【課題】寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。また、寿命の長い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】 その発光素子は、第１の電極、第１の層、第２の層、第２の電極を順に有し、第１の層は、発光性を有し、第２の層は、第１の有機化合物及び第２の有機化合物を有し、第１の有機化合物は、正孔輸送性を有し、第２の有機化合物は、正孔トラップ性を有し、第２の層には、第２の有機化合物よりも第１の有機化合物が多く含まれている。なお、第１の有機化合物は正孔輸送性に代え電子輸送性を有してもよく、その場合第２の有機化合物は正孔トラップ性に代え電子トラップ性を有してもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流励起型の発光素子に関する。また、その発光素子を有する発光装置、電
子機器に関する。
より詳しくは、寿命の長い電流励起型の発光素子に関する。またそれを用いた発光装置
、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Electroluminescence）を利用した発光素子の研究
開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の
物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質
からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高
く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として
好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できること
も大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
そして、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形
成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥ
Ｄに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、
照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
そのエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であ
るか、無機化合物であるかによって大別できるが、本発明は、発光性の物質に有機化合物
を用いるものである。
その場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそ
れぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア
（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、
その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【０００６】
このようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態
が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼
ばれている。
【０００７】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、材料に依存した問題
が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
例えば、非特許文献１では、正孔ブロック層を設けることにより、燐光材料を用いた発
光素子を効率良く発光させている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】テツオ ツツイ、外８名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．３８、Ｌ１５０２−Ｌ１５０４（１９９９）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１に記載されているように正孔ブロック層は耐久性がなく、
発光素子の寿命は短く、そのため発光素子のさらなる長寿命化が望まれている。
以上のようなことから、本発明は寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。
また、寿命の長い発光装置および電子機器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】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、キャリアの移動、すなわち電子又は正孔の移動
を制御する層を設けることにより、キャリアバランスの経時変化を抑制できることを見出
した。またそれにより、寿命の長い発光素子が得られることを見出した。
【００１１】
前記のとおりであり、本発明の一は、第１の電極と第２の電極の間に、発光層とキャリ
アの移動を制御する層とを有し、前記キャリアの移動を制御する層は、第１の有機化合物
と、第２の有機化合物とを有し、前記キャリアの移動を制御する層は、前記発光層と前記
第２の電極の間に設けられており、前記第１の有機化合物は、電子輸送性の有機化合物で
あり、前記第２の有機化合物は、電子トラップ性の有機化合物であり、前記キャリアの移
動を制御する層において、前記第２の有機化合物よりも第１の有機化合物が多く含まれて
おり、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加す
ることにより、前記発光層からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
【００１２】
また、上記構成において、第２の有機化合物は第１の有機化合物の最低空軌道準位より
０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位を有することが好ましい。さらに、発光層は、電子輸
送性であることが好ましい。例えば、発光層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物と
を有し、第３の有機化合物は、第４の有機化合物よりも多く含まれており、第３の有機化
合物は電子輸送性であることが好ましい。また、第１の有機化合物と第３の有機化合物と
は異なる有機化合物であることが好ましい。
【００１３】
また、上記構成において、第１の有機化合物は、金属錯体であることが好ましい。また
、第２の有機化合物は、０．１重量％〜５重量％、または０．１ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％の
濃度で前記キャリアの移動を制御する層に含まれていることが好ましい。これによって、
キャリアがトラップされる量を適切に制御することができる。
さらに、上記構成において、第２の有機化合物は、クマリン誘導体であることが好まし
い。
【００１４】
そして、本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層とキャリアの移動を
制御する層とを有し、前記キャリアの移動を制御する層は、第１の有機化合物と、第２の
有機化合物とを有し、前記キャリアの移動を制御する層は、前記発光層と第１の電極との
間に設けられており、前記第１の有機化合物は、正孔輸送性の有機化合物であり、
前記第２の有機化合物は、正孔トラップ性の有機化合物であり、前記キャリアの移動を
制御する層において、前記第２の有機化合物よりも第１の有機化合物が多く含まれており
、
前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加すること
により、前記発光層からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
また、上記構成において、第２の有機化合物は第１の有機化合物の最高被占有軌道準位
より０．３ｅＶ以上高い最高被占有軌道準位を有することが好ましい。さらに、発光層は
、正孔輸送性であることが好ましい。例えば、発光層は、第３の有機化合物と第４の有機
化合物とを有し、第３の有機化合物は、第４の有機化合物よりも多く含まれており、第３
の有機化合物は正孔輸送性であることが好ましい。また、第１の有機化合物と第３の有機
化合物とは異なる有機化合物であることが好ましい。
【００１６】
また、第２の有機化合物は、０．１重量％〜５重量％、または０．１ｍｏｌ％〜５ｍｏ
ｌ％の濃度で前記キャリアの移動を制御する層に含まれていることが好ましい。これによ
って、キャリアがトラップされる量を適切に制御することができる。
さらに、上記構成において、第１の有機化合物は、芳香族アミン化合物であることが好
ましい。
【００１７】
そして、上記構成において、キャリアの移動を制御する層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎ
ｍ以下であることが好ましい。すなわち、キャリア輸送性である第１の有機化合物が電子
輸送性あるいは正孔輸送性のいずれの場合においても、またキャリアトラップ性の化合物
が電子トラップ性あるいは正孔トッラプ性のいずれの場合においても、キャリアの移動を
制御する層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
さらに、それらのいずれの場合においても、キャリアの移動を制御する層と発光層とは
接するように設けられていることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明
細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装
置を含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Fl
exible printed circuit）もしくはＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープもしくはＴ
ＣＰ（Tape Carrier Package）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先
にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成された基板にＣＯＧ（
Chip On Glass）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装
置に含むものとする。
【００１９】
さらに、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとす
る。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発
光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
前記のとおりであるから、本発明においては、キャリア輸送性（すなわち電子輸送性又
は正孔輸送性）である第１の有機化合物と、キャリアトラップ性（すなわち電子トラップ
性又は正孔トッラプ性）ある第２の有機化合物とを、キャリアの移動を制御する層におい
て組み合わせて用いることを特徴とするものである。
その際におけるキャリアトラップ性とは、絶対的なものではなく、キャリア輸送性との
対比における相対的なものである。
すなわち、キャリアトラップ性とは、キャリアの移動を制御する層において使用されて
いる第１の有機化合物のキャリア輸送性を所定範囲で低減できるものである。
【００２１】
その尺度としては、電子輸送性の場合には最低空軌道準位、正孔輸送性の場合には最高
被占有軌道準位を目安とすることができ、それらを用いるのがよい。
例えば、第１の有機化合物が電子輸送性である場合には、電子トラップ性の第２の有機
化合物は、前記第１の有機化合物の最低空軌道準位より０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準
位を有することが好ましい。
また、第１の有機化合物が正孔輸送性である場合には、正孔トラップ性の第２の有機化
合物は、前記第１の有機化合物の最高被占有軌道準位より０．３ｅＶ以上高い最高被占有
軌道準位を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の発光素子は、キャリアの移動を制御する層を設けており、キャリアバランスの
経時変化を抑制することができる。よって、長寿命の発光素子を得ることができる。
さらに、本発明の発光素子を、発光装置および電子機器に適用することにより、発光効
率が高く、消費電力が低減された発光装置および電子機器を得ることができる。また、寿
命の長い発光装置および電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１の発光素子を示す図。
【図２】本発明の実施の形態１における図１とは別の積層構造を持つ発光素子を示す図。
【図３】本発明の実施の形態１の発光素子の発光の態様を示す図。
【図４】図１（Ａ）で示した本発明の発光素子のバンド図の一例を示す図。
【図５】本発明の実施の形態２の発光素子を示す図。
【図６】本発明の実施の形態２における図５とは別の積層構造を持つ発光素子を示す図。
【図７】本発明の実施の形態２の発光素子の発光の態様を示す図。
【図８】図５（Ａ）で示した本発明の実施の形態２の発光素子のバンド図の一例を示す図。
【図９】本発明の実施の形態３における複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態４におけるアクティブマトリクス型発光装置を示す図。
【図１１】本発明の実施の形態４におけるパッシブマトリクス型発光装置を示す図。
【図１２】本発明の電子機器を説明する図。
【図１３】本発明の発光装置をバックライトとして用いた電子機器を示す図。
【図１４】本発明の照明装置を電気スタンドとした図。
【図１５】本発明の照明装置を室内照明装置とした図。
【図１６】実施例の発光素子を示す図。
【図１７】発光素子１の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１８】発光素子１の電圧−輝度特性を示す図。
【図１９】発光素子１の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２０】発光素子１の発光スペクトルを示す図。
【図２１】発光素子１および比較発光素子２の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図２２】発光素子３の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２３】発光素子３の電圧−輝度特性を示す図。
【図２４】発光素子３の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２５】発光素子３の発光スペクトルを示す図。
【図２６】発光素子３、発光素子４、発光素子５、比較発光素子６の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図２７】発光素子４の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２８】発光素子４の電圧−輝度特性を示す図。
【図２９】発光素子４の輝度−電流効率特性を示す図。
【図３０】発光素子４の発光スペクトルを示す図。
【図３１】発光素子５の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３２】発光素子５の電圧−輝度特性を示す図。
【図３３】発光素子５の輝度−電流効率特性を示す図。
【図３４】発光素子５の発光スペクトルを示す図。
【図３５】Ａｌｑの還元反応特性を示す図。
【図３６】ＤＰＱｄの還元反応特性を示す図。
【図３７】クマリン６の還元反応特性を示す図。
【図３８】発光素子７の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３９】発光素子７の電圧−輝度特性を示す図。
【図４０】発光素子７の輝度−電流効率特性を示す図。
【図４１】発光素子７の発光スペクトルを示す図。
【図４２】発光素子７の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図４３】発光素子８の電流密度−輝度特性を示す図。
【図４４】発光素子８の電圧−輝度特性を示す図。
【図４５】発光素子８の輝度−電流効率特性を示す図。
【図４６】発光素子８の発光スペクトルを示す図。
【図４７】発光素子８の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図４８】実施例の発光素子を説明する図。
【図４９】発光素子９の電流密度−輝度特性を示す図。
【図５０】発光素子９の電圧−輝度特性を示す図。
【図５１】発光素子９の輝度−電流効率特性を示す図。
【図５２】発光素子９の発光スペクトルを示す図。
【図５３】発光素子９の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図５４】発光素子１０の電流密度−輝度特性を示す図。
【図５５】発光素子１０の電圧−輝度特性を示す図。
【図５６】発光素子１０の輝度−電流効率特性を示す図。
【図５７】発光素子１０の発光スペクトルを示す図。
【図５８】発光素子１０の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図５９】発光素子１１の電流密度−輝度特性を示す図。
【図６０】発光素子１１の電圧−輝度特性を示す図。
【図６１】発光素子１１の輝度−電流効率特性を示す図。
【図６２】発光素子１１の発光スペクトルを示す図。
【図６３】発光素子１１の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図６４】ＢＰＡＰＱの還元反応特性を示す図。
【図６５】ＤＮＴＰＤの還元反応特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下において、本発明について、発明を実施するための最良の形態を含む実施の態様に
関し図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣
旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者
であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定し
て解釈されるものではない。
【００２５】
まず、発光素子における輝度劣化要因について説明する。発光素子は通常、一定電流に
よって駆動されることが多いが、その場合、輝度劣化とは電流効率の低下である。そして
電流効率は、流れている電流に対する光の出力であるため、流れているキャリアのうちど
のくらいが発光層内において再結合に寄与しているか（キャリアバランス）、あるいは発
光層内で再結合したキャリアのうち（つまり励起子のうち）どのくらいが発光に寄与して
いるか（量子収率）に大きく左右される。
【００２６】
してみると、輝度劣化要因としては、キャリアバランスの経時的な変化、あるいは量子
収率の経時劣化が大きなウェイトを占めていると考えられる。そのようなことから、本発
明では、キャリアバランスの経時的な変化に着目し、そのキャリアバランスの経時的な変
化を抑制することができる発光素子の開発に成功した。
【００２７】
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一態様について図１（Ａ）を用いて以下に説明する。本実施の形態
では、キャリアの移動を制御する層として、電子の移動を制御する層を設けた発光素子に
ついて説明する。
すなわち、本発明では、キャリアの移動を制御する層を用いて、キャリアバランスの経
時変化を抑制し、発光素子を長寿命化するために、電極から離れた部位でキャリアの再結
合が行われるようにしたものである。
【００２８】
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離
れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結
合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層
を組み合わせて積層されたものである。
【００２９】
本実施の形態において、発光素子は、第１の電極２０２と、第２の電極２０４と、第１
の電極２０２と第２の電極２０４との間に設けられたＥＬ層２０３とから構成されている
。なお、本形態では第１の電極２０２は陽極として機能し、第２の電極２０４は陰極とし
て機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極２０２の方が第２の電極２
０４よりも電位が高くなるように、第１の電極２０２と第２の電極２０４に電圧を印加し
たときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
【００３０】
基板２０１は発光素子の支持体として用いられる。基板２０１としては、例えばガラス
、またはプラスチックなどを用いることができる。
なお、本発明の発光素子においては、基板２０１は、該発光素子を利用する製品である
発光装置あるいは電気機器中に残存するようにしてよいが、発光素子の作製工程において
支持体として機能するものであってもよく、その場合には最終製品中に残存しないことに
なる。
【００３１】
第１の電極２０２としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合
金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例
えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、珪素若しくは酸化珪素
を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zin
c Oxide）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が
挙げられる。
【００３２】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法など
を応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製しても構わない。例えば
、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化
亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、
酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウ
ムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したタ
ーゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、
白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（
Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔ
ｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。
【００３３】
また、第１の電極と接する層として、後述する複合材料を含む層を用いた場合には、第
１の電極として、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、お
よびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａ
ｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等を用いることができる。
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数
の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う
。
【００３４】
また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、
すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（
Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこ
れらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ
）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アル
カリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。ま
た、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金の膜はスパッタリング法により形成
することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜するこ
とも可能である。
【００３５】
ＥＬ層２０３は、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４の層２１４
、第５の層２１５、第６の層２１６を有しており、このＥＬ層２０３において、第３の層
２１３は発光層、第４の層２１４はキャリアの移動を制御する層である。なお、本発明に
おいては、ＥＬ層２０３は、本実施の形態で示すキャリアの移動を制御する層と、発光層
とを有していればよく、その他の層積層構造については特に限定されない。例えば、正孔
注入層、正孔輸送層、発光層、キャリアの移動を制御する層、電子輸送層、電子注入層等
を適宜組み合わせて構成することができる。
【００３６】
第１の層２１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質とし
ては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、
マンガン酸化物等を用いることができる。
この他、低分子の有機化合物としては、フタロシアニン（略称：Ｈ₂Ｐｃ）、銅（II）
フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフ
タロシアニン系の化合物が挙げられる。
【００３７】
さらに、低分子の有機化合物としては、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：ＭＴＤＡＴ
Ａ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］
ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェ
ニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：
ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェ
ニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−
３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１
）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ
］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）
−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（
略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等が挙げられる。
【００３８】
また、第１の層２１１として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させ
た複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を
含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶ
ことができる。つまり、第１の電極２０２として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事
関数の小さい材料を用いることができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質と
アクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。
【００３９】
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳
香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化
合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の
高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上の正孔移動
度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれ
ば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化
合物を具体的に列挙する。
【００４０】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＭＴＤＡＴＡ、ＴＤＡＴ
Ａ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣ
Ｎ１、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称
：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフ
ェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）等の芳香族ア
ミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３
，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−
［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：Ｃ
ｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テト
ラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を挙げることができる。
【００４１】
また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ
−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、
９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−
ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−
ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０
−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン
（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセ
ン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒ
ｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラ
セン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン等の
芳香族炭化水素化合物を挙げることができる。
【００４２】
さらに、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン
、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９
’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’
−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２
，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセ
ン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）
ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェ
ニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニ
ル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を挙げることができる
。
【００４３】
また、アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６
−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ₄−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や
、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に
属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、
酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レ
ニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定
であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００４４】
また、第１の層２１１としては、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー
等）を用いることができる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）
、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ
’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェ
ニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチル
フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）など
の高分子化合物が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポ
リ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスル
ホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合
物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、第１の層２１１として用
いてもよい。
【００４５】
第２の層２１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質とし
ては、低分子の有機化合物としては、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、４，４’−
ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニ
ル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン
−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン
化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上の正孔
移動度を有する物質である。
