発光素子、発光装置および電子機器
【課題】発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加の少ない光素子を提供することを課題とする。また、膜厚の増加に伴った抵抗値の増加の少ない発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と第２の層と第３の層とを有し、前記第１の層は有機物質と前記有機物質に対し電子受容性を示す第１の物質とを含み、前記第２の層は前記有機物質と前記有機物質に対し電子供与性を示す第２の物質とを含み、前記第３の層は発光物質を含み、前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、前記第１の層は前記第１の電極と接し、前記第３の層は前記第２の電極と接し、前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光する発光素子。
【解決手段】対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、第１の層と第２の層と第３の層とを有し、前記第１の層は有機物質と前記有機物質に対し電子受容性を示す第１の物質とを含み、前記第２の層は前記有機物質と前記有機物質に対し電子供与性を示す第２の物質とを含み、前記第３の層は発光物質を含み、前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、前記第１の層は前記第１の電極と接し、前記第３の層は前記第２の電極と接し、前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光する発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を含む層を有する発光素子に関し、特に発光素子の
層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ等に利用されている発光素子の多くは、一対の電極間に発光物質を
含む層が挟まれた構造を有する。このような発光素子では、一方の電極から注入された電
子と他方の電極から注入された正孔とが再結合することによって形成された励起子が、基
底状態に戻るときに発光する。
【０００３】
このような発光素子の多くは、発光時間が蓄積するに伴って、駆動電圧が増加するとい
う問題を抱えている。
【０００４】
このような問題を解決する技術の一例として、例えば特許文献１では、或特定の構造を
有する化合物を適用した有機ＥＬ素子とすることで、素子の駆動時の駆動電圧の上昇等を
抑えた有機ＥＬ素子について開示している。
【特許文献１】国際公開第９８／３００７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加の少ない光素子を提供することを課
題とする。また、本発明は、膜厚の増加に伴った抵抗値の増加の少ない発光素子を提供す
ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、
第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層
は第２の電極に接する。第１の層は正孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する
層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位より
も第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が
第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００７】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、
第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層
は第２の電極に接する。第１の層はバイポーラ性物質と、その物質に対して電子受容性を
示す物質とを含む層である。また、第２の層はバイポーラ性物質と、その物質に対して電
子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そ
して、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに
、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合
されており、発光に到る。
【０００８】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極
側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は正
孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する層である。また、第３の層は、発光物
質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように
電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の
層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００９】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極
側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層はバ
イポーラ性物質と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第
２の層はバイポーラ性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である
。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の
電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層
へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【００１０】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とを有する。バイポーラ性物質を含む
層は第１の電極に接し、発光物質を含む層は第２の電極に接する。バイポーラ性物質を含
む層は、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性物質に対して電子受容性
を示す物質を含む第１の領域と、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性
物質に対して電子供与性を示す物質を含む第２の領域と、を有する。第１の領域は、第２
の領域よりも第１の電極側に設けられている。そして、第１の電極の電位よりも第２の電
極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の領域で発生した電子が発光物質
を含む層へ注入されるように、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とは接合
されており、発光に到る。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とを有する。バイポーラ性物質を含む
層は、発光物質を含む層よりも第１の電極側に設けられている。バイポーラ性物質を含む
層は、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性物質に対して電子受容性を
示す物質を含む第１の領域と、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性物
質に対して電子供与性を示す物質を含む第２の領域と、を有する。第１の領域は、第２の
領域よりも第１の電極側に設けられている。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極
の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の領域で発生した電子が発光物質を
含む層へ注入されるように、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とは接合さ
れており、発光に到る。
【００１２】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第
２の層を間に挟むように順に積層されている。第１の層はバイポーラ性物質と、その物質
に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層はバイポーラ性物質と
、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光層
を含み、ｘ層（ｘは２以上の任意の正の整数）からなる層である。第３の層に含まれる層
の中で、第１層目の層は、第２の層と接し、第ｘ層目の層は第２の電極と接する。ここで
、第１の電極は、反射率の高い導電物から成る。第３の層のうち、発光層と第２の層との
間には、ｙ層（ｙ＜ｘ、ｙは正の整数）の層を有する。また、第１の電極の電位よりも第
２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第１
番目の層へ注入されるように、第２の層と第１層目の層とは接合されており、発光に到る
。ここで、第１の層と第２の層とは、数式（１）、（２）、（３）を満たすように膜厚を
調節されていることを特徴とする。
【００１３】
【数０１】
【００１４】
数式（１）、（２）、（３）において、ｎｉは第１の層の屈折率、ｄｉは第１の層の膜
厚、ｎｉｉは第２の層の屈折率、ｄｉｉは第２の層の膜厚、ｎｋは発光層と第２の層との
間に含まれる層の中の第ｋ番目（ｋは自然数）の層の屈折率、ｄｋは発光層と第２の層と
の間に含まれる層の中の第ｋ番目の層の膜厚、ｎｊは発光層の屈折率、ｄｊは発光層にお
ける第１の電極側の界面から発光領域までの距離、λは発光素子からの発光の波長、ｍは
任意の正の整数を表す。ｄｅｍｉは発光層の膜厚である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、信頼性の高い発光
素子が得られる。
【００１６】
また、本発明によって、正孔を発生する層の膜厚に依存した、抵抗値の増加が少ない発
光素子が得られる。その結果、電極間の距離を容易に変えられる発光素子が得られる。そ
して、電極表面の凹凸に起因した電極間の距離を長くすることによって、電極間の短絡を
防ぐことができる。また、電極間の距離を調節することで、発光の取り出し効率が最大と
なるように、光学距離を調節することが容易となる。また、電極間の距離を調節すること
で、採光面（発光素子から光が射出される面）を見る角度（採光面とそれを見る人の視線
とがなす角度）に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように、光学距離を調節す
ることが容易となる。
【００１７】
また、本発明によって得られた発光素子を、発光装置に適用することによって、長時間
の使用に耐える信頼性のよい発光装置を得ることができる。また、本発明によって得られ
た発光素子を、表示機能を有する発光装置に適用することによって、発光を効率よく外部
に取り出すことができ、また採光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が少ない
良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施する
ことが可能であり、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、本形態の記載内容に
限定して解釈されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の一態様について図１の発光素子の断面図を用いて説明する。
【００２０】
第１の電極８０１と第２の電極８０２との間に第１の層８１１と第２の層８１２と第３
の層８１３とを有する。第１の層８１１と第２の層８１２と第３の層８１３とは、順に積
層している。そして、第１の層８１１は第１の電極８０１と接し、第３の層８１３は第２
の電極８０２と接する。
【００２１】
また、本形態の発光素子は、次の様に動作する。先ず、第１の電極８０１よりも第２の
電極８０２の電位の方が高くなるように電圧を印加すると、第１の層８１１から第１の電
極８０１へは正孔が注入され、第２の層８１２から第３の層８１３へは、電子が注入され
る。また、第２の電極８０２から第３の層８１３へは正孔が注入される。第２の電極８０
２から注入された正孔と、第２の層８１２から注入された電子とは、第３の層８１３にお
いて再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は基底状態に戻
るときに発光する。
【００２２】
このような構成とすることによって、正孔を発生する層（第１の層８１１）の厚さに依
存した、任意の電流を流すために印加する電圧の変化が少ない発光素子を得ることができ
る。
【００２３】
以下、各層、電極等について具体的に説明する。
【００２４】
第１の層８１１は、正孔を発生する層である。正孔を発生する層として、例えば、バイ
ポーラ性物質と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層を用いることができ
る。ここで、バイポーラ性物質とは、ここで、バイポーラ性物質とは、電子移動度と正孔
移動度とを比較したときに、電子移動度の正孔移動度に対する比の値が１００以下（好ま
しくは１０以下。）、または正孔移動度の電子移動度に対する比の値が１００以下（好ま
しくは１０以下。）である物質である。つまり、バイポーラ性物質とは、電子または正孔
のいずれか一方のキャリアの移動度と他方のキャリアの移動度とを比較したときに、一方
のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは
１０以下である物質をいう。バイポーラ性物質として、例えば、構造式（１）で表される
２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、構
造式（２）で表される２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ
］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）、構造式
（３）で表される２，２’，３，３’−テトラキス（４−ジフェニルアミノフェニル）−
６，６’−ビスキノキサリン（略称：Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）等が挙げられるが、この他
のものを用いてもよい。
【００２５】
【化０１】
【化０２】
【化０３】
【００２６】
また、バイポーラ性物質の中でもトリフェニルアミンを骨格に含む物質を用いることが
より好ましい。これによって正孔を発生しやすくなる。また、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ
以上の正孔移動度および電子移動度を有するバイポーラ性物質を用いることがさらに好ま
しい。また、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質について特に限定はなく、
例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物７，７，８，８−テトラ
シアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８
，８−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等を用いることができる。こ
こで、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質は、バイポーラ性物質に対して、
モル比が０．５以上２以下（＝バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質／バイポ
ーラ性物質）と成るように含まれていることが好ましい。
【００２７】
第２の層８１２は、電子を発生する層である。正孔を発生する層として、例えば、バイ
ポーラ性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層を用いることができ
る。バイポーラ性物質としては、先に述べたＴＰＡＱｎ、ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ、Ｄ−Ｔｒ
ｉＰｈＡＱｎ等を用いることができるが、この他のものを用いてもよい。また、バイポー
ラ性物質の中でも複素芳香環を骨格に含む物質を用いることがより好ましい。また、１×
１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度および電子移動度を有するバイポーラ性物質を用
いることがさらに好ましい。また、バイポーラ性物質に対して電子供与性を示す物質につ
いて特に限定はなく、例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カ
ルシウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウム等の希土類金属等を用いる
ことができる。また、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナト
リウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）
等、アルカリ金属酸化物若しくはアルカリ土類金属酸化物を、バイポーラ性物質に対して
電子供与性を示す物質として用いても構わない。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土
類金属酸化物等は、反応性が低く、取り扱いが容易である。ここで、バイポーラ性物質に
対して電子供与性を示す物質は、バイポーラ性物質に対して、モル比が０．５以上２以下
（＝バイポーラ性物質に対して電子供与性を示す物質／バイポーラ性物質）と成るように
含まれていることが好ましい。
【００２８】
なお、第１の層８１１に含まれるバイポーラ性物質と第２の層８１２とに含まれるバイ
ポーラ性物質とは、それぞれ異なっていてもよいし、または同一であってもよい。第１の
層８１１と第２の層８１２とを同じバイポーラ性物質を用いて形成する場合、一般式（１
）または一般式（２）で表されるような、トリフェニルアミンと複素芳香環とを骨格に有
するキノキサリン誘導体を用いることが特に好ましい。このようなキノキサリン誘導体の
具体例としては、ＴＰＡＱｎ、ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ等が挙げられ
る。なお、第１の層８１１と第２の層８１２とに含まれるバイポーラ性物質が同じである
場合、第１の層８１１と第２の層８１２とを連続的に形成することができ、製造に係る手
間を軽減することができる。
【００２９】
【化０４】
【００３０】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ、水素、アルキル基のいずれかを表す
。ここで、Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ３とＲ４とは、それぞれ、互いに結合して芳香環
を形成してもよい。また、Ａｒ１〜Ａｒ４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のアリー
ル基を表す。
【００３１】
【化０５】
【００３２】
一般式（２）において、Ａｒ１１〜Ａｒ１４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のア
リール基を表す。
【００３３】
第３の層８１３は、発光層を含む層である。第３の層８１３の層構造について特に限定
はなく、単層でも多層でも構わない。例えば、図１に示すように、第３の層８１３は、発
光層８２２の他、電子輸送層８２１、正孔輸送層８２３、正孔注入層８２４を含んでいて
もよいし、或いは発光層のみから成る単層であってもよい。
【００３４】
発光層８２２は発光物質を含む層である。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、
所望の発光波長の発光をし得る物質である。第３の層８１３について特に限定はないが、
発光物質が、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有
する物質からなる層中に、分散して含まれた層であることが好ましい。これによって、発
光物質からの発光が、発光物質自体の濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことがで
きる。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギ
ャップを言う。
【００３５】
発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る
物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−
２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル
）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル
−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４
Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［
２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラ
ン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１
０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベン
ゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質
