発光装置
【課題】特性に優れた発光装置を提供することを課題とする。また、特性に優れた発光装
置を有する電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】互いに発光色が異なる第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子を有し、第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子の構成はそれぞれ異なる。第１の発光素子は、第１の発光層及び第２の発光層を有する。第２の発光素子は、第３の発光層とキャリアの移動を制御する層とを有する。第３の発光素子は、第４の発光層を有する。
置を有する電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】互いに発光色が異なる第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子を有し、第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子の構成はそれぞれ異なる。第１の発光素子は、第１の発光層及び第２の発光層を有する。第２の発光素子は、第３の発光層とキャリアの移動を制御する層とを有する。第３の発光素子は、第４の発光層を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子を有する発光装置および電子機
器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用
した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対
の電極間に発光性の物質（以下、発光物質ともいう）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、発光素子をディスプレイ素子として用いる場合、各色の発光素子の特性が異な
ることにより、ディスプレイとしての性能が損なわれるという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するため、特許文献１では、赤色に発光するＥＬ素子の発光層と
してトリプレット（三重項）化合物を用い、緑色に発光するＥＬ素子の発光層および青色
に発光するＥＬ素子の発光層にシングレット（一重項）化合物を用いた発光装置を開示し
ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−６２８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、発光装置としての特性はまだ改善の余地があり、より良い特性を有する
発光装置の開発が望まれている。
【００１３】
よって、本発明は、特性に優れた発光装置を提供することを課題とする。また、特性に
優れた発光装置を有する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】
【００１４】
本発明は、発光色の異なる複数の発光素子を有し多色表示を行う発光装置であって、当
該発光素子の発光層を含む構成が発光色ごとに異なっていることを要旨とする。
【００１５】
具体的には、カラー表示を行う発光装置において、青色発光素子については、以下の構
成であることが好ましい。
【００１６】
本発明者らは、青色発光素子における発光層の実質的な発光領域を、該発光層の中央付
近に制御すること、すなわち、発光領域を、発光層と正孔輸送層の界面や発光層と電子輸
送層の界面でなく、発光層の中央付近となるように、キャリア輸送特性の異なる層を組み
合わせて発光層を構成することにより、長い寿命の青色発光素子を実現することを見いだ
した。
【００１７】
よって、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第
１の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合
物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接し
て設けられている構成であることが好ましい。
【００１８】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の最高被占
軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以上−５．０ｅＶ以下であり、最低空軌道準位
（ＬＵＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であり、第２の発光層は、第１
の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、電子輸送性の有機化合物の最高被占
軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以上−５．０ｅＶ以下であり、最低空軌道準位
（ＬＵＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であり、第１の発光層は、第２
の発光層の陽極側に接して設けられている構成であることが好ましい。
【００１９】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２発光の層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、３環以上６
環以下の縮合芳香族化合物である構成であることが好ましい。
【００２０】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位と電子輸送性の有機化合物
の最高被占軌道準位との差が０．３ｅＶ以下であり、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌
道準位と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位との差が０．３ｅＶ以下である構成で
あることが好ましい。
【００２１】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、酸化反応お
よび還元反応に対して可逆的であることが好ましい。
【００２２】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の層発光を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、アントラセ
ン誘導体である構成であることが好ましい。
【００２３】
上記構成において、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位と電子輸送性の有機化
合物の最高被占軌道準位との差が０．１ｅＶ以下であり、正孔輸送性の有機化合物の最低
空軌道準位と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位との差が０．１ｅＶ以下であるこ
とがより好ましい。
【００２４】
また、緑色発光素子については、以下の構成であることが好ましい。
【００２５】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、緑色発光素子において、キャリアのトラップに
よりキャリアの移動を制御する層を設けることで、キャリアバランスの経時変化を抑制で
きることを見出した。またそれにより、寿命の長い発光素子が得られることを見出した。
【００２６】
よって、陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する層とを有し、キャリア
の移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、キャリアの移
動を制御する層は、発光層と陰極の間に設けられており、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、電子トラップ性の有機化合物であり、キャ
リアの移動を制御する層において、第４の有機化合物よりも第３の有機化合物が多く含ま
れていることが好ましい。
【００２７】
また、電子トラップ性を表す具体的な数値としては、０．３ｅＶ以上のトラップ深さで
あることが好ましい。すなわち、陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する
層とを有し、キャリアの移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物と
を有し、キャリアの移動を制御する層は、発光層と陰極の間に設けられており、第３の有
機化合物は電子輸送性を有し、第４の有機化合物は第３の有機化合物の最低空軌道準位よ
り０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位を有し、キャリアの移動を制御する層において、第
４の有機化合物よりも第３の有機化合物が多く含まれている構成であることが好ましい。
【００２８】
また、上記構成において、発光層は、電子輸送性であることが好ましい。例えば、発光
層は、発光性の高い物質と第７の有機化合物とを有し、第７の有機化合物は、発光性の高
い物質よりも多く含まれており、第７の有機化合物は電子輸送性であることが好ましい。
また、発光性の高い物質と第３の有機化合物とは異なる有機化合物であることが好ましい
。
【００２９】
また、上記構成において、第３の有機化合物は、金属錯体であることが好ましい。
【００３０】
また、上記構成において、第４の有機化合物は、クマリン誘導体であることが好ましい
。
【００３１】
また、上記構成において、キャリアの移動を制御する層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ
以下であることが好ましい。
【００３２】
また、上記構成において、キャリアの移動を制御する層と発光層とは接するように設け
られていることが好ましい。
【００３３】
さらに、本発明者らは、電子トラップ性の物質のエネルギーギャップを発光物質のエネ
ルギーギャップよりも大きくすることにより、電子トラップ性の物質からの発光を防ぐこ
とができ、色純度の良い発光素子が得られることも見出した。
【００３４】
よって、陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する層とを有し、発光層は
発光性の高い物質を含み、キャリアの移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の
有機化合物とを有し、キャリアの移動を制御する層は、発光層と陰極の間に設けられてお
り、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、電子ト
ラップ性の有機化合物であり、キャリアの移動を制御する層において、第４の有機化合物
よりも第３の有機化合物が多く含まれており、第４の有機化合物のエネルギーギャップは
、発光性の高い物質のエネルギーギャップよりも大きい構成であることが好ましい。
【００３５】
また、電子トラップ性を表す具体的な数値としては、０．３ｅＶ以上のトラップ深さで
あることが好ましい。したがって陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する
層とを有し、発光層は発光性の高い物質を含み、キャリアの移動を制御する層は、第３の
有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、キャリアの移動を制御する層は、発光層と陰
極の間に設けられており、第３の有機化合物は電子輸送性を有し、第４の有機化合物は第
３の有機化合物の最低空軌道準位より０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位を有し、キャリ
アの移動を制御する層において、第４の有機化合物よりも第３の有機化合物が多く含まれ
ており、第４の有機化合物のエネルギーギャップは、発光性の高い物質のエネルギーギャ
ップよりも大きい構成であることが好ましい。
【００３６】
ところで、青色〜赤色の可視光を発光する発光素子は、ディスプレイ等への応用分野が
広く、有用である。そして、第４の有機化合物がその可視光よりも大きなエネルギーギャ
ップを有することにより、第４の有機化合物からの発光を防ぐことができるため、色純度
の良い発光素子が得られる。したがって、上述した発光素子において、第４の有機化合物
のエネルギーギャップが３．０ｅＶ以上であることが好ましい。また、第４の有機化合物
の発光が紫外〜紫色の領域であれば、第４の有機化合物が励起された場合であっても発光
物質にエネルギー移動できるため、やはり色純度の良い発光素子が得られる。したがって
、上述した発光素子において、第４の有機化合物の発光ピーク波長が３５０ｎｍ以上４５
０ｎｍ以下であることが好ましい。以上のことから、さらに好ましくは、第４の有機化合
物のエネルギーギャップが３．０ｅＶ以上であり、かつ、発光ピーク波長が３５０ｎｍ以
上４５０ｎｍ以下の場合である。
【００３７】
なお、上述した発光素子は、発光層が電子輸送性である場合に、特に長寿命化の効果が
顕著となる。したがって、上述した発光素子において、発光層が電子輸送性であることが
好ましい。特に好ましくは、発光層が発光性の高い物質と第７の有機化合物とを有し、第
７の有機化合物は発光性の高い物質よりも多く含まれており、第７の有機化合物は電子輸
送性であることである。またこの時、駆動電圧の上昇を防ぐために、第７の有機化合物は
、電子輸送性である一方で正孔を受け取る能力も有することが好ましい。このような観点
から、第７の有機化合物はアントラセン誘導体であることが好ましい。
【００３８】
また、色純度のよい発光が得られる効果は、キャリアの移動を制御する層と発光層とが
接する場合に顕著である。したがって、上述した発光素子において、キャリアの移動を制
御する層と発光層とが接するように設けられていることが好ましい。
【００３９】
また、第３の有機化合物は電子輸送性であるが、電気的安定性と適度な電子輸送性から
、第３の有機化合物は金属錯体であることが好ましい。
【００４０】
また、上述した第４の有機化合物の条件を満たす物質として、特に、キノキサリン誘導
体が好ましいことを本発明者らは見出した。したがって上述した発光素子において、第４
の有機化合物がキノキサリン誘導体であることが好ましい。キノキサリン誘導体としては
、化学的安定性を考慮すると、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体が好ましい。さら
に、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体の中でも、分子量が比較的高く耐熱性の高い
、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が特に好ましい
。
【００４１】
ここで、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体としては
、フェニル基が電子吸引基（フルオロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、
アシル基、あるいはアシロキシ基など）で置換されている２，３，２’３’−テトラフェ
ニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が、比較的高い電子トラップ性および分子量を有
していることを本発明者らは見出した。したがって、上述した発光素子において、第４の
有機化合物が、下記一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体であることが好ま
しい。
【００４２】
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロ
メチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、水
素である。）
【００４３】
一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体の中でも特に、下記一般式（Ｇ１０２
）で表されるキノキサリン誘導体が好ましい。したがって、上述した発光素子において、
第４の有機化合物が、下記一般式（Ｇ１０２）で表されるキノキサリン誘導体であること
が好ましい。
【００４４】
【化２】
（式中、Ｒ２１〜Ｒ２４のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオ
ロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、
水素である。）
【００４５】
また、上記一般式（Ｇ１０２）において、Ｒ２１〜Ｒ２４が全て置換されている場合が
、電子トラップ性が高く好ましい。すなわち、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一である
ことが好ましい。さらに、合成上好ましくは、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり
、かつＲ２１〜Ｒ２４が同一の置換基である場合である。
【００４６】
また、キャリアの移動を制御する層は電子トラップ性を有しているため、膜厚が厚すぎ
ると駆動電圧が上昇してしまい、薄すぎると長寿命であるという効果が微弱となる。した
がって、上述した発光素子において、キャリアの移動を制御する層の膜厚は、５ｎｍ以上
２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
また、赤色発光素子については、以下の構成であることが好ましい。
【００４８】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、赤色発光素子において、正孔輸送性の化合物と電
子輸送性の化合物の両方を発光層に含有させることによって、長い寿命の赤色発光素子を
実現することを見いだした。
【００４９】
よって、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有
機化合物と、発光性の高い物質とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物で
あり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、第３の発光性の高い物質は、
燐光を発光する物質である構成とすることが好ましい。
【００５０】
より具体的には、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、
第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合
物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配位子は
ピラジン骨格を有する配位子であり、有機金属錯体の中心金属は第９族または第１０族元
素である構成とすることが好ましい。
【００５１】
また、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機
化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、
第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配位子は２−アリー
ルピラジン誘導体であり、有機金属錯体の中心金属は第９族または第１０族元素である構
成とすることが好ましい。
【００５２】
ここで、上述の２−アリールピラジン誘導体としては、２−フェニルピラジン誘導体が好
ましい。したがって、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と
、第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化
合物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配位子
は２−フェニルピラジン誘導体であり、有機金属錯体の中心金属は第９族または第１０族
元素である構成が好ましい。
【００５３】
また、２−アリールピラジン誘導体としては、特に、２，５−ジフェニルピラジン誘導体
が好ましい。したがって、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合
物と、第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有
機化合物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配
位子は２，５−ジフェニルピラジン誘導体であり、有機金属錯体の中心金属は第９族また
は第１０族元素である構成が好ましい。
【００５４】
なお、上述の構成において、中心金属としては、イリジウムまたは白金であることが発光
効率の観点から好ましい。特に、イリジウムの場合には極めて高効率が得られるため、イ
リジウムが好ましい。
【００５５】
また、２，５−ジフェニルピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体としては、下記一
般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体が好ましい。したがって陽極と陰極と
の間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、有機金属錯
体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、第６の有機化合物は電
子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体は下記一般式（Ｇ１）で表される構造を有す
ることが好ましい。
【００５６】
【化３】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。）
【００５７】
また、上記一般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体は、より具体的には、下
記一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体である。したがって陽極と陰極との間に発光層
を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、
第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有
機化合物であり、有機金属錯体は下記一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体であること
が好ましい。
【００５８】
【化４】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。また、Ｌはモノアニオン性の配位子である。また、Ｍが第９族元素の場
合ｎ＝２であり、Ｍが第１０族元素の場合ｎ＝１である。）
【００５９】
また、上述の一般式（Ｇ１）〜（Ｇ２）において、Ｍがイリジウムまたは白金であること
が発光効率の観点から好ましい。特に、イリジウムの場合には極めて高効率が得られるた
め、イリジウムが好ましい。
【００６０】
なお、上述した発光素子において、第５の有機化合物は芳香族アミン化合物またはカル
バゾール誘導体であることが好ましい。また、第６の有機化合物は複素芳香族化合物また
は金属錯体であることが好ましい。さらに好ましくは、第５の有機化合物は芳香族アミン
化合物またはカルバゾール誘導体であり、かつ、第６の有機化合物は複素芳香族化合物ま
たは金属錯体である構成である。
【００６１】
ここで、上述した発光素子において、第５の有機化合物の量および／または第６の有機化
合物の量は、有機金属錯体よりも多いことが好ましい。すなわち、第５の有機化合物およ
び／または第６の有機化合物が、有機金属錯体のホストとして機能することが好ましい。
より好ましくは、発光層における有機金属錯体の量が、１質量％以上１０質量％以下とな
る構成である。
【００６２】
さらに、上述した発光素子においては、第５の有機化合物と第６の有機化合物との割合も
重要である。したがって、第５の有機化合物に対する第６の有機化合物の質量比は、１／
２０以上２０以下であることが好ましい。特に、第５の有機化合物に対する第６の有機化
合物の質量比は、１以上２０以下であることが好ましい。
【００６３】
なお、上述した構成は、有機金属錯体の強い電子トラップ性を鑑みてなされた構成である
。したがって、上述した発光素子において、第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位および第６
の有機化合物のＬＵＭＯ準位に比べ、有機金属錯体のＬＵＭＯ準位は０．２ｅＶ以上深い
ことを特徴とする。
【００６４】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは
光源（照明装置を含む）等を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例
えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔ
ａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａ
ｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先
にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ
Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に
含むものとする。
【００６５】
また、本発明の発光装置を有する電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。
【発明の効果】
【００６６】
本発明の発光装置は、各色を発光する発光素子ごとにそれぞれ最適な構成であるため、
優れた特性を有する発光装置を得ることができる。
【００６７】
また、本発明の発光装置を用いることにより、優れた特性を有する電子機器を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の発光装置を説明する図。
【図２】本発明の発光装置を説明する図。
【図３】本発明の発光装置を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【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】本発明の発光装置を説明する図。
【図１０】本発明の発光装置を説明する図。
【図１１】本発明の電子機器を説明する図。
【図１２】本発明の発光装置を説明する図。
【図１３】実施例１の発光素子を説明する図。
【図１４】実施例１で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１５】実施例１で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１６】実施例１で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１７】実施例１で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１８】実施例１で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を示す図。
【図１９】実施例２の発光素子を説明する図。
【図２０】実施例２で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２１】実施例２で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２２】実施例２で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２３】実施例２で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２４】実施例２で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を示す図。
【図２５】実施例３の発光素子を説明する図。
【図２６】実施例３で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２７】実施例３で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２８】実施例３で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２９】実施例３で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図３０】実施例３で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
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が可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内
容に限定して解釈されるものではない。
【００７０】
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数
の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う
。
【００７１】
（実施の形態１）
本発明の発光装置の一態様について図１を用いて以下に説明する。
【００７２】
本発明の発光装置は、発光色の異なる複数の発光素子を有する。各発光素子は、一対の
電極間に複数の層を有する。本明細書中において、一対の電極間に設けられた複数の層を
まとめて、以下ＥＬ層という。
【００７３】
図１において、基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００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。
【００７４】
また、本実施の形態において、発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極
と第２の電極との間に設けられたＥＬ層とから構成されている。なお、本実施の形態では
、第１の電極は陽極として機能し、第２の電極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の電極の電位の方が、第２の電極の電子よりも高くなるように、
第１の電極と第２の電極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。
【００７５】
以下では、各色の発光素子の構成について説明する。
【００７６】
＜青色発光素子＞
【００７７】
陽極１０１Ｂとしては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、
導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば
、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若し
くは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ
：Ｉｎｄｉｕｍ 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作製しても構わない。例えば、酸化
インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を
加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タ
ングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対
し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲッ
トを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（
Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）
、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、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。
【００７８】
また、陽極１０１Ｂ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、
陽極１０１Ｂ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
（Ａｇ）、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
（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金
属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、
これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金
属またはアルカリ土類金属を含む合金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。
【００７９】
ＥＬ層１０３Ｂ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）の物質等を含む層と、本実施の形態で示す発光層
とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子
輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせてＥＬ層１０３Ｂを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。
【００８０】
正孔注入層１１１Ｂ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、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ
）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（
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／Ｐ
ＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００８１】
また、正孔注入層として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複
合材料を用いることができる。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、陽極１０１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。アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシ
アノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラ
ニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周
期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には
、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タン
グステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、
酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００８２】
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール
誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など
、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質と
しては、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。
【００８３】
例えば、複合材料に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ビス
（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴ
ＤＰＰＡ）、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）等を挙げることができる。
【００８４】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−
（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバ
ゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３
−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）
、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］
−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００８５】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、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
ントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４
−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用い
ることができる。
【００８６】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ
−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−
ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，
５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９
，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１
０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラ
セン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎ
ｔｈ）、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）ペリレン等が挙げられる。
また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−
６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用い
ることがより好ましい。
【００８７】
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよ
い。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−
ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−
ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００８８】
また、正孔注入層１１１Ｂ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：ＰＶ
Ｋ）、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。
【００８９】
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１１１Ｂとし
て用いてもよい。
【００９０】
正孔輸送層１１２Ｂは、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質
としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフ
ェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ
，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）
、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：
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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９
’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）な
どの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃ
ｍ２／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。
【００９１】
また、正孔輸送層１１２Ｂとして、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。
【００９２】
発光層１１３Ｂは、発光性の高い物質を含む層である。本実施の形態で示す発光素子に
おいて、発光層は、第１の発光層１２１と第２の発光層１２２を有する。第１の発光層１
２１は、発光性の高い物質である第１の有機化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、
第２の発光層１２２は、発光性の高い物質である第１の有機化合物と電子輸送性の有機化
合物を有する。第１の発光層は、第２の発光層の陽極側、つまり、陽極側に接して設けら
れている。
【００９３】
第１の有機化合物は、発光性の高い物質であり、種々の材料を用いることができる。具
体的には、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）、４，４’−（２−ｔｅｒｔ−ブチル
アントラセン−９，１０−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）
フェニル］−Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＢＰＡ）、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，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１
０−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）、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）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェ
ニルスチルベン−４−アミン（略称：ＹＧＡＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビ
ス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：Ｐ
