JP5623604B2

JP5623604B2 - 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置

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Publication number: JP5623604B2
Application number: JP2013160101A
Authority: JP
Inventors: 広美瀬尾; 瀬尾　哲史; 哲史瀬尾; 信晴大澤; 筒井　哲夫; 哲夫筒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2029-11-19
Also published as: JP6174079B2; US20100133523A1; CN101752510B; JP6530450B2; CN104733631A; JP2019140412A; US20140374737A1; JP2015201655A; JP5759669B2; US20190386236A1; JP2015179871A; EP2192634B1; US8158991B2; JP2011009687A; CN101752510A; JP6805290B2; US10403843B2; US8835973B2; JP2017175167A; JP2013239739A

Description

本発明は、電界を加えることにより発光が得られる有機化合物を一対の電極間に挟んでな
る発光素子に関する。また、この様な発光素子を有する発光装置に関する。さらに、この
様な発光装置を用いて完成させた電子機器および照明装置に関する。

薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として用
いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に
、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野
角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。

発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光体を含むＥＬ層を挟んで電圧を印加すること
により、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光中心で再
結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放
出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光は
どちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。

この様な発光素子に関しては、その素子特性を向上させる為に、素子構造の改良や材料開
発等が盛んに行われている。

例えば、陰極と接して設けられる電子注入層において、電子注入層を構成する有機化合物
にアルカリ金属やアルカリ土類金属、若しくは希土類金属等の仕事関数の低い金属をドー
プすることにより、陰極から有機化合物を含む電子注入層へ電子を注入する際の注入障壁
を低下させ、駆動電圧を低下させるという報告がなされている（例えば、特許文献１参照
）。

また、この技術に関連して、駆動電圧を上昇させることなく発光スペクトルの光学調整を
可能にするという報告がなされている（例えば、特許文献２参照）。

具体的には、発光素子の陰極とＥＬ層との間において、陰極と接して正孔輸送性の有機化
合物に金属酸化物がドープされた層が形成され、該金属酸化物がドープされた層と接して
、電子輸送性の有機化合物にアルカリ金属やアルカリ土類金属、若しくは希土類金属等の
仕事関数の低い金属がドープされた層が形成される構造とし、その膜厚を厚くすることに
より、発光スペクトルの光学調整を行うというものである。この場合、正孔輸送性の有機
化合物は、電子輸送性の有機化合物よりもキャリアの移動度が高いため、電子輸送性の有
機化合物に仕事関数の低い金属がドープされた層の膜厚を厚くする場合に比べて駆動電圧
の上昇を抑えることができる。

特開平１０−２７０１７１号公報特開２００５−２０９６４３号公報

しかしながら、特許文献２のようにアクセプター性物質を含む層とドナー性物質を含む層
が接する構造の場合、空間的な構造環境への影響（ｐ−ｎ接合が形成され、キャリアの移
動に伴う空乏層の形成が生じる）や、アクセプター性物質とドナー性物質との相互作用に
よる互いの機能阻害のために、駆動電圧の上昇を招いてしまう。

そこで、本発明の一態様は、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供するこ
とを目的の一とする。また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発
光装置を提供することを目的の一とする。

本発明の一態様は、発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させた場合においても、
駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することを目的の一とする。また、
この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的
の一とする。

本発明の一態様は、発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させても駆動電圧の上昇
を抑えることができ、光学調整が可能である発光素子を提供することを目的の一とする。
また、この様な発光素子を含むことにより消費電力を低減させつつ、色純度の良い発光装
置を提供することを目的の一とする。

本発明の一態様は、アクセプター性物質を含む層およびドナー性物質を含む層を有する発
光素子における駆動電圧の上昇を抑えることを目的の一とする。また、この様な発光素子
を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。

本発明の一態様は、アクセプター性物質を含む層におけるアクセプター性物質とドナー性
物質を含む層におけるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにく
い構造を有する発光素子を提供することを目的の一とする。また、この様な発光素子を含
むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを目的の一とする。

そこで、本発明の一態様は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有する発光素子において、陰極
とＥＬ層との間にキャリアの発生が可能である第１の層を陰極と接して形成し、第１の層
で生じた電子の受け渡しを行う第２の層を第１の層と接して形成し、第２の層から渡され
た電子をＥＬ層に注入する第３の層を第２の層と接して形成する。

なお、第１の層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含んで形成され、第
１の層で発生したキャリアの内、正孔（ホール）は、陰極に移動し、電子は、第２の層に
移動する。

なお、第２の層に含まれる物質は、第１の層に含まれるアクセプター性物質のアクセプタ
ー準位よりもやや高いＬＵＭＯ準位（好ましくは、−５．０ｅＶ以上、さらに好ましくは
−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下）を有する電子輸送性の高い物質を用いるため、第１
の層から第２の層への電子の移動が容易となる。

また、第３の層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物
、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物のように電子注入性の高い物質の
いずれかを用いるか、または、ドナー性物質を含む電子輸送性の高い物質を用いて形成さ
れるため、電子をＥＬ層に注入する際の注入障壁が緩和される。

本発明の一態様は、陽極と陰極との間にＥＬ層を少なくとも有し、陰極とＥＬ層との間に
、陰極と接して正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第１の層を有し、第
１の層と接して電子輸送性の高い物質を含む第２の層を有し、第２の層およびＥＬ層と接
してアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類
金属化合物、または希土類金属の化合物のいずれかを含む第３の層とを有する。

なお、上記構成に加えて、ＥＬ層は、電子輸送性の高い物質を含む第４の層を含み、第４
の層と第３の層とが接する構成も含むこととする。

また、本発明の一態様は、陽極と陰極との間にＥＬ層を少なくとも有し、陰極とＥＬ層と
の間に、陰極と接して正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第１の層を有
し、第１の層と接して電子輸送性の高い物質を含む第２の層を有し、第２の層およびＥＬ
層と接してドナー性物質および電子輸送性の高い物質を含む第３の層とを有する。

上記構成において、第１の層は、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４
．０以下の比率でアクセプター性物質を含む。

上記構成において、第１の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を
含む層からなる積層構造である。

上記構成において、第３の層は、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以
上０．１以下の比率でドナー性物質を含む。

上記構成において、ドナー性物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、ア
ルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物である。

上記構成において、第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、ＬＵＭＯ準位が−５．
０ｅＶ以上である。

上記構成において、第２の層に含まれる電子輸送性の高い物質は、ペリレン誘導体または
含窒素縮合芳香族化合物である。

上記構成において、ＥＬ層は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを含む第５
の層を含み、第５の層と陽極とが接する。

上記構成において、第５の層は、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以上４
．０以下の比率でアクセプター性物質を含む。

上記構成において、第５の層は、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を
含む層からなる積層構造である。

上記構成において、第１の層に含まれるアクセプター性物質は、遷移金属酸化物や元素周
期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物である。

上記構成において、第１の層に含まれるアクセプター性物質は、酸化モリブデンである。

また、本発明は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器およ
び照明装置も範疇に含めるものである。従って、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（照明装置含む）を指す。また、発光装置に
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（Ｃ
ｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）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。

以上より、本発明の一態様は、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供する
ことができる。なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させた発光装
置、さらには電子機器および照明装置を提供することができる。

