JP5072271B2 - 発光装置、及びそれを用いた電子機器 - Google Patents
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本発明は、電流励起によって発光する発光物質を含む層を電極間に有する発光素子、その発光素子を有する発光装置、電子機器に関する。
近年、表示装置の画素、或いは照明装置の光源として注目されるようになってきている発光素子は、電極間に発光層を有し、電極間に電流が流れたときに、発光層に含まれた発光物質が発光するものである。
このような発光素子の開発分野において、発光素子における電極間の短絡を防ぐことは重要な課題のひとつである。電極間の短絡の要因の一つとして電極面に生ずる突起がある。このような突起は、例えばＩＴＯ等が結晶化した際に生じる。このような突起を厚い層で覆って表面のラフネスを緩和させることによって、電極間の短絡を緩和することができるが、しかしながら、厚い層が設けられることによって、発光素子の駆動電圧が高くなってしまうことがある。その為、駆動電圧の増加を招くことなく厚い層を設ける技術について開発が進められている。そして、例えば特許文献１では、５酸化２バナジウムとα−ＮＰＤ（なお、α−ＮＰＤはＮＰＢとも称される。）とが混合された混合膜を設ける技術について開示されており、このような混合膜を設けることによって短絡が防げると示唆されている。
特許文献１のような技術は電極間の短絡の低減に非常に有効であると考えられる。しかし、５酸化２バナジウムとα−ＮＰＤとが混合された混合膜の吸収スペクトル特性をみると、吸収波長に依存した吸収強度の変化が、特に可視光領域において非常に大きいことが分かる。その為、発光した光の発光色に依存して混合膜に吸収される光量が異なってしまい、その結果、発光色ごとに発光の取り出し効率が大きく異なってしまうことが生じる。
特開２００５−１２３０９５号公報
本発明は、電極間に設けられた層に含まれる化合物の結晶化に起因した動作不良を低減できる発光素子、及びそれを用いた発光装置、電子機器を提供することを課題とする。また、本発明は、発光の取り出し効率が発光色に依存して異なることを防ぐことができる発光素子、及びそれを用いた発光装置、電子機器を提供することを課題とする。
本発明の発光素子は、芳香族炭化水素のように、窒素原子を含まない、つまりアリールアミン骨格を含まない有機化合物と金属酸化物とを含む混合層を、電極間に有することを特徴としている。また、該混合層は、吸収スペクトルを測定したときに、４５０〜６５０ｎｍの波長帯域において、１μｍ当たりの吸光度が１以下、または明確な吸収ピークを有さないことを特徴としている。
本発明の一は、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、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、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０％〜９５％、若しくは４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における１μｍ当たりの吸光度が１以下、具体的には０．３〜０．８となるように混合されていることが好ましい。
ン等が挙げられる。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０％〜９５％、若しくは４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における１μｍ当たりの吸光度が１以下、具体的には０．３〜０．８となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に発光層を有し、発光層と第１の電極との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。そして、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、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、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０％〜９５％、若しくは４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における１μｍ当たりの吸光度が１以下、具体的には０．３〜０．８となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層と、第１の混合層と、第２の混合層とを有し、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する発光素子である。このような発光素子において、発光層は第１の混合層よりも第１の電極側に設けられ、第２の混合層は第１の混合層よりも第２の電極側に設けられている。第１の混合層は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。ここで、アルカリ金属としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物としては、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属酸化物としては、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）等が挙げられる。また、アルカリ金属フッ化物としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等が挙げられる。また、第２の混合層は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。ここで、芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、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、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含
む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０％〜９５％、若しくは４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における１μｍ当たりの吸光度が１以下、具体的には０．３〜０．８となるように混合されていることが好ましい。
む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０％〜９５％、若しくは４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における１μｍ当たりの吸光度が１以下、具体的には０．３〜０．８となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間にｎ（ｎは２以上の任意の自然数）層の発光層を有し、ｍ（ｍは任意の自然数であり、１≦ｍ≦ｎ−１である）層目の発光層とｍ＋１層目の発光層との間に、第１の混合層と、第２の混合層とを有し、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する発光素子である。ここで、第１の混合層は、第２の混合層よりも、第１の電極側に設けられている。第１の混合層は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。ここで、アルカリ金属としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物としては、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属酸化物としては、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）等が挙げられる。また、アルカリ金属フッ化物としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等が挙げられる。また、第２の混合層は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。ここで、芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、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、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０％〜９５％、若しくは４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における１μｍ当たりの吸光度が１以下、具体的には０．３〜０．８となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔移動度の良好な芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜
６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に発光層を有し、発光層と第１の電極との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有することを特徴とする発光素子である。そして、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔移動度の良好な芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層と、第１の混合層と、第２の混合層とを有し、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する発光素子である。このような発光素子において、発光層は第１の混合層よりも第１の電極側に設けられ、第２の混合層は第１の混合層よりも第２の電極側に設けられている。第１の混合層は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。ここで、アルカリ金属としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物としては、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属酸化物としては、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）等が挙げられる。また、アルカリ
金属フッ化物としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等が挙げられる。また、第２の混合層は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。ここで、芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔移動度の良好な芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
金属フッ化物としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等が挙げられる。また、第２の混合層は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。ここで、芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔移動度の良好な芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間にｎ（ｎは２以上の任意の自然数）層の発光層を有し、ｍ（ｍは任意の自然数であり、１≦ｍ≦ｎ−１である）層目の発光層とｍ＋１層目の発光層との間に、第１の混合層と、第２の混合層とを有し、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、発光層に含まれた発光物質が発光する発光素子である。ここで、第１の混合層は、第２の混合層よりも、第１の電極側に設けられている。第１の混合層は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。ここで、アルカリ金属としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物としては、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属酸化物としては、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）等が挙げられる。また、アルカリ金属フッ化物としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等が挙げられる。また、アルカリ土類金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等が挙げられる。また、第２の混合層は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。ここで、芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔移動度の良好な芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アント
ラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
ラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときに不対電子の共鳴に由来したピークを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔移動度の良好な芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。芳香族炭化水素と金属酸化物とは、これらの物質を含む層を電子スピン共鳴法で測定したときにｇ値が２．００２７〜２．００３０であるスペクトルを示すと共に、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における透過率が８０％以上、具体的には８０〜１００％となるように混合されていることが好ましい。
本発明の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを用いた発光装置である。
本発明の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを画素として用いた発光装置を表示部に用いた電子機器である。
本発明の一は、上記に述べた発光素子のいずれかを光源として用いた発光装置を照明部に用いた電子機器である。
本発明の実施によって、電極間に設けられた層の結晶化に起因した発光素子の動作不良が低減された発光素子を得ることができる。これは、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合することによって、結晶化し難い層を形成することができる為である。
本発明の実施によって、発光した光が通る光路の長さを容易に変えることのできる発光素子を得ることができる。これは、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層を設けることによって、混合層の厚さの増加に依存した駆動電圧の増加が非常に少ない発光素子を得られ、その結果、発光層から電極までの距離を容易に変えられる為である。
本発明の実施によって、電極間の短絡が生じにくい発光素子を得ることができる。これは、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層を設けることによって、混合層の厚さの増加に依存した駆動電圧の増加が非常に少ない発光素子を得られ、その結果、混合層の厚さを厚くすることで電極表面の凹凸を緩和することが容易となる為である。
本発明の実施によって、発光の取り出し効率が発光色（発光波長）に依存して異なることを防ぐことができる発光素子を得ることができる。これは、本発明の実施に用いられる混合層（芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層）が、波長に依存した吸光度の変化が少ないという特性を有する為、発光層と電極との間に設けられた層への吸収によって生じる発光の損失量が発光波長が異なっていてもそれ程変わらないことによる。
本発明の実施によって、高い色純度で発光する発光素子を得ることができ、その結果、色彩の優れた画像を提供できる発光装置を得られる。これは、本発明の発光素子は、駆動電圧の増加を憂慮することなく、発光した光が通る光路の長さを変え、発光する光の波長に適した光路長に容易に調整することができる為である。
以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一態様について図１を用いて説明する。
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一態様について図１を用いて説明する。
図１には、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に発光層１１３を有する発光素子が示されている。図１に示す発光素子において、発光層１１３と第１の電極１０１との間には、混合層１１１が設けられている。また、発光層１１３と混合層１１１の間には正孔輸送層１１２が設けられ、発光層１１３と第２の電極１０２との間には、電子輸送層１１４、及び電子注入層１１５が設けられている。このような発光素子において、第１の電極１０１の電位が第２の電極１０２の電位よりも高くなるように第１の電極１０１と第２の電極１０２とに電圧を印加したとき、発光層１１３には、第１の電極１０１側から正孔が注入され、第２の電極１０２側から電子が注入される。そして、発光層１１３に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層１１３には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
以下、第１の電極１０１、第２の電極１０２、及び第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられた各層について具体的に説明する。
第１の電極１０１を形成する物質について特に限定はなく、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質の他、アルミニウム、またはマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いることができる。これは、本発明の発光素子では、電圧を印加したときに、混合層１１１から正孔が発生される為である。
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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質の他、アルミニウム、またはマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いることができる。これは、本発明の発光素子では、電圧を印加したときに、混合層１１１から正孔が発生される為である。
第２の電極１０２を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第２の電極１０２と発光層１１３との間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第２の電極１０２を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第２の電極１０２と発光層１１３との間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２とは、いずれか一方または両方の電極が発光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。
混合層１１１は、芳香族炭化水素と、金属酸化物とを含む層である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することによって金属酸化物から注入された正孔を効率よく輸送できる。１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する芳香族炭化水素として、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）、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。このように金属酸化物と芳香族炭化水素とを混合させることによって、電荷移動を生じさせることができ、その結果、電荷移動錯体を生成させることができる。このように電荷移動錯体が生成された混合層１１１には不対電子が含まれている。また、金属酸化物と芳香族炭化水素とを含む混合層１１１は、先に記載した先行技術文献（特開２００５−１２３０９５公報）に記載されているような５酸化２バナジウムとα−ＮＰＤとが混合された混合膜、及び７酸化２レニウムとα−ＮＰＤとが混合された混合膜よりも可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収波長に依存した吸光度の変化が非常に少ない（つまり、透過率の変化が少ない）為、混合層１１１への吸収されることによって生じる発光の損失量の発光波長依存性が少ない。その為、混合層１１１を設けることによって発光色ごとに発光の取り出し効率が異なってしまうことを防ぐことができる。混合層１１１において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。このような混合比で金属酸化物と芳香族炭化水素とを含むことによって、混合層１１１における４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における光の透過率を８０％以上、具体的には８０〜９５％とすることができる。そして、このような透過率とすることによって、より効率よく発光を取り出すことができる。また、芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有
するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。また、芳香族炭化水素はガラス転移温度が高い為、混合層１１１のような芳香族炭化水素を含む構成とすることによって、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）等を用いて形成された正孔注入層よりも耐熱性に優れ、さらに正孔輸送層１１２へも良好に正孔を注入する機能を有する層を得ることができる。ここで、参考として本発明の実施に用いられる芳香族炭化水素の一つであるｔ−ＢｕＤＮＡのガラス転移温度について述べると、ｔ−ＢｕＤＮＡのガラス転移温度は１２７℃であり、特許文献１に記載されているα−ＮＰＤのガラス転移温度９８℃よりも高いことが分かる。
するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。また、芳香族炭化水素はガラス転移温度が高い為、混合層１１１のような芳香族炭化水素を含む構成とすることによって、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）等を用いて形成された正孔注入層よりも耐熱性に優れ、さらに正孔輸送層１１２へも良好に正孔を注入する機能を有する層を得ることができる。ここで、参考として本発明の実施に用いられる芳香族炭化水素の一つであるｔ−ＢｕＤＮＡのガラス転移温度について述べると、ｔ−ＢｕＤＮＡのガラス転移温度は１２７℃であり、特許文献１に記載されているα−ＮＰＤのガラス転移温度９８℃よりも高いことが分かる。
正孔輸送層１１２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、混合層１１１から発光層１１３へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層１１２を設けることによって、混合層１１１と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、混合層１１１に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層１１２は、正孔輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有する正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質であり、好ましくは電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。正孔輸送性物質の具体例としては、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、等が挙げられる。また、バイポーラ性物質とは、電子の移動度と正孔の移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは１０以下である物質をいう。バイポーラ性の物質として、例えば、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の物質を用いることが好ましい。
発光層１１３は、発光物質を含んでいる層である。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層１１３は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層１１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう。
発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−
２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、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：ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。
２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、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：ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。
また、発光物質と共に発光層１１３に含まれ、発光物質を分散状態にするために用いられる物質（ホストとも称される。）について特に限定はなく、発光物質として用いる物質のエネルギーギャップ等を勘案して適宜選択すればよい。例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等のキノキサリン誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）等の金属錯体等を発光物質と共に用いることができる。なお、発光物質はホストに対してゲストと称される。
電子輸送層１１４は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第２の電極１０２側から注入された電子を発光層１１３へ輸送する機能を有する。電子輸送層１１４を設けることによって、第２の電極１０２と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、第２の電極１０２に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層は、電子輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の電子移動度を有する電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。ここで、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高い物質であり、好ましくは、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正
孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送性物質の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾリル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等が挙げられる。また、バイポーラ性物質については、先に説明したとおりである。なお、電子輸送層１１４と正孔輸送層１１２とを同じバイポーラ性物質を用いて形成してもよい。
孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送性物質の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾリル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等が挙げられる。また、バイポーラ性物質については、先に説明したとおりである。なお、電子輸送層１１４と正孔輸送層１１２とを同じバイポーラ性物質を用いて形成してもよい。
電子注入層１１５は第２の電極１０２から電子輸送層１１４へ電子が注入されるのを補助する機能を有する層である。電子注入層１１５を設けることによって、第２の電極１０２と電子輸送層１１４との間の電子親和力の差が緩和され、電子が注入され易くなる。電子注入層１１５は、電子輸送層１１４を形成している物質よりも電子親和力が大きく第２の電極１０２を形成している物質よりも電子親和力が小さい物質、または電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に約１〜２ｎｍの薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるような性質を有する物質を用いて形成することが好ましい。電子注入層１１５を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、リチウム（Ｌｉ）等のアルカリ金属、またはマグネシウム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等のアルカリ金属のフッ化物、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ土類金属のフッ化物、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。これらの物質は薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるため好ましい。また、無機物の他、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）等の電子輸送層１１４を形成するのに用いることのできる有機物も、これらの物質の中から、電子輸送層１１４の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層１１５を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層１１５における電子親和力が電子輸送層１１４における電子親和力よりも相対的に大きくなるように物質を選択し、電子注入層１１５を形成すればよい。なお、電子注入層１１５を設ける場合、第２の電極１０２は、アルミニウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成することが好ましい。
以上に説明した発光素子において、電子輸送層１１４の形成に用いられる電子輸送性物質の移動度と、混合層１１１に含まれる芳香族炭化水素の移動度とを比較したときに一方の物質の移動度に対する他方の物質の移動度の比が１０００以下となるように、電子輸送性物質と芳香族炭化水素のそれぞれを選択することが好ましい。このようにそれぞれの物質を選択することで、発光層における再結合効率を高めることができる。
なお、本形態では、混合層１１１及び発光層１１３の他に、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４、電子注入層１１５等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、電子注入層１１５
に換えて電子発生層１１６等を設けられた構成であってもよい。電子発生層１１６は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の電子移動度を有する物質であることが好ましい。電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、上記したものを用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。また、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等、具体的にはリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等から選ばれる少なくとも一の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。
に換えて電子発生層１１６等を設けられた構成であってもよい。電子発生層１１６は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の電子移動度を有する物質であることが好ましい。電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、上記したものを用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。また、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等、具体的にはリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等から選ばれる少なくとも一の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。
また、発光層１１３と電子輸送層１１４との間には、図３に示すように、正孔阻止層１１７が設けられてもよい。正孔阻止層１１７を設けることによって、正孔が、発光層１１３を突き抜けて第２の電極１０２の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層１１３で生成された励起エネルギーが電子輸送層１１４等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層１１７は、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層１１４を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層１１３を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャル及び励起エネルギーが大きい物質を選択することによって、形成することができる。つまり、正孔阻止層１１７は、正孔阻止層１１７におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層１１４におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように物質を選択して形成されていればよい。同様に、発光層１１３と正孔輸送層１１２との間にも、発光層１１３を突き抜けて第２の電極１０２の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
なお、電子注入層１１５、電子輸送層１１４、正孔輸送層１１２、を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４等を設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合、電子注入層１１５を設けなくても電極からの電子注入が良好に行える場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層１１１を有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、混合層１１１は正孔を発生することができる為、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層１１１を設けることによって、混合層１１１の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。その為、混合層１１１の厚さを変えることによって発光層１１３と第１の電極１０１との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、混合層１１１の厚さを厚くすることによって第１の電極１０１の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
また、以上に説明した発光素子は、第１の電極１０１上に、混合層１１１、正孔輸送層
１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５等を順に積層した後、第２の電極１０２を形成する方法で作製してもよいし、または、第２の電極１０２上に、電子注入層１１５、電子輸送層１１４、発光層１１３、正孔輸送層１１２、混合層１１１を順に積層した後、第１の電極１０１を形成する方法で作製してもよい。後者の方法のように、発光層１１３を形成後に混合層１１１を形成することで、第１の電極１０１をスパッタリング法を用いて形成した場合でも、混合層１１１が保護層として機能し、発光層１１３等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難く良好な発光素子を作製できる。
１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５等を順に積層した後、第２の電極１０２を形成する方法で作製してもよいし、または、第２の電極１０２上に、電子注入層１１５、電子輸送層１１４、発光層１１３、正孔輸送層１１２、混合層１１１を順に積層した後、第１の電極１０１を形成する方法で作製してもよい。後者の方法のように、発光層１１３を形成後に混合層１１１を形成することで、第１の電極１０１をスパッタリング法を用いて形成した場合でも、混合層１１１が保護層として機能し、発光層１１３等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難く良好な発光素子を作製できる。
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一態様について図４を用いて説明する。
本発明の発光素子の一態様について図４を用いて説明する。
図４には、第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に、発光層２１３と、第１の混合層２１５と、第２の混合層２１６とを有し、発光層２１３は第１の混合層２１５よりも第１の電極２０１側に設けられ、第２の混合層２１６は第１の混合層２１５よりも第２の電極２０２側に設けられた発光素子が示されている。この発光素子において、発光層と第１の電極２０１との間には正孔注入層２１１と正孔輸送層２１２とが設けられ、また、発光層２１３と第１の混合層２１５との間には、電子輸送層２１４が設けられている。第１の混合層２１５は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第２の混合層２１６は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。発光層２１３には発光物質が含まれており、第１の電極２０１の電位が第２の電極２０２の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、第１の混合層２１５から電子輸送層２１４へ電子が注入され、第２の混合層２１６から第２の電極２０２へ正孔が注入され、さらに、第１の電極２０１から正孔注入層２１１へは正孔が注入される。そして、第１の電極２０１側から発光層２１３へ注入された正孔と、第２の電極２０２側から発光層２１３へ注入された電子とは再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、発光層２１３に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
以下、第１の電極２０１、第２の電極２０２、及び第１の電極２０１と第２の電極２０２との間に設けられた各層について具体的に説明する。
第１の電極２０１を形成する物質は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質であることが好ましい。
第２の電極２０２を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第２の電極２０２と発光層２１３との間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第２の電極２０２を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第２の電極２０２と発光層２１３との間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
なお、第１の電極２０１と第２の電極２０２とは、いずれか一方または両方の電極が発
光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。
光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。
正孔注入層２１１は、本形態の発光素子においては、第１の電極２０１から正孔輸送層２１２へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層２１１を設けることによって、第１の電極２０１と正孔輸送層２１２との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層２１１は、正孔輸送層２２３を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第１の電極２０１を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を用いて形成することが好ましい。正孔注入層２１１を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等の低分子、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。
正孔輸送層２１２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔注入層２１１から発光層２１３へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層２１２を設けることによって、第１の電極２０１と発光層２１３との距離を離すことができ、その結果、第１の電極２０１に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層２１２は、正孔輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質及びバイポーラ性物質については実施の形態１における正孔輸送性物質及びバイポーラ性物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
発光層２１３は、発光物質を含んでいる層である。発光層２１３は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層２１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう。発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質については、実施の形態１における発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
電子輸送層２１４は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第１の混合層２１５から注入された電子を発光層２１３へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層２１４を設けることによって、第２の混合層２１６と発光層１１３との距離を離すことができ、その結果、第２の混合層２１６に含まれている金属に起因して（第１の混合層２１５に金属が含まれている場合はその金属に起因して）発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層２１４は、電子輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の電子移動度を有する電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性物質及びバイポーラ性物質については実施の形態１における電子輸送性物質及びバイポーラ性物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
第１の混合層２１５は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、実施の形態１における電
子輸送性物質およびバイポーラ性物質に関する記載を準用し、ここでは説明を省略する。また、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質に対し電子供与性を示す物質についても、実施の形態１における電子供与性を示す物質に関する記載を準用するものとし、ここでは説明を省略する。
子輸送性物質およびバイポーラ性物質に関する記載を準用し、ここでは説明を省略する。また、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質に対し電子供与性を示す物質についても、実施の形態１における電子供与性を示す物質に関する記載を準用するものとし、ここでは説明を省略する。
