(57)【要約】【課題】ヘテロ構造を形成することなく、キャリアバランスの良い発光素子を作製することを課題とする。それにより、作製が容易で、発光効率の高い発光素子を提供することを課題とする。【解決手段】陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の有機化合物を主成分（母材）とする有機化合物膜１０３を有し、有機化合物膜１０３は陽極１０１および陰極１０２に接して設けられ、有機化合物膜１０３はその一部に、発光物質が添加された発光領域１１１と、正孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域１１２と、電子トラップ性物質が添加された電子輸送領域１１３とを有し、正孔輸送領域１１２は、発光領域１１１と陽極１０１との間に位置し、電子輸送領域１１３は、発光領域１１１と陰極１０２との間に位置する発光素子を作製する。【選択図】図３
2014199943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、正孔注入領域と、正孔輸送領域と、発光領域と、電子輸送領域と、電子注入領域と、を有し、
前記正孔注入領域は、有機化合物と、電子受容性を有する物質と、を有し、
前記正孔輸送領域は、前記有機化合物と、正孔トラップ性を有する物質と、を有し、
前記発光領域は、前記有機化合物と、発光性を有する物質と、を有し、
前記電子輸送領域は、前記有機化合物と、電子トラップ性を有する物質と、を有し、
前記電子注入領域は、前記有機化合物と、電子供与性を有する物質と、を有し、
前記正孔注入領域は、前記陽極と接する領域を有し、
前記電子注入領域は、前記陰極と接する領域を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極との間に、Ｎ型領域と、Ｐ型領域と、正孔輸送領域と、発光領域と、電子輸送領域と、を有し、
前記Ｎ型領域は、有機化合物と、電子供与性を有する物質と、を有し、
前記Ｐ型領域は、前記有機化合物と、電子受容性を有する物質と、を有し、
前記正孔輸送領域は、前記有機化合物と、正孔トラップ性を有する物質と、を有し、
前記発光領域は、前記有機化合物と、発光性を有する物質と、を有し、
前記電子輸送領域は、前記有機化合物と、電子トラップ性を有する物質と、を有し、
前記Ｎ型領域は、前記陽極と接する領域を有し、
前記Ｐ型領域は、前記Ｎ型領域と接する領域を有することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
陽極と陰極との間に、正孔輸送領域と、発光領域と、電子輸送領域と、Ｎ型領域と、Ｐ型領域と、を有し、
前記正孔輸送領域は、有機化合物と、正孔トラップ性を有する物質と、を有し、
前記発光領域は、前記有機化合物と、発光性を有する物質と、を有し、
前記電子輸送領域は、前記有機化合物と、電子トラップ性を有する物質と、を有し、
前記Ｎ型領域は、前記有機化合物と、電子供与性を有する物質と、を有し、
前記Ｐ型領域は、前記有機化合物と、電子受容性を有する物質と、を有し、
前記Ｐ型領域は、前記陰極と接する領域を有し、
前記Ｎ型領域は、前記Ｐ型領域と接する領域を有することを特徴とする発光素子。
【請求項４】
陽極と陰極との間に、正孔注入領域と、正孔輸送領域と、発光領域と、電子輸送領域と、Ｎ型領域と、Ｐ型領域と、を有し、
前記正孔注入領域は、有機化合物と、第１の電子受容性を有する物質と、を有し、
前記正孔輸送領域は、前記有機化合物と、正孔トラップ性を有する物質と、を有し、
前記発光領域は、前記有機化合物と、発光性を有する物質と、を有し、
前記電子輸送領域は、前記有機化合物と、電子トラップ性を有する物質と、を有し、
前記Ｎ型領域は、前記有機化合物と、電子供与性を有する物質と、を有し、
前記Ｐ型領域は、前記有機化合物と、第２の電子受容性を有する物質と、を有し、
前記正孔注入領域は、前記陽極と接する領域を有し、
前記Ｐ型領域は、前記陰極と接する領域を有し、
前記Ｎ型領域は、前記Ｐ型領域と接する領域を有することを特徴とする発光素子。
【請求項５】
陽極と陰極との間に、Ｎ型領域と、Ｐ型領域と、正孔輸送領域と、発光領域と、電子輸送領域と、電子注入領域と、を有し、
前記Ｎ型領域は、有機化合物と、第１の電子供与性を有する物質と、を有し、
前記Ｐ型領域は、前記有機化合物と、電子受容性を有する物質と、を有し、
前記正孔輸送領域は、前記有機化合物と、正孔トラップ性を有する物質と、を有し、
前記発光領域は、前記有機化合物と、発光性を有する物質と、を有し、
前記電子輸送領域は、前記有機化合物と、電子トラップ性を有する物質と、を有し、
前記電子注入領域は、前記有機化合物と、第２の電子供与性を有する物質と、を有し、
前記Ｎ型領域は、前記陽極と接する領域を有し、
前記Ｐ型領域は、前記Ｎ型領域と接する領域を有し、
前記電子注入領域は、前記陰極と接する領域を有することを特徴とする発光素子。
【請求項６】
陽極と陰極との間に、第１のＮ型領域と、第１のＰ型領域と、正孔輸送領域と、発光領域と、電子輸送領域と、電子注入領域と、第２のＮ型領域と、第２のＰ型領域と、を有し、
前記第１のＮ型領域は、有機化合物と、第１の電子供与性を有する物質と、を有し、
前記第１のＰ型領域は、前記有機化合物と、第１の電子受容性を有する物質と、を有し、
前記正孔輸送領域は、前記有機化合物と、正孔トラップ性を有する物質と、を有し、
前記発光領域は、前記有機化合物と、発光性を有する物質と、を有し、
前記電子輸送領域は、前記有機化合物と、電子トラップ性を有する物質と、を有し、
前記第２のＮ型領域は、前記有機化合物と、第２の電子供与性を有する物質と、を有し、
前記第２のＰ型領域は、前記有機化合物と、第２の電子受容性を有する物質と、を有し、
前記第１のＮ型領域は、前記陽極と接する領域を有し、
前記第１のＰ型領域は、前記第１のＮ型領域と接する領域を有し、
前記第２のＰ型領域は、前記陰極と接する領域を有し、
前記第２のＮ型領域は、前記第２のＰ型領域と接する領域を有す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、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を
有する発光装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；  ＥＬ
）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成
は、一対の電極間に発光性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することに
より、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【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。このような発
光性の有機化合物を用いた電流励起型の発光素子は、一般に有機ＥＬ素子と呼ばれている
。
【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は、異なる有機化合物の層を積層するヘテロ構造が提案されたこと
により、大きな発展につながった（非特許文献１参照）。ヘテロ構造を採用することによ
り、キャリアの再結合効率が高まり、発光効率が向上するためである。さらにその後、正
孔輸送層と電子輸送層の間に発光層を形成するダブルへテロ構造が提案され（非特許文献
２参照）、現在ではダブルへテロ構造をベースとした素子構造が主流となっている。
【０００９】
さらに近年では、積層数をさらに増やすことにより、寿命を改善する試みもなされてい
る。例えば特許文献１では、電子輸送層に加えて電子輸送を減速する層を設け、長寿命化
を試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−６６８９０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ、外１名、アプライド  フィジクス  レターズ、Ｖｏｌ．５１、Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
【非特許文献２】Ｃｈｉｈａｙａ  ＡＤＡＣＨＩ、外３名、ジャパニーズ  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジクス、Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．２、Ｌ２６９−Ｌ２７１（１９８８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
有機ＥＬ素子は、その発光原理から、キャリアの再結合効率を高めることがまず発光効
率の向上につながる。また、その再結合のバランス（キャリアバランス）が経時的に変化
すると、経時的に発光効率が変化することになるため、キャリアバランスの経時変化を抑
制することが長寿命化につながる。
【００１３】
背景技術の項で述べたようなヘテロ構造が必要とされる理由は、キャリアの再結合効率
が高く（つまり正孔輸送と電子輸送のキャリアバランスがよく）、またキャリアバランス
が経時的に変化しにくい発光素子を、一種類の物質で形成するのが困難なためである。し
たがって、発光効率の向上、そして長寿命化、いずれの観点においても、ヘテロ構造を複
雑化することで改善が試みられてきたのである。
【００１４】
しかし一方で、異なる材料を積層させるヘテロ構造の複雑化は、素子の作製プロセスの
煩雑さを招き、製造コストや歩留まりに悪影響を及ぼす。例えば、真空蒸着法を用いて複
雑な多層構造を持つ有機ＥＬ素子を作製する場合、基板は各層を形成するための多数のチ
ャンバーを経由しなければならないため、製造コスト（特に製造装置のコスト）は跳ね上
がる。また、各層のうち一層でも不良があれば、素子全体が不良となってしまうため、歩
留まりの問題もある。
【００１５】
このように、ヘテロ構造の複雑化は、製造コスト・歩留まりへの悪影響があり、このこ
とが現在、有機ＥＬ素子の応用を妨げる大きな要因となっている。
【００１６】
また、材料開発の観点からも、ヘテロ構造において材料の組み合わせが膨大になってい
くため、開発の指針が得にくくなっているのも現状である。例えば、赤色の発光層を有す
る発光素子においては、効率・寿命向上の効果が高い電子輸送層が開発されたとしても、
その電子輸送層を他の発光色の発光層を有する発光素子（例えば青色の発光素子）に適用
すると、逆に寿命が大きく悪化するような現象が観察されることも少なくない。
【００１７】
より端的に言えば、ヘテロ構造を導入することで、ある程度の発光効率は確保できるが
、寿命に関しては、導入するヘテロ構造によっては向上することもあれば激減することも
あり、その原因の解明は非常に難しい。それ故、このような現象は、材料の相性の一言で
済まされがちなのが現状であり、材料開発の指針の確立を妨げる状況にある。
【００１８】
上記問題はおしなべて、ヘテロ構造に頼って特性を伸ばしてきたことによる弊害とも言
える。したがって本発明では、ヘテロ構造を形成することなく、キャリアバランスの良い
発光素子を作製することを課題とする。それにより、作製が容易で、発光効率の高い発光
素子を提供することを課題とする。
【００１９】
また本発明では、ヘテロ構造を形成することなく、キャリアバランスの経時変化が小さ
い発光素子を作製することを課題とする。それにより、作製が容易で、寿命の長い発光素
子を提供することを課題とする。
【００２０】
さらに、本発明の発光素子を用いることで、消費電力が低く、寿命の長い発光装置を提
供することを課題とする。また、消費電力が低く、寿命の長い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】
【００２１】
有機化合物の多くは、薄膜状態において正孔、電子のいずれも流すことができ、本質的
にはバイポーラであると言える。つまり、正孔輸送材料と呼ばれている材料であっても電
子を流すことができ、あるいは電子輸送材料と呼ばれている材料であっても正孔を流すこ
とができる場合が多い。ただ、正孔と電子の輸送性能に差があるため、一種類の材料では
キャリアバランスが取れないのである。
【００２２】
しかしながら本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、一種類の物質で構成された膜であ
っても、キャリアをトラップする物質を適した位置に添加することで、キャリアバランス
を向上させることができることを見出した。このことを利用し、下記のような素子構造を
適用することで、ヘテロ構造を形成することなく課題を解決できることを見出した。
【００２３】
すなわち本発明の構成の一つは、陽極と陰極との間に、第１の有機化合物で構成された
有機化合物膜を有し、前記有機化合物膜は、前記陽極および前記陰極に接して設けられ、
前記有機化合物膜はその一部に、発光物質が添加された発光領域と、正孔トラップ性物質
が添加された正孔輸送領域とを有し、前記正孔輸送領域は、前記発光領域と前記陽極との
間に位置する発光素子である。
【００２４】
また本発明の構成の一つは、陽極と陰極との間に、第１の有機化合物で構成された有機
化合物膜を有し、前記有機化合物膜は、前記陽極および前記陰極に接して設けられ、前記
有機化合物膜はその一部に、発光物質が添加された発光領域と、電子トラップ性物質が添
加された電子輸送領域とを有し、前記電子輸送領域は、前記発光領域と前記陰極との間に
位置する発光素子である。
【００２５】
また本発明の構成の一つは、陽極と陰極との間に、第１の有機化合物で構成された有機
化合物膜を有し、前記有機化合物膜は、前記陽極および前記陰極に接して設けられ、前記
有機化合物膜はその一部に、発光物質が添加された発光領域と、正孔トラップ性物質が添
加された正孔輸送領域と、電子トラップ性物質が添加された電子輸送領域とを有し、前記
正孔輸送領域は、前記発光領域と前記陽極との間に位置し、前記電子輸送領域は、前記発
光領域と前記陰極との間に位置する発光素子である。
【００２６】
なお上記構成において、正孔トラップ性物質が効果的に正孔をトラップするためには、
正孔トラップ性物質のＨＯＭＯ準位が、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも０．２ｅ
Ｖ以上高いことが好ましい。また、電子トラップ性物質が効果的に電子をトラップするた
めには、電子トラップ性物質のＬＵＭＯ準位が、第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位よりも
０．２ｅＶ以上低いことが好ましい。
【００２７】
ここで、上述した発光素子は、第１の有機化合物で構成された有機化合物膜内のキャリ
アバランスを向上させる構成であるが、発光素子をより効率良く光らせるためには、電極
から有機化合物膜へのキャリア注入を考慮することも重要である。この電極からのキャリ
ア注入バランスは、もし経時的に変化してしまうと輝度劣化につながるため、寿命の観点
からも重要である。
【００２８】
したがって、上述した発光素子においては、前記有機化合物膜の前記陽極と接する領域
には、電子受容性物質が添加されていることが好ましい。また、前記有機化合物膜の前記
陰極と接する領域には、電子供与性物質が添加されていることが好ましい。さらに良好な
キャリアバランスを達成するためには、前記有機化合物膜の前記陽極と接する領域には、
電子受容性物質が添加され、かつ、有機化合物膜の陰極と接する領域には、電子供与性物
質が添加されている構成がより好ましい。
【００２９】
また、電極から有機化合物膜へのキャリア注入に関しては、電荷発生の機構を適用する
ことも有用である。
【００３０】
すなわち本発明の好ましい構成の一つは、上述した発光素子において、前記有機化合物
膜の前記陽極と接する領域には、電荷発生領域が設けられており、前記電荷発生領域は、
電子供与性物質が添加されたＮ型領域と、電子受容性物質が添加されたＰ型領域とを有し
、前記Ｎ型領域は前記Ｐ型領域と前記陽極との間に位置する発光素子である。
【００３１】
また、本発明の好ましい構成の一つは、上述した発光素子において、前記有機化合物膜
の前記陰極と接する領域には、電荷発生領域が設けられており、前記電荷発生領域は、電
子供与性物質が添加されたＮ型領域と、電子受容性物質が添加されたＰ型領域とを有し、
前記Ｐ型領域は前記Ｎ型領域と前記陰極との間に位置する発光素子である。
【００３２】
さらに良好なキャリアバランスを達成するため、電荷発生領域は特に、陽極側と陰極側
の両方に設けることが好ましい。したがって本発明の好ましい構成の一つは、上述した発
光素子において、前記有機化合物膜の前記陽極と接する領域には第１の電荷発生領域が設
けられており、前記有機化合物膜の前記陰極と接する領域には第２の電荷発生領域が設け
られており、前記第１の電荷発生領域は、第１の電子供与性物質が添加された第１のＮ型
領域と、第１の電子受容性物質が添加された第１のＰ型領域とを有し、前記第１のＮ型領
域は前記第１のＰ型領域と前記陽極との間に位置し、前記第２の電荷発生領域は、第２の
電子供与性物質が添加された第２のＮ型領域と、第２の電子受容性物質が添加された第２
のＰ型領域とを有し、前記第２のＰ型領域は前記第２のＮ型領域と前記陰極との間に位置
する発光素子である。
【００３３】
また、電荷発生の機構を適用した本発明の好ましい構成の一つは、上述した発光素子に
おいて、前記有機化合物膜の前記陽極と接する領域には、第１の電子受容性物質が添加さ
れており、前記有機化合物膜の前記陰極と接する領域には、電荷発生領域が設けられてお
り、前記電荷発生領域は、電子供与性物質が添加されたＮ型領域と、第２の電子受容性物
質が添加されたＰ型領域とを有し、前記Ｐ型領域は前記Ｎ型領域と前記陰極との間に位置
する発光素子である。
【００３４】
また、電荷発生の機構を適用した本発明の好ましい構成の一つは、上述した発光素子に
おいて、前記有機化合物膜の前記陽極と接する領域には、電荷発生領域が設けられており
、前記有機化合物膜の前記陰極と接する領域には、第１の電子供与性物質が添加されてお
り、前記電荷発生領域は、第２の電子供与性物質が添加されたＮ型領域と、電子受容性物
質が添加されたＰ型領域とを有し、前記Ｎ領域は前記Ｐ型領域と前記陽極との間に位置す
る発光素子である。
【００３５】
以上で述べたような本発明の発光素子の構成は、これまでホールブロック層などの特殊
な素子構造が必要とされてきた燐光発光素子の簡素化に対して、特に有用である。したが
って本発明の発光素子の好ましい構成は、前記発光物質が燐光性化合物である発光素子で
ある。
【００３６】
ところで近年、白色の発光素子にカラーフィルターを設けることで、フルカラーディス
プレイを作製する手法が提案されている。この手法の特徴は、発光素子としては白色の発
光素子のみを基板上に形成するだけで、フルカラー化できる簡便さにある。したがって、
作製の容易な本発明の発光素子を白色化し、カラーフィルターと組み合わせることで、コ
ストダウンの相乗効果が実現できる。
【００３７】
白色の発光素子は通常、発光色の異なる複数の物質を組み合わせて構成される。したが
って本発明の発光素子の好ましい構成の一つは、上述した発光素子において、前記発光物
質は、発光色の異なる複数の物質で構成されている発光素子である。特に、前記発光物質
は、赤色発光を示す発光物質と、緑色発光を示す発光物質と、青色発光を示す発光物質と
で構成されていることが好ましい。また、視感効率向上の観点から、前記発光物質は、赤
色発光を示す発光物質と、黄色発光を示す発光物質と、緑色発光を示す発光物質と、青色
発光を示す発光物質とで構成されていることが、さらに好ましい。このような構成とする
ことで、本発明の発光素子の素子構造を有し、かつ白色発光を呈する発光素子が得られる
。
【００３８】
なお本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。よって
、本発明の構成の一つは、上述した発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを
有する発光装置である。
【００３９】
なお、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（Ｔａ
ｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒ
ｒｉｅｒ  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  Ｇ
ｌａｓｓ）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。
【００４０】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする
。したがって、本発明の構成の一つは、表示部を有し、表示部が上述した発光素子を含む
電子機器である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明を適用することで、ヘテロ構造を形成することなく、キャリアバランスの良い発
光素子を作製することができる。それにより、作製が容易で、発光効率の高い発光素子を
提供することができる。
【００４２】
また、本発明を適用することで、ヘテロ構造を形成することなく、キャリアバランスの
経時変化が小さい発光素子を作製することができる。それにより、作製が容易で、寿命の
長い発光素子を提供することができる。
【００４３】
さらに、本発明の発光素子を用いることで、消費電力が低く、寿命の長い発光装置を提
供することができる。また、消費電力が低く、寿命の長い電子機器を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図６】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図７】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図８】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図９】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図１０】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図１１】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図１２】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図１３】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図１４】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１５】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１６】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１７】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１８】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図１９】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図２０】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図２１】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図２２】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図２３】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図２４】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図２５】実施例２の発光素子の特性を示す図。
【図２６】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図２７】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図２８】実施例３の発光素子の特性を示す図。
【図２９】ＢＰＡＰＱのＣＶ特性を示す図。
【図３０】Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）のＣＶ特性を示す図。
【図３１】１’−ＴＮＡＴＡのＣＶ特性を示す図。
【図３２】ＤＮＴＰＤのＣＶ特性を示す図。
【図３３】ＣｚＰＡのＣＶ特性を示す図。
【図３４】２ＰＣＡＰＡのＣＶ特性を示す図。
【図３５】ＤＰＱｄのＣＶ特性を示す図。
【図３６】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図３７】実施例１の発光素子の特性を示す図。
【図３８】実施例５の発光素子の特性を示す図。
【図３９】実施例５の発光素子の特性を示す図。
【図４０】実施例５の発光素子の特性を示す図。
【図４１】実施例６の発光素子の特性を示す図。
【図４２】実施例６の発光素子の特性を示す図。
【図４３】実施例６の発光素子の特性を示す図。
【図４４】実施例６の発光素子の特性を示す図。
【図４５】実施例７の発光素子の特性を示す図。
【図４６】実施例７の発光素子の特性を示す図。
【図４７】実施例７の発光素子の特性を示す図。
【図４８】実施例７の発光素子の特性を示す図。
【図４９】ＹＧＡＯ１１のＣＶ特性を示す図。
【図５０】Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）のＣＶ特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の主旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳
細を様々に変更しうることは、当業者であれば容易に可能である。したがって、本発明は
以下に示す実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお
、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して
用いる場合がある。
【００４６】
（実施形態１）
本実施形態１では、本発明の概念および基本的な構成に関し、用いる材料や作製方法を
交えて説明する。
【００４７】
まず、陽極と陰極の間の有機化合物膜を、一種類の有機化合物（以下、第１の有機化合
物と称する）で構成した場合を想定。そして、発光領域および発光色を制御するため、該
有機化合物膜中の一部に、発光物質を添加する。この発光物質が添加された発光領域は、
電極による消光を防ぐため、陽極および陰極から離れていることが好ましい。
【００４８】
有機化合物の多くは、正孔、電子のいずれも流すことができる。つまり、一般に正孔輸
送材料と呼ばれている材料であっても電子を流すことはできるし、電子輸送材料と呼ばれ
ている材料であっても正孔を流すことができる場合が多い。したがって、陽極および陰極
の仕事関数を適切に選ぶ（具体的には、仕事関数の大きい陽極と小さい陰極を選択する）
ことにより、上述のような構成であっても、発光という機能を発現させることは可能であ
る。
【００４９】
ただし、この構成だけでは、発光素子を効率良く発光させることは困難である。なぜな
らば、多くの有機化合物は正孔および電子の輸送性能に差があるため、第１の有機化合物
を主成分（母材）として有機化合物膜を構成しても、正孔と電子のキャリアバランスを取
ることは難しいためである。したがって、たとえ発光物質を有機化合物膜中に添加して発
光領域を形成したとしても、発光領域とキャリアの主たる再結合領域は一致しづらく、発
光効率は向上させ難い。
【００５０】
そこで本発明者らは、添加物によりキャリアバランスを調節し、この問題を克服するこ
とを考えた。すなわち、例えば、第１の有機化合物が電子輸送性よりも正孔輸送性の高い
