発光素子
【課題】寿命の長い発光素子を提供する。また、寿命の長い発光装置および電子機器を提供する。
【解決手段】第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は電子トラップ性を有し、第４の有機化合物は電子輸
送性を有し、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得られる発光素子を提供する。
【解決手段】第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は電子トラップ性を有し、第４の有機化合物は電子輸
送性を有し、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得られる発光素子を提供する。
【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、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、本発明は、色純度に優れ、寿命の長い発光素子に関する。さらに、色純
度に優れ寿命の長い発光装置及び電子機器に関する。
【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、特許文献１では、発光層を二層とし、色系統の異なる蛍光性物質を複数種類ド
ーピングすることにより、色安定性を確保し、長寿命の有機ＥＬ素子を開示している。し
かしながら、特許文献１では、色系統の異なる蛍光性物質を複数種類ドーピングしている
ため、色安定性の良い白色発光を得ることはできるが、色純度の良い発光は得られない。
【０００８】
また、発光性の有機化合物を用いた発光素子は、発光性の無機化合物を用いた発光素子
に比べ、低電圧での駆動が可能であるが、素子の寿命が短いという問題を有している。よ
って、発光素子のさらなる長寿命化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−６８０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、発光性の物質が有機化合物を用いた場合において、純度に優れ
、寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。また、色純度に優れ寿命の長い発光
装置及び電子機器を提供することも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、発光領域を発光層の中央付近にすることで、課
題を解決できることを見出した。
すなわち、両電極の間に正孔輸送層と電子輸送層がある場合には、発光領域を発光層と
正孔輸送層との界面や発光層と電子輸送層との界面ではなく、発光層の中央付近にするこ
とで、課題を解決できることを見出した。
また、正孔輸送層と電子輸送層がない場合にも、両電極と発光層との界面ではなく、発
光層の中央付近にすることで、課題を解決できることを見出した。
本発明は、前記のような知見に基づいて開発されたものであり、本発明の発光素子には
多くの態様がある。
【００１２】
その第１態様は、第１の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、発光層は、第１の層
と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２
の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１
の電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は
電子トラップ性を有し、第４の有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化合物の発光
色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の電極より
も電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１
の有機化合物からの発光が得られることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、発光層は、第１の層と
第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２の
層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１の
電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第
４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し、第４の
有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色
は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１
の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得ら
れることを特徴とするものである。
【００１４】
第３の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、発光層は、第１の層と
第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２の
層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１の
電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第
４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し、第４の
有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化合物の発光スペクトルのピーク値と、第３
の有機化合物の発光スペクトルのピーク値の差は３０ｎｍ以内であり、第１の電極の方が
第２の電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加するこ
とにより、第１の有機化合物からの発光が得られることを特徴とするものである。
【００１５】
第４の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子
輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合
物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物
とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は
電子輸送性を有し、第３の有機化合物は電子トラップ性を有し、第４の有機化合物は電子
輸送性を有し、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統で
あり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電
極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得られることを特徴と
するものである。
【００１６】
第５の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子
輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合
物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物
とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は
電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第４の有機化合物の最低空軌道準位より０．３ｅ
Ｖ以上低い最低空軌道準位を有し、第４の有機化合物は電子輸送性を有し第１の有機化合
物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の
電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加することによ
り、第１の有機化合物からの発光が得られることを特徴とするものである。
【００１７】
第６の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子
輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合
物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物
とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は
電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第４の有機化合物の最低空軌道準位より０．３ｅ
Ｖ以上低い最低空軌道準位を有し、第４の有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化
合物の発光スペクトルのピーク値と、第３の有機化合物の発光スペクトルのピーク値の差
は３０ｎｍ以内であり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１
の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得ら
れることを特徴とするものである。
【００１８】
それら多くの発光素子の態様においては、第１の層と第２の層は接して設けられている
ことが好ましい。
【００１９】
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むものである。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）等を含む。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等も全て発光装置に含むもので
ある。
さらに、発光素子がその発光を制御する制御手段を具備する場合についても本発明の発
光装置に含むものである。
【００２０】
また、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むものである。
さらに、本発明の電子機器は、表示部を有し、該表示部は、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ものを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
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
ではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成されているため、素子が劣化しにくく、寿
命の長い発光素子を得ることができる。
なお、正孔輸送層と電子輸送層がない場合にも、両電極と発光層との界面ではなく、発
光層の中央付近にすることで、同様の効果を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の発光素子は、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は
同系色であるため、第１の有機化合物だけでなく、第３の有機化合物が発光しても、色純
度の良い発光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、色純度に
優れ、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】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の電子機器を説明する図。
【図７】本発明の電子機器を説明する図。
【図８】本発明の照明装置を説明する図。
【図９】本発明の照明装置を説明する図。
【図１０】実施例の発光素子を説明する図。
【図１１】実施例１で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１２】実施例１で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１３】実施例１で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１４】実施例１で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１５】実施例２で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１６】実施例２で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１７】実施例２で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１８】実施例２で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１９】Ａｌｑの還元反応特性を示す図。
【図２０】ＤＰＱｄの還元反応特性を示す図。
【図２１】本発明の発光素子を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下において、本発明を実施するための最良の形態を含む本発明の各種実施の態様につ
いて図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣
旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更することが可能であ
る。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではな
い。
【００２５】
（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。
【００２６】
本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、第１の電極
１０２と第２の電極１０４との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお
、本形態では第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４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１０２の方が第２の電極１０４よ
りも電位が高くなるように、第１の電極１０２と第２の電極１０４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。
【００２７】
基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１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、発光素子の作製工程において支
持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００２８】
第１の電極１０２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、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には
、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、珪素若しくは酸化
珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium
Zinc Oxide）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）
等が挙げられる。
【００２９】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法など
を応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化
インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング
法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化イ
ンジウム（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。
【００３０】
これらのほかにも、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）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等が挙
げられる。
【００３１】
ＥＬ層１０３は、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、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、またはバイポーラ
性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、本実施の形態で示す発光
層とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、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。各層を構成する材料
について以下に具体的に示す。図１では、一例として、第１の電極１０２、正孔輸送層１
１２、発光層１１１、電子輸送層１１３、第２の電極１０４が順に積層した構成を示して
いる。
【００３２】
第１の電極１０２と正孔輸送層１１２との間に正孔注入層を設けてもよい。正孔注入層
は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン
酸化物（ＭｏＯx）やバナジウム酸化物（ＶＯx）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯx）、タン
グステン酸化物（ＷＯx）、マンガン酸化物（ＭｎＯx）等を用いることができる。この他
にも、フタロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフ
タロシアニン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（３，４−
スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成
