から第１の層（正孔注入層）１１１への正孔（ホール）のトンネル注入が可能となる。
【００８３】
また、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けられている。このような構造とすることで、第１の層（正孔注入層）１１１に注入された正孔（ホール）が第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される量（注入量）を抑制することができる。従って、第２の層（正孔輸送層）１１２によるエネルギーギャップを設けない構造に比べて、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。なお、具体的には、第２の層１１２のＨＯＭＯ準位の絶対値は、第１の層１１１のＨＯＭＯ準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【００８４】
なお、図４に示す構造とすることで、第３の層（発光層）１１３に注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。また、第２の電極１０４と第３の層（発光層）１１３との間に第６の層（キャリア制御層）１１６を設けることにより、第２の電極１０４から第３の層（発光層）１１３に到達するまでの電子の移動速度を小さくすることができるため、第３の層（発光層）１１３において再結合するキャリア（電子と正孔）のバランスが向上し、素子の高効率化を図ることが可能になる。
【００８５】
また、特に第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合に、図４の様な構成は効果的である。第３の層（発光層）１１３が電子輸送性の物質を含む場合、発光領域は、第３の層（発光層）１１３と第２の層（正孔輸送層）１１２との界面付近になる。そして、もしこの界面近傍に過剰の正孔によってカチオンが生成してしまうとカチオンは消光剤として働く為、発光効率が顕著に低下してしまう。しかしながら、本構成は、正孔の注入量を抑制している為、第３の層（発光層）１１３周辺におけるカチオンの生成を抑制することができ発光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光素子を形成することができる。
【００８６】
本実施の形態２において、第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４は陰極として機能するものとする。つまり、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるように、それぞれに電圧を印加したときに、発光が得られるものとする。
【００８７】
次に、本実施の形態２における発光素子の構造を図５を用いて説明する。基板１０１は、発光素子の支持体として用いられる。なお、基板１０１としては、実施の形態１と同様なものを用いることができる。
【００８８】
基板１０１上に形成される第１の電極１０２には、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）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く、実施の形態１で示したものと同様なものを用いることができる。
【００８９】
また、第１の電極１０２上に形成されるＥＬ層１０３のうち、第１の電極側から順次積層される第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３までの構造、作製方法及び各層に用いることができる材料は実施の形態１と同様であるので、本実施の形態２における説明は省略することとする。
【００９０】
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した構成に加えて、第３の層（発光層）１１３と第２の電極１０４との間にキャリア（電子）の移動を小さくする第６の層（以下、キャリア制御層とよぶ）１１６を設けることを特徴とするが、キャリア制御層の構成として、２種類の方法（速度論的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする方法、熱力学的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする方法）を用いることができる。
【００９１】
１つめとして、第６の層（キャリア制御層）１１６により速度論的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする場合について説明する。図６にその概念図を示す。
【００９２】
第１の電極１０２と第２の電極１０４の間にＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層１０３を構成する複数の層は、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第６の層（キャリア制御層）１１６、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５の順に形成されている。
【００９３】
第６の層（キャリア制御層）１１６は、２種類以上の有機化合物で構成される。ここでは、図６（Ｂ）に示すように第６の層（キャリア制御層）１１６が、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２の２種類で構成される場合について説明する。なお、第１の有機化合物２０１として用いるのは、電子輸送性の高い有機化合物（電子輸送性の有機化合物）であり、第２の有機化合物２０２として用いるのは、正孔輸送性の高い有機化合物（正孔輸送性の有機化合物）とする。
【００９４】
また、第２の有機化合物２０２と第１の有機化合物２０１に用いる有機化合物は、近いＬＵＭＯ準位を有することとする。具体的には、第２の有機化合物２０２の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値は、第１の有機化合物２０１のＬＵＭＯ準位の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であることが好ましく、より好ましくは０．２ｅＶ以下とする。つまり、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２との間でキャリアである電子の移動が容易であることが好ましい。
【００９５】
この場合、第２の有機化合物２０２は、第１の有機化合物２０１と近いＬＵＭＯ準位を有するため、電子が注入されうるが、電子輸送性の第１の有機化合物２０１から正孔輸送性の第２の有機化合物２０２に電子が注入される速度（ｖ１）、もしくは、第２の有機化合物２０２から第１の有機化合物２０１へ電子が注入される速度（ｖ２）は、第１の有機化合物２０１間で電子が注入される速度（ｖ）よりも小さくなる。
【００９６】
従って、電子輸送性の第１の有機化合物２０１と正孔輸送性の第２の有機化合物２０２により第６の層１１６を形成することにより、第１の有機化合物２０１のみで形成する場合に比べて第６の層１１６における電子輸送速度を小さくすることができる。つまり、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２により第６の層１１６を形成することにより、第６の層１１６におけるキャリア（電子）の移動速度を小さくすることができる。
【００９７】
なお、第１の有機化合物２０１と第２の有機化合物２０２により第６の層１１６を形成する場合において、第２の有機化合物２０２の含有量が質量比で全体の５０％未満となるように濃度を制御することが好ましい。さらに好ましくは、第２の有機化合物２０２の含有量が全体の１〜２０重量％となるように濃度を制御する。
【００９８】
なお、第６の層１１６に含まれる第１の有機化合物２０１としては、具体的には、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３などの縮合芳香族化合物が挙げられる。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。
【００９９】
また、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０２としては、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンのような縮合芳香族炭化水素や、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［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：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、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）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、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）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物、クマリン７、クマリン３０などのアミノ基を有する化合物を用いることができる。また、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【０１００】
上述した材料を組み合わせて第６の層１１６を形成することにより、第１の有機化合物２０１から第２の有機化合物２０２、または第２の有機化合物２０２から第１の有機化合物２０１への電子移動が抑制され、第６の層１１６の電子移動速度を抑制することができる。また、第６の層１１６では、第１の有機化合物２０１中に第２の有機化合物２０２が分散された構成を有するため、経時的な結晶化や凝集が生じにくい。したがって、先に述べた電子移動の抑制効果も経時変化しにくくなり、その結果キャリアバランスも経時変化しにくくなる。このことが、発光素子の寿命の向上、つまり、信頼性の向上に繋がる。
【０１０１】
なお、上述した組み合わせの中でも、第１の有機化合物２０１として金属錯体を、第２の有機化合物２０２として芳香族アミン化合物を組み合わせることが好ましい。金属錯体は電子輸送性が高い上に双極子モーメントが大きく、一方で芳香族アミン化合物は正孔輸送性が高い上に比較的双極子モーメントが小さい。このように、双極子モーメントが大きく異なる物質を組み合わせることで、上述した電子移動の抑制効果はより顕著となる。具体的には、第１の有機化合物２０１の双極子モーメントをＰ１、第２の有機化合物２０２の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３となる組み合わせが好ましい。
【０１０２】
例えば、金属錯体であるＡｌｑの双極子モーメントは９．４０デバイであり、芳香族アミン化合物である２ＰＣＡＰＡの双極子モーメントは１．１５デバイである。したがって、第１の有機化合物２０１として金属錯体のような電子輸送性の有機化合物を用い、第２の有機化合物２０２として芳香族アミン化合物のような正孔輸送性の有機化合物を用いる場合には、Ｐ１／Ｐ２≧３であることが好ましい。
【０１０３】
また、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０２の発光色と、第３の層（発光層）１１３に含まれる発光性の高い物質の発光色とは、同系色の発光色であることが好ましい。具体的には、第２の有機化合物２０２の発光スペクトルのピーク値と発光性の高い物質の発光スペクトルのピーク値との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、第２の有機化合物２０２の発光色と発光性の高い物質の発光色は、同系色の発光色となる。よって、電圧等の変化により、もし仮に第２の有機化合物２０２が発光したとしても、発光色の変化を抑制することができる。
【０１０４】
２つめとして、第６の層（キャリア制御層）１１６により熱力学的にキャリア（電子）の移動速度を小さくする場合について説明する。図７にその概念図（バンド図）を示す。
【０１０５】
第１の電極１０２と第２の電極１０４の間にＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層１０３を構成する複数の層は、第１の電極１０２側から第１の層（正孔注入層）１１１、第２の層（正孔輸送層）１１２、第３の層（発光層）１１３、第６の層（キャリア制御層）１１６、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５の順に形成されている。
【０１０６】
第６の層（キャリア制御層）１１６は、２種類以上の有機化合物で構成される。ここでは、第６の層（キャリア制御層）１１６が、第１の有機化合物２０３と第２の有機化合物２０４の２種類で構成される場合について説明する。なお、第１の有機化合物２０３として用いるのは、電子輸送性の高い有機化合物（電子輸送性の有機化合物）であり、第２の有機化合物２０４として用いるのは電子をトラップする機能を有する有機化合物（電子トラップ性の有機化合物）とする。
【０１０７】
また、第２の有機化合物２０４と第１の有機化合物２０３に用いる有機化合物は、離れたＬＵＭＯ準位を有することとする。具体的には、第２の有機化合物２０４の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の絶対値は、第１の有機化合物２０３のＬＵＭＯ準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１０８】
