JP2011009205A - 発光素子、発光装置及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い発光効率を有する発光素子を提供すること。また、発光寿命が長く高い信頼性を有する発光素子を提供すること。また、駆動電圧が低い発光素子を提供することのいずれか一を課題とする。
【解決手段】正孔輸送層に接する第１の発光層とそれに接する第２の発光層がバイポーラ性のホスト材料と、発光物質を含み、第２の発光層に比べ正孔輸送性が勝る第１の発光層を設けて、正孔と電子の再結合領域を発光層の内部に設ければよい。さらに、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいればよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子、発光装置及びその作製方法に関する。

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。これらの発光素子は一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだ構成を有し、その一対の電極間に電圧を印加することにより、発光性の物質から発光が得られる。

このような自発光型の発光素子には様々な用途が考えられる。例えば、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、また、バックライトが不要である等の利点から、フラットパネルディスプレイ素子に好適であると言える。また、薄型軽量に作製できること、入力信号に対し応答速度が非常に速いことも大きな特徴であり、利点である。

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、大面積な面状の発光装置を形成することも容易にできる。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。また、これらの発光素子の発光効率が白熱電球や蛍光灯よりも高いという試算から、次世代の照明器具として注目されている。

エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できる。有機化合物を発光性の物質に用いるエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は以下の如く発光にいたる。まず、一対の電極をなす第１の電極と第２の電極に電圧を印加し、電子と正孔を発光性の物質を含む発光層に運び込む。発光層にて電子と正孔が再結合してエネルギーを生成する。このエネルギーにより発光層に含まれる発光性の物質が励起され、励起状態の発光性の物質が基底状態に戻る際に発光する。

電子と正孔が発光層に運び込まれて発光に至るこのような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。

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、物質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物質開発等が行われている。例えば、発光層に運び込まれる電子と正孔の数が釣り合った状態、所謂キャリアバランスが釣り合った状態であって、運び込まれる電子と正孔が逐次再結合してエネルギーを生成する状態が、効率を高める上で好ましい。

発光素子のキャリアバランスを釣り合わせる方法の一例としては、発光素子の陽極と発光層の間に正孔輸送層を設け、発光層と陰極の間に電子輸送層を配置し、正孔輸送層と電子輸送層の材料並びに厚みを調整して、発光層に運び込まれるキャリアのバランスを釣り合わせる方法がある。

また、非特許文献１では、正孔ブロック層を発光層と陰極の間に設けて、正孔が発光層から陰極側に漏れ出す現象を防ぐ方法が開示されている。正孔を発光層に閉じ込めることで、発光層における電子と正孔の再結合を起こり易くし、その結果燐光性の発光物質の発光効率を高めることに成功している。

テツオ ツツイ、外８名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．３８、Ｌ１５０２−Ｌ１５０４（１９９９）

発光層に運び込まれる正孔と電子の数は、発光素子を構成する層のあらゆる材料の選択、厚み、界面の状態など、種々の要因に影響を受ける。従って、キャリアバランスが釣り合った状態を実現し、さらにその状態を保つことは難しい。

発光層に運び込まれる正孔と電子の数が釣り合っていない状態では、正孔輸送層側から運び込まれた正孔の一部が発光層を通り抜け、電子輸送層に到達してしまったり、電子輸送層側から運び込まれた電子の一部が発光層を通り抜け、正孔輸送層に到達してしまったりする。

発光層の一方の側から他方の側に再結合することなく通り抜けたキャリアは、発光素子の発光効率の低下と信頼性を損ねる原因になる。また、キャリアを発光層に閉じ込めるためにキャリアブロック層を用いる場合、閉じ込められたキャリアが消光剤として働き、発光効率を低下してしまうことがある。例えば発光層の陰極側に接して正孔ブロック層を設けて正孔を発光層に閉じ込めた場合、発光層と正孔ブロック層の界面付近に過剰の正孔によりカチオンが生成してしまう可能性がある。生成したカチオンは消光剤として働くことが多いため、素子の発光効率が低下してしまう。また、発光層を通り抜けて電子輸送層に到達した正孔は電子輸送層を酸化し、電子輸送層の劣化を招いてしまう。また、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達した電子は正孔輸送層を還元し、正孔輸送層の劣化を招いてしまう。

本発明の一態様は高い発光効率を有する発光素子を提供することを課題の一とする。また、発光輝度の低下が少なく、高い信頼性を有する発光素子を提供することを課題の一とする。また、駆動電圧が低い発光素子を提供することを課題の一とする。

正孔輸送層に一方の面を接する第１の発光層と、第１の発光層の他方の面に接する第２の発光層を少なくとも有する発光素子である。また、第１の発光層と第２の発光層がバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含み、第２の発光層に比べ正孔輸送性が勝る第１の発光層を設けて、正孔を第１の発光層と第２の発光層を含む発光層の内部まで運び込み、正孔と電子の再結合領域を発光層の内部に設ければよい。さらに、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達する電子が正孔輸送層を還元しないように、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいればよい。

すなわち、本発明の一態様は、第１の電極と第２の電極の間に正孔輸送層と発光層と電子輸送層を有し、正孔輸送層と電子輸送層の間に発光層を有し、発光層は正孔輸送層と接する第１の発光層と、第１の発光層と接する第２の発光層からなり、第１の発光層及び第２の発光層はバイポーラ性であって、第１の発光層の正孔輸送性は第２の発光層の正孔輸送性より勝り、第１の発光層及び第２の発光層は発光物質を含み、正孔輸送層が第１の有機化合物と抗還元物質を含む発光素子である。

また、本発明の一態様は、第１の発光層と第２の発光層はそれぞれ発光物質とホスト材料を含み、第１の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）と、第２の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）の差が０．２（ｅＶ）以下であって、第２の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）と、第１の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）の差は０．２（ｅＶ）以下であって、第１の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）は、第１の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より浅い上記発光素子である。

また、本発明の一態様は、第１の発光層と第２の発光層が同じ発光物質を含む上記発光素子である。

また、本発明の一態様は、第１の発光層と第２の発光層が同じホスト材料を含む上記発光素子である。

また、本発明の一態様は、第２の発光層が含む発光物質の濃度Ｃ_２は、第１の発光層が含む発光物質の濃度Ｃ_１より大きい上記発光素子である。

また、本発明の一態様は、第２の発光層と電子輸送層の間に第３の発光層を有し、第３の発光層が発光物質を含む上記発光素子である。

また、本発明の一態様は、正孔輸送層が抗還元物質として金属酸化物を含む上記発光素子である。

また、本発明の一態様は、前記抗還元物質が有機化合物であって、該有機化合物のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_ＵＲＭ）は、前記第１の発光層が含むホスト材料のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より深く、前記抗還元物質のバンドギャップΔＥ_ＵＲＭは、前記第１の発光層が含む発光材料のバンドギャップΔＥ_ＥＭ１より大きく、前記抗還元物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＵＲＭ）は、正孔輸送層が含む第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＨＴＬ）より深い上記発光素子である。

また、本発明の一態様は、正孔輸送層が抗還元物質を含み、陽極に直接接している上記発光素子である。

上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。

なお、本明細書において、バイポーラ性の材料とはＥＬ層において酸化反応（電子を奪われる反応）及び還元反応（電子を受け取る反応）が可能な材料であって、どちらの反応に対しても比較的安定な（どちらの反応後にも安定に存在する）材料を示すものとする。

