発光素子、発光装置及び電子機器
【課題】化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できる発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】第１の電極と第２の電極との間に電子を発生する層を有する発光素子である。電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。ここで、一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、少なくとも一はハロゲン基を表す。
【解決手段】第１の電極と第２の電極との間に電子を発生する層を有する発光素子である。電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。ここで、一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、少なくとも一はハロゲン基を表す。
【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、及びそれを用いた発光装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の電極間に発光物質を含む層を有する発光素子は、画素または光源等として用いられ、表示装置または照明装置等の発光装置に設けられている。このような発光装置において、発光素子の信頼性は、発光装置の性能と密接に関わっている。例えば、発光素子の電極間で短絡が生じると、表示画像が乱れたり、または十分な光量の光を照らすことが出来なくなる。
【０００３】
その為、近年、素子不良が少なく、長期間、安定に発光することのできる発光素子の開発が進められている。例えば、特許文献１では、モリブデン酸化物等の仕事関数の高い金属酸化物を陽極に用いることによって、低い駆動電圧で動作する発光素子を作製する技術について開示している。また、長寿命化する効果も得ている。
【特許文献１】特開平９−６３７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できる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】
【０００５】
本発明の実施に用いられるフェナントロリン誘導体は、下記一般式（１）で表される。
【０００６】
【化０１】
【０００７】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、さらにＲ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。
【０００８】
本発明の発光素子の一は、第１の電極と第２の電極との間に電子を発生する層を有する。電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。
【０００９】
本発明の発光素子の一は、第１の電極と第２の電極との間に電子を発生する層と、発光物質を含む層とを有する。ここで、電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。発光物質を含む層は、単層であっても多層であってもよい。また、多層である場合には、少なくとも一層に発光物質が含まれていればよい。
【００１０】
本発明の発光素子の一は、第１の電極と第２の電極との間に正孔を発生する層と、発光物質を含む層と、電子を発生する層とを有する。正孔を発生する層は、発光物質を含む層と第１の電極との間に設けられている。また、電子を発生する層は発光物質を含む層と第２の電極との間に設けられている。ここで、電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。発光物質を含む層は、単層であっても多層であってもよい。また、多層である場合には、少なくとも一層に発光物質が含まれていればよい。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、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。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられており、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２の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。また、第２の層と第３の層とは、第１の電極における電位が第２の電極における電位よりも低くなるように電圧を印加したときに第２の層から第３の層へ電子が注入されるように接合されている。発光物質を含む層は、単層であっても多層であってもよい。また、多層である場合には、少なくとも一層に発光物質が含まれていればよい。
【００１２】
本発明の発光装置の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを画素もしくは光源として用いたものである。
【００１３】
本発明の電子機器の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを画素として用いた発光装置を表示部に用いたものである。
【００１４】
本発明の電子機器の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを光源として用いた発光装置を照明部に用いたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施に用いるフェナントロリン誘導体は電子を受け取りやすい為、本発明を実施することによって、電子を発生しやすく、発光層への電子の供給を安定してできる発光素子を得ることができる。本発明を実施することによって、フェナントロリン誘導体のみから成る層よりも導電性が向上し、層の厚さの増加に伴う駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。また、本発明の実施に用いるフェナントロリン誘導体と金属酸化物とを混合した層は結晶化し難い為、本発明を実施することによって、電子発生層の結晶化に起因した動作不良の少ない発光素子を得ることができる。
【００１６】
本発明の実施に用いる発光素子は結晶化に起因した動作不良が少ない為、本発明を実施することによって発光素子の欠陥に起因した表示不良等の少ない発光装置を得ることができる。
【００１７】
本発明の実施に用いる発光装置は、結晶化に起因した動作不良が少ない発光素子を用いているため、表示不良等が少ない。その為、本発明を実施することによって発光装置における表示不良に起因した画像の誤認が少なく、表示画像を通して利用者に正確な情報を伝達することができる電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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）
本発明の発光素子の一態様について図１を用いて説明する。
【００２０】
図１には、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に正孔発生層１１１を有する発光素子が示されている。正孔発生層１１１と第２の電極１０２との間には、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子発生層１１５が設けられている。第１の電極１０１の電位が第２の電極１０２の電位よりも高くなるように第１の電極１０１と第２の電極１０２とに電圧を印加したとき、発光層１１３には、第１の電極１０１側から正孔が注入され、第２の電極１０２側から電子が注入される。そして、発光層１１３に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層１１３には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
【００２１】
電子発生層１１５は、電子を発生する層であり、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とが混合されて成る。このような構成の電子発生層１１５において、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、電子供与性を示す物質から電子を受け取る。つまり一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は還元され、そして電子が発生する。
【００２２】
【化０２】
【００２３】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはフッ素、塩素、ヨウ素、臭素等のハロゲン基を表し、さらにＲ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。
【００２４】
一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、フッ素等のハロゲン元素を置換基として有する為、電子を受け取り易い。そして、このような一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体を用いることによって、電子を発生させ易くなり、発光層への電子の供給を安定してできる。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合することによって、フェナントロリン誘導体のみから成る層よりも導電性が向上する。その為、電子発生層１１５を厚くすることによって、光路長を調節したり、電極面の凹凸を緩和することが容易である。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合してなる電子発生層１１５は結晶化し難い為、結晶化に起因した素子不良を生じにくい。
【００２５】
なお、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有するフェナントロリン誘導体を用いることが好ましい。また、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。また、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等、具体的にはリチウム酸化物（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）、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）等から選ばれる少なくとも一の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。これらの金属酸化物及び金属フッ化物と組み合わせることで、電子発生層１１５の結晶化を抑制することができ、結晶化に起因した素子の動作不良を低減することができる。なお、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等の金属酸化物及び金属フッ化物は、反応性が低く取り扱いが容易であるため好ましい。
【００２６】
正孔発生層１１１は、正孔を発生する層であり、正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質との中から選ばれた少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子受容性を示す物質とを混合して形成された層である。ここで、正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／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。なお、正孔輸送性の高い物質とは、電子よりも正孔の移動度が高く、電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。正孔輸送性の高い物質の具体例としては、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）、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：ＭＴＤＡＴＡ）、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。また、バイポーラ性の物質とは、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。バイポーラ性の物質として、例えば、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）、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）等が挙げられる。また、電子受容性を示す物質について特に限定はないが、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いることが好ましい。但し、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いても構わない。
【００２７】
また、発光層１１３は、発光物質を含んでいる。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層１１３は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、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、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層１１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が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。ここで、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いう。
【００２８】
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］−４Ｈ−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−（１０−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発光物質として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発光物質として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−ＢｕＤＮＡ）、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：ＢＡｌｑ）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発光物質として用いることができる。以上に挙げた発光物質はいずれも蛍光を発光する物質であるがこの他、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（略称：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。
【００２９】
