JP5571900B2

JP5571900B2 - 発光素子

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Publication number: JP5571900B2
Application number: JP2009028064A
Authority: JP
Inventors: 哲史瀬尾; 恒徳鈴木
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: TW201002138A; EP2091097A2; KR20090087837A; CN101510586A; US20090200918A1; JP2009218581A; EP2091097A3

Description

本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置、電子機器に関する。

近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。

このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。

また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。

エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大きく分けられる。

発光性の物質が有機化合物である場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。

なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。

このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、材料に依存した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。

例えば、非特許文献１では、正孔ブロック層を設けることにより、燐光材料を用いた発光素子を効率良く発光させている。

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

しかし、非特許文献１に記載されているように正孔ブロック層は耐久性がなく、発光素子の寿命は極端に短い。よって、寿命の長い発光素子の開発が望まれている。特に、商品化を踏まえた場合、長寿命化は重要な課題であり、より長い寿命を持つ発光素子の開発が望まれている。

上記問題に鑑み、本発明は、寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。また、寿命の長い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、キャリアの移動を制御する制御層を設けることで、寿命の長い発光素子が得られることを見いだした。また、制御層における有機化合物の濃度およびキャリアトラップ性が一定の条件を満たす場合、特に、寿命の長い発光素子が得られることを見出した。

よって、本発明の一は、第１の電極と第２の電極との間に、発光層と制御層を有し、制御層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、第１の有機化合物は第２の有機化合物よりも多く含まれており、第１の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、第２の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、第１の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）よりも高く、式（１）で表されるＸの値が１×１０^−８以上１×１０^−２以下の範囲であることを特徴とする発光素子である。

（ΔＥは第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差［ｅＶ］、Ｃは第２の有機化合物のモル分率［無次元］、Ｌは制御層の膜厚［ｎｍ］、ｋはボルツマン定数（＝８．６１×１０^−５［ｅＶ・Ｋ^−１］）、Ｔは温度（＝３００［Ｋ］）、を表す。）

また、上記構成において、式（１）で表されるＸの値が１×１０^−５以上１×１０^−３以下の範囲であることがより好ましい。

また、上記構成において、制御層の膜厚Ｌは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。

また、上記構成において、第１の有機化合物の移動度は、１０^−６［ｃｍ^２／Ｖｓ］以上１０^−２［ｃｍ^２／Ｖｓ］以下の範囲が好ましく、より好ましくは１０^−５［ｃｍ^２／Ｖｓ］以上１０^−３［ｃｍ^２／Ｖｓ］以下であることが好ましい。

また、上記構成において、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差ΔＥは、０．２［ｅＶ］以上０．６［ｅＶ］以下であることが好ましい。

上記構成において、発光層は正孔輸送性であることが好ましい。具体的には、発光層に含まれる有機化合物のうち、最も多く含まれている有機化合物が正孔輸送性を有することが好ましい。例えば、発光層が第３の有機化合物と第４の有機化合物を含み、第３の有機化合物は、第４の有機化合物よりも多く含まれている場合、第３の有機化合物は正孔輸送性であることが好ましい。

また、上記構成において、制御層と発光層とは接するように設けられていることが好ましい。

また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。よって、本発明の一は、上述した発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを有する発光装置である。

本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置を含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。

また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。

本発明の発光素子は、キャリアの移動を制御する制御層を設けており、寿命の長い発光素子を得ることができる。

また、本発明の発光素子を、発光装置および電子機器に適用することにより、寿命の長い発光装置および電子機器を得ることができる。

本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光素子を説明する図。本発明の発光装置を説明する図。本発明の発光装置を説明する図。本発明の電子機器を説明する図。本発明の電子機器を説明する図。本発明の電子機器を説明する図。本発明の電子機器を説明する図。本発明の照明装置を説明する図。本発明の照明装置を説明する図。本発明の照明装置を説明する図。実施例で作製した発光素子を説明する図。ＮＰＢの酸化反応特性を示す図。ＢＰＡＰＱの酸化反応特性を示す図。１’−ＴＮＡＴＡの酸化反応特性を示す図。ＰＣｚＰＣＡ１の酸化反応特性を示す図実施例２で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。実施例２で作製した発光素子の連続点灯試験結果を示す図。実施例３で作製した発光素子の連続点灯試験結果を示す図。実施例４で作製した発光素子の連続点灯試験結果を示す図。パラメータＸを説明する図。パラメータＸを説明する図。パラメータＸを説明する図。パラメータＸを説明する図。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の主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うることは、当業者であれば容易に可能である。したがって、本発明は以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。

（実施の形態１）
本発明の発光素子は、一対の電極間に、発光層とキャリアの移動を制御する制御層を有する。制御層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、第１の有機化合物は第２の有機化合物よりも多く含まれており、第２の有機化合物は、第１の有機化合物のキャリア輸送性と同極性のキャリアをトラップするキャリアトラップ性を有する。

本実施の形態では、第１の有機化合物が正孔輸送性を有し、第２の有機化合物が正孔トラップ性を有する場合について、詳細に説明する。つまり、陽極として機能する第１の電極と陰極として機能する第２の電極との間に、発光層と制御層とを有し、制御層は第１の有機化合物と第２の有機化合物を含み、第１の有機化合物は第２の有機化合物よりも多く含まれており、第１の有機化合物は正孔輸送性の有機化合物であり、第２の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、第１の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）よりも高い発光素子について説明する。

なお、本明細書中においてＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が低いとは、そのエネルギーレベルが小さいことを意味し、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が高いとは、そのエネルギーレベルが大きいことを意味する。例えば、−５．５ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質Ａは、−５．２ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＢよりＨＯＭＯ準位が０．３ｅＶ低く、−５．７ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＣよりＨＯＭＯ準位が０．２ｅＶ高いと言うことができる。

図１に、本発明に係る発光素子のバンド図の一例を示す。本発明に係る発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に、発光層１１１と制御層１２１を有する。図１においては、第１の電極１０２と制御層１２１との間に正孔輸送層１１２を、第２の電極１０４と発光層１１１との間に電子輸送層１１３を設けていた場合について示している。

図１のような発光素子に電圧を印加すると、第２の電極から注入された電子は、電子輸送層を通り、発光層に注入される。一方、第１の電極から注入された正孔は、正孔輸送層を通り、制御層に注入される。制御層に注入された正孔は、正孔トラップ性を有する第２の有機化合物によりその移動速度が小さくなるが、最終的には発光層に注入され、電子と再結合して発光する。

もし制御層を設けない従来の発光素子であれば、トラップによる移動速度の減少は生じることなく正孔は発光層に注入される。したがって、発光層が正孔輸送性を有する場合、正孔は電子輸送層と発光層の界面付近まで容易に到達することができる。そのため、キャリアの再結合領域（発光領域）は電子輸送層と発光層との界面近傍に形成される。その場合、正孔が電子輸送層にまで達してしまい、電子輸送層を劣化させる恐れがある。そして、電子輸送層が劣化し、経時的に電子輸送層にまで達してしまう正孔の量が増えていくと、経時的に発光層内での再結合確率が低下していくことになる。このことは、素子寿命の低下（輝度の経時劣化）を意味する。

一方、本発明の発光素子においては、先に述べた通り、制御層に注入された正孔はその移動速度が小さくなるため、発光層への正孔注入が制御される。その結果、従来の発光素子では電子輸送層と発光層との界面近傍で形成されたはずの再結合領域（発光領域）が、本発明の発光素子においては、発光層の内部全体に広がることになる。より具体的には、発光層内部から、発光層と制御層との界面付近にかけて形成されることになる。したがって、正孔が電子輸送層にまで達してしまい、電子輸送層を劣化させる可能性が低くなる。

