(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に、第１の層と、発光物質を含む第２の層とを有し、
前記第１の層は、前記第２の層と前記陰極の間に設けられており、
前記第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを含み、
前記第１の層は、前記第２の有機化合物よりも前記第１の有機化合物を多く含み、
前記第１の有機化合物は、電子輸送性を有し、
前記第２の有機化合物は、電子トラップ性を有し、
前記第２の有機化合物のエネルギーギャップは、前記発光物質のエネルギーギャップよりも大きく、
前記第２の有機化合物の発光ピーク波長は３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、前記第２の層は第３の有機化合物を含み、前記第２の層は前記発光物質よりも前記第３の有機化合物を多く含み、前記第３の有機化合物は電子輸送性を有することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項２において、前記第３の有機化合物はアントラセン誘導体であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、前記第１の層と前記第２の層とが接するように設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、前記第１の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記第１の有機化合物は、金属錯体であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記第２の有機化合物は、キノキサリン誘導体であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一に記載の発光素子を有する発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一に記載の発光素子を有する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流励起型の発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置、電子機器
に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用
した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対
の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することに
より、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高
く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として
好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できること
も大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成
することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤ
に代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照
明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか
、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
【０００６】
発光性の物質が有機化合物である場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の
電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れ
る。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光性の有機
化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメ
カニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
【０００７】
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状
態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と
呼ばれている。
【０００８】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、材料に依存した問題
が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
【０００９】
例えば、非特許文献１では、正孔ブロック層を設けることにより、燐光材料を用いた発
光素子を効率良く発光させている。しかし、非特許文献１に記載されているように正孔ブ
ロック層は耐久性がなく、発光素子の寿命は短い。よって、発光素子のさらなる長寿命化
が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】テツオ  ツツイ、外８名、ジャパニーズ  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジックス、ｖｏｌ．３８、Ｌ１５０２−Ｌ１５０４（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記問題に鑑み、本発明は、寿命の長い発光素子を提供することを課題とする。また、
寿命の長い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、電子輸送層に電子トラップ性の物質を添加して
電子の移動を制御することにより、キャリアバランスの経時変化を抑制できることを見出
した。またそれにより、寿命の長い発光素子が得られることを見出した。さらに、電子ト
ラップ性の物質のエネルギーギャップを発光物質のエネルギーギャップよりも大きくする
ことにより、電子トラップ性の物質からの発光を防ぐことができ、色純度の良い発光素子
が得られることを見出した。
【００１３】
よって、本発明の一は、第１の電極と第２の電極の間に、第１の層と、発光物質を含む
第２の層とを有し、前記第１の層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、
前記第１の層は、前記第２の層と前記第２の電極の間に設けられており、前記第１の層に
おいて、前記第２の有機化合物よりも第１の有機化合物が多く含まれており、前記第１の
有機化合物は、電子輸送性の有機化合物であり、前記第２の有機化合物は、電子トラップ
性の有機化合物であり、前記第２の有機化合物のエネルギーギャップは、前記発光物質の
エネルギーギャップよりも大きく、前記第１の電極の電位が前記第２の電極の電位よりも
高くなるように電圧を印加することにより、前記発光層からの発光が得られることを特徴
とする発光素子である。
【００１４】
また、電子トラップ性を表す具体的な数値としては、０．３ｅＶ以上のトラップ深さで
あることが好ましい。したがって本発明の一は、第１の電極と第２の電極の間に、第１の
層と、発光物質を含む第２の層とを有し、前記第１の層は、第１の有機化合物と、第２の
有機化合物とを有し、前記第１の層は、前記第２の層と前記第２の電極の間に設けられて
おり、前記第１の層において、前記第２の有機化合物よりも第１の有機化合物が多く含ま
れており、前記第１の有機化合物は、電子輸送性の有機化合物であり、前記第２の有機化
合物の最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）は、前記第１の有機化合物の最低空軌道準位（Ｌ
ＵＭＯ準位）より０．３ｅＶ以上低く、前記第２の有機化合物のエネルギーギャップは、
前記発光物質のエネルギーギャップよりも大きく、前記第１の電極の電位が前記第２の電
極の電位よりも高くなるように電圧を印加することにより、前記発光層からの発光が得ら
れることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
ところで、青色〜赤色の可視光を発光する発光素子は、ディスプレイ等への応用分野が広
く、有用である。そして、前記第２の有機化合物がその可視光よりも大きなエネルギーギ
ャップを有することにより、前記第２の有機化合物からの発光を防ぐことができるため、
色純度の良い発光素子が得られる。したがって、上述した発光素子において、前記第２の
有機化合物のエネルギーギャップが３．０ｅＶ以上であることが好ましい。また、前記第
２の有機化合物の発光が紫外〜紫色の領域であれば、前記第２の有機化合物が励起された
場合であっても前記発光物質にエネルギー移動できるため、やはり色純度の良い発光素子
が得られる。したがって、上述した発光素子において、前記第２の有機化合物の発光ピー
ク波長が３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが好ましい。以上のことから、さらに
好ましくは、前記第２の有機化合物のエネルギーギャップが３．０ｅＶ以上であり、かつ
、発光ピーク波長が３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の場合である。
【００１６】
なお、上述した本発明の発光素子は、前記第２の層が電子輸送性である場合に、特に長
寿命化の効果が顕著となる。したがって本発明の一は、上述した発光素子において、前記
第２の層が電子輸送性である発光素子である。特に好ましくは、前記第２の層が発光物質
と第３の有機化合物とを有し、前記第３の有機化合物は前記発光物質よりも多く含まれて
おり、前記第３の有機化合物は電子輸送性である発光素子である。またこの時、駆動電圧
の上昇を防ぐために、前記第３の有機化合物は、電子輸送性である一方で正孔を受け取る
能力も有することが好ましい。このような観点から、前記第３の有機化合物はアントラセ
ン誘導体であることが好ましい。
【００１７】
また、色純度のよい発光が得られる効果は、前記第１の層と前記第２の層とが接する場合
に顕著である。したがって本発明の一は、上述した発光素子において、前記第１の層と前
記発光層とが接するように設けられている発光素子である。
【００１８】
さらに、前記第１の層は電子トラップ性を有しているため、膜厚が厚すぎると駆動電圧
が上昇してしまい、薄すぎると本発明の効果が微弱となる。したがって、上述した発光素
子において、前記第１の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
なお、前記第１の有機化合物は電子輸送性であるが、電気的安定性と適度な電子輸送性か
ら、前記第１の有機化合物は金属錯体であることが好ましい。
【００２０】
また、上述した前記第２の有機化合物の条件を満たす物質として、特に、キノキサリン
誘導体が好ましいことを本発明者らは見出した。したがって本発明の一は、上述した発光
素子において、前記第２の有機化合物がキノキサリン誘導体である発光素子である。キノ
キサリン誘導体としては、化学的安定性を考慮すると、２，３−ジフェニルキノキサリン
誘導体が好ましい。さらに、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体の中でも、分子量が
比較的高く耐熱性の高い、２，３，２’，３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサ
リン誘導体が特に好ましい。
【００２１】
ここで、２，３，２’，３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体とし
ては、フェニル基が電子吸引基（フルオロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ
基、アシル基、あるいはアシロキシ基など）で置換されている２，３，２’，３’−テト
ラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が、比較的高い電子トラップ性および分子
量を有していることを本発明者らは見出した。したがって本発明の一は、上述した発光素
子において、前記第２の有機化合物が、下記一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体
であることを特徴とする発光素子である。また、下記一般式（１）で表されるキノキサリ
ン誘導体は、本発明者らが創出した新規な物質であるため、該キノキサリン誘導体も本発
明に含むものとする。
【００２２】
【化１】
0005483752.tif 000002
（式中、Ｒ１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロ
メチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、水
素である。）
【００２３】
一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体の中でも特に、下記一般式（２）で表され
るキノキサリン誘導体が好ましい。したがって本発明の一は、上述した発光素子において
、前記第２の有機化合物が、下記一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体であること
を特徴とする発光素子である。また、下記一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体は
、本発明者らが創出した新規な物質であるため、該キノキサリン誘導体も本発明に含むも
のとする。
【００２４】
【化２】
0005483752.tif 000003
（式中、Ｒ２１〜Ｒ２４のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオ
ロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、
水素である。）
【００２５】
また、上記一般式（２）において、Ｒ２１〜Ｒ２４が全て置換されている場合が、電子
トラップ性が高く好ましい。すなわち、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、トリフ
ルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であることが
好ましい。さらに、合成上好ましくは、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、トリフ
ルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、かつ
Ｒ２１〜Ｒ２４が同一の置換基である場合である。
【００２６】
なお、上述した発光素子は、様々な発光装置に適用することができる。したがって、上
述した本発明の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置
も本発明に含むものとする。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光
デバイス、もしくは光源（照明装置を含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネル
にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）も
しくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ
（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）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（
Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュール
も全て発光装置に含むものとする。
【００２７】
また、本発明の発光素子は、視認性が高く、かつ長寿命であるため、特に電子機器の表
示部として有用である。したがって、表示部を有し、前記表示部が、上述した本発明の発
光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えた電子機器も、本発明に含むも
のとする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の発光素子は、電子の移動を制御する層を設けており、キャリアバランスの経時
変化を抑制することができる。よって、長寿命の発光素子を得ることができる。
【００２９】
また、本発明の発光素子を、発光装置に適用することにより、寿命の長い発光装置を得
ることができる。また、本発明の発光素子を、電子機器の表示部に適用することにより、
表示部の寿命が長い電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の発光素子のバンド図を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光素子を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の発光装置の適用例を説明する図。
【図１０】本発明の発光装置の適用例を説明する図。
【図１１】本発明の発光装置の適用例を説明する図。
【図１２】本発明の発光素子の素子構造を説明する図。
【図１３】本発明の発光素子１の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１４】本発明の発光素子１の電圧−輝度特性を示す図。
【図１５】本発明の発光素子１の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１６】本発明の発光素子１および比較発光素子２の発光スペクトルを示す図。
【図１７】本発明の発光素子１および比較発光素子２の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図１８】比較発光素子２の素子構造を説明する図。
【図１９】本発明の発光素子３の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２０】本発明の発光素子３の電圧−輝度特性を示す図。
【図２１】本発明の発光素子３の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２２】本発明の発光素子３の発光スペクトルを示す図。
【図２３】本発明の発光素子３の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図２４】本発明のキノキサリン誘導体ＦＤＰＱ２の１Ｈ  ＮＭＲチャートを示す図。
