発光素子、発光装置、照明装置および電子機器
【課題】高輝度の発光を呈し、且つ低電圧で駆動可能な発光素子を提供することを課題の一とする。また、消費電力の低減された発光装置または電子機器を提供することを課題の一とする。
【解決手段】陽極と陰極との間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物のいずれかを含む第１の層と、第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない発光素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極との間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物のいずれかを含む第１の層と、第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない発光素子を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下に開示する発明は、一対の電極間に発光層を有する発光素子に関する。また、その発光素子を用いた発光装置、並びにその発光装置を用いた照明装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光性の有機化合物や無機化合物を発光物質として用いた発光素子の開発が盛んである。特に、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬ）素子と呼ばれる発光素子の構成は、電極間に発光物質を含む発光層を設けただけの単純な構造であり、薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。さらに、これらの発光素子は面状光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
【０００３】
発光素子は、一対の電極間に設けられた発光層に電流を与え、発光層に含まれる発光物質を励起させることにより、所定の発光色を得ることができる。このような発光素子の発光輝度を高める為には、発光層に多くの電流を供給する方法が考えられるが、低消費電力化のメリットを損なうことになってしまう。また、発光層に多くの電流を流すことにより、発光素子の劣化を早めてしまうことにもなる。
【０００４】
そこで、複数の発光層を積層し、単層の場合と同じ電流密度の電流を流すことによって、発光輝度が高くなるといった発光素子が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許２００３−２７２８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、複数の発光ユニット（以下、本明細書においてＥＬ層とも表記する）を有し、各発光ユニットが電荷発生層によって仕切られた発光素子を提案している。より具体的には、第１の発光ユニットの電子注入層として機能する金属ドーピング層上に、５酸化バナジウムよりなる電荷発生層を有し、さらに、当該電荷発生層を介して、第２の発光ユニットが積層された構造の発光素子が開示されている。しかしながら、このような構造の発光素子においては、金属ドーピング層と、酸化物より成る電荷発生層との界面において相互作用が起こり、界面が強電界となるため、発光素子の駆動に高い電圧が必要となる。
【０００７】
また、電荷発生層において、可視光領域である４００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収スペクトルのピークが生じる層が存在すると、発光物質から得られた発光は、可視光領域に吸収スペクトルのピークが生じる層に吸収されてしまい、発光の外部取り出し効率が低下してしまうという問題がある。より具体的には、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲に吸収スペクトルのピークがあると、顕著な効率低下を招く。この問題は、複数の発光ユニットを積層するとさらに深刻な問題となる。
【０００８】
上述した問題を鑑みて、低電圧で駆動可能の発光素子を提供することを課題の一とする。または、発光効率が高い発光素子を提供することを課題の一とする。または、発光素子を用いて発光装置を作製することにより、消費電力の低減された発光装置を提供することを課題の一とする。または、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又は照明装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書で開示する発光素子の構成の一は、陽極と陰極との間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物のいずれかを含む第１の層と、第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない構成とする。
【００１０】
また、本明細書で開示する発光素子の別の構成の一は、陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む第１の層と、第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない構成とする。
【００１１】
また、上記の電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む第１の層において、ドナー性物質を、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で添加した構成としてもよい。また、ドナー性物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物とするのが好ましい。
【００１２】
また、上記構成において、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む層は、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加した層である。当該層で発生したキャリアのうち、正孔（ホール）はｍ＋１番目のＥＬ層へ注入され、電子は第２の層へと移動する。また、正孔輸送性の高い物質は、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素とするのが好ましい。また、正孔輸送性の高い物質はアミン骨格を含まないことが好ましい。
【００１３】
また、上記構成において、第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、好ましくは、−５．０ｅＶ以上、さらに好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位を有する物質を用いるのが好ましい。
【００１４】
また、上記構成を有する発光素子は低駆動電圧を実現できるため、これを発光素子として用いた発光装置（画像表示デバイスや発光デバイス）は、低消費電力を実現できる。したがって、上記構成を有する発光素子を用いた発光装置及び電子機器も本発明の一態様として含むものとする。
【００１５】
上記構成は、上記課題の少なくとも一を解決する。
【００１６】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示装置等の電子機器もしくは照明装置を含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルムもしくは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。
【００１７】
なお、本明細書において、第１または第２などとして付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【発明の効果】
【００１８】
複数の発光層を有し、且つ低電圧で駆動可能な発光素子を提供することができる。また、発光の吸収による発光の取り出し効率の損失を低減することができるため、発光効率の高い発光素子を提供することができる。
【００１９】
さらに、上述した発光素子を用いて発光装置を作製することにより、消費電力が少ない発光装置を提供することができる。また、そのような発光装置を照明装置又は電子機器に適用することにより、消費電力が少ない照明装置又は電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】発光素子の素子構造の一例およびバンド図を示す図。
【図２】発光素子の素子構造の一例およびバンド図を示す図。
【図３】発光素子の素子構造の一例およびバンド図を示す図。
【図４】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図５】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図６】電子機器を示す図。
【図７】照明装置を示す図。
【図８】実施例の発光素子及び比較発光素子の素子構造を示す図。
【図９】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１０】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１１】実施例１の発光素子の光の透過率を示す図。
【図１２】発光素子の素子構造の一例および発光スペクトルを示す図。
【図１３】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１４】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１５】実施例２の発光素子の光の透過率を示す図。
【図１６】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１７】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１８】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１９】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本明細書で開示する発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本明細書の実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、発光素子の一態様について図１を用いて説明する。
【００２３】
図１（Ａ）に示す素子構造は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。
【００２４】
電荷発生層１０６は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層であり、発光素子のキャリアである正孔（ホール）と電子が発生する。電荷発生層１０６で発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７へ移動し、電子は電子リレー層１０５へ移動する。また、電子リレー層１０５は、電子輸送性が高いため、電子注入バッファー１０４へ電子を速やかに送ることが可能である。さらに、電子注入バッファー１０４は、第１のＥＬ層１０３に電子を注入する場合の注入障壁を緩和することができるため、第１のＥＬ層１０３への電子注入効率を高めることができる。
【００２５】
電子注入バッファー１０４には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。または、電子注入バッファー１０４を、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む構成としてもよい。
【００２６】
図１（Ｂ）には、図１（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図１（Ｂ）において、１１１は、陽極１０１のフェルミ準位、１１２は、陰極１０２のフェルミ準位、１１３は、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ（最低空分子軌道：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位、１１４は、電子リレー層１０５のＬＵＭＯ準位、１１５は、電荷発生層１０６におけるアクセプターのアクセプター準位、１１６は、第２のＥＬ層１０７のＬＵＭＯ準位を示す。
【００２７】
図１（Ｂ）において、陽極１０１から注入された正孔は、第１のＥＬ層１０３に注入される。一方、電荷発生層１０６で発生した電子は、電子リレー層１０５に移動した後、電子注入バッファー１０４を介して第１のＥＬ層１０３へ注入され、正孔と再結合し、発光する。また、電荷発生層１０６で発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７へ移動し、第２のＥＬ層１０７において、陰極１０２から注入された電子と再結合して発光する。
【００２８】
本実施の形態で示す発光素子において、電子リレー層１０５は、電荷発生層１０６において発生した電子を効率よく第１のＥＬ層１０３に注入する層として機能するため、電子リレー層１０５には、ＬＵＭＯ準位が、電荷発生層１０６におけるアクセプターのアクセプター準位と、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占めるような材料を用いるのが好ましい。具体的には、ＬＵＭＯ準位がおよそ−５．０ｅＶ以上である材料を用いるのが好ましく、−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下である材料を用いるのがより好ましい。
【００２９】
電荷発生層１０６に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー１０４に含まれる電子注入性の高い物質またはドナー性物質とは、それぞれ強いアクセプター性または強いドナー性を有するため、電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４が接した場合、界面にて電子の授受を起こし、発光素子の駆動電圧が上昇する。また、電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４とが接した界面でＰＮ接合が形成されることで、発光素子の駆動電圧が上昇する可能性がある。しかしながら、本実施の形態で示す発光素子は、電子リレー層１０５によって電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４が接するのを防止することができ、電荷発生層１０６に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー１０４に含まれる電子注入性の高い物質またはドナー性物質とが、相互作用を起こすのを防ぐことができる。また、電子リレー層１０５に上記の範囲のＬＵＭＯ準位を有する材料を用いることで、電子注入バッファー１０４との界面が強電界となるのを抑制し、且つ、電荷発生層１０６において発生した電子を効率よく第１のＥＬ層１０３へと注入することができる。
【００３０】
また、図１（Ｂ）のバンド図に示すように、電荷発生層１０６から電子リレー層１０５に移動した電子は、電子注入バッファー１０４によって、注入障壁が緩和されるために第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。なお、電荷発生層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７に移動する。
【００３１】
次に、上述した発光素子に用いることができる材料について、具体的に説明する。
【００３２】
陽極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。
【００３３】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
【００３４】
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）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマーを用いても良い。但し、第１のＥＬ層１０３の一部として、陽極１０１と接する電荷発生層を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、様々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。
【００３５】
陰極１０２としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。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）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００３６】
この他、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）など）の薄膜と、アルミニウム等の金属膜とを積層することによって、陰極１０２を形成することも可能である。但し、第２のＥＬ層１０７の一部として、陰極１０２と接する電荷発生層を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を陰極１０２に用いることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態に示す発光素子においては、陽極および陰極のうち、少なくとも一方が透光性を有すればよい。透光性は、ＩＴＯのような透明電極を用いるか、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。
【００３８】
第１のＥＬ層１０３、及び第２のＥＬ層１０７は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。なお、第１のＥＬ層１０３に含まれる発光層と第２のＥＬ層１０７に含まれる発光層とは、それぞれ異なっていてもよい。また、第１のＥＬ層１０３および第２のＥＬ層１０７はそれぞれ独立に、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質または電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等からなる層が挙げられる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層等が挙げられ、これらは、陽極側から適宜組み合わせて構成することができる。さらに、第１のＥＬ層１０３のうちの陽極１０１と接する側に電荷発生層を設けることもできる。
【００３９】
上述したＥＬ層に含まれる各層を構成する材料について、以下に具体例を示す。
【００４０】
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００４１】
正孔輸送層は、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、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００４２】
これ以外にも、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を正孔輸送層に用いることができる。
【００４３】
発光層は、発光物質を含む層である。発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物を用いることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。
【００４４】
また、発光物質としては、以下に示す燐光性化合物を用いることもできる。例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナート）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００４５】
なお、これらの発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料としては、例えば、ＮＰＢ（略称）、ＴＰＤ（略称）、ＴＣＴＡ（略称）、ＴＤＡＴＡ（略称）、ＭＴＤＡＴＡ（略称）、ＢＳＰＢ（略称）などの芳香族アミン化合物、ＰＣｚＰＣＡ１（略称）、ＰＣｚＰＣＡ２（略称）、ＰＣｚＰＣＮ１（略称）、ＣＢＰ（略称）、ＴＣＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−トリフェニルアミン（略称；ＰＣＢＡＮＢ）などのカルバゾール誘導体、ＰＶＫ（略称）、ＰＶＴＰＡ（略称）、ＰＴＰＤＭＡ（略称）、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ（略称）などの高分子化合物を含む正孔輸送性の高い物質や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）などの電子輸送性の高い物質を用いることができる。
【００４６】
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、Ａｌｑ（略称）、Ａｌｍｑ３（略称）、ＢｅＢｑ２（略称）、ＢＡｌｑ（略称）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、Ｚｎ（ＢＯＸ）２（略称）、Ｚｎ（ＢＴＺ）２（略称）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、ＰＢＤ（略称）や、ＯＸＤ−７（略称）、ＣＯ１１（略称）、ＴＡＺ（略称））、ＢＰｈｅｎ（略称）、ＢＣＰ（略称）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。
【００４７】
これ以外にも、ＰＦ−Ｐｙ（略称）、ＰＦ−ＢＰｙ（略称）などの高分子化合物を電子輸送層に用いることができる。
【００４８】
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する物質中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。この様な構造とすることにより、陰極１０２からの電子注入効率をより高めることができる。
【００４９】
第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７に電荷発生層を設ける場合、電荷発生層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層とする。第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７に電荷発生層を形成することにより、電極を形成する材料の仕事関数を考慮せずに陽極１０１または陰極１０２を形成することができる。
【００５０】
電荷発生層に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。なお、酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。
【００５１】
また、電荷発生層に用いる正孔輸送性の高い物質としては、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００５２】
なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７を形成することができる。また、第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）適宜選択することができる。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を用いることができる。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
【００５３】
また、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には、陽極１０１側から順に電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５および電荷発生層１０６が設けられている。第２のＥＬ層１０７と接して形成されるのは電荷発生層１０６であり、電荷発生層１０６と接して形成されるのは、電子リレー層１０５であり、電子リレー層１０５と第１のＥＬ層１０３の間に接して形成されるのは、電子注入バッファー１０４である。
【００５４】
電荷発生層１０６は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域である。電荷発生層１０６、及び先に説明した第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の一部に形成することができる電荷発生層１０６に、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質を用いることで、発光層から得られた発光の外部取り出し効率を向上させることができる。より具体的には、電荷発生層１０６として、可視光領域において波長４２０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下に吸収のピークが存在しない物質を用いることで、実質的には発光効率を向上させることができる。
【００５５】
電荷発生層１０６に用いる正孔輸送性の高い物質としては、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。カルバゾール誘導体や芳香族炭化水素は、一般にＨＯＭＯ準位が深く、ＥＬ層へのホール注入性が優れているため好適である。また、これらの物質はＨＯＭＯ準位が深いため、酸化モリブデンのようなアクセプター性物質との間に電荷移動相互作用に基づく吸収が生じにくく、好適である。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００５６】
カルバゾール誘導体の具体例としては、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
【００５７】
芳香族炭化水素の具体例としては、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００５８】
また、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００５９】
さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００６０】
ここで、特に、正孔輸送性の高い物質はアミン骨格を含まないことが好ましい。アミン骨格を含まない化合物とアクセプター性物質を用いて電荷発生層１０６を構成した場合、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質との電荷移動相互作用に基づく吸収が発生しないにも関わらず、電荷発生層として機能することを本発明者らは見出した。このことにより、可視光領域に吸収ピークを有さない電荷発生層を形成することが容易となるため、光の吸収による発光効率の低下を防ぐことができる。
【００６１】
なお、特許文献１で示されているように、従来は、電荷発生層においては酸化還元反応により電荷移動錯体が形成されていることが重要であるとされている。また特許文献１では、有機化合物のイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以上になると、アクセプター性物質との間でその酸化還元反応が起こりにくくなるとされている。そのため、酸化還元反応を積極的に引き起こすため、有機化合物としてはイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以下の物質、具体的にはアリールアミンのような電子供与性の高い物質が必要と考えられてきた。ところが、このようなアミン骨格を有する化合物とアクセプター性物質との間で酸化還元反応が起きると、可視光領域および赤外領域に電荷移動相互作用に基づく吸収が発生してしまう。実際、特許文献１で開示されている吸収スペクトルを見ると、アリールアミン骨格を有する化合物と酸化バナジウムを混合することにより、５００ｎｍ付近および１３００ｎｍ付近に新たな吸収が生じている。また、アリールアミン骨格を有する化合物と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）を混合することにより、７００ｎｍ、９００ｎｍおよび１２００ｎｍ付近に新たな吸収が生じている。この場合、特に可視光領域の吸収ピークは発光効率を低下させる要因となってしまうが、従来は電荷移動錯体の形成が電荷発生層に必要不可欠であり、吸収はやむを得ないものと考えられてきた。
【００６２】
一方で、本発明の一態様では、アミン骨格を含まない化合物とアクセプター性物質を用いて電荷発生層１０６を形成しているが、可視光領域および赤外領域に電荷移動相互作用に基づく吸収を示さないにも関わらず電荷発生層として機能する。このような電荷発生層は、電界印加によるアシストにより電荷が発生し、ホール及び電子がＥＬ層に注入されている可能性がある。この点は、従来の電荷発生層とは異なる点である。実際、アミン骨格を含まないカルバゾール誘導体である９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）は、イオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ（理研計器社製、ＡＣ−２）であり、イオン化ポテンシャルの数値としてはかなり大きいためか、アクセプター性物質である酸化モリブデンと混合しても電荷移動相互作用に基づく吸収を生じない。しかしながら、電荷発生層としては機能するため、本発明の一態様に用いることができる。したがって、アミン骨格を含まない化合物のイオン化ポテンシャルの数値は、５．７ｅＶ以上が好ましい。