また、発光物質と共に発光層１１３に含まれ、発光物質を分散状態にするために用いられる物質について特に限定はなく、発光物質として用いる物質のエネルギーギャップ等を勘案して適宜選択すればよい。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−ＢｕＤＮＡ）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、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）、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）等のキノキサリン誘導体の他、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：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を発光物質と共に用いることができる。
【００３０】
正孔輸送層１１２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔発生層１１１から発光層１１３へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層１１２を設けることによって、正孔発生層１１１と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、正孔発生層１１１に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。正孔輸送性の高い物質の具体例については、正孔発生層１１１を形成するのに用いることのできる正孔輸送性の高い物質の具体例の記載を準用する。
【００３１】
電子輸送層１１４は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、電子発生層１１５から発光層１１３へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層１１４を設けることによって、電子発生層１１５と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、電子発生層１１５に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性の高い物質とは、正孔よりも電子の移動度が高く、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送層１１４を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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）、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（ＢｚＯｓ）等が挙げられる。
【００３２】
なお、正孔輸送層１１２と電子輸送層１１４とは、それぞれ、上記の物質の他、バイポーラ性の物質を用いて形成してもよい。バイポーラ性の物質とは、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。バイポーラ性の物質として、例えば、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）、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）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の物質を用いることが好ましい。また同一のバイポーラ性の物質を用いて、正孔輸送層１１２と電子輸送層１１４とを形成しても構わない。
【００３３】
第１の電極１０１はインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第１の電極１０１を形成することができる。これは、第１の電極１０１と発光層１１３との間に正孔発生層１１１が設けられている為である。
【００３４】
また、第２の電極１０２についても、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、またはマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第２の電極１０２を形成することができる。これは、第２の電極１０２と発光層１１３との間に電子発生層１１５が設けられている為である。
【００３５】
なお、本形態では、正孔発生層１１１及び発光層１１３の他に、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図３に示すように正孔発生層１１１に換えて正孔注入層１１６を設けた発光素子であってもよい。正孔注入層１１６は、第１の電極１０１から正孔輸送層１１２へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層１１６を設けることによって、第１の電極１０１と正孔輸送層１１２との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層１１６は、正孔輸送層１１２を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第１の電極１０１を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を用いて形成することが好ましい。正孔注入層１１６を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、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）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。なお、正孔注入層１１６を設ける場合、第１の電極１０１は、インジウム錫酸化物等の仕事関数の高い物質を用いて形成することが好ましい。
【００３６】
また、発光層１１３と電子輸送層１１４との間には、図４に示すように、正孔阻止層１１７を設けてもよい。正孔阻止層１１７を設けることによって、正孔が、発光層１１３を突き抜けて第２の電極１０２の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層１１３で生成された励起エネルギーが電子輸送層１１４等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層１１７は、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層１１４を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層１１３を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を選択することによって、形成することができる。つまり、正孔阻止層１１７におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層１１４におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように、正孔阻止層１１７は形成されていればよい。同様に、発光層１１３と正孔輸送層１１２との間にも、発光層１１３を突き抜けて第１の電極１０１の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
【００３７】
なお、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４とを設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
【００３８】
以上に述べた本発明の発光素子は、電子発生層１１５の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない。その為、電子発生層１１５の厚さを変えることによって発光層１１３と第２の電極１０２との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、電子発生層１１５の厚さを厚くすることによって第２の電極１０２の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を防ぐことが容易にできる。
【００３９】
また、本発明の発光素子は、正孔発生層１１１の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない。その為、正孔発生層１１１の厚さを変えることによって発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調整することが容易である。また、正孔発生層１１１の厚さを厚くすることによって第１の電極１０１の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を防ぐことが容易にできる。
【００４０】
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一態様について図２を用いて説明する。
【００４１】
図２には、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に、第１の層２１１と、第２の層２１２と、第３の層２１３とを有する発光素子が示されている。第１の層２１１は正孔を発生し、第２の層２１２は電子を発生する。第３の層２１３は、電子輸送層２２１と、発光層２２２と、正孔輸送層２２３と、正孔発生層２２４とが順に積層されて成る。ここで、正孔発生層２２４は発光層２２２よりも第２の電極２０２側に設けられており、電子輸送層２２１は発光層２２２よりも第１の電極２０１側に設けられている。第１の電極２０１の電位が第２の電極２０２の電位よりも低くなるように第１の電極２０１と第２の電極とに電圧を印加すると、第１の層２１１から第１の電極２０１へ正孔が注入される。また、第２の層２１２から電子が、第２の電極２０２から正孔が第３の層２１３へそれぞれ注入される。第３の層２１３に注入された電子と正孔とは、発光層２２２において再結合する。発光層２２２には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
【００４２】
第１の層２１１と正孔発生層２２４とは、それぞれ、正孔を発生する層である。正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質との中から選ばれた少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子受容性を示す物質とを混合して形成された層である。ここで、正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／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。なお、正孔輸送性の高い物質とは、電子よりも正孔の移動度が高く、電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質の具体例については、それぞれ、実施の形態１における正孔輸送層１１２を形成するのに用いることができる物質の具体例についての記載を準用する。また、電子受容性を示す物質について特に限定はないが、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いることが好ましい。但し、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いても構わない。
【００４３】
第２の層２１２は、電子を発生する層であり、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とが混合されて成る。このような構成の第２の層２１２において、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、電子供与性を示す物質から電子を受け取る。つまり一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は還元され、そして電子が発生する。
【００４４】
【化０３】
【００４５】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはフッ素、塩素、ヨウ素、臭素等のハロゲン基を表し、さらにＲ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。
【００４６】
一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、フッ素等のハロゲン元素を置換基として有する為、電子を受け取り易い。そして、このような一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体を用いることによって、電子を発生させ易くなり、発光層への電子の供給を安定してできる。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合することによって、フェナントロリン誘導体のみから成る層よりも導電性が向上する。その為、第２の層２１２を厚くすることによって、光路長を調節したり、電極面の凹凸を緩和したりすることが容易である。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合してなる電子発生層１１５は結晶化し難い為、結晶化に起因した素子不良を生じにくい。
【００４７】
なお、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有するフェナントロリン誘導体を用いることが好ましい。また、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。また、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）等のアルカリ金属酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属酸化物等も電子供与性を示す物質として用いることができる。さらに、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等のアルカリ金属フッ化物、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ土類金属フッ化物、窒化カルシウム（Ｃａ３Ｎ２）等のアルカリ土類金属窒化物等も電子供与性を示す物質として用いることができる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、およびアルカリ土類金属窒化物の中から選ばれる少なくとも一の物質と、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体とを組み合わせる（混合する）ことで電子発生層１１５の結晶化を抑制することができ、結晶化に起因した素子の動作不良を低減することができる。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物等の金属化合物は、反応性が低く取り扱いが容易であるため好ましい。
【００４８】
電子輸送層２２１は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第２の層２１２から発光層２２２へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層２２１を設けることによって、第２の層２１２と発光層２２２との距離を離すことができ、その結果、第２の層２１２に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。電子輸送層２２１を形成するのに用いることができる物質の具体例については、実施の形態１における電子輸送層１１４を形成するのに用いることができる物質の具体例についての記載を準用する。
【００４９】
