発光装置、照明装置、及び発光装置の作製方法
【課題】電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い発光装置を提供する。または、該発光装置の作製方法を提供する。または、該発光装置を用いた照明装置を提供する。
【解決手段】基板上に設けられた、第１の電極と、該第１の電極上に設けられた、発光性の有機化合物を含む層と、該発光性の有機化合物を含む層上に設けられた、島状の絶縁層と、該絶縁層上に設けられた、島状の補助電極層と、該発光性の有機化合物を含む層上及び該補助電極層上に設けられた、可視光に対する透光性を有する第２の電極と、を有する発光装置を提供する。
【解決手段】基板上に設けられた、第１の電極と、該第１の電極上に設けられた、発光性の有機化合物を含む層と、該発光性の有機化合物を含む層上に設けられた、島状の絶縁層と、該絶縁層上に設けられた、島状の補助電極層と、該発光性の有機化合物を含む層上及び該補助電極層上に設けられた、可視光に対する透光性を有する第２の電極と、を有する発光装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エレクトロルミネッセンスにより発光する発光装置、該発光装置の作製方法及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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物質を含む発光層を設けた単純な構造であり、薄型軽量化でき、入力信号に高速に応答でき、低電圧の直流電流で駆動が可能である等の特性を有する。
【０００３】
ＥＬを利用した素子（以下、ＥＬ素子）の応用としては、主としてディスプレイと照明が期待されている。ＥＬ素子は、膜状に形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。よって、大面積の素子を形成することができる。照明の応用を考えた場合、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。例えば、シート状の照明など、従来にない形状を持つ照明装置を作製することが可能と考えられる。また、面光源であることにより、より自然光に近い照明を簡便に得ることが可能となる。
【０００４】
ＥＬ素子は、発光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。発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該有機化合物を含む層（ＥＬ層とも記す）を設けた有機ＥＬ素子の場合、発光素子に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔（ホール）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、注入した電子及び正孔が発光性の有機化合物を励起状態に至らしめ、励起された発光性の有機化合物から発光を得るものである。
【０００５】
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知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【０００６】
このようなＥＬ素子の電力効率を向上させる方法のひとつとして、ＥＬ素子の駆動電圧を低電圧化することが検討されている。低い電圧で同じ電流量を投入するほうが消費する電力量が少なくてすむためである。しかし、低い電圧で駆動可能なＥＬ素子は一般的に、わずかな駆動電圧の変化によって大きく輝度が変化する。
【０００７】
照明として使用するために十分な量の光束をＥＬ素子から得るためには、ＥＬ素子の発光面積を広くする方法が簡便であるが、発光面積を広くした場合、透明電極の電圧降下の影響によって発光面内で発生する輝度ムラが懸念される。特に、低い電圧で駆動可能なＥＬ発光素子はその影響を強く受けるため対策が必要である。
【０００８】
この対策としては、透明電極上に低抵抗な補助配線を形成した構造が報告されている（特許文献１参照）。この方法では、透明電極の上に低抵抗な補助配線を形成し、補助配線の上にのみ無機絶縁層を形成することによって発光素子面内での均一な発光と補助配線上の無効電力の削減を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−９７１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された発光装置において、ＥＬ層で発光した光は、透明電極及び透明基板を通して外部の空気中に放出される。特許文献１の発光装置の透明電極として用いられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）の屈折率は約２．０であり、透明基板として用いられたガラスの屈折率は、通常、約１．６であり、また、空気の屈折率は１である。よって、透明電極と透明基板との境界面、及び透明基板と空気との境界面では全反射が起こり、外部空気中に放出されない光が多く、光の取り出し効率は小さいという問題がある。
【００１１】
特許文献１では、光の取り出し効率を高めるために、透明基板にドーム状突起部を形成した構造を報告している。この構造は、透明基板と空気との境界面での全反射を抑制することができる。しかし、このような構成を用いても、透明電極と透明基板との境界面で全反射した光を取り出すことはできないため、発光装置の光取り出し効率は不十分である。よって、さらなる光取り出し効率の向上が求められている。
【００１２】
したがって、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い発光装置を提供することを課題の一とする。または、該発光装置の作製方法を提供することを課題の一とする。または、該発光装置を用いた照明装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、トランジスタ等が形成された素子基板とは逆側から発光を取り出す構造（トップエミッション構造）を採用することに着眼した。
【００１４】
すなわち、本発明の一態様は、基板上に設けられた第１の電極と、第１の電極上に設けられた、発光性の有機化合物を含む層と、発光性の有機化合物を含む層上に設けられた、島状の絶縁層と、絶縁層上に設けられた、島状の補助電極層と、発光性の有機化合物を含む層上及び補助電極層上に設けられた、可視光に対する透光性（以下、単に透光性とも記す）を有する第２の電極と、を有する発光装置である。
【００１５】
本発明の一態様は、発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層）上に、島状の絶縁層及び絶縁層と重なる島状の補助電極層を有するため、電圧降下を抑制し、面内における輝度ムラを低減することができる。さらに、補助電極層とＥＬ層の間に、絶縁層を有するため、補助電極層によって遮光される部分のＥＬ層には電流が流れない。したがって、供給電力を効率良く、補助電極層及び絶縁層が形成されていない部分の発光に寄与させることができるため、電力効率の低下を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の一態様は、トップエミッション構造を採用しているため、素子が形成された基板を介して光を取り出す必要がない。その結果、素子基板により発光が吸収される恐れがないため、透光性について特別な配慮がされていない安価な素子基板を用いることができる。また、素子基板として、プラスチックなどの、壊れにくい、またはフレキシブルな基板を用いることもできるため、実用化の範囲が広がる。
【００１７】
さらに、透光性を有する電極の代表例であるＩＴＯの屈折率は約２．０、素子基板の代表例である通常のガラス基板の屈折率は約１．６であり、いずれも空気の屈折率１に比べて大きい。よって、該電極が形成された該基板側から光を取り出そうとすると、該電極と該基板との境界面、及び該基板と空気との境界面では全反射が起こり、発光を外部空気中に取り出す効率、いわゆる光の取り出し効率は低い。
【００１８】
一方、トップエミッション構造においては、全反射が起こる箇所は、透光性を有する電極と空気の境界面のみである。よって、ボトムエミッション構造の発光装置よりも、本発明の一態様であるトップエミッション構造の発光装置の方が、光の取り出し効率を高くすることができる。
【００１９】
さらに、本発明の一態様であるトップエミッション構造の発光装置は、光の取り出し効率を向上させるために様々な工夫を施すことがボトムエミッション構造に比べて容易である。
【００２０】
上記本発明の一態様の発光装置において、透光性を有する第２の電極は、凹凸を有していても良い。また、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を、第２の電極上に備えていても良い。第２の電極上に凹凸を形成することで、光の取り出し効率を高めることができる。
【００２１】
上記構成の発光装置において、発光性の有機化合物を含む層は、有機化合物と金属酸化物を含む複合材料層を含むことが好ましい。該複合材料層を形成することで、電極から発光物質へのキャリア注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【００２２】
特に、複合材料層を第１の電極に接して設けると、第１の電極に用いる物質には、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。よって、第１の電極に用いることのできる反射率の高い材料の選択肢が広がり好ましい。
【００２３】
また、複合材料層を第２の電極に接して設けると、第２の電極を形成する際に、ＥＬ層が受けるダメージを低減することができるため好ましい。
【００２４】
また、上記本発明の一態様の発光装置において、基板と第１の電極との間に、凹凸を有していても良い。素子基板と反射電極との間に凹凸を有する層を形成することで、光の取り出し効率を高めることができる。
【００２５】
また、上記発光装置を含む照明装置も本発明の一態様に含む。
【００２６】
本発明の別の一態様は、基板上に、第１の電極を形成し、第１の電極上に、発光性の有機化合物を含む層を形成し、発光性の有機化合物を含む層上に、シャドーマスクを配置し、発光性の有機化合物を含む層上に、島状の絶縁層を形成し、絶縁層上に、島状の補助電極層を形成し、シャドーマスクを外し、発光性の有機化合物を含む層上及び補助電極層上に、可視光に対する透光性を有する第２の電極を形成する、発光装置の作製方法である。
【００２７】
上記作製方法は、絶縁層と補助電極層とを同一のマスクを用いて位置合わせをし直すことなく連続してパターン成膜するため、簡便に発光装置を作製することができる。また、高精度な位置合わせ機構を用いる必要が無いため、安価な製造設備を用いて作製できる。
【００２８】
上記作製方法において、第２の電極を形成した後、該第２の電極に凹凸を形成しても良い。また、第２の電極を形成した後、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成しても良い。
【００２９】
上記作製方法において、発光性の有機化合物を含む層のうちの一層として、第１の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成することが好ましい。また、第２の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一態様により、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い発光装置を提供することができる。また、該発光装置の作製方法を提供することができる。または、該発光装置を用いた照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図２】ＥＬ層の構成の一例を示す図。
【図３】本発明の一態様の発光装置の作製方法を示す図。
【図４】本発明の一態様の照明装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