物質である場合、発光物質を添加して発光領域を形成するのみならず、発光領域と陽極と
の間に正孔トラップ性物質を添加することで、発光領域と陽極の間における正孔の移動速
度を抑制し、キャリアの再結合効率を高めることができると考えた。あるいは逆に、第１
の有機化合物が正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質である場合、発光物質を添加して
発光領域を形成するのみならず、発光領域と陰極との間に電子トラップ性物質を添加する
ことで、発光領域と陰極の間おける電子の移動速度を抑制し、キャリアの再結合効率を高
めることができると考えた。無論、これらを組み合わせて、正孔と電子の最適なキャリア
バランスを実現することも可能である。
【００５１】
つまり、異なる物質を積層するヘテロ接合によりキャリアバランスを制御するのではな
く、ある同一の物質を主成分（母材）としつつ、添加物が加えられた領域を積層してホモ
接合を形成することで、キャリアバランスを制御するのが本発明の重要な概念である。
【００５２】
以下では、上述の概念に基づいた具体的な素子構造に関し、図１〜図３を用いて説明す
る。
【００５３】
まず図１は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の有機化合物で構成された有機化
合物膜１０３を有し、有機化合物膜１０３は陽極１０１および陰極１０２に接して設けら
れ、有機化合物膜１０３はその一部に、発光物質が添加された発光領域１１１と、正孔ト
ラップ性物質が添加された正孔輸送領域１１２とを有し、正孔輸送領域１１２は、発光領
域１１１と陽極１０１との間に位置する本発明の一実施形態の発光素子の一例である。図
１（ａ）は素子構造の模式図を、図１（ｂ）はそのバンド図を示している。
【００５４】
なお、図１（ｂ）において、１２１は陽極１０１のフェルミ準位、１２２は陰極１０２
のフェルミ準位、１２３は第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位、１２４は第１の有機化合物
のＬＵＭＯ準位、１２５は発光物質のＨＯＭＯ準位、１２６は発光物質のＬＵＭＯ準位、
１２７は正孔トラップ性物質のＨＯＭＯ準位を表したものである。ここで、正孔を効率良
くトラップするため、正孔トラップ性物質のＨＯＭＯ準位１２７は、第１の有機化合物の
ＨＯＭＯ準位１２３よりも高いことが好ましく、特に０．２ｅＶ以上高いことが好ましい
。
【００５５】
なお、本明細書中において、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が高いとは、そのエネルギ
ーレベルが大きいことを意味し、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が低いとは、そのエネル
ギーレベルが小さいことを意味する。例えば、−５．５ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質
Ａは、−５．２ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＢよりＨＯＭＯ準位が０．３ｅＶ低く、
−５．７ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＣよりＨＯＭＯ準位が０．２ｅＶ高いと言うこ
とができる。
【００５６】
図１のような構成は、第１の有機化合物の正孔輸送性が高い場合に、特に有効となる。
つまり、発光領域１１１と陽極１０１との間に正孔トラップ性物質を添加した正孔輸送領
域１１２を設けることで、正孔輸送領域１１２における正孔の移動速度を抑制し、正孔が
過剰に発光領域１１１に供給されるのを防ぐことができる。それにより、正孔が発光領域
１１１を通過してしまう現象を抑制できるため、キャリアの再結合効率を高めることがで
きる。
【００５７】
一方図２は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の有機化合物で構成された有機化
合物膜１０３を有し、有機化合物膜１０３は陽極１０１および陰極１０２に接して設けら
れ、有機化合物膜１０３はその一部に、発光物質が添加された発光領域１１１と、電子ト
ラップ性物質が添加された電子輸送領域１１３とを有し、電子輸送領域１１３は、発光領
域１１１と陰極１０２との間に位置する本発明の一実施形態の発光素子の一例である。図
２（ａ）は素子構造の模式図を、図２（ｂ）はそのバンド図を示している。
【００５８】
なお、図２（ｂ）において、１２８は電子トラップ性物質のＬＵＭＯ準位を表したもの
である。他の符号は図１と同様である。ここで、電子を効率良くトラップするため、電子
トラップ性物質のＬＵＭＯ準位１２８は、第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位１２４よりも
低いことが好ましく、特に０．２ｅＶ以上低いことが好ましい。
【００５９】
図２のような構成は、第１の有機化合物の電子輸送性が高い場合に、特に有効となる。
つまり、発光領域１１１と陰極１０２との間に電子トラップ性物質を添加した電子輸送領
域１１３を設けることで、電子輸送領域１１３における電子の移動速度を抑制し、電子が
過剰に発光領域１１１に供給されるのを防ぐことができる。それにより、電子が発光領域
１１１を通過してしまう現象を抑制できるため、キャリアの再結合効率を高めることがで
きる。
【００６０】
そして、より好ましい構成は、正孔の移動、電子の移動の両方を制御した構成であり、
図３のような素子構造である。図３は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の有機化
合物で構成された有機化合物膜１０３を有し、有機化合物膜１０３は陽極１０１および陰
極１０２に接して設けられ、有機化合物膜１０３はその一部に、発光物質が添加された発
光領域１１１と、正孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域１１２と、電子トラップ
性物質が添加された電子輸送領域１１３とを有し、正孔輸送領域１１２は発光領域１１１
と陽極１０１との間に位置し、電子輸送領域１１３は発光領域１１１と陰極１０２との間
に位置する本発明の一実施形態の発光素子である。図３（ａ）は素子構造の模式図を、図
３（ｂ）はそのバンド図を示している。また、図３の符号は、図１および図２と同様であ
る。
【００６１】
この場合も、正孔を効率良くトラップするため、正孔トラップ性物質のＨＯＭＯ準位１
２７は、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位１２３よりも高いことが好ましく、特に０．２
ｅＶ以上高いことが好ましい。また、電子を効率良くトラップするため、電子トラップ性
物質のＬＵＭＯ準位１２８は、第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位１２４よりも低いことが
好ましく、特に０．２ｅＶ以上低いことが好ましい。
【００６２】
図３のような構成により、正孔、電子の双方の移動を制御し、キャリアの再結合効率を
高めることができる。
【００６３】
なお、図１や図３のような本発明の実施形態の発光素子において、発光領域１１１と正
孔輸送領域１１２は、接していてもよいし離れていてもよい。また、正孔輸送領域１１２
と陽極１０１は、接していてもよいし離れていてもよい。また、発光領域１１１や正孔輸
送領域１１２は、複数あってもよい。さらに、発光物質や正孔トラップ性物質は、複数種
添加されていてもよい。
【００６４】
同様に、図２や図３のような本発明の実施形態の発光素子において、発光領域１１１と
電子輸送領域１１３は、接していても良いし離れていてもよい。また、電子輸送領域１１
３と陰極１０２は、接していてもよいし離れていてもよい。また、発光領域１１１や電子
輸送領域１１３は、複数あってもよい。さらに、発光物質や電子トラップ性物質は、複数
種添加されていてもよい。
【００６５】
なお、第１の有機化合物で構成された有機化合物膜は、発光物質、正孔トラップ性物質
、電子トラップ性物質以外の物質をさらに含んでいてもよい。そのような物質の例として
は、例えば、第１の有機化合物で構成された有機化合物膜の結晶化を抑制するための添加
物や、第１の有機化合物から発光物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためのアシ
ストドーパントが挙げられる。
【００６６】
図１〜図３のいずれの構成にしても重要なことは、正孔や電子の移動の制御を、キャリ
アをトラップする物質を添加することにより行っている点である。図１で示したような正
孔の移動の制御に関しては、正孔トラップ性物質のＨＯＭＯ準位１２７と第１の有機化合
物のＨＯＭＯ準位１２３とのエネルギー差、正孔トラップ性物質の添加量、そして正孔ト
ラップ性物質が添加された正孔輸送領域１１２の膜厚等のパラメータを変化させることで
、自在にかつ精密に制御が可能となる。同様に、図２で示したような電子の移動の制御に
関しては、電子トラップ性物質のＬＵＭＯ準位１２８と第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位
１２４とのエネルギー差、電子トラップ性物質の添加量、そして電子トラップ性物質が添
加された電子輸送領域１１３の膜厚等のパラメータを変化させることで、自在にかつ精密
に制御が可能となる。
【００６７】
つまり、本発明の実施形態のようなホモ接合をベースとした素子構造の場合、有機化合
物膜の主成分（母材）である第１の有機化合物の種類が決定されれば、あとはＨＯＭＯや
ＬＵＭＯの数値が判明しているキャリアトラップ性の物質を適切に添加するだけで、最適
なキャリアバランスが調節できる。このような材料設計・素子設計の自由度は、旧来のヘ
テロ接合では不可能である。
【００６８】
このように、非常に自由度の高い、簡素な素子構造でキャリアの再結合効率を高め、発
光効率の高い発光素子が達成できるのが本発明の実施形態の特徴であるが、素子寿命の観
点でも利点は大きい。
【００６９】
まず本発明の発光素子では、有機化合物膜の全領域において、第１の有機化合物が主成
分（母材）であるため、有機化合物膜中においては界面が存在しない。多層のヘテロ接合
では、どの層間の界面が悪影響を及ぼしているのかを解明するのが非常に困難であるのに
対し、本発明の発光素子は劣化解析の点でも有用である。つまり本発明の実施形態の発光
素子では、層間の界面由来の問題（エキサイプレックス形成や相互拡散）を考慮する必要
がない。したがって、材料開発を行う上でも、材料単体の性質を把握すれば良く、素子構
造の設計指針が得やすい。
【００７０】
また、ある領域に含まれている成分のうち少ない成分（すなわち、キャリアトラップ性
の物質）でキャリアの移動速度を制御することが可能であるので、特性の経時変化に強く
、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
り形成された層のキャリアバランスは、部分的なモルフォロジー変化や部分的な結晶化が
起こることなどにより、容易に経時変化してしまう。しかし、本発明の発光素子は、ある
領域に含まれている成分のうち少ない成分（すなわち、キャリアトラップ性の物質）でキ
ャリアの移動速度を制御しており、かつ少ない成分はモルフォロジー変化や結晶化、凝集
等が発生じにくいため、経時変化が起きにくい。よって、経時的なキャリアバランスの低
下、ひいては経時的な発光効率の低下が起こりにくい長寿命の発光素子を得ることができ
る。
【００７１】
さらに、本発明の発光素子は、作製プロセスの観点からも利点がある。現在、製品化さ
れている発光素子のほとんどは、真空蒸着法のようなドライプロセスで作られている。ド
ライプロセスは、酸素や水の影響を排除しやすく、寿命向上に有利なためである。
【００７２】
しかし、ヘテロ構造を有する発光素子をドライプロセスで作製する場合、基板は各層を
形成するための多数のチャンバーを経由しなければならないため、製造コスト（特に製造
装置のコスト）は跳ね上がる。また、各層のうち一層でも不良があれば、素子全体が不良
となってしまうため、歩留まりの問題もある。さらに、各層を形成する間（例えば基板の
搬送中）には、たとえ真空中とは言え残留酸素や水分等が吸着すると考えられるため、寿
命を確保するためには注意が必要となる。
【００７３】
一方、本発明の発光素子をドライプロセスで作製する場合を考えると、第１の有機化合
物を蒸着させつつ、添加物を共蒸着の形式で添加していくだけで作製可能である。したが
って、製造装置も簡素化することができ、製造コストや歩留まりに対して有利である。ま
た、有機化合物膜を真空一貫かつ連続的に成膜できるため、残留酸素や水分の吸着を防ぐ
ことができ、寿命向上の効果も向上する。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。
【００７４】
以上で述べたように、本発明の実施形態を適用することで、ヘテロ構造を形成すること
なく、キャリアバランスの良い発光素子を作製することができる。それにより、作製が容
易で、発光効率の高い発光素子を提供することができる。
【００７５】
また、本発明の実施形態を適用することで、ヘテロ構造を形成することなく、キャリア
バランスの経時変化が小さい発光素子を作製することができる。それにより、作製が容易
で、寿命の長い発光素子を提供することができる。
【００７６】
次に、以下では、本発明の発光素子に用いることができる材料について、具体例を例示
する。
【００７７】
まず、第１の有機化合物としては、キャリアを輸送できる有機化合物であれば特に限定
はないが、正孔・電子の双方が電極から注入される必要があるため、極端にイオン化ポテ
ンシャルが大きい物質や電子親和力が小さい物質は使用しづらい。したがって、イオン化
ポテンシャルは６．５ｅＶ以下（すなわち、ＨＯＭＯが−６．５ｅＶ以上）、電子親和力
は２．０ｅｖ以上（すなわち、ＬＵＭＯが−２．０ｅＶ以下）が好ましい範囲である。ま
た、正孔・電子の輸送性が極端に異なると、キャリアトラップ性物質を添加してもキャリ
アバランスを制御しにくい場合が想定されるため、ある程度の正孔輸送性と電子輸送性を
有していることが好ましい。
【００７８】
以上のような観点から、第１の有機化合物として好ましくは縮合芳香族化合物であり、
ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、テトラ
セン誘導体、クリセン誘導体などが挙げられる。具体的には、９，１０−ジフェニルアン
トラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、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：ＤＮ
Ａ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−
ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−
３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４
，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼ
ン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、５，１２−ジフェニルテト
ラセン、ルブレンなどが挙げられる。また、縮合芳香族化合物の中でも特に、芳香族アミ
ン骨格やπ電子過剰ヘテロ芳香環（ピロール、インドール、カルバゾール、ジベンゾフラ
ン、ジベンゾチオフェンなど）のような電子過多な骨格を有する縮合芳香族化合物は、正
孔・電子の双方を受容しやすいため好ましい。具体的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−
ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα―ＮＰＤ）、Ｎ，
Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カ
ルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、９−フェニル−９’−［４−（１０−
フェニル−９−アントリル）フェニル］−３，３’−ビ（９Ｈ−カルバゾール）（略称：
ＰＣＣＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：Ｄ
ＰｈＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−ア
ントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−
（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略
称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アン
トリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ
）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カル
バゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフ
ェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフ
ェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ
１）、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）などが挙げられる。
【００７９】
また、正孔・電子の双方を受容するための性質を考慮すると、芳香族アミン骨格やπ電
子過剰ヘテロ芳香環（ピロール、インドール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾ
チオフェンなど）のような電子過多な骨格と、π電子不足ヘテロ芳香環（ピリジン、キノ
リン、キノキサリン、ジアゾール、ポリアゾールなど）のような電子不足の骨格とを、分
子内に同時に有するバイポーラ性化合物が、より好ましい。具体的には、４，４’−（キ
ノキサリン−２，３−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン）（略称：ＴＰＡＱｎ
）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フ
ェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノ
キサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［ビス（１，１’−ビフェニル
−４−イル）アミン］（略称：ＢＢＡＰＱ）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイ
ル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアニ
リン｝（略称：ＹＧＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−
フェニレン）ビス（Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン）（略称：Ｐ
ＣＡＰＱ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリ
ン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡ１ＰＱ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−
［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−
アミン（略称：ＰＣＡ１ＰＱ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（３−フェ
ニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称：ＤＰＡ
１ＰＱ）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェ
ニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル
）−４’−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルア
ミン（略称：ＹＧＡＯ１１）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（５−フェニル−１，３
，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略
称：ＰＣＡＯ１１）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（５−フェニル−１，
３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称
：ＤＰＡＯ１１）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（４，５−ジフェニ
ル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＴ
ＡＺ１）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３，５−ジフェニル−４Ｈ
−１，２，４−トリアゾール−４−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＴＡＺ２）
などが挙げられる。
【００８０】
また、各種金属錯体の多くは、電子輸送性であるものの、正孔も受け取ることができる
ため、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、
トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）
、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢ
ｑ２）、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）などを第１の有機化
合物として用いることもできる。
【００８１】
なお、上述した第１の有機化合物の例は低分子化合物であるが、第１の有機化合物とし
ては、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＦＯ）、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）、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）］、ポリ［２
−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：
ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡ
Ｔ）、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）などの高分子化合
物を用いても良い。
【００８２】
発光領域に添加する発光物質としては、各種蛍光性化合物を用いることができ、例えば
、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフ
ェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾー
ル−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称
：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニ
ル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニ
ル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−
３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブ
チルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９
−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ
）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−
フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略
称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−ア
ントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ
−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリ
フェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’
，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−
２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０
−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミ
ン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）
−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２
ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−
トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−
ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフ
ェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１
，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニ
ル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９
−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン５４５Ｔ
、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス
（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ
）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４
Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル
−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン
−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：Ｄ
ＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１
１−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）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１
