(57)【要約】【課題】発光効率の改善、駆動電圧の低減及び駆動時間に対する劣化の度合いが改善された発光素子を提供することを課題とする。【解決手段】第１の電極と、第２の電極と、それらの間に形成された発光積層体とを有する発光素子において、発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層とをこの順に有し、第１の層はキャリア輸送性を有する層であり、第３の層は発光中心材料とそれを分散するホスト材料とを含む層であり、第２の層は第１の層のエネルギーギャップより大きく、且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第２の層の膜厚は０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満である。【選択図】図１
2014068022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された発光積層体とを有し、
前記発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層とをこの順に有し、
前記第１の層はキャリア輸送性を有する層であり、
前記第３の層は発光中心材料と前記発光中心材料が分散されたホスト材料とを含む層であり、
前記第２の層は前記第１の層のバンドギャップより大きく、且つ前記ホスト材料のバンドギャップ以上のバンドギャップを有し、
前記第２の層の膜厚は０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であることを特徴とする発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一部に有機化合物を用いた発光素子に関する。また、当該発光素
子を備えた発光装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料を含む層を一対の電極間に有し、当該電極間に電流を流すことで発光する発光
素子を用いた発光装置の開発が進められている。このような発光装置は他の薄型表示装置
と呼ばれる表示装置と比較して薄型軽量化に有利であり、自発光であるため視認性も良く
、応答速度も速い。そのため、次世代の表示装置として盛んに開発が進められ、現在、一
部実用化もなされている。
【０００３】
薄型軽量化に有利であるこのような発光装置は、特にモバイル機器用途に適している。
バッテリーに限りのあるモバイル機器に搭載する発光装置の消費電力は、低ければ低いほ
ど良く、常に省電力化が求められている。また、テレビやディスプレイなどモバイル用途
以外においても、消費エネルギーの低減は環境問題、エネルギー問題などに関連し要求が
ますます高まっている。
【０００４】
ところで、現在、このような発光装置が一部の実用化にとどまっている理由の一つに発
光素子の劣化の問題がある。発光素子は同じ電流量を流していたとしても、駆動時間の蓄
積に伴いその輝度が低下してゆく劣化を起こす。実製品としてこの劣化の度合いが許容さ
れうる程度である発光素子を作製する為の材料及び構造が未だ多くないことがその原因の
一つである。
【０００５】
発光素子の劣化を低減させる為の方法は様々考えられるが、その一つに発光効率の改善
がある。発光効率が改善されることによって、発光素子に流す電流が小さくても同等の輝
度を得ることができるようになり、結果として発光素子の劣化が低減される。
【０００６】
また、発光効率が改善されれば、より小さな電力で同じ輝度の発光を得ることも可能と
なり、駆動電圧の低下、ひいては消費電力の低下にも繋がる。
【０００７】
例えば、特許文献１では発光層におけるドーパントの濃度を発光層の厚み方向において
制御することによって発光効率の改善が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１０８７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明では、発光効率の改善された発光素子を提供することを課題とする。
【００１０】
また、本発明では駆動電圧が低減された発光素子を提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明では駆動時間に対する劣化の度合いが改善された発光素子を提供すること
を課題とする。
【００１２】
また、本発明では消費電力の低減された発光装置または電子機器を提供することを課題
とする。
【００１３】
また、本発明では表示部における信頼性の高い発光装置または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】
【００１４】
本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、それらの間に形成された発光積層
体とを有し、発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層とをこの順に有し、
第１の層はキャリア輸送性を有する層であり、第３の層は発光中心材料とそれが分散され
たホスト材料とを含む層であり、第２の層は第１の層のエネルギーギャップより大きく、
且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第２の層の膜厚
は０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、それらの間に形成された発光積層
体とを有し、発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層とをこの順に有し、
第１の層はキャリア輸送性を有する層であり、第３の層は発光中心材料とそれが分散され
たホスト材料とを含む層であり、第２の層は第１の層のエネルギーギャップより大きく、
且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第２の層の膜厚
は０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、それらの間に形成された発光積層
体とを有し、発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層とをこの順に有し、
第１の層はキャリア輸送性を有する層であり、第３の層は発光中心材料とそれが分散され
たホスト材料とを含む層であり、第２の層は第１の層のエネルギーギャップより大きく、
且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第２の層の膜厚
は１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
図１８に発光積層体に含まれる第１の層と第２の層と第３の層のホスト材料のエネルギ
ーギャップの大小を比較した図を示す。第１の層のバンドギャップをＥｇ１、第２の層の
バンドギャップをＥｇ２、第３の層におけるホスト材料のバンドギャップをＥｇ３とする
と、Ｅｇ２はＥｇ３より大きくかつＥｇ２はＥｇ１より大きくする。なおエネルギーギャ
ップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャップをいう。
【００１８】
また図１８第２の層のＬＵＭＯ準位は、第１の層及び第３の層のＬＵＭＯ準位より高く
、第１の層のＬＵＭＯ準位は、第３の層のＬＵＭＯ準位より高く、また第２の層のＨＯＭ
Ｏ準位は、第１の層及び第３の層のＨＯＭＯ準位より低く、第３の層のＨＯＭＯ準位は第
１の層のＨＯＭＯ準位よりも低くなっているが、必ずしもこの限りではない。
【００１９】
第２の層を形成することより第３の層に含まれる発光中心材料やホスト材料の励起エネ
ルギーがエネルギーギャップの小さい層に移動してしまうことを防ぐことができる。その
ため発光が減少してしまったり、発光の色純度の低下してしまったりすることを抑制する
ことが可能となる。
【００２０】
本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、それらの間に形成された発光積層
体とを有し、発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層と第４の層と第５の
層とをこの順に有し、第１の層及び第５の層はキャリア輸送性を有する層であり、第３の
層は発光中心材料とそれが分散されたホスト材料とを含む層であり、第２の層は第１の層
のエネルギーギャップより大きく、且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギ
ーギャップを有し、第４の層は第５の層のエネルギーギャップより大きく、且つホスト材
料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第２の層及び第４の層との膜
厚は０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、それらの間に形成された発光積層
体とを有し、発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層と第４の層と第５の
層とをこの順に有し、第１の層及び第５の層はキャリア輸送性を有する層であり、第３の
層は発光中心材料とそれが分散されたホスト材料とを含む層であり、第２の層は第１の層
のエネルギーギャップより大きく、且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギ
ーギャップを有し、第４の層は第５の層のエネルギーギャップより大きく、且つホスト材
料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第２の層及び第４の層との膜
厚は０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、それらの間に形成された発光積層
体とを有し、発光積層体は少なくとも第１の層と第２の層と第３の層と第４の層と第５の
層とをこの順に有し、第１の層及び第５の層はキャリア輸送性を有する層であり、第３の
層は発光中心材料とそれが分散されたホスト材料とを含む層であり、第２の層は第１の層
のエネルギーギャップより大きく、且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギ
ーギャップを有し、第４の層は第５の層のエネルギーギャップより大きく、且つホスト材
料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第２の層及び第４の層との膜
厚は１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
図２２に発光積層体に含まれる第１の層、第２の層、第３の層のホスト材料、第４の層
及び第５の層のエネルギーギャップの大小を比較した図を示す。第１の層のバンドギャッ
プをＥｇ１、第２の層のバンドギャップをＥｇ２、第３の層におけるホスト材料のバンド
ギャップをＥｇ３、第４の層のバンドギャップをＥｇ４、第５の層のバンドギャップをＥ
ｇ５とすると、Ｅｇ２はＥｇ３より大きくかつＥｇ２はＥｇ１より大きく、Ｅｇ４はＥｇ
３より大きくかつＥｇ４はＥｇ５より大きい。またＥｇ２とＥｇ４、並びにＥｇ１とＥｇ
５は同じであっても違っていても構わない。
【００２４】
また図２２では第２の層のＬＵＭＯ準位は、第１の層及び第３の層のホスト材料のＬＵ
ＭＯ準位より高く、第１の層のＬＵＭＯ準位は、第３の層のホスト材料のＬＵＭＯ準位よ
り高く、また第２の層のＨＯＭＯ準位は、第１の層及び第３の層のホスト材料のＨＯＭＯ
準位より低く、第３の層のホスト材料のＨＯＭＯ準位は第１の層のＨＯＭＯ準位よりも低
いが、必ずしもこの限りではない。
【００２５】
また図２２では第４の層のＬＵＭＯ準位は、第３の層のホスト材料及び第５の層のＬＵ
ＭＯ準位より高く、第５の層のＬＵＭＯ準位は、第３の層のホスト材料のＬＵＭＯ準位よ
り高く、また第４の層のＨＯＭＯ準位は、第３の層のホスト材料及び第５の層のＨＯＭＯ
準位より低く、第３の層のホスト材料のＨＯＭＯ準位は、第５の層のＨＯＭＯ準位よりも
低いが、必ずしもこの限りではない。
【００２６】
ただし第２の層のＬＵＭＯ準位と第４の層のＬＵＭＯ準位、第２の層のＨＯＭＯ準位と
第４の層のＨＯＭＯ準位、第１の層のＬＵＭＯ準位と第５の層のＬＵＭＯ準位、第１の層
のＨＯＭＯ準位と第５の層のＨＯＭＯ準位は、それぞれ同じであっても違っていても構わ
ない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、発光層に含まれる発光中心材料やホスト材料の励起エネルギーがエネル
ギーギャップの小さい層に移動してしまうことを防ぐことができる。そのため発光が減少
してしまったり、発光の色純度の低下してしまったりすることを抑制することが可能とな
る。
【００２８】
本発明によって、発光効率の改善された発光素子を提供することができるようになる。
【００２９】
また、本発明によって、駆動電圧が低減された発光素子を提供することができるように
なる。
【００３０】
また、本発明によって、駆動時間に対する劣化の度合いが改善された発光素子を提供す
ることができるようになる。
【００３１】
また、本発明によって消費電力の低減された発光装置または電子機器を提供することが
できるようになる。
【００３２】
また、本発明によって、表示部における信頼性の高い発光装置または電子機器を提供す
ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の発光素子を表す図。
【図２】本発明の発光素子を表す図。
【図３】本発明の発光素子を表す図。
【図４】本発明のアクティブマトリクス型発光装置の作製方法を説明する断面図。
【図５】本発明のアクティブマトリクス型発光装置の作製方法を説明する断面図。
【図６】本発明の発光装置の断面図。
【図７】本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図８】本発明の発光装置の画素回路一例を示す図。
【図９】本発明の発光装置の画素回路一例を示す図。
【図１０】本発明の発光装置の保護回路の一例を示す図。
【図１１】本発明を適用可能な電子機器を例示した図。
【図１２】素子１乃至素子１０における第２の層のエネルギーギャップと電流効率との関係を示す図。
【図１３】素子１１乃至素子１４の輝度―電流効率特性を示す図。
【図１４】素子１１乃至素子１４の電圧―電流特性を示す図。
【図１５】素子１１乃至素子１４の電圧―輝度特性を示す図。
【図１６】素子１５及び素子１６の電流密度一定における駆動時間と輝度との関係を示す図。
【図１７】本発明の発光装置の上面図及び断面図。
【図１８】本発明のエネルギーギャップの大小を示す図。
【図１９】素子１７及び素子１８の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２０】素子１７及び素子１８の電圧−輝度特性を示す図。
【図２１】素子１７及び素子１８の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２２】本発明のエネルギーギャップの大小を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多く
の異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱すること
なくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従っ
て、本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。
【００３５】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の発光素子の構成の一つを表す模式図である。図１（Ａ）で表され
た本発明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０４との間に第１の層１０１、第
２の層１０２及び第３の層１０３からなる発光積層体を有している。また、第１の層１０
１、第２の層１０２及び第３の層１０３は第１の電極１００側から順に積層されている。
【００３６】
第１の層１０１は第１の電極１００から注入されたキャリアの輸送性が高い層であり（
キャリア輸送層）、第３の層１０３は所望の発光を得るための発光層である。発光層であ
る第３の層１０３は発光中心となる材料（発光中心材料）がホスト材料中に分散された構
成を有する。
【００３７】
第２の層１０２は第１の層１０１のエネルギーギャップより大きく且つホスト材料のエ
ネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有する。また、第２の層１０２は第１の電
極１００から注入されるキャリアを輸送することが可能な材料で形成する。また、第２の
層１０２はその膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であれば良く、好ましくはその膜厚が０
．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが望ましい
。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャッ
プを言い、薄膜状態における各材料の吸収スペクトルをＵＶ・可視光分光光度計を用いて
測定し、吸収スペクトルの長波長側の吸収端の波長から求めることとする。
【００３８】
このような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第２の電極１０
４より電位が高くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の
層１０１が輸送するキャリアは正孔であり、第２の層１０２は正孔を輸送することが可能
な材料で形成する。
【００３９】
第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の電圧
をかけた際に発光を得られる場合、第１の層１０１が輸送するキャリアは電子であり、第
２の層１０２は電子を輸送することが可能な材料で形成する。
【００４０】
なお、本明細書では第２の層１０２を膜として表現しているが、非常に薄いことから完
全な膜状にはなっておらず、第２の層１０２は島状に形成されている可能性がある。この
ような場合であっても本発明の構成は有効に機能する。また、本発明においては第２の層
１０２を形成する場合は、実際に第２の層を形成する際と同じ蒸着条件で蒸着時間対蒸着
膜厚の検量線を作製し、当該検量線上において所望の膜厚となる時間だけ蒸着することに
よって規定の膜厚の第２の層１０２が形成されたとみなす。
【００４１】
このような発光素子は電極から注入された電子及び正孔が発光層で再結合することによ
って発光中心材料が励起され、励起された発光中心材料が基底状態へ戻る際に発光を得る
ことができる。再結合による励起は、再結合によって直接発光中心材料が励起される場合
と、まず再結合によってホスト材料が励起され、その励起エネルギーが移動することによ
って発光中心材料が励起される場合とがある。
【００４２】
このとき、発光層に接して、発光層を構成する材料よりエネルギーギャップの小さい層
が形成されていると、発光層の発光中心材料やホスト材料の励起エネルギーが当該エネル
ギーギャップの小さい層に移動してしまう。隣接するエネルギーギャップの小さい層に発
光層から励起エネルギーが移動してしまうと、その分発光層から得られる発光が減少して
しまう上、もし、当該エネルギーギャップの小さい層が発光性であった場合、当該発光素
子から得られる光の色純度の低下も招いてしまう。
【００４３】
そのため、発光層に接して形成される層はホスト材料のエネルギーギャップより大きい
エネルギーギャップを有することが望ましい。実際の素子において発光層に接して形成さ
れる層はキャリアの輸送層、もしくはキャリアの注入及び輸送の両方を担う層であるが、
キャリアの輸送性もしくは注入性とエネルギーギャップの関係とを満足するような材料の
選択の幅はあまり広くない。特に大きいエネルギーギャップを必要とする青色発光素子に
おいては特にその幅はさらに狭い。
【００４４】
ここで、本発明の発光素子である図１（Ａ）に記載の発光素子では、発光層である第３
の層１０３とキャリア輸送層である第１の層１０１との間に第２の層１０２が形成されて
いる。第２の層１０２は上述したように、第１の層１０１のエネルギーギャップより大き
く且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、その膜厚が０
．１ｎｍ以上５ｎｍ未満、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ま
しくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下で形成される。
【００４５】
このような第２の層１０２を設けることによって、第３の層１０３のエネルギーギャッ
プが第１の層１０１のエネルギーギャップより小さくても第３の層１０３から第１の層１
０１への励起エネルギーの移動を有効に抑制することが可能となった結果、発光効率が向
上された発光素子を得ることができるようになる。
【００４６】
