特許 6247654 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6247654

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/12 20060101AFI20171204BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/12 C

   H05B33/14 A

   H05B33/22 B

   H05B33/22 C

【請求項の数】3

【全頁数】54

(21)【出願番号】特願2015-36198(P2015-36198)

(22)【出願日】2015年2月26日

(62)【分割の表示】特願2010-197492(P2010-197492)の分割

【原出願日】2010年9月3日

(65)【公開番号】特開2015-99800(P2015-99800A)

(43)【公開日】2015年5月28日

【審査請求日】2015年3月16日

(31)【優先権主張番号】特願2009-205300(P2009-205300)

(32)【優先日】2009年9月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】下垣 智子

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 哲史

【審査官】 横川 美穂

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１１７３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０３５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６６７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５６５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７７８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７６４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０７０３８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２９４３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／１１７５００（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３３／００−３３／２８

Ｈ０１Ｌ ５１／５０−５１／５６

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上のトランジスタと、
前記トランジスタと電気的に接続された第１の電極と、
前記第１の電極上の正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上の第１の発光層と、
前記第１の発光層上の第２の発光層と、
前記第２の発光層上の第３の発光層と、
前記第３の発光層上の電子輸送層と、
前記電子輸送層上の第２の電極と、有し、
前記第１の発光層は、バイポーラ性の第１のホスト材料と、第１の発光物質とを含み、
前記第２の発光層は、バイポーラ性の第２のホスト材料と、第２の発光物質とを含み、
前記第３の発光層は、第３のホスト材料と、第３の発光物質とを含み、
前記第１の発光層の正孔輸送性は、前記第２の発光層の正孔輸送性よりも高く、
前記正孔輸送層は金属酸化物を含み、
前記第１のホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）は、前記第２のホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）より深いことを特徴とする発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第１の発光層及び前記第２の発光層は、互いに発光色が異なることを特徴とする発光装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記トランジスタが有する半導体層は、酸化物半導体層を含むことを特徴とする発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子、発光装置及びその作製方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用し
た発光素子の研究開発が盛んに行われている。これらの発光素子は一対の電極間に発光性
の物質を含む層を挟んだ構成を有し、その一対の電極間に電圧を印加して、発光性の物質
から発光を得るものである。

【0003】

エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、薄型軽量に作製できること、非常に応
答速度が速いこと等が大きな特徴であり、利点である。このような自発光型の発光素子に
は様々な用途が考えられる。例えば、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、また
、バックライトが無くても明るい表示が得られる等の特徴は、当該発光素子がフラットパ
ネルディスプレイに好適であると言える。

【0004】

また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子を用いれば、大面積な面状の発光装
置を形成することも容易にできる。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。加えて、当該発光素子の発光
効率が白熱電球や蛍光灯よりも高いという試算から、次世代の照明器具に好適であるとし
て注目されている。

【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別できる。有機化合物を発光性の物質に用いた場合、エレ
クトロルミネッセンスを利用した発光素子は以下の如く発光する。発光性の物質を含む層
、すなわちＥＬ層を挟む一対の電極に電圧を印加して、一方の電極から電子を、他方の電
極から正孔をＥＬ層に運び込む。ＥＬ層に運び込まれた電子と正孔が再結合して発光性の
有機化合物の励起状態が生成され、これが基底状態に緩和する際に発光する。

【0006】

電子と正孔が発光層に運び込まれて発光に至るこのような発光素子は、電流励起型の発光
素子と呼ばれる。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。

【0007】

しかし、このような発光素子は未だ課題が多く、特性を向上させるために素子構造の改良
や物質の開発等が行われている。

【0008】

例えば発光効率を高めるためには、発光層に運び込まれる電子と正孔の数が釣り合った状
態、所謂キャリアバランスが釣り合った状態が好ましい。キャリアバランスが釣り合った
状態を作ることで、発光層に運び込まれる電子と正孔が効率よく再結合し、その結果、発
光効率が高まる。

【0009】

キャリアバランスを釣り合わせる方法の一例としては、発光素子の陽極と発光層の間に正
孔輸送層を設け、発光層と陰極の間に電子輸送層を設ける方法が知られている。正孔輸送
層と電子輸送層のキャリア輸送性並びに膜厚を調整して、発光層に運び込まれるキャリア
のバランスを釣り合わせる方法がある。

【0010】

また、非特許文献１では、正孔ブロック層を発光層と陰極の間に設けて、正孔が発光層か
ら陰極側に漏れ出す現象を防ぐ方法が開示されている。正孔を発光層に閉じ込めることで
、発光層における電子と正孔の再結合を起こり易くし、その結果燐光性の発光物質の発光
効率を高めることに成功している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】テツオ ツツイ、外８名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．３８、Ｌ１５０２−Ｌ１５０４（１９９９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

発光層に運び込まれる正孔と電子の数は、発光素子を構成するあらゆる層の材料の選択、
膜厚、界面の状態などの種々の要因に影響を受ける。従って、キャリアバランスが釣り合
った状態を実現し、さらにその状態を保つことは難しい。

【0013】

発光層に運び込まれる正孔と電子の数が釣り合わない状態では、正孔輸送層側から運び込
まれた正孔の一部が発光層を通り抜けて電子輸送層に到達してしまったり、電子輸送層側
から運び込まれた電子の一部が発光層を通り抜け、正孔輸送層に到達してしまったりする
。

【0014】

発光層の一方の側から他方の側に再結合することなく通り抜けたキャリアは、発光素子の
発光効率の低下と信頼性を損ねる原因になる。すなわち、再結合せずに発光層を通り抜け
るキャリアは、発光を伴わない電流であり、発光効率を低下してしまう。さらに、発光層
を通り抜けて電子輸送層に到達した正孔は電子輸送層を酸化し、電子輸送層の劣化を招い
てしまう。同様に、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達した電子は正孔輸送層を還元し
、正孔輸送層の劣化を招いてしまう。

【0015】

そこで、キャリアを発光層に閉じ込めるためにキャリアブロック層を用いる方法が提案さ
れている。しかし、この方法によって閉じ込めたキャリアが消光剤として働き、発光効率
を低下してしまう場合がある。例えば発光層の陰極側に接して正孔ブロック層を設けて正
孔を発光層に閉じ込めた場合、発光層と正孔ブロック層の界面付近に過剰の正孔、すなわ
ちカチオン種が存在することになり、これは消光剤として働くことが多いため、素子の発
光効率が低下してしまう。

【0016】

本発明の一態様は、高い発光効率を有する発光素子を提供することを課題の一とする。ま
た、発光輝度の低下が少ない、高い信頼性を有する発光素子を提供することを課題の一と
する。また、駆動電圧が低い発光素子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】

【0017】

本発明の一態様は、少なくとも、正孔輸送層に一方の面を接する第１の発光層と、第１の
発光層の他方の面に接する第２の発光層を有する発光素子であって、第１の発光層と第２
の発光層はバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含んでいる。第１
の発光層は、第２の発光層が含むゲスト材料に比べて正孔を捕獲する力が弱いゲスト材料
を含んでいるため、第１の発光層の正孔輸送性は第２の発光層よりも高い。その結果、正
孔が正孔輸送層から離れた領域まで運ばれ、正孔と電子の再結合領域が、第１の発光層と
正孔輸送層の界面近傍ではなく、発光層内に広がって形成される。さらに、発光層を通り
抜けて正孔輸送層に到達する電子が正孔輸送層を還元しないように、正孔輸送層が抗還元
物質を含んでいてもよい。

【0018】

すなわち、本発明の一態様は、少なくとも、正孔輸送層に一方の面を接する第１の発光層
と、第１の発光層の他方の面に接する第２の発光層を有し、第１の発光層と第２の発光層
はバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含み、第１の発光層は第２
の発光層が含むゲスト材料に比べて正孔を捕獲する力が弱いゲスト材料を含み、正孔輸送
層が抗還元物質を含む発光素子である。

【0019】

また、本発明の一態様は、第１の発光層が含む発光物質（あるいは、第１の発光物質）の
ＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）は、第１の発光層が含むホスト材料（あるいは、第１の
ホスト材料）のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より浅いか概略等しく、第２の発光
層が含む発光物質（あるいは、第２の発光物質）のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）は、
第２の発光層が含むホスト材料（あるいは、第１のホスト材料）のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭ
Ｏ_{ＨＯＳＴ２}）より浅いか概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ１とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}の差（ΔＨ
ＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}）に比べ、ＨＯＭＯ_ＥＭ２とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}の差（ΔＨＯ
ＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}）は、その絶対値が大きい（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}｜
＜｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}｜）上記発光素子である。

【0020】

また、本発明の一態様は、ＨＯＭＯ_ＥＭ１はＨＯＭＯ_ＥＭ２より深いか概略等しい上記発
光素子である。

【0021】

また、本発明の一態様は、第１の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯ
ＳＴ１}）は、第２の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）より
深いか概略等しい上記発光素子である。

【0022】

また、本発明の一態様は、第１の発光層と第２の発光層が同じホスト材料を含む上記発光
素子である。

【0023】

また、本発明の一態様は、第１の発光層と第２の発光層が、発光色が異なる発光物質を含
む上記発光素子である。

【0024】

また、本発明の一態様は、第１の発光層が含む発光物質のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_ＥＭ１
）は、第１の発光層が含むホスト材料のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より深いか
概略等しく、第２の発光層が含む発光物質のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_ＥＭ２）は、第２の
発光層が含むホスト材料のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）より深いか概略等しく、
ＬＵＭＯ_ＥＭ１はＬＵＭＯ_ＥＭ２より深いか概略等しく、ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}とＬＵＭＯ
_ＥＭ１の差（ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１−ＥＭ１}）は、ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２}とＬＵＭＯ_ＥＭ２
の差（ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２−ＥＭ２}）に比べ、その絶対値が大きい（｜ΔＬＵＭＯ_{ＨＯ
ＳＴ１−ＥＭ１}｜＞｜ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２−ＥＭ２}｜）上記発光素子である。

【0025】

また、本発明の一態様は、第２の発光層と電子輸送層の間に第３の発光層を有し、第３の
発光層がホスト材料（あるいは、第３のホスト材料）と発光物質（あるいは、第３の発光
物質）を含み、第１の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）は、第１
の発光層が含むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より浅いか概略等しく
、第２の発光層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）は、第２の発光層が含
むホスト材料のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}）より浅いか概略等しく、第３の発光
層が含む発光物質のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_ＥＭ３）は、第３の発光層が含むホスト材料
のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ３}）より浅いか概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ１とＨＯＭ
Ｏ_{ＨＯＳＴ１}の差の絶対値（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}｜）は、ＨＯＭＯ_ＥＭ２と
ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}の差の絶対値（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}｜）以下であって、
ＨＯＭＯ_ＥＭ２とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}の差の絶対値（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}｜
）に比べ、ＨＯＭＯ_ＥＭ３とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ３}の差の絶対値（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ３−Ｈ
ＯＳＴ３}｜）は大きい（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}｜≦｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯ
ＳＴ２}｜＜｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ３−ＨＯＳＴ３}｜）上記発光素子である。

【0026】

また、本発明の一態様は、正孔輸送層が抗還元物質として金属酸化物を含む上記発光素子
である。

【0027】

また、本発明の一態様は、前記抗還元物質が有機化合物であって、該抗還元物質のＬＵＭ
Ｏ準位（ＬＵＭＯ_ＡＲＭ）は、前記第１の発光層が含むホスト材料のＬＵＭＯ準位（ＬＵ
ＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より深く、前記抗還元物質のバンドギャップΔＥ_ＡＲＭは、前記第１の
発光層が含む発光物質のバンドギャップΔＥ_ＥＭ１より大きく、前記抗還元物質のＨＯＭ
Ｏ準位（ＨＯＭＯ_ＡＲＭ）は、正孔輸送層が含む有機化合物のＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ_Ｈ
ＴＬ）より深い上記発光素子である。

【0028】

また、本発明の一態様は、正孔輸送層が抗還元物質を含み、陽極に直接接している上記発
光素子である。

【0029】

上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。

【0030】

なお、本明細書において、ＥＬ層とはエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子の電
極もしくは中間層で挟んで設けた層であって、少なくとも発光性の物質を含む層を指すも
のとする。従って、一対の電極で挟んだ発光性の有機化合物を含む発光層はＥＬ層の一態
様である。

【0031】

また、本明細書において、物質Ａを他の物質Ｂからなるマトリクス中に分散する場合、マ
トリクスを構成する物質Ｂをホスト材料と呼び、マトリクス中に分散される物質Ａをゲス
ト材料と呼ぶものとする。なお、物質Ａ並びに物質Ｂは、それぞれ単一の物質であっても
良いし、２種類以上の物質の混合物であっても良いものとする。

【0032】

また、本明細書において、バイポーラ性の材料とは酸化反応（電子を奪われる反応）及び
還元反応（電子を受け取る反応）が可能な材料であって、どちらの反応に対しても比較的
安定な（どちらの反応後にも安定に存在する）材料を指すものとする。

【0033】

また、ＨＯＭＯ準位とは最高被占有分子軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏ
ｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）が有する準位であり、ＬＵＭＯ準位とは最低占有分子
軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）が
有する準位であり、軌道準位が概略等しいとは、その差が０．２ｅＶ以下であることを指
す。

【0034】

なお、本明細書において、抗還元物質とはＥＬ層において、共存する材料を還元反応から
保護する材料であって、例えば共存する有機材料より還元され易く（電子を受け取り易く
）、還元反応（電子を受け取る反応）に安定な（つまり、還元された状態で安定に存在す
る）材料を指すものとする。また、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混
合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ
得る状態になることを言い、複合材料とはその様な状態になった材料を指すものとする。

【0035】

また、本明細書において、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
（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌ
ｅ 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、または発光素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ
）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものと
する。

【発明の効果】

【0036】

本発明によれば、高い発光効率を有する発光素子を提供できる。また、発光輝度の低下が
少なく、高い信頼性を有する発光素子を提供できる。また、駆動電圧が低い発光素子を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】実施の形態に係わる発光素子を説明する図。

