JP2006045211A

JP2006045211A - フェナントロリン誘導体およびそれを用いた発光素子、発光装置

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Publication number: JP2006045211A
Application number: JP2005194534A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nomura; 亮二野村; Daisuke Kumaki; 大介熊木
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2025-07-04
Also published as: JP4896451B2

Abstract

【課題】本発明では、電子注入材料として用いることの出来る新たな物質を提供することを課題とする。また、電極材料の選択肢を拡げることのできる発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の一は、一般式（２）で表される電子注入材料である。一般式（２）において、Ｒ⁶は、炭素数１〜４のアルキル基、または、炭素数１〜４のアルケニル基、炭素数６〜１０のアリール基を表す。ここで、アルケニル基、アリール基は、それぞれ、置換基を有していてもよい。
【化１】

Description

本発明は、電子注入材料として用いることのできるフェナントロリン誘導体に関する。また、そのフェナントロリン誘導体を用いた発光素子、発光装置に関する。

近年、ディスプレイ等に利用されている発光素子の多くは、一対の電極間に発光物質を含む層が挟まれた構造を有する。このような発光素子では、一方の電極から注入された電子と他方の電極から注入された正孔とが再結合することによって形成された励起子が、基底状態に戻るときに発光する。

発光素子の分野では、発光効率が高い等、特性の良い発光素子を得るために、様々な研究が行われている。

例えば、特許文献１では、フェナントロリン誘導体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について開示されている。特許文献１に記載の素子は、フェナントロリン誘導体を電子輸送層に用いているものである。

しかし、特許文献１に記載の素子では、実施例のようにＭｇ−Ａｇ合金を電極で用いた場合には良好な特性が得られているものの、アルミニウムからなる電極を用いた場合には、電子輸送層に電子が上手く注入されず、駆動電圧が大きくなってしまうことがある。

特開平５−３３１４５９号公報

本発明では、電子注入材料として用いることの出来る新たな物質を提供することを課題とする。また、電極材料の選択肢を拡げることのできる発光素子を提供することを課題とする。

本発明の一は、一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体である。

一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁵は、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基を表す。

本発明の一は、一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁵が、水素、または炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基のいずれかを表すフェナントロリン誘導体である。

本発明の一は、一般式（２）で表される電子注入材料である。

一般式（２）において、Ｒ⁶は、炭素数１〜４のアルキル基、または、炭素数１〜４のアルケニル基、炭素数６〜１０のアリール基を表す。ここで、アルケニル基、アリール基は、それぞれ、置換基を有していてもよい。

本発明の一は、一般式（３）で表されるフェナントロリン誘導体と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一の元素とを含む層を有する発光素子である。

一般式（３）において、Ｒ⁷は、炭素数１〜４のアルキル基、または、炭素数１〜４のアルケニル基、炭素数６〜１０のアリール基を表す。ここで、アルケニル基、アリール基は、それぞれ、置換基を有していてもよい。

本発明の一は、一対の電極に、上記一般式（３）で表されるフェナントロリン誘導体と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一の元素とを含む層を有する発光素子を有することを特徴とする発光装置である。

本発明によって、電子注入材料として用いることのできる新たな物質を得ることが出来、材料の選択肢が拡がる。また、本発明によって、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属と共に用いることによって、電子注入を良好に行うことのできる電子注入材料が得られる。

また、本発明によって、陰極として機能する電極を仕事関数の高い物質を用いて形成することができ、電極材料の選択肢を拡げることのできる発光素子を得ることが出来る。また、本発明によって、低消費電力で駆動する発光装置を得ることが出来る。

以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本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）
本発明のフェナントロリン誘導体の一態様は、構造式（４）〜（７）で表される。

構造式（４）〜（７）で表されるフェナントロリン誘導体は、合成スキーム（ａ−１）で表されるようにして合成することができる。

合成スキーム（ａ−１）において、Ｒ⁸、Ｒ¹⁰は、それぞれ、水素、または炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基のいずれかを表す。