図７に示すように、第１の電極１０２から注入された正孔は、第１の層１１１、第２の層１１２を通り、第３の層（発光層）１１３に注入される。一方、第２の電極１０４から注入された電子は、第５の層１１５、第４の層１１４を通り、第６の層（キャリア制御層）１１６に注入される。第６の層１１６は、電子輸送性の第１の有機化合物２０３と電子トラップ性を有する第２の有機化合物２０４により形成されるため、第６の層１１６に注入された電子は、第１の有機化合物２０３ではなく第２の有機化合物２０４のＬＵＭＯ準位に入るため、電子の移動速度を小さくすることができる。
【０１０９】
従って、電子輸送性の第１の有機化合物２０３と電子トラップ性の第２の有機化合物２０４により第６の層１１６を形成することにより、第１の有機化合物２０３のみで形成する場合に比べて第６の層１１６における電子輸送速度を小さくすることができる。つまり、第１の有機化合物２０３と第２の有機化合物２０４により第６の層１１６を形成することにより、第６の層１１６におけるキャリア（電子）の移動速度を小さくすることができる。
【０１１０】
なお、第１の有機化合物２０３と第２の有機化合物２０４により第６の層１１６を形成する場合において、第２の有機化合物２０４の含有量が質量比で全体の５０％未満となることが好ましく、さらに好ましくは、第２の有機化合物２０４の含有量が全体の０．１〜５重量％となるように濃度を制御する。
【０１１１】
なお、第６の層１１６に含まれる第１の有機化合物２０３としては、具体的には、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＢＡｌｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３などの縮合芳香族化合物を用いることができる。
【０１１２】
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。中でも電子に対して安定な金属錯体であることが好ましい。
【０１１３】
また、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０４としては、以下に示す物質を用いることができる。なお、第２の有機化合物２０４は、それ自身が発光してもよいが、その場合には、発光素子の色純度を保つため、第３の層（発光層）１１３の発光色と第２の有機化合物２０４の発光色とが同系色の発光色であることが好ましい。
【０１１４】
例えば、第３の層１１３に含まれる有機化合物がＹＧＡ２ＳやＹＧＡＰＡのような青色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４はアクリドン、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ、クマリン３０などの青色〜青緑色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１５】
また、第３の層（発光層）１１３に含まれる有機化合物が２ＰＣＡＰＡ、２ＰＣＡＢＰｈＡ、２ＤＰＡＰＡ、２ＤＰＡＢＰｈＡ、２ＹＧＡＢＰｈＡ、ＤＰｈＡＰｈＡのような緑色系の発光色を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４はＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１８−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ−１）、９，１８−ジメチル−９，１８−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ−２）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などの青緑色〜黄緑色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１６】
また、第３の層（発光層）１１３に含まれる有機化合物がルブレン、ＢＰＴのような黄色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４はＤＭＱｄ、（２−｛２−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）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：ＤＣＭＣｚ）などの黄緑色〜黄橙色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１７】
また、第３の層（発光層）１１３に含まれる有機化合物がｐ−ｍＰｈＴＤ、ｐ−ｍＰｈＡＦＤのような赤色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物２０４は（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−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）、｛２−（１，１−ジメチルエチル）−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−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）、ナイルレッドなどの橙色〜赤色の発光を示す物質であることが好ましい。
【０１１８】
また、第３の層（発光層）１１３の発光材料が燐光材料である場合、第２の有機化合物２０４も燐光材料であることが好ましい。例えば、発光材料が上述したＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）である場合、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）は赤色発光を示すため、第２の有機化合物として赤色の燐光材料である（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））などを用いればよい。なお、これらの化合物は、発光素子に用いられる化合物の中でもＬＵＭＯ準位が低い化合物であり、上述した第１の有機化合物２０３に添加することで良好な電子トラップ性を示す。
【０１１９】
第２の有機化合物２０４としては、上記に列挙した物質の中でも、ＤＭＱｄ、ＤＰＱｄ、ＤＭＮＱｄ−１、ＤＭＮＱｄ−２のようなキナクリドン誘導体が化学的に安定であるため好ましい。すなわち、キナクリドン誘導体を適用することにより、特に発光素子を長寿命化させることができる。また、キナクリドン誘導体は緑色系の発光を示すため、ここで示す発光素子の素子構造は、緑色系の発光素子に対して特に有効である。緑色は、フルカラーディスプレイを作製する際には最も輝度が必要な色であるため、劣化が他の色に比して大きくなってしまう場合があるが、本構造を適用することによりそれを改善することができる。
【０１２０】
なお、上述したように、第２の有機化合物２０４のＬＵＭＯ準位の絶対値は、第１の有機化合物２０３のＬＵＭＯ準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。したがって、用いる第２の有機化合物２０４の種類に応じて、上記条件を満たすように第１の有機化合物２０３を適宜選択すればよい。
【０１２１】
さらに、第３の層１１３に含まれる発光性の高い物質の発光色と、第６の層１１６に含まれる第２の有機化合物２０４の発光色は同系色の発光色であることが好ましい。そのため、発光性の高い物質の発光スペクトルのピーク値と第２の有機化合物２０４の発光スペクトルのピーク値との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、発光性の高い物質の発光色と第２の有機化合物２０４の発光色は、同系色の発光色となる。よって、電圧等の変化により、もし仮に第２の有機化合物２０４が発光したとしても、発光色の変化を抑制することができる。
【０１２２】
ただし、必ずしも第２の有機化合物２０４が発光する必要はない。例えば、発光性の高い物質の方が発光効率が高い場合は、実質的に発光性の高い物質の発光のみが得られるように、第６の層１１６における第２の有機化合物２０４の濃度を調節する（第２の有機化合物２０４の発光が抑制されるように、その濃度を若干低くする）ことが好ましい。この場合、発光性の高い物質の発光色と第２の有機化合物２０４の発光色は同系統の発光色である（すなわち、同程度のエネルギーギャップを持つ）ため、発光性の高い物質から第２の有機化合物２０４へのエネルギー移動は生じにくく、高い発光効率が得られる。
【０１２３】
なお、この場合には、第２の有機化合物２０４は、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などのクマリン誘導体であることが好ましい。クマリン誘導体は、電子トラップ性が比較的弱いため、第１の有機化合物２０３に添加する濃度が比較的高くてもよい。つまり、濃度の調節がしやすく、所望の性質を有するキャリアの移動を制御する層を得ることができる。また、クマリン誘導体は発光効率が高いため、もし仮に第２の有機化合物２０４が発光したとしても、発光素子全体の効率の低下を抑制することができる。
【０１２４】
なお、第６の層１１６は、上述した２種類の方法（速度論的にキャリアの移動を制御する方法、熱力学的にキャリアの移動を制御する方法）により形成することができるが、いずれの構成においても第６の層１１６の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が厚くなると、キャリアの移動速度が過度の低下に伴い駆動電圧が高くなり、膜厚が薄くなると、キャリアの移動を制御する機能を損なう可能性があるためである。
【０１２５】
また、第６の層１１６は、電子の移動速度を制御するものであるため、第２の電極１０４と第３の層（発光層）１１３との間に形成されていればよいが、第３の層（発光層）１１３と接して形成されるのがより好ましい。第３の層（発光層）１１３と接するように設けることにより、第３の層（発光層）１１３への電子注入を直接制御できるため、第３の層（発光層）１１３内におけるキャリアバランスの経時変化をより抑制することができ、素子寿命向上に関してより大きな効果が得られる。
【０１２６】
なお、第６の層１１６を第３の層（発光層）１１３と接して形成する場合には、第６の層１１６に含まれる第１の有機化合物（２０１、２０３）と、第３の層（発光層）１１３に多く含まれる有機化合物とは、異なる有機化合物であることが好ましい。特に、第３の層（発光層）１１３の構成が、発光性の高い物質を分散させる物質（第３の有機化合物）と、発光性の高い物質（第４の有機化合物）とを含む場合、第３の有機化合物と、第１の有機化合物（２０１、２０３）とは、異なる有機化合物であることが好ましい。このような構成により、第６の層１１６から第３の層（発光層）１１３へのキャリア（電子）の移動が、第１の有機化合物（２０１、２０３）と第３の有機化合物との間においても抑制され、第６の層１１６を設ける効果をより高めることができる。
【０１２７】
また、第６の層１１６は、２種類以上の物質を含むため、物質の組み合わせや混合比、膜厚などを制御することにより、キャリアバランスを精密に制御することが可能である。
従って、従来よりも容易にキャリアバランスの制御が可能となる。さらに、第６の層１１６における混合比の少ない有機化合物を用いてキャリアの移動を制御するため、単一物質による制御に比べて、キャリアバランスの変化が起きにくい。従って、経時変化に強く、発光素子の長寿命化を実現することができる。
【０１２８】
ＥＬ層１０３のうち、上述した第６の層（キャリア制御層）１１６上には、第４の層（電子輸送層）１１４、第５の層（電子注入層）１１５が順次積層されるが、これらの構造、作製方法及び各層に用いることができる材料は、実施の形態１と同様であるので、本実施の形態２における説明は省略することとする。
【０１２９】
次に第５の層（電子注入層）１１５上に第２の電極１０４が形成される。なお、第２の電極１０４についても作製方法および用いることのできる材料は、実施の形態１と同様であるので、本実施の形態２における説明は省略することとする。
【０１３０】
本実施の形態２の場合においても、第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ａ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合には、図３（Ｂ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第２の電極１０４を通って基板１０１と逆側から取り出される。さらに、第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合には、図３（Ｃ）に示すように、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板１０１側および基板１０１と逆側の両方から取り出される。
【０１３１】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。ただし、少なくとも正孔注入層である第１の層１１１、正孔輸送層である第２の層１１２、発光層である第３の層１１３、およびキャリア制御層である第６の層１１６を有し、第１の層１１１は、複合材料で形成され、かつ第２の層１１２に用いる物質の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が第１の層１１１に用いる物質のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）物質が選択された構成であれば、上記以外のものでもよい。
【０１３２】