【図2】実施の形態に係わる発光素子を説明する図。

【図3】実施の形態に係わる発光素子を説明する図。

【図4】実施の形態に係わる発光素子を説明する図。

【図5】実施の形態に係わる発光素子を説明する図。

【図6】実施例に係わる発光素子を説明する図。

【図7】実施例に係わる発光素子を説明する図。

【図8】発光素子１〜３の電流密度−輝度特性を説明する図。

【図9】発光素子１〜３の電圧−輝度特性を説明する図。

【図10】発光素子１〜３の輝度−電流効率特性を説明する図。

【図11】発光素子１〜３の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。

【図12】実施の形態に係わる発光装置を説明する図。

【図13】実施の形態に係わる発光装置を説明する図。

【図14】実施の形態に係わる電子機器を説明する図。

【図15】実施の形態に係わる照明装置を説明する図。

【図16】実施の形態に係わる照明装置を説明する図。

【図17】実施の形態に係わる照明装置と電子機器を説明する図。

【図18】実施例に係わる発光素子、並びに発光素子の再結合領域を説明する図。

【図19】実施例に係わる発光素子を説明する図。

【図20】実施例に係わる発光素子を説明する図。

【図21】実施例に係わる発光素子を説明する図。

【図22】発光素子４、及び比較素子１の電流密度−輝度特性を説明する図。

【図23】発光素子４、及び比較素子１の電圧−輝度特性を説明する図。

【図24】発光素子４、及び比較素子１の輝度−電流効率特性を説明する図。

【図25】発光素子５、及び比較素子２の電流密度−輝度特性を説明する図。

【図26】発光素子５、及び比較素子２の電圧−輝度特性を説明する図。

【図27】発光素子５、及び比較素子２の輝度−電流効率特性を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0038】

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。

【0039】

（実施の形態１）
本実施の形態が例示する発光素子は、少なくとも、正孔輸送層に一方の面を接する第１の
発光層と、第１の発光層の他方の面に接する第２の発光層を有する発光素子である。第１
の発光層と第２の発光層はバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含
んでいる。また、第１の発光層は、第２の発光層が含むゲスト材料に比べて正孔を捕獲す
る力が弱いゲスト材料を含んでおり、第１の発光層の正孔輸送性は第２の発光層よりも高
い。その結果、正孔が正孔輸送層から離れた領域まで運ばれ、正孔と電子の再結合領域が
発光層内に広がって形成される。さらに、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達する電子
が正孔輸送層を劣化させないように、正孔輸送層は抗還元物質を含んでいる。

【0040】

本実施の形態の発光素子の構造を図１（Ａ）に示す。本実施の形態の発光素子は第１の電
極１０１と、第２の電極１０２と、ＥＬ層１０３を有する。第１の電極１０１は基板１０
０上に形成されている。なお、本実施の形態においては、第１の電極１０１が陽極として
機能し、第２の電極１０２が陰極として機能する場合について主に説明する。

【0041】

ＥＬ層１０３は少なくとも、正孔輸送層１１２と、第１の発光層１１３ａと、第２の発光
層１１３ｂを含み、さらに電子輸送層１１４、電子注入層１１５などを適宜組み合わせて
形成する。正孔輸送層１１２は、陽極として機能する電極と第１の発光層１１３ａの間に
あって、第１の発光層１１３ａの陽極側の面に接している。第２の発光層１１３ｂは、第
１の発光層１１３ａと陰極として機能する電極の間にあって、第１の発光層１１３ａの陰
極側の面に接している。電子輸送層１１４は、第２の発光層１１３ｂと陰極として機能す
る電極の間にあって、第２の発光層１１３ｂの陰極側の面に接している。また、電子注入
層１１５は、電子輸送層１１４と陰極として機能する電極の間にあって、陰極として機能
する電極に接している。

【0042】

次に、本実施の形態の発光素子におけるキャリアの挙動について説明する。本実施の形態
が例示する発光素子のＥＬ層について、各層が有するバンドの相関を図１（Ｂ）にバンド
図を用いて示す。

【0043】

はじめに、ＥＬ層の構成及びＥＬ層中を移動する正孔の挙動について説明する。

【0044】

本実施の形態の発光素子において、正孔は正孔輸送層１１２を介して発光層１１３に運び
込まれる。正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含み、正孔の輸送性に優
れる。正孔輸送層１１２が含む第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位１２１（ＨＯＭＯ_ＨＴＬ
）は、第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ａ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳ
Ｔ１}）より深い（絶対値は大きい）か、ほぼ等しいと、正孔輸送層１１２から第１の発光
層１１３ａへの正孔の注入が容易になり、発光素子の駆動電圧を低電圧化できるため好ま
しい。

【0045】

また、第１の有機化合物と、抗還元物質として機能するアクセプター性の物質を用いた複
合材料層を正孔輸送層１１２として用いた場合、正孔輸送層１１２は正孔注入層を兼ねる
ことができ、陽極に正孔輸送層１１２を接して設けることができ、発光素子の構造が簡素
になる。なお、陽極として機能する第１の電極１０１と正孔輸送層１１２の間に別途正孔
注入層を挟む構造としても良い。

【0046】

第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂはホスト材料とゲスト材料を含む。

【0047】

第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂのホスト材料は同じであっても異なっても
良いが、少なくともバイポーラ性であって、酸化反応に対しても還元反応に対しても安定
である。従って、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂは正孔も電子も輸送でき
る。

【0048】

また、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂはゲスト材料として発光物質を含み
、その発光物質はキャリアの移動速度に影響を与える。

【0049】

第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ａ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）
と、第１の発光層１１３ａが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１３３ａ（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）と
、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ｂ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}
）と、第２の発光層１１３ｂが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１３３ｂ（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）
の関係について説明する。（図１（Ｂ）を参照。）なお、本実施の形態で例示する発光素
子の第１の電極１０１の仕事関数１０１Ｗ及び第２の電極１０２の仕事関数１０２Ｗ、並
びに正孔輸送層１１２のＨＯＭＯ準位１２１及びＬＵＭＯ準位１２２も図１（Ｂ）に図示
する。（図１（Ｂ）は、ＥＬ層１０３を構成する各層の軌道準位の相関を表す模式図であ
る。矩形は各層を表し、その下辺は各層の主たる材料またはホスト材料のＨＯＭＯ準位を
表し、その上辺は各層の主たる材料またはホスト材料のＬＵＭＯ準位を表している。また
、矩形の内部に描かれた破線は各層に含まれるゲスト材料のＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ
準位を模式的に表している。）なお、Ａに比べＢの軌道準位が深いとは、Ａに比べＢの軌
道準位のエネルギーが低いことを意味し、Ａに比べＢの軌道準位が浅いとは、Ａに比べＢ
の軌道準位のエネルギーが高いことを意味する。

【0050】

ＥＬ層１０３において、ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}より浅いか概略等しい
。また、ＨＯＭＯ_ＥＭ１はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}より浅いか概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ２は
ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}より浅いか概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ２はＨＯＭＯ_ＥＭ１より浅いか
概略等しい。また、ＨＯＭＯ_ＥＭ１とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯ
ＳＴ１}）に比べ、ＨＯＭＯ_ＥＭ２とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳ
Ｔ２}）は、その絶対値が大きい（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}｜＜｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ
２−ＨＯＳＴ２}｜）。

【0051】

ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}はゲスト材料である発光物質によって第１の発光層１１３
ａに形成される正孔の捕獲準位の深さと見なすことができ、ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ
２}はゲスト材料である発光物質によって第２の発光層１１３ｂに形成される正孔の捕獲準
位の深さと見なすことができる。従って、本発明の一態様において、第１の発光層１１３
ａに比べ、第２の発光層１１３ｂに形成される正孔の捕獲準位の方が深い（絶対値は大き
い）と言い換えることができる。

【0052】

正孔の捕獲準位は正孔を捕獲するため、発光層の正孔の輸送性に影響する。また、影響の
程度は捕獲準位の深さに依存する。具体的には、第１の発光層１１３ａは、深い捕獲準位
を有する第２の発光層１１３ｂに比べて、正孔を輸送し易い。

【0053】

本実施の形態の発光素子はこのような構成により、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性を
、第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性より高めることができる。その結果、陽極から正孔
輸送層１１２を介して第１の発光層１１３ａに運び込まれた正孔が、正孔輸送層１１２か
ら離れた第２の発光層１１３ｂの内部まで輸送され、陰極側から輸送される電子と再結合
する領域が主に発光層１１３ｂに形成される。さらに、正孔の輸送性が抑制された第２の
発光層１１３ｂを設けることにより、正孔が発光層１１３を通り抜けて陰極側の電子輸送
層１１４に達する現象を抑制できる。

【0054】

次に、ＥＬ層を移動する電子の挙動と再結合について説明する。

【0055】

電子注入層１１５は陰極として機能する第２の電極１０２から電子を電子輸送層１１４に
運び込む。電子輸送層１１４は電子輸送性に優れ、第２の発光層１１３ｂに電子を運び込
む。

【0056】

第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性はその深いトラップレベルのために抑制されているた
め、電子輸送層１１４から運び込まれた電子は第２の発光層１１３ｂで正孔と高い効率で
再結合する。電子と正孔が再結合してゲスト材料が励起され発光に至る。

【0057】

なお、第２の発光層１１３ｂで正孔と再結合せずに第２の発光層１１３ｂを通り抜けた電
子が、第１の発光層１１３ａに到達した場合であっても、第１の発光層１１３ａで正孔と
再結合し、第１の発光層１１３ａに添加された発光物質が発光に至る。従って、発光効率
が低下することがない。このように、第２の発光層１１３ｂだけでなく、第１の発光層１
１３ａと第２の発光層１１３ｂの両方を含む発光層１１３の広い領域を発光可能な領域と
することで正孔と電子が再結合する確率を高め、発光効率を高めることができる。

【0058】

ここで、電子が第２の発光層１１３ｂ及び第１の発光層１１３ａで正孔と再結合せずに正
孔輸送層１１２に到達する場合、発光効率が低下するだけでなく正孔輸送層１１２が劣化
する恐れがある。しかし、本実施の形態で例示する正孔輸送層１１２は第１の有機化合物
と抗還元物質を含んでおり、抗還元物質は正孔輸送層１１２に到達した電子を第１の有機
化合物に代わって受け取り、第１の有機化合物が還元反応により劣化する現象を防止し、
正孔輸送層１１２の劣化を防ぐ。なお、抗還元物質は正孔輸送層１１２において発光しな
い。

【0059】

本発明の一態様の発光素子に用いる材料のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位は、種々の方法
で測定できる。具体的には、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定による方法や、光
電子分光装置を用いてＨＯＭＯ準位を測定し、吸収スペクトルのＴａｕｃプロットから得
た吸収端から固体状態のエネルギーギャップを求めて、ＬＵＭＯ準位を見積もる方法など
が挙げられる。測定方法の詳細は実施例２にて説明する。

【0060】

本実施の形態の発光素子の各層を構成する材料について、具体的に説明する。

【0061】

基板１００は、発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えばガラス
、石英、プラスチックなどを用いることができ、本実施の形態の発光素子の作製工程に耐
えうる耐熱性を有していれば良い。

【0062】

ガラス基板の具体例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、
若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製される無ア
ルカリガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有す
るプラスチック基板等を用いることができる。例えば、成分比としてホウ酸（Ｂ_２Ｏ_３）
よりも酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含み、歪み点が７３０℃以上のガラス基板を用いる
と好ましい。半導体層を７００℃程度の高温で熱処理する場合でも、ガラス基板が歪まな
いで済むからである。

【0063】

基板１００がマザーガラスの場合、基板の大きさは、第１世代（３２０ｍｍ×４００ｍｍ
）、第２世代（４００ｍｍ×５００ｍｍ）、第３世代（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）、第４
世代（６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、または７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）、第５世代（１０００
ｍｍ×１２００ｍｍまたは１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ）、第６世代（１５００ｍｍ×１
８００ｍｍ）、第７世代（１９００ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２１６０ｍｍ×２
４６０ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、２４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）
、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等を用いることができる。

【0064】

また、ステンレス合金などの金属基板の表面に絶縁膜を設けた基板を適用しても良い。ま
た、プラスチック基板は軽量である、可撓性を有している、可視光を透過する等、発光素
子の基板として魅力的な特徴を有する。また、プラスチック基板に防湿性を有する膜を成
膜もしくは貼り付け、発光素子を水などの不純物から保護できる基板を用いてもよい。

【0065】

また基板１００上に下地膜として絶縁膜を形成してもよい。下地膜としては、ＣＶＤ法や
スパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、または窒化酸
化珪素膜の単層、又は積層で形成すればよい。また、発光装置の駆動回路などが別途作製
された基板１００を用い、駆動回路に電気的に接続した第１の電極にＥＬ層を形成しても
よい。絶縁膜を形成することで、導電性を有する基板の表面を絶縁化することができる。
また、絶縁膜を形成することで基板から発光素子に不純物が拡散する現象を防ぐことがで
きる。

【0066】

基板１００上に第１の電極１０１を形成する。第１の電極１０１を陽極として利用する場
合は、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、
およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウ
ム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を
含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ
Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（
ＩＷＺＯ）等が挙げられる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タ
ングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ
）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例え
ば、窒化チタン）等が挙げられる。

【0067】

これらの材料は、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）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、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ることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他
、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
もよい。

【0068】

なお、陽極として機能する第１の電極１０１上に形成するＥＬ層１０３のうち、第１の電
極１０１に接する層に、後述する複合材料を含む層を用いる場合には、第１の電極１０１
に用いる物質は、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、お
よびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａ
ｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等も用いることができる。

【0069】

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（Ｍ
ｇ）、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）、ユーロピウム（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。

【0070】

なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて第１の電極１
０１を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さらに
、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができ
る。

【0071】

第１の電極１０１上に形成するＥＬ層１０３には、上述したようなＥＬ層１０３中の層の
バンド関係が維持される限り、公知の物質を用いることができ、低分子系化合物および高
分子系化合物のいずれを用いることができる。なお、ＥＬ層１０３を形成する物質には、
第１の有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるも
のとする。

【0072】

ここでは、ＥＬ層１０３の各層を構成する材料について具体的に説明する。

【0073】

正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含んで構成する。特に、抗還元物質
としてアクセプター性物質を第１の有機化合物に添加して形成される複合材料は、正孔輸
送性と、発光層からの運び込まれた電子による還元に対する安定性を示す。また、優れた
正孔注入性も備えており複合材料を用いた正孔輸送層１１２は正孔注入層を兼ねることが
できる。

【0074】

抗還元物質として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：Ｆ_４−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。

【0075】

アクセプター性物質と共に複合材料を形成する第１の有機化合物としては、トリアリール
アミンなどの芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物
（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。
なお、複合材料に用いる第１の有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物である
ことが好ましい。具体的には、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であ
ることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のも
のを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる第１の有機化合物を具体的
に列挙する。