発光層２２２は、発光物質を含んでいる。発光層２２２は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、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、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層２２２に発光物質を分散して含ませることで、発光が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、発光物質については、実施の形態１における発光物質についての記載を準用する。ここで、発光物質と共に発光層２２２に含まれ発光物質を分散状態にするために用いられる物質については、実施の形態１に記載の発光物質と共に発光層１１３に含まれ発光物質を分散状態にするために用いられる物質についての記載を準用する。
【００５０】
正孔輸送層２２３は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔発生層２２４から発光層２２２へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層２２３を設けることによって、正孔発生層２２４と発光層２２２との距離を離すことができ、その結果、正孔発生層２２４に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層２２３は、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。正孔輸送層２２３を形成するのに用いることができる物質の具体例については、実施の形態１における正孔輸送層１１２を形成するのに用いることができる物質の具体例についての記載を準用する。
【００５１】
第１の電極２０１はインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第１の電極２０１を形成することができる。これは、第１の電極２０１と発光層２２２との間に第１の層２１１と第２の層２１２とが設けられている為である。
【００５２】
また、第２の電極２０２についても、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第２の電極２０２を形成することができる。これは、第２の電極２０２と発光層２２２との間に正孔発生層２２４が設けられている為である。
【００５３】
なお、本形態では、発光物質を含む層である第３の層２１３が電子輸送層２２１、発光層２２２、正孔輸送層２２３、正孔発生層２２４を含む多層である発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように正孔発生層２２４に換えて正孔注入層２２５を設けた発光素子であってもよい。正孔注入層２２５は、第２の電極２０２から正孔輸送層２２３へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層２２５を設けることによって、第２の電極２０２と正孔輸送層２２３との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層２２５は、正孔輸送層２２３を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第２の電極２０２を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を用いて形成することが好ましい。つまり、正孔注入層２２５を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、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）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。なお、正孔注入層２２５を設ける場合、第２の電極２０２は、インジウム錫酸化物等の仕事関数の高い物質を用いて形成することが好ましい。
【００５４】
また、発光層２２２と電子輸送層２２１との間には、図６に示すように、正孔阻止層２２６を設けてもよい。正孔阻止層２２６を設けることによって、正孔が、発光層２２２を突き抜けて第１の電極２０１の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層２２２で生成された励起エネルギーが電子輸送層２２１等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層２２６は、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層２２１を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層２２２を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を選択することによって、形成することができる。つまり、正孔阻止層２２６におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層２２１におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように、正孔阻止層１１７は形成されていればよい。同様に、発光層２２２と正孔輸送層２２３との間にも、発光層２２２を突き抜けて第２の電極２０２の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
【００５５】
なお、正孔輸送層２２３、電子輸送層２２１を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層２２３、電子輸送層２２１とを設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
【００５６】
また、以上のような、発光素子において、第２の層２１２に含まれる電子輸送性の高い物質の電子親和力と、第３の層２１３に含まれる層のうち第２の層２１２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。より具体的には、図２に示した発光素子のように、第２の層２１２と電子輸送層２２１とが接するときは、第２の層２１２に含まれる電子輸送性を有する物質と、電子輸送層２２１に含まれる電子輸送性を有する物質との電子親和力との差が、２ｅＶ以下であることが好ましく、１．５ｅＶ以下であることがさらに好ましい。このように、第２の層２１２と第３の層２１３とを接合させることによって、第２の層２１２から第３の層２１３へ効率よく電子を注入することができる。
【００５７】
以上に述べた本発明の発光素子は、第２の層２１２の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない素子である。その為、第２の層２１２の厚さを変えることによって発光層２２２と第１の電極２０１との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。
【００５８】
（実施の形態３）
本発明の発光素子は、化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できるものである。また、本発明の発光素子の一は、電子発生層の厚さを厚くすることによって電極間の短絡を防ぐことができるものである。また、本発明の発光素子の一は、電子発生層の厚さを変えることで光路長を調整し、発光の外部取り出し効率を高めたり、色純度の良い発光を得ることができるものである。その為、本発明の発光素子を画素として用いることで、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥の少ない良好な発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を画素として用いることで、表示色が良好な画像を提供できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いることで、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる発光装置を得ることができる。
【００５９】
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７〜１１を用いて説明する。
【００６０】
図７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７において、基板６５００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６５１４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）６５０４が取り付けられている。なお、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。
【００６１】
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。
【００６２】
図８は、一画素を動作するための回路を表した図である。図８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。
【００６３】
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。
【００６４】
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９１１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。
【００６５】
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９の上面図に表すように配置することができる。図９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１００５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１００３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。
【００６６】
次に、駆動方法について説明する。図１０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１０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。
【００６７】
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。
【００６８】
１フレームは、図１０に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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５０４ｂ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（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。
【００７１】
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。
【００７２】
ここで、書込期間および消去期間における、図８で示す回路の動作について説明する。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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に動作させることが好ましい。
【００７６】
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とを接続させると共に、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。
【００７７】
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と共に、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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときにおいて、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。
【００８０】
（実施の形態４）
本発明の発光素子を含む発光装置の一態様について、図１１の断面図を用いて説明する。
【００８１】
図１１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との間に正孔発生層と電子発生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。
【００８２】
なお、図１１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。
【００８３】
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。
【００８４】
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）を終端するため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。ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、及びＳｉＦ４のなかから選ばれるガスをグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。これらのガスをＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、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２〜１０００倍の範囲、圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、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５×１０１９／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／Ｖｓｅｃとなる。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図１１（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、水素または、アルキル基等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。
【００８８】
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。
【００８９】
なお、図１１（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１１（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図１１（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【００９０】
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。
【００９１】