なお、本明細書において、抗還元物質とはＥＬ層において、共存する材料を還元反応から保護する材料であって、例えば共存する有機材料より還元され易く（電子を受け取り易く）、還元反応（電子を受け取る反応）に安定な（つまり、還元された状態で安定に存在する）材料を示すものとする。また、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い、複合材料とはその様な状態になった材料を示すものとする。

また、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられた層を示すものとする。従って、電極間に挟まれた発光層はＥＬ層の一態様である。

また、本明細書において、物質Ａを他の物質Ｂからなるマトリクス中に分散する場合、マトリクスを構成する物質Ｂをホスト材料と呼び、マトリクス中に分散される物質Ａをゲスト材料と呼ぶものとする。なお、物質Ａ並びに物質Ｂは、それぞれ単一の物質であっても良いし、２種類以上の物質の混合物であっても良いものとする。

また、本明細書において、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（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。

本発明によれば、高い発光効率を有する発光素子を提供できる。また、発光輝度の低下が少なく、高い信頼性を有する発光素子を提供できる。また、駆動電圧が低い発光素子を提供できる。

実施の形態に係わる発光素子を説明する図。 実施の形態に係わる発光素子を説明する図。 実施の形態に係わるゲスト材料の添加濃度と正孔輸送性の関係を説明する概念図。 実施の形態に係わる発光素子を説明する図。 実施の形態に係わる発光素子を説明する図。 実施例に係わる発光素子を説明する図。 実施例に係わる発光素子を説明する図。 発光素子１〜３の電流密度−輝度特性を説明する図。 発光素子１〜３の電圧−輝度特性を説明する図。 発光素子１〜３の輝度−電流効率特性を説明する図。 発光素子１〜３の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。 実施の形態に係わる発光装置を説明する図。 実施の形態に係わる発光装置を説明する図。 実施の形態に係わる電子機器を説明する図。 実施の形態に係わる照明装置を説明する図。 実施の形態に係わる照明装置を説明する図。 実施の形態に係わる照明装置を説明する図。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、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。

（実施の形態１）
本実施の形態が例示する発光素子は、正孔輸送層に一方の面を接する第１の発光層と、第１の発光層の他方の面に接する第２の発光層を少なくとも有する。第１の発光層と第２の発光層がバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含み、第１の発光層は第２の発光層に比べ正孔輸送性が勝る。また、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達する電子が正孔輸送層を還元しないように、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいる。

本実施の形態の発光素子の構造を図１（Ａ）に示す。本実施の形態の発光素子は第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、ＥＬ層１０３を有する。第１の電極１０２はガラス基板１０１上に形成されており、本実施の形態では陽極として機能する。ＥＬ層１０３は少なくとも正孔輸送層１１２と、第１の発光層１１３ａと、第２の発光層１１３ｂと、電子輸送層１１４を含み、さらに電子注入層１１５などを適宜組み合わせて形成する。正孔輸送層１１２は、陽極として機能する第１の電極１０２と第１の発光層１１３ａの間にあって、第１の発光層１１３ａの陽極側の面に接している。第２の発光層１１３ｂは、第１の発光層１１３ａと陰極として機能する第２の電極１０４の間にあって、第１の発光層１１３ａの陰極側の面に接している。電子輸送層１１４は、第２の発光層１１３ｂと陰極として機能する第２の電極１０４の間にあって、第２の発光層１１３ｂの陰極側の面に接している。また、第２の電極１０４は陰極として機能し、電子注入層１１５は、電子輸送層１１４と第２の電極１０４の間にある。

次に、本実施の形態の発光素子におけるキャリアの挙動について説明する。本実施の形態が例示する発光素子のＥＬ層について、各層が有するバンドの相関を図１（Ｂ）にバンド図を用いて示す。

はじめに、ＥＬ層を移動する正孔の挙動について説明する。

本実施の形態の正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含み、正孔の輸送性に優れる。第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＨＴＬ）は、第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より深い（絶対値は大きい）と、正孔輸送層１１２から第１の発光層１１３ａへの正孔の注入が容易になり、発光素子の駆動電圧を低電圧化できるため好ましい。また、抗還元物質としてアクセプター性の物質を用いた複合材料層からなる正孔輸送層１１２は、正孔注入層を兼ねることができ、発光素子の構造が簡便になる。なお、陽極として機能する第１の電極１０２と正孔輸送層１１２の間に別途正孔注入層を挟む構造としても良い。

第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂはホスト材料とゲスト材料を含み、正孔も電子も輸送できる。また、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性は第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性より勝る。このような構成とすることで、陽極側から正孔を発光層１１３の内部に運び込むことができるだけでなく、正孔が発光層１１３を通り抜けて陰極側の電子輸送層１１４に達する現象を抑制できる。

なお、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂのホスト材料は同じであっても異なっても良いが、少なくともバイポーラ性であって、酸化反応に対しても還元反応に対しても安定である。また、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂはゲスト材料として発光物質を含む。第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂが含む発光物質は同じであっても異なっても良いが、それぞれのホスト材料より最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が浅いことが好ましい。

また、本実施の形態における、第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）と、第１の発光層１１３ａが含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）と、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）と、第２の発光層１１３ｂが含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）の関係は、ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}以下（絶対値は以上）であって、ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}はＨＯＭＯ_ＥＭ１より深く（絶対値は大きく）、ＨＯＭＯ_ＥＭ１とＨＯＭＯ_ＥＭ２は概略等しい。なお、軌道準位が概略等しいとは、その差が０．２（ｅＶ）以下であることを指す。（図１（Ｂ）は、ＥＬ層１０３を構成する各層の軌道準位の相関を表す模式図である。矩形は各層を表し、その下辺は各層の主たる材料またはホスト材料のＨＯＭＯ準位を表し、その上辺は各層の主たる材料またはホスト材料のＬＵＭＯ準位を表している。また、矩形の内部に描かれた破線は各層に含まれるゲスト材料のＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を模式的に表している。）なお、Ａに比べＢの軌道準位が深いとは、Ａに比べＢの軌道準位のエネルギーが低いことを意味し、Ａに比べＢの軌道準位が浅いとは、Ａに比べＢの軌道準位のエネルギーが高いことを意味する。

特に、ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}がＨＯＭＯ_ＥＭ１に比べて極端に深く（絶対値は大きく）ない場合、具体的にはＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}がＨＯＭＯ_ＥＭ１より０．３（ｅＶ）程度深い（絶対値は大きい）場合、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性と第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性は、それぞれに添加するゲスト材料の添加量によって調整できる。図３に、ゲスト材料のＨＯＭＯ準位より深い（絶対値が大きい）ＨＯＭＯ準位を有するホスト材料に、ゲスト材料を添加した発光層について、ゲスト材料の添加濃度と、発光層の正孔輸送性の関係を表す概念図を示す。

ホスト材料のＨＯＭＯ準位に比べてゲスト材料のＨＯＭＯ準位が浅い（絶対値は小さい）ため、ゲスト材料のＨＯＭＯ準位は正孔を捕獲（トラップ）する。その結果、ゲスト材料を添加した発光層の正孔輸送性は抑制される。しかし、ゲスト材料の添加量がさらに増えると、ゲスト材料のＨＯＭＯ準位がパスを形成し始めるため、正孔輸送性は極小値を迎えて反転し、増加する。なお、発光層の正孔輸送性が極小値を迎えるゲスト材料の添加量は材料によって異なるが概ね５重量％から１０重量％程度の範囲である。