することができる。
【００３３】
また、正孔注入層として、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。このように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１０２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。
なお、本明細書中において、複合とは、単に複数の材料を混合させるだけでなく、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】
アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テト
ラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ4−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる
。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８
族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオ
ブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸
化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。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。
【００３５】
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール
誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など
、種々の化合物を用いることができる。具体的には、１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動
度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれ
ば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる正孔輸
送性の高い有機化合物を具体的に列挙する。
【００３６】
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，
Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［
Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰ
ＡＢ）、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）等を挙げることができる。
【００３７】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−
（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバ
ゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３
−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）
、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］
−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００３８】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、４，４’−
ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−
カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル
）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（
Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いるこ
とができる。
【００３９】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、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）、９，１
０−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）等が挙げられる。
【００４０】
さらに、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−
ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［
２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビ
ス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９
，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−
ジ（２−ナフチル）アントラセン等が挙げられる。
【００４１】
それらに加えて、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビ
アントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、
１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−
ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テ
トラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。さらに、この他、ペンタセン、コロ
ネン等も用いることができる。このように、１×１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を
有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００４２】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよ
く、そのような芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニル
ビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニル
ビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフ
ェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００４３】
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質と
しては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェ
ニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，
Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、
４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：Ｔ
ＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルア
ミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９
，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ
）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【００４４】
ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を
二層以上積層したものとしてもよい。
【００４５】
発光層１１１は、発光性の高い物質を含む層である。本発明の発光素子において、発光
層は、第１の層１２１と第２の層１２２を有する。第１の層１２１は、第１の有機化合物
と第２の有機化合物とを有し、第２の層１２２は、第３の有機化合物と第４の有機化合物
を有する。
【００４６】
第１の層１２１に含まれる第１の有機化合物は、発光性の高い物質であり、種々の材料
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、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。
【００４７】
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）、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。
【００４８】
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。
【００４９】
第１の層１２１に含まれる第２の有機化合物は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高
い物質であり、また、上述した発光性の高い物質を分散させる物質である。好ましくは正
孔と電子の移動度の差が１０倍以内である、いわゆるバイポーラ性の材料である。具体的
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）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ
）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン）
（略称：ＴＰＡＱｎ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ
，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル
−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、４，４’−（キノキサリ
ン−２，３−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−
Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＰＱ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略
称：ＤＰＡｎｔｈ）などが挙げられる。
【００５０】
第２の層１２２に含まれる第３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。したがって、第３の有機化合物は、第２の層１２２に含まれる第４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（ＬＵ
ＭＯ準位）を有する有機化合物であることが好ましい。また、第３の有機化合物は発光し
てもよいが、その場合は発光素子の色純度を保つため、第１の有機化合物の発光色と第３
の有機化合物の発光色は同系色であることが好ましい。
すなわち、例えば前記第１の有機化合物がＹＧＡ２ＳやＹＧＡＰＡのような青色系の発
光を示す場合、第３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が好ましい。
【００５１】
さらに、前記第１の有機化合物が２ＰＣＡＰＡ、２ＰＣＡＢＰｈＡ、２ＤＰＡＰＡ、２
ＤＰＡＢＰｈＡ、２ＹＧＡＢＰｈＡ、ＤＰｈＡＰｈＡのような緑色系の発光を示す場合、
第３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−ジメチル−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−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が好ましい
。
【００５２】
また、前記第１の有機化合物がルブレン、ＢＰＴのような黄色系の発光を示す場合、第
３の有機化合物はＤＭＱｄ、（２−｛２−［４−（９Ｈ−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が好ましい。
【００５３】
さらに、前記第１の有機化合物がｐ−ｍＰｈＴＤ、ｐ−ｍＰｈＡＦＤのような赤色系の
発光を示す場合、第３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：Ｄ
ＣＭ１）、｛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［ｉ
ｊ］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が好ましい
。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ＬＵＭＯ準位が低い化合物で
あり、後述する第４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。
【００５４】
前記のとおりではあるものの、第３の有機化合物としては、前記列挙した物質の中でも
、ＤＭＱｄ、ＤＰＱｄ、ＤＭＮＱｄ−１、ＤＭＮＱｄ−２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。
【００５５】
第２の層１２２に含まれる第４の有機化合物は、電子輸送性を有する化合物である。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、トリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（I
I）（略称：Ｚｎｑ2）、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［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）等が挙げられる。
【００５６】
また、先に述べたように、第３の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第４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３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４の有機化合物を選択すればよ
い。例えば、実施例にて後述するように、第３の有機化合物としてＤＰＱｄを用いる場合
、第４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。
【００５７】
なお、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は同系色であることが好
ましいため、第１の有機化合物の発光スペクトルのピーク値と第３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、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同系色となる。
よって、電圧等の変化により、第３の有機化合物が発光した場合にも、発光素子の発光色
の変化を抑制することができる。
【００５８】
ただし、第３の有機化合物が必ずしも発光する必要はない。例えば、第１の有機化合物
の方が発光効率が高い場合は、実質的に第１の有機化合物の発光のみが得られるように、
第２の層１２２における第３の有機化合物の濃度を調節する（第３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、第１の有機化
合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は同系色である（すなわち、同程度のエネルギ
ーギャップを持つ）ため、第１の有機化合物から第３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。
【００５９】
電子輸送層１１３は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、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（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）など、キノリン
骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。
さらに、この他ビス［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）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いる
ことができる。
【００６０】
また、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフ
ェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ
−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（
略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−
ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン
（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。
ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ3／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を
二層以上積層したものとしてもよい。
【００６１】
また、電子輸送層１１３と第２の電極１０４との間に、電子注入性の高い物質を含む層
である電子注入層を設けてもよい。電子注入層としては、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もしく
はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。さらに、電子輸送性を有する物質か