ＣＡ２Ｓ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢ
ｉ）、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、ペリ
レン、ルブレン、１，３，６，８−テトラフェニルピレン等を用いることができる。
【００９４】
第１の発光層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物は、電子輸送性よりも正孔輸送
性の方が高い物質である。第２の発光層１２２に含まれる電子輸送性の有機化合物は、正
孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質である。
【００９５】
ここで、図２に図１で示した青色発光素子のバンド図の一例を示す。図２において、陽
極１０１Ｂから注入された正孔は、正孔注入層１１１Ｂおよび正孔輸送層１１２Ｂを輸送
され、第１の発光層１２１に注入される。第１の発光層１２１に注入された正孔は、第１
の発光層１２１を輸送されるが、さらに第２の発光層１２２にも注入される。ここで、第
２の発光層１２２に含まれる電子輸送性の有機化合物は正孔輸送性よりも電子輸送性の方
が高い物質であるため、第２の発光層１２２に注入された正孔は移動しにくくなる。その
結果、正孔は第１の発光層１２１と第２の発光層１２２の界面付近に多く存在するように
なる。また、正孔が電子と再結合することなく電子輸送層１１４Ｂにまで達してしまう現
象が抑制される。
【００９６】
一方、陰極１０２Ｂから注入された電子は電子注入層１１５Ｂおよび電子輸送層１１４
Ｂを輸送され、第２の発光層１２２に注入される。第２の発光層１２２に注入された電子
は、第２の発光層１２２を輸送されるが、さらに第１の発光層１２１にも注入される。こ
こで、第１の発光層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物は、電子輸送性よりも正孔
輸送性の方が高い物質であるため、第１の発光層１２１に注入された電子は移動しにくく
なる。その結果、電子は第１の発光層１２１と第２の発光層１２２の界面付近に多く存在
するようになる。また、電子が正孔と再結合することなく正孔輸送層１１２Ｂにまで達し
てしまう現象が抑制される。
【００９７】
以上のことから、第１の発光層１２１と第２の発光層１２２の界面付近の領域に正孔と
電子が多く存在するようになり、その界面付近の領域における再結合確率が高くなる。す
なわち、発光層１１３Ｂの中央付近に発光領域１３１Ｂが形成される。またその結果、正
孔が再結合することなく電子輸送層１１４Ｂに達してしまうことや、あるいは電子が再結
合することなく正孔輸送層１１２Ｂに達してしまうことが抑制されるため、再結合確率の
低下を防ぐことができる。これにより、経時的なキャリアバランスの低下が防げるため、
信頼性の向上に繋がる。
【００９８】
第１の発光層１２１に正孔および電子が注入されるようにするためには、正孔輸送性の
有機化合物は酸化反応および還元反応が可能な有機化合物である必要がある。よって、正
孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以上−５．０
ｅＶ以下であることが好ましい。また、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵ
ＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であることが好ましい。
【００９９】
同様に、第２の発光層１２２に正孔および電子が注入されるようにするためには、電子
輸送性の有機化合物は酸化反応および還元反応が可能な有機化合物である必要がある。よ
って、正電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以
上−５．０ｅＶ以下であることが好ましい。また、電子輸送性の有機化合物の最低空軌道
準位（ＬＵＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であることが好ましい。
【０１００】
最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）および最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の測定方法
としては、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から算出する方法がある。また、薄
膜状態におけるイオン化ポテンシャルを光電子分光装置により測定し、ＨＯＭＯ準位を算
出することができる。また、その結果と、薄膜状態における吸収スペクトルから求めるこ
とができるエネルギーギャップとからＬＵＭＯ準位を算出することができる。
【０１０１】
このように酸化反応および還元反応が可能な有機化合物としては、３環以上６環以下の
縮合芳香族化合物が挙げられる。具体的には、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導
体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等が挙げられる
。例えば、第１の発光層に用いることのできる正孔輸送性の化合物としては、９，１０−
ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１
０−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）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−
ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オク
タフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミンなどが挙げ
られる。また、第２の発光層に用いることのできる電子輸送性の化合物としては、９−［
４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：Ｃｚ
ＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル
］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニル
フェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセ
ン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセ
ン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−
（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（
スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３
’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などが挙げら
れる。
【０１０２】
また、図２を用いて先に説明した通り、本実施の形態で示す発光素子においては、第１
の発光層１２１から第２の発光層１２２に正孔が注入されるように素子を構成するため、
正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物
の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）との差は小さい方が好ましい。また、第２の発光層
１２２から第１の発光層１２１に電子が注入されるように素子を構成するため、正孔輸送
性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物の最低空軌
道準位（ＬＵＭＯ準位）との差は小さい方が好ましい。正孔輸送性の有機化合物のＨＯＭ
Ｏ準位と電子輸送性の有機化合物のＨＯＭＯ準位との差が大きいと、発光領域が第１の層
もしくは第２の層のどちらかに偏ってしまう。同様に、正孔輸送性の有機化合物のＬＵＭ
Ｏ準位と電子輸送性の有機化合物のＬＵＭＯ準位との差が大きい場合も、発光領域が第１
の発光層もしくは第２の発光層のどちらかに偏ってしまう。よって、正孔輸送性の有機化
合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位
（ＨＯＭＯ準位）との差は、０．３ｅＶ以下であることが好ましい。より好ましくは、０
．１ｅＶであることが望ましい。また、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵ
ＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）との差は、０．
３ｅＶ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．１ｅＶ以下であることが好まし
い。
【０１０３】
また、発光素子は電子と正孔が再結合することにより発光が得られるため、発光層１１
３Ｂに用いられる有機化合物は、酸化反応および還元反応を繰り返しても安定であること
が好ましい。つまり、酸化反応および還元反応に対して可逆的であることが好ましい。特
に、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、酸化反応および還元反応
を繰り返しても安定であることが好ましい。酸化反応および還元反応を繰り返しても安定
であるかどうかは、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって、確認することが
できる。
【０１０４】
具体的には、ＣＶ測定による酸化反応および還元反応を繰り返した際、有機化合物の酸
化反応の酸化ピーク電位（Ｅｐａ）の値や還元反応の還元ピーク電位（Ｅｐｃ）の値の変
化、ピークの形状の変化等を観測することにより、酸化反応および還元反応を繰り返して
も安定であるかどうか確認することができる。酸化反応および還元反応の繰り返し数は多
い方が好ましいが、５０回〜２００回の繰り返しで、概ね安定性を見積もることができる
。このような測定において、発光層１１３Ｂに用いる正孔輸送性の有機化合物および電子
輸送性の有機化合物は、酸化ピーク電位の強度および還元ピーク電位の強度の変化が５０
％よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、３０％よりも小さいことが好ましい。
つまり、例えば、酸化ピーク電位が減少しても５０％以上のピークの強度を保っているこ
とが好ましい。より好ましくは、７０％以上のピークの強度を保っていることが好ましい
。また、酸化ピーク電位および還元ピーク電位の値の変化は、０．０５Ｖ以下であること
が好ましい。より好ましくは、０．０２Ｖ以下であることが好ましい。
【０１０５】
酸化反応および還元反応を繰り返しても安定、つまり、酸化反応および還元反応に対し
て可逆的である有機化合物としては、上述した３環以上６環以下の縮合芳香族化合物のう
ち、特に、アントラセン誘導体が好適である。第１の発光層１２１に含まれる正孔輸送性
の有機化合物としては、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ
ｎｔｈ）、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：ＰＣ
ＡＰＢＡ）等が挙げられる。第２の発光層１２２に含まれる電子輸送性の有機化合物とし
ては、具体的には、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−
カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、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）等が挙げられる。これらのアントラセン誘導体は、酸化反応および還元反応
を繰り返しても安定であり好ましい。
【０１０６】
第１の発光層に含まれる発光性の高い物質と第２の発光層に含まれる発光性の高い物質
とを同じ物質とすることにより、発光層の中央付近で発光させることが可能となる。一方
、第１の発光層と第２の発光層とで異なる発光性の高い物質を含む構成とすると、どちら
か一方の層でのみ発光してしまう可能性がある。どちらか一方の層でのみ発光してしまう
と、発光層の中央付近で発光させることが困難となってしまう。また、第１の発光層と第
２の発光層とで異なる発光性の高い物質を含む構成とすると、両方の発光性の高い物質が
発光してしまい、色純度の良い発光が得られなくなってしまう。また、発光色が変化して
しまう可能性がある。よって、第１の発光層に含まれる発光性の高い物質と第２の発光層
に含まれる発光性の高い物質とを同じ物質とすることが好ましい。
【０１０７】
発光層である第１の発光層および第２の発光層の材料は、上述した観点から、適宜選択
し、組み合わせることが可能である。
【０１０８】
電子輸送層１１４Ｂは、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（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、キノリン骨格またはベンゾキノ
リン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキ
シフェニル）ベンズオキサゾラト］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：ＯＸ
Ｄ−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：Ｂ
Ｐｈｅｎ）、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。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。
【０１０９】
また、電子輸送層１１４Ｂ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。
【０１１０】
また、電子注入層１１５Ｂを設けてもよい。電子注入層１１５Ｂ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
アルカリ金属化合物、又はアルカリ土類金属化合物を用いることができる。さらに、電子
輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属が組み合わされた層も使用でき
る。例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの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とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を
組み合わせた層を用いることは、陰極１０２Ｂからの電子注入が効率良く起こるためより
好ましい。
【０１１１】
陰極１０２Ｂを形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下
）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。こ
のような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、す
なわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍ
ｇ）、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−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
。
【０１１２】
また、陰極１０２Ｂと電子輸送層１１４Ｂとの間に、電子注入層１１５Ｂ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陰極１０２Ｂ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。
【０１１３】
以上で述べたような発光素子は、発光層と正孔輸送層との界面または発光層と電子輸送
層との界面に発光領域が形成されているのではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成
されている。よって、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域が近接することによる劣化の影
響を受けることがない。したがって、劣化が少なく、寿命の長い発光素子を得ることがで
きる。また、以上で述べた発光素子の発光層は、酸化反応および還元反応を繰り返しても
安定な化合物で形成されているため、電子と正孔の再結合による発光を繰り返しても劣化
しにくい。よって、より長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１１４】
＜緑色発光素子＞
【０１１５】
陽極１０１Ｇとしては、陽極１０１Ｂと同様な構成を用いることができる。陽極１０１
Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｇを形成してもよいし、異なる材料を用いて陽極１０１
Ｇを形成してもよい。陽極１０１Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｇを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１１６】
ＥＬ層１０３Ｇ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ＥＬ層１０
３Ｇ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。
【０１１７】
正孔注入層１１１Ｇとしては、正孔注入層１１１Ｂと同様な構成を用いることができる
。正孔注入層１１１Ｂと同じ材料を用いて正孔注入層１１１Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて正孔注入層１１１Ｇを形成してもよい。正孔注入層１１１Ｂと同じ材料を
用いて正孔注入層１１１Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１１８】
正孔輸送層１１２Ｇとしては、正孔輸送層１１２Ｂと同様な構成を用いることができる
。正孔輸送層１１２Ｂと同じ材料を用いて正孔輸送層１１２Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて正孔輸送層１１２Ｇを形成してもよい。正孔輸送層１１２Ｂと同じ材料を
用いて正孔輸送層１１２Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１１９】
発光層１１３Ｇ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。具体的には、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリ
ル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、
Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９
−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９
，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェ
ニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル
−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレン
ジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イ
ル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラ
セン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン
−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇを、発光層１１３Ｇと
、陰極１０２Ｇとの間に設けるため、発光層１１３Ｇは、電子輸送性であることが好まし
い。発光層が電子輸送性の場合、従来では発光層内からの電子の突き抜けを防ぐため、電
子ブロック層を発光層の陽極側に設けていた。しかしながら、その電子ブロック機能が経
時的に劣化すると、再結合領域が電子ブロック層内（あるいは正孔輸送層内）にまで及ん
でしまい、電流効率の低下（すなわち輝度劣化）が顕著となる。一方本発明の場合は、逆
に、発光層の手前（陰極側）において電子の移動を制御しているため、多少電子側のバラ
ンスが崩れたとしても、発光層内における再結合の割合は変化しにくく、輝度が低下しに
くいというメリットがある。
【０１２１】
なお、発光層１１３Ｇとしては、上述した発光性の高い物質を他の物質に分散させた構
成としてもよい。発光性の物質を分散させるための材料としては、各種のものを用いるこ
とができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道
準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇを、発光層１１３Ｇと
、陰極１０２Ｇとの間に設けるため、発光層１１３Ｇは、電子輸送性であることが好まし
い。つまり、発光層１１３Ｇは正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高いことが好ましい。
よって、上述した発光性の高い物質を分散させるための材料としては、電子輸送性の有機
化合物であることが好ましい。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（Ｉ
ＩＩ）（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：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）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：ＴＡ
Ｚ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１
Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅ
ｎ）、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：ＤＮ
Ａ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−
ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−
３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４
，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼ
ン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などの縮合芳香族化合物を用
いることができる。
【０１２３】
また、発光性の物質を分散させるための材料は複数種用いることができる。例えば、結
晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。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。
【０１２４】
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１１３Ｇ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。
【０１２５】
また、発光層１１３Ｇとして高分子化合物を用いることができる。具体的には、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。
【０１２６】
キャリアの移動を制御する層１１６Ｇは、２種類以上の物質を含む。本実施の形態では
、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含むものとして説明する。キャリアの移動を
制御する層１１６Ｇにおいて、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。
【０１２７】
キャリアの移動を制御する層１１６Ｇを、発光層１１３Ｇよりも陰極１０２Ｇ側に設け
る場合、第３の有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。つ
まり、第３の有機化合物は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質であることが好
ましい。具体的には、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＢＡｌｑ、
ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰ
ｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−
ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、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）−ｃ
ｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチ
ルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）
］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。中でも電子に対し
て安定な金属錯体であることが好ましい。また、第４の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第
３の有機化合物のＬＵＭＯ準位より０．３ｅＶ以上低いことが好ましい。したがって、用
いる第４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３の有機化
合物を選択すればよい。例えば、第４の有機化合物としてＤＰＱｄやクマリン６を用いる
場合、第３の有機化合物としてＡｌｑを用いることで、上述の条件を満たすようになる。
【０１２８】
また、第４の有機化合物は、電子をトラップする機能を有する有機化合物であることが
好ましい。つまり、第４の有機化合物は、第３の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ
準位）より０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）を有する有機化合物であ
ることが好ましい。第４の有機化合物が含まれることにより、層全体としては、第３の有
機化合物のみからなる層よりも電子輸送速度が小さくなる。つまり、第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。
【０１２９】
また、発光素子の色純度を保つため、発光層１１３Ｇの発光色と第４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。すなわち、発光性の高い物質の発光スペ
クトルのピーク値と第４の有機化合物の発光スペクトルのピーク値との差は、３０ｎｍ以
内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、発光性の高い物質の発光色と
第４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
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。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、キャリアの移
動を制御する層１１６Ｇにおける第４の有機化合物の濃度を調節する（第４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４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４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。
【０１３０】
例えば、発光層１１３Ｇに含まれる有機化合物が２ＰＣＡＰＡ、２ＰＣＡＢＰｈＡ、２
ＤＰＡＰＡ、２ＤＰＡＢＰｈＡ、２ＹＧＡＢＰｈＡ、ＤＰｈＡＰｈＡのような緑色系の発
光色を示す有機化合物である場合、第４の有機化合物はＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン
（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１８
−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジ
オン（略称：ＤＭＮＱｄ−１）、９，１８−ジメチル−９，１８−ジヒドロベンゾ［ｈ］
ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ
−２）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などの青緑色〜
黄緑色の発光を示す物質であることが好ましい。なお、上述した化合物は、発光素子に用
いられる化合物の中でもＬＵＭＯ準位が低い化合物であり、後述する第３の有機化合物に
添加することで良好な電子トラップ性を示す。
【０１３１】
なお、第４の有機化合物としては、上記に列挙した物質の中でも、ＤＭＱｄ、ＤＰＱｄ
、ＤＭＮＱｄ−１、ＤＭＮＱｄ−２のようなキナクリドン誘導体が化学的に安定であるた
め好ましい。すなわち、キナクリドン誘導体を適用することにより、特に発光素子を長寿
命化することができる。また、キナクリドン誘導体は緑色系の発光を示すため、上述した
発光素子の素子構造は、緑色系の発光素子に対して特に有効である。緑色は、フルカラー
ディスプレイを作製する際には最も輝度が必要な色であるため、劣化が他の色に比して大
きくなってしまう場合があるが、本発明を適用することによりそれを改善することができ
る。
【０１３２】
また、第４の有機化合物としては、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ
、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などのクマリン誘導体
であることが好ましい。クマリン誘導体は、電子トラップ性が弱いため、第３の有機化合
物に添加する、第４の有機化合物の濃度が比較的高くてもよい。つまり、、第４の有機化
合物の濃度は調節がしやすく、所望の性質を有するキャリアの移動を制御する層を得るこ
とができる。また、クマリン誘導体は発光効率が高いため、第４の有機化合物が発光した
場合、発光素子全体の効率の低下を抑制することができる。
【０１３３】
また、発光素子の色純度を保つため、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに含まれる
第４の有機化合物のエネルギーギャップが、発光層１１３Ｇに含まれる発光性の高い物質
のエネルギーギャップよりも大きい構成にすることも可能である。第４の有機化合物のエ
ネルギーギャップが、発光層１１３Ｇに含まれる発光性の高い物質のエネルギーギャップ
よりも大きいことにより、第４の有機化合物の発光色が混色することなく、発光性の高い
物質からの発光が得られるため、色純度の良い発光素子が得られる。
【０１３４】
この場合、第４の有機化合物のエネルギーギャップとしては、可視光よりも大きなエネ
ルギーギャップであることが好ましい。したがって、第４の有機化合物のエネルギーギャ
ップは、３．０ｅＶ以上であることが好ましい。特に、緑色の光よりも大きなエネルギー
ギャプであることが好ましい。また、第４の有機化合物の発光が紫外〜紫色の領域であれ
ば、第４の有機化合物が励起された場合であっても発光層１１３Ｇに含まれる発光性の高
い物質にエネルギー移動できるため、色純度の良い発光素子が得られる。したがって、第
４の有機化合物の発光ピーク波長が３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが好ましい
。
【０１３５】
このようなエネルギーギャップの条件を有する第４の有機化合物としては、特に、キノ
キサリン誘導体が好ましい。キノキサリン誘導体としては、化学的安定性を考慮すると２
，３−ジフェニルキノキサリン誘導体が好ましく、例えば、２，３−ジフェニルキノキサ
リン（略称：ＤＰＱ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン（略称：Ｆ
ＤＰＱ）、２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリン（略称：ＣＦ
３−ＤＰＱ）などが挙げられる。
【０１３６】
さらに、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体の中でも、分子量が比較的高く耐熱性の
高い、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が特に好ま
しい。その具体例としては、例えば、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビ
キノキサリン（略称：ＤＰＱ２）の他、下記一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン
誘導体が挙げられる。
【０１３７】
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロ
メチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、水
素である。）
【０１３８】
一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体は、２，３，２’３’−テトラフェニ
ル−６，６’−ビキノキサリンのフェニル基が電子吸引基（フルオロ基、シアノ基、トリ
フルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基など）で置換されており
、比較的高い電子トラップ性および分子量を有している。
【０１３９】
また、一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体の中でも特に、下記一般式（Ｇ
１０２）で表されるキノキサリン誘導体が好ましい。
【０１４０】
【化６】
（式中、Ｒ２１〜Ｒ２４のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオ
ロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、
水素である。）
【０１４１】
さらに、上記一般式（Ｇ１０２）において、Ｒ２１〜Ｒ２４が全て置換されている場合が
、電子トラップ性が高く好ましい。すなわち、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一である
ことが好ましい。さらに、合成上好ましくは、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり
、かつＲ２１〜Ｒ２４が同一の置換基である場合である。
【０１４２】
なお、アシル基としては、アセチル基等の炭素数が１〜４のアシル基が好ましい。ただし
、湿式法で作製する発光素子に適用する場合は、この限りではない。また、アシロキシ基
としては、アセトキシ基等の炭素数が１〜４のアシロキシ基が好ましい。ただし、湿式法
で作製する発光素子に適用する場合は、この限りではない。
【０１４３】
上述の一般式（Ｇ１０１）や一般式（Ｇ１０２）で表されるキノキサリン誘導体の具体
的な構造としては、下記構造式（１０１）〜（２１１）などが挙げられる。ただし、本発
明で用いるキノキサリン誘導体はこれに限定されることはない。
【０１４４】
【化７】
【０１４５】
【化８】
【０１４６】
【化９】
【０１４７】
【化１０】
【０１４８】
【化１１】
【０１４９】
【化１２】
【０１５０】
【化１３】
【０１５１】
【化１４】
【０１５２】
【化１５】
【０１５３】
【化１６】
【０１５４】
【化１７】
【０１５５】
【化１８】
【０１５６】
【化１９】
【０１５７】
【化２０】
【０１５８】
【化２１】
【０１５９】
【化２２】
【０１６０】
【化２３】
【０１６１】
また、先に述べたように、第４の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第３の有機化合物のＬＵ
ＭＯ準位より０．３ｅＶ以上低いことが好ましい。したがって、用いる第４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３の有機化合物を選択すればよい
。例えば、第４の有機化合物として上記構造式（１０１）で表される２，３，２’３’−
テトラキス（４−フルオロフェニル）−６，６’−ビキノキサリン（略称：ＦＤＰＱ２）
や２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン（略称：ＦＤＰＱ）を用いる場合
、第３の有機化合物としてＡｌｑを用いることで、上述の条件を満たすようになる。
【０１６２】
図３は、図１で示した緑色発光素子のバンド図の一例である。図３において、陽極１０
１Ｇから注入された正孔は、正孔注入層１１１Ｇ、正孔輸送層１１２Ｇを通り、発光層１
１３Ｇに注入される。一方、陰極１０２Ｇから注入された電子は、電子注入層１１５Ｇ、
電子輸送層１１４Ｇを通り、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに注入される。キャリ
アの移動を制御する層１１６Ｇに注入された電子は、電子トラップ性を有する第４の有機
化合物により、電子の移動が遅くなる。遅くなった電子は、発光層１１３Ｇに注入され、
正孔と再結合し、発光する。
【０１６３】
例えば、発光層１１３Ｇが電子輸送性を有する場合、正孔輸送層１１２Ｇから発光層１
１３Ｇに注入された正孔は移動が遅くなる。また、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇ
から発光層１１３Ｇに注入された電子は、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇで移動が
遅くなっているため、発光層１１３Ｇでも移動が遅い。よって、移動の遅い正孔と移動の
遅い電子が発光層１１３Ｇで再結合するため、再結合確率が高くなり、発光効率が向上す
る。
【０１６４】
もしキャリアの移動を制御する層１１６を設けない従来の発光素子であれば、電子の移
動は遅くならないまま発光層１１３Ｇに注入され、正孔輸送層１１２Ｇの界面付近まで達
する。そのため、発光領域は正孔輸送層１１２Ｇと発光層１１３Ｇとの界面近傍に形成さ
れる。その場合、電子が正孔輸送層１１２Ｇにまで達してしまい、正孔輸送層１１２Ｇを
劣化させる恐れがある。また、経時的に正孔輸送層１１２Ｇ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。
【０１６５】
本実施の形態で示す緑色発光素子において、陰極１０２Ｇから注入された電子は、電子
注入層１１５Ｇ、電子輸送層１１４Ｇを通り、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに注
入される。ここで、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇは、電子輸送性を有する第３の
有機化合物に、電子をトラップする機能を有する第４の有機化合物を添加した構成となっ
ている。したがって、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに注入された電子は、その移
動が遅くなり、発光層１１３Ｇへの電子注入が制御される。その結果、従来では正孔輸送
性の高い物質が含まれる正孔輸送層１１２Ｇと発光層１１３Ｇとの界面近傍で形成された
はずの発光領域が、本実施の形態で示す発光素子においては、発光層１１３から、発光層
１１３とキャリアの移動を制御する層１１６Ｇとの界面付近にかけて発光領域１３１Ｇ形
成されることになる。したがって、電子が正孔輸送層１１２Ｇにまで達してしまい、正孔
輸送性の高い物質が含まれる正孔輸送層１１２Ｇを劣化させる可能性が低くなる。また正
孔に関しても、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇ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１１４Ｇにまで達して電子輸送性の高い物質が
含まれる電子輸送層１１４Ｇを劣化させる可能性は低い。
【０１６６】
さらに、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇにおいて、単に電子移動度の遅い物質を
適用するのではなく、電子輸送性を有する有機化合物に電子をトラップする機能を有する
有機化合物を添加している点が重要である。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
成された層で電子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
、部分的に結晶化することにより、層全体のバランスが変化してしまう。そのため、経時
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１１６Ｇ
に含まれている成分のうち少ない成分で電子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。
【０１６７】
本実施の形態で示す緑色発光素子は、発光層と正孔輸送層との界面または発光層と電子
輸送層との界面に発光領域が形成されていないため、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域
が近接することによる劣化の影響を受けることがない。また、キャリアバランスの経時的
な変化（特に電子注入量の経時的変化）を抑制することができる。したがって、劣化が少
なく、寿命の長い発光素子を得ることができる。
【０１６８】
また、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇ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。
【０１６９】
電子輸送層１１４Ｇとしては、電子輸送層１１４Ｂと同様な構成を用いることができる
。電子輸送層１１４Ｂと同じ材料を用いて電子輸送層１１４Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて電子輸送層１１４Ｇを形成してもよい。電子輸送層１１４Ｂと同じ材料を
用いて電子輸送層１１４Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１７０】
電子注入層１１５Ｇとしては、電子注入層１１５Ｂと同様な構成を用いることができる
。電子注入層１１５Ｂと同じ材料を用いて電子注入層１１５Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて電子注入層１１５Ｇを形成してもよい。電子注入層１１５Ｂと同じ材料を
用いて電子注入層１１５Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１７１】
陰極１０２Ｇとしては、陰極１０２Ｂと同様な構成を用いることができる。陰極１０２
Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｇを形成してもよいし、異なる材料を用いて陰極１０２
Ｇを形成してもよい。陰極１０２Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｇを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１７２】
以上で述べたような発光素子は、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。
【０１７３】
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
いる材料そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等により、キャリアの移動を
制御することができる。
【０１７４】
これにより、過剰の電子が注入されることや、発光層を突き抜けて正孔輸送層や正孔注
入層へ電子が達することを抑制し、経時的な発光効率の低下を抑制することができる。つ
まり、長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１７５】
また、キャリアの移動を制御する層に含まれる２種類以上の物質のうち、第３の有機化
合物よりも少なく含まれている第４の有機化合物を用いて電子の移動を制御している。よ
って、キャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成分で電子の移動を
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電子の移動を制御する
場合には、部分的にモルフォロジーが変化することや、部分的に結晶化することにより、
層全体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化に弱い。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電子
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。
【０１７６】
＜赤色発光素子＞
【０１７７】
陽極１０１Ｒとしては、陽極１０１Ｂと同様な構成を用いることができる。陽極１０１
Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｒを形成してもよいし、異なる材料を用いて陽極１０１
Ｒを形成してもよい。陽極１０１Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｒを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１７８】
ＥＬ層１０３Ｒ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）の物質等を含む層と、本実施の形態で示す発光層
とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子
輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせてＥＬ層１０３Ｒを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。
【０１７９】
発光層１１３Ｒは、発光性の高い物質と、第５の有機化合物と、第６の有機化合物とを
含む。
【０１８０】
発光層１１３Ｒにおいて、第５の有機化合物は、正孔輸送性を有する化合物である。具
体的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（
略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］
ビフェニル（略称：ＰＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェ
ニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’−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’，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：ＴＤ
ＡＴＡ）、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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カ
ルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、１，１−ビス［４−（ジフェニル
アミノ）フェニル］シクロヘキサン（略称：ＴＰＡＣ）、９，９−ビス［４−（ジフェニ
ルアミノ）フェニル］フルオレン（略称：ＴＰＡＦ）、４−（９−カルバゾリル）−４’
−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルアミン（略
称：ＹＧＡＯ１１）、Ｎ−［４−（９−カルバゾリル）フェニル］−Ｎ−フェニル−９，
９−ジメチルフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＦ）など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−ビス（Ｎ−カ
ルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、１，３，５−トリス（Ｎ−カルバゾリル）ベン
ゼン（略称：ＴＣｚＢ）などのカルバゾール誘導体を用いることができる。芳香族アミン
化合物としては、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）などの高
分子化合物を用いることもできる。また、カルバゾール誘導体としては、ポリ（Ｎ−ビニ
ルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）などの高分子化合物を用いることもできる。なお、上
述した第５の有機化合物の三重項励起エネルギーは、発光層１１３Ｒに含まれる発光性の
高い物質の三重項励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。
【０１８１】
一方、第６の有機化合物は、電子輸送性を有する化合物である。具体的には、９−［４
−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール
（略称：ＣＯ１１）、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）、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）、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）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェ
ニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：
ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−
（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、９，９’
，９’’−［１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル］トリカルバゾール（略称
：ＴＣｚＴＲＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（６，
７−ジメチル−３−フェニルキノキサリン）（略称：ＴｒｉＭｅＱｎ）、９，９’−（キ
ノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称
：ＣｚＱｎ）、３，３’，６，６’−テトラフェニル−９，９’−（キノキサリン−２，
３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＤＣｚＰＱ）、
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
複素芳香族化合物や、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）、トリス［２−（２−ヒドロキシフェニル
）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾラト］アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａ
ｌ（ＯＸＤ）３）、トリス（２−ヒドロキシフェニル−１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミ
ダゾラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ（ＢＩＺ）３）、ビス［２−（２−ヒド
ロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、ビス［
２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＰＢ
Ｏ）２）などの金属錯体を用いることができる。複素芳香族化合物としては、ポリ（２，
５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。
また、金属錯体としては、下記参考文献で開示されているような金属錯体高分子化合物を
用いることもできる（参考文献； Ｘ．Ｔ．Ｔａｏ、外５名、アプライド フィジクス
レターズ、Ｖｏｌ．７０（１２）、１５０３−１５０５（１９９７））。なお、上述した
第６の有機化合物の三重項励起エネルギーは、発光層１１３Ｒに含まれる発光性の高い物
質の三重項励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。
【０１８２】
発光層１１３Ｒに含まれる発光性の高い物質としては、燐光を発光する物質を用いるこ
とができる。例えば、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（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））、トリス（１−フェニルイソキノ
リナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）３）などが挙げられ
る。特に、配位子がピラジン骨格を有し、中心金属が第９族または第１０族である有機金
属錯体（以下、「ピラジン系有機金属錯体」と記す）が、これまでに報告されてきた燐光
性の有機金属錯体に比べても、非常に高効率で燐光を発するという点で好ましい。
【０１８３】
図４は、図１で示した赤色発光素子のバンド図の一例である。図４における発光層１１
３Ｒは、正孔輸送性の第５の有機化合物と、電子輸送性の第６の有機化合物と、ピラジン
系有機金属錯体を含んでいる。該ピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位２３２は、第５
の有機化合物のＬＵＭＯ準位２１２および第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位２２２よりも
低いため、電子はピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位２３２にトラップされる。ただ
し、第６の有機化合物は電子輸送性であるため、電子はピラジン系有機金属錯体のＬＵＭ
Ｏ準位２３２にトラップされながらも、少しずつ正孔輸送層１１２Ｒ側へ移動することが
できる。一方、第５の有機化合物が正孔輸送性であり、また正孔を受け取りやすい性質も
あるため、正孔はまず第５の有機化合物のＨＯＭＯ準位２１１に注入される。第６の有機
化合物のＨＯＭＯ準位２２１には注入されにくい。この時、第５の有機化合物の量を調節
することによって、注入された正孔の移動速度を調節することができるため、電子輸送層
１１４Ｒ側からやってくる電子の移動速度と合わせることができる。つまり、発光層１１
３Ｒ内において、正孔と電子のバランスをうまく取ることができるのである。そして、正
孔はピラジン系有機金属錯体のＨＯＭＯ準位２３１に注入され、トラップされている電子
と再結合して発光が得られる。このような構成の発光素子において、発光層１１３Ｒに含
まれる第５の有機化合物、第６の有機化合物、ピラジン系有機金属錯体の量を調整するこ
とにより、発光領域１３１Ｒの位置を調整することが可能である。
【０１８４】
以上で述べたような第５の有機化合物、第６の有機化合物、およびピラジン系有機金属
錯体を適宜組み合わせることにより、発光層は構成される。なお、ピラジン系有機金属錯
体の具体例については、実施の形態２で詳述する。ただし、発光層は他の物質をさらに含
んでいてもよい。
【０１８５】
ここで、該発光層において、少なくとも第５の有機化合物と第６の有機化合物のいずれ
か一方がホスト材料となり、ピラジン系有機金属錯体がゲスト材料となる構成が好ましい
。これは、ピラジン系有機金属錯体の濃度消光を防止するためである。また、発光層にお
けるキャリアバランスを、第５の有機化合物と第６の有機化合物で調節するためである。
【０１８６】
したがって、本実施の形態の発光素子においては、第５の有機化合物および／または第
６の有機化合物の量は、ピラジン系有機金属錯体よりも多いことが好ましい。具体的には
、体積分率または質量分率が多いことが好ましい。また、濃度消光防止の観点からは、ピ
ラジン系有機金属錯体の発光層における割合が、１質量％以上１０質量％以下であること
が好ましい。
【０１８７】
また、発光層において、第５の有機化合物と第６の有機化合物との質量比は、第５の有
機化合物：第６の有機化合物＝１：２０〜２０：１の範囲が好ましい。つまり、第５の有
機化合物に対する第６の有機化合物の質量比が、１／２０以上２０以下となっていること
が好ましい。この範囲外の場合、発光層の状態が第５の有機化合物とピラジン系有機金属
錯体のみが含まれている状態、もしくは、第６の有機化合物とピラジン系有機金属錯体の
みが含まれている状態と実質的に同一になってしまう可能性があるためである。
【０１８８】
さらに本発明者らは、発光層において、正孔輸送性の第５の有機化合物に比べ、電子輸
送性の第６の有機化合物が同量存在するか、あるいは多い構成が、特に効果的であること
を見出した。これは、一般的な有機化合物において、正孔移動度の方が電子移動度よりも
高いことに起因すると考えられる。したがって本発明では、第５の有機化合物に対する第
６の有機化合物の質量比が、１以上２０以下であることがさらに好ましい。特に寿命に対
する効果が著しいのは、５以上２０以下である。
【０１８９】
なお、本発明で用いるピラジン系有機金属錯体の電子トラップ性であるが、具体的には
、第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位および第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位に比べ、０．
２ｅＶ以上深い場合が多い。そして、そのような場合に寿命改善効果および効率改善効果
が著しいため、第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位および第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位
に比べ、ピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位が０．２ｅＶ以上深いことも特徴である
。
【０１９０】
次に、発光層１１３Ｒ以外の層について説明する。正孔輸送層１１２Ｒおよび正孔注入
層１１１Ｒは、必ずしも必要ではなく、適宜設ければよい。これらの層を構成する具体的
な材料としては、正孔輸送性化合物が好ましく、上述したＮＰＢ、ＰＰＢ、ＴＰＤ、ＤＦ
ＬＤＰＢｉ、ＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＰＡＣ、ＴＰＡＦ、ＹＧＡＯ
１１、ＹＧＡＦ、ＣＢＰ、ｍＣＰ、ＴＣｚＢ、ＰＶＴＰＡ、ＰＶＫなどを用いることがで
きる。また、９，１０−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］アントラセン（略称
：ＴＰＡ２Ａ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（
略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）のように、三重項励起エネルギーの低いアントラセン誘導体も用
いることができる。
【０１９１】
この特徴は、以下のように説明できる。発光層１１３Ｒは、上述したようにキャリアバ
ランスがよいため、発光領域が発光層１１３Ｒと正孔輸送層１１２Ｒとの界面に偏ること
がない。したがって、正孔輸送層１１２Ｒに、ピラジン系有機金属錯体よりも三重項励起
エネルギーが低い物質を適用したとしても、それがピラジン系有機金属錯体２２３に対す
るクエンチャ（消光剤）になりにくいためである。
【０１９２】
つまり、三重項励起エネルギーを考慮する必要がないため、使用する材料の選択肢が広
がる。よって、正孔輸送層１１２Ｒとしては、正孔輸送層１１２Ｂと同様な構成を用いる
ことができる。正孔輸送層１１２Ｂと同じ材料を用いて正孔輸送層１１２Ｒを形成しても
よいし、異なる材料を用いて正孔輸送層１１２Ｒを形成してもよいが、正孔輸送層１１２
Ｂと同じ材料を用いて正孔輸送層１１２Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光
装置を作製することができるため、好ましい。
【０１９３】
同様に、正孔注入層１１１Ｒとしては、正孔注入層１１１Ｂと同様な構成を用いること
ができる。正孔注入層１１１Ｂと同じ材料を用いて正孔注入層１１１Ｒを形成してもよい
し、異なる材料を用いて正孔注入層１１１Ｒを形成してもよいが、正孔注入層１１１Ｂと
同じ材料を用いて正孔注入層１１１Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置
を作製することができるため、好ましい。
【０１９４】
電子輸送層１１４Ｒおよび電子注入層１１５Ｒは、必ずしも必要ではなく、適宜設ければ
よい。これらの層を構成する具体的な材料としては、電子輸送性化合物が好ましく、上述
したＣＯ１１、ＯＸＤ−７、ＰＢＤ、ＴＰＢＩ、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＣｚＴＲＺ
、ＴｒｉＭｅＱｎ、ＣｚＱｎ、ＤＣｚＰＱ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＢＡｌｑ、Ａｌ（ＯＸ
Ｄ）３、Ａｌ（ＢＩＺ）３、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、Ｚｎ（ＰＢＯ）２、ＰＰｙなどを用いる
ことができる。また、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ
ｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍ
ｑ３）、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）のように、三重項励起エネルギーの低い物質も用いることができる（例えば
、Ａｌｑの燐光スペクトルは、深赤色の６５０〜７００ｎｍ程度であることが報告されて
いる）。
【０１９５】
この特徴は、以下のように説明できる。発光層１１３Ｒは、上述したようにキャリアバ
ランスがよいため、発光領域が発光層１１３Ｒと電子輸送層１１４Ｒとの界面に偏ること
がない。したがって、電子輸送層１１４Ｒに、ピラジン系有機金属錯体２２３よりも三重
項励起エネルギーが低い物質を適用したとしても、それがピラジン系有機金属錯体２２３
に対するクエンチャ（消光剤）になりにくいためである。
【０１９６】
つまり、三重項励起エネルギーを考慮する必要がないため、使用する材料の選択肢が広
がる。よって、電子輸送層１１４Ｒとしては、電子輸送層１１４Ｂと同様な構成を用いる
ことができる。電子輸送層１１４Ｂと同じ材料を用いて電子輸送層１１４Ｒを形成しても
よいし、異なる材料を用いて電子輸送層１１４Ｒを形成してもよいが、電子輸送層１１４
Ｂと同じ材料を用いて電子輸送層１１４Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光
装置を作製することができるため、好ましい。
【０１９７】
同様に、電子注入層１１５Ｒとしては、電子注入層１１５Ｂと同様な構成を用いること
ができる。電子注入層１１５Ｂと同じ材料を用いて電子注入層１１５Ｒを形成してもよい
し、異なる材料を用いて電子注入層１１５Ｒを形成してもよいが、電子注入層１１５Ｂと
同じ材料を用いて電子注入層１１５Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置
を作製することができるため、好ましい。
【０１９８】
陰極１０２Ｒとしては、陰極１０２Ｂと同様な構成を用いることができる。陰極１０２
Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｒを形成してもよいし、異なる材料を用いて陰極１０２
Ｒを形成してもよい。陰極１０２Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｒを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１９９】
このように、青色発光素子、緑色発光素子、赤色発光素子をそれぞれ最適な構成にする
ことで、特性に優れた本発明の発光装置を得ることができる。
【０２００】
また、本発明の発光装置において、各発光素子の発光層以外の層を共通して作製するこ
とが可能である。つまり、発光層以外の層の構成を同一構成とすることが可能である。図
１２には、発光層以外の層を共通して作製した発光装置の一例を示す。まず、各発光素子
に共通して、基板１１００上に、陽極１１０１、正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１
２を形成する。その後、発光色ごとに、発光層１１１３Ｂ、発光層１１１３Ｇおよびキャ
リアの移動を制御する層１１１６Ｇ、発光層１１１３Ｒを形成する。そして、再び、各発
光素子に共通して、電子輸送層１１１４、電子注入層１１１５、陰極１１０２を形成する
。図１２に示すように、発光層以外の層の構成を同一構成とすることで、発光装置の作製
工程の簡略化が可能となる。
【０２０１】
また、本発明の発光装置において、発光層における発光領域が各発光素子によって異な
っている。具体的には、青色発光素子、緑色発光素子、赤色発光素子の順に、陽極として
機能する電極に近くなるようにすることが可能である。上述したように、青色発光素子で
は、第１の発光層１１２１Ｂと第２の発光層１１２２Ｂの界面付近が発光領域１１３１Ｂ
となる。また、緑色発光素子では、発光層１１１３Ｇから、発光層１１１３Ｇとキャリア
の移動を制御する層１１１６Ｇとの界面付近にかけて発光領域１１３１Ｇ形成されること
になる。また、赤色発光素子では、発光層１１１３Ｒに含まれる第５の有機化合物、第６
の有機化合物、ピラジン系有機金属錯体の量を調整することにより、発光領域１１３１Ｒ
の位置を調整することが可能である。よって、陰極を反射電極とした場合、発光波長の短
い青色発光素子の発光領域が陰極側になり、発光波長が長くなるにつれ、緑色発光素子、
赤色発光素子の順で陰極から遠くなるように設計することができる。つまり、発光素子の
光学設計に適した構成となっている。したがって、反射電極までの距離を発光波長に最適
な光学距離とすることが可能となり、光取り出し効率を向上させることができる。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
本実施の形態で示した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。
【０２０６】
以上のような構成を有する本実施の形態で示した発光素子は、陽極１０１と陰極１０２
との間に電圧を加えることにより電流が流れる。そして、発光性の高い物質を含む層であ
る発光層１１３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１
１３に発光領域が形成されるような構成となっている。
【０２０７】
発光は、陽極１０１または陰極１０２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、陽極１０１または陰極１０２のいずれか一方または両方は、透光性を有
する物質で成る。陽極１０１のみが透光性を有する電極である場合、光は陽極１０１を通
って基板側から取り出される。また、陰極１０２のみが透光性を有する電極である場合、
光は陰極１０２を通って基板と逆側から取り出される。陽極１０１および陰極１０２がい
ずれも透光性を有する電極である場合、光は陽極１０１および陰極１０２を通って、基板
側および基板側と逆側の両方から取り出される。
【０２０８】
なお、図１では、陽極１０１を基板１００側に設けた構成について示したが、陰極１０
２を基板１００側に設けてもよい。図５では、基板１００上に、陰極１０２、ＥＬ層１０
３、陽極１０１が順に積層された構成となっている。ＥＬ層１０３は、図１に示す構成と
は逆の順序に積層されている。
【０２０９】
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。
【０２１０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の発光装置に用いることができるピラジン系有機金属錯体の構
造について、具体的に例示する。
【０２１１】
ピラジン系有機金属錯体は、その配位子がピラジン骨格を有する配位子であり、また中心
金属が第９族（Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ）または第１０族（Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ）元素である有機
金属錯体である。また、該有機金属錯体は、燐光を発光することができる性質を持ってい
ればよい。
【０２１２】
第９族や第１０族の有機金属錯体は、ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈ
ａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移を示すものが多い。特に、燐光性化合物においては、
三重項ＭＬＣＴ遷移がよく観察される。ここで、ＭＬＣＴ遷移を示す有機金属錯体のＬＵ
ＭＯ準位は、配位子のＬＵＭＯ準位の序列で決定されるため、ＬＵＭＯ準位の高い配位子
を用いれば該有機金属錯体のＬＵＭＯ準位も高くなり、ＬＵＭＯ準位の低い配位子を用い
れば該有機金属錯体のＬＵＭＯ準位も低くなる。そして、ピラジンはピリジンに比べ、Ｌ
ＵＭＯ準位が低いため、本発明で用いるピラジン系有機金属錯体は従来のピリジン系有機
金属錯体に比べ、ＬＵＭＯ準位が低い（つまり電子トラップ性が高い）性質を示す。
【０２１３】
本発明に用いるピラジン系有機金属錯体の配位子は、ピラジン骨格を有していればよいが
、中でも、該配位子が２−アリールピラジン誘導体である場合、その配位子は中心金属に
対してシクロメタル化することができる。そしてシクロメタル化錯体は、高い燐光量子収
率が可能である。したがって該配位子は、２−アリールピラジン誘導体であることが好ま
しい。さらに、２−アリールピラジン誘導体の一種である２−フェニルピラジン誘導体が
配位子である場合、その配位子は中心金属に対してオルトメタル化することができる（オ
ルトメタル化は、シクロメタル化の一種である）。そしてこのように、２−フェニルピラ
ジンがオルトメタル化したオルトメタル錯体は、特に高い燐光量子収率が達成できること
を本発明者らは見出した。したがって、配位子のさらに好ましい形態は、２−フェニルピ
ラジン誘導体である。
【０２１４】
以下に、２−アリールピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体の具体例を列挙する。
【０２１５】
【化２４】
【０２１６】
【化２５】
【０２１７】
ここで、２−フェニルピラジン誘導体がオルトメタル化した有機金属錯体の中でも、２，
５−ジフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化した有機金属錯体は、ＬＵＭＯ準位がさ
らに深くなる。また、色度の良い赤色発光が得られる。したがって、配位子が２，５−ジ
フェニルピラジン誘導体である場合、実施の形態１で示した発光素子の効果は顕著になる
ので好ましい。
【０２１８】
また、２，５−ジフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化した有機金属錯体としては、
下記一般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体が挙げられる。
【０２１９】
【化２６】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。Ｒ１がフェニル基の場
合、置換基をさらに有していてもよく、置換基としては、アルキル基、ハロゲン、ハロア
ルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。）
【０２２０】
なお、上述した一般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体は、具体的には、下
記一般式（Ｇ２）で表されるような、ピラジン誘導体以外の配位子Ｌも有する混合配位子
型の有機金属錯体であることが好ましい。これは、合成上容易なためである。
【０２２１】
【化２７】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。Ｒ１がフェニル基の場
合、置換基をさらに有していてもよく、置換基としては、アルキル基、ハロゲン、ハロア
ルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。また、Ｌはモノアニオン性の配位子である。また、Ｍが第９族元素の場
合ｎ＝２であり、Ｍが第１０族元素の場合ｎ＝１である。）
【０２２２】
また、上述のピラジン系有機金属錯体の中心金属としては、重原子効果の観点からイリジ
ウムまたは白金が好ましい。特にイリジウムの場合は、顕著な重原子効果が得られるため
に非常に高効率である上に、化学的にも安定であるため好ましい。
【０２２３】
次に、上述の一般式（Ｇ１）〜（Ｇ２）における各置換基Ｒ１〜Ｒ１２、モノアニオン性
の配位子Ｌについて、より詳細に説明する。
【０２２４】
Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表すが、該フェニル基は置換基をさら
に有していてもよい。その場合の置換基としては、アルキル基、ハロゲン基、ハロアルキ
ル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基などが挙げられる。
【０２２５】
Ｒ３は水素、またはアルキル基を表す。
【０２２６】
Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、またはハロゲン基、またはハロアルキル基、ま
たはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニル基のいずれかを表す。
【０２２７】
ここで、上述した構成において、アルキル基としては炭素数１〜４が好ましく、具体的に
はメチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基が挙げられる。また、ハロゲン基
としてはフルオロ基、クロロ基などが挙げられ、化学的安定性の観点からはフルオロ基が
好ましい。また、ハロアルキル基としては、トリフルオロメチル基が好ましい。また、ア
ルコキシ基としては炭素数１〜４が好ましく、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、イソ
プロポキシ基、ｔ−ブトキシ基が挙げられる。また、アルコキシカルボニル基としては、
炭素数２〜５が好ましく、具体的には、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、
イソプロポキシカルボニル基、ｔ−ブトキシカルボニル基が挙げられる。
【０２２８】
次に、モノアニオン性の配位子Ｌについて説明する。モノアニオン性の配位子Ｌは、ベー
タジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはカルボキシル基を
有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノア
ニオン性の二座キレート配位子、または２つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオ
ン性の二座キレート配位子のいずれかが配位能力が高く好ましい。より具体的には、以下
の構造式（Ｌ１）〜（Ｌ８）に示すモノアニオン性の配位子が挙げられるが、これらに限
定されることはない。
【０２２９】
【化２８】
【０２３０】
以上で述べたような一般式（Ｇ１）〜（Ｇ２）の具体的な構造式を列挙する（下記構造式
（１）〜（２０））。ただし、本発明におけるピラジン系有機金属錯体は、これらに限定
されることはない。
【０２３１】
【化２９】
【０２３２】
【化３０】
【０２３３】
【化３１】
【０２３４】
【化３２】
【０２３５】
【化３３】
【０２３６】
（実施の形態３）
本発明によって作製された発光装置の断面図の一態様について、図９を用いて説明する
。
【０２３７】
図９において、点線で囲まれているのは、実施の形態１で示した発光素子９１２を駆動
するために設けられているトランジスタ９１１である。発光素子９１２は、第１の電極９
１３と第２の電極９１４との間にＥＬ層９１５を有する本発明の発光素子である。ＥＬ層
９１５は、実施の形態１に示した構成を用いて形成されている。トランジスタ９１１のド
レインと第１の電極９１３とは、第１層間絶縁膜９１６（９１６ａ、９１６ｂ、９１６ｃ
）を貫通している配線９１７によって電気的に接続されている。また、発光素子９１２は
、隔壁層９１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。この
ような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板９１０上に設けられてい
る。
【０２３８】
なお、図９に示されたトランジスタ９１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲー
ト電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ９１１の構造につ
いては、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場
合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）
でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエ
ッチ型）でもよい。
【０２３９】
また、トランジスタ９１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのもので
もよい。また、セミアモルファス半導体等でもよい。なお、セミアモルファス半導体とは
、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を
有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち
格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領
域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よ
りも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１
）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端する
ために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結
晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。
【０２４０】
セミアモルファスシリコンは、珪素の化合物の気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ
）して形成する。珪素の化合物の気体としては、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、Ｓｉ
Ｈ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。この珪素
の化合物のをＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種
の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲とする。圧力は概略０．
１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲とする。電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１
３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚとする。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜
２５０℃とする。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は
１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ
３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。
【０２４１】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或い
はシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって
形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって
形成されたものでもよい。
【０２４２】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、
トランジスタ９１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成
するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置
であることが好ましい。それ以外の場合については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型の
いずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトラン
ジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【０２４３】
さらに、第１層間絶縁膜９１６は、図９に示すように多層でもよいし、または単層でも
よい。なお、第１層間絶縁膜９１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、第
１層間絶縁膜９１６ｂはアクリル樹脂やシロキサン樹脂（シロキサン樹脂は、シリコン（
Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を
含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオ
ロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基
とを用いてもよい））、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。
さらに、第１層間絶縁膜９１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、
各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いて
もよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、
第１層間絶縁膜９１６は、無機膜または有機膜の両方を用いて形成されたものでもよいし
、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０２４４】
隔壁層９１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好
ましい。また隔壁層９１８は、アクリル樹脂やシロキサン系化合物、あるいは酸化珪素等
を用いて形成される。なお隔壁層９１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたも
のでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【０２４５】
なお、図９では、第１層間絶縁膜９１６のみがトランジスタ９１１と発光素子９１２の
間に設けられた構成であるが、第１層間絶縁膜９１６（９１６ａ、９１６ｂ）の他、第２
層間絶縁膜が設けられた構成のものであってもよい。
【０２４６】
第２層間絶縁膜は、第１層間絶縁膜と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。
なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを
用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このよ
うに、第２層間絶縁膜は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし
、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０２４７】
発光素子９１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する電極
である場合、図９の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極９１３側と第２の電極９
１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極９１４のみが透光性を
有する電極である場合、第２の電極９１４側のみから発光を取り出すことができる。この
場合、第１の電極９１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材
料から成る膜（反射膜）が第１の電極９１３の下方に設けられていることが好ましい。ま
た、第１の電極９１３のみが透光性を有する電極である場合、第１の電極９１３側のみか
ら発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極９１４は反射率の高い材料で構成
されているか、または反射膜が第２の電極９１４の上方に設けられていることが好ましい
。
【０２４８】
また、発光素子９１２は、第１の電極９１３が陽極として機能し、第２の電極９１４が
陰極として機能する構成であってもよいし、或いは第１の電極９１３が陰極として機能し
、第２の電極９１４が陽極として機能する構成であってもよい。但し、前者の場合、トラ
ンジスタ９１１はＰチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ９１１は