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１１（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１１（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１１（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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１２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１２において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層及び電子発生層、正孔発生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。
【００９４】
（実施の形態５）
本発明の発光素子を画素として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥が少なく良好に表示動作する。その為、このような発光装置を表示部に適用することによって、表示欠陥に起因した表示画像の誤認等の少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる。その為、このような発光装置をバックライト等の照明部として用い、そして、このように本発明の発光装置を実装することによって、発光素子の不具合に起因して局所的に暗部が形成されるような動作不良が低減され、良好に表示することができる。
【００９５】
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１３に示す。
【００９６】
図１３（Ａ）は、本発明を適用して作製した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。図７に示したような本発明の発光素子を画素として用いた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。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置を、バックライトとして組み込んでもパーソナルコンピュータを完成させることができる。具体的には、パーソナルコンピュータの表示部に、図１４に示すように、筐体５５１１と筐体５５１４とに液晶装置５５１２と、本発明の発光素子が少なくとも一設けられた発光装置５５１３とを嵌め込むことで、本発明の発光素子を光源として用いたパーソナルコンピュータを完成できる。液晶装置５５１２には外部入力端子５５１５が装着されており、発光装置５５１３には、外部入力端子５５１６が装着されている。また、発光装置において、本発明の発光素子は、複数配列されていてもよいし、またはひとつの発光素子が基板の大部分を覆うように設けられていてもよい。発光装置５５１３において、発光素子からの発光色について特に限定はなく、白色であっても良いし、若しくは赤色、青色、緑色等でもよい。
【００９７】
図１３（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５５５１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。
【００９８】
図１３（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。
【００９９】
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。なお、電子機器は、本形態で述べたものに限定されるものではなく、ナビゲーション装置等、その他の電子機器であってもよい。
【実施例１】
【０１００】
構造式（２）で表され、本発明の実施に用いることのできる５，８−ビス［２−（３−フルオロフェニル）エテニル］−６，７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンの合成方法について説明する。
【０１０１】
【化０４】
【０１０２】
［ステップ１］
先ず構造式（３）で表される化合物、５，８−ジメチル−６、７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンを合成する。
【０１０３】
【化０５】
【０１０４】
２’−アミノアセトフェノン（２４．６ｇ、１８２ｍｍｏｌ）と１，２−シクロヘキサジオン（１０．２ｇ、９１ｍｍｏｌ）のエチレングリコールモノエチルエーテル（１００ｍＬ）溶液に触媒量（約５ｍｏｌ％）のｐ−トルエンスルホン酸一水和物を加え、４８時間加熱還流した（合成スキーム（ａ−１））。反応溶液を室温まで冷却し、析出した固体を濾過した。ろ過物をテトラヒドロフランで再結晶し、化合物を収率３８％で得た。得られた化合物をＮＭＲによって測定したところ、５，８−ジメチル−６、７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンであることが確認できた。
【０１０５】
得られた化合物のＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．４３（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４Ｈｚ）、７．９７（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．０Ｈｚ）、７．６６（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４、１５Ｈｚ）、７．５３（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．０、１５Ｈｚ）、３．１９（ｓ、４Ｈ），２．６７（ｓ、６Ｈ）。
【０１０６】
【化０６】
【０１０７】
［ステップ２］
構造式（２）で表される化合物、５，８−ビス［２−（３−フルオロフェニル）エテニル］−６，７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンの合成法を以下に示す。
【０１０８】
構造式（３）で示される化合物、５，８−ジメチル−６、７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリン（７．７ｇ、２５ｍｍｏｌ）、と３−フルオロベンズアルデヒド（９．２ｇ、７４ｍｍｏｌ）の無水酢酸（約５０ｍＬ）溶液を３６時間加熱還流した（合成スキーム（ａ−２））。反応溶液を１０％水酸化ナトリウム水溶液で塩基性にした後、酢酸エチルで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、濃縮し、残渣をアルミナクロマトグラフィー（展開溶媒、塩化メチレン）で二回精製し、化合物を得た。そして、さらに得られた化合物を分取液体クロマトグラフィー（日本分析製、リサイクル分取ＨＰＬＣ、ＬＣ−９０８Ｗ−Ｃ６０型、展開溶媒クロロホルム）を用いて精製し、その後ヘキサン／酢酸エチル混合溶媒で再結晶することで、化合物を収率１５％で得た。このようにして得られた化合物を、ＮＭＲによって測定したところ、５，８−ビス［２−（３−フルオロフェニル）エテニル］−６，７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンであることが確認できた。
【０１０９】
ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．４９（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．７Ｈｚ）、６．０８（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４Ｈｚ）、７．２６−７．８０（ｍ、１２Ｈ）、δ７．０７（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝７．２、１７．０Ｈｚ）、６．８３（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝１７．０Ｈｚ）、３．２８（ｓ、４Ｈ）。
【０１１０】
【化０７】
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図２】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図３】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図４】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図５】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図６】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図７】本発明の発光装置の一態様について説明する上面図。
【図８】本発明の発光装置に設けられた画素を駆動する為の回路の一態様について説明する図。
【図９】本発明の発光装置に含まれる画素部の一態様について説明する図。
【図１０】本発明の発光装置に含まれる画素を駆動するための駆動方法について説明するフレーム図。
【図１１】本発明の発光装置の断面の一態様について説明する図。
【図１２】本発明の発光装置の一態様について説明する図。
【図１３】本発明を適用した電子機器の一態様について説明する図。
【図１４】本発明を適用した照明装置について説明する図。
【符号の説明】
【０１１２】
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１１１ 正孔発生層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子発生層
１１６ 正孔注入層
１１７ 正孔阻止層
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
２２１ 電子輸送層
２２２ 発光層
２２３ 正孔輸送層
２２４ 正孔発生層
２２５ 正孔注入層
２２６ 正孔阻止層
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ
６５０４ プリント配線基盤
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 トランジスタ
９０２ 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 トランジスタ
１００２ 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
９５１ 基板
９５２ 電極
９５６ 電極
９５５ 層
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５３ 絶縁層
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５１１ 筐体
５５１２ 液晶装置
５５１３ 発光装置
５５１４ 筐体
５５１５ 外部入力端子
５５１６ 外部入力端子
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
【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、及びそれを用いた発光装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の電極間に発光物質を含む層を有する発光素子は、画素または光源等として用いられ、表示装置または照明装置等の発光装置に設けられている。このような発光装置において、発光素子の信頼性は、発光装置の性能と密接に関わっている。例えば、発光素子の電極間で短絡が生じると、表示画像が乱れたり、または十分な光量の光を照らすことが出来なくなる。
【０００３】
その為、近年、素子不良が少なく、長期間、安定に発光することのできる発光素子の開発が進められている。例えば、特許文献１では、モリブデン酸化物等の仕事関数の高い金属酸化物を陽極に用いることによって、低い駆動電圧で動作する発光素子を作製する技術について開示している。また、長寿命化する効果も得ている。
【特許文献１】特開平９−６３７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できる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】
【０００５】
本発明の実施に用いられるフェナントロリン誘導体は、下記一般式（１）で表される。
【０００６】
【化０１】
【０００７】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、さらにＲ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。
【０００８】
本発明の発光素子の一は、第１の電極と第２の電極との間に電子を発生する層を有する。電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。
【０００９】
本発明の発光素子の一は、第１の電極と第２の電極との間に電子を発生する層と、発光物質を含む層とを有する。ここで、電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。発光物質を含む層は、単層であっても多層であってもよい。また、多層である場合には、少なくとも一層に発光物質が含まれていればよい。
【００１０】
本発明の発光素子の一は、第１の電極と第２の電極との間に正孔を発生する層と、発光物質を含む層と、電子を発生する層とを有する。正孔を発生する層は、発光物質を含む層と第１の電極との間に設けられている。また、電子を発生する層は発光物質を含む層と第２の電極との間に設けられている。ここで、電子を発生する層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。発光物質を含む層は、単層であっても多層であってもよい。また、多層である場合には、少なくとも一層に発光物質が含まれていればよい。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、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。第１の層は第２の層よりも第１の電極側に設けられており、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２の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、金属酸化物とを含む。金属酸化物は一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し、電子供与性を示す。また、第２の層と第３の層とは、第１の電極における電位が第２の電極における電位よりも低くなるように電圧を印加したときに第２の層から第３の層へ電子が注入されるように接合されている。発光物質を含む層は、単層であっても多層であってもよい。また、多層である場合には、少なくとも一層に発光物質が含まれていればよい。
【００１２】
本発明の発光装置の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを画素もしくは光源として用いたものである。
【００１３】
本発明の電子機器の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを画素として用いた発光装置を表示部に用いたものである。
【００１４】
本発明の電子機器の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを光源として用いた発光装置を照明部に用いたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施に用いるフェナントロリン誘導体は電子を受け取りやすい為、本発明を実施することによって、電子を発生しやすく、発光層への電子の供給を安定してできる発光素子を得ることができる。本発明を実施することによって、フェナントロリン誘導体のみから成る層よりも導電性が向上し、層の厚さの増加に伴う駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。また、本発明の実施に用いるフェナントロリン誘導体と金属酸化物とを混合した層は結晶化し難い為、本発明を実施することによって、電子発生層の結晶化に起因した動作不良の少ない発光素子を得ることができる。
