発光素子
【課題】発光効率の高い発光素子を提供することを課題とする。寿命の長い発光素子を提
供することを課題とする。
【解決手段】第１の電極と第２の電極との間に、発光層と第１の層と第２の層を有し、
第１の層は、発光層と第１の電極との間に設けられており、第２の層は、発光層と第２の
電極との間に設けられており、第１の層は正孔の輸送を制御する層であり、第２の層は電
子の輸送を制御する層であり、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、発光層からの発光が得られる
発光素子を提供する。
供することを課題とする。
【解決手段】第１の電極と第２の電極との間に、発光層と第１の層と第２の層を有し、
第１の層は、発光層と第１の電極との間に設けられており、第２の層は、発光層と第２の
電極との間に設けられており、第１の層は正孔の輸送を制御する層であり、第２の層は電
子の輸送を制御する層であり、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、発光層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。
【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。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、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ＬＥＤ
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】
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きく分けられる。
【０００６】
発光性の物質が有機化合物である場合、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。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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。しかし、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、発光素子の寿命は極端に短い。よって、発光効率が高く、寿命
の長い発光素子の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【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】
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明は、発光効率の高い発光素子を提供することを課題とする。ま
た、寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。また、発光効率の高い発光装置お
よび電子機器を提供することを課題とする。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】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、キャリアの移動を制御する層を設けることで、
発光効率の高い発光素子が得られることを見出した。また、寿命の長い発光素子が得られ
ることを見いだした。
【００１３】
よって、本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層と第１の層と第２の
層を有し、第１の層は、発光層と第１の電極との間に設けられており、第２の層は、発光
層と第２の電極との間に設けられており、第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化
合物とを含み、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おり、第１の
有機化合物は、正孔輸送性の有機化合物であり、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、第２の層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、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
送性であり、第４の有機化合物は、正孔輸送性であり、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、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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、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。
【００１６】
また、上記構成において、第１の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好
ましい。
【００１７】
また、上記構成において、第１の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、上記構成において、第３の有機化合物の最低空軌道準位と第４の有機化合物の最
低空軌道準位との差は０．３ｅＶより小さいことが好ましい。
【００１９】
また、上記構成において、第３の有機化合物は、金属錯体であり、第４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。
【００２０】
また、上記構成において、第３の有機化合物の双極子モーメントをＰ１、第４の有機化
合物の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３またはＰ１／Ｐ２≦０．３３の
関係を満たすことが好ましい。
【００２１】
また、上記構成において、第２の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好
ましい。
【００２２】
また、上記構成において、第２の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。
【００２３】
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（Ｆ
ｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐ
ａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線
板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方
式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする
。
【００２４】
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。
【発明の効果】
【００２５】
キャリアの移動を制御する層を設けており、発光効率の高い発光素子を得ることができ
る。また、寿命の長い発光素子を得ることができる。
【００２６】
また、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】
【００２７】
【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】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光素子を説明する図。
【図６】本発明の発光素子を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の電子機器を説明する図。
【図１２】本発明の電子機器を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】本発明の照明装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ること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。
【００２９】
（実施の形態１）
本発明に係る発光素子の一態様について図１を用いて以下に説明する。本発明に係る発
光素子は、正孔の移動を制御する層と電子の移動を制御する層を有する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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以上であること
が好ましい）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。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。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（Ｉ
ＺＯ）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（Ｔｉ）、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。
【００３４】
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。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（Ｍ
ｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属お
よびこれらを含む合金等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】
本実施の形態で示すＥＬ層２０３は、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２、正孔の移
動を制御する層２１３、発光層２１４、電子の移動を制御する層２１５、電子輸送層２１
６、電子注入層２１７を有している。なお、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。つまり、ＥＬ層２０３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、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層と、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。
【００３６】
正孔注入層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、４，４’，４’’
−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，
４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニ
ルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−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。
【００３７】
また、正孔注入層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。
【００３８】
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料が混合している状態だけでなく
、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。
【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−（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
ニルベンゼン等のカルバゾール誘導体や、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナ
フチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ
（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アント
ラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェ
ニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラ
セン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２
−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メ
チル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナ
フチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビス［２−（１
−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（
１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフ
チル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−
ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル
、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’
−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−
テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、正孔注入層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。
【００４３】
また、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、正孔注入層２１１として
用いてもよい。
【００４４】
正孔輸送層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。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、こ
れら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだ
けでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００４５】
また、正孔輸送層２１２として、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰ
Ｄなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００４６】
本実施の形態で示す正孔の移動を制御する層２１３は、第１の有機化合物と第２の有機
化合物とを含んでおり、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
。つまり、第２の有機化合物は、第１の有機化合物中に分散されている。また、正孔の移
動を制御する層は、発光層２１４と第１の電極２０２との間に設けることが好ましい。
【００４７】
正孔の移動を制御する層を設ける場合、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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
なる層よりも正孔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０．１ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％であ
ることが好ましい。
【００５０】
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２の電極２０４から注入された電子は、電子注入層２１７、電子輸送層２１６を通り
、電子の移動を制御する層２１５に注入される。一方、第１の電極２０２から注入された
正孔は、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２を通り、正孔の移動を制御する層２１３に
注入される。正孔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、発光層２１４に注入さ
れ、正孔と再結合し、発光する。
【００５１】
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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉ
ｒ（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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐ
ｙ）３）、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’
］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））
、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。
【００５２】
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。また、
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。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。
【００５３】
また、正孔の移動を制御する層２１３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−５，１１−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。
【００５４】
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。
【００５５】
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ＨＯＭＯ
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。
【００５６】
なお、正孔の移動を制御する層２１３に含まれる第２の有機化合物の発光色と、発光層
２１４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の波長と発光性の高い物質の
発光スペクトルのピークの波長との差は、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。
【００５７】