本形態のフェナントロリン誘導体は、電子注入層を形成するための電子注入材料として用いることができる。また、本発明によって、電子注入層を形成するために用いる物質の選択肢が拡がる。

（実施の形態２）
本発明の発光素子の態様について、図１を用いて説明する。

図１は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に発光層１１３を有する発光素子の図である。

このような発光素子において、第１の電極１０１から注入された正孔と、第２の電極１０２から注入された電子とは、発光層１１３において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は基底状態に戻るときに発光する。なお、本形態の発光素子において、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能する。また、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質である。

ここで、発光層１１３について特に限定はないが、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散して含まれた層であることが好ましい。これによって、発光物質からの発光が、発光物質自体の濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップを言う。

発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］ベンゼン等の６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、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、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（ＢＧａｑ）、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（ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。

また、発光物質を分散状態にするために用いる物質について特に限定はなく、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）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。

また、第１の電極１０１について特に限定はないが、本形態のように、陽極として機能するときは、仕事関数の大きい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウムの他、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）等を用いることができる。なお、第１の電極１０１は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。

また、第２の電極１０２について特に限定はないが、本形態のように、陰極として機能するときは、仕事関数の小さい物質で形成されていることが好ましい。具体的には、アルミニウム等を用いることが好ましい。アルミニウムには、リチウム（Ｌｉ）またはマグネシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属等が含まれていてもよい。なお、第２の電極１０２は、例えばスパッタ法や蒸着法等を用いて形成することができる。

なお、発光した光を外部に取り出すために、第１の電極１０１と第２の電極１０２のいずれか一または両方は、インジウムスズ酸化物等から成る電極、または可視光を透過出来るように数〜数十ｎｍの厚さで形成された電極であることが好ましい。

また、第１の電極１０１と発光層１１３との間には、図１に示すように、正孔輸送層１１２を有する。ここで、正孔輸送層とは、第１の電極１０１から注入された正孔を発光層１１３へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層１１２を設け、第１の電極１０１と発光層１１３とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。

正孔輸送層１１２について、特に限定はなく、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：α−ＮＰＤ）や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）や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）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物等によって形成されたものを用いることができる。

また、正孔輸送層１１２は、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。

また、第２の電極１０２と発光層１１３との間には、図１に示すように、電子輸送層１１４を有していてもよい。ここで、電子輸送層とは、第２の電極１０２から注入された電子を発光層１１３へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送層１１４を設け、第２の電極１０２と発光層１１３とを離すことによって、発光が金属に起因して消光することを防ぐことができる。

なお、電子輸送層１１４について特に限定はなく、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）、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によって形成されたものを用いることができる。この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）₂）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体等によって形成されたものであってもよい。また、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−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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いて形成されたものであってもよい。電子輸送層１１４は、以上に記載したような正孔の移動度よりも電子の移動度が高い物質を用いて形成することが好ましい。また、電子輸送層１１４は、１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質を用いて形成することがより好ましい。また、電子輸送層１１４は、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。

さらに、第１の電極１０１と正孔輸送層１１２との間には、図１に示すように、正孔注入層１１１を有していてもよい。ここで、正孔注入層とは、陽極として機能する電極から正孔輸送層１１２へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。

正孔注入層１１１について特に限定はなく、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物によって形成されたもの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（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層１１１を形成することができる。

また、第２の電極１０２と電子輸送層１１４との間には、図１に示すように、電子注入層１１５を有していてもよい。ここで、電子注入層とは、陰極として機能する電極から電子輸送層１１４へ電子の注入を補助する機能を有する層である。なお、電子輸送層を特に設けない場合は、陰極として機能する電極と発光層との間に電子注入層を設け、発光層への電子の注入を補助してもよい。