また、上記第１の層の膜厚を変化させた場合においても駆動電圧が上昇しないことから、
発光素子の電極間に存在する層の膜厚を変化させた場合においても、駆動電圧の上昇を抑
えることが可能な発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むこと
により、消費電力を低減させた発光装置を提供することができる。

また、本発明の一態様は、上記第１の層の膜厚を変化させた場合においても駆動電圧が上
昇しないことから、発光スペクトルの光学調整を行うために電極間に存在する層の膜厚を
変化させても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能な発光素子を提供することができる。
なお、この様な発光素子を含むことにより、消費電力を低減させつつ色純度の良い発光装
置を提供することができる。

また、本発明の一態様は、上述したようにアクセプター性物質を含む第１の層と、電子注
入性の高い物質またはドナー性物質を含む第３の層との間に第２の層が挟まれた構成とす
ることにより、アクセプター性物質と電子注入性の高い物質の相互作用、またはアクセプ
ター性物質とドナー性物質による相互作用が生じにくくなり、互いの機能を阻害しにくい
構造を有する発光素子を提供することができる。なお、この様な発光素子を含むことによ
り消費電力を低減させた発光装置を提供することができる。

発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。発光素子の素子構造およびバンド図を示す図。発光素子の素子構造について示す図。発光素子の素子構造について示す図。パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。電子機器を示す図。照明装置を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。実施例の発光素子の特性を示す図。

以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の
説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を
様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容
に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の素子構造について、図１（Ａ）（Ｂ
）により説明する。

図１（Ａ）に示す素子構造は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含
むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から
キャリアの発生が可能な第１の層である電荷発生領域１０６、電荷発生領域１０６で生じ
た電子の受け渡しを行う第２の層である電子リレー層１０５、および電子リレー層１０５
から渡された電子をＥＬ層に注入する第３の層である電子注入バッファー１０４が順次積
層された構造を有する。

なお、電荷発生領域１０６では、発光素子のキャリアである正孔（ホール）と電子が発生
し、正孔は、陰極１０２へ移動し、電子は電子リレー層１０５へ移動する。また、電子リ
レー層１０５は、電子輸送性が高いため、電子注入バッファー１０４へ電子を速やかに送
ることが可能である。さらに、電子注入バッファー１０４は、ＥＬ層１０３に電子を注入
する場合の注入障壁を緩和することができるため、ＥＬ層１０３への電子注入効率を高め
ることができる。

図１（Ｂ）には、図１（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図１（Ｂ）において、
１１１は、陽極１０１のフェルミ準位、１１２は、陰極１０２のフェルミ準位、１１３は
、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ（最低空分子軌道：ＬｏｗｅｓｔＵｎｏｃｃｕｐｉｅｄＭ
ｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｂｉａｔａｌ）準位、１１４は、電子リレー層１０５のＬＵＭＯ
準位、１１５は、電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位を
示す。

なお、電子リレー層１０５は、電荷発生領域１０６において発生した電子を効率よくＥＬ
層１０３に注入する層として機能するため、電子リレー層１０５のＬＵＭＯ準位は、電荷
発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位と、ＥＬ層１０３のＬＵ
ＭＯ準位との間の準位を占めるように形成される。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上
−３．０ｅＶ以下とするのが好ましい。また、電子リレー層１０５を設けることにより、
電荷発生領域１０６と電子注入バッファー１０４との間における相互作用を防ぐことがで
きる。

また、図１（Ｂ）のバンド図に示すように、電荷発生領域１０６から電子リレー層１０５
に移動した電子は、電子注入バッファー１０４によって、注入障壁が緩和されるためにＥ
Ｌ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。なお、電荷発生領域１０６にお
いて発生した正孔は、陰極１０２に移動する。

次に、上述した発光素子に用いることができる材料について、具体的に説明する。

陽極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）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。具体的に
は、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等が挙げられる。

これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを
応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）膜は、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
ンジウム膜は、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）、モリブ
デン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化
物、チタン酸化物等が挙げられる。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）等の導電性ポリマーを用いても良い。但し、陽極１０
１と接して電荷発生領域を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ等様
々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。

陰極１０２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。なお、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。

この他、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物（例
えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ
）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ_３）など）の薄膜と、ア
ルミニウム等の金属膜とを積層することによって、陰極１０２を形成することも可能であ
る。しかしながら、本実施の形態で示す構成のように陰極１０２と接して電荷発生領域を
設ける場合には、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陰極１０２に用いることが
できる。

なお、本実施の形態に示す発光素子においては、陽極および陰極のうち、少なくとも一方
が可視光に対する透光性を有すればよい。透光性は、ＩＴＯのような透明電極を用いるか
、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。

ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の層が形
成された積層構造であっても良い。発光層以外には、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性
の高い物質または電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及
び正孔の輸送性の高い）の物質等からなる層が挙げられる。具体的には、正孔注入層、正
孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層等が
挙げられ、これらは、陽極側から適宜組み合わせて構成することができる。さらに、ＥＬ
層１０３のうちの陽極１０１と接する側に電荷発生領域を設けることもできる。

上述したＥＬ層１０３に含まれる各層を構成する材料について、以下に具体例を示す。

正孔注入層は、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、
例えば、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、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）
や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３
，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳ
Ｓ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。

正孔輸送層は、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、
例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略
称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジ
フェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’
，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、
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：Ｔ
ＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルア
ミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９
，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ
）などの芳香族アミン化合物、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：ＰＣｚＰ
ＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称
：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称
：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−
カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。こ
こに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但
し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。な
お、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二
層以上積層したものとしてもよい。

これ以外にも、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正孔
輸送層に用いることができる。

発光層は、発光物質を含む層である。発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物を用い
ることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェ
ニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、
４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）ト
リフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’
−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰ
Ａ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］
−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１
−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−ア
ントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミ
ン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１
０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フ
ェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１
０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称
：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］
−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ
）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベン
ゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリ
ン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−
カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−
ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール
−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリ
ル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰ
Ａ）、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：２ＹＧＡ
ＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈ
Ａ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレ
ン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラ
セン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル
｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）
、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ
［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジ
ニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）
テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ
，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオ
ランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−
６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５
Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝
プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（
１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［
ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニ
トリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェ
ニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤ
ＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２
，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテ
ニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）
などが挙げられる。

また、発光物質としては、以下に示す燐光性化合物を用いることもできる。例えば、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（ＩＩ
Ｉ）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_３ｐｐ
ｙ）_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）、トリス
（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（
２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ
ｐｙ）_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））、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−ｐ
ｈ）_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））、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（ａｃａ
ｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウ
ム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ａｃａｃ））、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：Ｐｔ
ＯＥＰ）、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（Ｄ
ＢＭ）_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））などが挙げられる。

なお、これらの発光物質は、ホスト材料に分散させて用いるのが好ましい。ホスト材料と
しては、例えば、ＮＰＢ（略称）、ＴＰＤ（略称）、ＴＣＴＡ（略称）、ＴＤＡＴＡ（略
称）、ＭＴＤＡＴＡ（略称）、ＢＳＰＢ（略称）などの芳香族アミン化合物、ＰＣｚＰＣ
Ａ１（略称）、ＰＣｚＰＣＡ２（略称）、ＰＣｚＰＣＮ１（略称）、ＣＢＰ（略称）、Ｔ
ＣＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）などのカルバゾール誘導体、ＰＶＫ（略称）、ＰＶＴ
ＰＡ（略称）、ＰＴＰＤＭＡ（略称）、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ（略称）などの高分子化合物を
含む正孔輸送性の高い物質や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ
）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス
（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（
２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡ
ｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、ビス［２−（２
−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［
２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）な
どのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体、さらに、２−（４−ビフェ
ニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略
称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−
オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、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］カルバゾール（略称：ＣＯ１
１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル
）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈ
ｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの電子輸送性の高い物質を用いることが
できる。

