発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
【課題】駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】陽極と陰極との間にＥＬ層を有する発光素子において、陰極とＥＬ層との間にキャリアの発生が可能である第１の層を陰極と接して形成し、第１の層で生じた電子の受け渡しを行う第２の層を第１の層と接して形成し、第２の層から渡された電子をＥＬ層に注入する第３の層を第２の層と接して形成する。
【解決手段】陽極と陰極との間にＥＬ層を有する発光素子において、陰極とＥＬ層との間にキャリアの発生が可能である第１の層を陰極と接して形成し、第１の層で生じた電子の受け渡しを行う第２の層を第１の層と接して形成し、第２の層から渡された電子をＥＬ層に注入する第３の層を第２の層と接して形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界を加えることにより発光が得られる有機化合物を一対の電極間に挟んでなる発光素子に関する。また、この様な発光素子を有する発光装置に関する。さらに、この様な発光装置を用いて完成させた電子機器および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
【０００３】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光体を含むＥＬ層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光層で再結合することで分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【０００４】
この様な発光素子に関しては、その素子特性を向上させる為に、素子構造の改良や材料開発等が盛んに行われている。
【０００５】
例えば、陰極と接して設けられる電子注入層において、電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属やアルカリ土類金属、若しくは希土類金属等の仕事関数の低い金属をドープすることにより、陰極から有機化合物を含む電子注入層へ電子を注入する際の注入障壁を低下させ、駆動電圧を低下させるという報告がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、この技術に関連して、駆動電圧を上昇させることなく発光スペクトルの光学調整を可能にするという報告がなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
具体的には、発光素子の陰極とＥＬ層との間において、陰極と接して正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層が形成され、該金属酸化物がドープされた層と接して、電子輸送性の有機化合物にアルカリ金属やアルカリ土類金属、若しくは希土類金属等の仕事関数の低い金属がドープされた層が形成される構造とし、正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層の膜厚を厚くすることにより、発光スペクトルの光学調整を行うというものである。この場合、正孔輸送性の有機化合物は、電子輸送性の有機化合物よりもキャリアの移動度が高いため、電子輸送性の有機化合物に仕事関数の低い金属がドープされた層の膜厚を厚くする場合に比べて駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように発光素子の特性向上を図る上で、駆動電圧の上昇を抑えることは、発光素子を備えた発光装置の消費電力を低減させる上でも重要である。
【００１０】
そこで、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的の一とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【００１１】
発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的の一とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【００１２】
発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させても駆動電圧の上昇を抑えることができ、光学調整が可能である発光素子を提供することを目的の一とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させつつ、色純度の良い発光装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、陽極と陰極との間に調整層とＥＬ層を有する発光素子である。
【００１４】
調整層は、陰極とＥＬ層との間にキャリアの発生が可能である第１の層（電荷発生層）と、第１の層で生じた電子の受け渡しを行う第２の層（電子リレー層）と、第２の層から渡された電子をＥＬ層に注入する第３の層（電子注入バッファー）で形成されている。また、第１の層は陰極と接して形成され、第２の層は第１の層と接して形成され、第３の層は第２の層と接して形成されることを特徴とする。
【００１５】
ＥＬ層は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性の高い物質、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、またはバイポーラ性（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、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、ＥＬ層内に陽極と接するように電荷発生領域を設けることもできる。
【００１６】
なお、第１の層は、正孔輸送性を有する、好ましくは正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含んで形成され、第１の層で発生したキャリアの内、正孔（ホール）は、陰極に注入され、電子は、第２の層に注入される。
【００１７】
なお、第２の層は、第１のドナー性物質および第１の層に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位よりもやや高い（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）ＬＵＭＯ準位を有する電子輸送性を有する、好ましくは電子輸送性の高い第１の物質を含んで形成されるため、第１の層から第２の層への電子の移動が容易となる。
【００１８】
また、第３の層は、第２のドナー性物質および電子輸送性を有する、好ましくは電子輸送性の高い第２の物質を含んで形成されるため、電子をＥＬ層に注入する際の注入障壁が緩和される。
【００１９】
本発明の一態様の具体的な構成は、陽極と陰極との間に調整層とＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、陰極と接して正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第１の層を有し、第１の層と接して第１のドナー性物質および電子輸送性の高い第１の物質を含む第２の層を有し、第２の層およびＥＬ層と接して第２のドナー性物質および電子輸送性の高い第２の物質を含む第３の層とを有し、第１の物質は、第２の物質よりもＬＵＭＯ準位が低いことを特徴とする発光素子である。
【００２０】
なお、上記構成に加えて、ＥＬ層は、電子輸送性の高い物質を含む第４の層を含み、第４の層と第３の層とが接する構成も含むこととする。
【００２１】
上記構成において、第１の層は、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することを特徴とする。
【００２２】
上記構成において、第１の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする。
【００２３】
上記構成において、第２の層では、電子輸送性の高い第１の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第１のドナー性物質を添加することを特徴とする。
【００２４】
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、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上であることを特徴とする。
【００２５】
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第１の物質は、ペリレン誘導体または含窒素縮合芳香族化合物であることを特徴とする。
【００２６】
上記構成において、第３の層は、電子輸送性の高い第２の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第２のドナー性物質を添加することを特徴とする。
【００２７】
上記構成において、第１もしくは第２のドナー性物質は、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ことを特徴とする。
【００２８】
上記構成において、ＥＬ層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、第５の層と陽極とが接することを特徴とする。
【００２９】
上記構成において、第５の層は、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することを特徴とする。
【００３０】
上記構成において、第５の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする。
【００３１】
上記構成において、アクセプター性物質は、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物であることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器および照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００３３】
以上より、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させた発光装置、さらには電子機器および照明装置を提供することができる。
【００３４】
また、上記第１の層の膜厚を変化させた場合においても駆動電圧が上昇しないことから、発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させた発光装置を提供することができる。
【００３５】
また、上記第１の層の膜厚を変化させた場合においても駆動電圧が上昇しないことから、発光スペクトルの光学調整を行うために電極間に存在する層の膜厚を変化させても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させつつ色純度の良い発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図２】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図３】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図４】発光素子の素子構造について示す図。
【図５】発光素子の素子構造について示す図。
【図６】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図７】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図８】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図９】電子機器を示す図。
【図１０】照明装置を示す図。
【図１１】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１２】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１３】実施例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。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３８】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、本発明の一例である発光素子の素子構造について、図１（Ａ）（Ｂ）により説明する。
【００３９】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有する発光素子である。
【００４０】
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ＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側からキャリアの発生が可能な第１の層である電荷発生領域１０６、電荷発生領域１０６で生じた電子の受け渡しを行う第２の層である電子リレー層１０５、および電子リレー層１０５から渡された電子をＥＬ層に注入する第３の層である電子注入バッファー１０４が順次積層された構造を有する。
【００４１】
なお、電荷発生領域１０６では、発光素子のキャリアである正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は、陰極１０２へ移動し、電子は電子リレー層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、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、ＥＬ層１０３への電子注入効率を高めることができる。
【００４２】
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、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、電子リレー層１０５における第１のドナー性物質のドナー準位、１１６は、電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位を示す。
【００４３】
なお、電子リレー層１０５は、電荷発生領域１０６において発生した電子を効率よく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のＬＵＭＯ準位１１４および電子リレー層１０５における第１のドナー性物質のドナー準位１１５は、電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１６と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占めるように形成される。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするのが好ましい。
【００４４】
また、図１（Ｂ）のバンド図に示すように、電荷発生領域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ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。なお、電荷発生領域１０６において発生した正孔は、陰極１０２に移動する。
【００４５】
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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法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。
【００４８】
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、陽極１０１と接して電荷発生領域を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ等、様々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。
【００４９】
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の膜はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００５０】
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。しかしながら、本実施の形態で示す構成のように陰極１０２と接して電荷発生領域を設ける場合には、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。
【００５１】
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。
【００５２】
ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性の高い物質、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、またはバイポーラ性（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、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、ＥＬ層１０３のうちの陽極１０１と接する側に電荷発生領域を設けることもできる。
【００５３】
上述したＥＬ層１０３に含まれる各層を構成する材料について、以下に具体例を示す。
【００５４】
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。
【００５５】
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）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、或いは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−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、９，１０−ジフェニル−２−［Ｎ−フェニル−Ｎ−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）アミノ］アントラセン（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。
【００５８】
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））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００５９】
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）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、さらに、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの電子輸送性の高い物質を用いることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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）、およびポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を電子輸送層に用いることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
