(57)【要約】【課題】高輝度の発光を呈し、かつ低電圧での駆動が可能な発光素子を提供することを課題とする。【解決手段】陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、陽極からｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層とｍ＋１番目のＥＬ層の間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有する。第１の層は、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。第３の層は、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属等を含む。第１の層と第３の層との間に、フタロシアニン系材料からなる第２の層を設けることにより、第１の層で発生した電子を、第３の層を介してｍ番目のＥＬ層に注入するときの電子の注入障壁を小さくすることができる。【選択図】図２
2011228278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、
前記陽極からｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層とｍ＋１番目のＥＬ層の間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、
前記第１の層は、前記ｍ＋１番目のＥＬ層と前記第２の層との間に設けられ、前記ｍ＋１番目のＥＬ層及び前記第２の層と接し、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含み、
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に設けられ、前記第１の層及び前記第３の層と接し、かつフタロシアニン系材料からなり、
前記第３の層は、前記第２の層と前記ｍ番目のＥＬ層との間に設けられ、前記第２の層及び前記ｍ番目のＥＬ層と接し、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含み、
前記フタロシアニン系材料は下記構造式のいずれかであることを特徴とする発光素子。
【化１】
2011228278.tif 000021
【請求項２】
陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、
前記陽極からｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層とｍ＋１番目のＥＬ層の間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、
前記第１の層は、前記ｍ＋１番目のＥＬ層と前記第２の層との間に設けられ、前記ｍ＋１番目のＥＬ層及び前記第２の層と接し、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含み、
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に設けられ、前記第１の層及び前記第３の層と接し、かつフェノキシ基を有するフタロシアニン系材料からなり、
前記第３の層は、前記第２の層と前記ｍ番目のＥＬ層との間に設けられ、前記第２の層及び前記ｍ番目のＥＬ層と接し、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含み、
前記フタロシアニン系材料は下記構造式であることを特徴とする発光素子。
【化２】
2011228278.tif 000022
【請求項３】
請求項１又は２において、前記第３の層は、電子輸送性物質を含み、前記電子輸送性物質に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、前記アルカリ金属、前記アルカリ土類金属、前記希土類金属、前記アルカリ金属化合物、前記アルカリ土類金属化合物または前記希土類金属の化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記第３の層は、電子輸送性物質を含み、前記電子輸送性物質を含む層と、前記アルカリ金属、前記アルカリ土類金属、前記希土類金属、前記アルカリ金属化合物、前記アルカリ土類金属化合物または前記希土類金属の化合物を含む層とが積層した構造を有することを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、前記アクセプター性物質は、遷移金属酸化物または元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一において、前記アクセプター性物質は、酸化モリブデンであることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、前記第１の層は、正孔輸送性物質を含み、前記正孔輸送性物質を含む層と、前記アクセプター性物質を含む層とが積層した構造を有することを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、前記第２の層はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項８において、前記第２の層は、前記フタロシアニン系材料に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、前記アルカリ金属、前記アルカリ土類金属、前記希土類金属、前記アルカリ金属化合物、前記アルカリ土類金属化合物または前記希土類金属の化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一に記載の発光素子を用いることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発光装置を用いることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の発光装置を用いることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層を有する発光素子（ＥＬ素子ともいう）、当該発光素子を有する発光装置及び当該発光装置を有する電子機器および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネセンス層（ＥＬ層ともいう）を有する発光素子は、ＥＬ層を一対の電極間に挟んだ構造を有する。一対の電極に電圧を加えることによりＥＬ層から発光が得られる。ＥＬ層は有機化合物からなり、少なくとも発光物質を有する発光層を含んで構成されている。このような発光素子は単純な構造であり、薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、これらの発光素子は面状光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
【０００３】
上記発光素子の発光機構を説明する。一対の電極に電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層で再結合する。再結合の結果、エネルギーを放出して発光する。
【０００４】
このような発光素子の発光輝度を高めるために、複数の発光ユニット（本明細書においてＥＬ層とも表記する）を積層し、単層の場合と同じ電流密度の電流を流すことによって発光輝度を高めるといった発光素子が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
特許文献１では、複数の発光ユニットがそれぞれ電荷発生層によって仕切られた発光素子が提案されている。より具体的には、第１の発光ユニットのアルカリ金属を有する電子注入層上に、５酸化バナジウムを有する電荷発生層を有し、当該電荷発生層上に第２の発光ユニットが積層された構造の発光素子が開示されている。上記電荷発生層が有する５酸化バナジウムは、金属酸化物の一つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７２８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように複数の発光ユニットを積層した発光素子では、電荷発生層で発生した電子は第１の発光ユニットに注入され、第１の発光ユニットの発光に用いられる。それと同時に、電荷発生層で発生した正孔は第２の発光ユニットに注入され、第２の発光ユニットの発光に用いられる。しかし、特許文献１のように、金属酸化物を有する電荷発生層を用いた発光素子では、電荷発生層から第１の発光ユニットへ電子を注入するときの注入障壁が大きいため、発光素子の駆動に高い電圧が必要となる。
【０００８】
そこで、高輝度の発光を呈し、かつ低電圧での駆動が可能な発光素子を提供することを課題の一とする。また、当該発光素子を含むことにより消費電力を低減させた発光装置を提供することを課題の一とする。また、当該発光装置を有する電子機器および照明装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、陽極からｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層とｍ＋１番目のＥＬ層の間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有する発光素子に関する。第１の層は、ｍ＋１番目のＥＬ層と第２の層との間に設けられ、ｍ＋１番目のＥＬ層及び第２の層と接し、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつフタロシアニン系材料からなる。第３の層は、第２の層とｍ番目のＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びｍ番目のＥＬ層と接し、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む。フタロシアニン系材料はＣｕＰｃ（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ）  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、Ｈ２Ｐｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｔｉｎ（ｌｌ）  ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｚｉｎｃ  ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ｌｌ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ，  β−ｆｏｒｍ）及びＦｅＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  Ｉｒｏｎ）のいずれかである。上記フタロシアニン系材料の構造式を以下に示す。
【００１０】
【化１】
2011228278.tif 000003
【００１１】
本発明の別の一態様は、陽極と陰極の間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥＬ層を有し、陽極からｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層とｍ＋１番目のＥＬ層の間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有する発光素子に関する。第１の層は、ｍ＋１番目のＥＬ層と第２の層との間に設けられ、ｍ＋１番目のＥＬ層及び第２の層と接し、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。第２の層は、第１の層と第３の層との間に設けられ、第１の層及び第３の層と接し、かつフェノキシ基を有するフタロシアニン系材料（フタロシアニン誘導体ともいう）からなる。第３の層は、第２の層とｍ番目のＥＬ層との間に設けられ、第２の層及びｍ番目のＥＬ層と接し、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む。フェノキシ基を有するフタロシアニン系材料はＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ  ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃａｙｎｉｎｅ）（ＳＹＮＴＨＯＮ製）である。フェノキシ基を有する上記フタロシアニン系材料の構造式を以下に示す。
【００１２】
【化２】
2011228278.tif 000004
【００１３】
電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む第１の層と、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属等を含む第３の層との間に、上記フタロシアニン系材料からなる第２の層を設けることにより、第１の層で発生した電子を、第３の層を介してｍ番目のＥＬ層に注入するときの電子の注入障壁を小さくすることができる。これにより、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。また、陽極と陰極の間にｎ層のＥＬ層を有することにより、高輝度の発光を呈する発光素子を提供することが可能になる。
【００１４】
第２の層のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下である。これにより、第１の層から第２の層への電子の移動、および第２の層から第３の層を介してｍ番目のＥＬ層への電子の移動が容易になる。したがって、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【００１５】
上記において、第３の層は、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む。これにより、第３の層内で電子を効率よく輸送することができ、第２の層から第３の層を介してＥＬ層（ｍ番目のＥＬ層）へ電子を注入するときに、電子の注入を効率よく行える。また、第３の層が上記金属または金属の化合物を含むことにより、第１の層で発生した電子を第２の層および第３の層を介してＥＬ層（ｍ番目のＥＬ層）に注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。
【００１６】
上記において、第３の層には、電子輸送性物質を含み、当該電子輸送性物質に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、上記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含むものを用いることができる。この場合に上記した効果が顕著であるからである。
【００１７】
上記において、第３の層は、電子輸送性物質を含む。第３の層は同一膜中に電子輸送性物質と上記金属または金属の化合物を含有する場合だけでなく、電子輸送性物質を含む層と上記金属または金属の化合物を含む層とが積層された構造とすることも可能である。
【００１８】
上記において、第１の層は、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。これにより、第１の層で発生した正孔を第１の層内で効率よく輸送することができ、当該正孔をＥＬ層（ｍ＋１番目のＥＬ層）へ効率よく注入することができる。また、第１の層がアクセプター性物質を含むことにより、電荷発生領域として効果的に機能させることができる。また、第１の層がアクセプター性物質を含むことにより、第１の層で発生した電子を第２の層および第３の層を介してＥＬ層（ｍ番目のＥＬ層）に注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。
【００１９】
上記において、第１の層に含まれるアクセプター性物質として、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を用いることができる。このような材料は強いアクセプター性を有する。そのため、例えば電圧を印加した際に第１の層において容易に電荷を発生させることができる。
【００２０】
上記において、第１の層に含まれるアクセプター性物質として、酸化モリブデンを用いることが好ましい。この場合に上記した効果が顕著であるからである。また、酸化モリブデンは吸湿性が低いため、発光素子に用いる材料として適している。
【００２１】
上記において、第１の層は、正孔輸送性物質を含む。第１の層は同一膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層された構造とすることも可能である。
【００２２】
上記において、第２の層には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含むものを用いることができる。第２の層に上記金属または金属の化合物を含むものを用いることで、電子の移動がより容易になる。これにより、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【００２３】
第２の層には、上記フタロシアニン系材料に対して、質量比で０．００１以上０．１以下の比率で、上記金属または金属の化合物を含むものを用いることができる。この場合に上記した効果が顕著であるからである。
【００２４】
上記発光素子を用いて発光装置を形成してもよい。また当該発光装置を用いて電子機器や照明装置を形成してもよい。これらの用途において効果が顕著であるからである。