【００６３】
なお、アミン骨格を含まない化合物として、好ましくは、上述したＣＢＰ（略称）、ＴＣＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）、ＰＣｚＰＡ（略称）、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や、ｔ−ＢｕＤＮＡ（略称）、ＤＰＰＡ（略称）、ｔ−ＢｕＤＢＡ（略称）、ＤＮＡ（略称）、ＤＰＡｎｔｈ（略称）、ｔ−ＢｕＡｎｔｈ（略称）、ＤＭＮＡ（略称）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、ＤＰＶＢｉ（略称）、ＤＰＶＰＡ（略称）等の芳香族炭化水素が挙げられる。さらに、ＰＶＫのようなカルバゾール誘導体のポリマーを用いても良い。
【００６４】
また、電荷発生層１０６に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物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。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。この他にも、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を挙げることができる。
【００６５】
さらに、光学設計を行う際に、各層の膜厚を変化させると駆動電圧が上昇するおそれがある。従って、光学設計は、膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の変動が少ない電荷発生層１０６において行うことが好ましい。しかしながら、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在する電荷発生層１０６を厚膜化すると、発光層から得られた発光は、電荷発生層１０６に吸収されてしまい、発光の外部取り出し効率が低下してしまうおそれがある。そこで、電荷発生層１０６に用いる物質として、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質であることが好ましい。電荷発生層１０６において可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質を用いることで、発光層から得られた発光の外部取り出し効率を向上させることができる。また、電荷発生層１０６を厚膜化することで、発光素子の短絡を防止することができる。
【００６６】
なお、電荷発生層１０６において、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。
【００６７】
なお、先に説明した第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の一部に形成する電荷発生層は、電荷発生層１０６と同様の材料を用いて、同様の構造で形成することができる。また、第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の一部に形成する電荷発生層と、電荷発生層１０６とに、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質を用いることで、発光層から得られた発光の外部取り出し効率をさらに向上させることができる。より具体的には、可視光領域において波長４２０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下に吸収のピークが存在しない物質を用いることで、実質的には発光効率を向上させることができる。
【００６８】
電子リレー層１０５は、電荷発生層１０６においてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取ることができる層である。従って、電子リレー層１０５には、電子輸送性の高い物質を含む層であり、またそのＬＵＭＯ準位は、電荷発生層１０６におけるアクセプターのアクセプター準位と、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位との間の準位を占めるような材料を用いて形成するのが好ましい。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上のＬＵＭＯ準位を有する材料を用いるのが好ましく、およそ−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位を有する材料を用いるのがより好ましい。電子リレー層１０５に用いる物質としては、例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定な化合物であるため電子リレー層１０５に用いる物質として好ましい。さらに、含窒素縮合芳香族化合物のうち、シアノ基やフルオロ基などの電子吸引基を有する化合物を用いることにより、電子リレー層１０５における電子の受け取りがさらに容易になるため、好ましい。
【００６９】
ここで、電子リレー層１０５は、駆動電圧を低減させるために薄膜化することが好ましい。また、電子リレー層１０５を薄膜化することにより発光層から得られた発光の外部取り出し効率を向上させることができる。特に、電子リレー層に好ましい化合物（下記のペリレン誘導体など）の多くは、可視光領域に強い吸収を有する場合が多いため、発光の外部取り出し効率の観点から、電子リレー層は１〜１０ｎｍ程度の薄膜が好ましい。なお、電子リレー層はこのように薄膜化することが好ましいため、光学設計を行う際には、電荷発生層の膜厚の方を変化させることが好ましい。そして本発明の一態様では、電荷発生層は可視光領域に吸収ピークを有さないため、厚膜化しても外部取り出し効率が悪化しない。すなわち、駆動電圧を低減するための電子リレー層と、可視光領域に吸収ピークを有さず高効率化が達成できる電荷発生層との組み合わせは、大きな効果をもたらす。
【００７０】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＨｅｘＰＴＣ）等が挙げられる。
【００７１】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。その他にも、パーフルオロペンタセン、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ベンタデカフルオロオクチル−１、４、５、８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を電子リレー層１０５に用いることができる。
【００７２】
電子注入バッファー１０４は、電子リレー層１０５が受け取った電子を第１のＥＬ層１０３に注入することができる層である。電子注入バッファー１０４を設けることにより、電荷発生層１０６と第１のＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生層１０６で生じた電子を、第１のＥＬ層１０３に容易に注入することができる。
【００７３】
電子注入バッファー１０４には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００７４】
また、電子注入バッファー１０４が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した第１のＥＬ層１０３の一部に形成することができる電子輸送層の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００７５】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製することができる。この発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られるが、発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、２層のＥＬ層が設けられた発光素子について記載しているが、ＥＬ層の層数は２層に限定されるものでは無く、２層以上、例えば３層あってもよい。発光素子にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を設ける場合、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層とｍ＋１番目のＥＬ層の間に、陽極側から順に電子注入バッファー、電子リレー層、及び電荷発生層を積層することで、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００７７】
また、本実施の形態に示す発光素子は、各種基板の上に形成することができる。基板としては、例えばガラス、プラスチック、金属板、金属箔などを用いることができる。発光素子の発光を基板側から取り出す場合は、透光性を有する基板を用いればよい。ただし基板は、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００７８】
なお、本実施の形態に示す発光素子の素子構造は、両電極が一基板上に格子状に形成されたパッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、スイッチの役割を果たす薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等と電気的に接続された発光素子を有し、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もできる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴで構成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜または微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）を用いてもよい。さらには、酸化物半導体、例えばインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いることができる。
【００７９】
また、本実施の形態に示す発光素子の作製方法としては、ドライプロセス（例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等）、ウェットプロセス（例えば、インクジェット法、スピンコート法、塗布法等）を問わず、種々の方法を用いて形成することができる。
【００８０】
また、本実施の形態に示す素子構造とすることにより、電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４との間に電子リレー層１０５が挟まれた構造となるため、電荷発生層１０６に含まれるアクセプターと、電子注入バッファー１０４に含まれる電子注入性の高い物質またはドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造とすることができる。従って、発光素子を低電圧で駆動することが可能となる。
【００８１】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【００８２】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例について、図２（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。具体的には、実施の形態１で示した発光素子のうち、電子注入バッファー１０４をアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、またはその化合物の単層とした場合について説明する。
【００８３】
本実施の形態で示す発光素子は、図２（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。
【００８４】
本実施の形態２における陽極１０１、陰極１０２、第１のＥＬ層１０３、第２のＥＬ層１０７、電荷発生層１０６、および電子リレー層１０５には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【００８５】
本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる物質としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）やストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質が挙げられる。
【００８６】
本実施の形態で示す発光素子は、電子注入バッファー１０４として、上記の金属またはその化合物の単層が設けられており、その膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜厚（具体的には、１ｎｍ以下）で形成される。なお、本実施の形態において、第１のＥＬ層１０３には電子注入バッファー１０４と接して電子輸送層１０８を形成するのが好ましく、電子注入バッファー１０４は、電子リレー層１０５とＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０８とのほぼ界面に存在する。但し、電子輸送層１０８を形成した後、電子輸送層１０８上に電子注入バッファー１０４を形成する場合には、電子注入バッファー１０４を形成する物質の一部は、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０８にも存在しうる。同様に、電子注入バッファー１０４を形成する物質の一部は電子リレー層１０５にも存在しうる。
【００８７】
図２（Ｂ）には、図２（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図２（Ｂ）において電子リレー層１０５と第１のＥＬ層１０３との界面に電子注入バッファー１０４を設けることにより、電荷発生層１０６と第１のＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生層１０６で生じた電子を第１のＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７に移動する。
【００８８】
本実施の形態で示す電子注入バッファーの構造とすることにより、実施の形態３で示す電子注入バッファー（電子輸送性の高い物質にドナー性物質を添加して形成される）に比べて発光素子の駆動電圧を低減させることができる。なお、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４における電子注入性の高い物質としては、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等を用いることが好ましい。これらの電子注入性の高い物質は、空気中で安定な物質であるため、生産性が良く、量産に適する。
【００８９】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【００９０】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例について図３（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。具体的には、実施の形態１で示した発光素子のうち、電子注入バッファー１０４を電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成した場合について説明する。
【００９１】
本実施の形態で示す発光素子は、図３（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。また、電子注入バッファー１０４は、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される。
【００９２】
なお、本実施の形態では、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、膜質の良い電子注入バッファー１０４が得られ、また、反応性の良い電子注入バッファー１０４とすることができる。
【００９３】
本実施の形態３における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生層１０６、および電子リレー層１０５には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【００９４】
本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
【００９５】
これ以外にも、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。
【００９６】
また、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いるドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等と用いることができる。また、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。また、電子注入バッファー１０４を形成する物質の一部は電子リレー層１０５にも存在しうる。
【００９７】
なお、本実施の形態において、第１のＥＬ層１０３には電子注入バッファー１０４と接して電子輸送層１０８を形成してもよく、電子輸送層１０８を形成した場合、電子注入バッファー１０４に用いる電子輸送性の高い物質と、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０８に用いる電子輸送性の高い物質とは、同じであっても異なっていても良い。
【００９８】
本実施の形態で示す発光素子は、図３（Ａ）に示すようにＥＬ層１０３と電子リレー層１０５との間に電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを含む電子注入バッファー１０４が形成されることが特徴である。この素子構造に対するバンド図を図３（Ｂ）に示す。
【００９９】
すなわち、電子注入バッファー１０４が形成されることにより、電子リレー層１０５と第１のＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生層１０６で生じた電子を、第１のＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７に移動する。
【０１００】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【０１０１】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の別の一例について、図１２を用いて説明する。
【０１０２】
本実施の形態で示す発光素子は、図１２（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。
【０１０３】
本実施の形態における陽極１０１、陰極１０２、電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１０４】
本実施の形態において、第１のＥＬ層１０３は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光層１０３ａと、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２の発光層１０３ｂとを有する。また、第２のＥＬ層１０７は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３の発光層１０７ａと、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４の発光層１０７ｂとを有する。なお、第１の発光層１０３ａと第２の発光層１０３ｂは逆の積層順であっても良い。また、第３の発光層１０７ａと第４の発光層１０７ｂは逆の積層順であっても良い。
【０１０５】
このような発光素子に対し、陽極１０１側をプラスに、陰極１０２側をマイナスにバイアスを印加すると、陽極１０１から注入された正孔と、電荷発生層１０６で生じ、電子リレー層１０５及び電子注入バッファー１０４を介して注入された電子とが第１の発光層１０３ａまたは第２の発光層１０３ｂにおいて再結合して第１の発光３３０が得られる。さらに、陰極１０２から注入された電子と電荷発生層１０６で生じた正孔が第３の発光層１０７ａまたは第４の発光層１０７ｂにおいて再結合して第２の発光３４０が得られる。
【０１０６】
第１の発光３３０は、第１の発光層１０３ａおよび第２の発光層１０３ｂの両方からの発光を合わせたものであるので、図１２（Ｂ）に示す通り、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第１のＥＬ層１０３は２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈するものである。また、第２の発光３４０は、第３の発光層１０７ａおよび第４の発光層１０７ｂの両方からの発光を合わせたものであるので、図１２（Ｂ）に示す通り、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第２のＥＬ層１０７は、第１のＥＬ層１０３とは異なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈するものである。
【０１０７】
したがって、本実施形態における発光素子は、第１の発光３３０および第２の発光３４０が重ね合わさる結果、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーする発光が得られる。
【０１０８】
本実施の形態において、例えば、第１の発光層１０３ａ（青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す）の発光輝度が、経時劣化あるいは電流密度により変化したとしても、スペクトル全体に対する第１の発光層１０３ａの寄与は１／４程度であるため、色度のずれは比較的小さくて済む。
【０１０９】
なお、上述の説明では、第１のＥＬ層１０３が青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示し、第２のＥＬ層１０７は青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示す場合を例に説明したが、それぞれ逆の関係であっても良い。すなわち、第２のＥＬ層１０７が青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示し、第１のＥＬ層１０３が青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示す構成であっても良い。また、第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７はそれぞれ、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。
【０１１０】
次に、本実施の形態で示す発光素子のＥＬ層に発光性の有機化合物として用いることのできる材料を説明する。ただし、本実施の形態で示す発光素子に適用できる材料は、これらに限定されるものではない。
【０１１１】
青色〜青緑色の発光は、例えば、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセンなどをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）などのスチリルアリーレン誘導体や、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）などのアントラセン誘導体から得ることができる。また、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）等のポリマーを用いても良い。また、青色発光のゲスト材料としては、スチリルアミン誘導体が好ましく、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）や、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｓ）などが挙げられる。特にＹＧＡ２Ｓは、４５０ｎｍ付近にピークを有しており好ましい。また、ホスト材料としては、アントラセン誘導体が好ましく、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）や、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）が好適である。特に、ＣｚＰＡは電気化学的に安定であるため好ましい。
【０１１２】
青緑色〜緑色の発光は、例えば、クマリン３０、クマリン６などのクマリン系色素や、ビス［２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジナト］ピコリナトイリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（２−フェニルピリジナト）アセチルアセトナトイリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、上述のペリレンやＴＢＰを５ｗｔ％以上の高濃度で適当なホスト材料に分散させることによっても得られる。また、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）クロロガリウム（Ｇａ（ｍｑ）２Ｃｌ）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。また、青緑色〜緑色の発光層のゲスト材料としては、アントラセン誘導体が効率の高い発光が得られるため好ましい。例えば、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−Ｎ−フェニル］アミノフェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＤＰＡＢＰＡ）を用いることにより、高効率な青緑色発光が得られる。また、２位にアミノ基が置換されたアントラセン誘導体は高効率な緑色発光が得られるため好ましく、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）が特に長寿命であり好適である。これらのホスト材料としてはアントラセン誘導体が好ましく、先に述べたＣｚＰＡが電気化学的に安定であるため好ましい。また、緑色発光と青色発光を組み合わせ、青色から緑色の波長領域に２つのピークを持つ発光素子を作製する場合、青色発光層のホストにＣｚＰＡのような電子輸送性のアントラセン誘導体を用い、緑色発光層のホストにＮＰＢのようなホール輸送性の芳香族アミン化合物を用いると、青色発光層と緑色発光層との界面で発光が得られるため好ましい。すなわちこの場合、２ＰＣＡＰＡのような緑色発光材料のホストとしては、ＮＰＢの如き芳香族アミン化合物が好ましい。
【０１１３】
黄色〜橙色の発光は、例えば、ルブレン、４−（ジシアノメチレン）−２−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−６−メチル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エテニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト）アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。特に、ゲスト材料としてルブレンのようなテトラセン誘導体が、高効率かつ化学的に安定であるため好ましい。この場合のホスト材料としては、ＮＰＢのような芳香族アミン化合物が好ましい。他のホスト材料としては、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体を用いることができる。また、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。
【０１１４】
橙色〜赤色の発光は、例えば、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エチニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エテニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。ビス（８−キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（３−アルキルチオフェン）等のポリマーを用いても良い。赤色発光を示すゲスト材料としては、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エチニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エテニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、｛２−イソプロピル−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：ＤＣＪＴＩ）、｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−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：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）のような４Ｈ−ピラン誘導体が高効率であり、好ましい。特に、ＤＣＪＴＩ、ＢｉｓＤＣＪＴＭは、６２０ｎｍ付近に発光ピークを有するため好ましい。