また、図５（Ｂ）に示すように、基板１０１上に陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２が順次積層された構造としてもよい。なお、この場合のＥＬ層１０３は、第２の電極１０４上に第５の層１１５、第４の層１１４、第６の層１１６、第３の層１１３、第２の層１１２、第１の層１１１、および第１の電極１０２が順次積層された構造となる。
【０１３３】
なお、上述した発光素子を用いることで、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）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を作製することができる。
【０１３４】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるＴＦＴの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、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。さらに、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。
【０１３５】
本実施の形態２で示した発光素子では、第２の層（正孔輸送層）１１２の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が、第１の層（正孔注入層）１１１のＨＯＭＯ準位よりも深く（絶対値が大きく）なるように設けることで、第１の層（正孔注入層）１１１から第２の層（正孔輸送層）１１２へ注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。これにより、第３の層（発光層）１１３への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。また、第１の層（正孔注入層）１１１は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いて形成されることから、素子効率の向上だけでなく、駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができる。
【０１３６】
一方、第２の電極１０４と第３の層（発光層）１１３との間に第６の層１１６を設けて、キャリア（電子）の移動速度を小さくすることにより、これまで移動速度が速いために、第３の層（発光層）１１３と第２の層（正孔輸送層）１１２との界面近傍に形成されていた発光領域を従来よりも第３の層（発光層）１１３の中央側に形成させることができる。
【０１３７】
また、第６の層１１６を設けてキャリア（電子）の移動速度を小さくすることで、発光に寄与することなく第３の層（発光層）１１３から第２の層（正孔輸送層）１１２に到達するキャリア（電子）による第２の層（正孔輸送層）１１２の劣化も防ぐことができる。さらに、キャリア（電子）の移動速度を小さくすることで、第３の層（発光層）１１３へのキャリア（電子）注入量を制御するだけではなく、その制御されたキャリア（電子）注入量が経時的に変化するのを抑制することができる。従って、経時的なバランス悪化に伴う再結合確率の低下を防ぐことができるため、素子寿命の向上（輝度の経時劣化の抑制）を図ることもできる。
【０１３８】
本実施の形態で示す構成の場合には、第３の層１１３に注入されるキャリア（正孔および電子）が制御されているため、第３の層１１３におけるキャリアバランスが向上すると共に再結合確率が高くなり、発光効率を向上させることができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態２においては、実施の形態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こととする。
【０１４０】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２で示した発光素子のＥＬ層を複数有する発光素子（以下、積層型発光素子という）について、図８を用いて説明する。この発光素子は、第１の電極８０１と第２の電極８０２との間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層８０３、第２のＥＬ層８０４）を有する積層型発光素子である。なお、本実施の形態３では、ＥＬ層が２層の場合について示すが、３層以上としても良い。
【０１４１】
本実施の形態３において、第１の電極８０１は、陽極として機能する電極であり、第２の電極８０２は陰極として機能する電極である。なお、第１の電極８０１および第２の電極８０２は、実施の形態１と同様な構成を用いることができる。また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層８０３、第２のＥＬ層８０４）としては、実施の形態１および実施の形態２で示したＥＬ層と同様な構成を用いることができる。なお、第１のＥＬ層８０３と第２のＥＬ層８０４は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態１または実施の形態２と同様なものを適用することができる。
【０１４２】
また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層８０３、第２のＥＬ層８０４）の間には、電荷発生層８０５が設けられている。電荷発生層８０５は、第１の電極８０１と第２の電極８０２に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態３の場合には、第１の電極８０１に第２の電極８０２よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層８０５から第１のＥＬ層８０３に電子が注入され、第２のＥＬ層８０４に正孔が注入される。
【０１４３】
なお、電荷発生層８０５は、光の取り出し効率の点から、透光性を有することが好ましい。また、電荷発生層８０５は、第１の電極８０１や第２の電極８０２よりも低い導電率であっても機能する。
【０１４４】
電荷発生層８０５は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター物質が添加された構成であっても、電子輸送性の高い物質にドナー性物質が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
【０１４５】
正孔輸送性の高い物質にアクセプター物質が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い物質としては、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（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、上記以外の物質を用いても構わない。
【０１４６】
また、アクセプター性物質としては、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。また、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。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【０１４７】
一方、電子輸送性の高い物質にドナー性物質が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い物質としては、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）、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、上記以外の物質を用いても構わない。
【０１４８】
また、ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。
【０１４９】
なお、上述した材料を用いて電荷発生層８０５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１５０】
本実施の形態３では、２つのＥＬ層を有する発光素子について説明したが、３つ以上のＥＬ層を積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態３に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のＥＬ層を電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【０１５１】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。
【０１５２】
また、３つのＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１のＥＬ層の発光色が赤色であり、第２のＥＬ層の発光色が緑色であり、第３のＥＬ層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【０１５３】
なお、本実施の形態３においては、実施の形態１や実施の形態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こととする。
【０１５４】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、画素部に発光素子を有する発光装置について図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、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。
【０１５５】
図９（Ａ）において、点線で示された９０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、９０２は画素部、９０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、９０４は封止基板、９０５はシール材であり、シール材９０５で囲まれた内側は、空間９０７になっている。
【０１５６】
なお、引き回し配線９０８はソース側駆動回路９０１及びゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。また、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。
【０１５７】
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９１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路９０１と、画素部９０２中の一つの画素が示されている。なお、ソース側駆動回路９０１はＮチャネル型ＴＦＴ９２３とＰチャネル型ＴＦＴ９２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。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一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１５８】
また、画素部９０２はスイッチング用ＴＦＴ９１１と、電流制御用ＴＦＴ９１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極９１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極９１３の端部を覆って絶縁物９１４が形成される。
【０１５９】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物９１４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９１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いることで、絶縁物９１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることができる。また、絶縁物９１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型の感光性材料を用いることができる。
【０１６０】
第１の電極９１３上には、ＥＬ層９１６、および第２の電極９１７がそれぞれ形成される。ここで、第１の電極９１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。なお、具体的な材料としては、実施の形態１において第１の電極に用いることができるとして示した材料を用いることができるものとする。
【０１６１】
また、ＥＬ層９１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層９１６は、実施の形態１または実施の形態２で示した構成を有している。また、ＥＬ層９１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
【０１６２】
また、第２の電極９１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極９１７を陰極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。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）等が挙げられる。
【０１６３】
なお、ＥＬ層９１６で生じた光が第２の電極９１７を透過する構成とする場合には、第２の電極９１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ（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、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）、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（ＩＷＺＯ）等）との積層を用いることも可能である。