【図２５】本発明のキノキサリン誘導体ＦＤＰＱ２のトルエン溶液中における吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図２６】本発明のキノキサリン誘導体ＦＤＰＱ２の蒸着膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図２７】発光物質である２ＰＣＡＰＡの蒸着膜の吸収スペクトルを示す図。
【図２８】本発明のキノキサリン誘導体ＦＤＰＱ２の還元反応特性を示す図。
【図２９】Ａｌｑの還元反応特性を示す図。
【図３０】キノキサリン誘導体ＦＤＰＱの蒸着膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図３１】キノキサリン誘導体ＦＤＰＱの還元反応特性を示す図。
【図３２】本発明の発光素子４の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３３】本発明の発光素子４の電圧−輝度特性を示す図。
【図３４】本発明の発光素子４の輝度−電流効率特性を示す図。
【図３５】本発明の発光素子４の発光スペクトルを示す図。
【図３６】本発明の発光素子４の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【図３７】本発明の発光素子５の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３８】本発明の発光素子５の電圧−輝度特性を示す図。
【図３９】本発明の発光素子５の輝度−電流効率特性を示す図。
【図４０】本発明の発光素子５の発光スペクトルを示す図。
【図４１】本発明の発光素子５の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
まず、発光素子における輝度劣化要因について説明する。発光素子は通常、一定電流に
よって駆動されることが多いが、その場合、輝度劣化とは電流効率の低下である。そして
電流効率は、流れている電流に対する光の出力であるため、流れているキャリアのうちど
のくらいが発光層内において再結合に寄与しているか（キャリアバランス）、あるいは発
光層内で再結合したキャリアのうち（つまり励起子のうち）どのくらいが発光に寄与して
いるか（量子収率）に大きく左右される。
【００３２】
したがって、輝度劣化要因としては、キャリアバランスの経時的な変化、あるいは量子
収率の経時劣化が大きなウェイトを占めていると考えられる。本発明では、キャリアバラ
ンスの経時的な変化に着目した。
【００３３】
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
を様々に変更す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。
【００３４】
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数
の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う
。
【００３５】
（実施の形態１）
まず、本発明の発光素子の原理に関して説明する。図１は、本発明の発光素子のバンド
図の一例である。本発明の発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２の間に、第
１の層１１４と、発光物質を含む第２の層１１３とを有しており、第１の層１１４は、第
２の層１１３と第２の電極１０２の間に設けられている。第１の層１１４は、電子輸送性
である第１の有機化合物１４１と、第２の有機化合物１４２とを有しており、第１の層１
１４には第２の有機化合物１４２よりも第１の有機化合物１４１の方が多く含まれている
。また、図１に示す通り、第２の有機化合物１４２のＬＵＭＯ準位は、第１の有機化合物
１４１のＬＵＭＯ準位よりも低い位置にあるため、第２の有機化合物１４２は電子トラッ
プ性を有している。なお、図１の第２の層１１３においては、第３の有機化合物１３１に
発光物質１３２が添加されている構成を例示しているが、発光物質のみで第２の層を構成
してもよい。また、１１２は正孔輸送層、１１５は電子輸送層であるが、これらの層は必
ずしも必要ではなく、適宜設ければよい。
【００３６】
このようなバンド構造の発光素子に対し、第２の電極１０２よりも第１の電極１０１の
電位が高くなるように電圧を印加すると、第１の電極１０１のフェルミ準位から注入され
た正孔は、正孔輸送層１１２の最高非占分子軌道準位（ＨＯＭＯ準位）を通り、第２の層
１１３に注入される。一方、第２の電極２０２のフェルミ準位から注入された電子は、電
子輸送層１１５のＬＵＭＯ準位を通り、第１の層１１４に注入される。第１の層１１４に
注入された電子は、電子トラップ性を有する第２の有機化合物１４２により、電子の移動
が遅くなる。遅くなった電子は、発光物質１３２を含む第２の層１１３に注入され、正孔
と再結合し、発光する。
【００３７】
例えば、第２の層１１３が電子輸送性を有する場合、すなわち図１では、第３の有機化
合物１３１が電子輸送性である場合、正孔輸送層１１２から第２の層１１３に注入された
正孔は移動が遅くなる。したがって、もし第１の層１１４を設けない従来の発光素子であ
れば、電子の移動は遅くならないまま第２の層１１３に注入され、正孔輸送層１１２の界
面付近まで達する。そのため、発光領域は正孔輸送層１１２と第２の層１１３との界面近
傍に形成される。その場合、電子が正孔輸送層１１２にまで達してしまい、正孔輸送層１
１２を劣化させる恐れがある。また、経時的に正孔輸送層１１２にまで達してしまう電子
の量が増えていくと、経時的に発光層内での再結合確率が低下していくことになるため、
素子寿命の低下（輝度の経時劣化）に繋がってしまう。
【００３８】
一方、本発明の発光素子においては、第１の層１１４が設けられており、第１の層１１
４は、電子輸送性を有する第１の有機化合物に、電子をトラップする機能を有する第２の
有機化合物を添加した構成となっている。したがって、第１の層１１４に注入された電子
は、その移動が遅くなり、第２の層１１３への電子注入が制御される。その結果、従来で
は正孔輸送層１１２と第２の層１１３との界面近傍で形成されたはずの発光領域が、本発
明の発光素子においては、第２の層１１３内から、第２の層１１３と第１の層１１４との
界面付近にかけて形成されることになる。したがって、電子が正孔輸送層１１２にまで達
してしまい、正孔輸送層２１２を劣化させる可能性が低くなる。また正孔に関しても、第
１の層１１４が電子輸送性を有する第１の有機化合物を有しているため、正孔が電子輸送
層１１５にまで達して電子輸送層１１５を劣化させる可能性は低い。
【００３９】
ここで、本発明においては、第１の層１１４において、単に電子移動度の遅い物質を適
用するのではなく、電子輸送性を有する有機化合物に電子をトラップする機能を有する有
機化合物を添加している点が重要である。このような構成とすることで、単に第２の層１
１３への電子注入を制御するだけではなく、その制御された電子注入量が経時的に変化す
るのを抑制することができる。以上のことから本発明の発光素子は、発光素子において経
時的にキャリアバランスが悪化して再結合確率が低下していく現象を防ぐことができるた
め、素子寿命の向上（輝度の経時劣化の抑制）に繋がる。
【００４０】
本発明の発光素子は、発光層と正孔輸送層との界面または発光層と電子輸送層との界面
に発光領域が形成されていないため、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域が近接すること
による劣化の影響を受けることがない。また、キャリアバランスの経時的な変化（特に電
子注入量の経時的変化）を抑制することができる。したがって、劣化が少なく、寿命の長
い発光素子を得ることができる。
【００４１】
さらに、本発明の発光素子においては、第１の層１１４に含まれる第２の有機化合物の
エネルギーギャップＥ２が、第２の層１１３に含まれる発光物質１３２のエネルギーギャ
ップＥ１よりも大きいことが重要となる。なぜならば、第２の有機化合物１４２は電子ト
ラップ性が高いため、素子中で励起されてしまう可能性があるが、Ｅ２＞Ｅ１とすること
により、第２の有機化合物１４２での励起子形成を抑制することができるためである。し
たがって、第２の有機化合物１４２の発光色が混色することなく、発光物質１３２からの
発光が得られるため、色純度の良い発光素子が得られる。
【００４２】
次に、本発明の発光素子の一態様について図２（Ａ）を用いて以下に説明する。本発明
の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたとこ
ろに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結合が行わ
れるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合
わせて積層されたものである。
【００４３】
本実施の形態において、発光素子は、第１の電極２０１と、第２の電極２０２と、第１
の電極２０１と第２の電極２０２との間に設けられたＥＬ層２０３とから構成されている
。ＥＬ層２０３は、第１の層２１４と、発光物質を含む第２の層２１３とを有しており、
第１の層２１４は、第２の層２１３と第２の電極２０２の間に設けられている。第１の層
２１４は、電子輸送性である第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを有しており、第
１の層２１４には第２の有機化合物よりも第１の有機化合物１４１の方が多く含まれてい
る。また、第２の有機化合物は電子トラップ性を有している。なお、本形態では第１の電
極２０１は陽極として機能し、第２の電極２０２は陰極として機能するものとして、以下
説明をする。つまり、第１の電極２０１の方が第２の電極２０２よりも電位が高くなるよ
うに、第１の電極２０１と第２の電極２０２に電圧を印加したときに、発光が得られるも
のとして、以下説明をする。
【００４４】
基板２００は発光素子の支持体として用いられる。基板２００としては、例えばガラス
、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支
持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００４５】
第１の電極２０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合
金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には
、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、
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：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が挙げられる。これらの電気伝導性金属酸化物膜は、通常スパッ
タにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート
法などにより作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸
化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリン
グ法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化
インジウムは、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）等が
挙げられる。
【００４６】
また、第１の電極２０１と接する層として、後述する複合材料を含む層を用いた場合に
は、第１の電極２０１として、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導
性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等を用いることができる。また
、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわ
ちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）
、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを
含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の
希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土
類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、ア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも
可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能で
ある。
【００４７】
ＥＬ層２０３は、第１の層２１４、発光物質を含む第２の層２１３の他、正孔注入層２
１１、正孔輸送層２１２、電子輸送層２１５、電子注入層２１６を有している。なお、Ｅ
Ｌ層２０３は、本実施の形態で具体的に示す第１の層２１４と、発光物質を含む第２の層
とを有していればよく、その他の層については特に限定されない。例えば、正孔注入層、
正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。
【００４８】
正孔注入層２１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質と
しては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物
、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、低分子の有機化合物としては、フタ
ロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジ
ルフタロシアニン（ＶＯＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’，４’’−トリ
ス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，
４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミ
ン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−
Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ
’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ
）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ
フェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フ
ェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（
略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）
−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［
Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フ
ェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等が挙げられる。
【００４９】
また、正孔注入層２１１として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有さ
せた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質
を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選
ぶことができる。つまり、第１の電極２０１として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕
事関数の小さい材料を用いることができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質
とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。
【００５０】
複合材料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
、種々の化合物を用いることができる。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。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であ
れば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる正孔
輸送性の高い物質を具体的に列挙する。
【００５１】
正孔輸送性の高い物質に用いることのできる有機化合物としては、例えば、上述のＭＴ
ＤＡＴＡ、ＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰ
ＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１の他、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルア
ミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェ
ニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称
：ＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（
略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（
略称：ＴＣＰＢ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，
６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体や、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１
０−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：ＤＰ
Ａｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０