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、
正孔の移動を制御する層２１３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。
【００５８】
また、正孔の移動を制御する層である層２１３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
。
【００５９】
正孔の移動を制御する層を設けない従来の素子構成の場合、第１の電極から注入された
正孔は、正孔注入層および正孔輸送層を通り、発光層へ注入される。発光層へ注入された
正孔は、発光層が正孔輸送性の場合、つまり、発光層に含まれる最も多い材料が正孔輸送
性の場合には、発光層中を移動して、電子輸送層まで達してしまう可能性がある。正孔が
電子輸送層まで達してしまうと、電子輸送層に含まれる材料を劣化させてしまい、発光素
子の劣化に繋がる。
【００６０】
しかし、本実施の形態で示した正孔の移動を制御する層を設けることにより、正孔が発
光層中を突き抜けて電子輸送層まで達することを抑制することができる。よって、正孔が
電子輸送層まで達して電子輸送層を劣化させることを抑制することができる。従って、発
光素子の劣化を抑制し、長寿命化することができる。
【００６１】
また、正孔の移動を制御する層を設けない従来の素子構成の場合、第１の電極から注入
された多くの正孔は、そのまま発光層へ注入される。発光層が電子輸送性の場合、つまり
、発光層に含まれる最も多い材料が電子輸送性の場合には、発光領域は発光層と正孔輸送
層との界面付近になる。一方、発光層と正孔輸送層との界面付近には、過剰の正孔によっ
てカチオンが生成している可能性がある。カチオンは消光剤として働くため、発光領域の
周辺に生成していたカチオンの影響により発光効率が低下してしまう。
【００６２】
しかし、本実施の形態で示した正孔の移動を制御する層を設けることにより、過剰の正
孔によって、発光層や発光層周辺にできていたカチオンの生成を抑制することができ、発
光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光素子を得ることがで
きる。
【００６３】
上述したように、正孔の移動を制御することにより、キャリアバランスが向上し、その
結果、正孔と電子の再結合確率が向上し、高い発光効率を得ることができる。また、本実
施の形態で示したように、正孔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。正孔過
多の発光素子において、正孔の移動を制御する層を設けることにより、過剰の正孔の移動
を抑制し、電子とバランスが取れるように制御することが可能となるからである。
【００６４】
発光層２１４は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる
。例えば、発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐
光性化合物を用いることができる。
【００６５】
発光層に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として
、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム
（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４
’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリ
ナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’ビストリフルオロメチルフェニ
ル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３
ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−
Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）など
が挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，
Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジ
ナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）
２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム
（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベン
ゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ
）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−
ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセト
ナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェ
ニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（
ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’
）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））な
どが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ
，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリ
ナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２
（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−
ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチ
ルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノ
リナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ
）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニ
ル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））
、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィ
リン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（
アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａ
ｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）
（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ
））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフ
ェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の
希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるた
め、燐光性化合物として用いることができる。
【００６６】
発光層に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、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。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：２ＰＣ
ＡＢＰｈＡ）、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。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。また、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。
【００６７】
なお、発光層としては、上述した発光性の高い物質（第６の有機化合物）を他の物質（
第５の有機化合物）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物
質としては、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（ＬＵ
ＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ま
しい。
【００６８】
発光性の物質を分散させるための物質としては、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、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：ＴＡＺ０１）、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や、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）、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）、９，１０
−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−
ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、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：Ｃｚ
Ａ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰ
ｈＰＡ）、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：ＰＣＡＰＢＡ）、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）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミ
ン化合物などを用いることができる。
【００６９】
また、発光性の物質を分散させるための物質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。また
、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
をさらに添加してもよい。
【００７０】
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、発光層２１４の結晶
化を抑制することができる。また、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。
【００７１】
また、発光層２１４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：ＰＦ
Ｏ）、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。また、
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
−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。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）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、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−ＰＰ
Ｖ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００７２】
電子の移動を制御する層２１５は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含んでお
り、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いる。つまり、第４の有
機化合物は、第３の有機化合物中に分散されている。電子の移動を制御する層は、発光層
２１４と第２の電極２０４との間に設けることが好ましい。
【００７３】
本実施の形態で示す電子の移動を制御する層２１５は、第３の有機化合物と第４の有機
化合物を含み、第３の有機化合物と第４の有機化合物のキャリア輸送の極性は異なってい
る。
【００７４】
電子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場
合、第３の有機化合物は、電子輸送性の有機化合物であり、第４の有機化合物は正孔輸送
性の有機化合物であることが好ましい。つまり、第３の有機化合物は、正孔輸送性よりも
電子輸送性が高い物質であり、第４の有機化合物は、電子輸送性よりも正孔輸送性が高い
物質であることが好ましい。また、第３の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）
と、第４の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）との差は０．３ｅＶよりも小さ
いことが好ましく、より好ましくは０．２ｅＶ以下である。つまり、熱力学的には、第３
の有機化合物と第４の有機化合物との間でキャリアである電子の移動が容易であることが
好ましい。
【００７５】
本実施の形態で示す電子の移動を制御する層の概念図を図５に示す。図５において、第
３の有機化合物２４１は、電子輸送性であるため、電子が注入されやすく、電子が近傍の
第３の有機化合物に移動しやすい。つまり、第３の有機化合物に電子が注入される速度、
および、第３の有機化合物から電子が放出される速度（ｖ）が大きい。
【００７６】
一方、正孔輸送性の有機化合物である第４の有機化合物２４２は、第３の有機化合物の
ＬＵＭＯ準位と近いＬＵＭＯ準位を有するため、熱力学的には電子が注入されうる。しか
し、電子輸送性の有機化合物である第３の有機化合物２４１から正孔輸送性の有機化合物
である第４の有機化合物２４２に電子が注入される速度（ｖ１）、もしくは、第４の有機
化合物２４２から第３の有機化合物２４１へ電子が注入される速度（ｖ２）は、第３の有
機化合物２４１から第３の有機化合物２４１へ電子が注入される速度（ｖ）よりも小さい
。
【００７７】
よって、層全体としては、第４の有機化合物が含まれることにより、第３の有機化合物
２４１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４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４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。
【００７８】
本実施の形態において、上述したように、第３の有機化合物は、電子輸送性の有機化合
物であることが好ましい。具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩ
Ｉ）（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。さらに、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）、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：ＴＡＺ０１）、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。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−ｔｅｒ
ｔ−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
。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。
【００７９】
また、第４の有機化合物としては、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、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：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、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：ＰＣＡＰＢＡ）、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）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、
ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物、クマリン７、クマリン３０などのアミノ基を有する
化合物を用いることができる。また、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−Ｔ
ＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００８０】
このような組み合わせにより、第３の有機化合物から第４の有機化合物へ、あるいは第
４の有機化合物から第３の有機化合物への電子移動が抑制され、キャリアの移動を制御す
る層の電子移動速度を抑制することができる。また、キャリアの移動を制御する層は第３
の有機化合物に第４の有機化合物を分散させて構成されているため、経時的に結晶化や凝
集が生じにくい。したがって、先に述べた電子移動の抑制効果も経時変化しにくくなり、
その結果キャリアバランスも経時変化しにくくなる。このことが、発光素子の寿命の向上
、つまり、信頼性の向上に繋がる。
【００８１】
なお、上述した組み合わせの中でも、第３の有機化合物として金属錯体を、第４の有機
化合物として芳香族アミン化合物を組み合わせることが好ましい。金属錯体は電子輸送性
が高い上に双極子モーメントが大きく、一方で芳香族アミン化合物は正孔輸送性が高い上
に比較的双極子モーメントが小さい。このように、双極子モーメントが大きく異なる物質
を組み合わせることで、上述した電子移動の抑制効果はより顕著となる。具体的には、第
３の有機化合物の双極子モーメントの大きさをＰ１、第４の有機化合物の双極子モーメン
トの大きさをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３またはＰ１／Ｐ２≦０．３３となる組み合わ
せが好ましい。
【００８２】
例えば、金属錯体であるＡｌｑの双極子モーメントの大きさは９．４０デバイであり、
芳香族アミン化合物である２ＰＣＡＰＡの双極子モーメントの大きさは１．１５デバイで
ある。したがって、本実施の形態のように、第３の有機化合物として金属錯体のような電
子輸送性の有機化合物を、第４の有機化合物として芳香族アミン化合物のような正孔輸送