【０１１５】
なお、上記の構成において、適当なホスト材料としては、発光性の有機化合物よりも発光色が短波長のものであるか、またはエネルギーギャップの大きいものであればよい。具体的には、実施の形態１で示した例に代表される正孔輸送材料や電子輸送材料から適宜選択することができる。また、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）などを使用しても良い。
【０１１６】
本実施の形態で示した発光素子は、第１のＥＬ層の発光スペクトルおよび第２のＥＬ層の発光スペクトルが重ね合わさる結果、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域を幅広くカバーする白色発光が得られる。
【０１１７】
なお、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、突出した鋭いピークの発生を抑え、台形の発光スペクトルとなるようにして、連続的なスペクトルを有する自然光に近づけてもよい。また、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、発光スペクトルのピークの位置も変化させることもできる。発光スペクトルに現れる複数のピーク強度をほぼ同じになるように各積層の膜厚を調節し、さらに、互いのピークの間隔を狭くすることによってより台形に近い発光スペクトルを有する白色発光を得ることができる。
【０１１８】
なお、本実施の形態においては、複数層の発光層のそれぞれにおいて、互いに補色となる発光色を重ね合わせることによって白色発光が得られるＥＬ層を示した。以下において、補色の関係によって白色発光を呈するＥＬ層の具体的な構成を説明する。
【０１１９】
本実施の形態で示す発光素子に設けられたＥＬ層は、例えば、正孔輸送性の高い物質と第１の発光物質とを含む第１の層と、正孔輸送性の高い物質と第２の発光物質とを含む第２の層と、電子輸送性の高い物質と第２の発光物質とを含む第３の層と、が陽極１０１から順に積層された構成とすることができる。
【０１２０】
本実施の形態で示す発光素子のＥＬ層において、白色発光を得るためには、第１の発光物質と第２の発光物質の両方が発光する必要がある。したがって、ＥＬ層内でのキャリアの輸送性を調節するためは、正孔輸送性の高い物質および電子輸送性の高い物質は、いずれもホスト材料とすることが好ましい。なお、ＥＬ層に用いることのできる正孔輸送性の高い物質、または電子輸送性の高い物質としては、実施の形態１で例示した物質を適宜用いることができる。
【０１２１】
また、第１の発光物質および第２の発光物質は、それぞれの発光色が補色の関係となる物質を選択して用いることができる。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。なお、第２の発光物質の発光波長を第１の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第２の発光物質の励起エネルギーの一部を第１の発光物質にエネルギー移動させ、第１の発光物質を発光させることができる。したがって、本実施の形態の発光素子においては、第２の発光物質の発光ピーク波長が、第１の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。
【０１２２】
本実施の形態で示す発光素子の構成は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られ、且つ、第１の発光物質と第２の発光物質の発光色が互いに補色の関係であるため白色発光が得られる。また、本実施の形態で示す発光素子の構成とすることで、長寿命な発光素子とすることができる。
【０１２３】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【０１２４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した発光素子を含む発光装置の一態様について、図４を用いて説明する。図４は、該発光装置の断面図である。
【０１２５】
図４において、四角の点線で囲まれているのは、発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に有機化合物を含む層１５を有し、該有機化合物を含む層はｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、電子注入バッファーと、電子リレー層と、電荷発生層と、を含む層である。また、それぞれのＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。すなわち、発光素子１２は、実施の形態１乃至実施の形態４で示したような構成である。トランジスタ１１のドレイン領域と第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本実施の形態の発光装置は、本実施の形態において、基板１０上に設けられている。
【０１２６】
なお、図４に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層、２４はｎ型の半導体層、２５は電極、２６は保護膜である。
【０１２７】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）、酸化物半導体等を用いてもよい。
【０１２８】
酸化物半導体層としては、インジウム、ガリウム、アルミニウム、亜鉛及びスズから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）や酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化亜鉛からなる酸化物（ＩＧＺＯ）をその例に挙げることができる。また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
【０１２９】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。また、多くの酸化物半導体、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）や酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化亜鉛からなる酸化物（ＩＧＺＯ）などはＮ型の半導体であるため、これらの化合物を活性層にもつトランジスタはＮチャネル型となる。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【０１３０】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図４（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、第１層間絶縁膜１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、第１層間絶縁膜１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、第１層間絶縁膜１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６ａ〜１６ｃは、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０１３１】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【０１３２】
なお、図４（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６ａ〜１６ｃのみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図４（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図４（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【０１３３】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。第２層間絶縁膜１９ａはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、第２層間絶縁膜１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９ａ、１９ｂは、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０１３４】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図４（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図４（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図４（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。
【０１３５】
また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタである。
【０１３６】
なお、図４に示す断面図では発光素子を１つのみ図示しているが、画素部において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。また、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示を行う場合、画素部には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子がそれぞれ複数形成される。また、色要素は、３色に限定されず、４色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすることも可能である。
【０１３７】
色要素の異なる発光素子の作製方法としては、それぞれのＥＬ層ごとに塗り分けをする方法、全てのＥＬ層を白色発光が得られる様に形成し、カラーフィルタと組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法、全てのＥＬ層を青色発光もしくはそれより短波長の発光が得られる様に形成し色変換層と組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法等を用いることができる。
【０１３８】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を発光素子と同一基板上に設けずに発光素子を駆動させるパッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図５（Ａ）には実施の形態１乃至実施の形態４で示した発光素子を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図を示す。また、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の破線Ｘ−Ｙにおける断面図である。
【０１３９】
図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には有機化合物を含む層９５５が設けられている。該有機化合物を含む層はｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、電子注入バッファーと、電子リレー層と、電荷発生層と、を含む層である。また、それぞれのＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有するのが好ましい。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態１乃至実施の形態４で示した発光素子を含むことによって、低消費電力の発光装置を得ることができる。
【０１４０】
本実施の形態で示した発光装置は、上記実施の形態で一例を示した発光素子を用いているため、高輝度且つ低駆動電圧であり、ひいては消費電力が低い発光装置とすることができる。
【０１４１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５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。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した発光素子を含み、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が低減された表示部を有する。
【０１４２】
本実施の形態の電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、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６に示す。
【０１４３】
図６（Ａ）携帯情報端末機器の一例を示している。携帯情報端末機器９２００は、コンピュータを内蔵しており、様々なデータ処理を行うことが可能である。このような携帯情報端末機器９２００としては、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）が挙げられる。
【０１４４】
携帯情報端末機器９２００は、筐体９２０１および筐体９２０３の２つの筐体で構成されている。筐体９２０１と筐体９２０３は、連結部９２０７で折りたたみ可能に連結されている。筐体９２０１には表示部９２０２が組み込まれており、筐体９２０３はキーボード９２０５を備えている。もちろん、携帯情報端末機器９２００の構成は上述のものに限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。表示部９２０２は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０２も同様の特徴を有するため、この携帯情報端末機器は低消費電力化が図られている。
【０１４５】
図６（Ｂ）は本実施の形態に係るデジタルビデオカメラの一例を示している。デジタルビデオカメラ９５００は、筐体９５０１に表示部９５０３が組み込まれ、その他に各種操作部が設けられている。なお、デジタルビデオカメラ９５００の構成は特に限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
【０１４６】
このデジタルビデオカメラにおいて表示部９５０３は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、駆動電圧が低く、高輝度で消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０３も同様の特徴を有するため、このデジタルビデオカメラは低消費電力化が図られている。
【０１４７】
図６（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９１００は、筐体９１０２および筐体９１０１の２つの筐体で構成されており、連結部９１０３により折りたたみ可能に連結されている。筐体９１０２には表示部９１０４が組み込まれており、筐体９１０１には操作キー９１０６が設けられている。なお、携帯電話機９１００の構成は特に限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
【０１４８】
この携帯電話機において、表示部９１０４は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０４も同様の特徴を有するため、この携帯電話は低消費電力化が図られている。また、携帯電話機などに設けられたディスプレイのバックライトとして、上記実施の形態で示した発光素子を用いても構わない。
【０１４９】
図６（Ｄ）は携帯可能なコンピュータの一例を示している。コンピュータ９４００は、開閉可能に連結された筐体９４０１と筐体９４０４を備えている。筐体９４０４には表示部９４０２が組み込まれ、筐体９４０１はキーボード９４０３などを備えている。なお、コンピュータ９４００の構成は特に限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
【０１５０】
このコンピュータにおいて、表示部９４０２は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９４０２も同様の特徴を有するため、このコンピュータは低消費電力化が図られている。
【０１５１】
図６（Ｅ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９７０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。
【０１５２】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機９６１０が備える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９６１０に、当該リモコン操作機９６１０から出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成としてもよい。
【０１５３】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１５４】
このテレビジョン装置において、表示部９６０７、表示部９６０３の少なくとも一方は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部も同様の特徴を有する。
【０１５５】
以上の様に、上記実施の形態で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。実施の形態１乃至実施の形態４で示した発光素子を用いることにより、高輝度の発光を呈し、低消費電力な表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０１５６】
また、上記実施の形態で示した発光装置は、照明装置として用いることもできる。上記実施の形態で示した発光装置を照明装置として用いる一態様を、図７を用いて説明する。
【０１５７】
図７は、上記実施の形態で一例を示した発光装置を、照明装置である電気スタンド、及び室内の照明装置として用いた例である。図７に示す電気スタンドは、光源３０００を有し、光源３０００として、上記実施の形態で一例を示した発光装置が用いられている。従って、消費電力の低い発光装置とすることができる。また、この発光装置は大面積化が可能であるため、照明装置を大面積の照明として用いることができる。また、この発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。また、この発光装置は、フレキシブル化が可能であるため、例えば、照明装置３００２のように、ロール型の照明とすることが可能である。このように、本実施の形態で示す発光装置を、室内の照明装置３００１、３００２として用いた部屋に、図６（Ｅ）で説明したような、テレビジョン装置を設置することもできる。
【０１５８】
以上の様に、実施の形態５で示した発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至実施の形態５と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１５９】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図８を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０１６０】
【化１】
【０１６１】
以下に、本実施例の発光素子１、比較発光素子１及び比較発光素子２の作製方法を示す。
【０１６２】
まず、発光素子１について説明する（図８（Ａ）参照）。ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１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。
【０１６３】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１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２１０１上に、正孔輸送性の高い物質である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、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む、第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１６４】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の電荷発生層２１０３ａ上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０３ｂを形成した。
【０１６５】
さらに、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、正孔輸送層２１０３ｂ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０３ｃを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０１６６】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０３ｃ上にＡｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０３ｄを形成した。これによって、第１の電荷発生層２１０３ａ、正孔輸送層２１０３ｂ、発光層２１０３ｃ、及び電子輸送層２１０３ｄを含む第１のＥＬ層２１０３を形成した。
【０１６７】
次いで、電子輸送層２１０３ｄ上に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４を形成した。
【０１６８】
次いで、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４上に、３ｎｍの膜厚の電子リレー層２１０５を形成した。なお、ＰＴＣＢＩのＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定の結果から−４．０ｅＶ程度である。
【０１６９】
次に、電子リレー層２１０５上に、正孔輸送性の高い物質であるＣｚＰＡと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生層２１０６を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１７０】
次いで、第２の電荷発生層２１０６上に、第２のＥＬ層２１０７を作製した。その作製方法は、まず、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の電荷発生層２１０６上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０７ａを形成した。
【０１７１】
その後、ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡと、を共蒸着することにより、正孔輸送層２１０７ａ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０７ｂを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０１７２】
次いで、発光層２１０７ｂ上に、Ａｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０７ｃを形成した。電子輸送層２１０７ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより電子注入層２１０７ｄを形成した。これによって、正孔輸送層２１０７ａ、発光層２１０７ｂ、電子輸送層２１０７ｃ、電子注入層２１０７ｄを含む第２のＥＬ層２１０７を形成した。
【０１７３】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層２１０７ｄ上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極２１０２を形成することで、発光素子１を作製した。
【０１７４】
次に、比較発光素子１について説明する（図８（Ａ）参照）。本実施例の比較発光素子１は、第１のＥＬ層２１０３の第１の電荷発生層２１０３ａ、及び第２の電荷発生層２１０６以外は、発光素子１と同様に作製した。比較発光素子１においては、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）と、を共蒸着することにより、第１の電極２１０１上に５０ｎｍの膜厚の第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。また、第１の電荷発生層２１０３ａと同様に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、電子リレー層２１０５上に６０ｎｍの膜厚の第２の電荷発生層２１０６を形成した。第１の電荷発生層２１０３ａ及び第２の電荷発生層２１０６において、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との重量比は、４：２（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。以上により、比較発光素子１を得た。
【０１７５】
次に、比較発光素子２について説明する（図８（Ｂ）参照）。比較発光素子２は、発光素子１から電子リレー層２１０５を削除した構造であり、その他の層については、発光素子１と同様の作製方法にて形成した。比較発光素子２においては、電子注入バッファー２１０４を形成した後、電子注入バッファー２１０４上に、第２の電荷発生層２１０６を形成した。以上により、本実施例の比較発光素子２を得た。
【０１７６】
以下の表１に発光素子１、比較発光素子１、比較発光素子２の素子構造を示す。
【０１７７】
【表１】
【０１７８】
以上により得られた発光素子１、比較発光素子１、比較発光素子２を窒素雰囲気のグローブボックス内において、各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。
【０１７９】
発光素子１、比較発光素子１及び比較発光素子２の電流密度−電圧特性を図９に示す。図９において、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表している。また、電流効率―電流密度特性を図１０に示す。図１０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。
【０１８０】
図９より、電子リレー層が設けられた発光素子１及び比較発光素子１は、比較発光素子２と比べて低電圧で駆動することがわかった。また、図１０より、電荷発生層にＣｚＰＡが含まれる発光素子１及び比較発光素子２は、比較発光素子１と比べて、高い電流効率が得られることがわかった。
【０１８１】
次に、本実施例で用いたＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層とＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した結果について図１１を用いて説明する。
【０１８２】
ガラス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、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１８３】
同様にして、ガラス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、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１８４】
このようにして作製したＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層及びＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した。図１１に、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の吸収スペクトルと、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層の吸収スペクトルを示す。図１１に示すように、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層においては、可視光領域（５００ｎｍ付近）に、吸収スペクトルのピークが生じていることがわかった。これに対し、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層においては、可視光領域及び近赤外領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。また、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲に吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。