実施の形態について、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。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図１を用いて説明する。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す発光装置１０の、ａ−ｂ間、ｂ−ｄ間、及びｃ−ｄ間の断面図を示す。
【００３４】
図１（Ｂ）に示す発光装置は、基板１００上に、第１の電極１０１を有し、第１の電極１０１上に発光層を含むＥＬ層１０２を有する。さらに、ＥＬ層１０２上に、島状の絶縁層１０４と、絶縁層１０４と重なる島状の補助電極層１０６と、ＥＬ層１０２及び補助電極層１０６と接する、可視光に対する透光性を有する第２の電極１０８を有する。加えて、発光装置１０は第１の電極１０１と同様の材料で形成した導電層１１１を有する。導電層１１１は、接続端子として機能する。
【００３５】
発光装置１０は、第２の電極１０８と接する補助電極層１０６を有するため、電圧降下を抑制し、面内における輝度ムラを低減することができる。さらに、補助電極層１０６とＥＬ層１０２の間に、絶縁層１０４を有するため、補助電極層１０６によって遮光される部分のＥＬ層１０２には電流が流れない。したがって、供給電力を効率良く、補助電極層１０６及び絶縁層１０４が形成されていない部分の発光に寄与させることができるため、電力効率の低下を抑制することができる。
【００３６】
一般に、ボトムエミッション構造の発光装置は、透光性を有する電極と透光性を有する素子基板との境界面、及び該素子基板と空気との境界面の２箇所で全反射が起こる。しかし、トップエミッション構造である発光装置１０において、全反射が起こる境界面は、透光性を有する電極と空気との境界面のみである。よって、ボトムエミッション構造の発光装置に比べて、発光装置１０は、光の取り出し効率が高い。
【００３７】
さらに、ボトムエミッション構造に比べ、全反射が起こる箇所が少ないため、トップエミッション構造である発光装置１０は、光の取り出し効率を向上させるために様々な工夫を施すことが容易である。例えば、凹凸を有する第２の電極１０８を備えても良いし、第２の電極１０８上に、凹凸を有する層を積層しても良い。
【００３８】
ＥＬ層１０２は、発光物質を含む発光層を有する。ＥＬ層１０２は、発光層の他に、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。
【００３９】
図１（Ａ）〜（Ｂ）に示す発光装置１０の作製方法について、図３を用いて説明する。
【００４０】
まず、基板１００上に第１の電極１０１と、第１の電極１０１と同様の材料からなる導電層１１１を形成する。
【００４１】
基板１００の材料としては、発光素子の支持体として機能する材料を用いれば良く、例えば、ガラス、プラスチック、金属等を用いることができる。
【００４２】
発光素子からの発光をトランジスタ等が形成された素子基板を通して外部へ取り出すボトムエミッション構造では、素子基板が可視光に対する透光性を有する必要がある。一方、本発明の一態様は、トップエミッション構造を採用している。よって、基板１００から光を取り出す必要がないため、基板１００の材料に関して制限が無く、安価な基板を用いることができる。例えば、基板１００として、プラスチックなどのフレキシブルな基板を用いることもできる。
【００４３】
反射電極である第１の電極１０１を形成する前に、基板１００上に、凹凸（又は凹凸を有する層）を形成しても良い。凹凸を形成することで、反射電極の機能を高め、光の取り出し効率を向上することができる。凹凸は、材料、屈折率、可視光に対する透光性等に限定が無い。加熱処理を行っても良いし、凹凸の形成方法にも制限は無い。例えば、ナノインプリント法やフォトリソグラフィ工程を用いることができる。
【００４４】
第１の電極１０１は、陽極として機能し、かつ、反射電極として機能する層である。例えば、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いることで、反射率に優れた電極を得ることができる。アルミニウム合金としては、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとネオジムの合金、アルミニウムとニッケルの合金などが挙げられる。また、アルミニウム合金膜と、金属又は金属酸化物を含む膜の積層膜を用いても良い。アルミニウム合金膜上に金属又は金属酸化物を含む膜を積層することで、アルミニウム合金の酸化を抑制し、第１の電極１０１からＥＬ層１０２への正孔注入性を良好に保つことができる。金属または金属酸化物を含む膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上述の材料は、地殻における存在量が多く安価であるため、発光素子の作製コストを低減することができ、好ましい。特に、アルミニウムおよびチタンは、地殻における存在量がとても多く、さらに好ましい。第１の電極１０１は、反射率を高めるため、凹凸を有していても良い。
【００４５】
特に、後述の正孔輸送性の高い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を用いた層（複合材料層）を第１の電極１０１に接して設けると、第１の電極１０１に用いる物質は、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。よって、第１の電極１０１に用いることのできる反射率の高い材料の選択肢が広がり好ましい。
【００４６】
次に、第１の電極１０１上にＥＬ層１０２を形成する（図３（Ａ））。本実施の形態において、ＥＬ層１０２は、陽極（第１の電極１０１）側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５を有する（図２（Ａ））。
【００４７】
正孔注入層７０１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、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【００４８】
また、低分子の有機化合物である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を用いることができる。
【００４９】
さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。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。
【００５０】
特に、正孔注入層７０１として、正孔輸送性の高い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を用いることが好ましい。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により、第１の電極１０１からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。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性物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、第１の電極１０１からＥＬ層１０２への正孔注入が容易となる。
【００５１】
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。
【００５２】
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、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、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又は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）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【００５３】
また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−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）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００５４】
さらに、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用いることができる。
【００５５】
また、電子受容体としては、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。
【００５６】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。
【００５７】
正孔輸送層７０２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、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＢＰＡＦＬＰ、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）等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。
【００５８】
また、正孔輸送層７０２には、ＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡのようなカルバゾール誘導体や、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【００５９】
また、正孔輸送層７０２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００６０】
発光層７０３は、発光物質を含む層である。発光物質としては、例えば、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。
【００６１】
発光層７０３に用いることが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）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）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：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。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）、７，１４−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。
【００６２】
また、発光層７０３に用いることが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（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））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））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）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））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス｛２−（４−メトキシフェニル）−３，５−ジメチルピラジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｍｏｐｐｒ）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））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）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））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））、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（ａｃａｃ）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（異なる多重度間の電子遷移による）発光が生じるため、燐光性化合物として用いることができる。