【0076】

複合材料に用いることのできる第１の有機化合物としては、例えば、４，４’，４’’−
トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称
：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，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’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル
）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−
［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルア
ミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルア
ミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９
−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾー
ル（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３
−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９
−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−
ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，
４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、Ｎ−（４−ビフェニル）−４−（カルバゾール−９−
イル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、４−フェニル−４’−（１−ナフチル
）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバ
ゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−
ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−
カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−
９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［
４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカ
ルバゾール誘導体を挙げることができる。

【0077】

また、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−ｔ
ｅｒｔ−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−Ｂ
ｕＤＢＡ）、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）アントラセン等の芳香
族炭化水素化合物を挙げることができる。

【0078】

さらに、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、
９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，
１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス
［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アン
トラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブ
チル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）
ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）
フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）、等の芳香族炭化水素化合物も挙げること
ができる。

【0079】

また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニ
ルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルア
ミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略
称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（
フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもで
きる。

【0080】

なお、第１の有機化合物に抗還元物質としてアクセプター性物質を含有させて形成される
複合材料を正孔輸送層１１２に用いる場合、正孔輸送層１１２は優れた正孔注入性を有す
るため、正孔注入層を設ける必要がない。また、仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事
関数の小さい材料を用いて、陽極として機能する第１の電極１０１を形成できる。

【0081】

これらの複合材料は、第１の有機化合物と抗還元物質を共蒸着することにより形成できる
。

【0082】

また、アクセプター性物質以外の抗還元物質の例としては、ＬＵＭＯ準位が第１の発光層
１１３ａのホスト材料より深く、バンドギャップが第１の発光層１１３ａの発光物質より
大きく、ＨＯＭＯ準位が正孔輸送層１１２の第１の有機化合物より深い有機化合物を挙げ
ることができる。正孔輸送層１１２にこのような材料を添加すると、第１の発光層から漏
れだした電子を受けとり、第１の有機化合物が還元されるのを防ぐことができる。なお、
アクセプター性物質以外の抗還元物質を用いる場合は、第１の有機化合物としては正孔輸
送性の高い物質を用いるのが好ましい。

【0083】

正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−
フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）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（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフ
ェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェ
ニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−
ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフ
ェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述
べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電
子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正
孔輸送層１１２は単層であっても、上記物質からなる層が二層以上積層されたものであっ
てもよい。

【0084】

発光層１１３は正孔及び電子が注入され、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性は第２の発
光層１１３ｂの正孔輸送性より勝る。このような発光層１１３は酸化反応および還元反応
が可能な材料、すなわちバイポーラ性のホスト材料とゲスト材料を適宜組み合わせて構成
すればよい。

【0085】

発光層１１３が含むホスト材料として用いる酸化反応および還元反応が可能な有機化合物
としては、例えば３環以上６環以下の縮合芳香族化合物が挙げられる。具体的には、アン
トラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ
，ｐ］クリセン誘導体、トリフェニレン誘導体、ナフタセン誘導体、等が挙げられる。ま
た、カルバゾリル基を有するアントラセンが挙げられる。

【0086】

例えば、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ−ジフェニ
ル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−
３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、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）
、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、９−［４−（１０−フェニル
−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフ
ェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾー
ル（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセ
ン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、
２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤ
ＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９−［４−（９―フェニルカルバ
ゾール−３−イル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）、９
−［４−（３−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−１０−フェニル
アントラセン（略称：ＣｚＰＡＰ）、９，１０−ビス［４−（９−フェニルカルバゾール
−３−イル）］フェニル−２−ｔ―ブチルアントラセン（略称：ＰＣｚＢＰＡ）、３−（
９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−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：ＣｚＰＡＦＬ）、９−｛４−［３−（１−
ナフチル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−１０−フェニルアントラセン
（略称：ＣｚＰＡαＮ）、９−｛４−［１０−（１−ナフチル）−９−アントリル］フェ
ニル｝−９Ｈ−カルバゾール（略称：αＮＣｚＰＡ）、９−［３−（１０−フェニル−９
−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ｍ―ＣｚＰＡ）、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）等が挙げられる
。

【0087】

また、ゲスト材料を分散させるためのホスト材料は複数種混合して用いることができる。
例えば、キャリアの輸送性を調整するために電子輸送性に優れた材料に正孔輸送性に優れ
た材料を混合してホスト材料に用いることができる。

【0088】

また、発光層１１３が含むホスト材料に高分子化合物を用いることもできる。

【0089】

発光層１１３はゲスト材料として発光物質を含む。発光物質としては例えば次に挙げる有
機化合物を用いることができる。

【0090】

青色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未
満に位置する物質を用いればよく、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：ＹＧＡ
２Ｓ）、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：２Ｙ
ＧＡＰＰＡ）、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）などが挙げられる。また、ビス［２−（４’，６’−
ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］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，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ
）のような燐光を発する材料も用いることができる。

【0091】

青緑色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ
未満に位置する物質を用いればよく、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：２ＤＰ
ＡＰＰＡ）、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などが挙げられる。また、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，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉ
ｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピ
リジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃ
ａｃ）のような燐光を発する材料も用いることができる。

【0092】

緑色系の発光を呈する物質としては、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）などが挙げられる。また、トリス（２−フェニルピリジナト）イリ
ジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジ
ウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、トリス
（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（
ａｃａｃ）_３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。

【0093】

黄色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未
満に位置する物質を用いればよく、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）などが挙げられる
。また、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，Ｃ^２’）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，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチ
ルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））のような燐光を発する材料も用い
ることができる。

【0094】

赤色の発光を呈する物質としては、例えば発光ピーク波長が６００ｎｍ以上７００ｎｍ未
満に位置する物質を用いればよく、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：Ｂｉ
ｓＤＣＭ）、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：ＢｉｓＤＣＪＴ
Ｍ）などが挙げられる。また、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリ
ジナト−Ｎ，Ｃ^３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ
）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（Ｉ
ＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセ
トナート）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））、２，３，７，８，１２，１３，１
７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥ
Ｐ）、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）のような燐光を発する材料も用いることができる。

【0095】

なお、第２の発光層１１３ｂに占める発光物質の濃度は、質量比で１０％以下が好ましい
。また、同じホスト材料を用いて第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂを形成す
る場合、第１の発光層１１３ａに占める発光物質の濃度は第２の発光層１１３ｂに占める
発光物質の濃度より小さくする。

【0096】

電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含んで形成する。

【0097】

例えば、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：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベ
ンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、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、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からなる層である。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（ＢＴ
Ｚ）_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）や、１，３−ビス
［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］
ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−
ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、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^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物
質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸
送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質か
らなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

【0098】

また、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオ
レン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）
、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピ
リジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などを用いることができる。

【0099】

電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含んで形成する。

【0100】

例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（Ｃ
ａＦ_２）等のようなアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の化合物を用いることができ
る。

【0101】

その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化
合物を含有させたもの、具体的にはＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等
を用いてもよい。なお、この場合には、第２の電極１０２からの電子注入をより効率良く
行うことができる。

【0102】

第２の電極１０２には、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電
気伝導性化合物、及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（Ｌ
ｉ）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（Ｍｇ
Ａｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（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。

【0103】

なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて第２の電極１０２を
形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペー
ストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。

【0104】

なお、電子注入層１１５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、
ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等、様々な導電性材
料を用いて第２の電極１０２を形成することができる。これらの導電性材料は、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できる。

【0105】

本実施の形態の発光素子の発光を外部に取り出すには、透光性を有する導電膜で第１の電
極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方、または両方を形成すればよい。

【0106】

なお、第１の電極１０１のみが透光性を有する電極である場合には、ＥＬ層１０３で生じ
た発光は第１の電極１０１を通って基板１００側から取り出される。また、第２の電極１
０２のみが透光性を有する電極である場合には、ＥＬ層１０３で生じた発光は第２の電極
１０２を通って基板１００と逆側から取り出される。さらに、第１の電極１０１および第
２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合には、ＥＬ層１０３で生じた発
光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、基板１００側および基板１００
と逆側の両方から取り出される。

【0107】

以上のＥＬ層１０３の作製方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いる
ことができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いる
ことができる。なお、各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成してもよい。

【0108】

第１の電極１０１、及び第２の電極１０２の作製方法としては、スパッタリング法や真空
蒸着法などの乾式法だけでなく、ゾル−ゲル法や金属材料のペーストを用いるインクジェ
ット法等の湿式法により形成することができる。

【0109】

なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられるＥＬ層の構成は、上記の
ものには限定されない。ただし、少なくとも正孔輸送層１１２と、第１の発光層１１３ａ
と、第２の発光層１１３ｂを含み、第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂのキ
ャリア輸送性はバイポーラ性であり、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性は第２の発光層
１１３ｂの正孔輸送性より勝り、第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂは発光
物質を含み、正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含む構成であれば、上
記以外のものでもよい。

【0110】

また、図４に示すように、基板１００上に陰極として機能する第２の電極１０２、ＥＬ層
１０３、陽極として機能する第１の電極１０１が順次積層された構造としてもよい。なお
、この場合のＥＬ層１０３は、例えば第２の電極１０２上に電子注入層１１５、電子輸送
層１１４、第２の発光層１１３ｂ、第１の発光層１１３ａ、正孔輸送層１１２が順次積層
された構造となる。

【0111】

なお、本実施の形態に示す発光素子の構成は、図５（Ａ）に示すように一対の電極間にＥ
Ｌ層１００３が複数積層された構造、所謂、積層型素子の構成であってもよい。但し、複
数のＥＬ層１００３のうちの２層の間には、中間層１００４がそれぞれ挟まれている。例
えば、本実施の形態に示す発光素子が、一対の電極間にｎ（ｎは２以上の自然数）層のＥ
Ｌ層を積層して備える場合には、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層１００
３と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層１００３の間に、中間層１００４を有する。

【0112】

なお、中間層１００４とは、第１の電極１０１１と第２の電極１０１２に電圧を印加した
ときに、中間層１００４に接して形成される一方のＥＬ層１００３に対して正孔を注入し
、他方のＥＬ層１００３に電子を注入する機能を有する。具体的には、中間層１００４は
中間層１００４の陰極側の面に接するＥＬ層１００３に正孔を注入し、中間層１００４の
陽極側の面に接するＥＬ層１００３に電子を注入する。

【0113】

なお、第１の電極１０１１を陽極とする場合は、第１の電極１０１１上と、中間層１００
４の第２の電極１０１２側の面に接してＥＬ層１００３の正孔輸送層を形成すればよく、
第１の電極１０１１を陰極とする場合は、第１の電極１０１１上と、中間層１００４の第
２の電極１０１２側の面に接してＥＬ層１００３の電子注入層を形成すればよい。

【0114】

また、中間層１００４は単層であっても、複数の層を積層した複層であってもよく、上述
した有機化合物と無機化合物との複合材料（正孔注入性複合材料や電子注入性複合材料）
の他、金属酸化物等の材料を適宜組み合わせて形成することができる。なお、正孔注入性
複合材料とその他の材料とを組み合わせて用いることがより好ましい。中間層１００４に
用いるこれらの材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、発光素子の
低電圧駆動を実現することができる。

【0115】

また、中間層１００４を複数の層で形成した場合、最も陰極に近い層として第１の有機化
合物に、抗還元物質としてアクセプター性物質を添加して形成される複合材料層を用いる
ことができる。上述の通り、第１の有機化合物に抗還元物質としてアクセプター性物質を
添加した複合材料は、優れた正孔注入性も備えている。この場合、中間層１００４の陰極
側に第１の発光層を直接接して設けることができる。この場合、中間層中の複合材料が本
発明の一態様の正孔輸送層１１２を兼ねていると言える。

【0116】

また、本実施の形態で例示する発光素子を用いて、照明装置や、パッシブマトリクス型の
発光装置を作製できる。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により発光素子を制御して、
アクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。

【0117】

なお、アクティブマトリクス型の発光装置におけるＴＦＴの構造は、特に限定されない。
例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。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、Ｎ
型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方のみからなるものであってもよい。また、
ＴＦＴに用いられる半導体膜としてＳｉに代表される元素周期表の１４族の元素からなる
半導体膜であってもよいし、化合物半導体膜、酸化物半導体膜、特にインジウム、ガリウ
ム、亜鉛等を含む複合酸化物半導体膜であってもよい。さらに、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。

【0118】

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

【0119】

本実施の形態で例示する発光素子は、発光層のキャリア輸送性がバイポーラ性であって、
発光層の陰極に近い側に比べ、発光層の陽極に近い側の正孔の輸送性が勝る発光層を有し
ており、発光層の内部にキャリアの再結合領域が形成されている。また、正孔が発光層を
通り抜けて再結合せずに電子輸送層に達する現象が抑制されているため、電子輸送層から
運び込まれた電子は発光層で正孔と高い効率で再結合する。その結果、本実施の形態で例
示する発光素子は高い発光効率を有する。

【0120】

また、本実施の形態で例示する発光素子は電子輸送層側から発光層を通り抜けた電子が正
孔輸送層に到達しても、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいるため、正孔輸送層の劣化が
抑制されている。その結果、本実施の形態で例示する発光素子は高い信頼性を有する。

【0121】

（実施の形態２）
本実施の形態が例示する発光素子は、少なくとも、正孔輸送層に一方の面を接する第１の
発光層と、第１の発光層の他方の面に接する第２の発光層を有する発光素子である。第１
の発光層と第２の発光層はバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含
んでいる。また、第１の発光層は、第２の発光層が含むゲスト材料に比べて正孔を捕獲す
る力が弱いゲスト材料を含んでおり、第１の発光層の正孔輸送性は第２の発光層よりも高
い。その結果、正孔が正孔輸送層から離れた領域まで運ばれ、正孔と電子の再結合領域が
発光層内に広がって形成される。また、第１の発光層が含む発光物質と第２の発光層が含
む発光物質は発光色が異なっている。さらに、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達する
電子が正孔輸送層を劣化させないように、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいる。

【0122】

本実施の形態の発光素子の構造を図２（Ａ）に示す。本実施の形態の発光素子は第１の電
極１０１と、第２の電極１０２と、ＥＬ層１０３を有する。第１の電極１０１は基板１０
０上に形成されている。なお、本実施の形態においては、第１の電極１０１が陽極として
機能し、第２の電極１０２が陰極として機能する場合について主に説明する。