Ｎチャネル型トランジスタである。
【０２４９】
本発明の発光装置は、各色を発光する発光素子についてそれぞれ最適な構成を用いてい
ることにより、劣化が少なく、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０２５０】
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、この他、パッシブマトリクス型の
発光装置であってもよい。図１０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
発光装置を示す。なお、図１０（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図１０（Ｂ）は図１０
（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図１０において、基板９５１上には、電極９５
２と電極９５６との間には有機層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９
５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁
層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭く
なっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であ
り、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が
上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短
い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防
ぐことが出来る。パッシマトリクスブ型の発光装置においても、劣化が少なく、信頼性の
高い発光装置を得ることができる。
【０２５１】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２５２】
（実施の形態４）
本実施の形態に係る発光装置の外観の一態様について、図８を用いて説明する。なお、
図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ
’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、
６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止
基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になって
いる。
【０２５３】
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。
【０２５４】
次に、断面構造について図８（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。
【０２５５】
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、本実施例では、画素部が
形成された基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はな
く、駆動回路を画素部が形成された基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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６１３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、酸化インジウム−酸化亜鉛、窒化チタン膜、
クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウ
ムを主成分とする膜との積層、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
。
【０２５９】
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に示した構成を有
している。すなわち、青色発光素子、緑色発光素子及び赤色発光素子を有している。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。
【０２６０】
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）との積層を用いることも可能である。
【０２６１】
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で充填され
る場合もある。
【０２６２】
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。
【０２６３】
以上のようにして、本実施の形態に係る発光装置を得ることができる。
【０２６４】
本発明の発光装置は、長寿命の発光素子を有しているため、長寿命である。
【０２６５】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２６６】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１〜実施の形態４で示した発光装置が有する画素回路、
保護回路及びそれらの動作について説明する。
【０２６７】
図６（Ａ）に示す画素の構成は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１
２、行方向に走査線１４１４が配置される構成となっている。また、スイッチング用ＴＦ
Ｔ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び
発光素子１４０５を有する。
【０２６８】
図６（Ｃ）に示す画素の構成は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置
された電源線１４１２に接続される点が異なる以外は、図６（Ａ）に示す画素と同じ構成
である。つまり、図６（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。ただし、列
方向に電源線１４１２が配置される場合（図６（Ａ））と、行方向に電源線１４１２が配
置される場合（図６（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。
ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製
するレイヤーが異なることを表すために、図６（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０２６９】
図６（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制御
用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されている。そして、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長
Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ
（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１
４０４）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０２７０】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を
制御する役目を有する。また、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１
４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有している
ことが作製工程上好ましい。本実施の形態では両ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとして形成
する。また駆動用ＴＦＴ１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーショ
ン型のＴＦＴを用いてもよい。上記構成を有する本発明の発光装置においては、電流制御
用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するので、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅か
な変動は、発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の
電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記
構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質の高
い発光装置を提供することができる。
【０２７１】
図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に対
するビデオ信号の入力を制御するものである。スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンとな
ると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号の
電圧が保持される。なお図６（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示した
が、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持するための容量がゲート容量の容量値
等で十分な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０２７２】
図６（Ｂ）に示す画素の構成は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外
は、図６（Ａ）に示す画素の構成と同じである。同様に、図６（Ｄ）に示す画素の構成は
、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図６（Ｃ）に示す画素の構成
と同じである。
【０２７３】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１５によりオン又はオフが制御される
。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制
御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光
素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去
用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図６（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する
信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始す
ることができる。そのため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０２７４】
図６（Ｅ）に示す画素には、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査
線１４１４が配置される。また、当該画素は、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用Ｔ
ＦＴ１４０３、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図６（Ｆ）に示す画素
の構成は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図６（Ｅ）に示す画
素の構成と同じである。なお、図６（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デュ
ーティ比を向上することが可能となる。
【０２７５】
以上のように、本発明は、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導
体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜のサイズを
大きくするのが好ましい。そのため、上記画素回路において、有機化合物を含む層からの
光が封止基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
【０２７６】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴ
ＦＴが設けられているため低電圧駆動できる点にメリットがあると考えられている。
【０２７７】
本実施の形態では、画素に各ＴＦＴが設けられ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にも適用可能である。パッシブマト
リクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。発光
が有機化合物を含む層の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の発光装
置を用いると開口率が高まる。
【０２７８】
続いて、図６（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオ
ードを設ける場合について説明する。
【０２７９】
図７には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、
容量素子１４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオー
ド１５６１と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチン
グ用ＴＦＴ１４０１又は駆動用ＴＦＴ１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製さ
れ、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６
１と１５６２は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダ
イオードとして動作させている。
【０２８０】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形
成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート
絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０２８１】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０２８２】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードをＴＦＴと同時に形
成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動
回路と画素との間に設けることもできる。
【０２８３】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２８４】
また、上記保護回路を組み合わせることによって、本発明の発光装置は信頼性を高める
ことが可能となる。
【０２８５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１〜実施の形態５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で示した発光素子を
有し、寿命の長い表示部を有する。
【０２８６】
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
などのカメラ、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１１に示す。
【０２８７】
図１１（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示
部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置
において、表示部９１０３は、実施の形態１で説明したものと同様の発光素子をマトリク
ス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。
その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は
寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるテレビ装置を提供
することができる。
【０２８８】
図１１（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示
部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９
２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１で説明し
たものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿
命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特
徴を有するため、このコンピュータは寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時
間の使用に耐えうるコンピュータを提供することができる。
【０２８９】
図１１（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９
４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート
９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施
の形態１で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当
該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９
４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は寿命が長いという特徴を有している。
つまり、長時間の使用に耐えうる携帯電話を提供することができる。
【０２９０】
図１１（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５
０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー
９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメ
ラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１で説明したものと同様の発光素子をマトリ
クス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している
。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは寿
命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるカメラを提供するこ
とができる。
【０２９１】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野
の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、長時間
の使用に耐えうる、寿命の長い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０２９２】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０２９３】
本実施例では、本発明の発光装置に用いる発光素子の一例について具体的に図１３を用
いて説明する。本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０２９４】
【化３４】
【０２９５】
（発光素子１）
まず、ガラス基板２１００Ｂ上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッ
タリング法にて成膜し、第１の電極２１０１Ｂを形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍ
とし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２９６】
次に、第１の電極２１０１Ｂが形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１
Ｂが形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ
程度まで減圧した後、第１の電極２１０１Ｂ上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル
）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共
蒸着することにより、複合材料を含む層２１１１Ｂを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし
、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデ
ン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同
時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２９７】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２１１２Ｂを形成した。
【０２９８】
次に、正孔輸送層２１１２Ｂ上に、発光層２１１３Ｂを形成した。まず、正孔輸送層２
１１２Ｂ上に、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）と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）とを共蒸着することにより、第１の発光層２１２
１Ｂを３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＤＰＡｎｔｈとＰＣＡＰＡとの重量比は、１
：０．０５（＝ＤＰＡｎｔｈ：ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。さらに、第１の発光
層２１２１Ｂ上に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−
カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＰＣＡＰＡとを共蒸着することにより、第２の発光層
２１２２Ｂを３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡとＰＣＡＰＡとの重量比は、
１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。
【０２９９】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１１３Ｂ上に電子輸送層２１１４Ｂを
形成した。まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ
の膜厚となるように成膜し、第１の電子輸送層２１２３Ｂを形成した。さらに、第１の電
子輸送層２１２３Ｂ上に、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚
となるように成膜し、第２の電子輸送層２１２４Ｂを形成した。
【０３００】
電子輸送層２１１４Ｂ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着することにより、１ｎｍ
の膜厚の電子注入層２１１５Ｂを形成した。
【０３０１】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２１０２Ｂを形成し、発光素子１を作製した。
【０３０２】
以上により得られた発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性につい
て測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３０３】
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１４に示す。また、電圧−輝度特性を図１５に示
す。また、輝度−電流効率特性を図１６に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図１７に示す。また、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２としたときの発光素子
１の規格化輝度時間変化を図１８に示す。
【０３０４】
発光素子１は、輝度１１２０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．１６、ｙ
＝０．２１）であり、青色の発光を示した。また、輝度１１２０ｃｄ／ｍ２のときの電圧
は６．０Ｖ、電流密度は、２１．５ｍＡ／ｃｍ２であった。また、輝度１１２０ｃｄ／ｍ
２のときの電流効率は５．２ｃｄ／Ａであり、外部量子効率は３．５％、パワー効率は、
２．７ｌｍ／Ｗであり、高効率、低消費電力の発光素子を得ることができた。また、図１
７から発光ピーク波長は、４６９ｎｍであった。
【０３０５】
また、図１８から、発光素子１は、通電開始から１０００時間後でも初期輝度の７９％の
輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。
【０３０６】
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例２】
【０３０７】
本実施例では、本発明の発光装置の用いる発光素子の一例について具体的に図１９を用
いて説明する。実施例２で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。なお、実施例１で使
用した材料の構造式については、省略する。
【０３０８】
【化３５】
【０３０９】
（発光素子２）
まず、ガラス基板２１００Ｇ上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッ
タリング法にて成膜し、第１の電極２１０１Ｇを形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍ
とし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３１０】
次に、第１の電極２１０１Ｇが形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１
Ｇが形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ
程度まで減圧した後、第１の電極２１０１Ｇ上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル
）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共
蒸着することにより、複合材料を含む層２１１１Ｇを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし
、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデ
ン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同
時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３１１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２１１２Ｇを形成した。
【０３１２】
次に、正孔輸送層２１１２Ｇ上に、発光層２１１３Ｇを形成した。まず、正孔輸送層２
１１２Ｇ上に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カル
バゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９
−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着する
ことにより、発光層２１１３Ｇを３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣ
ＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レー
トを調節した。
【０３１３】
さらに、発光層２１１３Ｇ上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
（略称：Ａｌｑ）とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着す
ることにより、キャリアの移動を制御する層２１１６Ｇを１０ｎｍの膜厚で形成した。こ
こで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるよ
うに蒸着レートを調節した。
【０３１４】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２１１６Ｇ上にバ
ソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸
送層２１１４Ｇを形成した。
【０３１５】
電子輸送層２１１４Ｇ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成
膜することにより、電子注入層２１１５Ｇを形成した。
【０３１６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２１０２Ｇを形成し、発光素子２を作製した。
【０３１７】
以上により得られた発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子２の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３１８】
発光素子２の電流密度−輝度特性を図２０に示す。また、電圧−輝度特性を図２１に示
す。また、輝度−電流効率特性を図２２に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図２３に示す。また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２としたときの発光素子
２の規格化輝度時間変化を図２４に示す。
【０３１９】
発光素子２は、輝度４７８０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３０、ｙ
＝０．６１）であり、緑色の発光を示した。また、輝度４７８０ｃｄ／ｍ２のときの電圧
は５．６Ｖ、電流密度は、３６．５ｍＡ／ｃｍ２であった。また、輝度４７８０ｃｄ／ｍ
２のときの電流効率は１３ｃｄ／Ａであり、外部量子効率は３．８％、パワー効率は、７
．３ｌｍ／Ｗであり、高効率、低消費電力の発光素子を得ることができた。また、図２３
から発光ピーク波長は、５１７ｎｍであった。
【０３２０】
また、図２４から、発光素子２は、通電開始から１０００時間後でも初期輝度の８８％の
輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。
【０３２１】
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例３】
【０３２２】
本実施例では、本発明の発光装置の用いる発光素子の一例について具体的に図２５を用
いて説明する。本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。なお、実施例１また
は実施例２で使用した材料の構造式については、省略する。
【０３２３】
【化３６】
【０３２４】
（発光素子３）
まず、ガラス基板２１００Ｒ上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッ
タリング法にて成膜し、第１の電極２１０１Ｒを形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍ
とし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３２５】
次に、第１の電極２１０１Ｒが形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１
Ｒが形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ
程度まで減圧した後、第１の電極２１０１Ｒ上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル
）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共
蒸着することにより、複合材料を含む層２１１１Ｒを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし
、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデ
ン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同
時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３２６】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２１１２Ｒを形成した。
【０３２７】
次に、正孔輸送層２１１２Ｒ上に、発光層２１１３Ｒを形成した。まず、正孔輸送性の
有機化合物としてＮＰＢを、電子輸送性の有機化合物としてビス（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）を、
ピラジン系有機金属錯体として（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））を用い、
質量比がＮＰＢ：ＢＡｌｑ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）＝０．１：１：０．０６と
なるように共蒸着を行った。膜厚は５０ｎｍとした。
【０３２８】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１１３Ｒ上に電子輸送層２１１４Ｒを
形成した。まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ
の膜厚となるように成膜し、第１の電子輸送層２１２３Ｒを形成した。さらに、第１の電
子輸送層２１２３Ｒ上に、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚
となるように成膜し、第２の電子輸送層２１２４Ｒを形成した。
【０３２９】
電子輸送層２１１４Ｒ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着することにより、１ｎｍ
の膜厚の電子注入層２１１５Ｒを形成した。
【０３３０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２１０２Ｒを形成し、発光素子３を作製した。
【０３３１】
以上により得られた発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子３の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３３２】
発光素子３の電流密度−輝度特性を図２６に示す。また、電圧−輝度特性を図２７に示
す。また、輝度−電流効率特性を図２８に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図２９に示す。また、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２としたときの発光素子
３の規格化輝度時間変化を図３０に示す。
【０３３３】
発光素子３は、輝度１１６０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ
＝０．３５）であり、赤色の発光を示した。また、輝度１１６０ｃｄ／ｍ２のときの電圧
は７．０Ｖ、電流密度は、４．５９ｍＡ／ｃｍ２であった。また、輝度１１６０ｃｄ／ｍ
２のときの電流効率は２５ｃｄ／Ａであり、外部量子効率は２０％、パワー効率は、１１
ｌｍ／Ｗであり、高効率、低消費電力の発光素子を得ることができた。また、図２９から
発光ピーク波長は、６１９ｎｍであった。
【０３３４】
また、図３０から、発光素子３は、通電開始から１０００時間後でも初期輝度の９４％
の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。
【０３３５】
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【符号の説明】
【０３３６】
１００ 基板
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１１３ 発光層
１１６ キャリアの移動を制御する層
１２１ 第１の発光層
１２２ 第２の発光層
１３１ 発光領域
２１１ 第５の有機化合物のＨＯＭＯ準位
２１２ 第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位
２２１ 第６の有機化合物のＨＯＭＯ準位
２２２ 第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位
２３１ ピラジン系有機金属錯体のＨＯＭＯ準位
２３２ ピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位
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
９１０ 基板
９１１ トランジスタ
９１２ 発光素子
９１３ 第１の電極
９１４ 第２の電極
９１５ ＥＬ層
９１６ 層間絶縁膜
９１７ 配線
９１８ 隔壁層
９１９ 層間絶縁膜
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 有機層
９５６ 電極
１０１Ｂ 陽極
１０１Ｇ 陽極
１０１Ｒ 陽極
１０２Ｂ 陰極
１０２Ｇ 陰極
１０２Ｒ 陰極
１０３Ｂ ＥＬ層
１０３Ｇ ＥＬ層
１０３Ｒ ＥＬ層
１１００ 基板
１１０１ 陽極
１１０２ 陰極
１１１１ 正孔注入層
１１１２ 正孔輸送層
１１１４ 電子輸送層
１１１５ 電子注入層
１１１Ｂ 正孔注入層
１１１Ｇ 正孔注入層
１１１Ｒ 正孔注入層
１１２Ｂ 正孔輸送層
１１２Ｇ 正孔輸送層
１１２Ｒ 正孔輸送層
１１３Ｂ 発光層
１１３Ｇ 発光層
１１３Ｒ 発光層
１１４Ｂ 電子輸送層
１１４Ｇ 電子輸送層
１１４Ｒ 電子輸送層
１１５Ｂ 電子注入層
１１５Ｇ 電子注入層
１１５Ｒ 電子注入層
１１６Ｇ キャリアの移動を制御する層
１３１Ｂ 発光領域
１３１Ｇ 発光領域
１３１Ｒ 発光領域
１４０１ スイッチング用ＴＦＴ
１４０２ 容量素子
１４０３ 駆動用ＴＦＴ
１４０４ 電流制御用ＴＦＴ
１４０５ 発光素子
１４０６ ＴＦＴ
１４１０ 信号線
１４１１ 電源線
１４１２ 電源線
１４１４ 走査線
１４１５ 走査線
１５００ 画素部
１５５４ 共通電位線
１５６１ ダイオード
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
９１６ａ 層間絶縁膜
９１６ｂ 層間絶縁膜
９１６ｃ 層間絶縁膜
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
１１１３Ｂ 発光層
１１１３Ｇ 発光層
１１１３Ｒ 発光層
１１１６Ｇ キャリアの移動を制御する層
１１２１Ｂ 第１の発光層
１１２２Ｂ 第２の発光層
１１３１Ｂ 発光領域
１１３１Ｇ 発光領域
１１３１Ｒ 発光領域
２１００Ｂ ガラス基板
２１００Ｇ ガラス基板
２１００Ｒ ガラス基板
２１０１Ｂ 第１の電極
２１０１Ｇ 第１の電極
２１０１Ｒ 第１の電極
２１０２Ｂ 第２の電極
２１０２Ｇ 第２の電極
２１０２Ｒ 第２の電極
２１１１Ｂ 複合材料を含む層
２１１１Ｇ 複合材料を含む層
２１１１Ｒ 複合材料を含む層
２１１２Ｂ 正孔輸送層
２１１２Ｇ 正孔輸送層
２１１２Ｒ 正孔輸送層
２１１３Ｂ 発光層
２１１３Ｇ 発光層
２１１３Ｒ 発光層
２１１４Ｂ 電子輸送層
２１１４Ｇ 電子輸送層
２１１４Ｒ 電子輸送層
２１１５Ｂ 電子注入層
２１１５Ｇ 電子注入層
２１１５Ｒ 電子注入層
２１１６Ｇ キャリアの移動を制御する層
２１２１Ｂ 第１の発光層
２１２２Ｂ 第２の発光層
２１２３Ｂ 第１の電子輸送層
２１２３Ｒ 第１の電子輸送層
２１２４Ｂ 第２の電子輸送層
２１２４Ｒ 第２の電子輸送層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子を有する発光装置および電子機
器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用
した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対
の電極間に発光性の物質（以下、発光物質ともいう）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、発光素子をディスプレイ素子として用いる場合、各色の発光素子の特性が異な
ることにより、ディスプレイとしての性能が損なわれるという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するため、特許文献１では、赤色に発光するＥＬ素子の発光層と
してトリプレット（三重項）化合物を用い、緑色に発光するＥＬ素子の発光層および青色
に発光するＥＬ素子の発光層にシングレット（一重項）化合物を用いた発光装置を開示し
ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−６２８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、発光装置としての特性はまだ改善の余地があり、より良い特性を有する
発光装置の開発が望まれている。
【００１３】
よって、本発明は、特性に優れた発光装置を提供することを課題とする。また、特性に
優れた発光装置を有する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】
【００１４】
本発明は、発光色の異なる複数の発光素子を有し多色表示を行う発光装置であって、当
該発光素子の発光層を含む構成が発光色ごとに異なっていることを要旨とする。
【００１５】
具体的には、カラー表示を行う発光装置において、青色発光素子については、以下の構
成であることが好ましい。
【００１６】
本発明者らは、青色発光素子における発光層の実質的な発光領域を、該発光層の中央付
近に制御すること、すなわち、発光領域を、発光層と正孔輸送層の界面や発光層と電子輸
送層の界面でなく、発光層の中央付近となるように、キャリア輸送特性の異なる層を組み