を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリ
ドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）
アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピー
クを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは
、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤ
ＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）
、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、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：ＢＡｌ
ｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質
を用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、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：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、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（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−
フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発
光する物質も発光物質として用いることができる。
【００３６】
また、発光物質を分散状態にするために用いる物質について特に限定はなく、例えば、
９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤ
ＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル
（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）
ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾ
オキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）等の金属錯体等を用いることができる。
【００３７】
以上のような、発光素子において、第２の層８１２に含まれる電子輸送性物質の電子親
和力と、第３の層８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層に含まれる物質の
電子親和力との差は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。ま
た、第２の層８１２がｎ型の半導体から成るとき、ｎ型の半導体の仕事関数と、第３の層
８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層に含まれる物質の電子親和力との差
は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。
【００３８】
なお、第３の層８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層とは、第３の層８
１３が本形態のような層構造を有するときは電子輸送層８２１がこれに該当する。そして
、第３の層８１３が発光層のみから成るとき、または、電子輸送層８２１等を有しないと
きは発光層がこれに該当する。発光層が第２の層８１２と接する場合において、第３の層
８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層に含まれる物質とは、発光物質を分
散状態とするための物質、または発光物質そのものである。これは、Ａｌｑ３等のように
特に分散状態としなくても発光することができ、且つキャリアの輸送性の良い発光物質を
用いる場合には、分散状態とすることなく発光物質それ自体から成る層そのものを発光層
として機能させることができるためである。このように、第３の層８１３が第２の層８１
２と第３の層８１３とを接合することによって、第２の層８１２から第３の層８１３への
電子の注入が容易になる。
【００３９】
ここで、第１の電極８０１と第２の電極８０２とは、いずれか一若しくは両方が可視光
を透過でき、導電性を有する物質で形成されていることが好ましい。これによって、第１
の電極８０１と第２の電極８０２の少なくとも一方の電極を介して発光を外部に取り出す
ことができる。
【００４０】
第１の電極８０１について特に限定はなく、アルミニウムの他、インジウム錫酸化物（
ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む
酸化インジウムの他、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）等を用いることができる。
【００４１】
また、第２の電極８０２についても特に限定はないが、本形態の発光素子のように第３
の層８１３へ正孔を注入する機能を担うときは、仕事関数の大きい物質で形成されている
ことが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むイ
ンジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、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）等を用いるこ
とができる。なお、第２の電極８０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法等を用いて形
成することができる。
【００４２】
なお、前述のように、本形態では、第２の層８１２と発光層８２２との間に電子輸送層
８２１を有する。ここで、電子輸送層８２１とは、注入された電子を発光層８２２へ輸送
する機能を有する層である。このように、電子輸送層８２１を設け、第１の電極８０１お
よび金属が含まれた第２の層８１２と、発光層８２２とを離すことによって、発光が金属
に起因して消光することを防ぐことができる。
【００４３】
電子輸送層８２１について特に限定はなく、電子輸送性物質、またはバイポーラ性物質
を用いて形成することができる。バイポーラ性物質として、例えば、ＴＰＡＱｎ、ＮＰＡ
ＤｉＢｚＱｎ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ等が挙げられる。電子輸送性物質とは、正孔よりも
電子の移動度が高く、電子移動度と正孔移動度とを比較したときに、電子移動度の正孔移
動度に対する比の値が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送性物質としては、例えば
、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、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）、ビス［２−（２
−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］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）等
の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−
１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−
ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ
−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリ
ル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニ
ル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾ
ール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュ
プロイン（略称：ＢＣＰ）等が挙げられる。また、電子輸送性物質およびバイポーラ性物
質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する電子輸送性物質、
または１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有するバイポーラ性物質を用いて電
子輸送層８２１を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧を下
げることができる。また、電子輸送層８２１は、以上に述べた物質から成る層を二以上組
み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。
【００４４】
また、本形態では、第２の電極８０２と発光層８２２との間には、図１に示すように、
正孔輸送層８２３を有する。ここで、正孔輸送層８２３とは、第２の電極８０２から注入
された正孔を発光層８２２へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層８
２３を設け、第２の電極８０２と発光層８２２とを離すことによって、発光が金属に起因
して消光することを防ぐことができる。
【００４５】
正孔輸送層８２３について、特に限定はなく、正孔輸送性物質、またはバイポーラ性物
質を用いて形成することができる。ここで正孔輸送性物質とは電子よりも正孔の移動度が
高い物質であり、正孔移動度の電子移動度に対する比の値が１００よりも大きい物質をい
う。正孔輸送性物質としては、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−
ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリ
ス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：Ｍ
ＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル
｝−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，
Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、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）、フタロシアニン（
略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略
称：ＶＯＰｃ）等が挙げられる。バイポーラ性物質としては、ＴＰＡＱｎ、ＮＰＡＤｉＢ
ｚＱｎ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ等が挙げられる。また、正孔輸送性物質およびバイポーラ
性物質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物
質、または１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するバイポーラ性物質を用い
て正孔輸送層８２３を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧
を下げることができる。また、正孔輸送層８２３は、以上に述べた物質から成る層を二以
上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。
【００４６】
さらに、第２の電極８０２と正孔輸送層８２３との間には、図１に示すように、正孔注
入層８２４を有していてもよい。ここで、正孔注入層８２４とは、第２の電極８０２から
正孔輸送層８２３へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。
【００４７】
正孔注入層８２４について特に限定はなく、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、マンガン酸化物等の金属酸化物によって形成され
たものを用いることができる。この他、上述したＨ２Ｐｃ、ＣｕＰＣ、ＶＯＰｃ等のフタ
ロシアニン系の化合物、ＤＮＴＰＤ等の芳香族アミン系の化合物、或いはポリ（エチレン
ジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の
高分子によっても正孔注入層８２４を形成することができる。また、バイポーラ性物質と
、その物質に対して電子受容性を示す物質とを混合させて、正孔注入層８２４を形成して
もよい。
【００４８】
以上に述べた本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、
信頼性の高い素子である。これは、バイポーラ性物質と、バイポーラ性物質に対して電子
受容性若しくは電子供与性を示す物質とを混合することによって第１の層若しくは第２の
層が結晶化し難くなる為である。なお、ここでは、任意の輝度を得るために印加する電圧
を駆動電圧という。
【００４９】
また、本発明の発光素子は、正孔を発生する層（第１の層８１１）の膜厚に依存した、
任意の電流を流すために印加する電圧の変化が少ない。その為、例えば、第１の層８１１
の厚さを厚くし、電極間の距離を長くすることによって、第１の電極８０１と第２の電極
８０２との短絡を防ぐことが容易である。
【００５０】
（実施の形態２）
本形態では、正孔を発生する層の膜厚を調節することによって、発光の外部取り出し効
率が高く、また採光面（発光素子から光が射出される面）を見る角度（採光面とそれを見
る人の視線とがなす角度）に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように反射面か
ら採光面（若しくは発光領域）までの光学距離を調節した発光素子の態様について図１２
を用いて説明する。
【００５１】
図１２の発光素子は、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に、正孔を発生する
第１の層２１１と、電子を発生する第２の層２１２と、発光物質を含む第３の層２１３と
を有する。第１の層２１１と第２の層２１２と第３の層２１３とは、第２の層２１２を間
に挟むように順に積層し、第１の層２１１は第１の電極と接し、第３の層２１３は第２の
電極２０２と接する。
【００５２】
ここで、第１の電極２０１は、反射率の高い導電物から成る電極、所謂反射電極である
。反射率の高い導電物としては、アルミニウム、銀の他、これら金属の合金（Ａｌ：Ｌｉ
合金、Ｍｇ：Ａｇ合金など）等も用いることができる。また、反射率は、５０％以上１０
０％以下が好ましい。また、第２の電極２０２は、可視光を透過できる導電物から成る電
極である。可視光を透過できる導電物について特に限定はなく、インジウム錫酸化物の他
、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム
等を用いることができる。
【００５３】
第１の電極２０１の電位よりも第２の電極２０２の電位の方が高くなるように電圧を印
加したとき、第１の層２１１から第１の電極２０１へは正孔が注入され、第２の層２１２
から第３の層２１３へは電子が注入される。また第２の電極２０２から第３の層２１３へ
は正孔が注入される。
【００５４】
第３の層２１３において電子と正孔とは再結合し、これによって発光物質が励起状態と
なる。そして、励起状態になった発光物質が基底状態に戻るときに発光する。このように
して発光が生じる領域を特に発光領域という。そして、発光領域が形成されるように、発
光物質を含んだ層を発光層という。なお、発光領域は、発光層の少なくとも一部において
形成される。
【００５５】
本形態の発光素子において、第３の層２１３は、発光層２２２の他、電子輸送層２２１
、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２４を含む。但し、第３の層２１３の層構造は、図１
２に示したものに限定されるものではなく、例えば発光層のみから成る単層構造のもので
あってもよい。
【００５６】
また、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３は、それぞれ、実施の形態１
に記載の第１の層８１１、第２の層８１２、第３の層８１３と同様の物質を用いて形成す
ればよい。また、電子輸送層２２１、発光層２２２、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２
４についても、それぞれ、実施の形態１に記載の電子輸送層８２１、発光層８２２、正孔
輸送層８２３、正孔注入層８２４と同様の物質を用いて形成すればよい。
【００５７】
反射電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じる。これによって生じる光
の干渉効果により、発光領域と反射電極との光学距離（即ち、屈折率×距離）が、発光波
長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、ｍ＝１／４、３／４、５／４・
・・倍の時には発光の外部取り出し効率が高くなり、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即
ち、ｍ＝１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなる。
【００５８】
したがって、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と正孔輸送層２２３
との界面近傍である場合は、下記数式（４）を満たすように第１の層２１１、第２の層２
１２、電子輸送層２２１、発光層２２２の各層の厚さを調節することが好ましい。これに
よって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う
抵抗値の増加を低く抑えることができる。ここで、抵抗値とは、印加した電圧値（Ｖ）を
、印加した電圧に応じて発光素子に流れる電流（ｍＡ）で割ることによって得られる値で
ある。
【００５９】
【数０２】
【００６０】
数式（４）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、
ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２
２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発
光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００６１】
一方、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と電子輸送層２２１との界
面近傍である場合は、数式（５）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子
輸送層２２１の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外
部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う抵抗値の増加を低く抑える
ことができる。
【００６２】
【数０３】
【００６３】
数式（５）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、
ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２
２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任
意の正の整数を表す。
【００６４】
また、本形態の発光素子において、発光層２２２の全域に渡り発光領域が形成される場
合は、数式（６）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１の
各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すこ
とができる。
【数０４】
【００６５】
数式（６）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、
ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２
２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発
光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００６６】
数式（４）、（５）、（６）において、ｍは１≦ｍ≦１０であることが好ましい。また
、発光素子からの発光とは、発光素子外部に放射される、発光物質に由来した発光のこと
である。また、発光の波長とは、発光スペクトルにおいて極大値を示す波長についての理
論値である。
【００６７】
なお、本形態では、第２の層２１２と発光層２２２との間に、電子輸送層２２１を有す
る構造の発光素子について説明したが、電子輸送層２２１と異なる層を他に有していても
よい。その場合、数式（６）におけるｎ１ｄ１は、ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２・・・・＋ｎｋｄ
ｋ＋・・・のように表される。
【００６８】
（実施の形態３）
本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく信頼性の高い素
子であるため、本発明の発光素子を例えば画素部に適用することで、消費電力の増加の少
ない発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、電極間の短絡を防ぐこと
が容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用することで、短絡に起因した欠陥の少な
い良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、発