【0123】

ＥＬ層１０３は少なくとも正孔輸送層１１２と、第１の発光層１１３ａと、第２の発光層
１１３ｂを含み、さらに電子輸送層１１４、電子注入層１１５などを適宜組み合わせて形
成する。正孔輸送層１１２は、陽極として機能する電極と第１の発光層１１３ａの間にあ
って、第１の発光層１１３ａの陽極側の面に接している。第２の発光層１１３ｂは、第１
の発光層１１３ａと陰極として機能する電極の間にあって、第１の発光層１１３ａの陰極
側の面に接している。電子輸送層１１４は、第２の発光層１１３ｂと陰極として機能する
電極の間にあって、第２の発光層１１３ｂの陰極側の面に接している。また、電子注入層
１１５は、電子輸送層１１４と陰極として機能する電極の間にあって、陰極として機能す
る電極に接している。

【0124】

次に、本実施の形態の発光素子におけるキャリアの挙動について説明する。本実施の形態
が例示する発光素子のＥＬ層について、各層が有するバンドの相関を図２（Ｂ）に示す。

【0125】

本実施の形態の発光素子は実施の形態１で例示した発光素子と、発光層１１３の構成にお
いて異なる。従って本実施の形態では発光層１１３に関する部分についてのみ説明する。

【0126】

第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂはホスト材料とゲスト材料を含む。また、
第１の発光層が含む発光物質と第２の発光層が含む発光物質は発光色が異なっている。

【0127】

第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂのホスト材料は同じであっても異なっても
良いが、少なくともバイポーラ性であって、酸化反応に対しても還元反応に対しても安定
である。従って、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂは正孔も電子も輸送でき
る。

【0128】

また、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂはゲスト材料として発光物質を含み
、その発光物質はキャリアの移動速度に影響を与える。

【0129】

第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ａ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）
と、第１の発光層１１３ａが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１３３ａ（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）と
、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ｂ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}
）と、第２の発光層１１３ｂが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１３３ｂ（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）
の関係について説明する。（図２（Ｂ）を参照。）なお、本実施の形態で例示する発光素
子の第１の電極１０１の仕事関数１０１Ｗ及び第２の電極１０２の仕事関数１０２Ｗ、並
びに正孔輸送層１１２のＨＯＭＯ準位１２１及びＬＵＭＯ準位１２２も図２（Ｂ）に図示
する。

【0130】

ＥＬ層１０３において、ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}より浅いか、概略等し
い。また、ＨＯＭＯ_ＥＭ１はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}より浅いか、概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ
２はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}より浅いか、概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ１はＨＯＭＯ_ＥＭ２より
深いか概略等しい。また、ＨＯＭＯ_ＥＭ１とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１
−ＨＯＳＴ１}）に比べ、ＨＯＭＯ_ＥＭ２とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−
ＨＯＳＴ２}）は、その絶対値が大きい。（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}｜＞｜ΔＨＯ
ＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}｜）

【0131】

ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}はゲスト材料である発光物質によって第１の発光層１１３
ａに形成される正孔の捕獲準位の深さと見なすことができ、ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ
２}はゲスト材料である発光物質によって第２の発光層１１３ｂに形成される正孔の捕獲準
位の深さと見なすことができる。従って、本発明の一態様において、第１の発光層１１３
ａに比べ、第２の発光層１１３ｂに形成される正孔の捕獲準位の方が深い（絶対値は大き
い）と言い換えることができる。

【0132】

正孔の捕獲準位は正孔を捕獲するため、発光層の正孔の輸送性に影響する。また、影響の
程度は捕獲準位の深さに依存する。具体的には、第１の発光層１１３ａは、深い捕獲準位
を有する第２の発光層１１３ｂに比べて、正孔を輸送し易い。

【0133】

本実施の形態の発光素子はこのような構成により、第１の発光層１１３ａの正孔輸送性を
、第２の発光層１１３ｂの正孔輸送性より高めることができる。その結果、陽極から正孔
輸送層１１２を介して第１の発光層１１３ａに運び込まれた正孔が、正孔輸送層１１２か
ら離れた第２の発光層１１３ｂの内部まで輸送され、再結合領域が主に第２の発光層１１
３ｂに形成される。さらに、正孔の輸送性が抑制された第２の発光層１１３ｂにより、正
孔が発光層１１３を通り抜けて陰極側の電子輸送層１１４に達する現象を抑制できる。

【0134】

次に、第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＬＵＭＯ準位１３２ａ（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳ
Ｔ１}）と、第１の発光層１１３ａが含む発光物質のＬＵＭＯ準位１３４ａ（ＬＵＭＯ_ＥＭ
１）と、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＬＵＭＯ準位１３２ｂ（ＬＵＭＯ_{ＨＯ
ＳＴ２}）と、第２の発光層１１３ｂが含む発光物質のＬＵＭＯ準位１３４ｂ（ＬＵＭＯ_Ｅ
Ｍ２）の関係について説明する。（図２（Ｂ）を参照。）

【0135】

ＥＬ層１０３において、ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}はＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２}より浅いか（絶対値は
小さい）概略等しい。ＬＵＭＯ_ＥＭ１はＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}より深く（絶対値は大さく）
、ＬＵＭＯ_ＥＭ２はＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２}より深く（絶対値は大きく）、ＬＵＭＯ_ＥＭ１は
ＬＵＭＯ_ＥＭ２より深いか概略等しい。また、ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}とＬＵＭＯ_ＥＭ１の差
（ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１−ＥＭ１}）は、ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２}とＬＵＭＯ_ＥＭ２の差（ΔＬ
ＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２−ＥＭ２}）に比べ、その絶対値が大きい（｜ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１−Ｅ
Ｍ１}｜＞｜ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２−ＥＭ２}｜）。

【0136】

ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ２−ＥＭ２}はゲスト材料である発光物質によって第２の発光層１１３
ｂに形成される電子の捕獲準位の深さと見なすことができ、ΔＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１−ＥＭ
１}はゲスト材料である発光物質によって第１の発光層１１３ａに形成される電子の捕獲準
位の深さと見なすことができる。従って、本実施の形態が例示する発光素子においては、
第２の発光層１１３ｂに比べ、第１の発光層１１３ａに形成される電子の捕獲準位の方が
深い（絶対値は大きい）。

【0137】

電子の捕獲準位は電子を捕獲するため、発光層の電子の輸送性に影響する。また、影響の
程度は捕獲準位の深さに依存する。具体的には、第２の発光層１１３ｂに比べて第１の発
光層１１３ａが深い捕獲準位を有しているので、第１の発光層１１３ａは第２の発光層１
１３ｂに比べ電子を輸送し難くなる。すなわち、第１の発光層１１３ａの電子輸送性は第
２の発光層１１３ｂの電子輸送性よりも低い。

【0138】

このような構成を有する場合、第１の発光層１１３ａの電子輸送性を、第２の発光層１１
３ｂの電子輸送性より抑制することができる。その結果、第２の発光層１１３ｂから第１
の発光層１１３ａに運び込まれた電子が、正孔輸送層１１２に到達する現象を抑制できる
ため特に好ましい。また、ＬＵＭＯ_ＥＭ１をＬＵＭＯ_ＥＭ２より深いか概略等しくするこ
とにより、電子輸送層１１４から第２の発光層１１３ｂに運び込まれた電子が第２の発光
層１１３ｂから第１の発光層１１３ａに移動し易くなる。その結果、正孔と電子が再結合
する領域が発光層１１３全体に広がり、第２の発光層１１３ｂに加え、第１の発光層１１
３ａからも発光を得ることができる。

【0139】

なお、本実施の形態において、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂは発光色が
異なる発光物質を含んでいるため、本実施の形態の発光素子が発する光は、二つの発光物
質が発する光が混合されたものになる。なお、第１の発光層が含む発光物質と、第２の発
光層が含む発光物質の組み合わせとしては、蛍光性物質同士であっても、燐光性物質同士
であっても、蛍光性物質と燐光性物質の組み合わせであっても構わない。

【0140】

例えば、本実施の形態の発光素子の第１の発光層１１３ａが黄色の蛍光性物質を含み、第
２の発光層１１３ｂが青色の蛍光性物質を含む場合、白色の発光が得られる。また、第１
の発光層１１３ａが赤色の燐光性物質を含み、第２の発光層１１３ｂが緑色の燐光性物質
を含む場合、黄色の発光が得られる。

【0141】

なお、電子が第２の発光層１１３ｂ及び第１の発光層１１３ａで正孔と再結合せずに正孔
輸送層１１２に到達する場合、正孔輸送層１１２が劣化する恐れがある。しかし、本実施
の形態で例示する正孔輸送層１１２は第１の有機化合物と抗還元物質を含んでおり、抗還
元物質は正孔輸送層１１２に到達した電子を第１の有機化合物に代わって受け取り、第１
の有機化合物が還元反応により劣化する現象を防止する。

【0142】

また、正孔輸送層１１２が含む第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_ＨＴＬ）は、
第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）より浅い
と、第１の発光層１１３ａからの電子の注入は困難であり、電子を第１の発光層１１３ａ
に閉じ込めることができるため、第１の発光層１１３ａにおける電子と正孔の再結合を促
進できる。

【0143】

本実施の形態の発光素子の第１の電極１０１、第２の電極１０２及び、ＥＬ層１０３の各
層を構成する材料は、実施の形態１と同様の材料を適宜用いることができる。また、発光
の取り出し方向、ＥＬ層１０３の積層順番等についても、実施の形態１と同様に適宜選択
して用いることができる。また、本実施の形態で例示されたＥＬ層１０３を、実施の形態
１において図４及び図５（Ａ）に例示した積層型の発光素子の構成に適用することもでき
る。

【0144】

なお、積層型素子の構成は白色の発光を得る場合に好適であり、本実施の形態の構成と組
み合わせることで、長寿命、高効率な発光装置を作製できる。

【0145】

複数の発光層の組み合わせとしては、赤、青及び緑色の光を含んで白色に発光する構成を
その例に挙げることができる。例えば、青色の蛍光材料を発光物質として含む第１のＥＬ
層と、緑色と赤色の燐光材料を発光物質として含む第２のＥＬ層を有する構成が挙げられ
る。

【0146】

また、補色の関係にある光を発する発光層を有する構成であっても白色発光が得られる。
ＥＬ層が２層積層された積層型素子において、第１のＥＬ層から得られる発光の発光色と
第２のＥＬ層から得られる発光の発光色を補色の関係にする場合、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、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。

【0147】

以下に、第１のＥＬ層および第２のＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を
有し、白色発光が得られる構成の一例を示す。図５（Ｂ）に二つのＥＬ層を積層した場合
の構成を図示する。図５（Ｂ）において、第１のＥＬ層６３１と第２のＥＬ層６３２は、
第１の電極６０１と第２の電極６０２との間に積層されている。この場合、第１のＥＬ層
６３１と第２のＥＬ層６３２の間には、中間層６０４を設けることが好ましい。

【0148】

図５（Ｂ）に例示する発光素子は、第１の電極６０１と第２の電極６０２の間に第１のＥ
Ｌ層６３１と中間層６０４と第２のＥＬ層６３２を有する。第１のＥＬ層６３１は、青色
〜青緑色の波長領域に発光ピークを示す第１の発光層と、黄色〜橙色の波長領域に発光ピ
ークを示す第２の発光層とを有し、第２のＥＬ層６３２は、青緑色〜緑色の波長領域に発
光ピークを示す第３の発光層と、橙色〜赤色の波長領域に発光ピークを示す第４の発光層
とを有するものとする。

【0149】

この場合、第１のＥＬ層６３１からの発光は、第１の発光層および第２の発光層の両方か
らの発光を合わせたものであるので、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領
域の両方に発光ピークを示す。すなわち、第１のＥＬ層６３１は２波長型の白色または白
色に近い色の発光を呈する。

【0150】

また、第２のＥＬ層６３２からの発光は、第３の発光層および第４の発光層の両方からの
発光を合わせたものであるので、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の
両方に発光ピークを示す。すなわち、第２のＥＬ層６３２は、第１のＥＬ層６３１とは異
なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。

【0151】

したがって、第１のＥＬ層６３１からの発光および第２のＥＬ層６３２からの発光を重ね
合わせることにより、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白色発光を得ることができる。

【0152】

なお、上述した積層型素子の構成において、積層されるＥＬ層の間に中間層を配置するこ
とにより、低い電流密度で高輝度の発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿
命素子を実現することができる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるの
で、大面積での均一発光が可能となる。

【0153】

本実施の形態で例示する発光素子は、発光層のキャリア輸送性がバイポーラ性であって、
発光層の陰極に近い側に比べ、発光層の陽極に近い側の正孔の輸送性が勝る発光層を有し
ており、発光層の内部にキャリアの再結合領域が形成されている。また、正孔および電子
が発光層を通り抜けて再結合せずにそれぞれ電子輸送層および正孔輸送層に達する現象が
抑制されているため、電子とホールは発光層で高い効率で再結合する。その結果、本実施
の形態で例示する発光素子は高い発光効率を有する。

【0154】

また、本実施の形態で例示する発光素子は電子輸送層側から発光層を通り抜けた電子が正
孔輸送層に到達しても、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいるため、正孔輸送層の劣化が
抑制されている。その結果、本実施の形態で例示する発光素子は高い信頼性を有する。

【0155】

また、本実施の形態で例示する発光素子は、発光色が異なる複数の発光層が積層された発
光層を有し、キャリアの再結合領域が当該複数の発光層に広く広がっている。その結果、
本実施の形態で例示する発光素子は広い発光波長域を有する。

【0156】

（実施の形態３）
本実施の形態が例示する発光素子は、少なくとも、正孔輸送層に一方の面を接する第１の
発光層と、第１の発光層の他方の面に接する第２の発光層と、第２の発光層の陰極側の面
に接する第３の発光層を有する発光素子である。第１の発光層、第２の発光層及び第３の
発光層はそれぞれバイポーラ性のホスト材料と、発光物質であるゲスト材料を含んでいる
。また、第１の発光層は、第２の発光層が含むゲスト材料に比べて正孔を捕獲する力が弱
いゲスト材料を含んでおり、第２の発光層は、第３の発光層が含むゲスト材料に比べて正
孔を捕獲する力が弱いゲスト材料を含んでいる。第１の発光層の正孔輸送性は第２の発光
層以上であって、第２の発光層の正孔輸送性は第３の発光層よりも高い。その結果、正孔
が正孔輸送層から離れた領域まで運ばれ、正孔と電子の再結合領域が発光層内に広がって
形成される。さらに、発光層を通り抜けて正孔輸送層に到達する電子が正孔輸送層を劣化
させないように、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいる。

【0157】

本実施の形態の発光素子の構造を図３（Ａ）に示す。本実施の形態の発光素子は第１の電
極１０１と、第２の電極１０２と、ＥＬ層１０３を有する。第１の電極１０１は基板１０
０上に形成されている。なお、本実施の形態においては、第１の電極１０１が陽極として
機能し、第２の電極１０２が陰極として機能する場合について主に説明する。