【０１８５】
図１１に示すように、アリールアミン化合物であるＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層は、可視光領域において吸収ピークが存在するため、これを図８に示す発光素子の電荷発生層に用いた場合、発光層からの発光が一部吸収されてしまい、図１０に示す比較発光素子２のように発光効率の低下を招いてしまう。しかしながら、図１１に示すように、アミン骨格を有さないカルバゾール誘導体であるＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層は、可視光領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収ピークは存在しないため、図８に示す発光素子の電荷発生層に用いても発光層からの発光は電荷発生層においてほとんど吸収されず、図１０に示す発光素子１及び比較発光素子１は、比較発光素子２と比べて発光効率を向上させることができる。
【０１８６】
図１０、図１１の結果より、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を電荷発生層に用いた発光素子１は、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層を電荷発生層に用いた比較発光素子１と比べて発光効率の高い発光素子であることがわかった。
【０１８７】
以上の結果より、本実施例の発光素子１は、低電圧で駆動可能、かつ発光効率が高い発光素子であることが確認できた。
【実施例２】
【０１８８】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図８（Ａ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０１８９】
【化２】
【０１９０】
以下に、本実施例の発光素子２および比較発光素子３の作製方法を示す。
【０１９１】
まず、発光素子２について説明する（図８（Ａ）参照）。ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１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。
【０１９２】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１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２１０１上に、正孔輸送性の高い物質である９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む、第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１９３】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の電荷発生層２１０３ａ上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０３ｂを形成した。
【０１９４】
さらに、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）と、を共蒸着することにより、正孔輸送層２１０３ｂ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０３ｃを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０１９５】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０３ｃ上にＡｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを１０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０３ｄを形成した。これによって、第１の電荷発生層２１０３ａ、正孔輸送層２１０３ｂ、発光層２１０３ｃ、及び電子輸送層２１０３ｄを含む第１のＥＬ層２１０３を形成した。
【０１９６】
次いで、電子輸送層２１０３ｄ上に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４を形成した。
【０１９７】
次いで、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４上に、３ｎｍの膜厚の電子リレー層２１０５を形成した。なお、ＰＴＣＢＩのＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定の結果から−４．０ｅＶ程度である。
【０１９８】
次に、電子リレー層２１０５上に、正孔輸送性の高い物質であるＰＣｚＰＡと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生層２１０６を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１９９】
次いで、第２の電荷発生層２１０６上に、第２のＥＬ層２１０７を作製した。その作製方法は、まず、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の電荷発生層２１０６上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０７ａを形成した。
【０２００】
その後、ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡと、を共蒸着することにより、正孔輸送層２１０７ａ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０７ｂを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０２０１】
次いで、発光層２１０７ｂ上に、Ａｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０７ｃを形成した。電子輸送層２１０７ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより電子注入層２１０７ｄを形成した。これによって、正孔輸送層２１０７ａ、発光層２１０７ｂ、電子輸送層２１０７ｃ、電子注入層２１０７ｄを含む第２のＥＬ層２１０７を形成した。
【０２０２】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層２１０７ｄ上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極２１０２を形成することで、発光素子２を作製した。
【０２０３】
次に、比較発光素子３について説明する（図８（Ａ）参照）。本実施例の比較発光素子３は、第１のＥＬ層２１０３の第１の電荷発生層２１０３ａ、及び第２の電荷発生層２１０６以外は、本実施例で示した発光素子２と同様に作製した。比較発光素子３においては、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）と、を共蒸着することにより、第１の電極２１０１上に５０ｎｍの膜厚の第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。また、第１の電荷発生層２１０３ａと同様に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、電子リレー層２１０５上に６０ｎｍの膜厚の第１の電荷発生層２１０６を形成した。第１の電荷発生層２１０３ａ及び第２の電荷発生層２１０６において、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との重量比は、４：２（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。以上により、比較発光素子３を得た。
【０２０４】
以下の表２に発光素子２および比較発光素子３の素子構造を示す。
【０２０５】
【表２】
【０２０６】
以上により得られた発光素子２及び比較発光素子３を窒素雰囲気のグローブボックス内において、各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。
【０２０７】
発光素子２、比較発光素子３の電流密度−電圧特性を図１３に示す。図１３において、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表している。また、電流効率―電流密度特性を図１４に示す。図１４において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。
【０２０８】
図１３より、電荷発生層にＰＣｚＰＡを含む発光素子２は、比較発光素子３と比べて低電圧で駆動することがわかった。また、図１４より、電荷発生層にＰＣｚＰＡが含まれる発光素子２は、比較発光素子３と比べて、高い電流効率が得られることがわかった。
【０２０９】
次に、本実施例で用いたＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した結果について図１５を用いて説明する。
【０２１０】
ガラス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、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２１１】
このようにして作製したＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した。図１５に、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の吸収スペクトルを示す。図１５に示すように、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層においては、可視光領域及び近赤外領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。また、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲に吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。なお、ＰＣｚＰＡのイオン化ポテンシャルは、５．７ｅＶ（理研計器社製、ＡＣ−２）と比較的大きな数値を示す。
【０２１２】
図１５に示すように、アミン骨格を有さないカルバゾール誘導体であるＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層は、可視光領域及び近赤外領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収ピークは存在しないため、発光素子２の電荷発生層に用いても発光層からの発光は電荷発生層においてほとんど吸収されず、発光素子２は、発光効率を向上させることができる。
【０２１３】
図１３乃至図１５の結果より、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を電荷発生層に用いた発光素子２は、発光効率の高い発光素子であることがわかった。
【０２１４】
以上の結果より、本実施例の発光素子２は、低電圧で駆動可能、かつ発光効率が高い発光素子であることが確認できた。
【実施例３】
【０２１５】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図８（Ａ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０２１６】
【化３】
【０２１７】
【化４】
【０２１８】
以下に、本実施例の発光素子３の作製方法を示す。
【０２１９】
発光素子３について説明する（図８（Ａ）参照）。ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１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。
【０２２０】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１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２１０１上に、正孔輸送性の高い物質である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、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む、第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２２１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の電荷発生層２１０３ａ上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０３ｂを形成した。
【０２２２】
さらに、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、と、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）と、を２０ｎｍの膜厚で共蒸着した後、さらに、ＣｚＰＡとＳＤ１（商品名；ＳＦＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ製）を１０ｎｍの膜厚で共蒸着して積層することにより発光層２１０３ｃを形成した。なお、ＰＣＢＡＰＡとＰＣＢＡＮＢとの重量比は、１：１（＝ＰＣＢＡＰＡ：ＰＣＢＡＮＢ）となるように調節した。また、ＣｚＰＡとＳＤ１との重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：ＳＤ１）となるように調節した。
【０２２３】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０３ｃ上にＢｐｈｅｎを３０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０３ｄを形成した。これによって、第１の電荷発生層２１０３ａ、正孔輸送層２１０３ｂ、発光層２１０３ｃ、及び電子輸送層２１０３ｄを含む第１のＥＬ層２１０３を形成した。
【０２２４】
次いで、電子輸送層２１０３ｄ上に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４を形成した。
【０２２５】
次いで、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４上に、３ｎｍの膜厚の電子リレー層２１０５を形成した。なお、ＰＴＣＢＩのＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定の結果から−４．０ｅＶ程度である。
【０２２６】
次に、電子リレー層２１０５上に、正孔輸送性の高い物質であるＣｚＰＡと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生層２１０６を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２２７】
次いで、第２の電荷発生層２１０６上に、第２のＥＬ層２１０７を作製した。その作製方法は、まず、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の電荷発生層２１０６上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０７ａを形成した。
【０２２８】
その後、２−（４−｛Ｎ−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＹＧＡＯ１１）と、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））と、を１０ｎｍ共蒸着した後、ＹＧＡＯ１１とビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）＿２ａｃａｃ）と、を２０ｎｍ共蒸着することにより、正孔輸送層２１０７ａ上に発光層２１０７ｂを形成した。なお、ＹＧＡＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０６（＝ＹＧＡＯ１１：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））となるように調節した。また、ＹＧＡＯ１１とＩｒ（ｐｐｙ）＿２ａｃａｃとの重量比は、１：０．０６（＝ＹＧＡＯ１１：Ｉｒ（ｐｐｙ）＿２ａｃａｃ）となるように調節した。
【０２２９】
次いで、発光層２１０７ｂ上に、ＢＡｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０７ｃを形成した。電子輸送層２１０７ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより電子注入層２１０７ｄを形成した。これによって、正孔輸送層２１０７ａ、発光層２１０７ｂ、電子輸送層２１０７ｃ、電子注入層２１０７ｄを含む第２のＥＬ層２１０７を形成した。
【０２３０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層２１０７ｄ上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極２１０２を形成することで、発光素子３を作製した。
【０２３１】
以下の表３に発光素子３の素子構造を示す。
【０２３２】
【表３】
【０２３３】
以上により得られた発光素子３を窒素雰囲気のグローブボックス内において、各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。
【０２３４】
発光素子３の輝度−電流効率特性を図１６に示す。図１６において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−輝度特性を図１７に示す。図１７において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−パワー効率特性を図１８に示す。図１８において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸はパワー効率（ｌｍ／Ｗ）を表す。また、発光素子３に０．１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図１９に示す。
【０２３５】
また、発光素子３は、輝度９５０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３４、ｙ＝０．３９）であり、白色の発光であった。また、輝度９５０ｃｄ／ｍ２のときの外部量子効率は、２１．１％であり、高い効率を示した。また、平均演色評価数Ｒａは９１であり、演色性は良好であった。
【０２３６】
以上の結果より、本実施例の発光素子３は、低電圧で駆動可能、かつ発光効率が高い発光素子であることが確認できた。
【０２３７】
（参考例）
本参考例では、上記実施例で用いた材料の合成方法について具体的に説明する。
≪４（１−ナフチル）−４’（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−トリフェニルアミン（略称；ＰＣＢＡＮＢ）の合成例≫
【０２３８】
４（１−ナフチル）−４’（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−トリフェニルアミンの合成スキームを下記（Ａ−１）に示す。
【０２３９】
【化５】
【０２４０】
３−（４−ブロモフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールを１．２ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、４−（１−ナフチル）ジフェニルアミンを０．９ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシドを０．５ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を６．０ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ）、５０ｍＬ三口フラスコへ入れ、この混合物へ、脱水キシレン１５ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気し、脱気後、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．０６ｍＬ（０．０３ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、窒素雰囲気下、１２０℃で４．５時間加熱撹拌し、反応させた。
【０２４１】
反応後、この反応混合物にトルエン２５０ｍＬを加え、この懸濁液をフロリジール、シリカゲル、アルミナ、セライトを通してろ過した。得られたろ液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を取り除いた。この懸濁液をフロリジール、アルミナ、シリカゲル、セライトを通してろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、アセトンとメタノールを加えて超音波をかけたのち、再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量１．５ｇ、収率８２％で得た。
【０２４２】
シリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）でのＲｆ値（展開溶媒 酢酸エチル：ヘキサン＝１：１０）は、目的物は０．３４、３−（４−ブロモフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールは０．４６、４−（１−ナフチル）ジフェニルアミンは０．２５だった。
【０２４３】
上記ステップで得られた化合物を核磁気共鳴法（１Ｈ ＮＭＲ）により測定した。以下に測定データを示す。測定結果から、目的物であるＰＣＢＡＮＢ（略称）が得られたことがわかった。
【０２４４】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝７．０７ （ｔ， Ｊ＝６．６Ｈｚ， １Ｈ）， ７．２５−７．６７ （ｍ， ２６Ｈ）， ７．８４ （ｄ， Ｊ＝７．８Ｈｚ， １Ｈ）， ７．８９−７．９２ （ｍ， １Ｈ）， ８．０３−８．０７ （ｍ， １Ｈ）， ８．１８ （ｄ， Ｊ＝７．８Ｈｚ， １Ｈ）， ８．３５ （ｄ， Ｊ＝０．９Ｈｚ， １Ｈ）。
【符号の説明】
【０２４５】
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 電極
１４ 電極
１５ 層
１６ 第１層間絶縁膜
１６ａ 第１層間絶縁膜
１６ｂ 第１層間絶縁膜
１６ｃ 第１層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 第２層間絶縁膜
１９ａ 第２層間絶縁膜
１９ｂ 第２層間絶縁膜
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０３ａ 第１の発光層
１０３ｂ 第２の発光層
１０４ 電子注入バッファー
１０５ 電子リレー層
１０６ 電荷発生層
１０７ ＥＬ層
１０７ａ 第３の発光層
１０７ｂ 第４の発光層
１０８ 電子輸送層
１１１ 陽極のフェルミ準位
１１２ 陰極のフェルミ準位
１１３ 第１のＥＬ層のＬＵＭＯ準位
１１４ 電子リレー層のＬＵＭＯ準位
１１５ 電荷発生層におけるアクセプターのアクセプター準位
１１６ 第２のＥＬ層のＬＵＭＯ準位
３３０ 第１の発光
３４０ 第２の発光
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 有機化合物を含む層
９５６ 電極
２１００ ガラス基板
２１０１ 電極
２１０２ 電極
２１０３ ＥＬ層
２１０３ａ 電荷発生層
２１０３ｂ 正孔輸送層
２１０３ｃ 発光層
２１０３ｄ 電子輸送層
２１０４ 電子注入バッファー
２１０５ 電子リレー層
２１０６ 電荷発生層
２１０７ ＥＬ層
２１０７ａ 正孔輸送層
２１０７ｂ 発光層
２１０７ｃ 電子輸送層
２１０７ｄ 電子注入層
２１０８ ＥＬ層
２１０８ａ 発光層
２１０８ｂ 電子輸送層
２１０８ｃ 電子注入層
３０００ 光源
３００１ 照明装置
３００２ 照明装置
９１００ 携帯電話機
９１０１ 筐体
９１０２ 筐体
９１０３ 連結部
９１０４ 表示部
９１０６ 操作キー
９２００ 携帯情報端末機器
９２０１ 筐体
９２０２ 表示部
９２０３ 筐体
９２０５ キーボード
９２０７ 連結部
９４００ コンピュータ
９４０１ 筐体
９４０２ 表示部
９４０３ キーボード
９４０４ 筐体
９５００ デジタルビデオカメラ
９５０１ 筐体
９５０３ 表示部
９６００ テレビジョン装置
９６０１ 筐体
９６０３ 表示部
９６０５ スタンド
９６０７ 表示部
９６０９ 操作キー
９６１０ リモコン操作機
９７０３ 表示部
【技術分野】
【０００１】
以下に開示する発明は、一対の電極間に発光層を有する発光素子に関する。また、その発光素子を用いた発光装置、並びにその発光装置を用いた照明装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光性の有機化合物や無機化合物を発光物質として用いた発光素子の開発が盛んである。特に、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬ）素子と呼ばれる発光素子の構成は、電極間に発光物質を含む発光層を設けただけの単純な構造であり、薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。さらに、これらの発光素子は面状光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
【０００３】
発光素子は、一対の電極間に設けられた発光層に電流を与え、発光層に含まれる発光物質を励起させることにより、所定の発光色を得ることができる。このような発光素子の発光輝度を高める為には、発光層に多くの電流を供給する方法が考えられるが、低消費電力化のメリットを損なうことになってしまう。また、発光層に多くの電流を流すことにより、発光素子の劣化を早めてしまうことにもなる。
【０００４】
そこで、複数の発光層を積層し、単層の場合と同じ電流密度の電流を流すことによって、発光輝度が高くなるといった発光素子が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許２００３−２７２８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、複数の発光ユニット（以下、本明細書においてＥＬ層とも表記する）を有し、各発光ユニットが電荷発生層によって仕切られた発光素子を提案している。より具体的には、第１の発光ユニットの電子注入層として機能する金属ドーピング層上に、５酸化バナジウムよりなる電荷発生層を有し、さらに、当該電荷発生層を介して、第２の発光ユニットが積層された構造の発光素子が開示されている。しかしながら、このような構造の発光素子においては、金属ドーピング層と、酸化物より成る電荷発生層との界面において相互作用が起こり、界面が強電界となるため、発光素子の駆動に高い電圧が必要となる。
【０００７】
また、電荷発生層において、可視光領域である４００ｎｍ〜８００ｎｍに吸収スペクトルのピークが生じる層が存在すると、発光物質から得られた発光は、可視光領域に吸収スペクトルのピークが生じる層に吸収されてしまい、発光の外部取り出し効率が低下してしまうという問題がある。より具体的には、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲に吸収スペクトルのピークがあると、顕著な効率低下を招く。この問題は、複数の発光ユニットを積層するとさらに深刻な問題となる。
【０００８】
上述した問題を鑑みて、低電圧で駆動可能の発光素子を提供することを課題の一とする。または、発光効率が高い発光素子を提供することを課題の一とする。または、発光素子を用いて発光装置を作製することにより、消費電力の低減された発光装置を提供することを課題の一とする。または、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又は照明装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書で開示する発光素子の構成の一は、陽極と陰極との間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物のいずれかを含む第１の層と、第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない構成とする。
【００１０】
また、本明細書で開示する発光素子の別の構成の一は、陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む第１の層と、第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない構成とする。
