JP7371193B2 - 発光素子 - Google Patents

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Description

本発明の一形態は、発光素子に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・
オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明
の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装
置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として
挙げることができる。
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用し
た発光素子に関する研究開発が盛んに行われている。エレクトロルミネッセンスを利用し
た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含む層（以下、発光層とい
う）を挟んだものである。発光素子の電極間に電圧を印加することにより、発光性の物質
から発光を得ることができる。
発光素子の作製プロセスには、発光素子の陽極として機能する電極が基板上に先に形成さ
れる場合と、陰極として機能する電極が基板上に先に形成される場合とがある。先に示し
た作製プロセスで形成される素子構造を「順構造」、後に示したプロセスに基づき形成さ
れる素子構造を「逆構造」と呼ぶ。これらは、単純に発光素子の素子構造が基板上で反転
しているというだけでなく、作製プロセスに起因して素子構造も異なる場合がある。（例
えば、特許文献１）。
また、発光素子を制御するためのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）として、酸化物半導体
（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）をＦＥＴの半導体層に適用する構造の提案
もされている（以下、ＯＳ－ＦＥＴ）。特に酸化物半導体としてＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を使用したＯＳ‐ＦＥＴは、多数キャリアが
電子でありｎ型となるため、ＯＳ‐ＦＥＴと、その接続が陰極となる逆構造の発光素子と
を組み合わせることにより素子特性を向上させることができる、との提案もされている（
例えば、非特許文献１）。
特開２００３－２７２８６７号公報
Ｈ．Ｆｕｋａｇａｗａ，Ｋ．Ｍｏｒｉ，Ｙ．Ａｒｉｍｏｔｏ ａｎｄ Ｍ．Ｎａｋａｊｉｍａ，ＳＩＤ ２０１３ ＤＩＧＥＳＴ，ｐ．１４６９（２０１３）．
上述したように、逆構造の発光素子は、ＯＳ‐ＦＥＴと組み合わせることが容易な構造で
あり、従来よりも素子特性を向上させることが期待できる。しかしながら、逆構造の発光
素子の場合、陰極上にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する電子注入層、電子輸
送層、発光層の順に積層されることになる。このとき、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属を有する電子注入層が、先に形成された陰極と接すると、特に酸化物透明導電膜を有
する陰極と接すると、ＥＬ素子の駆動電圧の上昇や素子寿命の低下を引き起こすことが問
題になる。
上記に鑑み、本発明の一態様は、新規の発光素子を提供することを課題の一とする。本発
明の一態様は、新規の発光素子の構造を提供することを課題の一とする。また、本発明の
一態様は、新規な逆構造の発光素子を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本明細書で開示する発明の一態様の構成は、陽極と、陰極と、を有し、陽極と陰極との間
に発光層を有し、陰極と発光層との間に第１の層を有し、第１の層と発光層との間に第２
の層を有し、第２の層は、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を有し、第１の層は、
電子輸送性材料を有する発光素子である。
また、本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、陰極と、陰極上の第１の層と、第
１の層上の第２の層と、第２の層上の発光層と、発光層上の陽極と、を有し、第２の層は
、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を有し、第１の層は、電子輸送性材料を有する
発光素子である。
また、本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、陽極と、陰極と、を有し、陽極と
陰極との間に発光層を有し、陰極と発光層との間に第１の層を有し、第１の層と発光層と
の間に第２の層を有し、第３の層を有し、第３の層は、陰極と第１の層との間に設けられ
、第３の層は、正孔輸送性材料と電子受容体とを有し、第２の層は、アルカリ金属若しく
はアルカリ土類金属を有し、第１の層は、電子輸送性材料を有する発光素子である。
また、本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、陰極と、陰極上の第１の層と、第
１の層上の第２の層と、第２の層上の発光層と、発光層上の陽極と、第３の層を有し、第
３の層は、陰極と第１の層との間に設けられ、第３の層は、正孔輸送性材料と電子受容体
とを有し、第２の層は、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属を有し、第１の層は、電
子輸送性材料を有する発光素子である。
本明細書で開示する発明の一態様に係る発光素子において、第１の層は、アルカリ金属若
しくはアルカリ土類金属が陰極に拡散することを抑制することができる機能を有していて
もよい。
また、本明細書で開示する発明の一態様に係る発光素子において、電子輸送性材料は、バ
ソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）若しくはトリス（８－キノリノラト）アルミニウム（
Ａｌｑ３）を有していてもよい。また、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属は、リチ
ウム、カルシウムのいずれか一としてもよい。
また、本明細書で開示する発明の一態様に係る発光素子において、陽極は、酸素と、スズ
と、インジウムと、を有していてもよい。なお、陰極は、酸素を有する導電材料を有して
いてもよい。陰極は、透光性を有する材料を含んでいてもよい。陰極は、インジウム、錫
、及び酸素を有していてもよい。
また、本明細書で開示する発明の一態様に係る発光素子と、電界効果トランジスタと、を
有する発光装置であって、陰極は、電界効果トランジスタと電気的に接続されていてもよ
い。なお、電界効果トランジスタは、ｎ型電界効果トランジスタとしてもよい。該電界効
果トランジスタは、半導体層に酸化物半導体を有していてもよい。該酸化物半導体は、イ
ンジウムと、スズと、ガリウムと、を有する酸化物半導体としてもよい。
また、本明細書で開示する発明の一態様に係る発光素子と、または、本明細書で開示する
発明の一態様に係る発光装置と、カラーフィルターとを用いて電子機器としてもよい。本
明細書で開示する発明の一態様に係る発光素子と、または、本明細書で開示する発明の一
態様に係る発光装置と、タッチパネルとを用いて電子機器としてもよい。本明細書で開示
する発明の一態様に係る発光素子と、または、本明細書で開示する発明の一態様に係る発
光装置と、筐体とを用いて、照明装置としてもよい。
逆構造の発光素子において、電子注入層が有する材料に含まれるアルカリ金属若しくはア
ルカリ土類金属が、先に形成された陰極と接すると、ＥＬ素子の駆動電圧の上昇や発光効
率の低下を引き起こす。特に、陰極が酸化物導電膜を有しているときに問題は顕著となる
。これを防ぐために、陰極と電子注入層との間に、バッファーとなる層（以下、単に層と
もいう）を設ける。
該層には、例えば電子輸送性材料を用いると、金属が該層に拡散する場合でも、むしろ該
層の導電性が向上する。そのため、該層がない場合と比較して、逆構造を適用した発光素
子は、駆動電圧が上昇することなく発光することができる。
本発明の一態様により、新規の発光素子を提供することができる。本発明の一態様により
、新規の発光素子の構造を提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な
逆構造の発光素子を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
発光素子の構造について説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光装置について説明する図。 電子機器について説明する図。 電子機器について説明する図。 照明装置について説明する図。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度－電流効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の電圧－電流特性。 発光素子１及び比較発光素子１の規格化輝度の時間変化。 発光素子２及び比較発光素子２の輝度－電流効率特性。 発光素子２及び比較発光素子２の電圧－電流特性。 発光素子２及び比較発光素子２の規格化輝度の時間変化。 本発明の一態様の発光装置を説明する図。 本発明の一態様の発光装置を説明する図。 本発明の一態様の照明装置を説明する図。 タッチセンサを説明する図。 タッチセンサを説明する回路図。 タッチセンサを説明する断面図。 本発明の一態様の発光装置を用いたモジュールを説明する図。 本発明の一態様の発光素子を説明する図。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
なお、本明細書で説明する各図において、陽極、ＥＬ層、中間層、陰極などの各構成要素
の大きさや厚さ等は、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、
必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに
限定されない。
また、本明細書等において、第１、第２、第３などとして付される序数詞は、便宜上用い
るものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。そのため、例えば
、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。
また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられ
る序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部
分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また
、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さ
ない場合がある。
また、本明細書において色とは、色相（単色光の波長に相当）、彩度（あざやかさ即ち白
みを帯びていない度合）および明度（明るさ即ち光の強弱）の三要素によって規定された
ものである。また、本明細書において色とは、上述の三要素のうちのいずれか一つの要素
のみ、または任意で選んだ２つの要素のみを示してもよい。また、本明細書において、２
つの光の色が異なるとは、上述の三要素のうちいずれか少なくとも一つが異なることをい
い、さらに、２つの光のスペクトルの形状若しくは各ピークの相対強度比の分布が異なる
ことをも含む。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応
じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜
」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用
語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について図１を用いて説明する。
図１は、陰極１０１と陽極１０８との間に、発光層１０５を含むＥＬ層を有するＥＬ素子
を示した図である。本実施の形態においては、ＥＬ層の数を１としているが、２以上のＥ
Ｌ層を積層したタンデム型構造としてもよい。基板１００上に陰極１０１を形成し、陰極
１０１上に層１０２を形成し、層１０２上に電子注入層１０３を形成し、電子注入層１０
３上に電子輸送層１０４、発光層１０５、正孔輸送層１０６、正孔注入層１０７、及び、
陽極１０８をこの順番で形成して発光素子を作製する。基板１００と陰極１０１との間に
は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が形成されていてもよく、陰極１０１には電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）から供給される信号が入力される。
基板１００の上に、陰極１０１が形成される。陰極１０１には、様々な金属、合金、その
他の導電性材料、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、仕事関数の
大きい材料である、酸化インジウム－酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉ
ｄｅ）、珪素また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（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、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の酸化物導電膜を用いることができる。これらの酸化物導電膜は、
スパッタリング法により形成することができる。または、ゾル－ゲル法などを用いて形成
することができる。例えば、酸化インジウム－酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘ
ｉｄｅ）は、酸化インジウムに対し１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下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は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０
．５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、酸化亜鉛を０．１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下含有したターゲ
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）、または金属材料
の窒化物（例えば、窒化チタン）等を用いることができる。また、ユーロピウム（Ｅｕ）
、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、またはこれらを含む合金等を用いることがで