【００４６】
但し、第２の層２１２については、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、前記
以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけで
なく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、第２の層２１２として、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ
などの高分子化合物を用いることもできる。
【００４７】
第３の層２１３は、発光性の高い物質を含む層であり、本発明の発光層に該当し、種々
の材料を用いることができる。低分子の有機化合物としては、具体的には、青色系の発光
材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，
Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−
カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルア
ミン（略称：ＹＧＡＰＡ）などが挙げられる。
【００４８】
また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ
，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９
，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェ
ニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−
ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジ
アミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イ
ル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン
（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル
）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラ
セン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン
−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。
【００４９】
また、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−
４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。さら
に、赤色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）
テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１３−ジフェニル−Ｎ
，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオ
ランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。また、ビ
ス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナトーＮ，Ｃ^3'］イリジウム（
III）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ））のような燐光材料を
用いることもできる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層を、発光層と、陰極として機能
する第２の電極との間に設けており、そのため、発光層は、電子輸送性であることが好ま
しい。発光層が電子輸送性の場合、従来では発光層内からの電子の突き抜けを防ぐため、
電子ブロック層を発光層の陽極側に設けていた。しかしながら、その電子ブロック機能が
経時的に劣化すると、再結合領域が電子ブロック層内（あるいは正孔輸送層内）にまで及
んでしまい、電流効率の低下（すなわち輝度劣化）が顕著となる。
他方本発明の場合は、逆に、発光層の手前（陰極側）において電子の移動を制御してい
るため、多少電子のバランス（正孔に対する移動度や電荷量等）が崩れたとしても、発光
層内における再結合の割合は変化しにくく、輝度が低下しにくいというメリットがある。
【００５１】
なお、発光層としては、上述した発光性の高い物質を他の物質に分散させた構成として
もよい。発光性の物質を分散させるための材料としては、各種のものを用いることができ
、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（Ｈ
ＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【００５２】
なお、本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層を、発光層と、陰極として機能
する第２の電極との間に設けるため、発光層は、電子輸送性であることが好ましい。つま
り、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高いことが好ましい。よって、上述した発光性の
高い物質を分散させるための材料としては、電子輸送性の有機化合物であることが好まし
い。
【００５３】
具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）、ト
リス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｍｑ₃）、ビス
（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（II）（略称：ＢｅＢｑ₂）、
ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（III
）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（II）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［
２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（II）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［
２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（II）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属
錯体を用いることができる。
【００５４】
さらに、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３
，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル
フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）
、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−
１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼ
ントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、
バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの
複素環化合物も用いることができる。
【００５５】
また、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾー
ル（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アント
リル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，
５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチ
ル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチ
ル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ
）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）
、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）
、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３
）などの縮合芳香族化合物を用いることができる。
【００５６】
また、発光性の物質を分散させるための材料は複数種用いることができる。例えば、結
晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。さら
に、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ
等を添加してもよい。
また、発光性の高い物質を他の物質に分散させた構成とすることにより、第３の層２１
３の結晶化を抑制することができる。さらに、発光性の高い物質の濃度が高いことによる
濃度消光を抑制することができる。
【００５７】
また、発光層である第３の層２１３として高分子化合物を用いることができる。具体的
には、青色系の発光材料として、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル
）（略称：ＰＯＦ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ
−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ
｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−
ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げ
られる。
【００５８】
さらに、緑色系の発光材料として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）
、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ
［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，
９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ
−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。
【００５９】
また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキ
ソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチル
チオフェン−２，５−ジイル）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シア
ノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル
アミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロ
キシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−
ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−
ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００６０】
第４の層２１４はキャリアの移動を制御する層であり、２種類以上の物質を含む。
本発明の発光素子においては、このキャリアの移動を制御する層を有することが最大の
特徴であり、その制御する層は、キャリア輸送性の有機化合物である第１の有機化合物と
キャリアトラップ性の有機化合物である第１の有機化合物を含むものである。
そのキャリア輸送性の有機化合物には、電子輸送性の化合物と正孔輸送性の化合物があ
り、またキャリアトラップ性の有機化合物には電子トラップ性の化合物と正孔トラップ性
の化合物とがある。
【００６１】
本実施の形態の第４の層２１４においては、第１の有機化合物は、第２の有機化合物よ
りも多く含まれている。本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層を、発光機能を
担う層、すなわち発光層よりも陰極として機能する第２の電極側に設ける場合について説
明する。つまり、発光機能を担う第３の層２１３と第２の電極２０４との間に設ける場合
について説明する。
発光機能を担う層よりも陰極として機能する第２の電極側に設ける場合、第１の有機化
合物は、電子輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。つまり、第１の有機化合
物は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質であることが好ましい。
【００６２】
それに対して、第２の有機化合物は、電子をトラップする機能を有する有機化合物であ
ることが好ましい。つまり、第２の有機化合物は、第１の有機化合物の最低空軌道準位（
ＬＵＭＯ準位）より０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）を有する有機化
合物であることが好ましい。
第２の有機化合物が含まれることにより、層全体としては、第１の有機化合物のみから
なる層よりも電子輸送速度が小さくなる。つまり、第２の有機化合物を添加することによ
り、キャリアの移動を制御することが可能となる。また、第２の有機化合物の濃度を制御
することにより、キャリアの移動速度を制御することが可能となる。
具体的には、第２の有機化合物の濃度は、０．１重量％〜５重量％、または、０．１ｍ
ｏｌ％〜５ｍｏｌ％であることが好ましい。
【００６３】
また、第２の有機化合物は発光してもよいが、その場合には、発光素子の色純度を保つ
ため、発光機能を担う層の発光色と第２の有機化合物の発光色とが同系色の発光色である
ことが好ましい。例えば、発光機能を担う層に含まれる有機化合物がＹＧＡ２ＳやＹＧＡ
ＰＡのような青色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物はアクリドン
、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ、クマリン３０などの青色〜青緑色
の発光を示す物質であることが好ましい。これによって、第２の有機化合物が意に反して
発光した場合にも発光素子の色純度を保つことができる。
【００６４】
また、発光機能を担う層に含まれる有機化合物が２ＰＣＡＰＡ、２ＰＣＡＢＰｈＡ、２
ＤＰＡＰＡ、２ＤＰＡＢＰｈＡ、２ＹＧＡＢＰｈＡ、ＤＰｈＡＰｈＡのような緑色系の発
光色を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物はＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン
（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１８
−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジ
オン（略称：ＤＭＮＱｄ−１）、９，１８−ジヒドロ−９，１８−ジメチルベンゾ［ｈ］
ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ
−２）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などの青緑色〜
黄緑色の発光を示す物質であることが好ましい。
【００６５】
また、発光機能を担う層に含まれる有機化合物がルブレン、ＢＰＴのような黄色系の発
光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物はＤＭＱｄ、（２−｛２−［４−（９
Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−
イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭＣｚ）などの黄緑色〜黄橙色の発光を示す
物質であることが好ましい。
【００６６】
また、発光機能を担う層に含まれる有機化合物がｐ−ｍＰｈＴＤ、ｐ−ｍＰｈＡＦＤの
ような赤色系の発光を示す有機化合物である場合、第２の有機化合物は（２−｛２−［４
−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン
）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７
−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ
−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、｛２−（１，１−ジ
メチルエチル）−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラ
メチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン
−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、ナイルレッドなどの橙色〜
赤色の発光を示す物質であることが好ましい。
【００６７】
また、発光機能を担う層の発光材料が燐光材料である場合、第２の有機化合物も燐光材
料であることが好ましい。例えば、発光材料が上述したＩｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）で
ある場合、Ｉｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）は赤色発光を示すため、第２の有機化合物とし
て赤色の燐光材料である（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェ
ニル）キノキサリナト］イリジウム（III）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ））な
どを用いればよい。なお、上述した化合物は、発光素子に用いられる化合物の中でもＬＵ
ＭＯ準位が低い化合物であり、後述する第１の有機化合物に添加することで良好な電子ト
ラップ性を示す。
【００６８】
なお、第２の有機化合物としては、上記に列挙した物質の中でも、ＤＭＱｄ、ＤＰＱｄ
、ＤＭＮＱｄ−１、ＤＭＮＱｄ２のようなキナクリドン誘導体が化学的に安定であるため
好ましい。すなわち、キナクリドン誘導体を適用することにより、特に発光素子を長寿命
化することができる。また、キナクリドン誘導体は緑色系の発光を示すため、本発明の発
光素子の素子構造は、緑色系の発光素子に対して特に有効である。緑色は、フルカラーデ
ィスプレイを作製する際には最も輝度が必要な色であるため、劣化が他の色に比して大き
くなってしまう場合があるが、本発明を適用することによりそれを改善することができる
。
【００６９】
また、第４の層２１４に含まれる第１の有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物
である。つまり、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質である。具体的には、Ａｌ
ｑ、Ａｌｍｑ₃、ＢｅＢｑ₂、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＢＡｌｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなど
の金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環
化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰ
ＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３などの縮合芳香族化合物を用いることができる。
【００７０】
また、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン
−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−
２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ
−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。中でも電子に対して安定な金属錯
体であることが好ましい。
【００７１】
また、先に述べたように、第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第１の有機化合物のＬ
ＵＭＯ準位より０．３ｅＶ以上低いことが好ましい。したがって、用いる第２の有機化合
物の種類に応じて、そのような条件を満たすように適宜第１の有機化合物を選択すればよ
い。例えば、後記する実施例に示すように、第２の有機化合物としてＤＰＱｄやクマリン
６を用いる場合、第１の有機化合物としてＡｌｑを用いることで、上述の条件を満たすよ
うになる。
【００７２】
なお、第３の層２１３に含まれる発光性の高い物質の発光色と、第４の層２１４に含ま
れる第２の有機化合物の発光色は同系色の発光色であることが好ましい。そのため、発光
性の高い物質の発光スペクトルのピーク値と第２の有機化合物の発光スペクトルのピーク
値との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、発光
性の高い物質の発光色と第２の有機化合物の発光色は、同系色の発光色となる。よって、
電圧等の変化により、第２の有機化合物が発光した場合にも、発光色の変化を抑制するこ
とができる。
【００７３】
ただし、必ずしも第２の有機化合物が発光する必要はない。例えば、発光性の高い物質
の方が発光効率が高い場合は、実質的に発光性の高い物質の発光のみが得られるように、
第４の層２１４における第２の有機化合物の濃度を調節する（第２の有機化合物の発光が
抑制されるように、その濃度を若干低くする）ことが好ましい。この場合、発光性の高い
物質の発光色と第２の有機化合物の発光色は同系統の発光色である（すなわち、同程度の
エネルギーギャップを持つ）ため、発光性の高い物質から第２の有機化合物へのエネルギ
ー移動は生じにくく、高い発光効率が得られる。
【００７４】
なお、第２の有機化合物は、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ、クマ
リン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などのクマリン誘導体である
ことが好ましい。クマリン誘導体は、電子トラップ性が弱いため、第１の有機化合物に添
加する濃度が比較的高くてもよい。つまり、濃度の調節がしやすく、所望の性質を有する
キャリアの移動を制御する層を得ることができる。また、クマリン誘導体は発光効率が高
いため、第２の有機化合物が発光した場合、発光素子全体の発光効率の低下を抑制するこ
とができる。
【００７５】
図４は、図１（Ａ）で示した本発明の発光素子のバンド図の一例である。図４において
、第１の電極２０２から注入された正孔は、正孔注入性の高い物質が含まれる第１の層２
１１、正孔輸送性の高い物質が含まれる第２の層２１２を通り、発光性の高い物質が含ま
れる第３の層２１３に注入される。一方、第２の電極２０４から注入された電子は、電子
注入性の高い物質が含まれる第６の層２１６、電子輸送性の高い物質が含まれる第５の層
２１５を通り、キャリアの移動を制御する層である第４の層２１４に注入される。キャリ
アの移動を制御する層に注入された電子は、電子トラップ性を有する第２の有機化合物に
より、電子の移動が遅くなる。遅くなった電子は、発光性の高い物質を含む第３の層２１
３に注入され、正孔と再結合し、発光する。
【００７６】
例えば、第３の層２１３が電子輸送性を有する場合、第２の層２１２から第３の層２１
３に注入された正孔は移動が遅くなる。また、第４の層２１４から第３の層２１３に注入
された電子は、第４の層２１４で移動が遅くなっているため、第３の層２１３でも移動が
遅い。よって、移動の遅い正孔と移動の遅い電子が第３の層２１３で再結合するため、再
結合確率が高くなり、発光効率が向上する。
【００７７】
もし第４の層２１４を設けない従来の発光素子であれば、電子の移動は遅くならないま
ま第３の層２１３に注入され、第２の層２１２と第３の層２１３との界面付近まで達する
。そのため、発光領域は第２の層２１２と第３の層２１３との界面近傍に形成される。そ
の場合、電子が第２の層２１２にまで達してしまい、第２の層２１２を劣化させる恐れが
ある。また、経時的に第２の層２１２にまで達してしまう電子の量が増えていくと、経時
的に発光層内での再結合確率が低下していくことになるため、素子寿命の低下（輝度の経
時劣化）に繋がってしまう。
【００７８】
本発明の発光素子において、第２の電極２０４から注入された電子は、電子注入性の高
い物質が含まれる第６の層２１６、電子輸送性の高い物質が含まれる第５の層２１５を通
り、キャリアの移動を制御する層である第４の層２１４に注入される。ここで、第４の層
２１４は、電子輸送性を有する第１の有機化合物に、電子をトラップする機能を有する第
２の有機化合物を添加した構成となっている。したがって、第４の層２１４に注入された
電子は、その移動が遅くなり、第３の層２１３への電子注入が制御される。
【００７９】
その結果、従来では正孔輸送性の高い物質が含まれる第２の層２１２と第３の層２１３
との界面近傍で形成されたはずの発光領域が、本発明の発光素子においては、第３の層２
１３から、第３の層２１３と第４の層２１４との界面付近にかけて形成されることになる
。したがって、電子が第２の層２１２にまで達してしまい、正孔輸送性の高い物質が含ま
れる第２の層２１２を劣化させる可能性が低くなる。また正孔に関しても、第４の層２１
４が電子輸送性を有する第１の有機化合物を有しているため、正孔が第５の層２１５にま
で達して電子輸送性の高い物質が含まれる第５の層２１５を劣化させる可能性は低い。
【００８０】
さらに、本発明においては、第４の層２１４において、単に電子移動度の遅い物質を適
用するのではなく、電子輸送性を有する有機化合物、すなわちキャリア輸送性の有機化合
物に、電子をトラップする機能を有する有機化合物、すなわちキャリアトップ性の有機化
合物を添加している点が重要である。このような構成とすることで、単に第３の層２１３
への電子注入を制御するだけではなく、その制御された電子注入量が経時的に変化するの
を抑制することができる。以上のことから本発明の発光素子は、発光素子において経時的
にキャリアバランスが悪化して再結合確率が低下していく現象を防ぐことができるため、
素子寿命の向上（輝度の経時劣化の抑制）に繋がる。
【００８１】
本発明の発光素子は、発光層と正孔輸送層との界面または発光層と電子輸送層との界面
に発光領域が形成されていないため、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域が近接すること
による劣化の影響を受けることがない。また、キャリアバランスの経時的な変化（特に電
子注入量の経時的変化）を抑制することができる。したがって、劣化が少なく、寿命の長
い発光素子を得ることができる。
【００８２】
また、第４の層２１４に含まれる第２の有機化合物の発光色と、発光層である第３の層
２１３に含まれる発光性の高い物質の発光色とは、同系色の発光色であることが好ましい
。具体的には、第２の有機化合物の発光スペクトルのピーク値と発光性の高い物質の発光
スペクトルのピーク値との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であ
ることにより、第２の有機化合物の発光色と発光性の高い物質の発光色は、同系色の発光
色となる。よって、電圧等の変化により、第２の有機化合物が発光した場合にも、発光色
の変化を抑制することができる。ただし、必ずしも第２の有機化合物が発光する必要はな
い。
【００８３】
また、第４の層２１４の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。厚す
ぎる膜厚だと、キャリアの移動速度を低下させすぎてしまい、駆動電圧が高くなってしま
う。また、薄すぎる膜厚だと、キャリアの移動を制御する機能を実現しなくなってしまう
。よって、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００８４】
第５の層２１５は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、低分子の有機化合
物として、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ₃、ＢｅＢｑ₂、ＢＡｌｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金
属錯体を用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ
、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物も用いることができる。ここに述べ
た物質は、主に１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よ
りも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わ
ない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層
したものとしてもよい。
【００８５】
また、第５の層２１５として、高分子化合物を用いることができる。例えば、ポリ［（
９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル
）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）
−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを
用いることができる。
【００８６】
また、第６の層２１６は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物
質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム
（ＣａＦ₂）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いる
ことができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ
）を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有
する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いるこ
とにより、第２の電極２０４からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【００８７】
第２の電極２０４を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ
以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる
。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素
、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム
（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、および
これらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土
類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、ア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金の膜はスパッタリング法により形成するこ
とも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可
能である。
【００８８】
また、第２の電極２０４と第５の層２１５との間に、電子注入を促す機能を有する層で
ある第６の層２１６を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴ
Ｏ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第
２の電極２０４として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やイ
ンクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【００８９】
また、ＥＬ層の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いること
ができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構
わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
例えば、上述した材料のうち、高分子化合物を用いて湿式法でＥＬ層を形成してもよい
。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の
有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてＥＬ層を形成してもよい。
また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料の
ペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの
乾式法を用いて形成しても良い。
【００９０】
以下、具体的な発光素子の形成方法を示す。本発明の発光素子を表示装置に適用し、発
光層を塗り分ける場合には、発光層は湿式法により形成することが好ましい。発光層をイ
ンクジェット法を用いて形成することにより、大型基板であっても発光層の塗り分けが容
易となる。
【００９１】
例えば、図１（Ａ）に示した構成において、第１の電極を乾式法であるスパッタリング
法、第１の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第２の層を乾式法であ
る真空蒸着法、第３の層を湿式法であるインクジェット法、第４の層を乾式法である共蒸
着法、第５の層および第６の層を乾式法である真空蒸着法、第２の電極を湿式法であるイ
ンクジェット法やスピンコート法を用いて形成してもよい。
【００９２】
また、第１の電極を湿式法であるインクジェット法、第１の層を乾式法である真空蒸着
法、第２の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第３の層を湿式法であ
るインクジェット法、第４の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第５
の層および第６の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第２の電極を湿
式法であるインクジェット法やスピンコート法を用いて形成してもよい。なお、上記の方
法に限らず、湿式法と乾式法を適宜組み合わせればよい。
【００９３】
例えば、図１（Ａ）に示した構成の場合、第１の電極を乾式法であるスパッタリング法
、第１の層および第２の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、発光層で
ある第３の層を湿式法であるインクジェット法、第４の層を乾式法である共蒸着法、第５
の層および第６の層を乾式法である真空蒸着法、第２の電極を乾式法である真空蒸着法で
形成することができる。
【００９４】
つまり、第１の電極が所望の形状で形成されている基板上に、第１の層から第３の層ま
でを湿式法で形成し、第４の層から第２の電極までを乾式法で形成することができる。こ