また、上述したように陽極１０１または陰極１０２と接して設けることができる電荷発生領域は、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。なお、電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但し、陽極側に設ける積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が陽極１０１と接する構造となり、陰極側に設ける積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極１０２と接する構造となる。
【００６４】
電荷発生領域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、吸湿性が低いという特徴を有しているため、酸化モリブデンが特に好ましい。
【００６５】
また、電荷発生領域に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００６６】
なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、ＥＬ層１０３を形成することができる。また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）を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。
【００６７】
また、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には、電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５および電荷発生領域１０６が設けられている。陰極１０２と接して形成されるのは電荷発生領域１０６であり、電荷発生領域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。
【００６８】
電荷発生領域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。なお、電荷発生領域１０６は、先に説明したＥＬ層１０３の一部に形成することができる電荷発生領域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。従って、電荷発生領域１０６は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層された構造とすることも可能である。但し、積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極１０２と接する構造となる。
【００６９】
なお、電荷発生領域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。
【００７０】
電子リレー層１０５は、電荷発生領域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は、第１のドナー性物質と、電荷発生領域１０６に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位よりも高いＬＵＭＯ準位を有する電子輸送性の高い第１の物質とを含む層である。
【００７１】
なお、電子リレー層１０５において、電子輸送性の高い第１の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第１のドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、電子リレー層１０５としての機能が得られる。
【００７２】
電子リレー層１０５に用いる第１の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が挙げられる。
【００７３】
また、電子リレー層１０５に用いる電子輸送性の高い第１の物質としては、具体的には、−５．０ｅＶ以上、より好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。電子リレー層１０５に用いる電子輸送性の高い第１の物質としては、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。
【００７４】
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）、ビスベンゾイミダゾ［２，１−ａ：２’，１’−ａ］アントラ［２，１，９−ｄｅｆ：６，５，１０−ｄ’ｅ’ｆ’］ジイソキノリン−１０，２１−ジオン（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’−ジヘキシルー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。
【００７５】
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。
【００７６】
その他にも、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）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペ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。
【００７７】
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、電荷発生領域１０６とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域１０６で生じた電子をＥＬ層１０３に容易に注入することができる。
【００７８】
電子注入バッファー１０４は、第２のドナー性物質と、電子リレー層１０５に含まれる電子輸送性の高い第１の物質のＬＵＭＯ準位よりも高いＬＵＭＯ準位を有する電子輸送性の高い第２の物質とを含む層である。
【００７９】
なお、電子注入バッファー１０４において、電子輸送性の高い第２の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第２のドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、電子注入バッファー１０４としての機能が得られる。
【００８０】
電子注入バッファー１０４に用いる第２のドナー性物質としては、電子リレー層１０５に用いる第１のドナー性物質と同様の材料を用いて形成することができ、第１のドナー性物質と第２のドナー性物質を同じ材料としても異なる材料としてもよい。また、電子輸送性の高い第２の物質としては、先に説明した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の中から、条件に合う材料を適宜選択して用いることができる。
【００８１】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製することができる。この発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られるが、発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。なお、白色発光を得る場合には、互いに補色となる発光色を呈する複数層を重ね合わせる構成等を用いることができる。具体的な補色の関係としては、例えば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。
【００８２】
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。
【００８３】
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、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。さらには、酸化物半導体、例えばインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いることができる。
【００８４】
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）、ウェットプロセス（例えば、インクジェット法、スピンコート法等）を問わず、種々の方法を用いて形成することができる。
【００８５】
本実施の形態に示す素子構造とすることにより、その駆動電圧が電荷発生領域１０６の膜厚に影響を受けにくくすることが可能であるため、発光素子における駆動電圧の上昇を抑制し、かつ光学調整による色純度の向上を図ることができる。
【００８６】
（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。
【００８７】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層の陰極側一部に電子輸送層を含んで形成された発光素子である。なお、詳細は後述するが、調整層の一部である電子注入バッファー１０４は非常に薄いことを特徴としている。
【００８８】
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ＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層され、電子リレー層１０５は、第１のドナー性物質と電子輸送性の高い物質とを含んで形成される。
【００８９】
本実施の形態２における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生領域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。
【００９０】
なお、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。
【００９１】
また、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる電子注入性の高い物質として上述した物質のうち、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の物質は、空気中で安定な物質であるため、これらの物質を用いた本実施の形態に示す発光素子は、量産に適している。
【００９２】
なお、図２（Ａ）に示す素子構造を陽極１０１側から順次積層して形成した場合のバンド図は、図２（Ｂ）のようになる。すなわち、電子リレー層１０５と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、電荷発生領域１０６とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域１０６で生じた電子をＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生領域１０６において発生した正孔は、陰極１０２に移動する。
【００９３】
また、本実施の形態で示す発光素子は、陽極１０１上にＥＬ層１０３を形成した後、その上に電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、電荷発生領域１０６が順次形成されるが、電子注入バッファー１０４の膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜厚（具体的には、１ｎｍ以下）で形成されるため、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１０７とのほぼ界面に存在する。但し、電子輸送層１０７を形成した後、電子輸送層１０７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１０７にも存在しうる。
【００９４】
なお、本実施の形態２に示す構成は、実施の形態１に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【００９５】
（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。
【００９６】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層の陰極側一部に電子輸送層１０７を含んで形成された発光素子である。なお、詳細は後述するが、図３（Ａ）に示すように調整層の一部である電子注入バッファー１０４が、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７と接して形成されていることを特徴としている。
【００９７】
より具体的には、図３（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層され、電子リレー層１０５は、電子輸送性の高い第１の物質と第１のドナー性物質を含んで形成され、電子注入バッファー１０４は、電子輸送性の高い第２の物質と第２のドナー性物質を含んで形成される。また、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７と電子注入バッファー１０４とが接する構造を有する。
【００９８】
本実施の形態３における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４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。
【００９９】
なお、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に含まれる電子輸送性の高い第２の物質と、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７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。
【０１００】
上述したように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の一部である電子輸送層１０７と、電子輸送性の高い第２の物質と第２のドナー性物質とを含む電子注入バッファー１０４とが接して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。
【０１０１】
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、電荷発生領域１０６で生じた電子をＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生領域１０６において発生した正孔は、陰極に移動する。
【０１０２】
なお、本実施の形態３に示す構成は、実施の形態１や実施の形態２に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１０３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、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として、電荷発生領域１０６の構成について、図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１０４】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有して形成された発光素子である。なお、詳細は後述するが、図４（Ｂ）に示すように調整層の一部である電荷発生領域１０６が、正孔輸送性の高い物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造を有しても良いことを特徴としている。
【０１０５】
図４（Ａ）（Ｂ）では、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層される。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４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。
【０１０６】
図４（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、電荷発生領域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。なお、電荷発生領域１０６では、正孔輸送性の高い物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜く、もしくは受け取ることにより、正孔および電子が発生する。
【０１０７】
図４（Ａ）に示す電荷発生領域１０６は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性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により、電荷発生領域１０６におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。
【０１０８】
一方、図４（Ｂ）に示す電荷発生領域１０６は、正孔輸送性の高い物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造を有する。なお、電荷発生領域１０６において電荷移動錯体が発生する場合がある。この電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ場合があるが、正孔輸送性の高い物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造とする場合には、電荷移動錯体は、電荷発生領域１０６全体ではなく、これらの層の界面に存在する。すなわち、電荷発生領域１０６を積層構造で形成する場合には、発光素子における発光に対して、電荷移動錯体の影響を受けにくい構造とすることができるので好ましい。
【０１０９】
なお、電荷発生領域１０６の形成に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【０１１０】
芳香族アミン化合物の具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］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：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等が挙げられる。
【０１１１】
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−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
電荷発生領域１０６の形成に用いるアクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。
【０１１６】
なお、本実施の形態４に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態３に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１７】
（実施の形態５）
本実施の形態では、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として、ＥＬ層１０３の一部にも陽極１０１と接して電荷発生領域が形成される場合の構成について、図５（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。従って、本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有して形成された発光素子である。詳細は後述するが、実施の形態１で説明した調整層の一部である電荷発生領域１０６を第１の電荷発生領域１１７とし、本実施の形態において説明する。また、ＥＬ層１０３の一部であって、陽極１０１と接して形成される電荷発生領域を第２の電荷発生領域１１８とする。
【０１１８】
また、第１の電荷発生領域１１７及び第２の電荷発生領域１１８は、図５（Ａ）に示すように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が単層構造であっても良く、図５（Ｂ）に示すように正孔輸送性の高い物質を含む層１１７ａ及び１１８ａとアクセプター性物質を含む層１１７ｂ及び１１８ｂとが積層された構造を有しても良いことを特徴としている。