合わせて発光層を構成することにより、長い寿命の青色発光素子を実現することを見いだ
した。
【００１７】
よって、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第
１の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合
物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接し
て設けられている構成であることが好ましい。
【００１８】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の最高被占
軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以上−５．０ｅＶ以下であり、最低空軌道準位
（ＬＵＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であり、第２の発光層は、第１
の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、電子輸送性の有機化合物の最高被占
軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以上−５．０ｅＶ以下であり、最低空軌道準位
（ＬＵＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であり、第１の発光層は、第２
の発光層の陽極側に接して設けられている構成であることが好ましい。
【００１９】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２発光の層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、３環以上６
環以下の縮合芳香族化合物である構成であることが好ましい。
【００２０】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位と電子輸送性の有機化合物
の最高被占軌道準位との差が０．３ｅＶ以下であり、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌
道準位と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位との差が０．３ｅＶ以下である構成で
あることが好ましい。
【００２１】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の発光層を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、酸化反応お
よび還元反応に対して可逆的であることが好ましい。
【００２２】
また、陽極と陰極の間に、第１の発光層と第２の層発光を有し、第１の発光層は、第１
の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の発光層は、第１の有機化合物
と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第１の発光層は、第２の発光層の陽極側に接して
設けられており、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、アントラセ
ン誘導体である構成であることが好ましい。
【００２３】
上記構成において、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位と電子輸送性の有機化
合物の最高被占軌道準位との差が０．１ｅＶ以下であり、正孔輸送性の有機化合物の最低
空軌道準位と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位との差が０．１ｅＶ以下であるこ
とがより好ましい。
【００２４】
また、緑色発光素子については、以下の構成であることが好ましい。
【００２５】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、緑色発光素子において、キャリアのトラップに
よりキャリアの移動を制御する層を設けることで、キャリアバランスの経時変化を抑制で
きることを見出した。またそれにより、寿命の長い発光素子が得られることを見出した。
【００２６】
よって、陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する層とを有し、キャリア
の移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、キャリアの移
動を制御する層は、発光層と陰極の間に設けられており、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、電子トラップ性の有機化合物であり、キャ
リアの移動を制御する層において、第４の有機化合物よりも第３の有機化合物が多く含ま
れていることが好ましい。
【００２７】
また、電子トラップ性を表す具体的な数値としては、０．３ｅＶ以上のトラップ深さで
あることが好ましい。すなわち、陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する
層とを有し、キャリアの移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物と
を有し、キャリアの移動を制御する層は、発光層と陰極の間に設けられており、第３の有
機化合物は電子輸送性を有し、第４の有機化合物は第３の有機化合物の最低空軌道準位よ
り０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位を有し、キャリアの移動を制御する層において、第
４の有機化合物よりも第３の有機化合物が多く含まれている構成であることが好ましい。
【００２８】
また、上記構成において、発光層は、電子輸送性であることが好ましい。例えば、発光
層は、発光性の高い物質と第７の有機化合物とを有し、第７の有機化合物は、発光性の高
い物質よりも多く含まれており、第７の有機化合物は電子輸送性であることが好ましい。
また、発光性の高い物質と第３の有機化合物とは異なる有機化合物であることが好ましい
。
【００２９】
また、上記構成において、第３の有機化合物は、金属錯体であることが好ましい。
【００３０】
また、上記構成において、第４の有機化合物は、クマリン誘導体であることが好ましい
。
【００３１】
また、上記構成において、キャリアの移動を制御する層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ
以下であることが好ましい。
【００３２】
また、上記構成において、キャリアの移動を制御する層と発光層とは接するように設け
られていることが好ましい。
【００３３】
さらに、本発明者らは、電子トラップ性の物質のエネルギーギャップを発光物質のエネ
ルギーギャップよりも大きくすることにより、電子トラップ性の物質からの発光を防ぐこ
とができ、色純度の良い発光素子が得られることも見出した。
【００３４】
よって、陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する層とを有し、発光層は
発光性の高い物質を含み、キャリアの移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の
有機化合物とを有し、キャリアの移動を制御する層は、発光層と陰極の間に設けられてお
り、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、電子ト
ラップ性の有機化合物であり、キャリアの移動を制御する層において、第４の有機化合物
よりも第３の有機化合物が多く含まれており、第４の有機化合物のエネルギーギャップは
、発光性の高い物質のエネルギーギャップよりも大きい構成であることが好ましい。
【００３５】
また、電子トラップ性を表す具体的な数値としては、０．３ｅＶ以上のトラップ深さで
あることが好ましい。したがって陽極と陰極の間に、発光層とキャリアの移動を制御する
層とを有し、発光層は発光性の高い物質を含み、キャリアの移動を制御する層は、第３の
有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、キャリアの移動を制御する層は、発光層と陰
極の間に設けられており、第３の有機化合物は電子輸送性を有し、第４の有機化合物は第
３の有機化合物の最低空軌道準位より０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位を有し、キャリ
アの移動を制御する層において、第４の有機化合物よりも第３の有機化合物が多く含まれ
ており、第４の有機化合物のエネルギーギャップは、発光性の高い物質のエネルギーギャ
ップよりも大きい構成であることが好ましい。
【００３６】
ところで、青色〜赤色の可視光を発光する発光素子は、ディスプレイ等への応用分野が
広く、有用である。そして、第４の有機化合物がその可視光よりも大きなエネルギーギャ
ップを有することにより、第４の有機化合物からの発光を防ぐことができるため、色純度
の良い発光素子が得られる。したがって、上述した発光素子において、第４の有機化合物
のエネルギーギャップが３．０ｅＶ以上であることが好ましい。また、第４の有機化合物
の発光が紫外〜紫色の領域であれば、第４の有機化合物が励起された場合であっても発光
物質にエネルギー移動できるため、やはり色純度の良い発光素子が得られる。したがって
、上述した発光素子において、第４の有機化合物の発光ピーク波長が３５０ｎｍ以上４５
０ｎｍ以下であることが好ましい。以上のことから、さらに好ましくは、第４の有機化合
物のエネルギーギャップが３．０ｅＶ以上であり、かつ、発光ピーク波長が３５０ｎｍ以
上４５０ｎｍ以下の場合である。
【００３７】
なお、上述した発光素子は、発光層が電子輸送性である場合に、特に長寿命化の効果が
顕著となる。したがって、上述した発光素子において、発光層が電子輸送性であることが
好ましい。特に好ましくは、発光層が発光性の高い物質と第７の有機化合物とを有し、第
７の有機化合物は発光性の高い物質よりも多く含まれており、第７の有機化合物は電子輸
送性であることである。またこの時、駆動電圧の上昇を防ぐために、第７の有機化合物は
、電子輸送性である一方で正孔を受け取る能力も有することが好ましい。このような観点
から、第７の有機化合物はアントラセン誘導体であることが好ましい。
【００３８】
また、色純度のよい発光が得られる効果は、キャリアの移動を制御する層と発光層とが
接する場合に顕著である。したがって、上述した発光素子において、キャリアの移動を制
御する層と発光層とが接するように設けられていることが好ましい。
【００３９】
また、第３の有機化合物は電子輸送性であるが、電気的安定性と適度な電子輸送性から
、第３の有機化合物は金属錯体であることが好ましい。
【００４０】
また、上述した第４の有機化合物の条件を満たす物質として、特に、キノキサリン誘導
体が好ましいことを本発明者らは見出した。したがって上述した発光素子において、第４
の有機化合物がキノキサリン誘導体であることが好ましい。キノキサリン誘導体としては
、化学的安定性を考慮すると、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体が好ましい。さら
に、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体の中でも、分子量が比較的高く耐熱性の高い
、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が特に好ましい
。
【００４１】
ここで、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体としては
、フェニル基が電子吸引基（フルオロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、
アシル基、あるいはアシロキシ基など）で置換されている２，３，２’３’−テトラフェ
ニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が、比較的高い電子トラップ性および分子量を有
していることを本発明者らは見出した。したがって、上述した発光素子において、第４の
有機化合物が、下記一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体であることが好ま
しい。
【００４２】
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロ
メチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、水
素である。）
【００４３】
一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体の中でも特に、下記一般式（Ｇ１０２
）で表されるキノキサリン誘導体が好ましい。したがって、上述した発光素子において、
第４の有機化合物が、下記一般式（Ｇ１０２）で表されるキノキサリン誘導体であること
が好ましい。
【００４４】
【化２】
（式中、Ｒ２１〜Ｒ２４のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオ
ロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、
水素である。）
【００４５】
また、上記一般式（Ｇ１０２）において、Ｒ２１〜Ｒ２４が全て置換されている場合が
、電子トラップ性が高く好ましい。すなわち、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一である
ことが好ましい。さらに、合成上好ましくは、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり
、かつＲ２１〜Ｒ２４が同一の置換基である場合である。
【００４６】
また、キャリアの移動を制御する層は電子トラップ性を有しているため、膜厚が厚すぎ
ると駆動電圧が上昇してしまい、薄すぎると長寿命であるという効果が微弱となる。した
がって、上述した発光素子において、キャリアの移動を制御する層の膜厚は、５ｎｍ以上
２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
また、赤色発光素子については、以下の構成であることが好ましい。
【００４８】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、赤色発光素子において、正孔輸送性の化合物と電
子輸送性の化合物の両方を発光層に含有させることによって、長い寿命の赤色発光素子を
実現することを見いだした。
【００４９】
よって、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有
機化合物と、発光性の高い物質とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物で
あり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、第３の発光性の高い物質は、
燐光を発光する物質である構成とすることが好ましい。
【００５０】
より具体的には、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、
第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合
物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配位子は
ピラジン骨格を有する配位子であり、有機金属錯体の中心金属は第９族または第１０族元
素である構成とすることが好ましい。
【００５１】
また、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機
化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、
第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配位子は２−アリー
ルピラジン誘導体であり、有機金属錯体の中心金属は第９族または第１０族元素である構
成とすることが好ましい。
【００５２】
ここで、上述の２−アリールピラジン誘導体としては、２−フェニルピラジン誘導体が好
ましい。したがって、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と
、第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化
合物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配位子
は２−フェニルピラジン誘導体であり、有機金属錯体の中心金属は第９族または第１０族
元素である構成が好ましい。
【００５３】
また、２−アリールピラジン誘導体としては、特に、２，５−ジフェニルピラジン誘導体
が好ましい。したがって、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合
物と、第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有
機化合物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体の配
位子は２，５−ジフェニルピラジン誘導体であり、有機金属錯体の中心金属は第９族また
は第１０族元素である構成が好ましい。
【００５４】
なお、上述の構成において、中心金属としては、イリジウムまたは白金であることが発光
効率の観点から好ましい。特に、イリジウムの場合には極めて高効率が得られるため、イ
リジウムが好ましい。
【００５５】
また、２，５−ジフェニルピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体としては、下記一
般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体が好ましい。したがって陽極と陰極と
の間に発光層を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、有機金属錯
体とを含み、第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、第６の有機化合物は電
子輸送性の有機化合物であり、有機金属錯体は下記一般式（Ｇ１）で表される構造を有す
ることが好ましい。
【００５６】
【化３】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。）
【００５７】
また、上記一般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体は、より具体的には、下
記一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体である。したがって陽極と陰極との間に発光層
を有し、発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、有機金属錯体とを含み、
第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、第６の有機化合物は電子輸送性の有
機化合物であり、有機金属錯体は下記一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体であること
が好ましい。
【００５８】
【化４】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。また、Ｌはモノアニオン性の配位子である。また、Ｍが第９族元素の場
合ｎ＝２であり、Ｍが第１０族元素の場合ｎ＝１である。）
【００５９】
また、上述の一般式（Ｇ１）〜（Ｇ２）において、Ｍがイリジウムまたは白金であること
が発光効率の観点から好ましい。特に、イリジウムの場合には極めて高効率が得られるた
め、イリジウムが好ましい。
【００６０】
なお、上述した発光素子において、第５の有機化合物は芳香族アミン化合物またはカル
バゾール誘導体であることが好ましい。また、第６の有機化合物は複素芳香族化合物また
は金属錯体であることが好ましい。さらに好ましくは、第５の有機化合物は芳香族アミン
化合物またはカルバゾール誘導体であり、かつ、第６の有機化合物は複素芳香族化合物ま
たは金属錯体である構成である。
【００６１】
ここで、上述した発光素子において、第５の有機化合物の量および／または第６の有機化
合物の量は、有機金属錯体よりも多いことが好ましい。すなわち、第５の有機化合物およ
び／または第６の有機化合物が、有機金属錯体のホストとして機能することが好ましい。
より好ましくは、発光層における有機金属錯体の量が、１質量％以上１０質量％以下とな
る構成である。
【００６２】
さらに、上述した発光素子においては、第５の有機化合物と第６の有機化合物との割合も
重要である。したがって、第５の有機化合物に対する第６の有機化合物の質量比は、１／
２０以上２０以下であることが好ましい。特に、第５の有機化合物に対する第６の有機化
合物の質量比は、１以上２０以下であることが好ましい。
【００６３】
なお、上述した構成は、有機金属錯体の強い電子トラップ性を鑑みてなされた構成である
。したがって、上述した発光素子において、第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位および第６
の有機化合物のＬＵＭＯ準位に比べ、有機金属錯体のＬＵＭＯ準位は０．２ｅＶ以上深い
ことを特徴とする。
【００６４】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは
光源（照明装置を含む）等を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例
えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔ
ａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａ
ｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先
にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ
Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に
含むものとする。
【００６５】
また、本発明の発光装置を有する電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。
【発明の効果】
【００６６】
本発明の発光装置は、各色を発光する発光素子ごとにそれぞれ最適な構成であるため、
優れた特性を有する発光装置を得ることができる。
【００６７】
また、本発明の発光装置を用いることにより、優れた特性を有する電子機器を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の発光装置を説明する図。
【図２】本発明の発光装置を説明する図。
【図３】本発明の発光装置を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【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】本発明の発光装置を説明する図。
【図１０】本発明の発光装置を説明する図。
【図１１】本発明の電子機器を説明する図。
【図１２】本発明の発光装置を説明する図。
【図１３】実施例１の発光素子を説明する図。
【図１４】実施例１で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１５】実施例１で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１６】実施例１で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１７】実施例１で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１８】実施例１で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を示す図。
【図１９】実施例２の発光素子を説明する図。
【図２０】実施例２で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２１】実施例２で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２２】実施例２で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２３】実施例２で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２４】実施例２で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を示す図。
【図２５】実施例３の発光素子を説明する図。
【図２６】実施例３で作製した発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２７】実施例３で作製した発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２８】実施例３で作製した発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２９】実施例３で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図３０】実施例３で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
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が可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内
容に限定して解釈されるものではない。
【００７０】
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数
の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う
。
【００７１】
（実施の形態１）
本発明の発光装置の一態様について図１を用いて以下に説明する。
【００７２】
本発明の発光装置は、発光色の異なる複数の発光素子を有する。各発光素子は、一対の
電極間に複数の層を有する。本明細書中において、一対の電極間に設けられた複数の層を
まとめて、以下ＥＬ層という。
【００７３】
図１において、基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００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。
【００７４】
また、本実施の形態において、発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極
と第２の電極との間に設けられたＥＬ層とから構成されている。なお、本実施の形態では
、第１の電極は陽極として機能し、第２の電極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の電極の電位の方が、第２の電極の電子よりも高くなるように、
第１の電極と第２の電極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。
【００７５】
以下では、各色の発光素子の構成について説明する。
【００７６】
＜青色発光素子＞
【００７７】
陽極１０１Ｂとしては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、
導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば
、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若し
くは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ
：Ｉｎｄｉｕｍ 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作製しても構わない。例えば、酸化
インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を
加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タ
ングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対
し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲッ
トを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（
Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）
、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、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。
【００７８】
また、陽極１０１Ｂ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、
陽極１０１Ｂ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
（Ａｇ）、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
（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金
属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、
これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金
属またはアルカリ土類金属を含む合金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。
【００７９】
ＥＬ層１０３Ｂ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）の物質等を含む層と、本実施の形態で示す発光層
とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子
輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせてＥＬ層１０３Ｂを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。
【００８０】
正孔注入層１１１Ｂ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、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ
）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（
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／Ｐ
ＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００８１】
また、正孔注入層として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複
合材料を用いることができる。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、陽極１０１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。アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシ
アノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラ
ニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周
期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には
、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タン
グステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、
酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００８２】
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール
誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など
、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質と
しては、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。
【００８３】
例えば、複合材料に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ビス
（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴ
ＤＰＰＡ）、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）等を挙げることができる。
【００８４】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−
（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバ
ゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３
−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）
、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］
−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００８５】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、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
ントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４
−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用い
ることができる。
【００８６】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ
−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−
ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，
５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９
，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１
０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラ
セン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎ
ｔｈ）、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）ペリレン等が挙げられる。
また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−
６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用い
ることがより好ましい。
【００８７】
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよ
い。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−
ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−
ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００８８】
また、正孔注入層１１１Ｂ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：ＰＶ
Ｋ）、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。
【００８９】
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１１１Ｂとし
て用いてもよい。
【００９０】
正孔輸送層１１２Ｂは、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質
としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフ
ェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ
，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）
、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：
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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９
’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）な
どの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃ
ｍ２／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。
【００９１】
また、正孔輸送層１１２Ｂとして、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。
【００９２】
発光層１１３Ｂは、発光性の高い物質を含む層である。本実施の形態で示す発光素子に
おいて、発光層は、第１の発光層１２１と第２の発光層１２２を有する。第１の発光層１
２１は、発光性の高い物質である第１の有機化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、
第２の発光層１２２は、発光性の高い物質である第１の有機化合物と電子輸送性の有機化
合物を有する。第１の発光層は、第２の発光層の陽極側、つまり、陽極側に接して設けら
れている。
【００９３】
第１の有機化合物は、発光性の高い物質であり、種々の材料を用いることができる。具
体的には、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）、４，４’−（２−ｔｅｒｔ−ブチル
アントラセン−９，１０−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）
フェニル］−Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＢＰＡ）、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，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１
０−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）、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）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェ
ニルスチルベン−４−アミン（略称：ＹＧＡＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビ
ス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：Ｐ
ＣＡ２Ｓ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢ
ｉ）、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、ペリ
レン、ルブレン、１，３，６，８−テトラフェニルピレン等を用いることができる。
【００９４】
第１の発光層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物は、電子輸送性よりも正孔輸送
性の方が高い物質である。第２の発光層１２２に含まれる電子輸送性の有機化合物は、正
孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質である。
【００９５】
ここで、図２に図１で示した青色発光素子のバンド図の一例を示す。図２において、陽
極１０１Ｂから注入された正孔は、正孔注入層１１１Ｂおよび正孔輸送層１１２Ｂを輸送
され、第１の発光層１２１に注入される。第１の発光層１２１に注入された正孔は、第１
の発光層１２１を輸送されるが、さらに第２の発光層１２２にも注入される。ここで、第
２の発光層１２２に含まれる電子輸送性の有機化合物は正孔輸送性よりも電子輸送性の方
が高い物質であるため、第２の発光層１２２に注入された正孔は移動しにくくなる。その
結果、正孔は第１の発光層１２１と第２の発光層１２２の界面付近に多く存在するように
なる。また、正孔が電子と再結合することなく電子輸送層１１４Ｂにまで達してしまう現
象が抑制される。
【００９６】
一方、陰極１０２Ｂから注入された電子は電子注入層１１５Ｂおよび電子輸送層１１４
Ｂを輸送され、第２の発光層１２２に注入される。第２の発光層１２２に注入された電子
は、第２の発光層１２２を輸送されるが、さらに第１の発光層１２１にも注入される。こ
こで、第１の発光層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物は、電子輸送性よりも正孔
輸送性の方が高い物質であるため、第１の発光層１２１に注入された電子は移動しにくく
なる。その結果、電子は第１の発光層１２１と第２の発光層１２２の界面付近に多く存在
するようになる。また、電子が正孔と再結合することなく正孔輸送層１１２Ｂにまで達し
てしまう現象が抑制される。
【００９７】
以上のことから、第１の発光層１２１と第２の発光層１２２の界面付近の領域に正孔と
電子が多く存在するようになり、その界面付近の領域における再結合確率が高くなる。す
なわち、発光層１１３Ｂの中央付近に発光領域１３１Ｂが形成される。またその結果、正
孔が再結合することなく電子輸送層１１４Ｂに達してしまうことや、あるいは電子が再結
合することなく正孔輸送層１１２Ｂに達してしまうことが抑制されるため、再結合確率の
低下を防ぐことができる。これにより、経時的なキャリアバランスの低下が防げるため、
信頼性の向上に繋がる。
【００９８】
第１の発光層１２１に正孔および電子が注入されるようにするためには、正孔輸送性の
有機化合物は酸化反応および還元反応が可能な有機化合物である必要がある。よって、正
孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以上−５．０