本実施の形態の第２の発光層１１３ｂは、正孔輸送性が極小値を迎える程度の濃度でゲスト材料を含み、その濃度はＣ_２である。一方、本実施の形態の第１の発光層１１３ａが含む発光物質の濃度Ｃ_１は第２の発光層１１３ｂが含む発光物質の濃度Ｃ_２より低い。Ｃ_１をＣ_２より低くすることで、発光物質の使用量も減らしつつ、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性を第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性より高めることができる。

本実施の形態の発光素子はこのような構成の発光層１１３を有するため、第２の発光層１１３ｂに正孔が集まり、正孔輸送層１１２から離れた領域に再結合領域を形成する。また、第２の発光層の正孔輸送性はゲスト材料により極小近辺に抑制されている。その結果、正孔が発光層１１３を通り抜けて電子輸送層１１４に達する現象が抑制され、電子輸送層１１４が正孔を受け取って劣化することがない。

次に、ＥＬ層を移動する電子の挙動と再結合について説明する。

電子注入層１１５は陰極として機能する第２の電極１０４から電子を電子輸送層１１４に運び込む。電子輸送層１１４は電子輸送性に優れ、第２の発光層１１３ｂに電子を運び込む。

第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性は抑制されているため、電子輸送層１１４から運び込まれた電子は第２の発光層１１３ｂで正孔と高い効率で再結合する。電子と正孔が再結合して生じるエネルギーが、ゲスト材料である発光物質を励起し発光に至る。

また、第２の発光層１１３ｂから第１の発光層１１３ａに電子が漏れだした場合も、漏れだした電子は第１の発光層１１３ａで正孔と再結合できる。第１の発光層１１３ａにはゲスト材料として発光物質が添加されているため発光に至り、発光効率が低下することがない。このように発光層１１３の広い領域を再結合領域とすることで正孔と電子の再結合確率を高め、発光効率を高めることができる。

なお、電子が第２の発光層１１３ｂ及び第１の発光層１１３ａで正孔と再結合せずに正孔輸送層１１２に到達する場合、発光効率が低下するだけでなく、正孔輸送層１１２が劣化する恐れがある。

しかし、本実施の形態で例示する正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含んでいる。なお、第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_ＨＴＬ）は、第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より浅いと、第１の発光層１１３ａからの電子の注入は困難であり、電子を第１の発光層１１３ａに閉じ込めることができる。

抗還元物質は正孔輸送層１１２に到達した電子を第１の有機化合物に代わって受け取り、第１の有機化合物が還元反応により劣化する現象を防止し、正孔輸送層１１２の劣化を防ぐ。なお、抗還元物質は正孔輸送層１１２において発光しない。

本実施の形態の発光素子の各層を構成する材料について、具体的に説明する。

基板１０１は、発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス、石英、プラスチックなどを用いることができる。

ガラス基板の具体例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製される無アルカリガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。例えば、成分比としてホウ酸（Ｂ_２Ｏ_３）よりも酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含み、歪み点が７３０℃以上のガラス基板を用いると好ましい。半導体層を７００℃程度の高温で熱処理する場合でも、ガラス基板が歪まないで済むからである。

基板１００がマザーガラスの場合、基板の大きさは、第１世代（３２０ｍｍ×４００ｍｍ）、第２世代（４００ｍｍ×５００ｍｍ）、第３世代（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）、第４世代（６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、または７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）、第５世代（１０００ｍｍ×１２００ｍｍまたは１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ）、第６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、第７世代（１９００ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、２４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等を用いることができる。

また、ステンレス合金などの金属基板の表面に絶縁膜を設けた基板を適用しても良い。また、プラスチック基板は軽量である、可撓性を有している、可視光を透過する等、発光素子の基板として魅力的な特徴を有する。また、プラスチック基板に防湿性を有する膜を成膜もしくは貼り付け、発光素子を水などの不純物から保護できる基板を用いてもよい。

また基板１０１上に下地膜として絶縁膜を形成してもよい。下地膜としては、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、または窒化酸化珪素膜の単層、又は積層で形成すればよい。また、発光装置の駆動回路などが別途作製された基板１０１を用い、駆動回路に電気的に接続した第１の電極にＥＬ層を形成してもよい。

基板１０１上に形成する第１の電極１０２を陽極として利用する場合は、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。

これらの材料は、通常スパッタリング法により成膜される。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や、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ることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。

なお、陽極として機能する第１の電極１０２上に形成するＥＬ層１０３のうち、第１の電極１０２に接する層に、後述する複合材料を含む層を用いる場合には、第１の電極１０２に用いる物質は、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等も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。

なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて第１の電極１０２を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。

第１の電極１０２上に形成するＥＬ層１０３には、公知の物質を用いることができ、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることができる。なお、ＥＬ層１０３を形成する物質には、第１の有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。

ここでは、ＥＬ層１０３の各層を構成する材料について具体的に説明する。

正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含んで構成する。特に、第１の有機化合物に、抗還元物質としてアクセプター性物質を添加した複合材料は、正孔輸送性と、発光層からの運び込まれた電子に対する安定性を示す。また、優れた正孔注入性も備えており複合材料を用いた正孔輸送層１１２は正孔注入層を兼ねることができる。

抗還元物質として用い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：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

アクセプター性物質と共に複合材料を形成する第１の有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる第１の有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０^−６ｃｍ^２／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第１の有機化合物を具体的に列挙する。

複合材料に用いることのできる第１の有機化合物としては、例えば、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，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’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、Ｎ−（４−ビフェニル）−４−（カルバゾール−９−イル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、４−フェニル−４’−（１−ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称： ＴＣＴＡ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を挙げることができる。

また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を挙げることができる。

さらに、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）、等の芳香族炭化水素化合物も挙げることができる。

また、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物を用いることもできる。

なお、第１の有機化合物に抗還元物質としてアクセプター性物質を含有させた複合材料を正孔輸送層１１２に用いる場合、正孔輸送層１１２は優れた正孔注入性を有するため、正孔注入層を設ける必要がない。また、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て、陽極として機能する第１の電極１０２を形成できる。

これらの複合材料は、第１の有機化合物と抗還元物質を共蒸着することにより形成できる。

また、アクセプター性物質以外の抗還元物質の例としては、ＬＵＭＯ準位が第１の発光層１１３ａのホスト材料より深く、バンドギャップが第１の発光層１１３ａの発光物質より大きく、ＨＯＭＯ準位が正孔輸送層１１２の第１の有機化合物より深い有機化合物を挙げることができる。正孔輸送層１１２にこのような材料を添加すると、ＬＵＭＯ準位を介して第１の発光層から漏れだした電子を受けとり、第１の有機化合物が還元されるのを防ぐことができる。なお、アクセプター性物質以外の抗還元物質を用いる場合は、第１の有機化合物としては正孔輸送性の高い物質と共に用いるのが好ましい。

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）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／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。

発光層１１３は正孔及び電子が注入され、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性は第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性より勝る。このような発光層１１３は酸化反応および還元反応が可能な材料、すなわちバイポーラ性のホスト材料とゲスト材料を適宜組み合わせて構成すればよい。

発光層１１３が含むホスト材料として用いる酸化反応および還元反応が可能な有機化合物としては、例えば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、トリフェニレン誘導体、ナフタセン誘導体、等が挙げられる。