きる。また、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、陰極は単層膜に限らず、積層膜で形成することもできる
。
ＥＬ層の上には、陽極１０８が形成される。陽極として機能するため、仕事関数の大きい
（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを
用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム－酸化スズ（ＩＴ
Ｏ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化イ
ンジウム－酸化スズ、酸化インジウム－酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有
した酸化インジウム等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリン
グ法により成膜されるが、ゾル－ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の
例としては、酸化インジウム－酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１乃至２０ｗｔ％の酸
化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。ま
た、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し
酸化タングステンを０．５乃至５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１乃至１ｗｔ％含有したターゲ
ットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他、金（Ａｕ）、白金
（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデンＭｏ）
、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の
窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。
陽極１０８を、透光性を有する材料で形成すると、トップエミッション構造の発光素子と
することができる。その一方で、陽極１０８を、透光性がなく反射性を有する材料で形成
し、陰極１０１に透光性を与えることにより、ボトムエミッション構造の発光素子とする
ことができる。
次に、ＥＬ層の構成について説明する。
≪ＥＬ層の構成≫
ＥＬ層は、少なくとも発光物質を有する発光層を有し、逆構造においては陰極側から電子
注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順に形成される。各層は必ずし
も単層である必要はなく、２以上の層から構成されてもよい。また、電子注入層及び電子
輸送層の機能を１の層で実現してもよく、正孔輸送層及び正孔注入層の機能を１の層で実
現することもできる。また、発光層以外の層のうち１又は複数の層が省略される場合もあ
る。
電子注入層１０３について説明する。まず、ＥＬ層の陰極側に電子注入層１０３を形成す
る。電子注入層１０３は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層１０３には
、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２
）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれ
らの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類
金属化合物を用いることができる。また、電子輸送層を構成しうる物質を用いることもで
きる。
電子注入層１０３に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用
いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するた
め、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生し
た電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば後述の電子輸送層
を構成しうる物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体
としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ
金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、
カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物や
アルカリ土類金属酸化物が好ましく、酸化リチウム、酸化カルシウム、酸化バリウム等が
挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、
テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
電子注入層１０３上に、電子輸送層１０４を形成する。電子輸送層１０４は、電子輸送性
の高い物質を含む層である。電子輸送層１０４には、Ａｌｑ３、トリス（４－メチル－８
－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０－ヒドロキ
シベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチ
ル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ｂ
Ａｌｑ）、ビス［２－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚ
ｎＰＢＯ）、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚ
ｎＢＴＺ）などの金属錯体を用いることができる。また、２－（４－ビフェニリル）－５
－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）
、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：ＴＡＺ
）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－（４－エチルフェニル）－５－（４－
ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ｐ－ＥｔＴＡＺ）、ＢＰｈｅｎ、バ
ソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’－ビス（５－メチルベンゾオキサゾール－２
－イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。
また、ポリ（２，５－ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、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）のような高分子化合物を用
いることもできる。ここに述べた物質は、主に１０－６ｃｍ２／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１０４として用いてもよい。
また、電子輸送層１０４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。
電子輸送層１０４上に発光層１０５を形成する。発光層１０５は、発光性の物質を含む層
である。発光層１０５は、発光物質のみで構成されていても、ホスト材料中に発光物質が
分散された状態で構成されていても良い。
発光物質として用いることが可能な材料には、特に限定は無く、これらの物質が発する光
は、蛍光であっても燐光であっても良い。なお、上記発光物質としては、例えば、以下の
ようなものが挙げられる。
燐光を発する物質としては、ビス｛２－［３’，５’－ビス（トリフルオロメチル）フェ
ニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ
３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト
－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ）
）、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（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、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））、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，Ｃ２’）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－Ｎ，Ｃ２’｝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，Ｃ２’）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，Ｃ３’］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））、（アセチルア
セトナト）ビス（３，５－ジメチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（
略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ－Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５
－イソプロピル－３－メチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：
［Ｉｒ（ｍｐｐｒ－ｉＰｒ）２（ａｃａｃ）］）、（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（ａ
ｃａｃ））、ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イ
リジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナ
ト）ビス（６－ｔｅｒｔ－ブチル－４－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（
略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，
６－ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａ
ｃａｃ）］）、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３
Ｈ－ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、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：Ｅ
ｕ（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（ＴＴ
Ａ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
また、上記ホスト材料に用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、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：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０－
ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（
２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（
略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２
－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［
２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金
属錯体、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：ＴＡＺ）、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）などの複素環化合物、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフ
チル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチ
ルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン
（略称：ＴＰＤ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル
）－Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物が挙
げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン
誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体
的には、９，１０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、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）、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’－（１
０－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）、９，１０－ジフェニル－２－［Ｎ－フェニル－Ｎ－（９－フェ
ニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）アミノ］アントラセン（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－２，７，１
０，１５－テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、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：Ｄ
ＰＣｚＰＡ）、９，１０－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：Ｄ
ＰＰＡ）、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）、１，３，５－トリ（１－ピレニル）ベンゼン（略
