JP2023079216A - 有機半導体素子、有機ｅｌ素子、およびフォトダイオード - Google Patents

有機半導体素子、有機ｅｌ素子、およびフォトダイオード Download PDF

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Abstract

【課題】駆動電圧の低い有機半導体素子を提供する。【解決手段】第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも基板側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層と、は接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子を提供する。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、有機化合物、有機半導体素子、発光素子、有機ＥＬ素子、フォトダイオード、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、電子機器、照明装置および電子デバイスに関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光デバイス（有機ＥＬ素子）の実用化が進んでいる。これら有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層（ＥＬ層）を挟んだものである。このデバイスに電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
このような有機ＥＬ素子は自発光型であるためディスプレイの画素として用いると、液晶に比べ、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には特に好適である。また、このような有機ＥＬ素子を用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
また、これらの有機ＥＬ素子は発光層を平面状に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、白熱電球、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。
このように有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ、照明装置はさまざまな電子機器に好適であるが、より良好な特性を有する有機ＥＬ素子を求めて研究開発が進められている（例えば非特許文献１参照）。
野口裕、他２名、"極性分子の配向分極現象と有機薄膜素子の界面特性"、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ、２０１５年、Ｖｏｌ．５８、Ｎｏ．３
本発明の一態様では、駆動電圧の低い有機半導体素子を提供することを目的とする。または本発明の一態様では、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器、または表示装置のいずれかを提供することを目的とする。
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
本発明の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも基板側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層と、は接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記第１の電極はトランジスタに電気的に接続しており、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記第１の電極は、その一部が絶縁体により覆われており、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも外部接続電極が設けられた絶縁層側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が０（ｍＶ／ｎｍ）未満である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の正孔輸送層および前記第２の正孔輸送層の一方または両方がモノアミン化合物を含む有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の正孔輸送層および前記第２の正孔輸送層の膜厚が各々２０ｎｍ以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する電子輸送層と、活性層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも基板側に位置し、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層と、は接しており、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する電子輸送層と、活性層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の電極はトランジスタに電気的に接続しており、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する電子輸送層と、活性層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の電極は、その一部が絶縁体により覆われており、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する電子輸送層と、活性層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも外部接続電極が設けられた絶縁層側に位置し、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、電子輸送層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも基板側に位置し、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも基板側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層と、は接しており、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層と、は接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、電子輸送層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の電極はトランジスタに電気的に接続しており、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、電子輸送層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の電極は、その一部が絶縁体により覆われており、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、電子輸送層と、を有し、前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも外部接続電極が設けられた絶縁層側に位置し、前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記外部接続電極が設けられた絶縁層側に位置し、前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子である。
なお、上記構成において、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が０（ｍＶ／ｎｍ）未満である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の正孔輸送層および前記第２の正孔輸送層の一方または両方がモノアミン化合物を含む有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の正孔輸送層および前記第２の正孔輸送層の膜厚が各々２０ｎｍ以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層の一方または両方が、５員環構造を有する有機化合物を含まない有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層の一方または両方が、ジアジン構造を有する有機化合物を含む有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層の一方または両方が、トリアジン構造を有する有機化合物を含む有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層の一方または両方に含まれる金属錯体の割合が６０％以下である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電子輸送層および前記第２の電子輸送層の膜厚が各々７．５ｎｍ以上である有機半導体素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電極および前記第２の電極の一方が陽極、他方が陰極であり、前記活性層が発光層であり、前記発光層が、前記正孔輸送層と前記陰極の間、または、前記電子輸送層と前記陽極の間、に位置する有機ＥＬ素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電極および前記第２の電極の一方が陽極、他方が陰極であり、前記活性層が光電変換層であり、前記光電変換層が、前記正孔輸送層と前記陽極の間、または、前記電子輸送層と前記陰極の間、に位置するフォトダイオードである。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機半導体素子、有機ＥＬ素子またはフォトダイオードを備えた照明装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機半導体素子、有機ＥＬ素子またはフォトダイオードを備えた表示装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機半導体素子、有機ＥＬ素子またはフォトダイオードを備えた電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記有機ＥＬ素子と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記有機ＥＬ素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記有機ＥＬ素子と、筐体と、を有する照明装置である。
なお、本明細書中における発光装置とは、有機ＥＬ素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、有機ＥＬ素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は有機ＥＬ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発光装置に含む場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様では、駆動電圧の低い有機半導体素子を提供することができる。または本発明の一態様では、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供することができる。または、本発明の一態様では、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供することができる。または、本発明の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器、または表示装置のいずれかを提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図１（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明の一態様の有機ＥＬ素子の模式図である。 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、本発明の一態様の有機ＥＬ素子の模式図である。 図３（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明の一態様のフォトダイオードの模式図である。 図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、本発明の一態様のフォトダイオードの模式図である。 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、素子１乃至素子４の電流密度－電圧特性である。 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、素子５乃至素子８の電流密度－電圧特性である。 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、素子１０および素子１１のデバイス構造を表す図である。 図８は素子１０の容量－電圧特性を表す図である。 図９は素子１１の容量－電圧特性を表す図である。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、および図１０（Ｃ）は有機ＥＬ素子の概略図である。 図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）はアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。 図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）はアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。 図１３はアクティブマトリクス型発光装置を表す図である。 図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）はパッシブマトリクス型発光装置を表す図である。 図１５（Ａ）乃至図１５（Ｄ）は、表示装置の構成例を示す図である。 図１６（Ａ）乃至図１６（Ｆ）は、表示装置の作製方法例を示す図である。 図１７（Ａ）乃至図１７（Ｆ）は、表示装置の作製方法例を示す図である。 図１８は、表示装置の一例を示す斜視図である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、表示装置の一例を示す断面図である。 図２０（Ａ）は、表示装置の一例を示す断面図である。図２０（Ｂ）は、トランジスタの一例を示す断面図である。 図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、表示モジュールの一例を示す斜視図である。 図２２は、表示装置の一例を示す断面図である。 図２３は、表示装置の一例を示す断面図である。 図２４は、表示装置の一例を示す断面図である。 図２５は、表示装置の構成例を示す図である。 図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、電子機器の一例を示す図である。 図２７（Ａ）乃至図２７（Ｄ）は、電子機器の一例を示す図である。 図２８（Ａ）乃至図２８（Ｆ）は、電子機器の一例を示す図である。 図２９（Ａ）乃至図２９（Ｆ）は、電子機器の一例を示す図である。 図３０は、発光素子１および比較発光素子１の輝度－電圧特性を表す図である。 図３１は、発光素子１および比較発光素子１の電流密度－電圧特性を表す図である。 図３２は、発光素子１および比較発光素子１の外部量子効率－輝度特性を表す図である。 図３３は、発光素子１および比較発光素子１のパワー効率－輝度特性を表す図である。 図３４は、発光素子１および比較発光素子１の発光スペクトルを表す図である。 図３５は、発光素子２および比較発光素子２の輝度－電圧特性を表す図である。 図３６は、発光素子２および比較発光素子２の電流密度－電圧特性を表す図である。 図３７は、発光素子２および比較発光素子２の外部量子効率－輝度特性を表す図である。 図３８は、発光素子２および比較発光素子２のパワー効率－輝度特性を表す図である。 図３９は、発光素子２および比較発光素子２の発光スペクトルを表す図である。 図４０は、発光素子３および比較発光素子３の輝度－電圧特性を表す図である。 図４１は、発光素子３および比較発光素子３の電流密度－電圧特性を表す図である。 図４２は、発光素子３および比較発光素子３の外部量子効率－輝度特性を表す図である。 図４３は、発光素子３および比較発光素子３のパワー効率－輝度特性を表す図である。 図４４は、発光素子３および比較発光素子３の発光スペクトルを表す図である。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いて作製されるデバイスをＭＭ（メタルマスク）構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いることなく作製されるデバイスをＭＭＬ（メタルマスクレス）構造のデバイスと呼称する場合がある。
（実施の形態１）
有機ＥＬ素子は、有機薄膜を用いた半導体素子（有機半導体素子）の一種である。有機半導体素子としては他にフォトダイオード、有機ＴＦＴなどが代表的である。このような有機半導体素子に用いられる有機薄膜の多くは、蒸着法により形成されている。成膜したい有機化合物に熱などのエネルギーを加えて昇華させる蒸着法により成膜された有機薄膜は、一部の結晶化しやすい材料の膜を除き長らく非晶質のアモルファスであり、ランダム配向であるとされてきた。
しかし近年、多くの分光学的研究により、非晶質の有機薄膜においても緩い分子配向が存在する場合があり、デバイスの特性に影響を与えていることが知られるようになった。例えば、有機ＥＬ素子において、発光物質の双極子モーメントが発光面に対して水平に配向しやすい物質は発光の取り出しが容易であり発光効率の高い有機ＥＬ素子を提供しやすいこと、配向によるπ軌道の重ね合わせが起こりやすい物質は膜の導電率が高い傾向にあること、などが知られている。
ところで、有機化合物には極性分子と無極性分子が存在し、極性分子は永久双極子モーメントを有している。極性分子を蒸着した場合、蒸着膜がランダム配向であればこれら極性の偏りは相殺され膜内に分子の極性を由来とする分極は発生しない。しかし、当該蒸着膜が前述のように分子配向を有する場合、分極の偏りに由来する巨大表面電位（Ｇｉａｎｔ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：ＧＳＰ）が現れることがある。
ＧＳＰは蒸着膜の永久双極子モーメントの配向が膜厚方向に偏ることにより生じる自発分極（Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：ＳＯＰ）による現象である。ＧＳＰが膜厚に比例して変化する際、当該膜表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータをＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）とする。
このようなＧＳＰを発現する蒸着膜の表面電位は、膜厚の増加に伴って飽和することなく一定の割合で変化する。例えば、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）の蒸着膜は、５６０ｎｍの膜厚での表面電位が約２８Ｖにもなる。この電界強度は５×１０５Ｖ／ｃｍにも達し、これは一般的な有機薄膜デバイスの駆動中の電界強度と同程度の大きさである。
なお、膜厚の増加に伴って表面電位が増加する場合は正のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ、膜厚の増加に伴って表面電位が減少する場合は負のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅとされ、上記Ａｌｑ３は正のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを有する材料ということができる。
有機半導体素子（有機ＥＬ素子、フォトダイオードなど）は、有機化合物の薄膜積層構造を有している。このような積層構造を有する有機半導体素子では、異なる最高被占有軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＨＯＭＯ）準位または最低空軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＬＵＭＯ）準位を有する有機化合物からなる層にキャリアを順次注入してゆく必要がある。当然、各層間におけるＨＯＭＯ準位またはＬＵＭＯ準位の差が大きすぎると駆動電圧が高くなってしまうため、キャリアの輸送を目的とする層における積層構造に用いられる材料を選択する際には、隣接する層間ではできるだけＨＯＭＯ準位またはＬＵＭＯ準位の近い材料が選ばれることが多い。しかし、ＨＯＭＯ準位またはＬＵＭＯ準位の差がさほど大きくない材料で構成された層同士であっても、用いる有機化合物の組み合わせによっては大きく駆動電圧が上がってしまう場合があった。これまでそれを回避するための指針はなく、材料同士の相性として片づけられて来た。
今回、本発明者らは、有機化合物の薄膜の積層構造を用いた有機半導体素子において、キャリア輸送層が複数層接して設けられている場合、接して積層された２つの層各々のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）の差（以下ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）と示す場合がある）がキャリアの注入能力に関係し、デバイスの駆動電圧に大きな影響を与えることを見出した。
図１（Ａ）乃至（Ｄ）および図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一態様の有機ＥＬ素子の模式図である。本発明の一態様の有機ＥＬ素子は、少なくとも第１の電極と、第２の電極（陽極１１または陰極１２）と、キャリア輸送層（正孔輸送層２０または電子輸送層３０）、発光層４０を有している。第１の電極と第２の電極は、その一方が陽極１１であり、他方が陰極１２である。また、第１の電極は第２の電極よりも基板１０側に位置している。正孔輸送層２０は、少なくとも第１の正孔輸送層２１と、第２の正孔輸送層２２とから構成されており、第１の正孔輸送層２１が第２の正孔輸送層２２よりも基板１０側に位置している。すなわち、第１の電極は第２の電極より先に形成され、第１の正孔輸送層２１は第２の正孔輸送層２２よりも先に形成される。また、電子輸送層３０は、第１の電子輸送層３１と、第２の電子輸送層３２とから構成されており、第１の電子輸送層３１が第２の電子輸送層３２よりも基板１０側に位置している。すなわち、第１の電極は第２の電極より先に形成され、第１の電子輸送層３１は第２の電子輸送層３２よりも先に形成される。
図中、σ＋およびσ－として層中に示したのは、当該層の配向分極のイメージである。σ＋またはσ－の数が多いほど、ＳＯＰが大きい状態であることを示しており、σ＋またはσ－の数が多い層ほどＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが大きいということができる。
図１（Ａ）は、第１の電極が陽極１１である場合の正孔輸送層側に関する構成を示しており、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔は、第１の電極から第２の電極に向かって流れる構成である。すなわち、正孔は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第１の正孔輸送層２１から第２の正孔輸送層２２の方向に流れ、発光層４０に達する。
この際、本発明の一態様の有機ＥＬ素子では、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ。なお、正孔輸送領域におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅをΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈと称する場合がある。）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満であることで、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。
なお、図１（Ａ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満である構成を例示している。
図１（Ｂ）は、第１の電極が陰極１２である場合の正孔輸送層側に関する構成を示しており、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔は、第２の電極から第１の電極に向かって流れる構成である。すなわち、正孔は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第２の正孔輸送層２２から第１の正孔輸送層２１の方向に流れ、発光層４０に達する。
この際、本発明の一態様の有機ＥＬ素子では、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満であることで、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。
なお、図１（Ｂ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満である構成を例示している。
図１（Ｃ）は、第１の電極が陽極１１である場合の電子輸送層側に関する構成を示しており、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子は、第２の電極から第１の電極に向かって流れる構成である。すなわち、電子は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、電子輸送層３０では、第２の電子輸送層３２から第１の電子輸送層３１の方向に流れ、発光層４０に達する。
この際、本発明の一態様の有機ＥＬ素子では、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ。なお、電子輸送領域におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅをΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅと称する場合がある。）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図１（Ｃ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
図１（Ｄ）は、第１の電極が陰極１２である場合の電子輸送層側に関する構成を示しており、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子は、第１の電極から第２の電極に向かって流れる構成である。すなわち、電子は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、電子輸送層３０では、第１の電子輸送層３１から第２の電子輸送層３２の方向に流れ、発光層４０に達する。
この際、本発明の一態様の有機ＥＬ素子では、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図１（Ｄ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
図２（Ａ）は、第１の電極が陽極１１である場合の正孔輸送層、電子輸送層の両側に関する構成を示しており、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔が、第１の電極から第２の電極に向かって流れ、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子が、第２の電極から第１の電極に向かって流れる構成である。すなわち、正孔は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第１の正孔輸送層２１から第２の正孔輸送層２２の方向に流れ、発光層４０に達する。また、電子は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、電子輸送層３０では、第２の電子輸送層３２から第１の電子輸送層３１の方向に流れ、発光層４０に達する。
この際、本発明の一態様の有機ＥＬ素子では、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図２（Ａ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
図２（Ｂ）は、第１の電極が陰極１２である場合の正孔輸送層、電子輸送層の両側に関する構成であり、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔が、第２の電極から第１の電極に向かって流れ、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子が、第１の電極から第２の電極に向かって流れる構成である。すなわち、正孔は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第２の正孔輸送層２２から第１の正孔輸送層２１の方向に流れ、発光層４０に達する。また、電子は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、電子輸送層３０では、第１の電子輸送層３１から第２の電子輸送層３２の方向に流れ、発光層４０に達する。
この際、本発明の一態様の有機ＥＬ素子では、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図２（Ｂ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
図１および図２に記載の有機ＥＬ素子において、第１の正孔輸送層２１を構成する有機化合物は、アルキル基を有する芳香族アミンであると第１の正孔輸送層２１の屈折率を低下させることができ、光の取り出し効率を向上させることができるため好ましい。これにより、当該有機ＥＬ素子は発光効率の良好な有機ＥＬ素子とすることが可能である。
また、第１の正孔輸送層２１を構成する有機化合物は、フルオレン骨格、またはスピロフルオレン骨格を有する有機化合物であることが好ましい。なお、フルオレニルアミンはＨＯＭＯ準位を上昇させる効果があるため、当該アルキル基を有する芳香族アミンの窒素に３つのフルオレンが結合すると、ＨＯＭＯ準位が大きく上昇する可能性がある。この場合、周辺材料のＨＯＭＯ準位（例えば第２の正孔輸送層２２のＨＯＭＯ準位）との差が大きくなり、駆動電圧および信頼性等に影響を及ぼす可能性がある。したがって、当該アルキル基を有する芳香族アミンの窒素に結合するフルオレン骨格は一または二であることがさらに好ましい。
また、第１の正孔輸送層２１を構成する有機化合物は、カルバゾール骨格を有する有機化合物であることが好ましい。
また、第１の正孔輸送層２１を構成する有機化合物は、ＨＯＭＯ準位が－５．４５ｅＶから－５．２０ｅＶの範囲の有機化合物であることが、正孔注入層または陽極１１からのホール注入性が良好となるため好ましい。これにより当該有機ＥＬ素子は低電圧で駆動することが可能である。
また、第２の正孔輸送層２２を構成する有機化合物は、アルキル基を有する芳香族アミンであることが第２の正孔輸送層２２の屈折率を低下させることができ、光の取り出し効率を向上させることができるため好ましい。これにより、当該有機ＥＬ素子は発光効率の良好な有機ＥＬ素子とすることが可能である。
また、第２の正孔輸送層２２を構成する有機化合物は、ジベンゾフラン骨格、またはジベンゾチオフェン骨格を有する有機化合物であることが好ましい。
図３（Ａ）乃至（Ｄ）および図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一態様のフォトダイオードの模式図である。本発明の一態様のフォトダイオードは、少なくとも第１の電極と、第２の電極（陽極１１または陰極１２）と、キャリア輸送層（正孔輸送層２０または電子輸送層３０）、光電変換層５０を有している。第１の電極と第２の電極は、その一方が陽極１１であり、他方が陰極１２である。また、第１の電極は第２の電極よりも基板１０側に位置している。正孔輸送層２０は、第１の正孔輸送層２１と、第２の正孔輸送層２２とから構成されており、第１の正孔輸送層２１が第２の正孔輸送層２２よりも基板１０側に位置している。すなわち、第１の電極は第２の電極より前に形成され、第１の正孔輸送層２１は第２の正孔輸送層２２よりも先に形成される。また、電子輸送層３０は、第１の電子輸送層３１と、第２の電子輸送層３２とから構成されており、第１の電子輸送層３１が第２の電子輸送層３２よりも基板１０側に位置している。すなわち、第１の電極は第２の電極より前に形成され、第１の電子輸送層３１は第２の電子輸送層３２よりも先に形成される。
図３（Ａ）は、第１の電極が陽極１１である場合の正孔輸送層側に関する構成を示しており、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔が、第１の電極から第２の電極に向かって流れる構成である。すなわち、光電変換層５０で発生した正孔は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第１の正孔輸送層２１から第２の正孔輸送層２２の方向に流れ陰極１２に達する。
この際、本発明の一態様のフォトダイオードでは、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満であることで、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。
なお、図３（Ａ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満である構成を例示している。
図３（Ｂ）は、第１の電極が陰極１２である場合の正孔輸送層側に関する構成を示しており、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔が、第２の電極から第１の電極に向かって流れる構成である。すなわち、光電変換層５０で発生した正孔は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第２の正孔輸送層２２から第１の正孔輸送層２１の方向に流れ、陰極１２に達する。
この際、本発明の一態様のフォトダイオードでは、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満であることで、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。
なお、図３（Ｂ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満である構成を例示している。
図３（Ｃ）は、第１の電極が陽極１１である場合の電子輸送層側に関する構成を示しており、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子が、第２の電極から第１の電極に向かって流れる構成である。すなわち、光電変換層５０で発生した電子は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、電子輸送層３０では、第２の電子輸送層３２から第１の電子輸送層３１の方向に流れ、陽極１１に達する。
この際、本発明の一態様のフォトダイオードでは、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図３（Ｃ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
図３（Ｄ）は、第１の電極が陰極１２である場合の電子輸送層側に関する構成を示しており、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子が、第１の電極から第２の電極に向かって流れる構成である。すなわち、光電変換層５０で発生した電子は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、電子輸送層３０では、第１の電子輸送層３１から第２の電子輸送層３２の方向に流れ、陽極１１に達する。
この際、本発明の一態様のフォトダイオードでは、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図３（Ｄ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
図４（Ａ）は、第１の電極が陽極１１である場合の正孔輸送層、電子輸送層の両側に関する構成を示しており、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔が、第１の電極から第２の電極に向かって流れ、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子が、第２の電極から第１の電極に向かって流れる構成である。すなわち、光電変換層５０で発生した正孔は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第１の正孔輸送層２１から第２の正孔輸送層２２の方向に流れ、陰極１２に達する。また、光電変換層５０で発生した電子は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、電子輸送層３０では、第２の電子輸送層３２から第１の電子輸送層３１の方向に流れ、陽極１１に達する。