【００２５】
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、または光源（照明装置を含む）を指す。また発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールを全て発光装置に含むものとする。
【００２６】
なお、本明細書において、第１または第２などとして付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一態様によれば、第１の層と、第３の層との間に、上記フタロシアニン系材料からなる第２の層を設けることにより、第１の層で発生した電子を第３の層を介してＥＬ層に注入するときに、電子の注入障壁を小さくすることができる。これにより、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。また、陽極と陰極の間に複数のＥＬ層を有することにより、高輝度の発光を呈する発光素子を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】発光素子の素子構造の例を示す図。
【図２】発光素子の素子構造及びバンド図の例を示す図。
【図３】発光素子のバンド図の例を示す図。
【図４】発光素子の素子構造及びバンド図の例を示す図。
【図５】発光素子のバンド図の例を示す図。
【図６】発光素子の素子構造及びバンド図の例を示す図。
【図７】発光素子の素子構造及びバンド図の例を示す図。
【図８】発光素子の素子構造の例を示す図。
【図９】発光素子の素子構造及び発光スペクトルの例を示す図。
【図１０】電子機器の例を示す図。
【図１１】照明装置の例を示す図。
【図１２】発光素子の特性を示す図。
【図１３】発光素子の特性を示す図。
【図１４】発光素子の特性を示す図。
【図１５】発光素子の特性を示す図。
【図１６】発光素子の特性を示す図。
【図１７】発光素子の特性を示す図。
【図１８】発光素子の特性を示す図。
【図１９】発光素子の特性を示す図。
【図２０】発光素子の特性を示す図。
【図２１】発光素子の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
本発明の一態様である発光素子の素子構造の例を図１〜図５を用いて説明する。
【００３１】
図１に示す発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間にＥＬ層２０１が複数積層された構造を有する。例えばｎ（ｎは２以上の自然数）層の積層構造を有する場合には、ＥＬ層２０１−ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）（ｍ番目のＥＬ層ともいう）と、ＥＬ層２０１−ｍ＋１（ｍ＋１番目のＥＬ層ともいう）とを有する。さらに発光素子は、ＥＬ層２０１−１とＥＬ層２０１−２（図示しない）との間には、中間層２０２−１を有し、ＥＬ層２０１−ｍとＥＬ層２０１−ｍ＋１との間には、中間層２０２−ｍ（ｍ番目の中間層ともいう）を有し、ＥＬ層２０１−ｎ−１（図示しない）とＥＬ層２０１−ｎとの間には、中間層２０２−ｎ−１（ｎ−１番目の中間層ともいう）を有する。なお中間層は電源等に接続されておらず、フローティング状態である。複数のＥＬ層２０１はそれぞれ有機化合物からなり、少なくとも発光物質を有する発光層を含んで構成されている。
【００３２】
図２（Ａ）には、図１の発光素子の一部の構造（ＥＬ層２０１−ｍ、中間層２０２−ｍ、ＥＬ層２０１−ｍ＋１）を示す。図２（Ａ）に示すように、中間層２０２−ｍは、陰極１０２側から、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４を有する。
【００３３】
第１の層１０６はＥＬ層２０１−ｍ＋１と第２の層１０５との間に設けられ、ＥＬ層２０１−ｍ＋１と第２の層１０５と接する。第１の層１０６は、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。また、第１の層１０６は正孔輸送性物質を含む。一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）に、例えば電圧を印加した際に、正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜くことにより、正孔および電子が発生すると考えられる。第１の層１０６で発生した電子はＥＬ層２０１−ｍに注入され、ＥＬ層２０１−ｍの発光に用いられる。同時に、第１の層１０６で発生した正孔はＥＬ層２０１−ｍ＋１に注入され、ＥＬ層２０１−ｍ＋１の発光に用いられる。第１の層１０６は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さを有する。第１の層１０６は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいため、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。第１の層１０６の膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となる。
【００３４】
第２の層１０５は、第１の層１０６と第３の層１０４との間にあり、第１の層１０６及び第３の層１０４と接する。第２の層１０５は、フタロシアニン系材料からなり、第１の層１０６で発生した電子を受け、第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍへ電子を渡す機能を有する。したがって、第２の層１０５は電子リレー層として機能する。また、第２の層１０５のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下であり、第２の層１０５は、第１の層１０６で発生した電子を、第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍに注入するときの電子の注入障壁を小さくする機能を有する。したがって、第２の層１０５を設けることにより発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【００３５】
フタロシアニン系材料は、具体的には以下の構造式で示されるＣｕＰｃ（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ）  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、Ｈ２Ｐｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｔｉｎ（ｌｌ）  ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｚｉｎｃ  ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ｌｌ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ，  β−ｆｏｒｍ）及びＦｅＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  Ｉｒｏｎ）のいずれかが好ましい。以下に示すフタロシアニン系材料は、中心金属がＣｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎであるフタロシアニン、または中心金属を有さないフタロシアニンである。
【００３６】
【化３】
2011228278.tif 000005
【００３７】
または、フタロシアニン系材料は、具体的には以下の構造式で示されるＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ  ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃａｙｎｉｎｅ）（ＳＹＮＴＨＯＮ製）が好ましい。以下に示すフタロシアニン系材料は、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体である。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【００３８】
【化４】
2011228278.tif 000006
【００３９】
第３の層１０４は第２の層１０５とＥＬ層２０１−ｍとの間に設けられ、第２の層１０５とＥＬ層２０１−ｍと接する。第３の層１０４は、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含み、第２の層１０５から受けた電子をＥＬ層２０１−ｍに渡す機能を有する。第３の層１０４は、第３の層１０４内で電子を効率よく輸送することができる。そのため、第２の層１０５から第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍへ電子を注入するときに、電子の注入を効率よく行える。また、第３の層１０４が上記金属または金属の化合物を含むことにより、第１の層１０６で発生した電子を第２の層１０５および第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍに注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。したがって、第３の層１０４は電子注入バッファー層として機能する。
【００４０】
第２の層１０５を設けない場合、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む第１の層１０６と、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む第３の層１０４とが直接接することになる。第１の層１０６はｐ型の領域であり、第３の層１０４はｎ型の領域であるため、第１の層１０６と第３の層１０４とが接するとｐ−ｎ接合が形成され空乏層が形成される。そのため、発光素子の駆動電圧が上昇する。
【００４１】
これに対し、本発明の一態様では、第１の層１０６と第３の層１０４との間に第２の層１０５を設けることにより、上記した空乏層の形成を抑制することが可能である。したがって、第２の層１０５を設けることにより発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することが可能になる。
【００４２】
また、第２の層１０５を設けない場合、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む第１の層１０６と、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む第３の層１０４とが直接接することになる。第１の層１０６に含まれるアクセプター性物質は強いアクセプター性を有し、第３の層１０４に含まれる上記金属または金属の化合物は強いドナー性を有する。そのため、第１の層１０６と第３の層１０４とが接すると、強いアクセプター性物質と強いドナー性物質とが近接する確率が高まる。強いアクセプター性物質と強いドナー性物質とが近接すると両物質が相互作用し、当該アクセプター性物質の機能および当該ドナー性物質の機能が阻害される。そのため、発光素子の駆動電圧が上昇する。
【００４３】
これに対し、本発明の一態様では、第１の層１０６と第３の層１０４との間に第２の層１０５を設けることにより、上記した強いアクセプター性物質と強いドナー性物質との相互作用を抑制することが可能である。したがって、第２の層１０５を設けることにより発光素子の駆動電圧の上昇を抑制することが可能になる。
【００４４】
以下、バンド図を用いて説明する。
【００４５】
図２（Ｂ）に図２（Ａ）の素子構造におけるバンド図を示す。図２（Ｂ）において、１１３はＥＬ層２０１−ｍのＬＵＭＯ（最低空分子軌道：Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）準位、１１４は第２の層１０５のＬＵＭＯ準位、１１５は第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位、１１７はＥＬ層２０１−ｍ＋１のＬＵＭＯ準位を示す。
【００４６】
ＥＬ素子に電圧が印加されると、第１の層１０６において正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜き、正孔および電子が発生すると考えられる。第１の層１０６で発生した電子はＥＬ層２０１−ｍに注入され、ＥＬ層２０１−ｍの発光に用いられる。同時に、第１の層１０６で発生した正孔はＥＬ層２０１−ｍ＋１に注入され、ＥＬ層２０１−ｍ＋１の発光に用いられる。
【００４７】
第１の層１０６は正孔輸送性を有しているので、第１の層１０６で発生した正孔は層内で効率よく輸送される。したがって、当該正孔をＥＬ層２０１−ｍ＋１へ効率よく注入することができる。また、第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、電荷発生領域として効果的に機能させることができる。また、第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、第１の層１０６で発生した電子を第２の層１０５および第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍに注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。
【００４８】
第２の層１０５は、上記フタロシアニン系材料からなり、第１の層１０６で発生した電子を受け、第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍへ電子を渡す機能を有する。したがって、第２の層１０５は電子リレー層として機能する。
【００４９】
第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、ＥＬ層２０１−ｍのＬＵＭＯ準位１１３との間の準位となるようにする。これにより、第１の層１０６において発生した電子をＥＬ層２０１−ｍに注入するときの電子の注入障壁を小さくすることができる。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。これにより、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【００５０】
第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４に渡される。第３の層１０４は、電子輸送性を有しているので、第３の層１０４に移動した電子は層内で効率よく輸送され、ＥＬ層２０１−ｍのＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。また、第３の層１０４は上記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含むことにより、電子の注入障壁をある程度緩和する機能を有する。そのため、電子の移動がより容易になる。
【００５１】
その後、電子は、ＥＬ層２０１−ｍにおいて、陽極１０１側から注入された正孔と再結合し、ＥＬ層２０１−ｍが発光する。一方、第１の層１０６において発生した正孔は、ＥＬ層２０１−ｍ＋１において、陰極１０２側から注入された電子と再結合し、ＥＬ層２０１−ｍ＋１が発光する。
【００５２】
上記のとおり、第２の層１０５はフタロシアニン系材料からなるが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含んでもよい。当該金属または金属の化合物はフタロシアニン系材料に対してドナー性物質となる。
【００５３】
第２の層１０５にアルカリ金属等が含まれる場合のバンド図の例を図３に示す。図３に示す１２０は、第２の層１０５におけるドナー性物質のドナー準位を示す。ドナー準位１２０は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、ＥＬ層２０１−ｍのＬＵＭＯ準位１１３との間の準位となるように形成される。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。
【００５４】
ドナー準位１２０は第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に影響を与える。これにより、電子は、第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に容易に移動することができる。
【００５５】
以下、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４について説明する。
【００５６】
第１の層１０６は、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。また、第１の層１０６は正孔輸送性物質を含む。
【００５７】
正孔輸送性物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００５８】
上記芳香族アミン化合物の具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、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）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等が挙げられる。
【００５９】
上記カルバゾール誘導体の具体例としては、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