称：ＴＰＢ３）などを挙げることができる。これら及び公知の物質の中から、上記発光物
質のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複
数種選択して用いればよい。また、発光物質が燐光を発する物質である場合、ホスト材料
としては、発光物質の三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー
差）よりも三重項励起エネルギーの大きい物質を選択すれば良い。
なお、発光層１０５は２層以上が積層された構成としてもよい。例えば、第１の発光層と
第２の発光層を電子輸送層１０４側から順に積層して発光層１０５とする場合、第１の発
光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用い、第２の発光層のホスト材料とし
て正孔輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
発光層１０５上に、正孔輸送層１０６を形成する。正孔輸送層１０６に用いる正孔輸送性
の高い物質として、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）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）、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：ＢＳＰ
Ｂ）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：ＰＣｚ
ＰＣＮ１）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）、ＣｚＰＡ等のカルバゾール化合物、等を用いることができる。ここに述
べた物質は、主に１０－６ｃｍ２／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。
さらに、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。
正孔輸送層１０６上に、正孔注入層１０７が形成される。正孔注入層１０７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：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（Ｃｕ
Ｐｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフ
ェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’－ビス｛４－
［ビス（３－メチルフェニル）アミノ］フェニル｝－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－（１，１’
－ビフェニル）－４，４’－ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或
いはポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥ
ＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子化合物等によっても正孔注入層１０７を形成することができ
る。
また、正孔注入層１０７として、正孔輸送性の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、正孔注入層１０７として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小
さい材料も用いることができるようになる。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：Ｆ４－ＴＣＮ
Ｑ）、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。
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。
複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、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。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、１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上
の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。以下では、複合材料における正孔輸送
性の物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’－ジ（ｐ－トリル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェ
ニル－ｐ－フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’－ビス［Ｎ－（４－ジ
フェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，
Ｎ’－ビス｛４－［ビス（３－メチルフェニル）アミノ］フェニル｝－Ｎ，Ｎ’－ジフェ
ニル－（１，１’－ビフェニル）－４，４’－ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，
５－トリス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ベンゼン（
略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３－［Ｎ－（
９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾ
ール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６－ビス［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－
イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、
３－［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）アミノ］－
９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、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を用い
ることができる。
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２－ｔｅｒｔ－
ブチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ）、２－ｔ
ｅｒｔ－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－ＢｕＡｎｔ
ｈ）、９，１０－ビス（４－メチル－１－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、
２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ビス［２－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン
、９，１０－ビス［２－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７－テ
トラメチル－９，１０－ジ（１－ナフチル）アントラセン、２，３，６，７－テトラメチ
ル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン、９，９’－ビアントリル、１０，１０
’－ジフェニル－９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ビス（２－フェニルフェニル
）－９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ビス［（２，３，４，５，６－ペンタフェ
ニル）フェニル］－９，９’－ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペ
リレン、２，５，８，１１－テトラ（ｔｅｒｔ－ブチル）ペリレン等が挙げられる。また
、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０－６ｃ
ｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４から４２である芳香族炭化水素を用いる
ことがより好ましい。
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、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。
また、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）、ポリ［Ｎ－（４－｛Ｎ’－［４－（４－ジフェニルア
ミノ）フェニル］フェニル－Ｎ’－フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略
称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（
フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもで
きる。
正孔注入層１０７を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さ
い発光素子を得ることが可能となる。
このように、陰極１０１側から、電子注入層１０３と、電子輸送層１０４と、発光層１０
５と、正孔輸送層１０６と、正孔注入層１０７とが形成され、ＥＬ層が形成される。なお
、ＥＬ層は発光層が必須であるが、他の層のうち１又は複数の層が省略される場合もある
。また、タンデム型の発光素子において形成される複数のＥＬ層の各層の構成は、それぞ
れ同様の材料・厚さとすることも可能であり、それぞれ異なるものとすることも可能であ
り、一部を同様とし他を異なるものとすることも可能である。
≪陰極と電子注入層との間の層≫
本発明の一態様において、陰極１０１と電子注入層１０３との間に、層１０２を形成する
。層１０２は、電子注入層１０３を形成する材料に含まれるアルカリ金属、又はアルカリ
土類金属が、直接陰極１０１と接することを防止する機能を有する。
順構造の発光素子において、例えばトップエミッション構造において素子が発した光を外
部に射出するための透光性を有する陰極として、銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ）等の比
較的低い仕事関数を有し、電子の注入の容易な材料が用いられる。このような材料と電子
注入層に用いられるアルカリ金属またはアルカリ土類金属とでは、仕事関数が比較的近接
しており、陰極から電子注入層へのキャリアの注入が比較的容易に行われる。
一方、逆構造の発光素子において、陰極に例えばＩＴＯ等の透明導電性酸化物材料を用い
た場合、透明導電性酸化物はフェルミ準位が比較的高く、アルカリ金属またはアルカリ土
類金属を有する電子注入層と接したときにエネルギー障壁が形成され、陰極からの電子の
注入が阻害される。すると、発光素子の駆動電圧が高くなり、パワー効率が低下し、寿命
が低下するため問題となる。
そこで、本発明の一態様においては、逆構造の発光素子において、陰極１０１と電子注入
層１０３との間に、該金属が陰極と接することを防止する機能を有し、キャリア注入障壁
を緩和するバッファーとなる層１０２を設ける。当該層の機能により、陰極からＥＬ層へ
のキャリアの注入を容易にし、発光素子の駆動電圧を低く抑えることができ、素子のパワ
ー効率を向上することができ、寿命を向上することができる。そのため、良好な特性を有
する逆構造の発光素子を実現することができる。
アルカリ金属乃至アルカリ土類金属が陰極と接することを防止する機能を有する層１０２
に用いられる材料としては、電子輸送性の高い材料であることが好ましい。特に、アルカ
リ金属乃至アルカリ土類金属が拡散して取り込まれたときに、該金属を電子供与体（ドナ
ー）として機能させることができる有機化合物材料であることが好ましい。そのような有
機化合物材料に電子供与体（ドナー）としてアルカリ金属乃至アルカリ土類金属が混入し
た複合材料は、電子供与体（ドナー）によって該有機化合物に電子が発生するため、電子
注入性及び輸送性に優れている。そのため、陰極１０１と電子注入層１０３との間に層１
０２を設けても、発光素子に必要な電子注入性と輸送性とを確保することができる。層１
０２のこのような機能を考慮すると、層１０２と電子注入層１０３とで、２層の電子注入
層を形成していると捉えることができる場合もある。
具体的な層１０２の材料としては、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ
ＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体を用いることができる。また、ＰＢＤ、ＯＸＤ－７、
ＴＡＺ、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－（４－エチルフェニル）－５－（
４－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ｐ－ＥｔＴＡＺ）、ＢＰｈｅｎ
、ＢＣＰ、４，４’－ビス（５－メチルベンゾオキサゾール－２－イル）スチルベン（略
称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５－ピ
リジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、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）のような高分子化合物を用いることもできる。ここ
に述べた物質は、主に１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
また、当該層１０２の材料は、電子注入層１０３とは異なる材料を用いることができる。
電子注入層１０３とは異なる材料を用いることで、電子注入性及び輸送性の性能の選択の
幅を広げることができる。また、上記材料を２種以上混合して当該層１０２を形成しても
よい。また、当該層１０２は単層だけではなく、２以上の層を積層したものとしてもよい
。また、陰極１０１と電子注入層１０３との間に、当該層１０２以外にさらに層を形成し
てもよい。ただし、層１０２の機能である、電子注入層１０３が有する金属が陰極１０１
と接することを防止する機能と、該金属の拡散を防止する機能と、を発揮するために、該
金属が拡散し得る領域に層１０２を有する構成としてもよい。言い換えると、層１０２と
電子注入層１０３との距離は、該金属が拡散し得る距離よりも小さい距離としてもよい。
また、金属が陰極１０１と接することを防止する機能をより確実とし、また、金属が拡散