電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、
例えば、Ａｌｑ（略称）、Ａｌｍｑ_３（略称）、ＢｅＢｑ_２（略称）、ＢＡｌｑ（略称）
など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる
。また、この他Ｚｎ（ＢＯＸ）_２（略称）、Ｚｎ（ＢＴＺ）_２（略称）などのオキサゾー
ル系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯
体以外にも、ＰＢＤ（略称）や、ＯＸＤ−７（略称）、ＣＯ１１（略称）、ＴＡＺ（略称
）、ＢＰｈｅｎ（略称）、ＢＣＰ（略称）なども用いることができる。ここに述べた物質
は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも
電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。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を二層以上積層したものを用いてもよい
。

これ以外にも、ＰＦ−Ｐｙ（略称）、ＰＦ−ＢＰｙ（略称）などの高分子化合物を電子輸
送層に用いることができる。

電子注入層は、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、
リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、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）等のアルカリ金属、アルカ
リ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する物質中にア
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もできる。この様な構造とする
ことにより、陰極１０２からの電子注入効率をより高めることができる。

また、上述したようにＥＬ層１０３のうちの陽極１０１と接する側に設けることができる
電荷発生領域は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域である。なお、
電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合
だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層され
ていても良い。但し、陽極側に設ける積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層
が陽極１０１と接する構造となり、陰極側に設ける積層構造の場合には、正孔輸送性の高
い物質を含む層が陰極１０２と接する構造となる。

電荷発生領域を形成することにより、陽極１０１を形成する材料の仕事関数を考慮せずに
陽極１０１を形成することができる。つまり、陽極１０１を形成する材料として、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もできる。

電荷発生領域に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表におけ
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、酸化モリ
ブデンが特に好ましい。なお、酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有している
。

また、電荷発生領域に用いる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
等）など、種々の有機化合物を用いることができる。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。

なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、ＥＬ層１０３を形成すること
ができる。また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（例
えば、乾式法や湿式法等）を適宜選択することができる。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を用いることができる。また、各層で異なる方法を用
いて形成してもよい。

また、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には、電子注入バッファー１０４、電子リレー層
１０５および電荷発生領域１０６が設けられている。陰極１０２と接して形成されるのは
電荷発生領域１０６であり、電荷発生領域１０６と接して形成されるのは、電子リレー層
１０５であり、電子リレー層１０５とＥＬ層１０３の間に接して形成されるのは、電子注
入バッファー１０４である。

電荷発生領域１０６は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域である。
なお、電荷発生領域１０６は、先に説明したＥＬ層１０３の一部に形成することができる
電荷発生領域と同様の材料を用いて、同様の構造で形成することができる。従って、電荷
発生領域１０６は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場
合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層さ
れた構造とすることも可能である。但し、積層構造の場合には、正孔輸送性の高い物質を
含む層が陰極１０２と接する構造となる。

なお、電荷発生領域１０６において、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で、０．１以
上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。

電子リレー層１０５は、電荷発生領域１０６においてアクセプター性物質がひき抜いた電
子を速やかに受け取ることができる層である。従って、電子リレー層１０５には、電子輸
送性の高い物質を含む層であり、またそのＬＵＭＯ準位は、電荷発生領域１０６における
アクセプターのアクセプター準位と、ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位との間の準位を占める
ように形成する。具体的には、およそ−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位
とするのが好ましい。電子リレー層１０５に用いる物質としては、例えば、ペリレン誘導
体や、含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定な
化合物であるため電子リレー層１０５に用いる物質として好ましい。さらに、含窒素縮合
芳香族化合物のうち、シアノ基やフルオロ基などの電子吸引基を有する化合物を用いるこ
とにより、電子リレー層１０５における電子の受け取りがさらに容易になるため、好まし
い。

ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水
物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベン
ゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリ
レンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシルー
３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＨｅｘＰＴＣ）等が挙
げられる。

また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］
フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１
０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称
：ＨＡＴ（ＣＮ）_６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２Ｐ
ＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称
：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。

その他にも、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４
，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロ
ペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ_１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’
−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８，ペンタデカフ
ルオロオクチル−１、４、５、８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣ
ＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，
５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン（略称：ＤＣＭＴ）、メタ
ノフラーレン（例えば［６，６］−フェニルＣ_６１酪酸メチルエステル）等を電子リレー
層１０５に用いることができる。

電子注入バッファー１０４は、電子リレー層１０５が受け取った電子をＥＬ層１０３に注
入することができる層である。電子注入バッファー１０４を設けることにより、電荷発生
領域１０６とＥＬ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域
１０６で生じた電子をＥＬ層１０３に容易に注入することができる。

電子注入バッファー１０４には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、および
これらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リ
チウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン
化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含
む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。

また、電子注入バッファー１０４が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成
される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の
比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ
金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸
化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）
、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属
の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称
：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもでき
る。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明したＥＬ層１０３の一部に形成する
ことができる電子輸送層の材料と同様の材料を用いて形成することができる。

以上のような材料を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製するこ
とができる。この発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られるが、発光物質
の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光
色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光
を得ることもできる。なお、白色発光を得る場合には、互いに補色となる発光色を呈する
複数層を重ね合わせる構成等を用いることができる。具体的な補色の関係としては、例え
ば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。

また、本実施の形態に示す発光素子は、各種基板の上に形成することができる。基板とし
ては、例えばガラス、プラスチック、金属板、金属箔などを用いることができる。発光素
子の発光を基板側から取り出す場合は、透光性を有する基板を用いればよい。ただし基板
は、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。

なお、本実施の形態に示す発光素子の素子構造は、両電極が一基板上に格子状に形成され
た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、スイッチの役割を果
たす薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等と電気的に接続された発光素子を有し、ＴＦＴによっ
て発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置を作製することもでき
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で構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
一方のみからなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性につ
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。さらには、酸化物半導体、例えばインジウム、ガリウム
、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いることができる。

また、本実施の形態に示す発光素子の作製方法としては、ドライプロセス（例えば、真空
蒸着法等）、ウェットプロセス（例えば、インクジェット法、スピンコート法等）を問わ
ず、種々の方法を用いて形成することができる。

本実施の形態に示す素子構造とすることにより、その駆動電圧が電荷発生領域１０６の膜
厚に影響を受けにくくすることが可能であるため、発光素子における駆動電圧の上昇を抑
制し、かつ光学調整による色純度の向上を図ることができる。

また、本実施の形態に示す素子構造とすることにより、電荷発生領域１０６と電子注入バ
ッファー１０４との間に電子リレー層１０５が挟まれた構造となるため、電荷発生領域１
０６に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー１０４に含まれるドナー性物
質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造とすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例について
、図２（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。

本実施の形態で示す発光素子は、図２（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極
１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３と
の間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バ
ッファー１０４が順次積層される。