【００６０】
上記芳香族炭化水素の具体例としては、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、当該芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００６１】
上記高分子化合物の具体例としては、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等が挙げられる。
【００６２】
ここで特に、正孔輸送性物質はアミン骨格を含まないことが好ましい。アミン骨格を含まない正孔輸送性物質とアクセプター性物質とを用いて第１の層１０６を構成した場合、電荷移動相互作用に基づく吸収が発生しないにも関わらず、電荷発生領域として機能することを本発明者らは見出した。このことにより、可視光領域に吸収ピークを有さない電荷発生領域として機能する層を形成することが容易となるため、光の吸収による発光効率の低下を防ぐことができる。
【００６３】
なお、背景技術で示した特許文献１のように、従来は、電荷発生領域として機能する層においては酸化還元反応により電荷移動錯体が形成されていることが重要であるとされていた。また特許文献１では、正孔輸送性物質として用いる有機化合物のイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以上になると、アクセプター性物質との間でその酸化還元反応が起こりにくくなるとされている。そのため、酸化還元反応を積極的に引き起こすため、正孔輸送性物質として用いる有機化合物としてはイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以下の物質、具体的にはアリールアミンのような電子供与性の高い物質が必要と考えられてきた。ところが、このようなアミン骨格を有する化合物とアクセプター性物質との間で酸化還元反応が起きると、可視光領域および赤外光領域に電荷移動相互作用に基づく吸収が発生してしまう。実際、特許文献１で開示されている吸収スペクトルを見ると、アリールアミン骨格を有する化合物と酸化バナジウムを混合することにより、５００ｎｍ付近および１３００ｎｍ付近に新たな吸収が生じている。また、アリールアミン骨格を有する化合物とＦ４−ＴＣＮＱを混合することにより、７００ｎｍ、９００ｎｍおよび１２００ｎｍ付近に新たな吸収が生じている。この場合、特に可視光領域の吸収ピークは発光効率を低下させる要因となってしまうが、従来は電荷移動錯体の形成が電荷発生層に必要不可欠であり、吸収はやむを得ないものと考えられてきた。
【００６４】
一方で、本発明の一態様では、アミン骨格を含まない正孔輸送性物質とアクセプター性物質とを用いて第１の層１０６を形成しているが、電荷移動相互作用に基づく吸収を示さないにも関わらず電荷発生領域として機能する。このような電荷発生領域として機能する層は、電界印加によるアシストにより電荷が発生し、ホール及び電子がＥＬ層に注入されている可能性がある。この点は、従来の電荷発生領域として機能する層とは異なる点である。実際、アミン骨格を含まない正孔輸送性物質であるカルバゾール誘導体の一つである９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）は、イオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ（理研計器社製、ＡＣ−２）であり、イオン化ポテンシャルの数値としてはかなり大きい。そのためか、アクセプター性物質である酸化モリブデンと混合しても電荷移動相互作用に基づく吸収を生じない。しかしながら、電荷発生領域としては機能するため、本発明の一態様に用いることができる。
【００６５】
なお、アミン骨格を含まない正孔輸送性物質として好ましくは、上述したＣＢＰ、ＴＣＰＢ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡ、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体や、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＰＰＡ、ｔ−ＢｕＤＢＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈ、ｔ−ＢｕＡｎｔｈ、ＤＭＮＡ、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、ＤＰＶＢｉ、ＤＰＶＰＡ等の芳香族炭化水素が挙げられる。さらに、ＰＶＫのようなカルバゾール誘導体のポリマーを用いても良い。
【００６６】
第１の層１０６が有するアクセプター性物質として、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を用いることができる。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。特に酸化モリブデンが好ましい。酸化モリブデンは、吸湿性が低いという特徴を有しているからである。水分はＥＬ素子に悪影響を与える。そのため、ＥＬ素子に用いる材料としては、吸湿性の低い材料が好ましい。
【００６７】
第１の層１０６において、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を含むものを用いることができる。
【００６８】
第１の層１０６は同一膜中に正孔輸送性物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層された構造とすることも可能である。但し、積層構造の場合には、正孔輸送性物質を含む層がＥＬ層２０１−ｍ＋１と接する構造となる。
【００６９】
第１の層１０６は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚さを有するように形成することができる。第１の層１０６は膜厚を厚くしても導電率の変化が小さいため、発光素子の駆動電圧の上昇を抑えることができる。第１の層１０６の膜厚を調整することにより、駆動電圧の上昇を伴うことなく、発光の光学調整が可能となる。
【００７０】
第２の層１０５は、第１の層１０６においてアクセプター性物質がひき抜いた電子を速やかに受け取り、第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍへ電子を渡す機能を有する。第２の層１０５は、フタロシアニン系材料からなり、そのＬＵＭＯ準位１１４は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、ＥＬ層２０１−ｍのＬＵＭＯ準位１１３との間の準位となる。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位とするのが好ましい。第２の層１０５を有することにより、第１の層１０６で発生した電子を、第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍに注入するときの電子の注入障壁を小さくすることができる。またフタロシアニン系材料は、具体的にはＣｕＰｃ、Ｈ２Ｐｃ、ＳｎＰｃ、ＺｎＰｃ、ＣｏＰｃ及びＦｅＰｃのいずれかを用いることができる。またはフタロシアニン系材料は、具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃを用いることができる。第２の層１０５を設けることにより発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【００７１】
第２の層１０５では、フタロシアニン系材料に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物が挙げられる。
【００７２】
第３の層１０４は、第２の層１０５から受けた電子をＥＬ層２０１−ｍに渡す機能を有する。第３の層１０４は、電子輸送性を有し、かつアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等を含む。また、第３の層１０４は電子輸送性物質を含む。
【００７３】
電子輸送性物質としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）などのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、第３の層１０４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。またポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることができる。
【００７４】
第３の層１０４において、電子輸送性物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で、上記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含むものを用いることができる。
【００７５】
第３の層１０４は、電子を効率よく輸送することができるので、第２の層１０５から第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍへ電子を注入するときに、電子の注入を効率よく行える。また、第３の層１０４が上記金属や化合物を含むことにより、第１の層１０６で発生した電子を第２の層１０５および第３の層１０４を介してＥＬ層２０１−ｍに注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。
【００７６】
第３の層１０４は同一膜中に電子輸送性物質と上記金属または金属の化合物を含有する場合だけでなく、電子輸送性物質を含む層と上記金属または金属の化合物を含む層とが積層された構造とすることも可能である。但し、積層構造の場合には、電子輸送性物質を含む層がＥＬ層２０１−ｍと接する構造となる。
【００７７】
また、第３の層１０４の一部または全部は、ＥＬ層２０１−ｍを構成する一部の層として用いることができる。例えば、ＥＬ層２０１−ｍを構成する電子輸送層として第３の層１０４の一部を用いることができる。
【００７８】
第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４は、乾式法（例えば、真空蒸着法等）、湿式法（例えば、インクジェット法、スピンコート法等）を問わず、種々の方法を用いて形成することができる。
【００７９】
発光素子のその他の構成を説明する。
【００８０】
陽極１０１としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素または酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。
【００８１】
また、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）、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化チタン等を用いてもよい。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よい。但し、陽極１０１と接して電荷発生領域を設ける場合には、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ等様々な導電性材料を陽極１０１に用いることができる。
【００８２】
陽極１０１は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）膜は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、陽極１０１はゾル−ゲル法などを用いて作製することも可能である。
【００８３】
陰極１０２としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。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）、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ができる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００８４】
この他、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）など）の膜と、アルミニウム等の金属膜とを積層することによって、陰極１０２を形成することも可能である。
【００８５】
なお、本実施の形態に示す発光素子においては、陽極および陰極のうち、少なくとも一方が可視光に対する透光性を有すればよい。透光性は、ＩＴＯのような透明電極を用いるか、あるいは電極の膜厚を薄くすることにより確保できる。
【００８６】
次に、複数のＥＬ層２０１の具体例について述べる。
【００８７】
各ＥＬ層２０１は、少なくとも発光物質を有する発光層を含んで構成されている。発光層と、発光層以外の層とが積層された構造を有していてもよい。各ＥＬ層２０１は、積層構造がそれぞれ異なる構造を有していてもよい。また各ＥＬ層２０１は、用いる材料がそれぞれ異なる構成を有していてもよい。
【００８８】
発光層以外の層としては、正孔注入性物質を含み正孔注入性を有する層（正孔注入層）、正孔輸送性物質を含み正孔輸送性を有する層（正孔輸送層）、電子輸送性物質を含み電子輸送性を有する層（電子輸送層）、電子注入性物質を含み電子注入性を有する層（電子注入層）、バイポーラ性（電子輸送性及び正孔輸送性）物質を含みバイポーラ性を有する層等が挙げられる。これらは、適宜組み合わせて構成することができる。さらに、ＥＬ層２０１−１において陽極１０１と接する層及びＥＬ層２０１−ｎにおいて陰極１０２と接する層として電荷発生層を設けることもできる。
【００８９】
以下に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を構成する物質の具体例を示す。
【００９０】
正孔注入層は、正孔注入性物質を含む層である。当該正孔注入性物質としては、例えば、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化マンガン等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。また、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（略称）等の高分子を用いることもできる。
【００９１】
正孔輸送層は、正孔輸送性物質を含む層である。正孔輸送層が有する正孔輸送性物質は、上述の第１の層１０６が有する正孔輸送性物質と同様の物質を適用することが可能である。そのため、ここでは前述の説明を援用する。なお、正孔輸送性物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９２】
発光層は、発光物質を含む層である。当該発光物質としては、以下に示す蛍光性化合物及び燐光性化合物を適用することが可能である。発光は一重項からの発光と三重項からの発光に分類され、蛍光性化合物を含む発光層からの発光は一重項からの発光であり、燐光性化合物を含む発光層からの発光は三重項からの発光である。
【００９３】
蛍光性化合物としては、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：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：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−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，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：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：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。
【００９４】
燐光性化合物としては、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：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，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（ａｃａｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、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））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）、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（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、（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））、（アセチルアセトナト）ビス｛２−（４−メトキシフェニル）−３，５−ジメチルピラジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｍｏｐｐｒ）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（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（ジピバロイルメタナト）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（ｄｐｍ））、（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（Ｐｈｅｎ））���トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００９５】