の方法では、第１の層から第３の層までを大気圧で形成することができ、第３の層の塗り
分けも容易である。また、第４の層から第２の電極までは、真空一貫で形成することがで
きる。よって、工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。
【００９５】
一例を以下に示す。第１の電極上に、第１の層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを形成する。
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは水溶性であるため、水溶液としてスピンコート法やインクジェット
法などにより、成膜することができる。第２の層は設けず、第１の層上に発光層として第
３の層を設ける。発光層は、すでに形成されている第１の層（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）が溶
解しない溶媒（トルエン、ドデシルベンゼン、あるいはドデシルベンゼンとテトラリンと
の混合溶媒など）に、発光性の物質を溶かした溶液を用いてインクジェット法を用いて形
成することができる。次に、第３の層上に第４の層を形成するが、第４の層を湿式法で形
成する場合には、すでに形成されている第１の層および第３の層が溶解しない溶媒を用い
て形成しなくてはならない。その場合、溶媒の選択肢が狭まるため、乾式法を用いて形成
する方が容易である。よって、第４の層から第２の電極までを乾式法である真空蒸着法を
用いて真空一貫で形成することにより、工程を簡略化することができる。
【００９６】
また、図２（Ａ）に示した構成の場合、上記の方法とは逆の順番で、第２の電極を乾式
法であるスパッタリングまたは真空蒸着法、第６の層から第５の層を乾式法である真空蒸
着法、第４の層を乾式法である共蒸着法、第３の層を湿式法であるインクジェット法、第
２の層および第１の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第１の電極を
湿式法であるインクジェット法やスピンコート法により形成することができる。この方法
では、第２の電極から第４の層までを乾式法により真空一貫で形成し、第３の層から第１
の電極までを大気圧で形成することができる。よって、工程を簡略化し、生産性を向上さ
せることができる。
【００９７】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極２０２と第２の電極２０４
との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層２０３において正孔と電子とが再結合し
、発光するものである。
発光は、第１の電極２０２または第２の電極２０４のいずれか一方または両方を通って
外部に取り出される。従って、第１の電極２０２または第２の電極２０４のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極である。
【００９８】
第１の電極２０２のみが透光性を有する電極である場合、図３（Ａ）に示すように、発
光は第１の電極２０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極２０４のみが
透光性を有する電極である場合、図３（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極２０４を通
って基板と逆側から取り出される。第１の電極２０２および第２の電極２０４がいずれも
透光性を有する電極である場合、図３（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極２０２およ
び第２の電極２０４を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【００９９】
なお、第１の電極２０２と第２の電極２０４との間に設けられる層の構成は、上記のも
のには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように
、第１の電極２０２および第２の電極２０４から離れた部位に正孔と電子とが再結合する
発光領域を設けた構成であり、キャリアの移動を制御する層を有する構成であれば、上記
以外のものでもよい。
【０１００】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸
送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及
び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、本実施の形態で示すキャリアの移動
を制御する層および発光層を適宜組み合わせて構成すればよい。
【０１０１】
なお、本実施の形態で示すキャリアの移動を制御する層は、電子の移動を制御するもの
であるため、発光層よりも陰極として機能する電極側に設けることが好ましい。
例えば、図１（Ｂ）に示すように、発光機能を担う第３の層２１３と、キャリアの移動
を制御する層である第４の層２１４との間に、電子輸送性の高い物質を含む第７の層２１
７を設けてもよい。
【０１０２】
より好ましくは、キャリアの移動を制御する層は発光層と接するように設けることが望
ましい。キャリアの移動を制御する層を発光層と接するように設けることにより、発光層
への電子注入を直接制御できるため、発光層内におけるキャリアバランスの経時変化をよ
り抑制することができ、素子寿命向上に関してより大きな効果が得られる。また、電子輸
送性の高い物質を含む第７の層２１７を設けることがないので、プロセス的にも簡便とな
る。
【０１０３】
なお、キャリアの移動を制御する層を発光層と接するよう設ける場合には、キャリアの
移動を制御する層に含まれる第１の有機化合物と、発光層に多く含まれている有機化合物
とは、異なる有機化合物であることが好ましい。特に、発光層の構成が、発光性の高い物
質を分散させる物質（第３の有機化合物）と、発光性の高い物質（第４の有機化合物）と
を含む場合、第３の有機化合物と、第１の有機化合物とは、異なる有機化合物であること
が好ましい。このような構成により、キャリアの移動を制御する層から発光層へのキャリ
ア（本実施の形態においては電子）の移動が、第１の有機化合物と第３の有機化合物との
間においても抑制され、キャリアの移動を制御する層を設ける効果がより高くなる。
【０１０４】
また、図２（Ａ）に示す発光素子は、基板２０１上に、陰極として機能する第２の電極
２０４、ＥＬ層２０３、陽極として機能する第１の電極２０２とが順に積層された構成と
なっている。ＥＬ層２０３は、第１の層２１１、第２の層２１２、第３の層２１３、第４
の層２１４、第５の層２１５、第６の層２１６を有する。第４の層２１４は、第３の層２
１３よりも陰極として機能する第２の電極側に設けられている。
【０１０５】
本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製
している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型
の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に
、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された発光素子
を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマ
トリクス型の発光装置を作製できる。
【０１０６】
なお、その際におけるＴＦＴの構造については、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴ
でもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路に
ついても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまた
はＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いら
れる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、
結晶性半導体膜を用いてもよい。
【０１０７】
本発明の発光素子は、キャリアの移動を制御する層を有している。キャリアの移動を制
御する層は、２種類以上の物質を含むため、物質の組み合わせや混合比、膜厚などを制御
することにより、キャリアバランスを精密に制御することが可能である。
さらに、物質の組み合わせや混合比、膜厚などの制御でキャリアバランスを制御するこ
とが可能であるので、従来よりも容易にキャリアバランスの制御が可能となる。つまり、
用いる材料そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等により、キャリアの移動
を制御することができる。
【０１０８】
また、キャリアの移動を制御する層を用いてキャリアバランスを向上させることにより
、発光素子の発光効率を向上させることができる。
さらに、キャリアの移動を制御する層を用いることにより、過剰の電子が注入されるこ
とや、発光層を突き抜けて正孔輸送層や正孔注入層へ電子が達することを抑制することが
できる。正孔輸送層や正孔注入層へ電子が達してしまうと、発光層内で再結合する確率が
低下してしまい（すなわちキャリアバランスが崩れてしまい）、経時的な発光効率の低下
を招いてしまう。つまり、発光素子の寿命が短くなってしまう。
【０１０９】
しかしながら、本発明では、本実施の形態で示すように、キャリアの移動を制御する層
を用いることにより、過剰の電子が注入されることや、発光層を突き抜けて正孔輸送層や
正孔注入層へ電子が達することを抑制し、経時的な発光効率の低下を抑制することができ
る。つまり、長寿命の発光素子を得ることができる。
さらに詳述すれば、キャリアの移動を制御する層に含まれる２種類以上の物質のうち、
第１の有機化合物よりも少なく含まれている第２の有機化合物を用いてキャリアの移動を
制御している。よって、キャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成
分でキャリアの移動を制御することが可能である。その結果、経時劣化しにくく、発光素
子の長寿命化を実現することができる。
【０１１０】
つまり、単一物質によりキャリアバランスを制御する場合に比べ、キャリアバランスの
変化が起きにくい。例えば、単一物質により形成された層でキャリアの移動を制御する場
合には、部分的なモルフォロジーの変化や、部分的な結晶化により、層全体のバランスが
変化してしまう。そのため、経時劣化しやすい。しかし、本実施の形態で示すように、キ
ャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリアの移動を制御
することにより、モルフォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくなり、経時劣化
が起きにくい。よって、経時的な発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得る
ことができる。
【０１１１】
本実施の形態で示したように、キャリアの移動を制御する層を、発光層と陰極として機
能する第２の電極との間に設ける構成は、電子過多の発光素子に適用すると特に有効であ
る。例えば、発光層が、電子輸送性であり、第２の電極から注入された電子が発光層を突
き抜けてしまう割合が経時的に増加していく恐れがあるような場合において本実施の形態
で示した構成を適用すると特に有効である。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１１２】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１とは異なる本発明の発光素子の一態様であり、それにつ
いて図５（Ａ）を用いて説明する。本実施の形態は、キャリアの移動を制御する層として
、正孔の移動を制御する層を設けた発光素子であり、それについて説明する。
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離
れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結
合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層
を組み合わせて積層されたものである。
【０１１３】
本実施の形態において、発光素子は、第１の電極４０２と、第２の電極４０４と、第１
の電極４０２と第２の電極４０４との間に設けられたＥＬ層４０３とから構成されている
。なお、本形態では第１の電極４０２は陽極として機能し、第２の電極４０４は陰極とし
て機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極４０２の方が第２の電極４
０４よりも電位が高くなるように、第１の電極４０２と第２の電極４０４に電圧を印加し
たときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
【０１１４】
基板４０１としては、実施の形態１と同様なものを用いることができる。
第１の電極４０２としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合
金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましく、実施の形態１で
示したものと同様なものを用いることができる。
【０１１５】
ＥＬ層４０３は、第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３、第４の層４１４
、第５の層４１５、第６の層４１６を有している。なお、ＥＬ層４０３は、実施の形態１
と同様に本実施の形態で示すキャリアの移動を制御する層と、発光層とを有していればよ
く、その他の層積層構造については特に限定されない。例えば、正孔注入層、正孔輸送層
、発光層、キャリアの移動を制御する層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて
構成することができる。
【０１１６】
第１の層４１１は、正孔注入性の高い物質を含む層であり、実施の形態１で示したもの
と同様なものを用いることができる。
第２の層４１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層であり、実施の形態１で示したもの
と同様なものを用いることができる。
【０１１７】
第３の層４１３は、キャリアの移動を制御する層である。第３の層４１３は、２種類以
上の物質を含む。第３の層４１３において、第１の有機化合物は、第２の有機化合物より
も多く含まれている。本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層を、発光機能を担
う層よりも陽極として機能する第１の電極側に設ける場合について説明する。つまり、発
光機能を担う第４の層４１４と第１の電極４０２との間に設ける場合について説明する。
発光機能を担う層よりも陽極として機能する第１の電極側に設ける場合、第１の有機化
合物は、正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。つまり、第１の有機化合
物は、電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高い物質であることが好ましい。
【０１１８】
他方、第２の有機化合物は、正孔をトラップする機能を有する有機化合物であることが
好ましい。つまり、第２の有機化合物は、第１の有機化合物の最高被占有道準位（ＨＯＭ
Ｏ準位）より０．３ｅＶ以上高い最高被占有道準位（ＨＯＭＯ準位）を有する有機化合物
であることが好ましい。第２の有機化合物が含まれることにより、層全体としては、第１
の有機化合物のみからなる層よりも電子輸送速度が小さくなる。つまり、第２の有機化合
物を添加することにより、キャリアの移動を制御することが可能となる。また、第２の有
機化合物の濃度を制御することにより、キャリアの移動速度を制御することが可能となる
。
具体的には、第２の有機化合物の濃度は、０．１重量％〜５重量％、または０．１ｍｏ
ｌ％〜５ｍｏｌ％であることが好ましい。
【０１１９】
また、第２の有機化合物としては、例えば、ＣｕＰｃ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡＢ、ビス（
２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^2'）イリジウム（III）アセチルアセトナート（略称：
Ｉｒ（ｐｐｙ）₂（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（１０−（２−ピリジル
）フェノキサジナト）イリジウム（III）（略称：Ｉｒ（ｐｐｘ）₂（ａｃａｃ））、トリ
ス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^2'）イリジウム（III）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）₃）
、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナトーＮ，Ｃ^3'］イリジウ
ム（III）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ））、Ｎ，Ｎ’’−
（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス
［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ
）などが挙げられる。
【０１２０】
上述した化合物は、発光素子に用いられる化合物の中でもＨＯＭＯ準位が高い化合物で
あり、後述する第１の有機化合物に添加することで良好な正孔トラップ性を示す。第２の
有機化合物は、発光してもよいが、その場合には、発光素子の色純度を保つため、発光機
能を担う層の発光色と第２の有機化合物の発光色とが同系色の発光色であることが好まし
い。
【０１２１】
また、第３の層４１３に含まれる第１の有機化合物は、正孔輸送性を有する有機化合物
である。つまり、電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高い物質である。具体的には、９，
１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１
１−ジフェニルクリセンのような縮合芳香族炭化水素が挙げられる。
【０１２２】
また、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル
］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−
９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−
［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミ
ン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９
−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡ
ＰＢＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ
−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、Ｔ
ＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢ、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ
−フェニルアミノ］フェニル｝キノキサリン（略称：ＢＰＡＰＱ）などの芳香族アミン化
合物等が挙げられる。さらに、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤな
どの高分子化合物を用いることもできる。
【０１２３】
それらの中でも正孔に対して安定な芳香族アミン化合物であることが好ましい。また、
先に述べたように、本実施の形態２においては、第２の有機化合物は正孔トラップ性の化
合物であることが必要であり、そのためにはＨＯＭＯ準位は、第１の有機化合物のＨＯＭ
Ｏ準位より０．３ｅＶ以上高いことが好ましい。したがって、用いる第２の有機化合物の
種類に応じて、そのような条件を満たすように適宜第１の有機化合物を選択すればよい。
【０１２４】
なお、第４の層４１４に含まれる発光性の高い物質の発光色と、第３の層４１３に含ま
れる第２の有機化合物の発光色は同系色の発光色であることが好ましいため、発光性の高
い物質の発光スペクトルのピーク値と第２の有機化合物の発光スペクトルのピーク値との
差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、発光性の高
い物質の発光色と第２の有機化合物の発光色は、同系色の発光色となる。よって、電圧等
の変化により、第２の有機化合物が意に反して発光した場合にも、発光色の変化を抑制す
ることができる。
【０１２５】
ただし、必ずしも第２の有機化合物が発光する必要はない。例えば、発光性の高い物質
の方が発光効率が高い場合は、実質的に発光性の高い物質の発光のみが得られるように、
第３の層４１３における第２の有機化合物の濃度を調節する（第２の有機化合物の発光が
抑制されるように、その濃度を若干低くする）ことが好ましい。この場合、発光性の高い
物質の発光色と第２の有機化合物の発光色は同系統の発光色である（すなわち、同程度の
エネルギーギャップを持つ）ため、発光性の高い物質から第２の有機化合物へのエネルギ
ー移動は生じにくく、高い発光効率が得られる。
【０１２６】
図８は、図５（Ａ）で示した本発明の発光素子のバンド図の一例である。図８において
、第２の電極４０４から注入された電子は、電子注入性の高い物質が含まれる第６の層４
１６、電子輸送性の高い物質が含まれる第５の層４１５を通り、発光性の高い物質が含ま
れる第４の層４１４に注入される。一方、第１の電極４０２から注入された正孔は、正孔
注入性の高い物質が含まれる第１の層４１１、正孔輸送性の高い物質が含まれる第２の層
４１２を通り、キャリアの移動を制御する層である第３の層４１３に注入される。キャリ
アの移動を制御する層に注入された正孔は、正孔トラップ性を有する第２の有機化合物に
より、正孔の移動が遅くなる。遅くなった正孔は、発光性の高い物質を含む第４の層４１
４に注入され、正孔と再結合し、発光する。
【０１２７】
例えば、第４の層４１４が正孔輸送性を有する場合、第５の層４１５から第４の層４１
４に注入された電子は移動が遅くなる。また、第３の層４１３から第４の層４１４に注入
された正孔は、第３の層４１３で移動が遅くなっているため、第４の層４１４でも移動が
遅い。よって、移動の遅い正孔と移動の遅い電子が第４の層４１４で再結合するため、再
結合確率が高くなり、発光効率が向上する。
【０１２８】
もし第３の層４１３を設けない従来の発光素子であれば、正孔の移動は遅くならないま
ま第４の層４１４に注入され、第４の層４１４と第５の層４１５との界面付近まで達する
。そのため、発光領域は第４の層４１４と第５の層４１５との界面近傍に形成される。そ
の場合、正孔が第５の層４１５にまで達してしまい、第５の層４１５を劣化させる恐れが
ある。また、経時的に第５の層４１５にまで達してしまう正孔の量が増えていくと、経時
的に発光層内での再結合確率が低下していくことになるため、素子寿命の低下（輝度の経
時劣化）に繋がってしまう。
【０１２９】
本発明の発光素子において、第１の電極４０２から注入された正孔は、正孔注入性の高
い物質が含まれる第１の層４１１、正孔輸送性の高い物質が含まれる第２の層４１２を通
り、キャリアの移動を制御する層である第３の層４１３に注入される。ここで、第３の層
４１３は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物に、正孔をトラップする機能を有する第
２の有機化合物を添加した構成となっている。したがって、第３の層４１３に注入された
正孔は、その移動が遅くなり、第４の層４１４への正孔注入が制御される。
【０１３０】
その結果、従来では電子輸送性の高い物質が含まれる第５の層４１５と第４の層４１４
との界面近傍で形成されたはずの発光領域が、本発明の発光素子においては、第４の層４
１４から第４の層４１４と第３の層４１３との界面付近にかけて形成されることになる。
したがって、本発明の発光素子においては、正孔が第５の層４１５にまで達してしまい、
電子輸送性の高い物質が含まれる第５の層４１５を劣化させる可能性が低くなる。また電
子に関しても、第３の層４１３が正孔輸送性を有する第１の有機化合物を有しているため
、電子が第２の層４１２にまで達して正孔輸送性の高い物質が含まれる第２の層４１２を
劣化させる可能性は低い。
【０１３１】
さらに、本発明においては、第３の層４１３において、単に正孔移動度の遅い物質を適
用するのではなく、正孔輸送性を有する有機化合物に正孔をトラップする機能を有する有
機化合物を添加している点が重要である。このような構成とすることで、単に第４の層４
１４への正孔注入を制御するだけではなく、その制御された正孔注入量が経時的に変化す
るのを抑制することができる。以上のことから本発明の発光素子は、発光素子において経
時的にキャリアバランスが悪化して再結合確率が低下していく現象を防ぐことができるた
め、素子寿命の向上（輝度の経時劣化の抑制）に繋がる。
【０１３２】
本発明の発光素子は、発光層と正孔輸送層との界面または発光層と電子輸送層との界面
に発光領域が形成されていないため、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域が近接すること
による劣化の影響を受けることがない。また、キャリアバランスの経時的な変化（特に電
子注入量の経時的変化）を抑制することができる。したがって、劣化が少なく、寿命の長
い発光素子を得ることができる。
【０１３３】
また、第３の層４１３に含まれる第２の有機化合物の発光色と、第４の層４１４に含ま
れる発光性の高い物質の発光色とは、同系色の発光色であることが好ましい。具体的には
、第２の有機化合物の発光スペクトルのピーク値と発光性の高い物質の発光スペクトルの
ピーク値との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより
、第２の有機化合物の発光色と発光性の高い物質の発光色は、同系色の発光色となる。よ
って、電圧等の変化により、第２の有機化合物が意に反して発光した場合にも、発光色の
変化を抑制することができる。
【０１３４】
また、キャリアの移動を制御する層である第３の層４１３の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎ
ｍ以下であることが好ましい。厚すぎる膜厚だと、キャリアの移動速度を低下させすぎて
しまい、駆動電圧が高くなってしまう。また、薄すぎる膜厚だと、キャリアの移動を制御
する機能を実現しなくなってしまう。よって、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚であること
が好ましい。
第４の層４１４は、発光性の高い物質を含む層であり、実施の形態１で示した発光性の
高い物質を用いることができる。また、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４
−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（III）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（
ａｃａｃ））のような燐光材料を用いることもできる。
【０１３５】
発光性の高い物質として燐光材料を用いる場合、第３の層４１３における第２の有機化
合物としては、Ｉｒ（ｐｐｙ）₂（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐｐｘ）₂（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐ
ｐｙ）₃、Ｉｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）のような燐光材料が好ましい。例えば、Ｉｒ（Ｆ
ｄｐｑ）₂（ａｃａｃ）は赤色発光を示すため、第３の層４１３における第２の有機化合
物としては同系色の赤色発光を示すＩｒ（ｂｔｐ）₂（ａｃａｃ）を用いることが好まし
い。また、発光層としては、実施の形態１で示したように、発光性の高い物質を他の物質
に分散させた構成としてもよい。
【０１３６】
なお、本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層を、発光層と、陽極として機能
する第１の電極との間に設けるため、発光層は、正孔輸送性であることが好ましい。つま
り、電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高いことが好ましい。発光層が正孔輸送性の場合
、従来では発光層内からの正孔の突き抜けを防ぐため、正孔ブロック層を発光層の陰極側
に設けていた。しかしながら、その正孔ブロック機能が経時的に劣化すると、再結合領域
が正孔ブロック層内（あるいは電子輸送層内）にまで及んでしまい、電流効率の低下（す
なわち輝度劣化）が顕著となる。他方、本発明の場合は、逆に、発光層の手前（陽極側）
において正孔の移動を制御しているため、多少正孔のバランス（電子に対する移動度や電
荷量等）が崩れたとしても、発光層内における再結合の割合は変化しにくく、輝度が低下
しにくいというメリットがある。
【０１３７】
よって、実施の形態１で示した発光性の高い物質を分散させるための材料としては、正
孔輸送性の有機化合物であることが好ましい。具体的には、ＤＰＡｎｔｈ、６，１２−ジ
メトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンのような縮合芳香族炭化水素や、ＣｚＡ１ＰＡ
、ＤＰｈＰＡ、ＰＣＡＰＡ、ＰＣＡＰＢＡ、２ＰＣＡＰＡ、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）
、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物を用いることができる。
【０１３８】
第５の層４１５は、電子輸送性の高い物質を含む層であり、実施の形態１で示したもの
と同様なものを用いることができる。
第６の層４１６は、電子注入性の高い物質を含む層であり、実施の形態１で示したもの
と同様なものを用いることができる。
【０１３９】
また、ＥＬ層の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いること
ができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構
わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
例えば、上述した材料のうち、高分子化合物を用いて湿式法でＥＬ層を形成してもよい
。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の
有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてＥＬ層を形成してもよい。
また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料の
ペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの
乾式法を用いて形成しても良い。
【０１４０】
以下、具体的な発光素子の形成方法を示す。本発明の発光素子を表示装置に適用し、発
光層を塗り分ける場合には、発光層は湿式法により形成することが好ましい。発光層をイ
ンクジェット法を用いて形成することにより、大型基板であっても発光層の塗り分けが容
易となる。
【０１４１】
例えば、図５（Ａ）に示した構成において、第１の電極を乾式法であるスパッタリング
法、第１の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第２の層を乾式法であ
る真空蒸着法、第３の層を湿式法であるインクジェット法、第４の層を乾式法である共蒸
着法、第５の層および第６の層を乾式法である真空蒸着法、第２の電極を湿式法であるイ
ンクジェット法やスピンコート法を用いて形成してもよい。
【０１４２】
また、第１の電極を湿式法であるインクジェット法、第１の層を乾式法である真空蒸着
法、第２の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第３の層を湿式法であ
るインクジェット法、第４の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第５
の層および第６の層を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第２の電極を湿
式法であるインクジェット法やスピンコート法を用いて形成してもよい。なお、上記の方
法に限らず、湿式法と乾式法を適宜組み合わせればよい。
【０１４３】
さらに具体的には、例えば、図５（Ａ）に示した構成の場合、第１の電極を乾式法であ
るスパッタリング法、第１の層および第２の層を乾式法である真空蒸着法、第３の層を乾
式法である共蒸着法、発光層である第４の層を湿式法であるインクジェット法、第５の層
を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第６の層を設けず、第２の電極を湿
式法であるインクジェット法やスピンコート法により形成することができる。
【０１４４】
つまり、第１の電極から第３の層までを乾式法で形成し、第４の層から第２の電極まで
を湿式法で形成することができる。この方法では、第１の電極から第３の層までを真空一
貫で形成することができ、第４の層から第２の電極までを大気圧中で形成することができ
る。また、第４の層の塗り分けも容易である。よって、工程を簡略化し、生産性を向上さ
せることができる。
【０１４５】
また、図６（Ａ）に示した構成の場合、上記の方法とは逆の順番で、第２の電極を湿式
法であるインクジェット法やスピンコート法、第６の層から第５の層を湿式法であるイン
クジェット法やスピンコート法、第４の層を湿式法であるインクジェット法、第３の層を
乾式法である共蒸着法、第２の層および第１の層を乾式法である真空蒸着法、第１の電極
を乾式法である真空蒸着法により形成することができる。この方法では、第２の電極から
第４の層までを大気圧中で形成し、第３の層から第１の電極までを乾式法により真空一貫
で形成することができる。よって、工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。
【０１４６】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極４０２と第２の電極４０４
との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層４０３において正孔と電子とが再結合し
、発光するものである。
発光は、第１の電極４０２または第２の電極４０４のいずれか一方または両方を通って
外部に取り出される。従って、第１の電極４０２または第２の電極４０４のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極である。
【０１４７】
第１の電極４０２のみが透光性を有する電極である場合、図７（Ａ）に示すように、発
光は第１の電極４０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極４０４のみが
透光性を有する電極である場合、図７（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極４０４を通
って基板と逆側から取り出される。第１の電極４０２および第２の電極４０４がいずれも
透光性を有する電極である場合、図７（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極４０２およ
び第２の電極４０４を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【０１４８】
なお、第１の電極４０２と第２の電極４０４との間に設けられる層の構成は、上記のも
のには限定されない。すなわち、本発明及び本実施の形態においては、発光領域と金属と
が近接することによって生じる消光を防ぐように、第１の電極４０２および第２の電極４
０４から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、キャリア
の移動を制御する層を有する構成であれば、上記以外のものでもよい。