本実施の形態２における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生領域１０６、
および電子リレー層１０５には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いること
ができる。

なお、電子注入バッファー１０４に用いる物質としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（
Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）やストロンチウム
（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）やイッテルビウム（Ｙｂ）等の希
土類金属、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウム
や炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、
炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等
の電子注入性の高い物質が挙げられる。

また、本実施の形態で示す発光素子は、陽極１０１上にＥＬ層１０３を形成した後、その
上に電子注入バッファー１０４、電子リレー層１０５、電荷発生領域１０６が順次形成さ
れるが、電子注入バッファー１０４の膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜
厚（具体的には、１ｎｍ以下）で形成される。なお、本実施の形態において、電子注入バ
ッファー１０４は、電子リレー層１０５とＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７と
のほぼ界面に存在する。但し、電子輸送層１０７を形成した後、電子輸送層１０７上に電
子注入バッファー１０４を形成する場合には、電子注入バッファー１０４を形成する物質
の一部は、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７にも存在しうる。

なお、図２（Ａ）に示す素子構造を陽極１０１側から順次積層して形成した場合のバンド
図は、図２（Ｂ）のようになる。すなわち、電子リレー層１０５とＥＬ層１０３との界面
に電子注入バッファー１０４を設けることにより、電荷発生領域１０６とＥＬ層１０３と
の間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域１０６で生じた電子をＥＬ層
１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生領域１０６において発生した正
孔は、陰極に移動する。

本実施の形態で示す電子注入バッファーの構造とすることにより、実施の形態３で示す電
子注入バッファー（電子輸送性の高い物質にドナー性物質を添加して形成される）に比べ
て発光素子の駆動電圧を低減させることができる。

また、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる電子注入性の高い物質
として上述した物質のうち、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化
物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物
、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、
炭酸塩を含む）等の物質は、空気中で安定な物質であるため、これらの物質を用いた本実
施の形態に示す発光素子は、量産に適している。

なお、本実施の形態２に示す構成は、実施の形態１に示した構成を適宜組み合わせて用い
ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例について
図３（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。

本実施の形態で示す発光素子は、図３（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極
１０２）間に発光領域を含むＥＬ層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３と
の間には陰極１０２側から電荷発生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バ
ッファー１０４が順次積層され、電子注入バッファー１０４は、電子輸送性の高い物質と
ドナー性物質を含んで形成される。

なお、本実施の形態では、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．
１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。これにより、電子注入バッファ
ー１０４としての機能が得られる。

本実施の形態３における陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電荷発生領域１０６、
および電子リレー層１０５には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いること
ができる。

なお、電子注入バッファー１０４に用いる電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリ
ス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノ
リノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キ
ノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（
４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベ
ンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス［２−（
２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス
［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）
などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる
。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチル
フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（
ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン
（略称：ＯＸＤ−７）、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］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−
フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：
ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣ
Ｐ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の
電子移動度を有する物質である。

これ以外にも、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）などの高分子化合物を用いることができる。

また、電子注入バッファー１０４に用いるドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等
の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土
類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸
化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニ
ッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。

なお、本実施の形態において、電子注入バッファー１０４に用いる電子輸送性の高い物質
と、ＥＬ層１０３の一部である電子輸送層１０７に用いる電子輸送性の高い物質とは、同
じであっても異なっていても良い。

本実施の形態で示す発光素子は、図３（Ａ）に示すようにＥＬ層１０３と電子リレー層１
０５との間に電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを含む電子注入バッファー１０４が
形成されることが特徴である。この素子構造に対するバンド図を図３（Ｂ）に示す。

すなわち、電子注入バッファー１０４が形成されることにより、電子リレー層１０５とＥ
Ｌ層１０３との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域１０６で生じた
電子をＥＬ層１０３へと容易に注入することができる。また、電荷発生領域１０６におい
て発生した正孔は、陰極に移動する。

なお、本実施の形態３に示す構成は、実施の形態１や実施の形態２に示した構成を適宜組
み合わせて用いることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例として、
電荷発生領域１０６の構成について、図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。

図４（Ａ）（Ｂ）では、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ
層１０３が挟まれており、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側から電荷発
生領域１０６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が順次積層される
。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電子リレー層１０５、および電子注入
バッファー１０４には、実施の形態１で説明したものと同様の材料を用いることができる
。

図４（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、電荷発生領域１０６は、正孔輸送性の高い物
質とアクセプター性物質を含む領域である。なお、電荷発生領域１０６では、正孔輸送性
の高い物質からアクセプター性の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発
生する。

図４（Ａ）に示す電荷発生領域１０６は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプタ
ー性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で
、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することにより、電荷発生領
域１０６におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。

一方、図４（Ｂ）に示す電荷発生領域１０６は、正孔輸送性の高い物質を含む層１０６ａ
とアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された構造を有する。なお、電荷発生領
域１０６において発生する電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ物質であるが、正孔輸
送性の高い物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された
構造とする場合には、電荷移動錯体は、電荷発生領域１０６全体ではなく、これらの層の
界面に存在する。すなわち、電荷発生領域１０６を積層構造で形成する場合には、発光素
子における発光に対して、電荷移動錯体の影響を受けにくい構造とすることができるので
好ましい。

なお、電荷発生領域１０６の形成に用いる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、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０^−６
ｃｍ^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。

芳香族アミン化合物の具体例としては、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またはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メ
チルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミ
ン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニ
ルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、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−（３−メチルフ
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：ＤＰ
Ａ３Ｂ）等が挙げられる。

カルバゾール誘導体の具体例としては、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３
，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９
−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：
ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニ
ル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼ
ン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］
−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フ
ェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。

芳香族炭化水素の具体例としては、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−ｔｅ
ｒｔ−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^−６ｃｍ^２／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、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族
炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（
略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］ア
ントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。

さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェ
ニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。

電荷発生領域１０６の形成に用いるアクセプター性物質としては、７，７，８，８−テト
ラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、ク
ロラニル等を挙げることができる。また、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。

なお、本実施の形態４に示す構成は、実施の形態１〜実施の形態３に示した構成を適宜組
み合わせて用いることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した基本構成に含まれる発光素子の一例として、
ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して第１の電荷発生領域が形成される場合の構成に
ついて、図５（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。従って、本実施の形態では、本実施の形態
において説明する、ＥＬ層１０３の一部であって、陽極１０１と接して形成される電荷発
生領域を第１の電荷発生領域１０８とし、実施の形態１で説明した電荷発生領域１０６を
第２の電荷発生領域１１６とする。

図５（Ａ）（Ｂ）では、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含むＥＬ
層１０３が挟まれており、ＥＬ層１０３の一部に陽極１０１と接して形成される第１の電
荷発生領域１０８を有する。また、陰極１０２とＥＬ層１０３との間には陰極１０２側か
ら第２の電荷発生領域１１６、電子リレー層１０５、および電子注入バッファー１０４が
順次積層される。なお、陽極１０１、陰極１０２、ＥＬ層１０３、電子注入バッファー１
０４、電子リレー層１０５には、実施の形態１〜実施の形態４で説明したものと同様の材
料を、また、第２の電荷発生領域１１６には、実施の形態１〜実施の形態４で説明した電
荷発生領域１０６に用いることができる材料を用いることができる。