その上、第２の層１０２が形成さていない通常の素子と比較して駆動電圧の上昇がほと
んど無い発光素子を得ることができるようになる。また、第２の層１０２が存在すること
でキャリア輸送層である第１の層１０１に用いることができる材料の選択の幅を大幅に広
げることができる。
【００４７】
なお、第２の層１０２はエネルギーギャップの関係さえ満たしていればキャリア輸送性
が低くとも良く、キャリアを流すことができさえすれば良い。また、第２の層１０２の膜
厚が非常に薄いことから、従来では材料自身の信頼性が悪く、他の層として使用すると発
光素子自体の信頼性が低くなってしまっていたような材料であっても、発光素子の信頼性
を低下させることなく第２の層１０２の材料として用いることができることも本発明の大
きな特徴である。
【００４８】
本発明の発光素子はこのような第２の層１０２を有することによって、第３の層１０３
から第１の層１０１への、励起エネルギーの移動が抑制され、発光層で発光中心材料が効
率よく発光することができるようになることから、発光効率が向上する。発光効率が向上
することによって従来より小さい電流で同じ輝度を得ることができるようになり、発光素
子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子を得ることができるようになる。また
、駆動電圧も低減させることができる。なお、本発明の発光素子において、第２の層１０
２はその膜厚が非常に薄いことから、第２の層１０２を形成したことが原因となる駆動電
圧の上昇を招かないため、発光効率の向上に伴う駆動電圧の低減効果がより顕著となる。
【００４９】
本発明のような発光素子では、発光層である第３の層１０３の層における発光領域は一
部のケースで第３の層１０３の膜厚方向に均一もしくは膜厚の中央に存在することがある
が、ほとんどのケースにおいて膜厚方向のどちらかの表面近傍に偏って存在する。このこ
とから、第２の層１０２は当該発光領域が偏っている側に設けられることが好ましい。
【００５０】
第１の電極１００、第２の電極１０４は光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材
料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効
率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成
すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。なお、発光層である第３の層１
０３からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極には仕事関数の大きい（仕事関数４
．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また、発光を得る際に低い電圧をかけ
る方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）導電材料を用いることが望
ましいが、キャリアの注入性に有利な材料を低い電圧をかける方の電極に接して設けるこ
とによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用いることもできる。
【００５１】
これら電極の材料としては金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物金属
、化合物、合金を用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、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）、
リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ス
トロンチウム（Ｓｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウムと
シリコンからなる合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンからなる合金（Ａｌ−Ｔｉ
）、アルミニウム、シリコン、銅からなる合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等の合金、または窒
化チタン（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、インジウム錫酸化物（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ
ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（本明細書ではＩＴＳＯと
いう）、酸化インジウムに、さらに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したター
ゲットを用いて形成されたもの（本明細書ではＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉ
ｄｅ）という）等の金属酸化物などを用いることができる。
【００５２】
なお、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ等は透光性を有する導電材料であるため、発光を取り
出す方の電極材料として好適に用いることができる。また、アルミニウムや銀など厚膜で
形成すると非透光性であるが、薄膜化すると透光性を有するようになるため、アルミニウ
ムや銀の薄膜を、透光性を有する電極として用いることもできる。なお、アルミニウムや
銀等は反射率が高いため、ある程度以上の膜厚で形成することによって反射電極として用
いることもできる。これらの電極はスパッタ法、蒸着法など公知の方法によって形成する
ことができる。
【００５３】
第１の層１０１は、第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が高くなるよう
に、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、正孔輸送性の高い材料で形成する
。逆に第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の
電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の層１０１は電子輸送性の高い材料で形成す
る。
【００５４】
正孔輸送性の高い材料としては具体的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−
Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチル
フェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−ト
リス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’
，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルア
ミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルア
ミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５
−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，
４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、フ
タロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタ
ロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等が挙げられる。また、以上に述べた物質から成る層を二
以上組み合わせて形成した多層構造の層であってもよい。
【００５５】
電子輸送性の高い材料としては具体的にはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（
略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌ
ｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：Ｂｅ
Ｂｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニ
ウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］
亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾ
ラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）等の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−
ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３
−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−
イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、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−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェ
ニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ））、バソフェナントロリン
（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）、４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（
略称：ＢｚＯｓ）等が挙げられる。また、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わ
せて形成した多層構造の層であってもよい。第１の層１０１は蒸着法など公知の方法によ
って形成すれば良い。
【００５６】
第２の層１０２は第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が高くなるように
、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、正孔を流すことが可能な材料で形成
する。逆に第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以
上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、第２の層１０２は電子を流すことが可能な材
料で形成する。
【００５７】
正孔、もしくは電子を流すことが可能な材料とは、ブロッキング材料のようにそのキャ
リアの流れを妨げてしまう材料以外の材料のことを言い、移動度は非常に低くともかまわ
ない。このような材料のうち第１の層１０１のエネルギーギャップより大きく、ホスト材
料のエネルギーギャップ以上である材料を第２の層１０２として用いればよい。
【００５８】
第１の層１０１、ホスト材料によっても異なってくるが、正孔を流すことが可能な材料
としては例えば４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、２，７
−ジ（Ｎ−カルバゾリル）−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＳＦＤＣｚ）、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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、２，７−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ−カルバゾリル
）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＹＧＡ
ＳＦ）、１，３，５−トリ（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ＴＣｚＢ）、４，４’
，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）等をあげる
ことができる。
【００５９】
また電子を流すことが可能な材料としてはビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベン
ゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニ
ル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ｐｐ）２）、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−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２
−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５
−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ０１）
、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチ
ルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：Ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロ
リン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）等を挙げることができる。
【００６０】
もちろんこれらは例示であり本発明に用いることができる材料はこれらに限られない。
なお、発光中心材料のＨＯＭＯ準位と第２の層１０２のＬＵＭＯ準位、もしくは発光中心
材料のＬＵＭＯ準位と第２の層１０２のＨＯＭＯ準位が近いとエキサイプレックスが形成
されてしまい、発光効率が低下してしまう恐れがある。エキサイプレックス形成による発
光効率の低下を防ぐ為には、エキサイプレックスが形成されない程度に発光中心材料のＨ
ＯＭＯ準位と第２の層１０２のＬＵＭＯ準位、もしくは発光中心材料のＬＵＭＯ準位と第
２の層１０２のＨＯＭＯ準位が離れている材料を選択することが好ましい。第２の層１０
２は蒸着法など公知の方法によって形成すればよい。
【００６１】
第３の層１０３はホスト材料中に、当該ホスト材料よりエネルギーギャップの小さい発
光中心物質を分散して形成されており、発光中心物質とホスト材料とを共蒸着して形成す
ることができる。
【００６２】
発光中心物質について特に限定はなく、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし
得る物質を用いればよい。具体的には、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメ
チレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−
９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２
−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−９−ジュロリジン−９−イル）
エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−
ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル
］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−
ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）
エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発
光を呈する物質を用いることができる。
【００６３】
また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ
）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：
Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈す
る物質を用いることができる。
【００６４】
また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブ
チルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフ
ェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（
略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガ
リウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェ
ノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、９−（４−｛Ｎ−［４−（９−カルバゾリル
）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−１０−フェニルアントラセン（略称：
ＹＧＡＰＡ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈
する物質を用いることができる。
【００６５】
以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス［２−（３，５−ビス（トリフルオロメ
チル）フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：
Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリ
ジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃ
ａｃ））、ビス［２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジ
ウム（ＩＩＩ）ピコリナート（ＦＩｒ（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−
Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光を発光する物質も発光性の
物質として用いることができる。
【００６６】
また、ホスト材料については、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ
−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４
’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、
ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［
２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）、９−
［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ
）等の金属錯体等を用いることができる。
【００６７】
（実施の形態２）
図１（Ｂ）は本発明の発光素子の構成の一つを表す模式図である。図１（Ｂ）で表され
た本発明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０４との間に第１の層１０１、第
２の層１０２及び第３の層１０３からなる発光積層体を有している。図１（Ｂ）と図１（
Ａ）との違いは、図１（Ｂ）においては第１の電極１００側から第３の層１０３、第２の
層１０２及び第１の層１０１がこの順に積層されている構造である点である。本発明はこ
のような構造であっても良い。
【００６８】
第１の層１０１は第２の電極１０４から注入されたキャリアの輸送性が高い層であり（
キャリア輸送層）、第３の層１０３は所望の発光を得るための発光層である。発光層であ
る第３の層１０３は発光中心となる材料（発光中心材料）がホスト材料中に分散された構
成を有する。
【００６９】
第２の層１０２は第１の層１０１のエネルギーギャップより大きく且つホスト材料のエ
ネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有する。また、第２の層１０２は第２の電
極１０４から注入されるキャリアを輸送することが可能な材料で形成する。また、第２の