【0158】

ＥＬ層１０３は少なくとも正孔輸送層１１２と、発光層１１３（第１の発光層１１３ａ、
第２の発光層１１３ｂ、及び第３の発光層１１３ｃ）を含み、さらに電子輸送層１１４、
及び電子注入層１１５などを適宜組み合わせて形成する。正孔輸送層１１２は、陽極とし
て機能する電極と第１の発光層１１３ａの間にあって、第１の発光層１１３ａの陽極側の
面に接している。第２の発光層１１３ｂは、第１の発光層１１３ａと陰極として機能する
電極の間にあって、第１の発光層１１３ａの陰極側の面に接している。第３の発光層１１
３ｃは、第２の発光層１１３ｂと陰極として機能する電極の間にあって、第２の発光層１
１３ｂの陰極側の面に接している。電子輸送層１１４は、第３の発光層１１３ｃと陰極と
して機能する電極の間にあって、第３の発光層１１３ｃの陰極側の面に接している。また
、電子注入層１１５は、電子輸送層１１４と陰極として機能する電極の間にあって、陰極
として機能する電極に接している。

【0159】

次に、本実施の形態の発光素子におけるキャリアの挙動について説明する。本実施の形態
が例示する発光素子のＥＬ層について、各層が有するバンドの相関を図３（Ｂ）に示す。

【0160】

本実施の形態の発光素子は実施の形態１及び実施の形態２で例示した発光素子と、発光層
１１３の構成において異なる。従って本実施の形態では発光層１１３に関する部分につい
てのみ説明する。

【0161】

第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂと第３の発光層１１３ｃはホスト材料とゲ
スト材料を含む。

【0162】

第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂと第３の発光層１１３ｃのホスト材料は同
じであっても異なっても良いが、少なくともバイポーラ性であって、酸化反応に対しても
還元反応に対しても安定である。従って、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂ
と第３の発光層１１３ｃは正孔も電子も輸送できる。

【0163】

また、第１の発光層１１３ａと第２の発光層１１３ｂと第３の発光層１１３ｃはゲスト材
料として発光物質を含み、その発光物質はキャリアの移動速度に影響を与える。

【0164】

第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ａ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）
と、第１の発光層１１３ａが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１３３ａ（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）と
、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ｂ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}
）と、第２の発光層１１３ｂが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１３３ｂ（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）
と、第３の発光層１１３ｃが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ｃ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ
３}）と、第３の発光層１１３ｃが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１３３ｃ（ＨＯＭＯ_ＥＭ３
）の関係について説明する。（図３（Ｂ）を参照。）なお、本実施の形態で例示する発光
素子の第１の電極１０１の仕事関数１０１Ｗ及び第２の電極１０２の仕事関数１０２Ｗ、
並びに正孔輸送層１１２のＨＯＭＯ準位１２１及びＬＵＭＯ準位１２２も図３（Ｂ）に図
示する。

【0165】

ＥＬ層１０３において、ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}より深いか概略等しい
。また、ＨＯＭＯ_ＥＭ１はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}より浅いか概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ２は
ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}より浅いか概略等しく、ＨＯＭＯ_ＥＭ１はＨＯＭＯ_ＥＭ２より深いか
概略等しい。ＨＯＭＯ_ＥＭ３はＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ３}より浅い。また、ＨＯＭＯ_ＥＭ１とＨ
ＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}）の絶対値は、ＨＯＭＯ_ＥＭ２と
ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}）の絶対値以下であって、ＨＯ
ＭＯ_ＥＭ３とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ３}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ３−ＨＯＳＴ３}）の絶対値は、Ｈ
ＯＭＯ_ＥＭ２とＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ２}の差（ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}）の絶対値より
大きい（｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}｜≦｜ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ２}｜＜｜Δ
ＨＯＭＯ_{ＥＭ３−ＨＯＳＴ３}｜）。

【0166】

ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ１−ＨＯＳＴ１}はゲスト材料である発光物質によって第１の発光層１１３
ａに形成される正孔の捕獲準位の深さと見なすことができ、ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ２−ＨＯＳＴ
２}はゲスト材料である発光物質によって第２の発光層１１３ｂに形成される正孔の捕獲準
位の深さと見なすことができ、ΔＨＯＭＯ_{ＥＭ３−ＨＯＳＴ３}はゲスト材料である発光物
質によって第３の発光層１１３ｃに形成される正孔の捕獲準位の深さと見なすことができ
る。従って、本発明の一態様において、第２の発光層１１３ｂに形成される正孔の捕獲準
位の深さは、第１の発光層１１３ａに形成される正孔の捕獲準位の深さ以上に深く（絶対
値が大きく）、第３の発光層１１３ｃに形成される正孔の捕獲準位の深さは第２の発光層
１１３ｂに形成される正孔の捕獲準位より深い（絶対値は大きい）と言い換えることがで
きる。

【0167】

正孔の捕獲準位は正孔を捕獲するため、発光層の正孔の輸送性に影響する。また、影響の
程度は捕獲準位の深さに依存する。具体的には、第１の発光層１１３ａ以下に第２の発光
層１１３ｂは正孔の輸送性が抑制され、第２の発光層１１３ｂに比べ、第３の発光層１１
３ｃは正孔の輸送性が抑制される。

【0168】

本実施の形態の発光素子はこのような構成により、正孔輸送層１１２から第１の発光層１
１３ａに運び込まれた正孔は、正孔輸送層１１２から離れた第３の発光層１１３ｃに運び
込まれる。また、正孔輸送性が抑制された第３の発光層１１３ｃにより、正孔が電子輸送
層１１４に到達する現象が抑制される。

【0169】

次に、ＥＬ層を移動する電子の挙動と再結合について説明する。

【0170】

電子注入層１１５は陰極として機能する第２の電極１０２から電子を電子輸送層１１４に
運び込む。電子輸送層１１４は電子輸送性に優れ、第３の発光層１１３ｃに電子を運び込
む。

【0171】

第３の発光層１１３ｃの正孔輸送性は抑制されているため、電子輸送層１１４から運び込
まれた電子は第３の発光層１１３ｃで正孔と高い効率で再結合し、ゲスト材料である発光
物質が励起され発光に至る。

【0172】

なお、第３の発光層１１３ｃにおいて正孔と再結合せずに通り抜けた電子が、第２発光層
１１３ｂに到達した場合、第２の発光層１１３ｂにおいて正孔と再結合し、第２の発光層
１１３ｂに添加された発光物質が発光に至る。同様に、第２の発光層１１３ｂにおいて正
孔と再結合せずに通り抜けた電子が、第１の発光層１１３ａに到達した場合、第１の発光
層１１３ａにおいて正孔と再結合し、第１の発光層１１３ａに添加された発光物質が発光
に至る。従って、発光効率が低下することがない。このように、発光層１１３の広い領域
を発光可能な領域とすることで正孔と電子が再結合する確率を高め、発光効率を高めるこ
とができる。

【0173】

ここで、電子が発光層１１３で正孔と再結合せずに正孔輸送層１１２に到達する場合、正
孔輸送層１１２が劣化する恐れがある。しかし、本実施の形態で例示する正孔輸送層１１
２は第１の有機化合物と抗還元物質を含んでおり、抗還元物質は正孔輸送層１１２に到達
した電子を第１の有機化合物に代わって受け取り、第１の有機化合物が還元反応により劣
化する現象を防止する。

【0174】

なお、本実施の形態において、第１の発光層１１３ａ、第２の発光層１１３ｂ、及び第３
の発光層１１３ｃに添加する発光物質は適宜選ぶことができる。従って、第１の発光層１
１３ａ、第２の発光層１１３ｂ、及び第３の発光層１１３ｃは発光色が異なる発光層であ
ってもよい。発光色が異なる発光層を積層した場合、発光素子が発する光はそれぞれの発
光層の発光が混合されたものになる。なお、第１乃至第３の発光層が含む発光物質は、蛍
光性物質でも燐光性物質でも構わない。

【0175】

例えば、本実施の形態の発光素子の第１の発光層１１３ａが赤色の蛍光性物質を含み、第
２の発光層１１３ｂが緑色の蛍光性物質を含み、第３の発光層１１３ｃが青色の蛍光性物
質を含む場合、白色の発光が得られる。また、本実施の形態の発光素子の第１の発光層１
１３ａが黄色の蛍光性物質を含み、第２の発光層１１３ｂ及び第３の発光層１１３ｃが青
色の蛍光性物質を含む場合、白色の発光が得られる。

【0176】

本実施の形態の発光素子の第１の電極１０１、第２の電極１０２及び、ＥＬ層１０３の各
層を構成する材料は、実施の形態１と同様の材料を適宜用いることができる。また、発光
の取り出し方向、ＥＬ層１０３の積層順番等についても、実施の形態１と同様に適宜選択
して用いることができる。また、本実施の形態で例示されたＥＬ層１０３を、実施の形態
１において図４及び図５（Ａ）に例示した発光素子の構成に適用することもできる。従っ
て、ここでは詳細な説明を省略する。

【0177】

本実施の形態で例示する発光素子は、発光層のキャリア輸送性がバイポーラ性であって、
発光層の陰極に近い側に比べ、発光層の陽極に近い側の正孔の輸送性が勝る発光層を有し
ており、発光層の内部にキャリアの再結合領域が形成されている。また、正孔および電子
が発光層を通り抜けて再結合せずにそれぞれ電子輸送層および正孔輸送層に達する現象が
抑制されているため、電子とホールは発光層で高い効率で再結合する。その結果、本実施
の形態で例示する発光素子は高い発光効率を有する。

【0178】

また、本実施の形態で例示する発光素子は電子輸送層側から発光層を通り抜けた電子が正
孔輸送層に到達しても、正孔輸送層が抗還元物質を含んでいるため、正孔輸送層の劣化が
抑制されている。その結果、本実施の形態で例示する発光素子は高い信頼性を有する。

【0179】

また、本実施の形態で例示する発光素子は、発光色が異なる複数の発光層を積層した発光
層を適用できるうえ、当該複数の発光層にキャリアの再結合領域が広がっている。その結
果、本実施の形態で例示する発光素子は、広い発光波長を有する発光素子に好適である。

【0180】

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を用いて作製された発光装置について図１
２および図１３を用いて説明する。なお、図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１
２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された４０１は駆
動回路部（ソース側駆動回路）、４０２は画素部、４０３は駆動回路部（ゲート側駆動回
路）である。また、４０４は封止基板、４０５はシール材であり、シール材４０５で囲ま
れた内側は、空間４０７になっている。

【0181】

なお、引き回し配線４０８はソース側駆動回路４０１及びゲート側駆動回路４０３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）４０９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
線基盤（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。

【0182】

次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板４１０上には駆動回路部及
び複数の画素を有する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４０１と画素部４０２に複数形成された画素のうち一つの画素が示されている。

【0183】

なお、ソース側駆動回路４０１はｎチャネル型ＴＦＴ４２３とｐチャネル型ＴＦＴ４２４
とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、ＴＦＴで形成される種
々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施
の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要
はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。

【0184】

また、画素部４０２はスイッチング用ＴＦＴ４１１と、電流制御用ＴＦＴ４１２とそのド
レインに電気的に接続された第１の電極４１３とを含む複数の画素により形成される。な
お、第１の電極４１３の端部を覆って絶縁物４１４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。

【0185】

また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物４１４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４１４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４１４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４１４として、光によってエッチャ
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。

【0186】

第１の電極４１３上には、ＥＬ層４１６、および第２の電極４１７がそれぞれ形成されて
いる。ここで、陽極として機能する第１の電極４１３に用いる材料としては、仕事関数の
大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、また
は珪素を含有したインジウムスズ酸化物膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）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、窒化チタン膜と
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。

【0187】

第１の電極４１３と第２の電極４１７に挟まれたＥＬ層４１６は、実施の形態１乃至実施
の形態３と同様に形成する。

【0188】

また、ＥＬ層４１６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り形成できる。

【0189】

さらに、ＥＬ層４１６上に形成される第２の電極４１７に用いる材料としては、仕事関数
の小さい材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡ
ｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層４１６で生じた光が陰
極として機能する第２の電極４１７を透過させる場合には、第２の電極４１７として、膜
厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化イ
ンジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ_２Ｏ_３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用い
るのが良い。

【0190】

さらにシール材４０５で封止基板４０４を基板４１０と貼り合わせることにより、基板４
１０、封止基板４０４、およびシール材４０５で囲まれた空間４０７に発光素子４１８が
備えられた構造になっている。なお、空間４０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）
が充填される場合の他、シール材４０５で充填される構成も含むものとする。

【0191】

なお、シール材４０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール材４０５
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
４０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−
Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ 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樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。

【0192】

以上のようにして、本発明の一態様の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることが
できる。

【0193】

本発明の発光装置は、実施の形態１乃至実施の形態３で示した発光素子を用いているため
、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光素
子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得ること
ができる。

【0194】

以上では、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、この他、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。
図１３には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図
１３（Ａ）は、パッシブマトリクス型の発光装置を示す斜視図、図１３（Ｂ）は図１３（
Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図１３において、基板９５１上には、電極９５２
と電極９５６と、それらの間にＥＬ層９５５とが設けられている。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
。

【0195】

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、クロストークに起因した発光素子の
不良を防ぐことが出来る。

【0196】

電極９５２と電極９５６に挟まれたＥＬ層９５５は、実施の形態１乃至実施の形態３と同
様に形成する。

【0197】

本発明の発光装置は、実施の形態１または実施の形態２で示した発光素子を用いているた
め、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、発光効率の高い発光
素子を有しているため、消費電力が低減され、さらに長時間駆動可能な発光装置を得るこ
とができる。

【0198】

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４に示す発光装置を適用した電子機器について説明する。
本発明の電子機器は、実施の形態１乃至は実施の形態３に示した発光素子を含み、消費電
力が低減され、長時間駆動可能な表示部を有する。また、色再現性に優れた表示部を有す
る。

【0199】

本発明の一態様の発光素子を用いて作製された発光素子を有する電子機器として、ビデオ
カメラや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 Ｄ
ｉｓｃ（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。

【0200】

図１４（Ａ）は本発明に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部
９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置に
おいて、表示部９１０３は、実施の形態１乃至は実施の形態３で説明した発光素子をマト
リクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高いという特徴を有し
ている。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレ
ビ装置は、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。また、信頼性に優
れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質化が図
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。