，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］
キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル
（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テ
トラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−
９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣ
ＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−
４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，
６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テト
ラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラ
ン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。
【００８３】
また、先にも述べたように、発光領域に添加する発光物質としては燐光性化合物を用い
ることが好ましい。なぜならば、燐光発光素子は従来、ホールブロック層などの特殊な素
子構造が必要とされているため、その簡素化に対して本発明の実施形態の発光素子が有用
だからである。
【００８４】
さらに、従来のヘテロ構造を用いて燐光性化合物を効率良く発光させるためには、発光
層のホスト材料のみならず、発光層に隣接する正孔輸送層や電子輸送層の材料（すなわち
発光層の周辺材料）の三重項励起エネルギーも高くする必要があり、材料開発に対して大
きな負担があった。しかしながら本発明の実施形態の発光素子であれば、第１の有機化合
物の三重項励起エネルギーさえ高くできれば、燐光性化合物を効率良く発光させることが
できるという利点がある。無論、本発明の実施形態の発光素子においても、発光領域に近
接する領域には正孔トラップ性物質や電子トラップ性物質が添加されている。しかしなが
ら、これらは添加物であるため、発光領域に添加されている燐光性物質とは直接接してい
ない。一般に、エネルギー移動効率は距離の６乗に反比例するため、本発明の実施形態の
構成では、燐光性物質から正孔トラップ性物質や電子トラップ性物質へのエネルギー移動
は起こりにくい。したがって高い発光効率が得られる燐光発光素子のポテンシャルを、本
発明の実施形態は十分に引き出すことができる。
【００８５】
上述のような理由から、本発明の実施形態の発光素子の好ましい構成は、発光物質が燐
光性化合物である発光素子である。燐光性化合物として具体的には、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）テトラキス
（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロ
フェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒ
ｐｉｃ）、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：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニル
ピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピ
リジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃ
ａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート
（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサ
ゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ
）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］
イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａ
ｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセ
チルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［
４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセト
ナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−
Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａ
ｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノ
キサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセ
チルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（
略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−
オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリ
ス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ
（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナ
ト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈ
ｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モ
ノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））
などが挙げられる。
【００８６】
なお、発光物質として燐光性化合物を用いる場合は、第１の有機化合物は高い三重項励
起エネルギーを有する必要がある。このような観点から、第１の有機化合物としては、ヘ
テロ芳香環を有する上述のバイポーラ性化合物が好ましい。
【００８７】
正孔輸送領域に添加する正孔トラップ性物質としては、第１の有機化合物に対して正孔
トラップ性を示すものであれば、特に限定されることはないが、イオン化ポテンシャルの
小さい（すなわち、ＨＯＭＯ準位が高い）ものが好ましい。具体的には、４，４’，４’
’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：
１’−ＴＮＡＴＡ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニ
ルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、４，４’，４’’−
トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４
’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニル
アミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェ
ニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メ
チルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ
）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビ
フェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニ
ル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：Ｄ
ＮＴＰＤ）などが挙げられる。
【００８８】
また、電子輸送領域に添加する電子トラップ性物質としては、第１の有機化合物に対し
て電子トラップ性を示すものであれば、特に限定されることはないが、電子親和力の大き
い（すなわち、ＬＵＭＯ準位が低い）ものが好ましい。具体的には、アクリドン、クマリ
ン１０２、クマリン６Ｈ、クマリン４８０Ｄ、クマリン３０、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナク
リドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、９
，１８−ジヒドロベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１
６−ジオン（略称：ＤＭＮＱｄ−１）、９，１８−ジメチル−９，１８−ジヒドロベンゾ
［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリジン−７，１６−ジオン（略称：ＤＭ
ＮＱｄ−２）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、クマリン１５３、（２−
｛２−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４
Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭＣｚ）、２−（２−｛２
−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イ
リデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，
３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニ
ル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、｛２−（
１，１−ジメチルエチル）−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，
７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４
Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、ナイルレッド、
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）、２，３，２’３’−テトラフェニル−６，６’−ビキノキサリン（
略称：ＤＰＱ２）、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）などが挙げられる。
【００８９】
陽極としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上であることが好ましい）
金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例
えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：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（Ｉ
ＺＯ：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（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの電気伝導性金属酸化物膜は、通
常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピ
ンコート法などにより作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ
）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパ
ッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有
した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜
５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法に
より形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タ
ングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ
）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例え
ば、窒化チタン等）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タング
ステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等が挙げられる。また、ポリ（３，４−エ
チレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポ
リアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の導電性ポリマーを用
いても良い。
【００９０】
陰極としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）
金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。この
ような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すな
わちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ
）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれら
を含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等
の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。また、アルカリ金属化合物、アル
カリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、
酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）
、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）など）の薄膜と、アルミニウム等の金属膜とを積層する
ことによって、陰極とすることも可能である。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の膜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、銀ペーストから得られる金属膜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。
【００９１】
なお、本発明の実施形態の発光素子においては、陽極および陰極のうち、少なくとも一
方が透光性を有すればよい。透光性は、ＩＴＯのような透光性を有する電極材料を用いる
か、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。
【００９２】
以上のような材料を組み合わせることにより、本発明の実施形態の発光素子を作製する
ことができる。本発明の実施形態の発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得ら
れるが、発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。特に、発
光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトル
の発光、あるいは白色発光を得ることができる。
【００９３】
白色発光素子は、カラーフィルターを設けることでフルカラーディスプレイを作製する
ことができるが、この手法の特徴は、発光素子としては白色の発光素子のみを基板上に形
成するだけで、フルカラー化できる簡便さにある。したがって、作製の容易な本発明の実
施形態の発光素子を白色化し、カラーフィルターと組み合わせることで、コストダウンの
相乗効果が実現できる。
【００９４】
本発明の発光素子において、発光色の異なる複数の発光物質を光らせるための素子構造
としては、第１の有機化合物に対して発光色の異なる複数の発光物質を全て添加した発光
領域を形成してもよいし、各発光物質が添加された複数の発光領域を積層してもよい。例
えば、発光色の異なる複数の発光物質としてＡ、Ｂ、Ｃの三種類を用いる場合、Ａ、Ｂ、
Ｃの三種類全てを第１の有機化合物に添加し、一つの発光領域を形成しつつ、Ａ、Ｂ、Ｃ
全てからの発光が得られるよう、濃度を調節する手法を用いてもよい。また一方で、第１
の有機化合物にＡを添加した発光領域と、第１の有機化合物にＢを添加した発光領域と、
第１の有機化合物にＣを添加した発光領域とを順次積層することにより、Ａ、Ｂ、Ｃ全て
からの発光を得るようにしてもよい。
【００９５】
発光色の異なる複数の発光物質としては、上述した蛍光性化合物や燐光性化合物から適
宜選択すればよい。例えば、青色発光するＰＣＢＡＰＡと黄色発光するルブレンを組み合
わせることで、白色発光が得られる。また、青緑色発光するＩｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐ
ｉｃ）と赤色発光するＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）とを組み合わせることでも白色発光
が得られる。
【００９６】
特に、発光色の異なる複数の発光物質は、赤色発光を示す発光物質と、緑色発光を示す
発光物質と、青色発光を示す発光物質とで構成されていることが好ましい。赤色発光を示
す発光物質としては、５８０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に発光ピークを有する者が好ましく
、緑色発光を示す発光物質としては、５００ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲に発光ピークを有す
るものが好ましく、青色発光を示す物質としては、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に発光
ピークを有するものが好ましい。例えば、赤色発光するＤＣＪＴＩと、緑色発光する２Ｐ
ＣＡＰＡと、青色発光するＰＣＢＡＰＡとを組み合わせることで、白色発光が得られる。
【００９７】
また、視感効率向上の観点から、発光色の異なる複数の発光物質は、赤色発光を示す発
光物質と、黄色発光を示す発光物質と、緑色発光を示す発光物質と、青色発光を示す発光
物質とで構成されていることが、さらに好ましい。黄色発光としては、５５０ｎｍ〜５７
０ｎｍの範囲に発光ピークを有するものが好ましい。例えば、赤色発光するＤＣＪＴＩと
、黄色発光するルブレンと、緑色発光する２ＰＣＡＰＡと、青色発光するＰＣＢＡＰＡと
の組み合わせが可能である。
【００９８】
以上で述べたような本発明の発光素子は、各種基板の上に形成することができる。基板
としては、例えばガラス、プラスチック、金属板、金属箔などを用いることができる。発
光素子の発光を基板側から取り出す場合は、透光性を有する基板を用いればよい。ただし
基板は、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外の
ものでもよい。
【００９９】
なお、一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の
発光装置を作製することができる。また、基板上に例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を
形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、
ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製でき
る。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ
型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型および
Ｐ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいず
れか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性
についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用い
てもよい。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法
などを用いて作製することができる。
【０１００】
次に、本発明の実施形態の発光素子の作製方法について述べる。作製方法としては、上
述したような真空蒸着法に代表されるドライプロセスが好ましい。なぜならば、本発明の
発光素子の有機化合物膜は、発光領域、正孔輸送領域、電子輸送領域などの全ての領域に
おいて第１の有機化合物が主成分（母材）となっているため、ドライプロセスの方が各領
域を作り分けやすいためである。このような観点から、第１の有機化合物は低分子化合物
が好ましい。
【０１０１】
ただし、本発明の実施形態の発光素子は、ドライプロセス、ウェットプロセスを問わず
、種々の方法を用いて形成してよい。ウェットプロセスとしては、インクジェット法また
はスピンコート法などがその代表例として挙げられるが、これらに限定されることはない
。
【０１０２】
（実施形態２）
本実施形態２では、実施形態１で開示した基本構成をさらに発展させた本発明の他の構
成に関し、図４および図５を用いて説明する。
【０１０３】
図４および図５は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の有機化合物で構成された
有機化合物膜１０３を有し、有機化合物膜１０３は陽極１０１および陰極１０２に接して
設けられた本発明の一実施形態の発光素子である。したがって、有機化合物膜１０３はそ
の一部に、発光物質が添加された発光領域を有している。また、有機化合物膜１０３はそ
の一部に、正孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域および／または電子トラップ性
物質が添加された電子輸送領域を有している。これら発光領域、正孔輸送領域、電子輸送
領域の構成に関しては、実施形態１で開示した通りである。
【０１０４】
本実施形態２の発光素子は、その実施形態１で開示した発光素子に対し、さらに電極と
有機化合物膜とが接する界面を工夫したものである。以下、図４および図５を用いて説明
する。
【０１０５】
図４（ａ）は、実施形態１で開示した本発明の実施形態の発光素子において、有機化合
物膜１０３が陽極１０１と接する領域に、電子受容性物質が添加された領域１１４（以下
、正孔注入領域１１４と称す）が設けられた発光素子である。通常、有機化合物膜１０３
を構成する第１の有機化合物のイオン化ポテンシャルが大きい（ＨＯＭＯ準位が低い）場
合、陽極１０１から有機化合物膜１０３への正孔注入が起こりにくくなる。しかし、図４
（ａ）のように正孔注入領域１１４を設けることで、第１の有機化合物に電荷移動錯体が
発生して正孔注入障壁が緩和され、この問題を解決することができる。したがって、第１
の有機化合物のイオン化ポテンシャルが大きい（ＨＯＭＯ準位が低い）場合に、図４（ａ
）の構成は有効である。
【０１０６】
一方図４（ｂ）は、実施形態１で開示した本発明の発光素子において、有機化合物膜１
０３が陰極１０２と接する領域に、電子供与性物質が添加された領域１１５（以下、電子
注入領域１１５と称す）が設けられた発光素子である。通常、有機化合物膜１０３を構成
する第１の有機化合物の電子親和力が小さい（ＬＵＭＯ準位が高い）場合、陰極１０２か
ら有機化合物膜１０３への電子注入が起こりにくくなる。しかし、図４（ｂ）のように電
子注入領域１１５を設けることで、第１の有機化合物に電荷移動錯体が発生して電子注入
障壁が緩和され、この問題を解決することができる。したがって、第１の有機化合物の電
子親和力が小さい（ＬＵＭＯ準位が高い）場合に、図４（ｂ）の構成は有効である。
【０１０７】
さらに好ましい例は、図５に示す素子構造である。図５は、実施形態１で開示した本発
明の発光素子において、有機化合物膜１０３が陽極１０１と接する領域に電子受容性物質
が添加されており（つまり正孔注入領域１１４が形成されており）、かつ、有機化合物膜
１０３が陰極１０２と接する領域に電子供与性物質が添加されている（つまり電子注入領
域１１５が形成されている）発光素子である。上述の議論から、有機化合物膜１０３を構
成する第１の有機化合物のイオン化ポテンシャルが大きく（ＨＯＭＯ準位が低く）、かつ
電子親和力が小さい（ＬＵＭＯ準位が高い）場合に、図５の構成は有効である。つまり、
第１の有機化合物のエネルギーギャップが大きい場合は、図５のような素子構造が非常に
有用ということになる。
【０１０８】
したがって、青色のようにエネルギーの高い発光色を示す場合、あるいは白色発光を示
す場合に、図５の構成は有用な素子構造と言える。また、発光物質が燐光性化合物である
場合、やはりエネルギーギャップの大きい第１の有機化合物が必要であるため、図５は有
用な素子構造である。
【０１０９】
図４および図５に示した素子構造において、電子受容性物質としては、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。
【０１１０】
また、電子供与性物質としては、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセ
ン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物が挙げられる。また、リチウム（Ｌｉ）やセ
シウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）やストロ
ンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）やイッテルビウム（Ｙｂ
）等の希土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等）が挙げられる。ま
た、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物（例えば
酸化リチウム（ＬｉＯｘ））を用いることも可能である。
【０１１１】
なお、図４および図５に示した正孔注入領域１１４は、例えば、第１の有機化合物と上
述した電子受容性物質とを共蒸着することにより形成することができる。また、図４およ
び図５に示した電子注入領域１１５は、例えば、第１の有機化合物と上述した電子供与性
物質とを共蒸着することにより形成することができる。
【０１１２】
ここで、図４（ａ）および図５のような構成の場合、陽極１０１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
ることができる点も特徴である。例えば、実施形態１で陽極１０１として列挙した材料の
他、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等を用い
ることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族