層１０２はその膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であれば良く、好ましくはその膜厚が０
．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが望ましい
。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャッ
プを言う。
【００７０】
このような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第２の電極１０
４より電位が高くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の
層１０１が輸送するキャリアは電子であり、第１の層１０１は電子輸送層となり、電子輸
送性の高い材料で形成する。また、第２の層１０２は電子を輸送することが可能な材料で
形成する。
【００７１】
逆に第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の
電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の層１０１が輸送するキャリアは正孔であり
、第１の層１０１は正孔輸送層となり、正孔輸送性の高い材料で形成する。また、第２の
層１０２は正孔を輸送することが可能な材料で形成する。
【００７２】
第２の層１０２に用いることが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様であるため繰
り返しとなる説明を省略する。また、第１の層１０１としてもちいられる正孔輸送性の高
い材料又は電子輸送性の高い材料についても具体例は実施の形態１と同じである。
【００７３】
なお、本明細書では第２の層１０２を膜として表現しているが、非常に薄いことから完
全な膜状にはなっておらず、第２の層１０２は島状に形成されている可能性がある。この
ような場合であっても本発明の構成は有効に機能する。また、本発明においては第２の層
１０２を形成する場合は、実際に第２の層を形成する際と同じ蒸着条件で蒸着時間対蒸着
膜厚の検量線を作製し、当該検量線上において所望の膜厚となる時間だけ蒸着することに
よって規定の膜厚の第２の層１０２が形成されたとみなす。
【００７４】
ここで、本発明の発光素子である図１（Ｂ）に記載の発光素子では、発光層である第３
の層１０３とキャリア輸送層である第１の層１０１との間に第２の層１０２が形成されて
いる。第２の層１０２は上述したように、第１の層１０１のエネルギーギャップより大き
く且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、その膜厚が０
．１ｎｍ以上５ｎｍ未満、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ま
しくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下で形成される。
【００７５】
このような第２の層１０２を設けることによって、第３の層１０３のエネルギーギャッ
プが第１の層１０１のエネルギーギャップより小さくても第３の層１０３から第１の層１
０１への励起エネルギーの移動を有効に抑制することが可能となった結果、発光効率が向
上された発光素子を得ることができるようになる。
【００７６】
その上、第２の層１０２が形成さていない通常の素子と比較して駆動電圧の上昇がほと
んど無い発光素子を得ることができるようになる。また、第２の層１０２が存在すること
でキャリア輸送層である第１の層１０１に用いることができる材料の選択の幅を大幅に広
げることができる。
【００７７】
なお、第２の層１０２はエネルギーギャップの関係さえ満たしていればキャリア輸送性
が低くとも良く、キャリアを流すことができさえすれば良い。また、第２の層１０２の膜
厚が非常に薄いことから、従来では材料自身の信頼性が悪く、他の層として使用すると発
光素子自体の信頼性が低くなってしまっていたような材料であっても、発光素子の信頼性
を低下させることなく第２の層１０２の材料として用いることができることも本発明の大
きな特徴の一つである。
【００７８】
本発明の発光素子はこのような第２の層１０２を有することによって、第３の層１０３
から第１の層１０１への、励起エネルギーの移動が抑制され、発光層で発光中心材料が効
率よく発光することができるようになることから、発光効率が向上する。発光効率が向上
することによって従来より小さい電流で同じ輝度を得ることができるようになり、発光素
子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子を得ることができるようになる。また
、駆動電圧も低減させることができる。
【００７９】
なお、本発明の発光素子において、第２の層１０２はその膜厚が非常に薄いことから、
第２の層１０２を形成したことが原因となる駆動電圧の上昇を招かないため、発光効率の
向上に伴う駆動電圧の低減効果がより顕著となる。
【００８０】
第１の電極１００、第２の電極１０４は光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材
料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効
率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成
すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。
【００８１】
なお、発光層である第３の層１０３からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極に
は仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また
、発光を得る際に低い電圧をかける方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ
以下）導電材料を用いることが望ましいが、キャリアの注入性に有利な材料を低い電圧を
かける方の電極に接して設けることによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用
いることもできる。これら電極の具体的な材料としては実施の形態１で述べたものと同様
であるため、繰り返しとなる説明を省略する。
【００８２】
また、発光中心物質、ホスト材料についても実施の形態１で述べたものと同様である。
【００８３】
なお、本実施の形態において説明した以外の事項については、実施の形態１と同じであ
るので、実施の形態１の説明を参照されたい。
【００８４】
（実施の形態３）
図２（Ａ）は本発明の発光素子の構成の一つを表す模式図である。図２（Ａ）で表され
た本発明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０４との間に第１の層１０１、第
２の層１０２、第３の層１０３及び第４の層１０５からなる発光積層体を有している。図
２（Ａ）と図１（Ａ）との違いは第３の層１０３と第２の電極１０４との間に第４の層１
０５が設けられている点である。本発明はこのような構造であっても良い。
【００８５】
第１の層１０１は第１の電極１００から注入されたキャリアの輸送性が高い層、もしく
は注入性及び輸送性がどちらも高い層であり、第４の層１０５は第２の電極１０４から注
入されたキャリアの輸送性が高い層である（キャリア輸送層）。第３の層１０３は所望の
発光を得るための発光層である。発光層である第３の層１０３は発光中心となる材料（発
光中心材料）がホスト材料中に分散された構成を有する。
【００８６】
第２の層１０２は第１の層１０１のエネルギーギャップより大きく且つホスト材料のエ
ネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有する。また、第２の層１０２は第１の電
極１００から注入されるキャリアを輸送することが可能な材料で形成する。また、第２の
層１０２はその膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であれば良く、好ましくはその膜厚が０
．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが望ましい
。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャッ
プを言う。
【００８７】
第４の層１０５が設けられることによって、第２の電極１０４からよりスムーズにキャ
リアを注入及び輸送することができる。
【００８８】
このような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第２の電極１０
４より電位が高くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の
層１０１が輸送するキャリアは正孔であり、第１の層１０１は正孔輸送層となり、正孔輸
送性の高い材料で形成する。また、第４の層１０５が輸送するキャリアは電子であり、第
４の層は電子輸送層となり、電子輸送性の高い材料で形成する。また、第２の層１０２は
正孔を輸送することが可能な材料で形成する。
【００８９】
第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の電圧
をかけた際に発光を得られる場合、第１の層１０１が輸送するキャリアは電子であり、第
１の層１０１は電子輸送層となり電子輸送性の高い材料で形成する。また、第４の層１０
５が輸送するキャリアは正孔であり、第４の層１０５は正孔輸送層となり、正孔輸送性の
高い材料で形成する。また、第２の層１０２は電子を輸送することが可能な材料で形成す
る。
【００９０】
第２の層１０２に用いることが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様であるため繰
り返しとなる説明を省略する。また、第１の層１０１としてもちいられる正孔輸送性の高
い材料又は電子輸送性の高い材料についても具体例は実施の形態１と同じである。なお、
第４の層１０５に用いられる正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い材料については
実施の形態１の第１の層１０１の材料として挙げた正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性
の高い材料と同じであるので該当する記載を参照されたい。
【００９１】
なお、本明細書では第２の層１０２を膜として表現しているが、非常に薄いことから完
全な膜状にはなっておらず、第２の層１０２は島状に形成されている可能性がある。この
ような場合であっても本発明の構成は有効に機能する。また、本発明においては第２の層
１０２を形成する場合は、実際に第２の層を形成する際と同じ蒸着条件で蒸着時間対蒸着
膜厚の検量線を作製し、当該検量線上において所望の膜厚となる時間だけ蒸着することに
よって規定の膜厚の第２の層１０２が形成されたとみなす。
【００９２】
ここで、本発明の発光素子である図２（Ａ）に記載の発光素子では、発光層である第３
の層１０３とキャリア輸送層である第１の層１０１との間に第２の層１０２が形成されて
いる。第２の層１０２は上述したように、第１の層１０１のエネルギーギャップより大き
く且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、その膜厚が０
．１ｎｍ以上５ｎｍ未満、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ま
しくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下で形成される。
【００９３】
このような第２の層１０２を設けることによって、第３の層１０３のエネルギーギャッ
プが第１の層１０１のエネルギーギャップより小さくても第３の層１０３から第１の層１
０１への励起エネルギーの移動を有効に抑制することが可能となった結果、発光効率が向
上された発光素子を得ることができるようになる。
【００９４】
その上、第２の層１０２が形成さていない通常の素子と比較して駆動電圧の上昇がほと
んど無い発光素子を得ることができるようになる。また、第２の層１０２が存在すること
でキャリア輸送層である第１の層１０１に用いることができる材料の選択の幅を大幅に広
げることができる。
【００９５】
なお、第２の層１０２はエネルギーギャップの関係さえ満たしていればキャリア輸送性
が低くとも良く、キャリアを流すことができさえすれば良い。また、第２の層１０２の膜
厚が非常に薄いことから、従来では材料自身の信頼性が悪く、他の層として使用すると発
光素子自体の信頼性が低くなってしまっていたような材料であっても、発光素子の信頼性
を低下させることなく第２の層１０２の材料として用いることができることも本発明の大
きな特徴の一つである。
【００９６】
本発明の発光素子はこのような第２の層１０２を有することによって、第３の層１０３
から第１の層１０１への、励起エネルギーの移動が抑制され、発光層で発光中心材料が効
率よく発光することができるようになることから、発光効率が向上する。発光効率が向上
することによって従来より小さい電流で同じ輝度を得ることができるようになり、発光素
子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子を得ることができるようになる。また
、駆動電圧も低減させることができる。なお、本発明の発光素子において、第２の層１０
２はその膜厚が非常に薄いことから、第２の層１０２を形成したことが原因となる駆動電
圧の上昇を招かないため、発光効率の向上に伴う駆動電圧の低減効果がより顕著となる。
【００９７】
第１の電極１００、第２の電極１０４は光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材
料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効
率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成
すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。なお、発光層である第３の層１
０３からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極には仕事関数の大きい（仕事関数４
．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また、発光を得る際に低い電圧をかけ
る方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）導電材料を用いることが望
ましいが、キャリアの注入性に有利な材料を低い電圧をかける方の電極に接して設けるこ
とによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用いることもできる。これら電極の
具体的な材料としては実施の形態１で述べたものと同様であるため、繰り返しとなる説明
を省略する。
【００９８】
また、発光中心物質、ホスト材料についても実施の形態１で述べたものと同様である。
【００９９】
なお、本実施の形態において説明した以外の事項については、実施の形態１と同じであ
るので、実施の形態１の説明を参照されたい。
【０１００】
（実施の形態４）
図２（Ｂ）は本発明の発光素子の構成の一つを表す模式図である。図２（Ｂ）で表され
た本発明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０４との間に第１の層１０１、第
２の層１０２、第３の層１０３及び第４の層１０５からなる発光積層体を有している。図
２（Ａ）と図２（Ｂ）との違いは、図２（Ｂ）においては第１の電極１００側から第４の
層１０５、第３の層１０３、第２の層１０２及び第１の層１０１がこの順に積層されてい
る構造である点である。本発明はこのような構造であっても良い。
【０１０１】
第１の層１０１は第２の電極１０４から注入されたキャリアの輸送性が高い層であり、
第４の層１０５は第１の電極１００から注入されたキャリアの輸送性が高い層である（キ
ャリア輸送層）。第３の層１０３は所望の発光を得るための発光層である。発光層である
第３の層１０３は発光中心となる材料（発光中心材料）がホスト材料中に分散された構成
を有する。
【０１０２】
第２の層１０２は第１の層１０１のエネルギーギャップより大きく且つホスト材料のエ
ネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有する。また、第２の層１０２は第２の電
極１０４から注入されるキャリアを輸送することが可能な材料で形成する。また、第２の
層１０２はその膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であれば良く、好ましくはその膜厚が０
．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが望ましい
。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位との間のエネルギーギャッ
プを言う。
【０１０３】
第４の層１０５が設けられることによって、第１の電極１００からよりスムーズにキャ
リアを注入及び輸送することができる。
【０１０４】
このような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第２の電極１０
４より電位が高くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の
層１０１が輸送するキャリアは電子であり、第１の層１０１は電子輸送層となり、電子輸
送性の高い材料で形成する。また、第４の層１０５が輸送するキャリアは正孔であり、第
４の層１０５は正孔輸送層となり、正孔輸送性の高い材料で形成する。また、第２の層１
０２は電子を輸送することが可能な材料で形成する。
【０１０５】
逆に第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の
電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の層１０１が輸送するキャリアは正孔であり
、第１の層１０１は正孔輸送層となり、正孔輸送性の高い材料で形成する。また、第４の
層１０５が輸送するキャリアは電子であり、第４の層１０５は電子輸送層となり、電子輸
送性の高い材料で形成する。また、第２の層１０２は正孔を輸送することが可能な材料で
形成する。
【０１０６】
なお、第２の層１０２に用いることが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様である
ため繰り返しとなる説明を省略する。また、第１の層１０１としてもちいられる電子輸送
性の高い材料又は正孔輸送性の高い材料についても具体例は実施の形態１と同じである。
なお、第４の層１０５に用いられる正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い材料につ
いては実施の形態１の第１の層１０１の材料として挙げた正孔輸送性の高い材料又は電子
輸送性の高い材料と同じであるので該当する記載を参照されたい。
【０１０７】
なお、本明細書では第２の層１０２を膜として表現しているが、非常に薄いことから完
全な膜状にはなっておらず、第２の層１０２は島状に形成されている可能性がある。この
ような場合であっても本発明の構成は有効に機能する。また、本発明においては第２の層
１０２を形成する場合は、実際に第２の層を形成する際と同じ蒸着条件で蒸着時間対蒸着
膜厚の検量線を作製し、当該検量線上において所望の膜厚となる時間だけ蒸着することに
よって規定の膜厚の第２の層１０２が形成されたとみなす。
【０１０８】
ここで、本発明の発光素子である図２（Ｂ）に記載の発光素子では、発光層である第３
の層１０３とキャリア輸送層である第１の層１０１との間に第２の層１０２が形成されて
いる。第２の層１０２は上述したように、第１の層１０１のエネルギーギャップより大き
く且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、その膜厚が０
．１ｎｍ以上５ｎｍ未満、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ま
しくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下で形成される。
【０１０９】
このような第２の層１０２を設けることによって、第３の層１０３のエネルギーギャッ
プが第１の層１０１のエネルギーギャップより大きくても第３の層１０３から第１の層１
０１への励起エネルギーの移動を有効に抑制することが可能となった結果、発光効率が向
上された発光素子を得ることができるようになる。
【０１１０】
その上、第２の層１０２が形成さていない通常の素子と比較して駆動電圧の上昇がほと
んど無い発光素子を得ることができるようになる。また、第２の層１０２が存在すること
でキャリア輸送層である第１の層１０１に用いることができる材料の選択の幅を大幅に広
げることができる。