【０１１９】
図５（Ａ）（Ｂ）では、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して形成される第２の電荷発生領域１１８を有する。また、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の電荷発生領域１１７、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層される。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５には、実施の形態１〜実施の形態４で説明したものと同様の材料を用いることができる。また、第１の電荷発生領域１１７には、実施の形態１乃至実施の形態４で説明した電荷発生領域１０６に用いることができる材料を用いることができる。
【０１２０】
図５（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、第２の電荷発生領域１１８は、第１の電荷発生領域１１７と同様であり、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。従って、第２の電荷発生領域１１８では、正孔輸送性の高い物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生する。
【０１２１】
図５（Ａ）に示す第２の電荷発生領域１１８は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性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により、第２の電荷発生領域１１８におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。また、図５（Ａ）において、第１の電荷発生領域１１７と第２の電荷発生領域１１８とを同じ材料で形成することにより、発光素子の陽極１０１側と陰極１０２側の応力が均一になる為、素子の内部応力緩和を図ることができる。
【０１２２】
一方、図５（Ｂ）に示す第２の電荷発生領域１１８は、正孔輸送性の高い物質を含む層１１８ａとアクセプター性物質を含む層１１８ｂとが積層された構造を有する。なお、第２の電荷発生領域１１８において電荷移動錯体が生成する場合がある。電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ場合があるが、正孔輸送性の高い物質を含む層１１８ａとアクセプター性物質を含む層１１８ｂとが積層された構造とする場合には、電荷移動錯体は、第２の電荷発生領域１１８全体ではなく、これらの層の界面に存在する。すなわち、第２の電荷発生領域１１８を積層構造で形成する場合には、発光素子における発光に対して、電荷移動錯体の影響を受けにくい構造とすることができるので好ましい。なお、図５（Ｂ）に示すように第１の電荷発生領域１１７の構造も正孔輸送性の高い物質を含む層１１７ａとアクセプター性物質を含む層１１７ｂとが積層された構造としてもよい。
【０１２３】
なお、第２の電荷発生領域１１８の形成に用いる正孔輸送性の高い物質としては、実施の形態４において、電荷発生領域１０６の形成に用いる正孔輸送性の高い物質として挙げた物質を同様に用いることができる。また、第２の電荷発生領域１１８の形成に用いるアクセプター性物質としては、実施の形態４において、電荷発生領域１０６の形成に用いるアクセプター性物質として挙げた物質を同様に用いることができる。
【０１２４】
なお、本実施の形態５に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１２５】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、実施の形態１乃至実施の形態５で説明した発光素子を用いて作製される発光装置の一例として、パッシブマトリクス型の発光装置およびアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
【０１２６】
図６、図７にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１２７】
パッシブマトリクス型（単純マトリクス型ともいう。）の発光装置は、ストライプ状（帯状）に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された（電圧が印加された）陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
【０１２８】
図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図が図６（Ｄ）である。
【０１２９】
基板６０１上には、下地絶縁層として絶縁層６０２を形成する。なお、下地絶縁層が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層６０２上には、ストライプ状に複数の第１の電極６０３が等間隔で配置されている（図６（Ａ）参照。）。
【０１３０】
また、第１の電極６０３上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁６０４が設けられ、開口部を有する隔壁６０４は絶縁材料（感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜））で構成されている。なお、各画素に対応する開口部６０５が発光領域となる（図６（Ｂ）参照。）。
【０１３１】
開口部を有する隔壁６０４上に、第１の電極６０３と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁６０６が設けられる（図６（Ｃ）参照。）。逆テーパ状の隔壁６０６はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分がパターンとして残るポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。
【０１３２】
図６（Ｃ）に示すように逆テーパ状の隔壁６０６を形成した後、図６（Ｄ）に示すように有機化合物を含む層６０７および第２の電極６０８を順次形成する。なお、本実施の形態で示す有機化合物を含む層６０７は、実施の形態１乃至実施の形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、ＥＬ層、電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファーを含む層のことをいう。開口部を有する隔壁６０４及び逆テーパ状の隔壁６０６を合わせた高さは、有機化合物を含む層６０７及び第２の電極６０８の膜厚より大きくなるように設定されているため、図６（Ｄ）に示すように複数の領域に分離された有機化合物を含む層６０７と、第２の電極６０８とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。
【０１３３】
第２の電極６０８は、第１の電極６０３と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁６０６上にも有機化合物を含む層６０７及び第２の電極６０８を形成する導電層の一部が形成されるが、有機化合物を含む層６０７、及び第２の電極６０８とは分断されている。なお、本実施の形態における有機化合物を含む層は、実施の形態１乃至実施の形態５に示す電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファー層、およびＥＬ層を有し、ＥＬ層は、少なくとも発光層を含むこととする。
【０１３４】
なお、本実施の形態における第１の電極６０３および第２の電極６０８は、一方が陽極であり、他方が陰極であればどちらであっても良い。なお、有機化合物を含む層６０７を構成する積層構造については、実施の形態１乃至実施の形態５で示した構成となるように電極の極性に応じて適宜調整すればよい。
【０１３５】
また、必要であれば、基板６０１に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの接着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を防ぐために基板と封止材との間に乾燥材などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。なお、乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【０１３６】
次に、図６（Ａ）乃至図６（Ｄ）に示したパッシブマトリクス型の発光装置にＦＰＣなどを実装した場合の上面図を図７に示す。
【０１３７】
図７において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
【０１３８】
ここで、図６における第１の電極６０３が、図７の走査線７０３に相当し、図６における第２の電極６０８が、図７のデータ線７０８に相当し、図６における逆テーパ状の隔壁６０６が図７の隔壁７０６に相当する。データ線７０８と走査線７０３の間には、図６（Ｄ）における有機化合物を含む層６０７が挟まれており、領域７０５で示される交差部が画素１つ分となる。
【０１３９】
なお、走査線７０３は配線端で接続配線７０９と電気的に接続され、接続配線７０９が入力端子７１０を介してＦＰＣ７１１ｂに接続される。また、データ線は入力端子７１２を介してＦＰＣ７１１ａに接続される。
【０１４０】
また、必要であれば、射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０１４１】
なお、図７では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、基板上に駆動回路を有するＩＣチップを実装させてもよい。
【０１４２】
また、ＩＣチップを実装させる場合には、画素部の周辺（外側）の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側ＩＣ、走査線側ＩＣをＣＯＧ方式によりそれぞれ実装する。ＣＯＧ方式以外の実装技術としてＴＣＰやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。ＴＣＰはＴＡＢテープにＩＣを実装したものであり、ＴＡＢテープを素子形成基板上の配線に接続してＩＣを実装する。データ線側ＩＣ、および走査線側ＩＣは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にＴＦＴで駆動回路を形成したものであってもよい。
【０１４３】
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板８０１上に設けられた画素部８０２と、駆動回路部（ソース側駆動回路）８０３と、駆動回路部（ゲート側駆動回路）８０４と、を有する。画素部８０２、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４は、シール材８０５によって、素子基板８０１と封止基板８０６との間に封止されている。
【０１４４】
また、素子基板８０１上には、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４に外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線８０７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ８０８を設ける例を示している。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１４５】
次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板８０１上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース側駆動回路である駆動回路部８０３と、画素部８０２が示されている。
【０１４６】
駆動回路部８０３はｎチャネル型ＴＦＴ８０９とｐチャネル型ＴＦＴ８１０とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【０１４７】
また、画素部８０２はスイッチング用ＴＦＴ８１１と、電流制御用ＴＦＴ８１２と電流制御用ＴＦＴ８１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された陽極８１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極８１３の端部を覆って絶縁物８１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。
【０１４８】
なお、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物８１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた絶縁物８１４の上端部に曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物８１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。
【０１４９】
陽極８１３上には、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６が積層形成されている。なお、陽極８１３をＩＴＯ膜とし、陽極８１３と接続する電流制御用ＴＦＴ８１２の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との積層膜を適用すると、ＩＴＯ膜とのオーミックコンタクトが可能になり、配線抵抗も低く抑えることができる。なお、ここでは図示しないが、陰極８１６は外部入力端子であるＦＰＣ８０８に電気的に接続されている。
【０１５０】
なお、本実施の形態で示す有機化合物を含む層８１５は、実施の形態１乃至実施の形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、ＥＬ層、電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファーを含む層のことをいう。なお、ＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。陽極８１３、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６との積層構造で、発光素子８１７が形成されている。
【０１５１】
また、図８（Ｂ）に示す断面図では発光素子８１７を１つのみ図示しているが、画素部８０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。なお、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示を行う場合、画素部８０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子がそれぞれ複数形成される。また、色要素は、３色に限定されず、４色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすることも可能である。
【０１５２】
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。
【０１５３】
さらにシール材８０５で封止基板８０６を素子基板８０１と貼り合わせることにより、素子基板８０１、封止基板８０６、およびシール材８０５で囲まれた空間８１８に発光素子８１７が備えられた構造になっている。なお、空間８１８には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材８０５で充填される構成も含むものとする。
【０１５４】
なお、シール材８０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板８０６に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１５５】
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【０１５６】
なお、本実施の形態６に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態５に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１５７】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明装置について、図９を用いて説明する。
【０１５８】
本発明に係る発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明装置の具体例を図９に示す。
【０１５９】
図９（Ａ）は、テレビジョン装置９１００の一例を示している。テレビジョン装置９１００は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれている。表示部９１０３により、映像を表示することが可能であり、本発明により形成される発光装置を表示部９１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構成を示している。
【０１６０】
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
【０１６１】
なお、テレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１６２】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、テレビジョン装置の表示部９１０３に用いることで、消費電力が小さいテレビジョン装置を提供することができる。
【０１６３】
図９（Ｂ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明により形成される発光装置をその表示部９２０３に用いることにより作製される。
【０１６４】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、コンピュータの表示部９２０３に用いることで、消費電力が小さいコンピュータを提供することができる。
【０１６５】
図９（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体９３０１と筐体９３０２の２つの筐体で構成されており、連結部９３０３により、開閉可能に連結されている。筐体９３０１には表示部９３０４が組み込まれ、筐体９３０２には表示部９３０５が組み込まれている。また、図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９３０６、記録媒体挿入部９３０７、ＬＥＤランプ９３０８、入力手段（操作キー９３０９、接続端子９３１０、センサ９３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部９３０４および表示部９３０５の両方、または一方に本発明により形成される発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１６６】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯型遊技機の表示部（９３０４、９３０５）に用いることで、消費電力が小さい携帯型遊技機を提供することができる。
【０１６７】
図９（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９４００は、筐体９４０１に組み込まれた表示部９４０２の他、操作ボタン９４０３、外部接続ポート９４０４、スピーカ９４０５、マイク９４０６などを備えている。なお、携帯電話機９４００は、本発明により形成される発光装置を表示部９４０２に用いることにより作製される。