【０１６４】
さらに、シール材９０５で封止基板９０４を素子基板９１０と貼り合わせることにより、素子基板９１０、封止基板９０４、およびシール材９０５で囲まれた空間９０７に発光素子９１８が備えられた構造になっている。なお、空間９０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材９０５で充填される場合もある。
【０１６５】
なお、シール材９０５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９０４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、発光素子を有する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】
また、上述した発光素子は、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置に用いることもできる。図１０にパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図および断面図を示す。なお、図１０（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。
【０１６８】
図１０において、基板１００１上の第１の電極１００２と第２の電極１００３との間にはＥＬ層１００４が設けられている。第１の電極１００２の端部は絶縁層１００５で覆われている。そして、絶縁層１００５上には隔壁層１００６が設けられている。隔壁層１００６の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなるような傾斜を有する。つまり、隔壁層１００６の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層１００５の面方向と同様の方向を向き、絶縁層１００５と接する辺）の方が上辺（絶縁層１００５の面方向と同様の方向を向き、絶縁層１００５と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層１００６を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことができる。
【０１６９】
以上により、パッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【０１７０】
なお、本実施の形態で示した発光装置（アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス型）は、いずれも発光効率の高い発光素子を用いて形成されることから、消費電力が低減された発光装置を得ることができる。
【０１７１】
なお、本実施の形態４においては、実施の形態１〜３に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【０１７２】
（実施の形態５）
本実施の形態５では、実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的には、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１１に示す。
【０１７３】
図１１（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減されたテレビ装置を得ることができる。
【０１７４】
図１１（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減されたコンピュータを得ることができる。
【０１７５】
図１１（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減された携帯電話を得ることができる。
【０１７６】
図１１（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２には、実施の形態４で例示した発光装置を適用することができる。この発光装置は、高い発光効率が得られるという特徴を有していることから、一部に適用することで消費電力の低減されたカメラを得ることができる。
【０１７７】
以上の様に、実施の形態４で例示した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。この発光装置を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。
【０１７８】
また、実施の形態４で例示した発光装置は、照明装置として用いることもできる。図１２は、発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１２に示した液晶表示装置は、筐体１２０１、液晶層１２０２、バックライト１２０３、筐体１２０４を有し、液晶層１２０２は、ドライバＩＣ１２０５と接続されている。また、バックライト１２０３には、発光装置が用いられており、端子１２０６により、電流が供給されている。
【０１７９】
このように発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、低消費電力のバックライトが得られる。また、発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化も可能である。従って、低消費電力であり、大面積化された液晶表示装置を得ることができる。
【０１８０】
図１３は、実施の形態４で例示した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１３に示す電気スタンドは、筐体１３０１と、光源１３０２を有し、光源１３０２として、発光装置が用いられている。ここで用いる発光装置は発光効率の高い発光素子を有しているため、低消費電力の電気スタンドとして用いることが可能となる。
【０１８１】
図１４は、実施の形態４で例示した発光装置を、室内の照明装置１４０１として用いた例である。ここで用いる発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、ここで用いる発光装置は、発光効率の高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。このように、室内の照明装置１４０１として発光装置を用いた部屋において、図１１（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置１４０２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。
【０１８２】
なお、本実施の形態５においては、実施の形態１〜４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【実施例１】
【０１８３】
本実施例１では、発光素子として、実施の形態１で説明した構造を有する発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。なお、本実施例で示す発光素子（発光素子１〜発光素子４）、およびこれらの比較となる発光素子５の素子構造を図１５に示す。また、本実施例１で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０１８４】
【化１】
【０１８５】
【化２】
【０１８６】
（発光素子１の作製）
発光素子１は、実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１および第３の層１５１３のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０１８７】
まず、ガラス基板である基板１５０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１５０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１８８】
次に、第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０３を形成する。本実施例において、ＥＬ層１５０３は、正孔注入層である第１の層１５１１、正孔輸送層である第２の層１５１２、発光層である第３の層１５１３、電子輸送層である第４の層１５１４、電子注入層である第５の層１５１５が順次積層された構造を有する。
【０１８９】
第１の電極１５０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１５０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１５０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１５１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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。
【０１９０】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の層１５１１上にＮ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１５１２を形成した。
【０１９１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の層１５１２上に、発光層である第３の層１５１３を形成した。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，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）とを共蒸着することにより、第３の層１５１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡとＹＧＡ２Ｓとの重量比は、１：０．０４（＝ＣｚＰＡ：ＹＧＡ２Ｓ）となるように蒸着レートを調節した。
【０１９２】
さらに、第３の層１５１３上に抵抗加熱による蒸着法を用いて、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）を２０ｎｍ、その上に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、電子輸送層である第４の層１５１４を形成した。
【０１９３】
第４の層１５１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１５１５を形成した。
【０１９４】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１５０４を形成し、発光素子１を作製した。
【０１９５】
以上により得られた発光素子１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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１９６】
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０１９７】
発光素子１は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は５．６ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．２Ｖであった。
【０１９８】
（発光素子２の作製）
発光素子２は、発光素子１と同様に実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０１９９】
発光素子２は、発光素子１の第２の層１５１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりに４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）を用いた以外は、発光素子１と同様に作製した。
【０２００】
得られた発光素子２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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２０１】
発光素子２の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０２０２】
発光素子２は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は６．６ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．２Ｖであった。
【０２０３】
（発光素子３の作製）
発光素子３は、発光素子１や発光素子２と同様に実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０２０４】
発光素子３は、発光素子１の第２の層１５１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりに４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）を用いて、発光素子１と同様に作製した。
【０２０５】
得られた発光素子３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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２０６】