【０１１１】
なお、第２の層１０２はエネルギーギャップの関係さえ満たしていればキャリア輸送性
が低くとも良く、キャリアを流すことができさえすれば良い。また、第２の層１０２の膜
厚が非常に薄いことから、従来では材料自身の信頼性が悪く、他の層として使用すると発
光素子自体の信頼性が低くなってしまっていたような材料であっても、発光素子の信頼性
を低下させることなく第２の層１０２の材料として用いることができることも本発明の大
きな特徴の一つである。
【０１１２】
本発明の発光素子はこのような第２の層１０２を有することによって、第３の層１０３
から第１の層１０１への、励起エネルギーの移動が抑制され、発光層で発光中心材料が効
率よく発光することができるようになることから、発光効率が向上する。発光効率が向上
することによって従来より小さい電流で同じ輝度を得ることができるようになり、発光素
子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子を得ることができるようになる。また
、駆動電圧も低減させることができる。なお、本発明の発光素子において、第２の層１０
２はその膜厚が非常に薄いことから、第２の層１０２を形成したことが原因となる駆動電
圧の上昇を招かないため、発光効率の向上に伴う駆動電圧の低減効果がより顕著となる。
【０１１３】
第１の電極１００、第２の電極１０４は光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材
料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効
率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成
すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。
【０１１４】
なお、発光層である第３の層１０３からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極には
仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また、
発光を得る際に低い電圧をかける方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以
下）導電材料を用いることが望ましいが、キャリアの注入性に有利な材料を低い電圧をか
ける方の電極に接して設けることによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用い
ることもできる。これら電極の具体的な材料としては実施の形態１で述べたものと同様で
あるため、繰り返しとなる説明を省略する。
【０１１５】
また、発光中心物質、ホスト材料についても実施の形態１で述べたものと同様である。
【０１１６】
なお、本実施の形態において説明した以外の事項については、実施の形態１と同じであ
るので、実施の形態１の説明を参照されたい。
【０１１７】
（実施の形態５）
図２（Ｃ）は本発明の発光素子の構成の一つを表す模式図である。図２（Ｃ）で表され
た本発明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０４との間に第１の層１０１、第
２の層１０２、第３の層１０３、第５の層１０６及び第４の層１０５からなる発光積層体
を有している。図２（Ｃ）と図２（Ａ）との違いは第３の層１０３と第４の層１０５との
間に第５の層１０６が設けられている点である。本発明はこのような構造であっても良い
。
【０１１８】
第１の層１０１は第１の電極１００から注入されたキャリアの輸送性が高い層であり、
第４の層１０５は第２の電極１０４から注入されたキャリアの輸送性が高い層である（キ
ャリア輸送層）。第３の層１０３は所望の発光を得るための発光層である。発光層である
第３の層１０３は発光中心となる材料（発光中心材料）がホスト材料中に分散された構成
を有する。
【０１１９】
第２の層１０２は第１の層１０１のエネルギーギャップより大きく且つホスト材料のエ
ネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有する。また、第２の層１０２は第１の電
極１００から注入されるキャリアを輸送することが可能な材料で形成する。
【０１２０】
第５の層１０６は第４の層１０５のエネルギーギャップより大きく且つホスト材料のエ
ネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有する。また、第５の層１０６は第２の電
極１０４から注入されるキャリアを輸送することが可能な材料で形成する。
【０１２１】
また、第２の層１０２及び第５の層１０６はその膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であ
れば良く、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以
上２ｎｍ以下であることが望ましい。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯ
ＭＯ準位との間のエネルギーギャップを言う。
【０１２２】
第５の層１０６が設けられることによって、第３の層１０３から第４の層１０５への励
起エネルギーの移動を抑制することができるようになり、発光効率がさらに向上する。こ
のような構成は発光領域が発光層である第３の層１０３の厚さ方向全てにわたって形成さ
れる場合に特に有効である。また、発光領域が発光層のどの部分に形成されているか不明
な場合も簡便に本発明を適用することができる構成である。
【０１２３】
このような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第２の電極１０
４より電位が高くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の
層１０１が輸送するキャリアは正孔であり、第１の層１０１は正孔輸送層となり、正孔輸
送性の高い材料で形成する。また、第４の層１０５が輸送するキャリアは電子であり、第
４の層は電子輸送層となり、電子輸送性の高い材料で形成する。また、第２の層１０２は
正孔を輸送することが可能な材料、第５の層１０６は電子を輸送することが可能な材料で
形成する。
【０１２４】
逆に第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の
電圧をかけた際に発光を得られる場合、第１の層１０１が輸送するキャリアは電子であり
、第１の層１０１は電子輸送層となり、電子輸送性の高い材料で形成する。また、第４の
層１０５が輸送するキャリアは正孔であり、第４の層１０５は正孔輸送層となり、正孔輸
送性の高い材料で形成する。また、第２の層１０２は電子を輸送することが可能な材料、
第５の層１０６は正孔を輸送することが可能な材料で形成する。
【０１２５】
なお、第２の層１０２に用いることが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様である
ため繰り返しとなる説明を省略する。第５の層１０６に用いることが可能な材料は第２の
層１０２に用いることが可能な材料と同様であるので説明を省略する。
【０１２６】
また、第１の層１０１としてもちいられる正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い
材料についても具体例は実施の形態１と同じである。なお、第４の層１０５に用いられる
正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い材料については実施の形態１の第１の層１０
１の材料として挙げた正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い材料と同じであるので
該当する記載を参照されたい。
【０１２７】
本明細書では第２の層１０２及び第５の層１０６を膜として表現しているが、非常に薄
いことから完全な膜状にはなっておらず、第２の層１０２及び第５の層１０６は島状に形
成されている可能性がある。このような場合であっても本発明の構成は有効に機能する。
また、本発明においては第２の層１０２及び第５の層１０６を形成する場合は、実際に第
２の層１０２及び第５の層１０６を形成する際と同じ蒸着条件で蒸着時間対蒸着膜厚の検
量線を作製し、当該検量線上において所望の膜厚となる時間だけ蒸着することによって規
定の膜厚の第２の層１０２及び第５の層１０６が形成されたとみなす。
【０１２８】
ここで、本発明の発光素子である図２（Ｃ）に記載の発光素子では、発光層である第３
の層１０３とキャリア輸送層である第１の層１０１との間に第２の層１０２が、第３の層
１０３と第４の層１０５の間に第５の層１０６が形成されている。上述したように、第２
の層１０２は第１の層１０１のエネルギーギャップより大きく且つホスト材料のエネルギ
ーギャップ以上のエネルギーギャップを有し、第５の層１０６は第４の層１０５のエネル
ギーギャップより大きく且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップ
を有し、膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ
以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下で形成される。
【０１２９】
このような第２の層１０２及び第５の層１０６を設けることによって、第３の層１０３
のエネルギーギャップが第１の層１０１又は第４の層１０５のエネルギーギャップより大
きくても、第３の層１０３から第１の層１０１や第４の層１０５への励起エネルギーの移
動を有効に抑制することが可能となった結果、発光効率が向上された発光素子を得ること
ができるようになる。
【０１３０】
その上、第２の層１０２及び第５の層１０６が形成さていない通常の素子と比較して駆
動電圧の上昇がほとんど無い発光素子を得ることができるようになる。また、第２の層１
０２又は第５の層１０６が存在することでキャリア輸送層である第１の層１０１や第４の
層１０５に用いることができる材料の選択の幅を大幅に広げることができる。
【０１３１】
なお、第２の層１０２及び第５の層１０６はエネルギーギャップの関係さえ満たしてい
ればキャリア輸送性が低くとも良く、キャリアを流すことができさえすれば良い。また、
第２の層１０２や第５の層１０６はその膜厚が非常に薄いことから、従来では材料自身の
信頼性が悪く、他の層として使用すると発光素子自体の信頼性が低くなってしまっていた
ような材料であっても、発光素子の信頼性を低下させることなく用いることができること
も本発明の大きな特徴の一つである。
【０１３２】
本発明の発光素子はこのような第２の層１０２及び第５の層１０６を有することによっ
て、第３の層１０３から第１の層１０１及び第４の層１０５への、励起エネルギーの移動
が抑制され、発光層で発光中心材料が効率よく発光することができるようになることから
、発光効率が向上する。発光効率が向上することによって従来より小さい電流で同じ輝度
を得ることができるようになり、発光素子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素
子を得ることができるようになる。また、駆動電圧も低減させることができる。なお、本
発明の発光素子において、第２の層１０２及び第５の層１０６はその膜厚が非常に薄いこ
とから、これらの層を形成したことが原因となる駆動電圧の上昇を招かないため、発光効
率の向上に伴う駆動電圧の低減効果がより顕著となる。
【０１３３】
第１の電極１００、第２の電極１０４は光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材
料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効
率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成
すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。
【０１３４】
なお、発光層である第３の層１０３からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極に
は仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また
、発光を得る際に低い電圧をかける方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ
以下）導電材料を用いることが望ましいが、キャリアの注入性に有利な材料を低い電圧を
かける方の電極に接して設けることによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用
いることもできる。これら電極の具体的な材料としては実施の形態１で述べたものと同様
であるため、繰り返しとなる説明を省略する。
【０１３５】
また、発光中心物質、ホスト材料についても実施の形態１で述べたものと同様である。
【０１３６】
なお、本実施の形態において説明した以外の事項については、実施の形態１と同じであ
るので、実施の形態１の説明を参照されたい。
【０１３７】
（実施の形態６）
図３は本発明の発光素子の構成の一つを表す模式図である。図３（Ａ）で表された本発
明の発光素子は第１の電極１００、第２の電極１０４との間に第１の層１０１、第２の層
１０２、第３の層１０３、第４の層１０５、第６の層１０７及び第７の層１０８からなる
発光積層体を有している。図３（Ａ）と図２（Ａ）との違いは第１の層１０１と第１の電
極１００との間に第６の層１０７が、第４の層１０５と第２の電極１０４との間に第７の
層１０８が設けられている点である。本発明はこのような構造であっても良い。
【０１３８】
さらに図３（Ｂ）と図２（Ｃ）の違いは、第１の層１０１と第１の電極１００との間に
第６の層１０７が、第４の層１０５と第２の電極１０４との間に第７の層１０８が設けら
れている点である。
【０１３９】
図３において、第１の層１０１は第１の電極１００から注入されたキャリアの輸送性が
高い層であり、第４の層１０５は第２の電極１０４から注入されたキャリアの輸送性が高
い層である（キャリア輸送層）。第３の層１０３は所望の発光を得るための発光層であり
、発光層である第３の層１０３は発光中心となる材料（発光中心材料）がホスト材料中に
分散された構成を有する。また、第６の層１０７は第１の電極１００からのキャリアの注
入に有利な層であり、第７の層１０８は第２の電極１０４からのキャリアの注入に有利な
層（キャリア注入層）である。
【０１４０】
図３（Ａ）において、第２の層１０２は第１の層１０１のエネルギーギャップより大き
く且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有する。
【０１４１】
また図３（Ｂ）において、第２の層１０２は第１の電極１００から注入されるキャリア
を輸送することが可能な材料で形成する。第５の層１０６は第４の層１０５のエネルギー
ギャップより大きく且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有
する。また、第５の層１０６は第２の電極１０４から注入されるキャリアを輸送すること
が可能な材料で形成する。
【０１４２】
また、第２の層１０２及び第５の層１０６はその膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満であ
れば良く、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以
上２ｎｍ以下であることが望ましい。なお、エネルギーギャップとはＬＵＭＯ準位とＨＯ
ＭＯ準位との間のエネルギーギャップを言う。
【０１４３】
キャリア注入層である第６の層１０７及び第７の層１０８はどちらか一方のみもしくは
両方形成されていても構わず、これらの層が形成されていることによって電極から発光積
層体にキャリアが注入されやすくなり、駆動電圧をより低下させることができる。
【０１４４】
図３（Ａ）のような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第２の
電極１０４より電位が高くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる場合
、第１の電極１００から注入されるキャリアは正孔であり、第６の層１０７は正孔注入層
となり正孔の注入に有利な材料で形成される。また、第１の層１０１は正孔輸送層となり
正孔輸送性の高い材料で形成する。また、第２の電極１０４から注入されるキャリアは電
子であり、第７の層１０８は電子注入層となり、電子の注入に有利な材料で形成される。
また、第４の層は電子輸送層となり、電子輸送性の高い材料で形成する。
【０１４５】
また、第２の層１０２は正孔を輸送することが可能な材料で形成する。なお、第２の層
１０２に用いることが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様であるため繰り返しとな
る説明を省略する。
【０１４６】
第１の電極１００の方に第２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の電圧
をかけた際に発光を得られる場合、第１の電極１００から注入されるキャリアは電子であ
り、第６の層１０７は電子注入層となり、電子の注入に有利な材料で形成される。また、
第１の層１０１は電子輸送層となり電子輸送性の高い材料で形成する。この際、第２の電
極１０４から注入されるキャリアは正孔であり、第７の層１０８は正孔注入層となり、正
孔の注入に有利な材料で形成される。また、第４の層１０５は正孔輸送層となり正孔輸送
性の高い材料で形成する。
【０１４７】
また、第２の層１０２は電子を輸送することが可能な材料で形成する。なお、第２の層
１０２に用いることが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様であるため繰り返しとな
る説明を省略する。
【０１４８】
また図３（Ｂ）のような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第
２の電極１０４より電位が高くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる
場合、第１の電極１００から注入されるキャリアは正孔であり、第６の層１０７は正孔注
入層となり正孔の注入に有利な材料で形成される。また、第１の層１０１は正孔輸送層と
なり正孔輸送性の高い材料で形成する。また、第２の電極１０４から注入されるキャリア
は電子であり、第７の層１０８は電子注入層となり、電子の注入に有利な材料で形成され
る。また、第４の層は電子輸送層となり、電子輸送性の高い材料で形成する。
【０１４９】
また、第２の層１０２は正孔を輸送することが可能な材料、第５の層１０６は電子を輸
送することが可能な材料で形成する。なお、第２の層１０２及び第５の層１０６に用いる
ことが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様であるため繰り返しとなる説明を省略す
る。
【０１５０】
また図３（Ｂ）のような構成を有する本発明の発光素子に、第１の電極１００の方に第
２の電極１０４より電位が低くなるように、一定以上の電圧をかけた際に発光を得られる
場合、第１の電極１００から注入されるキャリアは電子であり、第６の層１０７は電子注
入層となり、電子の注入に有利な材料で形成される。また、第１の層１０１は電子輸送層
となり電子輸送性の高い材料で形成する。この際、第２の電極１０４から注入されるキャ
リアは正孔であり、第７の層１０８は正孔注入層となり、正孔の注入に有利な材料で形成
される。また、第４の層１０５は正孔輸送層となり正孔輸送性の高い材料で形成する。
【０１５１】
また、第２の層１０２は電子を輸送することが可能な材料、第５の層１０６は正孔を輸
送することが可能な材料で形成する。なお、第２の層１０２及び第５の層１０６に用いる
ことが可能な材料の具体例は実施の形態１と同様であるため繰り返しとなる説明を省略す
る。
【０１５２】
また、第１の層１０１として用いられる正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い材
料についても具体例は実施の形態１と同じである。なお、第４の層１０５に用いられる正
孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い材料については実施の形態１の第１の層１０１
の材料として挙げた正孔輸送性の高い材料又は電子輸送性の高い材料と同じであるので該
当する記載を参照されたい。第６の層１０７及び第７の層１０８として用いることができ
る正孔注入に有利な材料及び電子注入に有利な材料は、各々第１の層１０１として挙げた
正孔輸送性の高い材料及び電子輸送性の高い材料を用いることができるが、第１の層１０
１、第４の層１０５より相対的にキャリアの注入性が高い材料を用いることが好ましい。
【０１５３】
また、正孔注入に有利な材料としては他に酸化バナジウムや酸化モリブデン、酸化ルテ
ニウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などでも良い。これらの酸化物に適当な有機
化合物を混合しても良い。あるいは、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効
であり、フタロシアニン（略称：Ｈ２−Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）
等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあ
り、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフ
ェン（略称：ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることができ
る。
【０１５４】
電子注入に有利な材料としては他にフッ化カルシウムなどのアルカリ土類金属塩、フッ
化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなどのアルカリ金属塩などが好適である。ある
いは、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）やバソキュプロイン
（略称：ＢＣＰ）などにリチウムなどのドナー性化合物を添加した層も用いることができ
る。
【０１５５】
なお、本明細書では第２の層１０２及び第５の層１０６を膜として表現しているが、非
常に薄いことから完全な膜状にはなっておらず、第２の層１０２及び第５の層１０６は島
状に形成されている可能性がある。このような場合であっても本発明の構成は有効に機能
する。また、本発明においては第２の層１０２及び第５の層１０６を形成する場合は、実
際に第２の層及び第５の層１０６を形成する際と同じ蒸着条件で蒸着時間対蒸着膜厚の検
量線を作製し、当該検量線上において所望の膜厚となる時間だけ蒸着することによって規
定の膜厚の第２の層１０２及び第５の層１０６が形成されたとみなす。
【０１５６】
ここで、本発明の発光素子である図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に記載の発光素子では、発
光層である第３の層１０３とキャリア輸送層である第１の層１０１との間に第２の層１０
２が形成されている。第２の層１０２は上述したように、第１の層１０１のエネルギーギ
ャップより大きく且つホスト材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーギャップを有し
、その膜厚が０．１ｎｍ以上５ｎｍ未満、好ましくはその膜厚が０．５ｎｍ以上３ｎｍ以
下、さらに好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下で形成される。
【０１５７】
このような第２の層１０２を設けることによって、第３の層１０３のエネルギーギャッ
プが第１の層１０１のエネルギーギャップより大きくても、第３の層１０３から第１の層
１０１への励起エネルギーの移動を有効に抑制することが可能となった結果、発光効率が
向上された発光素子を得ることができるようになる。
【０１５８】
また第５の層１０６を設けることによって、第３の層１０３のエネルギーギャップが第
４の層１０５のエネルギーギャップより大きくても、第３の層１０３から第４の層１０５
への励起エネルギーの移動を有効に抑制することが可能となった結果、発光効率が向上さ
れた発光素子を得ることができるようになる。
【０１５９】
またさらに、第２の層１０２または第５の層１０６の一方、もしくはその両方が形成さ
ていない通常の素子と比較して駆動電圧の上昇がほとんど無い発光素子を得ることができ
るようになる。また、第２の層１０２及び第５の層１０６が存在することでキャリア輸送
層である第１の層１０１及び第４の層１０５に用いることができる材料の選択の幅を大幅
に広げることができる。
【０１６０】
なお、第２の層１０２及び第５の層１０６はエネルギーギャップの関係さえ満たしてい
ればキャリア輸送性が低くとも良く、キャリアを流すことができさえすれば良い。また、
第２の層１０２及び第５の層１０６の膜厚が非常に薄いことから、従来では材料自身の信
頼性が悪く、他の層として使用すると発光素子自体の信頼性が低くなってしまっていたよ
うな材料であっても、発光素子の信頼性を低下させることなく第２の層１０２及び第５の
層１０６の材料として用いることができることも本発明の大きな特徴の一つである。
【０１６１】
本発明の発光素子はこのような第２の層１０２または第５の層１０６、もしくはその両
方を有することによって、第３の層１０３から第１の層１０１への、または第３の層１０
３から第４の層１０５への、もしくはその両方への励起エネルギーの移動が抑制され、発
光層で発光中心材料が効率よく発光することができるようになることから、発光効率が向
上する。発光効率が向上することによって従来より小さい電流で同じ輝度を得ることがで
きるようになり、発光素子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子を得ることが
できるようになる。
【０１６２】
また、駆動電圧も低減させることができる。なお、本発明の発光素子において、第２の
層１０２及び第５の層１０６はその膜厚が非常に薄いことから、第２の層１０２または第
５の層１０６、もしくはその両方を形成したことが原因となる駆動電圧の上昇を招かない
ため、発光効率の向上に伴う駆動電圧の低減効果がより顕著となる。
【０１６３】
第１の電極１００、第２の電極１０４は光を取り出す方の電極を透光性を有する導電材
料によって形成する。この際、他方の電極を反射率の高い材料で形成することによって効
率よく発光を取り出すことができる。また、両方の電極を透光性を有する導電材料で形成
すれば、発光素子の両側から光を取り出すこともできる。
【０１６４】
なお、発光層である第３の層１０３からの発光を得る際に高い電圧をかける方の電極に
は仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）導電材料を用いることが望ましく、また
、発光を得る際に低い電圧をかける方の電極には仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ
以下）導電材料を用いることが望ましいが、キャリアの注入性に有利な材料を低い電圧を
かける方の電極に接して設けることによって仕事関数に関わらず導電材料を電極として用
いることもできる。これら電極の具体的な材料としては実施の形態１で述べたものと同様
であるため、繰り返しとなる説明を省略する。
【０１６５】
また、発光中心物質、ホスト材料についても実施の形態１で述べたものと同様である。
【０１６６】
なお、本実施の形態において説明した以外の事項については、実施の形態１と同じであ
るので、実施の形態１の説明を参照されたい。
【０１６７】
また、第６の層１０７、第７の層１０８は、実施の形態１乃至実施の形態５と組み合わ
せて本発明の他の構成に適用することもできる。
【０１６８】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の発光装置について図４、図５を参照し、作製方法を示しな
がら説明する。なお、本実施の形態ではアクティブマトリクス型の発光装置を作製する例
を示したが、本発明はパッシブ型の発光装置についてももちろん適用することが可能であ
る。
【０１６９】
まず、基板５０上に第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂを形成した後、
さらに半導体層を第２の下地絶縁層５１ｂ上に形成する。
【０１７０】
基板５０の材料としてはガラス、石英やプラスチック（ポリイミド、アクリル、ポリエ
チレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホンな
ど）等を用いることができる。これら基板は必要に応じてＣＭＰ等により研磨してから使
用しても良い。本実施の形態においてはガラス基板を用いる。
【０１７１】
第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂは基板５０中のアルカリ金属やアル
カリ土類金属など、半導体膜の特性に悪影響を及ぼすような元素が半導体層中に拡散する
のを防ぐ為に設ける。材料としては酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒素を含む酸化ケイ素、酸
素を含む窒化ケイ素などを用いることができる。本実施の形態では第１の下地絶縁層５１
ａを窒化ケイ素で、第２の下地絶縁層５１ｂを酸化ケイ素で形成する。本実施の形態では
、下地絶縁層を第１の下地絶縁層５１ａ、第２の下地絶縁層５１ｂの２層で形成したが、
単層で形成してもかまわないし、２層以上の多層であってもかまわない。また、基板から
の不純物の拡散が気にならないようであれば下地絶縁層は設ける必要がない。
【０１７２】
続いて形成される半導体層は本実施の形態では非晶質ケイ素膜をレーザ結晶化して得る
。第２の下地絶縁層５１ｂ上に非晶質ケイ素膜を２５〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜６
０ｎｍ）の膜厚で形成する。作製方法としては公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶ
Ｄ法またはプラズマＣＶＤ法などが使用できる。その後、５００℃で１時間の加熱処理を
行い、水素出しをする。
【０１７３】
続いてレーザ照射装置を用いて非晶質ケイ素膜を結晶化して結晶質ケイ素膜を形成する
。本実施の形態のレーザ結晶化ではエキシマレーザを使用し、発振されたレーザビームを
光学系を用いて線状のビームスポットに加工し非晶質ケイ素膜に照射することで結晶質ケ
イ素膜とし、半導体層として用いる。
【０１７４】
非晶質ケイ素膜の他の結晶化の方法としては、他に、熱処理のみにより結晶化を行う方
法や結晶化を促進する触媒元素を用い加熱処理を行う事によって行う方法もある。結晶化
を促進する元素としてはニッケル、鉄、パラジウム、スズ、鉛、コバルト、白金、銅、金
などが挙げられ、このような元素を用いることによって熱処理のみで結晶化を行った場合
に比べ、低温、短時間で結晶化が行われるため、ガラス基板などへのダメージが少ない。
熱処理のみにより結晶化をする場合は、基板５０を熱に強い石英基板などにすればよい。
【０１７５】
続いて、必要に応じて半導体層にしきい値をコントロールする為に微量の不純物添加、
いわゆるチャネルドーピングを行う。要求されるしきい値を得る為にＮ型もしくはＰ型を
呈する不純物（リン、ボロンなど）をイオンドーピング法などにより添加する。
【０１７６】
その後、半導体層を所定の形状に成形し、島状の半導体層５２を得る。半導体層の成形
は半導体層にフォトレジストを塗布し、所定の形状を露光し、焼成及び現像することで半
導体層上にレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングをすることにより行
われる。
【０１７７】
続いて半導体層５２を覆うようにゲート絶縁層５３を形成する。ゲート絶縁層５３はプラ
ズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてケイ素を含む絶縁
層で形成する。本実施の形態では酸化ケイ素を用いて形成する。
【０１７８】
次いで、ゲート絶縁層５３上にゲート電極５４を形成する。ゲート電極５４はタンタル
、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブから選ばれた
元素、または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、
リン等の不純物元素をドーピングした多結晶ケイ素膜に代表される半導体膜を用いてもよ
い。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【０１７９】
また、本実施の形態ではゲート電極５４は単層で形成されているが、下層にタングステ
ン、上層にモリブデンなどの２層以上の積層構造でもかまわない。積層構造としてゲート
電極を形成する場合であっても前段で述べた材料を使用するとよい。また、その組み合わ
せも適宜選択すればよい。ゲート電極５４の加工はフォトレジストを用いたマスクを利用
し、エッチングをして行う。
【０１８０】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に高濃度の不純物を添加する。こ
れによって半導体層５２、ゲート絶縁層５３、及びゲート電極５４を含む薄膜トランジス
タ７０が形成される。
【０１８１】
なお、薄膜トランジスタの作製工程については特に限定されず、所望の構造のトランジ
スタを作製できるように適宜変更すればよい。
【０１８２】
本実施の形態では、レーザ結晶化を使用して結晶化した結晶性シリコン膜を用いたトッ
プゲートの薄膜トランジスタを用いたが、非晶質半導体膜を用いたボトムゲート型の薄膜
トランジスタを画素部に用いることも可能である。非晶質半導体はケイ素だけではなくシ
リコンゲルマニウムも用いることができ、シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニ
ウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【０１８３】
続いて、ゲート電極５４をマスクとして半導体層５２に不純物元素の添加を行う。不純
物元素は半導体層５２に一導電型を付与することができる元素であり、ｎ型の導電型を付
与する不純物元素としてはリン、ｐ型の導電型を付与する不純物元素としてはボロンなど
代表的に挙げられるが、発光素子の第１の電極を陽極として機能させる場合にはｐ型、陰
極として機能させる場合にはｎ型となるように不純物元素を選択することが望ましい。
【０１８４】
その後、ゲート電極５４、ゲート絶縁層５３を覆って絶縁膜（水素化膜）５９を窒化ケ
イ素により形成する。絶縁膜（水素化膜）５９を形成したら４８０℃で１時間程度加熱を
行って、不純物元素の活性化及び半導体層５２の水素化を行う。（図４（Ａ））
【０１８５】
続いて、絶縁膜（水素化膜）５９を覆う第１の層間絶縁層６０を形成する。第１の層間
絶縁層６０を形成する材料としては酸化ケイ素、アクリル、ポリイミド、Ｌｏｗ−ｋ材料
等をもちいるとよい。また、珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基として少
なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）、フルオロ基、又は少なく
とも水素を含む有機基及びフロオロ基を有する材料、いわゆるシロキサンを用いることも
できる。本実施の形態では酸化ケイ素膜を第１の層間絶縁層として形成した。（図４（Ｂ
））
【０１８６】
次に、半導体層５２に至るコンタクトホールを開口する。コンタクトホールはレジスト
マスクを用いて、半導体層５２が露出するまでエッチングを行うことで形成することがで
き、ウエットエッチング、ドライエッチングどちらでも形成することができる。なお、条
件によって一回でエッチングを行ってしまっても良いし、複数回に分けてエッチングを行
っても良い。また、複数回でエッチングする際は、ウエットエッチングとドライエッチン
グの両方を用いても良い。（図４（Ｃ））
【０１８７】
そして、当該コンタクトホールや第１の層間絶縁層６０を覆う導電層を形成する。当該導
電層を所望の形状に加工し、接続部６１ａ、配線６１ｂなどが形成される。この配線はア
ルミニウム、銅、アルミニウムと炭素とニッケルの合金、アルミニウムと炭素とモリブデ
ンの合金等の単層でも良いが、基板側からモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層
構造やチタン、アルミニウム。チタンやチタン、窒化チタン、アルミニウム、チタンとい
った構造でも良い。（図４（Ｄ））
【０１８８】
その後、接続部６１ａ、配線６１ｂ、第１の層間絶縁層６０を覆って第２の層間絶縁層
６３を形成する。第２の層間絶縁層６３の材料としては自己平坦性を有するアクリル、ポ
リイミド、シロキサンなどの塗布により成膜した膜が好適に利用できる。本実施の形態で
はシロキサンを第２の層間絶縁層６３として用いる。（図４（Ｅ））
【０１８９】
続いて第２の層間絶縁層６３上に窒化ケイ素などで絶縁層を形成してもよい。これは後
の画素電極のエッチングにおいて、第２の層間絶縁層６３が必要以上にエッチングされて
しまうのを防ぐ為に形成する。そのため、画素電極と第２の層間絶縁層のエッチングレー
トの比が大きい場合には特に設けなくとも良い。続いて、第２の層間絶縁層６３を貫通し
て接続部６１ａに至るコンタクトホールを形成する。
【０１９０】
そして当該コンタクトホールと第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）を覆って、透
光性を有する導電層を形成したのち、当該透光性を有する導電層を加工して薄膜発光素子
の第１の電極６４を形成する。ここで第１の電極６４は接続部６１ａと電気的に接触して
いる。
【０１９１】
第１の電極６４の材料としてはアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、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）、リチウム（Ｌｉ）
、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性を有する金属、又はアルミニウムとシリコンからなる
合金（Ａｌ−Ｓｉ）、アルミニウムとチタンからなる合金（Ａｌ−Ｔｉ）、アルミニウム
、シリコン及び銅からなる合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等それらの合金、または窒化チタン
（ＴｉＮ）等の金属材料の窒化物、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ケイ
素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した
ターゲットを用いて形成されたもの（本明細書ではＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏ
ｘｉｄｅ）という）等の金属化合物などにより形成することができる。
【０１９２】
また、発光を取り出す方の電極は透明性を有する導電膜により形成すれば良く、ＩＴＯ（
ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（本明細書で
はＩＴＳＯという）、酸化インジウムに、さらに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を
混合したターゲットを用いて形成されたもの（本明細書ではＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉ
ｎｃ  ｏｘｉｄｅ）という）などの金属化合物の他、Ａｌ、Ａｇ等金属の極薄膜を用いる
。また、第２の電極の方から発光を取り出す場合は第１の電極は反射率の高い材料（Ａｌ
、Ａｇ等）を用いることができる。本実施の形態ではＩＴＳＯを第１の電極６４として用
いた（図５（Ａ））。
【０１９３】
次に第２の層間絶縁層６３（もしくは絶縁層）及び第１の電極６４を覆って有機材料も
しくは無機材料からなる絶縁層を形成する。続いて当該絶縁層を第１の電極６４の一部が
露出するように加工し、隔壁６５を形成する。隔壁６５の材料としては、感光性を有する
有機材料（アクリル、ポリイミドなど）が好適に用いられるが、感光性を有さない有機材
料や無機材料で形成してもかまわない。また、隔壁６５の材料にチタンブラックやカーボ
ンナイトライドなどの黒色顔料や染料を分散材などを用いて分散し、隔壁６５を黒くする
ことでブラックマトリクス様に用いても良い。隔壁６５の第１の電極に向かう端面は曲率
を有し、当該曲率が連続的に変化するテーパー形状をしていることが望ましい（図５（Ｂ
））。
【０１９４】
次に、発光積層体６６を形成し、続いて発光積層体６６を覆う第２の電極６７を形成す
る。これによって第１の電極６４と第２の電極６７との間に発光積層体６６を挟んでなる
発光素子９３を作製することができ、第１の電極に第２の電極より高い電圧をかけること
によって発光を得ることができる。第２の電極６７の形成に用いられる電極材料としては
第１の電極の材料と同様の材料を用いることができる。本実施の形態ではアルミニウムを
第２の電極として用いた。
【０１９５】
また、発光積層体６６は、蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、ディップコー
ト法など公知の方法によって形成されればよい。発光積層体６６は実施の形態１乃至実施
の形態６で述べたような構成を有する。また、発光積層体に用いる材料としては、通常、
有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物か
らなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
【０１９６】
その後、プラズマＣＶＤ法により窒素を含む酸化ケイ素膜をパッシベーション膜として