する領域を小さくするため、図１に示す通り、層１０２と電子注入層１０３とが接する構
成とすることも好ましい。また、キャリアの移動距離をより小さくするために、図１に示
す通り、陰極１０１と電子注入層１０３との間に層１０２以外の層を有さない構成とする
ことも好ましい。
層１０２を２以上の層を積層したものとする場合、少なくとも１の層を電子輸送性の高い
材料で構成すればよく、他の層には多様の材料を用いることができる。発光素子における
光路長が発光素子から射出される光の波長に影響を与えることが知られているが、層１０
２中の当該他の層に透光性を有する導電性の高い材料を用いることにより、所望の光を取
り出すための発光素子の光学調整を行うことができる。例えば、正孔輸送性の高い有機化
合物に電子受容体（アクセプター）を添加して層１０２中の当該他の層を形成してもよい
。
正孔輸送性の高い物質としては、例えば、３－［４－（１－ナフチル）－フェニル］－９
－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、３－［４－（９－フェナントリル
）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）、４－フェニ
ル－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称
：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４、４’－ジ（１－ナフチル）－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－
カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、４－フェニルジ
フェニル－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）アミン（略称：ＰＣＡ１Ｂ
Ｐ）、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、Ｎ－
［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－（４－フェニル）フェニルア
ニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、１，３，５－トリ（ジベンゾチオフェン－４－イル）－
ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－ト
リイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ－ＩＩ）、４－フェニル－４’－（
９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４－
［３－（トリフェニレン－２－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ｍＤＢＴＰ
Ｔｐ－ＩＩ）、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）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）、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：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
）等のカルバゾール化合物やアミン化合物、ジベンゾチオフェン化合物、ジベンゾフラン
化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いるこ
とができる。
電子受容体（アクセプター）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。
また、図２に示す通り、陰極２０１と陽極２０５との間にＥＬ層２０３をｎ層（ｎは二以
上の自然数）設け、各ＥＬ層２０３間に中間層２０４を設けたタンデム型ＥＬ発光素子に
おいて、アルカリ金属乃至アルカリ土類金属が陰極と接することを防止することができる
機能を有する層２０２を設けることもできる。なお、各ＥＬ層は少なくとも発光層を有し
、電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層及び正孔注入層の全部または一部をさらに有する
。
また、本実施の形態においては、陰極の上にＥＬ層が形成され、ＥＬ層の上に陽極が形成
された発光素子について説明してきた。しかし、陰極にフェルミ準位が比較的高い材料を
有し、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する電子注入層を有していれば、陰極と
電子注入層との間にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が陰極と接することを防止する
機能を有する層を設けることにより、発光素子は、駆動電圧の低下やパワー効率の向上、
長寿命化といった効果を享受することができる。
本発明の一態様により、発光素子の性能の低下を抑えた良好な特性を示す逆構造のＥＬ発
光素子を作製することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態においては、実施の形態１に記載の発光素子を有する発光装置について説明
する。
なお、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の
発光装置でもよい。また、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発
光素子を適用することが可能である。
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図３を用いて説明する。
なお、図３（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図３（Ｂ）は図３（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５０１上に設けられた画素部５０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）５０３
と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）５０４ａ、５０４ｂと、を有する。画素部５０２、
駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂは、シール材５０５によって、素
子基板５０１と封止基板５０６との間に封止されている。
また、素子基板５０１上には、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂ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５０７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）５０８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３（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５０１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、ソース線駆動回路である駆動回路部５０３と
、画素部５０２が示されている。
駆動回路部５０３はｎチャネル型ＦＥＴ５０９とｐチャネル型ＦＥＴ５１０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、スタガ
型、逆スタガ型いずれのＦＥＴを用いてもよい。さらに、ＦＥＴ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ず、非晶質でも結晶性を有していてもよい。また、半導体
層に酸化物半導体を用いても良い。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５０２はスイッチングＦＥＴ５１１と、電流制御用ＦＥＴ５１２と電流制御
用ＦＥＴ５１２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陰極５１３
とを含む複数の画素により形成される。なお、陰極５１３の端部を覆って絶縁物５１４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５１４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
５１４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５１４の上端部に
曲率半径（０．２μｍ以上３μｍ以下）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、
絶縁物５１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用す
ることができ、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。
陰極５１３上には、ＥＬ層５１５及び陽極５１６が積層形成されている。ＥＬ層５１５に
は、少なくとも発光層が設けられている。また、ＥＬ層５１５には、発光層の他に正孔注
入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等を適宜設けることができる。また、電子注
入層と陰極５１３との間に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の移動を抑制する機能
を有する層を設けることがきる。なお、陰極５１３から陽極５１６までの構造を実施の形
態１に記載の発光素子とすることができる。
なお、陰極５１３、ＥＬ層５１５及び陽極５１６に用いる材料としては、実施の形態１に
示す材料を用いることができる。また、ここでは図示しないが、陽極５１６は外部入力端
子であるＦＰＣ５０８に電気的に接続されている。
また、図３（Ｂ）に示す断面図では発光素子５１９を１つのみ図示しているが、画素部５
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。画素部５０
２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フ
ルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルターと組み合
わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
さらに、シール材５０５で封止基板５０６を素子基板５０１と貼り合わせることにより、
素子基板５０１、封止基板５０６、およびシール材５０５で囲まれた空間５２０に発光素
子５１９が備えられた構造になっている。なお、空間５２０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５０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材５０５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５０６に
用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ－Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ
ｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリ
ル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
また、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタや発光素子を形成するこ
とが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例として
は、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英
基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホ
イルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板
、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基
板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダ
ライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例と
しては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポ
リエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプ
ラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。または、
一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニル
などがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無
機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板
などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばら
つきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。
このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高
集積化を図ることができる。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタや発光素子を
形成してもよい。または、基板とトランジスタの間や、基板と発光素子の間に剥離層を設
けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板より
分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、トランジスタや発光素
子は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば
、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド
等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いてトランジスタや発光素子を形成し、その後、別の基板にトラン
ジスタや発光素子を転置し、別の基板上にトランジスタや発光素子を配置してもよい。ト
ランジスタや発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトランジスタや発光素