【０１６８】
図９（Ｄ）に示す携帯電話機９４００は、表示部９４０２を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部９４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１６９】
表示部９４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１７０】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部９４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部９４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１７１】
また、携帯電話機９４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機９４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部９４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１７２】
また、画面モードの切り替えは、表示部９４０２を触れること、又は筐体９４０１の操作ボタン９４０３の操作により行われる。また、表示部９４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１７３】
また、入力モードにおいて、表示部９４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部９４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１７４】
表示部９４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部９４０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１７５】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯電話機９４００の表示部９４０２に用いることで、消費電力が小さい携帯電話機を提供することができる。
【０１７６】
図９（Ｅ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部９５０１、傘９５０２、可変アーム９５０３、支柱９５０４、台９５０５、電源スイッチ９５０６を含む。なお、照明装置は、本発明により形成される発光装置を照明部９５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図９（Ｅ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１７７】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、照明装置（卓上照明装置）の照明部９５０１に用いることで、消費電力が小さい照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１７８】
図１０は、本発明を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、天井固定型照明装置１００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置１００２として用いることもできる。なお、本発明を適用して形成される発光装置は、駆動電圧が低い発光素子を有しているため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。なお、図１０に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図９（Ｅ）で説明した卓上照明装置１００３を併用してもよい。
【０１７９】
以上のようにして、本発明に係る発光装置を適用して電子機器や照明装置を得ることができる。本発明に係る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や照明装置に適用することが可能である。
【０１８０】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態６に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１８１】
本実施例では、本発明の一例となる発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【０１８２】
【化１】
【０１８３】
（発光素子Ａの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズ（略称：ＩＴＳＯ）をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０１８４】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の電荷発生領域を形成した。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４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１８５】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０１８６】
次に、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）と９，１０−ジフェニル−２−［Ｎ−フェニル−Ｎ−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）アミノ］アントラセン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０１８７】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して電子輸送層を形成した。
【０１８８】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度形成し、電子注入バッファーを形成した。
【０１８９】
次に、ビスベンゾイミダゾ［２，１−ａ：２’，１’−ａ］アントラ［２，１，９−ｄｅｆ：６，５，１０−ｄ’ｅ’ｆ’］ジイソキノリン−１０，２１−ジオン（略称：ＰＴＣＢＩ）とリチウム（Ｌｉ）をＰＴＣＢＩ：Ｌｉ＝１：０．０２となるように共蒸着して電子リレー層を形成した。膜厚は、３ｎｍ程度形成した。
【０１９０】
次に、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生領域を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１９１】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ａを作製した。
【０１９２】
（比較発光素子ａ−１の作製）
ガラス基板上に陽極から電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ａと同様に作製した。その後、電子リレー層および第２の電荷発生領域を形成せずに発光素子Ａと同様に陰極を形成し、比較発光素子ａ−１とした。
【０１９３】
（比較発光素子ａ−２の作製）
ガラス基板上に陽極から電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ａと同様に作製した。その後、電子リレー層を形成せずに発光素子Ａと同様に第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ａ−２とした。
【０１９４】
以下の表１に発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２の素子構造の一部を示す。なお、いずれの素子も陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層については、省略することとする。
【０１９５】
【表１】
【０１９６】
以上により得られた発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、こ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。
【０１９７】
発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２の電圧−輝度特性を図１１に、電圧−電流密度特性を図１２にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２における各素子の主な初期特性値を以下の表２にまとめた。
【０１９８】
【表２】
【０１９９】
図１１からわかるように、発光素子Ａは、比較発光素子ａ−１と素子構造が異なり、電極間の膜厚が増加しているにもかかわらず、電圧に対して比較発光素子ａ−１と同程度の輝度が得られていることが分かる。また、比較発光素子ａ−２との比較により、電子リレー層を設けることにより、電圧に対して高い輝度が得られることが分かる。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２００】
また、図１２に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ａは、比較発光素子ａ−１と同程度の電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２のいずれも１０００ｃｄ／ｍ２で、ほぼ同程度であった。
【０２０１】
以上の結果から、発光素子の電極間に存在する有機化合物を含む層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例２】
【０２０２】
本実施例では、本発明の一例となる発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、実施例１で用いた材料の構造式については、実施例１を参照することとし、ここでの記載は省略する。
【０２０３】
【化２】
【０２０４】
（発光素子Ｂの作製）
陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入バッファーまでを実施例１で示した発光素子Ａと同様の材料を用いて同様の方法で形成した後、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）とリチウム（Ｌｉ）をＰＰＤＮ：Ｌｉ＝１：０．０２となるように共蒸着して電子リレー層を形成した。膜厚は、３ｎｍ程度形成した。
【０２０５】
続いて、実施例１で示した発光素子Ａと同様に第２の電荷発生領域、および陰極を順次形成し、発光素子Ｂを作製した。
【０２０６】
（比較発光素子ｂ−１の作製）
電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ｂと同様に作製した。その後、電子リレー層を形成せずに発光素子Ｂと同様に第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ｂ−１とした。
【０２０７】
以下の表３に発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１の素子構造の一部を示す。なお、いずれの素子も陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層については、省略する。
【０２０８】
【表３】
【０２０９】
以上により得られた発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、こ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。
【０２１０】
発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１の電圧−輝度特性を図１３に、電圧−電流密度特性を図１４にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表４にまとめた。
【０２１１】
【表４】
【０２１２】
図１３からわかるように、発光素子Ｂは、比較発光素子ｂ−１と素子構造が異なり、電極間の膜厚が増加しているにもかかわらず、電圧に対して比較発光素子ｂ−１よりも高い輝度が得られていることが分かる。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２１３】
また、図１４に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｂは、比較発光素子ｂ−１よりも高い電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１のいずれも１０００ｃｄ／ｍ２で、ほぼ同程度であった。
【０２１４】
以上の結果から、発光素子の電極間に存在する有機化合物を含む層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【符号の説明】
【０２１５】
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０４ 電子注入バッファー
１０５ 電子リレー層
１０６ 電荷発生領域
１０６ａ 正孔輸送性の高い物質を含む層
１０６ｂ アクセプター性物質を含む層
１０７ 電子輸送層
１０８ 調整層
１１１ 陽極１０１のフェルミ準位
１１２ 陰極１０２のフェルミ準位
１１３ ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位
１１４ 電子リレー層１０５のＬＵＭＯ準位
１１５ 電子リレー層１０５におけるドナー性物質のドナー準位
１１６ 電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位
１１７ 第１の電荷発生領域
１１７ａ 正孔輸送性の高い物質を含む層
１１７ｂ アクセプター性物質を含む層
１１８ 第２の電荷発生領域
１１８ａ 正孔輸送性の高い物質を含む層
１１８ｂ アクセプター性物質を含む層
６０１ 基板
６０２ 下地絶縁層
６０３ 第１の電極
６０４ 隔壁
６０５ 開口部
６０６ 逆テーパ状の隔壁
６０７ 有機化合物を含む層
６０８ 第２の電極
７０３ 走査線
７０５ 領域
７０６ 隔壁
７０８ データ線
７０９ 接続配線
７１０ 入力端子
７１１ａ、７１１ｂ ＦＰＣ
７１２ 入力端子
８０１ 素子基板
８０２ 画素部
８０３ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
８０４ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
８０５ シール材
８０６ 封止基板
８０７ 引き回し配線
８０８ ＦＰＣ
８０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
８１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
８１１ スイッチング用ＴＦＴ
８１２ 電流制御用ＴＦＴ
８１３ 陽極
８１４ 絶縁物
８１５ 有機化合物を含む層
８１６ 陰極
８１７ 発光素子
８１８ 空間
９１００ テレビジョン装置
９１０１ 筐体
９１０３ 表示部
９１０５ スタンド
９１０７ 表示部
９１０９ 操作キー
９１１０ リモコン操作機
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９３０１ 筐体
９３０２ 筐体
９３０３ 連結部
９３０４ 表示部
９３０５ 表示部
９３０６ スピーカ部
９３０７ 記録媒体挿入部
９３０８ ＬＥＤランプ
９３０９ 操作キー
９３１０ 接続端子
９３１１ センサ
９３１２ マイクロフォン
９４００ 携帯電話機
９４０１ 筐体
９４０２ 表示部
９４０３ 操作ボタン
９４０４ 外部接続ポート
９４０５ スピーカ
９４０６ マイク
９５０１ 照明部
９５０２ 傘
９５０３ 可変アーム
９５０４ 支柱
９５０５ 台
９５０６ 電源
１００１ 天井固定型照明装置
１００２ 壁掛け型照明装置
１００３ 卓上照明装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界を加えることにより発光が得られる有機化合物を一対の電極間に挟んでなる発光素子に関する。また、この様な発光素子を有する発光装置に関する。さらに、この様な発光装置を用いて完成させた電子機器および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
【０００３】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光体を含むＥＬ層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光層で再結合することで分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【０００４】
この様な発光素子に関しては、その素子特性を向上させる為に、素子構造の改良や材料開発等が盛んに行われている。
【０００５】
例えば、陰極と接して設けられる電子注入層において、電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属やアルカリ土類金属、若しくは希土類金属等の仕事関数の低い金属をドープすることにより、陰極から有機化合物を含む電子注入層へ電子を注入する際の注入障壁を低下させ、駆動電圧を低下させるという報告がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、この技術に関連して、駆動電圧を上昇させることなく発光スペクトルの光学調整を可能にするという報告がなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
具体的には、発光素子の陰極とＥＬ層との間において、陰極と接して正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層が形成され、該金属酸化物がドープされた層と接して、電子輸送性の有機化合物にアルカリ金属やアルカリ土類金属、若しくは希土類金属等の仕事関数の低い金属がドープされた層が形成される構造とし、正孔輸送性の有機化合物に金属酸化物がドープされた層の膜厚を厚くすることにより、発光スペクトルの光学調整を行うというものである。この場合、正孔輸送性の有機化合物は、電子輸送性の有機化合物よりもキャリアの移動度が高いため、電子輸送性の有機化合物に仕事関数の低い金属がドープされた層の膜厚を厚くする場合に比べて駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように発光素子の特性向上を図る上で、駆動電圧の上昇を抑えることは、発光素子を備えた発光装置の消費電力を低減させる上でも重要である。
【００１０】
そこで、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的の一とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【００１１】
発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的の一とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。
【００１２】
発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させても駆動電圧の上昇を抑えることができ、光学調整が可能である発光素子を提供することを目的の一とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させつつ、色純度の良い発光装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、陽極と陰極との間に調整層とＥＬ層を有する発光素子である。