【0201】

図１４（Ｂ）は本発明に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部
９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２
０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１乃至は実施
の形態３で説明した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
、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部９２０３も
同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。ま
た、信頼性に優れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係るコンピュータは、低消費電
力、高画質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。

【0202】

図１４（Ｃ）は本発明に係る携帯電話１０２０であり、筐体１０２１に組み込まれた表示
部１０２２の他、操作ボタン１０２３、外部接続ポート１０２４、スピーカ１０２５、マ
イク１０２６などを備えている。表示部１０２２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、或いはメールを打つ操作は、表示部１０２２を指など
で触れることにより行うことができる。この携帯電話において、表示部１０２２は、実施
の形態１乃至は実施の形態３で説明した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、発光効率が高いという特徴を有している。その発光素子で構成され
る表示部１０２２も同様の特徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化
が図られている。また、信頼性に優れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係る携帯電
話は、低消費電力、高画質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。

【0203】

図１４（Ｄ）は本発明に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０
３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９
５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラ
において、表示部９５０２は、実施の形態１乃至は実施の形態３で説明した発光素子をマ
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、長時間駆動可
能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９５０２も同様の特
徴を有するため、高輝度の発光が可能であり、低消費電力化が図られている。また、信頼
性に優れ、長期間の使用に耐えられる。本発明に係るカメラは、低消費電力、高画質化が
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】

以上の様に、本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の
電子機器に適用することが可能である。本発明の一態様の発光素子を用いることにより、
発光効率が高く、長時間駆動可能であり、消費電力の低減された表示部を有する電子機器
を提供することが可能となる。

【0205】

また、本発明の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照
明装置として用いる一態様を、図１５を用いて説明する。

【0206】

図１５は、本発明の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図
１５に示した液晶表示装置は、筐体９６０１、液晶層９６０２、バックライト９６０３、
筐体９６０４を有し、液晶層９６０２は、ドライバーＩＣ９６０５と接続されている。ま
た、バックライト９６０３は、本発明の発光装置が用いられており、端子９６０６により
、電流が供給されている。

【0207】

本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、発光効率が高
く、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光
の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液
晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型で低消費電力であ
るため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。また、本発明の発光装置は高輝
度の発光が可能であるため、本発明の発光装置を用いた液晶表示装置も高輝度の発光が可
能である。

【0208】

図１６は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例で
ある。図１６に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００
２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、発光効率が高く、
長時間駆動可能であり、また低消費電力であるため、電気スタンドも発光効率が高く、長
時間駆動可能であり、また低消費電力である。

【0209】

図１７は、本発明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
。

【0210】

本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることがで
きる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化
の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、
室内の照明装置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、電気料金を心配せずに、明るい部屋で迫力のある
映像を鑑賞することができる。また、本発明の発光装置を適用した照明装置は、信頼性に
優れ、長期間の使用に耐えられる。

【実施例1】

【0211】

本発明の一態様の発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。作製した発光素
子の概要を表１に示す。

【0212】

【表1】

【0213】

また、本実施例で用いる有機化合物のＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を表２に示す。な
お、ここでは、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から求めたＨＯＭＯ準位、及び
ＬＵＭＯ準位を記載する。サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定からＨＯＭＯ準位、
及びＬＵＭＯ準位を決定する方法を後述の実施例２に例示する。

【0214】

【表2】

【0215】

また、本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。

【0216】

【化1】

【化2】

【0217】

（発光素子１の作製）
本実施例で示す発光素子１の素子構造を図６（Ａ）に、バンド構造の一部を図６（Ｂ）に
示す。発光素子１は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０３を形成
する。本実施例において、ＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、発光層１５１３（第
１の発光層１５１３ａ、及び第２の発光層１５１３ｂ）、電子輸送層１５１４、電子注入
層１５１５が順次積層された構造を有する。

【0218】

また、本実施例の発光素子１の電子輸送層１５１４は、第１の電子輸送層１５１４ａ及び
第２の電子輸送層１５１４ｂの２層からなる。発光素子１が有する正孔輸送層１５１２、
第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ及び、第１の電子輸送層１５１４ａに
ついて、各層が有するバンドの相関を図６（Ｂ）に示す。

【0219】

発光素子１では、同一の有機材料（ＰＣｚＰＡ）を正孔輸送層１５１２、第１の発光層１
５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂのホスト材料として用いる。すなわち、これらの層は
同じＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を有する。第１の発光層１５１３ａが含む発光物質の
ＨＯＭＯ準位はそのホスト材料のＨＯＭＯ準位と概略等しい。第２の発光層１５１３ｂが
含む発光物質のＨＯＭＯ準位はそのホスト材料のＨＯＭＯ準位より、０．５０ｅＶ浅く、
正孔の捕獲準位を形成する。

【0220】

次に、発光素子１の作製方法について説明する。まず、ガラス基板１５０１上に、酸化珪
素を含む酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の
電極１５０２を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍ
とした。

【0221】

第１の電極１５０２が形成された面が下方となるように、第１の電極１５０２が形成され
た基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、装置のチャンバー内を１０
^−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１５０２上に正孔輸送層１５１２を形成した。
正孔輸送層１５１２は、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸
着した膜からなり、その膜厚は５０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の
比率は、重量比で４：１（＝ＰＣｚＰＡ：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。

【0222】

次に、正孔輸送層１５１２上に、第１の発光層１５１３ａを形成した。第１の発光層１５
１３ａは、ＰＣｚＰＡとＮ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）を共蒸着
した膜からなり、その膜厚は２０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡとＤＰＱｄとの重量比は、１：
０．０２（＝ＰＣｚＰＡ：ＤＰＱｄ）となるように蒸着レートを調節した。

【0223】

次に、第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層
１５１３ｂはＰＣｚＰＡ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）を共蒸着した膜か
らなり、その膜厚は３０ｎｍとした。ＰＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡの重量比は、１：０．０
４（＝ＰＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

【0224】

さらに、第２の発光層１５１３ｂ上に、電子輸送層１５１４を形成した。電子輸送層１５
１４は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ、その上
にバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜した積
層膜からなる。

【0225】

電子輸送層１５１４上に、電子注入層１５１５を形成した。電子注入層１５１５は、フッ
化リチウム（ＬｉＦ）からなり、その膜厚を１ｎｍとした。

【0226】

最後に、電子注入層１５１５上に第２の電極１５０４を形成した。第２の電極１５０４は
、アルミニウムからなり、その膜厚を２００ｎｍとして発光素子１を作製した。

【0227】

以上により得られた本発明の発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、
発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性に
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。

【0228】

発光素子１の電流密度−輝度特性を図８に示す。また、電圧−輝度特性を図９に示す。ま
た、輝度−電流効率特性を図１０に示す。また、初期輝度を約５０００ｃｄ／ｍ^２とした
ときの発光素子１の規格化輝度時間変化を図１１に示す。

【0229】

発光素子１は、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２７、ｙ＝
０．６５）であり、緑色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときの電流効
率は１８．８ｃｄ／Ａであり、電圧は４．４Ｖ、電流密度は、４１．７ｍＡ／ｃｍ^２であ
った。また、図１１から、発光素子１は、４００時間後でも初期輝度の９２％の輝度を保
っており、長寿命な発光素子であることがわかる。

【0230】

以上のように、本発明を適用することにより、効率の良い長寿命な発光素子が得られた。

【0231】

（発光素子２の作製）
本実施例で示す発光素子２の素子構造を図６（Ａ）に、バンド構造の一部を図６（Ｃ）に
示す。発光素子２が有する第２の発光層１５１３ｂのホスト材料は、発光素子１が有する
第２の発光層１５１３ｂのホスト材料と異なる。それ以外は発光素子１と同じ構成を有す
るためここでは詳細な説明を省略する。

【0232】

また、本実施例の発光素子２の電子輸送層１５１４は２層からなる。発光素子２が有する
正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ及び、第１の電
子輸送層１５１４ａについて、各層が有するバンドの相関を図６（Ｃ）に示す。

【0233】

発光素子２はほぼ同じＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を有する有機材料を用いて、正孔輸
送層１５１２、発光層１５１３（第１の発光層１５１３ａ、及び第２の発光層１５１３ｂ
）を形成した。第１の発光層１５１３ａが含む発光物質のＨＯＭＯ準位はそのホスト材料
のＨＯＭＯ準位と概略等しい。第２の発光層１５１３ｂが含む発光物質のＨＯＭＯ準位は
そのホスト材料のＨＯＭＯ準位より、０．５０ｅＶ浅く、正孔の捕獲準位を形成する。

【0234】

次に、発光素子２の作製方法について説明する。発光素子１と同様の基板を用い、第１の
電極１５０２上に正孔輸送層１５１２を形成した。正孔輸送層１５１２は、ＰＣｚＰＡと
酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着した膜からなり、その膜厚は５０ｎｍとした。ＰＣｚＰ
Ａと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：１（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン
）となるように蒸着レートを調節した。

【0235】

次に、正孔輸送層１５１２上に、第１の発光層１５１３ａを形成した。第１の発光層１５
１３ａは、ＰＣｚＰＡとＤＰＱｄを共蒸着した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした。
ＰＣｚＰＡとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．０２（＝ＰＣｚＰＡ：ＤＰＱｄ）となるよ
うに蒸着レートを調節した。

【0236】

次に、第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層
１５１３ｂは９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン
（略称：ＣｚＰＡ）と２ＰＣＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした
。ＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡの重量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）とな
るように蒸着レートを調節した。

【0237】

さらに、第２の発光層１５１３ｂ上に、電子輸送層１５１４を形成した。電子輸送層１５
１４は、第１の電子輸送層１５１４ａ及び第２の電子輸送層１５１４ｂの２層からなる。
第１の電子輸送層１５１４ａとしてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ、その上に第２の電子輸送層１５１４ｂとしてバソフェナン
トロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜した。

【0238】

電子輸送層１５１４上に、電子注入層１５１５を形成した。電子注入層１５１５は、フッ
化リチウム（ＬｉＦ）からなり、その膜厚を１ｎｍとした。

【0239】

最後に、電子注入層１５１５上に第２の電極１５０４を形成した。第２の電極１５０４は
、アルミニウムからなり、その膜厚を２００ｎｍとして発光素子２を作製した。

【0240】

以上により得られた本発明の発光素子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。

【0241】

発光素子２の電流密度−輝度特性を図８に示す。また、電圧−輝度特性を図９に示す。ま
た、輝度−電流効率特性を図１０に示す。また、初期輝度を約５０００ｃｄ／ｍ^２とした
ときの発光素子２の規格化輝度時間変化を図１１に示す。

【0242】

発光素子２は、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３２、ｙ＝
０．６０）であり、緑色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときの電流効
率は１３．３ｃｄ／Ａであり、電圧は４．２Ｖ、電流密度は、７．４ｍＡ／ｃｍ^２であっ
た。また、図１１から、発光素子２は、２００時間後でも初期輝度の９７％の輝度を保っ
ており、長寿命な発光素子であることがわかる。

【0243】

以上のように、本発明を適用することにより、効率の良い長寿命な発光素子が得られた。

【0244】

（発光素子３の作製）
本実施例で示す発光素子３の素子構造を図７（Ａ）に、バンド構造の一部を図７（Ｂ）に
示す。発光素子３は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０３を形成
する。本実施例において、ＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、第１の発光層１５１
３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃ、電子輸送層１５１４、電子注
入層１５１５が順次積層された構造を有する。

【0245】

また、本実施例の電子輸送層１５１４は、第１の電子輸送層１５１４ａ及び第２の電子輸
送層１５１４ｂの２層からなる。発光素子３が有する正孔輸送層１５１２、第１の発光層
１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１３ｃ、及び第１の電子輸送層
１５１４ａについて、各層が有するバンドの相関を図７（Ｂ）に示す。

【0246】

発光素子３はほぼ同じＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を有する有機材料を用いて、正孔輸
送層１５１２、第１の発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、第３の発光層１５１
３ｃを形成した。第１の発光層１５１３ａが含む発光物質のＨＯＭＯ準位はそのホスト材
料のＨＯＭＯ準位と概略等しい。第２の発光層１５１３ｂが含む発光物質のＨＯＭＯ準位
はそのホスト材料のＨＯＭＯ準位より０．３８ｅＶ浅く、第３の発光層１５１３ｃが含む
発光物質のＨＯＭＯ準位はそのホスト材料のＨＯＭＯ準位より０．６１ｅＶ高く、それぞ
れ正孔の捕獲準位を形成する。

【0247】

次に、発光素子３の作製方法について説明する。発光素子１と同様の基板を用い、第１の
電極１５０２上に正孔輸送層１５１２を形成した。正孔輸送層１５１２は、ＣｚＰＡと酸
化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着した膜からなり、その膜厚は５０ｎｍとした。ＣｚＰＡと
酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：２（＝ＣｚＰＡ：酸化モリブデン）とな
るように蒸着レートを調節した。

【0248】

次に、正孔輸送層１５１２上に、第１の発光層１５１３ａを形成した。第１の発光層１５
１３ａは、ＰＣｚＰＡとＤＰＱｄを共蒸着した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした。
ＰＣｚＰＡとＤＰＱｄとの重量比は、１：０．０２（＝ＰＣｚＰＡ：ＤＰＱｄ）となるよ
うに蒸着レートを調節した。

【0249】

次に、第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層
１５１３ｂは３−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９−フェニル−９Ｈ−カ
ルパゾール（略称：２ＰＣｚＰＡ）と２ＰＣＡＰＡを共蒸着した膜からなり、その膜厚は
２０ｎｍとした。２ＰＣｚＰＡと２ＰＣＡＰＡの重量比は、１：０．０５（＝２ＰＣｚＰ
Ａ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

【0250】

次に、第２の発光層１５１３ｂ上に、第３の発光層１５１３ｃを形成した。第３の発光層
１５１３ｃはＣｚＰＡと９，１０−ジフェニル−２−（Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−
１，４−フェニレンジアミン−Ｎ−イル）アントラセン（略称：２ＤＰＡＰＡ）を共蒸着
した膜からなり、その膜厚は３０ｎｍとした。ＣｚＰＡと２ＤＰＡＰＡの重量比は、１：
０．０４（＝ＣｚＰＡ：２ＤＰＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。

【0251】

さらに、第３の発光層１５１３ｃ上に、電子輸送層１５１４を形成した。電子輸送層１５
１４は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）を１０ｎ
ｍ、その上にバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚となるように
成膜した積層膜からなる。