この際、本発明の一態様のフォトダイオードでは、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図４（Ａ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
図４（Ｂ）は、第１の電極が陰極１２である場合の正孔輸送層、電子輸送層の両側に関する構成であり、正孔輸送層２０を流れるキャリアである正孔が、第２の電極から第１の電極に向かって流れ、電子輸送層３０を流れるキャリアである電子が、第１の電極から第２の電極に向かって流れる構成である。すなわち、光電変換層５０で発生した正孔は対向基板（図示せず）側から基板１０に向かって流れ、正孔輸送層２０では、第２の正孔輸送層２２から第１の正孔輸送層２１の方向に流れ、陰極１２に達する。また、光電変換層５０で発生した電子は基板１０側から対向基板（図示せず）に向かって流れ、電子輸送層３０では、第１の電子輸送層３１から第２の電子輸送層３２の方向に流れ、陽極１１に達する。
この際、本発明の一態様のフォトダイオードでは、第１の正孔輸送層２１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層２２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、第１の電子輸送層３１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層３２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、駆動電圧の低いフォトダイオードを提供できるため好ましい。なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは－１００（ｍＶ／ｎｍ）以上が好ましく、－５０（ｍＶ／ｎｍ）以上がより好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは２００（ｍＶ／ｎｍ）以下が好ましく、１５０（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましい。
なお、図４（Ｂ）は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満且つΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きい構成を例示している。
また、上記有機ＥＬ素子およびフォトダイオードにおいて、第１の正孔輸送層２１のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ１）と第２の正孔輸送層２２のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ２）との差ΔＨＯＭＯ（ＨＯＭＯ１－ＨＯＭＯ２）が－０．３ｅＶ以上０．３ｅＶ以下、より好ましくは－０．２ｅＶ以上０．２ｅＶ以下となる事が、第１の正孔輸送層２１と第２の正孔輸送層２２との間の正孔注入性が良好となるため好ましい。これにより当該有機ＥＬ素子およびフォトダイオードはさらに低電圧で駆動することが可能である。
また、有機ＥＬ素子およびフォトダイオードにおけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈおよびΔＨＯＭＯは、いずれも第１の正孔輸送層２１と第２の正孔輸送層２２への正孔注入性を良好にするパラメータであることから、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが小さい際にはΔＨＯＭＯの範囲がより広い領域においても低い駆動電圧を示し、ΔＨＯＭＯの範囲が狭い場合は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈの値がより高い値においても、低い駆動電圧を示す。したがって、ΔＨＯＭＯの範囲が、－０．２ｅＶ以上、０．２ｅＶ以下の構成においては、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは１０以下が好ましい。ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０未満の構成においては、ΔＨＯＭＯは－０．６ｅＶ以上、０．６ｅＶ以下が好ましい。
また、上記有機ＥＬ素子およびフォトダイオードにおいて、第１の電子輸送層３１のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ１）と第２の電子輸送層３２のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ２）との差ΔＬＵＭＯ（ＬＵＭＯ１－ＬＵＭＯ２）が－０．３ｅＶ以上０．３ｅＶ以下、より好ましくは－０．２ｅＶ以上０．２ｅＶ以下となる事が、第１の電子輸送層３１と第２の電子輸送層３２との間における電子の注入性が良好となるため好ましい。これにより当該有機ＥＬ素子およびフォトダイオードはさらに低電圧で駆動することが可能である。
また、有機ＥＬ素子およびフォトダイオードにおけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅおよびΔＬＵＭＯは、いずれも第１の電子輸送層３１と第２の電子輸送層３２との間の電子注入性を良好にするパラメータであることから、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが大きい際にはΔＬＵＭＯの範囲がより広い領域においても低い駆動電圧を示し、ΔＬＵＭＯの範囲が狭い場合は、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅの値がより小さい値においても、低い駆動電圧を示す。したがって、ΔＬＵＭＯの範囲が、－０．２ｅＶ以上、０．２ｅＶ以下の構成においては、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは－１０以上が好ましい。ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０より大きい構成においては、ΔＬＵＭＯは－０．６ｅＶ以上、０．６ｅＶ以下が好ましい。
以上のような構成を有する本発明の電子デバイス（有機ＥＬ素子、フォトダイオードなど）は、駆動電圧の低い良好な特性を有する電子デバイスとすることができる。また、特に、有機ＥＬ素子では駆動電圧の上昇を抑制できることから、発光効率、特にパワー効率の良好な有機ＥＬ素子とすることができる。
（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅと電子注入性の関係）
ここで、電子のみをキャリアとした有機半導体素子（素子１乃至素子４）における、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅと電子注入性の関係を検証した結果を図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照しながら説明する。また、素子１乃至素子４のデバイス構造、用いた材料、各々のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅおよびΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅをまとめた表を以下に示す。なお、図５（Ａ）は電極１の方が、電位が高くなるように電圧をかけた場合（順バイアス）の電流密度－電圧特性、図５（Ｂ）は電極１の方が、電位が低くなるように電圧をかけた場合（逆バイアス）の電流密度－電圧特性であり、図５（Ａ）は電極２側から電子が注入され、図５（Ｂ）は電極１側から電子が注入された際の結果である。
なお、素子１乃至素子４における層２および層３が、第１の電子輸送層と第２の電子輸送層に相当する。
Figure 2023079216000002
Figure 2023079216000003
表中、ＩＴＳＯは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物であり、Ａｌはアルミニウム、４，７－ジ－１－ピロリジニル－１，１０－フェナントロリン（略称：Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎ）、２，９－ジ（２－ナフチル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）、２，２－（１，３－フェニレン）ビス［９－フェニル－１，１０－フェナントロリン］（略称：ｍＰＰｈｅｎ２Ｐ）は電子輸送性の有機化合物である。Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎ、ＮＢＰｈｅｎ、ｍＰＰｈｅｎ２Ｐの分子構造を以下に示す。なお、電極１が最も基板に近く、層１から電極２は電極１側から順次真空蒸着法により形成した。
なお、ＮＢＰｈｅｎのＬＵＭＯ準位は－２．８３ｅＶ、ｍＰＰｈｅｎ２ＰのＬＵＭＯ準位は－２．７１ｅＶであるため、この２材料におけるＬＵＭＯの差は－０．２ｅＶ以内であり、素子１乃至素子４はポテンシャルに由来する障壁が生じ難い構成である。
Figure 2023079216000004
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、積層構造を有する電子輸送層間におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが大きい素子である素子２は、積層構造を有さない素子１と同様に電流密度－電圧特性が０Ｖに近い電圧で立ち上がってきており、電子の注入性が良好であることがわかる。一方で、積層構造を有する電子輸送層間におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが－１２．５（ｍＶ／ｎｍ）と－１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である素子３においては、積層構造を有さない素子４と比較して立ち上がりの電圧の絶対値が大きくなっており、電子の注入性が悪化してしまっていることがわかる。
図６（Ａ）（Ｂ）には、素子１乃至素子４とは異なる有機化合物を用いた素子５乃至素子８に関する結果を示す。
素子５乃至素子８は、素子１乃至素子４と同様に電子のみをキャリアとした有機半導体素子である。また、素子５乃至素子８のデバイス構造、用いた材料、各々のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅおよびΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅをまとめた表を以下に示す。なお、図６（Ａ）は電極１の方が、電位が高くなるように電圧をかけた場合（順バイアス）の結果、図６（Ｂ）は電極１の方が、電位が低くなるように電圧をかけた場合（逆バイアス）の結果である。
なお、素子５乃至素子８における層２および層３が、第１の電子輸送層および第２の電子輸送層に相当する。
Figure 2023079216000005
Figure 2023079216000006
表中、Ａｇは銀、ＩＴＳＯは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物であり、Ａｌはアルミニウム、Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎ、２－（ビフェニル－２－イル）－４－［３－（２，６－ジメチルピリジン－３－イル）－５－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）］フェニル－６－フェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）、２－（ビフェニル－２－イル）－４－［３－（２，６－ジメチルピリジン－３－イル）－５－（３，５－ジシクロヘキシルフェニル）］フェニル－６－フェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）は電子輸送性の有機化合物である。Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎ、ｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ、ｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎの分子構造を以下に示す。なお、電極１が最も基板に近く、層１から電極２は電極１側から順次真空蒸着法により形成した。
なお、ｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎのＬＵＭＯ準位も、ｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎのＬＵＭＯ準位も－２．９３ｅＶである。使用した二材料はＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを除き、ＬＵＭＯ準位などの物性値に差がほぼない材料を選定した。
Figure 2023079216000007
図６に示すように、積層構造を有する電子輸送層間におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが２２．４（ｍＶ／ｎｍ）と大きい素子である素子６は順バイアス、逆バイアス共に、積層構造を有さない素子５と同様の位置から電流密度－電圧特性が立ち上がってきており、電子の注入性が良好であることがわかる。一方で、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが－２２．４（ｍＶ／ｎｍ）と－１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である素子７においては、積層構造を有さない素子８と比較して立ち上がりの電圧の絶対値が大きくなっており、電子の注入性が悪化してしまっていることがわかる。
このように、接して積層された少なくとも２つの電子輸送層（第１の電子輸送層、第２の電子輸送層）を有する有機半導体素子において、基板側に形成された（先に形成された）第１の電子輸送層を構成する有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅから、後に形成された第２の電子輸送層を構成する有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である素子は、駆動電圧の悪化を抑制することが可能であることがわかった。
なお、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅの電子注入に対する影響は、図５、図６に示されたように順バイアスの場合にも逆バイアスの場合にも同様である。すなわち、基板側の（先に形成された）第１の電子輸送層と、続けて形成された第２の電子輸送層との積層構造に、第２の電子輸送層側から第１の電子輸送層に向かう方向に電子が流れる場合にも、第１の電子輸送層側から第２の電子輸送層に向かう方向に電子が流れる場合にも本発明は適用可能である。
このように、接して積層された少なくとも２つの電子輸送層において、当該電子輸送層を構成する有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅの関係が電子の注入性に大きな影響を与え、適切な組み合わせを選択することによって（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅを－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上とすることによって）、良好な特性を有する有機半導体素子を容易に得ることができるようになる。
なお、積層構造を有する電子輸送層において、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅは－５（ｍＶ／ｎｍ）以上であることがさらに好ましく、０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことが好ましい。
以上は、電子をキャリアとする積層構造を有する電子輸送層に関して、電子の注入性について論じてきたが、ホールをキャリアとする積層構造を有する正孔輸送層についても同様にΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈがホールの注入性に大きな影響を及ぼすことがわかっている。
ホールの場合は、接して積層された少なくとも２つの正孔輸送層（第１の正孔輸送層、第２の正孔輸送層）を有する有機半導体素子において、基板側に形成された（先に形成された）第１の正孔輸送層を構成する有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅから、後に形成された第２の正孔輸送層を構成する有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である素子は、駆動電圧の悪化を抑制することが可能である。
なお、積層構造を有する正孔輸送層において、上述のΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈは５（ｍＶ／ｎｍ）以下であることがより好ましく、０（ｍＶ／ｎｍ）未満であることがさらに好ましい。
ここで、有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを求める方法について説明する。
ＧＳＰは蒸着膜の永久双極子モーメントの配向が膜厚方向に偏ることにより生じるＳＯＰによる現象である。ＧＳＰが膜厚に比例して変化する変化量をＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）と呼ぶ。代表的にはケルビンプローブ測定により測定された蒸着膜の表面電位を膜厚方向にプロットしたときの傾きとして現れることが知られているが、下地膜および測定環境の影響を考慮する必要がある。２つの異なる膜が積層されている場合、その界面に蓄積する界面電荷密度（ｍＣ／ｍ２）と一方の膜のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅから、他方の膜のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを見積もることができる。界面電荷密度はどちらか一方の膜に電荷を蓄積させるような素子構造を用いて、ＣＶ測定（ＩＳ測定）により得られる。
異なるＳＯＰを持つ有機薄膜（薄膜１および薄膜２。ただし薄膜１が陽極側、薄膜２が陰極側に位置する。）を積層させ電流を流す際、キャリアが電子である場合には下式が成り立つ。
Figure 2023079216000008
Figure 2023079216000009
式（１）においてσｉｆ＿ｅは界面電荷密度、Ｖｉは電子注入電圧、Ｖｂｉは閾値電圧、ｄ１は薄膜１の膜厚、ε１は薄膜１の誘電率である。Ｖｉ、Ｖｂｉはデバイスの容量－電圧特性から見積もることができる。また、誘電率は常光屈折率ｎｏ（６３３ｎｍ）の二乗を用いることができる。このように、容量－電圧特性から見積もったＶｉ、Ｖｂｉと、屈折率より算出した薄膜１の誘電率ε１、および薄膜１の膜厚ｄ１より、式（１）を用いて界面電荷密度σｉｆ＿ｅを求めることができる。
続いて、式（２）において、Ｐ１およびＰ２は薄膜１および薄膜２のＳＯＰ、ε２は薄膜２の誘電率、ｄ２は薄膜２の膜厚である。ここで、上記式（１）より界面電荷密度σｉｆ＿ｅを求めることができるため、薄膜１としてＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが既知の物質を用いることで、薄膜２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを見積もることができる。
そこで、薄膜１としてＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが（４８（ｍＶ／ｎｍ））と既知であるＡｌｑ３を用い、測定用の素子として素子１０と素子１１を作製し、素子１０ではＮＢＰｈｅｎ、素子１１ではｍＰＰｈｅｎ２ＰのＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを求めた例を以下に示す。
素子１０および素子１１のデバイス構造は下表および図７（Ａ）のとおりである。なお、陽極７０１は基板７００上に形成され、正孔注入層７０２、第１の電子輸送層７０３、第２の電子輸送層７０４、電子注入層７０５および陰極７０６は、陽極７０１（基板７００）側から順に真空蒸着法により形成した。素子１０および素子１１形成時、基板温度は室温、成膜レートは０．２ｎｍ／ｓｅｃから０．４ｎｍ／ｓｅｃとし、一つの層を形成する間は蒸着を止めることなく成膜を行った。素子１０および素子１１においては、第１の電子輸送層７０３が薄膜１、第２の電子輸送層７０４が薄膜２に相当する。
また、素子１０および素子１１の容量－電圧特性を図８および図９に示す。
Figure 2023079216000010
表６に、各材料の屈折率ｎｏ、図８、図９より求めた素子１０（ＮＢＰｈｅｎ）および素子１１（ｍＰＰｈｅｎ２Ｐ）の電子注入電圧Ｖｉ、閾値電圧Ｖｂｉ、式（１）より求めた界面電荷密度σｉｆ＿ｅ、式（２）より求めたＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを示す。
Figure 2023079216000011
このように、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが既知であるＡｌｑ３と、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを求めたい有機化合物を積層したデバイスを作製し、容量－電圧特性を測定することで、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを見積もることができる。
なお、以上の説明では、キャリアが電子である電子輸送層に用いる有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを算出する方法を説明したが、キャリアが正孔である正孔輸送層に用いる有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを用いる場合には、図７（Ｂ）に示したような測定用素子を用い、下記式（３）および式（４）を用いて、同様に算出することができる。図７（Ｂ）に示した測定用素子において、陽極８０１は基板８００上に形成され、正孔注入層８０２、第１の正孔輸送層８０３、第２の正孔輸送層８０４、電子注入層８０５および陰極８０６は、陽極８０１（基板８００）側から順に真空蒸着法により形成する。なお、下記式（３）および式（４）において、σｉｆ＿ｈは界面電荷密度である。
Figure 2023079216000012
Figure 2023079216000013
なお、「層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ」は、当該層を構成する有機化合物の膜のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅとして算出できる。また、薄膜１または薄膜２に複数の有機化合物が含まれる場合、主として含まれる（例えば最も多く含まれる）有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを「当該層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ」とみなすことができる。あるいは、薄膜１または薄膜２に複数の有機化合物が含まれる場合、各々の有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅと含有率を算出し、その加重平均（ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ＿ａｖｅ）を、層を構成する有機化合物のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅと定義しても良い。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の有機ＥＬ素子について詳しく説明する。図１０（Ａ）に、本発明の一態様の有機ＥＬ素子を表す図を示す。本発明の一態様の有機ＥＬ素子は、第１の電極と第２の電極との間にＥＬ層１０３を有している。ＥＬ層１０３は、発光層１１３と、正孔輸送層１１２および電子輸送層１１４の一方または両方を有している。なお、第１の電極は、第２の電極よりも基板１００側に設けられている。すなわち、第１の電極は、第２の電極よりも先に設けられた電極である。なお、基板１００には、トランジスタが設けられていることが好ましく、第１の電極はトランジスタと配線を介して接続していることが好ましい。または、第１の電極はＦＰＣなどを取り付けるための端子などに用いられる、外部接続電極が設けられた絶縁層側に設けられていることが好ましい。
本実施の形態では、第１の電極が陽極１０１、第２の電極が陰極１０２である場合を図示しているが、これは逆（第１の電極が陰極１０２、第２の電極が陽極１０１）でも構わない。なおこの際も、第１の電極は基板１００に形成される先に形成された電極である。
正孔輸送層１１２または電子輸送層１１４は一方または両方が積層構造を有している。
正孔輸送層１１２が積層構造を有する場合、少なくとも第１の正孔輸送層１１２－１と第２の正孔輸送層１１２－２とを有している。第１の正孔輸送層１１２－１は、第２の正孔輸送層１１２－２よりも基板１００側に設けられている。すなわち、第１の正孔輸送層１１２－１は、第２の正孔輸送層１１２－２よりも先に設けられた層である。また、第１の正孔輸送層１１２－１と第２の正孔輸送層１１２－２は接して形成されている。
本発明の一態様の有機ＥＬ素子では第１の正孔輸送層１１２－１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の正孔輸送層１１２－２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈ）が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｈが０（ｍＶ／ｎｍ）未満であることで、より駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるため好ましい。
また、第２の正孔輸送層１１２－２は発光層１１３と接していることが好ましい。この場合第２の正孔輸送層１１２－２は電子ブロック層としても機能する場合がある。正孔輸送層１１２は第１の正孔輸送層１１２－１、第２の正孔輸送層１１２－２の他に第３、第４の正孔輸送層を含んでいても良い。
なお、図１０（Ａ）では、第１の電極が陽極１０１、第２の電極が陰極１０２である場合を図示していることから、正孔輸送層１１２は第１の電極（陽極１０１）と発光層１１３との間に設けられるが、第１の電極が陰極１０２、第２の電極が陽極１０１である場合は、第２の電極（陽極１０１）と発光層１１３との間に設けられる。なお、この場合も第１の正孔輸送層１１２－１は第２の正孔輸送層１１２－２よりも基板１００側に形成される、先に形成された層であるものとする。
電子輸送層１１４が積層構造を有する場合、少なくとも第１の電子輸送層１１４－１と第２の電子輸送層１１４－２とを有している。第１の電子輸送層１１４－１は、第２の電子輸送層１１４－２よりも基板１００側に設けられている。すなわち、第１の電子輸送層１１４－１は、第２の電子輸送層１１４－２よりも先に設けられた層である。なお、第１の電子輸送層１１４－１と第２の電子輸送層１１４－２は接して形成されている。
本発明の一態様の有機ＥＬ素子では、第１の電子輸送層１１４－１のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から第２の電子輸送層１１４－２のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅ）が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である構成を有すると、駆動電圧の上昇を抑制することができることから好ましい。また、ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅｅが０（ｍＶ／ｎｍ）より大きいことで、さらに駆動電圧の低い有機ＥＬ素子を提供できるためより好ましい。
また、第１の電子輸送層１１４－１は発光層１１３と接していることが好ましい。この場合第１の電子輸送層１１４－１は正孔ブロック層としても機能する場合がある。電子輸送層１１４は第１の電子輸送層１１４－１、第２の電子輸送層１１４－２の他に第３、第４の電子輸送層を含んでいても良い。
なお、図１０（Ａ）では、第１の電極が陽極１０１、第２の電極が陰極１０２である場合を図示していることから、電子輸送層１１４は第２の電極（陰極１０２）と発光層１１３との間に設けられるが、第１の電極が陰極１０２、第２の電極が陽極１０１である場合は、第１の電極（陰極１０２）と発光層１１３との間に設けられる。なお、この場合も第１の電子輸送層１１４－１は第２の電子輸送層１１４－２よりも基板１００側に形成される、先に形成された層であるものとする。
正孔輸送層１１２と陽極１０１との間には正孔注入層１１１を、電子輸送層１１４と陰極１０２との間には電子注入層１１５を設けても良い。なお、有機ＥＬ素子の構成はこれらに限られることはなく、キャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層等のその他の機能層を有していてもよい。
続いて、上述の有機ＥＬ素子の詳細な構造および材料の例について説明する。
陽極１０１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て形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム－酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ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、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、通常スパッタリング法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。作製方法の例としては、酸化インジウム－酸化亜鉛は、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方法などがある。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もできる。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。グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をＥＬ層１０３における陽極１０１と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
正孔注入層１１１は、アクセプタ性を有する物質を含む層である。アクセプタ性を有する物質としては、有機化合物と無機化合物のいずれも用いることが可能である。
アクセプタ性を有する物質としては、電子吸引基（ハロゲン基、シアノ基など）を有する化合物を用いることができ、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、２，３，６，７，１０，１１－ヘキサシアノ－１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ－ＣＮ）、１，３，４，５，７，８－ヘキサフルオロテトラシアノ－ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６－ＴＣＮＮＱ）、２－（７－ジシアノメチレン－１，３，４，５，６，８，９，１０－オクタフルオロ－７Ｈ－ピレン－２－イリデン）マロノニトリル等を挙げることができる。特に、ＨＡＴ－ＣＮのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基、シアノ基など）を有する［３］ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［４－シアノ－２，３，５，６－テトラフルオロベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［２，６－ジクロロ－３，５－ジフルオロ－４－（トリフルオロメチル）ベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［２，３，４，５，６－ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル］などが挙げられる。アクセプタ性を有する物質としては以上で述べた有機化合物以外にも、モリブデン酸化物、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）、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の錯体化合物、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）、Ｎ，Ｎ’－ビス｛４－［ビス（３－メチルフェニル）アミノ］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：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、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／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。アクセプタ性を有する物質は、隣接する正孔輸送層（あるいは正孔輸送材料）から、電界の印加により電子を引き抜くことができる。
また、正孔注入層１１１として、正孔輸送性を有する材料に上記アクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることもできる。なお、正孔輸送性を有する材料にアクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることにより、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も用いることができるようになる。
複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、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、種々の有機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を有する材料としては、１×１０－６ｃｍ２／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。以下では、複合材料における正孔輸送性を有する材料として用いることのできる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芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’－ジ（ｐ－トリル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ｐ－フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、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）、Ｎ，Ｎ’－ビス｛４－［ビス（３－メチルフェニル）アミノ］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：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。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）、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。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）、９，１０－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）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ビス［２－（１－ナフチル）フェニル］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。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。
また、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４－ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ－（４－｛Ｎ’－［４－（４－ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル－Ｎ’－フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもできる。