【００１４】
調整層は、陰極とＥＬ層との間にキャリアの発生が可能である第１の層（電荷発生層）と、第１の層で生じた電子の受け渡しを行う第２の層（電子リレー層）と、第２の層から渡された電子をＥＬ層に注入する第３の層（電子注入バッファー）で形成されている。また、第１の層は陰極と接して形成され、第２の層は第１の層と接して形成され、第３の層は第２の層と接して形成されることを特徴とする。
【００１５】
ＥＬ層は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性の高い物質、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、またはバイポーラ性（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、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、ＥＬ層内に陽極と接するように電荷発生領域を設けることもできる。
【００１６】
なお、第１の層は、正孔輸送性を有する、好ましくは正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含んで形成され、第１の層で発生したキャリアの内、正孔（ホール）は、陰極に注入され、電子は、第２の層に注入される。
【００１７】
なお、第２の層は、第１のドナー性物質および第１の層に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位よりもやや高い（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）ＬＵＭＯ準位を有する電子輸送性を有する、好ましくは電子輸送性の高い第１の物質を含んで形成されるため、第１の層から第２の層への電子の移動が容易となる。
【００１８】
また、第３の層は、第２のドナー性物質および電子輸送性を有する、好ましくは電子輸送性の高い第２の物質を含んで形成されるため、電子をＥＬ層に注入する際の注入障壁が緩和される。
【００１９】
本発明の一態様の具体的な構成は、陽極と陰極との間に調整層とＥＬ層を有し、陰極とＥＬ層との間に、陰極と接して正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第１の層を有し、第１の層と接して第１のドナー性物質および電子輸送性の高い第１の物質を含む第２の層を有し、第２の層およびＥＬ層と接して第２のドナー性物質および電子輸送性の高い第２の物質を含む第３の層とを有し、第１の物質は、第２の物質よりもＬＵＭＯ準位が低いことを特徴とする発光素子である。
【００２０】
なお、上記構成に加えて、ＥＬ層は、電子輸送性の高い物質を含む第４の層を含み、第４の層と第３の層とが接する構成も含むこととする。
【００２１】
上記構成において、第１の層は、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することを特徴とする。
【００２２】
上記構成において、第１の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする。
【００２３】
上記構成において、第２の層では、電子輸送性の高い第１の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第１のドナー性物質を添加することを特徴とする。
【００２４】
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、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上であることを特徴とする。
【００２５】
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第１の物質は、ペリレン誘導体または含窒素縮合芳香族化合物であることを特徴とする。
【００２６】
上記構成において、第３の層は、電子輸送性の高い第２の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第２のドナー性物質を添加することを特徴とする。
【００２７】
上記構成において、第１もしくは第２のドナー性物質は、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ことを特徴とする。
【００２８】
上記構成において、ＥＬ層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、第５の層と陽極とが接することを特徴とする。
【００２９】
上記構成において、第５の層は、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することを特徴とする。
【００３０】
上記構成において、第５の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする。
【００３１】
上記構成において、アクセプター性物質は、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物であることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器および照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００３３】
以上より、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させた発光装置、さらには電子機器および照明装置を提供することができる。
【００３４】
また、上記第１の層の膜厚を変化させた場合においても駆動電圧が上昇しないことから、発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させた発光装置を提供することができる。
【００３５】
また、上記第１の層の膜厚を変化させた場合においても駆動電圧が上昇しないことから、発光スペクトルの光学調整を行うために電極間に存在する層の膜厚を変化させても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させつつ色純度の良い発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図２】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図３】発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。
【図４】発光素子の素子構造について示す図。
【図５】発光素子の素子構造について示す図。
【図６】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図７】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図８】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図９】電子機器を示す図。
【図１０】照明装置を示す図。
【図１１】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１２】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図１３】実施例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。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３８】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、本発明の一例である発光素子の素子構造について、図１（Ａ）（Ｂ）により説明する。
【００３９】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有する発光素子である。
【００４０】
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ＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側からキャリアの発生が可能な第１の層である電荷発生領域１０６、電荷発生領域１０６で生じた電子の受け渡しを行う第２の層である電子リレー層１０５、および電子リレー層１０５から渡された電子をＥＬ層に注入する第３の層である電子注入バッファー１０４が順次積層された構造を有する。
【００４１】
なお、電荷発生領域１０６では、発光素子のキャリアである正孔（ホール）と電子が発生し、正孔は、陰極１０２へ移動し、電子は電子リレー層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、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、ＥＬ層１０３への電子注入効率を高めることができる。
【００４２】
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、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、電子リレー層１０５における第１のドナー性物質のドナー準位、１１６は、電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位を示す。
【００４３】
なお、電子リレー層１０５は、電荷発生領域１０６において発生した電子を効率よく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のＬＵＭＯ準位１１４および電子リレー層１０５における第１のドナー性物質のドナー準位１１５は、電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１６と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位を占めるように形成される。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするのが好ましい。
【００４４】
また、図１（Ｂ）のバンド図に示すように、電荷発生領域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ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。なお、電荷発生領域１０６において発生した正孔は、陰極１０２に移動する。
【００４５】
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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法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。
【００４８】
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、陽極１０１と接して電荷発生領域を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ等、様々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。
【００４９】
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の膜はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００５０】
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。しかしながら、本実施の形態で示す構成のように陰極１０２と接して電荷発生領域を設ける場合には、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。
【００５１】
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。
【００５２】
ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性の高い物質、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、またはバイポーラ性（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、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、ＥＬ層１０３のうちの陽極１０１と接する側に電荷発生領域を設けることもできる。
【００５３】
上述したＥＬ層１０３に含まれる各層を構成する材料について、以下に具体例を示す。
【００５４】
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。
【００５５】
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）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、或いは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−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、９，１０−ジフェニル−２−［Ｎ−フェニル−Ｎ−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）アミノ］アントラセン（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。
【００５８】
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））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００５９】
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）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、さらに、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの電子輸送性の高い物質を用いることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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）、およびポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を電子輸送層に用いることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
また、上述したように陽極１０１または陰極１０２と接して設けることができる電荷発生領域は、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。なお、電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但し、陽極側に設ける積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が陽極１０１と接する構造となり、陰極側に設ける積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極１０２と接する構造となる。
【００６４】
電荷発生領域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、吸湿性が低いという特徴を有しているため、酸化モリブデンが特に好ましい。
【００６５】
また、電荷発生領域に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００６６】
なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、ＥＬ層１０３を形成することができる。また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）を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。
【００６７】
また、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には、電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５および電荷発生領域１０６が設けられている。陰極１０２と接して形成されるのは電荷発生領域１０６であり、電荷発生領域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。
【００６８】
電荷発生領域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。なお、電荷発生領域１０６は、先に説明したＥＬ層１０３の一部に形成することができる電荷発生領域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。従って、電荷発生領域１０６は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層された構造とすることも可能である。但し、積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極１０２と接する構造となる。
【００６９】
なお、電荷発生領域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。
【００７０】
電子リレー層１０５は、電荷発生領域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は、第１のドナー性物質と、電荷発生領域１０６に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位よりも高いＬＵＭＯ準位を有する電子輸送性の高い第１の物質とを含む層である。
【００７１】
なお、電子リレー層１０５において、電子輸送性の高い第１の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第１のドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、電子リレー層１０５としての機能が得られる。
【００７２】
電子リレー層１０５に用いる第１の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が挙げられる。
【００７３】
また、電子リレー層１０５に用いる電子輸送性の高い第１の物質としては、具体的には、−５．０ｅＶ以上、より好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。電子リレー層１０５に用いる電子輸送性の高い第１の物質としては、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。
【００７４】
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）、ビスベンゾイミダゾ［２，１−ａ：２’，１’−ａ］アントラ［２，１，９−ｄｅｆ：６，５，１０−ｄ’ｅ’ｆ’］ジイソキノリン−１０，２１−ジオン（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’−ジヘキシルー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。
【００７５】
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。
【００７６】