さらに、本発明においては、制御層において、単に正孔移動度の遅い物質を適用するのではなく、正孔輸送性を有する第１の有機化合物に正孔をトラップする機能を有する第２の有機化合物を添加している点が重要である。このような構成とすることで、単に発光層への正孔注入を制御するだけではなく、その制御された正孔注入量が経時的に変化するのを抑制することができる。以上のことから本発明の発光素子は、発光素子において経時的にキャリアバランスが悪化して再結合確率が低下していく現象を防ぐことができるため、素子寿命の向上（輝度の経時劣化の抑制）に繋がる。

ここで重要なことは、制御層における第１の有機化合物と第２の有機化合物との組み合わせと、第２の有機化合物の濃度である。このことは以下のように説明できる。

例えば、制御層において、正孔トラップ性が低い（すなわち、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位に比べ、第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位が若干高い程度の）組み合わせの場合、ある程度第２の有機化合物の濃度を高くしなければ、制御層における正孔の移動速度が小さくならず、従来の発光素子と同様の状態になってしまう。したがって、長寿命化の効果は得られない。逆に、正孔トラップ性が高い（すなわち、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位が非常に高い）組み合わせの場合、第２の有機化合物の濃度を高くしすぎると、制御層における正孔の移動速度が小さくなりすぎ、制御層の内部にまで再結合領域が及んでしまう。この場合、今度は制御層での再結合が寿命に悪影響を及ぼす。

すなわち、直感的な解釈としては、正孔トラップ性が低い組み合わせの場合、第２の有機化合物の濃度は高めに、正孔トラップ性が高い組み合わせの場合、第２の有機化合物の濃度は低めに設定することで、最も長寿命の効果が得られる状態が得られるわけである。しかし、このことはあくまで直感的な解釈であり、材料の組み合わせ（言い換えれば正孔トラップの深さ）によって濃度の最適値は様々に変化し、そしてその最適値を予測することも困難であった。

ここで本発明者らは、制御層の最適な構成に、ある一定の法則が存在することを見出した。すなわち、正孔トラップの深さΔＥ（第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差）、第２の有機化合物の濃度Ｃ、および制御層の膜厚Ｌで決定される下記式（１）で表されるパラメータＸが、ある一定の範囲の時に、素子の長寿命化の効果が得られることを見出したのである。

この式は、以下のような理論にて導出される。

まず、本発明の発光素子中において、正孔はｎ回ホッピングすることにより、制御層中を通過するものとする。換言すれば、ｎ個の分子間をホッピングすることにより、制御層を通過するものとする。この時、制御層中における正孔トラップの存在確率（すなわち第２の有機化合物の存在確率）をｐとすると、ｎ回のホッピングの最中に正孔トラップに遭遇する期待値Ｅ_ｎは、Ｅ_ｎ＝ｎｐで表される。例えば、存在確率ｐが０．１（１０％）でｎ＝１０回のホッピングを行う場合は、ｎｐ＝１０×０．１＝１となり、統計的には、制御層を通過する際に１回程度トラップに遭遇するという意味合いとなる。つまり、期待値Ｅ_ｎ＝ｎｐは、ｎ回ホッピングする最中にトラップに遭遇する回数の、統計的な平均値と言える。

次に、正孔がトラップに遭遇して捕獲された後に、そのトラップから離脱することができる確率をＫとする。ここで、上述の期待値Ｅ_ｎ＝ｎｐはトラップに遭遇する回数（の平均値）であるから、最終的に正孔がｎ回ホッピングして制御層を通過できる確率Ｋ_ａｌｌは、ＫのＥ_ｎ乗である。すなわち、下記式（２）が導出される。この式の意味は、例えば、Ｅ_ｎ＝ｎｐ＝２であれば、制御層中で平均して２回トラップされることになるため、Ｋ_ａｌｌ＝Ｋ^２になることを示している。なお、トラップがない場合（ｐ＝０の場合）のＫ_ａｌｌは１となり、規格化している。

そして、Ｋ_ａｌｌは正孔がｎ回ホッピングして制御層を通過する確率であるから、１回のホッピングあたり、正孔が通過できる平均確率Ｋ_ａｖｅは、Ｋ_ａｌｌのｎ乗根で表される。したがって式（２）から、下記式（３）が得られる。

ここで、平均確率Ｋ_ａｖｅがどのような物理量に影響するかを考えてみる。量子的には、Ｋ_ａｖｅが０．５であれば、注入された２個の正孔のうち１個は前に進めないということになる（正孔が移動するかしないかの議論となる）。しかし、式（２）からわかるように、上述の議論は期待値をベースとしているため、平均的な挙動を考えなければならない。例えば、分子間の距離をＬ_０とし、Ｋ_ａｖｅが０．５とすると、注入された２個の正孔のうち１個の移動距離はＬ_０であり、もう１個の移動距離は０であるから、移動距離の平均値は（Ｌ_０＋０）／２＝０．５Ｌ_０である。すなわち、Ｋ_ａｖｅは正孔の移動距離、換言すれば正孔のドリフト速度に正比例すると考えられる。したがって、制御層中の正孔のドリフト速度をｖ、第１の有機化合物の正孔のドリフト速度をｖ_０とすると、下記式（４）を仮定することができる。

次に、式（４）におけるＫとｐが、どのような物理量で表されるかを考える。まずｐは、正孔トラップの存在確率（すなわち第２の有機化合物の存在確率）であるから、単純に第２の有機化合物の濃度である。ただし、本発明で開示しているような発光素子の場合、正孔の移動は拡散よりも電界方向のドリフトが支配的となるため、素子の膜厚方向のみのモデル、すなわち一次元モデルで正孔の移動を考える必要がある。したがって、第２の有機化合物の濃度（モル分率）をＣとすると、Ｃは単位体積当たりのモル分率（つまり３次元）であるから、下記式（５）が得られる。

一方、Ｋは正孔がトラップから離脱することができる確率であるから、速度論的には下記のボルツマン分布そのものである。よって、下記式（６）で表すことができる。

（ΔＥは第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差［ｅＶ］、ｋはボルツマン定数（＝８．６１×１０^−５［ｅＶ・Ｋ^−１］）、Ｔは温度［Ｋ］を表す。）

式（５）と式（６）を式（４）に代入することにより、本発明において非常に重要な下記式（７）を導くことができる。

（ΔＥは第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差［ｅＶ］、Ｃは第２の有機化合物のモル分率［無次元］、ｋはボルツマン定数（＝８．６１×１０^−５［ｅＶ・Ｋ^−１］）、Ｔは温度、を表す。）

ここで、制御層の膜厚をＬ［ｎｍ］（本発明の発光素子の膜厚のスケールを考慮するとｎｍが扱いやすいので、単位をｎｍとした）、制御層を通過する時間をｔ［ｓ］とすると、ｔ［ｓ］＝Ｌ［ｎｍ］／ｖ［ｎｍ／ｓ］である。また、ｔ［ｓ］の逆数をｘ［ｓ^−１］＝１／ｔ［ｓ］とすると、ｘは制御層を通過する正孔の速度定数（制御層を通過する正孔の個数の比例定数がｘとなる）と見ることができる。この速度定数ｘは、式（７）を用いて、下記式（８）で表される。

（ΔＥは第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差［ｅＶ］、Ｃは第２の有機化合物のモル分率［無次元］、Ｌは制御層の膜厚［ｎｍ］、ｋはボルツマン定数（＝８．６１×１０^−５［ｅＶ・Ｋ^−１］）、Ｔは温度を表す。）