なお、発光層は、ホスト材料にこれらの発光物質を分散させた構造とすることが好ましい。ホスト材料としては、例えば、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、ＣＢＰ、ＴＣＰＢ、ＣｚＰＡ等のカルバゾール誘導体などの正孔輸送性物質を用いることができる。
【００９６】
また、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を含む正孔輸送性物質を用いることができる。
【００９７】
または、ホスト材料として例えば、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑなどのキノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＣＯ１１、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどの電子輸送性物質を用いることができる。
【００９８】
電子輸送層は、電子輸送性物質を含む層である。電子輸送層が有する電子輸送性物質は、上述の第３の層１０４が有する電子輸送性物質と同様の物質を適用することが可能である。そのため、ここでは前述の説明を援用する。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものを用いてもよい。
【００９９】
電子注入層は、電子注入性物質を含む層である。電子注入性物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性物質中にアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はこれらの化合物を含有させたもの（例えば、Ａｌｑ（略称）中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等）を当該電子注入性物質として適用することも可能である。この様な構造とすることにより、陰極１０２からの電子注入効率をより高めることができる。
【０１００】
ＥＬ層２０１−１又はＥＬ層２０１−ｎには電荷発生層を設けることができる。ＥＬ層２０１−１又はＥＬ層２０１−ｎに電荷発生層を設ける場合、電荷発生層は、正孔輸送性物質と、アクセプター性物質とを含む層とする。なお、電荷発生層は、同一膜中に正孔輸送性物質と、アクセプター性物質とを含有する場合だけでなく、正孔輸送性物質を含む層と、アクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。ただし、積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が、陽極１０１又は陰極１０２と接する構造とする。
【０１０１】
ＥＬ層２０１−１又はＥＬ層２０１−ｎに電荷発生層を設けることにより、電極を形成する物質の仕事関数を考慮せずに陽極１０１又は陰極１０２を形成することが可能になる。なおＥＬ層２０１−１又はＥＬ層２０１−ｎに設けられる電荷発生層は、上述の第１の層１０６と同様の構成及び物質を適用することが可能である。そのため、ここでは前述の説明を援用する。
【０１０２】
なお、これらの層を適宜組み合わせて積層することにより、各ＥＬ層２０１を形成することができる。また、各ＥＬ層２０１の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）を適宜選択することができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法、又はスピンコート法などを用いることができる。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
【０１０３】
以上のような物質を有する層を組み合わせることにより、本実施の形態に示す発光素子を作製することが可能である。当該発光素子からは、上述した発光物質からの発光が得られる。そのため、発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。
【０１０４】
ここまで、ｎ層のＥＬ層を有する発光素子を説明しているが、ｎ＝２、３であってもよいことは言うまでもない。ｎ＝２の場合の発光素子の素子構造を図４（Ａ）に、バンド図を図４（Ｂ）に示す。なお１１１は陽極１０１のフェルミ準位、１１２は陰極１０２のフェルミ準位を示す。
【０１０５】
図４（Ａ）に示す発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光領域を含む第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７を有し、第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７との間には、中間層２０３を有する。中間層２０３は、陰極１０２側から、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４を有する。
【０１０６】
第１の層１０６は第２のＥＬ層１０７と第２の層１０５との間に設けられ、第２のＥＬ層１０７と第２の層１０５と接する。第２の層１０５は第１の層１０６と第３の層１０４との間に設けられ、第１の層１０６と第３の層１０４と接する。第３の層１０４は第２の層１０５と第１のＥＬ層１０３との間に設けられ、第２の層１０５と第１のＥＬ層１０３と接する。
【０１０７】
以下、図４（Ｂ）に示すバンド図を用いて説明する。
【０１０８】
一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に電圧が印加されると、第１の層１０６において正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜き、正孔および電子が発生すると考えられる。第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、電荷発生領域として効果的に機能させることができる。第１の層１０６は正孔輸送性を有しているので、第１の層１０６で発生した正孔は層内で効率よく輸送される。したがって、当該正孔を第２のＥＬ層１０７へ効率よく注入することができる。また、第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、第１の層１０６で発生した電子を第２の層１０５および第３の層１０４を介して第１のＥＬ層１０３に注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。
【０１０９】
第２の層１０５は、フタロシアニン系材料からなり、第１の層１０６で発生した電子を受け、第３の層１０４を介して第１のＥＬ層１０３へ電子を渡す機能を有する。したがって、第２の層１０５は電子リレー層として機能する。
【０１１０】
第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位となるようにする。これにより、第１の層１０６において発生した電子を第１のＥＬ層１０３に注入するときの電子の注入障壁を小さくすることができる。これにより、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【０１１１】
第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４に渡される。第３の層１０４は、電子輸送性を有しているので、第３の層１０４に移動した電子は層内で効率よく輸送され第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。また、第３の層１０４は上記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含むことにより、電子の注入障壁をある程度緩和する機能を有する。そのため、電子の移動がより容易になる。
【０１１２】
その後、電子は、第１のＥＬ層１０３において、陽極１０１側から注入された正孔と再結合し、第１のＥＬ層１０３が発光する。一方、第１の層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７において、陰極１０２側から注入された電子と再結合し、第２のＥＬ層１０７が発光する。
【０１１３】
第２の層１０５が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む場合のバンド図を図５に示す。
【０１１４】
図５に示す１２０は、第２の層１０５における上記金属または金属の化合物準位（ドナー準位ともいう）を示す。
【０１１５】
ドナー準位１２０は第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に影響を与える。これにより、電子は、第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に容易に移動することができる。したがって、より低電圧で発光素子を駆動することが可能になる。
【０１１６】
また、本実施の形態に示した発光素子は、各種基板上に作製することができる。基板としては、例えばガラス、プラスチック、金属板、金属箔などを適用することが可能である。また、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。
【０１１７】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができることとする。
【０１１８】
以下に示す実施の形態２〜５では、便宜上、ｎ＝２の場合の発光素子を用いて説明する。
【０１１９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の素子構造、バンド図の例について、図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１に示す発光素子において、第３の層１０４が電子輸送性物質を含む層と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む層とを積層した構造を有する例を説明する。
【０１２０】
本実施の形態で示す発光素子は、図６（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７を有する。第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７は、それぞれ少なくとも発光物質を有する発光層を含んで構成されている。第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７の間には、陰極１０２側から、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４を有する。第１の層１０６は、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。また、第１の層１０６は、正孔輸送性物質を含む。第２の層１０５は、フタロシアニン系材料からなる。
【０１２１】
本実施の形態における、陽極１０１、陰極１０２、第１のＥＬ層１０３、第２の層１０５、第１の層１０６及び第２のＥＬ層１０７には、実施の形態１で説明した構成及び物質を用いることができる。
【０１２２】
第３の層１０４は、第２の層１０５に接する層１０４ａと、第１のＥＬ層１０３に接する層１０４ｂとが積層した構造を有する。層１０４ａは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含む層である。層１０４ｂは、電子輸送性物質を含む層である。
【０１２３】
層１０４ｂに用いる電子輸送性物質としては、実施の形態１で示した第３の層１０４に用いられる電子輸送性物質と同様の物質を適用することが可能である。
【０１２４】
層１０４ａに用いる物質としては、リチウム（Ｌｉ）及びセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、及びストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、ユウロピウム（Ｅｕ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、並びに希土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）等の電子注入性の高い物質が挙げられる。なお、これらの電子注入性の高い物質は、空気中で安定な物質であるため、生産性が良く、量産に適するため好ましい。
【０１２５】
層１０４ａとして、上記金属または金属の化合物の単層が設けられる。層１０４ａの膜厚は、駆動電圧の上昇を避ける為に非常に薄い膜厚（具体的には、１ｎｍ以下、０．１ｎｍ以上）で形成される。ただし、層１０４ｂを形成した後、層１０４ｂ上に層１０４ａを形成する場合は、層１０４ａを形成する物質の一部は、層１０４ｂにも存在しうる。膜厚が非常に薄い層１０４ａは、第２の層１０５と層１０４ｂの界面に存在すると換言することもできる。
【０１２６】
以下、バンド図を用いて説明する。
【０１２７】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の素子構造におけるバンド図である。図６（Ｂ）において、１１３は第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位、１１４は第２の層１０５のＬＵＭＯ準位、１１５は第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位、１１７は第２のＥＬ層１０７のＬＵＭＯ準位を示す。×は第３の層１０４に含まれる上記金属または金属の化合物からなる物質を示す。
【０１２８】
一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に電圧が印加されると、第１の層１０６において正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜き、正孔および電子が発生すると考えられる。第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、電荷発生領域として効果的に機能させることができる。第１の層１０６は正孔輸送性を有しているので、第１の層１０６で発生した正孔は層内で効率よく輸送される。したがって、当該正孔を第２のＥＬ層１０７へ効率よく注入することができる。また、第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、第１の層１０６で発生した電子を第２の層１０５および第３の層１０４を介して第１のＥＬ層１０３に注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。
【０１２９】
第２の層１０５は、フタロシアニン系材料からなり、第１の層１０６で発生した電子を受け、第３の層１０４を介して第１のＥＬ層１０３へ電子を渡す機能を有する。したがって、第２の層１０５は電子リレー層として機能する。
【０１３０】
第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位となるようにする。これにより、第１の層１０６において発生した電子を第１のＥＬ層１０３に注入するときの電子の注入障壁を小さくすることができる。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。これにより、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【０１３１】
第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４（層１０４ａおよび層１０４ｂ）に渡される。第２の層１０５と層１０４ｂの界面に層１０４ａを設けることにより、第１の層１０６と層１０４ｂの間の注入障壁をある程度緩和することができる。よって第１の層１０６で発生した電子を層１０４ｂへと容易に注入することができる。層１０４ｂは、電子輸送性を有しているので、層１０４ｂに移動した電子は層内で効率よく輸送され、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。なお、層１０４ｂは、第１のＥＬ層１０３の電子輸送層として兼用させることができる。また、層１０４ｂとは別に、第１のＥＬ層１０３に電子輸送層を形成してもよい。層１０４ｂとは別に電子輸送層を形成する場合は、層１０４ｂに用いる電子輸送性物質と、電子輸送層に用いる電子輸送性物質とは、同じ物質であっても、異なる物質であっても良い。
【０１３２】
その後、電子は、第１のＥＬ層１０３において、陽極１０１側から注入された正孔と再結合し、第１のＥＬ層１０３が発光する。一方、第１の層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７において、陰極１０２側から注入された電子と再結合し、第２のＥＬ層１０７が発光する。
【０１３３】