図５（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子において、第１の電荷発生領域１０８は、第２の電荷発
生領域１１６と同様であり、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域であ
る。従って、第１の電荷発生領域１０８では、正孔輸送性の高い物質からアクセプター性
の物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生する。

図５（Ａ）に示す第１の電荷発生領域１０８は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアク
セプター性物質を含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性の高い物質に対して質
量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することにより、第１
の電荷発生領域１０８におけるキャリアの発生が容易となるため好ましい。また、図５（
Ａ）において、第１の電荷発生領域１０８と第２の電荷発生領域１１６とを同じ材料で形
成することにより、発光素子の陽極１０１側と陰極１０２側の応力が均一になる為、外部
からの応力緩和を図ることができる。

一方、図５（Ｂ）に示す第１の電荷発生領域１０８は、正孔輸送性の高い物質を含む層１
０８ａとアクセプター性物質を含む層１０８ｂとが積層された構造を有する。なお、第１
の電荷発生領域１０８において発生する電荷移動錯体は、可視領域に吸収を持つ物質であ
るが、正孔輸送性の高い物質を含む層１０８ａとアクセプター性物質を含む層１０８ｂと
が積層された構造とする場合には、電荷移動錯体は、第１の電荷発生領域１０８全体では
なく、これらの層の界面に存在する。すなわち、第１の電荷発生領域１０８を積層構造で
形成する場合には、発光素子における発光に対して、電荷移動錯体の影響を受けにくい構
造とすることができるので好ましい。なお、図５（Ｂ）に示すように第２の電荷発生領域
１１６の構造も正孔輸送性の高い物質を含む層１１６ａとアクセプター性物質を含む層１
１６ｂとが積層された構造としてもよい。

なお、第１の電荷発生領域１０８の形成に用いる正孔輸送性の高い物質としては、実施の
形態４において、電荷発生領域１０６の形成に用いる正孔輸送性の高い物質として挙げた
物質を同様に用いることができる。また、第１の電荷発生領域１０８の形成に用いるアク
セプター性物質としては、実施の形態４において、電荷発生領域１０６の形成に用いるア
クセプター性物質として挙げた物質を同様に用いることができる。

なお、本実施の形態５に示す構成は、実施の形態１〜実施の形態４に示した構成を適宜組
み合わせて用いることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１乃至実施の形態５で説明した発光素子を用いて作製され
る発光装置の一例として、パッシブマトリクス型の発光装置およびアクティブマトリクス
型の発光装置について説明する。

図６、図７にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。

パッシブマトリクス型（単純マトリクス型ともいう）の発光装置は、ストライプ状（帯状
）に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交する
ように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択
された（電圧が印加された）陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯すること
になる。

図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図６（Ａ
）乃至図６（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図が図６（Ｄ）である。

基板６０１上には、下地絶縁層として絶縁層６０２を形成する。なお、下地絶縁層が必要
でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層６０２上には、ストライプ状に複数の第１の
電極６０３が等間隔で配置されている（図６（Ａ））。

また、第１の電極６０３上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁６０４が設けられ
、開口部を有する隔壁６０４は絶縁材料（例えば、感光性または非感光性の有機材料（ポ
リイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテ
ン）、またはＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜））で構成されている。な
お、各画素に対応する開口部６０５が発光領域となる（図６（Ｂ））。

開口部を有する隔壁６０４上に、第１の電極６０３と交差する互いに平行な複数の逆テー
パ状の隔壁６０６が設けられる（図６（Ｃ））。逆テーパ状の隔壁６０６はフォトリソグ
ラフィ法に従い、未露光部分がパターンとしてポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部
がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成す
る。

図６（Ｃ）に示すように逆テーパ状の隔壁６０６を形成した後、図６（Ｄ）に示すように
有機化合物を含む層６０７および第２の電極６０８を順次形成する。なお、本実施の形態
で示す有機化合物を含む層６０７は、実施の形態１乃至実施の形態５において陽極と陰極
との間に形成される層として示した、ＥＬ層、電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第
２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファーを含む層のことをいう。
開口部を有する隔壁６０４及び逆テーパ状の隔壁６０６を合わせた高さは、有機化合物を
含む層６０７及び第２の電極６０８の膜厚より大きくなるように設定されているため、図
６（Ｄ）に示すように複数の領域に分離された有機化合物を含む層６０７と、第２の電極
６０８とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している
。

第２の電極６０８は、第１の電極６０３と交差する方向に伸長する互いに平行なストライ
プ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁６０６上にも有機化合物を含む層６０７及び
第２の電極６０８を形成する導電層の一部が形成されるが、有機化合物を含む層６０７、
及び第２の電極６０８とは分断されている。なお、本実施の形態における有機化合物を含
む層は、実施の形態１乃至実施の形態５に示す電荷発生領域（第１の電荷発生領域及び第
２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファー層、およびＥＬ層を有し
、ＥＬ層は、少なくとも発光層を含むこととする。

なお、本実施の形態における第１の電極６０３および第２の電極６０８は、一方が陽極で
あり、他方が陰極であればどちらであっても良い。なお、有機化合物を含む層６０７を構
成する積層構造については、実施の形態１乃至実施の形態５で示した構成となるように電
極の極性に応じて適宜調整すればよい。

また、必要であれば、基板６０１に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの接
着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。
これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填
材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を
防ぐために基板と封止材との間に乾燥材などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水
分が除去され、十分乾燥される。なお、乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウム
などのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を
用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着
によって水分を吸着する物質を用いてもよい。

次に、図６（Ａ）乃至図６（Ｄ）に示したパッシブマトリクス型の発光装置にＦＰＣなど
を実装した場合の上面図を図７に示す。

図７において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するよ
うに交差している。

ここで、図６における第１の電極６０３が、図７の走査線７０３に相当し、図６における
第２の電極６０８が、図７のデータ線７０８に相当し、逆テーパ状の隔壁６０６が図７の
隔壁７０６に相当する。データ線７０８と走査線７０３の間には、図６の有機化合物を含
む層６０７が挟まれており、領域７０５で示される交差部が画素１つ分となる。

なお、走査線７０３は配線端で接続配線７０９と電気的に接続され、接続配線７０９が入
力端子７１０を介してＦＰＣ７１１ｂに接続される。また、データ線７０８は入力端子７
１２を介してＦＰＣ７１１ａに接続される。

また、必要であれば、発光層から射出された光の射出面に偏光板、又は円偏光板（楕円偏
光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタなどの光学フィルムを
適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表
面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことがで
きる。

なお、図７では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、基板上に駆動回路を有する
ＩＣチップを実装させてもよい。

また、ＩＣチップを実装させる場合には、画素部の周辺（外側）の領域に、画素部へ各信
号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側ＩＣ、走査線側ＩＣをＣＯＧ方式によりそ
れぞれ実装する。ＣＯＧ方式以外の実装技術としてＴＣＰやワイヤボンディング方式を用
いて実装してもよい。ＴＣＰはＴＡＢテープにＩＣを実装したものであり、ＴＡＢテープ
を素子形成基板上の配線に接続してＩＣを実装する。データ線側ＩＣ、および走査線側Ｉ
Ｃは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラ
スチック基板上にＴＦＴで駆動回路を形成したものであってもよい。