第２の混合層２１６は、芳香族炭化水素と、金属酸化物とを含む層である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するものが好ましい。１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有することによって金属酸化物から注入された正孔を効率よく輸送できる。１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する芳香族炭化水素として、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）、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。このように金属酸化物と芳香族炭化水素とを混合させることによって、電荷移動を生じさせることができる。また、金属酸化物と芳香族炭化水素とを含む第２の混合層２１６は、可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収波長に依存した吸光度の変化が非常に少ない（つまり、透過率の変化が少ない）為、第２の混合層２１６への吸収されることによって生じる発光の損失量の発光波長依存性が少ない。その為、第２の混合層２１６を設けることによって発光色ごとに発光の取り出し効率が異なってしまうことを防ぐことができる。
第２の混合層２１６において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。
第２の混合層２１６において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比が０．５〜２若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。
なお、本形態では、発光層２１３及び第１の混合層２１５、第２の混合層２１６の他に、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２、電子輸送層２１４等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、正孔注入層２１１に換えて、第１の混合層と同じ芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層２１７等を設けられた構成であってもよい。芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層２１７を設けることによって、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の小さい物質を用いて第１の電極２０１を形成した場合でも、発光素子を良好に動作させることができる。また、図６に示すように、電子輸送層２１４と発光層２１３との間に、正孔阻止層２１８が設けられていてもよい。正孔阻止層２１８は、実施の形態１に記載の正孔阻止層１１７と同様であり、ここでは説明を省略する。
なお、正孔注入層２１１、正孔輸送層２１２、電子輸送層２１４、を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層２１２、電子輸送層２１４等を設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合、正孔注入層２１１を
設けなくても電極からの正孔注入が良好に行える場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
設けなくても電極からの正孔注入が良好に行える場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層２１６を有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、第２の混合層２１６は正孔を発生することができる為、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層２１６を設けることによって、第２の混合層２１６の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。その為、第２の混合層２１６の厚さを変えることによって発光層２１３と第２の電極２０２との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、第２の混合層２１６の厚さを厚くすることによって第２の電極２０２の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
さらに、正孔注入層２１１に換えて第１の電極２０１側にも芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、第１の電極２０１と発光層２１３との距離を調整することも容易になり、また、第１の電極２０１の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
また、以上に説明した発光素子は、第１の電極２０１を先ず形成し、発光層２１３等の各層を形成した後、第２の電極２０２を形成する方法で作製してもよいし、または、第２の電極２０２を先ず形成し、発光層２１３等の各層を形成した後、第１の電極２０１を形成する方法で作製してもよい。いずれの方法においても発光層２１３を形成後に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を形成することで、電極（第１の電極２０１または第２の電極２０２）をスパッタリング法を用いて形成した場合でも、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層が保護層として機能し、発光層２１３等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難く良好な発光素子を作製できる。
（実施の形態３）
本発明の発光素子の一態様について、図７を用いて説明する。
図７には、第１の電極４０１と第２の電極４０２との間に、複数の発光層、具体的には第１発光層４１３ａと第２発光層４１３ｂと第３発光層４１３ｃとを有する発光素子が示されている。この発光素子は、第１発光層４１３ａと第２発光層４１３ｂとの間には第１の混合層４２１ａと第２の混合層４２２ａとを有し、第２発光層４１３ｂと第３発光層４１３ｃとの間には第１の混合層４２１ｂと第２の混合層４２２ｂとを有する。第１の混合層４２１ａ、４２１ｂは、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第２の混合層４２２ａ、４２２ｂは、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。なお、第１の混合層４２１ａは第２の混合層４２２ａよりも第１の電極４０１側に設けれ、第１の混合層４２１ｂは第２の混合層４２２ｂよりも第１の電極４０１側に設けられている。第１の電極４０１と第１発光層４１３ａとの間、第２の混合層４２２ａと第２発光層４１３ｂとの間、第２の混合層４２２ｂと第３発光層４１３ｃとの間には、それぞれ、正孔輸送層４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃが設けられている。また第１発光層４１３ａと第１の混合層４２１ａとの間、第２発光層４１３ｂと第１の混合層４２１ｂとの間、第３発光層４１３ｃと第２の電極４０２との間には、それぞれ、電子輸送層４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃが設けられている。そして、第１の電極４０１と正孔輸送層４１２ａとの間には正孔注入層４１１が、第２の電極４０２と電子輸送層４１４ｃとの間には電子注入層４１５が、それぞれ設けられている。第
１発光層４１３ａ及び第２発光層４１３ｂ、第３発光層４１３ｃには発光物質が含まれており、第１の電極４０１の電位が第２の電極４０２の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、それぞれの発光層において、正孔と電子とが再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、それぞれの発光層に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。なお、それぞれの発光層に含まれる発光物質は、同じでもよいし、または異なっていてもよい。
本発明の発光素子の一態様について、図７を用いて説明する。
図７には、第１の電極４０１と第２の電極４０２との間に、複数の発光層、具体的には第１発光層４１３ａと第２発光層４１３ｂと第３発光層４１３ｃとを有する発光素子が示されている。この発光素子は、第１発光層４１３ａと第２発光層４１３ｂとの間には第１の混合層４２１ａと第２の混合層４２２ａとを有し、第２発光層４１３ｂと第３発光層４１３ｃとの間には第１の混合層４２１ｂと第２の混合層４２２ｂとを有する。第１の混合層４２１ａ、４２１ｂは、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第２の混合層４２２ａ、４２２ｂは、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。なお、第１の混合層４２１ａは第２の混合層４２２ａよりも第１の電極４０１側に設けれ、第１の混合層４２１ｂは第２の混合層４２２ｂよりも第１の電極４０１側に設けられている。第１の電極４０１と第１発光層４１３ａとの間、第２の混合層４２２ａと第２発光層４１３ｂとの間、第２の混合層４２２ｂと第３発光層４１３ｃとの間には、それぞれ、正孔輸送層４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃが設けられている。また第１発光層４１３ａと第１の混合層４２１ａとの間、第２発光層４１３ｂと第１の混合層４２１ｂとの間、第３発光層４１３ｃと第２の電極４０２との間には、それぞれ、電子輸送層４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃが設けられている。そして、第１の電極４０１と正孔輸送層４１２ａとの間には正孔注入層４１１が、第２の電極４０２と電子輸送層４１４ｃとの間には電子注入層４１５が、それぞれ設けられている。第
１発光層４１３ａ及び第２発光層４１３ｂ、第３発光層４１３ｃには発光物質が含まれており、第１の電極４０１の電位が第２の電極４０２の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、それぞれの発光層において、正孔と電子とが再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、それぞれの発光層に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。なお、それぞれの発光層に含まれる発光物質は、同じでもよいし、または異なっていてもよい。
第１の電極４０１を形成する物質は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質であることが好ましい。なお、正孔注入層４１１に換えて、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けた場合、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて第１の電極４０１を形成することもできる。
第２の電極４０２を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第２の電極４０２と第３発光層４１３ｃとの間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第２の電極４０２を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第２の電極４０２と第３発光層４１３ｃとの間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
以上のような本形態の発光素子において、第１の混合層４２１ａ、４２１ｂは実施の形態２に記載の第１の混合層２１５と同様である。また、第２の混合層４２２ａ、４２２ｂは、実施の形態２に記載の第２の混合層２１６と同様である。また、第１発光層４１３ａ、第２発光層４１３ｂ、第３発光層４１３ｃは、それぞれ、実施の形態２における発光層２１３と同様である。正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、電子輸送層４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、電子注入層４１５についても、それぞれ、実施の形態２において同一の名称で記載されている各層と同様である。
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層４２２ａ、４２２ｂを有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層４２２ａ、４２２ｂを設けた構成とすることによって、インジウム錫酸化物からなる層のようなスパッタリング法を用いて形成された層が各発光層間に設けられている構成の発光素子よりも、発光層等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難い発光素子を得ることができる。
（実施の形態４）
本発明の発光素子の一態様について図８を用いて説明する。
本発明の発光素子の一態様について図８を用いて説明する。
図８には、第１の電極３１０１と第２の電極３１０２との間に発光層３１１３を有する発光素子が示されている。図８に示す発光素子において、発光層３１１３と第１の電極３１０１との間には、混合層３１１１が設けられている。また、発光層３１１３と混合層３１１１の間には正孔輸送層３１１２が設けられ、発光層３１１３と第２の電極３１０２との間には、電子輸送層３１１４、及び電子注入層３１１５が設けられている。このような
発光素子において、第１の電極３１０１の電位が第２の電極３１０２の電位よりも高くなるように第１の電極３１０１と第２の電極３１０２とに電圧を印加したとき、発光層３１１３には、第１の電極３１０１側から正孔が注入され、第２の電極３１０２側から電子が注入される。そして、発光層３１１３に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層３１１３には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
発光素子において、第１の電極３１０１の電位が第２の電極３１０２の電位よりも高くなるように第１の電極３１０１と第２の電極３１０２とに電圧を印加したとき、発光層３１１３には、第１の電極３１０１側から正孔が注入され、第２の電極３１０２側から電子が注入される。そして、発光層３１１３に注入された正孔と電子とは再結合する。発光層３１１３には発光物質が含まれており、再結合によって生成された励起エネルギーによって発光物質は励起状態となる。励起状態となった発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
以下、第１の電極３１０１、第２の電極３１０２、及び第１の電極３１０１と第２の電極３１０２との間に設けられた各層について具体的に説明する。
第１の電極３１０１を形成する物質について特に限定はなく、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質の他、アルミニウム、またはマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いることができる。これは、本発明の発光素子では、電圧を印加したときに、混合層３１１１から正孔が注入される為である。
第２の電極３１０２を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第２の電極３１０２と発光層３１１３との間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第２の電極３１０２を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第２の電極３１０２と発光層３１１３との間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
なお、第１の電極３１０１と第２の電極３１０２とは、いずれか一方または両方の電極が発光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。
混合層３１１１は、芳香族炭化水素と、金属酸化物とを含む層である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔輸送性が良好であり、混合層３１１１の形成に用いることのできる芳香族炭化水素として、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）、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香
族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。炭素数２６〜６０である芳香族炭化水素を用いることによって混合層の耐熱性が向上し、特に炭素数３４〜６０の芳香族炭化水素を用いた場合には非常に良好な耐熱性を有する混合層３１１１を得ることができる。このような混合層３１１１の耐熱性の向上は、電流によって発生するジュール熱に起因した抵抗の増加などの電気的特性の低下が抑制された発光素子を作製する上で非常に有効である。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。このように金属酸化物と芳香族炭化水素とを混合させることによって、電荷移動を生じさせることができ、その結果、電荷移動錯体を生成させることができる。このように電荷移動錯体が生成された混合層３１１１には不対電子が含まれている。また、金属酸化物と芳香族炭化水素とを含む混合層３１１１は、先に記載した先行技術文献（特開２００５−１２３０９５公報）に記載されているような５酸化２バナジウムとα−ＮＰＤとが混合された混合膜、及び７酸化２レニウムとα−ＮＰＤとが混合された混合膜よりも可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収波長に依存した吸光度の変化が少ない（つまり、透過率の変化が少ない）為、混合層３１１１への吸収されることによって生じる発光の損失量の発光波長依存性が少ない。その為、混合層３１１１を設けることによって発光色ごとに発光の取り出し効率が異なってしまうことを防ぐことができる。混合層３１１１において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比（重量比）が０．５〜２若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。このような混合比で金属酸化物と芳香族炭化水素とを含むことによって、混合層３１１１における４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における光の透過率を８０％以上、具体的には８０〜１００％とすることができる。そして、このような透過率とすることによって、より効率よく発光を取り出すことができる。また、芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。また、芳香族炭化水素はガラス転移温度が高い為、混合層３１１１のような芳香族炭化水素を含む構成とすることによって、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）等を用いて形成された正孔注入層よりも耐熱性に優れ、さらに正孔輸送層３１１２へも良好に正孔を注入する機能を有する層を得ることができる。
族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。炭素数２６〜６０である芳香族炭化水素を用いることによって混合層の耐熱性が向上し、特に炭素数３４〜６０の芳香族炭化水素を用いた場合には非常に良好な耐熱性を有する混合層３１１１を得ることができる。このような混合層３１１１の耐熱性の向上は、電流によって発生するジュール熱に起因した抵抗の増加などの電気的特性の低下が抑制された発光素子を作製する上で非常に有効である。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。このように金属酸化物と芳香族炭化水素とを混合させることによって、電荷移動を生じさせることができ、その結果、電荷移動錯体を生成させることができる。このように電荷移動錯体が生成された混合層３１１１には不対電子が含まれている。また、金属酸化物と芳香族炭化水素とを含む混合層３１１１は、先に記載した先行技術文献（特開２００５−１２３０９５公報）に記載されているような５酸化２バナジウムとα−ＮＰＤとが混合された混合膜、及び７酸化２レニウムとα−ＮＰＤとが混合された混合膜よりも可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収波長に依存した吸光度の変化が少ない（つまり、透過率の変化が少ない）為、混合層３１１１への吸収されることによって生じる発光の損失量の発光波長依存性が少ない。その為、混合層３１１１を設けることによって発光色ごとに発光の取り出し効率が異なってしまうことを防ぐことができる。混合層３１１１において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比（重量比）が０．５〜２若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。このような混合比で金属酸化物と芳香族炭化水素とを含むことによって、混合層３１１１における４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における光の透過率を８０％以上、具体的には８０〜１００％とすることができる。そして、このような透過率とすることによって、より効率よく発光を取り出すことができる。また、芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。また、芳香族炭化水素はガラス転移温度が高い為、混合層３１１１のような芳香族炭化水素を含む構成とすることによって、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）等を用いて形成された正孔注入層よりも耐熱性に優れ、さらに正孔輸送層３１１２へも良好に正孔を注入する機能を有する層を得ることができる。