子を形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板
、ポリイミドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合
成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュ
プラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある
。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さい
トランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図る
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、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または実施例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に記載の発光素子を適用して作製された発光装置を用い
て完成させた様々な電子機器の一例について、図４を用いて説明する。
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、又はテレビジ
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
カメラ等のカメラ、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。これらの電子機器の具体例を図４に示す。
図４（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐
体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示す
ることが可能であり、発光装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここでは
、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。なお、表示部７１
０３は、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成された発光装置を
有している。
テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモ
コン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー
７１０９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７１０３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７１１０に、当該リモコン操作機
７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置７１００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又は無線によ
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）又は双方向（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。
図４（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キー
ボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。
なお、コンピュータは、発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製される。
なお、表示部７２０３は、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成
された発光装置を有している。
図４（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成され
ており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には表示部７
３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。なお、表示
部７３０４、７３０５は、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成
された発光装置を有している。
また、図４（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部
７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、マ
イクロフォン７３１２）、センサ７３１１（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あるいは感知する機能を
含むもの）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７３０４および表示部７３０５の両方、又は一方に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４（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４（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。
図４（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に
組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピ
ーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、発光装
置を表示部７４０２に用いることにより作製される。なお、表示部７４０２は、実施の形
態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成された発光装置を有している。
図４（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報
を入力することができる。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７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２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７４０２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７４０２の画面のほとんどにキーボード又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７４００内部に、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出器を設けるこ
とで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２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７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作
ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２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７４０２の光センサで検出される信号に基づき、表示
部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ないと判断される場合には、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７４０２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７４
０２に掌や指で触れ、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。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図５（Ａ）は、開
いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３
１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り
替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。なお、当該
タブレット型端末は、発光装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両方に
用いることにより作製される。なお、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両
方は、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成された発光装置を有
している。
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示され
た操作キー９６３７に触れることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３
１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域
がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３
１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６
３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示
画面として用いることができる。
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部
をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード
表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどで触れることで
表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。
また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタ
ッチ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向きを
切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えス
イッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで測定される使用時の外光
の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セン
サだけでなく、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出器を内蔵させてもよい。
また、図５（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示して
いるが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の
品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルと
してもよい。
図５（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３
３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有す
る。
なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態に
することができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐
久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
また、この他にも図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示したタブレット型端末は、カレンダー、
日付又は時刻などの様々な情報を静止画、動画、あるいはテキスト画像として表示部に表
示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々
なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、
表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、
表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂの一方または両方に電力を供給するバッテリー９６
３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリー９６３５とし
ては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
また、図５（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図５（Ｃ）に
ブロック図を示し説明する。図５（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、
ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部
９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コン
バータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図５（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３
４のそれらに対応する。
外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽
電池９６３３で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようＤ
ＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧または降圧される。そして、表示部９６３１の動作に太
陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９
６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧することとなる。また、表示部９