に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、および
マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類
金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテ
ルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アル
カリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成するこ
とができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金の膜はスパッタリン
グ法により形成することも可能である。また、銀ペーストから得られる金属膜などをイン
クジェット法などにより成膜することも可能である。
【０１１３】
また、図４（ｂ）および図５のような構成の場合、陰極１０２と接する層として、仕事
関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化イン
ジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を用いることができる。これら導電性材料は、スパ
ッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である
。
【０１１４】
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。
【０１１５】
（実施形態３）
本実施形態３では、実施形態１で開示した基本構成をさらに発展させた本発明の他の実
施形態に関し、図６および図７を用いて説明する。
【０１１６】
図６および図７は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の有機化合物で構成された
有機化合物膜１０３を有し、有機化合物膜１０３は陽極１０１および陰極１０２に接して
設けられた本発明の一実施形態の発光素子である。したがって、有機化合物膜１０３はそ
の一部に、発光物質が添加された発光領域を有している。また、有機化合物膜１０３はそ
の一部に、正孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域および／または電子トラップ性
物質が添加された電子輸送領域を有している。これら発光領域、正孔輸送領域、電子輸送
領域の構成に関しては、実施形態１で開示した通りである。
【０１１７】
本実施形態３の発光素子は、その実施形態１で開示した発光素子に対し、さらに電極と
有機化合物膜とが接する界面を工夫したものである。以下、図６および図７を用いて説明
する。
【０１１８】
図６（ａ）は、実施形態１で開示した本発明の一実施形態の発光素子において、有機化
合物膜１０３が陽極１０１と接する領域に、電荷発生領域１１６が設けられた発光素子で
ある。電荷発生領域１１６は、第１の有機化合物に電子供与性物質が添加されたＮ型領域
１１６ｂと、電子受容性物質が添加されたＰ型領域１１６ａとを有し、Ｎ型領域１１６ｂ
は、Ｐ型領域１１６ａと陽極１０１との間に位置している。
【０１１９】
通常、有機化合物膜１０３を構成する第１の有機化合物のイオン化ポテンシャルが大き
い（ＨＯＭＯ準位が低い）場合、陽極１０１から有機化合物膜１０３への正孔注入が起こ
りにくくなる。しかし、図６（ａ）のように電荷発生領域１１６を設けた場合、電圧印加
時に、電荷発生領域１１６で電子と正孔が発生し、陽極１０１に向けて電子が、陰極１０
２に向けて正孔が、それぞれ移動するため、陽極１０１から有機化合物膜１０３への正孔
注入障壁を無視することができる。したがって、第１の有機化合物のイオン化ポテンシャ
ルが大きい（ＨＯＭＯ準位が低い）場合に、図６（ａ）の構成は有効である。
【０１２０】
一方図６（ｂ）は、実施形態１で開示した本発明の一実施形態発光素子において、有機
化合物膜１０３が陰極１０２と接する領域に、電荷発生領域１１７が設けられた発光素子
である。電荷発生領域１１７は、第１の有機化合物に電子供与性物質が添加されたＮ型領
域１１７ｂと、電子受容性物質が添加されたＰ型領域１１７ａとを有し、Ｐ型領域１１７
ａは、Ｎ型領域１１７ｂと陰極１０２との間に位置している。
【０１２１】
通常、有機化合物膜１０３を構成する第１の有機化合物の電子親和力が小さい（ＬＵＭ
Ｏ準位が高い）場合、陰極１０２から有機化合物膜１０３への電子注入が起こりにくくな
る。しかし、図６（ｂ）のように電荷発生領域１１７を設けた場合、電圧印加時に、電荷
発生領域１１７で電子と正孔が発生し、陽極１０１に向けて電子が、陰極１０２に向けて
正孔が、それぞれ移動するため、陰極１０２から有機化合物膜１０３への電子注入障壁を
無視することができる。したがって、第１の有機化合物の電子親和力が小さい（ＬＵＭＯ
準位が高い）場合に、図６（ｂ）の構成は有効である。
【０１２２】
さらに好ましい例は、図７に示す素子構造である。図７は、実施形態１で開示した本発
明の発光素子において、有機化合物膜１０３が陽極１０１と接する領域に第１の電荷発生
領域１１６が形成されており、かつ、有機化合物膜１０３が陰極１０２と接する領域に第
２の電荷発生領域１１７が形成されている発光素子である。上述の議論から、有機化合物
膜１０３を構成する第１の有機化合物のイオン化ポテンシャルが大きく（ＨＯＭＯ準位が
低く）、かつ電子親和力が小さい（ＬＵＭＯ準位が高い）場合に、図７の構成は有効であ
る。つまり、第１の有機化合物のエネルギーギャップが大きい場合は、図７のような素子
構造が非常に有用ということになる。
【０１２３】
したがって、青色のようにエネルギーの高い発光色を示す場合、あるいは白色発光を示
す場合に、図７の構成は有用な素子構造と言える。また、発光物質が燐光性化合物である
場合、やはりエネルギーギャップの大きい第１の有機化合物が必要であるため、図７は有
用な素子構造である。
【０１２４】
さらに、図７のような素子構造は、有機化合物膜１０３が陽極１０１に接する領域と陰
極１０２に接する領域の双方において、同じ構造の電荷発生領域を形成することが可能で
ある。発光素子の発光領域に対し、正孔を供給するのが第１の電荷発生領域１１６であり
、電子を供給するのが第２の電荷発生領域１１７であるが、第１の電荷発生領域１１６と
第２の電荷発生領域１１７が同じ構成であれば、そのキャリアの供給バランスが経時的に
変化することがない。例えば、仮に第１の電荷発生領域が徐々に劣化したとしても、第２
の電荷発生領域も同程度劣化していくため、発光領域に供給される正孔と電子の供給バラ
ンス自体は崩れにくいのである。したがって、素子の長寿命化が可能な構成である。
【０１２５】
なお、電子受容性物質、電子供与性物質、陽極、陰極の具体的な構成は、実施形態２で
開示したものと同様のものを用いることができる。
【０１２６】
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。
【０１２７】
（実施形態４）
本実施形態４では、実施形態１で開示した基本構成をさらに発展させた本発明の他の実
施形態の構成に関し、図８を用いて説明する。
【０１２８】
図８は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の有機化合物で構成された有機化合物
膜１０３を有し、有機化合物膜１０３は陽極１０１および陰極１０２に接して設けられた
本発明の実施形態の発光素子である。したがって、有機化合物膜１０３はその一部に、発
光物質が添加された発光領域を有している。また、有機化合物膜１０３はその一部に、正
孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域および／または電子トラップ性物質が添加さ
れた電子輸送領域を有している。これら発光領域、正孔輸送領域、電子輸送領域の構成に
関しては、実施形態１で開示した通りである。
【０１２９】
本実施形態４の発光素子は、その実施形態１で開示した発光素子に対し、さらに電極と
有機化合物膜とが接する界面を工夫したものである。以下、図８を用いて説明する。
【０１３０】
図８（ａ）は、実施形態１で開示した本発明の発光素子において、有機化合物膜１０３
が陽極１０１と接する領域に、電子受容性物質が添加された正孔注入領域１１４が設けら
れ、かつ、有機化合物膜１０３が陰極１０２と接する領域に、電荷発生領域１１７が設け
られた発光素子である。電荷発生領域１１７は、第１の有機化合物に電子供与性物質が添
加されたＮ型領域１１７ｂと、電子受容性物質が添加されたＰ型領域１１７ａとを有し、
Ｐ型領域１１７ａは、Ｎ型領域１１７ｂと陰極１０２との間に位置している。
【０１３１】
正孔注入領域１１４の特徴は、実施形態２で述べた通りである。また、電荷発生領域１
１７の特徴は、実施形態３で述べた通りである。したがって図８（ａ）のような構成は、
有機化合物膜１０３を構成する第１の有機化合物のイオン化ポテンシャルが大きく（ＨＯ
ＭＯ準位が低く）、かつ電子親和力が小さい（ＬＵＭＯ準位が高い）場合に有効であると
言える。つまり、第１の有機化合物のエネルギーギャップが大きい場合は、図８のような
素子構造が非常に有用ということになる。
【０１３２】
したがって、青色のようにエネルギーの高い発光色を示す場合、あるいは白色発光を示
す場合に、図８（ａ）の構成は有用な素子構造と言える。また、発光物質が燐光性化合物
である場合、やはりエネルギーギャップの大きい第１の有機化合物が必要であるため、図
８（ａ）は有用な素子構造である。
【０１３３】
一方図８（ｂ）は、実施形態１で開示した本発明の発光素子において、有機化合物膜１
０３が陽極１０１と接する領域に、電荷発生領域１１６が設けられ、かつ、有機化合物膜
１０３が陰極１０２と接する領域に、電子供与性物質が添加された電子注入領域１１５が
設けられた発光素子である。電荷発生領域１１６は、第１の有機化合物に電子供与性物質
が添加されたＮ型領域１１６ｂと、電子受容性物質が添加されたＰ型領域１１６ａとを有
し、Ｎ型領域１１６ｂは、Ｐ型領域１１６ａと陽極１０１との間に位置している。
【０１３４】
電荷発生領域１１６の特徴は、実施形態３で述べた通りである。また、電子注入領域１
１５の特徴は、実施形態２で述べた通りである。したがって図８（ｂ）のような構成は、
有機化合物膜１０３を構成する第１の有機化合物のイオン化ポテンシャルが大きく（ＨＯ
ＭＯ準位が低く）、かつ電子親和力が小さい（ＬＵＭＯ準位が高い）場合に有効であると
言える。つまり、第１の有機化合物のエネルギーギャップが大きい場合は、図８のような
素子構造が非常に有用ということになる。
【０１３５】
したがって、青色のようにエネルギーの高い発光色を示す場合、あるいは白色発光を示
す場合に、図８（ｂ）の構成は有用な素子構造と言える。また、発光物質が燐光性化合物
である場合、やはりエネルギーギャップの大きい第１の有機化合物が必要であるため、図
８（ｂ）は有用な素子構造である。
【０１３６】
ここで、図８のような素子構造として特徴的なのは、有機化合物膜１０３が陽極１０１
および陰極１０２と接合している界面を、同じ構成とすることができる点である。例えば
図８（ａ）において、有機化合物膜１０３が陽極１０１と接合する界面は正孔注入領域１
１４であり、陰極１０２と接合する界面はＰ型領域１１７ａであるが、いずれも第１の有
機化合物に電子受容性物質を添加した構成である。また同様に、図８（ｂ）においては、
有機化合物膜１０３が陽極１０１と接合する界面はＮ型領域１１６ｂであり、陰極１０２
と接合する界面は電子注入領域１１５であるが、いずれも第１の有機化合物に電子供与性
物質を添加した構成である。
【０１３７】
つまり、有機化合物膜１０３の両端（両膜面）を、同じ材料で構成できるのである。し
たがって、陽極や陰極との界面で生じる応力を、陽極側、陰極側で同じような状態に調節
できるのが本実施形態の素子の特徴でもある。これにより、有機化合物膜の信頼性を高め
ることが可能である。
【０１３８】
なお、電子受容性物質、電子供与性物質、陽極、陰極の具体的な構成は、実施形態２で
開示したものと同様のものを用いることができる。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（実施形態５）
本実施形態は、実施形態１〜４で述べたような本発明の有機化合物膜の構成を複数積層
することで、発光効率や寿命をさらに高めるタンデム型の発光素子について、図９を参照
して説明する。
【０１４１】
図９は本発明の一実施形態の発光素子をタンデム構造とした発光素子の一例であり、陽
極１０１および陰極１０２との間に、実施形態２の図５で示したような有機化合物膜（第
１の有機化合物膜１０３−１および第２の有機化合物膜１０３−２）を二層積層した発光
素子である。図５と照らし合わせるとわかるように、第１の有機化合物膜１０３−１は、
電子受容性物質が添加された正孔注入領域１１４−１と、電子供与性物質が添加された電
子注入領域１１５−１とを有している。同様に、第２の有機化合物膜１０３−２は、電子
受容性物質が添加された正孔注入領域１１４−２と、電子供与性物質が添加された電子注
入領域１１５−２とを有している。なお、有機化合物膜１０３−１および１０３−２はそ
れぞれ、その一部に、発光物質が添加された発光領域を有している。また、有機化合物膜
１０３−１および１０３−２それぞれ、その一部に、正孔トラップ性物質が添加された正
孔輸送領域および／または電子トラップ性物質が添加された電子輸送領域を有している。
これら発光領域、正孔輸送領域、電子輸送領域の構成に関しては、実施形態１で開示した
通りである。
【０１４２】
図９の構成において、第１の有機化合物膜１０３−１と第２の有機化合物膜１０３−２
が接している部分は、陽極１０１から陰極１０２の方向に向かって、電子供与性物質が添
加された電子注入領域１１５−１と、電子受容性物質が添加された正孔注入領域１１４−
２とが積層されている。この積層構造は、図９に示した通り、電荷発生領域の機能を有し
ている。したがって、第１の有機化合物膜の発光領域および第２の有機化合物膜の発光領
域の双方でキャリアの再結合が起こる。つまり、実施形態１〜４で示した発光素子と同じ
量の電流を流した場合、原理的には倍の輝度を得ることが可能である。
【０１４３】
また、重要なことは、このようなタンデム型の素子であっても、本発明の構成を用いれ
ば、非常に簡便に作製できる点である。図９に示した通り、二層の有機化合物膜を積層し
ても、いずれも第１の有機化合物が主成分（母材）であるため、添加物を制御するだけで
素子が作製できてしまうのである。
【０１４４】
なお、本実施形態では、二つの有機化合物膜を積層したタンデム型の素子について説明
したが、同様に、三つ以上の有機化合物膜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。本実施形態を適用することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度
の発光が可能であり、そのため長寿命素子を実現できるタンデム型の発光素子を、簡便に
作製することができる。また、消費電力が低い発光装置を実現することができる。このよ
うな特徴は特に照明への応用に有利である。
【０１４５】
また、それぞれの有機化合物膜からの発光色を異なるものにすることができる。例えば
、図９のような発光素子において、第１の有機化合物膜１０３−１からの発光色と第２の
有機化合物膜１０３−２からの発光色を、補色の関係になるようにすることで、白色発光
する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士
をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色
発光を得ることができる。また、３つの有機化合物膜を有するタンデム型の発光素子の場
合でも同様であり、例えば、第１の有機化合物膜からの発光色が赤色であり、第２の有機
化合物膜からの発光色が緑色であり、第３の有機化合物膜からの発光が青色である場合、
白色発光を得ることができる。
【０１４６】
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。
【０１４７】
（実施形態６）
本実施形態では、本発明の実施形態の発光素子を有する発光装置について説明する。
【０１４８】
本実施形態では、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１０を用いて
説明する。なお、図１０（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）
をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を
制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６
０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、
６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【０１４９】
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。
【０１５０】
次に、断面構造について図１０（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６０
１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０１５１】
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、本実施形態では、画素部
が形成された基板と同一基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしも
その必要はなく、駆動回路を、画素部が形成された基板と同一基板上ではなく、外部に形
成することもできる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
第１の電極６１３上には、有機化合物膜６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形
成されている。ここで、第１の電極６１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金
、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第１の電極を陽極と
して用いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい（好ましくは仕事関数４．０ｅＶ以
上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい
。例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、
窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタ
ンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とす
る膜と窒化チタン膜との３層構造等の積層膜を用いることができる。なお、積層構造とす
ると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として
機能させることができる。
【０１５５】
また、有機化合物膜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。有機化合物膜６１６は、実施形態１〜５に
示す構造を有している。また、有機化合物膜６１６を構成する材料としては、低分子化合
物、または高分子化合物、オリゴマー、デンドリマーのいずれを用いてもよい。また、有
機化合物膜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。
【０１５６】
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（好ましくは仕事関数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、有機化合物膜６１６で生じた光を第２の電極６１７を透過させる場合
には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウ
ム−酸化スズ（ＩＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、
酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化イ
ンジウム（ＩＷＺＯ）等）との積層膜を用いることも可能である。
【０１５７】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、
素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素
子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されてお
り、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５が充填され
る場合もある。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
本発明の実施形態の発光装置は、実施形態１〜５で示した発光素子を有する。実施形態
１〜５で示した発光素子は発光効率が高く、簡単なプロセスで得られるため、消費電力の
低い発光装置を容易に得ることができる。
【０１６１】
また、実施形態１〜５で示した発光素子は長寿命である。実施形態１〜５で示した発光
素子は長寿命であるため、長寿命の発光装置を得ることができる。
【０１６２】
以上のように、本実施形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアク
ティブマトリクス型の発光装置について説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置で
あってもよい。図１１には本発明の実施形態を適用して作製したパッシブマトリクス型の
発光装置の斜視図を示す。なお、図１１（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図１１（Ｂ）
は図１１（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図１１において、基板９５１上には、
電極９５２と電極９５６との間には有機化合物膜９５５が設けられている。電極９５２の
端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けら
れている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁
との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面
は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接
する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しな
い辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、陰極をパターニングする
ことができる。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、発光効率の高い本発
明に係る発光素子を含むことによって、消費電力の低い発光装置を得ることができる。ま
た、長寿命の発光装置を得ることができる。
【０１６３】
なお、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１６４】
（実施形態７）
ここでは、アクティブマトリクス型の表示装置の作製工程の一例を図１２で説明する。
【０１６５】
まず、基板１００１上に下地絶縁膜１００２を形成する。ここでは基板１００１側を表
示面として発光を取り出す場合の例を説明するため、基板１００１としては、光透過性を
有するガラス基板や石英基板を用いればよい。また、処理温度に耐えうる耐熱性を有する
光透過性のプラスチック基板を用いてもよい。
【０１６６】
下地絶縁膜１００２としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコ
ン膜などの絶縁膜から成る下地膜を形成する。ここでは下地膜として２層構造を用いた例
を示すが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。なお、特
に下地絶縁膜を形成しなくてもよい。
【０１６７】
次いで、下地絶縁膜上に半導体層を形成する。半導体層は、非晶質構造を有する半導体
膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜す
る。またさらに、公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなど
の触媒を用いた熱結晶化法等）を行ってもよい。得られた半導体膜を第１のフォトマスク
を用いて所望の形状にパターニングして形成する。この半導体層の厚さは２５〜８０ｎｍ
（好ましくは３０〜７０ｎｍ）の厚さで形成する。本実施の形態では、半導体層の結晶化
を行っているが、結晶化は必ずしも必要ではない。半導体膜の材料に限定はないが、好ま
しくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
【０１６８】
また、非晶質構造を有する半導体膜の結晶化処理として連続発振のレーザを用いてもよ
く、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固
体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用するのが好ましい。代表的には
、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調
波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。連続発振のレーザを用いる場合には、出力１０Ｗの
連続発振のＹＶＯ４レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換
する。また、共振器の中にＹＶＯ４結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方
法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光
に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／
ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、１０〜２０
００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよ
い。
【０１６９】
また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を０．５ＭＨｚ以上とし、通常用いられてい
る数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行っ
ても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射して半導体膜が溶融してから完全に固
化するまでの時間は数十ｎｓｅｃ〜数百ｎｓｅｃと言われている。よって上記周波数帯を
用いることで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスの
レーザ光を照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させる
ことができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成
される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が１０〜３０μｍ、走査方向
に対して垂直な方向における幅が１〜５μｍ程度の結晶粒の集合を形成することができる
。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくとも薄膜トラ
ンジスタのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる
。
【０１７０】
非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく
、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
【０１７１】
次いで、レジストマスクを除去した後、半導体層を覆うゲート絶縁膜１００３を形成す
る。ゲート絶縁膜１００３はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１〜２０
０ｎｍとする。
【０１７２】
次いで、ゲート絶縁膜１００３上に膜厚１００〜６００ｎｍの導電膜を形成する。ここ
では、スパッタ法を用い、窒化チタン膜とタングステン膜との積層からなる導電膜を形成
する。なお、ここでは導電膜を窒化チタン膜とタングステン膜との積層とする例であるが
、特に限定されず、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元
素を主成分とする合金若しくは化合物の単層、またはこれらの積層で形成してもよい。ま
た、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用い
てもよい。
【０１７３】
次いで、第２のフォトマスクを用いてレジストマスクを形成し、ドライエッチング法ま
たはウェットエッチング法を用いてエッチングを行う。このエッチング工程によって、導
電膜をエッチングして、導電層１００６〜１００８を得る。なお、この導電層はＴＦＴの
ゲート電極となる。
【０１７４】
次いで、レジストマスクを除去した後、第３のフォトマスクを用いてレジストマスクを
新たに形成し、駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴを形成するため、半導体にｎ型を付与する
不純物元素（代表的にはリン、またはＡｓ）を低濃度にドープするための第１のドーピン
グ工程を行う。レジストマスクは、ｐチャネル型ＴＦＴとなる領域と、導電層の近傍とを
覆う。この第１のドーピング工程によってゲート絶縁膜１００３を介してドープを行い、
低濃度不純物領域１００９を形成する。一つの発光素子は、複数のＴＦＴを用いて駆動さ
せるが、ｐチャネル型ＴＦＴのみで駆動させる場合や、画素と駆動回路を同一基板上に形
成しない場合には、上記ドーピング工程は特に必要ない。
【０１７５】
次いで、レジストマスクを除去した後、第４のフォトマスクを用いてレジストマスクを
新たに形成し、半導体にｐ型を付与する不純物元素（代表的にはボロン）を高濃度にドー
プするための第２のドーピング工程を行う。この第２のドーピング工程によってゲート絶
縁膜１００３を介してドープを行い、ｐ型の高濃度不純物領域１０１４、１０１５を形成
する。
【０１７６】
次いで、第５のフォトマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、駆動回路のｎチ
ャネル型ＴＦＴを形成するため、半導体にｎ型を付与する不純物元素（代表的にはリン、
またはＡｓ）を高濃度にドープするための第３のドーピング工程を行う。第３のドーピン
グ工程におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０１３〜５×１０１５／ｃｍ２
とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。レジストマスクは、ｐチャネル型ＴＦ
Ｔとなる領域と、導電層の近傍とを覆う。この第３のドーピング工程によってゲート絶縁
膜１００３を介してドープを行い、ｎ型の高濃度不純物領域１０１８を形成する。
【０１７７】
この後、レジストマスクを除去し、水素を含む第１の層間絶縁膜１０２０を成膜した後
、半導体層に添加された不純物元素の活性化および水素化を行う。水素を含む第１の層間
絶縁膜１０２０は、ＰＣＶＤ法により得られる窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ膜）を用いる。
加えて、結晶化を助長する金属元素、代表的にはニッケルを用いて半導体膜を結晶化させ
ている場合、活性化と同時にチャネル形成領域におけるニッケル濃度の低減を行うゲッタ
リングをも行うことができる。
【０１７８】
次いで、ＴＦＴ上に平坦な表面を得るため、平坦化のための第２の層間絶縁膜１０２１
を形成する。第２の層間絶縁膜１０２１としては、塗布法によって得られるシリコン（Ｓ
ｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。また、第２の層間絶
縁膜１０２１としては、透光性を有する有機樹脂膜を用いることができる。第２の層間絶
縁膜としてはその他有機材料や無機材料などによる絶縁膜を用いても良い。
【０１７９】
次いで、第６のマスクを用いてエッチングを行い、第２の層間絶縁膜１０２１にコンタ
クトホールを形成すると同時に周縁部１０４２の第２の層間絶縁膜１０２１を除去する。
【０１８０】
次いで、第６のマスクをそのままマスクとしてエッチングを行い、露呈しているゲート
絶縁膜１００３、および第１の層間絶縁膜１０２０を選択的に除去する。
【０１８１】
次いで、第６のマスクを除去した後、コンタクトホールで半導体層と接する３層構造か
らなる導電膜を形成する。なお、各層の表面を酸化させないように、これら３層を同じス
パッタ装置で連続して形成することが好ましい。ただし、導電膜は、３層構造に限定され
ず、２層でも単層でもよく、その材料は、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれ
た元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料を用いればよい。
【０１８２】
次いで、第７のマスクを用いて導電膜のエッチングを行い、配線または電極を形成する
。これらの配線または電極のうち、画素部１０４０においては、ＴＦＴと発光素子の陽極
とを接続する接続電極１０２２を図示し、駆動回路部１０４１においては、ｎチャネル型
ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを電気的に接続する接続電極１０２３を図示する。
【０１８３】
次いで、上記三層構造を有する配線または電極に接して透明導電膜を形成する。そして
、第８のマスクを用いて透明導電膜のエッチングを行い、発光素子の第１の電極１０２４
Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、即ち、有機発光素子及び無機発光素子の陽極
（或いは陰極）を形成する。
【０１８４】
発光素子の陽極の材料は、実施形態１〜２で詳述したが、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ
）、またはＩＴＳＯ（ＩＴＯに酸化珪素が２〜１０重量％含まれたターゲットを用いてス
パッタリング法で得られる酸化珪素を含む酸化インジウムスズ）を用いる。ＩＴＳＯの他
、酸化珪素を含み酸化インジウムに２〜２０重量％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透光
性酸化物導電膜（ＩＺＯ）などの透明導電膜を用いても良い。また、ＡＴＯ（アンチモン
・チン・オキサイド）の透明導電膜を用いても良い。
【０１８５】
なお、第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４ＢとしてＩＴＯを用
いる場合は、電気抵抗値を下げるために結晶化させるベークを行う。対して、ＩＴＳＯや
ＩＺＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである
。
【０１８６】
次いで、第８のマスクを用いて第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０
２４Ｂの端部を覆う絶縁物１０２５（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成
する。絶縁物１０２５としては、スパッタ法により得られる酸化タンタル膜、酸化チタン
（ＴｉＯ２）膜や、塗布法により得られる有機樹脂膜を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で
用いる。
【０１８７】
次いで、第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ及び絶縁物１０
２５上に有機化合物膜１０２８を形成する。有機化合物膜１０２８は実施形態１〜５で説
明したような構成及び作製方法にて形成することができるが、本実施形態では白色の発光
を示す構成を用いる（実施形態１や実施形態５参照）。なお、発光素子の信頼性を向上さ
せるため、有機化合物膜１０２８の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい
。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧
雰囲気や不活性雰囲気で２００℃〜３００℃の加熱処理を行うことが望ましい。
【０１８８】
次いで、画素部１０４０の全面に発光素子の第２の電極１０２９を形成する。第２の電
極１０２９は陰極として機能する。発光素子の陰極に用いることができる物質は実施形態
１〜２で詳述したが、ここでは、第２の電極１０２９としてアルミニウムを真空蒸着法に
より２００ｎｍの膜厚で形成する。本実施形態では、基板１００１側から発光を取り出す
ため、発光素子の陽極である第１の電極１０２４が透明電極となっている。発光素子の一
対の電極のうち、ＴＦＴ側の電極を陰極とする場合は、当該発光素子に直接接続するＴＦ
Ｔはｎチャネル型ＴＦＴとして作製する。
【０１８９】
次いで、封止を行うため、封止基板１０３１を用いる。封止基板１０３１の材料は、金
属材料やセラミック材料やガラス基板などを用いることができる。封止基板１０３１はシ
ール材１０３２で基板１００１の周縁部１０４２で接着させる。なお、基板間隔を一定に
保持するためにスペーサ材やフィラーを用いてもよい。また、一対の基板の間の間隙１０
３０は、不活性なガスで充填することが好ましい。
【０１９０】
また、フルカラー表示とするため、発光素子からの光が発光装置の外部に出る為の光路
上に着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４
Ｂ）を透明な基材１０３３に設ける。また、黒色層（ブラックマトリックス）１０３５を
さらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明基材１０３３は、位置合わせし
、基板１００１に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層１０３６で
覆われている。また、本実施形態においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光
層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光１
０４４Ｗは白、着色層を透過する光は赤（１０４４Ｒ）、青（１０４４Ｂ）、緑（１０４
４Ｇ）となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
【０１９１】
また、以上に説明した発光装置では、ＴＦＴが形成されている基板１００１側に光を取
り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を
取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。トップエミッション型
の発光装置の断面図を図１３に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用い
ることができる。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極１０２２を作製するまで
は、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０
３７を接続電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良
い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を
用いて形成することができる。
【０１９２】
つづいて、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂを
形成する。第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極
とするが、陰極であっても構わない。また、トップエミッション型の発光装置である場合
、第１の電極を反射電極とする好ましい。
【０１９３】
その後、第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ及び第３の層間
絶縁膜の露出している部分を覆って有機化合物膜１０２８を形成する。有機化合物膜１０
２８の構成は、実施形態１〜５で説明したような構成で形成するが、本実施形態では白色
の発光を示す構成を用いる（実施形態１や実施形態５参照）。つづいて、発光素子の第２
の電極１０２９を発光素子からの光を透過するように形成する。
【０１９４】
この後、発光素子からの光が外部へとでる光路上に着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、
緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を
行ってトップエミッション型の発光装置を形成することができる。封止基板１０３１には
画素と画素との間に位置するように黒色層（ブラックマトリックス）１０３５を設けても
良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３
４Ｂ）や黒色層（ブラックマトリックス）１０３５はオーバーコート層１０３６（図示し
ない）によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板をもち
いることとする。
【０１９５】
こうして得られた発光素子の一対の電極間に電圧を印加すると白色の発光領域１０４４
Ｗが得られる。また、着色層と組み合わせることで、赤色の発光領域１０４４Ｒと、青色
の発光領域１０４４Ｂと、緑色の発光領域１０４４Ｇとが得られる。本実施形態では白色
の発光素子を用いていることから、各画素の発光色によって塗り分けをする必要がなく、
安価且つ簡便にフルカラーの発光装置を得ることができる。
【０１９６】
また、ここではトップゲート型の構造とし、ポリシリコンを活性層とするＴＦＴを用い
たがスイッチング素子として機能し得るものであれば、特に限定されず、ボトムゲート型
（逆スタガ型）ＴＦＴや、順スタガ型ＴＦＴを用いることが可能である。また、アモルフ
ァスシリコン膜やＺｎＯ膜を活性層とするＴＦＴを用いてもよい。また、シングルゲート
構造やダブルゲート構造のＴＦＴに限定されず、３つ以上の複数のチャネル形成領域を有
するマルチゲート型ＴＦＴとしてもよい。
【０１９７】
また、ここでは赤、緑、青、白の４色駆動でフルカラー表示を行う例を示したが特に限
定されず、赤、緑、青の３色駆動でフルカラー表示を行ってもよい。
【０１９８】
なお、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１９９】
（実施形態８）
本実施形態では、実施形態６に示す発光装置をその一部に含む本発明の実施形態の電子
機器について説明する。本発明の実施形態の電子機器は、実施形態１〜５で示した発光素
子を有し、低消費電力の表示部を有する。また、長寿命の表示部を有する。
【０２００】
本発明の実施形態の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジ
タルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装
置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末
（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備
えた画像再生装置（具体的には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１４に示す。
【０２０１】
図１４（Ａ）は本実施形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、
表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ
装置において、表示部９１０３は、実施形態１〜５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、発光効率が高く、消費電力が低
いという特徴を有している。また、長寿命であるという特徴を有している。その発光素子
で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化が
少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、劣
化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１
や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置
は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合し
た製品を提供することができる。
【０２０２】
図１４（Ｂ）は本実施形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、
表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイ
ス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施形態１〜５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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、長寿命であるとい
う特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するた
め、このコンピュータは画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような
特徴により、コンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮
小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能で
ある。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られ
ているので、環境に適合した製品を提供することができる。
【０２０３】
図１４（Ｃ）はカメラであり、本体９３０１、表示部９３０２、筐体９３０３、外部接
続ポート９３０４、リモコン受信部９３０５、受像部９３０６、バッテリー９３０７、音
声入力部９３０８、操作キー９３０９、接眼部９３１０等を含む。このカメラにおいて、
表示部９３０２は、実施形態１〜５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。また、長寿命であるという特徴を有している。その発光素子で構
成される表示部９３０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化が少なく、
低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能や
電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９３０１の小型軽量化
を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽
量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０２０４】
図１４（Ｄ）は本実施形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示
部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポ
ート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、
実施形態１〜５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、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、
長寿命であるという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様
の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている
。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若
しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ること
が可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図
られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０２０５】
図１５は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０
２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施形態６の発光装置（パッシ
ブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表
示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係
る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を
図りつつ、明るい表示部を構成することができる。また、本実施形態では車載用オーディ
オを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【０２０６】
図１６は、音響再生装置の一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１６に示す
デジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イ
ヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤ
ホンを用いることができる。表示部７１１として、実施形態６の発光装置（パッシブマト
リクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７
１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光
素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能で
あり、低消費電力化を図りつつ、明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２
は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギ
ガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することによ
り、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０２及び表示部
７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型
のオーディオ装置において特に有効である。
【０２０７】
以上の様に、本発明の実施形態を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、
この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の実施形態
を適用することにより、低消費電力の表示部を有する電子機器を作製することが可能とな
る。また、長寿命の表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【０２０８】
また、本発明の実施形態を適用した発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており
、照明装置として用いることもできる。本発明の実施形態を適用した発光素子を照明装置
として用いる一態様を、図１７を用いて説明する。
【０２０９】
図１７には、本発明の係る発光装置を用いた照明装置として用いた電子機器の一例とし
て、本発明の実施形態を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を示
す。図１７に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、
筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バッ
クライト９０３は、本発明の実施形態を適用した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。
【０２１０】
本発明に係る発光装置は薄型で低消費電力であるため、本発明に係る発光装置を液晶表
示装置のバックライトとして用いることにより、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能
となる。また、本発明に係る発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能である
ため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。
【０２１１】
図１８は、本発明に係る発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例であ
る。図１８に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２
として、本発明に係る発光装置が用いられている。本発明の実施形態の発光装置は低消費
電力化されているため、電気スタンドも消費電力が低い。
【０２１２】
図１９は、本発明の実施形態を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用
いた例である。本発明に係る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、本発明に係る発光装置は、低消費電力であるため、低消
費電力の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明の実施形態を適用