発光素子３の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０２０７】
発光素子３は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は６．２ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．４Ｖであった。
【０２０８】
（発光素子４の作製）
発光素子４は、発光素子１〜発光素子３と同様に実施の形態１において図１を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。
【０２０９】
発光素子４は、発光素子１の第２の層１５１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりにＮ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）を用いて、発光素子１と同様に作製した。
【０２１０】
得られた発光素子４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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２１１】
発光素子４の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２０に示す。
【０２１２】
発光素子４は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は４．９ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は５．２Ｖであった。
【０２１３】
（発光素子５の作製）
次に、比較のための発光素子として発光素子５（上述した発光素子１〜発光素子４における第２の層１５１２をＮＰＢを用いて形成する構造）を作製した。具体的には、図１５における第２の層１５１２のＨＯＭＯ準位と第１の層１５１１のＨＯＭＯ準位が同じ場合の発光素子である。作製方法を以下に示す。
【０２１４】
まず、ガラス基板１５０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１５０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２１５】
次に、第１の電極１５０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１５０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１５０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１５１１を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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。
【０２１６】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、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の膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１５１２を形成した。
【０２１７】
次に、第２の層１５１２上に、発光層である第３の層１５１３を形成した。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，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）とを共蒸着することにより、第４の層１５１４を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡとＹＧＡ２Ｓとの重量比は、１：０．０４（＝ＣｚＰＡ：ＹＧＡ２Ｓ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２１８】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、第３の層１５１３上にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）を２０ｎｍ、その上に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、電子輸送層である第４の層１５１４を形成した。
【０２１９】
次に、第４の層１５１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１５１５を形成した。
【０２２０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１５０４を形成し、発光素子５を作製した。
【０２２１】
以上により得られた発光素子５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、発光素子５の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２２２】
発光素子５の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。
【０２２３】
発光素子５は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．１６、ｙ＝０．１６）であり、発光素子１〜発光素子４と同様、ＹＧＡ２Ｓに由来する青色の発光を示した。また、発光素子５の電流効率は、３．０ｃｄ／Ａであり、発光素子１〜発光素子４の電流効率と比較すると、発光素子１〜発光素子４よりも電流効率が低いことがわかった。
【０２２４】
以上より、発光素子１〜発光素子４は発光素子５に比べ高効率であることがわかった。よって、本発明を適用することにより、高効率な発光素子が得られることがわかった。
【実施例２】
【０２２５】
本実施例２では、本発明の発光素子として、実施の形態２で説明した構造を有する発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。なお、本実施例で示す発光素子（発光素子６〜発光素子８）の素子構造を図１６（Ａ）に示し、これらの比較となる発光素子９の素子構造を図１６（Ｂ）に示す。また、本実施例２で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。なお、実施例１で示した有機化合物については、実施例１を参照することとし、ここでの説明は省略する。
【０２２６】
【化３】
【０２２７】
（発光素子６の作製）
発光素子６は、実施の形態２において図４を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１６（Ａ）における第２の層１６１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１６１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。さらに、発光素子６は、図６の概念図で説明したように、第６の層がキャリア（電子）を速度論的に制御する場合の発光素子である。
【０２２８】
まず、ガラス基板である基板１６０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１６０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２２９】
次に、第１の電極１６０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１６０３を形成する。本実施例において、ＥＬ層１６０３は、正孔注入層である第１の層１６１１、正孔輸送層である第２の層１６１２、発光層である第３の層１６１３、電子キャリアの移動を制御するためのキャリア制御層である第６の層１６１６、電子輸送層である第４の層１６１４、電子注入層である第５の層１６１５が順次積層された構造を有する。
【０２３０】
次に、第１の電極１６０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１６０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１６０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１６１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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。
【０２３１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の層１６１１上にＮ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１６１２を形成した。
【０２３２】
次に、第２の層１６１２上に、発光層である第３の層１６１３を形成した。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）とを共蒸着することにより、第３の層１６１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２３３】
さらに、第３の層１６１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）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）とを共蒸着することにより、電子キャリアの移動を制御するためのキャリア制御層である第６の層１６１６を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、Ａｌｑと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．１（＝Ａｌｑ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２３４】
その後、抵抗加熱による蒸着法を用いて、第６の層１６１６上にバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層である第４の層１６１４を形成した。
【０２３５】
第４の層１６１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１６１５を形成した。
【０２３６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１６０４を形成し、発光素子６を作製した。
【０２３７】
以上により得られた発光素子６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。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２３８】
発光素子６の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４に示す。また、発光素子６に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２３９】
発光素子６は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６１）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１９ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は４．８Ｖであった。
【０２４０】
さらに、発光素子６に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果、１００時間後でも初期輝度の７９％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２４１】
（発光素子７の作製）
発光素子７は、実施の形態２において図４を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１６（Ａ）における第２の層１６１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１６１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。さらに、発光素子７は、図７の概念図で説明したように、第６の層がキャリア（電子）を熱力学的に制御する場合の発光素子である。
【０２４２】
発光素子７は、発光素子６の第６の層１６１６に用いたＡｌｑと２ＰＣＡＰＡとの共蒸着膜を、ＡｌｑとＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）との共蒸着膜とした以外は、発光素子６と同様に作製した。ここで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２４３】
得られた発光素子７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。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２４４】
発光素子７の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４に示す。また、発光素子７に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２４５】