６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９
６３５の充電を行う構成とすればよい。
なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧
電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバッ
テリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受
信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成
としてもよい。
上述したように、上記電子機器の発光装置に含まれる発光素子は実施の形態１に記載の発
光素子であるため、発光効率が高く、駆動電圧が低く、かつ寿命が長い。そのため、消費
電力が低減され、駆動電圧が低く、かつ、信頼性の高い電子機器を製造することができる
。なお、上記実施の形態で説明した表示部を具備していれば、図５に示した電子機器に特
に限定されないことは言うまでもない。
以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用して電子機器を得ることができ
る。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、他の実施の形態、または実施例に示した構成と適宜組
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に記載の発光素子を適用して作製された発光装置を用い
て完成させた照明装置の一例について、図６を用いて説明する。
図６は、発光装置を室内の照明装置８００１として用いた例である。なお、発光装置は大
面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有
する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８００２を形成することもで
きる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザイン
の自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。
さらに、室内の壁面に大型の照明装置８００３を備えても良い。
また、発光装置をテーブルの表面に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明
装置８００４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置を用いることに
より、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、本実施の形態に示
した照明装置は、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成された発
光装置を有している。発光装置に含まれる発光素子は、発光効率の良好な発光素子とする
ことが可能である。また、駆動電圧の低い発光素子とすることが可能である。また、寿命
の長い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される発光装置
を適用した照明装置は、消費電力の低減された照明装置とすることができる。また、駆動
電圧の低い照明装置とすることが可能である。また、信頼性の高い照明装置とすることが
できる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または実施例に示した構成と適宜組
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、本発明の一態様である発光素子を用いて作製される発光装置について
、図１３を用いて説明する。
図１３（Ａ）に、本実施の形態で示す発光装置の平面図、および平面図における一点鎖線
Ｃ－Ｄ間の断面図を示す。
図１３（Ａ）に示す発光装置は、第１の基板２００１上に逆構造のタンデム型発光素子を
含む発光部２００２を有する。また、発光装置は、発光部２００２の外周を囲むように第
１の封止材２００５ａが設けられ、第１の封止材２００５ａの外周を囲むように第２の封
止材２００５ｂが設けられた構造（いわゆる、二重封止構造）である。
したがって、発光部２００２は、第１の基板２００１、第２の基板２００６および第１の
封止材２００５ａにより囲まれた空間に配置されている。発光部２００２は実施の形態１
に記載の発光素子を有する。
なお、本明細書中で、第１の封止材２００５ａ、および第２の封止材２００５ｂはそれぞ
れ、第１の基板２００１および第２の基板２００６に接する構成に限られない。例えば、
第１の基板２００１上に形成された絶縁膜や導電膜が、第１の封止材２００５ａと接する
構成であっても良い。
上記構成において、第１の封止材２００５ａが乾燥剤を含む樹脂層とし、第２の封止材２
００５ｂがガラス層とすることにより、外部からの水分や酸素などの不純物の入り込みを
抑制する効果（以下、封止性と呼ぶ）を高めることができる。
このように第１の封止材２００５ａを樹脂層とすることで、第２の封止材２００５ｂのガ
ラス層に割れやひび（以下、クラックと呼ぶ）が発生することを抑制することができる。
また、第２の封止材２００５ｂによる、封止性が十分に得られなくなった場合において、
第１の空間２０１３に水分や酸素などの不純物が侵入したときでも、第１の封止材２００
５ａの高い封止性により、第２の空間２０１１内に不純物が入り込むのを抑制することが
できる。よって、発光素子に含まれる有機化合物や金属材料等の不純物による劣化を抑制
することができる。
また、別の構成として、図１３（Ｂ）に示すように第１の封止材２００５ａがガラス層と
し、第２の封止材２００５ｂが乾燥剤を含む樹脂層とすることもできる。
なお、本実施の形態で示した発光装置は、外周部になればなるほど、外力等による歪みが
大きくなる。よって、外力等による歪みが比較的小さい第１の封止材２００５ａをガラス
層とし、第２の封止材２００５ｂを、耐衝撃性や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れ
にくい樹脂層とすることにより、第１の空間２０１３に水分や酸素が侵入することを抑制
することができる。
また、上記構成に加えて、第１の空間２０１３や第２の空間２０１１に乾燥剤となる材料
を有していてもよい。
第１の封止材２００５ａ、または第２の封止材２００５ｂをガラス層とする場合には、例
えば、ガラスフリットやガラスリボン等を用いて形成することができる。なお、ガラスフ
リットやガラスリボンには、少なくともガラス材料が含まれることとする。
また、上述したガラスフリットとしては、ガラス材料をフリット材として含み、例えば、
酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化セシウム
、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化テルル
、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化鉛、酸化スズ、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、
酸化鉄、酸化銅、二酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タン
グステン、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、酸化リチウム、酸化アンチモン、ホウ酸鉛
ガラス、リン酸スズガラス、バナジン酸塩ガラス又はホウケイ酸ガラス等を含む。赤外光
を吸収させるため、少なくとも一種類以上の遷移金属を含むことが好ましい。
また、上述したガラスフリットを用いてガラス層を形成する場合には、例えば、基板上に
フリットペーストを塗布し、これに加熱処理、またはレーザ照射などを行う。フリットペ
ーストには、上記フリット材と、有機溶媒で希釈した樹脂（バインダとも呼ぶ）とが含ま
れる。フリットペーストには、公知の材料、構成を用いることができる。また、フリット
材にレーザ光の波長の光を吸収する吸収剤を添加したものを用いても良い。また、レーザ
として、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザや半導体レーザなどを用いることが好ましい。また、
レーザ照射の際のレーザの照射形状は、円形でも四角形でもよい。
なお、形成されるガラス層の熱膨張率は、基板のそれと近いことが好ましい。熱膨張率が
近いほど、熱応力によりガラス層や基板にクラックが入ることを抑制できる。
また、第１の封止材２００５ａ、または第２の封止材２００５ｂを樹脂層とする場合には
、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂等の公知の材料を用いて形成するこ
とができるが、特に水分や酸素を透過しない材料を用いることが好ましい。特に、光硬化
性樹脂を用いることが好ましい。発光素子は、耐熱性の低い材料を含む場合がある。光硬
化性樹脂は光が照射されることで硬化するため、発光素子が加熱されることで生じる、膜
質の変化や有機化合物自体の劣化を抑制することができ、好ましい。さらに、本発明の一
態様である発光素子に用いることができる有機化合物を用いてもよい。
また、上記樹脂層、第１の空間２０１３、または第２の空間２０１１が含む乾燥剤として
は、公知の材料を用いることができる。乾燥剤としては、化学吸着によって水分を吸着す
る物質、物理吸着によって水分を吸着する物質のいずれを用いてもよい。例えば、アルカ
リ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）、硫酸
塩、金属ハロゲン化物、過塩素酸塩、ゼオライト、シリカゲル等が挙げられる。
また、上記第１の空間２０１３、および第２の空間２０１１の一方または両方は、例えば
、希ガスや窒素ガス等の不活性ガス、または有機樹脂等を有していてもよい。なお、これ
らの空間内は、大気圧状態または減圧状態である。
以上のように、本実施の形態で示す発光装置は、第１の封止材２００５ａ、または第２の
封止材２００５ｂの一方が、生産性や封止性に優れたガラス層を含み、他方が、耐衝撃性
や耐熱性に優れ、外力等による変形で壊れにくい樹脂層を含む二重封止構造であり、乾燥
剤を内部に有することもできる構成であることから、外部からの水分や酸素などの不純物
の入り込みを抑制する封止性を高めることができる。
したがって、本実施の形態に示す構成を実施することにより、水分や酸素などの不純物に
よる発光素子の劣化が抑制された発光装置を提供することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または実施例に示す構成と適宜組み
合わせることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された発光装置につい
て図１４を用いて説明する。
図１４に示す発光装置３１００は、発光素子３１２０ａ、３１２０ｂ、３１２０ｃを有し
ている。また発光素子３１２０ａ、３１２０ｂ、３１２０ｃは、下部電極３１０３ａ、３
１０３ｂ、３１０３ｃと、上部電極３１１９の間に複数の発光層を有する発光素子である
。
発光装置３１００は、基板３１０１上に、それぞれ島状に分離された下部電極３１０３ａ
、３１０３ｂ、３１０３ｃを有する。下部電極３１０３ａ、３１０３ｂ、３１０３ｃは、
発光素子の陰極として機能することができる。なお下部電極３１０３ａ、３１０３ｂ、３
１０３ｃの下に、反射電極を設けてもよい。また下部電極３１０３ａ、３１０３ｂ上に、
透明導電膜３１０５ａ、３１０５ｂを設けてもよい。透明導電膜３１０５ａ、３１０５ｂ
は、異なる色を発する素子毎に厚さが異なることが好ましい。図示しないが、下部電極３
１０３ｃ上にも透明導電膜を設けてもよい。また、下部電極３１０３ａ、３１０３ｂ、３
１０３ｃ自体を透明導電膜としてもよい。また、透明導電膜は酸化物透明導電膜としても
よい。
また、発光装置３１００は、隔壁３１０７ａ、３１０７ｂ、３１０７ｃ、３１０７ｄを有
する。より具体的には、隔壁３１０７ａは、下部電極３１０３ａ及び透明導電膜３１０５
ａの一方の端部を覆う。また、隔壁３１０７ｂは、下部電極３１０３ａ及び透明導電膜３
１０５ａの他方の端部、並びに下部電極３１０３ｂ及び透明導電膜３１０５ｂの一方の端
部を覆う。また、隔壁３１０７ｃは、下部電極３１０３ｂ及び透明導電膜３１０５ｂの他
方の端部、並びに下部電極３１０３ｃの一方の端部を覆う。また、隔壁３１０７ｄは、下
部電極３１０３ｃの他方の端部を覆う。
また、発光装置３１００は、下部電極３１０３ａ、３１０３ｂ、３１０３ｃ並びに隔壁３
１０７ａ、３１０７ｂ、３１０７ｃ、３１０７ｄ上に、層３１１０を有する。層３１１０
は、電子注入層３１１２が有するアルカリ金属またはアルカリ土類金属の移動を抑制する
機能を有する。
また、発光装置３１００は、層３１１０上に、電子注入層３１１２を有する。また電子注
入層３１１２上に、電子輸送層３１１３を有する。
また、発光装置３１００は、電子輸送層３１１３上に、発光層３１１４を有する。さらに
、発光層３１１４上に正孔輸送層３１１６を有する。正孔輸送層３１１６上に、さらに正
孔注入層３１１８を有する。
また、発光装置３１００は、正孔注入層３１１８上に、上部電極３１１９を有する。上部
電極３１１９は、発光素子の陽極として機能することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または実施例に示す構成と適宜組み
合わせることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された照明装置につい
て図１５を用いて説明する。
図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、照明装置の平面図および断面図の例
である。図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は基板側に光を取り出すボトムエミッション型の
照明装置である。図１５（Ａ）の一点鎖線Ｇ－Ｈにおける断面を図１５（Ｂ）に示す。
図１５（Ａ）、（Ｂ）に示す照明装置４０００は、基板４００５上に逆構造の発光素子４
００７を有する。また、基板４００５の外側に凹凸を有する基板４００３を有する。逆構
造の発光素子４００７は、下部電極４０１３と、ＥＬ層４０１４と、上部電極４０１５を
有する。なお、ＥＬ層４０１４は２つ以上のＥＬ層と、各ＥＬ層間に中間層を有していて
もよい。
下部電極４０１３は、電極４００９と電気的に接続され、上部電極４０１５は電極４０１
１と電気的に接続される。また、下部電極４０１３と電気的に接続される補助配線４０１
７を設けてもよい。
基板４００５と封止基板４０１９は、シール材４０２１で接着されている。また封止基板
４０１９と発光素子４００７の間に乾燥剤４０２３が設けられていることが好ましい。
基板４００３は、図１５（Ａ）のような凹凸を有するため、発光素子４００７で生じた光
の取り出し効率を向上させることができる。また、基板４００３に代えて、図１５（Ｃ）
の照明装置４００１のように、基板４０２５の外側に拡散板４０２７を設けてもよい。
図１５（Ｄ）および（Ｅ）は、基板と反対側に光を取り出すトップエミッション型の照明