ｅＶ以下であることが好ましい。また、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵ
ＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であることが好ましい。
【００９９】
同様に、第２の発光層１２２に正孔および電子が注入されるようにするためには、電子
輸送性の有機化合物は酸化反応および還元反応が可能な有機化合物である必要がある。よ
って、正電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は−６．０ｅＶ以
上−５．０ｅＶ以下であることが好ましい。また、電子輸送性の有機化合物の最低空軌道
準位（ＬＵＭＯ準位）は、−３．０ｅＶ以上−２．０ｅＶ以下であることが好ましい。
【０１００】
最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）および最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）の測定方法
としては、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から算出する方法がある。また、薄
膜状態におけるイオン化ポテンシャルを光電子分光装置により測定し、ＨＯＭＯ準位を算
出することができる。また、その結果と、薄膜状態における吸収スペクトルから求めるこ
とができるエネルギーギャップとからＬＵＭＯ準位を算出することができる。
【０１０１】
このように酸化反応および還元反応が可能な有機化合物としては、３環以上６環以下の
縮合芳香族化合物が挙げられる。具体的には、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導
体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等が挙げられる
。例えば、第１の発光層に用いることのできる正孔輸送性の化合物としては、９，１０−
ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１
０−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）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−
ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オク
タフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミンなどが挙げ
られる。また、第２の発光層に用いることのできる電子輸送性の化合物としては、９−［
４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：Ｃｚ
ＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル
］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニル
フェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセ
ン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセ
ン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−
（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（
スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３
’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などが挙げら
れる。
【０１０２】
また、図２を用いて先に説明した通り、本実施の形態で示す発光素子においては、第１
の発光層１２１から第２の発光層１２２に正孔が注入されるように素子を構成するため、
正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物
の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）との差は小さい方が好ましい。また、第２の発光層
１２２から第１の発光層１２１に電子が注入されるように素子を構成するため、正孔輸送
性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物の最低空軌
道準位（ＬＵＭＯ準位）との差は小さい方が好ましい。正孔輸送性の有機化合物のＨＯＭ
Ｏ準位と電子輸送性の有機化合物のＨＯＭＯ準位との差が大きいと、発光領域が第１の層
もしくは第２の層のどちらかに偏ってしまう。同様に、正孔輸送性の有機化合物のＬＵＭ
Ｏ準位と電子輸送性の有機化合物のＬＵＭＯ準位との差が大きい場合も、発光領域が第１
の発光層もしくは第２の発光層のどちらかに偏ってしまう。よって、正孔輸送性の有機化
合物の最高被占軌道準位（ＨＯＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位
（ＨＯＭＯ準位）との差は、０．３ｅＶ以下であることが好ましい。より好ましくは、０
．１ｅＶであることが望ましい。また、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵ
ＭＯ準位）と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）との差は、０．
３ｅＶ以下であることが好ましい。より好ましくは、０．１ｅＶ以下であることが好まし
い。
【０１０３】
また、発光素子は電子と正孔が再結合することにより発光が得られるため、発光層１１
３Ｂに用いられる有機化合物は、酸化反応および還元反応を繰り返しても安定であること
が好ましい。つまり、酸化反応および還元反応に対して可逆的であることが好ましい。特
に、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、酸化反応および還元反応
を繰り返しても安定であることが好ましい。酸化反応および還元反応を繰り返しても安定
であるかどうかは、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって、確認することが
できる。
【０１０４】
具体的には、ＣＶ測定による酸化反応および還元反応を繰り返した際、有機化合物の酸
化反応の酸化ピーク電位（Ｅｐａ）の値や還元反応の還元ピーク電位（Ｅｐｃ）の値の変
化、ピークの形状の変化等を観測することにより、酸化反応および還元反応を繰り返して
も安定であるかどうか確認することができる。酸化反応および還元反応の繰り返し数は多
い方が好ましいが、５０回〜２００回の繰り返しで、概ね安定性を見積もることができる
。このような測定において、発光層１１３Ｂに用いる正孔輸送性の有機化合物および電子
輸送性の有機化合物は、酸化ピーク電位の強度および還元ピーク電位の強度の変化が５０
％よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、３０％よりも小さいことが好ましい。
つまり、例えば、酸化ピーク電位が減少しても５０％以上のピークの強度を保っているこ
とが好ましい。より好ましくは、７０％以上のピークの強度を保っていることが好ましい
。また、酸化ピーク電位および還元ピーク電位の値の変化は、０．０５Ｖ以下であること
が好ましい。より好ましくは、０．０２Ｖ以下であることが好ましい。
【０１０５】
酸化反応および還元反応を繰り返しても安定、つまり、酸化反応および還元反応に対し
て可逆的である有機化合物としては、上述した３環以上６環以下の縮合芳香族化合物のう
ち、特に、アントラセン誘導体が好適である。第１の発光層１２１に含まれる正孔輸送性
の有機化合物としては、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ
ｎｔｈ）、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：ＰＣ
ＡＰＢＡ）等が挙げられる。第２の発光層１２２に含まれる電子輸送性の有機化合物とし
ては、具体的には、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−
カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、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）等が挙げられる。これらのアントラセン誘導体は、酸化反応および還元反応
を繰り返しても安定であり好ましい。
【０１０６】
第１の発光層に含まれる発光性の高い物質と第２の発光層に含まれる発光性の高い物質
とを同じ物質とすることにより、発光層の中央付近で発光させることが可能となる。一方
、第１の発光層と第２の発光層とで異なる発光性の高い物質を含む構成とすると、どちら
か一方の層でのみ発光してしまう可能性がある。どちらか一方の層でのみ発光してしまう
と、発光層の中央付近で発光させることが困難となってしまう。また、第１の発光層と第
２の発光層とで異なる発光性の高い物質を含む構成とすると、両方の発光性の高い物質が
発光してしまい、色純度の良い発光が得られなくなってしまう。また、発光色が変化して
しまう可能性がある。よって、第１の発光層に含まれる発光性の高い物質と第２の発光層
に含まれる発光性の高い物質とを同じ物質とすることが好ましい。
【０１０７】
発光層である第１の発光層および第２の発光層の材料は、上述した観点から、適宜選択
し、組み合わせることが可能である。
【０１０８】
電子輸送層１１４Ｂは、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（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、キノリン骨格またはベンゾキノ
リン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキ
シフェニル）ベンズオキサゾラト］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：ＯＸ
Ｄ−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：Ｂ
Ｐｈｅｎ）、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。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。
【０１０９】
また、電子輸送層１１４Ｂ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。
【０１１０】
また、電子注入層１１５Ｂを設けてもよい。電子注入層１１５Ｂ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
アルカリ金属化合物、又はアルカリ土類金属化合物を用いることができる。さらに、電子
輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属が組み合わされた層も使用でき
る。例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの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とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を
組み合わせた層を用いることは、陰極１０２Ｂからの電子注入が効率良く起こるためより
好ましい。
【０１１１】
陰極１０２Ｂを形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下
）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。こ
のような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、す
なわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍ
ｇ）、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−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
。
【０１１２】
また、陰極１０２Ｂと電子輸送層１１４Ｂとの間に、電子注入層１１５Ｂ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陰極１０２Ｂ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。
【０１１３】
以上で述べたような発光素子は、発光層と正孔輸送層との界面または発光層と電子輸送
層との界面に発光領域が形成されているのではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成
されている。よって、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域が近接することによる劣化の影
響を受けることがない。したがって、劣化が少なく、寿命の長い発光素子を得ることがで
きる。また、以上で述べた発光素子の発光層は、酸化反応および還元反応を繰り返しても
安定な化合物で形成されているため、電子と正孔の再結合による発光を繰り返しても劣化
しにくい。よって、より長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１１４】
＜緑色発光素子＞
【０１１５】
陽極１０１Ｇとしては、陽極１０１Ｂと同様な構成を用いることができる。陽極１０１
Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｇを形成してもよいし、異なる材料を用いて陽極１０１
Ｇを形成してもよい。陽極１０１Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｇを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１１６】
ＥＬ層１０３Ｇ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ＥＬ層１０
３Ｇ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。
【０１１７】
正孔注入層１１１Ｇとしては、正孔注入層１１１Ｂと同様な構成を用いることができる
。正孔注入層１１１Ｂと同じ材料を用いて正孔注入層１１１Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて正孔注入層１１１Ｇを形成してもよい。正孔注入層１１１Ｂと同じ材料を
用いて正孔注入層１１１Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１１８】
正孔輸送層１１２Ｇとしては、正孔輸送層１１２Ｂと同様な構成を用いることができる
。正孔輸送層１１２Ｂと同じ材料を用いて正孔輸送層１１２Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて正孔輸送層１１２Ｇを形成してもよい。正孔輸送層１１２Ｂと同じ材料を
用いて正孔輸送層１１２Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１１９】
発光層１１３Ｇ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。具体的には、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリ
ル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、
Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９
−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９
，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェ
ニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル
−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレン
ジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イ
ル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラ
セン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン
−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇを、発光層１１３Ｇと
、陰極１０２Ｇとの間に設けるため、発光層１１３Ｇは、電子輸送性であることが好まし
い。発光層が電子輸送性の場合、従来では発光層内からの電子の突き抜けを防ぐため、電
子ブロック層を発光層の陽極側に設けていた。しかしながら、その電子ブロック機能が経
時的に劣化すると、再結合領域が電子ブロック層内（あるいは正孔輸送層内）にまで及ん
でしまい、電流効率の低下（すなわち輝度劣化）が顕著となる。一方本発明の場合は、逆
に、発光層の手前（陰極側）において電子の移動を制御しているため、多少電子側のバラ
ンスが崩れたとしても、発光層内における再結合の割合は変化しにくく、輝度が低下しに
くいというメリットがある。
【０１２１】
なお、発光層１１３Ｇとしては、上述した発光性の高い物質を他の物質に分散させた構
成としてもよい。発光性の物質を分散させるための材料としては、各種のものを用いるこ
とができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道
準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【０１２２】
なお、本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇを、発光層１１３Ｇと
、陰極１０２Ｇとの間に設けるため、発光層１１３Ｇは、電子輸送性であることが好まし
い。つまり、発光層１１３Ｇは正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高いことが好ましい。
よって、上述した発光性の高い物質を分散させるための材料としては、電子輸送性の有機
化合物であることが好ましい。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（Ｉ
ＩＩ）（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：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）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：ＴＡ
Ｚ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１
Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅ
ｎ）、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：ＤＮ
Ａ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−
ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−
３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４
，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼ
ン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などの縮合芳香族化合物を用
いることができる。
【０１２３】
また、発光性の物質を分散させるための材料は複数種用いることができる。例えば、結
晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。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。
【０１２４】
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１１３Ｇ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。
【０１２５】
また、発光層１１３Ｇとして高分子化合物を用いることができる。具体的には、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。
【０１２６】
キャリアの移動を制御する層１１６Ｇは、２種類以上の物質を含む。本実施の形態では
、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含むものとして説明する。キャリアの移動を
制御する層１１６Ｇにおいて、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。
【０１２７】
キャリアの移動を制御する層１１６Ｇを、発光層１１３Ｇよりも陰極１０２Ｇ側に設け
る場合、第３の有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。つ
まり、第３の有機化合物は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質であることが好
ましい。具体的には、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＢＡｌｑ、
ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰ
ｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−
ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、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）−ｃ
ｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチ
ルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）
］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。中でも電子に対し
て安定な金属錯体であることが好ましい。また、第４の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第
３の有機化合物のＬＵＭＯ準位より０．３ｅＶ以上低いことが好ましい。したがって、用
いる第４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３の有機化
合物を選択すればよい。例えば、第４の有機化合物としてＤＰＱｄやクマリン６を用いる
場合、第３の有機化合物としてＡｌｑを用いることで、上述の条件を満たすようになる。
【０１２８】
また、第４の有機化合物は、電子をトラップする機能を有する有機化合物であることが
好ましい。つまり、第４の有機化合物は、第３の有機化合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ
準位）より０．３ｅＶ以上低い最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）を有する有機化合物であ
ることが好ましい。第４の有機化合物が含まれることにより、層全体としては、第３の有
機化合物のみからなる層よりも電子輸送速度が小さくなる。つまり、第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。
【０１２９】
また、発光素子の色純度を保つため、発光層１１３Ｇの発光色と第４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。すなわち、発光性の高い物質の発光スペ
クトルのピーク値と第４の有機化合物の発光スペクトルのピーク値との差は、３０ｎｍ以
内であることが好ましい。３０ｎｍ以内であることにより、発光性の高い物質の発光色と
第４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
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。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、キャリアの移
動を制御する層１１６Ｇにおける第４の有機化合物の濃度を調節する（第４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４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４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。
【０１３０】
例えば、発光層１１３Ｇに含まれる有機化合物が２ＰＣＡＰＡ、２ＰＣＡＢＰｈＡ、２
ＤＰＡＰＡ、２ＤＰＡＢＰｈＡ、２ＹＧＡＢＰｈＡ、ＤＰｈＡＰｈＡのような緑色系の発
光色を示す有機化合物である場合、第４の有機化合物はＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン
（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９，１８
−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジ
オン（略称：ＤＭＮＱｄ−１）、９，１８−ジメチル−９，１８−ジヒドロベンゾ［ｈ］
ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ
−２）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などの青緑色〜
黄緑色の発光を示す物質であることが好ましい。なお、上述した化合物は、発光素子に用
いられる化合物の中でもＬＵＭＯ準位が低い化合物であり、後述する第３の有機化合物に
添加することで良好な電子トラップ性を示す。
【０１３１】
なお、第４の有機化合物としては、上記に列挙した物質の中でも、ＤＭＱｄ、ＤＰＱｄ
、ＤＭＮＱｄ−１、ＤＭＮＱｄ−２のようなキナクリドン誘導体が化学的に安定であるた
め好ましい。すなわち、キナクリドン誘導体を適用することにより、特に発光素子を長寿
命化することができる。また、キナクリドン誘導体は緑色系の発光を示すため、上述した
発光素子の素子構造は、緑色系の発光素子に対して特に有効である。緑色は、フルカラー
ディスプレイを作製する際には最も輝度が必要な色であるため、劣化が他の色に比して大
きくなってしまう場合があるが、本発明を適用することによりそれを改善することができ
る。
【０１３２】
また、第４の有機化合物としては、クマリン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ
、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３などのクマリン誘導体
であることが好ましい。クマリン誘導体は、電子トラップ性が弱いため、第３の有機化合
物に添加する、第４の有機化合物の濃度が比較的高くてもよい。つまり、、第４の有機化
合物の濃度は調節がしやすく、所望の性質を有するキャリアの移動を制御する層を得るこ
とができる。また、クマリン誘導体は発光効率が高いため、第４の有機化合物が発光した
場合、発光素子全体の効率の低下を抑制することができる。
【０１３３】
また、発光素子の色純度を保つため、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに含まれる
第４の有機化合物のエネルギーギャップが、発光層１１３Ｇに含まれる発光性の高い物質
のエネルギーギャップよりも大きい構成にすることも可能である。第４の有機化合物のエ
ネルギーギャップが、発光層１１３Ｇに含まれる発光性の高い物質のエネルギーギャップ
よりも大きいことにより、第４の有機化合物の発光色が混色することなく、発光性の高い
物質からの発光が得られるため、色純度の良い発光素子が得られる。
【０１３４】
この場合、第４の有機化合物のエネルギーギャップとしては、可視光よりも大きなエネ
ルギーギャップであることが好ましい。したがって、第４の有機化合物のエネルギーギャ
ップは、３．０ｅＶ以上であることが好ましい。特に、緑色の光よりも大きなエネルギー
ギャプであることが好ましい。また、第４の有機化合物の発光が紫外〜紫色の領域であれ
ば、第４の有機化合物が励起された場合であっても発光層１１３Ｇに含まれる発光性の高
い物質にエネルギー移動できるため、色純度の良い発光素子が得られる。したがって、第
４の有機化合物の発光ピーク波長が３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが好ましい
。
【０１３５】
このようなエネルギーギャップの条件を有する第４の有機化合物としては、特に、キノ
キサリン誘導体が好ましい。キノキサリン誘導体としては、化学的安定性を考慮すると２
，３−ジフェニルキノキサリン誘導体が好ましく、例えば、２，３−ジフェニルキノキサ
リン（略称：ＤＰＱ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン（略称：Ｆ
ＤＰＱ）、２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリン（略称：ＣＦ
３−ＤＰＱ）などが挙げられる。
【０１３６】
さらに、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体の中でも、分子量が比較的高く耐熱性の
高い、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が特に好ま
しい。その具体例としては、例えば、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビ
キノキサリン（略称：ＤＰＱ２）の他、下記一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン
誘導体が挙げられる。
【０１３７】
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロ
メチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、水
素である。）
【０１３８】
一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体は、２，３，２’３’−テトラフェニ
ル−６，６’−ビキノキサリンのフェニル基が電子吸引基（フルオロ基、シアノ基、トリ
フルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基など）で置換されており
、比較的高い電子トラップ性および分子量を有している。
【０１３９】
また、一般式（Ｇ１０１）で表されるキノキサリン誘導体の中でも特に、下記一般式（Ｇ
１０２）で表されるキノキサリン誘導体が好ましい。
【０１４０】
【化６】
（式中、Ｒ２１〜Ｒ２４のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオ
ロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、
水素である。）
【０１４１】
さらに、上記一般式（Ｇ１０２）において、Ｒ２１〜Ｒ２４が全て置換されている場合が
、電子トラップ性が高く好ましい。すなわち、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一である
ことが好ましい。さらに、合成上好ましくは、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、
トリフルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり
、かつＲ２１〜Ｒ２４が同一の置換基である場合である。
【０１４２】
なお、アシル基としては、アセチル基等の炭素数が１〜４のアシル基が好ましい。ただし
、湿式法で作製する発光素子に適用する場合は、この限りではない。また、アシロキシ基
としては、アセトキシ基等の炭素数が１〜４のアシロキシ基が好ましい。ただし、湿式法
で作製する発光素子に適用する場合は、この限りではない。
【０１４３】
上述の一般式（Ｇ１０１）や一般式（Ｇ１０２）で表されるキノキサリン誘導体の具体
的な構造としては、下記構造式（１０１）〜（２１１）などが挙げられる。ただし、本発
明で用いるキノキサリン誘導体はこれに限定されることはない。
【０１４４】
【化７】
【０１４５】
【化８】
【０１４６】
【化９】
【０１４７】
【化１０】
【０１４８】
【化１１】
【０１４９】
【化１２】
【０１５０】
【化１３】
【０１５１】
【化１４】
【０１５２】
【化１５】
【０１５３】
【化１６】
【０１５４】
【化１７】
【０１５５】
【化１８】
【０１５６】
【化１９】
【０１５７】
【化２０】
【０１５８】
【化２１】
【０１５９】
【化２２】
【０１６０】
【化２３】
【０１６１】
また、先に述べたように、第４の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第３の有機化合物のＬＵ
ＭＯ準位より０．３ｅＶ以上低いことが好ましい。したがって、用いる第４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３の有機化合物を選択すればよい
。例えば、第４の有機化合物として上記構造式（１０１）で表される２，３，２’３’−
テトラキス（４−フルオロフェニル）−６，６’−ビキノキサリン（略称：ＦＤＰＱ２）
や２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン（略称：ＦＤＰＱ）を用いる場合
、第３の有機化合物としてＡｌｑを用いることで、上述の条件を満たすようになる。
【０１６２】
図３は、図１で示した緑色発光素子のバンド図の一例である。図３において、陽極１０
１Ｇから注入された正孔は、正孔注入層１１１Ｇ、正孔輸送層１１２Ｇを通り、発光層１
１３Ｇに注入される。一方、陰極１０２Ｇから注入された電子は、電子注入層１１５Ｇ、
電子輸送層１１４Ｇを通り、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに注入される。キャリ
アの移動を制御する層１１６Ｇに注入された電子は、電子トラップ性を有する第４の有機
化合物により、電子の移動が遅くなる。遅くなった電子は、発光層１１３Ｇに注入され、
正孔と再結合し、発光する。
【０１６３】
例えば、発光層１１３Ｇが電子輸送性を有する場合、正孔輸送層１１２Ｇから発光層１
１３Ｇに注入された正孔は移動が遅くなる。また、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇ
から発光層１１３Ｇに注入された電子は、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇで移動が
遅くなっているため、発光層１１３Ｇでも移動が遅い。よって、移動の遅い正孔と移動の
遅い電子が発光層１１３Ｇで再結合するため、再結合確率が高くなり、発光効率が向上す
る。
【０１６４】
もしキャリアの移動を制御する層１１６を設けない従来の発光素子であれば、電子の移
動は遅くならないまま発光層１１３Ｇに注入され、正孔輸送層１１２Ｇの界面付近まで達
する。そのため、発光領域は正孔輸送層１１２Ｇと発光層１１３Ｇとの界面近傍に形成さ
れる。その場合、電子が正孔輸送層１１２Ｇにまで達してしまい、正孔輸送層１１２Ｇを
劣化させる恐れがある。また、経時的に正孔輸送層１１２Ｇ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。
【０１６５】
本実施の形態で示す緑色発光素子において、陰極１０２Ｇから注入された電子は、電子
注入層１１５Ｇ、電子輸送層１１４Ｇを通り、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに注
入される。ここで、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇは、電子輸送性を有する第３の
有機化合物に、電子をトラップする機能を有する第４の有機化合物を添加した構成となっ
ている。したがって、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇに注入された電子は、その移
動が遅くなり、発光層１１３Ｇへの電子注入が制御される。その結果、従来では正孔輸送
性の高い物質が含まれる正孔輸送層１１２Ｇと発光層１１３Ｇとの界面近傍で形成された
はずの発光領域が、本実施の形態で示す発光素子においては、発光層１１３から、発光層
１１３とキャリアの移動を制御する層１１６Ｇとの界面付近にかけて発光領域１３１Ｇ形
成されることになる。したがって、電子が正孔輸送層１１２Ｇにまで達してしまい、正孔
輸送性の高い物質が含まれる正孔輸送層１１２Ｇを劣化させる可能性が低くなる。また正
孔に関しても、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇ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１１４Ｇにまで達して電子輸送性の高い物質が
含まれる電子輸送層１１４Ｇを劣化させる可能性は低い。
【０１６６】
さらに、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇにおいて、単に電子移動度の遅い物質を
適用するのではなく、電子輸送性を有する有機化合物に電子をトラップする機能を有する
有機化合物を添加している点が重要である。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
成された層で電子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
、部分的に結晶化することにより、層全体のバランスが変化してしまう。そのため、経時
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１１６Ｇ
に含まれている成分のうち少ない成分で電子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。
【０１６７】
本実施の形態で示す緑色発光素子は、発光層と正孔輸送層との界面または発光層と電子
輸送層との界面に発光領域が形成されていないため、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域
が近接することによる劣化の影響を受けることがない。また、キャリアバランスの経時的
な変化（特に電子注入量の経時的変化）を抑制することができる。したがって、劣化が少
なく、寿命の長い発光素子を得ることができる。
【０１６８】
また、キャリアの移動を制御する層１１６Ｇ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。
【０１６９】
電子輸送層１１４Ｇとしては、電子輸送層１１４Ｂと同様な構成を用いることができる
。電子輸送層１１４Ｂと同じ材料を用いて電子輸送層１１４Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて電子輸送層１１４Ｇを形成してもよい。電子輸送層１１４Ｂと同じ材料を
用いて電子輸送層１１４Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１７０】
電子注入層１１５Ｇとしては、電子注入層１１５Ｂと同様な構成を用いることができる
。電子注入層１１５Ｂと同じ材料を用いて電子注入層１１５Ｇを形成してもよいし、異な
る材料を用いて電子注入層１１５Ｇを形成してもよい。電子注入層１１５Ｂと同じ材料を
用いて電子注入層１１５Ｇを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置を作製する
ことができるため、好ましい。
【０１７１】
陰極１０２Ｇとしては、陰極１０２Ｂと同様な構成を用いることができる。陰極１０２
Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｇを形成してもよいし、異なる材料を用いて陰極１０２
Ｇを形成してもよい。陰極１０２Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｇを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１７２】
以上で述べたような発光素子は、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。
【０１７３】
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
いる材料そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等により、キャリアの移動を
制御することができる。
【０１７４】
これにより、過剰の電子が注入されることや、発光層を突き抜けて正孔輸送層や正孔注
入層へ電子が達することを抑制し、経時的な発光効率の低下を抑制することができる。つ
まり、長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１７５】
また、キャリアの移動を制御する層に含まれる２種類以上の物質のうち、第３の有機化
合物よりも少なく含まれている第４の有機化合物を用いて電子の移動を制御している。よ
って、キャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成分で電子の移動を
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電子の移動を制御する
場合には、部分的にモルフォロジーが変化することや、部分的に結晶化することにより、
層全体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化に弱い。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電子
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。
【０１７６】
＜赤色発光素子＞
【０１７７】
陽極１０１Ｒとしては、陽極１０１Ｂと同様な構成を用いることができる。陽極１０１
Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｒを形成してもよいし、異なる材料を用いて陽極１０１
Ｒを形成してもよい。陽極１０１Ｂと同じ材料を用いて陽極１０１Ｒを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１７８】
ＥＬ層１０３Ｒ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）の物質等を含む層と、本実施の形態で示す発光層
とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子
輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせてＥＬ層１０３Ｒを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。