【００６３】
なお、発光層７０３としては、上述した発光物質（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【００６４】
ホスト材料としては、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：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、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：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、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：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−（９，１０−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。
【００６５】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料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。
【００６６】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層７０３の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料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。
【００６７】
また、発光層７０３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：ＰＦＯ）、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−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００６８】
また、複数の発光層を設け、それぞれの発光層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つの発光層を有する発光素子において、第１の発光層の発光色と第２の発光層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つ以上の発光層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００６９】
電子輸送層７０４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）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。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）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１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。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。
【００７０】
電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、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。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。
【００７１】
なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００７２】
ＥＬ層は、図２（Ｂ）に示すように、第１の電極１０１と第２の電極１０８との間に複数積層されていても良い。この場合、積層された第１のＥＬ層８００と第２のＥＬ層８０１との間には、電荷発生層８０３を設けることが好ましい。電荷発生層８０３は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層８０３は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。
【００７３】
また、それぞれのＥＬ層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ＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層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。また、３つ以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００７４】
ＥＬ層１０２は、図２（Ｃ）に示すように、第１の電極１０１と第２の電極１０８との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【００７５】
第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第２の電極１０８を形成する際に、ＥＬ層１０２が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い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を用いることができる。
【００７６】
さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。
【００７７】
電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００７８】
また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００７９】
さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【００８０】
複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００８１】
電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。
【００８２】
電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【００８３】
電子リレー層７０７に含まれるフタロシアニン系材料としては、例えば、ＣｕＰｃ、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＩ） ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｚｉｎｃ ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ， β−ｆｏｒｍ）、ＦｅＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｉｒｏｎ）及びＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）のいずれかを用いることが好ましい。
【００８４】
電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【００８５】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＶ） ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）及びＴｉＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【００８６】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【００８７】
電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【００８８】
電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【００８９】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｈｅｘ ＰＴＣ）等が挙げられる。
【００９０】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【００９１】
その他にも、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を用いることができる。
【００９２】
なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すれば良い。
【００９３】
正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すれば良い。
【００９４】
次に、ＥＬ層１０２上に、シャドーマスク１１５を配置し、島状の絶縁層１０４と絶縁層１０４と重なる島状の補助電極層１０６を連続成膜する（図３（Ｂ）、（Ｃ））。図３（Ｂ）、（Ｃ）に示す通り、絶縁層１０４及び補助電極層１０６は、順テーパ（断面において、上底が下底より短い台形である）形状である。また、絶縁層１０４において、ＥＬ層１０２に接する面の面積は、補助電極層１０６と接する面の面積に比べて大きい。
【００９５】
絶縁層１０４としては、シャドーマスクを用いて成膜できる絶縁性を有する膜であれば特に限定されない。例えば、蒸着法を用いて、フッ化リチウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムなどを成膜しても良い。つまり、電子注入層７０５と絶縁層１０４を同じ材料で形成することも可能である。または、スパッタリング法を用いて酸化アルミニウムなどを成膜しても良い。または、上述の正孔輸送層７０２に用いることのできる正孔輸送性の高い有機化合物や、電子輸送性が低い有機化合物を用いても良い。
【００９６】
補助電極層１０６としては、シャドーマスクを用いて成膜できる導電膜であれば特に限定されない。後述の第２の電極よりも導電性が高い層であることが好ましい。特に、補助電極層１０６のシート抵抗は、第２の電極のシート抵抗に比べて２〜３桁小さい値であることが望ましい。
【００９７】
補助電極層１０６の材料としては、アルミニウム、銅、銀などを用いることができる。補助電極層１０６として、アルミニウム合金膜や、複数の金属の積層膜を用いることもできる。その他、チタン、タングステン、タンタル、モリブデンなどを含んでいても良い。
【００９８】
次に、ＥＬ層１０２上からシャドーマスク１１５を外す。そして、ＥＬ層１０２上に、絶縁層１０４及び補助電極層１０６を覆い、可視光に対する透光性を有する第２の電極１０８を形成する（図３（Ｄ））。
【００９９】
第２の電極１０８は、陰極として機能し、かつ、可視光に対する透光性を有する電極として機能する。発光層で生じた光を外部へ取り出すため、可視光領域（４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長範囲）において透過率３０％以上の透光性を有することが好ましい。また、マイクロキャビティ（微小共振器）構造を適用する場合には、第２の電極１０８は、透過率３０〜８０％、反射率３０〜６０％であることが好ましい。
【０１００】