その他にも、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）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペ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。
【００７７】
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、電荷発生領域１０６とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域１０６で生じた電子をＥＬ層１０３に容易に注入することができる。
【００７８】
電子注入バッファー１０４は、第２のドナー性物質と、電子リレー層１０５に含まれる電子輸送性の高い第１の物質のＬＵＭＯ準位よりも高いＬＵＭＯ準位を有する電子輸送性の高い第２の物質とを含む層である。
【００７９】
なお、電子注入バッファー１０４において、電子輸送性の高い第２の物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で第２のドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、電子注入バッファー１０４としての機能が得られる。
【００８０】
電子注入バッファー１０４に用いる第２のドナー性物質としては、電子リレー層１０５に用いる第１のドナー性物質と同様の材料を用いて形成することができ、第１のドナー性物質と第２のドナー性物質を同じ材料としても異なる材料としてもよい。また、電子輸送性の高い第２の物質としては、先に説明した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の中から、条件に合う材料を適宜選択して用いることができる。
【００８１】
以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製することができる。この発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られるが、発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。なお、白色発光を得る場合には、互いに補色となる発光色を呈する複数層を重ね合わせる構成等を用いることができる。具体的な補色の関係としては、例えば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。
【００８２】
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。
【００８３】
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、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。さらには、酸化物半導体、例えばインジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いることができる。
【００８４】
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）、ウェットプロセス（例えば、インクジェット法、スピンコート法等）を問わず、種々の方法を用いて形成することができる。
【００８５】
本実施の形態に示す素子構造とすることにより、その駆動電圧が電荷発生領域１０６の膜厚に影響を受けにくくすることが可能であるため、発光素子における駆動電圧の上昇を抑制し、かつ光学調整による色純度の向上を図ることができる。
【００８６】
（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。
【００８７】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層の陰極側一部に電子輸送層を含んで形成された発光素子である。なお、詳細は後述するが、調整層の一部である電子注入バッファー１０４は非常に薄いことを特徴としている。
【００８８】
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ＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層され、電子リレー層１０５は、第１のドナー性物質と電子輸送性の高い物質とを含んで形成される。
【００８９】
本実施の形態２における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生領域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。
【００９０】
なお、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。
【００９１】
また、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる電子注入性の高い物質として上述した物質のうち、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の物質は、空気中で安定な物質であるため、これらの物質を用いた本実施の形態に示す発光素子は、量産に適している。
【００９２】
なお、図２（Ａ）に示す素子構造を陽極１０１側から順次積層して形成した場合のバンド図は、図２（Ｂ）のようになる。すなわち、電子リレー層１０５と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、電荷発生領域１０６とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域１０６で生じた電子をＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生領域１０６において発生した正孔は、陰極１０２に移動する。
【００９３】
また、本実施の形態で示す発光素子は、陽極１０１上にＥＬ層１０３を形成した後、その上に電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、電荷発生領域１０６が順次形成されるが、電子注入バッファー１０４の膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜厚（具体的には、１ｎｍ以下）で形成されるため、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１０７とのほぼ界面に存在する。但し、電子輸送層１０７を形成した後、電子輸送層１０７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１０７にも存在しうる。
【００９４】
なお、本実施の形態２に示す構成は、実施の形態１に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【００９５】
（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。
【００９６】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層の陰極側一部に電子輸送層１０７を含んで形成された発光素子である。なお、詳細は後述するが、図３（Ａ）に示すように調整層の一部である電子注入バッファー１０４が、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７と接して形成されていることを特徴としている。
【００９７】
より具体的には、図３（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層され、電子リレー層１０５は、電子輸送性の高い第１の物質と第１のドナー性物質を含んで形成され、電子注入バッファー１０４は、電子輸送性の高い第２の物質と第２のドナー性物質を含んで形成される。また、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７と電子注入バッファー１０４とが接する構造を有する。
【００９８】
本実施の形態３における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４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。
【００９９】
なお、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に含まれる電子輸送性の高い第２の物質と、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７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。
【０１００】
上述したように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の一部である電子輸送層１０７と、電子輸送性の高い第２の物質と第２のドナー性物質とを含む電子注入バッファー１０４とが接して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。
【０１０１】
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、電荷発生領域１０６で生じた電子をＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生領域１０６において発生した正孔は、陰極に移動する。
【０１０２】
なお、本実施の形態３に示す構成は、実施の形態１や実施の形態２に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１０３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、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として、電荷発生領域１０６の構成について、図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１０４】
本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有して形成された発光素子である。なお、詳細は後述するが、図４（Ｂ）に示すように調整層の一部である電荷発生領域１０６が、正孔輸送性の高い物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造を有しても良いことを特徴としている。
【０１０５】
図４（Ａ）（Ｂ）では、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層される。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４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。
【０１０６】
図４（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、電荷発生領域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。なお、電荷発生領域１０６では、正孔輸送性の高い物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜く、もしくは受け取ることにより、正孔および電子が発生する。
【０１０７】
図４（Ａ）に示す電荷発生領域１０６は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性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により、電荷発生領域１０６におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。
【０１０８】
一方、図４（Ｂ）に示す電荷発生領域１０６は、正孔輸送性の高い物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造を有する。なお、電荷発生領域１０６において電荷移動錯体が発生する場合がある。この電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ場合があるが、正孔輸送性の高い物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造とする場合には、電荷移動錯体は、電荷発生領域１０６全体ではなく、これらの層の界面に存在する。すなわち、電荷発生領域１０６を積層構造で形成する場合には、発光素子における発光に対して、電荷移動錯体の影響を受けにくい構造とすることができるので好ましい。
【０１０９】
なお、電荷発生領域１０６の形成に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【０１１０】
芳香族アミン化合物の具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］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：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等が挙げられる。
【０１１１】
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−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
電荷発生領域１０６の形成に用いるアクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。
【０１１６】
なお、本実施の形態４に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態３に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１７】
（実施の形態５）
本実施の形態では、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として、ＥＬ層１０３の一部にも陽極１０１と接して電荷発生領域が形成される場合の構成について、図５（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。従って、本実施の形態で示す発光素子は、陰極と陽極の間に調整層１０８とＥＬ層１０３を有して形成された発光素子である。詳細は後述するが、実施の形態１で説明した調整層の一部である電荷発生領域１０６を第１の電荷発生領域１１７とし、本実施の形態において説明する。また、ＥＬ層１０３の一部であって、陽極１０１と接して形成される電荷発生領域を第２の電荷発生領域１１８とする。
【０１１８】
また、第１の電荷発生領域１１７及び第２の電荷発生領域１１８は、図５（Ａ）に示すように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が単層構造であっても良く、図５（Ｂ）に示すように正孔輸送性の高い物質を含む層１１７ａ及び１１８ａとアクセプター性物質を含む層１１７ｂ及び１１８ｂとが積層された構造を有しても良いことを特徴としている。
【０１１９】
図５（Ａ）（Ｂ）では、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して形成される第２の電荷発生領域１１８を有する。また、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から第１の電荷発生領域１１７、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層される。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５には、実施の形態１〜実施の形態４で説明したものと同様の材料を用いることができる。また、第１の電荷発生領域１１７には、実施の形態１乃至実施の形態４で説明した電荷発生領域１０６に用いることができる材料を用いることができる。
【０１２０】
図５（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、第２の電荷発生領域１１８は、第１の電荷発生領域１１７と同様であり、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。従って、第２の電荷発生領域１１８では、正孔輸送性の高い物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生する。
【０１２１】
図５（Ａ）に示す第２の電荷発生領域１１８は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性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により、第２の電荷発生領域１１８におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。また、図５（Ａ）において、第１の電荷発生領域１１７と第２の電荷発生領域１１８とを同じ材料で形成することにより、発光素子の陽極１０１側と陰極１０２側の応力が均一になる為、素子の内部応力緩和を図ることができる。
【０１２２】
一方、図５（Ｂ）に示す第２の電荷発生領域１１８は、正孔輸送性の高い物質を含む層１１８ａとアクセプター性物質を含む層１１８ｂとが積層された構造を有する。なお、第２の電荷発生領域１１８において電荷移動錯体が生成する場合がある。電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ場合があるが、正孔輸送性の高い物質を含む層１１８ａとアクセプター性物質を含む層１１８ｂとが積層された構造とする場合には、電荷移動錯体は、第２の電荷発生領域１１８全体ではなく、これらの層の界面に存在する。すなわち、第２の電荷発生領域１１８を積層構造で形成する場合には、発光素子における発光に対して、電荷移動錯体の影響を受けにくい構造とすることができるので好ましい。なお、図５（Ｂ）に示すように第１の電荷発生領域１１７の構造も正孔輸送性の高い物質を含む層１１７ａとアクセプター性物質を含む層１１７ｂとが積層された構造としてもよい。
【０１２３】
なお、第２の電荷発生領域１１８の形成に用いる正孔輸送性の高い物質としては、実施の形態４において、電荷発生領域１０６の形成に用いる正孔輸送性の高い物質として挙げた物質を同様に用いることができる。また、第２の電荷発生領域１１８の形成に用いるアクセプター性物質としては、実施の形態４において、電荷発生領域１０６の形成に用いるアクセプター性物質として挙げた物質を同様に用いることができる。
【０１２４】
なお、本実施の形態５に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１２５】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、実施の形態１乃至実施の形態５で説明した発光素子を用いて作製される発光装置の一例として、パッシブマトリクス型の発光装置およびアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
【０１２６】
図６、図７にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１２７】
パッシブマトリクス型（単純マトリクス型ともいう。）の発光装置は、ストライプ状（帯状）に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された（電圧が印加された）陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
【０１２８】
図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図が図６（Ｄ）である。