した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図１４（Ａ）で説明した
ような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することがで
きる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、環境への負荷を低減することが
できる。
【０２１３】
なお、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【０２１４】
本実施例では、本発明の実施形態の発光素子の具体的な作製例に関して説明する。本実
施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【０２１５】
【化１】
2014199943.tif 000003
【０２１６】
まず以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０２１７】
（発光素子１）
まず、陽極として１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜され
たガラス基板を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺
をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成
するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオ
ゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−５Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装
置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室で、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った
。その後、基板を３０分程度、放冷した。
【０２１８】
次に、陽極が形成された面を下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸
着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定した。
【０２１９】
そして、まず陽極上に、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェ
ニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ
）と酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することにより、電子受容性物質である酸化モリブ
デンが添加された正孔注入領域を形成した。蒸着は抵抗加熱を用いた。正孔注入領域の膜
厚は５０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱと酸化モリブデンの比率は、重量比で１：０．５（＝ＢＰ
ＡＰＱ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一
つの処理室内で複数の蒸発源から複数の材料を同時に蒸着する蒸着法である。
【０２２０】
引き続き、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＢＰＡＰＱのみを１０ｎｍ成膜した後、Ｂ
ＰＡＰＱと４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ト
リフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）とを共蒸着することにより、正孔トラップ
性物質である１’−ＴＮＡＴＡが添加された正孔輸送領域を形成した。正孔輸送領域の膜
厚は１０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡの比率は、重量比で１：０．０１（＝
ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２２１】
次に、ＢＰＡＰＱと（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニ
ル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））
とを共蒸着することにより、発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）が添加され
た発光領域を形成した。発光領域の膜厚は３０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱとＩｒ（Ｆｄｐｑ）
２（ａｃａｃ）の比率は、重量比で１：０．０８（＝ＢＰＡＰＱ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（
ａｃａｃ））となるように蒸着レートを調節した。
【０２２２】
さらに、ＢＰＡＰＱのみを１０ｎｍ成膜した後、ＢＰＡＰＱとリチウム（Ｌｉ）とを共
蒸着することにより、電子供与性物質であるリチウムが添加された電子注入領域を形成し
た。電子注入領域の膜厚は５０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱとリチウムの比率は、重量比で１：
０．０１（＝ＢＰＡＰＱ：リチウム）となるように蒸着レートを調節した。
【０２２３】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入領域上にアルミニウムを２００ｎｍの
膜厚となるように成膜することにより陰極を形成し、発光素子１を作製した。
【０２２４】
（比較発光素子２）
発光素子１と同一基板を用い、正孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域を設けな
い構成とした。つまり、１’−ＴＮＡＴＡを添加せず、その他は発光素子１と同様に作製
した。
【０２２５】
以上により得られた発光素子１および比較発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボック
ス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、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。
【０２２６】
発光素子１および比較発光素子２の電圧−電流密度特性を図２０（ａ）に、電流密度−
輝度特性を図２０（ｂ）に、それぞれ示す。また、輝度−電流効率特性を図２１（ａ）に
、輝度−パワー効率を図２１（ｂ）に、それぞれ示す。また、２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密
度の電流で発光させた際の発光スペクトルを、図２２（ａ）に示す。図２２（ｂ）は図２
２（ａ）の拡大図である。図２２からわかるように、いずれの発光素子においても、発光
物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）からの赤色発光（発光ピーク波長〜６５０ｎ
ｍ）が得られている。
【０２２７】
しかしながら、図２０からわかるように、比較発光素子２は発光素子１に比べ、電流は
多く流れているものの輝度が出ていないことがわかる。したがって、図２１（ａ）を見て
もわかるように、電流効率において極めて顕著な差が現れている。本発明の発光素子１は
高い電流効率を達成できているのに対し、比較発光素子２の電流効率は激減している。例
えば、５００ｃｄ／ｍ２時の電流効率は、発光素子１が２．２ｃｄ／Ａであるのに対し、
比較発光素子２は０．０５ｃｄ／Ａ程度である。つまり、正孔トラップ性物質を微量添加
しただけで、本発明の発光素子１は５０倍近く電流効率が向上したことになる。その結果
、５００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率も０．０２ｌｍ／Ｗ程度から０．６６ｌｍ／Ｗに向上
しており、消費電力も１／３０以下になっていることがわかる。
【０２２８】
このことは、以下のように説明される。下記表１は、ＢＰＡＰＱおよびＩｒ（Ｆｄｐｑ
）２（ａｃａｃ）のＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位を示したものである。また、１’−
ＴＮＡＴＡのＨＯＭＯ準位を示したものである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位
はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から算出した（実施例４参照）。
【０２２９】
【表１】
2014199943.tif 000004
【０２３０】
表１からわかるように、ＢＰＡＰＱにＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を添加した発光
領域は、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）が電子を非常に強くトラップする一方で、正孔
はトラップしにくい状態である。したがって、発光領域は正孔が陰極へ抜けやすく、再結
合がおこりにくい状態にある。実際、図２２（ｂ）を見ると、比較発光素子２においては
５００ｎｍ付近に余分な発光が観察されるが、これは抜けた正孔が、発光領域と電子注入
領域の間にあるＢＰＡＰＱのみの層で電子と再結合し、ＢＰＡＰＱが発光してしまってい
る現象と考えられる。そして、本実施例の発光素子１においては、添加した１’−ＴＮＡ
ＴＡがその抜けやすい正孔をトラップし、再結合効率を高めているため、ＢＰＡＰＱが発
光することもなく、発光効率が大きく向上しているものと考えられる。
【０２３１】
以上の結果から、本発明の実施形態の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素
子構造ながら、顕著に発光効率を高めることができることがわかった。
【０２３２】
さらに、発光素子１および比較発光素子２を初期輝度５００ｃｄ／ｍ２の条件で定電流
駆動し、連続点灯試験を行った。発光素子１の結果を図３６に、比較発光素子２の結果を
図３７に、それぞれ示す。縦軸は初期輝度を１００％として規格化した規格化輝度であり
、横軸は駆動時間である。
【０２３３】
図３６と図３７を比較するとわかるように、寿命に関しては、電流効率以上に顕著な差
が現れた。図３７に示すように、比較発光素子２は、駆動初期に２．５倍も輝度が上昇す
る現象が見られた後、急激に輝度が減少し、輝度半減時間は７５時間であった。一方、図
３６に示すように、本発明の発光素子１は、駆動初期に１％程度の輝度上昇が見られるが
、その後の劣化は極めて少なく、９００時間後でも初期輝度のほぼ１００％を保っている
ことがわかる。つまり、ほとんど劣化しておらず、輝度半減期も予測できない程の長寿命
素子が得られている。
【０２３４】
発光素子１と比較発光素子２は、正孔輸送領域にわずか１ｗｔ％程度の正孔トラップ性
物質（１’−ＴＮＡＴＡ）を添加しているか、していないかの違いしかない。にもかかわ
らず、このようなドラスティックな寿命改善効果が観測されるのは、従来の技術常識では
予測できない驚くべき現象であり、本発明の実施形態の効果が如何に顕著であるかを示し
ている。
【０２３５】
以上の結果から、本発明の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素子構造なが
ら、極めて寿命の長い発光素子を作製できることがわかった。
【実施例２】
【０２３６】
本実施例では、本発明の実施形態の発光素子の具体的な作製例に関して説明する。本実
施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、実施例１で用いた材料に関しては省略す
る。
【０２３７】
【化２】
2014199943.tif 000005
【０２３８】
（発光素子３）
１’−ＴＮＡＴＡの替わりに、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）を正孔トラップ性物質として用いた以外は、発光素子１と同様に作製した。
なお、発光素子３においては、ＤＮＴＰＤの添加量はＢＰＡＰＱ：ＤＮＴＰＤ＝１：０．
１（質量比）とした。
【０２３９】
以上により得られた発光素子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。
【０２４０】
発光素子３の電圧−電流密度特性を図２３（ａ）に、電流密度−輝度特性を図２３（ｂ）
に、それぞれ示す。また、輝度−電流効率特性を図２４（ａ）に、輝度−パワー効率を図
２４（ｂ）に、それぞれ示す。また、２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流で発光させた際
の発光スペクトルを、図２５に示す。図２５からわかるように、発光素子３においても、
発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）からの赤色発光（発光ピーク波長〜６５
０ｎｍ）が得られている。
【０２４１】
発光素子３の５００ｃｄ／ｍ２時の電流効率は０．６９ｃｄ／Ａであり、実施例１の発
光素子１ほどではないにせよ、実施例１の比較発光素子２に比べれば１０倍以上電流効率
が向上していることがわかる。５００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率も０．１７ｌｍ／Ｗ程度
であり、比較発光素子２に比べれば消費電力も１／１０程度である。
【０２４２】
下記表２は、ＢＰＡＰＱおよびＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）のＨＯＭＯ準位および
ＬＵＭＯ準位を示したものである。また、ＤＮＴＰＤのＨＯＭＯ準位を示したものである
。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定か
ら算出した（実施例４参照）。
【０２４３】
【表２】
2014199943.tif 000006
【０２４４】
表２の結果から、実施例１と同様に、添加したＤＮＴＰＤが抜けやすい正孔をトラップ
し、再結合効率を高めているため、ＢＰＡＰＱが発光することもなく、発光効率が大きく
向上したと考えられる。
【０２４５】
以上の結果から、本発明の実施形態の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素
子構造ながら、顕著に発光効率を高めることができることがわかった。
【実施例３】
【０２４６】
本実施例では、本発明の実施形態の発光素子の具体的な作製例に関して説明する。本実
施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【０２４７】
【化３】
2014199943.tif 000007
【０２４８】
まず以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０２４９】
（発光素子４）
まず、陽極として１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜され
たガラス基板を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺
をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成
するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオ
ゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−５Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装
置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室で、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った
。その後、基板を３０分程度、放冷した。
【０２５０】
次に、陽極が形成された面を下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸
着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定した。
【０２５１】
そして、まず陽極上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することによ
り、電子受容性物質である酸化モリブデンが添加された正孔注入領域を形成した。蒸着は
抵抗加熱を用いた。正孔注入領域の膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデンの比
率は、重量比で１：０．５（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調
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複数の材料を同時に蒸
着する蒸着法である。
【０２５２】
引き続き、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＣｚＰＡのみを１０ｎｍ成膜した後、Ｃｚ
ＰＡとＮ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カ
ルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、発光物質で
ある２ＰＣＡＰＡが添加された発光領域を形成した。発光領域の膜厚は４０ｎｍとし、Ｃ
ｚＰＡと２ＰＣＡＰＡの比率は、重量比で１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）と
なるように蒸着レートを調節した。
【０２５３】
次に、ＣｚＰＡとＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着す
ることにより、電子トラップ性物質であるＤＰＱｄが添加された電子輸送領域を形成した
。電子輸送領域の膜厚は１０ｎｍとし、ＣｚＰＡとＤＰＱｄの比率は、重量比で１：０．
００５（＝ＣｚＰＡ：ＤＰＱｄ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２５４】
さらに、ＣｚＰＡとリチウム（Ｌｉ）とを共蒸着することにより、電子供与性物質であ
るリチウムが添加された電子注入領域を形成した。電子注入領域の膜厚は２０ｎｍとし、
ＣｚＰＡとリチウムの比率は、重量比で１：０．０１（＝ＣｚＰＡ：リチウム）となるよ
うに蒸着レートを調節した。
【０２５５】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入領域上にアルミニウムを２００ｎｍの
膜厚となるように成膜することにより陰極を形成し、発光素子４を作製した。
【０２５６】
以上により得られた発光素子４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。
【０２５７】
発光素子４の電圧−電流密度特性を図２６（ａ）に、電流密度−輝度特性を図２６（ｂ
）に、それぞれ示す。また、輝度−電流効率特性を図２７（ａ）に、輝度−パワー効率を
図２７（ｂ）に、それぞれ示す。また、２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流で発光させた
際の発光スペクトルを、図２８に示す。図２８からわかるように、発光素子４においては
、発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光（発光ピーク波長〜５２０ｎｍ）が得られ
ている。
【０２５８】
発光素子４の１０００ｃｄ／ｍ２時の電流効率は６．６ｃｄ／Ａであり、良好な電流効
率が得られている。１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率も３．２ｌｍ／Ｗ程度であり、良
好な消費電力が得られている。
【０２５９】
下記表３は、ＣｚＰＡおよび２ＰＣＡＰＡのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位を示した
ものである。また、ＤＰＱｄのＬＵＭＯ準位を示したものである。なお、ＨＯＭＯ準位お
よびＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から算出した（実施例４参
照）。
【０２６０】
【表３】
2014199943.tif 000008
【０２６１】
表３からわかるように、ＣｚＰＡに２ＰＣＡＰＡを添加した発光領域は、２ＰＣＡＰＡ
が正孔をトラップする一方で、電子はトラップしにくい状態である。したがって、発光領
域は電子が陽極へ抜けやすく、再結合がおこりにくい状態にある。そして、本発明の発光
素子４においては、添加したＤＰＱｄがその抜けやすい電子をトラップし、再結合効率を
高めているため、良好な発光効率が得られているものと考えられる。
【０２６２】
以上の結果から、本発明の実施形態の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素
子構造ながら、高い発光効率が得られることがわかった。
【実施例４】
【０２６３】
本実施例では、実施例１〜実施例３で作製した発光素子１〜４に用いた材料の酸化反応
特性および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。また、その測定から、それぞれの材料のＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位を求めた
。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６００Ｃ）を用いた。
【０２６４】
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２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。ただし、溶解性が
低く、２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解できないものに関しては、溶け残りを濾別した後、ろ
液を用いて測定を行った。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製
、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−
３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エ
ー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（
２０〜２５℃）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一
した。
【０２６５】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャ
ルエネルギー（単位ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位を算出
した。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．
６１０［Ｖ  ｖｓ．  ＳＨＥ］であることが知られている（参考文献：Ｃｈｒｉｓｔｉａ
ｎ  Ｒ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，  Ｖｏ
ｌ．１２４，  Ｎｏ．１，８３−９６，  ２００２）。一方、本実施例で用いる参照電極
を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、＋０．１１
Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であった。したがって、本実施例で用いる参照電極のポテンシ
ャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．５０［ｅＶ］低くなっていることがわかっ
た。
【０２６６】
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであ
ることが知られている（参考文献：大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）
、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポ
テンシャルエネルギーは、−４．４４−０．５０＝−４．９４［ｅＶ］であると算出でき
た。
【０２６７】
（測定例１：ＢＰＡＰＱ）
本測定例では、ＢＰＡＰＱの酸化反応特性および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。測定結果を図２９に示す。図２９（Ａ）は
酸化反応特性、図２９（Ｂ）は還元反応特性を示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照
電極に対する作用電極の電位を０．１５Ｖから１．００Ｖまで走査した後、１．００Ｖか
ら０．１５Ｖまで走査することにより行った。また、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−０．７５Ｖから−２．４０Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖか
ら−０．７５Ｖまで走査することにより行った。
【０２６８】
図２９（Ａ）に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．５３Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐ
ｃは０．７５Ｖ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０．６４Ｖと算出できる。このことは、ＢＰＡＰＱは０．６４［Ｖ  ｖｓ．Ａ
ｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨ
ＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に
対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＢＰＡＰＱのＨＯＭ
Ｏ準位は、−４．９４−（０．６４）＝−５．５８［ｅＶ］であることがわかった。
【０２６９】
また、図２９（Ｂ）に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．００Ｖ、酸化ピーク
電位Ｅｐａは−１．９３Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥ
ｐａの中間の電位）は−１．９７Ｖと算出できる。このことは、ＢＰＡＰＱは−１．９７
［Ｖ  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ＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電
極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＢＰ
ＡＰＱのＬＵＭＯ準位は、−４．９４−（−１．９７）＝−２．９７［ｅＶ］であること
がわかった。
【０２７０】
（測定例２：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））
本測定例では、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の酸化反応特性および還元反応特性に