上述したように、制御層による長寿命化の効果は、制御層において正孔を通過させすぎても、正孔をトラップしすぎても得られない。すなわち、この速度定数ｘを適正な範囲に保たなければ、長寿命化の効果が得られないことになる。

そして本発明者らは、実際に速度定数ｘがある一定の範囲内である場合に、長寿命化の効果が得られることを実験的に見出したのである。

なお、ｖ_０は第１の有機化合物の種類によって変化しうる数値であり、さらに言えば移動度と電界強度に影響を受ける数値である（ドリフト速度＝移動度×電界強度）。しかしながら、式（８）においては指数関数の項が支配的であると考えられるため、実験的には規格化（ｖ_０＝１）して考えた。また、実験は室温で行ったため、Ｔ＝３００［Ｋ］である。

すなわち、ｖ_０＝１、Ｔ＝３００［Ｋ］とした時の速度定数ｘをパラメータＸ（下記式（１））とし、このパラメータＸと素子寿命の関係を実験的に照らし合わせた。その結果、実際にパラメータＸ＝１×１０^−８〜１×１０^−２の範囲にある場合、より好ましくは、１×１０^−５〜１×１０^−３の範囲にある場合に、長寿命化の効果が得られることが判明したのである。

なお、上述の式（１）では、第１の有機化合物のドリフト速度ｖ_０を規格化しているが、実際にはこのドリフト速度が何桁も変化すると、パラメータＸに誤差が生じ得る。ドリフト速度は移動度と電界強度の積であり、電界強度は実用輝度領域で桁が異なることはない。しかし、移動度が何桁も変化してしまえば、ドリフト速度も何桁も変化するため、パラメータＸに誤差が生じ得る可能性もあり得る。

そこで、例えば、第１の有機化合物として用いることのできるＮＰＢの移動度は１０^−４［ｃｍ^２／Ｖｓ］程度と報告されており、かつパラメータＸの範囲が２桁程度の範囲に渡ることを考慮すると、第１の有機化合物の移動度は、ＮＰＢの移動度１０^−４［ｃｍ^２／Ｖｓ］を中心として±２桁程度の範囲に収まっていることが好ましい。したがって、第１の有機化合物の移動度は、１０^−６〜１０^−２［ｃｍ^２／Ｖｓ］の範囲が好ましく、より好ましくは１０^−５〜１０^−３［ｃｍ^２／Ｖｓ］である。

また、制御層の膜厚ＬもパラメータＸに影響を与える。制御層の膜厚Ｌは、１〜１００［ｎｍ］であることが好ましく、特に、５〜２０［ｎｍ］であることが好ましい。

また、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差ΔＥが大きいと、第２の有機化合物の濃度が低くてもトラップの効果が大きくなるため、制御層における第２の有機化合物の濃度の精密な制御が必要となる。一方、エネルギー差ΔＥが小さいと、第２の有機化合物のトラップの効果が小さくなるため、第２の有機化合物の濃度の制御が容易となる。よって、発光素子を作製する上では、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差ΔＥは、０．２〜０．６［ｅＶ］の範囲であることが好ましい。

上述の制御層に用いることができる物質としては種々の有機化合物を用いることができる。このとき、式（１）で表されるパラメータＸが１×１０^−８〜１×１０^−２の範囲となるように、適宜材料を選択し、濃度を調整することが重要である。

例えば、第１の有機化合物としては、正孔輸送性を有する有機化合物を用いることができる。つまり、電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高い物質である。具体的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα―ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）、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）、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、９−フェニル−９’−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン）（略称：ＴＰＡＱｎ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）アミン］（略称：ＢＢＡＰＱ）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン）（略称：ＰＣＡＰＱ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡ１ＰＱ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡ１ＰＱ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称：ＤＰＡ１ＰＱ）などの芳香族アミン化合物や、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）のような縮合芳香族化合物を用いることができる。なお、ＴＰＡＱｎ、ＢＰＡＰＱ、ＢＢＡＰＱ、ＹＧＡＰＱ、ＰＣＡＰＱ、ＹＧＡ１ＰＱ、ＰＣＡ１ＰＱ、ＤＰＡ１ＰＱのようなキノキサリン骨格と芳香族アミンを組み合わせた化合物はバイポーラ性であるが、比較的高い正孔輸送性を有するので好ましく用いることができる。また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。また、先に述べたように、第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも高いことが好ましい。したがって、用いる第２の有機化合物の種類に応じて、そのような条件を満たすように適宜第１の有機化合物を選択すればよい。例えば、実施例にて後述するように、第２の有機化合物として４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）や３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）などを用いる場合、第１の有機化合物としてＮＰＢやＢＰＡＰＱを用いることで、上述の条件を満たすようになる。

また、第２の有機化合物は、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも高いＨＯＭＯ準位を有する有機化合物である。したがって、用いる第１の有機化合物の種類に応じて、そのような条件を満たすように適宜第２の有機化合物を選択すればよい。

よって、第２の有機化合物としては、ＨＯＭＯ準位の高い物質が好ましく、例えば上述の１’−ＴＮＡＴＡやＰＣｚＰＣＡ１の他、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）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）などが挙げられる。また、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）などの燐光材料を用いることもできる。なお、上述した化合物は、発光素子に用いられる化合物の中でもＨＯＭＯ準位が高い化合物であり、上述した第１の有機化合物に添加することで良好な正孔トラップ性を示す。

以上で述べたように、本実施の形態で示す発光素子は、キャリアの移動を制御する層を有している。キャリアの移動を制御する層は、２種類以上の物質を含むため、物質の組み合わせや混合比、膜厚などを制御することにより、キャリアバランスを精密に制御することが可能である。

また、物質の組み合わせや混合比、膜厚などの制御でキャリアバランスを制御することが可能であるので、従来よりも容易にキャリアバランスの制御が可能となる。つまり、用いる物質そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等により、キャリアの移動を制御することができる。よって、用いる材料の選択肢や設計の自由度が広がる。

また、キャリアの移動を制御する層に含まれる２種類以上の物質のうち、少なく含まれている有機化合物を用いてキャリアの移動を制御している。つまり、キャリアの移動を制御する層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリアの移動を制御することが可能であるので、経時変化に強く、発光素子の長寿命化を実現することができる。つまり、単一物質によりキャリアバランスを制御する場合に比べ、キャリアバランスの変化が起きにくい。例えば、単一物質により形成された層でキャリアの移動を制御する場合には、部分的にモルフォロジーが変化することや、部分的に結晶化が起こることなどが生じると、層全体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化に弱い。しかし、本実施の形態で示すように、キャリアの移動を制御する制御層に含まれている成分のうち少ない成分でキャリアの移動を制御することにより、モルフォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響が小さくなり、経時変化が起きにくい。よって、経時的なキャリアバランスの低下、ひいては経時的な発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得ることができる。

（実施の形態２）
本発明に係る発光素子の一態様について図２〜図４を用いて以下に説明する。本発明に係る発光素子は、実施の形態１で示したキャリアの移動を制御する制御層を有する。

本発明に係る発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。

本実施の形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるように、第１の電極１０２と第２の電極１０４に電圧を印加したときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。

基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。

第１の電極１０２としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの電気伝導性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン等）等が挙げられる。

また、第１の電極と接する層として、後述する複合材料を含む層を用いた場合には、第１の電極として、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等を用いることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。

第２の電極１０４を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。

また、第２の電極１０４と接する層として、後述する電子注入層１１５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０４として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。