【０１２９】
基板６０１上には、下地絶縁層として絶縁層６０２を形成する。なお、下地絶縁層が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層６０２上には、ストライプ状に複数の第１の電極６０３が等間隔で配置されている（図６（Ａ）参照。）。
【０１３０】
また、第１の電極６０３上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁６０４が設けられ、開口部を有する隔壁６０４は絶縁材料（感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜））で構成されている。なお、各画素に対応する開口部６０５が発光領域となる（図６（Ｂ）参照。）。
【０１３１】
開口部を有する隔壁６０４上に、第１の電極６０３と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁６０６が設けられる（図６（Ｃ）参照。）。逆テーパ状の隔壁６０６はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分がパターンとして残るポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。
【０１３２】
図６（Ｃ）に示すように逆テーパ状の隔壁６０６を形成した後、図６（Ｄ）に示すように有機化合物を含む層６０７および第２の電極６０８を順次形成する。なお、本実施の形態で示す有機化合物を含む層６０７は、実施の形態１乃至実施の形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、ＥＬ層、電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファーを含む層のことをいう。開口部を有する隔壁６０４及び逆テーパ状の隔壁６０６を合わせた高さは、有機化合物を含む層６０７及び第２の電極６０８の膜厚より大きくなるように設定されているため、図６（Ｄ）に示すように複数の領域に分離された有機化合物を含む層６０７と、第２の電極６０８とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。
【０１３３】
第２の電極６０８は、第１の電極６０３と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁６０６上にも有機化合物を含む層６０７及び第２の電極６０８を形成する導電層の一部が形成されるが、有機化合物を含む層６０７、及び第２の電極６０８とは分断されている。なお、本実施の形態における有機化合物を含む層は、実施の形態１乃至実施の形態５に示す電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファー層、およびＥＬ層を有し、ＥＬ層は、少なくとも発光層を含むこととする。
【０１３４】
なお、本実施の形態における第１の電極６０３および第２の電極６０８は、一方が陽極であり、他方が陰極であればどちらであっても良い。なお、有機化合物を含む層６０７を構成する積層構造については、実施の形態１乃至実施の形態５で示した構成となるように電極の極性に応じて適宜調整すればよい。
【０１３５】
また、必要であれば、基板６０１に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの接着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を防ぐために基板と封止材との間に乾燥材などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。なお、乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【０１３６】
次に、図６（Ａ）乃至図６（Ｄ）に示したパッシブマトリクス型の発光装置にＦＰＣなどを実装した場合の上面図を図７に示す。
【０１３７】
図７において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
【０１３８】
ここで、図６における第１の電極６０３が、図７の走査線７０３に相当し、図６における第２の電極６０８が、図７のデータ線７０８に相当し、図６における逆テーパ状の隔壁６０６が図７の隔壁７０６に相当する。データ線７０８と走査線７０３の間には、図６（Ｄ）における有機化合物を含む層６０７が挟まれており、領域７０５で示される交差部が画素１つ分となる。
【０１３９】
なお、走査線７０３は配線端で接続配線７０９と電気的に接続され、接続配線７０９が入力端子７１０を介してＦＰＣ７１１ｂに接続される。また、データ線は入力端子７１２を介してＦＰＣ７１１ａに接続される。
【０１４０】
また、必要であれば、射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【０１４１】
なお、図７では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、基板上に駆動回路を有するＩＣチップを実装させてもよい。
【０１４２】
また、ＩＣチップを実装させる場合には、画素部の周辺（外側）の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側ＩＣ、走査線側ＩＣをＣＯＧ方式によりそれぞれ実装する。ＣＯＧ方式以外の実装技術としてＴＣＰやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。ＴＣＰはＴＡＢテープにＩＣを実装したものであり、ＴＡＢテープを素子形成基板上の配線に接続してＩＣを実装する。データ線側ＩＣ、および走査線側ＩＣは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にＴＦＴで駆動回路を形成したものであってもよい。
【０１４３】
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板８０１上に設けられた画素部８０２と、駆動回路部（ソース側駆動回路）８０３と、駆動回路部（ゲート側駆動回路）８０４と、を有する。画素部８０２、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４は、シール材８０５によって、素子基板８０１と封止基板８０６との間に封止されている。
【０１４４】
また、素子基板８０１上には、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４に外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線８０７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ８０８を設ける例を示している。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１４５】
次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板８０１上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース側駆動回路である駆動回路部８０３と、画素部８０２が示されている。
【０１４６】
駆動回路部８０３はｎチャネル型ＴＦＴ８０９とｐチャネル型ＴＦＴ８１０とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【０１４７】
また、画素部８０２はスイッチング用ＴＦＴ８１１と、電流制御用ＴＦＴ８１２と電流制御用ＴＦＴ８１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された陽極８１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極８１３の端部を覆って絶縁物８１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。
【０１４８】
なお、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物８１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた絶縁物８１４の上端部に曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物８１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。
【０１４９】
陽極８１３上には、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６が積層形成されている。なお、陽極８１３をＩＴＯ膜とし、陽極８１３と接続する電流制御用ＴＦＴ８１２の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との積層膜を適用すると、ＩＴＯ膜とのオーミックコンタクトが可能になり、配線抵抗も低く抑えることができる。なお、ここでは図示しないが、陰極８１６は外部入力端子であるＦＰＣ８０８に電気的に接続されている。
【０１５０】
なお、本実施の形態で示す有機化合物を含む層８１５は、実施の形態１乃至実施の形態５において陽極と陰極との間に形成される層として示した、ＥＬ層、電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファーを含む層のことをいう。なお、ＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。陽極８１３、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６との積層構造で、発光素子８１７が形成されている。
【０１５１】
また、図８（Ｂ）に示す断面図では発光素子８１７を１つのみ図示しているが、画素部８０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。なお、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示を行う場合、画素部８０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子がそれぞれ複数形成される。また、色要素は、３色に限定されず、４色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすることも可能である。
【０１５２】
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。
【０１５３】
さらにシール材８０５で封止基板８０６を素子基板８０１と貼り合わせることにより、素子基板８０１、封止基板８０６、およびシール材８０５で囲まれた空間８１８に発光素子８１７が備えられた構造になっている。なお、空間８１８には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材８０５で充填される構成も含むものとする。
【０１５４】
なお、シール材８０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板８０６に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１５５】
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【０１５６】
なお、本実施の形態６に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態５に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１５７】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明装置について、図９を用いて説明する。
【０１５８】
本発明に係る発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明装置の具体例を図９に示す。
【０１５９】
図９（Ａ）は、テレビジョン装置９１００の一例を示している。テレビジョン装置９１００は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれている。表示部９１０３により、映像を表示することが可能であり、本発明により形成される発光装置を表示部９１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構成を示している。
【０１６０】
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
【０１６１】
なお、テレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１６２】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、テレビジョン装置の表示部９１０３に用いることで、消費電力が小さいテレビジョン装置を提供することができる。
【０１６３】
図９（Ｂ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明により形成される発光装置をその表示部９２０３に用いることにより作製される。
【０１６４】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、コンピュータの表示部９２０３に用いることで、消費電力が小さいコンピュータを提供することができる。
【０１６５】
図９（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体９３０１と筐体９３０２の２つの筐体で構成されており、連結部９３０３により、開閉可能に連結されている。筐体９３０１には表示部９３０４が組み込まれ、筐体９３０２には表示部９３０５が組み込まれている。また、図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９３０６、記録媒体挿入部９３０７、ＬＥＤランプ９３０８、入力手段（操作キー９３０９、接続端子９３１０、センサ９３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部９３０４および表示部９３０５の両方、または一方に本発明により形成される発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１６６】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯型遊技機の表示部（９３０４、９３０５）に用いることで、消費電力が小さい携帯型遊技機を提供することができる。
【０１６７】
図９（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９４００は、筐体９４０１に組み込まれた表示部９４０２の他、操作ボタン９４０３、外部接続ポート９４０４、スピーカ９４０５、マイク９４０６などを備えている。なお、携帯電話機９４００は、本発明により形成される発光装置を表示部９４０２に用いることにより作製される。
【０１６８】
図９（Ｄ）に示す携帯電話機９４００は、表示部９４０２を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つなどの操作は、表示部９４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１６９】
表示部９４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１７０】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部９４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部９４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１７１】
また、携帯電話機９４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機９４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部９４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１７２】
また、画面モードの切り替えは、表示部９４０２を触れること、又は筐体９４０１の操作ボタン９４０３の操作により行われる。また、表示部９４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１７３】
また、入力モードにおいて、表示部９４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部９４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１７４】
表示部９４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部９４０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１７５】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯電話機９４００の表示部９４０２に用いることで、消費電力が小さい携帯電話機を提供することができる。
【０１７６】
図９（Ｅ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部９５０１、傘９５０２、可変アーム９５０３、支柱９５０４、台９５０５、電源スイッチ９５０６を含む。なお、照明装置は、本発明により形成される発光装置を照明部９５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図９（Ｅ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１７７】
なお、本発明を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため、照明装置（卓上照明装置）の照明部９５０１に用いることで、消費電力が小さい照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１７８】
図１０は、本発明を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、天井固定型照明装置１００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置１００２として用いることもできる。なお、本発明を適用して形成される発光装置は、駆動電圧が低い発光素子を有しているため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。なお、図１０に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図９（Ｅ）で説明した卓上照明装置１００３を併用してもよい。
【０１７９】
以上のようにして、本発明に係る発光装置を適用して電子機器や照明装置を得ることができる。本発明に係る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や照明装置に適用することが可能である。
【０１８０】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態６に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１８１】
本実施例では、本発明の一例となる発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【０１８２】
【化１】
【０１８３】