発光素子７は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６１）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１７ｃｄ／Ａであり、非常に高い効率を示した。輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は６．１Ｖであった。
【０２４６】
さらに、発光素子７に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果、１００時間後でも初期輝度の８２％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２４７】
（発光素子８の作製）
発光素子８は、実施の形態２において図４を用いて説明した構造を有する発光素子である。具体的には、図１６（Ａ）における第２の層１６１２のＨＯＭＯ準位が、第１の層１６１１のＨＯＭＯ準位よりも深い（絶対値が大きい）場合の発光素子である。さらに、発光素子８は、図６の概念図で説明したように、第６の層がキャリア（電子）を速度論的に制御する場合の発光素子である。
【０２４８】
発光素子８は、発光素子５の第２の層１６１２に用いたＹＧＡＳＦの代わりにＮ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）とした以外は、発光素子６と同様に作製した。
【０２４９】
得られた発光素子８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。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２５０】
発光素子８の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図２４に示す。また、発光素子８に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２５１】
発光素子８は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．２９、ｙ＝０．６３）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は２０ｃｄ／Ａであり、高い効率を示した。輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときの駆動電圧は４．６Ｖであった。
【０２５２】
さらに、発光素子８に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果、１００時間後でも初期輝度の８７％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２５３】
（発光素子９の作製）
次に、比較のための発光素子として図１６（Ｂ）に示す構造を有する発光素子９（上述した発光素子６〜発光素子８における第２の層１６１２をＮＰＢを用いて形成し、第６の層１６１６は設けない構造）を作製した。作製方法を以下に示す。
【０２５４】
まず、ガラス基板１６０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１６０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２５５】
次に、第１の電極１６０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１６０２が形成された基板を真空蒸着装置内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、第１の電極１６０２上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１６１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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、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の膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第２の層１６１２を形成した。
【０２５７】
次に、第２の層１６１２上に、発光層である第３の層１６１３を形成した。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）とを共蒸着することにより、第３の層１６１３を４０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２５８】
その後、抵抗加熱による蒸着法を用いて、第３の層１６１３上にバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層である第４の層１６１４を形成した。
【０２５９】
次に、第４の層１６１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１６１５を形成した。
【０２６０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１６０４を形成し、発光素子９を作製した。
【０２６１】
以上により得られた発光素子９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、発光素子９の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２６２】
発光素子９の電流密度−輝度特性を図２１に示す。また、電圧−輝度特性を図２２に示す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。また、発光素子９に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２５に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２６３】
発光素子９は、輝度５０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６２）、電流効率が１６ｃｄ／Ａであり、発光素子６〜発光素子８と同様、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。発光素子９の電流効率を発光素子６〜発光素子８の電流効率と比較すると、発光素子６〜発光素子８よりも電流効率が低いことがわかった。また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２とした連続点灯試験を行った結果、図２５に示す通り、１００時間後には初期輝度の７６％にまで輝度が低下しており、発光素子６〜発光素子８よりも低い寿命を示した。
【０２６４】
以上より、発光素子６〜発光素子８は発光素子９に比べ高効率を示すことがわかった。よって、本発明を適用することにより、高効率、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例３】
【０２６５】
本実施例では、実施例１および実施例２で作製した発光素子（発光素子１〜発光素子４、発光素子６〜発光素子８）における正孔輸送層である第２の層（図１５の１５１２、図１６の１６１２）に用いたＮ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）、および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）の酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。
【０２６６】
また、その測定から、ＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位を求めた。なお、測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。
【０２６７】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。
【０２６８】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例３で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位を算出した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１０［Ｖ ｖｓ． ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献；Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｒ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， Ｖｏｌ．１２４， Ｎｏ．１，８３−９６， ２００２）。一方、本実施例３で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．２０Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であった。したがって、本実施例３で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．４１［ｅＶ］低くなっていることがわかった。
【０２６９】
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出できた。
【０２７０】
（測定例１：ＹＧＡＳＦ）
本測定例１では、ＹＧＡＳＦの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２６に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．１８Ｖから＋０．８０Ｖまで走査した後、＋０．８０Ｖから−０．１８Ｖまで走査することにより行った。
【０２７１】
図２６に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．６３Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．５５Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．５９Ｖと算出できる。このことは、ＹＧＡＳＦは＋０．５９［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＹＧＡＳＦのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．５９）＝−５．４４［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７２】
（測定例２：ＹＧＡＢＰ）
本測定例２では、ＹＧＡＢＰの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２７に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．２０Ｖから＋１．００Ｖまで走査した後、＋１．００Ｖから−０．２０Ｖまで走査することにより行った。
【０２７３】
図２７に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．６６Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．５０Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．５８Ｖと算出できる。このことは、ＹＧＡＢＰは＋０．５８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＹＧＡＢＰのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．５８）＝−５．４３［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７４】
（測定例３：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）
本測定例３では、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２８に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−１．００Ｖから＋１．００Ｖまで走査した後、＋１．００Ｖから−１．００Ｖまで走査することにより行った。
【０２７５】
図２８に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．６７Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．５１Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．５８Ｖと算出できる。このことは、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰは＋０．５８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．５８）＝−５．４３［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７６】
（測定例４：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）