例えば、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−（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）、９−フェニル−９’−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９−［４−（９―フェニルカルバゾール−３−イル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）、９−［４−（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡＰ）、９，１０−ビス［４−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）］フェニル−２−ｔ―ブチルアントラセン（略称：ＰＣｚＢＰＡ）、３−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−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：ＣｚＰＡＦＬ）、９−｛４−［３−（１−ナフチル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡαＮ）、９−｛４−［１０−（１−ナフチル）−９−アントリル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール（略称：αＮＣｚＰＡ）、９−［３−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ｍ―ＣｚＰＡ）、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）等が挙げられる。

また、ゲスト材料を分散させるためのホスト材料は複数種混合して用いることができる。例えば、キャリアの輸送性を調整するために電子輸送性に優れた材料に正孔輸送性に優れた材料を混合してホスト材料に用いることができる。また、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添加してホスト材料に用いてもよい。

また、発光層１１３が含むホスト材料に高分子化合物を用いることもできる。

発光層１１３はゲスト材料として発光物質を含む。発光物質としては例えば次に挙げる有機化合物を用いることができる。

青色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満に位置する物質を用いればよく、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、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）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）などが挙げられる。また、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）のような燐光を発する材料も用いることができる。

青緑色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満に位置する物質を用いればよく、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、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（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０などが挙げられる。また、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）のような燐光を発する材料も用いることができる。

緑色系の発光を呈する物質としては、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）、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）などが挙げられる。また、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）_３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。

黄色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未満に位置する物質を用いればよく、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）などが挙げられる。また、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）_２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））のような燐光を発する材料も用いることができる。

赤色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満に位置する物質を用いればよく、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。また、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）のような燐光を発する材料も用いることができる。

なお、第２の発光層１１３ｂに占める発光物質の濃度は、質量比で１０％以下が好ましい。また、同じホスト材料を用いて第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂを形成する場合、第１の発光層１１３ａに占める発光物質の濃度は第２の発光層１１３ｂに占める発光物質の濃度より小さくする。

電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含んで形成する。

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：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（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：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／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。

また、高分子化合物を用いることもできる。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。

電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含んで形成する。

例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。

その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、第２の電極１０４からの電子注入をより効率良く行うことができる。

第２の電極１０４には、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、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（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。

なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて第２の電極１０４を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。

なお、電子注入層１１５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用いて第２の電極１０４を形成することができる。これらの導電性材料は、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できる。

本実施の形態の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４に与えた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３にて正孔と電子が再結合して発光に至る。従って、発光素子の外部に発光を取り出すには、透光性を有する導電膜で第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方、または両方を形成すればよい。

なお、第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合には、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２を通って基板１０１側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合には、ＥＬ層１０３で生じた発光は第２の電極１０４を通って基板１０１と逆側から取り出される。さらに、第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合には、ＥＬ層１０３で生じた発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板１０１側および基板１０１と逆側の両方から取り出される。

以上のＥＬ層１０３の作製方法としては、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ることができる。なお、各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成してもよい。

第２の電極１０４の作製方法としては、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法だけでなく、金属材料のペーストを用いてゾル−ゲル法等の湿式法により形成することができる。

なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられるＥＬ層の構成は、上記のものには限定されない。ただし、少なくとも正孔輸送層１１２と、第１の発光層１１３ａと、第２の発光層１１３ｂと、電子輸送層１１４を含み、第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂのキャリア輸送性はバイポーラ性であり、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性は第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性より勝り、第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂは発光物質を含み、正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含む構成であれば、上記以外のものでもよい。

また、図４に示すように、基板１０１上に陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２が順次積層された構造としてもよい。なお、この場合のＥＬ層１０３は、例えば第２の電極１０４上に電子注入層１１５、電子輸送層１１４、第２の発光層１１３ｂ、第１の発光層１１３ａ、正孔輸送層１１２が順次積層された構造となる。

なお、本実施の形態に示す発光素子の構成は、図５（Ｂ）に示すように一対の電極間にＥＬ層１００３が複数積層された構造、所謂、積層型素子の構成であってもよい。但し、複数のＥＬ層１００３のうちの２層の間には、中間層１００４がそれぞれ挟まれている。例えば本実施の形態に示す発光素子が、一対の電極間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を積層して備える場合には、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層１００３と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層１００３の間に、中間層１００４を有する。

なお、中間層１００４とは、第１の電極１０１１と第２の電極１０１２に電圧を印加したときに、中間層１００４に接して形成される一方のＥＬ層１００３に対して正孔を注入し、他方のＥＬ層１００３に電子を注入する機能を有する。例えば、第１の電極１０１１が陽極であって、第２の電極１０１２が陰極である積層型素子において、中間層１００４は中間層１００４の陰極側の面に接するＥＬ層１００３に正孔を注入し、中間層１００４の陽極側の面に接するＥＬ層１００３に電子を注入する。

なお、第１の電極１０１１を陽極とする場合は、第１の電極１０１１上と、中間層１００４の第２の電極１０１２側の面に接してＥＬ層１００３の正孔輸送層を形成すればよく、第１の電極１０１１を陰極とする場合は、第１の電極１０１１上と、中間層１００４の第２の電極１０１２側の面に接してＥＬ層１００３の電子注入層を形成すればよい。

また、中間層１００４は、上述した有機化合物と無機化合物との複合材料（正孔注入性複合材料や電子注入性複合材料）の他、金属酸化物等の材料を適宜組み合わせて形成することができる。なお、正孔注入性複合材料とその他の材料とを組み合わせて用いることがより好ましい。中間層１００４に用いるこれらの材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、発光素子の低電流駆動を実現することができる。

積層型素子の構成は白色の発光を得る場合に好ましく、本実施の形態の構成と組み合わせることで、長寿命、高効率な発光装置を作製することができる。

複数の発光層の組み合わせとしては、赤、青及び緑色の光を含んで白色に発光する構成であればよく、例えば、青色の蛍光材料を発光物質として含む第１のＥＬ層８０１と、緑色と赤色の燐光材料を発光物質として含む第２のＥＬ層８００を有する構成が挙げられる。図５（Ａ）に二つのＥＬ層を積層した場合の構成を図示する。図５において、第１のＥＬ層８０１と第２のＥＬ層８００は、第１の電極６００と第２の電極６０１との間に積層されている。この場合、第１のＥＬ層８０１と第２のＥＬ層８００の間には、電荷発生層８０３を設けることが好ましい。

また、補色の関係にある光を発する発光層を有する構成であっても白色発光が得られる。ＥＬ層が２層積層された積層型素子において、第１のＥＬ層から得られる発光の発光色と第２のＥＬ層から得られる発光の発光色を補色の関係にする場合、補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。

以下に、第１のＥＬ層および第２のＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有し、白色発光が得られる構成の一例を示す。

例えば、第１のＥＬ層は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光層と、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２の発光層とを有し、第２のＥＬ層は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３の発光層と、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４の発光層とを有するものとする。

この場合、第１のＥＬ層からの発光は、第１の発光層および第２の発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第１のＥＬ層は２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。

また、第２のＥＬ層からの発光は、第３の発光層および第４の発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第２のＥＬ層は、第１のＥＬ層とは異なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。

したがって、第１のＥＬ層からの発光および第２のＥＬ層からの発光を重ね合わせることにより、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーする白色発光を得ることができる。

なお、上述した積層型素子の構成において、積層されるＥＬ層の間に中間層を配置することにより、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現することができる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

本実施の形態で例示する発光素子を用いて、照明装置や、パッシブマトリクス型の発光装置を作製できる。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により発光素子を制御して、アクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。

なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるＴＦＴの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。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、Ｎ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方のみからなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜としてＳｉに代表される元素周期表の１４族の元素からなる半導体膜であってもよいし、化合物半導体膜、酸化物半導体膜、特にインジウム、ガリウム、亜鉛等を含む複合酸化物半導体膜であってもよい。さらに、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。

本実施の形態で例示する発光素子は、発光層のキャリア輸送性がバイポーラ性であって、発光層の陰極に近い側に比べ、発光層の陽極に近い側の正孔の輸送性が勝る発光層を有しており、発光層の内部にキャリアの再結合領域が形成されている。その結果、本実施の形態で例示する発光素子は高い発光効率を有する。

また、本実施の形態で例示する発光素子は電子輸送層側から発光層を通り抜けた電子が正孔輸送層に到達しても、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいるため、正孔輸送層の劣化が抑制されている。その結果、本実施の形態で例示する発光素子は高い信頼性を有する。

（実施の形態２）
本実施の形態が例示する発光素子が有する発光層は、正孔輸送層に接する第１の発光層と、第１の発光層に接する第２の発光層と、第２の発光層に接する第３の発光層を有している。第１の発光層と第２の発光層がバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含み、第１の発光層は第２の発光層に比べ正孔輸送性が勝る。第３の発光層は、正孔が発光層から電子輸送層に注入されるのを防いでいる。また、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達する電子が正孔輸送層を還元しないように、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいる。

本実施の形態の発光素子の構造を図２（Ａ）に示す。本実施の形態の発光素子は第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、ＥＬ層１０３を有する。第１の電極１０２はガラス基板１０１上に形成されており、本実施の形態では陽極として機能する。ＥＬ層１０３は少なくとも正孔輸送層１１２と、発光層１１３（第１の発光層１１３ａ、第２の発光層１１３ｂ、及び第３の発光層１１３ｃ）と、電子輸送層１１４を含み、さらに電子注入層１１５などを適宜組み合わせて形成する。正孔輸送層１１２は、第１の電極１０２と第１の発光層１１３ａの間にあって、第１の発光層１１３ａの陽極側の面に接している。第２の発光層１１３ｂは、第１の発光層１１３ａと陰極として機能する第２の電極１０４の間にあって、第１の発光層１１３ａの陰極側の面に接している。第３の発光層１１３ｃは、第２の発光層１１３ｂと陰極として機能する第２の電極１０４の間にあって、第２の発光層１１３ｂの陰極側の面に接している。電子輸送層１１４は、第３の発光層１１３ｃと陰極として機能する第２の電極１０４の間にあって、第３の発光層１１３ｃの陰極側の面に接している。また、第２の電極１０４は陰極として機能し、電子注入層１１５は、電子輸送層１１４と第２の電極１０４の間にある。

すなわち、本実施の形態の発光素子は実施の形態１で例示した発光素子の第２の発光層１１３ｂと電子輸送層１１４の間に第３の発光層１１３ｃを形成したものである。従って、本実施の形態では第３の発光層１１３ｃに関する部分についてのみ説明する。

次に、本実施の形態の発光素子におけるキャリアの挙動について説明する。本実施の形態が例示する発光素子のＥＬ層について、各層が構成するバンド構造、言い換えると各層が有するバンドの相関を図２（Ｂ）に示す。なお、正孔輸送層１１２と、第１の発光層１１３ａと、第２の発光層１１３ｂの部分の構成およびキャリアの挙動は実施の形態１と同様であり、ここでは説明を省略する。

第３の発光層１１３ｃはホスト材料とゲスト材料を含んでいる。第３の発光層１１３ｃを電子輸送層１１４と第２の発光層１１３ｂの間に挟むことで、正孔と電子の再結合領域を電子輸送層１１４から遠ざけることができる。また、第３の発光層１１３ｃは電子輸送性であることが好ましい。

第３の発光層１１３ｃが含むホスト材料としては、バイポーラ性であって電子輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。このような構成とすることで、正孔が発光層１１３から電子輸送層１１４に注入されるのを防ぐことができる。

または、第３の発光層１１３ｃが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ３}）は、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）に比べて深い（絶対値は大きい）方が好ましい。このような構成とすることで、第２の発光層１１３ｂと第３の発光層１１３ｃの間に障壁が形成され、第３の発光層１１３ｃを介して正孔が電子輸送層１１４に輸送されるのを防ぐことができる。その結果、第２の発光層１１３ｂ内で正孔と電子が再結合し、発光効率を高めることができる。

また、第３の発光層１１３ｃはゲスト材料として発光物質を含む。第３の発光層１１３ｃが含む発光物質は、ホスト材料より最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が浅い（絶対値が小さい）物質を用いる方が好ましい。また、第３の発光層１１３ｃに含まれる発光物質は、第１の発光層または第２の発光層が含む発光物質と同じであっても良い。

また、第３の発光層１１３ｃがゲスト材料として含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ３）と、第１の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）と、第２の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）は概略等しい。（図２（Ｂ）を参照。）なお、本実施の形態では、第３の発光層１１３ｃは第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂと同じ発光物質を含んでいるが、異なる発光物質を用いることもできる。

以上のように、第３の発光層１１３ｃにゲスト材料として発光物質を添加することにより、正孔の移動が第２の発光層よりもさらに抑制されるだけでなく、正孔と電子が再結合した際に生じるエネルギーを発光として得ることができる。

本実施の形態の発光素子の第１の電極１０２、第２の電極１０４及び、ＥＬ層１０３の各層を構成する材料は、実施の形態１と同様の材料を適宜用いることができる。また、発光の取り出し方向、ＥＬ層１０３の積層順番等についても、実施の形態１と同様に適宜選択して用いることができる。従って、ここでは詳細な説明を省略する。

本実施の形態が例示する発光素子が有する発光層は、正孔輸送層に接する第１の発光層と、第１の発光層に接する第２の発光層と、第２の発光層に接する第３の発光層を有している。また、第１の発光層と第２の発光層がバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含み、第１の発光層は第２の発光層に比べ正孔輸送性が勝り、第３の発光層が第２の発光層と電子輸送層の間に設けられるため、正孔が発光層から電子輸送層に注入されるのを防ぐことができる。その結果、本実施の形態で例示する発光素子はさらに高い発光効率を有する。

また、本実施の形態で例示する発光素子は電子輸送層側から発光層を通り抜けた電子が正孔輸送層に到達しても、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいるため、正孔輸送層の劣化が抑制されている。その結果、本実施の形態で例示する発光素子は高い信頼性を有する。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を用いて作製された発光装置について図１２および図１３を用いて説明する。なお、図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された４０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、４０２は画素部、４０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、４０４は封止基板、４０５はシール材であり、シール材４０５で囲まれた内側は、空間４０７になっている。

なお、引き回し配線４０８はソース側駆動回路４０１及びゲート側駆動回路４０３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）４０９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盤（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。

次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板４１０上には駆動回路部及び複数の画素を有する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４０１と画素部４０２に複数形成された画素のうち一つの画素が示されている。

なお、ソース側駆動回路４０１はｎチャネル型ＴＦＴ４２３とｐチャネル型ＴＦＴ４２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、ＴＦＴで形成される種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。

また、画素部４０２はスイッチング用ＴＦＴ４１１と、電流制御用ＴＦＴ４１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極４１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極４１３の端部を覆って絶縁物４１４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。

また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物４１４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４１４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４１４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４１４として、光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。

第１の電極４１３上には、発光物質を含む層４１６、および第２の電極４１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極４１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、または珪素を含有したインジウムスズ酸化物膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等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。