【００１６】
本発明の実施に用いる発光素子は結晶化に起因した動作不良が少ない為、本発明を実施することによって発光素子の欠陥に起因した表示不良等の少ない発光装置を得ることができる。
【００１７】
本発明の実施に用いる発光装置は、結晶化に起因した動作不良が少ない発光素子を用いているため、表示不良等が少ない。その為、本発明を実施することによって発光装置における表示不良に起因した画像の誤認が少なく、表示画像を通して利用者に正確な情報を伝達することができる電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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）
本発明の発光素子の一態様について図１を用いて説明する。
【００２０】
図１には、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に正孔発生層１１１を有する発光素子が示されている。正孔発生層１１１と第２の電極１０２との間には、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子発生層１１５が設けられている。第１の電極１０１の電位が第２の電極１０２の電位よりも高くなるように第１の電極１０１と第２の電極１０２とに電圧を印加したとき、発光層１１３には、第１の電極１０１側から正孔が注入され、第２の電極１０２側から電子が注入される。そして、発光層１１３に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層１１３には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
【００２１】
電子発生層１１５は、電子を発生する層であり、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とが混合されて成る。このような構成の電子発生層１１５において、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、電子供与性を示す物質から電子を受け取る。つまり一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は還元され、そして電子が発生する。
【００２２】
【化０２】
【００２３】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはフッ素、塩素、ヨウ素、臭素等のハロゲン基を表し、さらにＲ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。
【００２４】
一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、フッ素等のハロゲン元素を置換基として有する為、電子を受け取り易い。そして、このような一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体を用いることによって、電子を発生させ易くなり、発光層への電子の供給を安定してできる。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合することによって、フェナントロリン誘導体のみから成る層よりも導電性が向上する。その為、電子発生層１１５を厚くすることによって、光路長を調節したり、電極面の凹凸を緩和することが容易である。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合してなる電子発生層１１５は結晶化し難い為、結晶化に起因した素子不良を生じにくい。
【００２５】
なお、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有するフェナントロリン誘導体を用いることが好ましい。また、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。また、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等、具体的にはリチウム酸化物（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）、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）等から選ばれる少なくとも一の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。これらの金属酸化物及び金属フッ化物と組み合わせることで、電子発生層１１５の結晶化を抑制することができ、結晶化に起因した素子の動作不良を低減することができる。なお、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等の金属酸化物及び金属フッ化物は、反応性が低く取り扱いが容易であるため好ましい。
【００２６】
正孔発生層１１１は、正孔を発生する層であり、正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質との中から選ばれた少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子受容性を示す物質とを混合して形成された層である。ここで、正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／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。なお、正孔輸送性の高い物質とは、電子よりも正孔の移動度が高く、電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。正孔輸送性の高い物質の具体例としては、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）、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：ＭＴＤＡＴＡ）、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。また、バイポーラ性の物質とは、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。バイポーラ性の物質として、例えば、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）、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）等が挙げられる。また、電子受容性を示す物質について特に限定はないが、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いることが好ましい。但し、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いても構わない。
【００２７】
また、発光層１１３は、発光物質を含んでいる。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層１１３は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、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、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層１１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が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。ここで、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いう。
【００２８】
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］−４Ｈ−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−（１０−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発光物質として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発光物質として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−ＢｕＤＮＡ）、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：ＢＡｌｑ）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発光物質として用いることができる。以上に挙げた発光物質はいずれも蛍光を発光する物質であるがこの他、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（略称：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。
【００２９】
また、発光物質と共に発光層１１３に含まれ、発光物質を分散状態にするために用いられる物質について特に限定はなく、発光物質として用いる物質のエネルギーギャップ等を勘案して適宜選択すればよい。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−ＢｕＤＮＡ）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、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）、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）等のキノキサリン誘導体の他、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：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を発光物質と共に用いることができる。
【００３０】
正孔輸送層１１２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔発生層１１１から発光層１１３へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層１１２を設けることによって、正孔発生層１１１と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、正孔発生層１１１に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。正孔輸送性の高い物質の具体例については、正孔発生層１１１を形成するのに用いることのできる正孔輸送性の高い物質の具体例の記載を準用する。
【００３１】
電子輸送層１１４は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、電子発生層１１５から発光層１１３へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層１１４を設けることによって、電子発生層１１５と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、電子発生層１１５に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性の高い物質とは、正孔よりも電子の移動度が高く、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送層１１４を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、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）、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（ＢｚＯｓ）等が挙げられる。
【００３２】
なお、正孔輸送層１１２と電子輸送層１１４とは、それぞれ、上記の物質の他、バイポーラ性の物質を用いて形成してもよい。バイポーラ性の物質とは、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。バイポーラ性の物質として、例えば、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）、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）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の物質を用いることが好ましい。また同一のバイポーラ性の物質を用いて、正孔輸送層１１２と電子輸送層１１４とを形成しても構わない。
【００３３】
第１の電極１０１はインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第１の電極１０１を形成することができる。これは、第１の電極１０１と発光層１１３との間に正孔発生層１１１が設けられている為である。
【００３４】
また、第２の電極１０２についても、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、またはマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第２の電極１０２を形成することができる。これは、第２の電極１０２と発光層１１３との間に電子発生層１１５が設けられている為である。
【００３５】
なお、本形態では、正孔発生層１１１及び発光層１１３の他に、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図３に示すように正孔発生層１１１に換えて正孔注入層１１６を設けた発光素子であってもよい。正孔注入層１１６は、第１の電極１０１から正孔輸送層１１２へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層１１６を設けることによって、第１の電極１０１と正孔輸送層１１２との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層１１６は、正孔輸送層１１２を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第１の電極１０１を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を用いて形成することが好ましい。正孔注入層１１６を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、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）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。なお、正孔注入層１１６を設ける場合、第１の電極１０１は、インジウム錫酸化物等の仕事関数の高い物質を用いて形成することが好ましい。
【００３６】