電子注入層１１５は、本発明のフェナントロリン誘導体を含む層である。電子注入層１１５について特に限定はないが、下記一般式（８）で表されるフェナントロリン誘導体と、リチウム等のアルカリ金属若しくはマグネシウム等のアルカリ土類金属とを含む層であることが好ましい。また、一般式（８）で表されるフェナントロリン誘導体の中でも下記構造式（９）、下記構造式（１０）および構造式（４）〜（７）の中のいずれか一で表されるフェナントロリン誘導体であることが、より好ましい。このように、一般式（８）で表されるフェナントロリン誘導体を電子注入層１１５を形成するための電子注入材料として用いることによって、第２の電極１０２を仕事関数の高い材料を用いて形成しても良好に駆動する発光素子を得ることができる。その為、例えば、インジウム錫酸化物等も電極材料として用いることが容易になり電極材料の選択肢が拡がる。また、一般式（８）で表されるフェナントロリン誘導体を電子注入層１１５を形成するための電子注入材料として用いることによって、第２の電極１０２を、マグネシウムを含む銀や、リチウムを含んだアルミニウム等の高価な材料ではなく、アルミニウム等の安価な材料を用いて形成しても、良好に駆動する発光素子を得ることができる。

一般式（８）において、Ｒ⁹は、炭素数１〜４のアルキル基、または、炭素数１〜４のアルケニル基、炭素数６〜１０のアリール基を表す。ここで、アルケニル基、アリール基は、それぞれ、置換基を有していてもよい。

以上に説明した本発明の発光素子において、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５は、それぞれ、蒸着法、またはインクジェット法、または塗布法等、いずれの方法で形成しても構わない。また、第１の電極１０１または第２の電極１０２についても、スパッタリング法または蒸着法等、いずれの方法を用いて形成しても構わない。

以上に述べた本発明の発光素子は、電子注入を効率良く行えるものである。従って、本発明の発光素子は、低駆動電圧で駆動する。また、本発明の発光素子は、、電極材料の選択肢が広いため、安値な材料を用いて電極を形成することができ、低コストで製造できるものである。

（実施の形態３）
実施の形態２において説明した本発明の発光素子は、電子注入を効率良く行え、低駆動電圧で駆動するため、本発明の発光素子を画素部等に適用することによって、低消費電力で駆動する発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子は、低コストで製造できるため、本発明の発光素子を画素部等に適用することによって、安価な発光装置を製造することができる。

本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を用いて説明する。

図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３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。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。

画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。

図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。

第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれトランジスタの第１電極、トランジスタの第２電極と表記する。

ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。

また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。

次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。

本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。

１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２³：２²：２¹：２⁰＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。

１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。

サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次の（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。

なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。

ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。

まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３へ供給される電流値が決まる。そして、その電流値に依存して発光素子９０３は発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。

次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。

なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作をさせることが好ましい。

先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路９１５とを接続させると共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。

以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタに信号をオンすると共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。

なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。

また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときにおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。

（実施の形態４）
本発明の発光素子を含む発光装置の断面図の一態様について、図７を用いて説明する。

図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に発光層１５を有する本発明の発光素子である。発光層１５には、本発明のフェナントロリン誘導体を含む層が設けられている。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８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１０上に設けられている。

なお、図７に示されたトランジスタ１１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１１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。

また、トランジスタ１１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。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることができる。この珪化物気体を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、圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ、基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃、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／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³以下とする。

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。

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１１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。

さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン、あるいは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、１６ｃ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１６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、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。

隔壁層１８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１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機物と有機物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。

なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図７（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。

第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。第２層間絶縁膜１９ａはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、アルキル基等の有機基を置換基として含む化合物）、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２層間絶縁膜１９ｂ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２層間絶縁膜１９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、または無機物と有機物のいずれか一で形成されたものでもよい。

発光素子１２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物質で構成されている場合、図７（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極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１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４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１３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１３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１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３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１４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１４の上方に設けられていることが好ましい。

また、発光素子１２は、第１の電極１３が陽極として機能し、第２の電極１４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１３が陰極として機能し、第２の電極１４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１１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１１はＮチャネル型トランジスタである。