正孔輸送層３１１２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、混合層３１１１から発光層３１１３へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層３１１２を設けることによって、混合層３１１１と発光層３１１３との距離を離すことができ、その結果、混合層３１１１に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層３１１２は、正孔輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有する正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質であり、好ましくは電子の移動度に対する正孔の移動度の比の値（＝正孔移動度／電子移動度）が１００よりも大きい物質をいう。正孔輸送性物質の具体例としては、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、等が挙げられる。また、バイポーラ性物質とは、電子の移動度と正孔の移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは１０以下である物質をいう。バイポーラ性の物質として、例えば、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の物質を用いることが好ましい。
ス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、等が挙げられる。また、バイポーラ性物質とは、電子の移動度と正孔の移動度とを比較したときに、一方のキャリアの移動度に対する他方のキャリアの移動度の比の値が１００以下、好ましくは１０以下である物質をいう。バイポーラ性の物質として、例えば、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等が挙げられる。バイポーラ性の物質の中でも特に、正孔及び電子の移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の物質を用いることが好ましい。
発光層３１１３は、発光物質を含んでいる層である。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の波長の発光をし得る物質である。発光層３１１３は、発光物質のみから形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層３１１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう。
発光物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質を用いればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍの波長帯域に発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））、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：ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト
−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。
−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。
また、発光物質と共に発光層３１１３に含まれ、発光物質を分散状態にするために用いられる物質（ホストとも称される。）について特に限定はなく、発光物質として用いる物質のエネルギーギャップ等を勘案して適宜選択すればよい。例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＮＰＡＤｉＢｚＱｎ）等のキノキサリン誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）等の金属錯体等を発光物質と共に用いることができる。なお、一般的に、発光物質はホストに対してゲストと称される。
電子輸送層３１１４は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第２の電極３１０２側から注入された電子を発光層３１１３へ輸送する機能を有する。電子輸送層３１１４を設けることによって、第２の電極３１０２と発光層３１１３との距離を離すことができ、その結果、第２の電極３１０２に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層は、電子輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の電子移動度を有する電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。ここで、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の移動度が高い物質であり、好ましくは、正孔の移動度に対する電子の移動度の比の値（＝電子移動度／正孔移動度）が１００よりも大きい物質をいう。電子輸送性物質の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾリル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）等が挙げられる。また、バイポーラ性物質については、先に説明したとおりである。なお、電子輸送層３１１４と正孔輸送層３１１２とを同じバイポーラ性物質を用いて形成してもよい。
電子注入層３１１５は第２の電極３１０２から電子輸送層３１１４へ電子が注入されるのを補助する機能を有する層である。電子注入層３１１５を設けることによって、第２の電極３１０２と電子輸送層３１１４との間の電子親和力の差が緩和され、電子が注入され易くなる。電子注入層３１１５は、電子輸送層３１１４を形成している物質よりも電子親和力が大きく第２の電極３１０２を形成している物質よりも電子親和力が小さい物質、または電子輸送層３１１４と第２の電極３１０２との間に約１〜２ｎｍの薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるような性質を有する物質を用いて形成することが好ましい。電子注入層３１１５を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、リチウム（Ｌｉ）等のアルカリ金属、またはマグネシウム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属、フッ化セシウム（ＣｓＦ）等のアルカリ金属のフッ化物、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等の
アルカリ土類金属のフッ化物、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。これらの物質は薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるため好ましい。また、無機物の他、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）等の電子輸送層３１１４を形成するのに用いることのできる有機物も、これらの物質の中から、電子輸送層３１１４の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層３１１５を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層３１１５における電子親和力が電子輸送層３１１４における電子親和力よりも相対的に大きくなるように物質を選択し、電子注入層３１１５を形成すればよい。なお、電子注入層３１１５を設ける場合、第２の電極３１０２は、アルミニウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成することが好ましい。
アルカリ土類金属のフッ化物、リチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、のアルカリ金属の酸化物、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金属の酸化物等の無機物が挙げられる。これらの物質は薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるため好ましい。また、無機物の他、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）等の電子輸送層３１１４を形成するのに用いることのできる有機物も、これらの物質の中から、電子輸送層３１１４の形成に用いる物質よりも電子親和力が大きい物質を選択することによって、電子注入層３１１５を形成する物質として用いることができる。つまり、電子注入層３１１５における電子親和力が電子輸送層３１１４における電子親和力よりも相対的に大きくなるように物質を選択し、電子注入層３１１５を形成すればよい。なお、電子注入層３１１５を設ける場合、第２の電極３１０２は、アルミニウム等の仕事関数の低い物質を用いて形成することが好ましい。
以上に説明した発光素子において、電子輸送層３１１４の形成に用いられる電子輸送性物質の移動度と、混合層３１１１に含まれる芳香族炭化水素の移動度とを比較したときに一方の物質の移動度に対する他方の物質の移動度の比が１０００以下となるように、電子輸送性物質と芳香族炭化水素のそれぞれを選択することが好ましい。このようにそれぞれの物質を選択することで、発光層における再結合効率を高めることができる。
なお、本形態では、混合層３１１１及び発光層３１１３の他に、正孔輸送層３１１２、電子輸送層３１１４、電子注入層３１１５等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、電子注入層３１１５に換えて電子発生層３１１６等を設けられた構成であってもよい。電子発生層３１１６は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の電子移動度を有する物質であることが好ましい。電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、上記したものを用いることができる。また、電子供与性を示す物質としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の中から選ばれた物質、具体的にはリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）等を用いることができる。また、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物等、具体的にはリチウム酸化物（Ｌｉ２Ｏ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、ナトリウム酸化物（Ｎａ２Ｏ）、カリウム酸化物（Ｋ２Ｏ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等から選ばれる少なくとも一の物質も電子供与性を示す物質として用いることができる。
また、発光層３１１３と電子輸送層３１１４との間には、図１０に示すように、正孔阻止層３１１７が設けられてもよい。正孔阻止層３１１７を設けることによって、正孔が、発光層３１１３を突き抜けて第２の電極３１０２の方に流れていくのを防ぐことができ、キャリアの再結合効率を高めることができる。また、発光層３１１３で生成された励起エネルギーが電子輸送層３１１４等、他の層へ移動してしまうことを防ぐことができる。正孔阻止層３１１７は、ＢＡｌｑ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ等の電子輸送層３１１４を形成するのに用いることのできる物質の中から、特に、発光層３１１３を形成するのに用いる物質よりもイオン化ポテンシャル及び励起エネルギーが大きい物質を選択することによって、形成することができる。つまり、正孔阻止層３１１７は、正孔阻止層３１１
７におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層３１１４におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように物質を選択して形成されていればよい。同様に、発光層３１１３と正孔輸送層３１１２との間にも、発光層３１１３を突き抜けて第２の電極３１０２の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
７におけるイオン化ポテンシャルが電子輸送層３１１４におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に大きくなるように物質を選択して形成されていればよい。同様に、発光層３１１３と正孔輸送層３１１２との間にも、発光層３１１３を突き抜けて第２の電極３１０２の方に電子が流れていくのを阻止するための層を設けても構わない。
なお、電子注入層３１１５、電子輸送層３１１４、正孔輸送層３１１２、を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層３１１２、電子輸送層３１１４等を設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合、電子注入層３１１５を設けなくても電極からの電子注入が良好に行える場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層３１１１を有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、混合層３１１１は正孔を発生することができる為、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層３１１１を設けることによって、混合層３１１１の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。その為、混合層３１１１の厚さを変えることによって発光層３１１３と第１の電極３１０１との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、混合層３１１１の厚さを厚くすることによって第１の電極３１０１の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
また、以上に説明した発光素子は、第１の電極３１０１上に、混合層３１１１、正孔輸送層３１１２、発光層３１１３、電子輸送層３１１４、電子注入層３１１５等を順に積層した後、第２の電極３１０２を形成する方法で作製してもよいし、または、第２の電極３１０２上に、電子注入層３１１５、電子輸送層３１１４、発光層３１１３、正孔輸送層３１１２、混合層３１１１を順に積層した後、第１の電極３１０１を形成する方法で作製してもよい。後者の方法のように、発光層３１１３を形成後に混合層３１１１を形成することで、第１の電極３１０１をスパッタリング法を用いて形成した場合でも、混合層３１１１が保護層として機能し、発光層３１１３等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難く良好な発光素子を作製できる。
（実施の形態５）
本発明の発光素子の一態様について図１１を用いて説明する。
本発明の発光素子の一態様について図１１を用いて説明する。
図１１には、第１の電極３２０１と第２の電極３２０２との間に、発光層３２１３と、第１の混合層３２１５と、第２の混合層３２１６とを有し、発光層３２１３は第１の混合層３２１５よりも第１の電極３２０１側に設けられ、第２の混合層３２１６は第１の混合層３２１５よりも第２の電極３２０２側に設けられた発光素子が示されている。この発光素子において、発光層と第１の電極３２０１との間には正孔注入層３２１１と正孔輸送層３２１２とが設けられ、また、発光層３２１３と第１の混合層３２１５との間には、電子輸送層３２１４が設けられている。第１の混合層３２１５は、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第２の混合層３２１６は、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。発光層３２１３には発光物質が含まれており、第１の電極３２０１の電位が第２の電極３２０２の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、第１の混合層３２１５から電子輸送層３２１４へ電子が注入され、第２の混合層３２１６から第２の電極３２０２
へ正孔が注入され、さらに、第１の電極３２０１から正孔注入層３２１１へは正孔が注入される。そして、第１の電極３２０１側から発光層３２１３へ注入された正孔と、第２の電極３２０２側から発光層３２１３へ注入された電子とは再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、発光層３２１３に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
へ正孔が注入され、さらに、第１の電極３２０１から正孔注入層３２１１へは正孔が注入される。そして、第１の電極３２０１側から発光層３２１３へ注入された正孔と、第２の電極３２０２側から発光層３２１３へ注入された電子とは再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、発光層３２１３に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。
以下、第１の電極３２０１、第２の電極３２０２、及び第１の電極３２０１と第２の電極３２０２との間に設けられた各層について具体的に説明する。
第１の電極３２０１を形成する物質は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質であることが好ましい。
第２の電極３２０２を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第２の電極３２０２と発光層３２１３との間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第２の電極３２０２を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第２の電極３２０２と発光層３２１３との間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
なお、第１の電極３２０１と第２の電極３２０２とは、いずれか一方または両方の電極が発光した光を透過できるように形成されていることが好ましい。
正孔注入層３２１１は、本形態の発光素子においては、第１の電極３２０１から正孔輸送層３２１２へ正孔の注入を補助する機能を有する層である。正孔注入層３２１１を設けることによって、第１の電極３２０１と正孔輸送層３２１２との間のイオン化ポテンシャルの差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層３２１１は、正孔輸送層３２１２を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第１の電極３２０１を形成している物質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質を用いて形成することが好ましい。正孔注入層３２１１を形成するのに用いることのできる物質の具体例として、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等の低分子、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等が挙げられる。
正孔輸送層３２１２は、正孔を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、正孔注入層３２１１から発光層３２１３へ正孔を輸送する機能を有する。正孔輸送層３２１２を設けることによって、第１の電極３２０１と発光層３２１３との距離を離すことができ、その結果、第１の電極３２０１に含まれている金属に起因して発光が消光することを防ぐことができる。正孔輸送層３２１２は、正孔輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する正孔輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、正孔輸送性物質及びバイポーラ性物質については実施の形態４における正孔輸送性物質及びバイポーラ性物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
発光層３２１３は、発光物質を含んでいる層である。発光層３２１３は、発光物質のみ
から形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層３２１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう。発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質については、実施の形態４における発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
から形成された層であってもよいが、濃度消光を生じる場合は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に、発光物質が分散するように混合された層であることが好ましい。発光層３２１３に発光物質を分散して含ませることで、発光が濃度に起因して消光してしまうことを防ぐことができる。ここで、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう。発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質については、実施の形態４における発光物質及び発光物質を分散状態にするために用いられる物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
電子輸送層３２１４は、電子を輸送する機能を有する層であり、本形態の発光素子においては、第１の混合層３２１５から注入された電子を発光層３２１３へ電子を輸送する機能を有する。電子輸送層３２１４を設けることによって、第２の混合層３２１６と発光層３２１３との距離を離すことができ、その結果、第２の混合層３２１６に含まれている金属に起因して（第１の混合層３２１５に金属が含まれている場合はその金属に起因して）発光が消光することを防ぐことができる。電子輸送層３２１４は、電子輸送性物質を用いて形成することが好ましく、特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の電子移動度を有する電子輸送性物質またはバイポーラ性物質を用いて形成することが好ましい。なお、電子輸送性物質及びバイポーラ性物質については実施の形態４における電子輸送性物質及びバイポーラ性物質に関する記載を準用し、本形態では説明を省略する。
第１の混合層３２１５は、電子を発生する層であり、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質から選ばれる少なくとも一の物質と、これらの物質に対し電子供与性を示す物質とを混合して形成することができる。ここで、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質の中でも特に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。電子輸送性物質およびバイポーラ性物質については、それぞれ、実施の形態４における電子輸送性物質およびバイポーラ性物質に関する記載を準用し、ここでは説明を省略する。また、電子輸送性物質およびバイポーラ性物質に対し電子供与性を示す物質についても、実施の形態４における電子供与性を示す物質に関する記載を準用するものとし、ここでは説明を省略する。