【００１１】
また、上記の電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む第１の層において、ドナー性物質を、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で添加した構成としてもよい。また、ドナー性物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物とするのが好ましい。
【００１２】
また、上記構成において、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む層は、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加した層である。当該層で発生したキャリアのうち、正孔（ホール）はｍ＋１番目のＥＬ層へ注入され、電子は第２の層へと移動する。また、正孔輸送性の高い物質は、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素とするのが好ましい。また、正孔輸送性の高い物質はアミン骨格を含まないことが好ましい。
【００１３】
また、上記構成において、第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、好ましくは、−５．０ｅＶ以上、さらに好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位を有する物質を用いるのが好ましい。
【００１４】
また、上記構成を有する発光素子は低駆動電圧を実現できるため、これを発光素子として用いた発光装置（画像表示デバイスや発光デバイス）は、低消費電力を実現できる。したがって、上記構成を有する発光素子を用いた発光装置及び電子機器も本発明の一態様として含むものとする。
【００１５】
上記構成は、上記課題の少なくとも一を解決する。
【００１６】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示装置等の電子機器もしくは照明装置を含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルムもしくは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。
【００１７】
なお、本明細書において、第１または第２などとして付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【発明の効果】
【００１８】
複数の発光層を有し、且つ低電圧で駆動可能な発光素子を提供することができる。また、発光の吸収による発光の取り出し効率の損失を低減することができるため、発光効率の高い発光素子を提供することができる。
【００１９】
さらに、上述した発光素子を用いて発光装置を作製することにより、消費電力が少ない発光装置を提供することができる。また、そのような発光装置を照明装置又は電子機器に適用することにより、消費電力が少ない照明装置又は電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】発光素子の素子構造の一例およびバンド図を示す図。
【図２】発光素子の素子構造の一例およびバンド図を示す図。
【図３】発光素子の素子構造の一例およびバンド図を示す図。
【図４】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図５】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図６】電子機器を示す図。
【図７】照明装置を示す図。
【図８】実施例の発光素子及び比較発光素子の素子構造を示す図。
【図９】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１０】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１１】実施例１の発光素子の光の透過率を示す図。
【図１２】発光素子の素子構造の一例および発光スペクトルを示す図。
【図１３】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１４】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図１５】実施例２の発光素子の光の透過率を示す図。
【図１６】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１７】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１８】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図１９】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本明細書で開示する発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本明細書の実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、発光素子の一態様について図１を用いて説明する。
【００２３】
図１（Ａ）に示す素子構造は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。
【００２４】
電荷発生層１０６は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層であり、発光素子のキャリアである正孔（ホール）と電子が発生する。電荷発生層１０６で発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７へ移動し、電子は電子リレー層１０５へ移動する。また、電子リレー層１０５は、電子輸送性が高いため、電子注入バッファー１０４へ電子を速やかに送ることが可能である。さらに、電子注入バッファー１０４は、第１のＥＬ層１０３に電子を注入する場合の注入障壁を緩和することができるため、第１のＥＬ層１０３への電子注入効率を高めることができる。
【００２５】
電子注入バッファー１０４には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。または、電子注入バッファー１０４を、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む構成としてもよい。
【００２６】
図１（Ｂ）には、図１（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図１（Ｂ）において、１１１は、陽極１０１のフェルミ準位、１１２は、陰極１０２のフェルミ準位、１１３は、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ（最低空分子軌道：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位、１１４は、電子リレー層１０５のＬＵＭＯ準位、１１５は、電荷発生層１０６におけるアクセプターのアクセプター準位、１１６は、第２のＥＬ層１０７のＬＵＭＯ準位を示す。
【００２７】
図１（Ｂ）において、陽極１０１から注入された正孔は、第１のＥＬ層１０３に注入される。一方、電荷発生層１０６で発生した電子は、電子リレー層１０５に移動した後、電子注入バッファー１０４を介して第１のＥＬ層１０３へ注入され、正孔と再結合し、発光する。また、電荷発生層１０６で発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７へ移動し、第２のＥＬ層１０７において、陰極１０２から注入された電子と再結合して発光する。
【００２８】
本実施の形態で示す発光素子において、電子リレー層１０５は、電荷発生層１０６において発生した電子を効率よく第１のＥＬ層１０３に注入する層として機能するため、電子リレー層１０５には、ＬＵＭＯ準位が、電荷発生層１０６におけるアクセプターのアクセプター準位と、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占めるような材料を用いるのが好ましい。具体的には、ＬＵＭＯ準位がおよそ−５．０ｅＶ以上である材料を用いるのが好ましく、−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下である材料を用いるのがより好ましい。
【００２９】
電荷発生層１０６に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー１０４に含まれる電子注入性の高い物質またはドナー性物質とは、それぞれ強いアクセプター性または強いドナー性を有するため、電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４が接した場合、界面にて電子の授受を起こし、発光素子の駆動電圧が上昇する。また、電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４とが接した界面でＰＮ接合が形成されることで、発光素子の駆動電圧が上昇する可能性がある。しかしながら、本実施の形態で示す発光素子は、電子リレー層１０５によって電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４が接するのを防止することができ、電荷発生層１０６に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー１０４に含まれる電子注入性の高い物質またはドナー性物質とが、相互作用を起こすのを防ぐことができる。また、電子リレー層１０５に上記の範囲のＬＵＭＯ準位を有する材料を用いることで、電子注入バッファー１０４との界面が強電界となるのを抑制し、且つ、電荷発生層１０６において発生した電子を効率よく第１のＥＬ層１０３へと注入することができる。
【００３０】
また、図１（Ｂ）のバンド図に示すように、電荷発生層１０６から電子リレー層１０５に移動した電子は、電子注入バッファー１０４によって、注入障壁が緩和されるために第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。なお、電荷発生層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７に移動する。
【００３１】
次に、上述した発光素子に用いることができる材料について、具体的に説明する。
【００３２】
陽極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。
【００３３】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
【００３４】
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）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマーを用いても良い。但し、第１のＥＬ層１０３の一部として、陽極１０１と接する電荷発生層を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、様々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。
【００３５】
陰極１０２としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。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）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００３６】
この他、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）など）の薄膜と、アルミニウム等の金属膜とを積層することによって、陰極１０２を形成することも可能である。但し、第２のＥＬ層１０７の一部として、陰極１０２と接する電荷発生層を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を陰極１０２に用いることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態に示す発光素子においては、陽極および陰極のうち、少なくとも一方が透光性を有すればよい。透光性は、ＩＴＯのような透明電極を用いるか、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。
【００３８】
第１のＥＬ層１０３、及び第２のＥＬ層１０７は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。なお、第１のＥＬ層１０３に含まれる発光層と第２のＥＬ層１０７に含まれる発光層とは、それぞれ異なっていてもよい。また、第１のＥＬ層１０３および第２のＥＬ層１０７はそれぞれ独立に、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質または電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等からなる層が挙げられる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層等が挙げられ、これらは、陽極側から適宜組み合わせて構成することができる。さらに、第１のＥＬ層１０３のうちの陽極１０１と接する側に電荷発生層を設けることもできる。
【００３９】
上述したＥＬ層に含まれる各層を構成する材料について、以下に具体例を示す。
【００４０】
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００４１】
正孔輸送層は、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、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００４２】
これ以外にも、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を正孔輸送層に用いることができる。
【００４３】
発光層は、発光物質を含む層である。発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物を用いることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。
【００４４】
また、発光物質としては、以下に示す燐光性化合物を用いることもできる。例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナート）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００４５】
なお、これらの発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料としては、例えば、ＮＰＢ（略称）、ＴＰＤ（略称）、ＴＣＴＡ（略称）、ＴＤＡＴＡ（略称）、ＭＴＤＡＴＡ（略称）、ＢＳＰＢ（略称）などの芳香族アミン化合物、ＰＣｚＰＣＡ１（略称）、ＰＣｚＰＣＡ２（略称）、ＰＣｚＰＣＮ１（略称）、ＣＢＰ（略称）、ＴＣＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−トリフェニルアミン（略称；ＰＣＢＡＮＢ）などのカルバゾール誘導体、ＰＶＫ（略称）、ＰＶＴＰＡ（略称）、ＰＴＰＤＭＡ（略称）、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ（略称）などの高分子化合物を含む正孔輸送性の高い物質や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）などの電子輸送性の高い物質を用いることができる。
【００４６】
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、Ａｌｑ（略称）、Ａｌｍｑ３（略称）、ＢｅＢｑ２（略称）、ＢＡｌｑ（略称）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、Ｚｎ（ＢＯＸ）２（略称）、Ｚｎ（ＢＴＺ）２（略称）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、ＰＢＤ（略称）や、ＯＸＤ−７（略称）、ＣＯ１１（略称）、ＴＡＺ（略称））、ＢＰｈｅｎ（略称）、ＢＣＰ（略称）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。
【００４７】
これ以外にも、ＰＦ−Ｐｙ（略称）、ＰＦ−ＢＰｙ（略称）などの高分子化合物を電子輸送層に用いることができる。
【００４８】
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する物質中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。この様な構造とすることにより、陰極１０２からの電子注入効率をより高めることができる。
【００４９】
第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７に電荷発生層を設ける場合、電荷発生層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層とする。第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７に電荷発生層を形成することにより、電極を形成する材料の仕事関数を考慮せずに陽極１０１または陰極１０２を形成することができる。
【００５０】
電荷発生層に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。なお、酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。
【００５１】
また、電荷発生層に用いる正孔輸送性の高い物質としては、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００５２】
なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７を形成することができる。また、第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）適宜選択することができる。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を用いることができる。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
【００５３】
また、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には、陽極１０１側から順に電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５および電荷発生層１０６が設けられている。第２のＥＬ層１０７と接して形成されるのは電荷発生層１０６であり、電荷発生層１０６と接して形成されるのは、電子リレー層１０５であり、電子リレー層１０５と第１のＥＬ層１０３の間に接して形成されるのは、電子注入バッファー１０４である。
【００５４】
電荷発生層１０６は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域である。電荷発生層１０６、及び先に説明した第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の一部に形成することができる電荷発生層１０６に、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質を用いることで、発光層から得られた発光の外部取り出し効率を向上させることができる。より具体的には、電荷発生層１０６として、可視光領域において波長４２０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下に吸収のピークが存在しない物質を用いることで、実質的には発光効率を向上させることができる。
【００５５】
電荷発生層１０６に用いる正孔輸送性の高い物質としては、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。カルバゾール誘導体や芳香族炭化水素は、一般にＨＯＭＯ準位が深く、ＥＬ層へのホール注入性が優れているため好適である。また、これらの物質はＨＯＭＯ準位が深いため、酸化モリブデンのようなアクセプター性物質との間に電荷移動相互作用に基づく吸収が生じにくく、好適である。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００５６】
カルバゾール誘導体の具体例としては、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
【００５７】
芳香族炭化水素の具体例としては、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００５８】
また、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００５９】
さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００６０】
ここで、特に、正孔輸送性の高い物質はアミン骨格を含まないことが好ましい。アミン骨格を含まない化合物とアクセプター性物質を用いて電荷発生層１０６を構成した場合、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質との電荷移動相互作用に基づく吸収が発生しないにも関わらず、電荷発生層として機能することを本発明者らは見出した。このことにより、可視光領域に吸収ピークを有さない電荷発生層を形成することが容易となるため、光の吸収による発光効率の低下を防ぐことができる。
【００６１】
なお、特許文献１で示されているように、従来は、電荷発生層においては酸化還元反応により電荷移動錯体が形成されていることが重要であるとされている。また特許文献１では、有機化合物のイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以上になると、アクセプター性物質との間でその酸化還元反応が起こりにくくなるとされている。そのため、酸化還元反応を積極的に引き起こすため、有機化合物としてはイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以下の物質、具体的にはアリールアミンのような電子供与性の高い物質が必要と考えられてきた。ところが、このようなアミン骨格を有する化合物とアクセプター性物質との間で酸化還元反応が起きると、可視光領域および赤外領域に電荷移動相互作用に基づく吸収が発生してしまう。実際、特許文献１で開示されている吸収スペクトルを見ると、アリールアミン骨格を有する化合物と酸化バナジウムを混合することにより、５００ｎｍ付近および１３００ｎｍ付近に新たな吸収が生じている。また、アリールアミン骨格を有する化合物と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）を混合することにより、７００ｎｍ、９００ｎｍおよび１２００ｎｍ付近に新たな吸収が生じている。この場合、特に可視光領域の吸収ピークは発光効率を低下させる要因となってしまうが、従来は電荷移動錯体の形成が電荷発生層に必要不可欠であり、吸収はやむを得ないものと考えられてきた。
【００６２】
一方で、本発明の一態様では、アミン骨格を含まない化合物とアクセプター性物質を用いて電荷発生層１０６を形成しているが、可視光領域および赤外領域に電荷移動相互作用に基づく吸収を示さないにも関わらず電荷発生層として機能する。このような電荷発生層は、電界印加によるアシストにより電荷が発生し、ホール及び電子がＥＬ層に注入されている可能性がある。この点は、従来の電荷発生層とは異なる点である。実際、アミン骨格を含まないカルバゾール誘導体である９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）は、イオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ（理研計器社製、ＡＣ−２）であり、イオン化ポテンシャルの数値としてはかなり大きいためか、アクセプター性物質である酸化モリブデンと混合しても電荷移動相互作用に基づく吸収を生じない。しかしながら、電荷発生層としては機能するため、本発明の一態様に用いることができる。したがって、アミン骨格を含まない化合物のイオン化ポテンシャルの数値は、５．７ｅＶ以上が好ましい。
【００６３】
なお、アミン骨格を含まない化合物として、好ましくは、上述したＣＢＰ（略称）、ＴＣＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）、ＰＣｚＰＡ（略称）、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や、ｔ−ＢｕＤＮＡ（略称）、ＤＰＰＡ（略称）、ｔ−ＢｕＤＢＡ（略称）、ＤＮＡ（略称）、ＤＰＡｎｔｈ（略称）、ｔ−ＢｕＡｎｔｈ（略称）、ＤＭＮＡ（略称）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、ＤＰＶＢｉ（略称）、ＤＰＶＰＡ（略称）等の芳香族炭化水素が挙げられる。さらに、ＰＶＫのようなカルバゾール誘導体のポリマーを用いても良い。
【００６４】
また、電荷発生層１０６に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物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。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している。この他にも、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を挙げることができる。
【００６５】
さらに、光学設計を行う際に、各層の膜厚を変化させると駆動電圧が上昇するおそれがある。従って、光学設計は、膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の変動が少ない電荷発生層１０６において行うことが好ましい。しかしながら、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在する電荷発生層１０６を厚膜化すると、発光層から得られた発光は、電荷発生層１０６に吸収されてしまい、発光の外部取り出し効率が低下してしまうおそれがある。そこで、電荷発生層１０６に用いる物質として、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質であることが好ましい。電荷発生層１０６において可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質を用いることで、発光層から得られた発光の外部取り出し効率を向上させることができる。また、電荷発生層１０６を厚膜化することで、発光素子の短絡を防止することができる。
【００６６】
なお、電荷発生層１０６において、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。
【００６７】
なお、先に説明した第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の一部に形成する電荷発生層は、電荷発生層１０６と同様の材料を用いて、同様の構造で形成することができる。また、第１のＥＬ層１０３または第２のＥＬ層１０７の一部に形成する電荷発生層と、電荷発生層１０６とに、可視光領域に吸収スペクトルのピークが存在しない物質を用いることで、発光層から得られた発光の外部取り出し効率をさらに向上させることができる。より具体的には、可視光領域において波長４２０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下に吸収のピークが存在しない物質を用いることで、実質的には発光効率を向上させることができる。
【００６８】
電子リレー層１０５は、電荷発生層１０６においてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取ることができる層である。従って、電子リレー層１０５には、電子輸送性の高い物質を含む層であり、またそのＬＵＭＯ準位は、電荷発生層１０６におけるアクセプターのアクセプター準位と、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位との間の準位を占めるような材料を用いて形成するのが好ましい。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上のＬＵＭＯ準位を有する材料を用いるのが好ましく、およそ−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位を有する材料を用いるのがより好ましい。電子リレー層１０５に用いる物質としては、例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定な化合物であるため電子リレー層１０５に用いる物質として好ましい。さらに、含窒素縮合芳香族化合物のうち、シアノ基やフルオロ基などの電子吸引基を有する化合物を用いることにより、電子リレー層１０５における電子の受け取りがさらに容易になるため、好ましい。