本測定例４では、ＤＮＴＰＤの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２９に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．５０Ｖから＋１．００Ｖまで走査した後、＋１．００Ｖから−０．５０Ｖまで走査することにより行った。
【０２７７】
図２９に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．８６Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．４４Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．６５Ｖと算出できる。このことは、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰは＋０．６５［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．６５）＝−５．５０［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７８】
（測定例５：ＮＰＢ）
本測定例５では、ＮＰＢの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３０に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．２０Ｖから＋０．８０Ｖまで走査した後、＋０．８０Ｖから−０．２０Ｖまで走査することにより行った。
【０２７９】
図３０に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは＋０．４５Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは＋０．３９Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は＋０．４２Ｖと算出できる。このことは、ＮＰＢは＋０．４２［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（＋０．４２）＝−５．２７［ｅＶ］であることがわかった。
【０２８０】
なお、上述のようにして求めたＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位を比較すると、ＹＧＡＳＦのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．１７［ｅＶ］低く、ＹＧＡＢＰのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．１６［ｅＶ］低く、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．１６［ｅＶ］低く、ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位はＮＰＢよりも０．２３［ｅＶ］低いことがわかる。
【０２８１】
すなわち、正孔輸送層である第２の層（図１５の１５１２、図１６の１６１２）にＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、またはｍ−ＹＧＡ１ＢＰを用いて形成することにより、正孔注入層である第１の層（図１５の１５１１、図１６の１６１１）から正孔輸送層である第２の層（図１５の１５１２、図１６の１６１２）へ注入される正孔（ホール）の注入量を抑制することができる。これにより、発光層である第３の層（図１５の１５１３、図１６の１６１３）への正孔（ホール）の注入量を抑制することができるため、素子効率の向上を図ることができる。
【０２８２】
したがって、発光素子の正孔輸送層である第２の層において、ＹＧＡＳＦ、ＹＧＡＢＰ、ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ、またはｍ−ＹＧＡ１ＢＰを用いた実施例１〜実施例２の素子構造は、本発明に適した構造であるといえる。
【実施例４】
【０２８３】
本実施例では、実施例２で作製した発光素子（発光素子６〜発光素子８）において、電子キャリアの移動を制御するためのキャリア制御層である第６の層（図１６（Ａ）の１６１６）に用いたトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、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）の還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。また、その測定から、Ａｌｑ、ＤＰＱｄ、２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位を求めた。なお、測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。
【０２８４】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。
【０２８５】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例４で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位を算出した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１０［Ｖ ｖｓ． ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献；Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｒ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， Ｖｏｌ．１２４， Ｎｏ．１，８３−９６， ２００２）。一方、本実施例４で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．２０Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であった。したがって、本実施例４で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．４１［ｅＶ］低くなっていることがわかった。
【０２８６】
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出できた。
【０２８７】
（測定例６：Ａｌｑ）
本測定例６では、Ａｌｑの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３１に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．６９Ｖから−２．４０Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖから−０．６９Ｖまで走査することにより行った。
【０２８８】
図３１に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは−２．１２Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２０Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は−２．１６Ｖと算出できる。このことは、Ａｌｑは−２．１６［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＡｌｑのＬＵＭＯ準位は、−４．８５−（−２．１６）＝−２．６９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２８９】
（測定例７：ＤＰＱｄ）
本測定例７では、ＤＰＱｄの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３２に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４０Ｖから−２．１０Ｖまで走査した後、−２．１０Ｖから−０．４０Ｖまで走査することにより行った。また、ＤＰＱｄは溶解性が悪く、１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶液を調製しようとしても溶け残りが生じたため、溶け残りが沈殿した状態で上澄み液を採取し、測定に使用した。
【０２９０】
図３２に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは−１．６３Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは−１．６９Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は−１．６６Ｖと算出できる。このことは、ＤＰＱｄは−１．６６［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位は、−４．８５−（−１．６６）＝−３．１９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２９１】
（測定例８：２ＰＣＡＰＡ）
本測定例８では、２ＰＣＡＰＡの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３３に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４１Ｖから−２．５０Ｖまで走査した後、−２．５０Ｖから−０．４１Ｖまで走査することにより行った。
【０２９２】
図３３に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは−２．１４Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２１Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）は−２．１８Ｖと算出できる。このことは、２ＰＣＡＰＡは−２．１８［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位は、−４．８５−（−２．１８）＝−２．６７［ｅＶ］であることがわかった。
【０２９３】
なお、上述のようにして求めたＡｌｑとＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位を比較すると、ＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位はＡｌｑよりも０．５０［ｅＶ］も低いことがわかる。このことは、ＤＰＱｄをＡｌｑ中に添加することにより、ＤＰＱｄが電子トラップとして作用することを意味する。これは、実施の形態２において説明した、第６の層が熱力学的にキャリア（電子）の移動を制御する場合であり、電子輸送性の材料である金属錯体（Ａｌｑ）と電子トラップ性のキナクリドン誘導体（ＤＰＱｄ）により第６の層が形成される場合を示すものである。
【０２９４】
また、上述のようにして求めたＡｌｑと２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位を比較すると、２ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位はＡｌｑと０．０２［ｅＶ］しか違わないことが分かる。このことは、２ＰＣＡＰＡをＡｌｑ中に添加することで、２ＰＣＡＰＡにも電子が移動しやすくなり、層全体としての電子の移動速度が小さくなることを意味する。これは、実施の形態２において説明した、第６の層が速度論的にキャリア（電子）の移動を制御する場合であり、電子輸送性の材料である金属錯体（Ａｌｑ）と正孔輸送性の芳香族アミン化合物（２ＰＣＡＰＡ）により第６の層が形成される場合を示すものである。
【０２９５】
よってＡｌｑとＤＰＱｄや、Ａｌｑと２ＰＣＡＰＡを組み合わせてなるキャリア制御層を含む素子構造は、本発明に好適な構造であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０２９６】
【図１】実施の形態１における発光素子のバンド構造を示す図。
【図２】実施の形態１における発光素子の積層構造を示す図。
【図３】実施の形態１における発光素子の発光の態様を示す図。
【図４】実施の形態２における発光素子のバンド構造を示す図。
【図５】実施の形態２における発光素子の積層構造を示す図。
【図６】実施の形態２における発光素子の発光の態様を示す図。
【図７】実施の形態２における発光素子のバンド構造を示す図。
【図８】実施の形態３における発光素子の積層構造を示す図。
【図９】実施の形態４におけるアクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図１０】実施の形態４におけるパッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図１１】実施の形態５における電子機器を示す図。
【図１２】発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を示す図。
【図１３】発光装置を用いた電気スタンドを示す図。
【図１４】発光装置を用いた室内照明装置を示す図。
【図１５】実施例１における発光素子の素子構造を示す図。
【図１６】実施例２における発光素子の素子構造を示す図。
【図１７】発光素子１〜５の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１８】発光素子１〜５の電圧−輝度特性を示す図。