第２の電極１０８としては、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を用いることができる。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）等の可視光に対する透光性を有する導電性金属酸化物膜を用いることができる。これらの導電性金属酸化物は、可視光領域の透過率に優れていること、および導電率を考慮すると、７０〜１００ｎｍ程度の膜厚であることが好ましい。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、ＩＺＯ膜は、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、ＩＷＺＯ膜は、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。また、この他にも、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、またはこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。これらの金属膜を薄膜とすることにより、十分に可視光に対する透光性を有する電極とすることができる。膜厚は、透過率および反射率を考慮すると、５〜２０ｎｍであることが好ましい。
【０１０１】
また、第２の電極１０８として、特に、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、合金等を用いることが好ましい。例えば、アルミニウム、銀、アルミニウム合金等を用いることができる。また、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、およびマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（例えば、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ−Ａｇ）、アルミニウム−リチウム合金（Ａｌ−Ｌｉ）など）、ユウロピウム、イッテルビウム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ができる。これらのアルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金を薄膜とすることにより、十分に可視光に対する透光性を有する電極とすることができる。膜厚は、透過率および反射率を考慮すると、５〜２０ｎｍであることが好ましい。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金は導電性が高いため、膜厚が５〜２０ｎｍであれば、電極として十分に機能する。アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金の膜はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【０１０２】
また、第２の電極１０８は、単層のものだけでなく、二層以上積層したものとしてもよい。例えば、上述したアルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金の薄膜上に、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、ＩＺＯ、ＩＷＺＯ等の導電性金属酸化物膜を積層した構造としてもよい。
【０１０３】
但し、ＥＬ層のうち、第２の電極１０８に接する層が、上述の有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料層である場合は、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。
【０１０４】
さらに、第２の電極１０８上に取り出し効率を向上させるための構造物や材料を設けても良い。例えば、第２の電極１０８上に、可視光に対する透光性を有し、凹凸を有する層を積層しても良い。又は、第２の電極１０８が凹凸を有していても良い。
【０１０５】
例えば、第２の電極１０８を形成した後に、屈折率が１．７以上の微粒子を含むターゲットを用いて、スパッタリング法で、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成しても良い。屈折率が１．７以上の微粒子としては、例えば、ＩＴＯ、酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いることができる。
【０１０６】
または、第２の電極１０８を形成した後に、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、多角形等の開口部がある高精細メタルマスクを、基板と接しないように配置し、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成することができる。可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層の材料としては、ＩＴＯやＴｉＯ２などを用いることができる。可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層は、屈折率が１．７以上であることが好ましい。
【０１０７】
以上によって、本実施の形態の発光装置１０を作製することができる。本実施の形態の発光装置は、第２の電極と接する補助電極層を有するため、電圧降下を抑制し、面内における輝度ムラを低減することができる。さらに、補助電極層とＥＬ層の間に、絶縁層を有するため、補助電極層によって遮光される部分のＥＬ層には電流が流れない。したがって、供給電力を効率良く、補助電極層及び絶縁層が形成されていない部分の発光に寄与させることができるため、電力効率の低下を抑制することができる。
【０１０８】
さらに、本発明の一態様の発光装置は、トップエミッション構造であるため、ボトムエミッション構造の発光装置に比べ、光の取り出し効率が高い。加えて、ボトムエミッション構造に比べ全反射が起こる箇所が少ないため、本発明の一態様のトップエミッション構造の発光装置は、光の取り出し効率を向上させるために様々な工夫を施すことが容易である。
【０１０９】
本実施の形態の発光装置の作製方法では、補助電極層及び絶縁層を同一のシャドーマスクを用いてパターン成膜をするため、高精度な位置合わせが不要であり、コストの高いフォトリソグラフィを用いることなく、簡便に発光装置や該発光装置を含む照明装置を作製することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１１１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様により形成された発光装置を用いた照明装置について図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１１２】
図４（Ａ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部７５０１、傘７５０２、可変アーム７５０３、支柱７５０４、台７５０５、電源スイッチ７５０６を含む。なお、照明装置は、本発明の一態様により形成される発光装置を照明部７５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図４（Ａ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１１３】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を照明装置（卓上照明装置）の照明部７５０１に用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１１４】
図４（Ｂ）は、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化に有利であるため、天井固定型照明装置３００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置３００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置を提供することができる。なお、図４（Ｂ）に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図４（Ａ）で説明した卓上照明装置３０００を併用してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１０ 発光装置
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ ＥＬ層
１０４ 絶縁層
１０６ 補助電極層
１０８ 第２の電極
１１１ 導電層
１１５ シャドーマスク
７０１ 正孔注入層
７０２ 正孔輸送層
７０３ 発光層
７０４ 電子輸送層
７０５ 電子注入層
７０６ 電子注入バッファー層
７０７ 電子リレー層
７０８ 複合材料層
８００ 第１のＥＬ層
８０１ 第２のＥＬ層
８０３ 電荷発生層
３０００ 卓上照明装置
３００１ 天井固定型照明装置
３００２ 壁掛け型照明装置
７５０１ 照明部
７５０２ 傘
７５０３ 可変アーム
７５０４ 支柱
７５０５ 台
７５０６ 電源スイッチ
【技術分野】
【０００１】
エレクトロルミネッセンスにより発光する発光装置、該発光装置の作製方法及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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物質を含む発光層を設けた単純な構造であり、薄型軽量化でき、入力信号に高速に応答でき、低電圧の直流電流で駆動が可能である等の特性を有する。
【０００３】
ＥＬを利用した素子（以下、ＥＬ素子）の応用としては、主としてディスプレイと照明が期待されている。ＥＬ素子は、膜状に形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。よって、大面積の素子を形成することができる。照明の応用を考えた場合、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。例えば、シート状の照明など、従来にない形状を持つ照明装置を作製することが可能と考えられる。また、面光源であることにより、より自然光に近い照明を簡便に得ることが可能となる。
【０００４】
ＥＬ素子は、発光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。発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該有機化合物を含む層（ＥＬ層とも記す）を設けた有機ＥＬ素子の場合、発光素子に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔（ホール）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、注入した電子及び正孔が発光性の有機化合物を励起状態に至らしめ、励起された発光性の有機化合物から発光を得るものである。
【０００５】
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知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【０００６】
このようなＥＬ素子の電力効率を向上させる方法のひとつとして、ＥＬ素子の駆動電圧を低電圧化することが検討されている。低い電圧で同じ電流量を投入するほうが消費する電力量が少なくてすむためである。しかし、低い電圧で駆動可能なＥＬ素子は一般的に、わずかな駆動電圧の変化によって大きく輝度が変化する。
【０００７】
照明として使用するために十分な量の光束をＥＬ素子から得るためには、ＥＬ素子の発光面積を広くする方法が簡便であるが、発光面積を広くした場合、透明電極の電圧降下の影響によって発光面内で発生する輝度ムラが懸念される。特に、低い電圧で駆動可能なＥＬ発光素子はその影響を強く受けるため対策が必要である。
【０００８】