複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料としては、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格のいずれかを有していることがより好ましい。特に、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または９－フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであっても良い。なお、これら正孔輸送性を有する材料が、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）アミノ基を有する物質であると、寿命の良好な有機ＥＬ素子を作製することができるため好ましい。以上のような正孔輸送性を有する材料としては、具体的には、Ｎ－（４－ビフェニル）－６，Ｎ－ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢｎｆＡＢＰ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）－６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ）、４，４’－ビス（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＢｎｆＢＢ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－６－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（６））、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（８））、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン－４－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（ＩＩ）（４））、Ｎ，Ｎ－ビス［４－（ジベンゾフラン－４－イル）フェニル］－４－アミノ－ｐ－ターフェニル（略称：ＤＢｆＢＢ１ＴＰ）、Ｎ－［４－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－Ｎ－フェニル－４－ビフェニルアミン（略称：ＴｈＢＡ１ＢＰ）、４－（２－ナフチル）－４’，４’’－ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢ）、４－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’，４’’－ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢｉ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（６；１’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７；１’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７－フェニル）ナフチル－２－イルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡＰβＮＢ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（６；２’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７；２’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（４；２’－ビナフチル－１－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（５；２’－ビナフチル－１－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ－０２）、４－（４－ビフェニリル）－４’－（２－ナフチル）－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢ）、４－（３－ビフェニリル）－４’－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、４－（４－ビフェニリル）－４’－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、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’－ビス（１－ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＢ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－４’’－［４’－（カルバゾール－９－イル）ビフェニル－４－イル］トリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ）、４’－［４－（３－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］トリス（１，１’－ビフェニル－４－イル）アミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ－０２）、４－［４’－（カルバゾール－９－イル）ビフェニル－４－イル］－４’－（２－ナフチル）－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉβＮＢ）、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－Ｎ－［４－（１－ナフチル）フェニル］－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－アミン（略称：ＰＣＢＮＢＳＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（ビフェニル－４－イル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－アミン（略称：ＢＢＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（ビフェニル－４－イル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－４－アミン（略称：ＢＢＡＳＦ（４））、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－４－アミン（略称：ｏＦＢｉＳＦ）、Ｎ－（４－ビフェニル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）ジベンゾフラン－４－アミン（略称：ＦｒＢｉＦ）、Ｎ－［４－（１－ナフチル）フェニル］－Ｎ－［３－（６－フェニルジベンゾフラン－４－イル）フェニル］－１－ナフチルアミン（略称：ｍＰＤＢｆＢＮＢＮ）、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－３’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－４’－［４－（９－フェニルフルオレン－９－イル）フェニル］トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＢｉ）、４－フェニル－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：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－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：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４－（１－ナフチル）－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：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’－ジ（１－ナフチル）－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：ＰＣＢＮＢＢ）、Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－４－アミン、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－３－アミン、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－２－アミン、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－１－アミン等を挙げることができる。
なお、複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料はそのＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有する物質であることがさらに好ましい。複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔輸送層１１２への正孔の注入が容易となり、また、寿命の良好な有機ＥＬ素子を得ることが容易となる。
なお、上記複合材料にさらにアルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物を混合（好ましくは当該層中のフッ素原子の原子比率が２０％以上）することによって、当該層の屈折率を低下させることができる。これによっても、ＥＬ層１０３内部に屈折率の低い層を形成することができ、有機ＥＬ素子の外部量子効率を向上させることができる。
正孔注入層１１１を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい有機ＥＬ素子を得ることができる。また、アクセプタ性を有する有機化合物は蒸着が容易で成膜がしやすいため、用いやすい材料である。
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性を有する材料を含んで形成される。正孔輸送性を有する材料としては、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有していることが好ましい。
正孔輸送層１１２に用いることができる有機化合物としては、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）、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’－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）、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－３’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－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：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－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：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４－（１－ナフチル）－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：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’－ジ（１－ナフチル）－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：ＰＣＢＮＢＢ）、９，９－ジメチル－Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物、１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）－９－フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）、２，８－ジフェニル－４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＩＩ）、４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－６－フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ－ＩＩ）、４－｛３－［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ－ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物、カルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。なお、正孔注入層１１１の複合材料に用いることが可能な有機化合物として挙げた物質も正孔輸送層１１２を構成する材料として好適に用いることができる。
なお、第１の正孔輸送層１１２－１および第２の正孔輸送層１１２－２に用いる有機化合物は、アルキル基を有する芳香族アミンであることが正孔輸送層１１２の屈折率を低下させることができ、光の取り出し効率を向上させることができるため好ましい。また、当該アルキル基が一分子内に複数ある有機化合物がより好ましい。このような材料としては、例えば、Ｎ，Ｎ－ビス（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｄｃｈＰＡＦ）、Ｎ－［（４’－シクロヘキシル）－１，１’－ビフェニル－４イル］－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｃｈＢｉｃｈＰＡＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－シクロヘキシルフェニル）－Ｎ－（スピロ［シクロヘキサン－１，９’－［９Ｈ］フルオレン］－２’イル）アミン（略称：ｄｃｈＰＡＳｃｈＦ）、Ｎ－［（４’－シクロヘキシル）－１，１’－ビフェニル－４イル］－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－Ｎ－（スピロ［シクロヘキサン－１，９’－［９Ｈ］－フルオレン］－２’イル）－アミン（略称：ｃｈＢｉｃｈＰＡＳｃｈＦ）、Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－ビス（スピロ［シクロヘキサン－１，９’－［９Ｈ］フルオレン］－２’－イル）アミン（略称：ＳｃｈＦＢ１ｃｈＰ）、Ｎ－［（３’，５’－ジターシャリーブチル）－１，１’－ビフェニル－４－イル］－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕＢｉｃｈＰＡＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（３’，５’－ジターシャリーブチル－１，１’－ビフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｄｍｍｔＢｕＢｉＡＦ）、Ｎ－（３，５－ジターシャリーブチルフェニル）－Ｎ－（３’，５’，－ジターシャリーブチル－１，１’－ビフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕＢｉｍｍｔＢｕＰＡＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジプロピル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｄｃｈＰＡＰｒＦ）、Ｎ－［（３’，５’－ジシクロヘキシル）－１，１’－ビフェニル－４－イル］－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｃｈＢｉｃｈＰＡＦ）、Ｎ－（３，３’’，５，５’’－テトラ－ｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５’－イル）－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｃｈＰＡＦ）、Ｎ－（４－シクロドデシルフェニル）－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＣｄｏＰｃｈＰＡＦ）、Ｎ－（３，３’’，５，５’’－テトラ－ｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５’－イル）－Ｎ－フェニル－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰＦＡ）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－（３，３’’，５，５’’－テトラ－ｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５’－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰＦＢｉ）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－（３，３’’，５，５’’－テトラ－ｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５’－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｏＦＢｉ）、Ｎ－［（３，３’，５’－トリ－ｔ－ブチル）－１，１’－ビフェニル－５－イル］－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＢｉｃｈＰＡＦ）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－［（３，３’，５’－トリ－ｔ－ブチル）－１，１’－ビフェニル－５－イル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＢｉｏＦＢｉ）、Ｎ－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－Ｎ－（３，３’’，５，５’’－テトラ－ｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５’－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｔＢｕＰＡＦ）、Ｎ－（３，３’’，５’，５’’－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５－イル）－Ｎ－フェニル－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰＦＡ－０２）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－（３，３’’，５’，５’’－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰＦＢｉ－０２）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－（３，３’’，５’，５’’－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｏＦＢｉ－０２）、Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－Ｎ－（３，３’’，５’，５’’－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｃｈＰＡＦ－０２）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－（３’’，５’，５’’－トリ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｏＦＢｉ－０３）、Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－Ｎ－（３’’，５’，５’’－トリ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－５－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｃｈＰＡＦ－０３）、Ｎ－（３’’，５’，５’’－トリ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－４－イル）－Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｏＦＢｉ－０４）、Ｎ－（３’’，５’，５’’－トリ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：３’，１’’－ターフェニル－４－イル）－Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｃｈＰＡＦ－０４）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－（３，３’’，５’’－トリ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：４’，１’’－ターフェニル－５－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｏＦＢｉ－０５）、Ｎ－（４－シクロヘキシルフェニル）－Ｎ－（３，３’’，５’’－トリ－ｔｅｒｔ－ブチル－１，１’：４’，１’’－ターフェニル－５－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕｍＴＰｃｈＰＡＦ－０５）、Ｎ－（３’，５’－ジターシャリーブチル－１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ｍｍｔＢｕＢｉｏＦＢｉ）などが好ましい。
また、第１の正孔輸送層１１２－１および第２の正孔輸送層１１２－２に用いる有機化合物は、フルオレン骨格または、スピロフルオレン骨格を有する有機化合物であることが好ましい。
また、第１の正孔輸送層１１２－１および第２の正孔輸送層１１２－２に用いる有機化合物は、カルバゾール骨格を有する有機化合物であることが好ましい。
また、第１の正孔輸送層１１２－１を構成する有機化合物は、ＨＯＭＯ準位が－５．４５ｅＶから－５．２０ｅＶの範囲の有機化合物であることが、正孔注入層または陽極１０１からのホール注入性が良好となるため好ましい。これにより当該有機ＥＬ素子は低電圧で駆動することが可能である。
発光層１１３は発光物質とホスト材料を有している。なお、発光層１１３は、その他の材料を同時に含んでいても構わない。また、組成の異なる２層の積層であっても良い。
発光物質は蛍光発光物質であっても、りん光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示す物質であっても、その他の発光物質であっても構わない。
発光層１１３において、蛍光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。
５，６－ビス［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６－ビス［４’－（１０－フェニル－９－アントリル）ビフェニル－４－イル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、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）、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、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）、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）、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）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－（１，６－ピレン－ジイル）ビス［（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）、３，１０－ビス［Ｎ－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）、３，１０－ビス［Ｎ－（ジベンゾフラン－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）などが挙げられる。特に、１，６ＦＬＰＡＰｒｎ、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３のようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率、信頼性に優れているため好ましい。
発光層１１３において、発光物質としてりん光発光物質を用いる場合、用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
トリス｛２－［５－（２－メチルフェニル）－４－（２，６－ジメチルフェニル）－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－イル－κＮ２］フェニル－κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ－ｄｍｐ）３］）、トリス（５－メチル－３，４－ジフェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３］）、トリス［４－（３－ビフェニル）－５－イソプロピル－３－フェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ－３ｂ）３］）のような４Ｈ－トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体、トリス［３－メチル－１－（２－メチルフェニル）－５－フェニル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１－ｍｐ）３］）、トリス（１－メチル－５－フェニル－３－プロピル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１－Ｍｅ）３］）のような１Ｈ－トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体、ｆａｃ－トリス［（１－２，６－ジイソプロピルフェニル）－２－フェニル－１Ｈ－イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３］）、トリス［３－（２，６－ジメチルフェニル）－７－メチルイミダゾ［１，２－ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ－Ｍｅ）３］）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１－ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２－［３’，５’－ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、４４０ｎｍから５２０ｎｍに発光のピークを有する化合物である。
また、トリス（４－メチル－６－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）３］）、トリス（４－ｔ－ブチル－６－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３］）、（アセチルアセトナト）ビス（６－メチル－４－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６－ｔｅｒｔ－ブチル－４－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［６－（２－ノルボルニル）－４－フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［５－メチル－６－（２－メチルフェニル）－４－フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，６－ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、（アセチルアセトナト）ビス（３，５－ジメチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ－Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５－イソプロピル－３－メチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ－ｉＰｒ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、トリス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）３］）、トリス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）３］）、ビス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、５００ｎｍから６００ｎｍに発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性、発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６－ビス（３－メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス［４，６－ビス（３－メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｐｍ）］）、ビス［４，６－ジ（ナフタレン－１－イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、（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）］）、ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２，３－ビス（４－フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、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］）、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）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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）のような白金錯体、トリス（１，３－ジフェニル－１，３－プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）］）、トリス［１－（２－テノイル）－３，３，３－トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは、赤色のりん光発光を示す化合物であり、６００ｎｍから７００ｎｍに発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
また、以上で述べたりん光性化合物の他、公知のりん光性発光物質を選択し、用いてもよい。
ＴＡＤＦ材料としてはフラーレン及びその誘導体、アクリジン及びその誘導体、エオシン誘導体等を用いることができる。またマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ－４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン－塩化白金錯体（ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等も挙げられる。
Figure 2023079216000014
また、以下の構造式に示される２－（ビフェニル－４－イル）－４，６－ビス（１２－フェニルインドロ［２，３－ａ］カルバゾール－１１－イル）－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＩＣ－ＴＲＺ）、９－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）－９’－フェニル－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＴｚｎ）、９－［４－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）フェニル］－９’－フェニル－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２－［４－（１０Ｈ－フェノキサジン－１０－イル）フェニル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＸＺ－ＴＲＺ）、３－［４－（５－フェニル－５，１０－ジヒドロフェナジン－１０－イル）フェニル］－４，５－ジフェニル－１，２，４－トリアゾール（略称：ＰＰＺ－３ＴＰＴ）、３－（９，９－ジメチル－９Ｈ－アクリジン－１０－イル）－９Ｈ－キサンテン－９－オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４－（９，９－ジメチル－９，１０－ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ－ＤＰＳ）、１０－フェニル－１０Ｈ，１０’Ｈ－スピロ［アクリジン－９，９’－アントラセン］－１０’－オン（略称：ＡＣＲＳＡ）、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の一方または両方を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ピリジン骨格、ジアジン骨格（ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格）、およびトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため好ましい。特に、ベンゾフロピリミジン骨格、ベンゾチエノピリミジン骨格、ベンゾフロピラジン骨格、ベンゾチエノピラジン骨格はアクセプター性が高く、信頼性が良好なため好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の少なくとも一を有することが好ましい。なお、フラン骨格としてはジベンゾフラン骨格が、チオフェン骨格としてはジベンゾチオフェン骨格が、それぞれ好ましい。また、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、インドロカルバゾール骨格、ビカルバゾール骨格、３－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール骨格が特に好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環の電子供与性とπ電子不足型複素芳香環の電子受容性が共に強くなり、Ｓ１準位とＴ１準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。また、π電子過剰型骨格として、芳香族アミン骨格、フェナジン骨格等を用いることができる。また、π電子不足型骨格として、キサンテン骨格、チオキサンテンジオキサイド骨格、オキサジアゾール骨格、トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、アントラキノン骨格、フェニルボラン、ボラントレン等の含ホウ素骨格、ベンゾニトリルまたはシアノベンゼン等のニトリル基またはシアノ基を有する芳香環、複素芳香環、ベンゾフェノン等のカルボニル骨格、ホスフィンオキシド骨格、スルホン骨格等を用いることができる。このように、π電子不足型複素芳香環およびπ電子過剰型複素芳香環の少なくとも一方の代わりにπ電子不足型骨格およびπ電子過剰型骨格を用いることができる。
Figure 2023079216000015
なお、ＴＡＤＦ材料とは、Ｓ１準位とＴ１準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。
また、２種類の物質で励起状態を形成する励起錯体（エキサイプレックス、エキシプレックスまたはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）は、Ｓ１準位とＴ１準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なＴＡＤＦ材料としての機能を有する。
なお、Ｔ１準位の指標としては、低温（例えば７７Ｋから１０Ｋ）で観測される燐光スペクトルを用いればよい。ＴＡＤＦ材料としては、その蛍光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＳ１準位とし、燐光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＴ１準位とした際に、そのＳ１とＴ１の差が０．３ｅＶ以下であることが好ましく、０．２ｅＶ以下であることがさらに好ましい。
また、ＴＡＤＦ材料を発光物質として用いる場合、ホスト材料のＳ１準位はＴＡＤＦ材料のＳ１準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のＴ１準位はＴＡＤＦ材料のＴ１準位より高いことが好ましい。
発光層のホスト材料としては、電子輸送性を有する材料、正孔輸送性を有する材料、上記ＴＡＤＦ材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。