形成する。窒素を含む酸化ケイ素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ
２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化ケイ素膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される
酸化窒化ケイ素膜、あるいはＳｉＨ４、Ｎ２ＯをＡｒで希釈したガスから形成される酸化
窒化ケイ素膜を形成すれば良い。
【０１９７】
また、パッシベーション膜としてＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素
化ケイ素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は単層構造に限定されるも
のではなく、他のケイ素を含む絶縁層を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い
。また、窒化炭素膜と窒化ケイ素膜の多層膜やスチレンポリマーの多層膜、窒化ケイ素膜
やダイヤモンドライクカーボン膜を窒素を含む酸化ケイ素膜の代わりに形成してもよい。
【０１９８】
続いて発光素子を水などの劣化を促進する物質から保護するために、表示部の封止を行
う。対向基板を封止に用いる場合は、絶縁性のシール材により、外部接続部が露出するよ
うに貼り合わせる。対向基板と素子基板との間の空間には乾燥した窒素などの不活性気体
を充填しても良いし、シール材を画素部全面に塗布しそれにより対向基板を貼り合わせて
も良い。シール材には紫外線硬化樹脂などを用いると好適である。シール材には乾燥剤や
基板間のギャップを一定に保つための粒子を混入しておいても良い。続いて外部接続部に
フレキシブル配線基板を貼り付けることによって、発光装置が完成する。
【０１９９】
以上のように作製した発光装置の構成の１例を図６を参照しながら説明する。なお、形が
異なっていても同様の機能を示す部分には同じ符号を付し、その説明を省略する部分もあ
る。本実施の形態では、ＬＤＤ構造を有する薄膜トランジスタ７０が接続部６１ａを介し
て発光素子９３に接続している。
【０２００】
図６（Ａ）は第１の電極６４が透光性を有する導電膜により形成されており、基板５０
側に発光積層体６６より発せられた光が取り出される構造である。なお９４は対向基板で
あり、発光素子９３が形成された後、シール材などを用い、基板５０に固着される。対向
基板９４と素子との間に透光性を有する樹脂８８等を充填し、封止することによって発光
素子９３が水分により劣化することを防ぐ事ができる。また、樹脂８８が吸湿性を有して
いることが望ましい。さらに樹脂８８中に透光性の高い乾燥剤８９を分散させるとさらに
水分の影響を抑えることが可能になるためさらに望ましい形態である。
【０２０１】
図６（Ｂ）は第１の電極６４と第２の電極６７両方が透光性を有する導電膜により形成
されており、基板５０及び対向基板９４の両方に光を取り出すことが可能な構成となって
いる。また、この構成では基板５０と対向基板９４の外側に偏光板９０を設けることによ
って画面が透けてしまうことを防ぐことができ、視認性が向上する。偏光板９０の外側に
は保護フィルム９１を設けると良い。
【０２０２】
なお、表示機能を有する本発明の発光装置には、アナログのビデオ信号、デジタルのビ
デオ信号のどちらを用いてもよい。デジタルのビデオ信号を用いる場合はそのビデオ信号
が電圧を用いているものと、電流を用いているものとに分けられる。発光素子の発光時に
おいて、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがあり、ビデオ
信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる
電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される
電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加
される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電
流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発
明の発光装置及びその駆動方法には、上記したどの駆動方法を用いてもよい。
【０２０３】
このような構成を有する本発明の発光装置は信頼性が高い発光装置である。また、この
ような構成を有する本発明の発光装置は消費電力の小さい発光装置である。
【０２０４】
（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の発光装置であるパネルの外観について図７を用いて説明す
る。図７（Ａ）は基板上に形成されたトランジスタおよび発光素子を対向基板４００６と
の間に形成したシール材によって封止したパネルの上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ
）のＡ−Ａ’における断面図に相応する。また、このパネルに搭載されている発光素子の
有する構成は、実施の形態２に示したような構成である。
【０２０５】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線駆動回
路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また、画素部４０
０２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４の上に対向基板４００６が設
けられている。よって画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４０
０４とは基板４００１とシール材４００５と対向基板４００６とによって充填材４００７
と共に密封されている。
【０２０６】
また、基板４００１上に設けられた画素部４００２と信号線駆動回路４００３と走査線
駆動回路４００４とは薄膜トランジスタを複数有しており、図７（Ｂ）では信号線駆動回
路４００３に含まれる薄膜トランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれる薄膜トラ
ンジスタ４０１０とを示す。
【０２０７】
また、発光素子４０１１は、薄膜トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。
【０２０８】
また、引き回し配線４０１４は画素部４００２と信号線駆動回路４００３と、走査線駆
動回路４００４とに、信号、または電源電圧を層供給する為の配線に相当する。引き回し
配線４０１４は、引き回し配線４０１５を介して接続端子４０１６と接続されている。接
続端子４０１６はフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）４０１８が有する端子と異
方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０２０９】
なお、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化
樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ポリビニルクロライド、アクリル、ポリイミ
ド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラル、またはエチレンビニレンアセテ
ートを用いる事ができる。
【０２１０】
なお、本発明の発光装置は発光素子を有する画素部が形成されたパネルと、該パネルに
ＩＣが実装されたモジュールとをその範疇に含む。
【０２１１】
以上のような本発明の発光装置は、画素部を構成する発光素子として実施の形態１乃至
実施の形態６のいずれかに記載の発光素子を有している為、画素部の信頼性が高い発光装
置である。また、本発明の発光装置は画素部を構成する発光素子として実施の形態１乃至
実施の形態６のいずれかに記載の発光素子を有している為、消費電力の小さい発光装置で
ある。
【０２１２】
本実施の形態は実施の形態１乃至と実施の形態７の適当な構成と適宜組み合わせて用い
ることができる。
【０２１３】
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態８で示したパネル、モジュールが有する画素回路、保護
回路及びそれらの動作について説明する。なお、図４、図５に示してきた断面図は駆動用
ＴＦＴ１４０３と発光素子１４０５の断面図となっている。
【０２１４】
図８（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１、１４１２、行
方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦ
Ｔ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有す
る。
【０２１５】
図８（Ｃ）に示す画素は、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置された
電源線１４１２に接続される点が異なっており、それ以外は図８（Ａ）に示す画素と同じ
構成である。つまり、図８（Ａ）及び図８（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す
。しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図８（Ａ））と、列方向に
電源線１４１２が配置される場合（図８（Ｃ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導
電膜で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注
目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図８（Ａ）及び図８（Ｃ）
として分けて記載する。
【０２１６】
図８（Ａ）及び図８（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内に駆動用ＴＦＴ１４０３と
電流制御用ＴＦＴ１４０４が直列に接続されており、駆動用ＴＦＴ１４０３のチャネル長
Ｌ（１４０３）、チャネル幅Ｗ（１４０３）、電流制御用ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ
（１４０４）、チャネル幅Ｗ（１４０４）は、Ｌ（１４０３）／Ｗ（１４０３）：Ｌ（１
４０４）／Ｗ（１４０４）＝５０００：１〜６０００：１を満たすように設定するとよい
。
【０２１７】
なお、駆動用ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を
制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に
対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工
程上好ましく、本実施の形態ではｎチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用ＴＦＴ
１４０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いても
よい。上記構成を有する本発明の発光装置は、電流制御用ＴＦＴ１４０４が線形領域で動
作するために、電流制御用ＴＦＴ１４０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子１４０５の
電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０５の電流値は、飽和領域で動作する
駆動用ＴＦＴ１４０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラ
ツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた発光装置を提供するこ
とができる。
【０２１８】
図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ１４０１は、画素
に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ１４０１がオン
となると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子１４０２にそのビデオ信
号の電圧が保持される。なお図８（Ａ）及び図８（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた
構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量な
どでまかなうことが可能な場合には、容量素子１４０２を設けなくてもよい。
【０２１９】
図８（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図
８（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図８（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０
６と走査線１４１５を追加している以外は、図８（Ｃ）に示す画素構成と同じである。
【０２２０】
ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１５によりオン又はオフが制御される
。ＴＦＴ１４０６がオンとなると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、電流制
御用ＴＦＴ１４０４がオフとなる。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光
素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ１４０６を消去
用ＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図８（Ｂ）及び図８（Ｄ）の構成は、全ての画素
に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間
を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
【０２２１】
図８（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０、電源線１４１１、行方向に走査線
１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、
容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。図８（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４
０６と走査線１４１５を追加している以外は、図８（Ｅ）に示す画素構成と同じである。
なお、図８（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４０６の配置により、デューティ比を向上すること
が可能となる。
【０２２２】
駆動用ＴＦＴ１４０３を強制的にオフにする場合の画素構成の例を図９に示す。選択Ｔ
ＦＴ１４５１、駆動用ＴＦＴ１４５３、消去ダイオード１４６１、発光素子１４５４が配
置されている。選択ＴＦＴ１４５１のソースとドレインは各々、信号線１４５５と駆動用
ＴＦＴ１４５３のゲートに接続されている。選択ＴＦＴ１４５１のゲートは、第１ゲート
線１４５７に接続されている。駆動用ＴＦＴ１４５３のソースとドレインは各々、第１電
源線１４５６と発光素子１４５４に接続されている。消去ダイオード１４６１は、駆動用
ＴＦＴ１４５３のゲートと第２ゲート線１４６７に接続されている。
【０２２３】
容量素子１４５２は、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持する役目をしている。
よって、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲートと電源線１４５６の間に接続されているが、これ
に限定されない。駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート電位を保持できるように配置されていれ
ばよい。また、駆動用ＴＦＴ１４５３のゲート容量などを用いて、駆動用ＴＦＴ１４５３
のゲート電位を保持できる場合は、容量素子１４５２を省いても良い。
【０２２４】
動作方法としては、第１ゲート線１４５７を選択して、選択ＴＦＴ１４５１をオン状態
にして、信号線１４５５から信号を容量素子１４５２に入力する。すると、その信号に応
じて、駆動用ＴＦＴ１４５３の電流が制御され、第１電源線１４５６から、発光素子１４
５４を通って、第２電源線１４５８に電流が流れる。
【０２２５】
信号を消去したい場合は、第２ゲート線１４６７を選択（ここでは、高い電位にする）し
て、消去ダイオード１４６１がオンして、第２ゲート線１４６７から駆動用ＴＦＴ１４５
３のゲートへ電流が流れるようにする。その結果、駆動用ＴＦＴ１４５３がオフ状態にな
る。すると、第１電源線１４５６から、発光素子１４５４を通って、第２電源線１４５８
には、電流が流れないようになる。その結果、非点灯期間を作ることができ、点灯期間の
長さを自由に制御できるようになる。
【０２２６】
信号を保持しておきたい場合は、第２ゲート線１４６７を非選択（ここでは、低い電位に
する）しておく。すると、消去ダイオード１４６１がオフするので、駆動用ＴＦＴ１４５
３のゲート電位は保持される。
【０２２７】
なお、消去ダイオード１４６１は、整流性がある素子であれば、なんでもよい。ＰＮ型
ダイオードでもよいし、ＰＩＮ型ダイオードでもよいし、ショットキー型ダイオードでも
よいし、ツェナー型ダイオードでもよい。
【０２２８】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。特に、非晶質半導体膜から薄
膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴ１４０３の半導体膜を大きくすると好まし
い。そのため、上記画素回路において、発光積層体からの光が封止基板側から射出する上
面発光型とすると好ましい。
【０２２９】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴ
ＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。
【０２３０】
本実施の形態では、一画素に各ＴＦＴが設けられるアクティブマトリクス型の発光装置
について説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシ
ブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる
。発光が発光積層体の両側へ射出する発光装置の場合、パッシブマトリクス型の発光装置
を用いる透過率が高まる。
【０２３１】
続いて、図８（Ｅ）に示す等価回路を用い、走査線及び信号線に保護回路としてダイオ
ードを設ける場合について説明する。
【０２３２】
図１０には、画素部１５００にスイッチング用ＴＦＴ１４０１、１４０３、容量素子１
４０２、発光素子１４０５が設けられている。信号線１４１０には、ダイオード１５６１
と１５６２が設けられている。ダイオード１５６１と１５６２は、スイッチング用ＴＦＴ
１４０１又は１４０３と同様に、上記実施の形態に基づき作製され、ゲート電極、半導体
層、ソース電極及びドレイン電極等を有する。ダイオード１５６１と１５６２は、ゲート
電極と、ドレイン電極又はソース電極とを接続することによりダイオードとして動作させ
ている。
【０２３３】
ダイオードと接続する共通電位線１５５４、１５５５はゲート電極と同じレイヤーで形
成している。従って、ダイオードのソース電極又はドレイン電極と接続するには、ゲート
絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【０２３４】
走査線１４１４に設けられるダイオードも同様な構成である。
【０２３５】
このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成するこ
とができる。なお、保護ダイオードを形成する位置は、これに限定されず、駆動回路と画
素との間に設けることもできる。
【０２３６】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態８の適当な構成と適宜組み合わせて用いる
ことができる。
【０２３７】
このような保護回路を有する本発明の発光装置は、当該発光装置は信頼性が高く、消費電
力が小さい上、上記構成を有することで、発光装置としての信頼性をさらに高めることが
可能となる。
【０２３８】
（実施の形態１０）
図１７（Ａ）に本発明の発光装置の構成の一例を示す。図１７（Ａ）は順テーパー構造
を有するパッシブマトリクス型の発光装置の画素部における断面図の一部である。図１７