【００６９】
ここで、電子リレー層１０５は、駆動電圧を低減させるために薄膜化することが好ましい。また、電子リレー層１０５を薄膜化することにより発光層から得られた発光の外部取り出し効率を向上させることができる。特に、電子リレー層に好ましい化合物（下記のペリレン誘導体など）の多くは、可視光領域に強い吸収を有する場合が多いため、発光の外部取り出し効率の観点から、電子リレー層は１〜１０ｎｍ程度の薄膜が好ましい。なお、電子リレー層はこのように薄膜化することが好ましいため、光学設計を行う際には、電荷発生層の膜厚の方を変化させることが好ましい。そして本発明の一態様では、電荷発生層は可視光領域に吸収ピークを有さないため、厚膜化しても外部取り出し効率が悪化しない。すなわち、駆動電圧を低減するための電子リレー層と、可視光領域に吸収ピークを有さず高効率化が達成できる電荷発生層との組み合わせは、大きな効果をもたらす。
【００７０】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＨｅｘＰＴＣ）等が挙げられる。
【００７１】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。その他にも、パーフルオロペンタセン、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ベンタデカフルオロオクチル−１、４、５、８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を電子リレー層１０５に用いることができる。
【００７２】
電子注入バッファー１０４は、電子リレー層１０５が受け取った電子を第１のＥＬ層１０３に注入することができる層である。電子注入バッファー１０４を設けることにより、電荷発生層１０６と第１のＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生層１０６で生じた電子を、第１のＥＬ層１０３に容易に注入することができる。
【００７３】
電子注入バッファー１０４には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００７４】
また、電子注入バッファー１０４が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した第１のＥＬ層１０３の一部に形成することができる電子輸送層の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００７５】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製することができる。この発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られるが、発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、２層のＥＬ層が設けられた発光素子について記載しているが、ＥＬ層の層数は２層に限定されるものでは無く、２層以上、例えば３層あってもよい。発光素子にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を設ける場合、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層とｍ＋１番目のＥＬ層の間に、陽極側から順に電子注入バッファー、電子リレー層、及び電荷発生層を積層することで、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００７７】
また、本実施の形態に示す発光素子は、各種基板の上に形成することができる。基板としては、例えばガラス、プラスチック、金属板、金属箔などを用いることができる。発光素子の発光を基板側から取り出す場合は、透光性を有する基板を用いればよい。ただし基板は、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００７８】
なお、本実施の形態に示す発光素子の素子構造は、両電極が一基板上に格子状に形成されたパッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、スイッチの役割を果たす薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等と電気的に接続された発光素子を有し、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もできる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴで構成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜または微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）を用いてもよい。さらには、酸化物半導体、例えばインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いることができる。
【００７９】
また、本実施の形態に示す発光素子の作製方法としては、ドライプロセス（例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等）、ウェットプロセス（例えば、インクジェット法、スピンコート法、塗布法等）を問わず、種々の方法を用いて形成することができる。
【００８０】
また、本実施の形態に示す素子構造とすることにより、電荷発生層１０６と電子注入バッファー１０４との間に電子リレー層１０５が挟まれた構造となるため、電荷発生層１０６に含まれるアクセプターと、電子注入バッファー１０４に含まれる電子注入性の高い物質またはドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造とすることができる。従って、発光素子を低電圧で駆動することが可能となる。
【００８１】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【００８２】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例について、図２（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。具体的には、実施の形態１で示した発光素子のうち、電子注入バッファー１０４をアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、またはその化合物の単層とした場合について説明する。
【００８３】
本実施の形態で示す発光素子は、図２（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。
【００８４】
本実施の形態２における陽極１０１、陰極１０２、第１のＥＬ層１０３、第２のＥＬ層１０７、電荷発生層１０６、および電子リレー層１０５には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【００８５】
本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる物質としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）やストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質が挙げられる。
【００８６】
本実施の形態で示す発光素子は、電子注入バッファー１０４として、上記の金属またはその化合物の単層が設けられており、その膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜厚（具体的には、１ｎｍ以下）で形成される。なお、本実施の形態において、第１のＥＬ層１０３には電子注入バッファー１０４と接して電子輸送層１０８を形成するのが好ましく、電子注入バッファー１０４は、電子リレー層１０５とＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０８とのほぼ界面に存在する。但し、電子輸送層１０８を形成した後、電子輸送層１０８上に電子注入バッファー１０４を形成する場合には、電子注入バッファー１０４を形成する物質の一部は、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０８にも存在しうる。同様に、電子注入バッファー１０４を形成する物質の一部は電子リレー層１０５にも存在しうる。
【００８７】
図２（Ｂ）には、図２（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図２（Ｂ）において電子リレー層１０５と第１のＥＬ層１０３との界面に電子注入バッファー１０４を設けることにより、電荷発生層１０６と第１のＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生層１０６で生じた電子を第１のＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７に移動する。
【００８８】
本実施の形態で示す電子注入バッファーの構造とすることにより、実施の形態３で示す電子注入バッファー（電子輸送性の高い物質にドナー性物質を添加して形成される）に比べて発光素子の駆動電圧を低減させることができる。なお、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４における電子注入性の高い物質としては、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等を用いることが好ましい。これらの電子注入性の高い物質は、空気中で安定な物質であるため、生産性が良く、量産に適する。
【００８９】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【００９０】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例について図３（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。具体的には、実施の形態１で示した発光素子のうち、電子注入バッファー１０４を電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成した場合について説明する。
【００９１】
本実施の形態で示す発光素子は、図３（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。また、電子注入バッファー１０４は、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される。
【００９２】
なお、本実施の形態では、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、膜質の良い電子注入バッファー１０４が得られ、また、反応性の良い電子注入バッファー１０４とすることができる。
【００９３】
本実施の形態３における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生層１０６、および電子リレー層１０５には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【００９４】
本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる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）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
【００９５】
これ以外にも、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。
【００９６】
また、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いるドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等と用いることができる。また、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。また、電子注入バッファー１０４を形成する物質の一部は電子リレー層１０５にも存在しうる。
【００９７】
なお、本実施の形態において、第１のＥＬ層１０３には電子注入バッファー１０４と接して電子輸送層１０８を形成してもよく、電子輸送層１０８を形成した場合、電子注入バッファー１０４に用いる電子輸送性の高い物質と、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０８に用いる電子輸送性の高い物質とは、同じであっても異なっていても良い。
【００９８】
本実施の形態で示す発光素子は、図３（Ａ）に示すようにＥＬ層１０３と電子リレー層１０５との間に電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを含む電子注入バッファー１０４が形成されることが特徴である。この素子構造に対するバンド図を図３（Ｂ）に示す。
【００９９】
すなわち、電子注入バッファー１０４が形成されることにより、電子リレー層１０５と第１のＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生層１０６で生じた電子を、第１のＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７に移動する。
【０１００】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【０１０１】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の別の一例について、図１２を用いて説明する。
【０１０２】
本実施の形態で示す発光素子は、図１２（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７が挟まれており、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には陽極１０１側から電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６が順次積層された構造を有する。
【０１０３】
本実施の形態における陽極１０１、陰極１０２、電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、及び電荷発生層１０６には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる。
【０１０４】
本実施の形態において、第１のＥＬ層１０３は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光層１０３ａと、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２の発光層１０３ｂとを有する。また、第２のＥＬ層１０７は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３の発光層１０７ａと、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４の発光層１０７ｂとを有する。なお、第１の発光層１０３ａと第２の発光層１０３ｂは逆の積層順であっても良い。また、第３の発光層１０７ａと第４の発光層１０７ｂは逆の積層順であっても良い。
【０１０５】
このような発光素子に対し、陽極１０１側をプラスに、陰極１０２側をマイナスにバイアスを印加すると、陽極１０１から注入された正孔と、電荷発生層１０６で生じ、電子リレー層１０５及び電子注入バッファー１０４を介して注入された電子とが第１の発光層１０３ａまたは第２の発光層１０３ｂにおいて再結合して第１の発光３３０が得られる。さらに、陰極１０２から注入された電子と電荷発生層１０６で生じた正孔が第３の発光層１０７ａまたは第４の発光層１０７ｂにおいて再結合して第２の発光３４０が得られる。
【０１０６】
第１の発光３３０は、第１の発光層１０３ａおよび第２の発光層１０３ｂの両方からの発光を合わせたものであるので、図１２（Ｂ）に示す通り、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第１のＥＬ層１０３は２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈するものである。また、第２の発光３４０は、第３の発光層１０７ａおよび第４の発光層１０７ｂの両方からの発光を合わせたものであるので、図１２（Ｂ）に示す通り、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第２のＥＬ層１０７は、第１のＥＬ層１０３とは異なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈するものである。
【０１０７】
したがって、本実施形態における発光素子は、第１の発光３３０および第２の発光３４０が重ね合わさる結果、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーする発光が得られる。
【０１０８】
本実施の形態において、例えば、第１の発光層１０３ａ（青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す）の発光輝度が、経時劣化あるいは電流密度により変化したとしても、スペクトル全体に対する第１の発光層１０３ａの寄与は１／４程度であるため、色度のずれは比較的小さくて済む。
【０１０９】
なお、上述の説明では、第１のＥＬ層１０３が青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示し、第２のＥＬ層１０７は青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示す場合を例に説明したが、それぞれ逆の関係であっても良い。すなわち、第２のＥＬ層１０７が青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示し、第１のＥＬ層１０３が青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有するスペクトルを示す構成であっても良い。また、第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７はそれぞれ、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。
【０１１０】
次に、本実施の形態で示す発光素子のＥＬ層に発光性の有機化合物として用いることのできる材料を説明する。ただし、本実施の形態で示す発光素子に適用できる材料は、これらに限定されるものではない。
【０１１１】
青色〜青緑色の発光は、例えば、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセンなどをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）などのスチリルアリーレン誘導体や、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）などのアントラセン誘導体から得ることができる。また、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）等のポリマーを用いても良い。また、青色発光のゲスト材料としては、スチリルアミン誘導体が好ましく、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）や、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｓ）などが挙げられる。特にＹＧＡ２Ｓは、４５０ｎｍ付近にピークを有しており好ましい。また、ホスト材料としては、アントラセン誘導体が好ましく、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）や、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）が好適である。特に、ＣｚＰＡは電気化学的に安定であるため好ましい。
【０１１２】
青緑色〜緑色の発光は、例えば、クマリン３０、クマリン６などのクマリン系色素や、ビス［２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジナト］ピコリナトイリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（２−フェニルピリジナト）アセチルアセトナトイリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、上述のペリレンやＴＢＰを５ｗｔ％以上の高濃度で適当なホスト材料に分散させることによっても得られる。また、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）クロロガリウム（Ｇａ（ｍｑ）２Ｃｌ）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。また、青緑色〜緑色の発光層のゲスト材料としては、アントラセン誘導体が効率の高い発光が得られるため好ましい。例えば、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−Ｎ−フェニル］アミノフェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＤＰＡＢＰＡ）を用いることにより、高効率な青緑色発光が得られる。また、２位にアミノ基が置換されたアントラセン誘導体は高効率な緑色発光が得られるため好ましく、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）が特に長寿命であり好適である。これらのホスト材料としてはアントラセン誘導体が好ましく、先に述べたＣｚＰＡが電気化学的に安定であるため好ましい。また、緑色発光と青色発光を組み合わせ、青色から緑色の波長領域に２つのピークを持つ発光素子を作製する場合、青色発光層のホストにＣｚＰＡのような電子輸送性のアントラセン誘導体を用い、緑色発光層のホストにＮＰＢのようなホール輸送性の芳香族アミン化合物を用いると、青色発光層と緑色発光層との界面で発光が得られるため好ましい。すなわちこの場合、２ＰＣＡＰＡのような緑色発光材料のホストとしては、ＮＰＢの如き芳香族アミン化合物が好ましい。
【０１１３】
黄色〜橙色の発光は、例えば、ルブレン、４−（ジシアノメチレン）−２−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−６−メチル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エテニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト）アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。特に、ゲスト材料としてルブレンのようなテトラセン誘導体が、高効率かつ化学的に安定であるため好ましい。この場合のホスト材料としては、ＮＰＢのような芳香族アミン化合物が好ましい。他のホスト材料としては、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体を用いることができる。また、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。
【０１１４】
橙色〜赤色の発光は、例えば、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エチニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エテニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。ビス（８−キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（３−アルキルチオフェン）等のポリマーを用いても良い。赤色発光を示すゲスト材料としては、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エチニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エテニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、｛２−イソプロピル−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：ＤＣＪＴＩ）、｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−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：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）のような４Ｈ−ピラン誘導体が高効率であり、好ましい。特に、ＤＣＪＴＩ、ＢｉｓＤＣＪＴＭは、６２０ｎｍ付近に発光ピークを有するため好ましい。
【０１１５】
なお、上記の構成において、適当なホスト材料としては、発光性の有機化合物よりも発光色が短波長のものであるか、またはエネルギーギャップの大きいものであればよい。具体的には、実施の形態１で示した例に代表される正孔輸送材料や電子輸送材料から適宜選択することができる。また、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）などを使用しても良い。
【０１１６】
本実施の形態で示した発光素子は、第１のＥＬ層の発光スペクトルおよび第２のＥＬ層の発光スペクトルが重ね合わさる結果、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域を幅広くカバーする白色発光が得られる。
【０１１７】
なお、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、突出した鋭いピークの発生を抑え、台形の発光スペクトルとなるようにして、連続的なスペクトルを有する自然光に近づけてもよい。また、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、発光スペクトルのピークの位置も変化させることもできる。発光スペクトルに現れる複数のピーク強度をほぼ同じになるように各積層の膜厚を調節し、さらに、互いのピークの間隔を狭くすることによってより台形に近い発光スペクトルを有する白色発光を得ることができる。
【０１１８】
なお、本実施の形態においては、複数層の発光層のそれぞれにおいて、互いに補色となる発光色を重ね合わせることによって白色発光が得られるＥＬ層を示した。以下において、補色の関係によって白色発光を呈するＥＬ層の具体的な構成を説明する。
【０１１９】
本実施の形態で示す発光素子に設けられたＥＬ層は、例えば、正孔輸送性の高い物質と第１の発光物質とを含む第１の層と、正孔輸送性の高い物質と第２の発光物質とを含む第２の層と、電子輸送性の高い物質と第２の発光物質とを含む第３の層と、が陽極１０１から順に積層された構成とすることができる。
【０１２０】
本実施の形態で示す発光素子のＥＬ層において、白色発光を得るためには、第１の発光物質と第２の発光物質の両方が発光する必要がある。したがって、ＥＬ層内でのキャリアの輸送性を調節するためは、正孔輸送性の高い物質および電子輸送性の高い物質は、いずれもホスト材料とすることが好ましい。なお、ＥＬ層に用いることのできる正孔輸送性の高い物質、または電子輸送性の高い物質としては、実施の形態１で例示した物質を適宜用いることができる。
【０１２１】
また、第１の発光物質および第２の発光物質は、それぞれの発光色が補色の関係となる物質を選択して用いることができる。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。なお、第２の発光物質の発光波長を第１の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第２の発光物質の励起エネルギーの一部を第１の発光物質にエネルギー移動させ、第１の発光物質を発光させることができる。したがって、本実施の形態の発光素子においては、第２の発光物質の発光ピーク波長が、第１の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。
【０１２２】
本実施の形態で示す発光素子の構成は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られ、且つ、第１の発光物質と第２の発光物質の発光色が互いに補色の関係であるため白色発光が得られる。また、本実施の形態で示す発光素子の構成とすることで、長寿命な発光素子とすることができる。
【０１２３】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態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。
【０１２４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した発光素子を含む発光装置の一態様について、図４を用いて説明する。図４は、該発光装置の断面図である。