らなる層中にアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ中
にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。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１０４からの電子注入が効率良く行われるた
めより好ましい。
【００６２】
第２の電極１０４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
以下が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いる
ことができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族
に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、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、
及びこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、並びにユウロピウム（Ｅｕ）、イッテル
ビウム（Ｙｂ）等の希土類金属及びこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第
２の電極１０４と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小
に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸
化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０４として用いることができる。
【００６３】
また、ＥＬ層１０３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。さらに、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。
【００６４】
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１０２と第２の電極１０４
との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３において正孔と電子とが再結合し
、発光するものである。より具体的には、ＥＬ層１０３中の発光層１１１において、第１
の層１２１および第１の層１２１と第２の層１２２との界面付近にかけて発光領域が形成
されるような構成となっている。この原理に関し、以下に説明する。
【００６５】
図２１は、図１で示した本発明の発光素子のバンド図の一例である。図２１において、
第１の電極１０２から注入された正孔は、正孔輸送層１１２を通り第１の層１２１に注入
される。ここで、第１の層１２１を構成する第２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り、好ましくは正孔と電子の移動度の差が１０倍以内である、
いわゆるバイポーラ性の材料であるため、第１の層１２１に注入された正孔は移動が遅く
なる。
【００６６】
したがって、もし第２の層１２２を設けない従来の発光素子であれば、発光領域は正孔
輸送層１１２と第１の層１２１との界面近傍に形成される。その場合、電子が正孔輸送層
１１２にまで達してしまい、正孔輸送層１１２を劣化させる恐れがある。また、経時的に
正孔輸送層１１２にまで達してしまう電子の量が増えていくと、経時的に再結合確率が低
下していくことになるため、輝度の経時劣化が起こってしまう。その結果、素子寿命の低
下に繋がってしまう。
【００６７】
本発明の発光素子においては、発光層１１１において、第２の層１２２がさらに設けら
れている点が特徴である。第２の電極１０４から注入された電子は、電子輸送層１１３を
通り第２の層１２２に注入される。ここで、第２の層１２２は、電子輸送性を有する第４
の有機化合物に、電子をトラップする機能を有する第３の有機化合物を添加した構成とな
っている。そのため、第２の層１２２に注入された電子は、その移動が遅くなり、第１の
層１２１への電子注入が制御される。
【００６８】
その結果、従来では正孔輸送層１１２と第１の層１２１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１の層１２１から、第１の層１２１と第
２の層１２２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、電子が正孔輸送
層１１２にまで達してしまい、正孔輸送層１１２を劣化させる可能性が低くなる。また正
孔に関しても、第１の層１２１における第２の有機化合物が電子輸送性であるため、正孔
が電子輸送層１１３にまで達して電子輸送層１１３を劣化させる可能性は低い。
【００６９】
さらに、本発明においては、第２の層１２２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に電子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１の層１
２１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。また、第１の層１２１における第２の有機化合物が電子輸
送性であり、かつ第１の層１２１には発光物質である第１の有機化合物が添加されている
ため、第１の層１２１における正孔の量に関しても経時的に変化しにくい。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、輝度の経時劣化を抑制することができる
。したがって、素子寿命の向上に繋がる。
【００７０】
なお、以上の説明においては、第１の層と第２の層の組み合わせ、具体的には第２の有
機化合物、第３の有機化合物及び第４の有機化合物の組み合わせにより、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
、その結果輝度の経時劣化を抑制することができる長所を発現することについて、正孔輸
送層１１２及び電子輸送層１１３の存在する場合を例にして述べたが、この長所について
は正孔輸送層１１２及び電子輸送層１１３の存否にかかわりなく発現するものであり、そ
のことは以上の説明から自ずと理解できるところである。
【００７１】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４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１０２または第２の電極１０４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。第１の電極１０２のみが透光性を有する電極
である場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り
出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合、図１（Ｂ）に
示すように、発光は第２の電極１０４を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極
１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合、図１（Ｃ）に
示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４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。
【００７２】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４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１０２および第２の電極１０４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、発光層が第１の層１２１と第２の層１２２とを有する構成
であれば、上記以外のものでもよい。
つまり、ＥＬ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、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、またはバイポーラ性（
電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層を、本発明の発光層と自由に組み
合わせて構成すればよい。
【００７３】
図２に示す発光素子は、基板３０１上に、陰極として機能する第２の電極３０４、ＥＬ
層３０３、陽極として機能する第１の電極３０２とが順に積層された構成となっている。
ＥＬ層３０３は、正孔輸送層３１２、発光層３１１、電子輸送層３１３を有し、発光層３
１１は第１の層３２１と第２の層３２２を有する。第１の層３２１は、第２の層３２２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。
【００７４】
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電極上に発光素子を
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。
【００７５】
なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型
のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ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。
【００７６】
本実施の形態の発光素子は、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るのではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成され
ている。そのため、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、正孔輸送
層や電子輸送層の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、劣化しにくく
、寿命の長い発光素子を得ることができる。
【００７７】
また、本発明の発光素子は、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は
同系色であるため、第１の有機化合物だけでなく、第３の有機化合物が発光しても、色純
度の良い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。
【００７８】
（実施の形態２）
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（以下、
積層型素子という）の態様について、図３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１０３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。
【００７９】
図３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と同様なものを適用することができる。
【００８０】
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。
【００８１】
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に
より構成される層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。
【００８２】
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３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。
【００８３】
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。
【００８４】
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から得られた光を混合すると、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。
また、本実施の形態においても他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【００８５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
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４を用いて
説明する。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（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。ま
た、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。
【００８６】
なお、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。
【００８７】
次に、断面構造について図４（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６０１
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、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
基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、
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、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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
。
【００９４】
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。
【００９５】
また、シール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、
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が充填され
る場合もある。
【００９６】
さらに、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６０
４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plas
tics）、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。
【００９７】
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。
その発光装置は、実施の形態１及び実施の形態２で示した発光素子を有する。そのため
、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、色純度に優れた発光装置を得ることができる。
【００９８】
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５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。
【００９９】
図５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。そして、絶縁層９５
３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、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、色純度に優れた発光装置を得ることができる。
【０１００】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器に
ついて説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１及び実施の形態２で示した発光素子
を有する、寿命の長い表示部を有する。また、色純度に優れた発光素子を有するため、色
再現性に優れた表示部を得ることができる。
【０１０１】
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６に示す。
【０１０２】
図６（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及び実施の形態２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、色純度に優れた発光素子を有するため、色再現
性に優れた表示部を有するテレビ装置を得ることができる。
【０１０３】
図６（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、ポインティングマウス９２０
６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及び実施の形
態２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９２０
３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、色純度に
優れた発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有するコンピュータを得ること
ができる。
【０１０４】
図６（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４
０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９
４０７、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及び実施の形態２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
、色純度に優れた発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有する携帯電話を得
ることができる。
【０１０５】
図６（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０