光の外部取り出し効率を高くすることが容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用す
ることで、低消費電力で表示動作を行うことができる発光装置を得ることができる。
【００６９】
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を
用いて説明する。
【００７０】
図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６
５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号
線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソー
ス信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信
号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フ
レキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回
路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６
５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、
リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０
４が取り付けられている。なお、それぞれの駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部
６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成された
ＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていて
もよい。
【００７１】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列してい
る。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方
向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には
、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００７２】
図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１の
トランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００７３】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極
と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領
域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタ
の構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域である
かを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとし
て機能する領域を、それぞれトランジスタの第１電極、トランジスタの第２電極と表記す
る。
【００７４】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によっ
て電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９
１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続ま
たは非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ
９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続
するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線
９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタ９０１の第１電極はソース信
号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気
的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に
接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、
スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイ
ッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。ま
た、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００７５】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例え
ば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ
１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ
１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１
００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１０
０３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００７６】
次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説
明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査
段数を表している。
【００７７】
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え
動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画
像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とす
ることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間
を１フレーム期間という。
【００７８】
１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０
４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５
０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発
光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期
間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフ
レーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２３：２２：２１：２０＝８：４：２：１と
なっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階
調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行
えるようにしてもよい。
【００７９】
１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行
目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始
時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。
当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっ
ている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、
サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。
以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブ
フレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレ
ームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間
となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによっ
て、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
【００８０】
サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、
保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４
ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好
ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保
つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了した
ら直ちに、一行目から順に次のサブフレーム（またはフレーム）の書込期間に移行する。
これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み
期間とが重畳することを防ぐことができる。
【００８１】
なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並ん
でいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いもの
から順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに
並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよ
い。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい
。
【００８２】
ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。
【００８３】
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数
）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３
と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース
信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続して
いる。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジス
タ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、
この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各
列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信
号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジス
タ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のト
ランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３へ供
給される電流値が決まる。そして、その電流値に依存して発光素子９０３は発光または非
発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２の
トランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって
発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合
は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力される
ことによって発光素子９０３が発光する。
【００８４】
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数
）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４
と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース
信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ
行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力さ
れ、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄の
ソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信
号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジ
スタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信
号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして
、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャ
ネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの
信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジス
タ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ
Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
【００８５】
なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作に
よって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると
共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。
このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目
には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが
好ましい。
【００８６】
先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となっ
た後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状
態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回
路９１５と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路９１５とを接続さ
せる共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そ
して、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され
、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目か
ら最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目
の発光素子は、発光または非発光となる。
【００８７】
以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間
に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接
続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。ま
た、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲ
ート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そ
して、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号
を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力さ
れる。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期
間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間ま
で動作させればよい。
【００８８】
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期
間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消
去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。
【００８９】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおい
て、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると
共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を
繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行って
も構わない。
【００９０】
（実施の形態４）
本発明の発光素子を含む発光装置の断面図の一態様について、図７を用いて説明する。
【００９１】
図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子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
との間に正孔を発生する層と電子を発生する層と発光物質を含む層とが積層された層１５
を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第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発明の発光装置は、本形態
において、基板１０上に設けられている。
【００９２】
なお、図７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。
【００９３】
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、セミアモルファス等でもよい。
【００９４】
なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結
晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有す
る半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるもので
ある。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。
ラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ
結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合
手（ダングリングボンド）を終端する為に水素またはハロゲンを少なくとも１原子％また
はそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われて
いる。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体として
は、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓ
ｉＦ４などを用いることができる。この珪化物気体をＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１
０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１
２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ、基板加熱温度は３００℃以下でよく、
好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成
分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１
０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。なお、セミアモルフ
ァス半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ２／Ｖｓｅ
ｃとなる。
【００９５】
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。
【００９６】
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。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。