性の有機化合物を用いる場合は、Ｐ１／Ｐ２≧３であることが好ましい。
【００８３】
また、電子の移動を制御する層２１５に含まれる第４の有機化合物の発光色と、発光層
２１４に含まれる発光性の高い物質の発光色とは、同系色であることが好ましい。具体的
には、第４の有機化合物の発光スペクトルの最大のピークの波長と発光性の高い物質の発
光スペクトルの最大のピークの波長との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０
ｎｍ以内であることにより、第４の有機化合物の発光色と発光性の高い物質の発光色は、
同系色となる。よって、電圧等の変化により、第４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４の有機化合物が発光する必要
はない。
【００８４】
また、電子の移動を制御する層２１５の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが
好ましい。膜厚が厚すぎると、キャリアの移動速度が過度に低下してしまい、駆動電圧が
高くなってしまう上に、電子の移動を制御する層２１５の発光強度が増大する可能性があ
る。また、膜厚が薄すぎると、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。
【００８５】
電子の移動を制御する層を設けない従来の素子構成の場合、第２の電極から注入された
電子は、電子注入層および電子輸送層を通り、発光層へ注入される。発光層へ注入された
電子は、発光層が電子輸送性の場合、つまり、発光層に含まれる最も多い材料が電子輸送
性の場合には、発光層中を移動して、正孔輸送層まで達してしまう可能性がある。電子が
正孔輸送層まで達してしまうと、正孔輸送層に含まれる材料を劣化させてしまい、発光素
子の劣化に繋がる。
【００８６】
しかし、本実施の形態で示した電子の移動を制御する層を設けることにより、電子が発
光層中を突き抜けて正孔輸送層まで達することを抑制することができる。よって、電子が
正孔輸送層まで達して正孔輸送層を劣化させることを抑制することができる。従って、発
光素子の劣化を抑制し、長寿命化することができる。
【００８７】
電子輸送層２１６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、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：ＢｅＢｑ
２）、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：ＺｎＰＢ
Ｏ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴ
Ｚ）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、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：ＴＡＺ０１）、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。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。
【００８８】
また、電子輸送層２１６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。
【００８９】
また、電子注入層２１７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（Ｍ
ｇ）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。
【００９０】
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
以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物など
を用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族また
は第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属
、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアル
カリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）
、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。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。
【００９１】
また、第２の電極２０４と電子輸送層２１６との間に、電子注入を促す機能を有する層
である電子注入層２１７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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
例えば、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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
なお、正孔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、発光層と陽
極として機能する電極との間に設けることが好ましい。
【０１０１】
図１（Ａ）や図１（Ｃ）に示すように、発光層２１４と、正孔の移動を制御する層２１
３とが接する構成とした場合には、発光層に含まれる有機化合物のうち、最も多く含まれ
ている有機化合物のバンドギャップよりも、バンドギャップが大きく電子が注入されにく
い有機化合物を第２の有機化合物として用いることが好ましい。発光層２１４と正孔の移
動を制御する層２１３とが接する構成である場合、発光層とキャリアの移動を制御する層
を同一のマスクで連続して成膜することが可能である。よって、フルカラーディスプレイ
など、発光素子毎にキャリアの移動を制御する層を作り分ける必要がある場合には、作製
が容易となり好ましい。
【０１０２】
ただし、図１（Ｂ）や図１（Ｄ）に示すように、発光層２１４と正孔の移動を制御する
層２１３との間に層が形成されている構成であってもよい。
【０１０３】
また、電子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、発光層と陰
極として機能する電極との間に設けることが好ましい。図１（Ａ）や図１（Ｂ）に示すよ
うに、電子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より好ましい。電子
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、プロセス的にも簡便とな
る。
【０１０４】
また、電子の移動を制御する層は発光層と接するように設けるのが好ましく、その場合
には、電子の移動を制御する層に含まれる第３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、異なる種類の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５の有機化合物）と、発光性の高い物質（第
６の有機化合物）とを含む場合、第５の有機化合物と、第３の有機化合物とは、異なる種
類の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、電子の移動を制御する層
から発光層への電子の移動が、第３の有機化合物と第５の有機化合物との間においても抑
制され、電子の移動を制御する層を設ける効果がより高くなる。
【０１０５】
ただし、図１（Ｃ）や図１（Ｄ）に示すように、発光層２１４と電子の移動を制御する
層２１５との間に層が形成されていてもよい。
【０１０６】
また、図２に示すように、基板２０１上に、陰極として機能する第２の電極２０４、Ｅ
Ｌ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してもよい
。図２（Ａ）に示す発光素子は、図１（Ａ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構成であ
り、図２（Ｂ）に示す発光素子は、図１（Ｂ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構成で
あり、図２（Ｃ）に示す発光素子は、図１（Ｃ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構成
であり、図２（Ｄ）に示す発光素子は、図１（Ｄ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構
成である。
【０１０７】
なお、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。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。また、単結晶半導体膜を用い
てもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。
【０１０８】
以上で述べたように、本実施の形態で示す発光素子は、正孔の移動を制御する層２１３
および電子の移動を制御する層２１５の両方を有している点が特徴である。
【０１０９】
例えば、もし正孔の移動を制御する層２１３および電子の移動を制御する層２１５を設
けない従来の発光素子であれば、第１の電極２０２から注入された正孔は、正孔注入層２
１１、正孔輸送層２１２を通り、移動が遅くならないまま発光層２１４に注入されるため
、その一部は電子輸送層２１６の界面付近まで達する。そして、正孔が電子輸送層２１６
にまで達してしまうと、電子輸送層２１６を劣化させる恐れがある。またその劣化によっ
て、経時的に電子輸送層２１６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２１４における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。同様に、第２の電極２０４から注入された電子は、電子注
入層２１７および電子輸送層２１６を通り、移動が遅くならないまま発光層２１４に注入
されるため、その一部は正孔輸送層２１２と発光層２１４との界面付近まで達する。そし
て、電子が正孔輸送層２１２にまで達してしまうと、正孔輸送層２１２を劣化させる恐れ
がある。またその劣化によって、経時的に正孔輸送層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。
【０１１０】
一方、本発明の発光素子においては、正孔の移動を制御する層２１３を設けることによ
り、第１の電極２０２から注入された正孔は、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２を通
り、正孔の移動を制御する層２１３に注入される。正孔の移動を制御する層２１３に注入
された正孔は、その移動が遅くなり、発光層２１４への正孔注入が制御される。その結果
、正孔が電子輸送層２１６にまで達してしまい、電子輸送層２１６を劣化させる可能性が
低くなる。なお、本発明においては、正孔の移動を制御する層２１３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輸送性を
下げ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、単に発
光層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。
【０１１１】
さらに本発明の発光素子においては、電子の移動を制御する層２１５をも設けている。こ
れにより、第２の電極２０４から注入された電子は、電子注入層２１７、電子輸送層２１
６を通り、電子の移動を制御する層２１５に注入される。ここで、電子の移動を制御する
層２１５は、電子輸送性を有する第３の有機化合物に、正孔輸送性を有する第４の有機化
合物が添加した構成となっている。したがって、電子の移動を制御する層２１５に注入さ
れた電子は、その移動が遅くなり、発光層２１４への電子注入が制御される。その結果、
電子が正孔輸送層２１２にまで達してしまい、正孔輸送層２１２を劣化させる可能性が低
くなる。また正孔に関しても、電子の移動を制御する層２１５が電子輸送性を有する第３
の有機化合物を有しているため、正孔が電子輸送層２１６にまで達して電子輸送層２１６
を劣化させる可能性はさらに低い。なお、本発明においては、電子の移動を制御する層２
１５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
機化合物に電子輸送性を下げ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、単に発光層２１４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。
【０１１２】
以上のことから、本発明の発光素子は、正孔、電子の両キャリアの発光層への注入量を制
御することにより、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。
【０１１３】
さらに、正孔の移動を制御する層２１３の効果として、発光効率の向上が挙げられる。
正孔の移動を制御する層２１３を設けない従来の素子構成の場合、第１の電極２０２から
注入された多くの正孔は、そのまま発光層２１４へ注入される。発光層２１４が電子輸送
性の場合、つまり、発光層２１４に含まれる最も多い材料が電子輸送性の場合には、発光
領域は発光層２１４と正孔輸送層２１２との界面付近になる。一方、発光層２１４と正孔
輸送層２１２との界面付近には、過剰の正孔によってカチオンが生成している可能性があ
る。カチオンは消光剤として働くため、発光領域の周辺に生成していたカチオンの影響に
より発光効率が低下してしまう。
【０１１４】
しかし、本実施の形態で示した正孔の移動を制御する層２１３を設けることにより、過
剰の正孔によって、発光層２１４や発光層２１４周辺にできていたカチオンの生成を抑制
することができ、発光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光
素子を得ることができる。
【０１１５】
以上で述べたように、本実施の形態で示す発光素子は、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。
【０１１６】
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
いる物質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。
【０１１７】
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、少なく含まれ
ている有機化合物を用いてキャリアの移動を制御している。つまり、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
あるので、経時変化に強く、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。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
にモルフォロジーが変化することや、部分的に結晶化が起こることなどが生じると、層全
体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化に弱い。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、経時変化が起きにくい。よって、経時的なキャリアバランスの低下、ひいては経時的
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。
【０１１８】
また、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。
【０１１９】
また、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、発光層のキャリ
ア輸送性に依存せず、長寿命の発光素子を実現することができる。よって、発光層を構成
する材料の選択肢および設計の自由度が広がる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
（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、
積層型発光素子という）の態様について、図６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。各
発光ユニットの構成としては、実施の形態１で示した構成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
である。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。
【０１２２】
図６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が積層されている。第１の電極５０１と第２の電極５
０２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５
１１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。
【０１２３】
電荷発生層５１３には、有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料が含ま
れている。この有機化合物とアクセプター性物質を含有する複合材料は、実施の形態１で
示した複合材料であり、アクセプター物質として、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）や、酸化バナジウム
や酸化モリブデンや酸化タングステン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体は、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。
【０１２４】
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料と他の材料と
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。また、電荷発生層として、実施の形態１で示
した電極材料を用いることもできる。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光
性の高い層とすることが好ましい。
【０１２５】
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
の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側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、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いかなる構成でもよい。
【０１２６】
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、同様に