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。測定結果を図３０に
示す。図３０（Ａ）は酸化反応特性、図３０（Ｂ）は還元反応特性を示す。なお、酸化反
応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を０．１０Ｖから１．００Ｖまで走査
した後、１．００Ｖから０．１０Ｖまで走査することにより行った。また、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−１．２０Ｖから−２．０５Ｖまで走査し
た後、−２．０５Ｖから−１．２０Ｖまで走査することにより行った。
【０２７１】
図３０（Ａ）に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．９２Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐ
ｃは０．７９Ｖ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０．８６Ｖと算出できる。このことは、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）は０
．８６［Ｖ  ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており
、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる
参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため
、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）のＨＯＭＯ準位は、−４．９４−（０．８６）＝−５
．８０［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７２】
また、図３０（Ｂ）に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−１．５６Ｖ、酸化ピーク
電位Ｅｐａは−１．４９Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥ
ｐａの中間の電位）は−１．５３Ｖと算出できる。このことは、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａ
ｃａｃ）は−１．５３［Ｖ  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ＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本
実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅ
Ｖ］であるため、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）のＬＵＭＯ準位は、−４．９４−（−
１．５３）＝−３．４１［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７３】
（測定例３：１’−ＴＮＡＴＡ）
本測定例では、１’−ＴＮＡＴＡの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメト
リ（ＣＶ）測定によって調べた。測定結果を図３１に示す。図３１は酸化反応特性を示す
。なお、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．３５Ｖから０
．６０Ｖまで走査した後、０．６０Ｖから−０．３５Ｖまで走査することにより行った。
【０２７４】
図３１に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．０８Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは０
．０１Ｖ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０．０４Ｖと算出できる。このことは、１’−ＴＮＡＴＡは０．０４［Ｖ  ｖｓ．Ａ
ｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨ
ＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に
対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、１’−ＴＮＡＴＡの
ＨＯＭＯ準位は、−４．９４−（０．０４）＝−４．９８［ｅＶ］であることがわかった
。
【０２７５】
（測定例４：ＤＮＴＰＤ）
本測定例では、ＤＮＴＰＤの酸化反応特性について、サイクリックボルタンメトリ（Ｃ
Ｖ）測定によって調べた。測定結果を図３２に示す。図３２は酸化反応特性を示す。なお
、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４３Ｖから０．５０
Ｖまで走査した後、０．５０Ｖから−０．４３Ｖまで走査することにより行った。
【０２７６】
図３２に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．２８Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは０
．１６Ｖ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０．２２Ｖと算出できる。このことは、ＤＮＴＰＤは０．２２［Ｖ  ｖｓ．Ａｇ／Ａ
ｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯＭＯ
準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対する
ポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＤＮＴＰＤのＨＯＭＯ準位
は、−４．９４−（０．２２）＝−５．１６［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７７】
（測定例５：ＣｚＰＡ）
本測定例では、ＣｚＰＡの酸化反応特性および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。測定結果を図３３に示す。図３３（Ａ）は酸
化反応特性、図３３（Ｂ）は還元反応特性を示す。なお、酸化反応特性の測定は、参照電
極に対する作用電極の電位を０．５０Ｖから１．５０Ｖまで走査した後、１．５０Ｖから
０．５０Ｖまで走査することにより行った。また、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−０．３６Ｖから−２．５０Ｖまで走査した後、−２．５０Ｖから
−０．３６Ｖまで走査することにより行った。
【０２７８】
図３３（Ａ）に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．９２Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐ
ｃは０．７９Ｖ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０．８５Ｖと算出できる。このことは、ＣｚＰＡは０．８５［Ｖ  ｖｓ．Ａｇ
／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはＨＯ
ＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対
するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＣｚＰＡのＨＯＭＯ準
位は、−４．９４−（０．８５）＝−５．７９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２７９】
また、図３３（Ｂ）に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２６Ｖ、酸化ピーク
電位Ｅｐａは−２．１７Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥ
ｐａの中間の電位）は−２．２１Ｖと算出できる。このことは、ＣｚＰＡは−２．２１［
Ｖ  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ＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極
の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＣｚＰ
ＡのＬＵＭＯ準位は、−４．９４−（−２．２１）＝−２．７３［ｅＶ］であることがわ
かった。
【０２８０】
（測定例６：２ＰＣＡＰＡ）
本測定例では、２ＰＣＡＰＡの酸化反応特性および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。測定結果を図３４に示す。図３４（Ａ）
は酸化反応特性、図３４（Ｂ）は還元反応特性を示す。なお、酸化反応特性の測定は、参
照電極に対する作用電極の電位を０．３４Ｖから０．６０Ｖまで走査した後、０．６０Ｖ
から０．３４Ｖまで走査することにより行った。また、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−０．４３Ｖから−３．００Ｖまで走査した後、−３．００Ｖ
から−０．４３Ｖまで走査することにより行った。
【０２８１】
図３４（Ａ）に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．３９Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐ
ｃは０．３１Ｖ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０．３５Ｖと算出できる。このことは、２ＰＣＡＰＡは０．３５［Ｖ  ｖｓ．
Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーは
ＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位
に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、２ＰＣＡＰＡのＨ
ＯＭＯ準位は、−４．９４−（０．３５）＝−５．２９［ｅＶ］であることがわかった。
【０２８２】
また、図３４（Ｂ）に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２９Ｖ、酸化ピーク
電位Ｅｐａは−２．２０Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥ
ｐａの中間の電位）は−２．２４Ｖと算出できる。このことは、２ＰＣＡＰＡは−２．２
４［Ｖ  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ＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照
電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、２
ＰＣＡＰＡのＬＵＭＯ準位は、−４．９４−（−２．２４）＝−２．７０［ｅＶ］である
ことがわかった。
【０２８３】
（測定例７：ＤＰＱｄ）
本測定例では、ＤＰＱｄ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。測定結果を図３５に示す。図３５は還元反応特性を示す。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−０．９４Ｖから−２．４０
Ｖまで走査した後、−２．４０Ｖから−０．９４Ｖまで走査することにより行った。
【０２８４】
また、図３５に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−１．７０Ｖ、酸化ピーク電位Ｅ
ｐａは−１．６２Ｖ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−１．６６Ｖと算出できる。このことは、ＤＰＱｄは−１．６６［Ｖ  ｖ
ｓ．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ＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空
準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であるため、ＤＰＱｄのＬ
ＵＭＯ準位は、−４．９４−（−１．６６）＝−３．２８［ｅＶ］であることがわかった
。
【実施例５】
【０２８５】
本実施例では、本発明の発光素子の具体的な作製例に関して説明する。本実施例で用い
た材料の構造式を以下に示す。なお、すでに他の実施例で構造を示した材料に関しては省
略する。
【０２８６】
【化４】
2014199943.tif 000009
【０２８７】
まず以下に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０２８８】
（発光素子５）
まず、陽極として１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜され
たガラス基板を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺
をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成
するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオ
ゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−５Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装
置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室で、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った
。その後、基板を３０分程度、放冷した。
【０２８９】
次に、陽極が形成された面を下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸
着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定した。
【０２９０】
そして、まず陽極上に、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（５−フェニ
ル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＯ１
１）と酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することにより、電子受容性物質である酸化モリ
ブデンが添加された正孔注入領域を形成した。蒸着は抵抗加熱を用いた。正孔注入領域の
膜厚は５０ｎｍとし、ＹＧＡＯ１１と酸化モリブデンの比率は、重量比で１：０．５（＝
ＹＧＡＯ１１：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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複数の材料の蒸着を行う蒸着法である。
【０２９１】
引き続き、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＹＧＡＯ１１のみを１０ｎｍ成膜した後、
ＹＧＡＯ１１と４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ
］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）とを共蒸着することにより、正孔トラ
ップ性物質である１’−ＴＮＡＴＡが添加された正孔輸送領域を形成した。正孔輸送領域
の膜厚は１０ｎｍとし、ＹＧＡＯ１１と１’−ＴＮＡＴＡの比率は、重量比で１：０．０
０５（＝ＹＧＡＯ１１：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０２９２】
次に、ＹＧＡＯ１１と（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェ
ニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ
）２（ａｃａｃ））とを共蒸着することにより、発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ
）２（ａｃａｃ）が添加された発光領域を形成した。発光領域の膜厚は３０ｎｍとし、Ｙ
ＧＡＯ１１とＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の比率は、重量比で１：０．０５
（＝ＹＧＡＯ１１：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））となるように蒸着レート
を調節した。
【０２９３】
さらに、ＹＧＡＯ１１のみを１０ｎｍ成膜した後、ＹＧＡＯ１１とリチウム（Ｌｉ）と
を共蒸着することにより、電子供与性物質であるリチウムが添加された電子注入領域を形
成した。電子注入領域の膜厚は４０ｎｍとし、ＹＧＡＯ１１とリチウムの比率は、重量比
で１：０．０２（＝ＹＧＡＯ１１：リチウム）となるように蒸着レートを調節した。
【０２９４】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入領域上にアルミニウムを２００ｎｍの
膜厚となるように成膜することにより陰極を形成し、発光素子５を作製した。
【０２９５】
（発光素子６）
発光素子５と同一基板を用い、正孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域における
ＹＧＡＯ１１と１’−ＴＮＡＴＡの比率を、重量比で１：０．０１（＝ＹＧＡＯ１１：１
’−ＴＮＡＴＡ）となるように形成し、発光素子６を形成した。正孔トラップ性物質が添
加された正孔輸送領域以外は発光素子５と同様に作製した。
【０２９６】
（比較発光素子７）
発光素子５と同一基板を用い、正孔トラップ性物質が添加された正孔輸送領域を設けな
い構成とした。つまり、１’−ＴＮＡＴＡを添加せず、その他は発光素子５と同様に作製
した。
【０２９７】
以上により得られた発光素子５、発光素子６および比較発光素子７を、窒素雰囲気のグ
ローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後
、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保た
れた雰囲気）で行った。
【０２９８】
発光素子５、発光素子６および比較発光素子７の電圧−電流密度特性を図３８（ａ）に
、電流密度−輝度特性を図３８（ｂ）に、それぞれ示す。また、輝度−電流効率特性を図
３９（ａ）に、輝度−パワー効率を図３９（ｂ）に、それぞれ示す。また、２５ｍＡ／ｃ
ｍ２の電流密度の電流で発光させた際の発光スペクトルを、図４０に示す。図４０からわ
かるように、いずれの発光素子においても、発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２
（ａｃａｃ）からの黄色発光（発光ピーク波長〜５６０ｎｍ）が得られている。
【０２９９】
しかしながら、図３８からわかるように、比較発光素子７は発光素子５および発光素子
６に比べ、電流は多く流れているものの輝度が出ていないことがわかる。したがって、図
３９（ａ）を見てもわかるように、電流効率において大きな差が現れている。本発明の発
光素子５および発光素子６は高い電流効率を達成できているのに対し、比較発光素子７の
電流効率は減少している。例えば、５００ｃｄ／ｍ２時の電流効率は、発光素子５および
発光素子６が２０ｃｄ／Ａ程度であるのに対し、比較発光素子７は１０ｃｄ／Ａ程度であ
る。つまり、正孔トラップ性物質を微量添加しただけで、本発明の実施形態の発光素子５
および発光素子６は２倍近く電流効率が向上したことになる。その結果、５００ｃｄ／ｍ
２時のパワー効率も３．０ｌｍ／Ｗ程度から５．０ｌｍ／Ｗ程度に向上しており、消費電
力も１／２程度になっていることがわかる。
【０３００】
このことは、以下のように説明される。下記表４は、ＹＧＡＯ１１およびＩｒ（Ｆｄｐ
ｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）のＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位を示したものである。ま
た、１’−ＴＮＡＴＡのＨＯＭＯ準位を示したものである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬ
ＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から算出した（実施例８参照）。
【０３０１】
【表４】
2014199943.tif 000010
【０３０２】
表４からわかるように、ＹＧＡＯ１１にＩｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を添
加した発光領域は、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）が電子を非常に強くトラッ
プする一方で、正孔はトラップしにくい状態である。したがって、発光領域は正孔が陰極
へ抜けやすい状態にある。そして、本発明の実施形態の発光素子５および発光素子６にお
いては、添加した１’−ＴＮＡＴＡがその抜けやすい正孔をトラップし、再結合効率を高
めているため、発光効率が向上しているものと考えられる。
【０３０３】
以上の結果から、本発明の実施形態の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素
子構造ながら、高い発光効率が得られることがわかった。
【実施例６】
【０３０４】
本実施例では、本発明の実施形態の発光素子の具体的な作製例に関して説明する。以下
に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０３０５】
（発光素子８）
まず、陽極として１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜され
たガラス基板（実施例１の発光素子１および比較発光素子２を作製した基板と同一基板）
を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド
膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成するための前
処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３
７０秒行った。その後、１０−５Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導
入し、真空蒸着装置内の加熱室で、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った。その後、基
板を３０分程度、放冷した。
【０３０６】
次に、陽極が形成された面を下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸
着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定した。
【０３０７】
そして、まず陽極上に、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェ
ニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ
）と酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することにより、電子受容性物質である酸化モリブ
デンが添加された正孔注入領域を形成した。蒸着は抵抗加熱を用いた。正孔注入領域の膜
厚は５０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱと酸化モリブデンの比率は、重量比で１：０．５（＝ＢＰ
ＡＰＱ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。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複数の材料の蒸着を行う蒸着法である。
【０３０８】
引き続き、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＢＰＡＰＱのみを１０ｎｍ成膜した後、Ｂ
ＰＡＰＱと４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ト
リフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）とを共蒸着することにより、正孔トラップ
性物質である１’−ＴＮＡＴＡが添加された正孔輸送領域を形成した。正孔輸送領域の膜
厚は１０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱと１’−ＴＮＡＴＡの比率は、重量比で１：０．０５（＝
ＢＰＡＰＱ：１’−ＴＮＡＴＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０３０９】
次に、ＢＰＡＰＱと（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニ
ル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））
とを共蒸着することにより、発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）が添加され
た発光領域を形成した。発光領域の膜厚は３０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱとＩｒ（Ｆｄｐｑ）
２（ａｃａｃ）の比率は、重量比で１：０．０８（＝ＢＰＡＰＱ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（
ａｃａｃ））となるように蒸着レートを調節した。
【０３１０】
さらに、ＢＰＡＰＱのみを１０ｎｍ成膜した後、ＢＰＡＰＱとリチウム（Ｌｉ）とを共
蒸着することにより、電子供与性物質であるリチウムが添加された電子注入領域を形成し
た。電子注入領域の膜厚は５０ｎｍとし、ＢＰＡＰＱとリチウムの比率は、重量比で１：
０．０１（＝ＢＰＡＰＱ：リチウム）となるように蒸着レートを調節した。
【０３１１】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入領域上にアルミニウムを２００ｎｍの
膜厚となるように成膜することにより陰極を形成し、発光素子８を作製した。
【０３１２】
以上により得られた発光素子８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。
【０３１３】
発光素子８の電圧−電流密度特性を図４１（ａ）に、電流密度−輝度特性を図４１（ｂ
）に、それぞれ示す。また、輝度−電流効率特性を図４２（ａ）に、輝度−パワー効率を
図４２（ｂ）に、それぞれ示す。また、２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流で発光させた