第１の電極１０２と第２の電極１０４との間にはＥＬ層１０３が設けられている。ＥＬ層は、発光層と、キャリアの移動を制御する層を有する。本実施の形態では、キャリアの移動を制御する層として、正孔の移動を制御する制御層１２１を有する場合について説明する。

正孔の移動を制御する制御層１２１は、発光層１１１と陽極として機能する第１の電極１０２との間に設けられている。正孔の移動を制御する制御層１２１の構成としては、実施の形態１で示した構成を適用することができる。

発光層１１１は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。

発光層に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）_２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）_２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）_３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）_３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。

発光層に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１３−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。

なお、発光層としては、上述した発光性の高い物質（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。発光性の物質を分散させるための物質としては、種々の物質を用いることができ、発光性の物質よりも最低空分子軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。

特にホスト材料としては、実施形態１で述べた原理から正孔輸送性の化合物が好ましく、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα―ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）、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）、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、９−フェニル−９’−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン）（略称：ＴＰＡＱｎ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）アミン］（略称：ＢＢＡＰＱ）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン）（略称：ＰＣＡＰＱ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡ１ＰＱ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡ１ＰＱ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称：ＤＰＡ１ＰＱ）などの芳香族アミン化合物や、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）のような縮合芳香族化合物を用いることができる。なお、ＴＰＡＱｎ、ＢＰＡＰＱ、ＢＢＡＰＱ、ＹＧＡＰＱ、ＰＣＡＰＱ、ＹＧＡ１ＰＱ、ＰＣＡ１ＰＱ、ＤＰＡ１ＰＱのようなキノキサリン骨格と芳香族アミンを組み合わせた化合物はバイポーラ性であるが、比較的高い正孔輸送性を有するので好ましく用いることができる。また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。

また、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ０１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）のような電子輸送性の化合物を用いてもよい。

また、発光性の物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。

発光性の高い物質を他の物質に分散させた構成とすることにより、発光層１１１の結晶化を抑制することができる。また、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。

また、発光層１１１として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＯＦ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。

上述のように、本実施の形態で示すＥＬ層１０３は、発光層１１１と正孔の移動を制御する制御層１２１を有する。その他の層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層と、キャリアの移動を制御する制御層および発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。

正孔注入層１１４は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、低分子の有機化合物としては、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、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−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等が挙げられる。

また、正孔注入層１１４として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０２として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。

なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料が混合している状態だけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。

複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。

複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＭＴＤＡＴＡ、ＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体や、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を挙げることができる。

また、アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

また、正孔注入層１１４としては、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることができる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。

また、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、正孔注入層１１４として用いてもよい。

正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、低分子の有機化合物としては、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

また、正孔輸送層１１２として、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。

電子輸送層１１３は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、低分子の有機化合物として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体を用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ０１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物も用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

また、電子輸送層１１３として、高分子化合物を用いることができる。例えば、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを用いることができる。

また、電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第２の電極１０４からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。

ＥＬ層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。

例えば、上述した材料のうち、高分子化合物を用いて湿式法でＥＬ層を形成してもよい。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてＥＬ層を形成してもよい。

また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。

例えば、本発明の発光素子を表示装置に適用し、発光層を塗り分ける場合には、発光層は湿式法により形成することが好ましい。発光層をインクジェット法を用いて形成することにより、大型基板を用いた場合であっても発光層の塗り分けが容易となる。

以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に電圧を印加することにより、電流が流れ、ＥＬ層１０３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。

発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、図４（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合、図４（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０４を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合、図４（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。

なお第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第１の電極１０２および第２の電極１０４から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、キャリアの移動を制御する層を有する構成であれば、上記以外のものでもよい。

つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、本実施の形態で示すキャリアの移動を制御する制御層および発光層を適宜組み合わせて構成すればよい。

また、正孔の移動を制御する制御層は、正孔の移動を制御するものであるため、発光層と陽極として機能する電極との間に設けることが好ましい。図２（Ａ）に示すように、正孔の移動を制御する制御層は発光層と接するように設けることがより好ましい。正孔の移動を制御する制御層を発光層と接するように設けることにより、発光層への正孔注入を直接制御できるため、発光層内におけるキャリアバランスの経時変化をより抑制することができ、素子寿命向上に関してより大きな効果が得られる。また、プロセス的にも簡便となる。

また、正孔の移動を制御する制御層は発光層と接するように設けるのが好ましく、その場合には、正孔の移動を制御する制御層に含まれる第１の有機化合物と、発光層に多く含まれている有機化合物とは、異なる種類の有機化合物であっても、同じ種類の有機化合物であってもよい。

ただし、図２（Ｂ）に示すように、発光層１１１と正孔の移動を制御する制御層１２１との間に層が形成されていてもよい。図２（Ｂ）では、正孔の移動を制御する制御層１２１と正孔注入層１１４との間に第１の正孔輸送層１１２Ａを設け、発光層１１１と正孔の移動を制御する制御層１２１との間に第２の正孔輸送層１１２Ｂを設けた構成を示した。

また、図３に示すように、基板１０１上に、陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２とが順に積層された構成としてもよい。図３（Ａ）では、第２の電極１０４上に、電子注入層１１５、電子輸送層１１３、発光層１１１、正孔の移動を制御する制御層１２１、正孔輸送層１１２、正孔注入層１１４が順に積層された構成を示している。図３（Ｂ）では、第２の電極１０４上に、電子注入層１１５、電子輸送層１１３、発光層１１１、第２の正孔輸送層１１２Ｂ、正孔の移動を制御する制御層１２１、第１の正孔輸送層１１２Ａ、正孔注入層１１４が順に積層された構成を示している。

なお、本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。

以上で述べたように、本実施の形態で示す発光素子は、正孔の移動を制御する制御層１２１を有している点が特徴である。制御層における第２の有機化合物の濃度およびキャリアトラップ性が一定の条件を満たすようにすることにより、劣化が少なく、長寿命の発光素子を得ることができる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子という）の態様について、図５を参照して説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光ユニットの構成としては、実施の形態１〜実施の形態２で示した構成と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態１〜実施の形態２で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明する。

図５において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と電荷発生層５１３と第２の発光ユニット５１２が積層されている。第１の電極５０１と第２の電極５０２は実施の形態２と同様なものを適用することができる。また、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態２と同様なものを適用することができる。

電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入する層であり、単層でも複数の層を積層した構成であってもよい。複数の層を積層した構成としては、正孔を注入する層と電子を注入する層とを積層する構成であることが好ましい。

正孔を注入する層としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。あるいは、正孔輸送性の高い物質に、アクセプター物質が添加された構成であってもよい。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層は、実施の形態２で示した複合材料であり、アクセプター物質として、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）や、酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物、オリゴマー、デンドリマー、ポリマーなど、種々の化合物を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質としては、正孔移動度が１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。

電子を注入する層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、炭酸セシウム等の絶縁体や半導体を用いることができる。あるいは、電子輸送性の高い物質に、ドナー性物質が添加された構成であってもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。電子輸送性の高い物質としては、実施の形態２で示した材料を用いることができる。なお、電子輸送性の高い物質としては、電子移動度が１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを有する複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。

また、電荷発生層５１３として、実施の形態２で示した電極材料を用いることもできる。例えば、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物を含む層と透明導電膜とを組み合わせて形成しても良い。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光性の高い層とすることが好ましい。

いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、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電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればいかなる構成でもよい。

本実施の形態では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度の発光が可能であり、そのため長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。

また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１の発光ユニットの発光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色であり、第３の発光ユニットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。

本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。

なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。

次に、断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。

なお、ソース側駆動回路６０１はＮチャネル型ＴＦＴ６２３とＰチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、画素部が形成された基板と同一基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、画素部が形成された基板上ではなく駆動回路を外部に形成することもできる。