以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。

（実施の形態５）
本発明の発光装置を実装することによって、低消費電力で動作することができる電子機器を得ることができる。

本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。

図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。

図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで携帯電話を完成できる。

図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。

以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。

なお、以上に説明した電子機器の他、ナビゲイション装置、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。

（合成例１）
構造式（９）で表される化合物、５，６−ジヒドロ−４、７−ジメチル−ジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリン、の合成法を以下に示す。

２´−アミノアセトフェノン（２４．６ｇ、１８２ｍｍｏｌ）と１，２−シクロヘキサジオン（１０．２ｇ、９１ｍｍｏｌ）のエチレングリコールモノエチルエーテル（１００ｍＬ）溶液に触媒量（約５ｍｏｌ％）のｐ−トルエンスルホン酸一水和物を加え、４８時間加熱還流した（合成スキーム（ｂ−１））。反応溶液を室温まで冷却し、析出した固体を濾過した。ろ過物をテトラヒドロフランで再結晶し、化合物を収率３８％で得た。得られた化合物をＮＭＲによって測定したところ、５，６−ジヒドロ−４、７−ジメチル−ジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンであることが確認できた。

得られた化合物のＮＭＲデータを以下に示す。
¹ＨＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ₃）δ８．４３（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４Ｈｚ）、７．９７（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．０Ｈｚ）、７．６６（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４、１５Ｈｚ）、７．５３（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．０、１５Ｈｚ）、３．１９（ｓ、４Ｈ），２．６７（ｓ、６Ｈ）。

また、得られた化合物を蒸着法によって成膜し、薄膜状態における当該化合物のイオン化ポテンシャルを、光電子分光装置（理研計器社製、ＡＣ−２）を用いて測定したところ、−５．２６ｅＶであった。また、薄膜状態における当該化合物の吸収スペクトルを、ＵＶ・可視光分光光度計（日本分光社製、Ｖ−５５０）を用いて測定し、吸収スペクトルの長波長側の吸収端の波長をエネルギーギャップ（３．０９ｅＶ）とし、ＬＵＭＯ準位を求めたところ、ＬＵＭＯ準位は−２．１７ｅＶであった。

（合成例２）
構造式（１０）で表される化合物、５，６−ジヒドロ−４、７−ジフェニル−ジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリン、の合成法を以下に示す。

２´−アミノベンゾフェノン（１９．３ｇ、９８ｍｍｏｌ）と１，２−シクロヘキサジオン（５．０ｇ、４５ｍｍｏｌ）のエチレングリコールモノエチルエーテル（１００ｍＬ）溶液にｐ−トルエンスルホン酸一水和物（８９０ｍｇ、４．７ｍｍｏｌ）を加え、２４時間加熱還流した。反応溶液を室温に冷却し、析出した結晶をろ過により得た（合成スキーム（ｃ−１））。得られた結晶をクロロホルムによって再結晶することで、化合物を収率５２％で得た。得られた化合物をＮＭＲによって測定したところ、５，６−ジヒドロ−４、７−ジフェニル−ジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンであることが確認できた。

得られた化合物のＮＭＲデータを以下に示す。
¹ＨＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ₃）δ８．５３（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４Ｈｚ）、７．７０（ｄｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝２．０、６．３、１０．５Ｈｚ）、７．３８−７．５６（ｍ、１０Ｈ）、７．３１（ｄｄ、４Ｈ、Ｊ＝２．０、８．４Ｈｚ）、２．８４（ｓ、４Ｈ）。

また、得られた化合物を蒸着法によって成膜し、薄膜状態における当該化合物のイオン化ポテンシャルを、光電子分光装置（理研計器社製、ＡＣ−２）を用いて測定したところ、−５．３２ｅＶであった。また、薄膜状態における当該化合物の吸収スペクトルを、ＵＶ・可視光分光光度計（日本分光社製、Ｖ−５５０）を用いて測定し、吸収スペクトルの長波長側の吸収端の波長をエネルギーギャップ（３．２２ｅＶ）とし、ＬＵＭＯ準位を求めたところ、ＬＵＭＯ準位は−２．１０ｅＶであった。