、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
が低くい発光装置を実現することができる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（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。
【０１３０】
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７を用いて
説明する。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−
Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御す
るものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、
駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
次に、断面構造について図７（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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。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、窒化チタン膜とアルミニウ
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。
【０１３７】
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〜実施の形態２で
示したキャリアの移動を制御する層を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する材料と
しては、低分子化合物、または高分子化合物、オリゴマー、デンドリマーのいずれを用い
てもよい。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。
【０１３８】
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
。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）との積層膜を用いることも可能である。
【０１３９】
さらにシール材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。
【０１４０】
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−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステル
またはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１４１】
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。
【０１４２】
本発明の発光装置は、実施の形態１〜実施の形態２で示した発光素子を有する。そのた
め、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
【０１４３】
また、発光効率が高い発光素子を有しているため、低消費電力の発光装置を得ることが
できる。
【０１４４】
また、劣化が少なく、寿命の長い発光素子を有しているため、寿命の長い発光装置を得
ることができる。
【０１４５】
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説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置
であってもよい。図８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の
斜視図を示す。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）を
Ｘ−Ｙで切断した断面図である。図８において、基板９５１上には、電極９５２と電極９
５６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９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の
側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていく
ような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（
絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁
層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このよ
うに、隔壁層９５４を設けることで、陰極をパターニングすることができる。また、パッ
シブマトリクス型の発光装置においても、発光効率が高い本発明の発光素子を含むことに
よって、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
【０１４６】
本発明の発光装置は、実施の形態１〜実施の形態２で示した発光素子を有する。そのた
め、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
【０１４７】
また、発光効率が高い発光素子を有しているため、低消費電力の発光装置を得ることが
できる。
【０１４８】
また、劣化が少なく、寿命の長い発光素子を有しているため、寿命の長い発光装置を得
ることができる。
【０１４９】
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。
【０１５０】
（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〜実施の形態２で示した発光素子を
有し、発光効率が高く、低消費電力の表示部を有する。また、寿命の長い表示部を有する
。
【０１５１】
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９に示す。
【０１５２】
図９（Ａ）は本実施の形態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１〜２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、発光効率が高く、消費電力が
低いという特徴を有している。また、長寿命である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、このテレビ装置は画質の劣化
が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、
劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０
１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装
置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合
した製品を提供することができる。
【０１５３】
図９（Ｂ）は本実施の形態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９２０６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１〜２
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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、長寿命であると
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画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このよう
な特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは
縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能
である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図ら
れているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能
となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供
することができる。
【０１５４】
図９（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示
部９４０３、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１〜２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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また
、長寿命である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、この携帯電話は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られてい
る。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、
若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図るこ
とが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が
図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝
撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【０１５５】
図９（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、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１〜２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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を
有している。また、長寿命である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、このカメラは画質の劣化が少なく、低消費電力
化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を
大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ること
が可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図ら
れているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃に
も強い表示部を有している製品を提供することができる。
【０１５６】
図１０は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２
、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態２の発光装置（パッシ
ブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表
示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係
る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を
図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用
オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【０１５７】
図１１は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１１に示すデジタルプレ
ーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４
等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いる
ことができる。表示部７１１として、実施の形態２の発光装置（パッシブマトリクス型ま
たはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグ
メント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用い
ることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消
費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２
は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギ
ガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することによ
り、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７１１は黒色の背
景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置
において特に有効である。
【０１５８】
以上の様に、本発明を適用して作製した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。本発明を適用することにより
、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【０１５９】
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置
として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を
、図１２を用いて説明する。
【０１６０】
図１２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１２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。
【０１６１】
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、発光効率の
高いバックライトが得られる。また、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。
【０１６２】
図１３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１３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。
【０１６３】
図１４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３００
１として用いた部屋に、図９（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。
【０１６４】
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。
【符号の説明】
【０１６５】
２０１ 基板
２０２ 第１の電極
２０３ ＥＬ層
２０４ 第２の電極
２１１ 正孔注入層
２１２ 正孔輸送層
２１３ 正孔の移動を制御する層
２１４ 発光層
２１５ 電子の移動を制御する層
２１６ 電子輸送層
２１７ 電子注入層
２４１ 第３の有機化合物
２４２ 第４の有機化合物
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
７０１ 本体
７０２ 表示部
７０３ 操作スイッチ
７０４ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
７１２ メモリ部
７１３ 操作部
７１４ イヤホン
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
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
【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。
【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。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、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ＬＥＤ
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】
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きく分けられる。
【０００６】
発光性の物質が有機化合物である場合、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。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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。しかし、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、発光素子の寿命は極端に短い。よって、発光効率が高く、寿命
の長い発光素子の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【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】
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明は、発光効率の高い発光素子を提供することを課題とする。ま
た、寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。また、発光効率の高い発光装置お
よび電子機器を提供することを課題とする。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】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、キャリアの移動を制御する層を設けることで、
発光効率の高い発光素子が得られることを見出した。また、寿命の長い発光素子が得られ
ることを見いだした。
【００１３】
よって、本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層と第１の層と第２の