【0252】

電子輸送層１５１４上に、電子注入層１５１５を形成した。電子注入層１５１５は、フッ
化リチウム（ＬｉＦ）からなり、その膜厚を１ｎｍとした。

【0253】

最後に、電子注入層１５１５上に第２の電極１５０４を形成した。第２の電極１５０４は
、アルミニウムからなり、その膜厚を２００ｎｍとして発光素子３を作製した。

【0254】

以上により得られた本発明の発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、
発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、こ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。

【0255】

発光素子３の電流密度−輝度特性を図８に示す。また、電圧−輝度特性を図９に示す。ま
た、輝度−電流効率特性を図１０に示す。また、初期輝度を約５０００ｃｄ／ｍ^２とした
ときの発光素子３の規格化輝度時間変化を図１１に示す。

【0256】

発光素子３は、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．３０、ｙ＝
０．６１）であり、緑色の発光を示した。また、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときの電流効
率は１４．６ｃｄ／Ａであり、電圧は４．６Ｖ、電流密度は、６．１ｍＡ／ｃｍ^２であっ
た。また、図１１から、発光素子３は、４００時間後でも初期輝度の８７％の輝度を保っ
ており、長寿命な発光素子であることがわかる。

【0257】

以上のように、本発明を適用することにより、効率の良い長寿命な発光素子が得られた。

【実施例2】

【0258】

本実施例では、本発明の一態様の発光素子に用いる材料のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位
の測定方法について説明する。

【0259】

ここでは、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定から、ＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ
準位を測定する方法の一態様について説明する。

【0260】

酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。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。

【0261】

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。

【0262】

なお、ＣＶ測定における試料溶液は、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−Ｂｕ_４ＮＣｌＯ_４）（（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。

【0263】

（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）
測定に用いる参照電極（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）を算出する方法について説明する。なお、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は、Ａｇ／Ａｇ^＋電極のフェルミ準位に相当する。

【0264】

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は、その参照
電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）を用いて真空準位からのポテンシャルエネルギーが既知の物質
を測定した値から、算出すればよい。

【0265】

具体的には、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）。また、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；ＣｈｒｉｓｔｉａｎＲ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅ
ｍ．Ｓｏｃ．， Ｖｏｌ．１２４， Ｎｏ．１，８３−９６， ２００２）。従って、フ
ェロセンの酸化還元電位は真空準位に対して−４．４４−０．６１＝−５．０５［ｅＶ］
である。

【0266】

一例として、本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋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、＋０．１１Ｖ［ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ^＋］で
あった。従って、本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ^＋電極）の真空準位からのポテ
ンシャルエネルギーは−５．０５＋０．１１＝−４．９４［ｅＶ］であると算出できる。

【0267】

（ＨＯＭＯ準位の算出）
参照電極に対する作用電極の電位を正の値の範囲で走査し、前述の要領で調整した試料溶
液をＣＶ測定する。ここでの正の値の範囲は、酸化反応が起こる範囲であって、代表的に
は試料の一電子酸化が起こる範囲とする。

【0268】

ＣＶ測定から酸化ピーク電位Ｅｐａ、及び還元ピーク電位Ｅｐｃを求め、半波電位（Ｅｐ
ａとＥｐｃの中間の電位）を算出する。半波電位の値（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［Ｖ ｖｓ
．Ａｇ／Ａｇ^＋］は、参照電極を基準として、作用電極上で酸化反応に要する電気エネル
ギーを測定した値である。従って、真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．
９４−（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［ｅＶ］となる。

【0269】

（ＬＵＭＯ準位の算出）
参照電極に対する作用電極の電位を負の値の範囲で走査し、前述の要領で調整した試料溶
液をＣＶ測定する。ここでの負の値の範囲は、還元反応が起こる範囲であって、代表的に
は試料の一電子還元が起こる範囲とする。

【0270】

ＣＶ測定から還元ピーク電位Ｅｐｃ、及び酸化ピーク電位Ｅｐａを求め、半波電位（Ｅｐ
ｃとＥｐａの中間の電位）を算出する。半波電位の値（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［Ｖ ｖｓ
．Ａｇ／Ａｇ^＋］は、参照電極を基準として、作用電極上で還元反応に要する電気エネル
ギーを測定した値である。従って、真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．
９４−（Ｅｐａ＋Ｅｐｃ）／２［ｅＶ］となる。

【0271】

なお、本発明の一態様の発光素子に用いる材料のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を、光電
子分光装置（理研計器社製、ＡＣ−２）を用いて測定することもできる。光電子分光装置
（理研計器社製、ＡＣ−２）を用いて大気中にて薄膜試料のＨＯＭＯ準位を測定する。ま
た、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いて薄膜試料の吸収ス
ペクトルを測定し、吸収スペクトルをＴａｕｃプロットして吸収端を求め、吸収端から固
体状態のエネルギーギャップを見積もる。そして、ＨＯＭＯ準位にエネルギーギャップを
加えてＬＵＭＯ準位を見積もることができる。

【実施例3】

【0272】

本実施例では、本発明の一態様の発光素子における正孔と電子の再結合領域を計算した結
果を説明する。

【0273】

本実施例で計算した発光素子の構成を図１８（Ａ）に示す。本実施例の発光素子は第１の
電極１０１と、第２の電極１０２と、ＥＬ層１０３を有する。第１の電極１０１は基板１
００上に形成されている。また、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０
２が陰極として機能する。

【0274】

ＥＬ層１０３は正孔輸送層１１２と、第１の発光層１１３ａと、第２の発光層１１３ｂと
、電子輸送層１１４を有する。正孔輸送層１１２は、陽極として機能する電極と第１の発
光層１１３ａの間にあって、陽極及び第１の発光層１１３ａの陽極側の面に接している。
第２の発光層１１３ｂは、第１の発光層１１３ａと陰極として機能する電極の間にあって
、第１の発光層１１３ａの陰極側の面に接している。電子輸送層１１４は、第２の発光層
１１３ｂと陰極として機能する電極の間にあって、第２の発光層１１３ｂの陰極側の面及
び陰極として機能する電極に接している。

【0275】

次に、本実施例の発光素子を構成するＥＬ層について、各層が有するバンドの相関を図１
８（Ｂ）に示す。

【0276】

本実施例で例示する発光素子の第１の電極１０１の仕事関数１０１Ｗは−５．３ｅＶとし
た。また、第２の電極１０２の仕事関数１０２Ｗは−３．２ｅＶとした。

【0277】

正孔輸送層１１２が含む第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位１２１（ＨＯＭＯ_ＨＴＬ）、第
１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ａ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}）及
び、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＨＯＭＯ準位１３１ｂ（ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ
２}）は−５．６ｅＶとした。なお、第１の発光層１１３ａが含む発光物質のＨＯＭＯ準位
１３３ａ（ＨＯＭＯ_ＥＭ１）及び第２の発光層１１３ｂが含む発光物質のＨＯＭＯ準位１
３３ｂ（ＨＯＭＯ_ＥＭ２）も、図１８（Ｂ）に図示する。

【0278】

また、正孔輸送層１１２が含む第１の有機化合物のＬＵＭＯ準位１２２（ＬＵＭＯ_ＨＴＬ
）、第１の発光層１１３ａが含むホスト材料のＬＵＭＯ準位１３２ａ（ＬＵＭＯ_{ＨＯＳＴ
１}）及び、第２の発光層１１３ｂが含むホスト材料のＬＵＭＯ準位１３２ｂ（ＬＵＭＯ_{Ｈ
ＯＳＴ２}）は−２．７ｅＶとした。

【0279】

なお、正孔輸送層１１２、第１の発光層１１３ａ及び、第２の発光層１１３ｂにおける電
子の移動度を１×１０^−７ｃｍ^２／Ｖｓとし、正孔の移動度を１×１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ
とした。また、正孔輸送層１１２が有する正孔の濃度を１×１０^１６／ｃｍ^３とした。

【0280】

一方、電子輸送層１１４のＨＯＭＯ準位１４１（ＨＯＭＯ_ＥＴＬ）は−５．８ｅＶとし、
ＬＵＭＯ準位１４２（ＬＵＭＯ_ＥＴＬ）は−２．９ｅＶとした。また、電子輸送層１１４
における正孔の移動度を１．５×１０^−７ｃｍ^２／Ｖｓとし、電子の移動度を１．５×１
０^−５ｃｍ^２／Ｖｓとした。また、電子輸送層１１４が有する電子の濃度を１×１０^１６
／ｃｍ^３とした。

【0281】

また、第１の発光層１１３ａ及び、第２の発光層１１３ｂが有する正孔捕獲準位の濃度を
１×１０^１９／ｃｍ^３とした。

【0282】

なお、第１の電極１０１に比べて第２の電極１０２を１０Ｖ低い電位とした。

【0283】

上記の構成を有する発光素子について、デバイスシミュレータＡｔｌａｓ（Ｓｉｌｖａｃ
ｏ Ｄａｔａ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．）を用いてシミュレーションを行い、ＥＬ層中
の正孔と電子の再結合確率の分布を算出した。シミュレーションでは再結合が生じる位置
を発光領域とみなすことができる。第１の発光層１１３ａが有する正孔捕獲準位の深さＥ
_{ｔｒａｐ＿ＥＭ１}（｜ＨＯＭＯ_ＥＭ１−ＨＯＭＯ_{ＨＯＳＴ１}｜）と、第２の発光層１１３
ｂが有する正孔捕獲準位の深さＥ_{ｔｒａｐ＿ＥＭ２}（｜ＨＯＭＯ_ＥＭ２−ＨＯＭＯ_{ＨＯＳ
Ｔ２}｜）に、０．１ｅＶから０．４ｅＶまでの４種類の値をそれぞれあてはめ、計１６種
類の組み合わせについて計算を行った。

【0284】

なお、計算結果は図１８（Ｃ）に示す模式図のごとく、第１の電極１０１の表面からの距
離に対して、正孔と電子の再結合確率をプロットして示す。また図１８（Ｃ）には、正孔
輸送層１１２、第１の発光層１１３ａ、第２の発光層１１３ｂ、及び電子輸送層１１４の
位置が、矢印および点線によって図示されている。

【0285】

図１９に、１６種類の組み合わせについて行った計算結果を示す。なお、第１の発光層１
１３ａが有する正孔捕獲準位の深さに比べ、第２の発光層１１３ｂが有する正孔捕獲準位
が深い組み合わせについて、太い線で囲んで示す。

【0286】

第１の発光層１１３ａが有する正孔捕獲準位の深さに比べ、第２の発光層１１３ｂが有す
る正孔捕獲準位が深い組み合わせにおいて、正孔と電子の再結合確率が第１の発光層１１
３ａと第２の発光層１１３ｂに広く分布し、発光領域が発光層全体に広がることが確認で
きた。例えば、第１の発光層１１３ａが有する正孔捕獲準位の深さが０．１ｅＶの場合、
第２の発光層１１３ｂが有する正孔捕獲準位を深くするにつれて、第２の発光層１１３ｂ
と電子輸送層１１４の間における正孔と電子の再結合確率が小さく抑制され、発光層での
再結合が増加する様子が確認された。これは第２の発光層１１３ｂの正孔捕獲準位が深く
なるに従って発光層を通り抜けて電子輸送層側に到達する正孔が少なくなることを表して
いる。このように、本実施例の素子構成は、発光領域を発光層全体に広げて発光効率を高
めつつ、電子輸送層に到達する正孔による電子輸送層の劣化を防ぐ効果を有することが確
認できた。

【実施例4】

【0287】

本実施例で作製した発光素子、及び比較素子の概要を表３に示す。

【0288】

【表3】

【0289】

なお、本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。

【0290】

【化3】

【0291】

また、本実施例で用いた有機化合物のＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を表４に示す。な
お、ＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位は実施例２に記載したサイクリックボルタンメトリ
（ＣＶ）測定から求めた。

【0292】

【表4】

【0293】

（発光素子４の作製）
本実施例で作製した発光素子４の素子構造を図２０（Ａ）に、バンド構造の一部を図２０
（Ｂ）に示す。発光素子４は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０
３を有する。本実施例の発光素子４のＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、発光層１
５１３、電子輸送層１５１４、並びに電子注入層１５１５が順次積層された構造を有する
。なお、発光層１５１３は第１の発光層１５１３ａに第２の発光層１５１３ｂを積層した
構成を備え、電子輸送層１５１４は第１の電子輸送層１５１４ａに第２の電子輸送層１５
１４ｂを積層した構成を備える。

【0294】

発光素子４が備える各層のバンドの相関を説明するために、正孔輸送層１５１２、第１の
発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、並びに第１の電子輸送層１５１４ａのＨＯ
ＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を図２０（Ｂ）に示す。なお、発光素子４の正孔輸送層１５
１２、第１の発光層１５１３ａ、及び第２の発光層１５１３ｂは共通のホスト材料を含む
。共通のホスト材料として、ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩを用いた。

【0295】

第１の発光層１５１３ａは、ホスト材料に発光物質としてＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２ｄｐ
ｍが分散されている。発光物質のＨＯＭＯ準位（−５．５０ｅＶ）は、ホスト材料のＨＯ
ＭＯ準位（−６．２４ｅＶ）に比べて浅いため、０．７４ｅＶの大きさの正孔の捕獲準位
が第１の発光層１５１３ａに形成される。

【0296】

また、第２の発光層１５１３ｂは、ホスト材料に発光物質としてＩｒ（２ｐｈｑ）_３が分
散されている。発光物質のＨＯＭＯ準位（−５．４３ｅＶ）は、ホスト材料のＨＯＭＯ準
位（−６．２４ｅＶ）に比べて浅いため、０．８１ｅＶの正孔の捕獲準位が第２の発光層
１５１３ｂに形成される。依って、第１の発光層は第２の発光層より正孔を捕獲する力が
弱く、第１の発光層の正孔輸送性は第２の発光層より高い。

【0297】

次に、発光素子４の作製方法について説明する。発光素子１と同様に、ガラス基板１５０
１に設けられた第１の電極１５０２上に正孔輸送層１５１２を形成した。正孔輸送層１５
１２はｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を、５０ｎｍの膜厚となるように
共蒸着して形成した。ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比
で４：２（＝ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節し
た。

【0298】

次に、第１の発光層１５１３ａを正孔輸送層１５１２上に形成した。第１の発光層１５１
３ａは、ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２ｄｐｍを、２０ｎｍの膜厚と
なるように共蒸着して形成した。ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２ｄｐ
ｍとの重量比は、１：０．０５（＝ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２ｄ
ｐｍ）となるように蒸着レートを調節した。