−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス
［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−
ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−
９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０
−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニ
ル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’
−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニ
ル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，
５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’
−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス
［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の
芳香族炭化水素化合物を挙げることができる。
【００５２】
また、アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６
−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や
、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に
属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、
酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レ
ニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定
であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００５３】
また、正孔注入層２１１としては、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマ
ー等）を用いることができる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ
）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛
Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フ
ェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチ
ルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）な
どの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／
ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンス
ルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【００５４】
また、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合
物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、正孔注入層２１１として
用いてもよい。
【００５５】
正孔輸送層２１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質と
しては、低分子の有機化合物としては、上述のＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤの他
、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミ
ノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−
ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの
芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／
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。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。
【００５６】
また、正孔輸送層２１２として、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌ
ｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００５７】
第２の層２１３は、発光物質を含む層、すなわち発光層であり、種々の材料を用いるこ
とができる。低分子の有機化合物としては、具体的には、青色系の発光材料として、Ｎ，
Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル
スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９
−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧ
ＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニ
ル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：
２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アン
トリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰ
ｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニ
ル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，
１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１
，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１
’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル
］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−
トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。ま
た、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−
イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。また、赤
色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラ
セン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１３−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテ
ン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。また、ビス［２
−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナトーＮ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩ
Ｉ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））のような燐光材料を
用いることもできる。
【００５８】
なお、本発明の発光素子では、第２の層２１３すなわち発光層は、電子輸送性であるこ
とが好ましい。発光層が電子輸送性の場合、従来では発光層内からの電子の突き抜けを防
ぐため、電子ブロック層を発光層の陽極側に設けていた。しかしながら、その電子ブロッ
ク機能が経時的に劣化すると、再結合領域が電子ブロック層内（あるいは正孔輸送層内）
にまで及んでしまい、電流効率の低下（すなわち輝度劣化）が顕著となる。一方本発明の
場合は、逆に、電子が発光層に注入される手前（陰極側）の第１の層２１４において、電
子の移動を制御しているため、多少電子側のバランスが崩れたとしても、発光層内におけ
る再結合の割合は変化しにくく、輝度が低下しにくいというメリットがある。このように
、第２の層２１３すなわち発光層が電子輸送性である場合に、特に長寿命化の効果が顕著
となる。
【００５９】
なお、第２の層２１３としては、上述した発光物質を他の物質に分散させた構成として
もよい。例えば、図１で示したように、第３の有機化合物に発光物質を分散させてもよい
。第３の有機化合物としては、各種のものを用いることができ、発光物質よりもＬＵＭＯ
準位が高く、ＨＯＭＯ準位が低い物質を用いることが好ましい。
【００６０】
なお、本発明の発光素子においては、上述したように、発光層が電子輸送性であること
が好ましい。つまり、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高いことが好ましい。よって、
第３の有機化合物としては、電子輸送性の有機化合物であることが好ましい。具体的には
、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）などの
複素環化合物や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カ
ルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９
−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビ
ス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２
−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２
−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：
ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：Ｄ
ＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰ
ＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：
ＴＰＢ３）などの縮合芳香族化合物を用いることができる。
【００６１】
また特に、第３の有機化合物は、駆動電圧の上昇を防ぐため、電子輸送性である一方で
正孔を受け取る能力も有することが好ましい。このような観点から、第３の有機化合物は
、上述のＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡのようなアントラセン誘導体
であることが好ましい。
【００６２】
また、発光物質を分散させるための材料は、第３の有機化合物以外に複数種用いること
ができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに
添加してもよい。また、発光物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、
あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
【００６３】
発光物質を他の材料に分散させた構成とすることにより、第２の層２１３の結晶化を抑
制することができる。また、発光物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することが
できる。
【００６４】
また、第２の層２１３として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系
の発光材料として、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：Ｐ
ＦＯ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−
ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−
ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニ
ル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。また
、緑色系の発光材料として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［
（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１
，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオ
クチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（
２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。また、橙色〜赤
色系の発光材料として、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４
−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，
５−ジイル）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フル
オレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４
−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−
ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−
ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙
げられる。
【００６５】
第１の層２１４は、電子の移動を制御する層である。第１の層２１４は、２種類以上の
物質を含む。第１の層２１４は第１の有機化合物および第２の有機化合物を含み、第１の
有機化合物は、第２の有機化合物よりも多く含まれている。
【００６６】
第１の層２１４は、発光層である第２の層２１３よりも、陰極として機能する第２の電
極２０２側に設けられているため、第１の有機化合物は電子輸送性を有する有機化合物で
ある。つまり、第１の有機化合物は、正孔輸送性よりも電子輸送性の方が高い物質である
ことが好ましい。具体的には、上述したＡｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚ
ｎｑ、ＢＡｌｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺなどの金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ
、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰ
Ａ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３などの縮合芳
香族化合物を用いることができる。また、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。
中でも、電気的安定性（特に、電子に対する安定性）と適度な電子輸送性から、金属錯体
であることが好ましい。
【００６７】
また、第２の有機化合物は、電子をトラップする機能を有する有機化合物である。具体
的には、第２の有機化合物は、第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位より０．３ｅＶ以上低い
ＬＵＭＯ準位を有する有機化合物であることが好ましい。第２の有機化合物が含まれるこ
とにより、層全体としては、第１の有機化合物のみからなる層よりも電子輸送速度が小さ
くなる。つまり、第２の有機化合物を添加することにより、電子の移動を制御することが
可能となる。また、第２の有機化合物の濃度を制御することにより、電子の移動速度を制
御することが可能となる。
【００６８】
さらに、本発明の発光素子においては、第２の有機化合物のエネルギーギャップが、第
２の層２１３に含まれる発光物質のエネルギーギャップよりも大きいことが特徴である。
これにより、第２の有機化合物の発光色が混色することなく、発光物質からの発光が得ら
れるため、色純度の良い発光素子が得られる。
【００６９】
そして、エネルギーギャップとしては、実用性の高い青色〜赤色の可視光よりも大きな
エネルギーギャップを有することが好ましい。したがって、第２の有機化合物のエネルギ
ーギャップは、３．０ｅＶ以上であることが好ましい。また、第２の有機化合物の発光が
紫外〜紫色の領域であれば、第２の有機化合物が励起された場合であっても第２の層２１
３に含まれる発光物質にエネルギー移動できるため、やはり色純度の良い発光素子が得ら
れる。したがって、第２の有機化合物の発光ピーク波長が３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下
であることが好ましい。
【００７０】
このようなエネルギーギャップの条件を有する第２の有機化合物としては、特に、キノ
キサリン誘導体が好ましいことを本発明者らは見出した。キノキサリン誘導体としては、
化学的安定性を考慮すると２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体が好ましく、例えば、
２，３−ジフェニルキノキサリン（略称：ＤＰＱ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニ
ル）キノキサリン（略称：ＦＤＰＱ）、２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル
）キノキサリン（略称：ＣＦ３−ＤＰＱ）、２，３，５，８−テトラフェニルキノキサリ
ン（略称：ＴＰＱ）、２，３−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル
］キノキサリン（略称：ＰＡＰＱ）、などが挙げられる。