装置である。
図１５（Ｄ）の照明装置４１００は、基板４１２５上に逆構造の発光素子４１０７を有す
る。発光素子４１０７は、下部電極４１１３と、ＥＬ層４１１４と、上部電極４１１５を
有する。なお、ＥＬ層４１１４は２つ以上のＥＬ層と、各ＥＬ層間に中間層を有していて
もよい。
下部電極４１１３は、電極４１０９と電気的に接続され、上部電極４１１５は電極４１１
１と電気的に接続される。また上部電極４１１５と電気的に接続される補助配線４１１７
を設けてもよい。また補助配線４１１７の下部に、絶縁層４１３１を設けてもよい。
基板４１２５と凹凸のある封止基板４１０３は、シール材４１２１で接着されている。ま
た、封止基板４１０３と発光素子４１０７の間に平坦化膜４１０５およびバリア膜４１２
９を設けてもよい。
封止基板４１０３は、図１５（Ｄ）のような凹凸を有するため、発光素子４１０７で生じ
た光の取り出し効率を向上させることができる。また、封止基板４１０３に代えて、図１
５（Ｅ）の照明装置４１０１のように、発光素子４１０７の上に拡散板４１２７を設けて
もよい。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または実施例に示す構成と適宜組み
合わせることができる。
（実施の形態８）
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光装置と組み合わせることができるタッチ
センサ、及びモジュールについて、図１６乃至図１９を用いて説明する。
図１６（Ａ）はタッチセンサ４５００の構成例を示す分解斜視図であり、図１６（Ｂ）は
、タッチセンサ４５００の電極の構成例を示す平面図である。
図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すタッチセンサ４５００は、基板４９１０上に、Ｘ軸方向に配
列された複数の導電層４５１０と、Ｘ軸方向と交差するＹ軸方向に配列された複数の導電
層４５２０とが形成されている。図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すタッチセンサ４５００は、
複数の導電層４５１０が形成された平面図と、複数の導電層４５２０が形成された平面図
と、を分離して表示されている。
また、図１７は、導電層４５１０と導電層４５２０との交差部分の等価回路図である。図
１７に示すように、導電層４５１０と導電層４５２０の交差する部分には、容量４５４０
が形成される。
また、導電層４５１０、４５２０は、複数の四辺形状の導電膜が接続された構造を有して
いる。複数の導電層４５１０及び複数の導電層４５２０は、導電膜の四辺形状の部分の位
置が重ならないように、配置されている。導電層４５１０と導電層４５２０の交差する部
分には、導電層４５１０と導電層４５２０が接触しないように間に絶縁膜が設けられてい
る。
また、図１８は、図１６に示すタッチセンサ４５００の導電層４５１０ａ、４５１０ｂ、
４５１０ｃと導電層４５２０との接続構造の一例を説明する断面図であり、導電層４５１
０（導電層４５１０ａ、４５１０ｂ、４５１０ｃ）と導電層４５２０が交差する部分の断
面図を一例として示す。
図１８に示すように、導電層４５１０は、１層目の導電層４５１０ａおよび導電層４５１
０ｂ、ならびに、絶縁層４８１０上の２層目の導電層４５１０ｃにより構成される。導電
層４５１０ａと導電層４５１０ｂは、導電層４５１０ｃにより接続されている。導電層４
５２０は、１層目の導電層により形成される。導電層４５１０、４５２０及び４７１０の
一部を覆って絶縁層４８２０が形成されている。絶縁層４８１０、４８２０として、例え
ば、酸化窒化シリコン膜を形成すればよい。なお、基板４９１０と導電層４７１０、４５
１０ａ、４５１０ｂ、４５２０の間に絶縁膜でなる下地膜を形成してもよい。下地膜とし
ては、例えば、酸化窒化シリコン膜を形成することができる。
導電層４５１０ａ、４５１０ｂ、４５１０ｃと導電層４５２０は、可視光に対して透光性
を有する導電材料で形成される。例えば、透光性を有する導電材料として、酸化珪素を含
む酸化インジウムスズ、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、ガリウム
を添加した酸化亜鉛等がある。
導電層４５１０ａは、導電層４７１０に接続されている。導電層４７１０は、ＦＰＣとの
接続用端子を構成する。導電層４５２０も、導電層４５１０ａと同様、他の導電層４７１
０に接続される。導電層４７１０は、例えば、タングステン膜から形成することができる
。
導電層４５１０、４５２０及び４７１０を覆って絶縁層４８２０が形成されている。導電
層４７１０とＦＰＣとを電気的に接続するために、導電層４７１０上の絶縁層４８１０及
び絶縁層４８２０には開口が形成されている。絶縁層４８２０上には、基板４９２０が接
着剤又は接着フィルム等により貼り付けられている。接着剤又は接着フィルムにより基板
４９１０側を表示パネルのカラーフィルター基板に取り付けることで、タッチパネルが構
成される。
次に、本発明の一態様の発光装置を用いることのできるモジュールについて、図１９を用
いて説明を行う。
図１９に示すモジュール５０００は、上部カバー５００１と下部カバー５００２との間に
、ＦＰＣ５００３に接続されたタッチパネル５００４、ＦＰＣ５００５に接続された表示
パネル５００６、バックライトユニット５００７、フレーム５００９、プリント基板５０
１０、バッテリー５０１１を有する。バックライトユニット５００７には、例えば実施の
形態７で示した照明装置などを用いることができる。
上部カバー５００１及び下部カバー５００２は、タッチパネル５００４及び表示パネル５
００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル５００４は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル５
００６に重畳して用いることができる。また、表示パネル５００６の対向基板（封止基板
）に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル５０
０６の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
バックライトユニット５００７は、光源５００８を有する。なお、図１９において、バッ
クライトユニット５００７上に光源５００８を配置する構成について例示したが、これに
限定さない。例えば、バックライトユニット５００７の端部に光源５００８を配置し、さ
らに光拡散板を用いる構成としてもよい。
フレーム５００９は、表示パネル５００６の保護機能の他、プリント基板５０１０の動作
により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレー
ム５００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板５０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号
処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても
良いし、別途設けたバッテリー５０１１による電源であってもよい。バッテリー５０１１
は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、モジュール５０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して
設けてもよい。
なお、本実施の形態に示す構成などは、他の実施の形態、または実施例に示す構成と適宜
組み合わせて用いることができる。
（実施の形態９）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の構造について、図２０を用いて説明
する。
図２０（Ａ）に示す発光素子６００２は、基板６００１上に形成されている。なお、発光
素子６００２は、第１の電極６００３、ＥＬ層６００４、第２の電極６００５を有してい
る。なお、ＥＬ層は２つ以上のＥＬ層と、各ＥＬ層間の中間層とを有していてもよい。ま
た、図２０（Ａ）に示す発光素子では、第２の電極６００５上にバッファー層６００６が
形成されており、バッファー層６００６上には、第３の電極６００７が形成されている。
バッファー層６００６を設けることにより、第２の電極６００５表面で発生する表面プラ
ズモンによる光の取出し効率の低下を防ぐことができる。
なお、第２の電極６００５と第３の電極６００７は、コンタクト部６００８において、電
気的に接続されている。コンタクト部６００８は、図の位置に限定されることはなく、発
光領域に形成されていてもよい。
なお、第１の電極６００３は陰極としての機能を有し、第２の電極６００５は陽極として
の機能を有しており、少なくとも一方の電極が透光性を有していれば光を取り出すことが
できるが、両方が透光性の材料で形成されていてもよい。第１の電極６００３が、ＥＬ層
６００４からの光を透過させる機能を有する場合には、ＩＴＯ等の酸化物透明導電膜を用
いることができる。また、第１の電極６００３が、ＥＬ層６００４からの光を透過させな
い電極として機能する場合には、ＩＴＯと銀などを複数積層させた導電膜を用いてもよい
。
また、ＥＬ層６００４から第１の電極６００３側に光を出す構成の場合において、第２の
電極６００５の膜厚は、第３の電極６００７の膜厚より薄い方が好ましく、また逆側に光
を出す構成の場合には、第２の電極６００５の膜厚は、第３の電極６００７の膜厚より厚
い方が好ましい。但し、この限りではない。
また、バッファー層６００６には、有機膜（例えば、Ａｌｑ）や、無機絶縁材料（例えば
、窒化ケイ素膜）などを用いることができる。
また、本発明の一態様である発光素子を含む構成として、図２０（Ｂ）に示すような構成
を用いることにより、光の取出し効率を向上させてもよい。
図２０（Ｂ）は、基板６００１と接して、光散乱体６１０１と空気層６１０２で構成され
た光散乱層６１００が形成され、光散乱層６１００と接して、有機樹脂からなる高屈折率
層６１０３が形成され、高屈折率層６１０３と接して、発光素子などを含む素子層６１０
４が形成される構成である。
なお、光散乱体６１０１としては、セラミックなどの粒子を用いることができる。また、
高屈折率層６１０３には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の高屈折率（例えば、
屈折率が１．７以上１．８以下）材料を用いることができる。
また、素子層６１０４には、実施の形態１で示した逆構造の発光素子を含む。
本発明の一態様に係る逆構造発光素子について説明する。
なお、本実施例で用いる材料の構造式と略称を以下に示す。素子構造は図１と同様の構造
とした。
≪発光素子１の作製≫
まず、基板１００として、ガラス基板を用意した。
ガラス基板上に、スパッタリング法で酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）膜
を膜厚１１０ｎｍとなるように形成し、陰極１０１を形成した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ
角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍ
とした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、
２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
次に、ＩＴＳＯ膜が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に設けられ
たホルダーに固定した。その後、１０－４Ｐａ程度まで真空蒸着装置内部を減圧し、真空
蒸着装置内の加熱室において１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程
度放冷した。
基板を冷却した後、上記構造式（ｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈ
ｅｎ）を５ｎｍ蒸着して形成した。形成したＢＰｈｅｎ膜は、アルカリ金属またはアルカ
リ土類金属と陰極との接触を防止するバッファーとなる層１０２として機能する。
次に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１５ｎｍの膜厚で蒸着して形成し、その後バソフ
ェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１０３
を形成した。
ここで、電子注入層１０３の形成時に蒸着により酸化リチウムが被形成表面に到達すると
、その下層にＬｉが拡散していくが、層１０２があるために、陰極１０１へのＬｉの到達
が抑制される。層１０２がない逆構造の発光素子を作製すると、Ｌｉが陰極と接して素子
の駆動電圧の上昇やパワー効率及び寿命の低下を引き起こす。
次に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）
ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ
－ＩＩ）を２０ｎｍの膜厚となるように形成し、電子輸送層１０４を形成した。
電子輸送層１０４上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩと、上記構造式（ｉｖ）で表される
４、４’－ジ（１－ナフチル）－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イ
ル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）と、上記構造式（ｖ）で表されるである
ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（Ｉ
ＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）とを、重量比０．８：０．２：０．
０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）
］）となるように３０ｎｍ共蒸着し、発光層１０５を形成した。
発光層１０５の上に、上記構造式（ｖｉ）で表される４－フェニル－４’－（９－フェニ
ルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を２０ｎｍの膜厚
で形成し、正孔輸送層１０６とした。
正孔輸送層１０６の上に、上記構造式（ｉ）で表される、３－［４－（９－フェナントリ
ル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）と酸化モリ
ブデンを、ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン＝１：０．５（重量比）となるように、膜厚３０
ｎｍとなるよう共蒸着することにより、正孔注入層１０７を形成した。
次に、正孔注入層１０７の上に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着して
、陽極１０８を形成した。
陰極１０１、層１０２、電子注入層１０３、電子輸送層１０４、発光層１０５、正孔輸送
層１０６、正孔注入層１０７および陽極１０８により、発光素子１を完成させた。なお、
本明細書の実施例全てにおいて、蒸着は抵抗加熱法によって行った。