正孔輸送性を有する材料としては、アミン骨格、π電子過剰型複素芳香環骨格を有する有機化合物などが好ましい。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）、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’－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）、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－３’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－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：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－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：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４－（１－ナフチル）－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：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’－ジ（１－ナフチル）－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：ＰＣＢＮＢＢ）、９，９－ジメチル－Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物、１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）－９－フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）、２，８－ジフェニル－４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＩＩ）、４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－６－フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ－ＩＩ）、４－｛３－［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ－ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物、カルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
電子輸送性を有する材料としては、例えば、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、π電子不足型複素芳香環骨格を有する有機化合物が好ましい。π電子不足型複素芳香環骨格を有する有機化合物としては、例えば、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）、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）、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）、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］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、２－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ－ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物、２－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、４，６－ビス［３－（フェナントレン－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６－ビス［３－（４－ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物、２－［３’－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－１，１’－ビフェニル－３－イル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＦＢＰＴｚｎ）、２－［（１，１’－ビフェニル）－４－イル］－４－フェニル－６－［９，９’－スピロビ（９Ｈ－フルオレン）－２－イル］－１，３，５－トリアジン（略称：ＢＰ－ＳＦＴｚｎ）、２－｛３－［３－（ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）フェニル］フェニル｝－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＢｎｆＢＰＴｚｎ）、２－｛３－［３－（ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－６－イル）フェニル］フェニル｝－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＢｎｆＢＰＴｚｎ－０２）、などのトリアジン骨格を有する複素環化合物、３，５－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５－トリ［３－（３－ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物、トリアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジン、ピラジンなど）骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
ホスト材料として用いることが可能なＴＡＤＦ材料としては、先にＴＡＤＦ材料として挙げたものを同様に用いることができる。ＴＡＤＦ材料をホスト材料として用いると、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが、逆項間交差によって一重項励起エネルギーに変換され、さらに発光物質へエネルギー移動することで、有機ＥＬ素子の発光効率を高めることができる。このとき、ＴＡＤＦ材料がエネルギードナーとして機能し、発光物質がエネルギーアクセプターとして機能する。
これは、上記発光物質が蛍光発光物質である場合に、非常に有効である。また、このとき、高い発光効率を得るためには、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位は、蛍光発光物質のＳ１準位より高いことが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光物質のＳ１準位より高いことが好ましい。したがって、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光物質のＴ１準位より高いことが好ましい。
また、蛍光発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈するＴＡＤＦ材料を用いることが好ましい。そうすることで、ＴＡＤＦ材料から蛍光発光物質への励起エネルギーの移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため、好ましい。
また、効率よく三重項励起エネルギーから逆項間交差によって一重項励起エネルギーが生成されるためには、ＴＡＤＦ材料でキャリア再結合が生じることが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが蛍光発光物質の三重項励起エネルギーに移動しないことが好ましい。そのためには、蛍光発光物質は、蛍光発光物質が有する発光団（発光の原因となる骨格）の周囲に保護基を有すると好ましい。該保護基としては、π結合を有さない置換基が好ましく、飽和炭化水素が好ましく、具体的には炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、炭素数３以上１０以下のトリアルキルシリル基が挙げられ、保護基が複数あるとさらに好ましい。π結合を有さない置換基は、キャリアを輸送する機能に乏しいため、キャリア輸送およびキャリア再結合に影響をほとんど与えずに、ＴＡＤＦ材料と蛍光発光物質の発光団との距離を遠ざけることができる。ここで、発光団とは、蛍光発光物質において発光の原因となる原子団（骨格）を指す。発光団は、π結合を有する骨格が好ましく、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環を有すると好ましい。縮合芳香環または縮合複素芳香環としては、フェナントレン骨格、スチルベン骨格、アクリドン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格等が挙げられる。特にナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、クリセン骨格、トリフェニレン骨格、テトラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格、クマリン骨格、キナクリドン骨格、ナフトビスベンゾフラン骨格を有する蛍光発光物質は蛍光量子収率が高いため好ましい。
蛍光発光物質を発光物質として用いる場合、ホスト材料としては、アントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。ホスト材料として用いるアントラセン骨格を有する物質としては、ジフェニルアントラセン骨格、特に９，１０－ジフェニルアントラセン骨格を有する物質が化学的に安定であるため好ましい。また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯが０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯが０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。したがって、さらにホスト材料として好ましいのは、９，１０－ジフェニルアントラセン骨格およびカルバゾール骨格（あるいはベンゾカルバゾール骨格、ジベンゾカルバゾール骨格）を同時に有する物質である。なお、上記の正孔注入・輸送性の観点から、カルバゾール骨格に換えて、ベンゾフルオレン骨格またはジベンゾフルオレン骨格を用いてもよい。このような物質の例としては、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）、３－［４－（１－ナフチル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、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）、７－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）、６－［３－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン（略称：２ｍＢｎｆＰＰＡ）、９－フェニル－１０－｛４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）ビフェニル－４’－イル｝アントラセン（略称：ＦＬＰＰＡ）、９－（１－ナフチル）－１０－［４－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）等が挙げられる。特に、ＣｚＰＡ、ｃｇＤＢＣｚＰＡ、２ｍＢｎｆＰＰＡ、ＰＣｚＰＡは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。
なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料を混合することによって、発光層１１３の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の重量比は、正孔輸送性を有する材料：電子輸送性を有する材料＝１：１９～１９：１とすればよい。
なお、上記混合された材料の一部として、りん光発光物質を用いることができる。りん光発光物質は、発光物質として蛍光発光物質を用いる際に蛍光発光物質へ励起エネルギーを供与するエネルギードナーとして用いることができる。
また、これら混合された材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため好ましい。また、当該構成を用いることで駆動電圧も低下するため好ましい。
なお、励起錯体を形成する材料の少なくとも一方は、りん光発光物質であってもよい。そうすることで、三重項励起エネルギーを逆項間交差によって効率よく一重項励起エネルギーへ変換することができる。
効率よく励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性を有する材料のＨＯＭＯ準位が電子輸送性を有する材料のＨＯＭＯ準位以上であると好ましい。また、正孔輸送性を有する材料のＬＵＭＯ準位が電子輸送性を有する材料のＬＵＭＯ準位以上であると好ましい。なお、材料のＬＵＭＯ準位およびＨＯＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって測定される材料の電気化学特性（還元電位および酸化電位）から導出することができる。
なお、励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性を有する材料の発光スペクトル、電子輸送性を有する材料の発光スペクトル、およびこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする（あるいは長波長側に新たなピークを持つ）現象を観測することにより確認することができる。あるいは、正孔輸送性を有する材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性を有する材料の過渡ＰＬ、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡ＰＬを比較し、混合膜の過渡ＰＬ寿命が、各材料の過渡ＰＬ寿命よりも長寿命成分を有する、あるいは遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡ＰＬは過渡エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性を有する材料の過渡ＥＬ、電子輸送性を有する材料の過渡ＥＬ及びこれらの混合膜の過渡ＥＬを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。
電子輸送層１１４は、電子輸送性を有する物質を含む層である。電子輸送性を有する物質としては、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性を有する物質として挙げたものを用いることができる。
なお、電子輸送層は電子輸送性を有する材料と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物もしくは錯体を含むことが好ましい。また、電子輸送層１１４は電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましい。電子輸送層１１４における電子の輸送性を落とすことにより発光層への電子の注入量を制御することができ、発光層が電子過多の状態になることを防ぐことができる。この構成は、特に正孔注入層を複合材料として形成し、当該複合材料における正孔輸送性を有する材料のＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有する物質である場合に、寿命が良好となるため特に好ましい。なお、この際、電子輸送性を有する材料は、そのＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上であることが好ましい。また、当該電子輸送性を有する材料はアントラセン骨格を有する有機化合物であることが好ましく、アントラセン骨格と複素環骨格の両方を含む有機化合物であることがより好ましい。当該複素環骨格としては、含窒素５員環骨格または含窒素６員環骨格が好ましく、これら複素環骨格としては、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環などのように２つの複素原子を環に含む含窒素５員環骨格または含窒素６員環骨格を有することが特に好ましい。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物もしくは錯体としては、８－ヒドロキシキノリナト構造を含むことが好ましい。具体的には、例えば８－ヒドロキシキノリナト－リチウム（略称：Ｌｉｑ）、８－ヒドロキシキノリナト－ナトリウム（略称：Ｎａｑ）などを挙げることができる。特に、一価の金属イオンの錯体、中でもリチウムの錯体が好ましく、Ｌｉｑがより好ましい。なお、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む場合、そのメチル置換体（例えば２－メチル置換体または５－メチル置換体）などを用いることもできる。また、電子輸送層中においてアルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物もしくは錯体は、その厚さ方向において濃度差（０である場合も含む）が存在することが好ましい。
電子輸送層１１４と陰極１０２との間に、電子注入層１１５として、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）、８－ヒドロキシキノリナト－リチウム（略称：Ｌｉｑ）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含む層を設けても良い。電子注入層１１５は、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものまたは、エレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。
なお、電子注入層１１５として、電子輸送性を有する物質（好ましくはビピリジン骨格を有する有機化合物）に上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物を微結晶状態となる濃度以上（５０ｗｔ％以上）含ませた層を用いることも可能である。当該層は、屈折率の低い層であることから、より外部量子効率の良好な有機ＥＬ素子を提供することが可能となる。
また、電子注入層１１５の代わりに電荷発生層１１６を設けても良い（図１０（Ｂ））。電荷発生層１１６は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層１１６には、少なくともＰ型層１１７が含まれる。Ｐ型層１１７は、上述の正孔注入層１１１を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またＰ型層１１７は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。Ｐ型層１１７に電位をかけることによって、電子輸送層１１４に電子が、陰極１０２に正孔が注入され、有機ＥＬ素子が動作する。また、本発明の一態様の有機化合物は屈折率が低い有機化合物であることから、Ｐ型層１１７に用いることによって、外部量子効率の良好な有機ＥＬ素子を得ることができる。
なお、電荷発生層１１６はＰ型層１１７の他に電子リレー層１１８及び電子注入バッファ層１１９のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
電子リレー層１１８は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層１１９とＰ型層１１７との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層１１８に含まれる電子輸送性を有する物質のＬＵＭＯ準位は、Ｐ型層１１７におけるアクセプタ性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層１１４における電荷発生層１１６に接する層に含まれる物質のＬＵＭＯ準位との間であることが好ましい。電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質におけるＬＵＭＯ準位の具体的なエネルギー準位は－５．０ｅＶ以上、好ましくは－５．０ｅＶ以上－３．０ｅＶ以下とするとよい。なお、電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属－酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
電子注入バッファ層１１９には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファ層１１９が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層１１４を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。
陰極１０２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、リチウム（Ｌｉ）、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）等の元素周期表の第１族または第２族に属する元素、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、陰極１０２と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ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１０２として用いることができる。これら導電性材料は、真空蒸着法、スパッタリング法などの乾式法、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。また、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、ＥＬ層１０３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、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法またはスピンコート法などを用いても構わない。
また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
なお、陽極１０１と陰極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極またはキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、陽極１０１および陰極１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層１１３に接する正孔輸送層、電子輸送層、特に発光層１１３における再結合領域に近いキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光材料もしくは、発光層に含まれる発光材料が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の有機ＥＬ素子（積層型素子、タンデム型素子ともいう）の態様について、図１０（Ｃ）を参照して説明する。この有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する有機ＥＬ素子である。一つの発光ユニットは、図１０（Ａ）で示したＥＬ層１０３とほぼ同様な構成を有する。つまり、図１０（Ｃ）で示す有機ＥＬ素子は複数の発光ユニットを有する有機ＥＬ素子であり、図１０（Ａ）又は図１０（Ｂ）で示した有機ＥＬ素子は、１つの発光ユニットを有する有機ＥＬ素子であるということができる。
図１０（Ｃ）において、陽極５０１と陰極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。陽極５０１と陰極５０２はそれぞれ図１０（Ａ）における陽極１０１と陰極１０２に相当し、図１０（Ａ）の説明で述べたものと同じものを適用することができる。また、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
電荷発生層５１３は、陽極５０１と陰極５０２に電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。すなわち、図１０（Ｃ）において、陽極の電位の方が陰極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。
電荷発生層５１３は、図１０（Ｂ）にて説明した電荷発生層１１６と同様の構成で形成することが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層５１３に接している場合は、電荷発生層５１３が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。
また、電荷発生層５１３に電子注入バッファ層１１９を設ける場合、当該電子注入バッファ層１１９が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、陽極側の発光ユニットには必ずしも電子注入層を形成する必要はない。
図１０（Ｃ）では、２つの発光ユニットを有する有機ＥＬ素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した有機ＥＬ素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る有機ＥＬ素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層５１３で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、有機ＥＬ素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する有機ＥＬ素子において、第１の発光ユニットで赤と緑の発光色、第２の発光ユニットで青の発光色を得ることで、有機ＥＬ素子全体として白色発光する有機ＥＬ素子を得ることも可能である。
また、上述のＥＬ層１０３、第１の発光ユニット５１１、第２の発光ユニット５１２及び電荷発生層などの各層および電極は、例えば、蒸着法（真空蒸着法を含む）、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて形成することができる。また、それらは低分子材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子材料を含んでも良い。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子を用いて作製された発光装置について図１１を用いて説明する。なお、図１１（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）をＡ－ＢおよびＣ－Ｄで切断した断面図である。この発光装置は、有機ＥＬ素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース線駆動回路６０１及びゲート線駆動回路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。
次に、断面構造について図１１（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線駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
素子基板６１０はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ 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て作製すればよい。
画素および駆動回路に用いられるトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、逆スタガ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型のトランジスタでもボトムゲート型トランジスタでもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等を用いることができる。または、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
ここで、上記画素および駆動回路に設けられるトランジスタの他、後述するタッチセンサ等に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ状態における電流を低減できる。
上記酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）で表記される酸化物を含む酸化物半導体であることがより好ましい。
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はｃ軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を確認できない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
半導体層としてこのような材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、上述の半導体層を有するトランジスタはその低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各画素の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法など）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
なお、ＦＥＴ６２３は駆動回路部６０１に形成されるトランジスタの一つを示すものである。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成すれば良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＦＥＴ６１１と、電流制御用ＦＥＴ６１２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ているが、これに限定されず、３つ以上のＦＥＴと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。
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ことができる。
また、後に形成するＥＬ層等の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樹脂を用いた場合、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、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
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、陽極として機能する第１の電極６１３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膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２～２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、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。
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および実施の形態２で説明したような構成を含んでいる。ＥＬ層６１６が第１の電極６１３側から形成される場合、第１の電極６１３が陽極であれば、第１の正孔輸送層１１２－１、第２の正孔輸送層１１２－２はこの順に成膜され、基板側から陽極、第１の正孔輸送層、第２の正孔輸送層、陰極の順となる。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金および化合物（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光が第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（ＩＴＯ、２～２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７でもって、有機ＥＬ素子が形成されている。当該有機ＥＬ素子は実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子である。なお、画素部は複数の有機ＥＬ素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子と、それ以外の構成を有する有機ＥＬ素子の両方が混在していても良い。
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に有機ＥＬ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、アルゴン等）が充填される場合の他、シール材で充填される場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けることで水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
なお、シール材６０５にはエポキシ樹脂、ガラスフリット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および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、石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ 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。
図１１には示されていないが、第２の電極上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜、無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材６０５の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層、等の露出した側面を覆って設けることができる。
保護膜には、水などの不純物を透過しにくい材料を用いることができる。したがって、水などの不純物が外部から内部に拡散することを効果的に抑制することができる。
保護膜を構成する材料としては、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。
保護膜は、段差被覆性（ステップカバレッジ）の良好な成膜方法を用いて形成することが好ましい。このような手法の一つに、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がある。ＡＬＤ法を用いて形成することができる材料を、保護膜に用いることが好ましい。ＡＬＤ法を用いることで緻密な、クラック、ピンホールなどの欠陥が低減された、または均一な厚さを備える保護膜を形成することができる。また、保護膜を形成する際に加工部材に与える損傷を、低減することができる。
例えばＡＬＤ法を用いて保護膜を形成することで、複雑な凹凸形状を有する表面、タッチパネルの上面、側面及び裏面にまで均一で欠陥の少ない保護膜を形成することができる。
以上のようにして、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ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、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子は駆動電圧が低いため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
図１２には白色発光を呈する有機ＥＬ素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）等を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図１２（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、有機ＥＬ素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、有機ＥＬ素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
また、図１２（Ａ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）は透明な基材１０３３に設けている。また、ブラックマトリクス１０３５をさらに設けても良い。着色層及びブラックマトリクスが設けられた透明な基材１０３３は、位置合わせし、基板１００１に固定する。なお、着色層、及びブラックマトリクス１０３５は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、図１２（Ａ）においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、緑、青となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
図１２（Ｂ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示した。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した発光装置では、ＦＥＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図１３に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。ＦＥＴと有機ＥＬ素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