（合成例３）
構造式（４）で表される化合物、５，６−ジヒドロ−４、７−ジ［２−（３−フルオロ）フェニルエテニル］−ジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリン、の合成法を以下に示す。

構造式（９）で示される化合物、５，６−ジヒドロ−４、７−ジメチル−ジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリン（７．７ｇ、２５ｍｍｏｌ）、と３−フルオロベンズアルデヒド（９．２ｇ、７４ｍｍｏｌ）の無水酢酸（約５０ｍＬ）溶液を３６時間加熱還流した（合成スキーム（ｄ−１））。反応溶液を１０％水酸化ナトリウム水溶液で塩基性にした後、酢酸エチルで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥、濾過、濃縮し、残渣をアルミナクロマトグラフィー（展開溶媒、塩化メチレン）で二回精製し、化合物を得た。そして、さらに得られた化合物を分取液体クロマトグラフィー（日本分析製、リサイクル分取ＨＰＬＣ、ＬＣ−９０８Ｗ−Ｃ６０型、展開溶媒クロロホルム）を用いて精製し、その後ヘキサン／酢酸エチル混合溶媒で再結晶することで、化合物を収率１５％で得た。このようにして得られた化合物を、ＮＭＲによって測定したところ、５，６−ジヒドロ−４、７−ジ［２−（３−フルオロ）フェニルエテニル］−ジベンゾ［ｂ、ｊ］−１、１０−フェナントロリンであることが確認できた。

ＮＭＲデータを以下に示す。
¹ＨＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ₃）δ８．４９（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．７Ｈｚ）、６．０８（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．４Ｈｚ）、７．２６−７．８０（ｍ、１２Ｈ）、δ７．０７（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝７．２、１７．０Ｈｚ）、６．８３（ｄ、２Ｈ、Ｊ＝１７．０Ｈｚ）、３．２８（ｓ、４Ｈ）。

構造式（９）で表される化合物を用いて作製した発光素子について図２を用いて説明する。

基板７０１上に、シリコンを含有したインジウム錫酸化物を、スパッタリング法によって成膜し、第１の電極７０２を形成した。ここで、膜厚は１１０ｎｍとなるようにした。なお、基板７０１はガラスから成るものを用いた。

次に、第１の電極７０２の上に、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）を、真空蒸着法によって成膜し、ＤＮＴＰＤから成る第１の層７０３を形成した。ここで、膜厚は５０ｎｍとなるようにした。

次に、第１の層７０３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：α−ＮＰＤ）を、真空蒸着法によって成膜し、α−ＮＰＤから成る第２の層７０４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。

次に第２の層７０４の上に、Ａｌｑ₃とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）とクマリン６とを含む第３の層７０５を形成した。ここで、Ａｌｑ₃とクマリン６との重量比は１対０．００３となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ₃の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３７．５ｎｍとなるようにした。なお、共蒸着法とは、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。

次に第３の層７０５の上に、Ａｌｑ₃を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ₃から成る第４の層７０６を形成した。ここで、膜厚は２０ｎｍと成るようにした。

次に、第４の層７０６の上に、構造式（９）の化合物とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、構造式（９）の化合物とリチウム（Ｌｉ）とを含む第５の層７０７を形成した。ここで、構造式（９）の化合物とリチウムとの重量比は１対０．０１となるように調節した。これによって、リチウムは構造式（９）の化合物の中に分散された状態となる。また、膜厚は２０ｎｍとなるようにした。

次に、第５の層７０７の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第２の電極７０８を形成した。膜厚は、１００ｎｍとなるようにした。