この対策としては、透明電極上に低抵抗な補助配線を形成した構造が報告されている（特許文献１参照）。この方法では、透明電極の上に低抵抗な補助配線を形成し、補助配線の上にのみ無機絶縁層を形成することによって発光素子面内での均一な発光と補助配線上の無効電力の削減を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−９７１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された発光装置において、ＥＬ層で発光した光は、透明電極及び透明基板を通して外部の空気中に放出される。特許文献１の発光装置の透明電極として用いられたＩＴＯ（インジウム錫酸化物、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）の屈折率は約２．０であり、透明基板として用いられたガラスの屈折率は、通常、約１．６であり、また、空気の屈折率は１である。よって、透明電極と透明基板との境界面、及び透明基板と空気との境界面では全反射が起こり、外部空気中に放出されない光が多く、光の取り出し効率は小さいという問題がある。
【００１１】
特許文献１では、光の取り出し効率を高めるために、透明基板にドーム状突起部を形成した構造を報告している。この構造は、透明基板と空気との境界面での全反射を抑制することができる。しかし、このような構成を用いても、透明電極と透明基板との境界面で全反射した光を取り出すことはできないため、発光装置の光取り出し効率は不十分である。よって、さらなる光取り出し効率の向上が求められている。
【００１２】
したがって、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い発光装置を提供することを課題の一とする。または、該発光装置の作製方法を提供することを課題の一とする。または、該発光装置を用いた照明装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、トランジスタ等が形成された素子基板とは逆側から発光を取り出す構造（トップエミッション構造）を採用することに着眼した。
【００１４】
すなわち、本発明の一態様は、基板上に設けられた第１の電極と、第１の電極上に設けられた、発光性の有機化合物を含む層と、発光性の有機化合物を含む層上に設けられた、島状の絶縁層と、絶縁層上に設けられた、島状の補助電極層と、発光性の有機化合物を含む層上及び補助電極層上に設けられた、可視光に対する透光性（以下、単に透光性とも記す）を有する第２の電極と、を有する発光装置である。
【００１５】
本発明の一態様は、発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層）上に、島状の絶縁層及び絶縁層と重なる島状の補助電極層を有するため、電圧降下を抑制し、面内における輝度ムラを低減することができる。さらに、補助電極層とＥＬ層の間に、絶縁層を有するため、補助電極層によって遮光される部分のＥＬ層には電流が流れない。したがって、供給電力を効率良く、補助電極層及び絶縁層が形成されていない部分の発光に寄与させることができるため、電力効率の低下を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の一態様は、トップエミッション構造を採用しているため、素子が形成された基板を介して光を取り出す必要がない。その結果、素子基板により発光が吸収される恐れがないため、透光性について特別な配慮がされていない安価な素子基板を用いることができる。また、素子基板として、プラスチックなどの、壊れにくい、またはフレキシブルな基板を用いることもできるため、実用化の範囲が広がる。
【００１７】
さらに、透光性を有する電極の代表例であるＩＴＯの屈折率は約２．０、素子基板の代表例である通常のガラス基板の屈折率は約１．６であり、いずれも空気の屈折率１に比べて大きい。よって、該電極が形成された該基板側から光を取り出そうとすると、該電極と該基板との境界面、及び該基板と空気との境界面では全反射が起こり、発光を外部空気中に取り出す効率、いわゆる光の取り出し効率は低い。
【００１８】
一方、トップエミッション構造においては、全反射が起こる箇所は、透光性を有する電極と空気の境界面のみである。よって、ボトムエミッション構造の発光装置よりも、本発明の一態様であるトップエミッション構造の発光装置の方が、光の取り出し効率を高くすることができる。
【００１９】
さらに、本発明の一態様であるトップエミッション構造の発光装置は、光の取り出し効率を向上させるために様々な工夫を施すことがボトムエミッション構造に比べて容易である。
【００２０】
上記本発明の一態様の発光装置において、透光性を有する第２の電極は、凹凸を有していても良い。また、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を、第２の電極上に備えていても良い。第２の電極上に凹凸を形成することで、光の取り出し効率を高めることができる。
【００２１】
上記構成の発光装置において、発光性の有機化合物を含む層は、有機化合物と金属酸化物を含む複合材料層を含むことが好ましい。該複合材料層を形成することで、電極から発光物質へのキャリア注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【００２２】
特に、複合材料層を第１の電極に接して設けると、第１の電極に用いる物質には、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。よって、第１の電極に用いることのできる反射率の高い材料の選択肢が広がり好ましい。
【００２３】
また、複合材料層を第２の電極に接して設けると、第２の電極を形成する際に、ＥＬ層が受けるダメージを低減することができるため好ましい。
【００２４】
また、上記本発明の一態様の発光装置において、基板と第１の電極との間に、凹凸を有していても良い。素子基板と反射電極との間に凹凸を有する層を形成することで、光の取り出し効率を高めることができる。
【００２５】
また、上記発光装置を含む照明装置も本発明の一態様に含む。
【００２６】
本発明の別の一態様は、基板上に、第１の電極を形成し、第１の電極上に、発光性の有機化合物を含む層を形成し、発光性の有機化合物を含む層上に、シャドーマスクを配置し、発光性の有機化合物を含む層上に、島状の絶縁層を形成し、絶縁層上に、島状の補助電極層を形成し、シャドーマスクを外し、発光性の有機化合物を含む層上及び補助電極層上に、可視光に対する透光性を有する第２の電極を形成する、発光装置の作製方法である。
【００２７】
上記作製方法は、絶縁層と補助電極層とを同一のマスクを用いて位置合わせをし直すことなく連続してパターン成膜するため、簡便に発光装置を作製することができる。また、高精度な位置合わせ機構を用いる必要が無いため、安価な製造設備を用いて作製できる。
【００２８】
上記作製方法において、第２の電極を形成した後、該第２の電極に凹凸を形成しても良い。また、第２の電極を形成した後、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成しても良い。
【００２９】
上記作製方法において、発光性の有機化合物を含む層のうちの一層として、第１の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成することが好ましい。また、第２の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一態様により、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い発光装置を提供することができる。また、該発光装置の作製方法を提供することができる。または、該発光装置を用いた照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図２】ＥＬ層の構成の一例を示す図。
【図３】本発明の一態様の発光装置の作製方法を示す図。
【図４】本発明の一態様の照明装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
実施の形態について、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。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図１を用いて説明する。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す発光装置１０の、ａ−ｂ間、ｂ−ｄ間、及びｃ−ｄ間の断面図を示す。
【００３４】
図１（Ｂ）に示す発光装置は、基板１００上に、第１の電極１０１を有し、第１の電極１０１上に発光層を含むＥＬ層１０２を有する。さらに、ＥＬ層１０２上に、島状の絶縁層１０４と、絶縁層１０４と重なる島状の補助電極層１０６と、ＥＬ層１０２及び補助電極層１０６と接する、可視光に対する透光性を有する第２の電極１０８を有する。加えて、発光装置１０は第１の電極１０１と同様の材料で形成した導電層１１１を有する。導電層１１１は、接続端子として機能する。
【００３５】
発光装置１０は、第２の電極１０８と接する補助電極層１０６を有するため、電圧降下を抑制し、面内における輝度ムラを低減することができる。さらに、補助電極層１０６とＥＬ層１０２の間に、絶縁層１０４を有するため、補助電極層１０６によって遮光される部分のＥＬ層１０２には電流が流れない。したがって、供給電力を効率良く、補助電極層１０６及び絶縁層１０４が形成されていない部分の発光に寄与させることができるため、電力効率の低下を抑制することができる。
【００３６】
一般に、ボトムエミッション構造の発光装置は、透光性を有する電極と透光性を有する素子基板との境界面、及び該素子基板と空気との境界面の２箇所で全反射が起こる。しかし、トップエミッション構造である発光装置１０において、全反射が起こる境界面は、透光性を有する電極と空気との境界面のみである。よって、ボトムエミッション構造の発光装置に比べて、発光装置１０は、光の取り出し効率が高い。
【００３７】
さらに、ボトムエミッション構造に比べ、全反射が起こる箇所が少ないため、トップエミッション構造である発光装置１０は、光の取り出し効率を向上させるために様々な工夫を施すことが容易である。例えば、凹凸を有する第２の電極１０８を備えても良いし、第２の電極１０８上に、凹凸を有する層を積層しても良い。
【００３８】
ＥＬ層１０２は、発光物質を含む発光層を有する。ＥＬ層１０２は、発光層の他に、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。
【００３９】
図１（Ａ）〜（Ｂ）に示す発光装置１０の作製方法について、図３を用いて説明する。
【００４０】
まず、基板１００上に第１の電極１０１と、第１の電極１０１と同様の材料からなる導電層１１１を形成する。
【００４１】
基板１００の材料としては、発光素子の支持体として機能する材料を用いれば良く、例えば、ガラス、プラスチック、金属等を用いることができる。
【００４２】
発光素子からの発光をトランジスタ等が形成された素子基板を通して外部へ取り出すボトムエミッション構造では、素子基板が可視光に対する透光性を有する必要がある。一方、本発明の一態様は、トップエミッション構造を採用している。よって、基板１００から光を取り出す必要がないため、基板１００の材料に関して制限が無く、安価な基板を用いることができる。例えば、基板１００として、プラスチックなどのフレキシブルな基板を用いることもできる。
【００４３】
反射電極である第１の電極１０１を形成する前に、基板１００上に、凹凸（又は凹凸を有する層）を形成しても良い。凹凸を形成することで、反射電極の機能を高め、光の取り出し効率を向上することができる。凹凸は、材料、屈折率、可視光に対する透光性等に限定が無い。加熱処理を行っても良いし、凹凸の形成方法にも制限は無い。例えば、ナノインプリント法やフォトリソグラフィ工程を用いることができる。
【００４４】
第１の電極１０１は、陽極として機能し、かつ、反射電極として機能する層である。例えば、アルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いることで、反射率に優れた電極を得ることができる。アルミニウム合金としては、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとネオジムの合金、アルミニウムとニッケルの合金などが挙げられる。また、アルミニウム合金膜と、金属又は金属酸化物を含む膜の積層膜を用いても良い。アルミニウム合金膜上に金属又は金属酸化物を含む膜を積層することで、アルミニウム合金の酸化を抑制し、第１の電極１０１からＥＬ層１０２への正孔注入性を良好に保つことができる。金属または金属酸化物を含む膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上述の材料は、地殻における存在量が多く安価であるため、発光素子の作製コストを低減することができ、好ましい。特に、アルミニウムおよびチタンは、地殻における存在量がとても多く、さらに好ましい。第１の電極１０１は、反射率を高めるため、凹凸を有していても良い。