【０１４９】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸
送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及
び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、本実施の形態で示すキャリアの移動
を制御する層および発光層を適宜組み合わせて構成すればよい。
【０１５０】
なお、本実施の形態で示すキャリアの移動を制御する層は、正孔の移動を制御するもの
であるため、発光層よりも陽極として機能する電極側に設けることが好ましい。
例えば、図５（Ｂ）に示すように、発光機能を担う第４の層４１４と、キャリアの移動
を制御する層である第３の層４１３との間に、正孔輸送性の高い物質を含む第７の層４１
７を設けてもよい。
【０１５１】
より好ましくは、キャリアの移動を制御する層は発光層と接するように設けることが望
ましい。キャリアの移動を制御する層を発光層と接するように設けることにより、発光層
への正孔注入を直接制御できるため、発光層内におけるキャリアバランスの経時変化をよ
り抑制することができ、素子寿命向上に関してより大きな効果が得られる。また、正孔輸
送性の高い物質を含む第７の層を設けることがないので、プロセス的にも簡便となる。
【０１５２】
なお、キャリアの移動を制御する層を発光層と接するよう設ける場合には、キャリアの
移動を制御する層に含まれる第１の有機化合物と、発光層に多く含まれている有機化合物
とは、異なる有機化合物であることが好ましい。特に、発光層の構成が、発光性の高い物
質を分散させる物質（第３の有機化合物）と、発光性の高い物質（第４の有機化合物）と
を含む場合、第３の有機化合物と、第１の有機化合物とは、異なる有機化合物であること
が好ましい。このような構成により、キャリア（本実施の形態においては正孔）の移動が
、第１の有機化合物と第３の有機化合物との間においても抑制され、キャリアの移動を制
御する層を設ける効果がより高くなる。
【０１５３】
また、図６（Ａ）に示す発光素子は、基板４０１上に、陰極として機能する第２の電極
４０４、ＥＬ層４０３、陽極として機能する第１の電極４０２とが順に積層された構成と
なっている。ＥＬ層４０３は、第１の層４１１、第２の層４１２、第３の層４１３、第４
の層４１４、第５の層４１５、第６の層４１６を有する。第３の層４１３は、第４の層４
１４よりも陽極として機能する第１の電極側に設けられている。
【０１５４】
本発明の発光素子は、キャリアの移動を制御する層を有している。キャリアの移動を制
御する層は、２種類以上の物質を含むため、物質の組み合わせや混合比や膜厚などを制御
することにより、キャリアバランスを精密に制御することが可能である。
また、物質の組み合わせや混合比、膜厚などの制御でキャリアバランスを制御すること
が可能であるから、従来よりも容易にキャリアバランスの制御が可能となる。つまり、用
いる材料そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等を制御することにより、キ
ャリアの移動を制御することができる。
【０１５５】
また、キャリアの移動を制御する層を用いてキャリアバランスを向上させることにより
、発光素子の発光効率を向上させることができる。
さらに、キャリアの移動を制御する層を用いることにより、過剰の正孔が注入されるこ
とや、発光層を突き抜けて電子輸送層や電子注入層へ正孔が達することを抑制することが
できる。電子輸送層や電子注入層へ正孔が達してしまうと、発光層内で再結合する確率が
低下してしまい（すなわちキャリアバランスが崩れてしまい）、経時的な発光効率の低下
を招いてしまう。つまり、発光素子の寿命が短くなってしまう。
【０１５６】
しかし、本実施の形態で示すように、キャリアの移動を制御する層を用いることにより
、過剰の正孔が注入されることや、発光層を突き抜けて電子輸送層や電子注入層へ正孔が
達することを抑制し、発光効率の低下を抑制することができる。つまり、長寿命の発光素
子を得ることができる。
【０１５７】
また、キャリアの移動を制御する層に含まれる２種類以上の物質のうち、第１の有機化
合物よりも少なく含まれている第２の有機化合物を用いてキャリアの移動を制御している
。よって、キャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリア
の移動を制御することが可能であるから、経時劣化しにくく、発光素子の長寿命化を実現
することができる。つまり、単一物質によりキャリアバランスを制御する場合に比べ、キ
ャリアバランスの変化が起きにくい。
【０１５８】
例えば、単一物質により形成された層でキャリアの移動を制御する場合には、部分的な
モルフォロジーの変化や、部分的な結晶化により、層全体のバランスが変化してしまう。
そのため、経時劣化しやすい。しかし、本実施の形態で示すように、キャリアの移動を制
御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリアの移動を制御することにより、
モルフォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくなり、経時劣化が起きにくい。よ
って、経時的な発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１５９】
本実施の形態で示したように、キャリアの移動を制御する層を、発光層と陽極として機
能する第１の電極との間に設ける構成は、正孔過多の発光素子に適用すると特に有効であ
る。例えば、発光層が正孔輸送性であり、第１の電極から注入された正孔が発光層を突き
抜けてしまう割合が経時的に増加していく恐れがあるような場合において、本実施の形態
で示した構成を適用すると特に有効である。
【０１６０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。例えば
、発光層と陽極として機能する第１の電極との間に、正孔の移動を制御する層を設け、発
光層と陰極として機能する第２の電極との間に、電子の移動を制御する層を設けてもよい
。
すなわち、このようにすることにより、発光層の両側に、キャリアの移動を制御する層
を設けることもでき、発光層の両側において、電極から離れた部位でキャリアの再結合が
行われるようになり、より好ましい。
その結果、発光層の両側において、キャリアの移動を制御することにより、より一層モ
ルフォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくなり、経時劣化が起きにくく、経時
的な発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１６１】
（実施の形態３）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子の態様を
示すものであり、それについて、図９を参照して説明する。この発光素子は、第１の電極
と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。発光ユニッ
トとしては、実施の形態１で示したＥＬ層２０３や実施の形態２で示したＥＬ層４０３と
同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態１や実施の形態２で示した発光素
子は、１つの発光ユニットを有する発光素子であり、本実施の形態では、複数の発光ユニ
ットを有する発光素子について説明する。
【０１６２】
図９において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット
５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１と第２
の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５０１
と第２の電極５０２は実施の形態１と同様なものを適用することができる。また、第１の
発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であっ
てもよく、その構成は実施の形態１及び実施の形態２と同様なものを適用することができ
る。
【０１６３】
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機
化合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態１で示した複合材料であり、有機化合物と
バナジウム酸化物やモリブデン酸化物やタングステン酸化物等の金属酸化物を含む。有機
化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化
合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができ
る。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が１０^-6ｃｍ²
／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い
物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は
、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現す
ることができる。
【０１６４】
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と他の材料と
を組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と
、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを
組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透
明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
【０１６５】
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電
荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方
の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い
。例えば、図９において、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるよう
に電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し
、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。
【０１６６】
本実施の形態では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以
上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本
実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で
仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現
できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくでき
るので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発
光装置を実現することができる。
【０１６７】
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体とし
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子
において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係にな
るようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である
。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり。補色の関係に
ある色を発光する物質の発光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つの
発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１の発光ユニットの発
光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色であり、第３の発光ユニットの発
光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１６８】
（実施の形態４）
本実施の形態は、本発明の発光素子を有する発光装置を示すものであり、それについて
説明する。
本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図１０を用い
て説明する。なお、図１０（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ
）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。
点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は
駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。さらに、６０４は封止基板、６０５はシール材
であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【０１６９】
また、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプ
リントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号
等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント
配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものと
する。
【０１７０】
次に、断面構造について図１０（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回
路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０
１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はＮチャネル型ＴＦＴ６２３とＰチャネル型ＴＦＴ６２
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路
、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、画素
部と同一の基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はな
く、駆動回路を画素部と同一の基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１７１】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とその
ドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。
なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ
型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１７２】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッ
チャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となる
ポジ型のいずれも使用することができる。
【０１７３】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成され
ている。ここで、第１の電極６１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気
伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第１の電極を陽極として用
いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、
電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。
【０１７４】
例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、窒化
チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンと
アルミニウムを主成分とする膜との積層膜、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする
膜と窒化チタン膜との３層構造等の積層膜を用いることができる。なお、積層構造とする
と、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機
能させることができる。
【０１７５】
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート
法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、実施の形態１及び実施の形態２
で示したキャリアの移動を制御する層および発光層を有している。また、ＥＬ層６１６を
構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリ
マーを含む）であっても良い。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでな
く、無機化合物を用いてもよい。
【０１７６】
また、第２の電極６１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化
合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極を陰極として用いる場合
には、その中でも、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導
性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第
１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアル
カリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）
等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）等が挙げられる
。
【０１７７】
なお、ＥＬ層６１６で生じた光を第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極
６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ（Ｉ
ＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−
酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺ
Ｏ）等）との積層を用いることも可能である。
【０１７８】
さらに、本実施の形態の発光装置では、素子基板６１０はシール材６０５で封止基板６
０４と貼り合わされており、それにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシー
ル材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお
、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填さ
れる場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【０１７９】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plasti
cs）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラス
チック基板を用いることができる。
【０１８０】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
このようにして得られる本発明の発光装置は、長寿命の発光素子を有しているため、長
寿命である。
また、本発明の発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、高輝度の発光が可能で
あり、消費電力が低減された発光装置を得ることができる。
【０１８１】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するア
クティブマトリクス型の発光装置について示しており、それに関し説明した。しかし、本
発明の発光素子は、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
パッシブマトリクス型の発光装置とすることもでき、その場合の構造について図１１に図
示する。その図１１には、本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置に
ついて斜視図および断面図を示す。なお、図１１（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図１
１（Ｂ）は図１１（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図１１において、基板９５１
上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ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。
【０１８２】
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９
５３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、パッシブマトリクス型の発光装置においても、寿命の長い本発明の発光素子を含むこ
とによって、寿命の長い発光装置を得ることができる。また、発光効率が高い本発明の発
光素子を含むことによって、消費電力の低減された発光装置を得ることができる。
【０１８３】
（実施の形態５）
本実施の形態は、実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器を示
すものであり、それについて説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１ないし実施の
形態３で示した発光素子を有し、寿命の長い表示部を有する。また、発光効率の高い発光
素子を有するため、消費電力の低減された表示部を得ることができる。
【０１８４】
本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ
、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、
オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュー
タ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具
体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しう
る表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１２に示す
。
【０１８５】
図１２（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示
部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置
において、表示部９１０３は、実施の形態１ないし実施の形態３で説明したものと同様の
発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという
特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため
、このテレビ装置は寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えう
るテレビ装置を提供することができる。また、発光効率が高い発光素子を有するため、消
費電力の低減された表示部を有するテレビ装置を得ることができる。
【０１８６】
図１２（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示
部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９
２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１ないし実
施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。
当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部
９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは寿命が長いという特徴を有して
いる。つまり、長時間の使用に耐えうるコンピュータを提供することができる。また、発
光効率が高い発光素子を有するため、消費電力の低減された表示部を有するコンピュータ
を得ることができる。
【０１８７】
図１２（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９
４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート
９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施
の形態１ないし実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して
構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で
構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は寿命が長いという
特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうる携帯電話を提供することができる。
また、発光効率が高い発光素子を有するため、消費電力の低減された表示部を有する携帯
電話を得ることができる。
【０１８８】
図１２（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５
０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー
９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメ
ラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１ないし実施の形態３で説明したものと同様
の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いとい
う特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するた
め、このカメラは寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうる
カメラを提供することができる。また、発光効率が高い発光素子を有するため、消費電力
の低減された表示部を有するカメラを得ることができる。
【０１８９】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野
の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、長時間
の使用に耐えうる、寿命の長い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。ま
た、消費電力の低減された表示部を有する電子機器を得ることができる。
【０１９０】
また、本発明の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を
照明装置として用いる一態様を、図１３を用いて説明する。
図１３は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。
図１３に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体
９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックラ
イト９０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されて
いる。
【０１９１】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、寿命の長い
バックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化
も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可
能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化
、低消費電力化も可能となる。また、発光効率の高い発光素子を有しているため、高輝度
の発光が可能な発光装置を得ることができる。また、本発明の発光装置は長寿命であるた
め、寿命の長い液晶表示装置を得ることができる。
【０１９２】
図１４は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例
である。図１４に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２０
０２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は長寿命であるため
、電気スタンドも長寿命である。
図１５は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例であ
る。本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いること
ができる。また、本発明の発光装置は、長寿命であるため、長寿命の照明装置として用い
ることが可能となる。
【０１９３】
このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋
に、図１２（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放
送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は長寿命であるので、照明装
置やテレビ装置の買い換え回数を減らすことができ、環境への負荷を低減することができ
る。
【実施例１】
【０１９４】
本実施例では、図１６に積層構造を示す本発明の発光素子の作製例及び作製された発光
素子の特性について具体的に説明する。また、特性については測定結果を示す図を用いて
具体的に説明する。なお、実施例１で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０１９５】
【化１】