際の発光スペクトルを、図４３に示す。図４３（ｂ）は図４３（ａ）の拡大図である。ま
た、比較のため、実施例１で作製した比較発光素子２の特性も同一グラフ内で示す。図４
３からわかるように、発光素子８においては、発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃ
ａｃ）からの赤色発光（発光ピーク波長〜６５０ｎｍ）が得られている。
【０３１４】
しかしながら、図４１からわかるように、比較発光素子２は発光素子８に比べ、電流は
多く流れているものの輝度が出ていないことがわかる。したがって、図４２（ａ）を見て
もわかるように、電流効率において極めて顕著な差が現れている。本発明の発光素子８は
高い電流効率を達成できているのに対し、比較発光素子２の電流効率は激減している。例
えば、５００ｃｄ／ｍ２時の電流効率は、発光素子８が２．４ｃｄ／Ａであるのに対し、
比較発光素子２は０．０５ｃｄ／Ａ程度である。つまり、正孔トラップ性物質を微量添加
しただけで、本発明の発光素子１は５０倍近く電流効率が向上したことになる。その結果
、５００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率も０．０２ｌｍ／Ｗ程度から０．６０ｌｍ／Ｗに向上
しており、消費電力も１／３０以下になっていることがわかる。
【０３１５】
実施例１でも述べたように、ＢＰＡＰＱにＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を添加した
発光領域は、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）が電子を非常に強くトラップする一方で、
正孔はトラップしにくい状態である。したがって、発光領域は正孔が陰極へ抜けやすい状
態にある。実際、図４３（ｂ）を見ると、比較発光素子２においては５００ｎｍ付近に余
分な発光が観察されるが、これは抜けた正孔が、発光領域と電子注入領域の間にあるＢＰ
ＡＰＱのみの層で電子と再結合し、ＢＰＡＰＱが発光してしまっている現象と考えられる
。そして、本発明の発光素子８においては、添加した１’−ＴＮＡＴＡがその抜けやすい
正孔をトラップし、再結合効率を高めているため、ＢＰＡＰＱが発光することもなく、発
光効率が大きく向上しているものと考えられる。
【０３１６】
以上の結果から、本発明の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素子構造なが
ら、顕著に発光効率を高めることができることがわかった。
【０３１７】
さらに、発光素子８を定電流駆動し、連続点灯試験を行った。まず、０．８ｍＡの電流
（２０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度）で４８時間発光させ、エージング処理を行った。初期輝
度は約５００ｃｄ／ｍ２であったが、エージング処理により電流効率が３．６倍に向上し
た。その結果、４８時間後には、輝度が約１８００ｄ／ｍ２となった。このときの電流効
率は９．０ｃｄ／Ａであり、外部量子効率は２１％であった。このことから、本発明の発
光素子を駆動させる際には、電流効率を安定化させるためエージング処理を行うことが有
効であることがわかる。
【０３１８】
エージング処理を行った後、そのまま初期輝度を１８００ｄ／ｍ２とし、定電流駆動し
て連続点灯試験を行った。その結果を図４４に示す。縦軸は初期輝度を１００％として規
格化した規格化輝度であり、横軸は駆動時間である。
【０３１９】
図４４に示すように、本発明の発光素子８は、劣化が少なく、４０００時間後でも初期
輝度の８９％の輝度を保っており、非常に長寿命であることがわかる。また、エージング
処理を行った結果、極めて高効率を実現している。つまり、本発明の発光素子において、
エージング処理を行うことにより、電流効率が安定化し、その後の駆動において長寿命を
実現することができる。
【０３２０】
以上の結果から、本発明の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素子構造なが
ら、極めて寿命の長い発光素子を作製できることがわかった。
【０３２１】
発光素子８と比較発光素子２は、正孔輸送領域にわずか５ｗｔ％程度の正孔トラップ性
物質（１’−ＴＮＡＴＡ）を添加しているか、していないかの違いしかない。にもかかわ
らず、このようなドラスティックな発光効率の向上や寿命改善効果が観測されるのは、従
来の技術常識では予測できない驚くべき現象であり、本発明の効果が如何に顕著であるか
を示している。
【実施例７】
【０３２２】
本実施例では、本発明の発光素子の具体的な作製例に関して説明する。まず以下に、本
実施例の発光素子の作製方法を示す。
【０３２３】
（発光素子９）
まず、陽極として１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜され
たガラス基板を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺
をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成
するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオ
ゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−５Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装
置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室で、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った
。その後、基板を３０分程度、放冷した。
【０３２４】
次に、陽極が形成された面を下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸
着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定した。
【０３２５】
そして、まず陽極上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）と共蒸着することによ
り、電子受容性物質である酸化モリブデンが添加された正孔注入領域を形成した。蒸着は
抵抗加熱を用いた。正孔注入領域の膜厚は５０ｎｍとし、ＣｚＰＡと酸化モリブデンの比
率は、重量比で１：０．５（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調
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。
【０３２６】
引き続き、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＣｚＰＡとＮ，９−ジフェニル−Ｎ−（９
，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２Ｐ
ＣＡＰＡ）とを共蒸着することにより、１０ｎｍの膜厚の膜を成膜した。ＣｚＰＡと２Ｐ
ＣＡＰＡの比率は、重量比で１：０．５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着
レートを調節した。
【０３２７】
次に、ＣｚＰＡのみを１０ｎｍ成膜した後、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとを共蒸着するこ
とにより、発光物質である２ＰＣＡＰＡが添加された発光領域を形成した。発光領域の膜
厚は３０ｎｍとし、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡの比率は、重量比で１：０．０５（＝ＣｚＰ
Ａ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０３２８】
次に、ＣｚＰＡとＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）とを共蒸着す
ることにより、電子トラップ性物質であるＤＰＱｄが添加された電子輸送領域を形成した
。電子輸送領域の膜厚は１０ｎｍとし、ＣｚＰＡとＤＰＱｄの比率は、重量比で１：０．
００５（＝ＣｚＰＡ：ＤＰＱｄ）となるように蒸着レートを調節した。
【０３２９】
さらに、ＣｚＰＡとリチウム（Ｌｉ）とを共蒸着することにより、電子供与性物質であ
るリチウムが添加された電子注入領域を形成した。電子注入領域の膜厚は２０ｎｍとし、
ＣｚＰＡとリチウムの比率は、重量比で１：０．０２（＝ＣｚＰＡ：リチウム）となるよ
うに蒸着レートを調節した。
【０３３０】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入領域上にアルミニウムを２００ｎｍの
膜厚となるように成膜することにより陰極を形成し、発光素子９を作製した。
【０３３１】
以上により得られた発光素子９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。
【０３３２】
発光素子９の電圧−電流密度特性を図４５（ａ）に、電流密度−輝度特性を図４５（ｂ
）に、それぞれ示す。また、輝度−電流効率特性を図４６（ａ）に、輝度−パワー効率を
図４６（ｂ）に、それぞれ示す。また、２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流で発光させた
際の発光スペクトルを、図４７に示す。図４７からわかるように、発光素子９においては
、発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光（発光ピーク波長〜５２０ｎｍ）が得られ
ている。
【０３３３】
発光素子９の１０００ｃｄ／ｍ２時の電流効率は８．２ｃｄ／Ａであり、良好な電流効
率が得られている。１０００ｃｄ／ｍ２時のパワー効率も３．３ｌｍ／Ｗ程度であり、良
好な消費電力が得られている。
【０３３４】
実施例３でも述べたように、ＣｚＰＡに２ＰＣＡＰＡを添加した発光領域は、２ＰＣＡ
ＰＡが正孔をトラップする一方で、電子はトラップしにくい状態である。したがって、発
光領域は電子が陽極へ抜けやすい状態にある。そして、本発明の発光素子９においては、
添加したＤＰＱｄがその抜けやすい電子をトラップし、再結合効率を高めているため、良
好な発光効率が得られているものと考えられる。
【０３３５】
以上の結果から、本発明の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素子構造なが
ら、高い発光効率が得られることがわかった。
【０３３６】
さらに、発光素子９を定電流駆動し、連続点灯試験を行った。まず、０．８ｍＡの電流
（２０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度）で４８時間発光させ、エージング処理を行った。初期輝
度は約１０００ｃｄ／ｍ２であったが、エージング処理により電流効率が２２％低下した
。その結果、４８時間後には、輝度が約７８０ｄ／ｍ２となった。このことから、本発明
の発光素子を駆動させる際には、電流効率を安定化させるためエージング処理を行うこと
が有効であることがわかる。
【０３３７】
エージング処理を行った後、そのまま初期輝度を７８０ｄ／ｍ２とし、定電流駆動して
連続点灯試験を行った。その結果を図４８に示す。縦軸は初期輝度を１００％として規格
化した規格化輝度であり、横軸は駆動時間である。
【０３３８】
図４８に示すように、本発明の発光素子９は、劣化が少なく、２０００時間後でも初期
輝度の９７％の輝度を保っており、非常に長寿命であることがわかる。本発明の発光素子
において、エージング処理を行うことにより、電流効率が安定化し、その後の駆動におい
て長寿命を実現することができる。
【０３３９】
以上の結果から、本発明の発光素子の素子構造を適用することで、簡素な素子構造なが
ら、極めて寿命の長い発光素子を作製できることがわかった。
【実施例８】
【０３４０】
本実施例では、実施例４と同様に、実施例５で作製した発光素子５〜７に用いた材料の
酸化反応特性および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。また、その測定から、それぞれの材料のＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位
を求めた。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：Ａ
ＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。
【０３４１】
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２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。ただし、溶解性が
低く、２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解できないものに関しては、溶け残りを濾別した後、ろ
液を用いて測定を行った。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製
、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−
３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エ
ー・エス（株）製、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。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一
した。
【０３４２】
（参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーの算出）
まず、本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャ
ルエネルギー（ｅＶ）を算出した。つまり、Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位を算出した
。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１
０［Ｖ  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。
【０３４３】
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであ
ることが知られている（参考文献：大西敏博・小山珠美著、高分子ＥＬ材料（共立出版）
、ｐ．６４−６７）。以上のことから、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポ
テンシャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出でき
た。
【０３４４】
（測定例１：ＹＧＡＯ１１）
本測定例では、ＹＧＡＯ１１の酸化反応特性および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。測定結果を図４９に示す。図４９（Ａ）
は酸化反応特性、図４９（Ｂ）は還元反応特性を示す。なお、酸化反応特性の測定は、参
照電極に対する作用電極の電位を−０．１１Ｖから０．９０Ｖまで走査した後、０．９０
Ｖから−０．１１Ｖまで走査することにより行った。また、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−０．０７Ｖから−２．６０Ｖまで走査した後、−２．６
０Ｖから−０．０７Ｖまで走査することにより行った。
【０３４５】
図４９（Ａ）に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．６８Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐ
ｃは０．７８Ｖ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０．７３Ｖと算出できる。このことは、ＹＧＡＯ１１は０．７３［Ｖ  ｖｓ．
Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーは
ＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位
に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＹＧＡＯ１１のＨ
ＯＭＯ準位は、−４．８５−（０．７３）＝−５．５８［ｅＶ］であることがわかった。
【０３４６】
また、図４９（Ｂ）に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．４０Ｖ、酸化ピーク
電位Ｅｐａは−２．３１Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥ
ｐａの中間の電位）は−２．３６Ｖと算出できる。このことは、ＹＧＡＯ１１は−２．３
６［Ｖ  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ＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照
電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、Ｙ
ＧＡＯ１１のＬＵＭＯ準位は、−４．８５−（−２．３６）＝−２．４９［ｅＶ］である
ことがわかった。
【０３４７】
（測定例２：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））
本測定例では、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の酸化反応特性および還元反
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。測定結果を
図５０に示す。図５０（Ａ）は酸化反応特性、図５０（Ｂ）は還元反応特性を示す。なお
、酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を０．０３Ｖから１．００Ｖ
まで走査した後、１．００Ｖから０．０３Ｖまで走査することにより行った。また、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−０．２７Ｖから−２．３０Ｖま
で走査した後、−２．３０Ｖから−０．２７Ｖまで走査することにより行った。
【０３４８】
図５０（Ａ）に示すように、酸化ピーク電位Ｅｐａは０．８０Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐ
ｃは０．６７Ｖ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０．７４Ｖと算出できる。このことは、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａ
ｃ）は０．７４［Ｖ  ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示
しており、このエネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例
で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］で
あるため、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）のＨＯＭＯ準位は、−４．８５−（
０．７４）＝−５．５９［ｅＶ］であることがわかった。
【０３４９】
また、図５０（Ｂ）に示すように、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．０３Ｖ、酸化ピーク
電位Ｅｐａは−１．９６Ｖと読み取ることができる。したがって、半波電位（ＥｐｃとＥ
ｐａの中間の電位）は−２．００Ｖと算出できる。このことは、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ
）２（ａｃａｃ）は−２．００［Ｖ  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ＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した
通り、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．
８５［ｅＶ］であるため、Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）のＬＵＭＯ準位は、
−４．８５−（−２．００）＝−２．８５［ｅＶ］であることがわかった。
【符号の説明】
【０３５０】
１０１    陽極
１０２    陰極
１０３    有機化合物膜
１１１    発光領域
１１２    正孔輸送領域
１１３    電子輸送領域
１１４    正孔注入領域
１１５    電子注入領域
１１６    電荷発生領域
１１７    電荷発生領域
１２３    ＨＯＭＯ準位
１２４    ＬＵＭＯ準位
１２７    ＨＯＭＯ準位
１２８    ＬＵＭＯ準位
６０１    駆動回路部（ソース側駆動回路）
６０２    画素部
６０３    駆動回路部（ゲート側駆動回路）
６０４    封止基板
６０５    シール材
６０７    空間
６０８    配線
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    有機化合物膜
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    本体
７０２    表示部
７０３    操作スイッチ
７１０    本体
７１１    表示部
７１２    メモリ部
７１３    操作部
７１４    イヤホン
９０１    筐体
９０２    液晶層
９０３    バックライト
９０４    筐体
９０５    ドライバＩＣ
９０６    端子
９５１    基板
９５２    電極
９５３    絶縁層
９５４    隔壁層
９５５    有機化合物膜
９５６    電極
１００１    基板
１００２    下地絶縁膜
１００３    ゲート絶縁膜
１００６    導電層
１００９    低濃度不純物領域
１０１４    高濃度不純物領域
１０１８    高濃度不純物領域
１０２０    層間絶縁膜
１０２１    層間絶縁膜
１０２２    接続電極
１０２３    接続電極
１０２５    絶縁物
１０２４    第１の電極
１０２８    有機化合物膜
１０２９    第２の電極
１０３０    間隙
１０３１    封止基板
１０３２    シール材
１０３３    基材
１０３５    黒色層（ブラックマトリックス）
１０３６    オーバーコート層
１０３７    層間絶縁膜
１０４０    画素部
１０４１    駆動回路部
１０４２    周縁部
１１６ａ    Ｐ型領域
１１６ｂ    Ｎ型領域
１１７ａ    Ｐ型領域
１１７ｂ    Ｎ型領域
２００１    筐体
２００２    光源
３００１    照明装置
３００２    テレビ装置
９１０１    筐体
９１０２    支持台
９１０３    表示部
９１０４    スピーカー部
９１０５    ビデオ入力端子
９２０１    本体
９２０２    筐体
９２０３    表示部
９２０４    キーボード
９２０５    外部接続ポート
９２０６    ポインティングデバイス
９３０１    本体
９３０２    表示部
９３０３    筐体
９３０４    外部接続ポート
９３０５    リモコン受信部
９３０６    受像部
９３０７    バッテリー
９３０８    音声入力部
９３０９    操作キー
９３１０    接眼部
９４０１    本体
９４０２    筐体
９４０３    表示部
９４０４    音声入力部
９４０５    音声出力部
９４０６    操作キー
９４０７    外部接続ポート
９４０８    アンテナ
１０２４Ｗ    第１の電極
１０３４Ｂ    着色層
１０３４Ｇ    着色層
１０３４Ｒ    着色層
１０４４Ｂ    発光領域
１０４４Ｇ    発光領域
１０４４Ｒ    発光領域
１０４４Ｗ    発光領域
【図１】
2014199943.tif 000011
【図２】
2014199943.tif 000012
【図３】
2014199943.tif 000013
【図４】
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【図５】
2014199943.tif 000015
【図６】
2014199943.tif 000016
【図７】
2014199943.tif 000017
【図８】
2014199943.tif 000018
【図９】
2014199943.tif 000019
【図１０】
2014199943.tif 000020
【図１１】
2014199943.tif 000021
【図１２】
2014199943.tif 000022
【図１３】
2014199943.tif 000023
【図１４】
2014199943.tif 000024
【図１５】
2014199943.tif 000025
【図１６】
2014199943.tif 000026
【図１７】
2014199943.tif 000027
【図１８】
2014199943.tif 000028
【図１９】
2014199943.tif 000029
【図２０】
2014199943.tif 000030
【図２１】
2014199943.tif 000031
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2014199943.tif 000034
【図２５】
2014199943.tif 000035
【図２６】
2014199943.tif 000036
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2014199943.tif 000039
【図３０】
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【図３１】
2014199943.tif 000041
【図３２】
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【図３３】
2014199943.tif 000043
【図３４】
2014199943.tif 000044
【図３５】
2014199943.tif 000045
【図３６】
2014199943.tif 000046
【図３７】
2014199943.tif 000047
【図３８】
2014199943.tif 000048
【図３９】
2014199943.tif 000049
【図４０】
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【図４１】
2014199943.tif 000051
【図４２】
2014199943.tif 000052
【図４３】
2014199943.tif 000053
【図４４】
2014199943.tif 000054
【図４５】
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【図４６】
2014199943.tif 000056
【図４７】
2014199943.tif 000057
【図４８】
2014199943.tif 000058
【図４９】
2014199943.tif 000059
【図５０】
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