３、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９
５０７、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及び実施の形態２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、色純度に優れた発光素子を有するため、色再現性に優
れた表示部を有するカメラを得ることができる。
【０１０６】
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、色再現性に優れた表示部を有する電子機器を得ることができる。
【０１０７】
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７を用いて説明する。
図７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
７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９０
４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には、本発明の発光装置が用いられており、端子９０６により、電流が供給されて
いる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
図８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８に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２
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となる。
【０１１０】
図９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。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６（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】
【０１１１】
本実施例では、本発明の発光素子について具体的に図１０を用いて説明する。本実施例
で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０１１２】
【化１】
【０１１３】
（発光素子１）
まず、ガラス基板２１０１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２１０２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。
【０１１４】
次に、第１の電極２１０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０２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２１０２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２１０３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を用いて同時に蒸着を
行う蒸着法である。
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２１０４を形成した。
【０１１５】
次に、正孔輸送層２１０４上に、発光層２１０５を形成した。まず、正孔輸送層２１０
４上に、第１の有機化合物である９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニ
ル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と、第２の有機化合物である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、第１の発光層２１２１を３０ｎ
ｍ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）となるように調節した。
【０１１６】
さらに、第１の層２１２１上に、第４の有機化合物であるトリス（８−キノリノラト）
アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）と、第３の有機化合物である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、第２の層２１２２を１０
ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａ
ｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように調節した。
【０１１７】
続いて、抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０５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２１０６を形成し
、その後電子輸送層２１０６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２１０７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２１０８を形成し、発光素子１を作製した。
【０１１８】
（比較発光素子２）
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２ｍ
ｍ×２ｍｍとした。
【０１１９】
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。
【０１２０】
次に、正孔輸送層上に、発光層を形成した。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）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：２ＰＣＡＰＡ）と
なるように調節した。
【０１２１】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層上にバソフェナントロリン（略称：ＢＰ
ｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層を形成した。
その電子輸送層上に、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。
【０１２２】
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１１に示す。また、電圧−輝度特性を図１２に示
す。また、輝度−電流効率特性を図１３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１４に示す。
発光素子１は、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２９、ｙ
＝０．６２）であり、緑色の発光を示した。また、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときの電流
効率は１０．７ｃｄ／Ａであり、電圧は５．８Ｖ、電流密度は、２９．４ｍＡ／ｃｍ2で
あった。
【０１２３】
また、発光素子１に関し、初期輝度を３０００ｃｄ／ｍ2として、定電流駆動による連
続点灯試験を行ったところ、６４０時間後でも初期輝度の８９％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。一方、比較発光素子２に関し、同様に初期輝度を
３０００ｃｄ／ｍ2とした連続点灯試験を行ったところ、６４０時間後では輝度が初期輝
度の７６％にまで低下しており、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】
【０１２４】
（発光素子３）
本実施例２では、本発明の発光素子について図１０を用いて具体的に説明する。
まず、ガラス基板２１０１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２１０２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。
【０１２５】
次に、第１の電極２１０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０２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２１０２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２１０３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２１０４を形成した。
【０１２６】
次に、正孔輸送層２１０４上に、発光層２１０５を形成した。まず、正孔輸送層２１０
４上に、第２の有機化合物である９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニ
ル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と、第１の有機化合物である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、第１の発光層２１２１を３０ｎ
ｍ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）となるように調節した。
【０１２７】
さらに、第１の層２１２１上に、第４の有機化合物であるトリス（８−キノリノラト）
アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）と、第３の有機化合物である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、第２の層２１２２を１０
ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａ
ｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように調節した。
【０１２８】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０５上にＡｌｑを３０ｎｍの膜厚と
なるように成膜し、電子輸送層２１０６を形成した。
さらに、電子輸送層２１０６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２１０７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２１０８を形成し、発光素子３を作製した。
【０１２９】
（比較発光素子４）
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２ｍ
ｍ×２ｍｍとした。
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）となるように調節した。
【０１３０】
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。
続いて、正孔輸送層上に、発光層を形成した。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）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：２ＰＣＡＰＡ）
となるように調節した。
【０１３１】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層上に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。
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。
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４を作製した。
【０１３２】
発光素子３の電流密度−輝度特性を図１５に示す。また、電圧−輝度特性を図１６に示
す。また、輝度−電流効率特性を図１７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１８に示す。
発光素子３は、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２９、ｙ
＝０．６２）であり、緑色の発光を示した。また、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときの電流
効率は１１．０ｃｄ／Ａであり、電圧は８．０Ｖ、電流密度は、２８．３ｍＡ／ｃｍ2で
あった。
【０１３３】
また、発光素子３に関し、初期輝度を３０００ｃｄ／ｍ2として、定電流駆動による連
続点灯試験を行ったところ、６４０時間後でも初期輝度の９０％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。一方、比較発光素子４に関し、同様に初期輝度を
３０００ｃｄ／ｍ2とした連続点灯試験を行ったところ、４７０時間後には初期輝度の８
８％にまで輝度が低下しており、発光素子３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３】
【０１３４】
本実施例では、実施例１および実施例２で作製した発光素子１および発光素子３におけ
る第２の層に用いた、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ
）と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：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（ＣＶ）測定によって調べた。また、その測定から、Ａｌｑ
およびＤＰＱｄ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）を用いた。
【０１３５】
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。
【０１３６】
（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）。一方、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。したがって、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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（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１９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。
【０１３９】
図１９に示すように、還元ピーク電位Ｅpcは−２．２０Ｖ、酸化ピーク電位Ｅpaは−２
．１２Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥpcとＥpaの中間の電位）は
−２．１６Ｖと算出できる。このことは、Ａｌｑは−２．１６［Ｖ 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。
【０１４０】
（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２０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。
【０１４１】
図２０に示すように、還元ピーク電位Ｅpcは−１．６９Ｖ、酸化ピーク電位Ｅpaは−１
．６３Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥpcとＥpaの中間の電位）は
−１．６６Ｖと算出できる。このことは、ＤＰＱｄは−１．６６［Ｖ 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。
【０１４２】
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３の有機化合物として
ＤＰＱｄを、第４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。
【符号の説明】
【０１４３】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ 発光層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 電子輸送層
１２１ 第１の層
１２２ 第２の層
３０１ 基板
３０２ 第１の電極
３０３ ＥＬ層
３０４ 第２の電極
３１１ 発光層
３１２ 正孔輸送層
３１３ 電子輸送層
３２１ 第１の層
３２２ 第２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 引き回し配線
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
２１０１ ガラス基板
２１０２ 第１の電極
２１０３ 複合材料を含む層
２１０４ 正孔輸送層
２１０５ 発光層
２１０６ 電子輸送層
２１０７ 電子注入層
２１０８ 第２の電極
２１２１ 第１の発光層
２１２２ 第２の発光層
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 ポインティングマウス
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
【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、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、本発明は、色純度に優れ、寿命の長い発光素子に関する。さらに、色純
度に優れ寿命の長い発光装置及び電子機器に関する。
【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、特許文献１では、発光層を二層とし、色系統の異なる蛍光性物質を複数種類ド
ーピングすることにより、色安定性を確保し、長寿命の有機ＥＬ素子を開示している。し
かしながら、特許文献１では、色系統の異なる蛍光性物質を複数種類ドーピングしている
ため、色安定性の良い白色発光を得ることはできるが、色純度の良い発光は得られない。
【０００８】
また、発光性の有機化合物を用いた発光素子は、発光性の無機化合物を用いた発光素子
に比べ、低電圧での駆動が可能であるが、素子の寿命が短いという問題を有している。よ