本実施の形態では、第３の層１０４は、電子輸送性物質を含む層１０４ｂと金属または金属の化合物を含む層１０４ａとが積層された構造を有する。このように、層１０４ｂと層１０４ａとが積層された構造を有する第３の層１０４を有する発光素子は、同一膜中に電子輸送性物質と金属または金属の化合物を含有する構造を有する第３の層を有する場合に比べて駆動電圧を低減させることができる。
【０１３４】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることが可能である。
【０１３５】
例えば実施の形態１に示したように第２の層１０５は、フタロシアニン系材料に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。この場合、ドナー性物質は実施の形態１に示したものを用いることができる。
【０１３６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の素子構造、バンド図の例について、図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１に示す発光素子において、第３の層１０４が、電子輸送性物質と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物とを含んで構成される場合について説明する。
【０１３７】
本実施の形態で示す発光素子は、図７（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７を有する。第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７は、それぞれ少なくとも発光物質を有する発光層を含んで構成されている。第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７の間には、陰極１０２側から、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４を有する。第１の層１０６は、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む。また、第１の層１０６は、正孔輸送性物質を含む。第２の層１０５は、フタロシアニン系材料からなる。
【０１３８】
本実施の形態における、陽極１０１、陰極１０２、第１のＥＬ層１０３、第２の層１０５、第１の層１０６及び第２のＥＬ層１０７には、実施の形態１で説明した構成及び物質を用いることができる。
【０１３９】
第３の層１０４は、第１のＥＬ層１０３と第２の層１０５の間に設けられ、電子輸送性物質と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物とを含んでいる。なお、本実施の形態では、電子輸送性物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率で上記金属または金属の化合物を添加することが好ましい。これにより、膜質の良い第３の層１０４が得られる。
【０１４０】
第３の層１０４に用いる電子輸送性物質としては、実施の形態１で示した第３の層１０４に用いられる電子輸送性物質と同様の物質を適用することが可能である。
【０１４１】
また、第３の層１０４に用いるアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物としては、実施の形態１で示した第３の層１０４に用いられる上記金属または金属の化合物を適用することが可能である。
【０１４２】
第１のＥＬ層１０３には、第３の層１０４と接するように電子輸送層１０８を形成してもよい。第１のＥＬ層１０３に電子輸送層１０８を形成する場合は、第３の層１０４に用いる電子輸送性物質と、電子輸送層１０８に用いる電子輸送性物質とは、同じ物質であっても、異なる物質であっても良い。
【０１４３】
以下、バンド図を用いて説明する。
【０１４４】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の素子構造におけるバンド図である。図７（Ｂ）において、１１３は第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位、１１４は第２の層１０５のＬＵＭＯ準位、１１５は第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位、１１７は第２のＥＬ層１０７のＬＵＭＯ準位を示す。×は第３の層１０４に含まれる上記金属または金属の化合物からなる物質を示す。
【０１４５】
一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に電圧が印加されると、第１の層１０６において正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜き、正孔および電子が発生すると考えられる。第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、電荷発生領域として効果的に機能させることができる。第１の層１０６は正孔輸送性を有しているので、第１の層１０６で発生した正孔は層内で効率よく輸送される。したがって、当該正孔を第２のＥＬ層１０７へ効率よく注入することができる。また、第１の層１０６がアクセプター性物質を含むことにより、第１の層１０６で発生した電子を第２の層１０５および第３の層１０４を介して第１のＥＬ層１０３に注入するときに、電子の注入障壁をある程度緩和することができる。
【０１４６】
第２の層１０５は、フタロシアニン系材料からなり、第１の層１０６で発生した電子を受け、第３の層１０４を介して第１のＥＬ層１０３へ電子を渡す機能を有する。したがって、第２の層１０５は電子リレー層として機能する。
【０１４７】
第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４は、第１の層１０６におけるアクセプター性物質のアクセプター準位１１５と、第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３との間の準位となるようにする。これにより、第１の層１０６において発生した電子を第１のＥＬ層１０３に注入するときの電子の注入障壁を小さくすることができる。具体的には−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とする。これにより、発光素子を低電圧で駆動することが可能になる。
【０１４８】
第１の層１０６のアクセプター準位１１５から第２の層１０５のＬＵＭＯ準位１１４に移動した電子は、第３の層１０４に渡される。第３の層１０４は、電子輸送性を有しているので、第３の層１０４に移動した電子は層内で効率よく輸送され第１のＥＬ層１０３のＬＵＭＯ準位１１３へと容易に注入される。また、第３の層１０４は上記アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または希土類金属の化合物を含むことにより、電子の注入障壁をある程度緩和する機能を有する。そのため、電子の移動がより容易になる。
【０１４９】
その後、電子は、第１のＥＬ層１０３において、陽極１０１側から注入された正孔と再結合し、第１のＥＬ層１０３が発光する。一方、第１の層１０６において発生した正孔は、第２のＥＬ層１０７において、陰極１０２側から注入された電子と再結合し、第２のＥＬ層１０７が発光する。
【０１５０】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることが可能である。
【０１５１】
例えば実施の形態１に示したように第２の層１０５は、フタロシアニン系材料に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。この場合、ドナー性物質は実施の形態１に示したものを用いることができる。
【０１５２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の素子構造の例について、図８（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１に示す発光素子において、第１の層１０６の構成について説明する。
【０１５３】
本実施の形態で示す発光素子は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７を有する。第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７は、それぞれ少なくとも発光物質を有する発光層を含んで構成されている。第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７の間には、陰極１０２側から、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４を有する。図８（Ａ）、（Ｂ）において、陽極１０１、陰極１０２、第１のＥＬ層１０３、第３の層１０４、第２の層１０５及び第２のＥＬ層１０７には、実施の形態１乃至３で説明した構成及び物質を用いることができる。
【０１５４】
第１の層１０６は、電荷発生領域として機能し、正孔輸送性を有し、かつアクセプター性物質を含む層である。また、第１の層１０６は、正孔輸送性物質を含む層である。一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に電圧が印加されると、第１の層１０６において正孔輸送性物質からアクセプター性物質が電子を引き抜き、正孔および電子が発生すると考えられる。
【０１５５】
図８（Ａ）に示す第１の層１０６は、同一膜中に正孔輸送性物質と、アクセプター性物質とを含有させた構造を有する。この場合、正孔輸送性物質に対して質量比で、０．１以上４．０以下の比率でアクセプター性物質を添加することが好ましい。これにより、第１の層１０６における電荷の発生が容易となる。
【０１５６】
図８（Ａ）ではアクセプター性物質が、正孔輸送性物質に添加（ドーピング）された構成であり、第１の層１０６を厚膜化した場合でも駆動電圧の上昇を抑制することができる。これにより、発光素子の駆動電圧の上昇を抑制し、かつ光学調整による色純度の向上を実現することができる。また第１の層１０６を厚膜化することで、発光素子の短絡を防止することができる。
【０１５７】
一方、図８（Ｂ）に示す第１の層１０６は、第２のＥＬ層１０７に接する層１０６ａと、第２の層１０５に接する層１０６ｂとが積層した構造を有する。層１０６ａは、正孔輸送性物質を含む層である。層１０６ｂは、アクセプター性物質を含む層である。
【０１５８】
第１の層１０６において可視領域に電荷移動相互作用に基づく吸収を示す場合がある。正孔輸送性物質を含む層１０６ａとアクセプター性物質を含む層１０６ｂとが積層された場合は、当該電荷移動相互作用は第１の層１０６全体ではなく、層１０６ａと層１０６ｂの界面にのみ働く。そのため電荷移動相互作用に基づく吸収を生じる場合であっても、第１のＥＬ層１０３からの発光が吸収されにくく好ましい。
【０１５９】
第１の層１０６の形成に用いる正孔輸送性物質としては、実施の形態１で示した第１の層１０６に用いられる正孔輸送性物質と同様の物質を適用することが可能である。
【０１６０】
第１の層１０６の形成に用いるアクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。特に酸化モリブデンは吸湿性が低いため好ましい。
【０１６１】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることが可能である。
【０１６２】
例えば実施の形態１に示したように第２の層１０５は、フタロシアニン系材料に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質が添加されてもよい。この場合、ドナー性物質は実施の形態１に示したものを用いることができる。
【０１６３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の素子構造、バンド図の例について、図９（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【０１６４】
本実施の形態で示す発光素子は、図９（Ａ）に示すように一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７を有する。第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７は、それぞれ有機化合物からなり、少なくとも発光物質を有する発光層を含んで構成されている。第１のＥＬ層１０３と第２のＥＬ層１０７の間には、陰極１０２側から、第１の層１０６、第２の層１０５及び第３の層１０４を有する。図９（Ａ）において、陽極１０１、陰極１０２、第３の層１０４、第２の層１０５及び第１の層１０６には、実施の形態１乃至４で説明した構成及び物質を用いることができる。
【０１６５】
第１のＥＬ層１０３は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光層１０３ａと、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２の発光層１０３ｂとを有する。第１の発光層１０３ａは、第１の発光物質を有する。第２の発光層１０３ｂは、第２の発光物質を有する。第２のＥＬ層１０７は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３の発光層１０７ａと、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４の発光層１０７ｂとを有する。第３の発光層１０７ａは、第３の発光物質を有する。第４の発光層１０７ｂは、第４の発光物質を有する。第１の発光層１０３ａと第２の発光層１０３ｂは逆の積層順であっても良い。第３の発光層１０７ａと第４の発光層１０７ｂは逆の積層順であっても良い。
【０１６６】
一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に電圧を印加すると、陽極１０１から注入された正孔と、第１の層１０６で発生し、第２の層１０５及び第３の層１０４を介して注入された電子とが第１の発光層１０３ａ又は第２の発光層１０３ｂにおいて再結合する。これにより、第１の発光３３０が得られる。さらに、陰極１０２から注入された電子と、第１の層１０６で発生し、注入された正孔とが第３の発光層１０７ａ又は第４の発光層１０７ｂにおいて再結合する。これにより、第２の発光３４０が得られる。
【０１６７】
図９（Ｂ）は、第１の発光３３０及び第２の発光３４０の発光スペクトルを模式的に示す。第１の発光３３０は、第１の発光層１０３ａ及び第２の発光層１０３ｂの両方からの発光となる。そのため、青色〜青緑色の波長領域及び黄色〜橙色の波長領域の双方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第１のＥＬ層１０３は、２波長型の白色又は白色に近い色の発光を呈する。第２の発光３４０は、第３の発光層１０７ａ及び第４の発光層１０７ｂの両方からの発光となる。そのため、青緑色〜緑色の波長領域及び橙色〜赤色の波長領域の双方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第２のＥＬ層１０７は、第１のＥＬ層１０３とは異なる２波長型の白色又は白色に近い色の発光を呈する。
【０１６８】
第１の発光３３０及び第２の発光３４０を重ね合わせた結果、発光素子は、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーすることができる。
【０１６９】
例えば、第１の発光層１０３ａ（青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す）の発光輝度が、経時劣化あるいは電流密度により変化したとしても、発光スペクトル全体に対する第１の発光層１０３ａの寄与は１／４程度であるため、色度のずれは比較的小さくて済む。
【０１７０】
なお、上述の説明では、第１のＥＬ層１０３が、青色〜青緑色の波長領域及び黄色〜橙色の波長領域の双方にピークを有する発光スペクトルを示し、第２のＥＬ層１０７は青緑色〜緑色の波長領域及び橙色〜赤色の波長領域の双方にピークを有する発光スペクトルを示す場合を例に説明したが、それぞれ逆の関係であっても良い。すなわち、第２のＥＬ層１０７が青色〜青緑色の波長領域及び黄色〜橙色の波長領域の双方にピークを有する発光スペクトルを示し、第１のＥＬ層１０３が青緑色〜緑色の波長領域及び橙色〜赤色の波長領域の双方にピークを有する発光スペクトルを示す構成であっても良い。また、第１のＥＬ層１０３及び第２のＥＬ層１０７はそれぞれ、発光層以外の層（例えば電子輸送層、正孔輸送層など）が形成された積層構造であっても良い。
【０１７１】
次に、本実施の形態で示す発光素子のＥＬ層に用いることのできる発光物質を説明する。ただし、本実施の形態で示す発光素子に適用できる物質は、これらに限定されるものではない。
【０１７２】
青色〜青緑色の発光は、例えば、ペリレン、ＴＢＰ、９，１０−ジフェニルアントラセンなどを発光物質（ゲスト材料ともいう）として用い、ホスト材料に分散させることによって得られる。また、ＤＰＶＢｉなどのスチリルアリーレン誘導体、又はＤＮＡ及びｔ−ＢｕＤＮＡなどのアントラセン誘導体などから得ることができる。また、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）等のポリマーを用いても良い。また、青色発光のゲスト材料としては、ＹＧＡ２Ｓ及びＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｓ）などのスチリルアミン誘導体が挙げられる。特に、ＹＧＡ２Ｓは、４５０ｎｍ付近にピークを有しており、好ましい。また、ホスト材料としては、アントラセン誘導体が好ましく、ｔ−ＢｕＤＮＡ及びＣｚＰＡが好適である。特に、ＣｚＰＡは、電気化学的に安定であるため好ましい。