第２の混合層３２１６は、芳香族炭化水素と、金属酸化物とを含む層である。芳香族炭化水素について特に限定はないが、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上（より好ましくは、１×１０−６〜１×１００ｃｍ２／Ｖｓ）の正孔移動度を有するものが好ましい。このような正孔輸送性が良好であり、第２の混合層３２１６の形成に用いることのできる芳香族炭化水素として、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ジ（４−メチルナフタレン−１−イル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（ナフタレン−１−イル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−１−イル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン、ビアントリル、１０，１０’−ジ（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、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン等のアントラセン骨格を含み、炭素数１４〜６０である芳香族炭化水素が挙げられる。これら炭素数１４〜６０の芳香族炭化水素の中でも特に炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素を用いることが好ましく、炭素数３４〜６０を用いることがさらに好ましい。炭素数２６〜６０である芳香族炭化水素を用いることによって混合層の耐熱性が向上し、特に炭素数３
４〜６０の芳香族炭化水素を用いた場合には非常に良好な耐熱性を有する第２の混合層３２１６を得ることができる。このような第２の混合層３２１６の耐熱性の向上は、電流によって発生するジュール熱に起因した抵抗の増加などの電気的特性の低下が抑制された発光素子を作製する上で非常に有効である。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。このように金属酸化物と芳香族炭化水素とを混合させることによって、電荷移動を生じさせることができる。また、金属酸化物と芳香族炭化水素とを含む第２の混合層３２１６は、可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収波長に依存した吸光度の変化が少ない（つまり、透過率の変化が少ない）為、第２の混合層３２１６への吸収されることによって生じる発光の損失量の発光波長依存性が少ない。その為、第２の混合層３２１６を設けることによって発光色ごとに発光の取り出し効率が異なってしまうことを防ぐことができる。
第２の混合層３２１６において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比（重量比）が０．５〜２若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。
４〜６０の芳香族炭化水素を用いた場合には非常に良好な耐熱性を有する第２の混合層３２１６を得ることができる。このような第２の混合層３２１６の耐熱性の向上は、電流によって発生するジュール熱に起因した抵抗の増加などの電気的特性の低下が抑制された発光素子を作製する上で非常に有効である。また、金属酸化物としては、芳香族炭化水素に対し電子受容性を示すものが好ましい。このような金属酸化物として、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、レニウム酸化物等が挙げられる。また、この他、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、タングステン酸化物、銀酸化物等の金属酸化物を用いることもできる。このように金属酸化物と芳香族炭化水素とを混合させることによって、電荷移動を生じさせることができる。また、金属酸化物と芳香族炭化水素とを含む第２の混合層３２１６は、可視光領域（４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの領域）における吸収波長に依存した吸光度の変化が少ない（つまり、透過率の変化が少ない）為、第２の混合層３２１６への吸収されることによって生じる発光の損失量の発光波長依存性が少ない。その為、第２の混合層３２１６を設けることによって発光色ごとに発光の取り出し効率が異なってしまうことを防ぐことができる。
第２の混合層３２１６において、金属酸化物は、芳香族炭化水素に対して質量比（重量比）が０．５〜２若しくはモル比が１〜４（＝金属酸化物／芳香族炭化水素）となるように含まれていることが好ましい。芳香族炭化水素は、一般的に、結晶化し易いという性質を有するが、本形態のように、金属酸化物と混合することによって、結晶化し難くなる。また、金属酸化物の中でも特にモリブデン酸化物は、それのみからなる層にしたときに結晶化し易いが、本形態のように、芳香族炭化水素と混合することによって、結晶化し難くなる。このように、芳香族炭化水素と金属酸化物とを混合することによって、芳香族炭化水素と金属酸化物とは互いに結晶化を阻害し、結晶化し難い層を形成することができる。
なお、本形態では、発光層３２１３及び第１の混合層３２１５、第２の混合層３２１６の他に、正孔注入層３２１１、正孔輸送層３２１２、電子輸送層３２１４等を有する発光素子について示したが、発光素子の態様は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、正孔注入層３２１１に換えて、第１の混合層と同じ芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層３２１７等を設けられた構成であってもよい。芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層３２１７を設けることによって、アルミニウム、マグネシウム等の仕事関数の小さい物質を用いて第１の電極３２０１を形成した場合でも、発光素子を良好に動作させることができる。また、図１３に示すように、電子輸送層３２１４と発光層３２１３との間に、正孔阻止層３２１８が設けられていてもよい。正孔阻止層３２１８は、実施の形態４に記載の正孔阻止層３１１７と同様であり、ここでは説明を省略する。
なお、正孔注入層３２１１、正孔輸送層３２１２、電子輸送層３２１４、を設けるか否かについては発明の実施者が適宜選択すればよく、例えば、正孔輸送層３２１２、電子輸送層３２１４等を設けなくても金属に起因した消光等の不具合が生じない場合、正孔注入層３２１１を設けなくても電極からの正孔注入が良好に行える場合等は、必ずしもこれらの層を設ける必要がない。
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層３２１６を有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、第２の混合層３２１６は正孔を発生することができる為、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層３２１６を設けることによって、第２の混合層３２１６の厚さに依存した駆動電圧の変化が少ない発光素子を得ることができる。その為、第２の混合層３２１６の厚さを変えることによって発光層３２１３と第２の電極３２０２との間の距離を調整することが容易にできる。つまり、効率よく外部に発光を取り出せるような長さとなるように、あるいは外部に取り出された発光の色純度
が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、第２の混合層３２１６の厚さを厚くすることによって第２の電極３２０２の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
が良くなる長さとなるように、発光した光が通る光路の長さ（光路長）を調節することが容易である。また、第２の混合層３２１６の厚さを厚くすることによって第２の電極３２０２の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
さらに、正孔注入層３２１１に換えて第１の電極３２０１側にも芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、第１の電極３２０１と発光層３２１３との距離を調整することも容易になり、また、第１の電極３２０１の表面の凹凸を緩和し、電極間の短絡を低減することができる。
また、以上に説明した発光素子は、第１の電極３２０１を先ず形成し、発光層３２１３等の各層を形成した後、第２の電極３２０２を形成する方法で作製してもよいし、または、第２の電極３２０２を先ず形成し、発光層３２１３等の各層を形成した後、第１の電極３２０１を形成する方法で作製してもよい。いずれの方法においても発光層３２１３を形成後に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を形成することで、電極（第１の電極３２０１または第２の電極３２０２）をスパッタリング法を用いて形成した場合でも、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層が保護層として機能し、発光層３２１３等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難く良好な発光素子を作製できる。
（実施の形態６）
本発明の発光素子の一態様について、図１４を用いて説明する。
図１４には、第１の電極３４０１と第２の電極３４０２との間に、複数の発光層、具体的には第１発光層３４１３ａと第２発光層３４１３ｂと第３発光層３４１３ｃとを有する発光素子が示されている。この発光素子は、第１発光層３４１３ａと第２発光層３４１３ｂとの間には第１の混合層３４２１ａと第２の混合層３４２２ａとを有し、第２発光層３４１３ｂと第３発光層３４１３ｃとの間には第１の混合層３４２１ｂと第２の混合層３４２２ｂとを有する。第１の混合層３４２１ａ、３４２１ｂは、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第２の混合層３４２２ａ、３４２２ｂは、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。なお、第１の混合層３４２１ａは第２の混合層３４２２ａよりも第１の電極３４０１側に設けれ、第１の混合層３４２１ｂは第２の混合層３４２２ｂよりも第１の電極３４０１側に設けられている。第１の電極３４０１と第１発光層３４１３ａとの間、第２の混合層３４２２ａと第２発光層３４１３ｂとの間、第２の混合層３４２２ｂと第３発光層３４１３ｃとの間には、それぞれ、正孔輸送層３４１２ａ、３４１２ｂ、３４１２ｃが設けられている。また第１発光層３４１３ａと第１の混合層３４２１ａとの間、第２発光層３４１３ｂと第１の混合層３４２１ｂとの間、第３発光層３４１３ｃと第２の電極３４０２との間には、それぞれ、電子輸送層３４１４ａ、３４１４ｂ、３４１４ｃが設けられている。そして、第１の電極３４０１と正孔輸送層３４１２ａとの間には正孔注入層３４１１が、第２の電極３４０２と電子輸送層３４１４ｃとの間には電子注入層３４１５が、それぞれ設けられている。第１発光層３４１３ａ及び第２発光層３４１３ｂ、第３発光層３４１３ｃには発光物質が含まれており、第１の電極３４０１の電位が第２の電極３４０２の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、それぞれの発光層において、正孔と電子とが再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、それぞれの発光層に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。なお、それぞれの発光層に含まれる発光物質は、同じでもよいし、または異なっていてもよい。
本発明の発光素子の一態様について、図１４を用いて説明する。
図１４には、第１の電極３４０１と第２の電極３４０２との間に、複数の発光層、具体的には第１発光層３４１３ａと第２発光層３４１３ｂと第３発光層３４１３ｃとを有する発光素子が示されている。この発光素子は、第１発光層３４１３ａと第２発光層３４１３ｂとの間には第１の混合層３４２１ａと第２の混合層３４２２ａとを有し、第２発光層３４１３ｂと第３発光層３４１３ｃとの間には第１の混合層３４２１ｂと第２の混合層３４２２ｂとを有する。第１の混合層３４２１ａ、３４２１ｂは、アルカリ金属、及びアルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた物質と、電子輸送性物質とを含む層である。第２の混合層３４２２ａ、３４２２ｂは、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層である。なお、第１の混合層３４２１ａは第２の混合層３４２２ａよりも第１の電極３４０１側に設けれ、第１の混合層３４２１ｂは第２の混合層３４２２ｂよりも第１の電極３４０１側に設けられている。第１の電極３４０１と第１発光層３４１３ａとの間、第２の混合層３４２２ａと第２発光層３４１３ｂとの間、第２の混合層３４２２ｂと第３発光層３４１３ｃとの間には、それぞれ、正孔輸送層３４１２ａ、３４１２ｂ、３４１２ｃが設けられている。また第１発光層３４１３ａと第１の混合層３４２１ａとの間、第２発光層３４１３ｂと第１の混合層３４２１ｂとの間、第３発光層３４１３ｃと第２の電極３４０２との間には、それぞれ、電子輸送層３４１４ａ、３４１４ｂ、３４１４ｃが設けられている。そして、第１の電極３４０１と正孔輸送層３４１２ａとの間には正孔注入層３４１１が、第２の電極３４０２と電子輸送層３４１４ｃとの間には電子注入層３４１５が、それぞれ設けられている。第１発光層３４１３ａ及び第２発光層３４１３ｂ、第３発光層３４１３ｃには発光物質が含まれており、第１の電極３４０１の電位が第２の電極３４０２の電位よりも高くなるように、それぞれの電極に電圧を印加したときに、それぞれの発光層において、正孔と電子とが再結合し、再結合によって生成された励起エネルギーによって、それぞれの発光層に含まれた発光物質は励起される。励起された発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。なお、それぞれの発光層に含まれる発光物質は、同じでもよいし、または異なっていてもよい。
第１の電極３４０１を形成する物質は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質であることが好ましい。なお、正孔注入層３４１１に換えて、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けた場合、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて第１の電極３４０１を形成することもできる。
）、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質であることが好ましい。なお、正孔注入層３４１１に換えて、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けた場合、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質を用いて第１の電極３４０１を形成することもできる。
第２の電極３４０２を形成する物質は、アルミニウム、及びマグネシウム等の仕事関数の低い物質であることが好ましいが、第２の電極３４０２と第３発光層３４１３ｃとの間に、電子を発生する層を設けた場合は、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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）、窒化タンタル等の仕事関数の高い物質等も用いることができる。従って、第２の電極３４０２を形成する物質として、いずれの物質を用いるかは、第２の電極３４０２と第３発光層３４１３ｃとの間に設けられる層の性質に合わせて適宜選択すればよい。
以上のような本形態の発光素子において、第１の混合層３４２１ａ、３４２１ｂは実施の形態４に記載の第１の混合層３２１５と同様である。また、第２の混合層３４２２ａ、３４２２ｂは、実施の形態２に記載の第２の混合層３２１６と同様である。また、第１発光層３４１３ａ、第２発光層３４１３ｂ、第３発光層３４１３ｃは、それぞれ、実施の形態２における発光層３２１３と同様である。正孔注入層３４１１、正孔輸送層３４１２ａ、３４１２ｂ、３４１２ｃ、電子輸送層３４１４ａ、３４１４ｂ、３４１４ｃ、電子注入層３４１５についても、それぞれ、実施の形態４において同一の名称で記載されている各層と同様である。
以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層３４２２ａ、３４２２ｂを有する発光素子とすることによって、芳香族炭化水素または金属酸化物のみからなる層が設けられた発光素子よりも層の結晶化に起因した不良、例えば結晶化による凹凸の発生等の結果生じる電極間の短絡等が低減できる。また、以上のように芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む第２の混合層３４２２ａ、３４２２ｂを設けた構成とすることによって、インジウム錫酸化物からなる層のようなスパッタリング法を用いて形成された層が各発光層間に設けられている構成の発光素子よりも、発光層等の有機化合物を用いて形成された層のスパッタリングに因る損傷が生じ難い発光素子を得ることができる。
（実施の形態７）
本発明の発光素子は、電極間に設けられた層の結晶化に起因した動作不良を低減できるものである。また、電極間に設けられ、芳香族炭化水素と金属酸化物を含む混合層の厚さを厚くすることによって電極間の短絡を防ぐことができるものである。また、混合層の厚さを変えることで光路長を調整し、発光の外部取り出し効率を高めたり、色純度の良い発光を得ることができるものである。その為、本発明の発光素子を画素として用いることで、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥の少ない良好な発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を画素として用いることで、表示色が良好な画像を提供できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いることで、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる発光装置を得ることができる。
本発明の発光素子は、電極間に設けられた層の結晶化に起因した動作不良を低減できるものである。また、電極間に設けられ、芳香族炭化水素と金属酸化物を含む混合層の厚さを厚くすることによって電極間の短絡を防ぐことができるものである。また、混合層の厚さを変えることで光路長を調整し、発光の外部取り出し効率を高めたり、色純度の良い発光を得ることができるものである。その為、本発明の発光素子を画素として用いることで、発光素子の動作不良に起因した表示欠陥の少ない良好な発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を画素として用いることで、表示色が良好な画像を提供できる発光装置を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いることで、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる発光装置を得ることができる。
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図１５〜１８を用いて説明する。
図１５は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図１５において、基
板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
図１６は、一画素を動作するための回路を表した図である。図１６に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれ第１電極、第２電極と表記する。
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図１７の上面図に表すように配置することができる。図１７において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
次に、駆動方法について説明する。図１８は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図１８において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。
１フレームは、図１８に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２３：２２：２１：２０＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。
１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次の（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。
なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。
ここで、書込期間および消去期間における、図１６で示す回路の動作について説明する。
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路９１５と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、発光素子９０３は発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ
Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。
先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路９１５とを接続させる共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。
以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。
（実施の形態８）
本発明の発光素子を含む発光装置の一態様について、図１９の断面図を用いて説明する。
本発明の発光素子を含む発光装置の一態様について、図１９の断面図を用いて説明する。
図１９において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、実施の形態１〜６で説明したような、第１の電極１３と第２の電極１４との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板１０上に設けられている。
なお、図１９に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
なお、セミアモルファス半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ
結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端するために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、またはＳｉＦ４などの気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。これらの気体はＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈されても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。
結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端するために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、またはＳｉＦ４などの気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。これらの気体はＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈されても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン（シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、フルオロ基または水素または有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）を有する）または塗布成膜可能な酸化珪素等物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
なお、図１９（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図１９（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図１９（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。１９ａはアクリルやシロキサン、または塗布成膜可能な酸化珪素等の物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成す
る物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
る物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図１９（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図１９（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図１９（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。
また、発光素子１２は、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよいし、或いは、第１の電極１３の電位よりも第２の電極１４の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するように層１５が積層されたものであってもよい。前者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタである。
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図２０には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図２０において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層および発光層等を含む多層構造の層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発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
（実施の形態９）
電極間に設けられ、芳香族炭化水素と金属酸化物とを有する層が設けられた発光素子は、電極間に設けられた層の結晶化によって形成された凹凸、或いは電極表面の凹凸に起因した電極間の短絡に因る動作不良が低減されたものである為、このような発光素子を画素として用いた発光装置は表示欠陥が少なく良好に表示動作する。その為、このような発光装置を表示部に適用することによって、表示欠陥に起因した表示画像の誤認等の少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる。その為、このような発光装置をバックライト等の照明部として用いることによって、このように本発明の発光装置を実装することによって、発光素子の不具合に起因して局所的に暗部が形成されるような動作不良が低減され、良好に表示することができる。また、発光層と電極との
間の距離を、芳香族炭化水素と金属酸化物とを有する層の厚さを変えて調整した発光素子は、層の厚さに起因した駆動電圧の変化が少なく、低駆動電圧で動作させると共に、色純度の良い色を発する発光装置を得ることができる。その為、このような発光装置を表示部に適用することで、消費電力が少なく、また色彩の優れた画像を提供できる電子機器を得ることができる。
電極間に設けられ、芳香族炭化水素と金属酸化物とを有する層が設けられた発光素子は、電極間に設けられた層の結晶化によって形成された凹凸、或いは電極表面の凹凸に起因した電極間の短絡に因る動作不良が低減されたものである為、このような発光素子を画素として用いた発光装置は表示欠陥が少なく良好に表示動作する。その為、このような発光装置を表示部に適用することによって、表示欠陥に起因した表示画像の誤認等の少ない電子機器を得ることができる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置は、発光素子の動作不良に起因した不具合が少なく良好に照明することができる。その為、このような発光装置をバックライト等の照明部として用いることによって、このように本発明の発光装置を実装することによって、発光素子の不具合に起因して局所的に暗部が形成されるような動作不良が低減され、良好に表示することができる。また、発光層と電極との
間の距離を、芳香族炭化水素と金属酸化物とを有する層の厚さを変えて調整した発光素子は、層の厚さに起因した駆動電圧の変化が少なく、低駆動電圧で動作させると共に、色純度の良い色を発する発光装置を得ることができる。その為、このような発光装置を表示部に適用することで、消費電力が少なく、また色彩の優れた画像を提供できる電子機器を得ることができる。
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図２１に示す。
図２１（Ａ）は、本発明を適用して作製したパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。実施の形態１、２で説明したような本発明の発光素子を画素として用いた発光装置（例えば実施の形態３、４で説明したよう構成を含む発光装置）を表示部として組み込むことで、表示部における欠陥が少なく表示画像の誤認がなく、また色彩の優れた表示画像を提供できるパーソナルコンピュータを完成できる。また、本発明の発光素子を光源として用いた発光装置を、バックライトとして組み込んでもパーソナルコンピュータを完成させることができる。具体的には、図２２に示すように、筐体５５１１と筐体５５１４とに液晶装置５５１２と発光装置５５１３とが嵌め込まれた照明装置を表示部として組み込めばよい。なお、図２２において、液晶装置５５１２には外部入力端子５５１５が装着されており、発光装置５５１３には、外部入力端子５５１６が装着されている。
図２１（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで、表示部における欠陥が少なく表示画像の誤認がなく、また色彩の優れた表示画像を提供できる電話機を完成できる。
図２１（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで、表示部における欠陥が少なく表示画像の誤認がなく、また色彩の優れた表示画像を提供できるテレビ受像機を完成できる。
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。なお、電子機器は、本形態で述べたものに限定されるものではなく、録画装置、ナビゲーション装置等、その他の電子機器であってもよい。
電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子の作製方法と、その動作特性について、以下に説明する。なお、本実施例では、芳香族炭化水素と金属酸化物とのモル比がそれぞれ異なり、その他の構成については同じである二つの発光素子（発光素子（１）、発光素子（２））を作製した。なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを、金属酸化物としてモリブデン酸化物を用いた。
図２３に表すように基板３００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を１１０ｎｍの厚さとなるように成膜し、第１の電極３０１を形成した。なお、成膜にはスパッタリング法を用いた。
次に、第１の電極３０１の上に、共蒸着法によって、ｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１を形成した。なお、本実施例では、モリブデン酸化物の中で特に三酸化モリブデンを蒸着材料として用いて第１の層３１１を形成した。第１の層３１１の厚さは１２０ｎｍとなるようにした。また、発光素子（１）に含まれるｔ−ＢｕＤＮＡ
とモリブデン酸化物との重量比は１：０．５（モル比は、１：１．７）（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）となるようにし、発光素子（２）に含まれるｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物との重量比は１：０．７５（モル比は、１：２．５）（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）となるようにした。なお、共蒸着とは、一つの処理室内に設けられた複数の蒸着源からそれぞれ原料を気化させ、気化した原料を被処理物上に堆積させて複数の物質が混合された層を形成する蒸着法をいう。
とモリブデン酸化物との重量比は１：０．５（モル比は、１：１．７）（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）となるようにし、発光素子（２）に含まれるｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物との重量比は１：０．７５（モル比は、１：２．５）（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）となるようにした。なお、共蒸着とは、一つの処理室内に設けられた複数の蒸着源からそれぞれ原料を気化させ、気化した原料を被処理物上に堆積させて複数の物質が混合された層を形成する蒸着法をいう。
次に、第１の層３１１の上に、蒸着法によって、ＮＰＢからなる第２の層３１２を形成した。第２の層３１２の厚さは１０ｎｍとなるようにした。この第２の層３１２は、発光素子を駆動させたときに、正孔輸送層として機能する。
次に、第２の層３１２の上に、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とクマリン６とを含む第３の層３１３を形成した。第３の層３１３の厚さは３７．５ｎｍとなるようにした。また、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１：０．０１（モル比は、１：０．０１３）（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるようにした。これによって、クマリン６はＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第３の層３１３は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。
次に、第３の層３１３の上に、蒸着法によって、Ａｌｑ３からなる第４の層３１４を形成した。第４の層３１４の厚さは３７．５ｎｍとなるようにした。この第４の層３１４は、発光素子を駆動させたときに、電子輸送層として機能する。
次に、第４の層３１４の上に、蒸着法によって、フッ化リチウムからなる第５の層３１５を形成した。第５の層３１５の厚さは１ｎｍとなるようにした。この第５の層３１５は、発光素子を駆動させたときに、電子注入層として機能する。
次に、第５の層３１５の上に、蒸着法によって、アルミニウムを２００ｎｍの厚さとなるように成膜し、第２の電極３０２を形成した。
以上のようにして、作製した発光素子に、第２の電極３０２の電位よりも第１の電極３０１の電位の方が大きくなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた結果を図２４〜２６に示す。図２４は発光素子の電圧−輝度特性を表す図であり、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図２５は発光素子の電圧−電流特性を表す図であり、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図２６は発光素子の輝度−電流効率特性を表す図であり、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。図２４〜２６において、●で表されるプロットは発光素子（１）について、○で表されるプロットは発光素子（２）についてのものである。
（比較例）
実施例１で作製した発光素子に対する比較例として、電極間に、ｔ−ＢｕＤＮＡのみからなる層を設けた発光素子について説明する。なお、比較例の発光素子は、ｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１の代わりにｔ−ＢｕＤＮＡのみからなる層を設けた点で、実施例１に記載の発光素子（１）、（２）と異なるが、その他の構成については、実施例１に記載の発光素子（１）、（２）と同じである。従って、比較例の発光素子の作製方法については、記載を省略する。比較例の発光素子を動作させたところ、図２４〜２６において、△でプロットされたような結果が得られた。
実施例１で作製した発光素子に対する比較例として、電極間に、ｔ−ＢｕＤＮＡのみからなる層を設けた発光素子について説明する。なお、比較例の発光素子は、ｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１の代わりにｔ−ＢｕＤＮＡのみからなる層を設けた点で、実施例１に記載の発光素子（１）、（２）と異なるが、その他の構成については、実施例１に記載の発光素子（１）、（２）と同じである。従って、比較例の発光素子の作製方法については、記載を省略する。比較例の発光素子を動作させたところ、図２４〜２６において、△でプロットされたような結果が得られた。
実施例１と比較例とから、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、発光開始電圧（１ｃｄ／ｍ２の輝度で発光し始めたときを発光開始とし、その時に印加された電圧を発光開始電圧という。）が低く、また、任意の輝度で発光させ
るのに必要な印加電圧も低く、低駆動電圧で動作する良好な発光素子を得られることが分かる。また、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、任意の輝度で発光させたときの電流効率が高く、良好な発光素子が得られることも分かる。
るのに必要な印加電圧も低く、低駆動電圧で動作する良好な発光素子を得られることが分かる。また、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を設けることによって、任意の輝度で発光させたときの電流効率が高く、良好な発光素子が得られることも分かる。
電極間に芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する三つの試料（１）〜（３）と、電極間に芳香族炭化水素のみからなる層を有する試料（４）とについて、電圧−電流特性を調べた。その結果、芳香族炭化水素と金属酸化物とが混合された層の方が、芳香族炭化水素のみからなる層よりも、電極からキャリアを注入され易く、導電率が高いということが分かった。
図２７に、電圧−電流特性について調べた結果を示す。図２７において横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を示す。また、図２７において、●は試料（１）、■は試料（２）、□は試料（３）、△は試料（４）についてのプロットである。
なお、測定に用いた試料（１）〜（３）は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物からなる電極（１１０ｎｍ）と、アルミニウムからなる電極（２００ｎｍ）との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層（２００ｎｍ）を有する構造であり、試料（４）は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物からなる電極（１１０ｎｍ）と、アルミニウムからなる電極（２００ｎｍ）との間に、芳香族炭化水素（本実施例ではｔ−ＢｕＤＮＡを用いた）からなる層（２００ｎｍ）を有する構造である。試料（１）〜（３）は、それぞれ、電極間に設けられた層に含まれる芳香族炭化水素と金属酸化物の重量比が異なる。試料（１）では、重量比は１：０．５（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）、試料（２）では、重量比は２：０．７５（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）、試料（３）では、重量比は１：１（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）である。なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを、金属酸化物として三酸化モリブデンをそれぞれ蒸着材料として用い混合層を形成した。
ガラス基板上に共蒸着法によって芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層が形成された試料（５）と、ガラス基板上に蒸着法によって芳香族炭化水素のみからなる層が形成された試料（６）とについて、吸収スペクトルを測定した。その結果、６００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長帯域に電荷移動に由来した吸収を示すことが分かった。
なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを、金属酸化物として三酸化モリブデンを用いて重量比が４：２（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）、厚さが１００ｎｍとなるように試料（５）における混合層を形成した。また、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを用い、厚さが１００ｎｍとなるように試料（６）における層を形成した。
各試料についての吸収スペクトルの測定結果を図２８に示す。図２８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度（単位なし）を表す。また太い曲線は試料（５）についての吸収スペクトル、細い曲線は試料（６）についての吸収スペクトルである。図２９は、図２８のデータを基に混合層における１μｍの厚さ当たりの吸光度（単位なし）について表した図である。図２９において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は１μｍの厚さ当たりの吸光度（単位なし）を表す。図２９から、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域において１μｍの厚さ当たりの吸光度は０．３〜０．８であることが分かる。また、図３０は吸収スペクトルの測定結果を基にして求めた透過率の波長依存性について表す図である。図２９において横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を表す。図３０から、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における光に対する透過率は８３〜９３％であり、透過率の最大値と最小値の差は１０％以下であること、つまり透過光の波長に依存した透過率の変化が非常に小
さいことが分かる。
なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを、金属酸化物として三酸化モリブデンを用いて重量比が４：２（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）、厚さが１００ｎｍとなるように試料（５）における混合層を形成した。また、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを用い、厚さが１００ｎｍとなるように試料（６）における層を形成した。
各試料についての吸収スペクトルの測定結果を図２８に示す。図２８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度（単位なし）を表す。また太い曲線は試料（５）についての吸収スペクトル、細い曲線は試料（６）についての吸収スペクトルである。図２９は、図２８のデータを基に混合層における１μｍの厚さ当たりの吸光度（単位なし）について表した図である。図２９において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は１μｍの厚さ当たりの吸光度（単位なし）を表す。図２９から、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域において１μｍの厚さ当たりの吸光度は０．３〜０．８であることが分かる。また、図３０は吸収スペクトルの測定結果を基にして求めた透過率の波長依存性について表す図である。図２９において横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を表す。図３０から、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における光に対する透過率は８３〜９３％であり、透過率の最大値と最小値の差は１０％以下であること、つまり透過光の波長に依存した透過率の変化が非常に小
さいことが分かる。
石英基板上に共蒸着法によって芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層が形成された試料（７）と、石英基板上に蒸着法によって芳香族炭化水素のみからなる層が形成された試料（８）とについて電子スピン共鳴法（ＥＳＲ）による測定を、室温で行った。その結果、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層には不対電子が存在していること、つまり、電荷移動錯体が発生していることが分かった。
なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを、金属酸化物として三酸化モリブデンを用いて重量比が４：２（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）、厚さが２００ｎｍとなるように試料（７）における混合層を形成した。また、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを用い、厚さが２００ｎｍとなるように試料（８）における層を形成した。
各試料についての測定結果を図３１、３２に示す。図３１は試料（７）についてのＥＳＲスペクトル、図３２は試料（８）についてのＥＳＲスペクトルを表している。図３１、３２から、試料（７）では、不対電子の存在を示すＥＳＲスペクトルが検出されていることが分かる。また、ＥＳＲ測定によって、試料（７）におけるｇ値は２．００２７、線幅（ΔＨ）は０．５８ｍＴ、スピン濃度は１．７×１０２０ｓｐｉｎ／ｃｍ３であることが分かった。なお、スピン濃度は混合層の厚さを２００ｎｍとして計算したときの値である。
なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを、金属酸化物として三酸化モリブデンを用いて重量比が４：２（＝ｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物）、厚さが２００ｎｍとなるように試料（７）における混合層を形成した。また、芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＮＡを用い、厚さが２００ｎｍとなるように試料（８）における層を形成した。
各試料についての測定結果を図３１、３２に示す。図３１は試料（７）についてのＥＳＲスペクトル、図３２は試料（８）についてのＥＳＲスペクトルを表している。図３１、３２から、試料（７）では、不対電子の存在を示すＥＳＲスペクトルが検出されていることが分かる。また、ＥＳＲ測定によって、試料（７）におけるｇ値は２．００２７、線幅（ΔＨ）は０．５８ｍＴ、スピン濃度は１．７×１０２０ｓｐｉｎ／ｃｍ３であることが分かった。なお、スピン濃度は混合層の厚さを２００ｎｍとして計算したときの値である。
ガラス基板上に混合層または芳香族炭化水素のみからなる層が形成された試料（９）〜（２０）を作製した後、それぞれの試料について吸収スペクトルを測定し、その測定結果を基に透過率の波長依存性について求めた。試料（９）、（１０）、（１２）〜（１４）、（１６）、（１７）、（１９）、（２０）は、それぞれ、ガラス基板上に共蒸着法によって芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層が１００ｎｍの厚さとなるように形成された試料である。また、試料（１１）、（１５）、（１８）は、それぞれ、ガラス基板上に蒸着法によって芳香族炭化水素のみからなる層が１００ｎｍの厚さとなるように形成された試料である。試料（９）〜（２０）の各試料において芳香族炭化水素として用いた物質、金属酸化物として用いた物質、及びこれらの混合比は、表１に示す通りである。なお、本実施例では、金属酸化物の蒸着材料としては、モリブデン酸化物のうち特に三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を用いた。
なお、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＰＡ、ＤＰＡｎｔｈは、それぞれ以下のような構造を有する炭素数２６〜６０の芳香族炭化水素である。
透過率の波長依存性を表す図を図３３〜３６に示す。図３３〜３６において横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を表す。図３３〜３６から、炭素数２６〜６０のいずれの芳香族炭化水素を金属酸化物と組み合わせて混合層を形成した場合でも、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域における光に対する透過率は８３〜９８％の範囲に含まれており、透過率が非常に良好であることが分かる。また、透過光の波長に依存した透過率の変化が非常に小さく、いずれの波長の光も良く透過することが分かる。
電極間に芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層を有する試料（２１）について、電圧−電流特性を調べた。その結果、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層は良好な導電性を示すことが分かった。
図３７に、電圧−電流特性について調べた結果を示す。図３７において横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を示す。
なお、測定に用いた試料（２１）は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物からなる電極（１１０ｎｍ）と、アルミニウムからなる電極（２００ｎｍ）との間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む混合層（２００ｎｍ）を有する構造を有する素子がガラス基板上に作製されたものである。混合層に含まれる物質の重量比は１：０．５（＝ＤＮＡ：モリブデン酸化物）である。なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてＤＮＡを用いた。また、金属酸化物の蒸着材料としては、モリブデン酸化物のうち特に三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を用いた。
電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子の作製方法と、その動作特性について、以下に説明する。なお、なお、本実施例では、混合層の厚さが異なるがその他の構成は同様である三つの発光素子（発光素子（３）〜（５））を作製した。なお、本実施例では、芳香族炭化水素そしてｔ−ＢｕＤＮＡを、金属酸化物としてモリブデン酸化物を用いた。
また、本実施例の発光素子は、電極間に混合層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を有する構成の発光素子という点で実施例１に記載の発光素子と同じである為、実施例１の説明に用いた図２３を用いて本実施例の発光素子についても説明する。
図２３に表すように基板３００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を１１０ｎｍの厚さとなるように成膜し、第１の電極３０１を形成した。なお、成膜にはスパッタリング法を用いた。
次に、第１の電極３０１の上に、共蒸着法によって、ｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１を形成した。なお、本実施例では、モリブデン酸化物の中で特に三酸化モリブデンを蒸着材料として用いて第１の層３１１を形成した。第１の層３１１の厚さは発光素子ごとに異なり、発光素子（３）については２０ｎｍの厚さとなるように、発光素子（４）については５０ｎｍの厚さとなるように、発光素子（５）については１５０ｎｍの厚さとなるように、それぞれ第１の層３１１を形成した。また、発光素子（３）〜（５）において混合層には、モリブデン酸化物が１０体積％の濃度で含まれるようにした。なお、モリブデン酸化物は、蒸着させる前に窒素ガス若しくは不活性ガスの雰囲気において４５０〜５５０℃で加熱し、蒸着材料に含まれている水分を除去することが好ましい。これによって、蒸着開始時における蒸着装置内での真空度の低下を防ぐことができ、より安定な状態で蒸着させることができる。
次に、第１の層３１１の上に、蒸着法によって、ＮＰＢからなる第２の層３１２を形成した。第２の層３１２の厚さは１０ｎｍとなるようにした。この第２の層３１２は、発光素子を駆動させたときに、正孔輸送層として機能する。
次に、第２の層３１２の上に、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを含む第３の層３１３を形成した。第３の層３１３の厚さは４０ｎｍとなるようにした。また、Ａｌｑ３とＤＰＱｄとの重量比は１：０．００５（＝Ａｌｑ３：ＤＰＱｄ）となるようにした。これによって、ＤＰＱｄはＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第３の層３１３は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。
次に、第３の層３１３の上に、蒸着法によって、Ａｌｑ３からなる第４の層３１４を形成した。第４の層３１４の厚さは３０ｎｍとなるようにした。この第４の層３１４は、発光素子を駆動させたときに、電子輸送層として機能する。
次に、第４の層３１４の上に、蒸着法によって、フッ化リチウムからなる第５の層３１５を形成した。第５の層３１５の厚さは１ｎｍとなるようにした。この第５の層３１５は、発光素子を駆動させたときに、電子注入層として機能する。
次に、第５の層３１５の上に、蒸着法によって、アルミニウムを２００ｎｍの厚さとなるように成膜し、第２の電極３０２を形成した。
以上のようにして、作製した発光素子（３）〜（５）それぞれに、第２の電極３０２の電位よりも第１の電極３０１の電位の方が大きくなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた結果を図３８〜４１に示す。図３８は発光素子の電圧−輝度特性を表す図であり、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、図３９は発光素子の電圧−電流特性を表す図であり、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。図４０は発光素子の輝度−電流効率特性を表す図であり、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。図４１は発光素子の輝度−電力効率特性を表す図であり、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電力効率（ｌｍ／Ｗ）を表す。
以上の結果から、電圧−輝度特性及び電圧−電流特性のいずれにおいても、発光素子（３）〜（５）の特性は同等であり、本発明の発光素子では混合層の厚さの増加に伴った駆動電圧の増加は生じていないことが分かる。
電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する発光素子の作製方法と、その動作特性について、以下に説明する。なお、本実施例では、芳香族炭化水素として用いる物質が異なるが、その他の構成については同様である二つの発光素子発光素子（発光素子（６）、（７））を作製した。なお、本実施例では、芳香族炭化水素としてＤＰＰＡ若しくはｔ−ＢｕＤＢＡを、金属酸化物としてモリブデン酸化物を用いた。
また、本実施例の発光素子は、電極間に混合層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を有する構成の発光素子という点で実施例１に記載の発光素子と同じである為、実施例１の説明に用いた図２３を用いて本実施例の発光素子についても説明する。
図２３に表すように基板３００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を１１０ｎｍの厚さとなるように成膜し、第１の電極３０１を形成した。なお、成膜にはスパッタリング法を用いた。
次に、第１の電極３０１の上に、共蒸着法によって、芳香族炭化水素とモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１を形成した。試料（６）においては芳香族炭化水素としてＤＰＰＡを用い、試料（７）においては芳香族炭化水素としてｔ−ＢｕＤＢＡを用いた。なお、ｔ−ＢｕＤＢＡは下記構造式で表される物質である。また、本実施例では、モリブデン酸化物の中で特に三酸化モリブデンを蒸着材料として用いて第１の層３１１を形成した。それぞれの試料において第１の層３１１は５０ｎｍの厚さとなるように形成した。また、発光素子（６）、（７）のそれぞれにおいて、混合層中に含まれるモリブデン酸化物の体積率は１０体積％となるようにした。
次に、第１の層３１１の上に、蒸着法によって、ＮＰＢからなる第２の層３１２を形成した。第２の層３１２の厚さは１０ｎｍとなるようにした。この第２の層３１２は、発光素子を駆動させたときに、正孔輸送層として機能する。
次に、第２の層３１２の上に、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを含む第３の層３１３を形成した。第３の層３１３の厚さは４０ｎｍとなるようにした。また、Ａｌｑ３とＤＰＱｄとの重量比は１：０．００５（＝Ａｌｑ３：ＤＰＱｄ）となるようにした。これによって、ＤＰＱｄはＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第３の層３１３は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。
次に、第３の層３１３の上に、蒸着法によって、Ａｌｑ３からなる第４の層３１４を形成した。第４の層３１４の厚さは３０ｎｍとなるようにした。この第４の層３１４は、発光素子を駆動させたときに、電子輸送層として機能する。
次に、第４の層３１４の上に、蒸着法によって、フッ化リチウムからなる第５の層３１５を形成した。第５の層３１５の厚さは１ｎｍとなるようにした。この第５の層３１５は、発光素子を駆動させたときに、電子注入層として機能する。
次に、第５の層３１５の上に、蒸着法によって、アルミニウムを２００ｎｍの厚さとなるように成膜し、第２の電極３０２を形成した。
以上のようにして、作製した発光素子（６）、（７）それぞれに、第２の電極３０２の電位よりも第１の電極３０１の電位の方が大きくなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた結果を図４２に示す。図４２は発光素子の輝度−電力効率特性を表す図であり、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電力効率（ｌｍ／Ｗ）を表す。なお、図４２では、発光素子（４）の特性についても併記した。
図４２から、いずれの芳香族炭化水素と金属酸化物とを組み合わせて用いた場合でも、本発明の発光素子は良好に動作することが分かった。
発光素子（４）、（６）、（７）のそれぞれについて、発光時間の蓄積に伴った輝度の変化、及び発光時間の蓄積に伴った動作電圧の変化について調べた。測定は次のようにし
て行った。作製した発光素子を窒素雰囲気下のグローブボックス内に移動し、同グローブボックスにてシール材を用いて封止を行った。そして、先ず、初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度について調べ、次に初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度の電流を一定時間流して発光させ続け、経過時間ごとの発光輝度及び印加電圧をプロットした。なお、３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度は、本実施例では、発光素子（４）、（６）、（７）のいずれについても２４ｍＡ／ｃｍ２であった。なお測定は、室温（約２５℃）の雰囲気で行った。
て行った。作製した発光素子を窒素雰囲気下のグローブボックス内に移動し、同グローブボックスにてシール材を用いて封止を行った。そして、先ず、初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度について調べ、次に初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度の電流を一定時間流して発光させ続け、経過時間ごとの発光輝度及び印加電圧をプロットした。なお、３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度は、本実施例では、発光素子（４）、（６）、（７）のいずれについても２４ｍＡ／ｃｍ２であった。なお測定は、室温（約２５℃）の雰囲気で行った。
測定結果を図４３（Ａ）、（Ｂ）に示す。図４３（Ａ）は発光時間の蓄積に伴った輝度の変化を表す図であり、横軸は発光時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は輝度（初期輝度を１００としたときの初期輝度に対する相対値）を表す。また、図４３（Ｂ）は発光時間の蓄積に伴った動作電圧の変化を表す図であり、横軸は発光時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度の電流を流す為に印加した電圧（Ｖ）を表す。
図４３（Ａ）から、発光素子（４）、（６）、（７）のいずれについても発光時間の蓄積に伴った輝度の低下が少なく、本発明の発光素子は素子寿命が良好であること分かる。また、図４３（Ｂ）から、発光素子（４）、（６）、（７）のいずれについても、発光時間の蓄積に伴った電圧の増加が少ないこと、つまり本発明の発光素子は発光時間の蓄積に伴った抵抗の増加が少ない良好な素子であることが分かる。
図４３（Ａ）から、発光素子（４）、（６）、（７）のいずれについても発光時間の蓄積に伴った輝度の低下が少なく、本発明の発光素子は素子寿命が良好であること分かる。また、図４３（Ｂ）から、発光素子（４）、（６）、（７）のいずれについても、発光時間の蓄積に伴った電圧の増加が少ないこと、つまり本発明の発光素子は発光時間の蓄積に伴った抵抗の増加が少ない良好な素子であることが分かる。
本実施例では、電極間に、芳香族炭化水素と金属酸化物とを含む層を有する本発明の発光素子（発光素子（８））と、電極間に、芳香族炭化水素のみを含む層を有する比較例の発光素子（発光素子（９））とを作製し、それぞれの発光素子における発光時間の蓄積に伴った輝度、及び電圧の変化について調べた結果について説明する。
先ず、発光素子（８）の作製方法について説明する。なお、発光素子（８）は、電極間に５層の層が設けられるという点で図２３で表される発光素子と同じである為、本実施例でも図２３を参照して説明する。
図２３に表すように基板３００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を１１０ｎｍの厚さとなるように成膜し、第１の電極３０１を形成した。なお、成膜にはスパッタリング法を用いた。
次に、発光素子（８）を第１の電極３０１の上に共蒸着法によって、ｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１を形成した。本実施例では、モリブデン酸化物の中で特に三酸化モリブデンを蒸着材料として用いて第１の層３１１を形成した。第１の層３１１の厚さは１２０ｎｍとなるようにした。また、第１の層３１１中に含まれるｔ−ＢｕＤＮＡとモリブデン酸化物との重量比はｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物＝１：０．５（モル比に換算するとｔ−ＢｕＤＮＡ：モリブデン酸化物＝１：１．７）となるようにした。
次に、第１の層３１１の上に、蒸着法によって、ＮＰＢからなる第２の層３１２を形成した。第２の層３１２の厚さは１０ｎｍとなるようにした。この第２の層３１２は、発光素子を駆動させたときに、正孔輸送層として機能する。
次に、第２の層３１２の上に、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とクマリン６とを含む第３の層３１３を形成した。第３の層３１３の厚さは３７．５ｎｍとなるようにした。また、Ａｌｑ３とクマリン６との重量比は１：０．０１（＝Ａｌｑ３：クマリン６）となるよう
にした。これによって、クマリン６はＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第３の層３１３は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。
にした。これによって、クマリン６はＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第３の層３１３は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。
次に、第３の層３１３の上に、蒸着法によって、Ａｌｑ３からなる第４の層３１４を形成した。第４の層３１４の厚さは３７．５ｎｍとなるようにした。この第４の層３１４は、発光素子を駆動させたときに、電子輸送層として機能する。
次に、第４の層３１４の上に、蒸着法によって、フッ化リチウムからなる第５の層３１５を形成した。第５の層３１５の厚さは１ｎｍとなるようにした。この第５の層３１５は、発光素子を駆動させたときに、電子注入層として機能する。
次に、第５の層３１５の上に、蒸着法によって、アルミニウムを２００ｎｍの厚さとなるように成膜し、第２の電極３０２を形成した。
以上が発光素子（８）の作製方法である。発光素子（９）は、第１の層３１１の構成が発光素子（８）と異なるが、その他の構成については発光素子（９）と同じである。従って、発光素子（９）については、第１の層３１１の形成方法について説明し、その他の部分については発光素子（８）に関する記載を引用する。
発光素子（９）における第１の層３１１は、ｔ−ＢｕＤＮＡのみを用いて形成した。つまり第１の層３１１は金属酸化物を含んでいない。第１の層３１１の厚さは５０ｎｍとなるようにした。
以上のように発光素子（８）、（９）を作製した後、作製した発光素子を窒素雰囲気下の封止装置内でシール材を用いて封止した。そして、発光素子（８）、（９）のそれぞれについて、発光時間の蓄積に伴った輝度の変化、及び発光時間の蓄積に伴った動作電圧の変化について調べた。測定は次のようにして行った。先ず、初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度について調べ、次に初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度の電流を一定時間流して発光させ続け、経過時間ごとの発光輝度及び印加電圧をプロットした。なお、３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度は、本実施例では、発光素子（８）では２３．０５ｍＡ／ｃｍ２であった。本実施例では、発光素子（９）では２４．７５ｍＡ／ｃｍ２であった。なお測定は、室温（約２５℃）の雰囲気で行った。
測定結果を図４４（Ａ）、（Ｂ）に示す。図４４（Ａ）は発光時間の蓄積に伴った輝度の変化を表す図であり、横軸は発光時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は輝度（初期輝度を１００としたときの初期輝度に対する相対値）を表す。また、図４４（Ｂ）は発光時間の蓄積に伴った動作電圧の変化を表す図であり、横軸は発光時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は初期状態において３０００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる為に必要な電流密度の電流を流す為に印加した電圧（Ｖ）を表す。