って、発光素子のさらなる長寿命化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−６８０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、発光性の物質が有機化合物を用いた場合において、純度に優れ
、寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。また、色純度に優れ寿命の長い発光
装置及び電子機器を提供することも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、発光領域を発光層の中央付近にすることで、課
題を解決できることを見出した。
すなわち、両電極の間に正孔輸送層と電子輸送層がある場合には、発光領域を発光層と
正孔輸送層との界面や発光層と電子輸送層との界面ではなく、発光層の中央付近にするこ
とで、課題を解決できることを見出した。
また、正孔輸送層と電子輸送層がない場合にも、両電極と発光層との界面ではなく、発
光層の中央付近にすることで、課題を解決できることを見出した。
本発明は、前記のような知見に基づいて開発されたものであり、本発明の発光素子には
多くの態様がある。
【００１２】
その第１態様は、第１の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、発光層は、第１の層
と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２
の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１
の電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は
電子トラップ性を有し、第４の有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化合物の発光
色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の電極より
も電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１
の有機化合物からの発光が得られることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、発光層は、第１の層と
第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２の
層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１の
電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第
４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し、第４の
有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色
は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１
の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得ら
れることを特徴とするものである。
【００１４】
第３の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、発光層は、第１の層と
第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第２の
層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、第１の層は、第２の層の第１の
電極側に設けられており、第２の有機化合物は電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第
４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し、第４の
有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化合物の発光スペクトルのピーク値と、第３
の有機化合物の発光スペクトルのピーク値の差は３０ｎｍ以内であり、第１の電極の方が
第２の電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加するこ
とにより、第１の有機化合物からの発光が得られることを特徴とするものである。
【００１５】
第４の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子
輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合
物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物
とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は
電子輸送性を有し、第３の有機化合物は電子トラップ性を有し、第４の有機化合物は電子
輸送性を有し、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統で
あり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電
極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得られることを特徴と
するものである。
【００１６】
第５の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子
輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合
物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物
とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は
電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第４の有機化合物の最低空軌道準位より０．３ｅ
Ｖ以上低い最低空軌道準位を有し、第４の有機化合物は電子輸送性を有し第１の有機化合
物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、第１の電極の方が第２の
電極よりも電位が高くなるように、第１の電極と第２の電極とに電圧を印加することによ
り、第１の有機化合物からの発光が得られることを特徴とするものである。
【００１７】
第６の態様は、第１の電極と第２の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子
輸送層と正孔輸送層との間に、第１の層と第２の層を有し、第１の層は、第１の有機化合
物と、第２の有機化合物とを有し、第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物
とを有し、第１の層は、第２の層の第１の電極側に設けられており、第２の有機化合物は
電子輸送性を有し、第３の有機化合物は第４の有機化合物の最低空軌道準位より０．３ｅ
Ｖ以上低い最低空軌道準位を有し、第４の有機化合物は電子輸送性を有し、第１の有機化
合物の発光スペクトルのピーク値と、第３の有機化合物の発光スペクトルのピーク値の差
は３０ｎｍ以内であり、第１の電極の方が第２の電極よりも電位が高くなるように、第１
の電極と第２の電極とに電圧を印加することにより、第１の有機化合物からの発光が得ら
れることを特徴とするものである。
【００１８】
それら多くの発光素子の態様においては、第１の層と第２の層は接して設けられている
ことが好ましい。
【００１９】
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むものである。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）等を含む。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等も全て発光装置に含むもので
ある。
さらに、発光素子がその発光を制御する制御手段を具備する場合についても本発明の発
光装置に含むものである。
【００２０】
また、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むものである。
さらに、本発明の電子機器は、表示部を有し、該表示部は、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ものを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
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
ではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成されているため、素子が劣化しにくく、寿
命の長い発光素子を得ることができる。
なお、正孔輸送層と電子輸送層がない場合にも、両電極と発光層との界面ではなく、発
光層の中央付近にすることで、同様の効果を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の発光素子は、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は
同系色であるため、第１の有機化合物だけでなく、第３の有機化合物が発光しても、色純
度の良い発光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、色純度に
優れ、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】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の電子機器を説明する図。
【図７】本発明の電子機器を説明する図。
【図８】本発明の照明装置を説明する図。
【図９】本発明の照明装置を説明する図。
【図１０】実施例の発光素子を説明する図。
【図１１】実施例１で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１２】実施例１で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１３】実施例１で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１４】実施例１で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１５】実施例２で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１６】実施例２で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１７】実施例２で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１８】実施例２で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１９】Ａｌｑの還元反応特性を示す図。
【図２０】ＤＰＱｄの還元反応特性を示す図。
【図２１】本発明の発光素子を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下において、本発明を実施するための最良の形態を含む本発明の各種実施の態様につ
いて図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣
旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更することが可能であ
る。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではな
い。
【００２５】
（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。
【００２６】
本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、第１の電極
１０２と第２の電極１０４との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお
、本形態では第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４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１０２の方が第２の電極１０４よ
りも電位が高くなるように、第１の電極１０２と第２の電極１０４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。
【００２７】
基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１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、発光素子の作製工程において支
持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００２８】
第１の電極１０２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、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には
、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、珪素若しくは酸化
珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium
Zinc Oxide）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）
等が挙げられる。
【００２９】
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法など
を応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化
インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング
法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化イ
ンジウム（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。
【００３０】
これらのほかにも、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）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン：ＴｉＮ）等が挙
げられる。
【００３１】
ＥＬ層１０３は、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、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、またはバイポーラ
性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、本実施の形態で示す発光
層とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、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。各層を構成する材料
について以下に具体的に示す。図１では、一例として、第１の電極１０２、正孔輸送層１
１２、発光層１１１、電子輸送層１１３、第２の電極１０４が順に積層した構成を示して
いる。
【００３２】
第１の電極１０２と正孔輸送層１１２との間に正孔注入層を設けてもよい。正孔注入層
は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン
酸化物（ＭｏＯx）やバナジウム酸化物（ＶＯx）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯx）、タン
グステン酸化物（ＷＯx）、マンガン酸化物（ＭｎＯx）等を用いることができる。この他
にも、フタロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフ
タロシアニン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（３，４−
スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成
することができる。
【００３３】
また、正孔注入層として、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。このように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１０２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。
なお、本明細書中において、複合とは、単に複数の材料を混合させるだけでなく、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】
アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テト
ラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ4−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる
。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８
族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオ
ブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸
化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。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。
【００３５】
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール
誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など
、種々の化合物を用いることができる。具体的には、１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動