また、発光層１１３と電子輸送層１１４との間には、図４に示すように、正孔阻止層１１７を設けてもよい。正孔阻止層１１７を設けることによって、正孔が、発光層１１３を突き抜けて第２の電極１０２の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層１１３で生成された励起エネルギーが電子輸送層１１４等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層１１７は、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層１１４を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層１１３を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を選択することによって、形成することができる。つまり、正孔阻止層１１７におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層１１４におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように、正孔阻止層１１７は形成されていればよい。同様に、発光層１１３と正孔輸送層１１２との間にも、発光層１１３を突き抜けて第１の電極１０１の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
【００３７】
なお、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４とを設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
【００３８】
以上に述べた本発明の発光素子は、電子発生層１１５の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない。その為、電子発生層１１５の厚さを変えることによって発光層１１３と第２の電極１０２との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、電子発生層１１５の厚さを厚くすることによって第２の電極１０２の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を防ぐことが容易にできる。
【００３９】
また、本発明の発光素子は、正孔発生層１１１の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない。その為、正孔発生層１１１の厚さを変えることによって発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調整することが容易である。また、正孔発生層１１１の厚さを厚くすることによって第１の電極１０１の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を防ぐことが容易にできる。
【００４０】
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一態様について図２を用いて説明する。
【００４１】
図２には、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に、第１の層２１１と、第２の層２１２と、第３の層２１３とを有する発光素子が示されている。第１の層２１１は正孔を発生し、第２の層２１２は電子を発生する。第３の層２１３は、電子輸送層２２１と、発光層２２２と、正孔輸送層２２３と、正孔発生層２２４とが順に積層されて成る。ここで、正孔発生層２２４は発光層２２２よりも第２の電極２０２側に設けられており、電子輸送層２２１は発光層２２２よりも第１の電極２０１側に設けられている。第１の電極２０１の電位が第２の電極２０２の電位よりも低くなるように第１の電極２０１と第２の電極とに電圧を印加すると、第１の層２１１から第１の電極２０１へ正孔が注入される。また、第２の層２１２から電子が、第２の電極２０２から正孔が第３の層２１３へそれぞれ注入される。第３の層２１３に注入された電子と正孔とは、発光層２２２において再結合する。発光層２２２には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
【００４２】
第１の層２１１と正孔発生層２２４とは、それぞれ、正孔を発生する層である。正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質との中から選ばれた少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子受容性を示す物質とを混合して形成された層である。ここで、正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／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。なお、正孔輸送性の高い物質とは、電子よりも正孔の移動度が高く、電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。正孔輸送性の高い物質およびバイポーラ性の物質の具体例については、それぞれ、実施の形態１における正孔輸送層１１２を形成するのに用いることができる物質の具体例についての記載を準用する。また、電子受容性を示す物質について特に限定はないが、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等の金属酸化物を用いることが好ましい。但し、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いても構わない。
【００４３】
第２の層２１２は、電子を発生する層であり、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とが混合されて成る。このような構成の第２の層２１２において、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、電子供与性を示す物質から電子を受け取る。つまり一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は還元され、そして電子が発生する。
【００４４】
【化０３】
【００４５】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはフッ素、塩素、ヨウ素、臭素等のハロゲン基を表し、さらにＲ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。
【００４６】
一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体は、フッ素等のハロゲン元素を置換基として有する為、電子を受け取り易い。そして、このような一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体を用いることによって、電子を発生させ易くなり、発光層への電子の供給を安定してできる。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合することによって、フェナントロリン誘導体のみから成る層よりも導電性が向上する。その為、第２の層２１２を厚くすることによって、光路長を調節したり、電極面の凹凸を緩和したりすることが容易である。また、フェナントロリン誘導体と、フェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質とを混合してなる電子発生層１１５は結晶化し難い為、結晶化に起因した素子不良を生じにくい。
【００４７】
なお、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓの電子移動度を有するフェナントロリン誘導体を用いることが好ましい。また、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体に対して電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。また、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）等のアルカリ金属酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属酸化物等も電子供与性を示す物質として用いることができる。さらに、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等のアルカリ金属フッ化物、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ土類金属フッ化物、窒化カルシウム（Ｃａ３Ｎ２）等のアルカリ土類金属窒化物等も電子供与性を示す物質として用いることができる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、およびアルカリ土類金属窒化物の中から選ばれる少なくとも一の物質と、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体とを組み合わせる（混合する）ことで電子発生層１１５の結晶化を抑制することができ、結晶化に起因した素子の動作不良を低減することができる。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物等の金属化合物は、反応性が低く取り扱いが容易であるため好ましい。
【００４８】
電子輸送層２２１は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第２の層２１２から発光層２２２へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層２２１を設けることによって、第２の層２１２と発光層２２２との距離を離すことができ、その結果、第２の層２１２に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。電子輸送層２２１を形成するのに用いることができる物質の具体例については、実施の形態１における電子輸送層１１４を形成するのに用いることができる物質の具体例についての記載を準用する。
【００４９】
発光層２２２は、発光物質を含んでいる。発光層２２２は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、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、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層２２２に発光物質を分散して含ませることで、発光が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、発光物質については、実施の形態１における発光物質についての記載を準用する。ここで、発光物質と共に発光層２２２に含まれ発光物質を分散状態にするために用いられる物質については、実施の形態１に記載の発光物質と共に発光層１１３に含まれ発光物質を分散状態にするために用いられる物質についての記載を準用する。
【００５０】
正孔輸送層２２３は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔発生層２２４から発光層２２２へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層２２３を設けることによって、正孔発生層２２４と発光層２２２との距離を離すことができ、その結果、正孔発生層２２４に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層２２３は、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成することが好ましい。正孔輸送層２２３を形成するのに用いることができる物質の具体例については、実施の形態１における正孔輸送層１１２を形成するのに用いることができる物質の具体例についての記載を準用する。
【００５１】
第１の電極２０１はインジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第１の電極２０１を形成することができる。これは、第１の電極２０１と発光層２２２との間に第１の層２１１と第２の層２１２とが設けられている為である。
【００５２】
また、第２の電極２０２についても、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質を用いて形成してもよいし、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成してもよい。このように、本形態の発光素子では、物質の仕事関数に依らずに第２の電極２０２を形成することができる。これは、第２の電極２０２と発光層２２２との間に正孔発生層２２４が設けられている為である。
【００５３】
なお、本形態では、発光物質を含む層である第３の層２１３が電子輸送層２２１、発光層２２２、正孔輸送層２２３、正孔発生層２２４を含む多層である発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように正孔発生層２２４に換えて正孔注入層２２５を設けた発光素子であってもよい。正孔注入層２２５は、第２の電極２０２から正孔輸送層２２３へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層２２５を設けることによって、第２の電極２０２と正孔輸送層２２３との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層２２５は、正孔輸送層２２３を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第２の電極２０２を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を用いて形成することが好ましい。つまり、正孔注入層２２５を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、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）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。なお、正孔注入層２２５を設ける場合、第２の電極２０２は、インジウム錫酸化物等の仕事関数の高い物質を用いて形成することが好ましい。
【００５４】
また、発光層２２２と電子輸送層２２１との間には、図６に示すように、正孔阻止層２２６を設けてもよい。正孔阻止層２２６を設けることによって、正孔が、発光層２２２を突き抜けて第１の電極２０１の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層２２２で生成された励起エネルギーが電子輸送層２２１等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層２２６は、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層２２１を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層２２２を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を選択することによって、形成することができる。つまり、正孔阻止層２２６におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層２２１におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように、正孔阻止層１１７は形成されていればよい。同様に、発光層２２２と正孔輸送層２２３との間にも、発光層２２２を突き抜けて第２の電極２０２の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