【００９７】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（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、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、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
、水素、若しくはアルキル基等の有機基を置換基として有する化合物。）、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、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１６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。
【００９８】
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。
【００９９】
なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６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７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６
ａ、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７（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１
９を貫通し、配線１７と接続している。
【０１００】
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。１９ａはアクリルやシロキサン、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、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１９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。
【０１０１】
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７（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７（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７（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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特
に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図１３には本発
明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図１３において、基板９５
１上に設けられた電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層及び電子を発生す
る層、正孔を発生する層が順に積層した層９５５が設けられている。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。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。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作す
る本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
【０１０４】
（実施の形態５）
本発明の発光装置を実装することによって、表示部等に関する消費電力の増加が少ない
電子機器を得ることができる。また、本発明の発光装置を実装することによって、画素の
欠陥等が少なく良好な画像を表示できる表示装置等の電子機器を得ることができる。また
、本発明の発光装置を実装することによって、消費電力の少ない電子機器を得ることが出
来る。
【０１０５】
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。
【０１０６】
図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、
本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成さ
れている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナル
コンピュータを完成できる。
【０１０７】
図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２には表示部５５
５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、
アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示
部として組み込むことで電話機を完成できる。
【０１０８】
図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体
５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する
発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。
【０１０９】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適し
ている。
【０１１０】
なお、本形態に記載した電子機器の他、ナビゲイション装置、或いは照明機器等に本発
明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。
【０１１１】
（実施の形態６）
本形態では、一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体の合成方法の一態様について
説明する。
先ず、ｏ−フェニレンジアミンを骨格に含む化合物と、４，４’−ジブロモベンジルと
を反応させて、２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを骨格に含む化合物Ａ
を合成する。そして、ジフェニルアミン、Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミン等
のジアリールアミンと化合物Ａとを反応させて、ブロモ基をジアリールアミノ基に置換す
る。このようにして一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体を得ることができる。
【０１１２】
（実施の形態７）
本形態では、一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体の合成方法の一態様について
説明する。
先ず、３，３’−ジアミノベンジジン等と、４，４’−ジブロモベンジルとを反応させ
て、２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを骨格に含む２，２’，３，３’
−テトラ（４−ブロモフェニル）−６，６’−ビスキノキサリン（化合物Ｂ）を合成する
。そして、ジアリールアミンと化合物Ｂとを反応させて、ブロモ基をジアリールアミノ基
に置換する。このようにして一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体を得ることがで
きる。
【実施例１】
【０１１３】
本実施例では、三つの発光素子、発光素子（１）、発光素子（２）、発光素子（３）の
作製方法と、それらの素子の特性について図２を用いて説明する。
【０１１４】
基板５５１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によっ
て成膜し、第２の電極５５２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。
なお、基板５５１はガラスから成るものを用いた。
【０１１５】
次に、第２の電極５５２の上に、モリブデン酸化物とＴＰＡＱｎと共蒸着法によって成
膜し、モリブデン酸化物とＴＰＡＱｎとを含む第１１の層５５３を形成した。ここで、発
光素子（１）においては、モリブデン酸化物はＴＰＡＱｎとの質量比は０．５対４（＝モ
リブデン酸化物：ＴＰＡＱｎ）となるように調節した。また、発光素子（２）においては
、モリブデン酸化物とＴＰＡＱｎとの質量比は１対４（＝モリブデン酸化物：ＴＰＡＱｎ
）となるように調節した。また、発光素子（３）においては、モリブデン酸化物はＴＰＡ
Ｑｎとの質量比は２対４（＝モリブデン酸化物：ＴＰＡＱｎ）となるように調節した。こ
こで、膜厚は、それぞれの発光素子につき、５０ｎｍとなるようにした。
【０１１６】
次に、第１１の層５５３上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル
アミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）を、真空蒸着法によって成膜し、
ＮＰＢから成る第１２の層５５４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした
。
【０１１７】
次に第１２の層５５４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、
トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第
１３の層５５５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との質量比は１対０．０１と
なるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる
。また、膜厚は、４０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、真空蒸着法のひとつ
であり、ひとつの処理室内に設けられた複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である
。
【０１１８】
次に第１３の層５５５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から
成る第１４の層５５６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１１９】
次に、第１４の層５５６の上に、ＴＰＡＱｎとリチウムとを原料とし、共蒸着法によっ
て、ＴＰＡＱｎとリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層５５７を形成した。ここで、ＴＰＡ
Ｑｎとリチウムとの質量比１：０．０１（ＴＰＡＱｎ：Ｌｉ）、モル比に換算すると１（
＝ＴＰＡＱｎ／リチウム）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにし
た。
【０１２０】
次に、第２の層５５７の上に、ＴＰＡＱｎとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料とし、
共蒸着法によって、ＴＰＡＱｎとモリブデン酸化物とを含む第１の層５５８を形成した。
ここで、ＴＰＡＱｎとモリブデン酸化物との質量比は４：２（＝ＴＰＡＱｎ：モリブデン
酸化物）、モル比に換算すると０．５（＝ＴＰＡＱｎ／モリブデン酸化物）となるように
調節した。また、膜厚は、１０ｎｍとなるようにした。
【０１２１】
次に、第１の層５５８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電
極５５９を形成した。膜厚は、２００ｎｍとなるようにした。
【０１２２】
以上のようにして本発明の発光素子を作製した。なお、本実施例では、第２の層５５７
を形成した後、第１の層５５８を形成しているが、第１の層５５８に含まれるバイポーラ
性物質と第２の層５５７に含まれるバイポーラ性物質とが同じである場合は、同一の処理
室内にバイポーラ性物質、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質、バイポーラ
性物質に対して電子供与性を示す物質とをそれぞれ蒸着源として設け、第１の層５５８と
第２の層５５７とを連続して形成してもよい。具体的に説明すると、同一の処理室内にＴ
ＰＡＱｎとリチウムとモリブデン酸化物とを蒸着源として設け、先ずＴＰＡＱｎと共にリ
チウムを蒸着させる。そして、ＴＰＡＱｎを蒸発できるように保った状態で、リチウムの
蒸着を終了すると共にモリブデン酸化物の蒸着を開始する。このようにして、第１の層５
５８と第２の層５５７とを連続的に形成してもよい。なお、このように連続的に形成され
たバイポーラ性物質を含む層は、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質を含む
第１の領域と、バイポーラ性物質に対して電子供与性を示す物質を含む第２の領域と、を
有するひとつの層と同等である。なお、第１の領域は正孔を発生し、第２の領域は電子を
発生する。
【０１２３】
以上のようにして作製した発光素子において、第１の電極５５９の電位よりも第２の電
極５５２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層５５８において
発生した正孔は第１の電極５５９へ注入され、第２の層５５７において発生した電子は第
１４の層５５６へ注入され、第２の電極５５２から第１１の層５５３へは正孔が注入され
る。そして、第２の電極５５２から注入された正孔と、第２の層５５７から注入された電
子とは、第１３の層５５５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１
３の層５５５は発光層として機能する。なお、第１１の層５５３は、正孔注入層として機
能し、第１２の層５５４は正孔輸送層として機能し、第１４の層５５６は電子輸送層とし
て機能する。また、第１４の層５５６を形成しているＡｌｑ３の電子親和力は２．６２ｅ
Ｖ、第２の層５５７に含まれているＴＰＡＱｎの電子親和力は２．７８ｅＶであり、Ａｌ
ｑ３とＴＰＡＱｎとの電子親和力の差は０．１６ｅＶである。
【０１２４】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図９に、電流密度−輝度特性を図１０に、電圧
−電流特性を図１１に示す。図９において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２
）を表す。また、図１０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、縦軸は輝度（ｃｄ
／ｍ２）を表す。また、図１１において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す
。図９〜１１において、▲印は発光素子（１）、○印は発光素子（２）、●印は発光素子
（３）の特性を表す。
【０１２５】
図９〜１１、から、いずれの発光素子についても、良好に動作していることが分かる。
【実施例２】
【０１２６】
実施例１において用いているＴＰＡＱｎの製造方法について説明する。
【０１２７】
［ステップ１］
まず、１０ｇ（２７．４ｍｍｏｌ）の４，４’−ジブロモベンジルと３．５ｇ（３３．
５ｍｍｏｌ）のｏ−フェニレンジアミンを５００ｍｌのナス型フラスコに入れ、クロロフ
ォルム中にて８時間撹拌・還流を行った。次に、室温まで冷却後、カラムクロマトグラフ
ィーにより残留したｏ−フェニレンジアミンを除去し、２，３−ビス（４−ブロモフェニ
ル）キノキサリンを得た。
【０１２８】
［ステップ２］
さらに、上記で得られた２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを４．４０
ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）秤量して三つ口フラスコに入れ、窒素気流下にて７５ｍｌのトル
エンに溶解させた。次に、０．２２ｇ（０．２ｍｍｏｌ）のＰｄ（ｄｂａ）２、２．８８
ｇ（３０ｍｍｏｌ）のＮａＯ−ｔｅｒｔ−Ｂｕ、３．４６ｇ（２０．４ｍｍｏｌ）のジフ
ェニルアミンを加え、さらにトリ（ｔ−ブチルホスフィン）の１０ｗｔ％ヘキサン溶液を
１．８ｍｌ加え、８０℃にて８時間加熱撹拌した。
【０１２９】
次に、室温まで冷却後、水を加えて反応を終了させ、クロロフォルムで生成物の抽出を
行った。さらに生成物を飽和食塩水で洗浄後、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。その後、クロロ
フォルムから再結晶を行い、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリ
ン（略称：ＴＰＡＱｎ）を得た（黄緑色結晶、収量２．７ｇ（収率：４４％））。
【０１３０】
以上に説明した合成の合成スキームを次に示す。
【０１３１】
【化０６】
【０１３２】
なお、得られたＴＰＡＱｎの分解温度は４１１℃であった。なお、測定は示差熱熱重量
同時測定装置（セイコー電子株式会社製，ＴＧ／ＤＴＡ ３２０型）を用いて行った。
【０１３３】
基板上に、１１０ｎｍの厚さとなるように形成されたインジウム錫酸化物から成る層の
上に、ＴＰＡＱｎから成る層を８００ｎｍの厚さとなるように形成した。さらにＴＰＡＱ
ｎから成る層の上に、２００ｎｍの厚さとなるようにアルミニウムから成る層を形成した
後、タイムオブフライト法（ＴＯＦ法）を用いてＴＰＡＱｎにおける正孔および電子の移
動度をそれぞれ測定した。その結果、正孔の移動度は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ、電子
の移動度は１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓであることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図２】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図３】本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。
【図４】本発明を適用した発光装置に含まれる回路の一態様について説明する図。
【図５】本発明を適用した発光装置の上面図。
【図６】本発明を適用した発光装置のフレーム動作について説明する図。
【図７】本発明を適用した発光装置の断面図。
【図８】本発明を適用した電子機器の図。
【図９】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図１０】本発明の発光素子の電流密度−輝度特性の図。
【図１１】本発明の発光素子の電圧−電流特性の図。
【図１２】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図１３】本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。
【符号の説明】
【０１３５】
８０１ 第１の電極
８０２ 第２の電極
８１１ 第１の層
８１２ 第２の層
８１３ 第３の層
８２１ 電子輸送層
８２２ 発光層
８２３ 正孔輸送層
８２４ 正孔注入層
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２２２ 発光層
２２１ 電子輸送層
２２３ 正孔輸送層
２２４ 正孔注入層
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９０１ 第１のトランジスタ
９０２ 第２のトランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
１００１ 第１のトランジスタ
１００２ 第２のトランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 電極
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
５０１ａ 期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ａ 期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ａ 期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ａ 期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 層
１６ 層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 層間絶縁膜
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
５５１ 基板
５５２ 第２の電極
５５３ 第１１の層
５５４ 第１２の層
５５５ 第１３の層
５５６ 第１４の層
５５７ 第２の層
５５８ 第１の層
５５９ 第１の電極
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に発光物質を含む層を有する発光素子に関し、特に発光素子の
層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ等に利用されている発光素子の多くは、一対の電極間に発光物質を
含む層が挟まれた構造を有する。このような発光素子では、一方の電極から注入された電
子と他方の電極から注入された正孔とが再結合することによって形成された励起子が、基
底状態に戻るときに発光する。
【０００３】
このような発光素子の多くは、発光時間が蓄積するに伴って、駆動電圧が増加するとい
う問題を抱えている。
【０００４】
このような問題を解決する技術の一例として、例えば特許文献１では、或特定の構造を
有する化合物を適用した有機ＥＬ素子とすることで、素子の駆動時の駆動電圧の上昇等を
抑えた有機ＥＬ素子について開示している。
【特許文献１】国際公開第９８／３００７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加の少ない光素子を提供することを課