度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれ
ば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる正孔輸
送性の高い有機化合物を具体的に列挙する。
【００３６】
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，
Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［
Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰ
ＡＢ）、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）等を挙げることができる。
【００３７】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−
（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバ
ゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３
−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）
、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］
−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００３８】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、４，４’−
ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−
カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル
）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（
Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いるこ
とができる。
【００３９】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、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）、９，１
０−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）等が挙げられる。
【００４０】
さらに、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−
ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［
２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビ
ス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９
，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−
ジ（２−ナフチル）アントラセン等が挙げられる。
【００４１】
それらに加えて、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビ
アントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、
１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−
ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テ
トラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。さらに、この他、ペンタセン、コロ
ネン等も用いることができる。このように、１×１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を
有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００４２】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよ
く、そのような芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニル
ビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニル
ビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフ
ェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００４３】
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質と
しては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェ
ニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，
Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、
４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：Ｔ
ＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルア
ミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９
，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ
）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【００４４】
ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を
二層以上積層したものとしてもよい。
【００４５】
発光層１１１は、発光性の高い物質を含む層である。本発明の発光素子において、発光
層は、第１の層１２１と第２の層１２２を有する。第１の層１２１は、第１の有機化合物
と第２の有機化合物とを有し、第２の層１２２は、第３の有機化合物と第４の有機化合物
を有する。
【００４６】
第１の層１２１に含まれる第１の有機化合物は、発光性の高い物質であり、種々の材料
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、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。
【００４７】
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）、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。
【００４８】
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。
【００４９】
第１の層１２１に含まれる第２の有機化合物は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高
い物質であり、また、上述した発光性の高い物質を分散させる物質である。好ましくは正
孔と電子の移動度の差が１０倍以内である、いわゆるバイポーラ性の材料である。具体的
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）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ
）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン）
（略称：ＴＰＡＱｎ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ
，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル
−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、４，４’−（キノキサリ
ン−２，３−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−
Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＰＱ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略
称：ＤＰＡｎｔｈ）などが挙げられる。
【００５０】
第２の層１２２に含まれる第３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。したがって、第３の有機化合物は、第２の層１２２に含まれる第４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（ＬＵ
ＭＯ準位）を有する有機化合物であることが好ましい。また、第３の有機化合物は発光し
てもよいが、その場合は発光素子の色純度を保つため、第１の有機化合物の発光色と第３
の有機化合物の発光色は同系色であることが好ましい。
すなわち、例えば前記第１の有機化合物がＹＧＡ２ＳやＹＧＡＰＡのような青色系の発
光を示す場合、第３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が好ましい。
【００５１】
さらに、前記第１の有機化合物が２ＰＣＡＰＡ、２ＰＣＡＢＰｈＡ、２ＤＰＡＰＡ、２
ＤＰＡＢＰｈＡ、２ＹＧＡＢＰｈＡ、ＤＰｈＡＰｈＡのような緑色系の発光を示す場合、
第３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−ジメチル−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−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が好ましい
。
【００５２】
また、前記第１の有機化合物がルブレン、ＢＰＴのような黄色系の発光を示す場合、第
３の有機化合物はＤＭＱｄ、（２−｛２−［４−（９Ｈ−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が好ましい。
【００５３】
さらに、前記第１の有機化合物がｐ−ｍＰｈＴＤ、ｐ−ｍＰｈＡＦＤのような赤色系の
発光を示す場合、第３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：Ｄ
ＣＭ１）、｛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［ｉ
ｊ］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が好ましい
。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ＬＵＭＯ準位が低い化合物で
あり、後述する第４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。
【００５４】
前記のとおりではあるものの、第３の有機化合物としては、前記列挙した物質の中でも
、ＤＭＱｄ、ＤＰＱｄ、ＤＭＮＱｄ−１、ＤＭＮＱｄ−２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。
【００５５】
第２の層１２２に含まれる第４の有機化合物は、電子輸送性を有する化合物である。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、トリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（I
I）（略称：Ｚｎｑ2）、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［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）等が挙げられる。
【００５６】
また、先に述べたように、第３の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第４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３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４の有機化合物を選択すればよ
い。例えば、実施例にて後述するように、第３の有機化合物としてＤＰＱｄを用いる場合
、第４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。
【００５７】
なお、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は同系色であることが好
ましいため、第１の有機化合物の発光スペクトルのピーク値と第３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、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は、同系色となる。
よって、電圧等の変化により、第３の有機化合物が発光した場合にも、発光素子の発光色
の変化を抑制することができる。
【００５８】
ただし、第３の有機化合物が必ずしも発光する必要はない。例えば、第１の有機化合物
の方が発光効率が高い場合は、実質的に第１の有機化合物の発光のみが得られるように、
第２の層１２２における第３の有機化合物の濃度を調節する（第３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、第１の有機化
合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は同系色である（すなわち、同程度のエネルギ
ーギャップを持つ）ため、第１の有機化合物から第３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。
【００５９】
電子輸送層１１３は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、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（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）など、キノリン
骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。
さらに、この他ビス［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）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いる
ことができる。
【００６０】
また、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフ
ェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ
−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（
略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−
ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン
（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。
ここに述べた物質は、主に１０-6ｃｍ3／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を
二層以上積層したものとしてもよい。
【００６１】
また、電子輸送層１１３と第２の電極１０４との間に、電子注入性の高い物質を含む層
である電子注入層を設けてもよい。電子注入層としては、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もしく
はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。さらに、電子輸送性を有する物質か
らなる層中にアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ中
にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。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１０４からの電子注入が効率良く行われるた
めより好ましい。
【００６２】
第２の電極１０４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
以下が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いる
ことができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族
に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、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、
及びこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、並びにユウロピウム（Ｅｕ）、イッテル
ビウム（Ｙｂ）等の希土類金属及びこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第
２の電極１０４と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小
に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸
化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０４として用いることができる。
【００６３】
また、ＥＬ層１０３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。さらに、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。
【００６４】