【０１７３】
青緑色〜緑色の発光は、例えば、クマリン３０、クマリン６などのクマリン系色素、ＦＩｒｐｉｃ、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）などをゲスト材料として用い、ホスト材料に分散させることによって得られる。また、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）クロロガリウム（Ｇａ（ｍｑ）２Ｃｌ）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。また、上述のペリレンやＴＢＰを５ｗｔ％以上の高濃度でホスト材料に分散させることによっても得られる。また、青緑色〜緑色の発光層のゲスト材料としては、アントラセン誘導体が効率の高い発光が得られるため好ましい。例えば、ＤＰＡＢＰＡを用いることにより、高効率な青緑色発光が得られる。また、２位にアミノ基が置換されたアントラセン誘導体は高効率な緑色発光が得られるため好ましく、２ＰＣＡＰＡが特に長寿命であり好適である。これらのホスト材料としてはアントラセン誘導体が好ましく、先に述べたＣｚＰＡが電気化学的に安定であるため好ましい。また、緑色発光と青色発光を組み合わせ、青色から緑色の波長領域に２つのピークを持つ発光素子を作製する場合、青色発光層のホスト材料にＣｚＰＡのような電子輸送性のアントラセン誘導体を用い、緑色発光層のホスト材料にＮＰＢのようなホール輸送性の芳香族アミン化合物を用いると、青色発光層と緑色発光層との界面で発光が得られるため好ましい。すなわちこの場合、２ＰＣＡＰＡのような緑色発光材料のホスト材料としては、ＮＰＢのような芳香族アミン化合物が好ましい。
【０１７４】
黄色〜橙色の発光は、例えば、ルブレン、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト）アセチルアセトナトイリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、ホスト材料に分散させることによって得られる。特に、ゲスト材料としてルブレンのようなテトラセン誘導体が、高効率かつ化学的に安定であるため好ましい。この場合のホスト材料としては、ＮＰＢのような芳香族アミン化合物が好ましい。他のホスト材料としては、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体を用いることができる。また、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。
【０１７５】
橙色〜赤色の発光は、例えば、ＢｉｓＤＣＭ、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エチニル］−４Ｈ−ピラン（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）、Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ）などをゲスト材料として用い、ホスト材料に分散させることによって得られる。Ｚｎｑ２やＺｎｓｑ２などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（３−アルキルチオフェン）等のポリマーを用いても良い。赤色発光を示すゲスト材料としては、ＢｉｓＤＣＭ、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴＩ、ＢｉｓＤＣＪＴＭのような４Ｈ−ピラン誘導体が高効率であり、好ましい。特に、ＤＣＪＴＩ、ＢｉｓＤＣＪＴＭは、６２０ｎｍ付近に発光ピークを有するため好ましい。
【０１７６】
なお、上記の構成において、ホスト材料としては、発光物質よりも発光色が短波長のものであるか、またはエネルギーギャップの大きいものを用いることができる。具体的には、実施の形態１で示した例に代表される正孔輸送材料や電子輸送材料から適宜選択することができる。また、ＣＢＰ、ＴＣＴＡ、ＴＣＰＢなどを使用しても良い。
【０１７７】
発光素子は、第１のＥＬ層の発光スペクトル及び第２のＥＬ層の発光スペクトルを重ね合わした結果、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域を幅広くカバーする白色発光が得られる。
【０１７８】
なお、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、突出した鋭いピークの発生を抑え、台形に近い形状を有する発光スペクトルとなるようにして、連続的なスペクトルを有する自然光に近づけてもよい。また、各積層の膜厚を調節し、意図的に光を僅かに干渉させることで、発光スペクトルのピークの位置を変化させることができる。発光スペクトルに現れる複数のピーク強度をほぼ同じになるように各積層の膜厚を調節し、さらに、互いのピークの間隔を狭くすることによってより台形に近い形状の発光スペクトルを有する白色発光を得ることができる。
【０１７９】
本実施の形態で示す発光素子の第１のＥＬ層１０３および第２のＥＬ層１０７において、それぞれ白色発光を得るためには、第１の発光物質と第２の発光物質の両方、および第３の発光物質と第４の発光物質の両方が発光する必要がある。したがって、第１のＥＬ層１０３内および第２のＥＬ層１０７内での電荷の輸送性を調節するためには、正孔輸送性物質及び電子輸送性物質のいずれもホスト材料として用いることが好ましい。第１のＥＬ層１０３および第２のＥＬ層１０７に用いることのできる正孔輸送性物質又は電子輸送性物質としては、実施の形態１で示した物質を適宜用いることができる。
【０１８０】
例えば、第１のＥＬ層１０３は、正孔輸送性物質及び第１の発光物質を含む層と、正孔輸送性物質及び第２の発光物質を含む層と、電子輸送性物質及び第２の発光物質を含む層とが陽極１０１側から順に積層された構成とすることができる。また、第２のＥＬ層１０７は、正孔輸送性物質及び第３の発光物質を含む層と、正孔輸送性物質及び第４の発光物質を含む層と、電子輸送性物質及び第４の発光物質を含む層とが陽極１０１側から順に積層された構成とすることができる。
【０１８１】
第１の発光物質及び第２の発光物質は、それぞれの発光色が補色の関係となる物質を選択して用いることができる。また、第３の発光物質及び第４の発光物質は、それぞれの発光色が補色の関係となる物質を選択して用いることができる。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に示した発光物質の中から適宜選択すればよい。
【０１８２】
本実施の形態で示したように、ＥＬ層中に発光波長の異なる２つの発光物質を含ませることで、発光波長が短波長側の発光物質の励起エネルギーの一部を、発光波長が長波長側の発光物質にエネルギー移動させ、発光波長が長波長側の発光物質を発光させることができる。
【０１８３】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置を適用して完成させた様々な電子機器および照明装置について、図１０、図１１を用いて説明する。
【０１８５】
発光素子を用いて作製した発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明装置の具体例を図１０に示す。
【０１８６】
図１０（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９１００は、筐体９１０１に表示部９１０３が組み込まれている。表示部９１０３により、映像を表示することが可能である。上記実施の形態に示した発光素子を用いて発光装置を作製し、当該発光装置を表示部９１０３の画像表示デバイスまたはその光源として用いることができる。また、ここでは、スタンド９１０５により筐体９１０１を支持した構成を示している。
【０１８７】
テレビジョン装置９１００の操作は、筐体９１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機９１１０により行うことができる。リモコン操作機９１１０が備える操作キー９１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部９１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機９１１０に、当該リモコン操作機９１１０から出力する情報を表示する表示部９１０７を設ける構成としてもよい。
【０１８８】
なお、テレビジョン装置９１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１８９】
なお、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置は、消費電力が低減されているため、テレビジョン装置の表示部９１０３の画像表示デバイスまたはその光源として用いることで、長寿命なテレビジョン装置を提供することができる。
【０１９０】
図１０（Ｂ）はコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置をその表示部９２０３の画像表示デバイスまたはその光源として用いることにより作製される。
【０１９１】
なお、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置は、消費電力が低減されているため、コンピュータの表示部９２０３の画像表示デバイスまたはその光源として用いることで、長寿命なコンピュータを提供することができる。
【０１９２】
図１０（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体９３０１と筐体９３０２の２つの筐体で構成されており、連結部９３０３により、開閉可能に連結されている。筐体９３０１には表示部９３０４が組み込まれ、筐体９３０２には表示部９３０５が組み込まれている。また、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部９３０６、記録媒体挿入部９３０７、ＬＥＤランプ９３０８、入力手段（操作キー９３０９、接続端子９３１０、センサ９３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部９３０４および表示部９３０５の両方、または一方に本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図１０（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１９３】
なお、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯型遊技機の表示部（９３０４、９３０５）の画像表示デバイスまたはその光源として用いることで、長寿命な携帯型遊技機を提供することができる。
【０１９４】
図１０（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機９４００は、筐体９４０１に組み込まれた表示部９４０２の他、操作ボタン９４０３、外部接続ポート９４０４、スピーカ９４０５、マイク９４０６などを備えている。なお、携帯電話機９４００は、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置を表示部９４０２の画像表示デバイスまたはその光源として用いることにより作製される。
【０１９５】
図１０（Ｄ）に示す携帯電話機９４００は、表示部９４０２を指などで触れることで、情報を入力ことができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部９４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１９６】
表示部９４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１９７】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部９４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部９４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１９８】
また、携帯電話機９４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機９４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部９４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１９９】
また、画面モードの切り替えは、表示部９４０２に触れること、又は筐体９４０１の操作ボタン９４０３の操作により行われる。また、表示部９４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０２００】
また、入力モードにおいて、表示部９４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部９４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０２０１】
表示部９４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部９４０２に掌や指で触れることで、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０２０２】
なお、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置は、消費電力が低減されているため、携帯電話機９４００の表示部９４０２の画像表示デバイスまたはその光源として用いることで、長寿命な携帯電話機を提供することができる。
【０２０３】
図１０（Ｅ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部９５０１、傘９５０２、可変アーム９５０３、支柱９５０４、台９５０５、電源スイッチ９５０６を含む。なお、照明装置は、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置を照明部９５０１（光源ともいう）に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図１０（Ｅ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０２０４】
なお、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置は、消費電力が低減されているため、照明装置（卓上照明装置）の照明部９５０１（光源）に用いることで、長寿命な照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０２０５】
図１１は、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置は大面積化も可能であるため、天井固定型照明装置１００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置１００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置は、駆動電圧が低い発光素子を有しているため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。なお、図１１に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図１０（Ｅ）で説明した卓上照明装置１００３を併用してもよい。
【０２０６】
以上のようにして、本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置を適用して電子機器や照明装置を得ることができる。本発明の一態様である発光素子を用いて作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【０２０７】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０２０８】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について図１２、図１３を用いて説明する。本実施例では発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを作製し、動作特性を比較した。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【０２０９】
【化５】
2011228278.tif 000007
2011228278.tif 000008
【０２１０】
以下に、本実施例の発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの作製方法を示す。発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａは、第２の層の構成及び第２の層の有無が異なる。それ以外の構成は共通しているため、以下ではまとめて説明する。
【０２１１】
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２１２】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層は有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層であり、電圧を印加した際には電荷発生層として機能する。