【０１９６】
（発光素子１の作製）
まず、ガラス基板２２０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第１の電極２２０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし
、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
続いて、第１の電極２２０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２２０２
が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度
まで減圧した。
【０１９７】
次いで、第１の電極２２０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェ
ニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することに
より、複合材料を含む層２２１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モ
リブデン（VI）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸
着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸
着を行う蒸着法である。
【０１９８】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２２１２を形成した。
その後、正孔輸送層２２１２上に、発光層２２１３を形成した。その際には、９−［４
−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰ
Ａ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カ
ルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層２２
１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：
０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０１９９】
さらに、発光層２２１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略
称：Ａｌｑ）とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着するこ
とにより、キャリアの移動を制御する層２２１４を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、
ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００３（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように蒸
着レートを調節した。
【０２００】
次いで、抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２２１４上にト
リス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）を３０ｎｍの膜厚とな
るように成膜し、電子輸送層２２１５を形成した。
その後、電子輸送層２２１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるよ
うに成膜することにより、電子注入層２２１６を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２２０４を形成し、発光素子１を作製した。
【０２０１】
以上により得られた本発明の発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作
特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１７に示す。また、電圧−輝度特性を図１８に示
す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図２０に示す。
【０２０２】
また、発光素子１に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図２１に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ²を１００％とした
時の相対輝度である）。
発光素子１は、輝度５０００ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ
＝０．６４）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００
ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は１４ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は８．１Ｖであった。
さらに、発光素子１に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による
連続点灯試験を行った結果、７４０時間後でも初期輝度の９３％の輝度を保っており、長
寿命な発光素子であることがわかった。
【０２０３】
（比較発光素子２の作製）
次に、比較のため、上述した発光素子１のキャリアの移動を制御する層２２１４を設け
ない構成の比較発光素子２を作製した。作製方法を以下に示す。まず、ガラス基板上に、
酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極を
形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２０４】
次に、第１の電極が形成された面が下方となるように、第１の電極が形成された基板を
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度まで減圧した後、第
１の電極上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニ
ル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することにより、複合材料を含む
層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（VI）の比率は、重量
比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。
【０２０５】
続いて、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、
正孔輸送層を形成した。
その後、正孔輸送層上に、発光層を形成した。その際には９−［４−（１０−フェニル
−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１
０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ア
ミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層を４０ｎｍの膜厚で形成
した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２Ｐ
ＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２０６】
次いで、抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層上にトリス（８−キノリノラト）アル
ミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層を
形成した。つまり、発光素子１とは異なり、キャリアの移動を制御する層を設けず、発光
層上に電子輸送層を形成した。
その後、電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極を形成し、比較発光素子２を作製した。
【０２０７】
以上により得られた比較発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発
光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、比較発光素子２の動作特性に
ついて測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
比較発光素子２は、輝度５０００ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２９
、ｙ＝０．６２）、電流効率が１３ｃｄ／Ａであり、発光素子１と同様、２ＰＣＡＰＡに
由来する緑色の発光を示した。
【０２０８】
しかしながら、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による連続点灯試験
を行った結果、図２１に示す通り、７４０時間後には初期輝度の７３％にまで輝度が低下
しており、発光素子１よりも寿命が短かった。
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例２】
【０２０９】
本実施例では、図１６に積層構造を示す本発明の発光素子の作製例及び作製された発光
素子の特性について具体的に説明する。また、特性については測定結果を示す図を用いて
具体的に説明する。実施例２で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。なお、実施例１
で既に示した有機化合物については省略する。
【０２１０】
【化２】