有機ＥＬ素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図１３のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態１および実施の形態２においてＥＬ層１０３として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図１３のようなトップエミッションの構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するようにブラックマトリクス１０３５を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）、ブラックマトリックスはオーバーコート層１０３６によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いることとする。また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、黄、緑、青の４色または赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。
トップエミッション型の発光装置では、マイクロキャビティ構造の適用が好適に行える。マイクロキャビティ構造を有する有機ＥＬ素子は、第１の電極を反射電極、第２の電極を半透過・半反射電極とすることにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともＥＬ層を有し、少なくとも発光領域となる発光層を有している。
なお、反射電極は、可視光の反射率が４０％乃至１００％、好ましくは７０％乃至１００％であり、かつその抵抗率が１×１０－２Ωｃｍ以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極は、可視光の反射率が２０％乃至８０％、好ましくは４０％乃至７０％であり、かつその抵抗率が１×１０－２Ωｃｍ以下の膜であるとする。
ＥＬ層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。
当該有機ＥＬ素子は、透明導電膜、上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。
なお、反射電極によって反射されて戻ってきた光（第１の反射光）は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光（第１の入射光）と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を（２ｎ－１）λ／４（ただし、ｎは１以上の自然数、λは増幅したい発光の波長）に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第１の反射光と第１の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
なお、上記構成においてＥＬ層は、複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム型有機ＥＬ素子の構成と組み合わせて、一つの有機ＥＬ素子に電荷発生層を挟んで複数のＥＬ層を設け、それぞれのＥＬ層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。
マイクロキャビティ構造を有することで、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。なお、赤、黄、緑、青の４色の副画素で映像を表示する発光装置の場合、黄色発光による輝度向上効果のうえ、全副画素において各色の波長に合わせたマイクロキャビティ構造を適用できるため良好な特性の発光装置とすることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ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、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子は駆動電圧が低いため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
ここまでは、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、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図１４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１４（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）をＸ－Ｙで切断した断面図である。図１４において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した有機ＥＬ素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態１および実施の形態２に記載の有機ＥＬ素子を用いており、消費電力の小さい発光装置とすることができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な有機ＥＬ素子をそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
（実施の形態４）
［発光装置］
以下では、上記発光デバイスを用いた本発明の一態様の発光装置の一例について説明する。
図１５（Ａ）に、本発明の一態様の発光装置４００の上面概略図を示す。発光装置４００は、赤色を呈する発光素子１１０Ｒ、緑色を呈する発光素子１１０Ｇ、及び青色を呈する発光素子１１０Ｂをそれぞれ複数有する。図１５（Ａ）では、各発光デバイスの区別を簡単にするため、各発光デバイスの発光領域内にＲ、Ｇ、Ｂの符号を付している。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、それぞれマトリクス状に配列している。図１５（Ａ）は、一方向に同一の色の発光デバイスが配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光デバイスの配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、Ｘ方向に配列している。また、Ｘ方向と交差するＹ方向には、同じ色の発光デバイスが配列している。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは上記構成を有する発光デバイスである。
図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）中の一点鎖線Ａ１－Ａ２に対応する断面概略図であり、図１５（Ｃ）は、一点鎖線Ｂ１－Ｂ２に対応する断面概略図である。
図１５（Ｂ）には、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂの断面を示している。発光素子１１０Ｒは、第１の電極である陽極１０１Ｒ、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層５１５、及び陰極１０２として機能する第２の電極を有する。発光素子１１０Ｇは、第１の電極である陽極１０１Ｇ、ＥＬ層１０３Ｇ、ＥＬ層５１５、及び陰極１０２として機能する第２の電極を有する。発光素子１１０Ｂは、第１の電極である陽極１０１Ｂ、ＥＬ層１０３Ｂ、ＥＬ層５１５、及び陰極１０２として機能する第２の電極を有する。ＥＬ層５１５と陰極１０２は、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂに共通に設けられる。ＥＬ層５１５は、共通層ともいうことができる。
発光素子１１０Ｒが有するＥＬ層１０３Ｒは、少なくとも赤色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子１１０Ｇが有するＥＬ層１０３Ｇは、少なくとも緑色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子１１０Ｂが有するＥＬ層１０３Ｂは、少なくとも青色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。
なお、隣り合う第１の発光デバイスおよび第２の発光デバイスとは、例えば図１５（Ｂ）における発光素子１１０Ｒおよび発光素子１１０Ｇ、発光素子１１０Ｇおよび発光素子１１０Ｂなどに相当する。また、図１５（Ａ）における縦に並んだ同色の発光デバイスも隣り合う発光デバイスということができる。
ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂは、それぞれ発光性の有機化合物を含む層（発光層）の他に、正孔注入層、正孔輸送層、キャリアブロック層、励起子ブロック層などのうち、一または二以上を有していてもよい。ＥＬ層５１５は、発光層を有さない構成である。本発明の一態様の発光装置において、ＥＬ層５１５は電子輸送層および電子注入層であることが好ましい。
陽極１０１Ｒ、陽極１０１Ｇ、及び陽極１０１Ｂは、それぞれ異なる発光デバイスに設けられている。また、陰極１０２及びＥＬ層５１５は、各発光デバイスに共通な一続きの層として設けられている。各画素電極と陰極１０２のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。各画素電極を透光性、陰極１０２を反射性とすることで、下面射出型（ボトムエミッション型）の表示装置とすることができ、反対に各画素電極を反射性、陰極１０２を透光性とすることで、上面射出型（トップエミッション型）の表示装置とすることができる。なお、各画素電極と陰極１０２の双方を透光性とすることで、両面射出型（デュアルエミッション型）の表示装置とすることもできる。
陽極１０１Ｒ、陽極１０１Ｇ、及び陽極１０１Ｂの端部を覆って、絶縁層１２１が設けられている。絶縁層１２１の端部は、テーパー形状であることが好ましい。なお、絶縁層１２１は不要であれば設けなくてもよい。
ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂは、それぞれ画素電極の上面に接する領域と、絶縁層１２１の表面に接する領域と、を有する。また、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂの端部は、絶縁層１２１上に位置する。
図１５（Ｂ）に示すように、異なる色の発光デバイス間において、２つのＥＬ層の間には隙間が設けられている。このように、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂが、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する２つのＥＬ層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを好適に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
図１５（Ｃ）では、Ｙ方向において、ＥＬ層１０３Ｒが一続きとなるように、ＥＬ層１０３Ｒが帯状に形成されている例を示した。ＥＬ層１０３Ｒなどを帯状に形成することで、これらを分断するためのスペースが不要となり、発光デバイス間の非発光領域の面積を縮小できるため、開口率を高めることができる。なお、図１５（Ｃ）では一例として発光素子１１０Ｒの断面を示しているが、発光素子１１０Ｇ及び発光素子１１０Ｂについても同様の形状とすることができる。なお、ＥＬ層はＹ方向において発光デバイス毎に分離していてもよい。
陰極１０２上には、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂを覆って、保護層１３１が設けられている。保護層１３１は、上方から各発光デバイスに水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
保護層１３１としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層１３１としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。
また、保護層１３１として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層１３１の上面が平坦となるため、保護層１３１の上方に構造物（例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど）を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。
また、図１５（Ａ）には、陰極１０２と電気的に接続する接続電極１０１Ｃを示している。接続電極１０１Ｃは、陰極１０２に供給するための電位（例えばアノード電位、またはカソード電位）が与えられる。接続電極１０１Ｃは、発光素子１１０Ｒなどが配列する表示領域の外に設けられる。また図１５（Ａ）には、陰極１０２を破線で示している。
接続電極１０１Ｃは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の２辺以上にわたって設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極１０１Ｃの上面形状は、帯状、Ｌ字状、コの字状（角括弧状）、または四角形などとすることができる。
図１５（Ｄ）は、図１５（Ａ）中の一点鎖線Ｃ１－Ｃ２に対応する断面概略図である。図１５（Ｄ）には、接続電極１０１Ｃと陰極１０２とが電気的に接続する接続部１３０を示している。接続部１３０では、接続電極１０１Ｃ上に陰極１０２が接して設けられ、陰極１０２を覆って保護層１３１が設けられている。また、接続電極１０１Ｃの端部を覆って絶縁層１２１が設けられている。
［作製方法例１］
以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。ここでは、上記構成例で示した発光装置４００を例に挙げて説明する。図１６（Ａ）乃至図１６（Ｆ）は、以下で例示する表示装置の作製方法の、各工程における断面概略図である。また図１６（Ａ）等では、右側に接続部１３０及びその近傍における断面概略図を合わせて示している。
なお、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法、または熱ＣＶＤ法などがある。また、熱ＣＶＤ法のひとつに、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法がある。
また、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の２つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、ＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔ）光、Ｘ線などを用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
〔基板１００の準備〕
基板１００としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。基板１００として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコン、炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などの半導体基板を用いることができる。
特に、基板１００として、上記半導体基板または絶縁性基板上に、トランジスタなどの半導体素子を含む半導体回路が形成された基板を用いることが好ましい。当該半導体回路は、例えば画素回路、ゲート線駆動回路（ゲートドライバ）、ソース線駆動回路（ソースドライバ）などを構成していることが好ましい。また、上記に加えて演算回路、記憶回路などが構成されていてもよい。
〔陽極１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂ、接続電極１０１Ｃの形成〕
続いて、基板１００上に陽極１０１Ｒ、陽極１０１Ｇ、陽極１０１Ｂ、及び接続電極１０１Ｃを形成する。まず陽極（画素電極）となる導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、導電膜の不要な部分をエッチングにより除去する。その後、レジストマスクを除去することで、陽極１０１Ｒ、陽極１０１Ｇ、及び陽極１０１Ｂを形成することができる。
各画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いる場合、可視光の波長域全域での反射率ができるだけ高い材料（例えば銀またはアルミニウムなど）を適用することが好ましい。これにより、発光デバイスの光取り出し効率を高められるだけでなく、色再現性を高めることができる。各画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いた場合、基板と反対方向に発光を取りだす、いわゆるトップエミッションの発光装置とすることができる。各画素電極として透光性を有する導電膜を用いる場合、基板方向に発光を取り出すいわゆるボトムエミッションの発光装置とすることができる。
〔絶縁層１２１の形成〕
続いて、陽極１０１Ｒ、陽極１０１Ｇ、及び陽極１０１Ｂの端部を覆って、絶縁層１２１を形成する（図１６（Ａ））。絶縁層１２１としては、有機絶縁膜または無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層１２１は、後のＥＬ膜の段差被覆性を向上させるために、端部をテーパー形状とすることが好ましい。特に、有機絶縁膜を用いる場合には、感光性の材料を用いると、露光及び現像の条件により端部の形状を制御しやすいため好ましい。なお、絶縁層１２１を設けない場合は、発光デバイス同士の距離をさらに近づけることが可能となり、より高精細な発光装置を得ることが可能となる。
〔ＥＬ膜１０３Ｒｂの形成〕
続いて、陽極１０１Ｒ、陽極１０１Ｇ、陽極１０１Ｂ、及び絶縁層１２１上に、後にＥＬ層１０３ＲとなるＥＬ膜１０３Ｒｂを成膜する。
ＥＬ膜１０３Ｒｂは、少なくとも発光性の化合物を含む膜を有する。このほかに、正孔輸送層、正孔注入層、電子ブロック層、電子輸送層、電子注入層として機能する膜のうち、一以上が積層された構成としてもよい。ＥＬ膜１０３Ｒｂは、例えば蒸着法、スパッタリング法、またはインクジェット法等により形成することができる。なおこれに限られず、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
一例としては、ＥＬ膜１０３Ｒｂとして、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層がこの順で積層された積層膜とすることが好ましい。このとき、後に形成するＥＬ層としては、電子注入層１１５を有する膜を用いることができる。
ＥＬ膜１０３Ｒｂは、接続電極１０１Ｃ上に設けないように形成することが好ましい。例えば、ＥＬ膜１０３Ｒｂを蒸着法（またはスパッタリング法）により形成する場合、接続電極１０１ＣにＥＬ膜１０３Ｒｂが成膜されないように、遮蔽マスクを用いて形成する、または後のエッチング工程で除去することが好ましい。
〔犠牲膜１４４ａの形成〕
続いて、ＥＬ膜１０３Ｒｂを覆って犠牲膜１４４ａを形成する。また、犠牲膜１４４ａは、接続電極１０１Ｃの上面に接して設けられる。
犠牲膜１４４ａは、ＥＬ膜１０３Ｒｂなどの各ＥＬ膜のエッチング処理に対する耐性の高い膜、すなわちエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。また、犠牲膜１４４ａは、後述する保護膜１４６ａなどの保護膜とのエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。さらに、犠牲膜１４４ａは、各ＥＬ膜へのダメージの少ないウェットエッチング法により除去可能な膜を用いることができる。
犠牲膜１４４ａとしては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜などの無機膜を用いることができる。犠牲膜１４４ａは、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法などの各種成膜方法により形成することができる。
犠牲膜１４４ａとしては、例えば金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。特に、アルミニウムまたは銀などの低融点材料を用いることが好ましい。
また、犠牲膜１４４ａとしては、インジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＺＯとも表記する）などの金属酸化物を用いることができる。さらに、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ酸化物）、インジウムチタン酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ酸化物）、インジウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムチタン亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ－Ｚｎ酸化物）、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
なお、上記ガリウムに代えて元素Ｍ（Ｍは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種）を用いた場合にも適用できる。特に、Ｍは、ガリウム、アルミニウム、またはイットリウムから選ばれた一種または複数種とすることが好ましい。
また、犠牲膜１４４ａとしては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることができる。
また、犠牲膜１４４ａとして、少なくともＥＬ膜１０３Ｒｂの最上部に位置する膜に対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いることが好ましい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、犠牲膜１４４ａに好適に用いることができる。犠牲膜１４４ａを成膜する際には、水またはアルコールなどの溶媒に材料を溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、ＥＬ膜１０３Ｒｂへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
犠牲膜１４４ａの形成に用いることのできる湿式の成膜方法としては、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等がある。
犠牲膜１４４ａとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いることができる。
〔保護膜１４６ａの形成〕
続いて、犠牲膜１４４ａ上に、保護膜１４６ａを形成する（図１６（Ｂ））。
保護膜１４６ａは、後に犠牲膜１４４ａをエッチングする際のハードマスクとして用いる膜である。また、後の保護膜１４６ａの加工時には、犠牲膜１４４ａが露出する。したがって、犠牲膜１４４ａと保護膜１４６ａとは、互いにエッチングの選択比の大きい膜の組み合わせを選択する。そのため、犠牲膜１４４ａのエッチング条件、及び保護膜１４６ａのエッチング条件に応じて、保護膜１４６ａに用いることのできる膜を選択することができる。
例えば、保護膜１４６ａのエッチングに、フッ素を含むガス（フッ素系ガスともいう）を用いたドライエッチングを用いる場合には、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、タングステン、チタン、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、モリブデンとニオブを含む合金、またはモリブデンとタングステンを含む合金などを、保護膜１４６ａに用いることができる。ここで、上記フッ素系ガスを用いたドライエッチングに対して、エッチングの選択比を大きくとれる（すなわち、エッチング速度を遅くできる）膜としては、ＩＧＺＯ、ＩＴＯなどの金属酸化物膜などがあり、これを犠牲膜１４４ａに用いることができる。
なお、これに限られず、保護膜１４６ａは、様々な材料の中から、犠牲膜１４４ａのエッチング条件、及び保護膜１４６ａのエッチング条件に応じて、選択することができる。例えば、上記犠牲膜１４４ａに用いることのできる膜の中から選択することもできる。
また、保護膜１４６ａとしては、例えば窒化物膜を用いることができる。具体的には、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウムなどの窒化物を用いることもできる。
または、保護膜１４６ａとして、酸化物膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウムなどの酸化物膜または酸窒化物膜を用いることもできる。
また、保護膜１４６ａとして、ＥＬ膜１０３Ｒｂなどに用いることのできる有機膜を用いてもよい。例えば、ＥＬ膜１０３Ｒｂ、ＥＬ膜１０３Ｇｂ、またはＥＬ膜１０３Ｂｂ（図示せず）に用いる有機膜と同じ膜を、保護膜１４６ａに用いることができる。このような有機膜を用いることで、ＥＬ膜１０３Ｒｂなどと成膜装置を共通に用いることができるため、好ましい。
〔レジストマスク１４３ａの形成〕
続いて、保護膜１４６ａ上であって、陽極１０１Ｒと重なる位置、及び接続電極１０１Ｃと重なる位置に、それぞれレジストマスク１４３ａを形成する（図１６（Ｃ））。
レジストマスク１４３ａは、ポジ型のレジスト材料、またはネガ型のレジスト材料など、感光性の樹脂を含むレジスト材料を用いることができる。
ここで、保護膜１４６ａを有さずに、犠牲膜１４４ａ上にレジストマスク１４３ａを形成する場合、犠牲膜１４４ａにピンホールなどの欠陥が存在すると、レジスト材料の溶媒によって、ＥＬ膜１０３Ｒｂが溶解してしまう恐れがある。保護膜１４６ａを用いることで、このような不具合が生じることを防ぐことができる。
なお、犠牲膜１４４ａにピンホールなどの欠陥が生じにくい膜を用いる場合には、保護膜１４６ａを用いずに、犠牲膜１４４ａ上に直接、レジストマスク１４３ａを形成してもよい。
〔保護膜１４６ａのエッチング〕
続いて、保護膜１４６ａの、レジストマスク１４３ａに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の保護層１４７ａを形成する。このとき同時に、接続電極１０１Ｃ上にも保護層１４７ａが形成される。
保護膜１４６ａのエッチングの際、犠牲膜１４４ａが当該エッチングにより除去されないように、選択比の高いエッチング条件を用いることが好ましい。保護膜１４６ａのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチングを用いることで、保護膜１４６ａのパターンが縮小することを抑制できる。
〔レジストマスク１４３ａの除去〕
続いて、レジストマスク１４３ａを除去する（図１６（Ｄ））。
レジストマスク１４３ａの除去は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができる。特に、酸素ガスをエッチングガスに用いたドライエッチング（プラズマアッシングともいう）により、レジストマスク１４３ａを除去することが好ましい。
このとき、レジストマスク１４３ａの除去は、ＥＬ膜１０３Ｒｂが犠牲膜１４４ａに覆われた状態で行われるため、ＥＬ膜１０３Ｒｂへの影響が抑制されている。特に、ＥＬ膜１０３Ｒｂが酸素に触れると、電気特性に悪影響を及ぼす場合があるため、プラズマアッシングなどの、酸素ガスを用いたエッチングを行う場合には好適である。
〔犠牲膜１４４ａのエッチング〕
続いて、保護層１４７ａをマスクとして用いて、犠牲膜１４４ａの保護層１４７ａに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の犠牲層１４５ａを形成する（図１６（Ｅ））。このとき同時に、接続電極１０１Ｃ上にも犠牲層１４５ａが形成される。
犠牲膜１４４ａのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチング法を用いると、パターンの縮小を抑制できるため好ましい。
〔ＥＬ膜１０３Ｒｂ、保護層１４７ａのエッチング〕
続いて、保護層１４７ａをエッチングすると同時に、犠牲層１４５ａに覆われないＥＬ膜１０３Ｒｂの一部をエッチングにより除去し、帯状のＥＬ層１０３Ｒを形成する（図１６（Ｆ））。このとき同時に、接続電極１０１Ｃ上の保護層１４７ａも除去される。
ＥＬ膜１０３Ｒｂと、保護層１４７ａとを同一処理によりエッチングすることで、工程を簡略化することができ、表示装置の作製コストを削減することができるため好ましい。
特にＥＬ膜１０３Ｒｂのエッチングには、酸素を主成分に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングを用いることが好ましい。これにより、ＥＬ膜１０３Ｒｂの変質を抑制し、信頼性の高い表示装置を実現できる。酸素を主成分に含まないエッチングガスとしては、例えばＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６、ＣＨＦ３、Ｃｌ２、Ｈ２Ｏ、ＢＣｌ３、Ｈ２またはＨｅなどの貴ガスが挙げられる。また、上記ガスと、酸素を含まない希釈ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることができる。
なお、ＥＬ膜１０３Ｒｂのエッチングと、保護層１４７ａのエッチングを、別々に行ってもよい。このとき、ＥＬ膜１０３Ｒｂを先にエッチングしてもよいし、保護層１４７ａを先にエッチングしてもよい。
この時点において、ＥＬ層１０３Ｒと、接続電極１０１Ｃが、犠牲層１４５ａに覆われた状態となる。
〔ＥＬ膜１０３Ｇｂの形成〕
続いて、犠牲層１４５ａ、絶縁層１２１、陽極１０１Ｇ、陽極１０１Ｂ上に、後にＥＬ層１０３ＧとなるＥＬ膜１０３Ｇｂを成膜する。このとき、上記ＥＬ膜１０３Ｒｂと同様に、接続電極１０１Ｃ上にはＥＬ膜１０３Ｇｂを設けないことが好ましい。
ＥＬ膜１０３Ｇｂの形成方法については、上記ＥＬ膜１０３Ｒｂの記載を適用できる。
〔犠牲膜１４４ｂの形成〕
続いて、ＥＬ膜１０３Ｇｂ上に、犠牲膜１４４ｂを形成する。犠牲膜１４４ｂは、上記犠牲膜１４４ａと同様の方法で形成することができる。特に、犠牲膜１４４ｂは、犠牲膜１４４ａと同一材料を用いることが好ましい。
このとき同時に、接続電極１０１Ｃ上において、犠牲層１４５ａを覆って犠牲膜１４４ａが形成される。
〔保護膜１４６ｂの形成〕
続いて、犠牲膜１４４ｂ上に、保護膜１４６ｂを形成する。保護膜１４６ｂは、上記保護膜１４６ａと同様の方法で形成することができる。特に、保護膜１４６ｂは、上記保護膜１４６ａと同一材料を用いることが好ましい。
〔レジストマスク１４３ｂの形成〕
続いて、保護膜１４６ｂ上であって、陽極１０１Ｇと重なる領域、及び接続電極１０１Ｃと重なる領域に、レジストマスク１４３ｂを形成する（図１７（Ａ））。
レジストマスク１４３ｂは、上記レジストマスク１４３ａと同様の方法で形成することができる。
〔保護膜１４６ｂのエッチング〕
続いて、保護膜１４６ｂの、レジストマスク１４３ｂに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の保護層１４７ｂを形成する（図１７（Ｂ））。このとき同時に、接続電極１０１Ｃ上にも保護層１４７ｂが形成される。
保護膜１４６ｂのエッチングについては、上記保護膜１４６ａの記載を適用することができる。
〔レジストマスク１４３ｂの除去〕
続いて、レジストマスク１４３ｂを除去する。レジストマスク１４３ｂの除去は、上記レジストマスク１４３ａの記載を適用することができる。
〔犠牲膜１４４ｂのエッチング〕
続いて、保護層１４７ｂをマスクとして用いて、犠牲膜１４４ｂの保護層１４７ｂに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の犠牲層１４５ｂを形成する。このとき同時に、接続電極１０１Ｃ上にも犠牲層１４５ｂが形成される。接続電極１０１Ｃ上には、犠牲層１４５ａと犠牲層１４５ｂとが積層される。
犠牲膜１４４ｂのエッチングは、上記犠牲膜１４４ａの記載を適用することができる。
〔ＥＬ膜１０３Ｇｂ、保護層１４７ｂのエッチング〕
続いて、保護層１４７ｂをエッチングすると同時に、犠牲層１４５ｂに覆われないＥＬ膜１０３Ｇｂの一部をエッチングにより除去し、帯状のＥＬ層１０３Ｇを形成する（図１７（Ｃ））。このとき同時に、接続電極１０１Ｃ上の保護層１４７ｂも除去される。
ＥＬ膜１０３Ｇｂ及び保護層１４７ｂのエッチングは、上記ＥＬ膜１０３Ｒｂ及び保護層１４７ａの記載を適用することができる。
このとき、ＥＬ層１０３Ｒは、犠牲層１４５ａに保護されているため、ＥＬ膜１０３Ｇｂのエッチング工程にダメージを受けることを防ぐことができる。
このようにして、帯状のＥＬ層１０３Ｒと、帯状のＥＬ層１０３Ｇとを、高い位置精度で作り分けることができる。
〔ＥＬ層１０３Ｂの形成〕
以上の工程を、ＥＬ膜１０３Ｂｂ（図示しない）に対して行うことで、島状のＥＬ層１０３Ｂと、島状の犠牲層１４５ｃとを形成することができる（図１７（Ｄ））。
すなわち、ＥＬ層１０３Ｇの形成後、ＥＬ膜１０３Ｂｂ、犠牲膜１４４ｃ、保護膜１４６ｃ、及びレジストマスク１４３ｃ（いずれも図示しない）を順に形成する。続いて、保護膜１４６ｃをエッチングして保護層１４７ｃ（図示しない）を形成した後に、レジストマスク１４３ｃを除去する。続いて、犠牲膜１４４ｃをエッチングして犠牲層１４５ｃを形成する。その後、保護層１４７ｃと、ＥＬ膜１０３Ｂｂをエッチングして、帯状のＥＬ層１０３Ｂを形成する。
また、ＥＬ層１０３Ｂの形成後、同時に接続電極１０１Ｃ上にも、犠牲層１４５ｃが形成される。接続電極１０１Ｃ上には、犠牲層１４５ａ、犠牲層１４５ｂ、及び犠牲層１４５ｃが積層される。
〔犠牲層の除去〕
続いて、犠牲層１４５ａ、犠牲層１４５ｂ、及び犠牲層１４５ｃを除去し、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂの上面を露出させる（図１７（Ｅ））。このとき同時に、接続電極１０１Ｃの上面も露出される。
なお、この際、ＥＬ層の表面がエッチングガスまたはエッチング液に曝されることによって、多少なりともダメージを受ける場合がある。例えば、電子輸送層を形成した後にパターニングを行うと、電子輸送層の表面がダメージを受け、電子の注入性が低下する場合がある。このような場合、電子輸送層または正孔ブロック層またはその両方に、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが２０以上の材料を用いることによって、電子の注入性を改善させることができる。このように、本発明の一態様の発光デバイスは、フォトエッチング法を用いて作製された発光装置、表示装置に好適に利用することができる。
犠牲層１４５ａ、犠牲層１４５ｂ、及び犠牲層１４５ｃは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去することができる。このとき、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂにできるだけダメージを与えない方法を用いることが好ましい。特に、ウェットエッチング法を用いることが好ましい。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、またはこれらの混合液体を用いたウェットエッチングを用いることが好ましい。
または、犠牲層１４５ａ、犠牲層１４５ｂ、及び犠牲層１４５ｃを、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させることで除去することが好ましい。ここで、犠牲層１４５ａ、犠牲層１４５ｂ、及び犠牲層１４５ｃを溶解しうるアルコールとしては、エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、またはグリセリンなど、様々なアルコールを用いることができる。
犠牲層１４５ａ、犠牲層１４５ｂ、及び犠牲層１４５ｃを除去した後に、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂの内部に含まれる水、及び表面に吸着する水を除去するため、乾燥処理を行うことが好ましい。例えば、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気下における加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理は、基板温度として５０℃以上２００℃以下、好ましくは６０℃以上１５０℃以下、より好ましくは７０℃以上１２０℃以下の温度で行うことができる。減圧雰囲気とすることで、より低温で乾燥が可能であるため好ましい。
このようにして、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂを作り分けることができる。
〔ＥＬ層５１５の形成〕
続いて、ＥＬ層１０３Ｒ、ＥＬ層１０３Ｇ、及びＥＬ層１０３Ｂを覆ってＥＬ層５１５を成膜する。ＥＬ層５１５には、電子注入層など、電子を注入および輸送する機能を有する層が含まれる。
ＥＬ層５１５は、ＥＬ膜１０３Ｒｂなどと同様の方法で成膜することができる。蒸着法によりＥＬ層５１５を成膜する場合には、ＥＬ層５１５が接続電極１０１Ｃ上に成膜されないように、遮蔽マスクを用いて成膜することが好ましい。
〔陰極１０２の形成〕
続いて、電子注入層１１５及び接続電極１０１Ｃを覆って陰極１０２を形成する（図１７（Ｆ））。
陰極１０２は、蒸着法またはスパッタリング法などの成膜方法により形成することができる。または、蒸着法で形成した膜と、スパッタリング法で形成した膜を積層させてもよい。このとき、電子注入層１１５が成膜される領域を包含するように、陰極１０２を形成することが好ましい。すなわち、電子注入層１１５の端部が、陰極１０２と重畳する構成とすることができる。陰極１０２は、遮蔽マスクを用いて形成することが好ましい。
陰極１０２は、表示領域外において、接続電極１０１Ｃと電気的に接続される。
〔保護層の形成〕