以上のようにして作製した発光素子において第１の電極７０２と第２の電極７０８とに電圧を印加して電流を流すと、クマリン６が発光する。このとき、第１の電極７０２は陽極として、第２の電極７０８は陰極として機能する。また、第１の層７０３は正孔注入層として、第２の層７０４は正孔輸送層として、第３の層７０５は発光層として、第４の層７０６は電子輸送層として、第５の層７０７は電子注入層として機能する。

本実施例の発光素子の、電圧−輝度特性を図９に、輝度−電流効率特性を図１０に示す。図９において、横軸は電圧を、縦軸は輝度を表す。また、図１０において、横軸は輝度を、縦軸は電流効率を表す。この図から、本実施例の発光素子は、１０００ｃｄ／ｍ²の輝度において約１１ｃｄ／Ａの電流効率を示し、電流効率が良い発光素子であることが分かる。また、本実施例の発光素子からの発光のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６３）であった

以上の結果からも分かるように、本実施例の発光素子は、クマリン６に由来した発光を良好に得ることが出来、また、電流効率が良いものである。これは、構造式（９）の化合物とリチウム（Ｌｉ）とを含む層が電子注入層として良好に機能しているためと考えられる。

構造式（１０）で表される化合物を用いて作製した発光素子について説明する。なお、本実施例の発光素子は、実施例２の発光素子と同様に、第１の電極と第２の電極との間に五つの層を有する構造であるため、図２を引用して説明する。

次に、第１の電極７０２の上に、４，４’―ビス［Ｎ−（４−（Ｎ、Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）を、真空蒸着法によって成膜し、ＤＮＴＰＤから成る第１の層７０３を形成した。なここで、膜厚は５０ｎｍとなるようにした。

次に、第１の層７０３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：α−ＮＰＤ）を、真空蒸着法によって成膜し、α−ＮＰＤから成る第２の層７０４を形成した。ここで、膜厚は１０ｎｍとなるようにした。

次に第２の層７０４の上に、Ａｌｑ₃とクマリン６とを、共蒸着法によって成膜し、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）とクマリン６とを含む第３の層７０５を形成した。ここで、Ａｌｑ₃とクマリン６との重量比は１対０．００３となるように調節した。これによって、クマリン６はＡｌｑ₃の中に分散された状態となる。また、膜厚は、３７．５ｎｍとなるようにした。

次に、第３の層７０５の上に、Ａｌｑ₃を、真空蒸着法によって成膜し、Ａｌｑ₃から成る第４の層７０６を形成した。ここで、膜厚は２０ｎｍと成るようにした。

次に、第４の層７０６の上に、構造式（１０）の化合物とリチウムとを、共蒸着法によって成膜し、構造式（１０）の化合物とリチウム（Ｌｉ）とを含む第５の層７０７を形成した。ここで、構造式（１０）の化合物とリチウムとの重量比は１対０．０１となるように調節した。これによって、リチウムは構造式（１０）の化合物の中に分散された状態となる。ここで、膜厚は２０ｎｍとなるようにした。

次に、第５の層７０７の上に、アルミニウムを、真空蒸着法によって成膜し、第２の電極７０８を形成した。

このように、本実施例の発光素子は、実施例２の発光素子と、第５の層７０７に含まれる物質が異なるが、その他は実施例２の発光素子と同様となるように作製したものである。

以上のようにして作製した発光素子において第１の電極７０２と第２の電極７０８とに電圧を印加して電流を流すと、クマリン６が発光する。このとき、第１の電極７０２は陽極として、第２の電極７０８は陰極として機能する。また、ＤＮＴＰＤから成る第１の層７０３は正孔注入層として、α−ＮＰＤから成る第２の層７０４は正孔輸送層として、Ａｌｑ₃とクマリン６とを含む第３の層７０５は発光層として、Ａｌｑ₃から成る第４の層７０６は電子輸送層として、構造式（１０）の化合物とリチウム（Ｌｉ）とを含む第５の層７０７は電子注入層として機能する。