【０２１１】
（発光素子３の作製）
まず、ガラス基板２２０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第１の電極２２０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし
、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
その後、第１の電極２２０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２２０２
が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度
まで減圧した
【０２１２】
次に、第１の電極２２０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニ
ルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することによ
り、複合材料を含む層２２１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリ
ブデン（VI）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着
レートを調節した。
続いて、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、
正孔輸送層２２１２を形成した。
【０２１３】
次に、正孔輸送層２２１２上に、発光層２２１３を形成した。その際には９−［４−（
１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）
とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバ
ゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層２２１３
を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．
０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２１４】
さらに、発光層２２１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略
称：Ａｌｑ）とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着するこ
とにより、キャリアの移動を制御する層２２１４を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、
ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように蒸
着レートを調節した。
【０２１５】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２２１４上にバソ
フェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送
層２２１５を形成した。
電子輸送層２２１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層２２１６を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２２０４を形成し、発光素子３を作製した。
【０２１６】
以上により得られた本発明の発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作
特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。発
光素子３の電流密度−輝度特性を図２２に示す。また、電圧−輝度特性を図２３に示す。
また、輝度−電流効率特性を図２４に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光スペ
クトルを図２５に示す。
【０２１７】
また、発光素子３に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図２６に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ²を１００％とした
時の相対輝度である）。
発光素子３は、輝度５０００ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ
＝０．６３）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００
ｃｄ／ｍ₂のときの電流効率は１３ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は５．５Ｖであった。
さらに、発光素子３に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による
連続点灯試験を行った結果、５７０時間後でも初期輝度の８８％の輝度を保っており、長
寿命な発光素子であることがわかった。
【０２１８】
（発光素子４の作製）
まず、ガラス基板２２０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第１の電極２２０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし
、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
続いて、第１の電極２２０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２２０２
が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度
まで減圧した。
【０２１９】
次いで、第１の電極２２０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェ
ニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することに
より、複合材料を含む層２２１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モ
リブデン（VI）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸
着レートを調節した。
その後、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、
正孔輸送層２２１２を形成した。
【０２２０】
次に、正孔輸送層２２１２上に、発光層２２１３を形成した。その際には、９−［４−
（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ
）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カル
バゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層２２１
３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０
．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２２１】
さらに、発光層２２１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略
称：Ａｌｑ）と９，１８−ジヒドロ−９，１８−ジメチルベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］
キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ−２）とを共蒸着
することにより、キャリアの移動を制御する層２２１４を１０ｎｍの膜厚で形成した。こ
こで、ＡｌｑとＤＭＮＱｄ−２との重量比は、１：０．００５（＝Ａｌｑ：ＤＭＮＱｄ−
２）となるように蒸着レートを調節した。
【０２２２】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２２１４上にバソ
フェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送
層２２１５を形成した。
電子輸送層２２１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層２２１６を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２２０４を形成し、発光素子４を作製した。
【０２２３】
以上により得られた本発明の発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作
特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子４の電流密度−輝度特性は図２７に示す。また、電圧−輝度特性は図２８に示
す。また、輝度−電流効率特性は図２９に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルは図３０に示す。
【０２２４】
また、発光素子４に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図２６に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ²を１００％とした
時の相対輝度である）。
発光素子４は、輝度５０００ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ
＝０．６４）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００
ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は１７ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は４．２Ｖであった。
さらに、発光素子４に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による
連続点灯試験を行った結果、５７０時間後でも初期輝度の８７％の輝度を保っており、長
寿命な発光素子であることがわかった。
【０２２５】
（発光素子５の作製）
まず、ガラス基板２２０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第１の電極２２０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし
、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
その後、第１の電極２２０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２２０２
が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度
まで減圧した。
【０２２６】
次に、第１の電極２２０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニ
ルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することによ
り、複合材料を含む層２２１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリ
ブデン（VI）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着
レートを調節した。
その後、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、
正孔輸送層２２１２を形成した。
【０２２７】
次に、正孔輸送層２２１２上に、発光層２２１３を形成した。その際には、９−［４−
（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ
）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カル
バゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層２２１
３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０
．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２２８】
さらに、発光層２２１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略
称：Ａｌｑ）とクマリン６（Coumarin６）とを共蒸着することにより、キャリアの移動を
制御する層２２１４を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、Ａｌｑとクマリン６との重量
比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ：クマリン６）となるように蒸着レートを調節した。
【０２２９】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２２１４上にバソ
フェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送
層２２１５を形成した。
電子輸送層２２１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層２２１６を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２２０４を形成し、発光素子５を作製した。
【０２３０】
以上により得られた本発明の発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作
特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子５の電流密度−輝度特性を図３１に示す。また、電圧−輝度特性を図３２に示
す。また、輝度−電流効率特性を図３３に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図３４に示す。
【０２３１】
そして、発光素子５に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による
連続点灯試験を行った結果を図２６に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ²を１００％とし
た時の相対輝度である）。
発光素子５は、輝度５０００ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．３０、ｙ
＝０．６３）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度５０００
ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は１６ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は４．５Ｖであった。
さらに、発光素子５に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による
連続点灯試験を行った結果、１５０時間後でも初期輝度の９３％の輝度を保っており、長
寿命な発光素子であることがわかった。
【０２３２】
（比較発光素子６の作製）
次に、比較のため、上述した発光素子３ないし発光素子５のキャリアの移動を制御する
層２２１４において、電子トラップ性の有機化合物を含まないようにした（すなわちＡｌ
ｑのみを用いて２２１４を形成した）以外は発光素子３ないし発光素子５と同様にして、
比較発光素子６を作製した。作製方法を以下に示す。まず、ガラス基板上に、酸化珪素を
含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極を形成した。
なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２３３】
次に、第１の電極が形成された面が下方となるように、第１の電極が形成された基板を
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度まで減圧した後、第
１の電極上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニ
ル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することにより、複合材料を含む
層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（VI）の比率は、重量
比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。
【０２３４】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層を形成した。
その後、正孔輸送層上に、発光層を形成した。その際には、９−［４−（１０−フェニ
ル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，
１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−
アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層を３０ｎｍの膜厚で形
成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２
ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２３５】
次いで、発光層上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌ
ｑ）を１０ｎｍの膜厚で形成した。つまり、発光素子３ないし発光素子５とは異なり、Ａ
ｌｑのみからなる層を形成した。
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、Ａｌｑのみからなる層上にバソフェナントロリ
ン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層を形成した。
さらに、電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層を形成した。
【０２３６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極を形成し、比較発光素子６を作製した。
以上により得られた比較発光素子６を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発
光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、比較発光素子６の動作特性に
ついて測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２３７】
比較発光素子６は、輝度５０００ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．２８
、ｙ＝０．６４）、電流効率が１８ｃｄ／Ａであり、発光素子３ないし発光素子５と同様
、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。しかしながら、初期輝度を５０００ｃｄ
／ｍ²として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果、図２６に示す通り、２６０
時間後には初期輝度の７５％にまで輝度が低下しており、発光素子３ないし発光素子５よ
りも寿命が短かった。
以上のことから、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわ
かった。
【実施例３】
【０２３８】
本実施例では、実施例１及び実施例２で作製した、発光素子１、発光素子３及び発光素
子５においてキャリアの移動を制御する層に用いた、トリス（８−キノリノラト）アルミ
ニウム（III）（略称：Ａｌｑ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ
）及びクマリン６の還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定に
よって調べた。また、その測定から、Ａｌｑ、ＤＰＱｄ、クマリン６のＬＵＭＯ準位を求
めた。なお測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳ
モデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。
【０２３９】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）ア
ルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である
過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ₄ＮＣｌＯ₄）（（株）東京化成製、
カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに
測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極とし
ては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金
電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照
電極としてはＡｇ／Ａｇ⁺電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極
）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。
【０２４０】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例３で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ⁺電極）の真空準位に対するポテンシ
ャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ⁺電極のフェルミ準位を算出し
た。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６
１０［Ｖ ｖｓ． ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献；Christian R.Goldsm
ith et al., J.Am.Chem.Soc., Vol.124, No.1,83-96, 2002）。他方、本実施例３で用い
る参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、
＋０．２０Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ⁺］であった。
【０２４１】
してみると、本実施例３で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極
に対して０．４１［ｅＶ］低くなっていることがわかった。
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであ
ることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）
、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対する
ポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出で
きた。
【０２４２】
（測定例１；Ａｌｑ）
本測定例１では、Ａｌｑの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ
）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３５に示
す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．６９Ｖから
−２．４０Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖから−０．６９Ｖまで走査することにより行
った。
【０２４３】
図３５に示すように、還元ピーク電位Ｅ_pcは−２．２０Ｖ、酸化ピーク電位Ｅ_paは−２
．１２Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（Ｅ_pcとＥ_paの中間の電位）は
−２．１６Ｖと算出できる。このことは、Ａｌｑは−２．１６Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ⁺］
の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位に
相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポテ
ンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＡｌｑのＬＵＭＯ準位は、−４
．８５−（−２．１６）＝−２．６９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２４４】
（測定例２；ＤＰＱｄ）
本測定例２では、ＤＰＱｄの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（Ｃ
Ｖ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３６に
示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４０Ｖか
ら−２．１０Ｖまで走査した後、−２．１０Ｖから−０．４０Ｖまで走査することにより
行った。また、ＤＰＱｄは溶解性が悪く、１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶液を調製
しようとしても溶け残りが生じたため、溶け残りが沈殿した状態で上澄み液を採取し、測
定に使用した。
【０２４５】
図３６に示すように、還元ピーク電位Ｅ_pcは−１．６９Ｖ、酸化ピーク電位Ｅ_paは−１
．６３Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（Ｅ_pcとＥ_paの中間の電位）は
−１．６６Ｖと算出できる。このことは、ＤＰＱｄは−１．６６Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ⁺
］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準位
に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対するポ
テンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位は、
−４．８５−（−１．６６）＝−３．１９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２４６】
なお、上述のようにして求めたＡｌｑとＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位を比較すると、ＤＰＱ
ｄのＬＵＭＯ準位はＡｌｑよりも０．５０［ｅＶ］も低いことがわかる。このことは、Ｄ
ＰＱｄをＡｌｑ中に添加することにより、ＤＰＱｄが電子トラップとして作用することを
意味する。したがって、本発明の発光素子の第２の層において、第２の有機化合物として
ＤＰＱｄを、第１の有機化合物としてＡｌｑを用いた実施例１および実施例２の素子構造
は、本発明に好適な構造である。
【０２４７】
なお、発光素子４で用いた９，１８−ジヒドロ−９，１８−ジメチルベンゾ［ｈ］ベン
ゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ−２
）は溶解性が極端に悪く、ＣＶ測定ができなかった。しかしながら、ＤＭＮＱｄ−２はＤ
ＰＱｄと同様のキナクリドン誘導体であるため、分子骨格内にカルボニル基を有しており
、強い電子トラップ性を有する。したがって、ＤＭＮＱｄ−２はＤＰＱｄと同様の物性を
有していると考えられる。
【０２４８】
（測定例３；クマリン６）
本測定例３では、クマリン６の還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（
ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３７
に示す。なお、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．３１Ｖ
から−２．００Ｖまで走査した後、−２．００Ｖから−０．３１Ｖまで走査することによ
り行った。
【０２４９】
図３７に示すように、還元ピーク電位Ｅ_pcは−１．８５Ｖ、酸化ピーク電位Ｅ_paは−１
．７７Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（Ｅ_pcとＥ_paの中間の電位）は
−１．８１Ｖと算出できる。このことは、クマリン６は−１．８１Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ
⁺］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭＯ準
位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対する
ポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、クマリン６のＬＵＭＯ準位
は、−４．８５−（−１．８１）＝−３．０４［ｅＶ］であることがわかった。
【０２５０】
なお、上述のようにして求めたＡｌｑとクマリン６のＬＵＭＯ準位を比較すると、クマ
リン６のＬＵＭＯ準位はＡｌｑよりも０．３５［ｅＶ］も低いことがわかる。このことは
、クマリン６をＡｌｑ中に添加することにより、クマリン６が電子トラップとして作用す
ることを意味する。したがって、本発明の発光素子のキャリアの移動を制御する層におい
て、第２の有機化合物としてクマリン６を、第１の有機化合物としてＡｌｑを用いた実施
例２の素子構造は、本発明に好適な構造である。
【実施例４】
【０２５１】
本実施例では、図１６に積層構造を示す本発明の発光素子の作製例及び作製された発光
素子の特性について具体的に説明する。また、特性については測定結果を示す図を用いて
具体的に説明する。
（発光素子７の作製）
まず、ガラス基板２２０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第１の電極２２０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし
、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２５２】
続いて、第１の電極２２０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２２０２
が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度
まで減圧した後、第１の電極２２０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着する
ことにより、複合材料を含む層２２１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと
酸化モリブデン（VI）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるよ
うに蒸着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同
時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２５３】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２２１２を形成した。
その後、正孔輸送層２２１２上に、発光層２２１３を形成した。その際には、９−［４
−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰ
Ａ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カ
ルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層２２
１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：
０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２５４】
さらに、発光層２２１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略
称：Ａｌｑ）とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着するこ
とにより、キャリアの移動を制御する層２２１４を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、
ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００２（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように蒸
着レートを調節した。
【０２５５】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２２１４上にトリ
ス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）を３０ｎｍの膜厚となる
ように成膜し、電子輸送層２２１５を形成した。
電子輸送層２２１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層２２１６を形成した。
【０２５６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２２０４を形成し、発光素子７を作製した。
以上により得られた本発明の発光素子７を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作
特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子７の電流密度−輝度特性を図３８に示す。また、電圧−輝度特性を図３９に示
す。また、輝度−電流効率特性を図４０に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図４１に示す。
【０２５７】
また、発光素子７に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、８０℃における定電
流駆動による連続点灯試験を行った結果を図４２に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ²を
１００％とした時の相対輝度である）。
発光素子７は、輝度１０４０ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．２８、ｙ
＝０．６５）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度１０４０
ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は１６ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は５．４Ｖであり、パワー
効率は９．１ｌｍ／Ｗであった。
【０２５８】
さらに、発光素子７に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、８０℃における定
電流駆動による連続点灯試験を行った結果、１０００時間後でも初期輝度の９６％の輝度
を保っており、１７００時間後でも初期輝度の９４％の輝度を保っていることがわかった
。つまり、８０℃という高温環境下でも非常に長寿命である発光素子を得ることができた
。
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例５】
【０２５９】
本実施例では、図１６に積層構造を示す、実施例４とは別の本発明の発光素子の作製例
及び作製された発光素子の特性について具体的に説明する。また、特性については測定結
果を示す図を用いて具体的に説明する。
（発光素子８の作製）
まず、ガラス基板２２０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第１の電極２２０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし
、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２６０】
次いで、第１の電極２２０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２２０２
が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度
まで減圧した後、第１の電極２２０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着する
ことにより、複合材料を含む層２２１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと
酸化モリブデン（VI）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるよ
うに蒸着レートを調節した。
【０２６１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２２１２を形成した。
その後、正孔輸送層２２１２上に、発光層２２１３を形成した。その際には、９−［４
−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰ
Ａ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カ
ルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光層２２
１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：
０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２６２】
さらに、発光層２２１３上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略
称：Ａｌｑ）とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着するこ
とにより、キャリアの移動を制御する層２２１４を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、
ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００２（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように蒸
着レートを調節した。
【０２６３】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２２１４上にバソ
フェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送
層２２１５を形成した。
電子輸送層２２１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層２２１６を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２２０４を形成し、発光素子８を作製した。
【０２６４】
以上により得られた本発明の発光素子８を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作
特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子８の電流密度−輝度特性を図４３に示す。また、電圧−輝度特性を図４４に示
す。また、輝度−電流効率特性を図４５に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図４６に示す。
【０２６５】
また、発光素子８に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図４７に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ²を１００％とした
時の相対輝度である）。
発光素子８は、輝度１４４０ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．２７、ｙ
＝０．６５）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。また、輝度１４４０
ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は１７ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は３．８Ｖであり、パワー
効率は１４ｌｍ／Ｗであった。
【０２６６】
さらに、発光素子８に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による
連続点灯試験を行った結果、３３００時間後でも初期輝度の９９％の輝度を保っており、
非常に長寿命な発光素子であることがわかった。
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例６】
【０２６７】
本実施例では、図４８に積層構造を示す、実施例４及び５とは別の本発明の発光素子の
作製例及び作製された発光素子の特性について具体的に説明する。なお、特性については
測定結果を示す図を用いて具体的に説明する。
また、実施例６における発光素子９の作製で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
なお、他の実施例で既に示した有機化合物については省略する。
【０２６８】
【化３】