【００４５】
特に、後述の正孔輸送性の高い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を用いた層（複合材料層）を第１の電極１０１に接して設けると、第１の電極１０１に用いる物質は、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。よって、第１の電極１０１に用いることのできる反射率の高い材料の選択肢が広がり好ましい。
【００４６】
次に、第１の電極１０１上にＥＬ層１０２を形成する（図３（Ａ））。本実施の形態において、ＥＬ層１０２は、陽極（第１の電極１０１）側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５を有する（図２（Ａ））。
【００４７】
正孔注入層７０１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、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【００４８】
また、低分子の有機化合物である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を用いることができる。
【００４９】
さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。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。
【００５０】
特に、正孔注入層７０１として、正孔輸送性の高い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を用いることが好ましい。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により、第１の電極１０１からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。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性物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、第１の電極１０１からＥＬ層１０２への正孔注入が容易となる。
【００５１】
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。
【００５２】
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、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、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又は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）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【００５３】
また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−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）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００５４】
さらに、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用いることができる。
【００５５】
また、電子受容体としては、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。
【００５６】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。
【００５７】
正孔輸送層７０２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、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＢＰＡＦＬＰ、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）等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。
【００５８】
また、正孔輸送層７０２には、ＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡのようなカルバゾール誘導体や、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【００５９】
また、正孔輸送層７０２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００６０】
発光層７０３は、発光物質を含む層である。発光物質としては、例えば、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。
【００６１】
発光層７０３に用いることが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）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）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：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。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）、７，１４−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。
【００６２】
また、発光層７０３に用いることが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（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））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））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）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））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス｛２−（４−メトキシフェニル）−３，５−ジメチルピラジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｍｏｐｐｒ）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））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）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））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））、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（ａｃａｃ）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（異なる多重度間の電子遷移による）発光が生じるため、燐光性化合物として用いることができる。
【００６３】
なお、発光層７０３としては、上述した発光物質（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【００６４】
ホスト材料としては、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：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、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：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、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：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−（９，１０−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。
【００６５】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料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。
【００６６】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層７０３の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料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。
【００６７】
また、発光層７０３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：ＰＦＯ）、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−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００６８】
また、複数の発光層を設け、それぞれの発光層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つの発光層を有する発光素子において、第１の発光層の発光色と第２の発光層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つ以上の発光層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００６９】
電子輸送層７０４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）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。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）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１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。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。
【００７０】
電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、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。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。
【００７１】
なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００７２】