次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図８を用いて説明する。なお、
図８（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切
断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基
板８０１上に設けられた画素部８０２と、駆動回路部（ソース側駆動回路）８０３と、駆
動回路部（ゲート側駆動回路）８０４と、を有する。画素部８０２、駆動回路部８０３、
及び駆動回路部８０４は、シール材８０５によって、素子基板８０１と封止基板８０６と
の間に封止されている。

また、素子基板８０１上には、駆動回路部８０３、及び駆動回路部８０４に外部からの信
号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を
伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線８０７が設けられる。ここでは、外
部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）８０８を設ける例を示して
いる。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８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板８０１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、ソース側駆動回路である駆動回路部８０３と
、画素部８０２が示されている。

駆動回路部８０３はｎチャネル型ＴＦＴ８０９とｐチャネル型ＴＦＴ８１０とを組み合わ
せたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、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、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要
はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。

また、画素部８０２はスイッチング用ＴＦＴ８１１と、電流制御用ＴＦＴ８１２と電流制
御用ＴＦＴ８１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された陽極８１
３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極８１３の端部を覆って絶縁物８１４
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を用いることにより形成する
。

また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物８１４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のが好ましい。例えば、絶縁物
８１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物８１４の上端部に
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
８１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によ
ってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限
らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することがで
きる。

陽極８１３上には、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６が積層形成されている。な
お、陽極８１３をＩＴＯ膜とし、陽極８１３と接続する電流制御用ＴＦＴ８１２の配線と
して窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜、ア
ルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗
も低く、ＩＴＯ膜との良好なオーミックコンタクトがとれる。なお、ここでは図示しない
が、陰極８１６は外部入力端子であるＦＰＣ８０８に電気的に接続されている。

なお、本実施の形態で示す有機化合物を含む層８１５は、実施の形態１乃至実施の形態５
において陽極と陰極との間に形成される層として示した、ＥＬ層、電荷発生領域（第１の
電荷発生領域及び第２の電荷発生領域を含む）、電子リレー層、電子注入バッファーを含
む層のことをいう。なお、ＥＬ層は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に
正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。陽極８１
３、有機化合物を含む層８１５及び陰極８１６との積層構造で、発光素子８１７が形成さ
れている。

また、図８（Ｂ）に示す断面図では発光素子８１７を１つのみ図示しているが、画素部８
０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。なお、Ｒ（
赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示を行う場合、画素部８０２には、３種
類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子がそれぞれ複数形成される。また、色要素は
、３色に限定されず、４色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例え
ば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）とすることも可能である。

色要素の異なる発光素子の作製方法としては、それぞれのＥＬ層ごとに塗り分けをする方
法、全てのＥＬ層を白色発光が得られる様に形成し、カラーフィルタと組み合わせること
によって異なる色要素の発光素子を得る方法、全てのＥＬ層を青色発光もしくはそれより
短波長の発光が得られる様に形成し色変換層と組み合わせることによって異なる色要素の
発光素子を得る方法等を用いることができる。

さらにシール材８０５で封止基板８０６を素子基板８０１と貼り合わせることにより、素
子基板８０１、封止基板８０６、およびシール材８０５で囲まれた空間８１８に発光素子
８１７が備えられた構造になっている。なお、空間８１８には、不活性気体（窒素やアル
ゴン等）が充填される場合の他、シール材８０５で充填される構成も含むものとする。

なお、シール材８０５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８０６に
用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎ
ｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）、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、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

なお、本実施の形態６に示す構成は、実施の形態１〜実施の形態５に示した構成を適宜組
み合わせて用いることができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製した発光装置を用いて完成させた様々
な電子機器および照明装置について、図９を用いて説明する。

本発明の一態様の発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレ
ビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメ
ラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話
装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型
ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明装置の具体例を図９に示す。

図９（Ａ）は、テレビジョン装置９１００の一例を示している。テレビジョン装置９１０
０は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれている。表示部９１０３により、映像
を表示することが可能であり、本発明の一態様により形成される発光装置を表示部９１０
３に用いることができる。また、ここでは、スタンド９１０５により筐体９１０１を支持
した構成を示している。

テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモ
コン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー
９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示され
る映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機
９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。

なお、テレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機に
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向
（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため
、テレビジョン装置の表示部９１０３に用いることで、長寿命なテレビジョン装置を提供
することができる。

図９（Ｂ）は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。
なお、コンピュータは、本発明の一態様により形成される発光装置をその表示部９２０３
に用いることにより作製される。

なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため
、コンピュータの表示部９２０３に用いることで、長寿命なコンピュータを提供すること
ができる。

図９（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体９３０１と筐体９３０２の２つの筐体で構成され
ており、連結部９３０３により、開閉可能に連結されている。筐体９３０１には表示部９
３０４が組み込まれ、筐体９３０２には表示部９３０５が組み込まれている。また、図９
（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９３０６、記録媒体挿入部９３０７、
ＬＥＤランプ９３０８、入力手段（操作キー９３０９、接続端子９３１０、センサ９３１
１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学
物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、
におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９３１２）等を備えてい
る。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部９３０
４および表示部９３０５の両方、または一方に本発明の一態様により形成される発光装置
を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図９（
Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出し
て表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を
有する。なお、図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な
機能を有することができる。

なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため
、携帯型遊技機の表示部（９３０４、９３０５）に用いることで、長寿命な携帯型遊技機
を提供することができる。

図９（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９４００は、筐体９４０１に
組み込まれた表示部９４０２の他、操作ボタン９４０３、外部接続ポート９４０４、スピ
ーカ９４０５、マイク９４０６などを備えている。なお、携帯電話機９４００は、本発明
の一態様により形成される発光装置を表示部９４０２に用いることにより作製される。

図９（Ｄ）に示す携帯電話機９４００は、表示部９４０２を指などで触れることで、情報
を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示
部９４０２を指などで触れることにより行うことができる。

表示部９４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表
示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示
モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。

例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部９４０２を文字の入力を
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部９４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。

また、携帯電話機９４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを
有する検出装置を設けることで、携帯電話機９４００の向き（縦か横か）を判断して、表
示部９４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

また、画面モードの切り替えは、表示部９４０２を触れること、又は筐体９４０１の操作
ボタン９４０３の操作により行われる。また、表示部９４０２に表示される画像の種類に
よって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画の
データであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。

また、入力モードにおいて、表示部９４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示
部９４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。

表示部９４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部９４
０２に掌や指を触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことがで
きる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシ
ング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。

なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため
、携帯電話機９４００の表示部９４０２に用いることで、長寿命な携帯電話機を提供する
ことができる。

図９（Ｅ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部９５０１、傘９５０２、可変アー
ム９５０３、支柱９５０４、台９５０５、電源スイッチ９５０６を含む。なお、照明装置
は、本発明の一態様により形成される発光装置を照明部９５０１に用いることにより作製
される。なお、照明装置には、図９（Ｅ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装
置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれ
る。

なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置は、消費電力が低減されているため
、照明装置（卓上照明装置）の照明部９５０１に用いることで、長寿命な照明装置（卓上
照明装置）を提供することができる。

図１０は、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた
例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、天井固定型照明装置
１００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照
明装置１００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様を適用して形成される
発光装置は、駆動電圧が低い発光素子を有しているため、低消費電力の照明装置として用
いることが可能となる。なお、図１０に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図９
（Ｅ）で説明した卓上照明装置１００３を併用してもよい。