【０２６９】
（発光素子９の作製）
まず、ガラス基板２４０１上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第１の電極２４０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし
、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
続いて、第１の電極２４０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２４０２
が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度
まで減圧した。
【０２７０】
その後、第１の電極２４０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェ
ニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することに
より、複合材料を含む層２４１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モ
リブデン（VI）の比率は、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸
着レートを調節した。
【０２７１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２４１２を形成した。
さらに、正孔輸送層２４１２上に、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（４−ビフェニリル）−
Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝キノキサリン（略称：ＢＰＡＰＱ）と４，４’−ビス（
Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−
フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）とを共蒸着することにより、キャリア
の移動を制御する層２４１３を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＢＰＡＰＱとＤＮＴ
ＰＤとの重量比は、１：０．１（＝ＢＰＡＰＱ：ＤＮＴＰＤ）となるように蒸着レートを
調節した。
【０２７２】
次いで、キャリアの移動を制御する層２４１３上に、発光層２４１４を形成した。２，
３−ビス｛４−［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝キノキサ
リン（略称：ＢＰＡＰＱ）と（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロ
フェニル）キノキサリナト］イリジウム（III）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ）
）とを共蒸着することにより、発光層２４１４を２０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、Ｂ
ＰＡＰＱとＩｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０７（＝ＢＰＡＰＱ
：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ））となるように蒸着レートを調節した。
【０２７３】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２４１４上にトリス（８−キノリノラト
）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸
送層２４１５を形成した。
電子輸送層２４１５上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：
Ａｌｑ）とリチウム（Ｌｉ）とを共蒸着することにより、電子注入層２４１６を５０ｎｍ
の膜厚で形成した。ここで、ＡｌｑとＬｉとの重量比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ：Ｌｉ
）となるように蒸着レートを調節した。
【０２７４】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２４０４を形成し、発光素子９を作製した。
以上により得られた本発明の発光素子９を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作
特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２７５】
発光素子９の電流密度−輝度特性を図４９に示す。また、電圧−輝度特性を図５０に示
す。また、輝度−電流効率特性を図５１に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図５２に示す。また、発光素子９に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²と
して、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図５３に示す（縦軸は、１０００ｃ
ｄ／ｍ²を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２７６】
発光素子９は、輝度１０６０ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．７０、ｙ
＝０．３０）であり、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ）に由来する赤色の発光を示した。
また、輝度１０６０ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は４．７ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は６
．２Ｖであり、パワー効率は２．４ｌｍ／Ｗであった。
さらに、発光素子９に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動による
連続点灯試験を行った結果、２４００時間後でも初期輝度の７４％の輝度を保っており、
長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２７７】
（発光素子１０の作製）
発光素子１０は、発光素子９のキャリアの移動を制御する層２４１３を、２，３−ビス
｛４−［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝キノキサリン（略
称：ＢＰＡＰＱ）と４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルア
ミノ］トリフェニルアミン（略称：１−ＴＮＡＴＡ）とを用いて形成した。
【０２７８】
つまり、正孔輸送層２４１２上に、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（４−ビフェニリル）−
Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝キノキサリン（略称：ＢＰＡＰＱ）と４，４’，４’’
−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１
−ＴＮＡＴＡ）とを共蒸着することにより、キャリアの移動を制御する層２４１３を１０
ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＢＰＡＰＱと１−ＴＮＡＴＡとの重量比は、１：０．１
（＝ＢＰＡＰＱ：１−ＴＮＡＴＡ（これについては以下に構造式を示す））となるように
蒸着レートを調節した。なお、キャリアの移動を制御する層２４１３以外は発光素子９と
同様に作製した。
【０２７９】
【化４】