（発光素子Ａの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズ（略称：ＩＴＳＯ）をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０１８４】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の電荷発生領域を形成した。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４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１８５】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０１８６】
次に、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）と９，１０−ジフェニル−２−［Ｎ−フェニル−Ｎ−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）アミノ］アントラセン（略称：２ＰＣＡＰＡ）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０１８７】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して電子輸送層を形成した。
【０１８８】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度形成し、電子注入バッファーを形成した。
【０１８９】
次に、ビスベンゾイミダゾ［２，１−ａ：２’，１’−ａ］アントラ［２，１，９−ｄｅｆ：６，５，１０−ｄ’ｅ’ｆ’］ジイソキノリン−１０，２１−ジオン（略称：ＰＴＣＢＩ）とリチウム（Ｌｉ）をＰＴＣＢＩ：Ｌｉ＝１：０．０２となるように共蒸着して電子リレー層を形成した。膜厚は、３ｎｍ程度形成した。
【０１９０】
次に、正孔輸送性の高い物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生領域を形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１９１】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ａを作製した。
【０１９２】
（比較発光素子ａ−１の作製）
ガラス基板上に陽極から電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ａと同様に作製した。その後、電子リレー層および第２の電荷発生領域を形成せずに発光素子Ａと同様に陰極を形成し、比較発光素子ａ−１とした。
【０１９３】
（比較発光素子ａ−２の作製）
ガラス基板上に陽極から電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ａと同様に作製した。その後、電子リレー層を形成せずに発光素子Ａと同様に第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ａ−２とした。
【０１９４】
以下の表１に発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２の素子構造の一部を示す。なお、いずれの素子も陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層については、省略することとする。
【０１９５】
【表１】
【０１９６】
以上により得られた発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、こ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。
【０１９７】
発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２の電圧−輝度特性を図１１に、電圧−電流密度特性を図１２にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２における各素子の主な初期特性値を以下の表２にまとめた。
【０１９８】
【表２】
【０１９９】
図１１からわかるように、発光素子Ａは、比較発光素子ａ−１と素子構造が異なり、電極間の膜厚が増加しているにもかかわらず、電圧に対して比較発光素子ａ−１と同程度の輝度が得られていることが分かる。また、比較発光素子ａ−２との比較により、電子リレー層を設けることにより、電圧に対して高い輝度が得られることが分かる。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２００】
また、図１２に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ａは、比較発光素子ａ−１と同程度の電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２のいずれも１０００ｃｄ／ｍ２で、ほぼ同程度であった。
【０２０１】
以上の結果から、発光素子の電極間に存在する有機化合物を含む層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【実施例２】
【０２０２】
本実施例では、本発明の一例となる発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、実施例１で用いた材料の構造式については、実施例１を参照することとし、ここでの記載は省略する。
【０２０３】
【化２】
【０２０４】
（発光素子Ｂの作製）
陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入バッファーまでを実施例１で示した発光素子Ａと同様の材料を用いて同様の方法で形成した後、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）とリチウム（Ｌｉ）をＰＰＤＮ：Ｌｉ＝１：０．０２となるように共蒸着して電子リレー層を形成した。膜厚は、３ｎｍ程度形成した。
【０２０５】
続いて、実施例１で示した発光素子Ａと同様に第２の電荷発生領域、および陰極を順次形成し、発光素子Ｂを作製した。
【０２０６】
（比較発光素子ｂ−１の作製）
電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ｂと同様に作製した。その後、電子リレー層を形成せずに発光素子Ｂと同様に第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ｂ−１とした。
【０２０７】
以下の表３に発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１の素子構造の一部を示す。なお、いずれの素子も陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層については、省略する。
【０２０８】
【表３】
【０２０９】
以上により得られた発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、こ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。
【０２１０】
発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１の電圧−輝度特性を図１３に、電圧−電流密度特性を図１４にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表４にまとめた。
【０２１１】
【表４】
【０２１２】
図１３からわかるように、発光素子Ｂは、比較発光素子ｂ−１と素子構造が異なり、電極間の膜厚が増加しているにもかかわらず、電圧に対して比較発光素子ｂ−１よりも高い輝度が得られていることが分かる。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２１３】
また、図１４に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｂは、比較発光素子ｂ−１よりも高い電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子Ｂおよび比較発光素子ｂ−１のいずれも１０００ｃｄ／ｍ２で、ほぼ同程度であった。
【０２１４】
以上の結果から、発光素子の電極間に存在する有機化合物を含む層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。
【符号の説明】
【０２１５】
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０４ 電子注入バッファー
１０５ 電子リレー層
１０６ 電荷発生領域
１０６ａ 正孔輸送性の高い物質を含む層
１０６ｂ アクセプター性物質を含む層
１０７ 電子輸送層
１０８ 調整層
１１１ 陽極１０１のフェルミ準位
１１２ 陰極１０２のフェルミ準位
１１３ ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位
１１４ 電子リレー層１０５のＬＵＭＯ準位
１１５ 電子リレー層１０５におけるドナー性物質のドナー準位
１１６ 電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位
１１７ 第１の電荷発生領域
１１７ａ 正孔輸送性の高い物質を含む層
１１７ｂ アクセプター性物質を含む層
１１８ 第２の電荷発生領域
１１８ａ 正孔輸送性の高い物質を含む層
１１８ｂ アクセプター性物質を含む層
６０１ 基板
６０２ 下地絶縁層
６０３ 第１の電極
６０４ 隔壁
６０５ 開口部
６０６ 逆テーパ状の隔壁
６０７ 有機化合物を含む層
６０８ 第２の電極
７０３ 走査線
７０５ 領域
７０６ 隔壁
７０８ データ線
７０９ 接続配線
７１０ 入力端子
７１１ａ、７１１ｂ ＦＰＣ
７１２ 入力端子
８０１ 素子基板
８０２ 画素部
８０３ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
８０４ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
８０５ シール材
８０６ 封止基板
８０７ 引き回し配線
８０８ ＦＰＣ
８０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
８１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
８１１ スイッチング用ＴＦＴ
８１２ 電流制御用ＴＦＴ
８１３ 陽極
８１４ 絶縁物
８１５ 有機化合物を含む層
８１６ 陰極
８１７ 発光素子
８１８ 空間
９１００ テレビジョン装置
９１０１ 筐体
９１０３ 表示部
９１０５ スタンド
９１０７ 表示部
９１０９ 操作キー
９１１０ リモコン操作機
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９３０１ 筐体
９３０２ 筐体
９３０３ 連結部
９３０４ 表示部
９３０５ 表示部
９３０６ スピーカ部
９３０７ 記録媒体挿入部
９３０８ ＬＥＤランプ
９３０９ 操作キー
９３１０ 接続端子
９３１１ センサ
９３１２ マイクロフォン
９４００ 携帯電話機
９４０１ 筐体
９４０２ 表示部
９４０３ 操作ボタン
９４０４ 外部接続ポート
９４０５ スピーカ
９４０６ マイク
９５０１ 照明部
９５０２ 傘
９５０３ 可変アーム
９５０４ 支柱
９５０５ 台
９５０６ 電源
１００１ 天井固定型照明装置
１００２ 壁掛け型照明装置
１００３ 卓上照明装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間にＥＬ層を少なくとも有し、
前記陰極と前記ＥＬ層との間に、前記陰極と接して正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第１の層を有し、
前記第１の層と接してドナー性物質および電子輸送性の高い第１の物質を含む第２の層を有し、
前記第２の層および前記ＥＬ層と接してドナー性物質および電子輸送性の高い第２の物質を含む第３の層とを有し、
前記第１の物質は、前記第２の物質よりもＬＵＭＯ準位が低いことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＥＬ層は、電子輸送性の高い物質を含む第４の層を含み、
前記第４の層と前記第３の層とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の層は、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することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第２の層は、前記第１の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を特徴とする発光素子。
【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の層に含まれる前記第１の物質は、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上であることを特徴とする発光素子。
【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の層に含まれる前記第１の物質は、ペリレン誘導体または含窒素縮合芳香族化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記第３の層は、前記第２の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を特徴とする発光素子。
【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ことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記ＥＬ層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、
前記第５の層と前記陽極とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第５の層は、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することを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１において、
前記第５の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２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ことを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１２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ことを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の発光装置を用いて形成されたことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１５に記載の発光装置を用いて形成されたことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
陽極と陰極との間にＥＬ層を少なくとも有し、
前記陰極と前記ＥＬ層との間に、前記陰極と接して正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第１の層を有し、
前記第１の層と接してドナー性物質および電子輸送性の高い第１の物質を含む第２の層を有し、
前記第２の層および前記ＥＬ層と接してドナー性物質および電子輸送性の高い第２の物質を含む第３の層とを有し、
前記第１の物質は、前記第２の物質よりもＬＵＭＯ準位が低いことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記ＥＬ層は、電子輸送性の高い物質を含む第４の層を含み、
前記第４の層と前記第３の層とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の層は、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することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第２の層は、前記第１の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を特徴とする発光素子。
【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の層に含まれる前記第１の物質は、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上であることを特徴とする発光素子。
【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の層に含まれる前記第１の物質は、ペリレン誘導体または含窒素縮合芳香族化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記第３の層は、前記第２の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を特徴とする発光素子。
【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ことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記ＥＬ層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第５の層を含み、
前記第５の層と前記陽極とが接することを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第５の層は、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することを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１において、
前記第５の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層からなる積層構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２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ことを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１２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ことを特徴とする発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の発光装置を用いて形成されたことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１５に記載の発光装置を用いて形成されたことを特徴とする照明装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−９７２７（Ｐ２０１１−９７２７Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２００５０（Ｐ２０１０−１２００５０）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【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１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【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）】
[ Back to top ]