【００７１】
さらに、２，３−ジフェニルキノキサリン誘導体の中でも、分子量が比較的高く耐熱性
の高い、２，３，２’，３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン誘導体が特に
好ましい。その具体例としては、例えば、２，３，２’，３’−テトラフェニル−６，６
’−ビキノキサリン（略称：ＤＰＱ２）の他、下記一般式（１）で表されるキノキサリン
誘導体が挙げられる。
【００７２】
【化３】
0005483752.tif 000004
（式中、Ｒ１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオロ
メチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、水
素である。）
【００７３】
一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体は、２，３，２’，３’−テトラフェニル
−６，６’−ビキノキサリンのフェニル基が電子吸引基（フルオロ基、シアノ基、トリフ
ルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基など）で置換されており、
比較的高い電子トラップ性および分子量を有している。なお、上記一般式（１）で表され
るキノキサリン誘導体は、本発明者らが創出した新規な物質であるため、該キノキサリン
誘導体も本発明に含むものとする。
【００７４】
また、一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体の中でも特に、下記一般式（２）で
表されるキノキサリン誘導体が好ましい。また、下記一般式（２）で表されるキノキサリ
ン誘導体は、本発明者らが創出した新規な物質であるため、該キノキサリン誘導体も本発
明に含むものとする。
【００７５】
【化４】
0005483752.tif 000005
（式中、Ｒ２１〜Ｒ２４のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフルオ
ロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残りは、
水素である。）
【００７６】
さらに、上記一般式（２）において、Ｒ２１〜Ｒ２４が全て置換されている場合が、電
子トラップ性が高く好ましい。すなわち、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、トリ
フルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であること
が好ましい。さらに、合成上好ましくは、Ｒ２１〜Ｒ２４がフルオロ基、シアノ基、トリ
フルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、か
つＲ２１〜Ｒ２４が同一の置換基である場合である。
【００７７】
なお、アシル基としては、アセチル基等の炭素数が１〜４のアシル基が好ましい。ただ
し、湿式法で作製する発光素子に適用する場合は、この限りではない。また、アシロキシ
基としては、アセトキシ基等の炭素数が１〜４のアシロキシ基が好ましい。ただし、湿式
法で作製する発光素子に適用する場合は、この限りではない。
【００７８】
上述の一般式（１）や一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体の具体的な構造とし
ては、下記構造式（１０１）〜（２１１）などが挙げられる。ただし、本発明のキノキサ
リン誘導体はこれに限定されることはない。
【００７９】
【化５】
0005483752.tif 000006
【化６】
0005483752.tif 000007
【化７】
0005483752.tif 000008
【化８】
0005483752.tif 000009
【化９】
0005483752.tif 000010
【化１０】
0005483752.tif 000011
【化１１】
0005483752.tif 000012
【化１２】
0005483752.tif 000013
【化１３】
0005483752.tif 000014
【化１４】
0005483752.tif 000015
【化１５】
0005483752.tif 000016
【化１６】
0005483752.tif 000017
【化１７】
0005483752.tif 000018
【化１８】
0005483752.tif 000019
【化１９】
0005483752.tif 000020
【化２０】
0005483752.tif 000021
【化２１】
0005483752.tif 000022
【００８０】
また、先に述べたように、第２の有機化合物のＬＵＭＯ準位は、第１の有機化合物のＬ
ＵＭＯ準位より０．３ｅＶ以上低いことが好ましい。したがって、用いる第２の有機化合
物の種類に応じて、そのような条件を満たすように適宜第１の有機化合物を選択すればよ
い。例えば、実施例にて後述するように、第２の有機化合物として上記構造式（１０１）
で表される２，３，２’，３’−テトラキス（４−フルオロフェニル）−６，６’−ビキ
ノキサリン（略称：ＦＤＰＱ２）や２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン
（略称：ＦＤＰＱ）を用いる場合、第１の有機化合物としてＡｌｑを用いることで、上述
の条件を満たすようになる。
【００８１】
なお、以上のようにして構成される第１の層２１４の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下
であることが好ましい。厚すぎる膜厚だと、電子の移動速度を低下させすぎてしまい、駆
動電圧が高くなってしまう。また、薄すぎる膜厚だと、電子の移動を制御する機能を実現
しなくなってしまう。よって、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【００８２】
電子輸送層２１５は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、低分子の有機化
合物として、上述したＡｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢ
ＴＺなどの金属錯体を用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤ、ＯＸＤ
−７、ＴＡＺ、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの複素環化合物も用いることができる
。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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とし
て用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層
が二層以上積層したものとしてもよい。
【００８３】
また、電子輸送層２１５として、高分子化合物を用いることができる。例えば、ポリ［
（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイ
ル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル
）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）など
を用いることができる。
【００８４】
また、電子注入層２１６は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い
物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウ
ム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用い
ることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアル
カリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍ
ｇ）を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を
有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いる
ことにより、第２の電極２０２からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【００８５】
第２の電極２０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ
以下が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いる
ことができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族
に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、および
マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類
金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテ
ルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属
、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができ
る。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形
成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜する
ことも可能である。
【００８６】
また、電子注入層２１６として、電子輸送性を有する物質からなる層中に、アルカリ金
属、アルカリ土類金属、希土類金属のようなドナー性の物質を含有させたものを用いるこ
とにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含
有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な電気伝導性化合物を第２の電極２０２として用
いることができる。これら電気伝導性化合物は、スパッタリング法やインクジェット法、
スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。なお、ドナー性の物質としては、
テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）のような有機化合物を用いてもよい。
【００８７】
なお、例えば、図２（Ｂ）に示すように、発光層である第２の層２１３と、電子の移動
を制御する層である第１の層２１４との間に、電子輸送性の高い物質を含む層２１７を設
けてもよい。
【００８８】
ただし、より好ましくは、図２（Ａ）に示したように、第１の層２１４は第２の層２１
３と接するように設けることが望ましい。このような場合に、色純度のよい発光が得られ
るという効果が顕著なためである。また、第１の層２１４を第２の層２１３と接するよう
に設けることにより、発光層である第２の層２１３への電子注入を直接制御できるため、
発光層内におけるキャリアバランスの経時変化をより抑制することができ、素子寿命向上
に関してより大きな効果が得られる。また、電子輸送性の高い物質を含む層２１７を設け
ることがないので、プロセス的にも簡便となる。
【００８９】
なお、第１の層２１４を第２の層２１３と接するように設ける場合には、第１の層２１
４に含まれる第１の有機化合物と、第２の層２１３に多く含まれている有機化合物とは、
異なる有機化合物であることが好ましい。特に、第２の層２１３の構成が、発光性の高い
物質を分散させる物質（第３の有機化合物）と、発光物質とを含む場合、第３の有機化合
物と、第１の有機化合物とは、異なる有機化合物であることが好ましい。このような構成
により、第１の層２１４から第２の層２１３への電子の移動が、第１の有機化合物と第３
の有機化合物との間においても抑制され、電子の移動を制御する層を設ける効果がより高
くなる。
【００９０】
次に、発光素子の作製方法について述べる。ＥＬ層２０３の形成方法としては、乾式法
、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェ
ット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる
成膜方法を用いて形成しても構わない。
【００９１】
例えば、上述した材料のうち、高分子化合物を用いて湿式法でＥＬ層を形成してもよい
。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の
有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてＥＬ層を形成してもよい。
【００９２】
また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料の
ペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの
乾式法を用いて形成しても良い。
【００９３】
以下、具体的な発光素子の形成方法を示す。本発明の発光素子を表示装置に適用し、発
光層を塗り分ける場合には、発光層は湿式法により形成することが好ましい。発光層をイ
ンクジェット法を用いて形成することにより、大型基板であっても発光層の塗り分けが容
易となる。
【００９４】
例えば、図２（Ａ）に示した構成において、第１の電極２０１を乾式法であるスパッタ
リング法、正孔注入層２１１を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、正孔輸
送層２１２を乾式法である真空蒸着法、第２の層２１３を湿式法であるインクジェット法
、第１の層２１４を乾式法である共蒸着法、電子輸送層２１５および電子注入層２１６を
乾式法である真空蒸着法、第２の電極２０２を湿式法であるインクジェット法やスピンコ
ート法を用いて形成してもよい。また、第１の電極２０１を湿式法であるインクジェット
法、正孔注入層２１１を乾式法である真空蒸着法、正孔輸送層２１２を湿式法であるイン
クジェット法やスピンコート法、第２の層２１３を湿式法であるインクジェット法、第１
の層２１４を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、電子輸送層２１５および
電子注入層２１６を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第２の電極２０２
を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法を用いて形成してもよい。なお、上記
の方法に限らず、湿式法と乾式法を適宜組み合わせればよい。
【００９５】
また、図２（Ａ）に示した構成の場合、好ましくは、第１の電極２０１を乾式法である
スパッタリング法、正孔注入層２１１および正孔輸送層２１２を湿式法であるインクジェ
ット法やスピンコート法、発光層である第２の層２１３を湿式法であるインクジェット法
、第１の層２１４を乾式法である共蒸着法、電子輸送層２１５および電子注入層２１６を
乾式法である真空蒸着法、第２の電極２０２を乾式法である真空蒸着法で形成することが
できる。つまり、第１の電極２０１が所望の形状で形成されている基板２００上に、正孔
注入層２１１から第２の層２１３までを湿式法で形成し、第１の層２１４から第２の電極
２０２までを乾式法で形成することができる。この方法では、正孔注入層２１１から第２
の層２１３までを大気圧で形成することができ、第２の層の塗り分けも容易である。また
、第１の層２１４から第２の電極２０２までは、真空一貫で形成することができる。よっ
て、工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。一例を以下に示す。第１の電極
２０１上に、正孔注入層としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを形成する。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは水
溶性であるため、水溶液としてスピンコート法やインクジェット法などにより、成膜する
ことができる。正孔輸送層２１２は設けず、正孔注入層２１１上に発光層として第２の層
２１３を設ける。第２の層は、すでに形成されている正孔注入層２１１（ＰＥＤＯＴ／Ｐ
ＳＳ）が溶解しない溶媒（トルエン、ドデシルベンゼン、あるいはドデシルベンゼンとテ
トラリンとの混合溶媒など）に、発光物質を溶かした溶液を用いてインクジェット法を用
いて形成することができる。次に、第２の層２１３上に第１の層２１４を形成するが、第
１の層２１４を湿式法で形成する場合には、すでに形成されている正孔注入層２１１およ
び第２の層２１３が溶解しない溶媒を用いて形成しなくてはならない。その場合、溶媒の
選択肢が狭まるため、乾式法を用いて形成する方が第１の層２１４の形成には容易である
。よって、第１の層２１４から第２の電極２０２までを乾式法である真空蒸着法を用いて
真空一貫で形成することにより、工程を簡略化することができる。
【００９６】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極２０１と第２の電極２０２
との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層２０３において正孔と電子とが再結合し
、発光するものである。
【００９７】
発光は、第１の電極２０１または第２の電極２０２のいずれか一方または両方を通って
外部に取り出される。従って、第１の電極２０１または第２の電極２０２のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極である。第１の電極２０１のみが透光性を有する電極
である場合、図４（Ａ）に示すように、発光は第１の電極２０１を通って基板２００側か
ら取り出される。また、第２の電極２０２のみが透光性を有する電極である場合、図４（
Ｂ）に示すように、発光は第２の電極２０２を通って基板２００と逆側から取り出される
。第１の電極２０１および第２の電極２０２がいずれも透光性を有する電極である場合、
図４（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極２０１および第２の電極２０２を通って、基
板２００側および基板２００と逆側の両方から取り出される。
【００９８】
なお、図２では、基板２００上に第１の電極２０１が設けられている構成を例示したが
、逆に、基板２００上に第２の電極２０２が設けられていてもよい。すなわち図３（Ａ）
に示すように、基板２００上に、陰極として機能する第２の電極２０２、ＥＬ層２０３、