また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。

また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。

第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、第１の電極６１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第１の電極を陽極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等の積層膜を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。

また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、実施の形態１〜実施の形態２で示したキャリアの移動を制御する制御層を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマーを含む）を用いてもよい。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。

また、第２の電極６１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極を陰極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）等が挙げられる。なお、ＥＬ層６１６で生じた光を第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等）との積層膜を用いることも可能である。

さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５が充填される場合もある。

なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。

以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。

本発明の発光装置は、実施の形態１〜実施の形態２で示した発光素子を有する。そのため、劣化が少なく、寿命の長い発光装置を得ることができる。

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マトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の発光装置にも本発明を適用することができる。図７には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図７において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、陰極をパターニングすることができる。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、劣化が少なく、寿命の長い本発明の発光素子を含むことによって、寿命の長い発光装置を得ることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１〜実施の形態２で示した発光素子を有し、寿命の長い表示部を有する。

本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図８に示す。

図８（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１〜実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、劣化が少なく、長寿命であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化が少ない。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償用の機能回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。

図８（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１〜実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、劣化が少なく、長寿命であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化が少ない。このような特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償用の機能回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。

図８（Ｃ）は本実施の形態に係るカメラであり、本体９３０１、表示部９３０２、筐体９３０３、外部接続ポート９３０４、リモコン受信部９３０５、受像部９３０６、バッテリー９３０７、音声入力部９３０８、操作キー９３０９、接眼部９３１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９３０２は、実施の形態１〜実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、劣化が少なく、長寿命であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９３０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化が少ない。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償用の機能回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

図８（Ｄ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１〜実施の形態２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、劣化が少なく、長寿命であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化が少ない。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償用の機能回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。

図９には、図８（Ｄ）とは異なる構成の携帯電話の一例を示す。図９（Ａ）が正面図、図９（Ｂ）が背面図、図９（Ｃ）が展開図である。図９に示す携帯電話は、電話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。

図９に示す携帯電話は、筐体１００１及び１００２二つの筐体で構成されている。筐体１００１には、表示部１１０１、スピーカー１１０２、マイクロフォン１１０３、操作キー１１０４、ポインティングデバイス１１０５、カメラ用レンズ１１０６、外部接続端子１１０７等を備え、筐体１００２には、イヤホン端子１１０８、キーボード１２０１、外部メモリスロット１２０２、カメラ用レンズ１２０３、ライト１２０４等を備えている。また、アンテナは筐体１００１内部に内蔵されている。

また、上記構成に加えて、非接触ＩＣチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。

表示部１１０１には、実施の形態３で示した発光装置を組み込むことが可能であり、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部１１０１と同一面上にカメラ用レンズ１１０６を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部１１０１をファインダーとしカメラ用レンズ１２０３及びライト１２０４で静止画及び動画の撮影が可能である。スピーカー１１０２及びマイクロフォン１１０３は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生等が可能である。操作キー１１０４では、電話の発着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等が可能である。更に、重なり合った筐体１００１と筐体１００２（図９（Ａ））は、スライドし図９（Ｃ）のように展開し、携帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード１２０１、ポインティングデバイス１１０５を用い円滑な操作が可能である。外部接続端子１１０７はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電及びコンピュータ等とのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット１２０２に記録媒体を挿入しより大量のデータ保存及び移動に対応できる。

また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能等を備えたものであってもよい。

図１０は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態３の発光装置（パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、寿命が長い表示部を構成することができる。また、本実施の形態では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。

図１１は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１１に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態３の発光装置（パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、寿命が長い表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０２及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。

以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、劣化が少なく、長寿命の表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。

また、本発明を適用した発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１２を用いて説明する。

図１２には、本発明の係る発光装置を用いた照明装置として用いた電子機器の一例として、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を示す。図１２に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明を適用した発光装置が用いられており、端子９０６により、電流が供給されている。

本発明に係る発光装置は薄型で長寿命であるため、本発明に係る発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、表示装置の薄型化、長寿命化も可能となる。また、本発明に係る発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。

図１３は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１３に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は長寿命であるため、電気スタンドも長寿命である。

図１４は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、長寿命であるため、長寿命の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図８（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は長寿命であるので、照明装置やテレビ装置の買い換え回数を減らすことができ、環境への負荷を低減することができる。

本実施例では、後述の実施例で作製した発光素子の正孔の移動を制御する制御層に用いた、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα―ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）の酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。また、その測定から、ＮＰＢ、ＢＰＡＰＱ、１’−ＴＮＡＴＡ、ＰＣｚＰＣＡ１のＨＯＭＯ準位を求めた。測定には、電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。

ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号：２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ_４ＮＣｌＯ_４）（（株）東京化成製、カタログ番号：Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。ただし、溶解性が低く、２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解できないものに関しては、溶け残りを濾別した後、ろ液を用いて測定を行った。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ^＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一した。

（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ^＋電極のフェルミ準位を算出した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１０［Ｖｖｓ．ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献：ＣｈｒｉｓｔｉａｎＲ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈｅｔａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１２４，Ｎｏ．１，８３−９６，２００２）。一方、本実施例で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．１１Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］であった。したがって、本実施例で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．５０［ｅＶ］低くなっていることがわかった。

ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであることが知られている（参考文献：大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．５０＝−４．９４［ｅＶ］であると算出できた。

（測定例１：ＮＰＢ）
まず、本測定例で、ＣＶ測定からのＨＯＭＯ準位の算出について詳述する。ＮＰＢの酸化反応特性のＣＶ測定結果を図１６に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．３２Ｖから１．００Ｖまで走査した後、１．００Ｖから−０．３２Ｖまで走査した。

図１６に示すように、酸化ピーク電位Ｅ_ｐａは、０．４８Ｖであった。また、還元ピーク電位Ｅ_ｐｃは０．４０Ｖであった。したがって、半波電位（Ｅ_ｐａとＥ_ｐｃの中間の電位）は０．４４Ｖと算出できる。このことは、ＮＰＢは０．４４［Ｖｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位は、−４．９４−０．４４＝−５．３８［ｅＶ］であることがわかった。

（測定例２：ＢＰＡＰＱ）
ＢＰＡＰＱの酸化反応特性のＣＶ測定結果を図１７に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を０．１５Ｖから１．００Ｖまで走査した後、１．００Ｖから０．１５Ｖまで走査した。

図１７に示すように、酸化ピーク電位Ｅ_ｐａは、０．７５Ｖであった。また、還元ピーク電位Ｅ_ｐｃは０．５３Ｖであった。したがって、半波電位（Ｅ_ｐａとＥ_ｐｃの中間の電位）は０．６４Ｖと算出できる。このことは、ＢＰＡＰＱは０．６４［Ｖｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＢＰＡＰＱのＨＯＭＯ準位は、−４．９４−０．６４＝−５．５８［ｅＶ］であることがわかった。

（測定例３：１’−ＴＮＡＴＡ）
１’−ＴＮＡＴＡの酸化反応特性のＣＶ測定結果を図１８に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．３５Ｖから０．６０Ｖまで走査した後、０．６０Ｖから−０．３５Ｖまで走査した。

図１８に示すように、酸化ピーク電位Ｅ_ｐａは、０．０８Ｖであった。また、還元ピーク電位Ｅ_ｐｃは０．００Ｖであった。したがって、半波電位（Ｅ_ｐａとＥ_ｐｃの中間の電位）は０．０４Ｖと算出できる。このことは、１’−ＴＮＡＴＡは０．０４［Ｖｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、１’−ＴＮＡＴＡのＨＯＭＯ準位は、−４．９４−０．０４＝−４．９８［ｅＶ］であることがわかった。