【０２８０】
以上により得られた本発明の発光素子１０を、窒素雰囲気のグローブボックス内におい
て、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動
作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子１０の電流密度−輝度特性を図５４に示す。また、電圧−輝度特性を図５５に
示す。また、輝度−電流効率特性を図５６に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発
光スペクトルを図５７に示す。また、発光素子１０に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ
²として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図５８に示す（縦軸は、１００
０ｃｄ／ｍ²を１００％とした時の相対輝度である）。
【０２８１】
発光素子１０は、輝度９６０ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．７０、ｙ
＝０．３０）であり、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ）に由来する赤色の発光を示した。
また、輝度９６０ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は５．１ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は７．
０Ｖであり、パワー効率は２．３ｌｍ／Ｗであった。
さらに、発光素子１０に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動によ
る連続点灯試験を行った結果、１１００時間後でも初期輝度の８４％の輝度を保っており
、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０２８２】
（比較発光素子１１の作製）
次に、比較のため、上述した発光素子９及び発光素子１０のキャリアの移動を制御する
層２４１３を設けない構成の比較発光素子１１を作製した。作製方法を以下に示す。まず
、ガラス基板上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成
膜し、第１の電極を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２
ｍｍとした。
【０２８３】
続いて、第１の電極が形成された面が下方となるように、第１の電極が形成された基板
を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^-4Ｐａ程度まで減圧した後、
第１の電極上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェ
ニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（VI）とを共蒸着することにより、複合材料を含
む層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（VI）の比率は、重
量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。
その後、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、
正孔輸送層を形成した。
【０２８４】
次に、正孔輸送層上に、発光層を形成した。２，３−ビス｛４−［Ｎ−（４−ビフェニ
リル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝キノキサリン（略称：ＢＰＡＰＱ）と（アセチ
ルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウ
ム（III）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ））とを共蒸着することにより、発光層
を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＢＰＡＰＱとＩｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ）と
の重量比は、１：０．０７（＝ＢＰＡＰＱ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ））となるよ
うに蒸着レートを調節した。つまり、発光素子９および発光素子１０とは異なり、キャリ
アの移動を制御する層を設けず、正孔輸送層上に発光層を形成した。
【０２８５】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層上にトリス（８−キノリノラト）アルミ
ニウム（III）（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層を形
成した。
電子輸送層上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）
とリチウム（Ｌｉ）とを共蒸着することにより、電子注入層を５０ｎｍの膜厚で形成した
。ここで、ＡｌｑとＬｉとの重量比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ：Ｌｉ）となるように蒸
着レートを調節した。
【０２８６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極を形成し、比較発光素子１１を作製した。
以上により得られた比較発光素子１１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、
発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、比較発光素子２の動作特性
について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２８７】
比較発光素子１１の電流密度−輝度特性を図５９に示す。また、電圧−輝度特性を図６
０に示す。また、輝度−電流効率特性を図６１に示す。また、１ｍＡの電流を流したとき
の発光スペクトルを図６２に示す。
また、比較発光素子１１に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動に
よる連続点灯試験を行った結果を図６３に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ²を１００％
とした時の相対輝度である）。
【０２８８】
比較発光素子１１は、輝度１１４０ｃｄ／ｍ²のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．６
５、ｙ＝０．３４）であり、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）₂（ａｃａｃ）に由来する赤色の発光を示
した。しかしながら、図６２からわかるように、発光層に接するＡｌｑの発光が見られ、
発光素子９および発光素子１０に比べ、色純度が低下していることがわかる。つまり、比
較発光素子１１は、発光素子９および発光素子１０に比べキャリアバランスが悪くなって
いることが示唆される。
【０２８９】
また、比較発光素子１１の輝度１１４０ｃｄ／ｍ²のときの電流効率は２．９ｃｄ／Ａ
であり、駆動電圧は４．８Ｖであり、パワー効率は１．９ｌｍ／Ｗであった。
さらに、比較発光素子１１に関し、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ²として、定電流駆動
による連続点灯試験を行った結果、１３００時間後では初期輝度の７３％の輝度であり、
発光素子９および発光素子１０よりも寿命が短かった。
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例７】
【０２９０】
本実施例では、実施例６で作製した発光素子９におけるキャリアの移動を制御する層に
用いた、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニ
ル｝キノキサリン（略称：ＢＰＡＰＱ）と４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メ
チルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル
（略称：ＤＮＴＰＤ）の酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測
定によって調べた。
また、その測定から、ＢＰＡＰＱ、ＤＮＴＰＤのＨＯＭＯ準位を求めた。なお測定には
、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまた
は６００Ｃ）を用いた。
【０２９１】
ＣＶ測定は、実施例３と同様に行った。ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２
７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−
Ｂｕ₄ＮＣｌＯ₄）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／
Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を１ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶
解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴ
Ｅ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐ
ｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ⁺電極（ビー・エー・エ
ス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜
２５℃）で行った。
【０２９２】
［参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出］
実施例３で示した方法により、本実施例７で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ⁺電極）の真空
準位に対するポテンシャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。その結果、本実施例７で用い
る参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４
．８５［ｅＶ］であると算出できた。
【０２９３】
（測定例４；ＢＰＡＰＱ）
本測定例４では、ＢＰＡＰＱの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（
ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図６４
に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．１６Ｖ
から１．００Ｖまで走査した後、１．００Ｖから−０．１６Ｖまで走査することにより行
った。
【０２９４】
図６４に示すように、酸化ピーク電位Ｅ_paは０．７８Ｖ、還元ピーク電位Ｅ_pcは０．６
０Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（Ｅ_pcとＥ_paの中間の電位）は０．
６９Ｖと算出できる。このことは、ＢＰＡＰＱは０．６９Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ⁺］の電
気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当
する。ここで、上述した通り、本実施例７で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシ
ャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＢＰＡＰＱのＨＯＭＯ準位は、−４
．８５−０．６９＝−５．５４［ｅＶ］であることがわかった。
【０２９５】
（測定例５；ＤＮＴＰＤ）
本測定例５では、ＤＮＴＰＤの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（
ＣＶ）測定によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図６５
に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．０５Ｖ
から１．２０Ｖまで走査した後、１．２０Ｖから−０．０５Ｖまで走査することにより行
った。
【０２９６】
図６５に示すように、酸化ピーク電位Ｅ_paは０．１６Ｖ、還元ピーク電位Ｅ_pcは０．２
６Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（Ｅ_pcとＥ_paの中間の電位）は０．
２１Ｖと算出できる。このことは、ＤＰＱｄは０．２１Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ⁺］の電気
エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当す
る。ここで、上述した通り、本実施例７で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャ
ルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＤＰＱｄのＨＯＭＯ準位は、−４．８
５−０．２１＝−５．０６［ｅＶ］であることがわかった。
【０２９７】
なお、上述のようにして求めたＢＰＡＰＱとＤＮＴＰＤのＨＯＭＯ準位を比較すると、
ＤＮＴＰＤのＨＯＭＯ準位はＢＰＡＰＱよりも０．４８［ｅＶ］も低いことがわかる。こ
のことは、ＤＮＴＰＤをＢＰＡＰＱ中に添加することにより、ＤＮＴＰＤが正孔トラップ
として作用することを意味する。したがって、本発明の発光素子の第２の層において、第
２の有機化合物としてＤＮＴＰＤを、第１の有機化合物としてＢＰＡＰＱを用いた実施例
６の素子構造は、本発明に好適な構造である。
【符号の説明】
【０２９８】
２０１ 基板
２０２ 第１の電極
２０３ ＥＬ層
２０４ 第２の電極
２１１ 第１の層
２１２ 第２の層
２１３ 第３の層
２１４ 第４の層
２１５ 第５の層
２１６ 第６の層
２１７ 第７の層
４０１ 基板
４０２ 第１の電極
４０３ ＥＬ層
４０４ 第２の電極
４１１ 第１の層
４１２ 第２の層
４１３ 第３の層
４１４ 第４の層
４１５ 第５の層
４１６ 第６の層
４１７ 第７の層
５０１ 第１の電極
５０２ 第２の電極
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 電荷発生層
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ Ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ Ｐチャネル型ＴＦＴ
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
２００１ 筐体
２００２ 光源
２２０１ ガラス基板
２２０２ 第１の電極
２２０４ 第２の電極
２２１１ 複合材料を含む層
２２１２ 正孔輸送層
２２１３ 発光層
２２１４ キャリアの移動を制御する層
２２１５ 電子輸送層
２２１６ 電子注入層
２４０１ ガラス基板
２４０２ 第１の電極
２４０４ 第２の電極
２４１１ 複合材料を含む層
２４１２ 正孔輸送層
２４１３ キャリアの移動を制御する層
２４１４ 発光層
２４１５ 電子輸送層
２４１６ 電子注入層
３００１ 照明装置
３００２ テレビ装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極、第１の層、第２の層、第２の電極を順に有し、
前記第１の層は、発光性を有し、
前記第２の層は、第１の有機化合物及び第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は、正孔輸送性を有し、
前記第２の有機化合物は、正孔トラップ性を有し、
前記第２の層には、前記第２の有機化合物よりも前記第１の有機化合物が多く含まれてい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の層は、第３の有機化合物及び第４の有機化合物を有し、
前記第３の有機化合物は、前記発光性を有し、
前記第４の有機化合物は、正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
前記第２の有機化合物及び前記第３の有機化合物は、燐光材料であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物の濃度は、前記第３の有機化合物の濃度よりも低いことを特徴とする発光素子。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９】

【図４０】

【図４１】

【図４２】

【図４３】

【図４４】

【図４５】

【図４６】

【図４７】

【図４８】

【図４９】

【図５０】

【図５１】

【図５２】

【図５３】

【図５４】

【図５５】

【図５６】

【図５７】

【図５８】

【図５９】

【図６０】

【図６１】

【図６２】

【図６３】

【図６４】

【図６５】

【公開番号】特開２０１２−１３４５３８（Ｐ２０１２−１３４５３８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４７９０９（Ｐ２０１２−４７９０９）
【出願日】平成２４年３月５日（２０１２．３．５）
【分割の表示】特願２００７−１７６２０１（Ｐ２００７−１７６２０１）の分割
【原出願日】平成１９年７月４日（２００７．７．４）
【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）】