層を有し、第１の層は、発光層と第１の電極との間に設けられており、第２の層は、発光
層と第２の電極との間に設けられており、第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化
合物とを含み、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おり、第１の
有機化合物は、正孔輸送性の有機化合物であり、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、第２の層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、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
送性であり、第４の有機化合物は、正孔輸送性であり、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、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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、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。
【００１６】
また、上記構成において、第１の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好
ましい。
【００１７】
また、上記構成において、第１の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、上記構成において、第３の有機化合物の最低空軌道準位と第４の有機化合物の最
低空軌道準位との差は０．３ｅＶより小さいことが好ましい。
【００１９】
また、上記構成において、第３の有機化合物は、金属錯体であり、第４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。
【００２０】
また、上記構成において、第３の有機化合物の双極子モーメントをＰ１、第４の有機化
合物の双極子モーメントをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３またはＰ１／Ｐ２≦０．３３の
関係を満たすことが好ましい。
【００２１】
また、上記構成において、第２の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好
ましい。
【００２２】
また、上記構成において、第２の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。
【００２３】
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（Ｆ
ｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐ
ａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線
板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方
式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする
。
【００２４】
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。
【発明の効果】
【００２５】
キャリアの移動を制御する層を設けており、発光効率の高い発光素子を得ることができ
る。また、寿命の長い発光素子を得ることができる。
【００２６】
また、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】
【００２７】
【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】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光素子を説明する図。
【図６】本発明の発光素子を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の電子機器を説明する図。
【図１２】本発明の電子機器を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】本発明の照明装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ること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。
【００２９】
（実施の形態１）
本発明に係る発光素子の一態様について図１を用いて以下に説明する。本発明に係る発
光素子は、正孔の移動を制御する層と電子の移動を制御する層を有する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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以上であること
が好ましい）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。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。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（Ｉ
ＺＯ）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（Ｔｉ）、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。
【００３４】
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。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（Ｍ
ｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属お
よびこれらを含む合金等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】
本実施の形態で示すＥＬ層２０３は、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２、正孔の移
動を制御する層２１３、発光層２１４、電子の移動を制御する層２１５、電子輸送層２１
６、電子注入層２１７を有している。なお、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。つまり、ＥＬ層２０３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、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層と、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。
【００３６】
正孔注入層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、４，４’，４’’
−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，
４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニ
ルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−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。
【００３７】
また、正孔注入層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。
【００３８】
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料が混合している状態だけでなく
、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。
【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−（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
ニルベンゼン等のカルバゾール誘導体や、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナ
フチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ
（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アント
ラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェ
ニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラ
セン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２
−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メ
チル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナ
フチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビス［２−（１
−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（
１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフ
チル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−
ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル
、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’
−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−
テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、正孔注入層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。
【００４３】
また、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、正孔注入層２１１として
用いてもよい。
【００４４】
正孔輸送層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。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、こ
れら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだ
けでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００４５】
また、正孔輸送層２１２として、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰ
Ｄなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００４６】
本実施の形態で示す正孔の移動を制御する層２１３は、第１の有機化合物と第２の有機
化合物とを含んでおり、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
。つまり、第２の有機化合物は、第１の有機化合物中に分散されている。また、正孔の移
動を制御する層は、発光層２１４と第１の電極２０２との間に設けることが好ましい。
【００４７】
正孔の移動を制御する層を設ける場合、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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
なる層よりも正孔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０．１ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％であ
ることが好ましい。
【００５０】
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２の電極２０４から注入された電子は、電子注入層２１７、電子輸送層２１６を通り
、電子の移動を制御する層２１５に注入される。一方、第１の電極２０２から注入された
正孔は、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２を通り、正孔の移動を制御する層２１３に
注入される。正孔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、発光層２１４に注入さ
れ、正孔と再結合し、発光する。
【００５１】
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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉ
ｒ（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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐ
ｙ）３）、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’
］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））
、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。
【００５２】
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。また、
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。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。
【００５３】
また、正孔の移動を制御する層２１３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−５，１１−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。
【００５４】
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。
【００５５】
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ＨＯＭＯ
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。
【００５６】
なお、正孔の移動を制御する層２１３に含まれる第２の有機化合物の発光色と、発光層
２１４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の波長と発光性の高い物質の
発光スペクトルのピークの波長との差は、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。
【００５７】
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、
正孔の移動を制御する層２１３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。
【００５８】
また、正孔の移動を制御する層である層２１３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
。
【００５９】
正孔の移動を制御する層を設けない従来の素子構成の場合、第１の電極から注入された
正孔は、正孔注入層および正孔輸送層を通り、発光層へ注入される。発光層へ注入された
正孔は、発光層が正孔輸送性の場合、つまり、発光層に含まれる最も多い材料が正孔輸送
性の場合には、発光層中を移動して、電子輸送層まで達してしまう可能性がある。正孔が
電子輸送層まで達してしまうと、電子輸送層に含まれる材料を劣化させてしまい、発光素
子の劣化に繋がる。
【００６０】
しかし、本実施の形態で示した正孔の移動を制御する層を設けることにより、正孔が発
光層中を突き抜けて電子輸送層まで達することを抑制することができる。よって、正孔が
電子輸送層まで達して電子輸送層を劣化させることを抑制することができる。従って、発
光素子の劣化を抑制し、長寿命化することができる。
【００６１】
また、正孔の移動を制御する層を設けない従来の素子構成の場合、第１の電極から注入
された多くの正孔は、そのまま発光層へ注入される。発光層が電子輸送性の場合、つまり
、発光層に含まれる最も多い材料が電子輸送性の場合には、発光領域は発光層と正孔輸送
層との界面付近になる。一方、発光層と正孔輸送層との界面付近には、過剰の正孔によっ
てカチオンが生成している可能性がある。カチオンは消光剤として働くため、発光領域の
周辺に生成していたカチオンの影響により発光効率が低下してしまう。
【００６２】
しかし、本実施の形態で示した正孔の移動を制御する層を設けることにより、過剰の正
孔によって、発光層や発光層周辺にできていたカチオンの生成を抑制することができ、発
光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光素子を得ることがで
きる。
【００６３】
上述したように、正孔の移動を制御することにより、キャリアバランスが向上し、その
結果、正孔と電子の再結合確率が向上し、高い発光効率を得ることができる。また、本実
施の形態で示したように、正孔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。正孔過
多の発光素子において、正孔の移動を制御する層を設けることにより、過剰の正孔の移動
を抑制し、電子とバランスが取れるように制御することが可能となるからである。
【００６４】
発光層２１４は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる
。例えば、発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐
光性化合物を用いることができる。
【００６５】
発光層に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として
、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム
（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４
’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリ
ナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’ビストリフルオロメチルフェニ