（測定例４：ＰＣｚＰＣＡ１）
ＰＣｚＰＣＡ１の酸化反応特性のＣＶ測定結果を図１９に示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．０８Ｖから０．４５Ｖまで走査した後、０．４５Ｖから−０．０８Ｖまで走査した。

図１９に示すように、酸化ピーク電位Ｅ_ｐａは、０．２８Ｖであった。また、還元ピーク電位Ｅ_ｐｃは０．２１Ｖであった。したがって、半波電位（Ｅ_ｐａとＥ_ｐｃの中間の電位）は０．２５Ｖと算出できる。このことは、ＰＣｚＰＣＡ１は０．２５［Ｖｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＰＣｚＰＣＡ１のＨＯＭＯ準位は、−４．９４−０．２５＝−５．１９［ｅＶ］であることがわかった。

以上の測定結果から、１’−ＴＮＡＴＡのＨＯＭＯ準位はＮＰＢに比べて０．４０［ｅＶ］高いことがわかった。また、１’−ＴＮＡＴＡのＨＯＭＯ準位はＢＰＡＰＱに比べて０．６０［ｅＶ］高く、ＰＣｚＰＣＡ１のＨＯＭＯ準位はＢＰＡＰＱに比べて０．３９［ｅＶ］高いこともわかった。

本実施例では、本発明の発光素子について、図１５を用いて説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。本実施例では、制御層２１１３における第１の有機化合物として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα―ＮＰＤ）を、第２の有機化合物として４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）を用いた発光素子に関し、１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた場合の素子の寿命について検証した。

まず以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。

（発光素子１）

まず、ガラス基板２１０１上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極２１０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

次に、第１の電極２１０２が形成された面が下方となるように、第１の電極２１０２が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定した。成膜室を１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極２１０２上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層２１１１を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、重量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。

次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む層２１１１上にＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２１１２を形成した。

次に、ＮＰＢと４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）とを共蒸着することにより、正孔輸送層２１１２上に１０ｎｍの膜厚の正孔の移動を制御する制御層２１１３を形成した。ここで、ＮＰＢと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比は、１：０．００５（＝ＮＰＢ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節した。

次に、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）と（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））とを共蒸着することにより、正孔の移動を制御する制御層２１１３上に３０ｎｍの膜厚の発光層２１１４を形成した。ここで、ＢＰＡＰＱとＩｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ）との重量比は、１：０．０６（＝ＢＰＡＰＱ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））となるように調節した。

次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、発光層２１１４上に、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層２１１５を形成した。

次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、Ａｌｑとリチウム（Ｌｉ）とを共蒸着することにより、電子輸送層２１１５上に５０ｎｍの膜厚の電子注入層２１１６を形成した。ここで、ＡｌｑとＬｉとの重量比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ：Ｌｉ）となるように調節した。

最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層２１１６上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極２１０４を形成することで、発光素子１を作製した。

（発光素子２）
発光素子１の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＮＰＢと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．０１（＝ＮＰＢ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子２を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。

（発光素子３）
発光素子１の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＮＰＢと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．０５（＝ＮＰＢ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子３を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。

（発光素子４）
発光素子１の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＮＰＢと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．１（＝ＮＰＢ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子４を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。

（発光素子５）
発光素子１の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＮＰＢと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．２（＝ＮＰＢ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子５を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。

（発光素子６）
発光素子１の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＮＰＢと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．５（＝ＮＰＢ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子６を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１と同様に作製した。

（比較発光素子７）
発光素子１の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における正孔トラップ性を示す材料（１’−ＴＮＡＴＡ）を添加しない構成とした。つまり、正孔の移動を制御する制御層２１１３において、ＮＰＢのみを１０ｎｍの膜厚となるように成膜した。換言すれば、正孔輸送層２１１２としてＮＰＢを２０ｎｍ成膜し、正孔の移動を制御する制御層２１１３が設けられていない素子構造である。その他は発光素子１と同様に作製した。

以上により得られた発光素子１〜発光素子６および比較発光素子７を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子１〜発光素子６および比較発光素子７を１０００［ｃｄ／ｍ^２］の輝度で発光させた時の電圧［Ｖ］、電流効率［ｃｄ／Ａ］およびパワー効率［ｌｍ／Ｗ］の数値を下記表１に示す。また、各素子における制御層の１’−ＴＮＡＴＡの濃度（モル分率）も併せて載せた。

表１からわかるように、制御層における正孔トラップ性のドーパント１’−ＴＮＡＴＡの濃度を上昇させるとやや駆動電圧が上昇しており、トラップとして機能していることがわかる。比較発光素子７は駆動電圧は低いものの、電流効率が悪い。これは、制御層に正孔トラップ性のドーパントを添加していないため、正孔が発光層を通過して電子輸送層にまで達してしまい、Ａｌｑが発光してしまっているためである。発光素子１〜６および比較発光素子７に１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを図２０に示す。また、図２０（ａ）の拡大図を図２０（ｂ）に示す。図２０からわかるように、いずれの素子もＩｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ）に由来する赤色発光（〜６５０ｎｍ）が得られているが、比較発光素子７はＡｌｑの緑色発光（〜５４０ｎｍ）もはっきりと観測できる。一方、発光素子１〜６では、正孔トラップ性のドーパント１’−ＴＮＡＴＡの濃度を上昇させるに従い、Ａｌｑの発光が抑えられていることがわかる。すなわち、正孔が発光層を通過するのを抑制できていることがわかる。

次に、これらの発光素子を初期輝度１０００［ｃｄ／ｍ^２］の条件で定電流駆動し、連続点灯試験を行った。結果を図２１に示す。横軸は時間、縦軸は規格化輝度（１０００［ｃｄ／ｍ^２］を１００％とした）である。この試験結果を基に、素子の寿命の指標として、２５０時間後の輝度劣化率Ｄ_{２５０ｈｒ}［％］を読み取り、下記表２にまとめた。表２には、モル分率Ｃ、実施例１から算出されるΔＥ（＝０．４０［ｅＶ］）、および制御層の膜厚Ｌ（＝１０［ｎｍ］）を式（１）に代入して得られるパラメータＸの値も同時に記載してある。なお、輝度劣化率Ｄ_{２５０ｈｒ}［％］とは、２５０時間後に輝度が１０％減衰していれば（すなわち初期輝度の９０％になっていれば）Ｄ＝１０となる量である。

表２を用いて、横軸にパラメータＸ、縦軸にＤ_{２５０ｈｒ}をとったグラフを図２４に示す。１’−ＴＮＡＴＡを添加しない比較発光素子７（パラメータＸ＝０．１）に比べ、１’−ＴＮＡＴＡを添加した発光素子１〜６の寿命は改善されていることがわかる。また図２４から、Ｘ＝２×１０^−４付近をピークに、寿命向上効果を得るための濃度の最適範囲が存在することがわかる。

本実施例では、本発明の発光素子について、図１５を用いて説明する。本実施例では、制御層２１１３における第１の有機化合物としてＮ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）を、第２の有機化合物として実施例２と同様４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）を用いた発光素子に関し、１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた場合の素子の寿命について検証した。以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。なお、用いた化合物の分子構造は実施例２にて開示しているため、省略する。

（発光素子８）
制御層２１１３の構成を以下のようにした以外は、実施例２の発光素子１と同様にして作製した。すなわち発光素子８においては、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）と４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）とを共蒸着することにより、正孔輸送層２１１２上に１０ｎｍの膜厚の正孔の移動を制御する制御層２１１３を形成した。ここで、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比は、１：０．００５（＝ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節した。