続いて、陰極１０２上に、保護層を形成する。保護層に用いる無機絶縁膜の成膜には、スパッタリング法、ＰＥＣＶＤ法、またはＡＬＤ法を用いることが好ましい。特にＡＬＤ法は、段差被覆性に優れ、ピンホールなどの欠陥が生じにくいため、好ましい。また、有機絶縁膜の成膜には、インクジェット法を用いると、所望のエリアに均一な膜を形成できるため好ましい。
以上により、本発明の一態様の発光装置を作製することができる。
なお、上記では、陰極１０２と電子注入層１１５とを、異なる上面形状となるように形成した場合について示したが、これらを同じ領域に形成してもよい。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。
本実施の形態の表示装置は、高解像度の表示装置または大型な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、スマートフォン、腕時計型端末、タブレット端末、携帯情報端末、音響再生装置の表示部に用いることができる。
［発光装置４００Ａ］
図１８に、発光装置４００Ａの斜視図を示し、図１９（Ａ）に、発光装置４００Ａの断面図を示す。
発光装置４００Ａは、基板４５２と基板４５１とが貼り合わされた構成を有する。図１９では、基板４５２を破線で明示している。
発光装置４００Ａは、表示部４６２、回路４６４、配線４６５等を有する。図１９では発光装置４００ＡにＩＣ４７３及びＦＰＣ４７２が実装されている例を示している。そのため、図１９に示す構成は、発光装置４００Ａ、ＩＣ（集積回路）、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。
回路４６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線４６５は、表示部４６２及び回路４６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ４７２を介して外部から配線４６５に入力されるか、またはＩＣ４７３から配線４６５に入力される。
図１９では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板４５１にＩＣ４７３が設けられている例を示す。ＩＣ４７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、発光装置４００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
図１９（Ａ）に、発光装置４００Ａの、ＦＰＣ４７２を含む領域の一部、回路４６４の一部、表示部４６２の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図１９（Ａ）に示す発光装置４００Ａは、基板４５１と基板４５２の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、赤色の光を発する発光デバイス４３０ａ、緑色の光を発する発光デバイス４３０ｂ、及び、青色の光を発する発光デバイス４３０ｃ等を有する。
発光デバイス４３０ａ、発光デバイス４３０ｂ、及び発光デバイス４３０ｃには、実施の形態１で例示した発光デバイスを適用することができる。
ここで、表示装置の画素が、互いに異なる色を発する発光デバイスを有する副画素を３種類有する場合、当該３つの副画素としては、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の副画素、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色の副画素などが挙げられる。当該副画素を４つ有する場合、当該４つの副画素としては、Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色の副画素、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色の副画素などが挙げられる。
保護層４１６と基板４５２は接着層４４２を介して接着されている。発光デバイスの封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図１９（Ａ）では、基板４５２、接着層４４２、及び基板４５１に囲まれた空間４４３が、不活性ガス（窒素またはアルゴンなど）で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層４４２は、発光デバイスと重ねて設けられていてもよい。また、基板４５２、接着層４４２、及び基板４５１に囲まれた空間４４３を、接着層４４２とは異なる樹脂で充填してもよい。
発光デバイス４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃは、画素電極とＥＬ層との間に光学調整層を有する。発光デバイス４３０ａは光学調整層４２６ａを有し、発光デバイス４３０ｂは光学調整層４２６ｂを有し、発光デバイス４３０ｃは光学調整層４２６ｃを有する。発光デバイスの詳細は実施の形態１を参照できる。
画素電極４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃは、それぞれ、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと接続されている。
画素電極及び光学調整層の端部は、絶縁層４２１によって覆われている。画素電極は可視光を反射する材料を含み、対向電極は可視光を透過する材料を含む。
発光デバイスが発する光は、基板４５２側に射出される。基板４５２には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、いずれも基板４５１上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。
基板４５１上には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、絶縁層２１５、及び絶縁層２１４がこの順で設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１３は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１５は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層２１４は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても２層以上であってもよい。
トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水及び水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。
絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。
ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、発光装置４００Ａの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、発光装置４００Ａの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が発光装置４００Ａの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、発光装置４００Ａの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
平坦化層として機能する絶縁層２１４には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
図１９（Ａ）に示す領域２２８では、絶縁層２１４に開口が形成されている。これにより、絶縁層２１４に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層２１４を介して外部から表示部４６２に不純物が入り込むことを抑制できる。従って、発光装置４００Ａの信頼性を高めることができる。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、半導体層２３１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１３、並びに、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層２１１は、導電層２２１と半導体層２３１との間に位置する。絶縁層２１３は、導電層２２３と半導体層２３１との間に位置する。
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体、（微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。単結晶半導体または結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。つまり、本実施の形態の表示装置は、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン（低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）などが挙げられる。
半導体層は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
特に、半導体層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。
半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、当該Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５またはその近傍の組成、等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。
例えば、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を４としたとき、Ｇａの原子数比が１以上３以下であり、Ｚｎの原子数比が２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を５としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を１としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。
回路４６４が有するトランジスタと、表示部４６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路４６４が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。同様に、表示部４６２が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。
基板４５１の、基板４５２が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線４６５が導電層４６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ４７２と電気的に接続されている。導電層４６６は、画素電極と同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、光学調整層と同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、の積層構造である例を示す。接続部２０４の上面では、導電層４６６が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ４７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
基板４５２の基板４５１側の面には、遮光層４１７を設けることが好ましい。また、基板４５２の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板４５２の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
発光デバイスを覆う保護層４１６を設けることで、発光デバイスに水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
発光装置４００Ａの端部近傍の領域２２８において、絶縁層２１４の開口を介して、絶縁層２１５と保護層４１６とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層２１５が有する無機絶縁膜と保護層４１６が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部４６２に不純物が入り込むことを抑制することができる。従って、発光装置４００Ａの信頼性を高めることができる。
図１９（Ｂ）に、保護層４１６が３層構造である例を示す。図１９（Ｂ）において、保護層４１６は、発光デバイス４３０ｃ上の無機絶縁層４１６ａと、無機絶縁層４１６ａ上の有機絶縁層４１６ｂと、有機絶縁層４１６ｂ上の無機絶縁層４１６ｃと、を有する。
無機絶縁層４１６ａの端部と無機絶縁層４１６ｃの端部は、有機絶縁層４１６ｂの端部よりも外側に延在し、互いに接している。そして、無機絶縁層４１６ａは、絶縁層２１４（有機絶縁層）の開口を介して、絶縁層２１５（無機絶縁層）と接する。これにより、絶縁層２１５と保護層４１６とで、発光デバイスを囲うことができるため、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
このように、保護層４１６は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。
基板４５１及び基板４５２には、それぞれ、ガラス、石英、セラミックス、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体などを用いることができる。発光デバイスからの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。基板４５１及び基板４５２に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、基板４５１または基板４５２として偏光板を用いてもよい。
基板４５１及び基板４５２としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板４５１及び基板４５２の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい（複屈折量が小さい、ともいえる）。
光学等方性が高い基板のリタデーション（位相差）値の絶対値は、３０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好ましい。
光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ、セルローストリアセテートともいう）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
また、基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水することで、表示パネルにしわが発生するなどの形状変化が生じる恐れがある。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。例えば、吸水率が１％以下のフィルムを用いることが好ましく、０．１％以下のフィルムを用いることがより好ましく、０．０１％以下のフィルムを用いることがさらに好ましい。
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール ）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
接続層２４２としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料、または、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、または、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層、及び、発光デバイスが有する導電層（画素電極または共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
［発光装置４００Ｂ］
図２０（Ａ）に、発光装置４００Ｂの断面図を示す。発光装置４００Ｂの斜視図は発光装置４００Ａ（図１８）と同様である。図２０（Ａ）には、発光装置４００Ｂの、ＦＰＣ４７２を含む領域の一部、回路４６４の一部、及び、表示部４６２の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。図２０（Ａ）では、表示部４６２のうち、特に、緑色の光を発する発光デバイス４３０ｂと青色の光を発する発光デバイス４３０ｃを含む領域を切断したときの断面の一例を示す。なお、発光装置４００Ａと同様の部分については説明を省略することがある。
図２０（Ａ）に示す発光装置４００Ｂは、基板４５３と基板４５４の間に、トランジスタ２０２、トランジスタ２１０、発光デバイス４３０ｂ、及び発光デバイス４３０ｃ等を有する。
基板４５４と保護層４１６とは接着層４４２を介して接着されている。接着層４４２は、発光デバイス４３０ｂ及び発光デバイス４３０ｃそれぞれと重ねて設けられており、発光装置４００Ｂには、固体封止構造が適用されている。
基板４５３と絶縁層２１２とは接着層４５５によって貼り合わされている。
発光装置４００Ｂの作製方法としては、まず、絶縁層２１２、各トランジスタ、各発光デバイス等が設けられた作製基板と、遮光層４１７が設けられた基板４５４と、を接着層４４２によって貼り合わせる。そして、作製基板を剥離し露出した面に基板４５３を貼ることで、作製基板上に形成した各構成要素を、基板４５３に転置する。基板４５３及び基板４５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、発光装置４００Ｂの可撓性を高めることができる。
絶縁層２１２には、それぞれ、絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。
画素電極は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２１０が有する導電層２２２ｂと接続されている。導電層２２２ｂは、絶縁層２１５及び絶縁層２２５に設けられた開口を介して、低抵抗領域２３１ｎと接続される。トランジスタ２１０は、発光デバイスの駆動を制御する機能を有する。
画素電極の端部は、絶縁層４２１によって覆われている。
発光デバイス４３０ｂ、４３０ｃが発する光は、基板４５４側に射出される。基板４５４には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
基板４５３の、基板４５４が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線４６５が導電層４６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ４７２と電気的に接続されている。導電層４６６は、画素電極と同一の導電膜を加工して得ることができる。これにより、接続部２０４とＦＰＣ４７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
トランジスタ２０２及びトランジスタ２１０は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、チャネル形成領域２３１ｉ及び一対の低抵抗領域２３１ｎを有する半導体層、一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と接続する導電層２２２ａ、一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と接続する導電層２２２ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２２５、ゲートとして機能する導電層２２３、並びに、導電層２２３を覆う絶縁層２１５を有する。絶縁層２１１は、導電層２２１とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。絶縁層２２５は、導電層２２３とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。
導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
図２０（Ａ）では、絶縁層２２５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２２５及び絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。
一方、図２０（Ｂ）に示すトランジスタ２０９では、絶縁層２２５は、半導体層２３１のチャネル形成領域２３１ｉと重なり、低抵抗領域２３１ｎとは重ならない。例えば、導電層２２３をマスクとして絶縁層２２５を加工することで、図２０（Ｂ）に示す構造を作製できる。図２０（Ｂ）では、絶縁層２２５及び導電層２２３を覆って絶縁層２１５が設けられ、絶縁層２１５の開口を介して、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂがそれぞれ低抵抗領域２３１ｎと接続されている。さらに、トランジスタを覆う絶縁層２１８を設けてもよい。
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、上記とは異なる表示装置の構成例について説明する。
本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機（ウェアラブル機器）、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ向け機器、メガネ型のＡＲ向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。
［表示モジュール］
図２１（Ａ）に、表示モジュール２８０の斜視図を示す。表示モジュール２８０は、発光装置４００Ｃと、ＦＰＣ２９０と、を有する。なお、表示モジュール２８０が有する表示装置は発光装置４００Ｃに限られず、後述する発光装置４００Ｄまたは発光装置４００Ｅであってもよい。
表示モジュール２８０は、基板２９１及び基板２９２を有する。表示モジュール２８０は、表示部２８１を有する。表示部２８１は、表示モジュール２８０における画像を表示する領域であり、後述する画素部２８４に設けられる各画素からの光を視認できる領域である。
図２１（Ｂ）に、基板２９１側の構成を模式的に示した斜視図を示している。基板２９１上には、回路部２８２と、回路部２８２上の画素回路部２８３と、画素回路部２８３上の画素部２８４と、が積層されている。また、基板２９１上の画素部２８４と重ならない部分に、ＦＰＣ２９０と接続するための端子部２８５が設けられている。端子部２８５と回路部２８２とは、複数の配線により構成される配線部２８６により電気的に接続されている。
画素部２８４は、周期的に配列した複数の画素２８４ａを有する。図２１（Ｂ）の右側に、１つの画素２８４ａの拡大図を示している。画素２８４ａは、発光色が互いに異なる発光デバイス４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃを有する。複数の発光デバイスは、図２１（Ｂ）に示すようにストライプ配列で配置してもよい。ストライプ配列は、高密度に画素回路を配列することが出来るため、高精細な表示装置を提供できる。また、デルタ配列、ペンタイル配列など様々な配列方法を適用することができる。
画素回路部２８３は、周期的に配列した複数の画素回路２８３ａを有する。
１つの画素回路２８３ａは、１つの画素２８４ａが有する３つの発光デバイスの発光を制御する回路である。１つの画素回路２８３ａは、１つの発光デバイスの発光を制御する回路が３つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路２８３ａは、１つの発光デバイスにつき、１つの選択トランジスタと、１つの電流制御用トランジスタ（駆動トランジスタ）と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースまたはドレインの一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
回路部２８２は、画素回路部２８３の各画素回路２８３ａを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、及び、ソース線駆動回路の一方または双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、メモリ回路、及び電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。
ＦＰＣ２９０は、外部から回路部２８２にビデオ信号または電源電位等を供給するための配線として機能する。また、ＦＰＣ２９０上にＩＣが実装されていてもよい。
表示モジュール２８０は、画素部２８４の下側に画素回路部２８３及び回路部２８２の一方または双方が重ねて設けられた構成とすることができるため、表示部２８１の開口率（有効表示面積比）を極めて高くすることができる。例えば表示部２８１の開口率は、４０％以上１００％未満、好ましくは５０％以上９５％以下、より好ましくは６０％以上９５％以下とすることができる。また、画素２８４ａを極めて高密度に配置することが可能で、表示部２８１の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部２８１には、２０００ｐｐｉ以上、好ましくは３０００ｐｐｉ以上、より好ましくは５０００ｐｐｉ以上、さらに好ましくは６０００ｐｐｉ以上であって、２００００ｐｐｉ以下、または３００００ｐｐｉ以下の精細度で、画素２８４ａが配置されることが好ましい。
このような表示モジュール２８０は、極めて高精細であることから、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ向け機器、またはメガネ型のＡＲ向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール２８０の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール２８０は極めて高精細な表示部２８１を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール２８０はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えば腕時計などの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
［発光装置４００Ｃ］
図２２に示す発光装置４００Ｃは、基板３０１、発光デバイス４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ、容量２４０、及び、トランジスタ３１０を有する。
基板３０１は、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）における基板２９１に相当する。
トランジスタ３１０は、基板３０１にチャネル形成領域を有するトランジスタである。基板３０１としては、例えば単結晶シリコン基板などの半導体基板を用いることができる。トランジスタ３１０は、基板３０１の一部、導電層３１１、低抵抗領域３１２、絶縁層３１３、及び、絶縁層３１４を有する。導電層３１１は、ゲート電極として機能する。絶縁層３１３は、基板３０１と導電層３１１の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。低抵抗領域３１２は、基板３０１に不純物がドープされた領域であり、ソースまたはドレインの一方として機能する。絶縁層３１４は、導電層３１１の側面を覆って設けられ、絶縁層として機能する。
また、基板３０１に埋め込まれるように、隣接する２つのトランジスタ３１０の間に素子分離層３１５が設けられている。
また、トランジスタ３１０を覆って絶縁層２６１が設けられ、絶縁層２６１上に容量２４０が設けられている。
容量２４０は、導電層２４１と、導電層２４５と、これらの間に位置する絶縁層２４３を有する。導電層２４１は容量２４０の一方の電極として機能し、導電層２４５は容量２４０の他方の電極として機能し、絶縁層２４３は容量２４０の誘電体として機能する。
導電層２４１は絶縁層２６１上に設けられ、絶縁層２５４に埋め込まれている。導電層２４１は、絶縁層２６１に埋め込まれたプラグ２７１によってトランジスタ３１０のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層２４３は導電層２４１を覆って設けられる。導電層２４５は、絶縁層２４３を介して導電層２４１と重なる領域に設けられている。
容量２４０を覆って、絶縁層２５５が設けられ、絶縁層２５５上に発光デバイス４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ等が設けられている。発光デバイス４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ上には保護層４１６が設けられており、保護層４１６の上面には、樹脂層４１９によって基板４２０が貼り合わされている。
発光デバイスの画素電極は、絶縁層２５５に埋め込まれたプラグ２５６、絶縁層２５４に埋め込まれた導電層２４１、及び、絶縁層２６１に埋め込まれたプラグ２７１によってトランジスタ３１０のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。
［発光装置４００Ｄ］
図２３に示す発光装置４００Ｄは、トランジスタの構成が異なる点で、発光装置４００Ｃと主に相違する。なお、発光装置４００Ｃと同様の部分については説明を省略することがある。
トランジスタ３２０は、チャネルが形成される半導体層に、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）が適用されたトランジスタである。
トランジスタ３２０は、半導体層３２１、絶縁層３２３、導電層３２４、一対の導電層３２５、絶縁層３２６、及び、導電層３２７を有する。
基板３３１は、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）における基板２９１に相当する。基板３３１から絶縁層２５５までの積層構造が、実施の形態１におけるトランジスタを含む層４０１に相当する。基板３３１としては、絶縁性基板または半導体基板を用いることができる。
基板３３１上に、絶縁層３３２が設けられている。絶縁層３３２は、基板３３１から水または水素などの不純物がトランジスタ３２０に拡散すること、及び半導体層３２１から絶縁層３３２側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層３３２としては、例えば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素または酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
絶縁層３３２上に導電層３２７が設けられ、導電層３２７を覆って絶縁層３２６が設けられている。導電層３２７は、トランジスタ３２０の第１のゲート電極として機能し、絶縁層３２６の一部は、第１のゲート絶縁層として機能する。絶縁層３２６の少なくとも半導体層３２１と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層３２６の上面は、平坦化されていることが好ましい。
半導体層３２１は、絶縁層３２６上に設けられる。半導体層３２１は、半導体特性を有する金属酸化物（酸化物半導体ともいう）膜を有することが好ましい。半導体層３２１に好適に用いることのできる材料の詳細については後述する。
一対の導電層３２５は、半導体層３２１上に接して設けられ、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
また、一対の導電層３２５の上面及び側面、並びに半導体層３２１の側面等を覆って絶縁層３２８が設けられ、絶縁層３２８上に絶縁層２６４が設けられている。絶縁層３２８は、半導体層３２１に絶縁層２６４等から水または水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層３２１から酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層３２８としては、上記絶縁層３３２と同様の絶縁膜を用いることができる。
絶縁層３２８及び絶縁層２６４に、半導体層３２１に達する開口が設けられている。当該開口の内部において、絶縁層２６４、絶縁層３２８、及び導電層３２５の側面、並びに半導体層３２１の上面に接する絶縁層３２３と、導電層３２４とが埋め込まれている。導電層３２４は、第２のゲート電極として機能し、絶縁層３２３は第２のゲート絶縁層として機能する。
導電層３２４の上面、絶縁層３２３の上面、及び絶縁層２６４の上面は、それぞれ高さが概略一致するように平坦化処理され、これらを覆って絶縁層３２９及び絶縁層２６５が設けられている。
絶縁層２６４及び絶縁層２６５は、層間絶縁層として機能する。絶縁層３２９は、トランジスタ３２０に絶縁層２６５等から水または水素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層３２９としては、上記絶縁層３２８及び絶縁層３３２と同様の絶縁膜を用いることができる。
一対の導電層３２５の一方と電気的に接続するプラグ２７４は、絶縁層２６５、絶縁層３２９、及び絶縁層２６４に埋め込まれるように設けられている。ここで、プラグ２７４は、絶縁層２６５、絶縁層３２９、絶縁層２６４、及び絶縁層３２８のそれぞれの開口の側面、及び導電層３２５の上面の一部を覆う導電層２７４ａと、導電層２７４ａの上面に接する導電層２７４ｂとを有することが好ましい。このとき、導電層２７４ａとして、水素及び酸素が拡散しにくい導電材料を用いることが好ましい。
発光装置４００Ｄにおける、絶縁層２５４から基板４２０までの構成は、発光装置４００Ｃと同様である。
［発光装置４００Ｅ］
図２４に示す発光装置４００Ｅは、基板３０１にチャネルが形成されるトランジスタ３１０と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタ３２０とが積層された構成を有する。なお、発光装置４００Ｃ、４００Ｄと同様の部分については説明を省略することがある。
トランジスタ３１０を覆って絶縁層２６１が設けられ、絶縁層２６１上に導電層２５１が設けられている。また導電層２５１を覆って絶縁層２６２が設けられ、絶縁層２６２上に導電層２５２が設けられている。導電層２５１及び導電層２５２は、それぞれ配線として機能する。また、導電層２５２を覆って絶縁層２６３及び絶縁層３３２が設けられ、絶縁層３３２上にトランジスタ３２０が設けられている。また、トランジスタ３２０を覆って絶縁層２６５が設けられ、絶縁層２６５上に容量２４０が設けられている。容量２４０とトランジスタ３２０とは、プラグ２７４により電気的に接続されている。
トランジスタ３２０は、画素回路を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ３１０は、画素回路を構成するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路（ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路）を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ３１０及びトランジスタ３２０は、演算回路または記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
このような構成とすることで、発光デバイスの直下に画素回路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示領域の周辺に駆動回路を設ける場合に比べて、表示装置を小型化することが可能となる。
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、高精細な表示装置について説明する。
［画素回路の構成例］
以下では、高精細な表示装置に適した画素、及びその配列方法の例について説明する。
図２５に、画素ユニット７０の回路図の例を示す。画素ユニット７０は、２つの画素（画素７０ａ及び画素７０ｂ）で構成される。また画素ユニット７０には、配線５１ａ、配線５１ｂ、配線５２ａ、配線５２ｂ、配線５２ｃ、配線５２ｄ、配線５３ａ、配線５３ｂ、配線５３ｃ等が接続されている。
画素７０ａは、副画素７１ａ、副画素７２ａ、及び副画素７３ａを有する。画素７０ｂは、副画素７１ｂ、副画素７２ｂ、及び副画素７３ｂを有する。副画素７１ａ、副画素７２ａ、及び副画素７３ａは、それぞれ画素回路４１ａ、画素回路４２ａ、及び画素回路４３ａを有する。また副画素７１ｂ、副画素７２ｂ、及び副画素７３ｂは、それぞれ画素回路４１ｂ、画素回路４２ｂ、及び画素回路４３ｂを有する。
各々の副画素は、画素回路と表示素子６０を有する。例えば副画素７１ａは、画素回路４１ａと表示素子６０を有する。ここでは、表示素子６０として、有機ＥＬ素子等の発光デバイスを用いた場合を示す。
配線５１ａ及び配線５１ｂは、それぞれゲート線としての機能を有する。配線５２ａ、配線５２ｂ、配線５２ｃ、及び配線５２ｄは、それぞれ信号線（データ線ともいう）としての機能を有する。また配線５３ａ、配線５３ｂ、及び配線５３ｃは、表示素子６０に電位を供給する機能を有する。
画素回路４１ａは、配線５１ａ、配線５２ａ、及び配線５３ａと電気的に接続されている。画素回路４２ａは、配線５１ｂ、配線５２ｄ、及び配線５３ａと電気的に接続されている。画素回路４３ａは、配線５１ａ、配線５２ｂ、及び配線５３ｂと電気的に接続されている。画素回路４１ｂは、配線５１ｂ、配線５２ａ、及び配線５３ｂと電気的に接続されている。画素回路４２ｂは、配線５１ａ、配線５２ｃ、及び配線５３ｃと電気的に接続されている。画素回路４３ｂは、配線５１ｂ、配線５２ｂ、及び配線５３ｃと電気的に接続されている。