以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して電子機器や照明装置を得ること
ができる。本発明の一態様の発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器
に適用することが可能である。

なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１〜実施の形態６に示した構成を適宜組み
合わせて用いることができる。

本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の構
造式を以下に示す。

（発光素子Ａの作製）
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化
物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。

次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着
装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、
正孔輸送性の高い物質である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、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）
とを共蒸着することにより、第１の電荷発生領域を形成した。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、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層を形成した。

次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール
（略称：ＣｚＰＡ）と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）をＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰ
Ａ＝１：０．０５となるように共蒸着して発光層を形成した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有
する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした
。

次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：
Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法によ
り、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して
電子輸送層を形成した。

次に、同様に抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）を０．１ｎｍ程度
の膜厚となるように成膜し、電子注入バッファーを形成し、続いて同じく抵抗加熱による
蒸着法により３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾー
ル（略称：ＰＴＣＢＩ）を３ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、電子リレー層を形成し
た。

次に、正孔輸送性の高い物質である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、アクセプター性物質である酸化モリブデン（
ＶＩ）とを共蒸着することにより、第２の電荷発生領域を形成した。その膜厚は２０ｎｍ
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。

次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ａ
を作製した。

（比較発光素子ａ−１の作製）
電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ａと同様に作製した。その後、電子リレ
ー層および第２の電荷発生領域を形成せずに陰極を形成し、比較発光素子ａ−１とした。

（比較発光素子ａ−２の作製）
電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ａと同様に作製した。その後、電子リレ
ー層を形成せずに第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ａ−２とした。

以下の表１に発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２の素子構造の
一部を示す。なお、いずれの素子も陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電
子輸送層の構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送
層については、省略することとする。

以上により得られた発光素子Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２を、窒
素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作
業を行った後、こ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Ａ、比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２の電圧−輝度特性を図１１
に、電圧−電流密度特性を図１２にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近におけ
る各素子の主な初期特性値を以下の表２にまとめた。

図１１からわかるように、発光素子Ａは、比較発光素子ａ−１と素子構造が異なり、電極
間の膜厚が増加しているにもかかわらず、同じ電圧に対して比較発光素子ａ−１と同程度
の輝度が得られていることが分かる。また、比較発光素子ａ−２との比較により、電子リ
レー層を設けることにより、同じ電圧に対して高い輝度が得られることが分かる。なお、
いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの
緑色発光が得られている。

また、図１２に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ａは、比較発光素子ａ−１
と同程度の電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子Ａ、
比較発光素子ａ−１、および比較発光素子ａ−２のいずれも１０００ｃｄ／ｍ^２で、およ
そ１４ｃｄ／Ａであり、ほぼ同程度であった。

以上の結果から、発光素子の電極間に存在する有機化合物を含む層の膜厚を変化させた場
合においても、駆動電圧の上昇を抑えることが可能であることがわかった。

本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例で用いる材料の構
造式については、実施例１を参照することとし、ここでの記載は省略する。

（発光素子Ｂの作製）
陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層までを実施例１で示した発光素子Ａと同
様の材料を用いて同様の方法で形成した後、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して電
子輸送層を形成した。

次に、抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）とリチ
ウム（Ｌｉ）とを共蒸着することにより、電子注入バッファーを形成した。その膜厚は１
０ｎｍとし、ＢＰｈｅｎとリチウムとの比率は、重量比で１：０．０２（＝ＢＰｈｅｎ：
リチウム）となるように調節した。

続いて、発光素子Ａと同様に電子リレー層、第２の電荷発生領域、および陰極を順次形成
し、発光素子Ｂを作製した。

（比較発光素子ｂ−１の作製）
電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ｂと同様に作製した。その後、電子リレ
ー層および第２の電荷発生領域を形成せずに陰極を形成し、比較発光素子ｂ−１とした。

（比較発光素子ｂ−２の作製）
電子注入バッファーを形成するまでは、発光素子Ｂと同様に作製した。その後、電子リレ
ー層を形成せずに第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ｂ−２とした。

以下の表３に発光素子Ｂ、比較発光素子ｂ−１、および比較発光素子ｂ−２の素子構造の
一部を示す。なお、いずれの素子も陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電
子輸送層の構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送
層については、省略することとする。

以上により得られた発光素子Ｂ、比較発光素子ｂ−１、および比較発光素子ｂ−２を、窒
素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作
業を行った後、こ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Ｂ、比較発光素子ｂ−１、および比較発光素子ｂ−２の電圧−輝度特性を図１３
に、電圧−電流密度特性を図１４にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近におけ
る各素子の主な初期特性値を以下の表４にまとめた。

図１３からわかるように、発光素子Ｂは、比較発光素子ｂ−１と素子構造が異なり、電極
間の膜厚が増加しているにもかかわらず、同じ電圧に対して比較発光素子ｂ−１と同程度
の輝度が得られていることが分かる。また、比較発光素子ｂ−２との比較により、電子リ
レー層を設けることにより、同じ電圧に対して高い輝度が得られることが分かる。なお、
いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの
緑色発光が得られている。

また、図１４に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｂは、比較発光素子ｂ−１
と同程度の電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子Ｂ、
比較発光素子ｂ−１、および比較発光素子ｂ−２のいずれも１０００ｃｄ／ｍ^２で、およ
そ１４ｃｄ／Ａであり、ほぼ同程度であった。

（発光素子Ｃの作製）
陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入バッファー、電
子リレー層までを実施例１で示した発光素子Ａと同様の材料を用いて同様の方法で形成し
た後、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：
Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法によ
り、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して
電子輸送層を形成した。

次に、抵抗加熱による蒸着法により、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）
を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、正孔
輸送性の高い物質である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）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して、第２の電荷発生領
域を形成した。

次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｃ
を作製した。

（比較発光素子ｃ−１の作製）
電子注入バッファーの形成までは、発光素子Ｃと同様に作製した。その後、電子リレー層
を形成せずに第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ｃ−１とした。

以下の表５に発光素子Ｃ、および比較発光素子ｃ−１の素子構造の一部を示す。なお、両
素子における陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入バ
ッファーの構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送
層については、省略することとする。

以上により得られた発光素子Ｃ、および比較発光素子ｃ−１を、窒素雰囲気のグローブボ
ックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これら
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Ｃ、および比較発光素子ｃ−１の電圧−輝度特性を図１５に、電圧−電流密度特
性を図１６にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における各素子の主な初期特
性値を以下の表６にまとめた。

図１５からわかるように、発光素子Ｃは、比較発光素子ｃ−１に比べ、同じ電圧に対して
高い輝度が得られている。これは、電子リレー層を設けることにより、発光素子の内部に
おいてキャリアの受け渡しがスムーズになることに起因するためと考えられる。なお、い
ずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑
色発光が得られている。

また、図１６に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｃは、比較発光素子ｃ−１
に比べて、高い電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子
Ｃ、および比較発光素子ｃ−１のいずれも１０００ｃｄ／ｍ^２で、およそ１４ｃｄ／Ａで
あり、ほぼ同程度であった。