【図１９】発光素子１〜５の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２０】発光素子１〜４の発光スペクトルを示す図。
【図２１】発光素子６〜９の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２２】発光素子６〜９の電圧−輝度特性を示す図。
【図２３】発光素子６〜９の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２４】発光素子６〜８の発光スペクトルを示す図。
【図２５】発光素子６〜９の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図２６】ＹＧＡＳＦのＣＶ特性を示すグラフ。
【図２７】ＹＧＡＢＰのＣＶ特性を示すグラフ。
【図２８】ｏ−ＹＧＡ１ＢＰのＣＶ特性を示すグラフ。
【図２９】ｍ−ＹＧＡ１ＢＰのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３０】ＮＰＢのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３１】ＡｌｑのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３２】ＤＰＱｄのＣＶ特性を示すグラフ。
【図３３】２ＰＣＡＰＡのＣＶ特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【０２９７】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ 第１の層（正孔注入層）
１１２ 第２の層（正孔輸送層）
１１３ 第３の層（発光層）
１１４ 第４の層（電子輸送層）
１１５ 第５の層（電子注入層）
１１６ 第６の層（キャリア制御層）
２０１ 第１の有機化合物
２０２ 第２の有機化合物
２０３ 第１の有機化合物
２０４ 第２の有機化合物
８０１ 第１の電極
８０２ 第２の電極
８０３ 第１のＥＬ層
８０４ 第２のＥＬ層
８０５ 電荷発生層
９０１ ソース側駆動回路
９０２ 画素部
９０３ ゲート側駆動回路
９０４ 封止基板
９０５ シール材
９０７ 空間
９０８ 配線
９０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
９１０ 素子基板
９１１ スイッチング用ＴＦＴ
９１２ 電流制御用ＴＦＴ
９１３ 第１の電極
９１４ 絶縁物
９１６ ＥＬ層
９１７ 第２の電極
９１８ 発光素子
９２３ Ｎチャネル型ＴＦＴ
９２４ Ｐチャネル型ＴＦＴ
１００１ 基板
１００２ 第１の電極
１００３ 第２の電極
１００４ ＥＬ層
１００５ 絶縁層
１００６ 隔壁層
１２０１ 筐体
１２０２ 液晶層
１２０３ バックライト
１２０４ 筐体
１２０５ ドライバＩＣ
１２０６ 端子
１３０１ 筐体
１３０２ 光源
１４０１ 照明装置
１４０２ テレビ装置
１５０１ 基板
１５０２ 第１の電極
１５０３ ＥＬ層
１５０４ 第２の電極
１５１１ 第１の層（正孔注入層）
１５１２ 第２の層（正孔輸送層）
１５１３ 第３の層（発光層）
１５１４ 第４の層（電子輸送層）
１５１５ 第５の層（電子注入層）
１６０１ 基板
１６０２ 第１の電極
１６０３ ＥＬ層
１６０４ 第２の電極
１６１１ 第１の層（正孔注入層）
１６１２ 第２の層（正孔輸送層）
１６１３ 第３の層（発光層）
１６１４ 第４の層（電子輸送層）
１６１５ 第５の層（電子注入層）
１６１６ 第６の層（キャリア制御層）
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、
前記ＥＬ層は、前記一対の電極のうち陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層との間に正孔注入性を有する第１の層、および正孔輸送性を有する第２の層を少なくとも有し、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、
前記ＥＬ層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層との間に正孔注入性を有する第１の層、および正孔輸送性を有する第２の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第３の層との間に電子の移動を制御する第４の層を少なくとも有し、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と正孔輸送性の第２の有機化合物とからなり、前記第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記第２の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、第１の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であり、
前記第１の有機化合物の双極子モーメントをＰ１、前記第２の有機化合物の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３の関係を満たすことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記第２の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、第１の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であり、
前記第１の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第２の有機化合物は、芳香族アミン化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、
前記ＥＬ層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層との間に正孔注入性を有する第１の層、および正孔輸送性を有する第２の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第３の層との間に電子の移動を制御する第４の層を少なくとも有し、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層および前記第３の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と電子トラップ性の第２の有機化合物とからなり、前記第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満である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の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、前記第１の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、
前記第１の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第２の有機化合物は、クマリン誘導体であることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項６または請求項７において、
前記第１の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第２の有機化合物は、キナクリドン誘導体であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記第３の層は、電子輸送性の物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項１０のいずれか一において、
前記第４の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発光装置を用いて形成されたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、
前記ＥＬ層は、前記一対の電極のうち陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層との間に正孔注入性を有する第１の層、および正孔輸送性を有する第２の層を少なくとも有し、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも０．１ｅＶ以上大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、
前記ＥＬ層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層との間に正孔注入性を有する第１の層、および正孔輸送性を有する第２の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第３の層との間に電子の移動を制御する第４の層を少なくとも有し、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と正孔輸送性の第２の有機化合物とからなり、前記第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記第２の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、第１の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であり、
前記第１の有機化合物の双極子モーメントをＰ１、前記第２の有機化合物の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３の関係を満たすことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記第２の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、第１の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値との差が０．３ｅＶ以下であり、
前記第１の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第２の有機化合物は、芳香族アミン化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子であって、
前記ＥＬ層は、陽極として機能する電極と発光性を有する第３の層との間に正孔注入性を有する第１の層、および正孔輸送性を有する第２の層とを少なくとも有し、陰極として機能する電極と前記第３の層との間に電子の移動を制御する第４の層を少なくとも有し、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料からなり、
前記第２の層の最高被占有軌道準位の絶対値は、前記第１の層および前記第３の層の最高被占有軌道準位の絶対値よりも大きく、
前記第４の層は、電子輸送性の第１の有機化合物と電子トラップ性の第２の有機化合物とからなり、前記第２の有機化合物の含有量が質量比で全体の５０％未満である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の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値は、前記第１の有機化合物の最低空軌道準位の絶対値よりも０．３ｅＶ以上大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、
前記第１の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第２の有機化合物は、クマリン誘導体であることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項６または請求項７において、
前記第１の有機化合物は、金属錯体であり、
前記第２の有機化合物は、キナクリドン誘導体であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記第３の層は、電子輸送性の物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項１０のいずれか一において、
前記第４の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発光装置を用いて形成された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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【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２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００９−１１７８２３（Ｐ２００９−１１７８２３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８４２４（Ｐ２００８−２６８４２４）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【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２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【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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