≪比較発光素子１の作製≫
比較発光素子１は、層１０２以外、ほぼ発光素子１と同様に形成した。層１０２は形成せ
ずに、陰極１０１上に電子注入層１０３を形成した。
層１０２以外は発光素子１の構成と同様であるため、繰り返しとなる記載を省略する。発
光素子１の作製方法を参照されたい。
以上のように、比較発光素子１を完成させた。なお、比較発光素子１と発光素子１の差異
は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の移動を抑制する層１０２の有無である。比較
発光素子１と発光素子１の積層構造を、下記表１にまとめる。
≪発光素子１及び比較発光素子１の動作特性≫
以上により得られた発光素子１及び比較発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内
において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業（素子周辺へのシール材塗布
、ＵＶ処理、及び８０℃にて１時間の熱処理）を行った後、発光素子１及び比較発光素子
１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及び比較発光素子１の輝度－電流効率特性を図７に、電圧－電流特性を図８に
示す。図７では縦軸が電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図８で
は縦軸が電流（ｍＡ）、横軸が電圧（Ｖ）を示す。
また、主な特性値を表２に示す。なお、発光素子１及び比較発光素子１は赤色の発光を示
した。
Figure 0007371193000003
比較発光素子１は発光素子１に比べて、駆動電圧が大きく、パワー効率が小さい。これは
、比較発光素子１は、層１０２が存在しないため、アルカリ金属であるリチウムを含む電
子注入層１０３と陰極１０１とが直接接する構造であり、陰極と電子注入層間の電子注入
障壁が大きいためである。
≪発光素子１及び比較発光素子１の信頼性試験≫
さらに、発光素子１及び比較発光素子１について信頼性試験を行った。定電流駆動時の規
格化した輝度時間変化を図９に示す。図９では縦軸が規格化輝度（％）、横軸が時間（ｈ
）を示す。信頼性試験において、発光素子１は試験開始から４８０時間経過後に初期輝度
の約６９％の輝度を維持した。一方で、比較発光素子１は試験開始から１１０時間を満た
ずして輝度が初期値から５０％以下となったため、途中で試験を中止した。
比較発光素子１は発光素子１に比べて、駆動時間の経過による輝度低下が著しく、また定
電流駆動時の電圧変化が非常に大きい。発光素子１は比較発光素子１より信頼性が良いこ
とがわかる。層１０２を有する逆構造の発光素子は、層１０２の機能により逆構造の利点
を得つつ信頼性の良い発光素子とすることができる。
本発明の一態様に係る逆構造発光素子について説明する。
なお、本実施例で用いる材料は実施例１にて示した材料と同種の材料であるため、材料の
構造式と略称については省略する。素子構造も図１と同様の構造とした。
≪発光素子２の作製≫
まず、基板１００として、ガラス基板を用意した。
ガラス基板上に、スパッタリング法で酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）膜
を膜厚１１０ｎｍとなるように形成し、陰極１０１を形成した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ
角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍ
とした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、
２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
次に、ＩＴＳＯ膜が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に設けられ
たホルダーに固定した。その後、１０－４Ｐａ程度まで真空蒸着装置内部を減圧し、真空
蒸着装置内の加熱室において１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程
度放冷した。
基板を冷却した後、ＰＣＰＰｎと酸化モリブデンとを、ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン＝１
：０．５（重量比）となるように共蒸着した。膜厚は１５ｎｍとした。次に、ＢＰｈｅｎ
を５ｎｍ蒸着して形成した。ＰＣＰＰｎと酸化モリブデンの共蒸着膜及びＢＰｈｅｎ膜は
、併せてアルカリ金属またはアルカリ土類金属と陰極との接触を防止するバッファーとな
る層１０２として機能する。
さらに酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍの膜厚で蒸着して形成し、その後ＢＰｈｅ
ｎを１０ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１０３を形成した。
ここで、電子注入層１０３の形成時に蒸着により酸化リチウムが被形成表面に到達すると
、その下層にＬｉが拡散していくが、層１０２があるために、陰極１０１へのＬｉの到達
が抑制される。層１０２がない逆構造の発光素子を作製すると、Ｌｉが陰極と接して素子
の駆動電圧の上昇やパワー効率及び寿命の低下を引き起こす。
さらに、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩを１０ｎｍの膜厚となるように蒸着し、電子輸送層
１０４を形成した。
電子輸送層１０４上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩと、ＰＣＢＮＢＢと、［Ｉｒ（ｔｐ
ｐｒ）２（ｄｐｍ）］とを、重量比０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ
－ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）となるように３０ｎｍ共蒸
着し、発光層１０５を形成した。
発光層１０５の上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚で形成し、正孔輸送層１０６とした
。
正孔輸送層１０６の上に、ＰＣＰＰｎと酸化モリブデンとを、ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデ
ン＝１：０．５（重量比）となるように膜厚１５ｎｍとなるよう共蒸着することにより、
正孔注入層１０７を形成した。
次に、正孔注入層１０７の上に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着して
、陽極１０８を形成した。
陰極１０１、層１０２、電子注入層１０３、電子輸送層１０４、発光層１０５、正孔輸送
層１０６、正孔注入層１０７および陽極１０８により、発光素子２を完成させた。なお、
本明細書の実施例全てにおいて、蒸着は抵抗加熱法によって行った。
≪比較発光素子２の作製≫
比較発光素子２は、層１０２の有無及び発光層１０５の膜厚以外、ほぼ発光素子２と同様
に形成した。層１０２は形成せずに、陰極１０１上に電子注入層１０３を形成した。また
、発光層１０５の膜厚を４０ｎｍとなるように形成した。
層１０２の有無及び発光層１０５の膜厚以外は発光素子２の構成と同様であるため、繰り
返しとなる記載を省略する。発光素子２の作製方法を参照されたい。
以上のように、比較発光素子２を完成させた。なお、比較発光素子２と発光素子２の差異
は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の移動を抑制する層１０２の有無、及び、発光
層１０５の膜厚である。比較発光素子２と発光素子２の積層構造を、下記表３にまとめる
。

≪発光素子２及び比較発光素子２の動作特性≫
以上により得られた発光素子２及び比較発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内
において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業（素子周辺へのシール材塗布
、ＵＶ処理、及び８０℃にて１時間の熱処理）を行った後、発光素子２及び比較発光素子
２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２及び比較発光素子２の輝度－電流効率特性を図１０に、電圧－電流特性を図１
１に示す。図１０では縦軸が電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。
図１１では縦軸が電流（ｍＡ）、横軸が電圧（Ｖ）を示す。
また、主な特性値を表４に示す。なお、発光素子２及び比較発光素子２は赤色の発光を示
した。
Figure 0007371193000005
比較発光素子２は発光素子２に比べて、駆動電圧が非常に大きく、パワー効率が小さい。
これは、比較発光素子２は、層１０２が存在しないため、アルカリ金属またはアルカリ土
類金属を含む電子注入層１０３と陰極１０１とが直接接する構造であり、陰極と電子注入
層間の電子注入障壁が大きいためである。
≪発光素子２及び比較発光素子２の信頼性試験≫
さらに、発光素子２及び比較発光素子２について信頼性試験を行った。定電流駆動時の駆
動時の規格化した輝度時間変化を図１２に示す。図１２では縦軸が規格化輝度（％）、横
軸が時間（ｈ）を示す。
信頼性試験において、発光素子２は試験開始から３３０時間経過後に初期輝度の約６６％
の輝度を維持した。一方で、比較発光素子２は試験開始から３３０時間経過後に初期輝度
の約５５％の輝度となった。
発光素子２は比較発光素子２に比べて、駆動時間による輝度低下が小さく、また定電流駆
動時の電圧変化が低く抑えられており、信頼性が良いことがわかる。層１０２を有する逆
構造の発光素子は、層１０２の機能により逆構造の利点を得つつ信頼性の良い発光素子と
することができる。
１００ 基板
１０１ 陰極
１０２ 層
１０３ 電子注入層
１０４ 電子輸送層
１０５ 発光層
１０６ 正孔輸送層
１０７ 正孔注入層
１０８ 陽極
２００ 基板
２０１ 陰極
２０２ 層
２０３ ＥＬ層
２０５ 陽極
２０４ 中間層
５０１ 素子基板
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
５０４ａ、５０４ｂ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
５０５ シール材
５０６ 封止基板
５０７ 配線
５０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
５０９ ｎチャネル型ＦＥＴ
５１０ ｐチャネル型ＦＥＴ
５１１ スイッチングＦＥＴ
５１２ 電流制御用ＦＥＴ
５１３ 陰極
５１４ 絶縁物
５１５ ＥＬ層
５１６ 陽極
５１９ 発光素子
５２０ 空間
２００１ 第１の基板
２００２ 発光部
２００５ａ 第１の封止材
２００５ｂ 第２の封止材
２００６ 第２の基板
２０１１ 第２の空間
２０１３ 第１の空間
３１００ 発光装置
３１０１ 基板
３１０３ａ 下部電極
３１０３ｂ 下部電極
３１０３ｃ 下部電極
３１０５ａ 透明導電膜
３１０５ｂ 透明導電膜
３１０７ａ 隔壁
３１０７ｂ 隔壁
３１０７ｃ 隔壁
３１０７ｄ 隔壁
３１１０ 層
３１１２ 電子注入層
３１１３ 電子輸送層
３１１４ 発光層
３１１６ 正孔輸送層
３１１８ 正孔注入層
３１１９ 上部電極
３１２０ａ 発光素子
３１２０ｂ 発光素子
３１２０ｃ 発光素子
４０００ 照明装置
４００１ 照明装置
４００３ 基板
４００５ 基板
４００７ 発光素子
４００９ 電極
４０１１ 電極
４０１３ 下部電極
４０１４ ＥＬ層
４０１５ 上部電極
４０１７ 補助配線
４０１９ 封止基板
４０２１ シール材
４０２３ 乾燥剤
４０２５ 基板
４０２７ 拡散板
４１００ 照明装置
４１０１ 照明装置
４１０３ 封止基板
４１０５ 平坦化膜
４１０７ 逆構造の発光素子
４１０９ 電極
４１１１ 電極
４１１３ 下部電極
４１１４ ＥＬ層
４１１５ 上部電極
４１１７ 補助配線
４１２１ シール材
４１２５ 基板
４１２７ 拡散板
４１２９ バリア膜
４１３１ 絶縁層
４５００ タッチセンサ
４５１０ 導電層
４５１０ａ 導電層
４５１０ｂ 導電層
４５１０ｃ 導電層
４５２０ 導電層
４５４０ 容量
４７１０ 導電層
４８１０ 絶縁層
４８２０ 絶縁層
４９１０ 基板
４９２０ 基板
５０００ モジュール
５００１ 上部カバー
５００２ 下部カバー
５００３ ＦＰＣ
５００４ タッチパネル
５００５ ＦＰＣ
５００６ 表示パネル
５００７ バックライトユニット
５００８ 光源
５００９ フレーム
５０１０ プリント基板
５０１１ バッテリー
６００１ 基板
６００２ 発光素子
６００３ 第１の電極
６００４ ＥＬ層
６００５ 第２の電極
６００６ バッファー層
６００７ 第３の電極
６００８ コンタクト部
６１００ 光散乱層
６１０１ 光散乱体
６１０２ 空気層
６１０３ 高屈折率層
６１０４ 素子層
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７３１２ マイクロフォン
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
８００１ 照明装置
８００２ 照明装置
８００３ 照明装置
８００４ 照明装置
９０３３ 留め具
９０３４ 表示モード切り替えスイッチ
９０３５ 電源スイッチ
９０３６ 省電力モード切り替えスイッチ
９０３８ 操作スイッチ
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ タッチパネルの領域
９６３２ｂ タッチパネルの領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ 操作キー
９６３８ コンバータ
９６３９ ボタン

Claims (2)

  1. 基板上に設けられた陰極と、
    前記陰極上の第１のバッファー層と、
    前記第１のバッファー層上の第２のバッファー層と、
    前記第２のバッファー層上の第１の電子注入層と、
    前記第１の電子注入層上の第２の電子注入層と、
    前記第２の電子注入層上の電子輸送層と、
    前記電子輸送層上の発光層と、
    前記発光層上の正孔輸送層と、
    前記正孔輸送層上の正孔注入層と、
    前記正孔輸送層上の陽極と、を有し、
    前記陰極は、酸化物導電膜を有し、
    前記第１のバッファー層は、正孔輸送性材料及びアクセプターを有し、
    前記第２のバッファー層は、第１の電子輸送性材料を有し、
    前記第１の電子注入層は、リチウムを有し、
    前記第２の電子注入層は、前記第１の電子輸送性材料を有し、
    前記電子輸送層は、第２の電子輸送性材料を有し、
    前記陽極は、アルミニウムを有し、
    前記第２のバッファー層は、前記第１の電子注入層が有するリチウムが前記陰極に拡散することを抑制することができる機能を有する、発光素子。
  2. 請求項１において、
    前記発光層は、前記第２の電子輸送性材料と、発光材料と、を有する、発光素子。
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