以上の結果から、電子リレー層を設けることにより、発光素子のＥＬ層への電子注入が容
易になる為、駆動電圧の上昇を抑えることが可能となることがわかった。

（発光素子Ｄの作製）
陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入バッファー、電
子リレー層までを実施例２で示した発光素子Ｂと同様の材料を用いて同様の方法で形成し
た後、抵抗加熱による蒸着法により、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）
を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、続いて同じく抵抗加熱による蒸着法により、正孔
輸送性の高い物質である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）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して、第２の電荷発生領
域を形成した。

次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｄ
を作製した。

（比較発光素子ｄ−１の作製）
電子注入バッファーの形成までは、発光素子Ｄと同様に作製した。その後、電子リレー層
を形成せずに第２の電荷発生領域および陰極を形成し、比較発光素子ｄ−１とした。

以下の表７に発光素子Ｄ、および比較発光素子ｄ−１の素子構造の一部を示す。なお、両
素子における陽極、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入バ
ッファーの構成は同じであるため、第１の電荷発生領域、正孔輸送層、発光層、電子輸送
層については、省略することとする。

以上により得られた発光素子Ｄ、および比較発光素子ｄ−１を、窒素雰囲気のグローブボ
ックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これら
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Ｄ、および比較発光素子ｄ−１の電圧−輝度特性を図１７に、電圧−電流密度特
性を図１８にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における各素子の主な初期特
性値を以下の表８にまとめた。

図１７からわかるように、発光素子Ｄは、比較発光素子ｄ−１に比べ、同じ電圧に対して
高い輝度が得られている。これは、電子リレー層を設けることにより、発光素子の内部に
おいてキャリアの受け渡しがスムーズになることに起因するためと考えられる。なお、い
ずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑
色発光が得られている。

また、図１８に示す電圧−電流密度特性についても、発光素子Ｄは、比較発光素子ｄ−１
に比べて、高い電流密度を有することが分かる。その他、電流効率に関しては、発光素子
Ｄ、および比較発光素子ｄ−１のいずれも１０００ｃｄ／ｍ^２で、およそ１３ｃｄ／Ａで
あり、ほぼ同程度であった。

１０１陽極
１０２陰極
１０３ＥＬ層
１０４電子注入バッファー
１０５電子リレー層
１０６電荷発生領域
１０６ａ正孔輸送性の高い物質を含む層
１０６ｂアクセプター性物質を含む層
１０７電子輸送層
１０８第１の電荷発生領域
１０８ａ正孔輸送性の高い物質を含む層
１０８ｂアクセプター性物質を含む層
１１１陽極１０１のフェルミ準位
１１２陰極１０２のフェルミ準位
１１３ＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位
１１４電子リレー層１０５のＬＵＭＯ準位
１１５電荷発生領域１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位
１１６第２の電荷発生領域
１１６ａ正孔輸送性の高い物質を含む層
１１６ｂアクセプター性物質を含む層
６０１基板
６０２絶縁層
６０３第１の電極
６０４隔壁
６０５開口部
６０６逆テーパ状の隔壁
６０７有機化合物を含む層
６０８第２の電極
７０３走査線
７０５領域
７０６隔壁
７０８データ線
７０９接続配線
７１０入力端子
７１１ａ、７１１ｂＦＰＣ
７１２入力端子
８０１素子基板
８０２画素部
８０３駆動回路部（ソース側駆動回路）
８０４駆動回路部（ゲート側駆動回路）
８０５シール材
８０６封止基板
８０７引き回し配線
８０８ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
８０９ｎチャネル型ＴＦＴ
８１０ｐチャネル型ＴＦＴ
８１１スイッチング用ＴＦＴ
８１２電流制御用ＴＦＴ
８１３陽極
８１４絶縁物
８１５有機化合物を含む層
８１６陰極
８１７発光素子
８１８空間
９１００テレビジョン装置
９１０１筐体
９１０３表示部
９１０５スタンド
９１０７表示部
９１０９操作キー
９１１０リモコン操作機
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筐体
９３０２筐体
９３０３連結部
９３０４表示部
９３０５表示部
９３０６スピーカ部
９３０７記録媒体挿入部
９３０８ＬＥＤランプ
９３０９操作キー
９３１０接続端子
９３１１センサ
９３１２マイクロフォン
９４００携帯電話機
９４０１筐体
９４０２表示部
９４０３操作ボタン
９４０４外部接続ポート
９４０５スピーカ
９４０６マイク
９５０１照明部
９５０２傘
９５０３可変アーム
９５０４支柱
９５０５台
９５０６電源スイッチ
１００１天井固定型照明装置
１００２壁掛け型照明装置
１００３卓上照明装置

Claims

陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、ドナー性物質を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質の最低空分子軌道準位は、前記アクセプター性物質のアクセプター準位と、前記ＥＬ層に含まれ、かつ、前記第３の層と接する有機化合物の最低空分子軌道準位との間に位置することを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、第２の電子輸送性物質と、ドナー性物質と、を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質の最低空分子軌道準位は、前記アクセプター性物質のアクセプター準位と、前記ＥＬ層に含まれ、かつ、前記第３の層と接する有機化合物の最低空分子軌道準位との間に位置することを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質の最低空分子軌道準位は、前記アクセプター性物質のアクセプター準位と、前記ＥＬ層に含まれ、かつ、前記第３の層と接する有機化合物の最低空分子軌道準位との間に位置することを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、ドナー性物質を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質の最低空分子軌道準位は、−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下であることを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、第２の電子輸送性物質と、ドナー性物質と、を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質の最低空分子軌道準位は、−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下であることを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質の最低空分子軌道準位は、−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下であることを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、ドナー性物質を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質は、ペリレン誘導体、または含窒素縮合芳香族化合物であることを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、第２の電子輸送性物質と、ドナー性物質と、を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質は、ペリレン誘導体、または含窒素縮合芳香族化合物であることを特徴とする発光素子。
陽極と陰極との間のＥＬ層と、
第１の層と、
第２の層と、
第３の層と、を有し、
前記ＥＬ層は、発光層を有し、
前記第１の層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質と、を有し、
前記第２の層は、ドナー性物質を含まない第１の電子輸送性物質を成膜したものであり、
前記第３の層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属を有し、
前記第１の層は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２の層は、前記第１の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記第２の層と接する領域を有し、
前記第３の層は、前記ＥＬ層と接する領域を有し、
前記第１の電子輸送性物質は、ペリレン誘導体、または含窒素縮合芳香族化合物であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記第１の層は、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層との積層構造であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記ＥＬ層は、第４の層を有し、
前記第４の層は、第３の電子輸送性物質を有し、
前記第４の層は、前記第３の層と接する領域を有することを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記ＥＬ層は、第５の層を有し、
前記第５の層は、第２の正孔輸送性物質と、第２のアクセプター性物質と、を有し、
前記第５の層は、前記陽極と接する領域を有することを特徴とする発光素子。
請求項１２において、
前記第５の層は、第２の正孔輸送性物質を含む層と第２のアクセプター性物質を含む層との積層構造であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第１の層に含まれる前記アクセプター性物質は、遷移金属酸化物、または、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であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第１の層に含まれる前記アクセプター性物質は、モリブデン酸化物であることを特徴とする発光素子。
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子を有する発光装置。
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子、又は請求項１６に記載の発光装置を有する電子機器。
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子、又は請求項１６に記載の発光装置を有する照明装置。