【０２１３】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第１の正孔輸送層を形成した。
【０２１４】
次に、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）とＮ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着して第１の発光層を形成した。ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡとの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調整した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２１５】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第１の電子輸送性物質を含む層を形成した。
【０２１６】
このようにして、電荷発生層、第１の正孔輸送層、第１の発光層、第１の電子輸送性物質を含む層を有する第１のＥＬ層を形成した。
【０２１７】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜した。続いて、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜した。ＢＰｈｅｎは電子輸送性物質であり、ＢＰｈｅｎを含む層と酸化リチウムを含む層とを積層させることで第３の層を形成した。
【０２１８】
続いて抵抗加熱による蒸着法によりフタロシアニン材料として、ＣｕＰｃ、ＳｎＰｃ及びリチウムを添加したＣｕＰｃのいずれかを３ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＡではＣｕＰｃを成膜し、発光素子ＢではＳｎＰｃを成膜し、発光素子Ｃではリチウム（Ｌｉ）を添加したＣｕＰｃを成膜した。発光素子ＣではＣｕＰｃとＬｉとの質量比は、１：０．０２（＝ＣｕＰｃ：Ｌｉ）となるように調節した。比較発光素子ａには第２の層を形成しなかった。
【０２１９】
次に、正孔輸送性物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。
【０２２０】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第２の正孔輸送層を形成した。
【０２２１】
次に、ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡを共蒸着して第２の発光層を形成した。ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡとの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調整した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２２２】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、Ａｌｑを１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第２の電子輸送性物質を含む層を形成した。
【０２２３】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、ＢＰｈｅｎを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第３の電子輸送性物質を含む層を形成した。続いて、抵抗加熱による蒸着法により、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、電子注入層を形成した。
【０２２４】
このようにして、第２の正孔輸送層、第２の発光層、第２の電子輸送性物質を含む層、第３の電子輸送性物質を含む層、電子注入層を有する第２のＥＬ層を形成した。
【０２２５】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａを作製した。
【０２２６】
以下の表１に発光素子Ａ−Ｃ、比較発光素子ａの素子構造の一部を示す。発光素子Ａ−Ｃは実施形態１、２又は４に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第１のＥＬ層、第２のＥＬ層の構成は同じであるため、第１のＥＬ層、第２のＥＬ層の詳細は省略する。
【０２２７】
【表１】
2011228278.tif 000009
【０２２８】
以上により得られた発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａ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。その後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２２９】
発光素子Ａ−Ｃ及び比較発光素子ａの電圧−電流密度特性を図１２に、電流密度−電流効率特性を図１３にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表２にまとめた。
【０２３０】
【表２】
2011228278.tif 000010
【０２３１】
図１２より、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧を印加したときに電流密度の大きい発光素子が得られることがわかる。逆に言えば、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、同じ電流密度を得るのに必要な駆動電圧を下げられることがわかる。
【０２３２】
また、図１３に示す電流密度−電流効率特性において、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、いずれの電流密度においても電流効率が同程度であることがわかる。
【０２３３】
図１２、図１３の結果から、発光素子Ａ−Ｃは、比較発光素子ａと比較して、電流効率は同程度のままで駆動電圧を下げられる発光素子が得られることがわかる。
【０２３４】
表２に示すように、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子Ａ−Ｃの駆動電圧（Ａ：７．７Ｖ、Ｂ：７．８Ｖ、Ｃ：７．６Ｖ）は、比較発光素子ａ（９．２Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ａ−Ｃの色度は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。発光素子Ａ−Ｃの電流効率は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。発光素子Ａ−Ｃの外部量子効率は、比較発光素子ａと比較して、同程度である。
【０２３５】
このように、発光素子Ａ−Ｃは比較発光素子ａと比較して、駆動電圧を低くすることができるという結果が得られた。すなわち、発光素子Ａ−Ｃに設けられた第２の層が顕著な効果を示し、第２の層の存在により、発光素子を低電圧で駆動することが可能であることがわかった。
【実施例２】
【０２３６】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について図１４、図１５を用いて説明する。本実施例では発光素子Ｄ、Ｅ及び比較発光素子ｂを作製し、動作特性を比較した。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にて用いた材料の構造式は省略した。
【０２３７】
【化６】
2011228278.tif 000011
【０２３８】
本実施例の発光素子Ｄ、Ｅ及び比較発光素子ｂは、第２の層以外は、実施例１で示した発光素子と同様に作製した。発光素子Ｄ、Ｅにおいては、フタロシアニン材料として、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体であるＰｈＯ−ＶＯＰｃ、及びリチウムを添加したＰｈＯ−ＶＯＰｃのいずれかを３ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。発光素子ＤではＰｈＯ−ＶＯＰｃを成膜し、発光素子Ｅではリチウム（Ｌｉ）を添加したＰｈＯ−ＶＯＰｃを成膜した。発光素子ＥではＰｈＯ−ＶＯＰｃとＬｉとの質量比は、１：０．０２（＝ＰｈＯ−ＶＯＰｃ：Ｌｉ）となるように調節した。比較発光素子ｂには第２の層を形成しなかった。以上により、発光素子Ｄ、Ｅ及び比較発光素子ｂを得た。
【０２３９】
以下の表３に発光素子Ｄ、Ｅ、比較発光素子ｂの素子構造の一部を示す。発光素子Ｄ、Ｅは実施形態１、２又は４に示した発光素子に該当する。なお、いずれの素子も陽極、第１のＥＬ層、第２のＥＬ層の構成は同じであるため、第１のＥＬ層、第２のＥＬ層の詳細は省略する。
【０２４０】
【表３】
2011228278.tif 000012
【０２４１】
以上により得られた発光素子Ｄ、Ｅ及び比較発光素子ｂ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。その後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２４２】
発光素子Ｄ、Ｅ及び比較発光素子ｂの電圧−電流密度特性を図１４に、電流密度−電流効率特性を図１５にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表４にまとめた。
【０２４３】
【表４】
2011228278.tif 000013
【０２４４】
図１４より、発光素子Ｄ、Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧を印加したときに電流密度の大きい発光素子が得られることがわかる。逆に言えば、発光素子Ｄ、Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、同じ電流密度を得るのに必要な駆動電圧を下げられることがわかる。
【０２４５】
また、図１５に示す電流密度−電流効率特性において、発光素子Ｄ、Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、いずれの電流密度においても電流効率が同程度であることがわかる。
【０２４６】
図１４、図１５の結果から、発光素子Ｄ、Ｅは、比較発光素子ｂと比較して、電流効率は同程度のままで駆動電圧を下げられる発光素子が得られることがわかる。
【０２４７】
表４に示すように、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子Ｄ、Ｅの駆動電圧（Ｄ：７．３Ｖ、Ｅ：７．５Ｖ）は、比較発光素子ｂ（８．１Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｄ、Ｅの色度は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。発光素子Ｄ、Ｅの電流効率は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。発光素子Ｄ、Ｅの外部量子効率は、比較発光素子ｂと比較して、同程度である。
【０２４８】
このように、発光素子Ｄ、Ｅは比較発光素子ｂと比較して、駆動電圧を低くすることができるという結果が得られた。すなわち、発光素子Ｄ、Ｅに設けられた第２の層が顕著な効果を示し、第２の層の存在により、発光素子を低電圧で駆動することが可能であることがわかった。
【０２４９】
本実施例でフタロシアニン材料として用いたフェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体であるＰｈＯ−ＶＯＰｃは、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすい。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になる。
【実施例３】
【０２５０】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について図１６、図１７を用いて説明する。本実施例では発光素子Ｆ、発光素子Ｇ及び比較発光素子ｃを作製し、動作特性を比較した。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にて用いた材料の構造式は省略した。
【０２５１】
【化７】
2011228278.tif 000014
【０２５２】
以下に、本実施例の発光素子Ｆ、発光素子Ｇ及び比較発光素子ｃの作製方法を示す。発光素子Ｆと発光素子Ｇとは、第１のＥＬ層、第１の層及び第２のＥＬ層の構成が異なる。発光素子Ｆと比較発光素子ｃとは、第２の層の有無が異なる。それ以外の構成は共通しているため、以下ではまとめて説明する。
【０２５３】
まず、ガラス基板上に１１０ｎｍの膜厚で珪素若しくは酸化珪素を含むインジウム錫酸化物をスパッタリング法で成膜し、陽極を形成した（電極面積２ｍｍ×２ｍｍ）。
【０２５４】
次に、陽極が形成された面が下方となるように、陽極が形成されたガラス基板を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、正孔輸送性物質である９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）又はＮＰＢと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。膜厚は５０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。発光素子Ｆ及び比較発光素子ｃでは、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。発光素子Ｇでは、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。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。ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層は有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を含む層であり、電圧を印加した際には電荷発生層として機能する。
【０２５５】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第１の正孔輸送層を形成した。発光素子Ｆ及び比較発光素子ｃでは、ＰＣｚＰＡを成膜した。発光素子Ｇでは、ＮＰＢを成膜した。
【０２５６】
次に、ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡとを共蒸着して第１の発光層を形成した。ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡとの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調整した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２５７】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、Ａｌｑを１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第１の電子輸送性物質を含む層を形成した。
【０２５８】
このようにして、電荷発生層、第１の正孔輸送層、第１の発光層、第１の電子輸送性物質を含む層を有する第１のＥＬ層を形成した。
【０２５９】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、ＢＰｈｅｎを１０ｎｍの膜厚となるように成膜した。続いて、抵抗加熱による蒸着法により、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜した。ＢＰｈｅｎは電子輸送性物質であり、ＢＰｈｅｎを含む層と酸化リチウムを含む層とを積層させることで第３の層を形成した。
【０２６０】
続いて、発光素子Ｆ、発光素子Ｇには、抵抗加熱による蒸着法によりフタロシアニン材料として、ＣｕＰｃを２ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、第２の層を形成した。比較発光素子ｃには第２の層を形成しなかった。
【０２６１】
次に、正孔輸送性物質であるＰＣｚＰＡ又はＮＰＢと、アクセプター性物質である酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、第１の層を形成した。その膜厚は６０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との比率は、質量比で４：１（＝ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ））となるように調節した。発光素子Ｆ及び比較発光素子ｃでは、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。発光素子Ｇでは、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を形成した。