陽極として機能する第１の電極２０１とが順に積層された構成でもよい。ＥＬ層２０３は
、図２と同様に、電子注入層２１６、電子輸送層２１５、第１の層２１４、第２の層２１
３、正孔輸送層２１２、正孔注入層２１１を有する。また、図３（Ｂ）に示すように、電
子輸送性の高い物質を含む層２１７を設けてもよい点に関しても、図２（Ｂ）と同様であ
る。
【００９９】
また、図３に示した構成の場合、第２の電極２０２を乾式法であるスパッタリングまた
は真空蒸着法、電子注入層２１６から電子輸送層２１５を乾式法である真空蒸着法、第１
の層２１４を共蒸着法、第２の層２１３を湿式法であるインクジェット法、正孔輸送層２
１２および正孔注入層２１１を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法、第１の
電極２０１を湿式法であるインクジェット法やスピンコート法により形成することができ
る。この方法では、第２の電極２０２から第１の層２１４までを乾式法により真空一貫で
形成し、第２の層２１３から第１の電極２０１までを大気圧で形成することができる。よ
って、工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。
【０１００】
なお、本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子
を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発
光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例
えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光
素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティ
ブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。ス
タガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成され
る駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ
型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、
ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用
いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。
【０１０１】
以上で述べたような本発明の発光素子は、電子の移動を制御する層（上述の第１の層）
を有している。第１の層は、２種類以上の物質を含むため、物質の組み合わせや混合比、
膜厚などを制御することにより、キャリアバランスを精密に制御することが可能である。
【０１０２】
また、物質の組み合わせや混合比、膜厚などの制御でキャリアバランスを制御すること
が可能であるので、従来よりも容易にキャリアバランスの制御が可能となる。つまり、用
いる材料そのものの物性を変化させなくても、混合比や膜厚等により、電子の移動を制御
することができる。
【０１０３】
これにより、過剰の電子が注入されることや、発光層を突き抜けて正孔輸送層や正孔注
入層へ電子が達することを抑制し、経時的な発光効率の低下を抑制することができる。つ
まり、長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１０４】
また、第１の層に含まれる２種類以上の物質のうち、第１の有機化合物よりも少なく含
まれている第２の有機化合物を用いて電子の移動を制御している。よって、第１の層に含
まれている成分のうち少ない成分で電子の移動を制御することが可能であるので、経時変
化に強く、発光素子の長寿命化を実現することができる。つまり、単一物質によりキャリ
アバランスを制御する場合に比べ、キャリアバランスの変化が起きにくい。例えば、単一
物質により形成された層で電子の移動を制御する場合には、部分的なモルフォロジーの変
化や、部分的な結晶化により、層全体のバランスが変化してしまう。そのため、経時変化
に弱い。しかし、本実施の形態で示すように、第１の層に含まれている成分のうち少ない
成分で電子の移動を制御することにより、モルフォロジーの変化や結晶化、凝集等の影響
が小さくなり、経時変化が起きにくい。よって、経時的な発光効率の低下が起こりにくい
長寿命の発光素子を得ることができる。
【０１０５】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、上述した本発明のキノキサリン誘導体の合成法について説明する
。以下では、上述の一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体を例に、合成法を説明す
る。
【０１０６】
一般式（１）で表される本発明のキノキサリン誘導体は、３、３’−ジアミノベンジジ
ン、下記一般式（３）で表されるα−ジケトンＡ、および下記一般式（４）で表されるα
−ジケトンＢを用いることにより合成することができる。
【０１０７】
【化２２】
0005483752.tif 000023
（ただし、式中Ｒ１〜Ｒ１０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフ
ルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残り
は、水素である。）
【０１０８】
【化２３】
0005483752.tif 000024
（ただし、式中Ｒ１１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリ
フルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残
りは、水素である。）
【０１０９】
すなわち、下記合成スキーム（ａ）に示すように、３、３’−ジアミノベンジジンと上
記一般式（３）で表されるα−ジケトンＡを、次いで上記一般式（４）で表されるα−ジ
ケトンを、適当な溶媒中（例えばクロロホルム等）で加熱攪拌することにより、一般式（
１）で表されるキノキサリン誘導体を得ることができる。なお、α−ジケトンＡとα−ジ
ケトンＢが同じ化合物である場合は、下記合成スキーム（ａ）のような２段階の反応では
なく、１段階の反応で合成することができる。
【０１１０】
【化２４】
0005483752.tif 000025
（ただし、式中Ｒ１〜Ｒ２０のうち、少なくとも１つは、フルオロ基、シアノ基、トリフ
ルオロメチル基、ニトロ基、アシル基、あるいはアシロキシ基のいずれか一であり、残り
は、水素である。）
【０１１１】
（実施の形態３）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、
積層型素子という）の態様について、図５を参照して説明する。この発光素子は、第１の
電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。発光ユ
ニットとしては、実施の形態１で示したＥＬ層２０３と同様な構成を用いることができる
。つまり、実施の形態１および実施の形態２で示した発光素子は、１つの発光ユニットを
有する発光素子であるが、本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子につ
いて説明する。
【０１１２】
図５において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット
５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１と第２
の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５０１
と第２の電極５０２は実施の形態１と同様なものを適用することができる。また、第１の
発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であっ
てもよく、その構成は実施の形態１と同様なものを適用することができる。
【０１１３】
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機
化合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態１で示した複合材料であり、有機化合物と
バナジウム酸化物やモリブデン酸化物やタングステン酸化物等の金属酸化物を含む。有機
化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化
合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができ
る。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が１０−６ｃｍ
２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高
い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化物の複合材料
は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現
することができる。
【０１１４】
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料と他の材料とを組み合
わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供
与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わ
せて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜
とを組み合わせて形成してもよい。
【０１１５】
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電
荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方
の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い
。例えば、図５において、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるよう
に電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し
、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。
【０１１６】
本実施の形態では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に
、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能で
ある。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷
発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素
子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小
さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力
が低い発光装置を実現することができる。
【０１１７】
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体とし
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子
において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係にな
るようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である
。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係に
ある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また
、３つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１の発光ユニ
ットの発光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色であり、第３の発光ユニ
ットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【０１１８】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１１９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【０１２０】
本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図６を用いて
説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ−
Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。点線で示された６０１は駆動回路部（ソー
ス側駆動回路）、６０２は画素部、６０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。ま
た、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空
間６０７になっている。
【０１２１】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプ
リントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号
等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント
配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものと
する。
【０１２２】
次に、断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１
と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０１２３】
なお、ソース側駆動回路６０１はＮチャネル型ＴＦＴ６２３とＰチャネル型ＴＦＴ６２
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路
、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、画素
部と同一の基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はな
く、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１２４】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とその
ドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。
なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ
型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１２５】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッ
チャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となる
ポジ型のいずれも使用することができる。
【０１２６】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成され
、本発明の発光素子６１８が形成されている。より具体的には、発光素子６１８として、
実施の形態１や実施の形態３で示した発光素子を用いればよい。
【０１２７】
第１の電極６１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、
およびこれらの混合物を用いることができる。第１の電極を陽極として用いる場合には、
その中でも、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合
物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、珪素を含有した酸化イ
ンジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、窒化チタン膜、クロム膜、タングステ
ン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜と
の積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等の
積層膜を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好
なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１２８】
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート
法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、実施の形態１で示した第１の層
および第２の層（発光層）を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料として
は、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても
良い。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いて
もよい。
【０１２９】
また、第２の電極６１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化
合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極を陰極として用いる場合
には、その中でも、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導
性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第
１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアル
カリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）
等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）等が挙げられる
。なお、ＥＬ層６１６で生じた光を第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極
６１７として、膜厚を薄くした金属膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ膜（Ｉ
ＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム
−酸化亜鉛膜（ＩＺＯ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム膜（
ＩＷＺＯ）等）との積層を用いることも可能である。
【０１３０】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、
素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素
子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されてお
り、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填され
る場合もある。
【０１３１】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ  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。
【０１３２】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。本発明の
発光装置は、長寿命の発光素子を有しているため、長寿命である。
【０１３３】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するア
クティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特
に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図７には本発明
を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図および断面図を示す。なお、図７（Ａ
）は、発光装置を示す斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である
。図７において、基板７０１上には、電極７０２と電極７０６との間にはＥＬ層７０５が
設けられている。電極７０２の端部は絶縁層７０３で覆われている。そして、絶縁層７０
３上には隔壁層７０４が設けられている。隔壁層７０４の側壁は、基板面に近くなるに伴
って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、
隔壁層７０４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層７０３の面方向と同様の
方向を向き、絶縁層７０３と接する辺）の方が上辺（絶縁層７０３の面方向と同様の方向
を向き、絶縁層７０３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層７０４を設けるこ
とで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブ型の発光
装置においても、寿命の長い本発明の発光素子を含むことによって、寿命の長い発光装置
を得ることができる。
【０１３４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器に
ついて説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１や実施の形態３で示した発光素子を
有し、寿命の長い表示部を有する。また、発光効率の高い発光素子を有するため、消費電
力の低減された表示部を得ることができる。
【０１３５】
本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ
などのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カー
オーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイ
ルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像
再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記
録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これ
らの電子機器の具体例を図８に示す。
【０１３６】
図８（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部
９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置に
おいて、表示部９１０３は、実施の形態１や実施の形態３で説明したものと同様の発光素
子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を
有している。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、この
テレビ装置は寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるテレ
ビ装置を提供することができる。
【０１３７】
図８（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部
９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２
０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１や実施の形
態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発
光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０
３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは寿命が長いという特徴を有している。
つまり、長時間の使用に耐えうるコンピュータを提供することができる。
【０１３８】
図８（Ｃ）は本発明に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４
０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９
４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の
形態１や実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成さ
れている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成さ
れる表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は寿命が長いという特徴を
有している。つまり、長時間の使用に耐えうる携帯電話を提供することができる。
【０１３９】
図８（Ｄ）は本発明の係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０
３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９
５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラ
において、表示部９５０２は、実施の形態１や実施の形態３で説明したものと同様の発光
素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴
を有している。その発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、こ
のカメラは寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるカメラ
を提供することができる。
【０１４０】
以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野
の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、長時間
の使用に耐えうる、寿命の長い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【０１４１】
また、本発明の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を
照明装置として用いる一態様を、図９を用いて説明する。
【０１４２】
図９は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図
９に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０
４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト
９０３は、本発明の発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている
。
【０１４３】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、寿命の長い
バックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化
も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可
能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化
、低消費電力化も可能となる。また、本発明の発光装置は長寿命であるため、寿命の長い
液晶表示装置を得ることができる。
【０１４４】
図１０は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例
である。図１０に示す電気スタンドは、筐体１００１と、光源１００２を有し、光源１０
０２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は長寿命であるため
、電気スタンドも長寿命である。
【０１４５】
図１１は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置１００３として用いた例であ
る。本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いること
ができる。また、本発明の発光装置は、長寿命であるため、長寿命の照明装置として用い
ることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置１００
３として用いた部屋に、図８（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置１００４
を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は長寿命で
あるので、照明装置やテレビ装置の買い換え回数を減らすことができ、環境への負荷を低
減することができる。
【実施例１】
【０１４６】
本実施例１では、本発明の発光素子について、図１２を用いて説明する。本実施例で用
いた材料の化学式を以下に示す。
【０１４７】
【化２５】
0005483752.tif 000026
【０１４８】
（発光素子１）
まず、ガラス基板１１００上に、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物をスパッタリン
グ法にて成膜し、第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電
極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１４９】
次に、第１の電極１１０１が形成された面を下方となるように、第１の電極が形成され
た基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧
した後、第１の電極１１０１上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニ
ルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することによ
り、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層１１１１を形成した。そ
の膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデンの比率は、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。
【０１５０】
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１１１２を形成した。
【０１５１】
次に、正孔輸送層１１１２上に、発光層１１１３を形成した。まず、正孔輸送層１１１
２上に、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）とを共蒸着することに
より、発光層１１１３を３０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡと
の重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節
した。
【０１５２】
さらに、発光層１１１３上に、電子輸送性の第１の有機化合物であるトリス（８−キノ
リノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）と、電子トラップ性の第２の有機化
合物である２、３、２’、３’−テトラキス（４−フルオロフェニル）−６，６’−ビキ
ノキサリン（略称：ＦＤＰＱ２）とを共蒸着することにより、電子の移動を制御する層１
１１４を１０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＡｌｑとＦＤＰＱ２との重量比は、１：０
．００５（＝Ａｌｑ：ＦＤＰＱ２）となるように蒸着レートを調節した。
【０１５３】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、電子の移動を制御する層１１１４上にバソフェ
ナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層１
１１５を形成した。
【０１５４】
電子輸送層１１１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層１１１６を形成した。
【０１５５】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成
膜することにより、第２の電極１１０２を形成し、本発明の発光素子１を作製した。
【０１５６】
以上により得られた本発明の発光素子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を行った後、この発光素子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。
【０１５７】
発光素子１の電流密度―輝度特性を図１３に示す。また、電圧―輝度特性を図１４に示
す。また、輝度―電流効率特性を図１５に示す。また、１ｍＡの電流を流した時の発光ス
ペクトルを図１６に示す。発光素子１は、輝度２９１０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座
標が（ｘ＝０．２９、ｙ＝０．６０）であり、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示し
た。また、輝度２９１０ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１１．１ｃｄ／Ａであり、駆動電
圧は５．８Ｖであった。
【０１５８】
また、発光素子１に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図１７に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした
時の相対輝度である）。図１７の結果から、発光素子１は１６０時間後でも初期輝度の９
３％の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかった。
【０１５９】
（比較例１）
本比較例１では、上述した発光素子１の電子の移動を制御する層１１１４を設けないよ
うな構成とした、比較発光素子２を作製した。比較発光素子２について図１８を用いて説
明する。
【０１６０】
まず、ガラス基板２１００上に、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物をスパッタリン
グ法にて成膜し、第１の電極２１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電
極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１６１】
次に、第１の電極が形成された面を下方となるように、第１の電極が形成された基板を
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、
第１の電極２１０１上に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することにより、有
機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層２１１１を形成した。その膜厚
は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデンの比率は、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。
【０１６２】
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２１１２を形成した。
【０１６３】
次に、正孔輸送層２１１２上に、発光層２１１３を形成した。まず、正孔輸送層２１１２
上に、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）とを共蒸着することによ