【００５５】
なお、正孔輸送層２２３、電子輸送層２２１を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層２２３、電子輸送層２２１とを設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
【００５６】
また、以上のような、発光素子において、第２の層２１２に含まれる電子輸送性の高い物質の電子親和力と、第３の層２１３に含まれる層のうち第２の層２１２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。より具体的には、図２に示した発光素子のように、第２の層２１２と電子輸送層２２１とが接するときは、第２の層２１２に含まれる電子輸送性を有する物質と、電子輸送層２２１に含まれる電子輸送性を有する物質との電子親和力との差が、２ｅＶ以下であることが好ましく、１．５ｅＶ以下であることがさらに好ましい。このように、第２の層２１２と第３の層２１３とを接合させることによって、第２の層２１２から第３の層２１３へ効率よく電子を注入することができる。
【００５７】
以上に述べた本発明の発光素子は、第２の層２１２の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない素子である。その為、第２の層２１２の厚さを変えることによって発光層２２２と第１の電極２０１との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。
【００５８】
（実施の形態３）
本発明の発光素子は、化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できるものである。また、本発明の発光素子の一は、電子発生層の厚さを厚くすることによって電極間の短絡を防ぐことができるものである。また、本発明の発光素子の一は、電子発生層の厚さを変えることで光路長を調整し、発光の外部取り出し効率を高めたり、色純度の良い発光を得ることができるものである。その為、本発明の発光素子を画素として用いることで、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥の少ない良好な発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を画素として用いることで、表示色が良好な画像を提供できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いることで、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる発光装置を得ることができる。
【００５９】
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７〜１１を用いて説明する。
【００６０】
図７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７において、基板６５００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６５１４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）６５０４が取り付けられている。なお、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。
【００６１】
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。
【００６２】
図８は、一画素を動作するための回路を表した図である。図８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。
【００６３】
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。
【００６４】
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９１１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。
【００６５】
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９の上面図に表すように配置することができる。図９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１００５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１００３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。
【００６６】
次に、駆動方法について説明する。図１０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１０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。
【００６７】
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。
【００６８】
１フレームは、図１０に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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５０４ｂ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（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。
【００７１】
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。
【００７２】
ここで、書込期間および消去期間における、図８で示す回路の動作について説明する。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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に動作させることが好ましい。
【００７６】
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とを接続させると共に、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。
【００７７】
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と共に、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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときにおいて、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。
【００８０】
（実施の形態４）
本発明の発光素子を含む発光装置の一態様について、図１１の断面図を用いて説明する。
【００８１】
図１１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との間に正孔発生層と電子発生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。
【００８２】
なお、図１１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。
【００８３】
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。
【００８４】
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）を終端するため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。ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、及びＳｉＦ４のなかから選ばれるガスをグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。これらのガスをＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、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２〜１０００倍の範囲、圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、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５×１０１９／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／Ｖｓｅｃとなる。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図１１（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、水素または、アルキル基等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。
【００８８】
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。
【００８９】
なお、図１１（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１１（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図１１（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【００９０】
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。
【００９１】
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１１（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１１（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１１（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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１２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１２において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には発光物質を含む層及び電子発生層、正孔発生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。
【００９４】
（実施の形態５）
本発明の発光素子を画素として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥が少なく良好に表示動作する。その為、このような発光装置を表示部に適用することによって、表示欠陥に起因した表示画像の誤認等の少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる。その為、このような発光装置をバックライト等の照明部として用い、そして、このように本発明の発光装置を実装することによって、発光素子の不具合に起因して局所的に暗部が形成されるような動作不良が低減され、良好に表示することができる。
【００９５】
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１３に示す。
【００９６】
図１３（Ａ）は、本発明を適用して作製した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。図７に示したような本発明の発光素子を画素として用いた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。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置を、バックライトとして組み込んでもパーソナルコンピュータを完成させることができる。具体的には、パーソナルコンピュータの表示部に、図１４に示すように、筐体５５１１と筐体５５１４とに液晶装置５５１２と、本発明の発光素子が少なくとも一設けられた発光装置５５１３とを嵌め込むことで、本発明の発光素子を光源として用いたパーソナルコンピュータを完成できる。液晶装置５５１２には外部入力端子５５１５が装着されており、発光装置５５１３には、外部入力端子５５１６が装着されている。また、発光装置において、本発明の発光素子は、複数配列されていてもよいし、またはひとつの発光素子が基板の大部分を覆うように設けられていてもよい。発光装置５５１３において、発光素子からの発光色について特に限定はなく、白色であっても良いし、若しくは赤色、青色、緑色等でもよい。
【００９７】
図１３（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５５５１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。
【００９８】
図１３（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。
【００９９】
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。なお、電子機器は、本形態で述べたものに限定されるものではなく、ナビゲーション装置等、その他の電子機器であってもよい。
【実施例１】
【０１００】
構造式（２）で表され、本発明の実施に用いることのできる５，８−ビス［２−（３−フルオロフェニル）エテニル］−６，７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンの合成方法について説明する。
【０１０１】
【化０４】
【０１０２】
［ステップ１］
先ず構造式（３）で表される化合物、５，８−ジメチル−６、７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンを合成する。
【０１０３】
【化０５】
【０１０４】
２’−アミノアセトフェノン（２４．６ｇ、１８２ｍｍｏｌ）と１，２−シクロヘキサジオン（１０．２ｇ、９１ｍｍｏｌ）のエチレングリコールモノエチルエーテル（１００ｍＬ）溶液に触媒量（約５ｍｏｌ％）のｐ−トルエンスルホン酸一水和物を加え、４８時間加熱還流した（合成スキーム（ａ−１））。反応溶液を室温まで冷却し、析出した固体を濾過した。ろ過物をテトラヒドロフランで再結晶し、化合物を収率３８％で得た。得られた化合物をＮＭＲによって測定したところ、５，８−ジメチル−６、７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンであることが確認できた。
【０１０５】
得られた化合物のＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．４３（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４Ｈｚ）、７．９７（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．０Ｈｚ）、７．６６（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４、１５Ｈｚ）、７．５３（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．０、１５Ｈｚ）、３．１９（ｓ、４Ｈ），２．６７（ｓ、６Ｈ）。