ル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３
ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−
Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）など
が挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，
Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジ
ナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）
２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム
（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベン
ゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ
）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−
ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセト
ナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェ
ニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（
ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’
）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））な
どが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ
，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリ
ナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２
（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−
ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチ
ルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノ
リナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ
）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニ
ル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））
、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィ
リン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（
アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａ
ｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）
（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ
））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフ
ェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の
希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるた
め、燐光性化合物として用いることができる。
【００６６】
発光層に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、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。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：２ＰＣ
ＡＢＰｈＡ）、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。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。また、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。
【００６７】
なお、発光層としては、上述した発光性の高い物質（第６の有機化合物）を他の物質（
第５の有機化合物）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物
質としては、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（ＬＵ
ＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ま
しい。
【００６８】
発光性の物質を分散させるための物質としては、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、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：ＴＡＺ０１）、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や、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）、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）、９，１０
−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−
ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、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：Ｃｚ
Ａ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰ
ｈＰＡ）、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：ＰＣＡＰＢＡ）、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）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミ
ン化合物などを用いることができる。
【００６９】
また、発光性の物質を分散させるための物質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。また
、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
をさらに添加してもよい。
【００７０】
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、発光層２１４の結晶
化を抑制することができる。また、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。
【００７１】
また、発光層２１４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：ＰＦ
Ｏ）、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。また、
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
−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。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）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、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−ＰＰ
Ｖ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００７２】
電子の移動を制御する層２１５は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含んでお
り、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いる。つまり、第４の有
機化合物は、第３の有機化合物中に分散されている。電子の移動を制御する層は、発光層
２１４と第２の電極２０４との間に設けることが好ましい。
【００７３】
本実施の形態で示す電子の移動を制御する層２１５は、第３の有機化合物と第４の有機
化合物を含み、第３の有機化合物と第４の有機化合物のキャリア輸送の極性は異なってい
る。
【００７４】
電子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場
合、第３の有機化合物は、電子輸送性の有機化合物であり、第４の有機化合物は正孔輸送
性の有機化合物であることが好ましい。つまり、第３の有機化合物は、正孔輸送性よりも
電子輸送性が高い物質であり、第４の有機化合物は、電子輸送性よりも正孔輸送性が高い
物質であることが好ましい。また、第３の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）
と、第４の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）との差は０．３ｅＶよりも小さ
いことが好ましく、より好ましくは０．２ｅＶ以下である。つまり、熱力学的には、第３
の有機化合物と第４の有機化合物との間でキャリアである電子の移動が容易であることが
好ましい。
【００７５】
本実施の形態で示す電子の移動を制御する層の概念図を図５に示す。図５において、第
３の有機化合物２４１は、電子輸送性であるため、電子が注入されやすく、電子が近傍の
第３の有機化合物に移動しやすい。つまり、第３の有機化合物に電子が注入される速度、
および、第３の有機化合物から電子が放出される速度（ｖ）が大きい。
【００７６】
一方、正孔輸送性の有機化合物である第４の有機化合物２４２は、第３の有機化合物の
ＬＵＭＯ準位と近いＬＵＭＯ準位を有するため、熱力学的には電子が注入されうる。しか
し、電子輸送性の有機化合物である第３の有機化合物２４１から正孔輸送性の有機化合物
である第４の有機化合物２４２に電子が注入される速度（ｖ１）、もしくは、第４の有機
化合物２４２から第３の有機化合物２４１へ電子が注入される速度（ｖ２）は、第３の有
機化合物２４１から第３の有機化合物２４１へ電子が注入される速度（ｖ）よりも小さい
。
【００７７】
よって、層全体としては、第４の有機化合物が含まれることにより、第３の有機化合物
２４１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４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４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。
【００７８】
本実施の形態において、上述したように、第３の有機化合物は、電子輸送性の有機化合
物であることが好ましい。具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩ
Ｉ）（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。さらに、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）、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：ＴＡＺ０１）、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。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−ｔｅｒ
ｔ−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
。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。
【００７９】
また、第４の有機化合物としては、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、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：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、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：ＰＣＡＰＢＡ）、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）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、
ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物、クマリン７、クマリン３０などのアミノ基を有する
化合物を用いることができる。また、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−Ｔ
ＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００８０】
このような組み合わせにより、第３の有機化合物から第４の有機化合物へ、あるいは第
４の有機化合物から第３の有機化合物への電子移動が抑制され、キャリアの移動を制御す
る層の電子移動速度を抑制することができる。また、キャリアの移動を制御する層は第３
の有機化合物に第４の有機化合物を分散させて構成されているため、経時的に結晶化や凝
集が生じにくい。したがって、先に述べた電子移動の抑制効果も経時変化しにくくなり、
その結果キャリアバランスも経時変化しにくくなる。このことが、発光素子の寿命の向上
、つまり、信頼性の向上に繋がる。
【００８１】
なお、上述した組み合わせの中でも、第３の有機化合物として金属錯体を、第４の有機
化合物として芳香族アミン化合物を組み合わせることが好ましい。金属錯体は電子輸送性
が高い上に双極子モーメントが大きく、一方で芳香族アミン化合物は正孔輸送性が高い上
に比較的双極子モーメントが小さい。このように、双極子モーメントが大きく異なる物質
を組み合わせることで、上述した電子移動の抑制効果はより顕著となる。具体的には、第
３の有機化合物の双極子モーメントの大きさをＰ１、第４の有機化合物の双極子モーメン
トの大きさをＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２≧３またはＰ１／Ｐ２≦０．３３となる組み合わ
せが好ましい。
【００８２】
例えば、金属錯体であるＡｌｑの双極子モーメントの大きさは９．４０デバイであり、
芳香族アミン化合物である２ＰＣＡＰＡの双極子モーメントの大きさは１．１５デバイで
ある。したがって、本実施の形態のように、第３の有機化合物として金属錯体のような電
子輸送性の有機化合物を、第４の有機化合物として芳香族アミン化合物のような正孔輸送
性の有機化合物を用いる場合は、Ｐ１／Ｐ２≧３であることが好ましい。
【００８３】
また、電子の移動を制御する層２１５に含まれる第４の有機化合物の発光色と、発光層
２１４に含まれる発光性の高い物質の発光色とは、同系色であることが好ましい。具体的
には、第４の有機化合物の発光スペクトルの最大のピークの波長と発光性の高い物質の発
光スペクトルの最大のピークの波長との差は、３０ｎｍ以内であることが好ましい。３０
ｎｍ以内であることにより、第４の有機化合物の発光色と発光性の高い物質の発光色は、
同系色となる。よって、電圧等の変化により、第４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４の有機化合物が発光する必要
はない。
【００８４】
また、電子の移動を制御する層２１５の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが
好ましい。膜厚が厚すぎると、キャリアの移動速度が過度に低下してしまい、駆動電圧が
高くなってしまう上に、電子の移動を制御する層２１５の発光強度が増大する可能性があ
る。また、膜厚が薄すぎると、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。
【００８５】
電子の移動を制御する層を設けない従来の素子構成の場合、第２の電極から注入された
電子は、電子注入層および電子輸送層を通り、発光層へ注入される。発光層へ注入された
電子は、発光層が電子輸送性の場合、つまり、発光層に含まれる最も多い材料が電子輸送
性の場合には、発光層中を移動して、正孔輸送層まで達してしまう可能性がある。電子が
正孔輸送層まで達してしまうと、正孔輸送層に含まれる材料を劣化させてしまい、発光素
子の劣化に繋がる。
【００８６】
しかし、本実施の形態で示した電子の移動を制御する層を設けることにより、電子が発
光層中を突き抜けて正孔輸送層まで達することを抑制することができる。よって、電子が
正孔輸送層まで達して正孔輸送層を劣化させることを抑制することができる。従って、発
光素子の劣化を抑制し、長寿命化することができる。
【００８７】
電子輸送層２１６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、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：ＢｅＢｑ
２）、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：ＺｎＰＢ
Ｏ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴ
Ｚ）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、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：ＴＡＺ０１）、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。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。
【００８８】
また、電子輸送層２１６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。
【００８９】
また、電子注入層２１７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（Ｍ
ｇ）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。
【００９０】