【０１２５】
図４において、四角の点線で囲まれているのは、発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に有機化合物を含む層１５を有し、該有機化合物を含む層はｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、電子注入バッファーと、電子リレー層と、電荷発生層と、を含む層である。また、それぞれのＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。すなわち、発光素子１２は、実施の形態１乃至実施の形態４で示したような構成である。トランジスタ１１のドレイン領域と第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本実施の形態の発光装置は、本実施の形態において、基板１０上に設けられている。
【０１２６】
なお、図４に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層、２４はｎ型の半導体層、２５は電極、２６は保護膜である。
【０１２７】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）、酸化物半導体等を用いてもよい。
【０１２８】
酸化物半導体層としては、インジウム、ガリウム、アルミニウム、亜鉛及びスズから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）や酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化亜鉛からなる酸化物（ＩＧＺＯ）をその例に挙げることができる。また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
【０１２９】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。また、多くの酸化物半導体、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＺＯ）や酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化亜鉛からなる酸化物（ＩＧＺＯ）などはＮ型の半導体であるため、これらの化合物を活性層にもつトランジスタはＮチャネル型となる。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【０１３０】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図４（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、第１層間絶縁膜１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、第１層間絶縁膜１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、第１層間絶縁膜１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６ａ〜１６ｃは、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０１３１】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【０１３２】
なお、図４（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６ａ〜１６ｃのみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図４（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図４（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【０１３３】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。第２層間絶縁膜１９ａはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、第２層間絶縁膜１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９ａ、１９ｂは、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０１３４】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図４（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図４（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図４（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。
【０１３５】
また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタである。
【０１３６】
なお、図４に示す断面図では発光素子を１つのみ図示しているが、画素部において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。また、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示を行う場合、画素部には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子がそれぞれ複数形成される。また、色要素は、３色に限定されず、４色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすることも可能である。
【０１３７】
色要素の異なる発光素子の作製方法としては、それぞれのＥＬ層ごとに塗り分けをする方法、全てのＥＬ層を白色発光が得られる様に形成し、カラーフィルタと組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法、全てのＥＬ層を青色発光もしくはそれより短波長の発光が得られる様に形成し色変換層と組み合わせることによって異なる色要素の発光素子を得る方法等を用いることができる。
【０１３８】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を発光素子と同一基板上に設けずに発光素子を駆動させるパッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図５（Ａ）には実施の形態１乃至実施の形態４で示した発光素子を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図を示す。また、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の破線Ｘ−Ｙにおける断面図である。
【０１３９】
図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には有機化合物を含む層９５５が設けられている。該有機化合物を含む層はｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層との間には、陽極側から順に、電子注入バッファーと、電子リレー層と、電荷発生層と、を含む層である。また、それぞれのＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有するのが好ましい。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態１乃至実施の形態４で示した発光素子を含むことによって、低消費電力の発光装置を得ることができる。
【０１４０】
本実施の形態で示した発光装置は、上記実施の形態で一例を示した発光素子を用いているため、高輝度且つ低駆動電圧であり、ひいては消費電力が低い発光装置とすることができる。
【０１４１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態５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。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した発光素子を含み、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が低減された表示部を有する。
【０１４２】
本実施の形態の電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、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６に示す。
【０１４３】
図６（Ａ）携帯情報端末機器の一例を示している。携帯情報端末機器９２００は、コンピュータを内蔵しており、様々なデータ処理を行うことが可能である。このような携帯情報端末機器９２００としては、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）が挙げられる。
【０１４４】
携帯情報端末機器９２００は、筐体９２０１および筐体９２０３の２つの筐体で構成されている。筐体９２０１と筐体９２０３は、連結部９２０７で折りたたみ可能に連結されている。筐体９２０１には表示部９２０２が組み込まれており、筐体９２０３はキーボード９２０５を備えている。もちろん、携帯情報端末機器９２００の構成は上述のものに限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。表示部９２０２は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０２も同様の特徴を有するため、この携帯情報端末機器は低消費電力化が図られている。
【０１４５】
図６（Ｂ）は本実施の形態に係るデジタルビデオカメラの一例を示している。デジタルビデオカメラ９５００は、筐体９５０１に表示部９５０３が組み込まれ、その他に各種操作部が設けられている。なお、デジタルビデオカメラ９５００の構成は特に限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
【０１４６】
このデジタルビデオカメラにおいて表示部９５０３は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、駆動電圧が低く、高輝度で消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０３も同様の特徴を有するため、このデジタルビデオカメラは低消費電力化が図られている。
【０１４７】
図６（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９１００は、筐体９１０２および筐体９１０１の２つの筐体で構成されており、連結部９１０３により折りたたみ可能に連結されている。筐体９１０２には表示部９１０４が組み込まれており、筐体９１０１には操作キー９１０６が設けられている。なお、携帯電話機９１００の構成は特に限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
【０１４８】
この携帯電話機において、表示部９１０４は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０４も同様の特徴を有するため、この携帯電話は低消費電力化が図られている。また、携帯電話機などに設けられたディスプレイのバックライトとして、上記実施の形態で示した発光素子を用いても構わない。
【０１４９】
図６（Ｄ）は携帯可能なコンピュータの一例を示している。コンピュータ９４００は、開閉可能に連結された筐体９４０１と筐体９４０４を備えている。筐体９４０４には表示部９４０２が組み込まれ、筐体９４０１はキーボード９４０３などを備えている。なお、コンピュータ９４００の構成は特に限定されず、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。
【０１５０】
このコンピュータにおいて、表示部９４０２は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９４０２も同様の特徴を有するため、このコンピュータは低消費電力化が図られている。
【０１５１】
図６（Ｅ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９７０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。
【０１５２】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９６１０により行うことができる。リモコン操作機９６１０が備える操作キー９６０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９６０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９６１０に、当該リモコン操作機９６１０から出力する情報を表示する表示部９６０７を設ける構成としてもよい。
【０１５３】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１５４】
このテレビジョン装置において、表示部９６０７、表示部９６０３の少なくとも一方は、上記実施の形態で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、高輝度で駆動電圧が低く、消費電力が小さいという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部も同様の特徴を有する。
【０１５５】
以上の様に、上記実施の形態で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。実施の形態１乃至実施の形態４で示した発光素子を用いることにより、高輝度の発光を呈し、低消費電力な表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０１５６】
また、上記実施の形態で示した発光装置は、照明装置として用いることもできる。上記実施の形態で示した発光装置を照明装置として用いる一態様を、図７を用いて説明する。
【０１５７】
図７は、上記実施の形態で一例を示した発光装置を、照明装置である電気スタンド、及び室内の照明装置として用いた例である。図７に示す電気スタンドは、光源３０００を有し、光源３０００として、上記実施の形態で一例を示した発光装置が用いられている。従って、消費電力の低い発光装置とすることができる。また、この発光装置は大面積化が可能であるため、照明装置を大面積の照明として用いることができる。また、この発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。また、この発光装置は、フレキシブル化が可能であるため、例えば、照明装置３００２のように、ロール型の照明とすることが可能である。このように、本実施の形態で示す発光装置を、室内の照明装置３００１、３００２として用いた部屋に、図６（Ｅ）で説明したような、テレビジョン装置を設置することもできる。
【０１５８】
以上の様に、実施の形態５で示した発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。なお、本実施の形態は、実施の形態１乃至実施の形態５と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１５９】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図８を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０１６０】
【化１】
【０１６１】
以下に、本実施例の発光素子１、比較発光素子１及び比較発光素子２の作製方法を示す。
【０１６２】
まず、発光素子１について説明する（図８（Ａ）参照）。ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１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。
【０１６３】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１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２１０１上に、正孔輸送性の高い物質である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、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む、第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１６４】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の電荷発生層２１０３ａ上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０３ｂを形成した。
【０１６５】
さらに、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、正孔輸送層２１０３ｂ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０３ｃを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０１６６】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０３ｃ上にＡｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０３ｄを形成した。これによって、第１の電荷発生層２１０３ａ、正孔輸送層２１０３ｂ、発光層２１０３ｃ、及び電子輸送層２１０３ｄを含む第１のＥＬ層２１０３を形成した。
【０１６７】
次いで、電子輸送層２１０３ｄ上に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４を形成した。
【０１６８】
次いで、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４上に、３ｎｍの膜厚の電子リレー層２１０５を形成した。なお、ＰＴＣＢＩのＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定の結果から−４．０ｅＶ程度である。
【０１６９】
次に、電子リレー層２１０５上に、正孔輸送性の高い物質であるＣｚＰＡと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生層２１０６を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１７０】
次いで、第２の電荷発生層２１０６上に、第２のＥＬ層２１０７を作製した。その作製方法は、まず、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の電荷発生層２１０６上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０７ａを形成した。
【０１７１】
その後、ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡと、を共蒸着することにより、正孔輸送層２１０７ａ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０７ｂを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０１７２】
次いで、発光層２１０７ｂ上に、Ａｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０７ｃを形成した。電子輸送層２１０７ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより電子注入層２１０７ｄを形成した。これによって、正孔輸送層２１０７ａ、発光層２１０７ｂ、電子輸送層２１０７ｃ、電子注入層２１０７ｄを含む第２のＥＬ層２１０７を形成した。
【０１７３】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層２１０７ｄ上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極２１０２を形成することで、発光素子１を作製した。
【０１７４】
次に、比較発光素子１について説明する（図８（Ａ）参照）。本実施例の比較発光素子１は、第１のＥＬ層２１０３の第１の電荷発生層２１０３ａ、及び第２の電荷発生層２１０６以外は、発光素子１と同様に作製した。比較発光素子１においては、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）と、を共蒸着することにより、第１の電極２１０１上に５０ｎｍの膜厚の第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。また、第１の電荷発生層２１０３ａと同様に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、電子リレー層２１０５上に６０ｎｍの膜厚の第２の電荷発生層２１０６を形成した。第１の電荷発生層２１０３ａ及び第２の電荷発生層２１０６において、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との重量比は、４：２（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。以上により、比較発光素子１を得た。
【０１７５】
次に、比較発光素子２について説明する（図８（Ｂ）参照）。比較発光素子２は、発光素子１から電子リレー層２１０５を削除した構造であり、その他の層については、発光素子１と同様の作製方法にて形成した。比較発光素子２においては、電子注入バッファー２１０４を形成した後、電子注入バッファー２１０４上に、第２の電荷発生層２１０６を形成した。以上により、本実施例の比較発光素子２を得た。
【０１７６】
以下の表１に発光素子１、比較発光素子１、比較発光素子２の素子構造を示す。
【０１７７】
【表１】
【０１７８】
以上により得られた発光素子１、比較発光素子１、比較発光素子２を窒素雰囲気のグローブボックス内において、各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。
【０１７９】
発光素子１、比較発光素子１及び比較発光素子２の電流密度−電圧特性を図９に示す。図９において、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表している。また、電流効率―電流密度特性を図１０に示す。図１０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。
【０１８０】
図９より、電子リレー層が設けられた発光素子１及び比較発光素子１は、比較発光素子２と比べて低電圧で駆動することがわかった。また、図１０より、電荷発生層にＣｚＰＡが含まれる発光素子１及び比較発光素子２は、比較発光素子１と比べて、高い電流効率が得られることがわかった。
【０１８１】
次に、本実施例で用いたＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層とＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した結果について図１１を用いて説明する。
【０１８２】
ガラス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、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１８３】
同様にして、ガラス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、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１８４】
このようにして作製したＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層及びＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した。図１１に、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の吸収スペクトルと、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層の吸収スペクトルを示す。図１１に示すように、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層においては、可視光領域（５００ｎｍ付近）に、吸収スペクトルのピークが生じていることがわかった。これに対し、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層においては、可視光領域及び近赤外領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。また、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲に吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。
【０１８５】
図１１に示すように、アリールアミン化合物であるＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層は、可視光領域において吸収ピークが存在するため、これを図８に示す発光素子の電荷発生層に用いた場合、発光層からの発光が一部吸収されてしまい、図１０に示す比較発光素子２のように発光効率の低下を招いてしまう。しかしながら、図１１に示すように、アミン骨格を有さないカルバゾール誘導体であるＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層は、可視光領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収ピークは存在しないため、図８に示す発光素子の電荷発生層に用いても発光層からの発光は電荷発生層においてほとんど吸収されず、図１０に示す発光素子１及び比較発光素子１は、比較発光素子２と比べて発光効率を向上させることができる。
【０１８６】
図１０、図１１の結果より、ＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を電荷発生層に用いた発光素子１は、ＮＰＢと酸化モリブデンとを含む層を電荷発生層に用いた比較発光素子１と比べて発光効率の高い発光素子であることがわかった。
【０１８７】
以上の結果より、本実施例の発光素子１は、低電圧で駆動可能、かつ発光効率が高い発光素子であることが確認できた。
【実施例２】
【０１８８】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図８（Ａ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０１８９】
【化２】
【０１９０】
以下に、本実施例の発光素子２および比較発光素子３の作製方法を示す。
【０１９１】
まず、発光素子２について説明する（図８（Ａ）参照）。ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１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。
【０１９２】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１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２１０１上に、正孔輸送性の高い物質である９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む、第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１９３】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の電荷発生層２１０３ａ上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０３ｂを形成した。
【０１９４】
さらに、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）と、を共蒸着することにより、正孔輸送層２１０３ｂ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０３ｃを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０１９５】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０３ｃ上にＡｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを１０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０３ｄを形成した。これによって、第１の電荷発生層２１０３ａ、正孔輸送層２１０３ｂ、発光層２１０３ｃ、及び電子輸送層２１０３ｄを含む第１のＥＬ層２１０３を形成した。