本実施例の発光素子の電圧−輝度特性を図１１に、輝度−電流効率特性を図１２に示す。図１１において、横軸は電圧を、縦軸は輝度を表す。また、図１２において、横軸は輝度を、縦軸は電流効率を表す。これらの図から、本実施例の発光素子は、１０００ｃｄ／ｍ²の輝度において、約８．５ｃｄ／Ａを示し、電流効率が良い発光素子であることが分かる。また、本実施例の発光素子は、１０Ｖの電圧を印加したときに１００００ｃｄ／ｍ²という高い輝度で発光することが分かる。また、本実施例の発光素子からの発光のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６２）であった。

以上の結果からも分かるように、本実施例の発光素子は、クマリン６に由来した発光を良好に得ることが出来、また、電流効率が良いものである。これは、構造式（１０）の化合物とリチウム（Ｌｉ）とを含む層が電子注入層として良好に機能しているためと考えられる。

本発明の発光素子の態様について説明する図。本発明の発光素子の作製方法について説明する図。本発明を適用した発光装置について説明する図。本発明を適用した発光装置に含まれる回路について説明する図。本発明を適用した発光装置の上面図。本発明を適用した発光装置のフレーム動作について説明する図。本発明を適用した発光装置の断面図。本発明を適用した電子機器の図。本発明の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。本発明の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。本発明の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。本発明の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。

符号の説明

１０１第１の電極
１０２第２の電極
１１１正孔注入層
１１２正孔輸送層
１１３発光層
１１４電子輸送層
１１５電子注入層
６５００基板
６５１１画素部
６５１２ソース信号線駆動回路
６５１３書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４消去用ゲート信号線駆動回路
６５０３ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１画素部
９０１トランジスタ
９０２トランジスタ
９０３発光素子
９１１ゲート信号線
９１２ソース信号線
９１３書込用ゲート信号線駆動回路
９１４消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ソース信号線駆動回路
９１６電源
９１７電流供給線
９１８スイッチ
９１９スイッチ
９２０スイッチ
１００１トランジスタ
１００２トランジスタ
１００３ゲート信号線
１００４ソース信号線
１００５電流供給線
１００６電極
５０１ａ期間
５０１ｂ保持期間
５０１サブフレーム
５０２サブフレーム
５０３サブフレーム
５０４サブフレーム
５０４ａサブフレーム
５０４ｂ保持期間
５０４ｃ消去期間
５０４ｄ非発光期間
１０基板
１１トランジスタ
１２発光素子
１３電極
１４電極
１５発光層
１６層間絶縁膜
１７配線
１８隔壁層
１９層間絶縁膜
５５２１本体
５５２２筐体
５５２３表示部
５５２４キーボード
５５５１表示部
５５５２本体
５５５３アンテナ
５５５４音声出力部
５５５５音声入力部
５５５６操作スイッチ
５５３１表示部
５５３２筐体
５５３３スピーカー
７０１基板
７０２第１の電極
７０３第１の層
７０４第２の層
７０５第３の層
７０６第４の層
７０７第５の層
７０８第２の電極

Claims

一般式（１）で表されるフェナントロリン誘導体

（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁵は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、またはハロゲン基のいずれかを表す。）
一般式（２）で表される電子注入材料。

（式中、Ｒ⁶は、炭素数１〜４のアルキル基、または、炭素数１〜４のアルケニル基、炭素数６〜１０のアリール基を表す。）
請求項１に記載のフェナントロリン誘導体と、
アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一の元素と
を含む層を有する発光素子。
一般式（３）で表されるフェナントロリン誘導体と、
アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一の元素と、
を含む層を有する発光素子。

（式中、Ｒ⁷は、炭素数１〜４のアルキル基、または、炭素数１〜４のアルケニル基、炭素数６〜１０のアリール基を表す。）
請求項３または請求項４に記載の発光素子を含む発光装置。
表示機能を有し、請求項３または請求項４に記載の発光素子を含む一組の回路が配列された画素部を有することを特徴とする発光装置。
請求項５または請求項６に記載の発光装置を表示部に用いていることを特徴とする電子機器。