題とする。また、本発明は、膜厚の増加に伴った抵抗値の増加の少ない発光素子を提供す
ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、
第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層
は第２の電極に接する。第１の層は正孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する
層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位より
も第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が
第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００７】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、
第２の層を間に挟むように順に積層されており、第１の層は第１の電極に接し、第３の層
は第２の電極に接する。第１の層はバイポーラ性物質と、その物質に対して電子受容性を
示す物質とを含む層である。また、第２の層はバイポーラ性物質と、その物質に対して電
子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そ
して、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに
、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合
されており、発光に到る。
【０００８】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極
側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層は正
孔を発生する層であり、第２の層は電子を発生する層である。また、第３の層は、発光物
質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極の電位が高くなるように
電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層へ注入されるように、第２の
層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【０００９】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層は第２の層よりも第１の電極
側に設けられ、第３の層は第２の層よりも第２の電極側に設けられている。第１の層はバ
イポーラ性物質と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第
２の層はバイポーラ性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である
。また、第３の層は、発光物質を含む層である。そして、第１の電極の電位よりも第２の
電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第３の層
へ注入されるように、第２の層と第３の層とは接合されており、発光に到る。
【００１０】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とを有する。バイポーラ性物質を含む
層は第１の電極に接し、発光物質を含む層は第２の電極に接する。バイポーラ性物質を含
む層は、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性物質に対して電子受容性
を示す物質を含む第１の領域と、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性
物質に対して電子供与性を示す物質を含む第２の領域と、を有する。第１の領域は、第２
の領域よりも第１の電極側に設けられている。そして、第１の電極の電位よりも第２の電
極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の領域で発生した電子が発光物質
を含む層へ注入されるように、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とは接合
されており、発光に到る。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とを有する。バイポーラ性物質を含む
層は、発光物質を含む層よりも第１の電極側に設けられている。バイポーラ性物質を含む
層は、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性物質に対して電子受容性を
示す物質を含む第１の領域と、バイポーラ性物質を含む層に加えてさらにバイポーラ性物
質に対して電子供与性を示す物質を含む第２の領域と、を有する。第１の領域は、第２の
領域よりも第１の電極側に設けられている。そして、第１の電極の電位よりも第２の電極
の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の領域で発生した電子が発光物質を
含む層へ注入されるように、バイポーラ性物質を含む層と、発光物質を含む層とは接合さ
れており、発光に到る。
【００１２】
本発明の発光素子の一は、対向するように設けられた第１の電極と第２の電極との間に
第１の層と、第２の層と、第３の層とを有する。第１の層と第２の層と第３の層とは、第
２の層を間に挟むように順に積層されている。第１の層はバイポーラ性物質と、その物質
に対して電子受容性を示す物質とを含む層である。また、第２の層はバイポーラ性物質と
、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層である。また、第３の層は、発光層
を含み、ｘ層（ｘは２以上の任意の正の整数）からなる層である。第３の層に含まれる層
の中で、第１層目の層は、第２の層と接し、第ｘ層目の層は第２の電極と接する。ここで
、第１の電極は、反射率の高い導電物から成る。第３の層のうち、発光層と第２の層との
間には、ｙ層（ｙ＜ｘ、ｙは正の整数）の層を有する。また、第１の電極の電位よりも第
２の電極の電位が高くなるように電圧を印加したときに、第２の層で発生した電子が第１
番目の層へ注入されるように、第２の層と第１層目の層とは接合されており、発光に到る
。ここで、第１の層と第２の層とは、数式（１）、（２）、（３）を満たすように膜厚を
調節されていることを特徴とする。
【００１３】
【数０１】
【００１４】
数式（１）、（２）、（３）において、ｎｉは第１の層の屈折率、ｄｉは第１の層の膜
厚、ｎｉｉは第２の層の屈折率、ｄｉｉは第２の層の膜厚、ｎｋは発光層と第２の層との
間に含まれる層の中の第ｋ番目（ｋは自然数）の層の屈折率、ｄｋは発光層と第２の層と
の間に含まれる層の中の第ｋ番目の層の膜厚、ｎｊは発光層の屈折率、ｄｊは発光層にお
ける第１の電極側の界面から発光領域までの距離、λは発光素子からの発光の波長、ｍは
任意の正の整数を表す。ｄｅｍｉは発光層の膜厚である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、信頼性の高い発光
素子が得られる。
【００１６】
また、本発明によって、正孔を発生する層の膜厚に依存した、抵抗値の増加が少ない発
光素子が得られる。その結果、電極間の距離を容易に変えられる発光素子が得られる。そ
して、電極表面の凹凸に起因した電極間の距離を長くすることによって、電極間の短絡を
防ぐことができる。また、電極間の距離を調節することで、発光の取り出し効率が最大と
なるように、光学距離を調節することが容易となる。また、電極間の距離を調節すること
で、採光面（発光素子から光が射出される面）を見る角度（採光面とそれを見る人の視線
とがなす角度）に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように、光学距離を調節す
ることが容易となる。
【００１７】
また、本発明によって得られた発光素子を、発光装置に適用することによって、長時間
の使用に耐える信頼性のよい発光装置を得ることができる。また、本発明によって得られ
た発光素子を、表示機能を有する発光装置に適用することによって、発光を効率よく外部
に取り出すことができ、また採光面を見る角度に依存した発光スペクトルの変化が少ない
良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施する
ことが可能であり、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、本形態の記載内容に
限定して解釈されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の一態様について図１の発光素子の断面図を用いて説明する。
【００２０】
第１の電極８０１と第２の電極８０２との間に第１の層８１１と第２の層８１２と第３
の層８１３とを有する。第１の層８１１と第２の層８１２と第３の層８１３とは、順に積
層している。そして、第１の層８１１は第１の電極８０１と接し、第３の層８１３は第２
の電極８０２と接する。
【００２１】
また、本形態の発光素子は、次の様に動作する。先ず、第１の電極８０１よりも第２の
電極８０２の電位の方が高くなるように電圧を印加すると、第１の層８１１から第１の電
極８０１へは正孔が注入され、第２の層８１２から第３の層８１３へは、電子が注入され
る。また、第２の電極８０２から第３の層８１３へは正孔が注入される。第２の電極８０
２から注入された正孔と、第２の層８１２から注入された電子とは、第３の層８１３にお
いて再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は基底状態に戻
るときに発光する。
【００２２】
このような構成とすることによって、正孔を発生する層（第１の層８１１）の厚さに依
存した、任意の電流を流すために印加する電圧の変化が少ない発光素子を得ることができ
る。
【００２３】
以下、各層、電極等について具体的に説明する。
【００２４】
第１の層８１１は、正孔を発生する層である。正孔を発生する層として、例えば、バイ
ポーラ性物質と、その物質に対して電子受容性を示す物質とを含む層を用いることができ
る。ここで、バイポーラ性物質とは、ここで、バイポーラ性物質とは、電子移動度と正孔
移動度とを比較したときに、電子移動度の正孔移動度に対する比の値が１００以下（好ま
しくは１０以下。）、または正孔移動度の電子移動度に対する比の値が１００以下（好ま
しくは１０以下。）である物質である。つまり、バイポーラ性物質とは、電子または正孔
のいずれか一方のキャリアの移動度と他方のキャリアの移動度とを比較したときに、一方
のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは
１０以下である物質をいう。バイポーラ性物質として、例えば、構造式（１）で表される
２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、構
造式（２）で表される２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ
］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）、構造式
（３）で表される２，２’，３，３’−テトラキス（４−ジフェニルアミノフェニル）−
６，６’−ビスキノキサリン（略称：Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）等が挙げられるが、この他
のものを用いてもよい。
【００２５】
【化０１】
【化０２】
【化０３】
【００２６】
また、バイポーラ性物質の中でもトリフェニルアミンを骨格に含む物質を用いることが
より好ましい。これによって正孔を発生しやすくなる。また、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ
以上の正孔移動度および電子移動度を有するバイポーラ性物質を用いることがさらに好ま
しい。また、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質について特に限定はなく、
例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物７，７，８，８−テトラ
シアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８
，８−テトラシアノキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）等を用いることができる。こ
こで、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質は、バイポーラ性物質に対して、
モル比が０．５以上２以下（＝バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質／バイポ
ーラ性物質）と成るように含まれていることが好ましい。
【００２７】
第２の層８１２は、電子を発生する層である。正孔を発生する層として、例えば、バイ
ポーラ性物質と、その物質に対して電子供与性を示す物質とを含む層を用いることができ
る。バイポーラ性物質としては、先に述べたＴＰＡＱｎ、ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ、Ｄ−Ｔｒ
ｉＰｈＡＱｎ等を用いることができるが、この他のものを用いてもよい。また、バイポー
ラ性物質の中でも複素芳香環を骨格に含む物質を用いることがより好ましい。また、１×
１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度および電子移動度を有するバイポーラ性物質を用
いることがさらに好ましい。また、バイポーラ性物質に対して電子供与性を示す物質につ
いて特に限定はなく、例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カ
ルシウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウム等の希土類金属等を用いる
ことができる。また、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナト
リウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）
等、アルカリ金属酸化物若しくはアルカリ土類金属酸化物を、バイポーラ性物質に対して
電子供与性を示す物質として用いても構わない。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土
類金属酸化物等は、反応性が低く、取り扱いが容易である。ここで、バイポーラ性物質に
対して電子供与性を示す物質は、バイポーラ性物質に対して、モル比が０．５以上２以下
（＝バイポーラ性物質に対して電子供与性を示す物質／バイポーラ性物質）と成るように
含まれていることが好ましい。
【００２８】
なお、第１の層８１１に含まれるバイポーラ性物質と第２の層８１２とに含まれるバイ
ポーラ性物質とは、それぞれ異なっていてもよいし、または同一であってもよい。第１の
層８１１と第２の層８１２とを同じバイポーラ性物質を用いて形成する場合、一般式（１
）または一般式（２）で表されるような、トリフェニルアミンと複素芳香環とを骨格に有
するキノキサリン誘導体を用いることが特に好ましい。このようなキノキサリン誘導体の
具体例としては、ＴＰＡＱｎ、ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ等が挙げられ
る。なお、第１の層８１１と第２の層８１２とに含まれるバイポーラ性物質が同じである
場合、第１の層８１１と第２の層８１２とを連続的に形成することができ、製造に係る手
間を軽減することができる。
【００２９】
【化０４】
【００３０】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ、水素、アルキル基のいずれかを表す
。ここで、Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ３とＲ４とは、それぞれ、互いに結合して芳香環
を形成してもよい。また、Ａｒ１〜Ａｒ４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のアリー
ル基を表す。
【００３１】
【化０５】
【００３２】
一般式（２）において、Ａｒ１１〜Ａｒ１４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のア
リール基を表す。
【００３３】
第３の層８１３は、発光層を含む層である。第３の層８１３の層構造について特に限定
はなく、単層でも多層でも構わない。例えば、図１に示すように、第３の層８１３は、発
光層８２２の他、電子輸送層８２１、正孔輸送層８２３、正孔注入層８２４を含んでいて
もよいし、或いは発光層のみから成る単層であってもよい。
【００３４】
発光層８２２は発光物質を含む層である。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、
所望の発光波長の発光をし得る物質である。第３の層８１３について特に限定はないが、
発光物質が、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有
する物質からなる層中に、分散して含まれた層であることが好ましい。これによって、発
光物質からの発光が、発光物質自体の濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことがで
きる。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギ
ャップを言う。
【００３５】
発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る
物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−
２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル
）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル
−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４
Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［
２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラ
ン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１
０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベン
ゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質
を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリ
ドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）
アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピー
クを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは
、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤ
ＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）
、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、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：ＢＡｌ
ｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質
を用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、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：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、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（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−
フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発
光する物質も発光物質として用いることができる。
【００３６】
また、発光物質を分散状態にするために用いる物質について特に限定はなく、例えば、
９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤ
ＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル
（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）
ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾ
オキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）等の金属錯体等を用いることができる。
【００３７】
以上のような、発光素子において、第２の層８１２に含まれる電子輸送性物質の電子親
和力と、第３の層８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層に含まれる物質の
電子親和力との差は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。ま
た、第２の層８１２がｎ型の半導体から成るとき、ｎ型の半導体の仕事関数と、第３の層
８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層に含まれる物質の電子親和力との差