り、発光層２１１３を４０ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの
重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節し
た。
【０１６４】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、発光層２１１３上にバソフェナントロリン（略
称：ＢＰｈｅｎ）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層２１１５を形成した
。
【０１６５】
電子輸送層２１１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層２１１６を形成した。
【０１６６】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極２１０２を形成し、比較発光素子２を作製した。
【０１６７】
以上により得られた比較発光素子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。
【０１６８】
比較発光素子２は、輝度３４４０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座標が（ｘ＝０．２９
、ｙ＝０．６２）であり、発光素子１と同様２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した
。また、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを、本発明の発光素子１の発光スペク
トルと合わせて図１６に示す。色度座標および図１６の発光スペクトルから、本発明の発
光素子１は、比較発光素子２とほぼ同じ発光色であり、ＦＤＰＱ２による混色はないこと
がわかる。したがって、本発明を適用することにより、色純度の良い発光素子が得られる
。
【０１６９】
また、比較発光素子２に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動によ
る連続点灯試験を行った結果を、本発明の発光素子１の結果と共に図１７に示す（縦軸は
、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の相対輝度である）。図１７に示す通り、比較
発光素子２は、１２０時間後には初期輝度の７２％にまで輝度が低下しており、発光素子
１よりも寿命が短かった。よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得
られることがわかった。
【実施例２】
【０１７０】
本実施例では、本発明の発光素子について具体的に図１２を用いて説明する。実施例２
で用いる材料の化学式を以下に示す。なお、実施例１で既に示した有機化合物については
省略する。
【０１７１】
【化２６】
0005483752.tif 000027
【０１７２】
（発光素子３）
まず、ガラス基板１１００上に、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物をスパッタリン
グ法にて成膜し、第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電
極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１７３】
次に、第１の電極が形成された面を下方となるように、第１の電極が形成された基板を
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、
第１の電極１１０１上に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することにより、有
機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層１１１１を形成した。その膜厚
は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）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。
【０１７４】
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１１１２を形成した。
【０１７５】
次に、正孔輸送層１１１２上に、発光層１１１３を形成した。まず、正孔輸送層１１１
２上に、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとを共蒸着することにより、発光層１１１３を３０ｎｍ
の膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝Ｃ
ｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０１７６】
さらに、発光層１１１３上に、電子輸送性の第１の有機化合物であるＡｌｑと、電子ト
ラップ性の第２の有機化合物である２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリン
（略称：ＦＤＰＱ）とを共蒸着することにより、電子の移動を制御する層１１１４を１０
ｎｍの膜厚で形成した。ここで、ＡｌｑとＦＤＰＱとの重量比は、１：０．０５（＝Ａｌ
ｑ：ＦＤＰＱ）となるように蒸着レートを調節した。
【０１７７】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、電子の移動を制御する層１１１４上にＢＰｈｅ
ｎを３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層１１１５を形成した。
【０１７８】
電子輸送層１１１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層１１１６を形成した。
【０１７９】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極１１０２を形成し、本発明の発光素子３を作製した。
【０１８０】
以上により得られた本発明の発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において
、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。
【０１８１】
発光素子３の電流密度―輝度特性を図１９に示す。また、電圧―輝度特性を図２０に示
す。また、輝度―電流効率特性を図２１に示す。また、１ｍＡの電流を流した時の発光ス
ペクトルを図２２に示す。発光素子３は、輝度３０１０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座
標が（ｘ＝０．２９、ｙ＝０．６１）であり、実施例１の発光素子１や比較発光素子２と
同様、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。したがって、発光素子１同様、色純
度の良い発光素子が得られている。また、輝度３０１０ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１
２．９ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は４．８Ｖであった。
【０１８２】
また、発光素子３に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図２３に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした
時の相対輝度である）。図２３の結果から、発光素子３は１６０時間後でも初期輝度の９
２％の輝度を保っており、発光素子１とほぼ同様に長寿命であることがわかった。よって
、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られる。
【実施例３】
【０１８３】
本実施例では、実施例１で用いた下記構造式（１０１）で表される本発明のキノキサリ
ン誘導体である、２、３、２’、３’―テトラキス（４−フルオロフェニル）―６、６’
―ビキノキサリン（略称：ＦＤＰＱ２）の合成例を具体的に説明する。なおＦＤＰＱ２は
、実施例１における発光素子１の電子の移動を制御する層１１１４（図１２参照）におい
て、電子トラップ性の第２の有機化合物として用いた物質である。
【０１８４】
【化２７】
0005483752.tif 000028
【０１８５】
≪ＦＤＰＱ２の合成例≫
まず、３，３’−ジアミノベンジジン２．２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、４，４’−ジフルオ
ロベンジル５．２ｇ（２０ｍｍｏｌ）、クロロホルム１００ｍＬを５００ｍＬ三口フラス
コへ入れた。この溶液を８０℃で約１２時間還流したところ、淡黄色固体が析出したため
、まずこの固体を吸引ろ過により回収した。一方、ろ液を水と１．０ｍｏｌ／Ｌ塩酸で洗
浄した後、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾
燥した。この混合物を自然ろ過して硫酸マグネシウムを除去し、ろ液を濃縮したところ、
淡黄色固体を得た。この固体と、反応直後に回収した淡黄色固体とを合わせて、エタノー
ルにより再結晶したところ、目的物である２、３、２’、３’―テトラキス（４−フルオ
ロフェニル）―６、６’―ビキノキサリン（略称：ＦＤＰＱ２）の淡黄色粉末状固体６．
０ｇを収率９４％で得た。さらに、得られた淡黄色粉末状固体２．４ｇは、トレインサブ
リメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力８．７Ｐａ、アルゴンガスを
流量３．０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、３００℃で加熱した。昇華精製後、ＦＤＰＱ２の
淡黄色粉末状固体を２．２ｇ回収率９４％で得た。なお、ＦＤＰＱ２の合成スキームは下
記の通りである。
【０１８６】
【化２８】
0005483752.tif 000029
【０１８７】
また、上記合成法にて得られた淡黄色粉末状固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ−ＮＭＲ）
による分析結果を下記に示す。また、１Ｈ  ＮＭＲチャート図を図２４に示す。このこと
から、本合成例において、上述の構造式（１０１）で表される本発明のキノキサリン誘導
体、２、３、２’、３’―テトラキス（４−フルオロフェニル）―６、６’―ビキノキサ
リン（略称：ＦＤＰＱ２）が得られたことが分かった。
【０１８８】
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．０５−７．１２（ｍ，８Ｈ），
７．５４（ｄ，Ｊ＝５．４Ｈｚ、４Ｈ），７．５７（ｄ，Ｊ＝５．４Ｈｚ、４Ｈ）、８．
２４（ｄｄ，Ｊ１＝１．８Ｈｚ，Ｊ２＝８．８Ｈｚ、２Ｈ），８．３０（ｄ、Ｊ＝８．３
Ｈｚ、２Ｈ）
【０１８９】
なお、ＦＤＰＱ２のトルエン溶液中における吸収スペクトルおよび発光スペクトルを、
図２５に示す。また、ＦＤＰＱ２の蒸着膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを、図
２６に示す。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。なお、吸収ス
ペクトルの測定は紫外可視分光光度計（（株）日本分光製  Ｖ５５０型）を用い、室温で
測定を行った。また、発光スペクトルの測定は蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製  Ｆ
Ｓ９２０）を用い、室温で測定を行った。発光スペクトルを測定する際の励起波長は、ト
ルエン溶液中の場合は３８４ｎｍ、蒸着膜の場合は３１３ｎｍとした。
【実施例４】
【０１９０】
本実施例４では、実施例１の発光素子１で、電子の移動を制御する層１１１４における
電子トラップ性の第２の有機化合物として用いたＦＤＰＱ２のエネルギーギャップ、発光
波長、および電子トラップ性について評価した。
【０１９１】
≪ＦＤＰＱ２のエネルギーギャップについて≫
まず、ＦＤＰＱ２のエネルギーギャップを評価した。図２６の吸収スペクトルのデータ
を、直接遷移を仮定したｔａｕｃプロットに変換することにより、ＦＤＰＱ２の固体状態
におけるエネルギーギャップを見積もることができる。その結果、ＦＤＰＱ２のエネルギ
ーギャップは３．０ｅＶであることがわかった。
【０１９２】
一方、実施例１の発光素子１で、発光物質として用いた２ＰＣＡＰＡの蒸着膜の吸収ス
ペクトルを図２７に示す。図２７の吸収スペクトルのデータを、直接遷移を仮定したｔａ
ｕｃプロットに変換することにより、２ＰＣＡＰＡの固体状態におけるエネルギーギャッ
プを見積もることができる。その結果、２ＰＣＡＰＡのエネルギーギャップは２．５ｅＶ
であることがわかった。
【０１９３】
以上のことから、電子トラップ性の第２の有機化合物として用いたＦＤＰＱ２のエネル
ギーギャップは、発光物質のエネルギーギャップよりも大きいことがわかる。また、ＦＤ
ＰＱ２のエネルギーギャップは３．０ｅＶ以上であり、本発明に好ましく用いることがで
きることがわかる。
【０１９４】
≪ＦＤＰＱ２の発光波長について≫
また、図２５および図２６から、ＦＤＰＱ２の発光ピーク波長は、トルエン溶液中が４１
５ｎｍ、蒸着膜が４３０ｎｍであり、本発明に好ましい発光ピーク波長（３５０ｎｍ以上
４５０ｎｍ以下）を有していることがわかる。
【０１９５】
≪ＦＤＰＱ２の電子トラップ性について≫
次に、ＦＤＰＱ２の電子トラップ性を評価した。評価は、実施例１で用いた電子輸送性
の第１の有機化合物であるＡｌｑと、電子トラップ性の第２の有機化合物であるＦＤＰＱ
２の還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べ、その測定か
らＡｌｑおよびＦＤＰＱ２のＬＵＭＯ準位を求めることにより行った。なお測定には、電
気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６
００Ｃ）を用いた。
【０１９６】
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）ア
ルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である
過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製
、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さら
に測定対象を溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス
（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製
、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（
ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定
は室温（２０〜２５℃）で行った。
【０１９７】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例４で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシ
ャルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位を算出し
た。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６
１０Ｖ［ｖｓ．  ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献；Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ  
Ｒ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，  Ｖｏｌ．
１２４，  Ｎｏ．１，８３−９６，  ２００２）。一方、本実施例４で用いる参照電極を
用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．２０Ｖ
［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であった。したがって、本実施例４で用いる参照電極のポテンシ
ャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．４１［ｅＶ］低くなっていることがわかっ
た。なお、フェロセンの濃度は１ｍｍｏｌ／Ｌとした。
【０１９８】
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであ
ることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）
、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例４で用いる参照電極の真空準位に対する
ポテンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出で
きた。
【０１９９】
（ＦＤＰＱ２のＣＶ測定例）
次に、ＦＤＰＱ２の還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定
によって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２８に示す。な
お、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４８Ｖから−１．
９０Ｖまで走査した後、−１．９０Ｖから−０．４８Ｖまで走査することにより行った。
なお、ＦＤＰＱ２の濃度は１０ｍｍｏｌ／Ｌとした。
【０２００】
図２８に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−１．８１Ｖ、酸化ピーク電位Ｅｐａは
−１．６９Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の
電位）は−１．７５Ｖと算出できる。このことは、ＦＤＰＱ２は−１．７５Ｖ［ｖｓ．Ａ
ｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬ
ＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位
に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＦＤＰＱ２のＬＵ
ＭＯ準位は、−４．８５−（−１．７５）＝−３．１０［ｅＶ］であることがわかった。
【０２０１】
（ＡｌｑのＣＶ測定例）