【0299】

次に、第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層
１５１３ｂはｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（２ｐｈｑ）_３を、３０ｎｍの膜厚となるよう
に共蒸着して作製した。ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（２ｐｈｑ）_３の重量比は、１：０
．０４（＝ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ：Ｉｒ（２ｐｈｑ）_３）となるように蒸着レートを調節
した。

【0300】

さらに、第２の発光層１５１３ｂ上に、電子輸送層１５１４を形成した。電子輸送層１５
１４は、第１の電子輸送層１５１４ａ及び第２の電子輸送層１５１４ｂの２層からなる。
なお、第１の電子輸送層１５１４ａとしてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ｉ
ＩＩ）（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ、その上に第２の電子輸送層１５１４ｂとしてバソフ
ェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜した。

【0301】

電子輸送層１５１４上に、電子注入層１５１５を形成した。電子注入層１５１５としてフ
ッ化リチウム（ＬｉＦ）を、１ｎｍの膜厚となるように蒸着した。

【0302】

最後に、電子注入層１５１５上に第２の電極１５０４を形成した。第２の電極１５０４と
してアルミニウムを、２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着して発光素子４を作製した。

【0303】

以上により得られた発光素子４を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス内
において封止した後、この発光素子４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。

【0304】

（発光素子５の作製）
本実施例で作製した発光素子５の素子構造を図２０（Ａ）に、バンド構造の一部を図２０
（Ｃ）に示す。発光素子５は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０
３を有する。本実施例の発光素子５のＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、発光層１
５１３、電子輸送層１５１４、並びに電子注入層１５１５が順次積層された構造を有する
。なお、発光層１５１３は第１の発光層１５１３ａに第２の発光層１５１３ｂを積層した
構成を備え、電子輸送層１５１４は第１の電子輸送層１５１４ａに第２の電子輸送層１５
１４ｂを積層した構成を備える。

【0305】

発光素子５が備える各層のバンドの相関を説明するために、正孔輸送層１５１２、第１の
発光層１５１３ａ、第２の発光層１５１３ｂ、並びに第１の電子輸送層１５１４ａのＨＯ
ＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を図２０（Ｃ）に示す。なお、発光素子５は正孔輸送層１５
１２、第１の発光層１５１３ａ、及び第２の発光層１５１３ｂは共通のホスト材料を含む
。共通のホスト材料として、ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩを用いた。

【0306】

第１の発光層１５１３ａは、ホスト材料に発光物質としてＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２ｄｐ
ｍが分散されている。発光物質のＨＯＭＯ準位（−５．５０ｅＶ）は、ホスト材料のＨＯ
ＭＯ準位（−６．２４ｅＶ）に比べて浅いため、０．７４ｅＶの大きさの正孔の捕獲準位
が第１の発光層１５１３ａに形成される。

【0307】

また、第２の発光層１５１３ｂは、ホスト材料に発光物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３が分散
されている。発光物質のＨＯＭＯ準位（−５．３２ｅＶ）は、ホスト材料のＨＯＭＯ準位
（−６．２４ｅＶ）に比べて浅いため、０．９２ｅＶの正孔の捕獲準位が第２の発光層１
５１３ｂに形成される。依って、第１の発光層は第２の発光層より正孔を捕獲する力が弱
く、第１の発光層の正孔輸送性は第２の発光層より高い。

【0308】

次に、発光素子５の作製方法について説明する。発光素子５は、上述の発光素子４と第２
の発光層１５１３ｂの構成のみが異なる構成を有する。よって、ここでは第２の発光層１
５１３ｂの作製方法のみを説明し、他の構成については、発光素子４の作製方法の記載を
参酌することがきる。

【0309】

第１の発光層１５１３ａ上に、第２の発光層１５１３ｂを形成した。第２の発光層１５１
３ｂはｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（ｐｐｙ）_３を、３０ｎｍの膜厚となるように共蒸着
して作製した。ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（ｐｐｙ）_３の重量比は、１：０．０４（＝
ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）となるように蒸着レートを調節した。

【0310】

以上により得られた発光素子５を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス内
において封止した後、この発光素子５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。

【0311】

（比較素子１の作製）
本実施例で作製した比較素子１の素子構造を図２１（Ａ）に、バンド構造の一部を図２１
（Ｂ）に示す。比較素子１は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０
３を有する。比較素子１のＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、発光層１５１３ｂ、
電子輸送層１５１４、並びに電子注入層１５１５が順次積層された構造を有する。なお、
発光層１５１３ｂは一層のみからなり、電子輸送層１５１４は第１の電子輸送層１５１４
ａに第２の電子輸送層１５１４ｂを積層した構成を備える。

【0312】

比較素子１が備える各層のバンドの相関を説明するために、正孔輸送層１５１２、発光層
１５１３ｂ、並びに第１の電子輸送層１５１４ａのＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を図
２１（Ｂ）に示す。なお、比較素子１の正孔輸送層１５１２、並びに発光層１５１３ｂは
共通のホスト材料を含む。共通のホスト材料として、ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩを用いた。

【0313】

発光層１５１３ｂは、ホスト材料に発光物質としてＩｒ（２ｐｈｑ）_３が分散されている
。発光物質のＨＯＭＯ準位（−５．４３ｅＶ）は、ホスト材料のＨＯＭＯ準位（−６．２
４ｅＶ）に比べて浅いため、０．８１ｅＶの正孔の捕獲準位が発光層１５１３ｂに形成さ
れる。

【0314】

次に、比較素子１の作製方法について説明する。発光素子１と同様に、基板に設けられた
第１の電極１５０２上に正孔輸送層１５１２を形成した。正孔輸送層１５１２はｍＤＢＴ
ＰＴｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を、７０ｎｍの膜厚となるように共蒸着して形成
した。ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で４：２（＝ｍ
ＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。

【0315】

次に、正孔輸送層１５１２上に、発光層１５１３ｂを形成した。発光層１５１３ｂはｍＤ
ＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（２ｐｈｑ）_３を、３０ｎｍの膜厚となるように共蒸着して作製
した。ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（２ｐｈｑ）_３の重量比は、１：０．０４（＝ｍＤＢ
ＴＰＴｐ−ＩＩ：Ｉｒ（２ｐｈｑ）_３）となるように蒸着レートを調節した。

【0316】

さらに、発光層１５１３ｂ上に、電子輸送層１５１４を形成した。電子輸送層１５１４は
、第１の電子輸送層１５１４ａ及び第２の電子輸送層１５１４ｂの２層からなる。なお、
第１の電子輸送層１５１４ａとしてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）
（略称：Ａｌｑ）を１０ｎｍ、その上に第２の電子輸送層１５１４ｂとしてバソフェナン
トロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜した。

【0317】

電子輸送層１５１４上に、電子注入層１５１５を形成した。電子注入層１５１５としてフ
ッ化リチウム（ＬｉＦ）を、１ｎｍの膜厚となるように蒸着した。

【0318】

最後に、電子注入層１５１５上に第２の電極１５０４を形成した。第２の電極１５０４と
してアルミニウムを、２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着して比較素子１を作製した。

【0319】

以上により得られた比較素子１を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス内
において封止した後、この比較素子１の動作特性について測定を行った。なお、測定は室
温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

【0320】

（比較素子２の作製）
本実施例で作製した比較素子２の素子構造を図２１（Ａ）に、バンド構造の一部を図２１
（Ｃ）に示す。比較素子２は第１の電極１５０２上に複数の層が積層されたＥＬ層１５０
３を有する。比較素子２のＥＬ層１５０３は、正孔輸送層１５１２、発光層１５１３ｂ、
電子輸送層１５１４、並びに電子注入層１５１５が順次積層された構造を有する。なお、
発光層１５１３ｂは一層のみからなり、電子輸送層１５１４は第１の電子輸送層１５１４
ａに第２の電子輸送層１５１４ｂを積層した構成を備える。

【0321】

比較素子２が備える各層のバンドの相関を説明するために、正孔輸送層１５１２、発光層
１５１３ｂ、並びに第１の電子輸送層１５１４ａのＨＯＭＯ準位、及びＬＵＭＯ準位を図
２１（Ｃ）に示す。なお、比較素子２の正孔輸送層１５１２、並びに発光層１５１３ｂは
共通のホスト材料を含む。共通のホスト材料として、ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩを用いた。

【0322】

発光層１５１３ｂは、ホスト材料に発光物質としてＩｒ（ｐｐｙ）_３が分散されている。
発光物質のＨＯＭＯ準位（−５．３２ｅＶ）は、ホスト材料のＨＯＭＯ準位（−６．２４
ｅＶ）に比べて浅いため、０．９２ｅＶの正孔の捕獲準位が発光層１５１３ｂに形成され
る。

【0323】

次に、比較素子２の作製方法について説明する。比較素子２は、上述の比較素子１と第２
の発光層１５１３ｂの構成のみが異なる構成を有する。よって、ここでは第２の発光層１
５１３ｂの作製方法のみを説明し、他の構成については、比較素子１の作製方法の記載を
参酌することがきる。

【0324】

正孔輸送層１５１２上に、発光層１５１３ｂを形成した。発光層１５１３ｂはｍＤＢＴＰ
Ｔｐ−ＩＩとＩｒ（ｐｐｙ）_３を、３０ｎｍの膜厚となるように共蒸着して作製した。ｍ
ＤＢＴＰＴｐ−ＩＩとＩｒ（ｐｐｙ）_３の重量比は、１：０．０４（＝ｍＤＢＴＰＴｐ−
ＩＩ：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）となるように蒸着レートを調節した。

【0325】

以上により得られた比較素子２を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス内
において封止した後、この比較素子２の動作特性について測定を行った。なお、測定は室
温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

【0326】

（評価結果）
発光素子４と比較素子１の電流密度−輝度特性を図２２、電圧−輝度特性を図２３に、ま
た輝度−電流効率特性を図２４に示す。

【0327】

発光素子４は、輝度１１３１ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．５５８、ｙ
＝０．４４１）であり、緑色の発光を示した。また、輝度１１３１ｃｄ／ｍ^２のときの電
流効率は２９．０ｃｄ／Ａであり、電圧は７．０Ｖ、電流密度は、３．９ｍＡ／ｃｍ^２で
あった。一方、比較素子１は、輝度８４８．６ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ
＝０．５７７、ｙ＝０．４２１）であり、橙色の発光を示した。また、輝度８４８．６ｃ
ｄ／ｍ^２のときの電流効率は６．８７ｃｄ／Ａであり、電圧は６．０Ｖ、電流密度は、１
２．３ｍＡ／ｃｍ^２であった。

【0328】

以上の測定結果から、発光素子４は比較素子１より高い電流効率で発光した。本発明の一
態様の発光素子４は正孔捕獲準位が形成された第１の発光層１５１３ａを第２の発光層１
５１３ｂの正孔輸送層１５１２側に備えているため、発光効率が高い。

【0329】

発光素子５と比較素子２の電流密度−輝度特性を図２５、電圧−輝度特性を図２６に、ま
た輝度−電流効率特性を図２７に示す。

【0330】

発光素子５は、輝度１０００ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．５２３、ｙ
＝０．４６７）であり、橙色の発光を示した。また、輝度１１１２ｃｄ／ｍ^２のときの電
流効率は２９．９ｃｄ／Ａであり、電圧は７．８Ｖ、電流密度は、３．７１ｍＡ／ｃｍ^２
であった。一方、比較素子２は、輝度１１７６ｃｄ／ｍ^２のときのＣＩＥ色度座標は（ｘ
＝０．３３５、ｙ＝０．６１０）であり、緑色の発光を示した。また、輝度１１７６ｃｄ
／ｍ^２のときの電流効率は１１．２ｃｄ／Ａであり、電圧は６．８Ｖ、電流密度は、１０
．５ｍＡ／ｃｍ^２であった。

【0331】

以上の測定結果から、発光素子５は高い電流効率で発光した。本発明の一態様の発光素子
５は正孔捕獲準位が形成された第１の発光層１５１３ａを第２の発光層１５１３ｂの正孔
輸送層１５１２側に備えているため、発光効率が高い。

【符号の説明】

【0332】

１００ 基板
１０１ 電極
１０１Ｗ 仕事関数
１０２ 電極
１０２Ｗ 仕事関数
１０３ ＥＬ層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１３ａ 発光層
１１３ｂ 発光層
１１３ｃ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１２１ ＨＯＭＯ準位
１２２ ＬＵＭＯ準位
１３１ａ ＨＯＭＯ準位
１３１ｂ ＨＯＭＯ準位
１３１ｃ ＨＯＭＯ準位
１３２ａ ＬＵＭＯ準位
１３２ｂ ＬＵＭＯ準位
１３３ａ ＨＯＭＯ準位
１３３ｂ ＨＯＭＯ準位
１３３ｃ ＨＯＭＯ準位
１３４ ＬＵＭＯ準位
１３４ａ ＬＵＭＯ準位
１３４ｂ ＬＵＭＯ準位
１４１ ＨＯＭＯ準位
１４２ ＬＵＭＯ準位
４０１ ソース側駆動回路
４０２ 画素部
４０３ ゲート側駆動回路
４０４ 封止基板
４０５ シール材
４０７ 空間
４０８ 配線
４０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４１０ 基板
４１１ スイッチング用ＴＦＴ
４１２ 電流制御用ＴＦＴ
４１３ 電極
４１４ 絶縁物
４１６ ＥＬ層
４１７ 電極
４１８ 発光素子
４２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
４２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
６０１ 電極
６０２ 電極
６０４ 中間層
６３１ ＥＬ層
６３２ ＥＬ層
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
１００２ 表示部
１００３ ＥＬ層
１００４ 中間層
１０１１ 電極
１０１２ 電極
１０２０ 携帯電話
１０２１ 筐体
１０２２ 表示部
１０２３ 操作ボタン
１０２４ 外部接続ポート
１０２５ スピーカ
１０２６ マイク
１５０１ ガラス基板
１５０２ 電極
１５０３ ＥＬ層
１５０４ 電極
１５１２ 正孔輸送層
１５１３ 発光層
１５１３ａ 発光層
１５１３ｂ 発光層
１５１３ｃ 発光層
１５１４ 電子輸送層
１５１４ａ 電子輸送層
１５１４ｂ 電子輸送層
１５１５ 電子注入層
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
９５０１ 本体
９５０２ 表示部
９５０３ 筐体
９５０４ 外部接続ポート
９５０５ リモコン受信部
９５０６ 受像部
９５０７ バッテリー
９５０８ 音声入力部
９５０９ 操作キー
９５１０ 接眼部
９６０１ 筐体
９６０２ 液晶層
９６０３ バックライト
９６０４ 筐体
９６０５ ドライバーＩＣ
９６０６ 端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】