は、好ましくは２ｅＶ以下、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。
【００３８】
なお、第３の層８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層とは、第３の層８
１３が本形態のような層構造を有するときは電子輸送層８２１がこれに該当する。そして
、第３の層８１３が発光層のみから成るとき、または、電子輸送層８２１等を有しないと
きは発光層がこれに該当する。発光層が第２の層８１２と接する場合において、第３の層
８１３に含まれる層のうち第２の層８１２と接する層に含まれる物質とは、発光物質を分
散状態とするための物質、または発光物質そのものである。これは、Ａｌｑ３等のように
特に分散状態としなくても発光することができ、且つキャリアの輸送性の良い発光物質を
用いる場合には、分散状態とすることなく発光物質それ自体から成る層そのものを発光層
として機能させることができるためである。このように、第３の層８１３が第２の層８１
２と第３の層８１３とを接合することによって、第２の層８１２から第３の層８１３への
電子の注入が容易になる。
【００３９】
ここで、第１の電極８０１と第２の電極８０２とは、いずれか一若しくは両方が可視光
を透過でき、導電性を有する物質で形成されていることが好ましい。これによって、第１
の電極８０１と第２の電極８０２の少なくとも一方の電極を介して発光を外部に取り出す
ことができる。
【００４０】
第１の電極８０１について特に限定はなく、アルミニウムの他、インジウム錫酸化物（
ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む
酸化インジウムの他、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）等を用いることができる。
【００４１】
また、第２の電極８０２についても特に限定はないが、本形態の発光素子のように第３
の層８１３へ正孔を注入する機能を担うときは、仕事関数の大きい物質で形成されている
ことが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むイ
ンジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、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）等を用いるこ
とができる。なお、第２の電極８０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法等を用いて形
成することができる。
【００４２】
なお、前述のように、本形態では、第２の層８１２と発光層８２２との間に電子輸送層
８２１を有する。ここで、電子輸送層８２１とは、注入された電子を発光層８２２へ輸送
する機能を有する層である。このように、電子輸送層８２１を設け、第１の電極８０１お
よび金属が含まれた第２の層８１２と、発光層８２２とを離すことによって、発光が金属
に起因して消光することを防ぐことができる。
【００４３】
電子輸送層８２１について特に限定はなく、電子輸送性物質、またはバイポーラ性物質
を用いて形成することができる。バイポーラ性物質として、例えば、ＴＰＡＱｎ、ＮＰＡ
ＤｉＢｚＱｎ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ等が挙げられる。電子輸送性物質とは、正孔よりも
電子の移動度が高く、電子移動度と正孔移動度とを比較したときに、電子移動度の正孔移
動度に対する比の値が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送性物質としては、例えば
、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、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）、ビス［２−（２
−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］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）等
の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−
１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−
ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ
−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリ
ル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニ
ル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾ
ール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュ
プロイン（略称：ＢＣＰ）等が挙げられる。また、電子輸送性物質およびバイポーラ性物
質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する電子輸送性物質、
または１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有するバイポーラ性物質を用いて電
子輸送層８２１を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧を下
げることができる。また、電子輸送層８２１は、以上に述べた物質から成る層を二以上組
み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。
【００４４】
また、本形態では、第２の電極８０２と発光層８２２との間には、図１に示すように、
正孔輸送層８２３を有する。ここで、正孔輸送層８２３とは、第２の電極８０２から注入
された正孔を発光層８２２へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層８
２３を設け、第２の電極８０２と発光層８２２とを離すことによって、発光が金属に起因
して消光することを防ぐことができる。
【００４５】
正孔輸送層８２３について、特に限定はなく、正孔輸送性物質、またはバイポーラ性物
質を用いて形成することができる。ここで正孔輸送性物質とは電子よりも正孔の移動度が
高い物質であり、正孔移動度の電子移動度に対する比の値が１００よりも大きい物質をい
う。正孔輸送性物質としては、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−
ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリ
ス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：Ｍ
ＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−｛４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル
｝−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，
Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、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）、フタロシアニン（
略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略
称：ＶＯＰｃ）等が挙げられる。バイポーラ性物質としては、ＴＰＡＱｎ、ＮＰＡＤｉＢ
ｚＱｎ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ等が挙げられる。また、正孔輸送性物質およびバイポーラ
性物質の中でも特に、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物
質、または１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するバイポーラ性物質を用い
て正孔輸送層８２３を形成することがより好ましい。これによって、発光素子の駆動電圧
を下げることができる。また、正孔輸送層８２３は、以上に述べた物質から成る層を二以
上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。
【００４６】
さらに、第２の電極８０２と正孔輸送層８２３との間には、図１に示すように、正孔注
入層８２４を有していてもよい。ここで、正孔注入層８２４とは、第２の電極８０２から
正孔輸送層８２３へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。
【００４７】
正孔注入層８２４について特に限定はなく、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、マンガン酸化物等の金属酸化物によって形成され
たものを用いることができる。この他、上述したＨ２Ｐｃ、ＣｕＰＣ、ＶＯＰｃ等のフタ
ロシアニン系の化合物、ＤＮＴＰＤ等の芳香族アミン系の化合物、或いはポリ（エチレン
ジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の
高分子によっても正孔注入層８２４を形成することができる。また、バイポーラ性物質と
、その物質に対して電子受容性を示す物質とを混合させて、正孔注入層８２４を形成して
もよい。
【００４８】
以上に述べた本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく、
信頼性の高い素子である。これは、バイポーラ性物質と、バイポーラ性物質に対して電子
受容性若しくは電子供与性を示す物質とを混合することによって第１の層若しくは第２の
層が結晶化し難くなる為である。なお、ここでは、任意の輝度を得るために印加する電圧
を駆動電圧という。
【００４９】
また、本発明の発光素子は、正孔を発生する層（第１の層８１１）の膜厚に依存した、
任意の電流を流すために印加する電圧の変化が少ない。その為、例えば、第１の層８１１
の厚さを厚くし、電極間の距離を長くすることによって、第１の電極８０１と第２の電極
８０２との短絡を防ぐことが容易である。
【００５０】
（実施の形態２）
本形態では、正孔を発生する層の膜厚を調節することによって、発光の外部取り出し効
率が高く、また採光面（発光素子から光が射出される面）を見る角度（採光面とそれを見
る人の視線とがなす角度）に依存した発光スペクトルの変化が少なくなるように反射面か
ら採光面（若しくは発光領域）までの光学距離を調節した発光素子の態様について図１２
を用いて説明する。
【００５１】
図１２の発光素子は、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に、正孔を発生する
第１の層２１１と、電子を発生する第２の層２１２と、発光物質を含む第３の層２１３と
を有する。第１の層２１１と第２の層２１２と第３の層２１３とは、第２の層２１２を間
に挟むように順に積層し、第１の層２１１は第１の電極と接し、第３の層２１３は第２の
電極２０２と接する。
【００５２】
ここで、第１の電極２０１は、反射率の高い導電物から成る電極、所謂反射電極である
。反射率の高い導電物としては、アルミニウム、銀の他、これら金属の合金（Ａｌ：Ｌｉ
合金、Ｍｇ：Ａｇ合金など）等も用いることができる。また、反射率は、５０％以上１０
０％以下が好ましい。また、第２の電極２０２は、可視光を透過できる導電物から成る電
極である。可視光を透過できる導電物について特に限定はなく、インジウム錫酸化物の他
、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム
等を用いることができる。
【００５３】
第１の電極２０１の電位よりも第２の電極２０２の電位の方が高くなるように電圧を印
加したとき、第１の層２１１から第１の電極２０１へは正孔が注入され、第２の層２１２
から第３の層２１３へは電子が注入される。また第２の電極２０２から第３の層２１３へ
は正孔が注入される。
【００５４】
第３の層２１３において電子と正孔とは再結合し、これによって発光物質が励起状態と
なる。そして、励起状態になった発光物質が基底状態に戻るときに発光する。このように
して発光が生じる領域を特に発光領域という。そして、発光領域が形成されるように、発
光物質を含んだ層を発光層という。なお、発光領域は、発光層の少なくとも一部において
形成される。
【００５５】
本形態の発光素子において、第３の層２１３は、発光層２２２の他、電子輸送層２２１
、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２４を含む。但し、第３の層２１３の層構造は、図１
２に示したものに限定されるものではなく、例えば発光層のみから成る単層構造のもので
あってもよい。
【００５６】
また、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３は、それぞれ、実施の形態１
に記載の第１の層８１１、第２の層８１２、第３の層８１３と同様の物質を用いて形成す
ればよい。また、電子輸送層２２１、発光層２２２、正孔輸送層２２３、正孔注入層２２
４についても、それぞれ、実施の形態１に記載の電子輸送層８２１、発光層８２２、正孔
輸送層８２３、正孔注入層８２４と同様の物質を用いて形成すればよい。
【００５７】
反射電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じる。これによって生じる光
の干渉効果により、発光領域と反射電極との光学距離（即ち、屈折率×距離）が、発光波
長の（２ｍ−１）／４倍（ｍは任意の正の整数）、即ち、ｍ＝１／４、３／４、５／４・
・・倍の時には発光の外部取り出し効率が高くなり、ｍ／２倍（ｍは任意の正の整数）即
ち、ｍ＝１／２、１、３／２・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなる。
【００５８】
したがって、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と正孔輸送層２２３
との界面近傍である場合は、下記数式（４）を満たすように第１の層２１１、第２の層２
１２、電子輸送層２２１、発光層２２２の各層の厚さを調節することが好ましい。これに
よって、発光を効率よく外部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う
抵抗値の増加を低く抑えることができる。ここで、抵抗値とは、印加した電圧値（Ｖ）を
、印加した電圧に応じて発光素子に流れる電流（ｍＡ）で割ることによって得られる値で
ある。
【００５９】
【数０２】
【００６０】
数式（４）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、
ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２
２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発
光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００６１】
一方、本形態の発光素子において、発光領域が発光層２２２と電子輸送層２２１との界
面近傍である場合は、数式（５）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子
輸送層２２１の各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外
部に取り出すことができる。また、ｄｉ、ｄｉｉの増加に伴う抵抗値の増加を低く抑える
ことができる。
【００６２】
【数０３】
【００６３】
数式（５）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、
ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２
２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任
意の正の整数を表す。
【００６４】
また、本形態の発光素子において、発光層２２２の全域に渡り発光領域が形成される場
合は、数式（６）を満たすように第１の層２１１、第２の層２１２、電子輸送層２２１の
各層の厚さを調節することが好ましい。これによって、発光を効率よく外部に取り出すこ
とができる。
【数０４】
【００６５】
数式（６）において、ｎｉは第１の層２１１の屈折率、ｄｉは第１の層２１１の厚さ、
ｎｉｉは第２の層２１２の屈折率、ｄｉｉは第２の層２１２の厚さ、ｎ１は電子輸送層２
２１の屈折率、ｄ１は電子輸送層２２１の厚さ、ｎｐは発光層２２２の屈折率、ｄｐは発
光層２２２の厚さ、λは発光素子からの発光の波長、ｍは任意の正の整数を表す。
【００６６】
数式（４）、（５）、（６）において、ｍは１≦ｍ≦１０であることが好ましい。また
、発光素子からの発光とは、発光素子外部に放射される、発光物質に由来した発光のこと
である。また、発光の波長とは、発光スペクトルにおいて極大値を示す波長についての理
論値である。
【００６７】
なお、本形態では、第２の層２１２と発光層２２２との間に、電子輸送層２２１を有す
る構造の発光素子について説明したが、電子輸送層２２１と異なる層を他に有していても
よい。その場合、数式（６）におけるｎ１ｄ１は、ｎ１ｄ１＋ｎ２ｄ２・・・・＋ｎｋｄ
ｋ＋・・・のように表される。
【００６８】
（実施の形態３）
本発明の発光素子は、発光時間の蓄積に伴った駆動電圧の増加が少なく信頼性の高い素
子であるため、本発明の発光素子を例えば画素部に適用することで、消費電力の増加の少
ない発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、電極間の短絡を防ぐこと
が容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用することで、短絡に起因した欠陥の少な
い良好な画像を表示できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、発
光の外部取り出し効率を高くすることが容易なため、本発明の発光素子を画素部に適用す
ることで、低消費電力で表示動作を行うことができる発光装置を得ることができる。
【００６９】
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を
用いて説明する。
【００７０】
図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６
５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号
線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソー
ス信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信
号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フ
レキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回
路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６
５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、
リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０
４が取り付けられている。なお、それぞれの駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部
６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成された
ＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていて
もよい。
【００７１】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列してい
る。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方
向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には
、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００７２】
図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１の
トランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００７３】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極
と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領
域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタ
の構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域である
かを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとし
て機能する領域を、それぞれトランジスタの第１電極、トランジスタの第２電極と表記す
る。
【００７４】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によっ
て電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９
１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続ま
たは非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ
９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続
するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線
９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタ９０１の第１電極はソース信
号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気
的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に
接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、
スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイ
ッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。ま
た、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００７５】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例え
ば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ
１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ
１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１
００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１０
０３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００７６】
次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説
明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査
段数を表している。
【００７７】
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え
動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画
像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とす
ることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間
を１フレーム期間という。
【００７８】
１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０
４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５
０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発
光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期
間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフ
レーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２３：２２：２１：２０＝８：４：２：１と
なっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階
調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行
えるようにしてもよい。
【００７９】
１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行
目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始
時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。
当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっ
ている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、
サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。
以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブ
フレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレ
ームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間
となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによっ
て、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
【００８０】
サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、
保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４
ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好
ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保
つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了した
ら直ちに、一行目から順に次のサブフレーム（またはフレーム）の書込期間に移行する。
これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み
期間とが重畳することを防ぐことができる。
【００８１】
なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並ん
でいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いもの
から順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに
並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよ
い。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい
。
【００８２】
ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。
【００８３】
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数
）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３
と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース
信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続して
いる。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジス
タ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、
この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各
列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信
号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジス
タ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のト
ランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３へ供
給される電流値が決まる。そして、その電流値に依存して発光素子９０３は発光または非
発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２の
トランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって
発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合
は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力される
ことによって発光素子９０３が発光する。
【００８４】
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数
）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４
と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース
信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ
行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力さ
れ、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄の
ソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信
号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジ
スタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信
号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして
、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャ
ネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの
信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジス
タ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ
Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
【００８５】
なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作に
よって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると
共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。
このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目
には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが
好ましい。
【００８６】
先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となっ
た後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状
態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回
路９１５と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路９１５とを接続さ
せる共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そ
して、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され
、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目か
ら最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目
の発光素子は、発光または非発光となる。
【００８７】
以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間
に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接
続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。ま
た、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲ
ート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そ
して、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号
を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力さ
れる。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期
間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間ま
で動作させればよい。
【００８８】
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期
間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消
去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。
【００８９】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおい
て、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると
共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を
繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行って
も構わない。
【００９０】
（実施の形態４）
本発明の発光素子を含む発光装置の断面図の一態様について、図７を用いて説明する。
【００９１】
図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子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
との間に正孔を発生する層と電子を発生する層と発光物質を含む層とが積層された層１５
を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第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発明の発光装置は、本形態
において、基板１０上に設けられている。
【００９２】
なお、図７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。
【００９３】
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、セミアモルファス等でもよい。
【００９４】
なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結
晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有す
る半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるもので
ある。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。
ラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ
結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合
手（ダングリングボンド）を終端する為に水素またはハロゲンを少なくとも１原子％また
はそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われて
いる。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体として
は、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓ
ｉＦ４などを用いることができる。この珪化物気体をＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋ
ｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１
０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１
２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ、基板加熱温度は３００℃以下でよく、
好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成
分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１
０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。なお、セミアモルフ
ァス半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ２／Ｖｓｅ
ｃとなる。
【００９５】
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。
【００９６】
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。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。
【００９７】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（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、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、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
、水素、若しくはアルキル基等の有機基を置換基として有する化合物。）、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、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１６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。
【００９８】
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。
【００９９】
なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６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７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６
ａ、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７（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１
９を貫通し、配線１７と接続している。
【０１００】
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。１９ａはアクリルやシロキサン、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、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１９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。
【０１０１】
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７（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７（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７（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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特
に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図１３には本発
明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図１３において、基板９５
１上に設けられた電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層及び電子を発生す
る層、正孔を発生する層が順に積層した層９５５が設けられている。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。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。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作す
る本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
【０１０４】
（実施の形態５）