【０１０６】
【化０６】
【０１０７】
［ステップ２］
構造式（２）で表される化合物、５，８−ビス［２−（３−フルオロフェニル）エテニル］−６，７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンの合成法を以下に示す。
【０１０８】
構造式（３）で示される化合物、５，８−ジメチル−６、７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリン（７．７ｇ、２５ｍｍｏｌ）、と３−フルオロベンズアルデヒド（９．２ｇ、７４ｍｍｏｌ）の無水酢酸（約５０ｍＬ）溶液を３６時間加熱還流した（合成スキーム（ａ−２））。反応溶液を１０％水酸化ナトリウム水溶液で塩基性にした後、酢酸エチルで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、濃縮し、残渣をアルミナクロマトグラフィー（展開溶媒、塩化メチレン）で二回精製し、化合物を得た。そして、さらに得られた化合物を分取液体クロマトグラフィー（日本分析製、リサイクル分取ＨＰＬＣ、ＬＣ−９０８Ｗ−Ｃ６０型、展開溶媒クロロホルム）を用いて精製し、その後ヘキサン／酢酸エチル混合溶媒で再結晶することで、化合物を収率１５％で得た。このようにして得られた化合物を、ＮＭＲによって測定したところ、５，８−ビス［２−（３−フルオロフェニル）エテニル］−６，７−ジヒドロジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンであることが確認できた。
【０１０９】
ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．４９（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．７Ｈｚ）、６．０８（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４Ｈｚ）、７．２６−７．８０（ｍ、１２Ｈ）、δ７．０７（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝７．２、１７．０Ｈｚ）、６．８３（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝１７．０Ｈｚ）、３．２８（ｓ、４Ｈ）。
【０１１０】
【化０７】
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図２】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図３】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図４】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図５】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図６】本発明の発光素子の一態様について説明する図。
【図７】本発明の発光装置の一態様について説明する上面図。
【図８】本発明の発光装置に設けられた画素を駆動する為の回路の一態様について説明する図。
【図９】本発明の発光装置に含まれる画素部の一態様について説明する図。
【図１０】本発明の発光装置に含まれる画素を駆動するための駆動方法について説明するフレーム図。
【図１１】本発明の発光装置の断面の一態様について説明する図。
【図１２】本発明の発光装置の一態様について説明する図。
【図１３】本発明を適用した電子機器の一態様について説明する図。
【図１４】本発明を適用した照明装置について説明する図。
【符号の説明】
【０１１２】
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１１１ 正孔発生層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子発生層
１１６ 正孔注入層
１１７ 正孔阻止層
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
２２１ 電子輸送層
２２２ 発光層
２２３ 正孔輸送層
２２４ 正孔発生層
２２５ 正孔注入層
２２６ 正孔阻止層
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ
６５０４ プリント配線基盤
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 トランジスタ
９０２ 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 トランジスタ
１００２ 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
９５１ 基板
９５２ 電極
９５６ 電極
９５５ 層
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５３ 絶縁層
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５１１ 筐体
５５１２ 液晶装置
５５１３ 発光装置
５５１４ 筐体
５５１５ 外部入力端子
５５１６ 外部入力端子
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に、
一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とを含む層と、
発光物質とを含む層と、
を有することを特徴とする発光素子。
【化０１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項２】
前記電子供与性を示す物質は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類フッ化物の中から選ばれる少なくとも一の金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
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、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する第１の物質と、前記第１の物質に対し電子受容性を示す第２の物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質とを含む層と、
前記第３の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す第３の物質とを含む
ことを特徴とする発光素子。
【化０２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項４】
前記第２の物質は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物から選ばれる少なくとも一の物質であり、
前記第３の物質は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類窒化物の中から選ばれる少なくとも一の物質である
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
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、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する第１の物質と、前記第１の物質に対し電子受容性を示す第２の物質とを含み、
前記第２の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す第３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の層は前記第２の層よりも第１の電極側に設けられ、
前記第３の層は前記第２の層よりも第２の電極側に設けられ、
前記第２の層と前記第３の層とは、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも低くなるように電圧を印加したときに、前記第２の層から前記第３の層へ電子が注入されるように接合されている
ことを特徴とする発光素子。
【化０３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項６】
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、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する第１の物質と、前記第１の物質に対し電子受容性を示す第２の物質とを含み、
前記第２の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、電子輸送層と、発光層と、正孔輸送層と、正孔発生層とを含み、
前記第１の層は前記第２の層よりも第１の電極側に設けられ、
前記第３の層は前記第２の層よりも第２の電極側に設けられ、
前記第２の層と前記電子輸送層とは接している
ことを特徴とする発光素子。
【化０４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項７】
前記第２の物質は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物から選ばれる少なくとも一の物質であり、
前記第３の物質は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類フッ化物の中から選ばれる少なくとも一の物質である
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子を画素若しくは光源として用いていることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置を表示部に用いていることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
第１の電極と第２の電極との間に、
一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す物質とを含む層と、
発光物質とを含む層と、
を有することを特徴とする発光素子。
【化０１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項２】
前記電子供与性を示す物質は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類フッ化物の中から選ばれる少なくとも一の金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
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、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する第１の物質と、前記第１の物質に対し電子受容性を示す第２の物質とを含み、
前記第２の層は、発光物質とを含む層と、
前記第３の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す第３の物質とを含む
ことを特徴とする発光素子。
【化０２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項４】
前記第２の物質は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物から選ばれる少なくとも一の物質であり、
前記第３の物質は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類窒化物の中から選ばれる少なくとも一の物質である
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
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、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する第１の物質と、前記第１の物質に対し電子受容性を示す第２の物質とを含み、
前記第２の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す第３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の層は前記第２の層よりも第１の電極側に設けられ、
前記第３の層は前記第２の層よりも第２の電極側に設けられ、
前記第２の層と前記第３の層とは、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも低くなるように電圧を印加したときに、前記第２の層から前記第３の層へ電子が注入されるように接合されている
ことを特徴とする発光素子。
【化０３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項６】
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、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する第１の物質と、前記第１の物質に対し電子受容性を示す第２の物質とを含み、
前記第２の層は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体と、前記フェナントロリン誘導体に対し電子供与性を示す第３の物質とを含み、
前記第３の層は、電子輸送層と、発光層と、正孔輸送層と、正孔発生層とを含み、
前記第１の層は前記第２の層よりも第１の電極側に設けられ、
前記第３の層は前記第２の層よりも第２の電極側に設けられ、
前記第２の層と前記電子輸送層とは接している
ことを特徴とする発光素子。
【化０４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表し、Ｒ１〜Ｒ５の少なくとも一はハロゲン基を表す。）
【請求項７】
前記第２の物質は、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物から選ばれる少なくとも一の物質であり、
前記第３の物質は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類フッ化物の中から選ばれる少なくとも一の物質である
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子を画素若しくは光源として用いていることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置を表示部に用いて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２００７−１５７７５３（Ｐ２００７−１５７７５３Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４６６６１（Ｐ２００５−３４６６６１）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【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１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【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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