第１の電極４１３と第２の電極４１７に挟まれた発光物質を含む層４１６は、実施の形態１または実施の形態２と同様に形成する。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。

また、発光物質を含む層４１６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り形成できる。

さらに、発光物質を含む層４１６上に形成される第２の電極４１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層４１６で生じた光が陰極として機能する第２の電極４１７を透過させる場合には、第２の電極４１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ_２Ｏ_３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。

さらにシール材４０５で封止基板４０４を基板４１０と貼り合わせることにより、基板４１０、封止基板４０４、およびシール材４０５で囲まれた空間４０７に発光素子４１８が備えられた構造になっている。なお、空間４０７には、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４０５で充填される構成も含むものとする。

なお、シール材４０５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４０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ 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樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。

以上のようにして、本発明の一態様の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。

本発明の発光装置は、実施の形態１または実施の形態２で示した発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光素子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得ることができる。

以上では、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１３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１３（Ａ）は、パッシブマトリクス型の発光装置を示す斜視図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図１３において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６と、それらの間に発光物質を含む層９５５とが設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。

隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、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。

電極９５２と電極９５６に挟まれた発光物質を含む層９５５は、実施の形態１または実施の形態２と同様に形成する。

本発明の発光装置は、実施の形態１または実施の形態２で示した発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光素子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得ることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１または実施の形態２に示した発光素子を含み、消費電力が低減され、長時間駆動可能な表示部を有する。また、色再現性に優れた表示部を有する。

本発明の一態様の発光素子を適用した電子機器として、ビデオカメラやデジタルカメラ等のカメラ、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１４に示す。

図１４（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または実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高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、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。また、信頼性に優れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。

図１４（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９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１または実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高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、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。また、信頼性に優れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係るコンピュータは、低消費電力、高画質化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。

図１４（Ｃ）は本発明に係る携帯電話１０２０であり、筐体１０２１に組み込まれた表示部１０２２の他、操作ボタン１０２３、外部接続ポート１０２４、スピーカ１０２５、マイク１０２６などを備えている。表示部１０２２を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを打つ操作は、表示部１０２２を指などで触れることにより行うことができる。この携帯電話において、表示部１０２２は、実施の形態１または実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高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１０２２も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。また、信頼性に優れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係る携帯電話は、低消費電力、高画質化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

図１４（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１または実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、長時間駆動可能であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。また、信頼性に優れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

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。本発明の一態様の発光素子を用いることにより、発光効率が高く、長時間駆動可能であり、消費電力の低減された表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。

また、本発明の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１５を用いて説明する。

図１５は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１５に示した液晶表示装置は、筐体９６０１、液晶層９６０２、バックライト９６０３、筐体９６０４を有し、液晶層９６０２は、ドライバーＩＣ９６０５と接続されている。また、バックライト９６０３は、本発明の発光装置が用いられており、端子９６０６により、電流が供給されている。

本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、発光効率が高く、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。また、本発明の発光装置は高輝度の発光が可能であるため、本発明の発光装置を用いた液晶表示装置も高輝度の発光が可能である。

図１６は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１６に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、発光効率が高く、長時間駆動可能であり、また低消費電力であるため、電気スタンドも発光効率が高く、長時間駆動可能であり、また低消費電力である。

図１７は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。

本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図１４（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある映像を鑑賞することができる。また、本発明の発光装置を適用した照明装置は、信頼性に優れ、長期間の使用に耐えられる。

本発明の一態様の発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。なお、本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。

また、作製した発光素子の概要を表１に示す。

（発光素子１の作製）
本実施例で示す発光素子１の素子構造を図６（Ａ）に、バンド構造の一部を図６（Ｂ）に示す。発光素子１は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０３を形成する。本実施例において、ＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、発光層１５１３（第１の発光層１５１３ａ、及び第２の発光層１５１３ｂ）、電子輸送層１５１４、電子注入層１５１５が順次積層された構造を有する。

発光素子１はほぼ同じＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を有する有機材料を用いて、正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第１の発光層１５１３ａと第２の発光層１５１３ｂに同じ発光物質をゲスト材料として添加してある。第１の発光層１５１３ａに添加した発光物質は、重量比にしてホスト材料１に対し０．０１であり、第２の発光層１５１３ｂに添加した発光物質はホスト材料１に対し０．０７である。

また、電子輸送層１５１４は、電子輸送層１５１４ａ及び電子輸送層１５１４ｂの２層からなり、第２の発光層１５１３ｂに接する第１の電子輸送層１５１４ａのＬＵＭＯ準位は第２の発光層１５１３ｂのＬＵＭＯ準位より深く（絶対値は大きく）、電子の注入に関する障壁は高いと予想される。発光素子１が有する正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ及び、第１の電子輸送層１５１４ａについて、各層が有するバンドの相関を図６（Ｂ）に示す。

次に、発光素子１の作製方法について説明する。まず、ガラス基板１５０１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１５０２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。

第１の電極１５０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１５０２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１５０２上に正孔輸送層１５１２を形成した。正孔輸送層１５１２は、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着した膜からなり、その膜厚は５０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。

次に、正孔輸送層１５１２上に、第１の発光層１５１３ａを形成した。第１の発光層１５１３ａは、ＰＣｚＰＡと４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）を共蒸着した膜からなり、その膜厚は２０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡとの重量比は、１：０．０１（＝ＰＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

次に、第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層１５１３ｂは９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＰＣＢＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした。ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの重量比は、１：０．０７（＝ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

さらに、第２の発光層１５１３ｂ上に、電子輸送層１５１４を形成した。電子輸送層１５１４は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ、その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た積層膜からなる。

電子輸送層１５１４上に、電子注入層１５１５を形成した。電子注入層１５１５は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）からなり、その膜厚を１ｎｍとした。

最後に、電子注入層１５１５上に第２の電極１５０４を形成した。第２の電極１５０４は、アルミニウムからなり、その膜厚を２００ｎｍとして発光素子１を作製した。

以上により得られた本発明の発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子１の電流密度−輝度特性を図８に示す。また、電圧−輝度特性を図９に示す。また、輝度−電流効率特性を図１０に示す。また、初期輝度を約１０００ｃｄ／ｍ^２としたときの発光素子１の規格化輝度時間変化を図１１に示す。

発光素子１は、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．１５、ｙ＝０．１４）であり、青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときの電流効率は４．９ｃｄ／Ａであり、電圧は４．４Ｖ、電流密度は、１９．０ｍＡ／ｃｍ^２であった。また、図１１から、発光素子１は、４００時間後でも初期輝度の８６％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。

以上のように、本発明を適用することにより、効率の良い長寿命な発光素子が得られた。

（発光素子２の作製）
本実施例で示す発光素子２の素子構造を図７（Ａ）に、バンド構造の一部を図７（Ｂ）に示す。発光素子２は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０３を形成する。本実施例において、ＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、発光層１５１３（第１の発光層１５１３ａ、及び第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃ）、電子輸送層１５１４、電子注入層１５１５が順次積層された構造を有する。

発光素子２は、ほぼ同じＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を有する有機材料を用いて、正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃを形成した。なお、第３の発光層１５１３ｃが含むホスト材料は、優れた電子輸送性を有している。第１の発光層１５１３ａと第２の発光層１５１３ｂと第３の発光層１５１３ｃに同じ発光物質をゲスト材料として添加してある。第１の発光層１５１３ａに添加した発光物質は、重量比にしてホスト材料１に対し０．０１であり、第２の発光層１５１３ｂに添加した発光物質はホスト材料１に対し０．１であり、第３の発光層１５１３ｃに添加した発光物質はホスト材料１に対し０．０５である。