【０１７９】
発光層１１３Ｒは、発光性の高い物質と、第５の有機化合物と、第６の有機化合物とを
含む。
【０１８０】
発光層１１３Ｒにおいて、第５の有機化合物は、正孔輸送性を有する化合物である。具
体的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（
略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ］
ビフェニル（略称：ＰＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェ
ニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’−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’，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：ＴＤ
ＡＴＡ）、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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カ
ルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、１，１−ビス［４−（ジフェニル
アミノ）フェニル］シクロヘキサン（略称：ＴＰＡＣ）、９，９−ビス［４−（ジフェニ
ルアミノ）フェニル］フルオレン（略称：ＴＰＡＦ）、４−（９−カルバゾリル）−４’
−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルアミン（略
称：ＹＧＡＯ１１）、Ｎ−［４−（９−カルバゾリル）フェニル］−Ｎ−フェニル−９，
９−ジメチルフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＦ）など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−ビス（Ｎ−カ
ルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、１，３，５−トリス（Ｎ−カルバゾリル）ベン
ゼン（略称：ＴＣｚＢ）などのカルバゾール誘導体を用いることができる。芳香族アミン
化合物としては、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）などの高
分子化合物を用いることもできる。また、カルバゾール誘導体としては、ポリ（Ｎ−ビニ
ルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）などの高分子化合物を用いることもできる。なお、上
述した第５の有機化合物の三重項励起エネルギーは、発光層１１３Ｒに含まれる発光性の
高い物質の三重項励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。
【０１８１】
一方、第６の有機化合物は、電子輸送性を有する化合物である。具体的には、９−［４
−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール
（略称：ＣＯ１１）、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）、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）、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）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェ
ニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：
ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−
（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、９，９’
，９’’−［１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル］トリカルバゾール（略称
：ＴＣｚＴＲＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（６，
７−ジメチル−３−フェニルキノキサリン）（略称：ＴｒｉＭｅＱｎ）、９，９’−（キ
ノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称
：ＣｚＱｎ）、３，３’，６，６’−テトラフェニル−９，９’−（キノキサリン−２，
３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ジ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＤＣｚＰＱ）、
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
複素芳香族化合物や、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）、トリス［２−（２−ヒドロキシフェニル
）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾラト］アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａ
ｌ（ＯＸＤ）３）、トリス（２−ヒドロキシフェニル−１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミ
ダゾラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ（ＢＩＺ）３）、ビス［２−（２−ヒド
ロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、ビス［
２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＰＢ
Ｏ）２）などの金属錯体を用いることができる。複素芳香族化合物としては、ポリ（２，
５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。
また、金属錯体としては、下記参考文献で開示されているような金属錯体高分子化合物を
用いることもできる（参考文献； Ｘ．Ｔ．Ｔａｏ、外５名、アプライド フィジクス
レターズ、Ｖｏｌ．７０（１２）、１５０３−１５０５（１９９７））。なお、上述した
第６の有機化合物の三重項励起エネルギーは、発光層１１３Ｒに含まれる発光性の高い物
質の三重項励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。
【０１８２】
発光層１１３Ｒに含まれる発光性の高い物質としては、燐光を発光する物質を用いるこ
とができる。例えば、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（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））、トリス（１−フェニルイソキノ
リナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）３）などが挙げられ
る。特に、配位子がピラジン骨格を有し、中心金属が第９族または第１０族である有機金
属錯体（以下、「ピラジン系有機金属錯体」と記す）が、これまでに報告されてきた燐光
性の有機金属錯体に比べても、非常に高効率で燐光を発するという点で好ましい。
【０１８３】
図４は、図１で示した赤色発光素子のバンド図の一例である。図４における発光層１１
３Ｒは、正孔輸送性の第５の有機化合物と、電子輸送性の第６の有機化合物と、ピラジン
系有機金属錯体を含んでいる。該ピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位２３２は、第５
の有機化合物のＬＵＭＯ準位２１２および第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位２２２よりも
低いため、電子はピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位２３２にトラップされる。ただ
し、第６の有機化合物は電子輸送性であるため、電子はピラジン系有機金属錯体のＬＵＭ
Ｏ準位２３２にトラップされながらも、少しずつ正孔輸送層１１２Ｒ側へ移動することが
できる。一方、第５の有機化合物が正孔輸送性であり、また正孔を受け取りやすい性質も
あるため、正孔はまず第５の有機化合物のＨＯＭＯ準位２１１に注入される。第６の有機
化合物のＨＯＭＯ準位２２１には注入されにくい。この時、第５の有機化合物の量を調節
することによって、注入された正孔の移動速度を調節することができるため、電子輸送層
１１４Ｒ側からやってくる電子の移動速度と合わせることができる。つまり、発光層１１
３Ｒ内において、正孔と電子のバランスをうまく取ることができるのである。そして、正
孔はピラジン系有機金属錯体のＨＯＭＯ準位２３１に注入され、トラップされている電子
と再結合して発光が得られる。このような構成の発光素子において、発光層１１３Ｒに含
まれる第５の有機化合物、第６の有機化合物、ピラジン系有機金属錯体の量を調整するこ
とにより、発光領域１３１Ｒの位置を調整することが可能である。
【０１８４】
以上で述べたような第５の有機化合物、第６の有機化合物、およびピラジン系有機金属
錯体を適宜組み合わせることにより、発光層は構成される。なお、ピラジン系有機金属錯
体の具体例については、実施の形態２で詳述する。ただし、発光層は他の物質をさらに含
んでいてもよい。
【０１８５】
ここで、該発光層において、少なくとも第５の有機化合物と第６の有機化合物のいずれ
か一方がホスト材料となり、ピラジン系有機金属錯体がゲスト材料となる構成が好ましい
。これは、ピラジン系有機金属錯体の濃度消光を防止するためである。また、発光層にお
けるキャリアバランスを、第５の有機化合物と第６の有機化合物で調節するためである。
【０１８６】
したがって、本実施の形態の発光素子においては、第５の有機化合物および／または第
６の有機化合物の量は、ピラジン系有機金属錯体よりも多いことが好ましい。具体的には
、体積分率または質量分率が多いことが好ましい。また、濃度消光防止の観点からは、ピ
ラジン系有機金属錯体の発光層における割合が、１質量％以上１０質量％以下であること
が好ましい。
【０１８７】
また、発光層において、第５の有機化合物と第６の有機化合物との質量比は、第５の有
機化合物：第６の有機化合物＝１：２０〜２０：１の範囲が好ましい。つまり、第５の有
機化合物に対する第６の有機化合物の質量比が、１／２０以上２０以下となっていること
が好ましい。この範囲外の場合、発光層の状態が第５の有機化合物とピラジン系有機金属
錯体のみが含まれている状態、もしくは、第６の有機化合物とピラジン系有機金属錯体の
みが含まれている状態と実質的に同一になってしまう可能性があるためである。
【０１８８】
さらに本発明者らは、発光層において、正孔輸送性の第５の有機化合物に比べ、電子輸
送性の第６の有機化合物が同量存在するか、あるいは多い構成が、特に効果的であること
を見出した。これは、一般的な有機化合物において、正孔移動度の方が電子移動度よりも
高いことに起因すると考えられる。したがって本発明では、第５の有機化合物に対する第
６の有機化合物の質量比が、１以上２０以下であることがさらに好ましい。特に寿命に対
する効果が著しいのは、５以上２０以下である。
【０１８９】
なお、本発明で用いるピラジン系有機金属錯体の電子トラップ性であるが、具体的には
、第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位および第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位に比べ、０．
２ｅＶ以上深い場合が多い。そして、そのような場合に寿命改善効果および効率改善効果
が著しいため、第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位および第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位
に比べ、ピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位が０．２ｅＶ以上深いことも特徴である
。
【０１９０】
次に、発光層１１３Ｒ以外の層について説明する。正孔輸送層１１２Ｒおよび正孔注入
層１１１Ｒは、必ずしも必要ではなく、適宜設ければよい。これらの層を構成する具体的
な材料としては、正孔輸送性化合物が好ましく、上述したＮＰＢ、ＰＰＢ、ＴＰＤ、ＤＦ
ＬＤＰＢｉ、ＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＣＴＡ、ＴＰＡＣ、ＴＰＡＦ、ＹＧＡＯ
１１、ＹＧＡＦ、ＣＢＰ、ｍＣＰ、ＴＣｚＢ、ＰＶＴＰＡ、ＰＶＫなどを用いることがで
きる。また、９，１０−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］アントラセン（略称
：ＴＰＡ２Ａ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（
略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）のように、三重項励起エネルギーの低いアントラセン誘導体も用
いることができる。
【０１９１】
この特徴は、以下のように説明できる。発光層１１３Ｒは、上述したようにキャリアバ
ランスがよいため、発光領域が発光層１１３Ｒと正孔輸送層１１２Ｒとの界面に偏ること
がない。したがって、正孔輸送層１１２Ｒに、ピラジン系有機金属錯体よりも三重項励起
エネルギーが低い物質を適用したとしても、それがピラジン系有機金属錯体２２３に対す
るクエンチャ（消光剤）になりにくいためである。
【０１９２】
つまり、三重項励起エネルギーを考慮する必要がないため、使用する材料の選択肢が広
がる。よって、正孔輸送層１１２Ｒとしては、正孔輸送層１１２Ｂと同様な構成を用いる
ことができる。正孔輸送層１１２Ｂと同じ材料を用いて正孔輸送層１１２Ｒを形成しても
よいし、異なる材料を用いて正孔輸送層１１２Ｒを形成してもよいが、正孔輸送層１１２
Ｂと同じ材料を用いて正孔輸送層１１２Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光
装置を作製することができるため、好ましい。
【０１９３】
同様に、正孔注入層１１１Ｒとしては、正孔注入層１１１Ｂと同様な構成を用いること
ができる。正孔注入層１１１Ｂと同じ材料を用いて正孔注入層１１１Ｒを形成してもよい
し、異なる材料を用いて正孔注入層１１１Ｒを形成してもよいが、正孔注入層１１１Ｂと
同じ材料を用いて正孔注入層１１１Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置
を作製することができるため、好ましい。
【０１９４】
電子輸送層１１４Ｒおよび電子注入層１１５Ｒは、必ずしも必要ではなく、適宜設ければ
よい。これらの層を構成する具体的な材料としては、電子輸送性化合物が好ましく、上述
したＣＯ１１、ＯＸＤ−７、ＰＢＤ、ＴＰＢＩ、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＣｚＴＲＺ
、ＴｒｉＭｅＱｎ、ＣｚＱｎ、ＤＣｚＰＱ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＢＡｌｑ、Ａｌ（ＯＸ
Ｄ）３、Ａｌ（ＢＩＺ）３、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、Ｚｎ（ＰＢＯ）２、ＰＰｙなどを用いる
ことができる。また、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌ
ｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍ
ｑ３）、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）のように、三重項励起エネルギーの低い物質も用いることができる（例えば
、Ａｌｑの燐光スペクトルは、深赤色の６５０〜７００ｎｍ程度であることが報告されて
いる）。
【０１９５】
この特徴は、以下のように説明できる。発光層１１３Ｒは、上述したようにキャリアバ
ランスがよいため、発光領域が発光層１１３Ｒと電子輸送層１１４Ｒとの界面に偏ること
がない。したがって、電子輸送層１１４Ｒに、ピラジン系有機金属錯体２２３よりも三重
項励起エネルギーが低い物質を適用したとしても、それがピラジン系有機金属錯体２２３
に対するクエンチャ（消光剤）になりにくいためである。
【０１９６】
つまり、三重項励起エネルギーを考慮する必要がないため、使用する材料の選択肢が広
がる。よって、電子輸送層１１４Ｒとしては、電子輸送層１１４Ｂと同様な構成を用いる
ことができる。電子輸送層１１４Ｂと同じ材料を用いて電子輸送層１１４Ｒを形成しても
よいし、異なる材料を用いて電子輸送層１１４Ｒを形成してもよいが、電子輸送層１１４
Ｂと同じ材料を用いて電子輸送層１１４Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光
装置を作製することができるため、好ましい。
【０１９７】
同様に、電子注入層１１５Ｒとしては、電子注入層１１５Ｂと同様な構成を用いること
ができる。電子注入層１１５Ｂと同じ材料を用いて電子注入層１１５Ｒを形成してもよい
し、異なる材料を用いて電子注入層１１５Ｒを形成してもよいが、電子注入層１１５Ｂと
同じ材料を用いて電子注入層１１５Ｒを形成した場合、工程数を増やすことなく発光装置
を作製することができるため、好ましい。
【０１９８】
陰極１０２Ｒとしては、陰極１０２Ｂと同様な構成を用いることができる。陰極１０２
Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｒを形成してもよいし、異なる材料を用いて陰極１０２
Ｒを形成してもよい。陰極１０２Ｂと同じ材料を用いて陰極１０２Ｒを形成した場合、工
程数を増やすことなく発光装置を作製することができるため、好ましい。
【０１９９】
このように、青色発光素子、緑色発光素子、赤色発光素子をそれぞれ最適な構成にする
ことで、特性に優れた本発明の発光装置を得ることができる。
【０２００】
また、本発明の発光装置において、各発光素子の発光層以外の層を共通して作製するこ
とが可能である。つまり、発光層以外の層の構成を同一構成とすることが可能である。図
１２には、発光層以外の層を共通して作製した発光装置の一例を示す。まず、各発光素子
に共通して、基板１１００上に、陽極１１０１、正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１
２を形成する。その後、発光色ごとに、発光層１１１３Ｂ、発光層１１１３Ｇおよびキャ
リアの移動を制御する層１１１６Ｇ、発光層１１１３Ｒを形成する。そして、再び、各発
光素子に共通して、電子輸送層１１１４、電子注入層１１１５、陰極１１０２を形成する
。図１２に示すように、発光層以外の層の構成を同一構成とすることで、発光装置の作製
工程の簡略化が可能となる。
【０２０１】
また、本発明の発光装置において、発光層における発光領域が各発光素子によって異な
っている。具体的には、青色発光素子、緑色発光素子、赤色発光素子の順に、陽極として
機能する電極に近くなるようにすることが可能である。上述したように、青色発光素子で
は、第１の発光層１１２１Ｂと第２の発光層１１２２Ｂの界面付近が発光領域１１３１Ｂ
となる。また、緑色発光素子では、発光層１１１３Ｇから、発光層１１１３Ｇとキャリア
の移動を制御する層１１１６Ｇとの界面付近にかけて発光領域１１３１Ｇ形成されること
になる。また、赤色発光素子では、発光層１１１３Ｒに含まれる第５の有機化合物、第６
の有機化合物、ピラジン系有機金属錯体の量を調整することにより、発光領域１１３１Ｒ
の位置を調整することが可能である。よって、陰極を反射電極とした場合、発光波長の短
い青色発光素子の発光領域が陰極側になり、発光波長が長くなるにつれ、緑色発光素子、
赤色発光素子の順で陰極から遠くなるように設計することができる。つまり、発光素子の
光学設計に適した構成となっている。したがって、反射電極までの距離を発光波長に最適
な光学距離とすることが可能となり、光取り出し効率を向上させることができる。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
本実施の形態で示した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。
【０２０６】
以上のような構成を有する本実施の形態で示した発光素子は、陽極１０１と陰極１０２
との間に電圧を加えることにより電流が流れる。そして、発光性の高い物質を含む層であ
る発光層１１３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１
１３に発光領域が形成されるような構成となっている。
【０２０７】
発光は、陽極１０１または陰極１０２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、陽極１０１または陰極１０２のいずれか一方または両方は、透光性を有
する物質で成る。陽極１０１のみが透光性を有する電極である場合、光は陽極１０１を通
って基板側から取り出される。また、陰極１０２のみが透光性を有する電極である場合、
光は陰極１０２を通って基板と逆側から取り出される。陽極１０１および陰極１０２がい
ずれも透光性を有する電極である場合、光は陽極１０１および陰極１０２を通って、基板
側および基板側と逆側の両方から取り出される。
【０２０８】
なお、図１では、陽極１０１を基板１００側に設けた構成について示したが、陰極１０
２を基板１００側に設けてもよい。図５では、基板１００上に、陰極１０２、ＥＬ層１０
３、陽極１０１が順に積層された構成となっている。ＥＬ層１０３は、図１に示す構成と
は逆の順序に積層されている。
【０２０９】
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。
【０２１０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の発光装置に用いることができるピラジン系有機金属錯体の構
造について、具体的に例示する。
【０２１１】
ピラジン系有機金属錯体は、その配位子がピラジン骨格を有する配位子であり、また中心
金属が第９族（Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ）または第１０族（Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ）元素である有機
金属錯体である。また、該有機金属錯体は、燐光を発光することができる性質を持ってい
ればよい。
【０２１２】
第９族や第１０族の有機金属錯体は、ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈ
ａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移を示すものが多い。特に、燐光性化合物においては、
三重項ＭＬＣＴ遷移がよく観察される。ここで、ＭＬＣＴ遷移を示す有機金属錯体のＬＵ
ＭＯ準位は、配位子のＬＵＭＯ準位の序列で決定されるため、ＬＵＭＯ準位の高い配位子
を用いれば該有機金属錯体のＬＵＭＯ準位も高くなり、ＬＵＭＯ準位の低い配位子を用い
れば該有機金属錯体のＬＵＭＯ準位も低くなる。そして、ピラジンはピリジンに比べ、Ｌ
ＵＭＯ準位が低いため、本発明で用いるピラジン系有機金属錯体は従来のピリジン系有機
金属錯体に比べ、ＬＵＭＯ準位が低い（つまり電子トラップ性が高い）性質を示す。
【０２１３】
本発明に用いるピラジン系有機金属錯体の配位子は、ピラジン骨格を有していればよいが
、中でも、該配位子が２−アリールピラジン誘導体である場合、その配位子は中心金属に
対してシクロメタル化することができる。そしてシクロメタル化錯体は、高い燐光量子収
率が可能である。したがって該配位子は、２−アリールピラジン誘導体であることが好ま
しい。さらに、２−アリールピラジン誘導体の一種である２−フェニルピラジン誘導体が
配位子である場合、その配位子は中心金属に対してオルトメタル化することができる（オ
ルトメタル化は、シクロメタル化の一種である）。そしてこのように、２−フェニルピラ
ジンがオルトメタル化したオルトメタル錯体は、特に高い燐光量子収率が達成できること
を本発明者らは見出した。したがって、配位子のさらに好ましい形態は、２−フェニルピ
ラジン誘導体である。
【０２１４】
以下に、２−アリールピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体の具体例を列挙する。
【０２１５】
【化２４】
【０２１６】
【化２５】
【０２１７】
ここで、２−フェニルピラジン誘導体がオルトメタル化した有機金属錯体の中でも、２，
５−ジフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化した有機金属錯体は、ＬＵＭＯ準位がさ
らに深くなる。また、色度の良い赤色発光が得られる。したがって、配位子が２，５−ジ
フェニルピラジン誘導体である場合、実施の形態１で示した発光素子の効果は顕著になる
ので好ましい。
【０２１８】
また、２，５−ジフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化した有機金属錯体としては、
下記一般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体が挙げられる。
【０２１９】
【化２６】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。Ｒ１がフェニル基の場
合、置換基をさらに有していてもよく、置換基としては、アルキル基、ハロゲン、ハロア
ルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。）
【０２２０】
なお、上述した一般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機金属錯体は、具体的には、下
記一般式（Ｇ２）で表されるような、ピラジン誘導体以外の配位子Ｌも有する混合配位子
型の有機金属錯体であることが好ましい。これは、合成上容易なためである。
【０２２１】
【化２７】
（式中、Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表す。Ｒ１がフェニル基の場
合、置換基をさらに有していてもよく、置換基としては、アルキル基、ハロゲン、ハロア
ルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。また、Ｒ３は水素、ま
たはアルキル基のいずれかを表す。また、Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、また
はハロゲン基、またはハロアルキル基、またはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニ
ル基のいずれかを表す。また、Ｍは中心金属であり、第９族元素、または第１０族元素の
いずれかを表す。また、Ｌはモノアニオン性の配位子である。また、Ｍが第９族元素の場
合ｎ＝２であり、Ｍが第１０族元素の場合ｎ＝１である。）
【０２２２】
また、上述のピラジン系有機金属錯体の中心金属としては、重原子効果の観点からイリジ
ウムまたは白金が好ましい。特にイリジウムの場合は、顕著な重原子効果が得られるため
に非常に高効率である上に、化学的にも安定であるため好ましい。
【０２２３】
次に、上述の一般式（Ｇ１）〜（Ｇ２）における各置換基Ｒ１〜Ｒ１２、モノアニオン性
の配位子Ｌについて、より詳細に説明する。
【０２２４】
Ｒ１はアルキル基、またはフェニル基のいずれかを表すが、該フェニル基は置換基をさら
に有していてもよい。その場合の置換基としては、アルキル基、ハロゲン基、ハロアルキ
ル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基などが挙げられる。
【０２２５】
Ｒ３は水素、またはアルキル基を表す。
【０２２６】
Ｒ４〜Ｒ１２は水素、またはアルキル基、またはハロゲン基、またはハロアルキル基、ま
たはアルコキシ基、またはアルコキシカルボニル基のいずれかを表す。
【０２２７】
ここで、上述した構成において、アルキル基としては炭素数１〜４が好ましく、具体的に
はメチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基が挙げられる。また、ハロゲン基
としてはフルオロ基、クロロ基などが挙げられ、化学的安定性の観点からはフルオロ基が
好ましい。また、ハロアルキル基としては、トリフルオロメチル基が好ましい。また、ア
ルコキシ基としては炭素数１〜４が好ましく、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、イソ
プロポキシ基、ｔ−ブトキシ基が挙げられる。また、アルコキシカルボニル基としては、
炭素数２〜５が好ましく、具体的には、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、
イソプロポキシカルボニル基、ｔ−ブトキシカルボニル基が挙げられる。
【０２２８】
次に、モノアニオン性の配位子Ｌについて説明する。モノアニオン性の配位子Ｌは、ベー
タジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはカルボキシル基を
有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノア
ニオン性の二座キレート配位子、または２つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオ
ン性の二座キレート配位子のいずれかが配位能力が高く好ましい。より具体的には、以下
の構造式（Ｌ１）〜（Ｌ８）に示すモノアニオン性の配位子が挙げられるが、これらに限
定されることはない。
【０２２９】
【化２８】
【０２３０】
以上で述べたような一般式（Ｇ１）〜（Ｇ２）の具体的な構造式を列挙する（下記構造式
（１）〜（２０））。ただし、本発明におけるピラジン系有機金属錯体は、これらに限定
されることはない。
【０２３１】
【化２９】
【０２３２】
【化３０】
【０２３３】
【化３１】
【０２３４】
【化３２】
【０２３５】
【化３３】
【０２３６】
（実施の形態３）
本発明によって作製された発光装置の断面図の一態様について、図９を用いて説明する
。
【０２３７】
図９において、点線で囲まれているのは、実施の形態１で示した発光素子９１２を駆動
するために設けられているトランジスタ９１１である。発光素子９１２は、第１の電極９
１３と第２の電極９１４との間にＥＬ層９１５を有する本発明の発光素子である。ＥＬ層
９１５は、実施の形態１に示した構成を用いて形成されている。トランジスタ９１１のド
レインと第１の電極９１３とは、第１層間絶縁膜９１６（９１６ａ、９１６ｂ、９１６ｃ
）を貫通している配線９１７によって電気的に接続されている。また、発光素子９１２は
、隔壁層９１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。この
ような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板９１０上に設けられてい
る。
【０２３８】
なお、図９に示されたトランジスタ９１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲー
ト電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ９１１の構造につ
いては、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場
合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）
でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエ
ッチ型）でもよい。
【０２３９】
また、トランジスタ９１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのもので
もよい。また、セミアモルファス半導体等でもよい。なお、セミアモルファス半導体とは
、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を
有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち
格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領
域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よ
りも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１
）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端する
ために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結
晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。
【０２４０】
セミアモルファスシリコンは、珪素の化合物の気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ
）して形成する。珪素の化合物の気体としては、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、Ｓｉ
Ｈ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。この珪素
の化合物のをＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種
の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲とする。圧力は概略０．
１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲とする。電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１
３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚとする。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜
２５０℃とする。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は
１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ
３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。
【０２４１】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或い
はシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって
形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって
形成されたものでもよい。
【０２４２】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、
トランジスタ９１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成
するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置
であることが好ましい。それ以外の場合については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型の
いずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトラン
ジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【０２４３】
さらに、第１層間絶縁膜９１６は、図９に示すように多層でもよいし、または単層でも
よい。なお、第１層間絶縁膜９１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、第
１層間絶縁膜９１６ｂはアクリル樹脂やシロキサン樹脂（シロキサン樹脂は、シリコン（
Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を
含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオ
ロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基
とを用いてもよい））、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。
さらに、第１層間絶縁膜９１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、
各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いて
もよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、
第１層間絶縁膜９１６は、無機膜または有機膜の両方を用いて形成されたものでもよいし
、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０２４４】
隔壁層９１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好
ましい。また隔壁層９１８は、アクリル樹脂やシロキサン系化合物、あるいは酸化珪素等
を用いて形成される。なお隔壁層９１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたも
のでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【０２４５】
なお、図９では、第１層間絶縁膜９１６のみがトランジスタ９１１と発光素子９１２の
間に設けられた構成であるが、第１層間絶縁膜９１６（９１６ａ、９１６ｂ）の他、第２
層間絶縁膜が設けられた構成のものであってもよい。
【０２４６】
第２層間絶縁膜は、第１層間絶縁膜と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。
なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを
用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このよ
うに、第２層間絶縁膜は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし
、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０２４７】
発光素子９１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する電極
である場合、図９の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極９１３側と第２の電極９
１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極９１４のみが透光性を
有する電極である場合、第２の電極９１４側のみから発光を取り出すことができる。この
場合、第１の電極９１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材
料から成る膜（反射膜）が第１の電極９１３の下方に設けられていることが好ましい。ま
た、第１の電極９１３のみが透光性を有する電極である場合、第１の電極９１３側のみか
ら発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極９１４は反射率の高い材料で構成
されているか、または反射膜が第２の電極９１４の上方に設けられていることが好ましい
。
【０２４８】
また、発光素子９１２は、第１の電極９１３が陽極として機能し、第２の電極９１４が
陰極として機能する構成であってもよいし、或いは第１の電極９１３が陰極として機能し
、第２の電極９１４が陽極として機能する構成であってもよい。但し、前者の場合、トラ
ンジスタ９１１はＰチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ９１１は
Ｎチャネル型トランジスタである。
【０２４９】
本発明の発光装置は、各色を発光する発光素子についてそれぞれ最適な構成を用いてい
ることにより、劣化が少なく、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０２５０】
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、この他、パッシブマトリクス型の
発光装置であってもよい。図１０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
発光装置を示す。なお、図１０（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図１０（Ｂ）は図１０
（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図１０において、基板９５１上には、電極９５
２と電極９５６との間には有機層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９
５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁
層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭く
なっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であ
り、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が
上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短
い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防
ぐことが出来る。パッシマトリクスブ型の発光装置においても、劣化が少なく、信頼性の
高い発光装置を得ることができる。
【０２５１】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２５２】
（実施の形態４）
本実施の形態に係る発光装置の外観の一態様について、図８を用いて説明する。なお、
図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ
’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、
６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、６０４は封止
基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になって
いる。
【０２５３】
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。
【０２５４】
次に、断面構造について図８（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。
【０２５５】