（Ａ）に示した本発明の発光装置は基板２００、発光素子の第１の電極２０１、隔壁２０
２、発光積層体２０３、発光素子の第２の電極２０４、対向基板２０７の構成を含む。
【０２３９】
発光素子は、発光素子の第１の電極２０１と第２の電極２０４とに発光積層体２０３が
挟まれている部分に形成される。第１の電極２０１と第２の電極２０４とは互いに直交す
るストライプ状に形成され、交差部分に発光素子が形成される。隔壁２０２は第２の電極
２０４と平行に形成され、発光素子は第１の電極２０１を同一とする他の発光素子と隔壁
２０２によって絶縁されている。
【０２４０】
本実施の形態において、第１の電極２０１、第２の電極２０４、発光積層体２０３の具
体的な材料及び構成については実施の形態１乃至実施の形態６のいずれかを参照すればよ
い。
【０２４１】
その他、図１７（Ａ）における基板２００、隔壁２０２、対向基板２０７は各々実施の
形態７における基板５０、隔壁６５、対向基板９４に対応し、それらの構成、材料及び効
果については実施の形態１と同様であるので繰り返しとなる説明を省略する。実施の形態
７の記載を参照されたい。
【０２４２】
発光装置は水分などの侵入を防ぐ為に保護膜２１０が形成され、ガラス、石英、アルミナ
などのセラミック材料又は合成材料などの対向基板２０７をシール用の接着剤２１１で固
着する。また外部入力端子部には外部回路と接続する際に、異方性導電膜２１２を介して
フレキシブルプリント配線基板２１３を用い接続をとる。保護膜２１０は、窒化ケイ素で
形成するものの他、応力を低減しつつガスバリア性を高める構成として、窒化炭素と窒化
ケイ素の積層体で形成しても良い。
【０２４３】
図１７（Ｂ）に、図１７（Ａ）に示すパネルに外部回路を接続して形成された、モジュ
ールの様子を示す。モジュールは外部入力端子部１８、１９にフレキシブルプリント配線
基板２５を固着して、電源回路や信号処理回路が形成された外部回路基板と電気的に接続
する。また、外部回路の一つであるドライバＩＣ２８の実装方法は、ＣＯＧ法、ＴＡＢ法
のどちらでも良く、図１７（Ｂ）に、外部回路の一つであるドライバＩＣ２８を、ＣＯＧ
法を用いて実装している様子を示す。
【０２４４】
なおパネルとモジュールは、本発明の発光装置の一形態に相当し、共に本発明の範疇に
含まれることとする。
【０２４５】
（実施の形態１１）
本発明の発光装置（モジュール）を搭載した本発明の電子機器として、ビデオカメラ、
デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、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  Ｄｉ
ｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置
）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１１に示す。
【０２４６】
図１１（Ａ）は発光装置でありテレビ受像器やパーソナルコンピュータのモニターなど
がこれに当たる。筐体２００１、表示部２００３、スピーカー部２００４等を含む。本発
明の発光装置は表示部２００３の信頼性が高く、消費電力の小さい発光装置である。画素
部にはコントランスを高めるため、偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、封止
基板へ１／４λ板、１／２λ板、偏光板の順にフィルムを設けるとよい。さらに偏光板上
に反射防止膜を設けてもよい。
【０２４７】
図１１（Ｂ）は携帯電話であり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、音声
入力部２１０４、音声出力部２１０５、操作キー２１０６、アンテナ２１０８等を含む。
本発明の携帯電話は表示部２１０３の信頼性が高く、消費電力の小さい携帯電話である。
【０２４８】
図１１（Ｃ）はコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、
キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む
。本発明のコンピュータは表示部２２０３の信頼性が高く、消費電力の小さいコンピュー
タである。図１１（Ｃ）ではノート型のコンピュータを例示したが、本発明はハードディ
スクと表示部が一緒に形成されているデスクトップ型のコンピュータなどにも適用するこ
とが可能である。
【０２４９】
図１１（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッ
チ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明のモバイルコン
ピュータは表示部２３０２の信頼性が高く、消費電力の小さいモバイルコンピュータであ
る。
【０２５０】
図１１（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー
部２４０３、操作キー２４０４、記録媒体挿入部２４０５等を含む。本発明の携帯型ゲー
ム機は表示部２４０２の信頼性が高く、消費電力の小さい携帯型ゲーム機である。
【０２５１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが
可能である。
【０２５２】
本実施の形態は実施の形態１乃至実施の形態１０の適当な構成と適宜組み合わせて用い
ることができる。
【実施例１】
【０２５３】
本実施例では実施の形態６の図３（Ａ）で示した構造を有する本発明の発光素子を用い
、第２の層１０２のエネルギーギャップについて検討した結果を示す。
【０２５４】
発光素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極１００、第６
の層１０７、第１の層１０１、第２の層１０２、第３の層１０３、第４の層１０５、第７
の層１０８、第２の電極１０４を形成した。第１の電極１００として酸化珪素を含むイン
ジウム錫酸化物（本実施例ではＩＴＳＯという）を１１０ｎｍの膜厚で形成した。ＩＴＳ
Ｏはスパッタリング法によって成膜し、エッチングによって第１の電極１００の形状を２
ｍｍ×２ｍｍとした。次に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表
的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２０
０℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０２５５】
次に、正孔注入層である第６の層１０７として、ＮＰＢ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−
ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）と酸化モリブデンの共蒸着膜を５０ｎｍ
となるように形成した。なお、ＮＰＢと酸化モリブデンは質量比で４：１となるように成
膜した。続いて第１の層１０１である正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍとなるように成
膜した。これらの積層膜上に、第２の層１０２を２ｎｍで形成し、第３の層１０３である
発光層としてＣｚＰＡ（９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルア
ントラセン）とＹＧＡＰＡ（９−（４−｛Ｎ−［４−（９−カルバゾリル）フェニル］−
Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−１０−フェニルアントラセン）を質量比で１：０．０
４となるように成膜した。このうち、ＣｚＰＡがホスト材料、ＹＧＡＰＡが発光中心材料
として機能する。発光層の膜厚は３０ｎｍとなるようにした。さらに第４の層１０５であ
る電子輸送層としてＡｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）を３０ｎｍと
なるように、第７の層１０８である電子注入層としてフッ化リチウムを１ｎｍとなるよう
に形成した。続いて第２の電極１０４としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完
成させ、最後に当該素子が大気に曝されることが無いように窒素雰囲気下、封止を行った
。なお、正孔注入層から第２の電極に至る膜形成は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法
によって行った。
【０２５６】
第２の層１０２の材料として、エネルギーギャップが３．４３ｅＶのＣＢＰ（４，４’
−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル）を用いた素子を素子１、３．２８ｅＶのＳＦＤＣ
ｚ（２，７−ジ（Ｎ−カルバゾリル）−スピロ−９，９’−ビフルオレン）を用いた素子
を素子２、３．５２ｅＶのｍ−ＭＴＤＡＴＡ（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）を用いた素子を素子３、３
．１７ｅＶのＹＧＡＳＦ（２，７−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−
Ｎ−フェニルアミノ｝−スピロ−９，９’−ビフルオレン）を用いた素子を素子４、３．
５５ｅＶのＴＣｚＢ（１，３，５−トリ（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン）を用いた素子を
素子５、３．３１ｅＶのＴＣＴＡ（４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリ
フェニルアミン）を用いた素子を素子６とした。
【０２５７】
なお、正孔輸送層である第１の層１０１のＮＰＢが有するエネルギーギャップは２．９
７ｅＶ、ホスト材料であるＣｚＰＡのバンドギャップは２．９３ｅＶであることから、素
子１乃至素子６は本発明の発光素子である。
【０２５８】
比較例として、実施例である素子１乃至素子６と同じ構成で第２の層１０２としてエネ
ルギーギャップが２．９７ｅＶの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）を用いた素子（
素子７）と、実施例である素子１乃至素子６と第２の層１０２の有無のみ異ならせた素子
も作製した（素子８乃至素子１０）。素子８乃至素子１０は同じ構造をしている。
【０２５９】
表１に素子１乃至素子１０の電流効率、パワー効率などをまとめた表を示す。また、図
１２に横軸を第２の層１０２のエネルギーギャップ、縦軸を約１０００ｃｄ／ｍ２の時の
電流効率としてグラフを示す。ただし素子８乃至素子１０は第２の層１０２が形成されて
いないので、エネルギーギャップの値は、第１の層１０１である正孔輸送層として機能す
るＮＰＢの値（２．９７ｅＶ）を用いる。
【０２６０】
【表１】
2014068022.tif 000003
【０２６１】
図１２、表１から、キャリア輸送層と発光層との間に第２の層を有し、当該第２の層の
エネルギーギャップがキャリア輸送層より大きくホスト材料以上である素子１乃至素子６
は、第２の層のエネルギーギャップがホスト材料より小さく、キャリア輸送層と同じであ
る素子７及び第２の層が形成されていない素子８乃至素子１０より電流効率、パワー効率
とも良好な値を示すことがわかる。
【０２６２】
このように本発明の発光素子は発光効率の高い発光素子である。また、発光効率が向上
することによって従来より小さい電流で同じ輝度を得ることができるようになり、発光素
子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子となる。また、パワー効率も改善され
ていることから、消費電力の小さい発光素子であると言える。
【実施例２】
【０２６３】
本実施例では実施の形態６の図３（Ａ）で示した構造を有する本発明の発光素子を用い
、第２の層１０２の膜厚について検討した結果を示す。
【０２６４】
発光素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極１００、第６
の層１０７、第１の層１０１、第２の層１０２、第３の層１０３、第４の層１０５、第７
の層１０８、第２の電極１０４を形成した。第１の電極１００としてＩＴＳＯを１１０ｎ
ｍの膜厚で形成した。ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜し、エッチングによって
第１の電極１００の形状を２ｍｍ×２ｍｍとした。次に発光素子を形成するための前処理
として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など
）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行っ
た。
【０２６５】
次に、正孔注入層である第６の層１０７として、ＮＰＢと酸化モリブデンの共蒸着膜を５
０ｎｍとなるように形成した。なお、ＮＰＢと酸化モリブデンは質量比で４：１となるよ
うに成膜した。続いて第１の層１０１である正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍとなるよ
うに成膜した。これらの積層膜上に、第２の層１０２をＣＢＰで、第３の層１０３である
発光層としてＣｚＰＡとＹＧＡＰＡを質量比で１：０．０４となるように成膜した。この
うち、ＣｚＰＡがホスト材料、ＹＧＡＰＡが発光中心材料として機能する。発光層の膜厚
は３０ｎｍとなるようにした。さらに第４の層１０５である電子輸送層としてＡｌｑ３を
３０ｎｍとなるように、第７の層１０８である電子注入層としてフッ化リチウムを１ｎｍ
となるように形成した。続いて第２の電極１０４としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し
、素子を完成させ、最後に当該素子が大気に曝されることが無いように窒素雰囲気下、封
止を行った。なお、正孔注入層から第２の電極に至る膜形成は、いずれも抵抗加熱による
真空蒸着法によって行った。
【０２６６】
本実施例では本発明の発光素子を上記したように２種類作製し、第２の層１０２を１ｎ
ｍで形成した素子を素子１１、２ｎｍで形成した素子を素子１２とした。比較例として、
第２の層１０２の膜厚が０ｎｍ（第２の層１０２を形成しない通常の素子）及び第２の層
の膜厚が５ｎｍである素子も形成し、それぞれ素子１３、素子１４とした。
【０２６７】
素子１１乃至素子１４の輝度―電流効率特性を図１３に、電圧―電流特性を図１４に、
電圧―輝度特性を図１５に示す。これら図中、素子１１の特性は◆で、素子１２の特性は
▲で、素子１３の特性は●で、素子１４の特性は×で表されている。また、素子１１乃至
素子１４を約１０００ｃｄ／ｍ２で発光させた際の素子特性をまとめた表を表２に示す。
【０２６８】
【表２】
2014068022.tif 000004
【０２６９】
本発明の発光素子である素子１１及び素子１２は電流効率、パワー効率共に比較例であ
る素子１３、素子１４と比較して大幅に向上していることがわかる。
【０２７０】
すなわち、本発明の発光素子は発光効率の高い発光素子である。また、発光効率が向上
することによって従来より小さい電流で同じ輝度を得ることができるようになり、発光素
子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子となる。また、パワー効率も改善され
ていることから、消費電力の小さい発光素子であることが分かる。
【実施例３】
【０２７１】
本実施例では、実施例１、実施例２とは発光層の構成が異なる発光素子について本発明
を適用した結果を示す。素子構造は実施例１、実施例２と同様、実施の形態６の図３（Ａ
）の構成を用いている。
【０２７２】
発光素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極１００、第６
の層１０７、第１の層１０１、第２の層１０２、第３の層１０３、第４の層１０５、第７
の層１０８、第２の電極１０４を形成した。第１の電極１００としてＩＴＳＯを１１０ｎ
ｍの膜厚で形成した。ＩＴＳＯはスパッタリング法によって成膜し、エッチングによって
第１の電極１００の形状を２ｍｍ×２ｍｍとした。次に発光素子を形成するための前処理
として、多孔質の樹脂（代表的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など
）で基板表面を洗浄し、２００℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行っ
た。
【０２７３】
次に、正孔注入層である第６の層１０７として、ＤＮＴＰＤ（４，４’−ビス｛Ｎ−［４
−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル）を
５０ｎｍとなるように形成した。続いて第１の層１０１である正孔輸送層としてＮＰＢ（
４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）を１０ｎｍ
となるように成膜した。これらの積層膜上に、第２の層１０２をＣＢＰ（４，４’−ジ（
Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル）で２ｎｍ、第３の層１０３である発光層としてＡｌｑ３
（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）とクマリン６を質量比で１：０．０１とな
るように成膜した。このうち、Ａｌｑ３がホスト材料、クマリン６が発光中心材料として
機能する。発光層の膜厚は４０ｎｍとなるようにした。さらに第４の層１０５である電子
輸送層としてＡｌｑ３を１０ｎｍとなるように、第７の層１０８である電子注入層として
Ａｌｑ３とリチウムの共蒸着膜を３０ｎｍとなるように形成した。なお、Ａｌｑ３とリチ
ウムは質量比で１：０．０１となるように成膜した。続いて、第２の電極１０４としてＡ
ｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完成させ、最後に当該素子が大気に曝されること
が無いように窒素雰囲気下、封止を行った。なお、正孔注入層から第２の電極に至る膜形
成は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって行った。このようにして作製した素子
を素子１５とする。
【０２７４】
なお、Ａｌｑ３のエネルギーギャップは２．７１ｅＶである。
【０２７５】
また、比較例として、素子１５とほぼ同じ構成を有し、第２の層のみ有していない発光
素子を作製し、素子１６とした。
【０２７６】
表３に素子１５及び素子１６の約１０００ｃｄ／ｍ２時の素子特性をまとめた表を示す
。
【０２７７】
【表３】
2014068022.tif 000005
【０２７８】
実施例である素子１５が、比較例である素子１６より電流効率、パワー効率共に良好な
値を示した。
【０２７９】
この結果より、本発明の発光素子は発光効率の高い発光素子である。また、発光効率が
向上することによって、従来より小さい電流で同じ輝度を得ることができるようになり、
発光素子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素子となる。また、パワー効率も改
善されていることから、消費電力の小さい発光素子であることが分かる。
【実施例４】
【０２８０】
本実施例では実施例３で記載した素子１５及び素子１６について、初期輝度３０００ｃ
ｄ／ｍ２、電流密度一定の条件において、駆動時間に対する輝度の変化を表したグラフを
図１６に示す。
【０２８１】
図１６から、ＣＢＰによる第２の層を有する本発明の発光素子である素子１５と第２の
層を有さない素子１６とではほぼ変わらない、むしろ素子１５の方が若干良い特性を示す
ことがわかる。すなわち、素子１５と素子１６はほぼ同等、もしくは素子１５の方が素子
１６より若干良い信頼性を有する素子であると言える。
【０２８２】
ＣＢＰは発光層材料としての信頼性があまり良くなく、第２の層としても、発光素子中
にある程度の膜厚でもって形成すると、発光素子自体の信頼性も下げてしまう恐れがあっ
た。しかし、ＣＢＰを用いた素子１５がＣＢＰを用いない素子１６と同等、もしくはそれ
以上の信頼性を有するというこの結果より、本発明における第２の層には信頼性に不安の
ある材料であっても、発光素子の信頼性を低下させることなく用いることができることが
わかる。これはＣＢＰを第２の層として用いる場合は、膜厚が薄くてもよいので、信頼性
に悪影響を及ぼす度合いよりも、第２の層としての効果の度合いの方が勝っているからで
あると推測できる。
【実施例５】
【０２８３】
本実施例では、実施例１〜実施例３とは発光層の構成が異なる発光素子について本発明
を適用した結果を示す。素子構造は実施例１〜実施例３と同様、実施の形態６の図３（Ａ
）で示した構成を用いている。
【０２８４】
発光素子は、ガラス基板上に形成され、ガラス基板側から順に第１の電極１００、第６
の層１０７、第１の層１０１、第２の層１０２、第３の層１０３、第４の層１０５、第７
の層１０８、第２の電極１０４を形成した。第１の電極１００として酸化珪素を含むイン
ジウム錫酸化物（本実施例ではＩＴＳＯという）を１１０ｎｍの膜厚で形成した。ＩＴＳ
Ｏはスパッタリング法によって成膜し、エッチングによって第１の電極１００の形状を２