ＥＬ層は、図２（Ｂ）に示すように、第１の電極１０１と第２の電極１０８との間に複数積層されていても良い。この場合、積層された第１のＥＬ層８００と第２のＥＬ層８０１との間には、電荷発生層８０３を設けることが好ましい。電荷発生層８０３は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層８０３は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。
【００７３】
また、それぞれのＥＬ層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ＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層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。また、３つ以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００７４】
ＥＬ層１０２は、図２（Ｃ）に示すように、第１の電極１０１と第２の電極１０８との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【００７５】
第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第２の電極１０８を形成する際に、ＥＬ層１０２が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い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を用いることができる。
【００７６】
さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。
【００７７】
電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００７８】
また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００７９】
さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【００８０】
複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００８１】
電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。
【００８２】
電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【００８３】
電子リレー層７０７に含まれるフタロシアニン系材料としては、例えば、ＣｕＰｃ、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＩ） ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｚｉｎｃ ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ， β−ｆｏｒｍ）、ＦｅＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｉｒｏｎ）及びＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）のいずれかを用いることが好ましい。
【００８４】
電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【００８５】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＶ） ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）及びＴｉＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【００８６】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【００８７】
電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【００８８】
電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【００８９】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｈｅｘ ＰＴＣ）等が挙げられる。
【００９０】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【００９１】
その他にも、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を用いることができる。
【００９２】
なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すれば良い。
【００９３】
正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すれば良い。
【００９４】
次に、ＥＬ層１０２上に、シャドーマスク１１５を配置し、島状の絶縁層１０４と絶縁層１０４と重なる島状の補助電極層１０６を連続成膜する（図３（Ｂ）、（Ｃ））。図３（Ｂ）、（Ｃ）に示す通り、絶縁層１０４及び補助電極層１０６は、順テーパ（断面において、上底が下底より短い台形である）形状である。また、絶縁層１０４において、ＥＬ層１０２に接する面の面積は、補助電極層１０６と接する面の面積に比べて大きい。
【００９５】
絶縁層１０４としては、シャドーマスクを用いて成膜できる絶縁性を有する膜であれば特に限定されない。例えば、蒸着法を用いて、フッ化リチウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウムなどを成膜しても良い。つまり、電子注入層７０５と絶縁層１０４を同じ材料で形成することも可能である。または、スパッタリング法を用いて酸化アルミニウムなどを成膜しても良い。または、上述の正孔輸送層７０２に用いることのできる正孔輸送性の高い有機化合物や、電子輸送性が低い有機化合物を用いても良い。
【００９６】
補助電極層１０６としては、シャドーマスクを用いて成膜できる導電膜であれば特に限定されない。後述の第２の電極よりも導電性が高い層であることが好ましい。特に、補助電極層１０６のシート抵抗は、第２の電極のシート抵抗に比べて２〜３桁小さい値であることが望ましい。
【００９７】
補助電極層１０６の材料としては、アルミニウム、銅、銀などを用いることができる。補助電極層１０６として、アルミニウム合金膜や、複数の金属の積層膜を用いることもできる。その他、チタン、タングステン、タンタル、モリブデンなどを含んでいても良い。
【００９８】
次に、ＥＬ層１０２上からシャドーマスク１１５を外す。そして、ＥＬ層１０２上に、絶縁層１０４及び補助電極層１０６を覆い、可視光に対する透光性を有する第２の電極１０８を形成する（図３（Ｄ））。
【００９９】
第２の電極１０８は、陰極として機能し、かつ、可視光に対する透光性を有する電極として機能する。発光層で生じた光を外部へ取り出すため、可視光領域（４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長範囲）において透過率３０％以上の透光性を有することが好ましい。また、マイクロキャビティ（微小共振器）構造を適用する場合には、第２の電極１０８は、透過率３０〜８０％、反射率３０〜６０％であることが好ましい。
【０１００】
第２の電極１０８としては、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を用いることができる。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）等の可視光に対する透光性を有する導電性金属酸化物膜を用いることができる。これらの導電性金属酸化物は、可視光領域の透過率に優れていること、および導電率を考慮すると、７０〜１００ｎｍ程度の膜厚であることが好ましい。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、ＩＺＯ膜は、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、ＩＷＺＯ膜は、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。また、この他にも、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、またはこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。これらの金属膜を薄膜とすることにより、十分に可視光に対する透光性を有する電極とすることができる。膜厚は、透過率および反射率を考慮すると、５〜２０ｎｍであることが好ましい。
【０１０１】
また、第２の電極１０８として、特に、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、合金等を用いることが好ましい。例えば、アルミニウム、銀、アルミニウム合金等を用いることができる。また、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、およびマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（例えば、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ−Ａｇ）、アルミニウム−リチウム合金（Ａｌ−Ｌｉ）など）、ユウロピウム、イッテルビウム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ができる。これらのアルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金を薄膜とすることにより、十分に可視光に対する透光性を有する電極とすることができる。膜厚は、透過率および反射率を考慮すると、５〜２０ｎｍであることが好ましい。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金は導電性が高いため、膜厚が５〜２０ｎｍであれば、電極として十分に機能する。アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金の膜はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【０１０２】
また、第２の電極１０８は、単層のものだけでなく、二層以上積層したものとしてもよい。例えば、上述したアルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらを含む合金の薄膜上に、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、ＩＺＯ、ＩＷＺＯ等の導電性金属酸化物膜を積層した構造としてもよい。
【０１０３】
但し、ＥＬ層のうち、第２の電極１０８に接する層が、上述の有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料層である場合は、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。
【０１０４】
さらに、第２の電極１０８上に取り出し効率を向上させるための構造物や材料を設けても良い。例えば、第２の電極１０８上に、可視光に対する透光性を有し、凹凸を有する層を積層しても良い。又は、第２の電極１０８が凹凸を有していても良い。
【０１０５】
例えば、第２の電極１０８を形成した後に、屈折率が１．７以上の微粒子を含むターゲットを用いて、スパッタリング法で、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成しても良い。屈折率が１．７以上の微粒子としては、例えば、ＩＴＯ、酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いることができる。
【０１０６】