また、電子輸送層１５１４は、電子輸送層１５１４ａ及び電子輸送層１５１４ｂの２層からなり、第３の発光層１５１３ｃに接する第１の電子輸送層１５１４ａのＬＵＭＯ準位は第３の発光層１５１３ｃのＬＵＭＯ準位より浅く（絶対値は小さく）、電子の注入に関する障壁は低いと予想される。発光素子２が有する正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃ、及び第１の電子輸送層１５１４ａについて、各層が有するバンドの相関を図７（Ｂ）に示す。

次に、発光素子２の作製方法について説明する。発光素子１と同様の基板を用い、第１の電極１５０２上に正孔輸送層１５１２を形成した。正孔輸送層１５１２は、ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着した膜からなり、その膜厚は５０ｎｍとした。ＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。

次に、正孔輸送層１５１２上に、第１の発光層１５１３ａを形成した。第１の発光層１５１３ａは、ＰＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡとの重量比は、１：０．０１（＝ＰＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

次に、第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層１５１３ｂはＰＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は２０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの重量比は、１：０．１（＝ＰＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

次に、第２の発光層１５１３ｂ上に、第３の発光層１５１３ｃを形成した。第３の発光層１５１３ｃはＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は１０ｎｍとした。ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

さらに、第３の発光層１５１３ｃ上に、電子輸送層１５１４を形成した。電子輸送層１５１４は、ＰＣＢＡＰＡを１０ｎｍ、その上にＢＰｈｅｎを２０ｎｍの膜厚となるように成膜した積層膜からなる。

電子注入層１５１５と、第２の電極１５０４は発光素子１と同様の方法で形成し、発光素子２を作製した。

以上により得られた本発明の発光素子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、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子２の電流密度−輝度特性を図８に示す。また、電圧−輝度特性を図９に示す。また、輝度−電流効率特性を図１０に示す。また、初期輝度を約１０００ｃｄ／ｍ^２としたときの発光素子２の規格化輝度時間変化を図１１に示す。

発光素子２は、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．１５、ｙ＝０．１５）であり、青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときの電流効率は５．１ｃｄ／Ａであり、電圧は４．０Ｖ、電流密度は、１７．０ｍＡ／ｃｍ^２であった。また、図１１から、発光素子２は、４００時間後でも初期輝度の８９％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。

以上のように、本発明を適用することにより、効率の良い長寿命な発光素子が得られた。

（発光素子３の作製）
本実施例で示す発光素子３の素子構造を図７（Ａ）に、バンド構造の一部を図７（Ｃ）に示す。発光素子３は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０３を形成する。本実施例において、ＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃ、電子輸送層１５１４、電子注入層１５１５が順次積層された構造を有する。

発光素子３は、ほぼ同じＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を有する有機材料を用いて、正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃを形成した。なお、第１の発光層１５１３ａ及び第２の発光層１５１３ｂが含むホスト材料は、電子輸送性を調整するために二種類の有機化合物を混合して用いている。また、第３の発光層１５１３ｃが含むホスト材料は、優れた電子輸送性を有している。第１の発光層１５１３ａと第２の発光層１５１３ｂと第３の発光層１５１３ｃに同じ発光物質をゲスト材料として添加してある。第１の発光層１５１３ａに添加した発光物質は、重量比にしてホスト材料１に対し０．０１であり、第２の発光層１５１３ｂに添加した発光物質はホスト材料１に対し０．１であり、第３の発光層１５１３ｃに添加した発光物質はホスト材料１に対し０．０５である。

また、電子輸送層１５１４は、電子輸送層１５１４ａ及び電子輸送層１５１４ｂの２層からなり、第３の発光層１５１３ｃに接する第１の電子輸送層１５１４ａのＬＵＭＯ準位は、第３の発光層１５１３ｃのＬＵＭＯ準位より深く（絶対値は大きく）、電子の注入に関する障壁は高いと予想される。発光素子３が有する正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃ及び、第１の電子輸送層１５１４ａについて、各層が有するバンドの相関を図７（Ｃ）に示す。

発光素子３は、発光素子１と同様の基板を用い、ガラス基板１５０１上に形成された電極を第１の電極１５０２として発光素子を作製した。発光素子３の正孔輸送層１５１２と、電子輸送層１５１４と、電子注入層１５１５、第２の電極１５０４を発光素子１と同様に形成した。また、発光素子３の発光層１５１３は以下の方法で作製した。

正孔輸送層１５１２上に、第１の発光層１５１３ａを形成した。第１の発光層１５１３ａは、ＰＣｚＰＡとＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡとＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡとの重量比は、０．５：０．５：０．０１（＝ＰＣｚＰＡ：ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

次に、第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層１５１３ｂはＰＣｚＰＡとＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡとＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの重量比は、０．５：０．５：０．１（＝ＰＣｚＰＡ：ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

次に、第２の発光層１５１３ｂ上に、第３の発光層１５１３ｃを形成した。第３の発光層１５１３ｃはＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は２０ｎｍとした。ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

以上により得られた本発明の発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子３の電流密度−輝度特性を図８に示す。また、電圧−輝度特性を図９に示す。また、輝度−電流効率特性を図１０に示す。また、初期輝度を約１０００ｃｄ／ｍ^２としたときの発光素子３の規格化輝度時間変化を図１１に示す。

発光素子３は、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．１５、ｙ＝０．１６）であり、青色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときの電流効率は４．５ｃｄ／Ａであり、電圧は５．６Ｖ、電流密度は、２４．２ｍＡ／ｃｍ^２であった。また、図１１から、発光素子３は、４００時間後でも初期輝度の８９％、１０００時間後でも初期輝度の８５％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。

以上のように、本発明を適用することにより、効率の良い長寿命な発光素子が得られた。

（９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）の合成）
本実施例で用いるＰＣｚＰＡの合成スキームを（Ｂ−１）に示す。

１００ｍＬ三口フラスコに、４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニルボロン酸を２．６ｇ（７．０ｍｍｏｌ）、３−ブロモ−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールを２．３ｇ（７．０ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）（略称：Ｐｄ（ＯＡｃ）_２）を２．０ｍｇ（１０μｍｏｌ）、トリ（オルト−トリル）ホスフィン（略称：Ｐ（ｏ−ｔｏｌｙｌ）_３）を６．０ｍｇ（２０μｍｏｌ）、炭酸カリウム水溶液（２ｍｏｌ／Ｌ）を５ｍＬ（１０ｍｍｏｌ）、１，２−ジメトキシエタン（略称：ＤＭＥ）を２０ｍＬ加え、この混合物を窒素雰囲気下で９０℃にて６．５時間加熱撹拌を行った。この懸濁液を室温まで冷ました後、トルエン２００ｍＬを加えてから、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）、アルミナ、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）を通してろ過を行った。得られたろ液を濃縮し、これにアセトンとメタノールを加えて超音波を照射した後、再結晶を行った。淡黄色粉末の目的物である９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）を３．８ｇ、収率９５％で得た。

得られたＰＣｚＰＡの^１Ｈ ＮＭＲを測定した。以下に測定データを示す。
^１Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）：δ（ｐｐｍ）＝７．３２−７．９８（ｍ、２７Ｈ）、８．２５（ｄ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、１Ｈ）、８．５５（ｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、１Ｈ）。