ｍｍ×２ｍｍとした。次に発光素子を形成するための前処理として、多孔質の樹脂（代表
的にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製、ナイロン製など）で基板表面を洗浄し、２０
０℃で１時間熱処理を行い、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０２８５】
次に、正孔注入層である第６の層１０７として、ＮＰＢ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−
ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）と酸化モリブデンの共蒸着膜を５０ｎｍ
となるように形成した。なお、ＮＰＢと酸化モリブデンは質量比で４：１となるように成
膜した。続いて第１の層１０１である正孔輸送層としてＮＰＢを１０ｎｍとなるように成
膜した。
【０２８６】
これらの積層膜上に、第２の層１０２を２ｎｍで形成した。第２の層１０２として、Ｙ
ＧＡＳＦ（２，７−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−Ｎ−フェニルア
ミノ｝−スピロ−９，９’−ビフルオレン）を用いた。ＹＧＡＳＦのエネルギーギャップ
は３．１７ｅＶである。
【０２８７】
第３の層１０３である発光層としてＺｎＢＯＸ（ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル
）ベンゾオキサゾラト］亜鉛）及びビス（２−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（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））を質量比
で１：０．０５となるように成膜した。このうち、ＺｎＢＯＸがホスト材料、Ｉｒ（ｐｐ
ｙ）２（ａｃａｃ）が発光中心材料として機能する。発光層の膜厚は３０ｎｍとなるよう
にした。またＺｎＢＯＸのエネルギーギャップは２．９６ｅＶである。なおＩｒ（ｐｐｙ
）２（ａｃａｃ）は燐光発光の発光中心として機能する。
【０２８８】
さらに第４の層１０５である電子輸送層としてＢＡｌｑ（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）を１０ｎｍとなるように形成し、
第７の層１０８である電子注入層として、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミ
ニウム）とリチウム（Ｌｉ）の質量比で１：０．０１となるように成膜した。なお、Ａｌ
ｑ３とリチウムの共蒸着膜は２０ｎｍとなるように形成した。
【０２８９】
続いて第２の電極１０４としてＡｌを２００ｎｍの膜厚で成膜し、素子を完成させ、最
後に当該素子が大気に曝されることが無いように窒素雰囲気下、封止を行った。なお、正
孔注入層から第２の電極に至る膜形成は、いずれも抵抗加熱による真空蒸着法によって行
った。このようにして作製した素子を素子１８とする。
【０２９０】
また比較例として、素子１８とほぼ同じ構成を有し、第２の層１０２のみ有していない
発光素子を作製し、素子１７とした。
【０２９１】
図１９に素子１７及び素子１８の電流密度−輝度特性、図２０に電圧−輝度特性、図２
１に輝度−電流効率特性を示す。なお□は素子１７（比較例）、◇は素子１８（本実施例
）を示している。
【０２９２】
また表４に素子１７及び素子１８の約１０００ｃｄ／ｍ２時の素子特性をまとめた表を
示す。
【０２９３】
【表４】
2014068022.tif 000006
【０２９４】
素子１８と素子１７を比べると、素子１８（本実施例）の方が電流効率、パワー効率共
に大幅に上昇しており、素子１７に比べて素子１８の方が良好な値を示すことがわかる。
【０２９５】
図１９〜図２１及び表４から、本実施例の素子１８は発光効率の高い発光素子であるこ
とが分かる。発光効率が向上することによって、従来より小さい電流で同じ輝度を得るこ
とができるようになる。そのため発光素子の劣化が抑制され、信頼性の改善された発光素
子となる。また、パワー効率も改善されていることから、消費電力の小さい発光素子であ
ることが分かる。
【０２９６】
（参考例）
実施例１及び実施例２で使用したＹＧＡＰＡ（９−（４−｛Ｎ−［４−（９−カルバゾ
リル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−１０−フェニルアントラセン）、
ＣｚＰＡ（９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン）
は新規物質であるため、以下に合成方法を記載する。
【０２９７】
まず、下記構造式（１）で表されるＹＧＡＰＡの合成方法を説明する。
【０２９８】
【化１】
2014068022.tif 000007
【０２９９】
［ステップ１：９−［４−（Ｎ−フェニルアミノ）フェニル］カルバゾールの合成］
（ｉ）Ｎ−（４−ブロモフェニル）カルバゾールの合成。
１，４−ジブロモベンゼンを５６．３ｇ（０．２４ｍｏｌ）、カルバゾールを３１．３
ｇ（０．１８ｍｏｌ）、ヨウ化銅を４．６ｇ（０．０２４ｍｏｌ）、炭酸カリウムを６６
．３ｇ（０．４８ｍｏｌ）、１８−クラウン−６−エーテルを２．１ｇ（０．００８ｍｏ
ｌ）、３００ｍｌの三口フラスコに入れ窒素置換し、１，３−ジメチル−３，４，５，６
−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン（１，３−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３，４，５，
６−ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ−２（１Ｈ）−ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｏｎｅ（ＤＭＰＵとも呼ぶ
））を８ｍｌ加え、１８０℃で６時間撹拌した。反応混合物を室温まで冷ましてから、吸
引ろ過により沈殿物を除去し、ろ液を希塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩
水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥した。乾燥後、反応混合物を自然ろ過し、
ろ液を濃縮して、得られた油状物質をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：
酢酸エチル＝９：１）により精製し、クロロホルム、ヘキサンにより再結晶したところ、
目的物の淡褐色プレート状結晶を２０．７ｇ、収率３５％で得た。
【０３００】
また、Ｎ−（４−ブロモフェニル）カルバゾールの合成スキーム（ｂ−１）を次に示す
。
【０３０１】
【化２】
2014068022.tif 000008
【０３０２】
（ｉｉ）９−［４−（Ｎ−フェニルアミノ）フェニル］カルバゾールの合成。
Ｎ−（４−ブロモフェニル）カルバゾールを５．４  ｇ（１７．０ｍｍｏｌ）、アニリ
ンを１．８  ｍｌ（２０．０ｍｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（
０）（略称：Ｐｄ（ｄｂａ）２）を１００ｍｇ（０．１７ｍｍｏｌ）、ナトリウム−ｔｅ
ｒｔ−ブトキシド（略称：ｔｅｒｔ−ＢｕＯＮａ）３．９ｇ（４０ｍｍｏｌ）を２００ｍ
ｌの三口フラスコに入れ窒素置換し、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン（略称：Ｐ（ｔ
ｅｒｔ−Ｂｕ）３）を０．１ｍｌ、トルエン５０ｍｌを加えて、８０℃、６時間撹拌した
。反応混合物を、フロリジール、セライト、アルミナを通してろ過し、ろ液を水、飽和食
塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。反応混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して
得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝９：１
）により精製したところ目的物を４．１ｇ、収率７３％で得た。核磁気共鳴法（１Ｈ−Ｎ
ＭＲ）によって、この化合物が９−［４−（Ｎ−フェニルアミノ）フェニル］カルバゾー
ルであることを確認した。
【０３０３】
また、９−［４−（Ｎ−フェニルアミノ）フェニル］カルバゾールの合成スキーム（ｂ
−２）を次に示す。
【０３０４】
【化３】
2014068022.tif 000009
【０３０５】
［ステップ２：９−（４−ブロモフェニル）−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＡ
）の合成］
（ｉ）  ９−フェニルアントラセンの合成
９−ブロモアントラセンを５．４ｇ（２１．１ｍｍｏｌ）、フェニルボロン酸を２．６ｇ
（２１．１ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）２を６０ｍｇ（０．２１ｍｍｏｌ）、２ｍｏｌ
／ｌの炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）水溶液を１０ｍｌ（２０ｍｍｏｌ）、トリ（オルトト
リル）ホスフィン（Ｐ（ｏ−ｔｏｌｙｌ）３）を２６３ｍｇ（０．８４ｍｍｏｌ）、１，
２−ジメトキシエタン（略称：ＤＭＥ）を２０ｍｌ混合し、８０℃、９時間撹拌した。反
応後、析出した固体を吸引ろ過で回収してから、トルエンに溶かしフロリジール、セライ
ト、アルミナを通してろ過をした。ろ液を水、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで
乾燥した。自然ろ過後、ろ液を濃縮したところ目的物である９−フェニルアントラセンの
淡褐色固体を２１．５ｇ収率８５％で得た（合成スキーム（ｂ−３））。
【０３０６】
【化４】
2014068022.tif 000010
【０３０７】
（ｉｉ）  ９−ブロモ−１０−フェニルアントラセンの合成
９−フェニルアントラセン６．０ｇ（２３．７ｍｍｏｌ）を四塩化炭素８０ｍｌに溶か
し、その反応溶液へ、滴下ロートにより、臭素３．８０ｇ（２１．１ｍｍｏｌ）を四塩化
炭素１０ｍｌに溶かした溶液を滴下した。滴下終了後室温で１時間攪拌した。反応後チオ
硫酸ナトリウム水溶液を加えて反応をストップさせた。有機層をＮａＯＨ水溶液、飽和食
塩水で洗浄し硫酸マグネシウムで乾燥した。自然ろ過後、濃縮しトルエンに溶かしフロリ
ジール、セライト、アルミナを通してろ過を行った。ろ液を濃縮し、ジクロロメタン、ヘ
キサンにより再結晶を行ったところ、目的物である９−ブロモ−１０−フェニルアントラ
センの淡黄色固体を７．０ｇ、収率８９％で得た（合成スキーム（ｂ−４））。
【０３０８】
【化５】
2014068022.tif 000011
【０３０９】
（ｉｉｉ）  ９−ヨード−１０−フェニルアントラセンの合成
９−ブロモ−１０−フェニルアントラセン３．３３ｇ（１０ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフ
ラン（略称：ＴＨＦ）８０ｍｌに溶かし、−７８℃にしてから、その反応溶液へ滴下ロー
トにより、ｎ−ＢｕＬｉ（１．６Ｍ）７．５ｍｌ（１２．０ｍｍｏｌ）を滴下し１時間攪
拌した。ヨウ素５ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）をＴＨＦ２０ｍｌに溶かした溶液を滴下し−７
８℃でさらに２時間攪拌した。反応後チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えて反応をストップ
した。有機層をチオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し硫酸マグネシウムで乾燥
した。自然濾過後ろ液を濃縮して、得られた固体をエタノールにより再結晶したところ目
的物である９−ヨード−１０−フェニルアントラセンの淡黄色固体を３．１ｇ、収率８３
％で得た（合成スキーム（ｂ−５））。
【０３１０】
【化６】
2014068022.tif 000012
【０３１１】
（ｉｖ）  ９−（４−ブロモフェニル）−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＡ）の
合成
９−ヨード−１０−フェニルアントラセン１．０ｇ  （２．６３  ｍｍｏｌ）、ｐ−ブロ
モフェニルボロン酸５４２  ｍｇ  （２．７０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４  ４６ｍ
ｇ（０．０３ｍｍｏｌ）、２ｍｏｌ／Ｌの炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）水溶液３ｍｌ（６
ｍｍｏｌ）、トルエン  １０ｍｌを８０℃、９時間撹拌した。反応後、トルエンを加えて
からフロリジール、セライト、アルミナを通してろ過をした。ろ液を水、飽和食塩水で洗
浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。自然ろ過後、ろ液を濃縮し、クロロホルム、ヘキサ
ンにより再結晶したところ目的物である９−（４−ブロモフェニル）−１０−フェニルア
ントラセンの淡褐色固体を５６２ｍｇ、収率４５％で得た（合成スキーム（ｂ−６））。
【０３１２】
【化７】
2014068022.tif 000013
【０３１３】
［ステップ３：ＹＧＡＰＡの合成］
９−（４−ブロモフェニル）−１０−フェニルアントラセン４０９ｍｇ（１．０ｍｍｏ
ｌ）、９−［４−（Ｎ−フェニルアミノ）フェニル］カルバゾール  ３３９  ｍｇ（１．
０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２  ６ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ）、ｔｅｒｔ−ＢｕＯＮａ
５００ｍｇ（５．２ｍｏｌ）、Ｐ（ｔｅｒｔ−Ｂｕ）３  ０．１ｍｌ、トルエン１０ｍ
ｌ、８０℃で４時間攪拌した。反応後、溶液を水で洗浄し、水層をトルエンで抽出し、有
機層と併せて飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。自然ろ過後、濃縮し得
られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：トルエン＝７：３）に
より精製し、ジクロロメタン、ヘキサンにより再結晶したところ目的物であるＹＧＡＰＡ
の黄色粉末状固体を５３４ｍｇ収率８１％で得た（合成スキーム（ｂ−７））。この化合
物を核磁気共鳴法（１Ｈ−ＮＭＲ）によって測定したところ、ＹＧＡＰＡであることが確
認できた。
【０３１４】
【化８】
2014068022.tif 000014
【０３１５】
続いて下記構造式（２）で表されるＣｚＰＡの合成方法を説明する。
【０３１６】
【化９】
2014068022.tif 000015
【０３１７】
ＹＧＡＰＡを合成する際のステップ２で得られる９−（４−ブロモフェニル）−１０−フ
ェニルアントラセンを出発原料とするＣｚＰＡの合成法を示す。９−（４−ブロモフェニ
ル）−１０−フェニルアントラセン１．３ｇ（３．２ｍｍｏｌ）、カルバゾール５７８ｍ
ｇ（３．５ｍｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）５０ｍｇ（０
．０１７ｍｍｏｌ）、ｔ−ブトキシナトリウム１．０ｍｇ（０．０１０ｍｍｏｌ）、トリ
（ｔ−ブチル）ホスフィン０．１ｍＬ、トルエン３０ｍＬの混合物を１１０℃で１０時間
加熱還流した。反応後、反応溶液を水で洗浄し、水層をトルエンで抽出し、有機層と併せ
て飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。自然ろ過後、ろ液を濃縮し得られ
た油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：トルエン＝７：３）により
精製し、ジクロロメタン、ヘキサンにより再結晶したところ目的物のＣｚＰＡを１．５ｇ
、収率９３％で得た。得られたＣｚＰＡ５．５０ｇを２７０℃、アルゴン気流下（流速３
．０ｍｌ／ｍｉｎ）、圧力６．７Ｐａの条件下で２０時間昇華精製を行ったところ、３．
９８ｇを回収し回収率は７２％であった。９−フェニル−１０−（４−ブロモフェニル）
アントラセンからのＣｚＰＡの合成スキームを以下に示す。この化合物を核磁気共鳴法（
１Ｈ−ＮＭＲ）によって測定したところ、ＣｚＰＡであることが確認できた。
【０３１８】
【化１０】
2014068022.tif 000016
【符号の説明】
【０３１９】
１８    外部入力端子部
１９    外部入力端子部
２５    フレキシブルプリント配線基板
２８    ドライバＩＣ
５０    基板
５１ａ    下地絶縁層
５１ｂ    下地絶縁層
５２    半導体層
５３    ゲート絶縁層
５４    ゲート電極
５９    絶縁膜（水素化膜）
６０    層間絶縁層
６１ａ    接続部
６１ｂ    配線
６３    層間絶縁層
６４    電極
６５    隔壁
６６    発光積層体
６７    電極
７０    薄膜トランジスタ
８８    樹脂
８９    乾燥剤
９０    偏光板
９１    保護フィルム
９３    発光素子
９４    対向基板
１００    電極
１０１    層
１０２    層
１０３    層
１０４    電極
１０５    層
１０６    層
１０７    層
１０８    層
２００    基板
２０１    電極
２０２    隔壁
２０３    発光積層体
２０４    電極
２０７    対向基板
２１０    保護膜
２１１    接着剤
２１２    異方性導電膜
２１３    フレキシブルプリント配線基板
１４０１    スイッチング用ＴＦＴ
１４０２    容量素子
１４０３    駆動用ＴＦＴ
１４０４    電流制御用ＴＦＴ
１４０５    発光素子
１４０６    ＴＦＴ
１４１０    信号線
１４１１    電源線
１４１２    電源線
１４１４    走査線
１４１５    走査線
１４５１    選択ＴＦＴ
１４５２    容量素子
１４５３    駆動用ＴＦＴ
１４５４    発光素子
１４５５    信号線
１４５６    電源線
１４５７    ゲート線
１４５８    電源線
１４６１    消去ダイオード
１４６７    ゲート線
１５００    画素部
１５５４    共通電位線
１５６１    ダイオード
２００１    筐体
２００３    表示部
２００４    スピーカー部
２１０１    本体
２１０２    筐体
２１０３    表示部
２１０４    音声入力部
２１０５    音声出力部
２１０６    操作キー
２１０８    アンテナ
２２０１    本体
２２０２    筐体
２２０３    表示部
２２０４    キーボード
２２０５    外部接続ポート
２２０６    ポインティングマウス
２３０１    本体
２３０２    表示部
２３０３    スイッチ
２３０４    操作キー
２３０５    赤外線ポート
２４０１    筐体
２４０２    表示部
２４０３    スピーカー部
２４０４    操作キー
２４０５    記録媒体挿入部
４００１      基板
４００１    基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
４００４    走査線駆動回路
４００５    シール材
４００６    対向基板
４００７    充填材
４００８    薄膜トランジスタ
４０１０    薄膜トランジスタ
４０１１    発光素子
４０１４    配線
４０１５    配線
４０１６    接続端子
４０１８    フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）
４０１９    異方性導電膜
【図１】
2014068022.tif 000017
【図２】
2014068022.tif 000018
【図３】
2014068022.tif 000019
【図４】
2014068022.tif 000020
【図５】
2014068022.tif 000021
【図６】
2014068022.tif 000022
【図７】
2014068022.tif 000023
【図８】
2014068022.tif 000024
【図９】
2014068022.tif 000025
【図１０】
2014068022.tif 000026
【図１１】
2014068022.tif 000027
【図１２】
2014068022.tif 000028
【図１３】
2014068022.tif 000029
【図１４】
2014068022.tif 000030
【図１５】
2014068022.tif 000031
【図１６】
2014068022.tif 000032
【図１７】
2014068022.tif 000033
【図１８】
2014068022.tif 000034
【図１９】
2014068022.tif 000035
【図２０】
2014068022.tif 000036
【図２１】
2014068022.tif 000037
【図２２】
2014068022.tif 000038