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
以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物など
を用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族また
は第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属
、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアル
カリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）
、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。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。
【００９１】
また、第２の電極２０４と電子輸送層２１６との間に、電子注入を促す機能を有する層
である電子注入層２１７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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
例えば、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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
なお、正孔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、発光層と陽
極として機能する電極との間に設けることが好ましい。
【０１０１】
図１（Ａ）や図１（Ｃ）に示すように、発光層２１４と、正孔の移動を制御する層２１
３とが接する構成とした場合には、発光層に含まれる有機化合物のうち、最も多く含まれ
ている有機化合物のバンドギャップよりも、バンドギャップが大きく電子が注入されにく
い有機化合物を第２の有機化合物として用いることが好ましい。発光層２１４と正孔の移
動を制御する層２１３とが接する構成である場合、発光層とキャリアの移動を制御する層
を同一のマスクで連続して成膜することが可能である。よって、フルカラーディスプレイ
など、発光素子毎にキャリアの移動を制御する層を作り分ける必要がある場合には、作製
が容易となり好ましい。
【０１０２】
ただし、図１（Ｂ）や図１（Ｄ）に示すように、発光層２１４と正孔の移動を制御する
層２１３との間に層が形成されている構成であってもよい。
【０１０３】
また、電子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、発光層と陰
極として機能する電極との間に設けることが好ましい。図１（Ａ）や図１（Ｂ）に示すよ
うに、電子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より好ましい。電子
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、プロセス的にも簡便とな
る。
【０１０４】
また、電子の移動を制御する層は発光層と接するように設けるのが好ましく、その場合
には、電子の移動を制御する層に含まれる第３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、異なる種類の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５の有機化合物）と、発光性の高い物質（第
６の有機化合物）とを含む場合、第５の有機化合物と、第３の有機化合物とは、異なる種
類の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、電子の移動を制御する層
から発光層への電子の移動が、第３の有機化合物と第５の有機化合物との間においても抑
制され、電子の移動を制御する層を設ける効果がより高くなる。
【０１０５】
ただし、図１（Ｃ）や図１（Ｄ）に示すように、発光層２１４と電子の移動を制御する
層２１５との間に層が形成されていてもよい。
【０１０６】
また、図２に示すように、基板２０１上に、陰極として機能する第２の電極２０４、Ｅ
Ｌ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してもよい
。図２（Ａ）に示す発光素子は、図１（Ａ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構成であ
り、図２（Ｂ）に示す発光素子は、図１（Ｂ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構成で
あり、図２（Ｃ）に示す発光素子は、図１（Ｃ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構成
であり、図２（Ｄ）に示す発光素子は、図１（Ｄ）に示したＥＬ層を逆の順に積層した構
成である。
【０１０７】
なお、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。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。また、単結晶半導体膜を用い
てもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。
【０１０８】
以上で述べたように、本実施の形態で示す発光素子は、正孔の移動を制御する層２１３
および電子の移動を制御する層２１５の両方を有している点が特徴である。
【０１０９】
例えば、もし正孔の移動を制御する層２１３および電子の移動を制御する層２１５を設
けない従来の発光素子であれば、第１の電極２０２から注入された正孔は、正孔注入層２
１１、正孔輸送層２１２を通り、移動が遅くならないまま発光層２１４に注入されるため
、その一部は電子輸送層２１６の界面付近まで達する。そして、正孔が電子輸送層２１６
にまで達してしまうと、電子輸送層２１６を劣化させる恐れがある。またその劣化によっ
て、経時的に電子輸送層２１６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２１４における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。同様に、第２の電極２０４から注入された電子は、電子注
入層２１７および電子輸送層２１６を通り、移動が遅くならないまま発光層２１４に注入
されるため、その一部は正孔輸送層２１２と発光層２１４との界面付近まで達する。そし
て、電子が正孔輸送層２１２にまで達してしまうと、正孔輸送層２１２を劣化させる恐れ
がある。またその劣化によって、経時的に正孔輸送層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。
【０１１０】
一方、本発明の発光素子においては、正孔の移動を制御する層２１３を設けることによ
り、第１の電極２０２から注入された正孔は、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２を通
り、正孔の移動を制御する層２１３に注入される。正孔の移動を制御する層２１３に注入
された正孔は、その移動が遅くなり、発光層２１４への正孔注入が制御される。その結果
、正孔が電子輸送層２１６にまで達してしまい、電子輸送層２１６を劣化させる可能性が
低くなる。なお、本発明においては、正孔の移動を制御する層２１３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輸送性を
下げ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、単に発
光層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。
【０１１１】
さらに本発明の発光素子においては、電子の移動を制御する層２１５をも設けている。こ
れにより、第２の電極２０４から注入された電子は、電子注入層２１７、電子輸送層２１
６を通り、電子の移動を制御する層２１５に注入される。ここで、電子の移動を制御する
層２１５は、電子輸送性を有する第３の有機化合物に、正孔輸送性を有する第４の有機化
合物が添加した構成となっている。したがって、電子の移動を制御する層２１５に注入さ
れた電子は、その移動が遅くなり、発光層２１４への電子注入が制御される。その結果、
電子が正孔輸送層２１２にまで達してしまい、正孔輸送層２１２を劣化させる可能性が低
くなる。また正孔に関しても、電子の移動を制御する層２１５が電子輸送性を有する第３
の有機化合物を有しているため、正孔が電子輸送層２１６にまで達して電子輸送層２１６
を劣化させる可能性はさらに低い。なお、本発明においては、電子の移動を制御する層２
１５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
機化合物に電子輸送性を下げ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、単に発光層２１４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。
【０１１２】
以上のことから、本発明の発光素子は、正孔、電子の両キャリアの発光層への注入量を制
御することにより、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。
【０１１３】
さらに、正孔の移動を制御する層２１３の効果として、発光効率の向上が挙げられる。
正孔の移動を制御する層２１３を設けない従来の素子構成の場合、第１の電極２０２から
注入された多くの正孔は、そのまま発光層２１４へ注入される。発光層２１４が電子輸送
性の場合、つまり、発光層２１４に含まれる最も多い材料が電子輸送性の場合には、発光
領域は発光層２１４と正孔輸送層２１２との界面付近になる。一方、発光層２１４と正孔
輸送層２１２との界面付近には、過剰の正孔によってカチオンが生成している可能性があ
る。カチオンは消光剤として働くため、発光領域の周辺に生成していたカチオンの影響に
より発光効率が低下してしまう。
【０１１４】
しかし、本実施の形態で示した正孔の移動を制御する層２１３を設けることにより、過
剰の正孔によって、発光層２１４や発光層２１４周辺にできていたカチオンの生成を抑制
することができ、発光効率の低下を抑制することができる。従って、発光効率の高い発光
素子を得ることができる。
【０１１５】
以上で述べたように、本実施の形態で示す発光素子は、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。
【０１１６】
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
いる物質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。
【０１１７】
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、少なく含まれ
ている有機化合物を用いてキャリアの移動を制御している。つまり、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
あるので、経時変化に強く、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。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
にモルフォロジーが変化することや、部分的に結晶化が起こることなどが生じると、層全
体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化に弱い。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、経時変化が起きにくい。よって、経時的なキャリアバランスの低下、ひいては経時的
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。
【０１１８】
また、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。
【０１１９】
また、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、発光層のキャリ
ア輸送性に依存せず、長寿命の発光素子を実現することができる。よって、発光層を構成
する材料の選択肢および設計の自由度が広がる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
（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、
積層型発光素子という）の態様について、図６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。各
発光ユニットの構成としては、実施の形態１で示した構成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
である。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。
【０１２２】
図６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が積層されている。第１の電極５０１と第２の電極５
０２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５
１１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。
【０１２３】
電荷発生層５１３には、有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料が含ま
れている。この有機化合物とアクセプター性物質を含有する複合材料は、実施の形態１で
示した複合材料であり、アクセプター物質として、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）や、酸化バナジウム
や酸化モリブデンや酸化タングステン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体は、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。
【０１２４】
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料と他の材料と
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。また、電荷発生層として、実施の形態１で示
した電極材料を用いることもできる。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光
性の高い層とすることが好ましい。
【０１２５】
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
の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側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、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いかなる構成でもよい。
【０１２６】
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、同様に
、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
が低くい発光装置を実現することができる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（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。
【０１３０】
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７を用いて
説明する。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−
Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御す
るものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、
駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
次に、断面構造について図７（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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。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、窒化チタン膜とアルミニウ
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。
【０１３７】
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〜実施の形態２で
示したキャリアの移動を制御する層を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する材料と
しては、低分子化合物、または高分子化合物、オリゴマー、デンドリマーのいずれを用い
てもよい。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。
【０１３８】
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
。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）との積層膜を用いることも可能である。
【０１３９】
さらにシール材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。
【０１４０】
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−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステル
またはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１４１】
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。
【０１４２】
本発明の発光装置は、実施の形態１〜実施の形態２で示した発光素子を有する。そのた
め、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
【０１４３】
また、発光効率が高い発光素子を有しているため、低消費電力の発光装置を得ることが
できる。
【０１４４】
また、劣化が少なく、寿命の長い発光素子を有しているため、寿命の長い発光装置を得
ることができる。
【０１４５】
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説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置