（発光素子９）
発光素子８の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．０１（＝ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子９を作製した。制御層２１１３以外は発光素子８と同様に作製した。

（発光素子１０）
発光素子８の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．０５（＝ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子１０を作製した。制御層２１１３以外は発光素子８と同様に作製した。

（発光素子１１）
発光素子８の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．１（＝ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子１１を作製した。制御層２１１３以外は発光素子８と同様に作製した。

（発光素子１２）
発光素子８の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．２（＝ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子１２を作製した。制御層２１１３以外は発光素子８と同様に作製した。

（発光素子１３）
発光素子８の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３における１’−ＴＮＡＴＡの濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡとの重量比が、１：０．５（＝ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように調節し、発光素子１３を作製した。制御層２１１３以外は発光素子８と同様に作製した。

以上により得られた発光素子８〜発光素子１３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子８〜発光素子１３を１０００［ｃｄ／ｍ^２］の輝度で発光させた時の電圧［Ｖ］、電流効率［ｃｄ／Ａ］およびパワー効率［ｌｍ／Ｗ］の数値を下記表３に示す。また、各素子における制御層の１’−ＴＮＡＴＡの濃度（モル分率）も併せて載せた。表３からわかるように、制御層における正孔トラップ性のドーパント１’−ＴＮＡＴＡの濃度を上昇させるに従って、やや駆動電圧が上昇しており、トラップとして機能していることがわかる。なお、実施例２の発光素子１〜６と同様、いずれの発光素子からもＩｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ）に由来する赤色の発光が得られており、かつＡｌｑの緑色の発光はほとんど観測されなかった。

次に、これらの発光素子を初期輝度１０００［ｃｄ／ｍ^２］の条件で定電流駆動し、連続点灯試験を行った。結果を図２２に示す。横軸は時間、縦軸は規格化輝度（１０００［ｃｄ／ｍ^２］を１００％とした）である。この試験結果を基に、素子の寿命の指標として、２５０時間後の輝度劣化率Ｄ_{２５０ｈｒ}［％］を読み取り、下記表４にまとめた。表４には、モル分率Ｃ、実施例１から算出されるΔＥ（＝０．６０［ｅＶ］）、および制御層の膜厚Ｌ（＝１０［ｎｍ］）を式（１）に代入して得られるパラメータＸの値も同時に記載してある。なお、輝度劣化率Ｄ_{２５０ｈｒ}［％］とは、２５０時間後に輝度が１０％減衰していれば（すなわち初期輝度の９０％になっていれば）Ｄ＝１０となる量である。

表４を用いて、横軸にパラメータＸ、縦軸にＤ_{２５０ｈｒ}をとったグラフを図２５に示す。発光素子８〜１３は、いずれも劣化が小さいが、Ｘ＝９×１０^−４付近をピークに、寿命向上効果を得るための濃度の最適範囲が存在することがわかる。

本実施例では、本発明の発光素子について、図１５を用いて説明する。本実施例では、制御層２１１３における第１の有機化合物として実施例３と同様Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）を、第２の有機化合物として３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）を用いた発光素子に関し、ＰＣｚＰＣＡ１の濃度を変化させた場合の素子の寿命について検証した。以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。

本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、すでに構造式を示した材料については省略する。

（発光素子１４）
制御層２１１３の構成を以下のようにした以外は、実施例２の発光素子１と同様にして作製した。すなわち発光素子１４においては、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）と３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）とを共蒸着することにより、正孔輸送層２１１２上に１０ｎｍの膜厚の正孔の移動を制御する制御層２１１３を形成した。ここで、ＢＰＡＰＱとＰＣｚＰＣＡ１との重量比は、１：０．００５（＝ＢＰＡＰＱ：ＰＣｚＰＣＡ１）となるように調節した。

（発光素子１５）
発光素子１４の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３におけるＰＣｚＰＣＡ１の濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱとＰＣｚＰＣＡ１との重量比が、１：０．０１（＝ＢＰＡＰＱ：ＰＣｚＰＣＡ１）となるように調節し、発光素子１５を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１４と同様に作製した。

（発光素子１６）
発光素子１４の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３におけるＰＣｚＰＣＡ１の濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱとＰＣｚＰＣＡ１との重量比が、１：０．０５（＝ＢＰＡＰＱ：ＰＣｚＰＣＡ１）となるように調節し、発光素子１６を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１４と同様に作製した。

（発光素子１７）
発光素子１４の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３におけるＰＣｚＰＣＡ１の濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱとＰＣｚＰＣＡ１との重量比が、１：０．１（＝ＢＰＡＰＱ：ＰＣｚＰＣＡ１）となるように調節し、発光素子１７を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１４と同様に作製した。

（発光素子１８）
発光素子１４の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３におけるＰＣｚＰＣＡ１の濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱとＰＣｚＰＣＡ１との重量比が、１：０．２（＝ＢＰＡＰＱ：ＰＣｚＰＣＡ１）となるように調節し、発光素子１８を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１４と同様に作製した。

（発光素子１９）
発光素子１４の素子構造において、正孔の移動を制御する制御層２１１３におけるＰＣｚＰＣＡ１の濃度を変化させた。つまり、ＢＰＡＰＱとＰＣｚＰＣＡ１との重量比が、１：０．５（＝ＢＰＡＰＱ：ＰＣｚＰＣＡ１）となるように調節し、発光素子１９を作製した。制御層２１１３以外は発光素子１４と同様に作製した。

以上により得られた発光素子１４〜発光素子１９を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子１４〜発光素子１９を１０００［ｃｄ／ｍ^２］の輝度で発光させた時の電圧［Ｖ］、電流効率［ｃｄ／Ａ］およびパワー効率［ｌｍ／Ｗ］の数値を下記表５に示す。また、各素子における制御層のＰＣｚＰＣＡ１の濃度（モル分率）も併せて載せた。表５からわかるように、制御層における正孔トラップ性のドーパントＰＣｚＰＣＡ１の濃度を上昇させるに従って、やや駆動電圧が上昇しており、トラップとして機能していることがわかる。なお、実施例２の発光素子１〜６と同様、いずれの発光素子からもＩｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ）に由来する赤色の発光が得られており、かつＡｌｑの緑色の発光はほとんど観測されなかった。

次に、これらの発光素子を初期輝度１０００［ｃｄ／ｍ^２］の条件で定電流駆動し、連続点灯試験を行った。結果を図２３に示す。横軸は時間、縦軸は規格化輝度（１０００［ｃｄ／ｍ^２］を１００％とした）である。この試験結果を基に、素子の寿命の指標として、２５０時間後の輝度劣化率Ｄ_{２５０ｈｒ}［％］を読み取り、下記表６にまとめた。表６には、モル分率Ｃ、実施例１から算出されるΔＥ（＝０．３９［ｅＶ］）、および制御層の膜厚Ｌ（＝１０［ｎｍ］）を式（１）に代入して得られるパラメータＸの値も同時に記載してある。なお、輝度劣化率Ｄ_{２５０ｈｒ}［％］とは、２５０時間後に輝度が１０％減衰していれば（すなわち初期輝度の９０％になっていれば）Ｄ＝１０となる量である。

表６を用いて、横軸にパラメータＸ、縦軸にＤ_{２５０ｈｒ}をとったグラフを図２６に示す。発光素子１４〜１９は、いずれも劣化が小さいが、Ｘ＝６×１０^−５付近をピークに、寿命向上効果を得るための濃度の最適範囲が存在することがわかる。