本発明の発光装置を実装することによって、表示部等に関する消費電力の増加が少ない
電子機器を得ることができる。また、本発明の発光装置を実装することによって、画素の
欠陥等が少なく良好な画像を表示できる表示装置等の電子機器を得ることができる。また
、本発明の発光装置を実装することによって、消費電力の少ない電子機器を得ることが出
来る。
【０１０５】
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。
【０１０６】
図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、
本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成さ
れている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナル
コンピュータを完成できる。
【０１０７】
図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２には表示部５５
５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、
アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示
部として組み込むことで電話機を完成できる。
【０１０８】
図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体
５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する
発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。
【０１０９】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適し
ている。
【０１１０】
なお、本形態に記載した電子機器の他、ナビゲイション装置、或いは照明機器等に本発
明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。
【０１１１】
（実施の形態６）
本形態では、一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体の合成方法の一態様について
説明する。
先ず、ｏ−フェニレンジアミンを骨格に含む化合物と、４，４’−ジブロモベンジルと
を反応させて、２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを骨格に含む化合物Ａ
を合成する。そして、ジフェニルアミン、Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミン等
のジアリールアミンと化合物Ａとを反応させて、ブロモ基をジアリールアミノ基に置換す
る。このようにして一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体を得ることができる。
【０１１２】
（実施の形態７）
本形態では、一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体の合成方法の一態様について
説明する。
先ず、３，３’−ジアミノベンジジン等と、４，４’−ジブロモベンジルとを反応させ
て、２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを骨格に含む２，２’，３，３’
−テトラ（４−ブロモフェニル）−６，６’−ビスキノキサリン（化合物Ｂ）を合成する
。そして、ジアリールアミンと化合物Ｂとを反応させて、ブロモ基をジアリールアミノ基
に置換する。このようにして一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体を得ることがで
きる。
【実施例１】
【０１１３】
本実施例では、三つの発光素子、発光素子（１）、発光素子（２）、発光素子（３）の
作製方法と、それらの素子の特性について図２を用いて説明する。
【０１１４】
基板５５１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によっ
て成膜し、第２の電極５５２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。
なお、基板５５１はガラスから成るものを用いた。
【０１１５】
次に、第２の電極５５２の上に、モリブデン酸化物とＴＰＡＱｎと共蒸着法によって成
膜し、モリブデン酸化物とＴＰＡＱｎとを含む第１１の層５５３を形成した。ここで、発
光素子（１）においては、モリブデン酸化物はＴＰＡＱｎとの質量比は０．５対４（＝モ
リブデン酸化物：ＴＰＡＱｎ）となるように調節した。また、発光素子（２）においては
、モリブデン酸化物とＴＰＡＱｎとの質量比は１対４（＝モリブデン酸化物：ＴＰＡＱｎ
）となるように調節した。また、発光素子（３）においては、モリブデン酸化物はＴＰＡ
Ｑｎとの質量比は２対４（＝モリブデン酸化物：ＴＰＡＱｎ）となるように調節した。こ
こで、膜厚は、それぞれの発光素子につき、５０ｎｍとなるようにした。
【０１１６】
次に、第１１の層５５３上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル
アミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）を、真空蒸着法によって成膜し、
ＮＰＢから成る第１２の層５５４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした
。
【０１１７】
次に第１２の層５５４の上に、Ａｌｑ３とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、
トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）とクマリン６とを含む第
１３の層５５５を形成した。ここで、Ａｌｑ３とクマリン６との質量比は１対０．０１と
なるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ３の中に分散された状態となる
。また、膜厚は、４０ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、真空蒸着法のひとつ
であり、ひとつの処理室内に設けられた複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である
。
【０１１８】
次に第１３の層５５５の上に、Ａｌｑ３を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ３から
成る第１４の層５５６を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍと成るようにした。
【０１１９】
次に、第１４の層５５６の上に、ＴＰＡＱｎとリチウムとを原料とし、共蒸着法によっ
て、ＴＰＡＱｎとリチウム（Ｌｉ）とを含む第２の層５５７を形成した。ここで、ＴＰＡ
Ｑｎとリチウムとの質量比１：０．０１（ＴＰＡＱｎ：Ｌｉ）、モル比に換算すると１（
＝ＴＰＡＱｎ／リチウム）となるように調節した。また、膜厚は１０ｎｍとなるようにし
た。
【０１２０】
次に、第２の層５５７の上に、ＴＰＡＱｎとモリブデン酸化物（ＶＩ）とを原料とし、
共蒸着法によって、ＴＰＡＱｎとモリブデン酸化物とを含む第１の層５５８を形成した。
ここで、ＴＰＡＱｎとモリブデン酸化物との質量比は４：２（＝ＴＰＡＱｎ：モリブデン
酸化物）、モル比に換算すると０．５（＝ＴＰＡＱｎ／モリブデン酸化物）となるように
調節した。また、膜厚は、１０ｎｍとなるようにした。
【０１２１】
次に、第１の層５５８の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第１の電
極５５９を形成した。膜厚は、２００ｎｍとなるようにした。
【０１２２】
以上のようにして本発明の発光素子を作製した。なお、本実施例では、第２の層５５７
を形成した後、第１の層５５８を形成しているが、第１の層５５８に含まれるバイポーラ
性物質と第２の層５５７に含まれるバイポーラ性物質とが同じである場合は、同一の処理
室内にバイポーラ性物質、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質、バイポーラ
性物質に対して電子供与性を示す物質とをそれぞれ蒸着源として設け、第１の層５５８と
第２の層５５７とを連続して形成してもよい。具体的に説明すると、同一の処理室内にＴ
ＰＡＱｎとリチウムとモリブデン酸化物とを蒸着源として設け、先ずＴＰＡＱｎと共にリ
チウムを蒸着させる。そして、ＴＰＡＱｎを蒸発できるように保った状態で、リチウムの
蒸着を終了すると共にモリブデン酸化物の蒸着を開始する。このようにして、第１の層５
５８と第２の層５５７とを連続的に形成してもよい。なお、このように連続的に形成され
たバイポーラ性物質を含む層は、バイポーラ性物質に対して電子受容性を示す物質を含む
第１の領域と、バイポーラ性物質に対して電子供与性を示す物質を含む第２の領域と、を
有するひとつの層と同等である。なお、第１の領域は正孔を発生し、第２の領域は電子を
発生する。
【０１２３】
以上のようにして作製した発光素子において、第１の電極５５９の電位よりも第２の電
極５５２の電位が高くなるように電圧を印加して電流を流すと、第１の層５５８において
発生した正孔は第１の電極５５９へ注入され、第２の層５５７において発生した電子は第
１４の層５５６へ注入され、第２の電極５５２から第１１の層５５３へは正孔が注入され
る。そして、第２の電極５５２から注入された正孔と、第２の層５５７から注入された電
子とは、第１３の層５５５において再結合し、クマリン６が発光する。このように、第１
３の層５５５は発光層として機能する。なお、第１１の層５５３は、正孔注入層として機
能し、第１２の層５５４は正孔輸送層として機能し、第１４の層５５６は電子輸送層とし
て機能する。また、第１４の層５５６を形成しているＡｌｑ３の電子親和力は２．６２ｅ
Ｖ、第２の層５５７に含まれているＴＰＡＱｎの電子親和力は２．７８ｅＶであり、Ａｌ
ｑ３とＴＰＡＱｎとの電子親和力の差は０．１６ｅＶである。
【０１２４】
本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図９に、電流密度−輝度特性を図１０に、電圧
−電流特性を図１１に示す。図９において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２
）を表す。また、図１０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、縦軸は輝度（ｃｄ
／ｍ２）を表す。また、図１１において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す
。図９〜１１において、▲印は発光素子（１）、○印は発光素子（２）、●印は発光素子
（３）の特性を表す。
【０１２５】
図９〜１１、から、いずれの発光素子についても、良好に動作していることが分かる。
【実施例２】
【０１２６】
実施例１において用いているＴＰＡＱｎの製造方法について説明する。
【０１２７】
［ステップ１］
まず、１０ｇ（２７．４ｍｍｏｌ）の４，４’−ジブロモベンジルと３．５ｇ（３３．
５ｍｍｏｌ）のｏ−フェニレンジアミンを５００ｍｌのナス型フラスコに入れ、クロロフ
ォルム中にて８時間撹拌・還流を行った。次に、室温まで冷却後、カラムクロマトグラフ
ィーにより残留したｏ−フェニレンジアミンを除去し、２，３−ビス（４−ブロモフェニ
ル）キノキサリンを得た。
【０１２８】
［ステップ２］
さらに、上記で得られた２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを４．４０
ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）秤量して三つ口フラスコに入れ、窒素気流下にて７５ｍｌのトル
エンに溶解させた。次に、０．２２ｇ（０．２ｍｍｏｌ）のＰｄ（ｄｂａ）２、２．８８
ｇ（３０ｍｍｏｌ）のＮａＯ−ｔｅｒｔ−Ｂｕ、３．４６ｇ（２０．４ｍｍｏｌ）のジフ
ェニルアミンを加え、さらにトリ（ｔ−ブチルホスフィン）の１０ｗｔ％ヘキサン溶液を
１．８ｍｌ加え、８０℃にて８時間加熱撹拌した。
【０１２９】
次に、室温まで冷却後、水を加えて反応を終了させ、クロロフォルムで生成物の抽出を
行った。さらに生成物を飽和食塩水で洗浄後、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。その後、クロロ
フォルムから再結晶を行い、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリ
ン（略称：ＴＰＡＱｎ）を得た（黄緑色結晶、収量２．７ｇ（収率：４４％））。
【０１３０】
以上に説明した合成の合成スキームを次に示す。
【０１３１】
【化０６】
【０１３２】
なお、得られたＴＰＡＱｎの分解温度は４１１℃であった。なお、測定は示差熱熱重量
同時測定装置（セイコー電子株式会社製，ＴＧ／ＤＴＡ ３２０型）を用いて行った。
【０１３３】
基板上に、１１０ｎｍの厚さとなるように形成されたインジウム錫酸化物から成る層の
上に、ＴＰＡＱｎから成る層を８００ｎｍの厚さとなるように形成した。さらにＴＰＡＱ
ｎから成る層の上に、２００ｎｍの厚さとなるようにアルミニウムから成る層を形成した
後、タイムオブフライト法（ＴＯＦ法）を用いてＴＰＡＱｎにおける正孔および電子の移
動度をそれぞれ測定した。その結果、正孔の移動度は、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ、電子
の移動度は１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓであることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図２】本発明の発光素子の積層構造を表した図。
【図３】本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。
【図４】本発明を適用した発光装置に含まれる回路の一態様について説明する図。
【図５】本発明を適用した発光装置の上面図。
【図６】本発明を適用した発光装置のフレーム動作について説明する図。
【図７】本発明を適用した発光装置の断面図。
【図８】本発明を適用した電子機器の図。
【図９】本発明の発光素子の電圧−輝度特性の図。
【図１０】本発明の発光素子の電流密度−輝度特性の図。
【図１１】本発明の発光素子の電圧−電流特性の図。
【図１２】本発明の発光素子の積層構造の一態様を表した図。
【図１３】本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。
【符号の説明】
【０１３５】
８０１ 第１の電極
８０２ 第２の電極
８１１ 第１の層
８１２ 第２の層
８１３ 第３の層
８２１ 電子輸送層
８２２ 発光層
８２３ 正孔輸送層
８２４ 正孔注入層
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２２２ 発光層
２２１ 電子輸送層
２２３ 正孔輸送層
２２４ 正孔注入層
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９０１ 第１のトランジスタ
９０２ 第２のトランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
１００１ 第１のトランジスタ
１００２ 第２のトランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 電極
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
５０１ａ 期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ａ 期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ａ 期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ａ 期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 層
１６ 層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 層間絶縁膜
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
５５１ 基板
５５２ 第２の電極
５５３ 第１１の層
５５４ 第１２の層
５５５ 第１３の層
５５６ 第１４の層
５５７ 第２の層
５５８ 第１の層
５５９ 第１の電極
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と第２の層と第３の層とを有し、
前記第１の層は有機物質と前記有機物質に対し電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は前記有機物質と前記有機物質に対し電子供与性を示す第２の物質とを含み、
前記第３の層は発光物質を含み、
前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、
前記第１の層は前記第１の電極と接し、
前記第３の層は前記第２の電極と接し、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の物質は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンから選択されたいずれか一つの物質であ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２の物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物から選択されたいずれか一の物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記有機物質は、一般式（１）または一般式（２）のいずれかで表される物質であることを特徴とする発光素子。
【化０１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ、水素、アルキル基のいずれか、または、Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ３とＲ４とが、それぞれ、結合して芳香環を表す。Ａｒ１〜Ａｒ４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のアリール基を表す。）
【化０２】
（式中、Ａｒ１１〜Ａｒ１４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のアリール基を表す。）
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置を表示部として用いることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
対向して設けられた第１の電極と第２の電極との間に、
第１の層と第２の層と第３の層とを有し、
前記第１の層は有機物質と前記有機物質に対し電子受容性を示す第１の物質とを含み、
前記第２の層は前記有機物質と前記有機物質に対し電子供与性を示す第２の物質とを含み、
前記第３の層は発光物質を含み、
前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とは順に積層され、
前記第１の層は前記第１の電極と接し、
前記第３の層は前記第２の電極と接し、
前記第１の電極の電位よりも前記第２の電極の電位の方が高くなるように電圧を印加したときに発光することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の物質は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンから選択されたいずれか一つの物質であ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２の物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物から選択されたいずれか一の物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記有機物質は、一般式（１）または一般式（２）のいずれかで表される物質であることを特徴とする発光素子。
【化０１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ、水素、アルキル基のいずれか、または、Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ３とＲ４とが、それぞれ、結合して芳香環を表す。Ａｒ１〜Ａｒ４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のアリール基を表す。）
【化０２】
（式中、Ａｒ１１〜Ａｒ１４は、それぞれ独立に、炭素数６〜１４のアリール基を表す。）
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置を表示部として用いることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−８１４４２（Ｐ２００９−８１４４２Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５２７６（Ｐ２００８−２７５２７６）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【分割の表示】特願２００５−３２０９５７（Ｐ２００５−３２０９５７）の分割
【原出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【分割の表示】特願２００５−３２０９５７（Ｐ２００５−３２０９５７）の分割
【原出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【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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