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１０２と第２の電極１０４
との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３において正孔と電子とが再結合し
、発光するものである。より具体的には、ＥＬ層１０３中の発光層１１１において、第１
の層１２１および第１の層１２１と第２の層１２２との界面付近にかけて発光領域が形成
されるような構成となっている。この原理に関し、以下に説明する。
【００６５】
図２１は、図１で示した本発明の発光素子のバンド図の一例である。図２１において、
第１の電極１０２から注入された正孔は、正孔輸送層１１２を通り第１の層１２１に注入
される。ここで、第１の層１２１を構成する第２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り、好ましくは正孔と電子の移動度の差が１０倍以内である、
いわゆるバイポーラ性の材料であるため、第１の層１２１に注入された正孔は移動が遅く
なる。
【００６６】
したがって、もし第２の層１２２を設けない従来の発光素子であれば、発光領域は正孔
輸送層１１２と第１の層１２１との界面近傍に形成される。その場合、電子が正孔輸送層
１１２にまで達してしまい、正孔輸送層１１２を劣化させる恐れがある。また、経時的に
正孔輸送層１１２にまで達してしまう電子の量が増えていくと、経時的に再結合確率が低
下していくことになるため、輝度の経時劣化が起こってしまう。その結果、素子寿命の低
下に繋がってしまう。
【００６７】
本発明の発光素子においては、発光層１１１において、第２の層１２２がさらに設けら
れている点が特徴である。第２の電極１０４から注入された電子は、電子輸送層１１３を
通り第２の層１２２に注入される。ここで、第２の層１２２は、電子輸送性を有する第４
の有機化合物に、電子をトラップする機能を有する第３の有機化合物を添加した構成とな
っている。そのため、第２の層１２２に注入された電子は、その移動が遅くなり、第１の
層１２１への電子注入が制御される。
【００６８】
その結果、従来では正孔輸送層１１２と第１の層１２１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１の層１２１から、第１の層１２１と第
２の層１２２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、電子が正孔輸送
層１１２にまで達してしまい、正孔輸送層１１２を劣化させる可能性が低くなる。また正
孔に関しても、第１の層１２１における第２の有機化合物が電子輸送性であるため、正孔
が電子輸送層１１３にまで達して電子輸送層１１３を劣化させる可能性は低い。
【００６９】
さらに、本発明においては、第２の層１２２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に電子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１の層１
２１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。また、第１の層１２１における第２の有機化合物が電子輸
送性であり、かつ第１の層１２１には発光物質である第１の有機化合物が添加されている
ため、第１の層１２１における正孔の量に関しても経時的に変化しにくい。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、輝度の経時劣化を抑制することができる
。したがって、素子寿命の向上に繋がる。
【００７０】
なお、以上の説明においては、第１の層と第２の層の組み合わせ、具体的には第２の有
機化合物、第３の有機化合物及び第４の有機化合物の組み合わせにより、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
、その結果輝度の経時劣化を抑制することができる長所を発現することについて、正孔輸
送層１１２及び電子輸送層１１３の存在する場合を例にして述べたが、この長所について
は正孔輸送層１１２及び電子輸送層１１３の存否にかかわりなく発現するものであり、そ
のことは以上の説明から自ずと理解できるところである。
【００７１】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４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１０２または第２の電極１０４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。第１の電極１０２のみが透光性を有する電極
である場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り
出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合、図１（Ｂ）に
示すように、発光は第２の電極１０４を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極
１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合、図１（Ｃ）に
示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４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。
【００７２】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４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１０２および第２の電極１０４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、発光層が第１の層１２１と第２の層１２２とを有する構成
であれば、上記以外のものでもよい。
つまり、ＥＬ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、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、またはバイポーラ性（
電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層を、本発明の発光層と自由に組み
合わせて構成すればよい。
【００７３】
図２に示す発光素子は、基板３０１上に、陰極として機能する第２の電極３０４、ＥＬ
層３０３、陽極として機能する第１の電極３０２とが順に積層された構成となっている。
ＥＬ層３０３は、正孔輸送層３１２、発光層３１１、電子輸送層３１３を有し、発光層３
１１は第１の層３２１と第２の層３２２を有する。第１の層３２１は、第２の層３２２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。
【００７４】
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電極上に発光素子を
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。
【００７５】
なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型
のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ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。
【００７６】
本実施の形態の発光素子は、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るのではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成され
ている。そのため、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、正孔輸送
層や電子輸送層の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、劣化しにくく
、寿命の長い発光素子を得ることができる。
【００７７】
また、本発明の発光素子は、第１の有機化合物の発光色と第３の有機化合物の発光色は
同系色であるため、第１の有機化合物だけでなく、第３の有機化合物が発光しても、色純
度の良い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。
【００７８】
（実施の形態２）
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（以下、
積層型素子という）の態様について、図３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１０３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。
【００７９】
図３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と同様なものを適用することができる。
【００８０】
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。
【００８１】
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に
より構成される層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。
【００８２】
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３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。
【００８３】
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。
【００８４】
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から得られた光を混合すると、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。
また、本実施の形態においても他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【００８５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
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４を用いて
説明する。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（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。ま
た、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。
【００８６】
なお、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。
【００８７】
次に、断面構造について図４（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６０１
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、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
基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、
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、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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
。
【００９４】
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。
【００９５】
また、シール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、
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が充填され
る場合もある。
【００９６】
さらに、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６０
４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plas
tics）、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。
【００９７】
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。
その発光装置は、実施の形態１及び実施の形態２で示した発光素子を有する。そのため
、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、色純度に優れた発光装置を得ることができる。
【００９８】
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５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。
【００９９】
図５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。そして、絶縁層９５
３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、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、色純度に優れた発光装置を得ることができる。
【０１００】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器に
ついて説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１及び実施の形態２で示した発光素子
を有する、寿命の長い表示部を有する。また、色純度に優れた発光素子を有するため、色
再現性に優れた表示部を得ることができる。
【０１０１】
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６に示す。
【０１０２】
図６（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及び実施の形態２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、色純度に優れた発光素子を有するため、色再現
性に優れた表示部を有するテレビ装置を得ることができる。
【０１０３】
図６（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、ポインティングマウス９２０
６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及び実施の形
態２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９２０
３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、色純度に
優れた発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有するコンピュータを得ること
ができる。
【０１０４】
図６（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４
０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９
４０７、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及び実施の形態２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
、色純度に優れた発光素子を有するため、色再現性に優れた表示部を有する携帯電話を得
ることができる。
【０１０５】
図６（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０
３、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９
５０７、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及び実施の形態２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、色純度に優れた発光素子を有するため、色再現性に優
れた表示部を有するカメラを得ることができる。
【０１０６】
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、色再現性に優れた表示部を有する電子機器を得ることができる。
【０１０７】
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７を用いて説明する。
図７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
７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９０
４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には、本発明の発光装置が用いられており、端子９０６により、電流が供給されて
いる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
図８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８に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２
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となる。
【０１１０】
図９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。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６（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】
【０１１１】
本実施例では、本発明の発光素子について具体的に図１０を用いて説明する。本実施例