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、本実施例では、画素部が
形成された基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はな
く、駆動回路を画素部が形成された基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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６１３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、酸化インジウム−酸化亜鉛、窒化チタン膜、
クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウ
ムを主成分とする膜との積層、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
。
【０２５９】
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に示した構成を有
している。すなわち、青色発光素子、緑色発光素子及び赤色発光素子を有している。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。
【０２６０】
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）との積層を用いることも可能である。
【０２６１】
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で充填され
る場合もある。
【０２６２】
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。
【０２６３】
以上のようにして、本実施の形態に係る発光装置を得ることができる。
【０２６４】
本発明の発光装置は、長寿命の発光素子を有しているため、長寿命である。
【０２６５】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２６６】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１〜実施の形態４で示した発光装置が有する画素回路、
保護回路及びそれらの動作について説明する。
【０２６７】
図６（Ａ）に示す画素の構成は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１
２、行方向に走査線１４１４が配置される構成となっている。また、スイッチング用ＴＦ
Ｔ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び
発光素子１４０５を有する。
【０２６８】
図６（Ｃ）に示す画素の構成は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置
された電源線１４１２に接続される点が異なる以外は、図６（Ａ）に示す画素と同じ構成
である。つまり、図６（Ａ）（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。ただし、列
方向に電源線１４１２が配置される場合（図６（Ａ））と、行方向に電源線１４１２が配
置される場合（図６（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。
ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製
するレイヤーが異なることを表すために、図６（Ａ）（Ｃ）として分けて記載する。
【０２６９】
図６（Ａ）（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と電流制御
用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されている。そして、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長
Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ
（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１
４０４）／Ｗ（１４０４）＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。
【０２７０】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を
制御する役目を有する。また、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１
４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有している
ことが作製工程上好ましい。本実施の形態では両ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとして形成
する。また駆動用ＴＦＴ１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーショ
ン型のＴＦＴを用いてもよい。上記構成を有する本発明の発光装置においては、電流制御
用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するので、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅か
な変動は、発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の
電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記
構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質の高
い発光装置を提供することができる。
【０２７１】
図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素に対
するビデオ信号の入力を制御するものである。スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオンとな
ると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信号の
電圧が保持される。なお図６（Ａ）（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示した
が、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持するための容量がゲート容量の容量値
等で十分な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０２７２】
図６（Ｂ）に示す画素の構成は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外
は、図６（Ａ）に示す画素の構成と同じである。同様に、図６（Ｄ）に示す画素の構成は
、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図６（Ｃ）に示す画素の構成
と同じである。
【０２７３】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１５によりオン又はオフが制御される
。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制
御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光
素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去
用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図６（Ｂ）（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する
信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始す
ることができる。そのため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０２７４】
図６（Ｅ）に示す画素には、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査
線１４１４が配置される。また、当該画素は、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用Ｔ
ＦＴ１４０３、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図６（Ｆ）に示す画素
の構成は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図６（Ｅ）に示す画
素の構成と同じである。なお、図６（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デュ
ーティ比を向上することが可能となる。
【０２７５】
以上のように、本発明は、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導
体膜から薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜のサイズを
大きくするのが好ましい。そのため、上記画素回路において、有機化合物を含む層からの
光が封止基板側から射出する上面発光型とすると好ましい。
【０２７６】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴ
ＦＴが設けられているため低電圧駆動できる点にメリットがあると考えられている。
【０２７７】
本実施の形態では、画素に各ＴＦＴが設けられ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にも適用可能である。パッシブマト
リクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。発光
が有機化合物を含む層の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の発光装
置を用いると開口率が高まる。
【０２７８】
続いて、図６（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオ
ードを設ける場合について説明する。
【０２７９】
図７には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、
容量素子１４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオー
ド１５６１と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチン
グ用ＴＦＴ１４０１又は駆動用ＴＦＴ１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製さ
れ、ゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６
１と１５６２は、ゲート電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダ
イオードとして動作させている。
【０２８０】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形
成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート
絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０２８１】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０２８２】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードをＴＦＴと同時に形
成することができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動
回路と画素との間に設けることもできる。
【０２８３】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２８４】
また、上記保護回路を組み合わせることによって、本発明の発光装置は信頼性を高める
ことが可能となる。
【０２８５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１〜実施の形態５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で示した発光素子を
有し、寿命の長い表示部を有する。
【０２８６】
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
などのカメラ、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１１に示す。
【０２８７】
図１１（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示
部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置
において、表示部９１０３は、実施の形態１で説明したものと同様の発光素子をマトリク
ス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。
その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は
寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるテレビ装置を提供
することができる。
【０２８８】
図１１（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示
部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９
２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１で説明し
たものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿
命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特
徴を有するため、このコンピュータは寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時
間の使用に耐えうるコンピュータを提供することができる。
【０２８９】
図１１（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９
４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート
９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施
の形態１で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当
該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９
４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は寿命が長いという特徴を有している。
つまり、長時間の使用に耐えうる携帯電話を提供することができる。
【０２９０】
図１１（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５
０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー
９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメ
ラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１で説明したものと同様の発光素子をマトリ
クス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している
。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは寿
命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるカメラを提供するこ
とができる。
【０２９１】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野
の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、長時間
の使用に耐えうる、寿命の長い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０２９２】
本実施の形態は他の実施の形態の構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０２９３】
本実施例では、本発明の発光装置に用いる発光素子の一例について具体的に図１３を用
いて説明する。本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０２９４】
【化３４】
【０２９５】
（発光素子１）
まず、ガラス基板２１００Ｂ上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッ
タリング法にて成膜し、第１の電極２１０１Ｂを形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍ
とし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２９６】
次に、第１の電極２１０１Ｂが形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１
Ｂが形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ
程度まで減圧した後、第１の電極２１０１Ｂ上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル
）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共
蒸着することにより、複合材料を含む層２１１１Ｂを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし
、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデ
ン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同
時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２９７】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２１１２Ｂを形成した。
【０２９８】
次に、正孔輸送層２１１２Ｂ上に、発光層２１１３Ｂを形成した。まず、正孔輸送層２
１１２Ｂ上に、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）と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）とを共蒸着することにより、第１の発光層２１２
１Ｂを３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＤＰＡｎｔｈとＰＣＡＰＡとの重量比は、１
：０．０５（＝ＤＰＡｎｔｈ：ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。さらに、第１の発光
層２１２１Ｂ上に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−
カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＰＣＡＰＡとを共蒸着することにより、第２の発光層
２１２２Ｂを３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡとＰＣＡＰＡとの重量比は、
１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：ＰＣＡＰＡ）となるように調節した。
【０２９９】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１１３Ｂ上に電子輸送層２１１４Ｂを
形成した。まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ
の膜厚となるように成膜し、第１の電子輸送層２１２３Ｂを形成した。さらに、第１の電
子輸送層２１２３Ｂ上に、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚
となるように成膜し、第２の電子輸送層２１２４Ｂを形成した。
【０３００】
電子輸送層２１１４Ｂ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着することにより、１ｎｍ
の膜厚の電子注入層２１１５Ｂを形成した。
【０３０１】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２１０２Ｂを形成し、発光素子１を作製した。
【０３０２】
以上により得られた発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性につい
て測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３０３】
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１４に示す。また、電圧−輝度特性を図１５に示
す。また、輝度−電流効率特性を図１６に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図１７に示す。また、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２としたときの発光素子
１の規格化輝度時間変化を図１８に示す。
【０３０４】
発光素子１は、輝度１１２０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．１６、ｙ
＝０．２１）であり、青色の発光を示した。また、輝度１１２０ｃｄ／ｍ２のときの電圧
は６．０Ｖ、電流密度は、２１．５ｍＡ／ｃｍ２であった。また、輝度１１２０ｃｄ／ｍ
２のときの電流効率は５．２ｃｄ／Ａであり、外部量子効率は３．５％、パワー効率は、
２．７ｌｍ／Ｗであり、高効率、低消費電力の発光素子を得ることができた。また、図１
７から発光ピーク波長は、４６９ｎｍであった。
【０３０５】
また、図１８から、発光素子１は、通電開始から１０００時間後でも初期輝度の７９％の
輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。
【０３０６】
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例２】
【０３０７】
本実施例では、本発明の発光装置の用いる発光素子の一例について具体的に図１９を用
いて説明する。実施例２で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。なお、実施例１で使
用した材料の構造式については、省略する。
【０３０８】
【化３５】
【０３０９】
（発光素子２）
まず、ガラス基板２１００Ｇ上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッ
タリング法にて成膜し、第１の電極２１０１Ｇを形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍ
とし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３１０】
次に、第１の電極２１０１Ｇが形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１
Ｇが形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ
程度まで減圧した後、第１の電極２１０１Ｇ上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル
）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共
蒸着することにより、複合材料を含む層２１１１Ｇを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし
、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデ
ン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同
時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３１１】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２１１２Ｇを形成した。
【０３１２】
次に、正孔輸送層２１１２Ｇ上に、発光層２１１３Ｇを形成した。まず、正孔輸送層２
１１２Ｇ上に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カル
バゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９
−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着する
ことにより、発光層２１１３Ｇを３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣ
ＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レー
トを調節した。
【０３１３】
さらに、発光層２１１３Ｇ上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
（略称：Ａｌｑ）とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着す
ることにより、キャリアの移動を制御する層２１１６Ｇを１０ｎｍの膜厚で形成した。こ
こで、ＡｌｑとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．００５（＝Ａｌｑ：ＤＰＱｄ）となるよ
うに蒸着レートを調節した。
【０３１４】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、キャリアの移動を制御する層２１１６Ｇ上にバ
ソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸
送層２１１４Ｇを形成した。
【０３１５】
電子輸送層２１１４Ｇ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成
膜することにより、電子注入層２１１５Ｇを形成した。
【０３１６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２１０２Ｇを形成し、発光素子２を作製した。
【０３１７】
以上により得られた発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子２の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３１８】
発光素子２の電流密度−輝度特性を図２０に示す。また、電圧−輝度特性を図２１に示
す。また、輝度−電流効率特性を図２２に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図２３に示す。また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２としたときの発光素子
２の規格化輝度時間変化を図２４に示す。
【０３１９】
発光素子２は、輝度４７８０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３０、ｙ
＝０．６１）であり、緑色の発光を示した。また、輝度４７８０ｃｄ／ｍ２のときの電圧
は５．６Ｖ、電流密度は、３６．５ｍＡ／ｃｍ２であった。また、輝度４７８０ｃｄ／ｍ
２のときの電流効率は１３ｃｄ／Ａであり、外部量子効率は３．８％、パワー効率は、７
．３ｌｍ／Ｗであり、高効率、低消費電力の発光素子を得ることができた。また、図２３
から発光ピーク波長は、５１７ｎｍであった。
【０３２０】
また、図２４から、発光素子２は、通電開始から１０００時間後でも初期輝度の８８％の
輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。
【０３２１】
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【実施例３】
【０３２２】
本実施例では、本発明の発光装置の用いる発光素子の一例について具体的に図２５を用
いて説明する。本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。なお、実施例１また
は実施例２で使用した材料の構造式については、省略する。
【０３２３】
【化３６】
【０３２４】
（発光素子３）
まず、ガラス基板２１００Ｒ上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッ
タリング法にて成膜し、第１の電極２１０１Ｒを形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍ
とし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３２５】
次に、第１の電極２１０１Ｒが形成された面が下方となるように、第１の電極２１０１
Ｒが形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ
程度まで減圧した後、第１の電極２１０１Ｒ上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル
）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共
蒸着することにより、複合材料を含む層２１１１Ｒを形成した。その膜厚は５０ｎｍとし
、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデ
ン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同
時に蒸着を行う蒸着法である。
【０３２６】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層２１１２Ｒを形成した。
【０３２７】
次に、正孔輸送層２１１２Ｒ上に、発光層２１１３Ｒを形成した。まず、正孔輸送性の
有機化合物としてＮＰＢを、電子輸送性の有機化合物としてビス（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）を、
ピラジン系有機金属錯体として（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））を用い、
質量比がＮＰＢ：ＢＡｌｑ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）＝０．１：１：０．０６と
なるように共蒸着を行った。膜厚は５０ｎｍとした。
【０３２８】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１１３Ｒ上に電子輸送層２１１４Ｒを
形成した。まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ
の膜厚となるように成膜し、第１の電子輸送層２１２３Ｒを形成した。さらに、第１の電
子輸送層２１２３Ｒ上に、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚
となるように成膜し、第２の電子輸送層２１２４Ｒを形成した。
【０３２９】
電子輸送層２１１４Ｒ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着することにより、１ｎｍ
の膜厚の電子注入層２１１５Ｒを形成した。
【０３３０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２１０２Ｒを形成し、発光素子３を作製した。
【０３３１】
以上により得られた発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子
が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子３の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３３２】
発光素子３の電流密度−輝度特性を図２６に示す。また、電圧−輝度特性を図２７に示
す。また、輝度−電流効率特性を図２８に示す。また、１ｍＡの電流を流したときの発光
スペクトルを図２９に示す。また、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２としたときの発光素子
３の規格化輝度時間変化を図３０に示す。
【０３３３】
発光素子３は、輝度１１６０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．６５、ｙ
＝０．３５）であり、赤色の発光を示した。また、輝度１１６０ｃｄ／ｍ２のときの電圧
は７．０Ｖ、電流密度は、４．５９ｍＡ／ｃｍ２であった。また、輝度１１６０ｃｄ／ｍ
２のときの電流効率は２５ｃｄ／Ａであり、外部量子効率は２０％、パワー効率は、１１
ｌｍ／Ｗであり、高効率、低消費電力の発光素子を得ることができた。また、図２９から
発光ピーク波長は、６１９ｎｍであった。
【０３３４】
また、図３０から、発光素子３は、通電開始から１０００時間後でも初期輝度の９４％
の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。
【０３３５】
よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られることがわかった。
【符号の説明】
【０３３６】
１００ 基板
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１１３ 発光層
１１６ キャリアの移動を制御する層
１２１ 第１の発光層
１２２ 第２の発光層
１３１ 発光領域
２１１ 第５の有機化合物のＨＯＭＯ準位
２１２ 第５の有機化合物のＬＵＭＯ準位
２２１ 第６の有機化合物のＨＯＭＯ準位
２２２ 第６の有機化合物のＬＵＭＯ準位
２３１ ピラジン系有機金属錯体のＨＯＭＯ準位
２３２ ピラジン系有機金属錯体のＬＵＭＯ準位
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
９１０ 基板
９１１ トランジスタ
９１２ 発光素子
９１３ 第１の電極
９１４ 第２の電極
９１５ ＥＬ層
９１６ 層間絶縁膜
９１７ 配線
９１８ 隔壁層
９１９ 層間絶縁膜
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 有機層
９５６ 電極
１０１Ｂ 陽極
１０１Ｇ 陽極
１０１Ｒ 陽極
１０２Ｂ 陰極
１０２Ｇ 陰極
１０２Ｒ 陰極
１０３Ｂ ＥＬ層
１０３Ｇ ＥＬ層
１０３Ｒ ＥＬ層
１１００ 基板
１１０１ 陽極
１１０２ 陰極
１１１１ 正孔注入層
１１１２ 正孔輸送層
１１１４ 電子輸送層
１１１５ 電子注入層
１１１Ｂ 正孔注入層
１１１Ｇ 正孔注入層
１１１Ｒ 正孔注入層
１１２Ｂ 正孔輸送層
１１２Ｇ 正孔輸送層
１１２Ｒ 正孔輸送層
１１３Ｂ 発光層
１１３Ｇ 発光層
１１３Ｒ 発光層
１１４Ｂ 電子輸送層
１１４Ｇ 電子輸送層
１１４Ｒ 電子輸送層
１１５Ｂ 電子注入層
１１５Ｇ 電子注入層
１１５Ｒ 電子注入層
１１６Ｇ キャリアの移動を制御する層
１３１Ｂ 発光領域
１３１Ｇ 発光領域
１３１Ｒ 発光領域
１４０１ スイッチング用ＴＦＴ
１４０２ 容量素子
１４０３ 駆動用ＴＦＴ
１４０４ 電流制御用ＴＦＴ
１４０５ 発光素子
１４０６ ＴＦＴ
１４１０ 信号線
１４１１ 電源線
１４１２ 電源線
１４１４ 走査線
１４１５ 走査線
１５００ 画素部
１５５４ 共通電位線
１５６１ ダイオード
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
９１６ａ 層間絶縁膜
９１６ｂ 層間絶縁膜
９１６ｃ 層間絶縁膜
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
１１１３Ｂ 発光層
１１１３Ｇ 発光層
１１１３Ｒ 発光層
１１１６Ｇ キャリアの移動を制御する層
１１２１Ｂ 第１の発光層
１１２２Ｂ 第２の発光層
１１３１Ｂ 発光領域
１１３１Ｇ 発光領域
１１３１Ｒ 発光領域
２１００Ｂ ガラス基板
２１００Ｇ ガラス基板
２１００Ｒ ガラス基板
２１０１Ｂ 第１の電極
２１０１Ｇ 第１の電極
２１０１Ｒ 第１の電極
２１０２Ｂ 第２の電極
２１０２Ｇ 第２の電極
２１０２Ｒ 第２の電極
２１１１Ｂ 複合材料を含む層
２１１１Ｇ 複合材料を含む層
２１１１Ｒ 複合材料を含む層
２１１２Ｂ 正孔輸送層
２１１２Ｇ 正孔輸送層
２１１２Ｒ 正孔輸送層
２１１３Ｂ 発光層
２１１３Ｇ 発光層
２１１３Ｒ 発光層
２１１４Ｂ 電子輸送層
２１１４Ｇ 電子輸送層
２１１４Ｒ 電子輸送層
２１１５Ｂ 電子注入層
２１１５Ｇ 電子注入層
２１１５Ｒ 電子注入層
２１１６Ｇ キャリアの移動を制御する層
２１２１Ｂ 第１の発光層
２１２２Ｂ 第２の発光層
２１２３Ｂ 第１の電子輸送層
２１２３Ｒ 第１の電子輸送層
２１２４Ｂ 第２の電子輸送層
２１２４Ｒ 第２の電子輸送層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに発光色が異なる第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子を有し、
前記第１の発光素子は、
第１の陽極と第１の陰極との間に、第１の発光層及び第２の発光層を有し、
前記第１の発光層は、前記第１の陽極と前記第２の発光層の間にあり、
前記第１の発光層及び前記第２の発光層は、第１の発光物質を有し、
前記第１の発光層は、第１の有機化合物を有し、
前記第２の発光層は、第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、
前記第２の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、
前記第２の発光素子は、
第２の陽極と第２の陰極の間に、第３の発光層とキャリアの移動を制御する層とを有し、
前記第３の発光層は、第２の発光物質を有し、
前記キャリアの移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、
前記キャリアの移動を制御する層は、前記第３の発光層と前記第２の陰極の間にあり、
前記第３の発光素子は、
第３の陽極と第３の陰極との間に、第４の発光層を有し、
前記第４の発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、第３の発光物質とを含み、
前記第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、
前記第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、
前記第３の発光物質は、燐光を発光する、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の発光物質と前記第３の有機化合物とは異なる有機化合物であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記第３の発光層は、前記第２の発光物質と第７の有機化合物とを有し、
前記第７の有機化合物は、前記第２の発光物質よりも多く含まれており、
前記第７の有機化合物は電子輸送性であることを特徴とする発光装置。
【請求項１】
互いに発光色が異なる第１の発光素子、第２の発光素子及び第３の発光素子を有し、
前記第１の発光素子は、
第１の陽極と第１の陰極との間に、第１の発光層及び第２の発光層を有し、
前記第１の発光層は、前記第１の陽極と前記第２の発光層の間にあり、
前記第１の発光層及び前記第２の発光層は、第１の発光物質を有し、
前記第１の発光層は、第１の有機化合物を有し、
前記第２の発光層は、第２の有機化合物を有し、
前記第１の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、
前記第２の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、
前記第２の発光素子は、
第２の陽極と第２の陰極の間に、第３の発光層とキャリアの移動を制御する層とを有し、
前記第３の発光層は、第２の発光物質を有し、
前記キャリアの移動を制御する層は、第３の有機化合物と、第４の有機化合物とを有し、
前記キャリアの移動を制御する層は、前記第３の発光層と前記第２の陰極の間にあり、
前記第３の発光素子は、
第３の陽極と第３の陰極との間に、第４の発光層を有し、
前記第４の発光層は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、第３の発光物質とを含み、
前記第５の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、
前記第６の有機化合物は電子輸送性の有機化合物であり、
前記第３の発光物質は、燐光を発光する、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の発光物質と前記第３の有機化合物とは異なる有機化合物であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記第３の発光層は、前記第２の発光物質と第７の有機化合物とを有し、
前記第７の有機化合物は、前記第２の発光物質よりも多く含まれており、
前記第７の有機化合物は電子輸送性であることを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−１３４５６９（Ｐ２０１２−１３４５６９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８９４２２（Ｐ２０１２−８９４２２）
【出願日】平成２４年４月１０日（２０１２．４．１０）
【分割の表示】特願２００８−７１１３９（Ｐ２００８−７１１３９）の分割
【原出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【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７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１０日（２０１２．４．１０）
【分割の表示】特願２００８−７１１３９（Ｐ２００８−７１１３９）の分割
【原出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【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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