本実施例では、上述の実施例２〜実施例４で得られたデータを元に、パラメータＸの妥当性と有効範囲を検証した。

実施例２〜実施例４では、パラメータＸと減衰時間Ｄ_{２５０ｈｒ}との関係をプロットして議論したが、その全てのデータを同じグラフ上に載せたものが図２７である。図２７から、全てのプロットを集めると、Ｄ_{２５０ｈｒ}の値を小さくするためのパラメータＸの最適範囲が、どの素子においても共通して存在することは明らかである。実施例２〜実施例４は、物質の種類、濃度を様々に変化させたデータであるにも関わらず、このような法則性が見出されたのは本発明者の驚きとするところである。図２７から、パラメータＸが１×１０^−８〜１×１０^−２の範囲において、素子の長寿命化に有効であることがわかる。

また特に、Ｄ_{２５０ｈｒ}が１０％を切るパラメータＸの範囲は、１×１０^−３以下であることがわかる。Ｄ_{２５０ｈｒ}が１０％を切ると、輝度劣化曲線の形状にもよるが、概ね１万時間からそれ以上の輝度半減期が得られると考えられ、実用的になる。ただし、実施例２〜実施例４の表１〜表６からわかるように、パラメータＸが大きくなりすぎると駆動電圧が高くなる傾向にあるため、パラメータＸは１×１０^−５以上であることが好ましい。したがって、パラメータＸの好ましい範囲は１×１０^−５〜１×１０^−３である。

以上のことから、パラメータＸは非常に妥当なパラメータであり、かつ、その有効な範囲も実験的に示すことができた。

１０１基板
１０２第１の電極
１０３ＥＬ層
１０４第２の電極
１１１発光層
１１２正孔輸送層
１１３電子輸送層
１１４正孔注入層
１１５電子注入層
１１２Ａ正孔輸送層
１１２Ｂ正孔輸送層
１１３Ａ電子輸送層
１１３Ｂ電子輸送層
１２１制御層
５０１第１の電極
５０２第２の電極
５１１第１の発光ユニット
５１２第２の発光ユニット
５１３電荷発生層
６０１駆動回路部（ソース側駆動回路）
６０２画素部
６０３駆動回路部（ゲート側駆動回路）
６０４封止基板
６０５シール材
６０７空間
６０８配線
６０９ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０素子基板
６１１スイッチング用ＴＦＴ
６１２電流制御用ＴＦＴ
６１３第１の電極
６１４絶縁物
６１６ＥＬ層
６１７第２の電極
６１８発光素子
６２３Ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４Ｐチャネル型ＴＦＴ
７０１本体
７０２表示部
７０３操作スイッチ
７１０本体
７１１表示部
７１２メモリ部
７１３操作部
７１４イヤホン
９０１筐体
９０２液晶層
９０３バックライト
９０４筐体
９０５ドライバＩＣ
９０６端子
９５１基板
９５２電極
９５３絶縁層
９５４隔壁層
９５５ＥＬ層
９５６電極
１００１筐体
１００２筐体
１１０１表示部
１１０２スピーカー
１１０３マイクロフォン
１１０４操作キー
１１０５ポインティングデバイス
１１０６カメラ用レンズ
１１０７外部接続端子
１１０８イヤホン端子
１２０１キーボード
１２０２外部メモリスロット
１２０３カメラ用レンズ
１２０４ライト
２００１筐体
２００２光源
２１０１ガラス基板
２１０２第１の電極
２１０４第２の電極
２１１１複合材料を含む層
２１１２正孔輸送層
２１１３制御層
２１１４発光層
２１１５電子輸送層
２１１６電子注入層
３００１照明装置
３００２テレビ装置
９１０１筐体
９１０２支持台
９１０３表示部
９１０４スピーカー部
９１０５ビデオ入力端子
９２０１本体
９２０２筐体
９２０３表示部
９２０４キーボード
９２０５外部接続ポート
９２０６ポインティングデバイス
９３０１本体
９３０２表示部
９３０３筐体
９３０４外部接続ポート
９３０５リモコン受信部
９３０６受像部
９３０７バッテリー
９３０８音声入力部
９３０９操作キー
９３１０接眼部
９４０１本体
９４０２筐体
９４０３表示部
９４０４音声入力部
９４０５音声出力部
９４０６操作キー
９４０７外部接続ポート
９４０８アンテナ

Claims

陽極と陰極との間に、発光層を有し、
前記陽極と前記発光層との間に、制御層を有し、
前記制御層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を含み、
前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第１の有機化合物は正孔輸送性を有し、
前記第２の有機化合物は、第１の燐光材料であり、
前記第２の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、前記第１の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）よりも高く、
式（１）で表されるＸの値が１×１０^−８以上１×１０^−２以下の範囲であり、
前記発光層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、
前記第３の有機化合物は、前記第４の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第３の有機化合物は正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。

（ΔＥは第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差［ｅＶ］、Ｃは第２の有機化合物のモル分率［無次元］、Ｌは制御層の膜厚［ｎｍ］、ｋはボルツマン定数（＝８．６１×１０^−５［ｅＶ・Ｋ^−１］）、Ｔは温度（＝３００［Ｋ］）、を表す。）
陽極と陰極との間に、発光層を有し、
前記陽極と前記発光層との間に、制御層を有し、
前記制御層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を含み、
前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第１の有機化合物は正孔輸送性を有し、
前記第１の有機化合物は、キノキサリン骨格と芳香族アミン骨格とを有する化合物であり、
前記第２の有機化合物は、第１の燐光材料であり、
前記第２の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、前記第１の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）よりも高く、
式（１）で表されるＸの値が１×１０ ^−８以上１×１０ ^−２以下の範囲であり、
前記発光層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、
前記第３の有機化合物は、前記第４の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第３の有機化合物は正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。

（ΔＥは第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差［ｅＶ］、Ｃは第２の有機化合物のモル分率［無次元］、Ｌは制御層の膜厚［ｎｍ］、ｋはボルツマン定数（＝８．６１×１０ ^−５［ｅＶ・Ｋ ^−１］）、Ｔは温度（＝３００［Ｋ］）、を表す。）
陽極と陰極との間に、発光層を有し、
前記陽極と前記発光層との間に、制御層を有し、
前記制御層は、第１の有機化合物と第２の有機化合物を含み、
前記第１の有機化合物は前記第２の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第１の有機化合物は正孔輸送性を有し、
前記第１の有機化合物は、縮合芳香族化合物であるであり、
前記第２の有機化合物は、第１の燐光材料であり、
前記第２の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は、前記第１の有機化合物の最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）よりも高く、
式（１）で表されるＸの値が１×１０ ^−８以上１×１０ ^−２以下の範囲であり、
前記発光層は、第３の有機化合物と第４の有機化合物とを含み、
前記第３の有機化合物は、前記第４の有機化合物よりも多く含まれており、
前記第３の有機化合物は正孔輸送性を有することを特徴とする発光素子。

（ΔＥは第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差［ｅＶ］、Ｃは第２の有機化合物のモル分率［無次元］、Ｌは制御層の膜厚［ｎｍ］、ｋはボルツマン定数（＝８．６１×１０ ^−５［ｅＶ・Ｋ ^−１］）、Ｔは温度（＝３００［Ｋ］）、を表す。）
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記制御層の膜厚Ｌは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記第１の有機化合物の正孔移動度は、１０^−６［ｃｍ^２／Ｖｓ］以上１０^−２［ｃｍ^２／Ｖｓ］以下の範囲であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差ΔＥは、０．２［ｅＶ］以上０．６［ｅＶ］以下であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記制御層と前記発光層とは接することを特徴とする発光素子。