で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０１１２】
【化１】
【０１１３】
（発光素子１）
まず、ガラス基板２１０１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２１０２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。
【０１１４】
次に、第１の電極２１０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０２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２１０２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２１０３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を用いて同時に蒸着を
行う蒸着法である。
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２１０４を形成した。
【０１１５】
次に、正孔輸送層２１０４上に、発光層２１０５を形成した。まず、正孔輸送層２１０
４上に、第１の有機化合物である９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニ
ル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と、第２の有機化合物である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、第１の発光層２１２１を３０ｎ
ｍ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）となるように調節した。
【０１１６】
さらに、第１の層２１２１上に、第４の有機化合物であるトリス（８−キノリノラト）
アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）と、第３の有機化合物である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、第２の層２１２２を１０
ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａ
ｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように調節した。
【０１１７】
続いて、抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０５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２１０６を形成し
、その後電子輸送層２１０６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２１０７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２１０８を形成し、発光素子１を作製した。
【０１１８】
（比較発光素子２）
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２ｍ
ｍ×２ｍｍとした。
【０１１９】
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。
【０１２０】
次に、正孔輸送層上に、発光層を形成した。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）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：２ＰＣＡＰＡ）と
なるように調節した。
【０１２１】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層上にバソフェナントロリン（略称：ＢＰ
ｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層を形成した。
その電子輸送層上に、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。
【０１２２】
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１１に示す。また、電圧−輝度特性を図１２に示
す。また、輝度−電流効率特性を図１３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１４に示す。
発光素子１は、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２９、ｙ
＝０．６２）であり、緑色の発光を示した。また、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときの電流
効率は１０．７ｃｄ／Ａであり、電圧は５．８Ｖ、電流密度は、２９．４ｍＡ／ｃｍ2で
あった。
【０１２３】
また、発光素子１に関し、初期輝度を３０００ｃｄ／ｍ2として、定電流駆動による連
続点灯試験を行ったところ、６４０時間後でも初期輝度の８９％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。一方、比較発光素子２に関し、同様に初期輝度を
３０００ｃｄ／ｍ2とした連続点灯試験を行ったところ、６４０時間後では輝度が初期輝
度の７６％にまで低下しており、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】
【０１２４】
（発光素子３）
本実施例２では、本発明の発光素子について図１０を用いて具体的に説明する。
まず、ガラス基板２１０１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２１０２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。
【０１２５】
次に、第１の電極２１０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０２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２１０２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２１０３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２１０４を形成した。
【０１２６】
次に、正孔輸送層２１０４上に、発光層２１０５を形成した。まず、正孔輸送層２１０
４上に、第２の有機化合物である９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニ
ル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と、第１の有機化合物である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、第１の発光層２１２１を３０ｎ
ｍ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）となるように調節した。
【０１２７】
さらに、第１の層２１２１上に、第４の有機化合物であるトリス（８−キノリノラト）
アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ）と、第３の有機化合物である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、第２の層２１２２を１０
ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａ
ｌｑ：ＤＰＱｄ）となるように調節した。
【０１２８】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１０５上にＡｌｑを３０ｎｍの膜厚と
なるように成膜し、電子輸送層２１０６を形成した。
さらに、電子輸送層２１０６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２１０７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２１０８を形成し、発光素子３を作製した。
【０１２９】
（比較発光素子４）
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２ｍ
ｍ×２ｍｍとした。
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）となるように調節した。
【０１３０】
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。
続いて、正孔輸送層上に、発光層を形成した。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）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：２ＰＣＡＰＡ）
となるように調節した。
【０１３１】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層上に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。
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。
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４を作製した。
【０１３２】
発光素子３の電流密度−輝度特性を図１５に示す。また、電圧−輝度特性を図１６に示
す。また、輝度−電流効率特性を図１７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１８に示す。
発光素子３は、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２９、ｙ
＝０．６２）であり、緑色の発光を示した。また、輝度３０００ｃｄ／ｍ2のときの電流
効率は１１．０ｃｄ／Ａであり、電圧は８．０Ｖ、電流密度は、２８．３ｍＡ／ｃｍ2で
あった。
【０１３３】
また、発光素子３に関し、初期輝度を３０００ｃｄ／ｍ2として、定電流駆動による連
続点灯試験を行ったところ、６４０時間後でも初期輝度の９０％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。一方、比較発光素子４に関し、同様に初期輝度を
３０００ｃｄ／ｍ2とした連続点灯試験を行ったところ、４７０時間後には初期輝度の８
８％にまで輝度が低下しており、発光素子３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３】
【０１３４】
本実施例では、実施例１および実施例２で作製した発光素子１および発光素子３におけ
る第２の層に用いた、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（略称：Ａｌｑ
）と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：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（ＣＶ）測定によって調べた。また、その測定から、Ａｌｑ
およびＤＰＱｄ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）を用いた。
【０１３５】
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。
【０１３６】
（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）。一方、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。したがって、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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（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１９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。
【０１３９】
図１９に示すように、還元ピーク電位Ｅpcは−２．２０Ｖ、酸化ピーク電位Ｅpaは−２
．１２Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥpcとＥpaの中間の電位）は
−２．１６Ｖと算出できる。このことは、Ａｌｑは−２．１６［Ｖ 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。
【０１４０】
（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２０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。
【０１４１】
図２０に示すように、還元ピーク電位Ｅpcは−１．６９Ｖ、酸化ピーク電位Ｅpaは−１
．６３Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥpcとＥpaの中間の電位）は
−１．６６Ｖと算出できる。このことは、ＤＰＱｄは−１．６６［Ｖ 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。
【０１４２】
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３の有機化合物として
ＤＰＱｄを、第４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。
【符号の説明】
【０１４３】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ 発光層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 電子輸送層
１２１ 第１の層
１２２ 第２の層
３０１ 基板
３０２ 第１の電極
３０３ ＥＬ層
３０４ 第２の電極
３１１ 発光層
３１２ 正孔輸送層
３１３ 電子輸送層
３２１ 第１の層
３２２ 第２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 引き回し配線
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
２１０１ ガラス基板
２１０２ 第１の電極
２１０３ 複合材料を含む層
２１０４ 正孔輸送層
２１０５ 発光層
２１０６ 電子輸送層
２１０７ 電子注入層
２１０８ 第２の電極
２１２１ 第１の発光層
２１２２ 第２の発光層
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 ポインティングマウス
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の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、
前記発光層は、第１の層と第２の層を有し、
前記第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、
前記第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、
前記第１の層は、前記第２の層の第１の電極側に設けられており、
前記第２の有機化合物は電子輸送性を有し、
前記第３の有機化合物は電子トラップ性を有し、
前記第４の有機化合物は電子輸送性を有し、
前記第１の有機化合物の発光色と前記第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、
前記第１の電極の方が前記第２の電極よりも電位が高くなるように、前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加することにより、前記第１の有機化合物からの発光が得られることを特徴とする発光素子。
【請求項１】
第１の電極と第２の電極の間に、発光層を有し、
前記発光層は、第１の層と第２の層を有し、
前記第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、
前記第２の層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、
前記第１の層は、前記第２の層の第１の電極側に設けられており、
前記第２の有機化合物は電子輸送性を有し、
前記第３の有機化合物は電子トラップ性を有し、
前記第４の有機化合物は電子輸送性を有し、
前記第１の有機化合物の発光色と前記第３の有機化合物の発光色は、同じ色系統であり、
前記第１の電極の方が前記第２の電極よりも電位が高くなるように、前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加することにより、前記第１の有機化合物からの発光が得られる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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図９】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１９９５８８（Ｐ２０１２−１９９５８８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３５８５９（Ｐ２０１２−１３５８５９）
【出願日】平成２４年６月１５日（２０１２．６．１５）
【分割の表示】特願２００７−１４２８２２（Ｐ２００７−１４２８２２）の分割
【原出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【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２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１５日（２０１２．６．１５）
【分割の表示】特願２００７−１４２８２２（Ｐ２００７−１４２８２２）の分割
【原出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【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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