【０２６２】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＰＣｚＰＡ又はＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第２の正孔輸送層を形成した。発光素子Ｆ及び比較発光素子ｃでは、ＰＣｚＰＡを成膜した。発光素子Ｇでは、ＮＰＢを成膜した。
【０２６３】
次に、ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡを共蒸着して第２の発光層を形成した。ＣｚＰＡと、２ＰＣＡＰＡとの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように調整した。ＣｚＰＡは電子輸送性を有する物質であり、２ＰＣＡＰＡは緑色の発光を呈する物質である。膜厚は３０ｎｍとした。
【０２６４】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、Ａｌｑを１０ｎｍの膜厚となるように成膜して第２の電子輸送性物質を含む層を形成した。
【０２６５】
次に、抵抗加熱による蒸着法により、ＢＰｈｅｎを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第３の電子輸送性物質を含む層を形成した。続いて、抵抗加熱による蒸着法により、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍ程度の膜厚となるように成膜し、電子注入層を形成した。
【０２６６】
このようにして、第２の正孔輸送層、第２の発光層、第２の電子輸送性物質を含む層、第３の電子輸送性物質を含む層、電子注入層を有する第２のＥＬ層を形成した。
【０２６７】
次に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜して陰極を形成し、発光素子Ｆ、発光素子Ｇ及び比較発光素子ｃを作製した。
【０２６８】
以下の表５に発光素子Ｆ、発光素子Ｇ、比較発光素子ｃの素子構造を示す。発光素子Ｆ、発光素子Ｇは実施の形態１、２又は４に示した発光素子に該当する。
【０２６９】
【表５】
2011228278.tif 000015
【０２７０】
以上により得られた発光素子Ｆ、発光素子Ｇ及び比較発光素子ｃ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。その後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２７１】
発光素子Ｆ、発光素子Ｇ及び比較発光素子ｃの電圧−電流密度特性を図１６に、電流密度−電流効率特性を図１７にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表６にまとめた。
【０２７２】
【表６】
2011228278.tif 000016
【０２７３】
図１６より、発光素子Ｆ、発光素子Ｇは、比較発光素子ｃと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧を印加したときに電流密度の大きい発光素子が得られることがわかる。逆に言えば、発光素子Ｆ、発光素子Ｇは、比較発光素子ｃと比較して、同じ電流密度を得るのに必要な駆動電圧を下げられることがわかる。
【０２７４】
また、図１７に示す電流密度−電流効率特性において、発光素子Ｆ、発光素子Ｇは、比較発光素子ｃと比較して、いずれの電流密度においても電流効率が同程度であることがわかる。
【０２７５】
図１６、図１７の結果から、発光素子Ｆ、発光素子Ｇは、比較発光素子ｃと比較して、電流効率は同程度のままで駆動電圧を下げられる発光素子が得られることがわかる。
【０２７６】
表６に示すように、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子Ｆ、発光素子Ｇの駆動電圧（Ｆ：７．３Ｖ、Ｇ：７．２Ｖ）は、比較発光素子ｃ（８．０Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｆ、発光素子Ｇの色度は、比較発光素子ｃと比較して、同程度である。発光素子Ｆ、発光素子Ｇの電流効率は、比較発光素子ｃと比較して、同程度である。発光素子Ｆ、発光素子Ｇの外部量子効率は、比較発光素子ｃと比較して、同程度である。
【０２７７】
このように、発光素子Ｆ、発光素子Ｇは比較発光素子ｃと比較して、駆動電圧を低くすることができるという結果が得られた。すなわち、発光素子Ｆ、発光素子Ｇに設けられた第２の層が顕著な効果を示し、第２の層の存在により、発光素子を低電圧で駆動することが可能であることがわかった。
【０２７８】
また、図１７および表６に示すように、電荷発生層および第１の層にＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を用いた発光素子Ｆは、電荷発生層および第１の層にＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を用いた発光素子Ｇと比較して、電流効率が高いことがわかった。これは、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層と比較して、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層は、電荷移動相互作用に基づく吸収がほとんどないため、光の取り出しでロスが少ないためと考えられる。
【実施例４】
【０２７９】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について図１８、図１９を用いて説明する。本実施例では発光素子Ｈ、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを作製し、動作特性を比較した。
【０２８０】
本実施例の発光素子Ｈ、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄは、第３の層以外は、実施例３で示した発光素子Ｆ、発光素子Ｇ及び比較発光素子ｃと同様に作製した。発光素子Ｈ、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄにおいては、抵抗加熱による蒸着法により、リチウム（Ｌｉ）を添加したＢＰｈｅｎを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。ＢＰｈｅｎとＬｉとの質量比は、１：０．０２（＝ＢＰｈｅｎ：Ｌｉ）となるように調節した。以上により、発光素子Ｈ、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄを得た。
【０２８１】
以下の表７に発光素子Ｈ、発光素子Ｉ、比較発光素子ｄの素子構造を示す。発光素子Ｈ、発光素子Ｉは実施の形態１、３又は４に示した発光素子に該当する。
【０２８２】
【表７】
2011228278.tif 000017
【０２８３】
得られた発光素子Ｈ、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２８４】
発光素子Ｈ、発光素子Ｉ及び比較発光素子ｄの電圧−電流密度特性を図１８に、電流密度−電流効率特性を図１９にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表８にまとめた。
【０２８５】
【表８】
2011228278.tif 000018
【０２８６】
図１８より、発光素子Ｈ、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧を印加したときに電流密度の大きい発光素子が得られることがわかる。逆に言えば、発光素子Ｈ、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、同じ電流密度を得るのに必要な駆動電圧を下げられることがわかる。
【０２８７】
また、図１９に示す電流密度−電流効率特性において、発光素子Ｈ、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、いずれの電流密度においても電流効率が同程度であることがわかる。
【０２８８】
図１８、図１９の結果から、発光素子Ｈ、発光素子Ｉは、比較発光素子ｄと比較して、電流効率は同程度のままで駆動電圧を下げられる発光素子が得られることがわかる。
【０２８９】
表８に示すように、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子Ｈ、発光素子Ｉの駆動電圧（Ｈ：７．６Ｖ、Ｉ：７．４Ｖ）は、比較発光素子ｄ（７．９Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｈ、発光素子Ｉの色度は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。発光素子Ｈ、発光素子Ｉの電流効率は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。発光素子Ｈ、発光素子Ｉの外部量子効率は、比較発光素子ｄと比較して、同程度である。
【０２９０】
このように、発光素子Ｈ、発光素子Ｉは比較発光素子ｄと比較して、駆動電圧を低くすることができるという結果が得られた。すなわち、発光素子Ｈ、発光素子Ｉに設けられた第２の層が顕著な効果を示し、第２の層の存在により、発光素子を低電圧で駆動することが可能であることがわかった。
【０２９１】
また、図１９および表８に示すように、電荷発生層および第１の層にＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を用いた発光素子Ｈは、電荷発生層および第１の層にＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を用いた発光素子Ｉと比較して、電流効率が高いことがわかった。これは、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層と比較して、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層は、電荷移動相互作用に基づく吸収がほとんどないため、光の取り出しでロスが少ないためと考えられる。
【実施例５】
【０２９２】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子について図２０、図２１を用いて説明する。本実施例では発光素子Ｊ、発光素子Ｋ及び比較発光素子ｅを作製し、動作特性を比較した。
【０２９３】
本実施例の発光素子Ｊ、発光素子Ｋ及び比較発光素子ｅは、第３の層以外は、実施例３で示した発光素子Ｆ、発光素子Ｇ及び比較発光素子ｃと同様に作製した。発光素子Ｊ、発光素子Ｋ及び比較発光素子ｅにおいては、抵抗加熱による蒸着法により、カルシウム（Ｃａ）を添加したＢＰｈｅｎを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第３の層を形成した。ＢＰｈｅｎとＣａとの質量比は、１：０．０８（＝ＢＰｈｅｎ：Ｃａ）となるように調節した。以上により、発光素子Ｊ、発光素子Ｋ及び比較発光素子ｅを得た。
【０２９４】
以下の表９に発光素子Ｊ、発光素子Ｋ、比較発光素子ｅの素子構造を示す。発光素子Ｊ、発光素子Ｋは実施の形態１、３又は４に示した発光素子に該当する。
【０２９５】
【表９】
2011228278.tif 000019
【０２９６】
得られた発光素子Ｊ、発光素子Ｋ及び比較発光素子ｅの動作特性について測定を行った。測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、いずれの発光素子においても、波長５２０ｎｍ付近に発光物質である２ＰＣＡＰＡからの緑色発光が得られている。
【０２９７】
発光素子Ｊ、発光素子Ｋ及び比較発光素子ｅの電圧−電流密度特性を図２０に、電流密度−電流効率特性を図２１にそれぞれ示す。また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の主な初期特性値を以下の表１０にまとめた。
【０２９８】
【表１０】
2011228278.tif 000020
【０２９９】
図２０より、発光素子Ｊ、発光素子Ｋは、比較発光素子ｅと比較して、第２の層の存在により、同じ電圧を印加したときに電流密度の大きい発光素子が得られることがわかる。逆に言えば、発光素子Ｊ、発光素子Ｋは、比較発光素子ｅと比較して、同じ電流密度を得るのに必要な駆動電圧を下げられることがわかる。
【０３００】
また、図２１に示す電流密度−電流効率特性において、発光素子Ｊ、発光素子Ｋは、比較発光素子ｅと比較して、いずれの電流密度においても電流効率が同程度であることがわかる。
【０３０１】
図２０、図２１の結果から、発光素子Ｊ、発光素子Ｋは、比較発光素子ｅと比較して、電流効率は同程度のままで駆動電圧を下げられる発光素子が得られることがわかる。
【０３０２】
表１０に示すように、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子Ｊ、発光素子Ｋの駆動電圧（Ｊ：７．６Ｖ、Ｋ：７．５Ｖ）は、比較発光素子ｅ（８．２Ｖ）と比較して、低くなっている。発光素子Ｊ、発光素子Ｋの色度は、比較発光素子ｅと比較して、同程度である。発光素子Ｊ、発光素子Ｋの電流効率は、比較発光素子ｅと比較して、同程度である。発光素子Ｊ、発光素子Ｋの外部量子効率は、比較発光素子ｅと比較して、同程度である。
【０３０３】
このように、発光素子Ｊ、発光素子Ｋは比較発光素子ｅと比較して、駆動電圧を低くすることができるという結果が得られた。すなわち、発光素子Ｊ、発光素子Ｋに設けられた第２の層が顕著な効果を示し、第２の層の存在により、発光素子を低電圧で駆動することが可能であることがわかった。
【０３０４】
また、図２１および表１０に示すように、電荷発生層および第１の層にＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を用いた発光素子Ｊは、電荷発生層および第１の層にＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層を用いた発光素子Ｋと比較して、電流効率が高いことがわかった。これは、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層と比較して、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを含む層は、電荷移動相互作用に基づく吸収がほとんどないため、光の取り出しでロスが少ないためと考えられる。
【符号の説明】
【０３０５】
１０１    陽極
１０２    陰極
１０３    第１のＥＬ層
１０４    第３の層
１０５    第２の層
１０６    第１の層
１０７    第２のＥＬ層
１０８    電子輸送層
１１３    ＬＵＭＯ準位
１１４    ＬＵＭＯ準位
１１５    アクセプター準位
１２０    ドナー準位
２０１    ＥＬ層
２０２    中間層
２０３    中間層
３３０    発光
３４０    発光
１００１    天井固定型照明装置
１００２    壁掛け型照明装置
１００３    卓上照明装置
１０３ａ    発光層
１０３ｂ    発光層
１０４ａ    層
１０４ｂ    層
１０６ａ    層
１０６ｂ    層
１０７ａ    発光層
１０７ｂ    発光層
９１００    テレビジョン装置
９１０１    筐体
９１０３    表示部
９１０５    スタンド
９１０７    表示部
９１０９    操作キー
９１１０    リモコン操作機
９２０１    本体
９２０２    筐体
９２０３    表示部
９２０４    キーボード
９２０５    外部接続ポート
９２０６    ポインティングデバイス
９３０１    筐体
９３０２    筐体
９３０３    連結部
９３０４    表示部
９３０５    表示部
９３０６    スピーカ部
９３０７    記録媒体挿入部
９３０８    ＬＥＤランプ
９３０９    入力手段
９３１０    接続端子
９３１１    センサ
９３１２    マイクロフォン
９４００    携帯電話機
９４０１    筐体
９４０２    表示部
９４０３    操作ボタン
９４０４    外部接続ポート
９４０５    スピーカ
９４０６    マイク
９５０１    照明部
９５０２    傘
９５０３    可変アーム
９５０４    支柱
９５０５    台
９５０６    電源スイッチ
【図１】
2011228278.tif 000023
【図２】
2011228278.tif 000024
【図３】
2011228278.tif 000025
【図４】
2011228278.tif 000026
【図５】
2011228278.tif 000027
【図６】
2011228278.tif 000028
【図７】
2011228278.tif 000029
【図８】
2011228278.tif 000030
【図９】
2011228278.tif 000031
【図１０】
2011228278.tif 000032
【図１１】
2011228278.tif 000033
【図１２】
2011228278.tif 000034
【図１３】
2011228278.tif 000035
【図１４】
2011228278.tif 000036
【図１５】
2011228278.tif 000037
【図１６】
2011228278.tif 000038
【図１７】
2011228278.tif 000039
【図１８】
2011228278.tif 000040
【図１９】
2011228278.tif 000041
【図２０】
2011228278.tif 000042
【図２１】
2011228278.tif 000043