【０１９６】
次いで、電子輸送層２１０３ｄ上に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４を形成した。
【０１９７】
次いで、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４上に、３ｎｍの膜厚の電子リレー層２１０５を形成した。なお、ＰＴＣＢＩのＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定の結果から−４．０ｅＶ程度である。
【０１９８】
次に、電子リレー層２１０５上に、正孔輸送性の高い物質であるＰＣｚＰＡと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生層２１０６を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１９９】
次いで、第２の電荷発生層２１０６上に、第２のＥＬ層２１０７を作製した。その作製方法は、まず、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の電荷発生層２１０６上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０７ａを形成した。
【０２００】
その後、ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡと、を共蒸着することにより、正孔輸送層２１０７ａ上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１０７ｂを形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、ゲスト材料である２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を示す物質である。
【０２０１】
次いで、発光層２１０７ｂ上に、Ａｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０７ｃを形成した。電子輸送層２１０７ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより電子注入層２１０７ｄを形成した。これによって、正孔輸送層２１０７ａ、発光層２１０７ｂ、電子輸送層２１０７ｃ、電子注入層２１０７ｄを含む第２のＥＬ層２１０７を形成した。
【０２０２】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層２１０７ｄ上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極２１０２を形成することで、発光素子２を作製した。
【０２０３】
次に、比較発光素子３について説明する（図８（Ａ）参照）。本実施例の比較発光素子３は、第１のＥＬ層２１０３の第１の電荷発生層２１０３ａ、及び第２の電荷発生層２１０６以外は、本実施例で示した発光素子２と同様に作製した。比較発光素子３においては、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）と、を共蒸着することにより、第１の電極２１０１上に５０ｎｍの膜厚の第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。また、第１の電荷発生層２１０３ａと同様に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、電子リレー層２１０５上に６０ｎｍの膜厚の第１の電荷発生層２１０６を形成した。第１の電荷発生層２１０３ａ及び第２の電荷発生層２１０６において、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との重量比は、４：２（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。以上により、比較発光素子３を得た。
【０２０４】
以下の表２に発光素子２および比較発光素子３の素子構造を示す。
【０２０５】
【表２】
【０２０６】
以上により得られた発光素子２及び比較発光素子３を窒素雰囲気のグローブボックス内において、各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。
【０２０７】
発光素子２、比較発光素子３の電流密度−電圧特性を図１３に示す。図１３において、横軸は印加した電圧（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表している。また、電流効率―電流密度特性を図１４に示す。図１４において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。
【０２０８】
図１３より、電荷発生層にＰＣｚＰＡを含む発光素子２は、比較発光素子３と比べて低電圧で駆動することがわかった。また、図１４より、電荷発生層にＰＣｚＰＡが含まれる発光素子２は、比較発光素子３と比べて、高い電流効率が得られることがわかった。
【０２０９】
次に、本実施例で用いたＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した結果について図１５を用いて説明する。
【０２１０】
ガラス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、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２１１】
このようにして作製したＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の光の透過率を測定した。図１５に、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層の吸収スペクトルを示す。図１５に示すように、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層においては、可視光領域及び近赤外領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。また、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲に吸収スペクトルのピークは存在しないことがわかった。なお、ＰＣｚＰＡのイオン化ポテンシャルは、５．７ｅＶ（理研計器社製、ＡＣ−２）と比較的大きな数値を示す。
【０２１２】
図１５に示すように、アミン骨格を有さないカルバゾール誘導体であるＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層は、可視光領域及び近赤外領域においても電荷移動相互作用に基づく吸収ピークは存在しないため、発光素子２の電荷発生層に用いても発光層からの発光は電荷発生層においてほとんど吸収されず、発光素子２は、発光効率を向上させることができる。
【０２１３】
図１３乃至図１５の結果より、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンとを含む層を電荷発生層に用いた発光素子２は、発光効率の高い発光素子であることがわかった。
【０２１４】
以上の結果より、本実施例の発光素子２は、低電圧で駆動可能、かつ発光効率が高い発光素子であることが確認できた。
【実施例３】
【０２１５】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について、図８（Ａ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０２１６】
【化３】
【０２１７】
【化４】
【０２１８】
以下に、本実施例の発光素子３の作製方法を示す。
【０２１９】
発光素子３について説明する（図８（Ａ）参照）。ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０１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。
【０２２０】
次に、第１の電極２１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１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２１０１上に、正孔輸送性の高い物質である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、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む、第１の電荷発生層２１０３ａを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２２１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の電荷発生層２１０３ａ上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０３ｂを形成した。
【０２２２】
さらに、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、と、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）と、を２０ｎｍの膜厚で共蒸着した後、さらに、ＣｚＰＡとＳＤ１（商品名；ＳＦＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ製）を１０ｎｍの膜厚で共蒸着して積層することにより発光層２１０３ｃを形成した。なお、ＰＣＢＡＰＡとＰＣＢＡＮＢとの重量比は、１：１（＝ＰＣＢＡＰＡ：ＰＣＢＡＮＢ）となるように調節した。また、ＣｚＰＡとＳＤ１との重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：ＳＤ１）となるように調節した。
【０２２３】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０３ｃ上にＢｐｈｅｎを３０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０３ｄを形成した。これによって、第１の電荷発生層２１０３ａ、正孔輸送層２１０３ｂ、発光層２１０３ｃ、及び電子輸送層２１０３ｄを含む第１のＥＬ層２１０３を形成した。
【０２２４】
次いで、電子輸送層２１０３ｄ上に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４を形成した。
【０２２５】
次いで、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を蒸着することにより、電子注入バッファー２１０４上に、３ｎｍの膜厚の電子リレー層２１０５を形成した。なお、ＰＴＣＢＩのＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定の結果から−４．０ｅＶ程度である。
【０２２６】
次に、電子リレー層２１０５上に、正孔輸送性の高い物質であるＣｚＰＡと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生層２１０６を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２２７】
次いで、第２の電荷発生層２１０６上に、第２のＥＬ層２１０７を作製した。その作製方法は、まず、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第２の電荷発生層２１０６上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１０７ａを形成した。
【０２２８】
その後、２−（４−｛Ｎ−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＹＧＡＯ１１）と、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））と、を１０ｎｍ共蒸着した後、ＹＧＡＯ１１とビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）＿２ａｃａｃ）と、を２０ｎｍ共蒸着することにより、正孔輸送層２１０７ａ上に発光層２１０７ｂを形成した。なお、ＹＧＡＯ１１とＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０６（＝ＹＧＡＯ１１：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））となるように調節した。また、ＹＧＡＯ１１とＩｒ（ｐｐｙ）＿２ａｃａｃとの重量比は、１：０．０６（＝ＹＧＡＯ１１：Ｉｒ（ｐｐｙ）＿２ａｃａｃ）となるように調節した。
【０２２９】
次いで、発光層２１０７ｂ上に、ＢＡｌｑを膜厚１０ｎｍ、次いでＢｐｈｅｎを２０ｎｍ蒸着して積層することにより、電子輸送層２１０７ｃを形成した。電子輸送層２１０７ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍで蒸着することにより電子注入層２１０７ｄを形成した。これによって、正孔輸送層２１０７ａ、発光層２１０７ｂ、電子輸送層２１０７ｃ、電子注入層２１０７ｄを含む第２のＥＬ層２１０７を形成した。
【０２３０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層２１０７ｄ上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極２１０２を形成することで、発光素子３を作製した。
【０２３１】
以下の表３に発光素子３の素子構造を示す。
【０２３２】
【表３】
【０２３３】
以上により得られた発光素子３を窒素雰囲気のグローブボックス内において、各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。
【０２３４】
発光素子３の輝度−電流効率特性を図１６に示す。図１６において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−輝度特性を図１７に示す。図１７において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−パワー効率特性を図１８に示す。図１８において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸はパワー効率（ｌｍ／Ｗ）を表す。また、発光素子３に０．１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図１９に示す。
【０２３５】
また、発光素子３は、輝度９５０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３４、ｙ＝０．３９）であり、白色の発光であった。また、輝度９５０ｃｄ／ｍ２のときの外部量子効率は、２１．１％であり、高い効率を示した。また、平均演色評価数Ｒａは９１であり、演色性は良好であった。
【０２３６】
以上の結果より、本実施例の発光素子３は、低電圧で駆動可能、かつ発光効率が高い発光素子であることが確認できた。
【０２３７】
（参考例）
本参考例では、上記実施例で用いた材料の合成方法について具体的に説明する。
≪４（１−ナフチル）−４’（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−トリフェニルアミン（略称；ＰＣＢＡＮＢ）の合成例≫
【０２３８】
４（１−ナフチル）−４’（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−トリフェニルアミンの合成スキームを下記（Ａ−１）に示す。
【０２３９】
【化５】
【０２４０】
３−（４−ブロモフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールを１．２ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、４−（１−ナフチル）ジフェニルアミンを０．９ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシドを０．５ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を６．０ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ）、５０ｍＬ三口フラスコへ入れ、この混合物へ、脱水キシレン１５ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気し、脱気後、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．０６ｍＬ（０．０３ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、窒素雰囲気下、１２０℃で４．５時間加熱撹拌し、反応させた。
【０２４１】
反応後、この反応混合物にトルエン２５０ｍＬを加え、この懸濁液をフロリジール、シリカゲル、アルミナ、セライトを通してろ過した。得られたろ液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を取り除いた。この懸濁液をフロリジール、アルミナ、シリカゲル、セライトを通してろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、アセトンとメタノールを加えて超音波をかけたのち、再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量１．５ｇ、収率８２％で得た。
【０２４２】
シリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）でのＲｆ値（展開溶媒 酢酸エチル：ヘキサン＝１：１０）は、目的物は０．３４、３−（４−ブロモフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールは０．４６、４−（１−ナフチル）ジフェニルアミンは０．２５だった。
【０２４３】
上記ステップで得られた化合物を核磁気共鳴法（１Ｈ ＮＭＲ）により測定した。以下に測定データを示す。測定結果から、目的物であるＰＣＢＡＮＢ（略称）が得られたことがわかった。
【０２４４】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝７．０７ （ｔ， Ｊ＝６．６Ｈｚ， １Ｈ）， ７．２５−７．６７ （ｍ， ２６Ｈ）， ７．８４ （ｄ， Ｊ＝７．８Ｈｚ， １Ｈ）， ７．８９−７．９２ （ｍ， １Ｈ）， ８．０３−８．０７ （ｍ， １Ｈ）， ８．１８ （ｄ， Ｊ＝７．８Ｈｚ， １Ｈ）， ８．３５ （ｄ， Ｊ＝０．９Ｈｚ， １Ｈ）。
【符号の説明】
【０２４５】
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 電極
１４ 電極
１５ 層
１６ 第１層間絶縁膜
１６ａ 第１層間絶縁膜
１６ｂ 第１層間絶縁膜
１６ｃ 第１層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 第２層間絶縁膜
１９ａ 第２層間絶縁膜
１９ｂ 第２層間絶縁膜
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０３ａ 第１の発光層
１０３ｂ 第２の発光層
１０４ 電子注入バッファー
１０５ 電子リレー層
１０６ 電荷発生層
１０７ ＥＬ層
１０７ａ 第３の発光層
１０７ｂ 第４の発光層
１０８ 電子輸送層
１１１ 陽極のフェルミ準位
１１２ 陰極のフェルミ準位
１１３ 第１のＥＬ層のＬＵＭＯ準位
１１４ 電子リレー層のＬＵＭＯ準位
１１５ 電荷発生層におけるアクセプターのアクセプター準位
１１６ 第２のＥＬ層のＬＵＭＯ準位
３３０ 第１の発光
３４０ 第２の発光
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 有機化合物を含む層
９５６ 電極
２１００ ガラス基板
２１０１ 電極
２１０２ 電極
２１０３ ＥＬ層
２１０３ａ 電荷発生層
２１０３ｂ 正孔輸送層
２１０３ｃ 発光層
２１０３ｄ 電子輸送層
２１０４ 電子注入バッファー
２１０５ 電子リレー層
２１０６ 電荷発生層
２１０７ ＥＬ層
２１０７ａ 正孔輸送層
２１０７ｂ 発光層
２１０７ｃ 電子輸送層
２１０７ｄ 電子注入層
２１０８ ＥＬ層
２１０８ａ 発光層
２１０８ｂ 電子輸送層
２１０８ｃ 電子注入層
３０００ 光源
３００１ 照明装置
３００２ 照明装置
９１００ 携帯電話機
９１０１ 筐体
９１０２ 筐体
９１０３ 連結部
９１０４ 表示部
９１０６ 操作キー
９２００ 携帯情報端末機器
９２０１ 筐体
９２０２ 表示部
９２０３ 筐体
９２０５ キーボード
９２０７ 連結部
９４００ コンピュータ
９４０１ 筐体
９４０２ 表示部
９４０３ キーボード
９４０４ 筐体
９５００ デジタルビデオカメラ
９５０１ 筐体
９５０３ 表示部
９６００ テレビジョン装置
９６０１ 筐体
９６０３ 表示部
９６０５ スタンド
９６０７ 表示部
９６０９ 操作キー
９６１０ リモコン操作機
９７０３ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、
ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、前記陽極側から順に、
アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物のいずれかを含む第１の層と、
前記第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、
前記第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、
前記電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、
ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、前記陽極側から順に、
電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む第１の層と、
前記第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、
前記第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、
前記電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の層は、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加した層である発光素子。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記ドナー性物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物である発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む層は、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加した層である発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上である発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、ペリレン誘導体または含窒素縮合芳香族化合物である発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記アクセプター性物質は、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物である発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記正孔輸送性の高い物質は、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素である発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記アクセプター性物質は、酸化モリブデンである発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子を用いて作製された発光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の発光装置を含む電子機器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の発光装置を含む照明装置。
【請求項１】
陽極と陰極との間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、
ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、前記陽極側から順に、
アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物のいずれかを含む第１の層と、
前記第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、
前記第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、
前記電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、
ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、ｍ＋１番目のＥＬ層との間には、前記陽極側から順に、
電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む第１の層と、
前記第１の層と接して、電子輸送性の高い物質を含む第２の層と、
前記第２の層と接して、正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む電荷発生層とを有し、
前記電荷発生層は、可視光領域において吸収スペクトルのピークを有しない発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の層は、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加した層である発光素子。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記ドナー性物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物である発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記正孔輸送性の高い物質及びアクセプター性物質を含む層は、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加した層である発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上である発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、ペリレン誘導体または含窒素縮合芳香族化合物である発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記アクセプター性物質は、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物である発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記正孔輸送性の高い物質は、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素である発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記アクセプター性物質は、酸化モリブデンである発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子を用いて作製された発光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の発光装置を含む電子機器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の発光装置を含む照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図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】
【公開番号】特開２０１１−７７０３４（Ｐ２０１１−７７０３４Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８６２２（Ｐ２０１０−１９８６２２）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【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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