または、第２の電極１０８を形成した後に、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、多角形等の開口部がある高精細メタルマスクを、基板と接しないように配置し、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成することができる。可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層の材料としては、ＩＴＯやＴｉＯ２などを用いることができる。可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層は、屈折率が１．７以上であることが好ましい。
【０１０７】
以上によって、本実施の形態の発光装置１０を作製することができる。本実施の形態の発光装置は、第２の電極と接する補助電極層を有するため、電圧降下を抑制し、面内における輝度ムラを低減することができる。さらに、補助電極層とＥＬ層の間に、絶縁層を有するため、補助電極層によって遮光される部分のＥＬ層には電流が流れない。したがって、供給電力を効率良く、補助電極層及び絶縁層が形成されていない部分の発光に寄与させることができるため、電力効率の低下を抑制することができる。
【０１０８】
さらに、本発明の一態様の発光装置は、トップエミッション構造であるため、ボトムエミッション構造の発光装置に比べ、光の取り出し効率が高い。加えて、ボトムエミッション構造に比べ全反射が起こる箇所が少ないため、本発明の一態様のトップエミッション構造の発光装置は、光の取り出し効率を向上させるために様々な工夫を施すことが容易である。
【０１０９】
本実施の形態の発光装置の作製方法では、補助電極層及び絶縁層を同一のシャドーマスクを用いてパターン成膜をするため、高精度な位置合わせが不要であり、コストの高いフォトリソグラフィを用いることなく、簡便に発光装置や該発光装置を含む照明装置を作製することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１１１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様により形成された発光装置を用いた照明装置について図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１１２】
図４（Ａ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部７５０１、傘７５０２、可変アーム７５０３、支柱７５０４、台７５０５、電源スイッチ７５０６を含む。なお、照明装置は、本発明の一態様により形成される発光装置を照明部７５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図４（Ａ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１１３】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を照明装置（卓上照明装置）の照明部７５０１に用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１１４】
図４（Ｂ）は、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化に有利であるため、天井固定型照明装置３００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置３００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置を提供することができる。なお、図４（Ｂ）に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図４（Ａ）で説明した卓上照明装置３０００を併用してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１０ 発光装置
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ ＥＬ層
１０４ 絶縁層
１０６ 補助電極層
１０８ 第２の電極
１１１ 導電層
１１５ シャドーマスク
７０１ 正孔注入層
７０２ 正孔輸送層
７０３ 発光層
７０４ 電子輸送層
７０５ 電子注入層
７０６ 電子注入バッファー層
７０７ 電子リレー層
７０８ 複合材料層
８００ 第１のＥＬ層
８０１ 第２のＥＬ層
８０３ 電荷発生層
３０００ 卓上照明装置
３００１ 天井固定型照明装置
３００２ 壁掛け型照明装置
７５０１ 照明部
７５０２ 傘
７５０３ 可変アーム
７５０４ 支柱
７５０５ 台
７５０６ 電源スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた、第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた、発光性の有機化合物を含む層と、
前記発光性の有機化合物を含む層上に設けられた、島状の絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた、島状の補助電極層と、
前記発光性の有機化合物を含む層上及び前記補助電極層上に設けられた、可視光に対する透光性を有する第２の電極と、を有する発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の電極が、凹凸を有する発光装置。
【請求項３】
請求項１において、
可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を、前記第２の電極上に備える発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層は、前記第１の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を有する発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層は、前記第２の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を有する発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記基板と前記第１の電極との間に、凹凸を有する発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置を含む照明装置。
【請求項８】
基板上に、第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に、発光性の有機化合物を含む層を形成し、
前記発光性の有機化合物を含む層上に、シャドーマスクを配置し、
前記発光性の有機化合物を含む層上に、島状の絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に、島状の補助電極層を形成し、
前記シャドーマスクを外し、
前記発光性の有機化合物を含む層上及び前記補助電極層上に、可視光に対する透光性を有する第２の電極を形成する、発光装置の作製方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２の電極を形成した後、前記第２の電極に凹凸を形成する発光装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第２の電極を形成した後、前記第２の電極上に、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成する発光装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層の一層として、
前記第１の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成する発光装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層の一層として、
前記第２の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成する発光装置の作製方法。
【請求項１】
基板上に設けられた、第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた、発光性の有機化合物を含む層と、
前記発光性の有機化合物を含む層上に設けられた、島状の絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた、島状の補助電極層と、
前記発光性の有機化合物を含む層上及び前記補助電極層上に設けられた、可視光に対する透光性を有する第２の電極と、を有する発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の電極が、凹凸を有する発光装置。
【請求項３】
請求項１において、
可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を、前記第２の電極上に備える発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層は、前記第１の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を有する発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層は、前記第２の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を有する発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記基板と前記第１の電極との間に、凹凸を有する発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置を含む照明装置。
【請求項８】
基板上に、第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に、発光性の有機化合物を含む層を形成し、
前記発光性の有機化合物を含む層上に、シャドーマスクを配置し、
前記発光性の有機化合物を含む層上に、島状の絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に、島状の補助電極層を形成し、
前記シャドーマスクを外し、
前記発光性の有機化合物を含む層上及び前記補助電極層上に、可視光に対する透光性を有する第２の電極を形成する、発光装置の作製方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２の電極を形成した後、前記第２の電極に凹凸を形成する発光装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第２の電極を形成した後、前記第２の電極上に、可視光に対する透光性と、凹凸とを有する層を形成する発光装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層の一層として、
前記第１の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成する発光装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記発光性の有機化合物を含む層の一層として、
前記第２の電極と接する、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料層を形成する発光装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４９１１４（Ｐ２０１２−４９１１４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７７７０（Ｐ２０１１−１５７７７０）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【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３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【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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