さらに、Ａｌｑの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定に
よって調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図２９に示す。なお
、還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．６９Ｖから−２．４
０Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖから−０．６９Ｖまで走査することにより行った。な
お、Ａｌｑの濃度は１ｍｍｏｌ／Ｌとした。
【０２０２】
図２９に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２０Ｖ、酸化ピーク電位Ｅｐａは
−２．１２Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の
電位）は−２．１６Ｖと算出できる。このことは、Ａｌｑは−２．１６Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／
Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵＭ
Ｏ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例３で用いる参照電極の真空準位に対
するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＡｌｑのＬＵＭＯ準位
は、−４．８５−（−２．１６）＝−２．６９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２０３】
上述のようにして求めたＦＤＰＱ２とＡｌｑのＬＵＭＯ準位を比較すると、ＦＤＰＱ２
のＬＵＭＯ準位はＡｌｑよりも０．４１［ｅＶ］も低いことがわかる。このことは、ＦＤ
ＰＱ２をＡｌｑ中に添加することにより、ＦＤＰＱ２が電子トラップとして作用すること
を意味する。したがって、実施例１の発光素子１における電子の移動を制御する層１１１
４において、ＦＤＰＱ２は電子トラップとして作用している。また、そのトラップ深さは
０．３ｅＶ以上である。
【実施例５】
【０２０４】
本実施例５では、実施例２の発光素子３で、電子の移動を制御する層１１１４における
電子トラップ性の第２の有機化合物として用いたＦＤＰＱのエネルギーギャップ、発光波
長、および電子トラップ性について評価した。
【０２０５】
≪ＦＤＰＱのエネルギーギャップについて≫
まず、ＦＤＰＱのエネルギーギャップを評価した。ＦＤＰＱの蒸着膜の吸収スペクトル
を図３０に示す。図３０の吸収スペクトルのデータを、直接遷移を仮定したｔａｕｃプロ
ットに変換することにより、ＦＤＰＱの固体状態におけるエネルギーギャップを見積もる
ことができる。その結果、ＦＤＰＱのエネルギーギャップは３．２ｅＶであることがわか
った。
【０２０６】
一方、実施例２の発光素子３で、発光物質として用いた２ＰＣＡＰＡのエネルギーギャ
ップは、先の実施例４で求めた通り２．５ｅＶである。したがって、電子トラップ性の第
２の有機化合物として用いたＦＤＰＱのエネルギーギャップは、発光物質のエネルギーギ
ャップよりも大きいことがわかる。また、ＦＤＰＱのエネルギーギャップは３．０ｅＶ以
上であり、本発明に好ましく用いることができることがわかる。
【０２０７】
≪ＦＤＰＱの発光波長について≫
ＦＤＰＱの蒸着膜の発光スペクトルを図３０に示す。なお、励起波長は３５７ｎｍとし
た。図３０から、ＦＤＰＱの発光ピーク波長は、蒸着膜において４０６ｎｍであり、本発
明に好ましい発光ピーク波長（３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下）を有していることがわか
る。
【０２０８】
≪ＦＤＰＱの電子トラップ性について≫
次に、ＦＤＰＱの電子トラップ性を評価した。評価は、実施例２で用いた電子輸送性の
第１の有機化合物であるＡｌｑと、電子トラップ性の第２の有機化合物であるＦＤＰＱの
還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べ、その測定からＡ
ｌｑおよびＦＤＰＱのＬＵＭＯ準位を求めることにより行った。なお測定は、実施例４と
同様にして行った。
【０２０９】
（ＦＤＰＱのＣＶ測定例）
ＦＤＰＱの還元反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって
調べた。スキャン速度は０．１Ｖ／ｓｅｃとした。測定結果を図３１に示す。なお、還元
反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．３７Ｖから−２．３０Ｖま
で走査した後、−２．３０Ｖから−０．３７Ｖまで走査することにより行った。なお、Ｆ
ＤＰＱの濃度は１０ｍｍｏｌ／Ｌとした。
【０２１０】
図３１に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−１．８６Ｖ、酸化ピーク電位Ｅｐａは
−１．７８Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥｐａの中間の
電位）は−１．８２Ｖと算出できる。このことは、ＦＤＰＱは−１．８２Ｖ［ｖｓ．Ａｇ
／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはＬＵ
ＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、参照電極の真空準位に対するポテンシャル
エネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＦＤＰＱのＬＵＭＯ準位は、−４．８５
−（−１．８２）＝−３．０３［ｅＶ］であることがわかった。
【０２１１】
一方、ＡｌｑのＬＵＭＯ準位は、実施例４で求めた通り−２．６９ｅＶである。したが
って、ＦＤＰＱとＡｌｑのＬＵＭＯ準位を比較すると、ＦＤＰＱのＬＵＭＯ準位はＡｌｑ
よりも０．３４［ｅＶ］も低いことがわかる。このことは、ＦＤＰＱをＡｌｑ中に添加す
ることにより、ＦＤＰＱが電子トラップとして作用することを意味する。したがって、実
施例１の発光素子１における電子の移動を制御する層１１１４において、ＦＤＰＱは電子
トラップとして作用している。また、そのトラップ深さは０．３ｅＶ以上である。
【実施例６】
【０２１２】
本実施例では、本発明の発光素子（発光素子４、発光素子５）について具体的に図１２
を用いて説明する。実施例６で用いる材料の化学式を以下に示す。なお、実施例１で既に
示した有機化合物については省略する。
【０２１３】
【化２９】
0005483752.tif 000030
【０２１４】
（発光素子４、５）
まず、ガラス基板１１００上に、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物をスパッタリン
グ法にて成膜し、第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電
極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２１５】
次に、第１の電極が形成された面を下方となるように、第１の電極が形成された基板を
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、
第１の電極１１０１上に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することにより、有
機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層１１１１を形成した。その膜厚
は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデンの比率は、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。
【０２１６】
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１１１２を形成した。
【０２１７】
次に、正孔輸送層１１１２上に、発光層１１１３を形成した。まず、正孔輸送層１１１
２上に、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとを共蒸着することにより、発光層１１１３を３０ｎｍ
の膜厚で形成した。ここで、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとの重量比は、１：０．０５（＝Ｃ
ｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２１８】
さらに、発光層１１１３上に電子の移動を制御する層１１１４を１０ｎｍの膜厚で形成
した。ここで、発光素子４の場合には、電子輸送性の第１の有機化合物であるＡｌｑと、
電子トラップ性の第２の有機化合物である２，３，５，８−テトラフェニルキノキサリン
（略称：ＴＰＱ）とを共蒸着することにより、電子の移動を制御する層１１１４を形成し
、発光素子５の場合には、電子輸送性の第１の有機化合物であるＡｌｑと、電子トラップ
性の第２の有機化合物である２，３−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フ
ェニル］キノキサリン（略称：ＰＡＰＱ）とを共蒸着することにより、電子の移動を制御
する層１１１４を形成した。ここで、発光素子４の場合におけるＡｌｑとＴＰＱとの重量
比は、１：０．０５（＝Ａｌｑ：ＴＰＱ）となるように蒸着レートを調節し、発光素子５
の場合におけるＡｌｑとＰＡＰＱとの重量比は、１：０．０５（＝Ａｌｑ：ＰＡＰＱ）と
なるように蒸着レートを調節した。なお、発光素子４で用いるＴＰＱ（略称）、発光素子
５で用いるＰＡＰＱ（略称）について、実施例４および実施例５と同様の方法によりエネ
ルギーギャップを測定した結果、ＴＰＱ（略称）のエネルギーギャップは３．１［ｅＶ］
であり、ＰＡＰＱ（略称）のエネルギーギャップは２．９［ｅＶ］であることが分かった
。また、ＴＰＱ、ＰＡＰＱはいずれもキノキサリン誘導体であり、電子トラップ性を有す
る有機化合物である。
【０２１９】
その後抵抗加熱による蒸着法を用いて、電子の移動を制御する層１１１４上にＡｌｑを
３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層１１１５を形成した。
【０２２０】
電子輸送層１１１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜
することにより、電子注入層１１１６を形成した。
【０２２１】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように
成膜することにより、第２の電極１１０２を形成し、本発明の発光素子４、５を作製した
。
【０２２２】
以上により得られた本発明の発光素子４、５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
。
【０２２３】
発光素子４の電流密度―輝度特性を図３２に示す。また、電圧―輝度特性を図３３に示
す。また、輝度―電流効率特性を図３４に示す。また、１ｍＡの電流を流した時の発光ス
ペクトルを図３５に示す。発光素子４は、輝度３０００ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座
標が（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６２）であり、実施例１の発光素子１や比較発光素子２、
実施例２の発光素子３と同様、２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した。したがって
、発光素子１および発光素子３同様、色純度の良い発光素子が得られている。また、輝度
３０００ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１３．６ｃｄ／Ａであり、駆動電圧は６．８Ｖで
あった。
【０２２４】
また、発光素子４に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図３６に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした
時の相対輝度である）。図３６の結果から、発光素子４は１００時間後でも初期輝度の９
２％の輝度を保っており、発光素子１および発光素子３とほぼ同様に長寿命であることが
わかった。よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られる。
【０２２５】
発光素子５の電流密度―輝度特性を図３７に示す。また、電圧―輝度特性を図３８に示
す。また、輝度―電流効率特性を図３９に示す。また、１ｍＡの電流を流した時の発光ス
ペクトルを図４０に示す。発光素子５は、輝度３２８０ｃｄ／ｍ２のときのＣＩＥ色度座
標が（ｘ＝０．３０、ｙ＝０．６２）であり、実施例１の発光素子１や比較発光素子２、
実施例２の発光素子３と同様、発光素子５は２ＰＣＡＰＡに由来する緑色の発光を示した
。したがって、発光素子１および発光素子３同様、色純度の良い発光素子が得られている
。また、輝度３２８０ｃｄ／ｍ２のときの電流効率は１３．６ｃｄ／Ａであり、駆動電圧
は７．２Ｖであった。
【０２２６】
また、発光素子５に関し、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、定電流駆動による連
続点灯試験を行った結果を図４１に示す（縦軸は、５０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした
時の相対輝度である）。図４１の結果から、発光素子５は１００時間後でも初期輝度の９
３％の輝度を保っており、発光素子１および発光素子３とほぼ同様に長寿命であることが
わかった。よって、本発明を適用することにより、長寿命な発光素子が得られる。
【符号の説明】
【０２２７】
１０１    第１の電極
１０２    第２の電極
１１２    正孔輸送層
１１３    第２の層
１１４    第１の層
１１５    電子輸送層
１３１    有機化合物
１３２    発光物質
１４１    有機化合物
１４２    有機化合物
２００    基板
２０１    第１の電極
２０２    第２の電極
２０３    ＥＬ層
２１１    正孔注入層
２１２    正孔輸送層
２１３    第２の層
２１４    第１の層
２１５    電子輸送層
２１６    電子注入層
２１７    電子輸送性の高い物質を含む層
５０１    第１の電極
５０２    第２の電極
５１１    第１の発光ユニット
５１２    第２の発光ユニット
５１３    電荷発生層
６０１    ソース側駆動回路
６０２    画素部
６０３    ゲート側駆動回路
６０４    封止基板
６０５    シール材
６０７    空間
６０８    配線
６０９    ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０    素子基板
６１１    スイッチング用ＴＦＴ
６１２    電流制御用ＴＦＴ
６１３    第１の電極
６１４    絶縁物
６１６    ＥＬ層
６１７    第２の電極
６１８    発光素子
６２３    Ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４    Ｐチャネル型ＴＦＴ
７０１    基板
７０２    電極
７０３    絶縁層
７０４    隔壁層
７０５    ＥＬ層
７０６    電極
９０１    筐体
９０２    液晶層
９０３    バックライト
９０４    筐体
９０５    ドライバＩＣ
９０６    端子
１００１    筐体
１００２    光源
１００３    照明装置
１００４    テレビ装置
１１００    ガラス基板
１１０１    第１の電極
１１０２    第２の電極
１１１１    複合材料を含む層
１１１２    正孔輸送層
１１１３    発光層
１１１４    電子の移動を制御する層
１１１５    電子輸送層
１１１６    電子注入層
２１００    ガラス基板
２１０１    第１の電極
２１０２    第２の電極
２１１１    複合材料を含む層
２１１２    正孔輸送層
２１１３    発光層
２１１５    電子輸送層
２１１６    電子注入層
９１０１    筐体
９１０２    支持台
９１０３    表示部
９１０４    スピーカー部
９１０５    ビデオ入力端子
９２０１    本体
９２０２    筐体
９２０３    表示部
９２０４    キーボード
９２０５    外部接続ポート
９２０６    ポインティングマウス
９４０１    本体
９４０２    筐体
９４０３    表示部
９４０４    音声入力部
９４０５    音声出力部
９４０６    操作キー
９４０７    外部接続ポート
９４０８    アンテナ
９５０１    本体
９５０２    表示部
９５０３    筐体
９５０４    外部接続ポート
９５０５    リモコン受信部
９５０６    受像部
９５０７    バッテリー
９５０８    音声入力部
９５０９    操作キー
９５１０    接眼部
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005483752.tif 000033
【図４】
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【図５】
0005483752.tif 000035
【図６】
0005483752.tif 000036
【図７】
0005483752.tif 000037
【図８】
0005483752.tif 000038
【図９】
0005483752.tif 000039
【図１０】
0005483752.tif 000040
【図１１】
0005483752.tif 000041
【図１２】
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【図１３】
0005483752.tif 000043
【図１４】
0005483752.tif 000044
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005483752.tif 000047
【図１８】
0005483752.tif 000048
【図１９】
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【図２０】
0005483752.tif 000050
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
0005483752.tif 000070
【図４１】
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