であってもよい。図８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の
斜視図を示す。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）を
Ｘ−Ｙで切断した断面図である。図８において、基板９５１上には、電極９５２と電極９
５６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９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の
側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていく
ような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（
絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁
層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このよ
うに、隔壁層９５４を設けることで、陰極をパターニングすることができる。また、パッ
シブマトリクス型の発光装置においても、発光効率が高い本発明の発光素子を含むことに
よって、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
【０１４６】
本発明の発光装置は、実施の形態１〜実施の形態２で示した発光素子を有する。そのた
め、発光効率が高い発光装置を得ることができる。
【０１４７】
また、発光効率が高い発光素子を有しているため、低消費電力の発光装置を得ることが
できる。
【０１４８】
また、劣化が少なく、寿命の長い発光素子を有しているため、寿命の長い発光装置を得
ることができる。
【０１４９】
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。
【０１５０】
（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〜実施の形態２で示した発光素子を
有し、発光効率が高く、低消費電力の表示部を有する。また、寿命の長い表示部を有する
。
【０１５１】
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９に示す。
【０１５２】
図９（Ａ）は本実施の形態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１〜２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、発光効率が高く、消費電力が
低いという特徴を有している。また、長寿命である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、このテレビ装置は画質の劣化
が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、
劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０
１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装
置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合
した製品を提供することができる。
【０１５３】
図９（Ｂ）は本実施の形態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９２０６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１〜２
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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、長寿命であると
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画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このよう
な特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは
縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能
である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図ら
れているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、持ち運ぶことも可能
となり、持ち運ぶときの外部からの衝撃にも強い表示部を有しているコンピュータを提供
することができる。
【０１５４】
図９（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示
部９４０３、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１〜２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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また
、長寿命である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、この携帯電話は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られてい
る。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、
若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図るこ
とが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が
図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝
撃にも強い表示部を有している製品を提供することができる。
【０１５５】
図９（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、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１〜２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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を
有している。また、長寿命である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、このカメラは画質の劣化が少なく、低消費電力
化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を
大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ること
が可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図ら
れているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯したときの衝撃に
も強い表示部を有している製品を提供することができる。
【０１５６】
図１０は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２
、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態２の発光装置（パッシ
ブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表
示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係
る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を
図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用
オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【０１５７】
図１１は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１１に示すデジタルプレ
ーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４
等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いる
ことができる。表示部７１１として、実施の形態２の発光装置（パッシブマトリクス型ま
たはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグ
メント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用い
ることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消
費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２
は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギ
ガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することによ
り、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７１１は黒色の背
景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置
において特に有効である。
【０１５８】
以上の様に、本発明を適用して作製した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。本発明を適用することにより
、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【０１５９】
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置
として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を
、図１２を用いて説明する。
【０１６０】
図１２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１２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。
【０１６１】
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、発光効率の
高いバックライトが得られる。また、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。
【０１６２】
図１３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１３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。
【０１６３】
図１４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３００
１として用いた部屋に、図９（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。
【０１６４】
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。
【符号の説明】
【０１６５】
２０１ 基板
２０２ 第１の電極
２０３ ＥＬ層
２０４ 第２の電極
２１１ 正孔注入層
２１２ 正孔輸送層
２１３ 正孔の移動を制御する層
２１４ 発光層
２１５ 電子の移動を制御する層
２１６ 電子輸送層
２１７ 電子注入層
２４１ 第３の有機化合物
２４２ 第４の有機化合物
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
７０１ 本体
７０２ 表示部
７０３ 操作スイッチ
７０４ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
７１２ メモリ部
７１３ 操作部
７１４ イヤホン
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
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】
陽極と陰極との間に、発光層と第１の層と第２の層を有し、
前記第１の層は、前記発光層と前記陽極との間に設けられており、
前記第２の層は、前記発光層と前記陰極との間に設けられており、
前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記第１の有機化合物は、前記第２の有機化合物よりも多く含まれており、
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、イリジウムを含む有機金属錯体を有し、
前記第２の層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、
前記第３の有機化合物は、前記第４の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第３の有機化合物は、電子輸送性を有し、
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２】
陽極と陰極との間に、発光層と第１の層と第２の層を有し、
前記第１の層は、前記発光層と前記陽極との間に設けられており、
前記第２の層は、前記発光層と前記陰極との間に設けられており、
前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記第１の有機化合物は、前記第２の有機化合物よりも多く含まれており、
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、イリジウムを含む有機金属錯体を有し、
前記第２の層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、
前記第３の有機化合物は、前記第４の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第３の有機化合物は、電子輸送性を有し、
前記第４の有機化合物は、正孔輸送性を有し、
前記第２の層と前記発光層とは接することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記発光層は、燐光を発光する物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記発光層は、有機金属錯体を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、
前記発光層は、蛍光を発光する物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１】
陽極と陰極との間に、発光層と第１の層と第２の層を有し、
前記第１の層は、前記発光層と前記陽極との間に設けられており、
前記第２の層は、前記発光層と前記陰極との間に設けられており、
前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記第１の有機化合物は、前記第２の有機化合物よりも多く含まれており、
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、イリジウムを含む有機金属錯体を有し、
前記第２の層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、
前記第３の有機化合物は、前記第４の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第３の有機化合物は、電子輸送性を有し、
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２】
陽極と陰極との間に、発光層と第１の層と第２の層を有し、
前記第１の層は、前記発光層と前記陽極との間に設けられており、
前記第２の層は、前記発光層と前記陰極との間に設けられており、
前記第１の層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記第１の有機化合物は、前記第２の有機化合物よりも多く含まれており、
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、イリジウムを含む有機金属錯体を有し、
前記第２の層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、
前記第３の有機化合物は、前記第４の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第３の有機化合物は、電子輸送性を有し、
前記第４の有機化合物は、正孔輸送性を有し、
前記第２の層と前記発光層とは接することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記発光層は、燐光を発光する物質を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記発光層は、有機金属錯体を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、
前記発光層は、蛍光を発光する物質を含む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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１０２２０２（Ｐ２０１３−１０２２０２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−９１６６（Ｐ２０１３−９１６６）
【出願日】平成２５年１月２２日（２０１３．１．２２）
【分割の表示】特願２００８−２３９７６１（Ｐ２００８−２３９７６１）の分割
【原出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【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２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月２２日（２０１３．１．２２）
【分割の表示】特願２００８−２３９７６１（Ｐ２００８−２３９７６１）の分割
【原出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【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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