本実施例では、本発明の一態様の発光素子に用いた材料のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位、及びその測定方法について説明する。なお、ＨＯＭＯ（：Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位は最高被占軌道準位、ＬＵＭＯ（：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位は最低空分子軌道準位を指す。

また、実施例１で用いた有機化合物のＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を表２に示す。なお、ここでは、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から求めたＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を記載する。

次に、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から、ＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を測定する方法の一態様について説明する。

酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。

また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ^＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一した。

なお、ＣＶ測定における試料溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ_４ＮＣｌＯ_４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。

（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
測定に用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギー（ｅＶ）を算出する方法について説明する。なお、参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、Ａｇ／Ａｇ^＋電極のフェルミ準位に相当する。

参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、その参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）を用いて真空準位からのポテンシャルエネルギーが既知の物質を測定した値から、算出すればよい。

具体的には、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）、ｐ．６４−６７）。また、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１０［Ｖ ｖｓ． ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献；ＣｈｒｉｓｔｉａｎＲ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．， Ｖｏｌ．１２４， Ｎｏ．１，８３−９６， ２００２）。従って、フェロセンの酸化還元電位は真空準位に対して−４．４４＋０．６１＝−３．８３［ｅＶ］である。

一例として、本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）を用いてメタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．１１Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］であった。従って、本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−３．８３−０．１１＝−４．９４［ｅＶ］であると算出できる。

（ＨＯＭＯ準位の算出）
参照電極に対する作用電極の電位を正の値の範囲で走査し、前述の要領で調整した試料溶液をＣＶ測定する。ここでの正の値の範囲は、酸化反応が起こる範囲であって、代表的には一電子反応が起こる範囲とする。

ＣＶ測定から酸化ピーク電位Ｅｐａ、及び還元ピーク電位Ｅｐｃを求め、半波電位（ＥｐａとＥｐｃの中間の電位）を算出する。半波電位の値（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］は、参照電極を基準として、作用電極上で酸化反応に要する電気エネルギーを測定した値である。従って、真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４−（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［ｅＶ］となる。

（ＬＵＭＯ準位の算出）
参照電極に対する作用電極の電位を負の値の範囲で走査し、前述の要領で調整した試料溶液をＣＶ測定する。ここでの負の値の範囲は、還元反応が起こる範囲であって、代表的には一電子反応が起こる範囲とする。

ＣＶ測定から還元ピーク電位Ｅｐｃ、及び酸化ピーク電位Ｅｐａを求め、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の電位）を算出する。半波電位の値（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］は、参照電極を基準として、作用電極上で還元反応に要する電気エネルギーを測定した値である。従って、真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４−（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［ｅＶ］となる。

なお、本発明の一態様の発光素子に用いる材料のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を、光電子分光装置（理研計器社製、ＡＣ−２）を用いて測定することもできる。光電子分光装置（理研計器社製、ＡＣ−２）を用いて大気中にて薄膜試料のＨＯＭＯ準位を測定する。また、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて薄膜試料の吸収スペクトルを測定し、吸収スペクトルをＴａｕｃプロットして吸収端を求め、吸収端から固体状態のエネルギーギャップを見積もる。そして、ＨＯＭＯ準位にエネルギーギャップを加えてＬＵＭＯ準位を見積もることができる。

１００ 基板
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１３ａ 第１の発光層
１１３ｂ 第２の発光層
１１３ｃ 第３の発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
４０１ ソース側駆動回路
４０２ 画素部
４０３ ゲート側駆動回路
４０４ 封止基板
４０５ シール材
４０７ 空間
４０８ 配線
４０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４１０ 基板
４１１ スイッチング用ＴＦＴ
４１２ 電流制御用ＴＦＴ
４１３ 第１の電極
４１４ 絶縁物
４１６ 発光物質を含む層
４１７ 第２の電極
４１８ 発光素子
４２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
４２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
６００ 第１の電極
６０１ 第２の電極
８００ ＥＬ層
８０１ ＥＬ層
８０３ 電荷発生層
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 発光物質を含む層
９５６ 電極
１００１ 電極
１００２ 表示部
１００３ ＥＬ層
１００４ 中間層
１０１１ 第１の電極
１０１２ 第２の電極
１０２０ 携帯電話
１０２１ 筐体
１０２２ 表示部
１０２３ 操作ボタン
１０２４ 外部接続ポート
１０２５ スピーカ
１０２６ マイク
１５０１ ガラス基板
１５０２ 第１の電極
１５０３ ＥＬ層
１５０４ 第２の電極
１５１２ 正孔輸送層
１５１３ 発光層
１５１３ａ 第１の発光層
１５１３ｂ 第２の発光層
１５１３ｃ 第３の発光層
１５１４ 電子輸送層
１５１４ａ 電子輸送層
１５１４ｂ 電子輸送層
１５１５ 電子注入層
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
３００２ テレビ装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
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
９６０１ 筐体
９６０２ 液晶層
９６０３ バックライト
９６０４ 筐体
９６０５ ドライバーＩＣ
９６０６ 端子

Claims (9)

1. 第１の電極と第２の電極の間に正孔輸送層と発光層と電子輸送層を有し、
   前記正孔輸送層と前記電子輸送層の間に前記発光層を有し、
   前記発光層は前記正孔輸送層と接する第１の発光層と、前記第１の発光層と接する第２の発光層からなり、
   前記第１の発光層及び前記第２の発光層はバイポーラ性であって、
   前記第１の発光層の正孔輸送性は前記第２の発光層の正孔輸送性より勝り、
   前記第１の発光層及び前記第２の発光層は発光物質を含み、
   前記正孔輸送層が第１の有機化合物と抗還元物質を含む発光素子。
2. 前記第１の発光層と前記第２の発光層はそれぞれ発光材料とホスト材料を含み、
   前記第１の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）と、
   前記第２の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）の差が０．２（ｅＶ）以下であって、
   前記第２の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）と、
   前記第１の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）の差は０．２（ｅＶ）以下であって、
   前記第１の発光層が含む前記発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）は、前記第１の発光層が含む前記ホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より浅い請求項１記載の発光素子。
3. 前記第１の発光層と前記第２の発光層が同じ発光物質を含む請求項１または請求項２記載の発光素子。
4. 前記第１の発光層と前記第２の発光層が同じホスト材料を含む請求項１乃至請求項３記載の発光素子。
5. 前記第２の発光層が含む発光物質の濃度Ｃ_２は、前記第１の発光層が含む発光物質の濃度Ｃ_１より高い請求項１乃至請求項４記載の発光素子。
6. 前記第２の発光層と前記電子輸送層の間に第３の発光層を有し、
   前記第３の発光層が発光物質を含む請求項１乃至請求項５記載の発光素子。
7. 前記抗還元物質が金属酸化物である請求項１乃至請求項６記載の発光素子。
8. 前記抗還元物質が有機化合物であって、
   該有機化合物のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_ＵＲＭ）は、
   前記第１の発光層が含むホスト材料のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より深く、
   前記抗還元物質のバンドギャップΔＥ_ＵＲＭは、
   前記第１の発光層が含む発光材料のバンドギャップΔＥ_ＥＭ１より大きく、
   前記抗還元物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＵＲＭ）は、
   正孔輸送層が含む第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＨＴＬ）より深い請求項１乃至請求項７記載の発光素子。
9. 前記正孔輸送層が陽極に直接接している請求項１乃至請求項８記載の発光素子。

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