図２５に示すように、１つの画素に２本のゲート線が接続される構成とすることで、反対にソース線の本数を、ストライプ配置と比べて半分にすることができる。これにより、ソース駆動回路として用いるＩＣの端子数を半分に減らすことが可能となり、部品点数を削減することができる。
また、信号線として機能する１本の配線には、同じ色に対応した画素回路を接続する構成とすることが好ましい。例えば、画素間の輝度のばらつきを補正するために電位が調整された信号を当該配線に供給する場合、補正値は色ごとに大きく異なる場合がある。そのため、１本の信号線に接続される画素回路を、全て同じ色に対応した画素回路とすることで、補正を容易にすることができる。
また各々の画素回路は、トランジスタ６１と、トランジスタ６２と、容量素子６３と、を有している。例えば画素回路４１ａにおいて、トランジスタ６１は、ゲートが配線５１ａと電気的に接続し、ソース又はドレインの一方が配線５２ａと電気的に接続し、ソース又はドレインの他方がトランジスタ６２のゲート、及び容量素子６３の一方の電極と電気的に接続している。トランジスタ６２は、ソース又はドレインの一方が表示素子６０の一方の電極と電気的に接続し、ソース又はドレインの他方が容量素子６３の他方の電極、及び配線５３ａと電気的に接続している。表示素子６０の他方の電極は、電位Ｖ１が与えられる配線と電気的に接続している。
なお、他の画素回路については、図２５に示すようにトランジスタ６１のゲートが接続する配線、トランジスタ６１のソース又はドレインの一方が接続する配線、及び容量素子６３の他方の電極が接続する配線が異なる以外は、画素回路４１ａと同様の構成を有する。
図２５において、トランジスタ６１は選択トランジスタとしての機能を有する。またトランジスタ６２は、表示素子６０と直列接続され、表示素子６０に流れる電流を制御する機能を有する。容量素子６３は、トランジスタ６２のゲートが接続されるノードの電位を保持する機能を有する。なお、トランジスタ６１のオフ状態におけるリーク電流、トランジスタ６２のゲートを介したリーク電流等が極めて小さい場合には、容量素子６３を意図的に設けなくてもよい。
ここで、図２５に示すように、トランジスタ６２はそれぞれ電気的に接続された第１のゲートと第２のゲートを有する構成とすることが好ましい。このように２つのゲートを有する構成とすることで、トランジスタ６２の流すことのできる電流を増大させることができる。特に高精細の表示装置においては、トランジスタ６２のサイズ、特にチャネル幅を大きくすることなく当該電流を増大させることができるため好ましい。
なお、トランジスタ６２が１つのゲートを有する構成としてもよい。このような構成とすることで、第２のゲートを形成する工程が不要となるため、上記に比べて工程を簡略化できる。また、トランジスタ６１が２つのゲートを有する構成としてもよい。このような構成とすることで、いずれのトランジスタもサイズを小さくすることができる。また、各トランジスタの第１のゲートと第２のゲートがそれぞれ電気的に接続する構成とすることができる。または、一方のゲートが異なる配線と電気的に接続する構成としてもよい。その場合、当該配線に与える電位を異ならせることにより、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
また、表示素子６０の一対の電極のうち、トランジスタ６２と電気的に接続する電極が、画素電極に相当する。ここで、図２５では、表示素子６０のトランジスタ６２と電気的に接続する電極を陰極、反対側の電極を陽極とした構成を示している。このような構成は、トランジスタ６２がｎチャネル型のトランジスタの場合に特に有効である。すなわち、トランジスタ６２がオン状態のとき、配線５３ａにより与えられる電位がソース電位となるため、表示素子６０の抵抗のばらつきまたは変動によらず、トランジスタ６２に流れる電流を一定とすることができる。また、画素回路が有するトランジスタとして、ｐチャネル型のトランジスタを用いてもよい。
（実施の形態８）
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物（酸化物半導体ともいう）について説明する。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム、コバルトなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
また、金属酸化物は、スパッタリング法、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、または、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成することができる。
＜結晶構造の分類＞
酸化物半導体の結晶構造としては、アモルファス（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓを含む）、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ＣＡＣ（ｃｌｏｕｄ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、単結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）、及び多結晶（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ）等が挙げられる。
なお、膜または基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）スペクトルを用いて評価することができる。例えば、ＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ－Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを用いて評価することができる。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法またはＳｅｅｍａｎｎ－Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。
例えば、石英ガラス基板では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状がほぼ左右対称である。一方で、結晶構造を有するＩＧＺＯ膜では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称である。ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称であることは、膜中または基板中の結晶の存在を明示している。別言すると、ＸＲＤスペクトルのピークの形状で左右対称でないと、膜または基板は非晶質状態であるとは言えない。
また、膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ Ｂｅａｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう）にて評価することができる。例えば、石英ガラス基板の回折パターンでは、ハローが観察され、石英ガラスは、非晶質状態であることが確認できる。また、室温成膜したＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したＩＧＺＯ膜は、結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態であると結論することはできないと推定される。
＜＜酸化物半導体の構造＞＞
なお、酸化物半導体は、構造に着目した場合、上記とは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、及びｎｃ－ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。
ここで、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、及びａ－ｌｉｋｅ ＯＳの詳細について、説明を行う。
［ＣＡＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＡＣ－ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ－ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ａ－ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ－ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。
なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、１つまたは複数の微小な結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶）で構成される。結晶領域が１つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は１０ｎｍ未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十ｎｍ程度となる場合がある。
また、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタンなどから選ばれた一種、または複数種）において、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能である。よって、（Ｍ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層には元素Ｍが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層にはＺｎが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像において、格子像として観察される。
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜に対し、例えば、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、ｃ軸配向を示すピークが２θ＝３１°またはその近傍に検出される。なお、ｃ軸配向を示すピークの位置（２θの値）は、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成する金属元素の種類、組成などにより変動する場合がある。
また、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点（スポット）が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット（ダイレクトスポットともいう）を対称中心として、点対称の位置に観測される。
上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリー）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないこと、金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化すること、などによって、歪みを許容することができるためと考えられる。
なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動度の低下などを引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ－ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、及びＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。
ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入、欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物及び欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。従って、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ－ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。
［ｎｃ－ＯＳ］
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。別言すると、ｎｃ－ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、または非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。
［ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ］
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。即ち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。
＜＜酸化物半導体の構成＞＞
次に、上述のＣＡＣ－ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ－ＯＳは材料構成に関する。
［ＣＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
さらに、ＣＡＣ－ＯＳとは、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。
ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳを構成する金属元素に対するＩｎ、Ｇａ、及びＺｎの原子数比のそれぞれを、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、及び［Ｚｎ］と表記する。例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳにおいて、第１の領域は、［Ｉｎ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｉｎ］よりも大きい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｇａ］よりも大きい領域である。または、例えば、第１の領域は、［Ｉｎ］が、第２の領域における［Ｉｎ］よりも大きく、且つ、［Ｇａ］が、第２の領域における［Ｇａ］よりも小さい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、第１の領域における［Ｇａ］よりも大きく、且つ、［Ｉｎ］が、第１の領域における［Ｉｎ］よりも小さい領域である。
具体的には、上記第１の領域は、インジウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。また、上記第２の領域は、ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。つまり、上記第１の領域を、Ｉｎを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第２の領域を、Ｇａを主成分とする領域と言い換えることができる。
なお、上記第１の領域と、上記第２の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
また、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とする領域と、一部にＩｎを主成分とする領域とが、それぞれモザイク状であり、これらの領域がランダムに存在している構成をいう。よって、ＣＡＣ－ＯＳは、金属元素が不均一に分布した構造を有していると推測される。
ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ－ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
また、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
ここで、第１の領域は、第２の領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、第１の領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、第１の領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
一方、第２の領域は、第１の領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、第２の領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制することができる。
従って、ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ－ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。導電性の機能と絶縁性の機能とを分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。よって、ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。
また、ＣＡＣ－ＯＳを用いたトランジスタは、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ－ＯＳは、表示装置をはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ＣＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は１×１０１７ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１３ｃｍ－３以下、より好ましくは１×１０１１ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１０ｃｍ－３未満であり、１×１０－９ｃｍ－３以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ場合がある。
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
＜不純物＞
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンまたは炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンまたは炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンまたは炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。または、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満にする。
不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
（実施の形態９）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について図２６乃至図２９を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、高精細化、高解像度化、大型化のそれぞれが容易である。したがって、本発明の一態様の表示装置は、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
また、本発明の一態様の表示装置は、低いコストで作製できるため、電子機器の製造コストを低減することができる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機（ウェアラブル機器）、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ向け機器、メガネ型のＡＲ向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。また、ウェアラブル機器としては、ＳＲ（Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、及び、ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器も挙げられる。
本発明の一態様の表示装置は、ＨＤ（画素数１２８０×７２０）、ＦＨＤ（画素数１９２０×１０８０）、ＷＱＨＤ（画素数２５６０×１４４０）、ＷＱＸＧＡ（画素数２５６０×１６００）、４Ｋ２Ｋ（画素数３８４０×２１６０）、８Ｋ４Ｋ（画素数７６８０×４３２０）といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、又はそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密度（精細度）は、３００ｐｐｉ以上が好ましく、５００ｐｐｉ以上がより好ましく、１０００ｐｐｉ以上がより好ましく、２０００ｐｐｉ以上がより好ましく、３０００ｐｐｉ以上がより好ましく、５０００ｐｐｉ以上がより好ましく、７０００ｐｐｉ以上がさらに好ましい。このように高い解像度または高い精細度を有する表示装置を用いることで、携帯型または家庭用途などのパーソナルユースの電子機器において、臨場感及び奥行き感などをより高めることが可能となる。
本実施の形態の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
本実施の形態の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像及び情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
本実施の形態の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。
図２６（Ａ）に示す電子機器６５００は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。
電子機器６５００は、筐体６５０１、表示部６５０２、電源ボタン６５０３、ボタン６５０４、スピーカ６５０５、マイク６５０６、カメラ６５０７、及び光源６５０８等を有する。表示部６５０２はタッチパネル機能を備える。
表示部６５０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２６（Ｂ）は、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。
筐体６５０１の表示面側には透光性を有する保護部材６５１０が設けられ、筐体６５０１と保護部材６５１０に囲まれた空間内に、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、タッチセンサパネル６５１３、プリント基板６５１７、バッテリ６５１８等が配置されている。
保護部材６５１０には、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、及びタッチセンサパネル６５１３が接着層（図示しない）により固定されている。
表示部６５０２よりも外側の領域において、表示パネル６５１１の一部が折り返されており、当該折り返された部分にＦＰＣ６５１５が接続されている。ＦＰＣ６５１５には、ＩＣ６５１６が実装されている。ＦＰＣ６５１５は、プリント基板６５１７に設けられた端子に接続されている。
表示パネル６５１１には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイ（可撓性を有する表示装置）を適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル６５１１が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ６５１８を搭載することもできる。また、表示パネル６５１１の一部を折り返して、画素部の裏側にＦＰＣ６５１５との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
図２７（Ａ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２７（Ａ）に示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間など）の情報通信を行うことも可能である。
図２７（Ｂ）に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２７（Ｃ）及び図２７（Ｄ）に、デジタルサイネージの一例を示す。
図２７（Ｃ）に示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図２７（Ｄ）は円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。
図２７（Ｃ）及び図２７（Ｄ）において、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
また、図２７（Ｃ）及び図２７（Ｄ）に示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザが所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。
また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図２８（Ａ）は、ファインダー８１００を取り付けた状態のカメラ８０００の外観を示す図である。
カメラ８０００は、筐体８００１、表示部８００２、操作ボタン８００３、シャッターボタン８００４等を有する。またカメラ８０００には、着脱可能なレンズ８００６が取り付けられている。なお、カメラ８０００は、レンズ８００６と筐体とが一体となっていてもよい。
カメラ８０００は、シャッターボタン８００４を押す、またはタッチパネルとして機能する表示部８００２をタッチすることにより撮像することができる。
筐体８００１は、電極を有するマウントを有し、ファインダー８１００のほか、ストロボ装置等を接続することができる。
ファインダー８１００は、筐体８１０１、表示部８１０２、ボタン８１０３等を有する。
筐体８１０１は、カメラ８０００のマウントと係合するマウントにより、カメラ８０００に取り付けられている。ファインダー８１００はカメラ８０００から受信した映像等を表示部８１０２に表示させることができる。
ボタン８１０３は、電源ボタン等としての機能を有する。
カメラ８０００の表示部８００２、及びファインダー８１００の表示部８１０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。なお、ファインダーが内蔵されたカメラ８０００であってもよい。
図２８（Ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ８２００の外観を示す図である。
ヘッドマウントディスプレイ８２００は、装着部８２０１、レンズ８２０２、本体８２０３、表示部８２０４、ケーブル８２０５等を有している。また装着部８２０１には、バッテリ８２０６が内蔵されている。
ケーブル８２０５は、バッテリ８２０６から本体８２０３に電力を供給する。本体８２０３は無線受信機等を備え、受信した映像情報を表示部８２０４に表示させることができる。また、本体８２０３はカメラを備え、使用者の眼球またはまぶたの動きの情報を入力手段として用いることができる。
また、装着部８２０１には、使用者に触れる位置に、使用者の眼球の動きに伴って流れる電流を検知可能な複数の電極が設けられ、視線を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流により、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部８２０１には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部８２０４に表示する機能、使用者の頭部の動きに合わせて表示部８２０４に表示する映像を変化させる機能などを有していてもよい。
表示部８２０４に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２８（Ｃ）乃至図２８（Ｅ）は、ヘッドマウントディスプレイ８３００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８３００は、筐体８３０１と、表示部８３０２と、バンド状の固定具８３０４と、一対のレンズ８３０５と、を有する。
使用者は、レンズ８３０５を通して、表示部８３０２の表示を視認することができる。なお、表示部８３０２を湾曲して配置させると、使用者が高い臨場感を感じることができるため好ましい。また、表示部８３０２の異なる領域に表示された別の画像を、レンズ８３０５を通して視認することで、視差を用いた３次元表示等を行うこともできる。なお、表示部８３０２を１つ設ける構成に限られず、表示部８３０２を２つ設け、使用者の片方の目につき１つの表示部を配置してもよい。
表示部８３０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、極めて高い精細度を実現することも可能である。例えば、図２８（Ｅ）のようにレンズ８３０５を用いて表示を拡大して視認される場合でも、使用者に画素が視認されにくい。つまり、表示部８３０２を用いて、使用者に現実感の高い映像を視認させることができる。
図２８（Ｆ）は、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ８４００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８４００は、一対の筐体８４０１と、装着部８４０２と、緩衝部材８４０３と、を有する。一対の筐体８４０１内には、それぞれ、表示部８４０４及びレンズ８４０５が設けられる。一対の表示部８４０４に互いに異なる画像を表示させることで、視差を用いた３次元表示を行うことができる。
使用者は、レンズ８４０５を通して表示部８４０４を視認することができる。レンズ８４０５はピント調整機構を有し、使用者の視力に応じて位置を調整することができる。表示部８４０４は、正方形または横長の長方形であることが好ましい。これにより、臨場感を高めることができる。
装着部８４０２は、使用者の顔のサイズに応じて調整でき、かつ、ずれ落ちることのないよう、可塑性及び弾性を有することが好ましい。また、装着部８４０２の一部は、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有していることが好ましい。これにより、別途イヤフォン、スピーカなどの音響機器を必要とせず、装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。なお、筐体８４０１内に、無線通信により音声データを出力する機能を有していてもよい。
装着部８４０２と緩衝部材８４０３は、使用者の顔（額、頬など）に接触する部分である。緩衝部材８４０３が使用者の顔と密着することにより、光漏れを防ぐことができ、より没入感を高めることができる。緩衝部材８４０３は、使用者がヘッドマウントディスプレイ８４００を装着した際に使用者の顔に密着するよう、柔らかな素材を用いることが好ましい。例えばゴム、シリコーンゴム、ウレタン、スポンジなどの素材を用いることができる。また、スポンジ等の表面を布、革（天然皮革または合成皮革）、などで覆ったものを用いると、使用者の顔と緩衝部材８４０３との間に隙間が生じにくく光漏れを好適に防ぐことができる。また、このような素材を用いると、肌触りが良いことに加え、寒い季節などに装着した際に、使用者に冷たさを感じさせないため好ましい。緩衝部材８４０３または装着部８４０２などの、使用者の肌に触れる部材は、取り外し可能な構成とすると、クリーニングまたは交換が容易となるため好ましい。
図２９（Ａ）乃至図２９（Ｆ）に示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。
図２９（Ａ）乃至図２９（Ｆ）に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
表示部９００１に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２９（Ａ）乃至図２９（Ｆ）に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図２９（Ａ）は、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１は、文字及び画像情報をその複数の面に表示することができる。図２９（Ａ）では３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メール、ＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示してもよい。
図２９（Ｂ）は、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示された情報９０５３を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
図２９（Ｃ）は、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチ（登録商標）として用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００を、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信させることによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図２９（Ｄ）乃至図２９（Ｆ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図２９（Ｄ）は携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２９（Ｆ）は折り畳んだ状態、図２９（Ｅ）は図２９（Ｄ）と図２９（Ｆ）の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。例えば、表示部９００１は、曲率半径０．１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
本実施例では、本発明の一態様の有機ＥＬ素子（以下発光素子と称する）および比較例の発光素子について詳しく説明する。本実施例で用いた代表的な有機化合物の構造式を以下に示す。
Figure 2023079216000016
（発光素子１の作製方法）
まず、ガラス基板上に、銀１００ｎｍおよび酸化珪素を含むインジウム錫酸化物８５ｎｍ（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極として陽極１０１を形成した。なお、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１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、陽極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、上記構造式（ｉ）で表されるＮ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と、分子量６７２でフッ素を含む電子アクセプタ材料（ＯＣＨＤ－００３）とを、重量比で１：０．０５（＝ＰＣＢＢｉＦ：ＯＣＨＤ－００３）となるように１０ｎｍ共蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
次に、正孔注入層１１１上に、ＰＣＢＢｉＦを膜厚３０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を成膜し、その後、上記構造式（ｉｉ）で表されるＮ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－［４－（４－ジベンゾフラニル）フェニル］－［１，１’：４’，１’’－ターフェニル］－４－アミン（略称：ＹＧＴＰＤＢｆＢ）を膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、電子ブロック層を形成した。
また、電子ブロック層上に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される２－（１０－フェニル－９－アントラセニル）－ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン（略称：Ｂｎｆ（ＩＩ）ＰｈＡ）と上記構造式（ｉｖ）で表される３，１０－ビス［Ｎ－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）とを重量比で１：０．０１５（＝Ｂｎｆ（ＩＩ）ＰｈＡ：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）、膜厚２０ｎｍとなるように共蒸着して発光層１１３を形成した。
その後、発光層１１３上に、上記構造式（ｖ）で表される２－（ビフェニル－２－イル）－４－［３－（２，６－ジメチルピリジン－３－イル）－５－（３，５－ジシクロヘキシルフェニル）］フェニル－６－フェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、第１の電子輸送層１１４－１を形成し、続けて上記構造式（ｖｉ）で表される２－［３－（２，６－ジメチル－３－ピリジニル）－５－（９－フェナントレニル）フェニル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＰｎ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜して第２の電子輸送層１１４－２を形成した。