図４４（Ａ）から、比較例の発光素子（９）よりも本発明を適用して作製された発光素子（８）の方が発光時間の蓄積に伴った輝度の低下が非常に少なく、本発明の発光素子は素子寿命が良好であること分かる。また、図４４（Ｂ）から、比較例の発光素子（９）よりも本発明を適用して作製された発光素子（８）の方が発光時間の蓄積に伴った電圧の増加が非常に少ないこと、つまり本発明の発光素子は発光時間の蓄積に伴った抵抗の増加が少ない良好な素子であることが分かる。
ＤＰＡｎｔｈを芳香族炭化水素として用いることによって作製された本発明の発光素子の一実施例について説明する。本実施例では、ＤＰＡｎｔｈと組み合わせて用いられる金属酸化物と、ＤＰＡｎｔｈとの混合比が異なる３つの発光素子（発光素子（１０）〜（１２））を作製した。なお、発光素子（１０）〜（１２）の作製方法は、金属酸化物とＤＰＡｎｔｈとの混合比を変えた他は同じである。
先ず、発光素子（１０）〜（１２）の作製方法について説明する。なお、本実施例で作製した発光素子は一対の電極間に５層の層が設けられている点で図２３で表される発光素子と同じである為、図２３を参照して説明する。
図２３に表すように基板３００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を１１０ｎｍの厚さとなるように成膜し、第１の電極３０１を形成した。なお、成膜にはスパッタリング法を用いた。
次に、第１の電極３０１の上に、共蒸着法によって、芳香族炭化水素とモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１を形成した。芳香族炭化水素としてＤＰＡｎｔｈを用いた。また、本実施例では、モリブデン酸化物の中で特に三酸化モリブデンを蒸着材料として用いて第１の層３１１を形成した。それぞれの試料において第１の層３１１は５０ｎｍの厚さとなるように形成した。また、発光素子（１０）において第１の層３１１中に含まれるモリブデン酸化物の体積率は４体積％となるようにした。また、発光素子（１１）において第１の層３１１中に含まれるモリブデン酸化物の体積率は７体積％となるようにした。また、発光素子（１２）において第１の層３１１中に含まれるモリブデン酸化物の体積率は１０体積％となるようにした。
次に、第１の層３１１の上に、蒸着法によって、ＮＰＢからなる第２の層３１２を形成した。第２の層３１２の厚さは１０ｎｍとなるようにした。この第２の層３１２は、発光素子を駆動させたときに、正孔輸送層として機能する。
次に、第２の層３１２の上に、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを含む第３の層３１３を形成した。第３の層３１３の厚さは４０ｎｍとなるようにした。また、Ａｌｑ３とＤＰＱｄとの重量比は１：０．００５（＝Ａｌｑ３：ＤＰＱｄ）となるようにした。これによって、ＤＰＱｄはＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第３の層３１３は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。
次に、第３の層３１３の上に、蒸着法によって、Ａｌｑ３からなる第４の層３１４を形成した。第４の層３１４の厚さは３０ｎｍとなるようにした。この第４の層３１４は、発光素子を駆動させたときに、電子輸送層として機能する。
次に、第４の層３１４の上に、蒸着法によって、フッ化リチウムからなる第５の層３１５を形成した。第５の層３１５の厚さは１ｎｍとなるようにした。この第５の層３１５は、発光素子を駆動させたときに、電子注入層として機能する。
次に、第５の層３１５の上に、蒸着法によって、アルミニウムを２００ｎｍの厚さとなるように成膜し、第２の電極３０２を形成した。
以上のようにして、作製した発光素子（１０）〜（１２）のそれぞれに、第２の電極３０２の電位よりも第１の電極３０１の電位の方が大きくなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた結果を図４５に示す。図４５は発光素子の電圧−輝度特性を表す図であり、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸は電圧（Ｖ）を表す。なお、△のプロッ
トは発光素子（１０）、○のプロットは発光素子（１１）、◆のプロットは発光素子（１２）の特性を表す。図４５から、第１の層３１１に含まれるモリブデン酸化物の割合に依存した電圧−輝度特性の変化は殆ど見られず、４〜１０体積％でモリブデン酸化物が含まれた発光素子（１０）〜（１２）は何れも良好に動作することが分かった。
トは発光素子（１０）、○のプロットは発光素子（１１）、◆のプロットは発光素子（１２）の特性を表す。図４５から、第１の層３１１に含まれるモリブデン酸化物の割合に依存した電圧−輝度特性の変化は殆ど見られず、４〜１０体積％でモリブデン酸化物が含まれた発光素子（１０）〜（１２）は何れも良好に動作することが分かった。
ＤＮＡを芳香族炭化水素として用いることによって作製された本発明の発光素子の一実施例について説明する。本実施例では、ＤＮＡと組み合わせて用いられる金属酸化物と、ＤＮＡとの混合比が異なる３つの発光素子（発光素子（１３）〜（１５））を作製した。なお、発光素子（１３）〜（１５）の作製方法は、金属酸化物とＤＮＡとの混合比を変えた他は同じである。
先ず、発光素子（１３）〜（１５）の作製方法について説明する。なお、本実施例で作製した発光素子は一対の電極間に５層の層が設けられている点で図２３で表される発光素子と同じである為、図２３を参照して説明する。
図２３に表すように基板３００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物を１１０ｎｍの厚さとなるように成膜し、第１の電極３０１を形成した。なお、成膜にはスパッタリング法を用いた。
次に、第１の電極３０１の上に、共蒸着法によって、芳香族炭化水素とモリブデン酸化物とを含む第１の層３１１を形成した。芳香族炭化水素としてＤＮＡを用いた。また、本実施例では、モリブデン酸化物の中で特に三酸化モリブデンを蒸着材料として用いて第１の層３１１を形成した。それぞれの試料において第１の層３１１は５０ｎｍの厚さとなるように形成した。また、発光素子（１３）において第１の層３１１中に含まれるモリブデン酸化物の体積率は４体積％となるようにした。また、発光素子（１４）において第１の層３１１中に含まれるモリブデン酸化物の体積率は７体積％となるようにした。また、発光素子（１５）において第１の層３１１中に含まれるモリブデン酸化物の体積率は１０体積％となるようにした。
次に、第１の層３１１の上に、蒸着法によって、ＮＰＢからなる第２の層３１２を形成した。第２の層３１２の厚さは１０ｎｍとなるようにした。この第２の層３１２は、発光素子を駆動させたときに、正孔輸送層として機能する。
次に、第２の層３１２の上に、共蒸着法によって、Ａｌｑ３とＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを含む第３の層３１３を形成した。第３の層３１３の厚さは４０ｎｍとなるようにした。また、Ａｌｑ３とＤＰＱｄとの重量比は１：０．００５（＝Ａｌｑ３：ＤＰＱｄ）となるようにした。これによって、ＤＰＱｄはＡｌｑ３からなる層の中に分散して含まれた状態となる。このようにして形成された第３の層３１３は、発光素子を駆動させたときに、発光層として機能する。
次に、第３の層３１３の上に、蒸着法によって、Ａｌｑ３からなる第４の層３１４を形成した。第４の層３１４の厚さは３０ｎｍとなるようにした。この第４の層３１４は、発光素子を駆動させたときに、電子輸送層として機能する。
次に、第４の層３１４の上に、蒸着法によって、フッ化リチウムからなる第５の層３１５を形成した。第５の層３１５の厚さは１ｎｍとなるようにした。この第５の層３１５は、発光素子を駆動させたときに、電子注入層として機能する。
次に、第５の層３１５の上に、蒸着法によって、アルミニウムを２００ｎｍの厚さとな
るように成膜し、第２の電極３０２を形成した。
るように成膜し、第２の電極３０２を形成した。
以上のようにして、作製した発光素子（１３）〜（１５）のそれぞれに、第２の電極３０２の電位よりも第１の電極３０１の電位の方が大きくなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた結果を図４６に示す。図４６は発光素子の電圧−輝度特性を表す図であり、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸は電圧（Ｖ）を表す。なお、△のプロットは発光素子（１３）、○のプロットは発光素子（１４）、◆のプロットは発光素子（１５）の特性を表す。図４６から、第１の層３１１に含まれるモリブデン酸化物の割合に依存した電圧−輝度特性の変化は殆ど見られず、４〜１０体積％でモリブデン酸化物が含まれた発光素子（１３）〜（１５）は何れも良好に動作することが分かった。
なお、本明細書の実施例においては、混合層に含まれるモリブデン酸化物の割合を体積率で表している場合がある。例えば、１０ｖｏｌ％の体積率でモリブデン酸化物が含まれている場合、質量比に換算すると概ね有機化合物：モリブデン酸化物＝４：１になる。
１０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 層
１６ 層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 層間絶縁膜
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１１１ 混合層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１１６ 電子発生層
１１７ 正孔阻止層
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 正孔注入層
２１２ 正孔輸送層
２１３ 発光層
２１４ 電子輸送層
２１５ 第１の混合層
２１６ 第２の混合層
２１７ 層
２１８ 正孔阻止層
２２３ 正孔輸送層
３００ 基板
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 第３の層
３１４ 第４の層
３１５ 第５の層
４０１ 第１の電極
４０２ 第２の電極
４１１ 正孔注入層
４１２ａ 正孔輸送層
４１３ａ 第１発光層
４１３ｂ 第２発光層
４１３ｃ 第３発光層
４１４ａ 電子輸送層
４１４ｃ 電子輸送層
４１５ 電子注入層
４２１ａ 第１の混合層
４２１ｂ 第１の混合層
４２２ａ 第２の混合層
４２２ｂ 第２の混合層
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
９０１ トランジスタ
９０２ トランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
１００１ トランジスタ
１００２ トランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 発光素子の電極
３１０１ 第１の電極
３１０２ 第２の電極
３１１１ 混合層
３１１２ 正孔輸送層
３１１３ 発光層
３１１４ 電子輸送層
３１１５ 電子注入層
３１１６ 電子発生層
３１１７ 正孔阻止層
３２０１ 第１の電極
３２０２ 第２の電極
３２１１ 正孔注入層
３２１２ 正孔輸送層
３２１３ 発光層
３２１４ 電子輸送層
３２１５ 第１の混合層
３２１６ 第２の混合層
３２１７ 層
３２１８ 正孔阻止層
３４０１ 第１の電極
３４０２ 第２の電極
３４１１ 正孔注入層
３４１５ 電子注入層
５０１ａ 書き込み期間
５０２ａ 書き込み期間
５０３ａ 書き込み期間
５０４ａ 書き込み期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
５５１１ 筐体
５５１２ 液晶装置
５５１３ 発光装置
５５１４ 筐体
５５１５ 外部入力端子
５５１６ 外部入力端子
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
３４１２ａ 正孔輸送層
３４１３ａ 第１発光層
３４１３ｂ 第２発光層
３４１３ｃ 第３発光層
３４１４ａ 電子輸送層
３４１４ｂ 電子輸送層
３４１４ｃ 電子輸送層
３４２１ａ 第１の混合層
３４２１ｂ 第１の混合層
３４２２ａ 第２の混合層
３４２２ｂ 第２の混合層
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 第１の電極
１４ 第２の電極
１５ 層
１６ 層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 層間絶縁膜
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１１１ 混合層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１１６ 電子発生層
１１７ 正孔阻止層
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２１１ 正孔注入層
２１２ 正孔輸送層
２１３ 発光層
２１４ 電子輸送層
２１５ 第１の混合層
２１６ 第２の混合層
２１７ 層
２１８ 正孔阻止層
２２３ 正孔輸送層
３００ 基板
３０１ 第１の電極
３０２ 第２の電極
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 第３の層
３１４ 第４の層
３１５ 第５の層
４０１ 第１の電極
４０２ 第２の電極
４１１ 正孔注入層
４１２ａ 正孔輸送層
４１３ａ 第１発光層
４１３ｂ 第２発光層
４１３ｃ 第３発光層
４１４ａ 電子輸送層
４１４ｃ 電子輸送層
４１５ 電子注入層
４２１ａ 第１の混合層
４２１ｂ 第１の混合層
４２２ａ 第２の混合層
４２２ｂ 第２の混合層
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
９０１ トランジスタ
９０２ トランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 層
９５６ 電極
１００１ トランジスタ
１００２ トランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 発光素子の電極
３１０１ 第１の電極
３１０２ 第２の電極
３１１１ 混合層
３１１２ 正孔輸送層
３１１３ 発光層
３１１４ 電子輸送層
３１１５ 電子注入層
３１１６ 電子発生層
３１１７ 正孔阻止層
３２０１ 第１の電極
３２０２ 第２の電極
３２１１ 正孔注入層
３２１２ 正孔輸送層
３２１３ 発光層
３２１４ 電子輸送層
３２１５ 第１の混合層
３２１６ 第２の混合層
３２１７ 層
３２１８ 正孔阻止層
３４０１ 第１の電極
３４０２ 第２の電極
３４１１ 正孔注入層
３４１５ 電子注入層
５０１ａ 書き込み期間
５０２ａ 書き込み期間
５０３ａ 書き込み期間
５０４ａ 書き込み期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
５５１１ 筐体
５５１２ 液晶装置
５５１３ 発光装置
５５１４ 筐体
５５１５ 外部入力端子
５５１６ 外部入力端子
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
３４１２ａ 正孔輸送層
３４１３ａ 第１発光層
３４１３ｂ 第２発光層
３４１３ｃ 第３発光層
３４１４ａ 電子輸送層
３４１４ｂ 電子輸送層
３４１４ｃ 電子輸送層
３４２１ａ 第１の混合層
３４２１ｂ 第１の混合層
３４２２ａ 第２の混合層
３４２２ｂ 第２の混合層
Claims (20)
- 第１の電極と第２の電極との間に、発光層と、混合層とを有し、
前記混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 第１の電極と第２の電極との間に、発光層と、混合層とを有し、
前記混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 第１の電極と第２の電極との間に、発光層と、混合層とを有し、
前記混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 第１の電極と第２の電極との間に、発光層と、混合層とを有し、
前記混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 前記混合層は、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域において、吸収スペクトルのピークを有しないことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記混合層は、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域において、膜厚１００ｎｍ当たりの光に対する透過率は８３〜９３％であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記混合層において、前記モリブデン酸化物は、前記芳香族炭化水素に対してモル比が１〜４となるように含まれていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第１の電極は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物でなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記混合層と前記発光層との間に正孔輸送層を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記正孔輸送層は、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、及び２，３−ビス（４−ジフェニルアミノフェニル）キノキサリン、２，３−ビス｛４−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンの中から選ばれるいずれか一の物質であることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
- 前記混合層は、前記第１の電極に接していることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
- 第１の電極と第２の電極との間に、ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）層の発光層を有し、
ｍ層目（ｍは任意の自然数であり、１≦ｍ≦ｎ−１である。）の発光層とｍ＋１層目の発光層との間に、第１の混合層と第２の混合層とを有し、
前記第１の混合層は、前記第２の混合層よりも前記第１の電極に近設され、
前記第１の混合層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質と、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、及びアルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた一の物質と、を含み、
前記第２の混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 第１の電極と第２の電極との間に、ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）層の発光層を有し、
ｍ層目（ｍは任意の自然数であり、１≦ｍ≦ｎ−１である。）の発光層とｍ＋１層目の発光層との間に、第１の混合層と第２の混合層とを有し、
前記第１の混合層は、前記第２の混合層よりも前記第１の電極に近設され、
前記第１の混合層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質と、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、及びアルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた一の物質と、を含み、
前記第２の混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 第１の電極と第２の電極との間に、ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）層の発光層を有し、
ｍ層目（ｍは任意の自然数であり、１≦ｍ≦ｎ−１である。）の発光層とｍ＋１層目の発光層との間に、第１の混合層と第２の混合層とを有し、
前記第１の混合層は、前記第２の混合層よりも前記第１の電極に近設され、
前記第１の混合層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質と、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、及びアルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた一の物質と、を含み、
前記第２の混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 第１の電極と第２の電極との間に、ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）層の発光層を有し、
ｍ層目（ｍは任意の自然数であり、１≦ｍ≦ｎ−１である。）の発光層とｍ＋１層目の発光層との間に、第１の混合層と第２の混合層とを有し、
前記第１の混合層は、前記第２の混合層よりも前記第１の電極に近設され、
前記第１の混合層は、電子輸送性物質またはバイポーラ性物質と、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、及びアルカリ土類金属フッ化物の中から選ばれた一の物質と、を含み、
前記第２の混合層は、芳香族炭化水素と、モリブデン酸化物とからなり、
前記芳香族炭化水素は、９，１０−ジ（４−フェニルフェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセンであることを特徴とする発光装置。 - 前記第２の混合層は、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域において、吸収スペクトルのピークを有しないことを特徴とする請求項１２乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第２の混合層は、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域において、膜厚１００ｎｍ当たりの光に対する透過率が８３〜９３％であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１６のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第２の混合層において、前記モリブデン酸化物は、前記芳香族炭化水素に対してモル比が１〜４となるように含まれていることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第１の電極は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物でなることを特徴とする請求項１２乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光装置。
- 請求項１乃至請求項１９のいずれか一項に記載の発光装置を含むことを特徴とする電子機器。
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