第２の電子輸送層１１４－２上に、上記構造式（ｖｉｉ）で表される４，７－ジ－１－ピロリジニル－１，１０－フェナントロリン（略称：Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎ）を１ｎｍ、続いてフッ化リチウムを２ｎｍ成膜して電子注入層１１５を形成した。
最後に銀とマグネシウムを１０：１（体積比）となるように１５ｎｍ共蒸着して陰極１０２を形成した後、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）を７０ｎｍ蒸着してキャップ層を形成し、発光素子１を作製した。
（比較発光素子１の作製方法）
比較発光素子１は、発光素子１における第１の電子輸送層１１４－１をｍＰｎ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎに、第２の電子輸送層１１４－２をｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎに変え、正孔輸送層１１２の膜厚を２５ｎｍとした他は、発光素子１と同様に作製した。すなわち比較発光素子１は、発光素子１における第１の電子輸送層１１４－１の材料と、第２の電子輸送層１１４－２の材料とを交換して作製した発光素子である。
上記発光素子１および比較発光素子１の素子構造を下の表にまとめた。
Figure 2023079216000017
上記発光素子１および比較発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。
発光素子１および比較発光素子１の輝度－電圧特性を図３０に、電流密度－電圧特性を図３１に、外部量子効率－輝度特性を図３２に、パワー効率－輝度特性を図３３に、発光スペクトルを図３４に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表８に示す。なお、輝度、ＣＩＥ色度および発光スペクトルの測定には分光放射輝度計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用い、常温で測定した。また、外部量子効率は、測定した輝度と発光スペクトルを用い、配光特性がランバーシアン型であると仮定し算出した。
Figure 2023079216000018
図３０乃至図３４および表８より、発光素子１は、比較発光素子１と比較して、駆動電圧が低く、電流効率、パワー効率等の発光効率の良い、良好な特性を備えた発光素子であることがわかった。
ここで、各発光素子について、電子輸送層に用いた電子輸送性を有する有機化合物の蒸着膜のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）についてまとめた結果を下の表に示す。また、先に形成された基板側の電子輸送層（第１の電子輸送層）に用いられた電子輸送材料のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅから後に形成された電子輸送層（第２の電子輸送層）に用いられた電子輸送材料のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを差し引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ）も併せて下表に示した。なお、ｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎのＬＵＭＯ準位は－２．９３ｅＶ、ｍＰｎ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎのＬＵＭＯ準位は－２．９８ｅＶと同等の値であることから、発光素子１および比較発光素子１はポテンシャルに由来する障壁が生じ難い構成である。
Figure 2023079216000019
このように、比較発光素子１は電子輸送層におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが－１０（ｍＶ／ｎｍ）より小さいことから、電子の注入性が低下し、駆動電圧の上昇を招いている。一方で、電子輸送層におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である発光素子１は電子の注入性が改善し駆動電圧が低い良好な特性を有する発光素子となることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の有機ＥＬ素子（以下発光素子と称する）および比較例の発光素子について詳しく説明する。本実施例で用いた代表的な有機化合物の構造式を以下に示す。
Figure 2023079216000020
（発光素子２の作製方法）
まず、ガラス基板上に、銀１００ｎｍおよび酸化珪素を含むインジウム錫酸化物８５ｎｍ（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極として陽極１０１を形成した。なお、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１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、陽極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、上記構造式（ｉ）で表されるＮ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と、分子量６７２でフッ素を含む電子アクセプタ材料（ＯＣＨＤ－００３）とを、重量比で１：０．０５（＝ＰＣＢＢｉＦ：ＯＣＨＤ－００３）となるように１０ｎｍ共蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
次に、正孔注入層１１１上に、ＰＣＢＢｉＦを膜厚２５ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を成膜し、その後、上記構造式（ｉｉ）で表されるＮ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－［４－（４－ジベンゾフラニル）フェニル］－［１，１’：４’，１’’－ターフェニル］－４－アミン（略称：ＹＧＴＰＤＢｆＢ）を膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、電子ブロック層を形成した。
また、電子ブロック層上に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される２－（１０－フェニル－９－アントラセニル）－ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン（略称：Ｂｎｆ（ＩＩ）ＰｈＡ）と上記構造式（ｉｖ）で表される３，１０－ビス［Ｎ－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）とを重量比で１：０．０１５（＝Ｂｎｆ（ＩＩ）ＰｈＡ：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）、膜厚２０ｎｍとなるように共蒸着して発光層１１３を形成した。
その後、発光層１１３上に、上記構造式（ｉｘ）で表される２－（ビフェニル－２－イル）－４－［３－（２，６－ジメチルピリジン－３－イル）－５－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）］フェニル－６－フェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、第１の電子輸送層１１４－１を形成し、続いて上記構造式（ｖｉ）で表される２－［３－（２，６－ジメチル－３－ピリジニル）－５－（９－フェナントレニル）フェニル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＰｎ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜して第２の電子輸送層１１４－２を形成した。
第２の電子輸送層１１４－２上に、上記構造式（ｖｉｉ）で表される４，７－ジ－１－ピロリジニル－１，１０－フェナントロリン（略称：Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎ）を１ｎｍ、続いてフッ化リチウムを２ｎｍ成膜して電子注入層１１５を形成した。
最後に銀とマグネシウムを１０：１（体積比）となるように１５ｎｍ共蒸着して陰極１０２を形成した後、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）を７０ｎｍ蒸着してキャップ層を形成し、発光素子１を作製した。
（比較発光素子２の作製方法）
比較発光素子２は、発光素子２における第１の電子輸送層１１４－１をｍＰｎ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎに、第２の電子輸送層１１４－２をｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎに変えた他は、発光素子２と同様に作製した。すなわち比較発光素子２は、発光素子２における第１の電子輸送層１１４－１の材料と、第２の電子輸送層１１４－２の材料とを交換して作製した発光素子である。
上記発光素子２および比較発光素子２の素子構造を下の表にまとめた。
Figure 2023079216000021
上記発光素子２および比較発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。
発光素子２および比較発光素子２の輝度－電圧特性を図３５に、電流密度－電圧特性を図３６に、外部量子効率－輝度特性を図３７に、パワー効率－輝度特性を図３８に、発光スペクトルを図３９に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表１１に示す。なお、輝度、ＣＩＥ色度および発光スペクトルの測定には分光放射輝度計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用い、常温で測定した。また、外部量子効率は、測定した輝度と発光スペクトルを用い、配光特性がランバーシアン型であると仮定し算出した。
Figure 2023079216000022
図３５乃至図３９および表１１より、発光素子２は、比較発光素子２と比較して、駆動電圧が低く、電流効率、パワー効率等の発光効率の良い、良好な特性を備えた発光素子であることがわかった。
ここで、各発光素子について、電子輸送層に用いた電子輸送性を有する有機化合物の蒸着膜のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）についてまとめた結果を下の表に示す。また、先に形成された基板側の電子輸送層（第１の電子輸送層）に用いられた電子輸送材料のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅから後に形成された電子輸送層（第２の電子輸送層）に用いられた電子輸送材料のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを差し引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ）も併せて下表に示した。なお、ｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎのＬＵＭＯ準位は－２．９３ｅＶ、ｍＰｎ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎのＬＵＭＯ準位は－２．９８ｅＶと同等の値であることから、発光素子２および比較発光素子２はポテンシャルに由来する障壁が生じ難い構成である。
Figure 2023079216000023
このように、比較発光素子２は電子輸送層におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが－１０（ｍＶ／ｎｍ）より小さいことから、電子の注入性が低下し、駆動電圧の上昇を招いている。一方で、電子輸送層におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である発光素子２は電子の注入性が改善し駆動電圧が低い良好な特性を有する発光素子となることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の有機ＥＬ素子（以下発光素子と称する）および比較例の発光素子について詳しく説明する。本実施例で用いた代表的な有機化合物の構造式を以下に示す。
Figure 2023079216000024
（発光素子３の作製方法）
まず、ガラス基板上に、銀１００ｎｍおよび酸化珪素を含むインジウム錫酸化物８５ｎｍ（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極として陽極１０１を形成した。なお、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１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、陽極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、上記構造式（ｉ）で表されるＮ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と、分子量６７２でフッ素を含む電子アクセプタ材料（ＯＣＨＤ－００３）とを、重量比で１：０．０５（＝ＰＣＢＢｉＦ：ＯＣＨＤ－００３）となるように１０ｎｍ共蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
次に、正孔注入層１１１上に、ＰＣＢＢｉＦを膜厚３０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を成膜し、その後、上記構造式（ｉｉ）で表されるＮ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－［４－（４－ジベンゾフラニル）フェニル］－［１，１’：４’，１’’－ターフェニル］－４－アミン（略称：ＹＧＴＰＤＢｆＢ）を膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、電子ブロック層を形成した。
また、電子ブロック層上に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される２－（１０－フェニル－９－アントラセニル）－ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン（略称：Ｂｎｆ（ＩＩ）ＰｈＡ）と上記構造式（ｉｖ）で表される３，１０－ビス［Ｎ－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）とを重量比で１：０．０１５（＝Ｂｎｆ（ＩＩ）ＰｈＡ：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）、膜厚２０ｎｍとなるように共蒸着して発光層１１３を形成した。
その後、発光層１１３上に、上記構造式（ｉｘ）で表される２－（ビフェニル－２－イル）－４－［３－（２，６－ジメチルピリジン－３－イル）－５－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）］フェニル－６－フェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、第１の電子輸送層１１４－１を形成し、続けて上記構造式（ｖ）で表される２－（ビフェニル－２－イル）－４－［３－（２，６－ジメチルピリジン－３－イル）－５－（３，５－ジシクロヘキシルフェニル）］フェニル－６－フェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜して第２の電子輸送層１１４－２を形成した。
第２の電子輸送層１１４－２上に、上記構造式（ｖｉｉ）で表される４，７－ジ－１－ピロリジニル－１，１０－フェナントロリン（略称：Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎ）を１ｎｍ、続いてフッ化リチウムを２ｎｍ成膜して電子注入層１１５を形成した。
最後に銀とマグネシウムを１０：１（体積比）となるように１５ｎｍ共蒸着して第２の電極である陰極１０２を形成した後、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）を７０ｎｍ蒸着してキャップ層を形成し、発光素子１を作製した。
（比較発光素子３の作製方法）
比較発光素子３は、発光素子３における第１の電子輸送層１１４－１をｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎに、第２の電子輸送層１１４－２をｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎに変えた他は、発光素子３と同様に作製した。すなわち比較発光素子３は、発光素子３における第１の電子輸送層１１４－１の材料と、第２の電子輸送層１１４－２の材料とを交換して作製した発光素子である。
上記発光素子３および比較発光素子３の素子構造を下の表にまとめた。
Figure 2023079216000025
上記発光素子３および比較発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。
発光素子３および比較発光素子３の輝度－電圧特性を図４０に、電流密度－電圧特性を図４１に、外部量子効率－輝度特性を図４２に、パワー効率－輝度特性を図４３に、発光スペクトルを図４４に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表１４に示す。なお、輝度、ＣＩＥ色度および発光スペクトルの測定には分光放射輝度計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用い、常温で測定した。また、外部量子効率は、測定した輝度と発光スペクトルを用い、配光特性がランバーシアン型であると仮定し算出した。
Figure 2023079216000026
図４０乃至図４４および表１４より、発光素子３は、比較発光素子３と比較して、駆動電圧が低く、電流効率、パワー効率等の発光効率の良い、良好な特性を備えた発光素子であることがわかった。
ここで、各発光素子について、電子輸送層に用いた電子輸送性を有する有機化合物の蒸着膜のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）についてまとめた結果を下の表に示す。また、先に形成された基板側の電子輸送層（第１の電子輸送層）に用いられた電子輸送材料のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅから後に形成された電子輸送層（第２の電子輸送層）に用いられた電子輸送材料のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅを差し引いた値（ΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ）も併せて下表に示した。なお、ｏＢＰ－ｍｍｃｈＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎもｏＢＰ－ｍｍｔＢｕＰｈ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎのＬＵＭＯ準位も－２．９３ｅＶであることから、発光素子３および比較発光素子３はポテンシャルに由来する障壁が生じ難い構成である。
Figure 2023079216000027
このように、比較発光素子３は電子輸送層におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが－１０（ｍＶ／ｎｍ）より小さいことから、電子の注入性が低下し、駆動電圧の上昇を招いている。一方で、電子輸送層におけるΔＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅが－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である発光素子３は電子の注入性が改善し駆動電圧が低い良好な特性を有する発光素子となることがわかった。
１０ 基板
１１ 陽極
１２ 陰極
２０ 正孔輸送層
２１ 第１の正孔輸送層
２２ 第２の正孔輸送層
３０ 電子輸送層
３１ 第１の電子輸送層
３２ 第２の電子輸送層
４０ 発光層
４１ａ 画素回路
４１ｂ 画素回路
４２ａ 画素回路
４２ｂ 画素回路
４３ａ 画素回路
４３ｂ 画素回路
５０ 光電変換層
５１ａ 配線
５１ｂ 配線
５２ａ 配線
５２ｂ 配線
５２ｃ 配線
５２ｄ 配線
５３ａ 配線
５３ｂ 配線
５３ｃ 配線
６０ 表示素子
６１ トランジスタ
６２ トランジスタ
６３ 容量素子
７０ 画素ユニット
７０ａ 画素
７０ｂ 画素
７１ａ 副画素
７１ｂ 副画素
７２ａ 副画素
７２ｂ 副画素
７３ａ 副画素
７３ｂ 副画素
１００ 基板
１０１ 陽極
１０１Ｂ 陽極
１０１Ｇ 陽極
１０１Ｒ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０３Ｂ ＥＬ層
１０３Ｂｂ ＥＬ膜
１０３Ｇ ＥＬ層
１０３Ｇｂ ＥＬ膜
１０３Ｒ ＥＬ層
１０３Ｒｂ ＥＬ膜
１１０Ｂ 発光素子
１１０Ｇ 発光素子
１１０Ｒ 発光素子
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１２－１ 第１の正孔輸送層
１１２－２ 第２の正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１４－１ 第１の電子輸送層
１１４－２ 第２の電子輸送層
１１５ 電子注入層
１１６ 電荷発生層
１１７ Ｐ型層
１１８ 電子リレー層
１１９ 電子注入バッファ層
１２１ 絶縁層
１３０ 接続部
１３１ 保護層
１４３ａ レジストマスク
１４３ｂ レジストマスク
１４３ｃ レジストマスク
１４４ａ 犠牲膜
１４４ｂ 犠牲膜
１４４ｃ 犠牲膜
１４５ａ 犠牲層
１４５ｂ 犠牲層
１４５ｃ 犠牲層
１４６ａ 保護膜
１４６ｂ 保護膜
１４６ｃ 保護膜
１４７ａ 保護層
１４７ｂ 保護層
１４７ｃ 保護層
２０１ トランジスタ
２０２ トランジスタ
２０４ 接続部
２０５ トランジスタ
２０９ トランジスタ
２１０ トランジスタ
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１５ 絶縁層
２１８ 絶縁層
２２１ 導電層
２２２ａ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２３ 導電層
２２５ 絶縁層
２２８ 領域
２３１ 半導体層
２３１ｉ チャネル形成領域
２３１ｎ 低抵抗領域
２４０ 容量
２４１ 導電層
２４２ 接続層
２４３ 絶縁層
２４５ 導電層
２５１ 導電層
２５２ 導電層
２５４ 絶縁層
２５５ 絶縁層
２５６ プラグ
２６１ 絶縁層
２６２ 絶縁層
２６３ 絶縁層
２６４ 絶縁層
２６５ 絶縁層
２７１ プラグ
２７４ プラグ
２７４ａ 導電層
２７４ｂ 導電層
２８０ 表示モジュール
２８１ 表示部
２８２ 回路部
２８３ 画素回路部
２８３ａ 画素回路
２８４ 画素部
２８４ａ 画素
２８５ 端子部
２８６ 配線部
２９０ ＦＰＣ
２９１ 基板
２９２ 基板
３０１ 基板
３１０ トランジスタ
３１１ 導電層
３１２ 低抵抗領域
３１３ 絶縁層
３１４ 絶縁層
３１５ 素子分離層
３２０ トランジスタ
３２１ 半導体層
３２３ 絶縁層
３２４ 導電層
３２５ 導電層
３２６ 絶縁層
３２７ 導電層
３２８ 絶縁層
３２９ 絶縁層
３３１ 基板
３３２ 絶縁層
４００ 発光装置
４００Ａ 発光装置
４００Ｂ 発光装置
４００Ｃ 発光装置
４００Ｄ 発光装置
４００Ｅ 発光装置
４０１ 層
４１１ａ 画素電極
４１１ｂ 画素電極
４１１ｃ 画素電極
４１６ 保護層
４１６ａ 無機絶縁層
４１６ｂ 有機絶縁層
４１６ｃ 無機絶縁層
４１７ 遮光層
４１９ 樹脂層
４２０ 基板
４２１ 絶縁層
４２６ａ 光学調整層
４２６ｂ 光学調整層
４２６ｃ 光学調整層
４３０ａ 発光デバイス
４３０ｂ 発光デバイス
４３０ｃ 発光デバイス
４４２ 接着層
４４３ 空間
４５１ 基板
４５２ 基板
４５３ 基板
４５４ 基板
４５５ 接着層
４６２ 表示部
４６４ 回路
４６５ 配線
４６６ 導電層
４７２ ＦＰＣ
４７３ ＩＣ
５０１ 陽極
５０２ 陰極
５０３ ＥＬ層
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 電荷発生層
５１５ ＥＬ層
６０１ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
６０２ 画素部
６０３ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
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ＦＥＴ
６１２ 電流制御用ＦＥＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 有機ＥＬ素子
７００ 基板
７０１ 陽極
７０２ 正孔注入層
７０３ 第１の電子輸送層
７０４ 第２の電子輸送層
７０５ 電子注入層
７０６ 陰極
８００ 基板
８０１ 陽極
８０２ 正孔注入層
８０３ 第１の正孔輸送層
８０４ 第２の正孔輸送層
８０５ 電子注入層
８０６ 陰極
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
１００１ 基板
１００２ 下地絶縁膜
１００３ ゲート絶縁膜
１００６ ゲート電極
１００７ ゲート電極
１００８ ゲート電極
１０２０ 第１の層間絶縁膜
１０２１ 第２の層間絶縁膜
１０２２ 電極
１０２４Ｗ 陽極
１０２４Ｒ 陽極
１０２４Ｇ 陽極
１０２４Ｂ 陽極
１０２５ 隔壁
１０２８ ＥＬ層
１０２９ 第２の電極
１０３１ 封止基板
１０３２ シール材
１０３３ 基材
１０３４Ｒ 赤色の着色層
１０３４Ｇ 緑色の着色層
１０３４Ｂ 青色の着色層
１０３５ ブラックマトリクス
１０３６ オーバーコート層
１０３７ 第３の層間絶縁膜
１０４０ 画素部
１０４１ 駆動回路部
１０４２ 周辺部
６５００ 電子機器
６５０１ 筐体
６５０２ 表示部
６５０３ 電源ボタン
６５０４ ボタン
６５０５ スピーカ
６５０６ マイク
６５０７ カメラ
６５０８ 光源
６５１０ 保護部材
６５１１ 表示パネル
６５１２ 光学部材
６５１３ タッチセンサパネル
６５１５ ＦＰＣ
６５１６ ＩＣ
６５１７ プリント基板
６５１８ バッテリ
７０００ 表示部
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ スタンド
７１１１ リモコン操作機
７２００ ノート型パーソナルコンピュータ
７２１１ 筐体
７２１２ キーボード
７２１３ ポインティングデバイス
７２１４ 外部接続ポート
７３００ デジタルサイネージ
７３０１ 筐体
７３０３ スピーカ
７３１１ 情報端末機
７４００ デジタルサイネージ
７４０１ 柱
７４１１ 情報端末機
８０００ カメラ
８００１ 筐体
８００２ 表示部
８００３ 操作ボタン
８００４ シャッターボタン
８００６ レンズ
８１００ ファインダー
８１０１ 筐体
８１０２ 表示部
８１０３ ボタン
８２００ ヘッドマウントディスプレイ
８２０１ 装着部
８２０２ レンズ
８２０３ 本体
８２０４ 表示部
８２０５ ケーブル
８２０６ バッテリ
８３００ ヘッドマウントディスプレイ
８３０１ 筐体
８３０２ 表示部
８３０４ 固定具
８３０５ レンズ
８４００ ヘッドマウントディスプレイ
８４０１ 筐体
８４０２ 装着部
８４０３ 緩衝部材
８４０４ 表示部
８４０５ レンズ
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５０ アイコン
９０５１ 情報
９０５２ 情報
９０５３ 情報
９０５４ 情報
９０５５ ヒンジ
９１０１ 携帯情報端末
９１０２ 携帯情報端末
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末

Claims (11)

  1. 基板上に形成された第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、
    前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、
    前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記基板側に位置し、
    前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層と、は接しており、
    前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  2. 第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、
    前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、
    前記第１の電極はトランジスタに電気的に接続しており、
    前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、
    前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、
    前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  3. 絶縁層上に形成された第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、を有し、
    前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、
    前記絶縁層上には外部接続電極が設けられており、
    前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記絶縁層側に位置し、
    前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、
    前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  4. 基板上に形成された第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する電子輸送層と、活性層と、を有し、
    前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、
    前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記基板側に位置し、
    前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層と、は接しており、
    前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  5. 第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する電子輸送層と、活性層と、を有し、
    前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、
    前記第１の電極はトランジスタに電気的に接続しており、
    前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、
    前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、
    前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  6. 絶縁層上に形成された第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する電子輸送層と、活性層と、を有し、
    前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、
    前記絶縁層上には外部接続電極が設けられており、
    前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記絶縁層側に位置し、
    前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、
    前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  7. 基板上に形成された第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、電子輸送層と、を有し、
    前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、
    前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、
    前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記基板側に位置し、
    前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記基板側に位置し、
    前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層と、は接しており、
    前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層と、は接しており、
    前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、
    前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  8. 第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、電子輸送層と、を有し、
    前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、
    前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、
    前記第１の電極はトランジスタに電気的に接続しており、
    前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、
    前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記第１の電極側に位置し、
    前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、
    前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、
    前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、
    前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  9. 絶縁層上に形成された第１の電極および第２の電極と、
    前記第１の電極および前記第２の電極の間に位置する正孔輸送層と、活性層と、電子輸送層と、を有し、
    前記正孔輸送層は、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、を有し、
    前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と、第２の電子輸送層と、を有し、
    前記絶縁層上には外部接続電極が設けられており、
    前記第１の正孔輸送層は、前記第２の正孔輸送層よりも前記絶縁層側に位置し、
    前記第１の電子輸送層は、前記第２の電子輸送層よりも前記絶縁層側に位置し、
    前記第１の正孔輸送層と、前記第２の正孔輸送層とは接しており、
    前記第１の電子輸送層と、前記第２の電子輸送層とは接しており、
    前記第１の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の正孔輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が１０（ｍＶ／ｎｍ）以下であり、
    前記第１の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）から、前記第２の電子輸送層のＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）を引いた値が－１０（ｍＶ／ｎｍ）以上である有機半導体素子。（ただし、ＧＳＰ＿ｓｌｏｐｅ（ｍＶ／ｎｍ）は、膜の表面の電位がＶ（ｍＶ）、膜厚がｄ（ｎｍ）であるときに、Ｖ／ｄで表されるパラメータである。）
  10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の有機半導体素子が有する構造を有し、
    前記第１の電極および前記第２の電極の一方が陽極、他方が陰極であり、
    前記活性層が発光層であり、
    前記発光層が、前記正孔輸送層と前記陰極の間、または、前記電子輸送層と前記陽極の間、に位置する有機ＥＬ素子。
  11. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の有機半導体素子が有する構造を有し、
    前記第１の電極および前記第２の電極の一方が陽極、他方が陰極であり、
    前記活性層が光電変換層であり、
    前記光電変換層が、前記正孔輸送層と前記陽極の間、または、前記電子輸送層と前記陰極の間、に位置するフォトダイオード。
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