カルバゾール誘導体、カルバゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
【課題】正孔注入性・正孔輸送性または、熱的安定性に優れたカルバゾール誘導体により、消費電力を低減した発光素子を提供して、消費電力が小さい発光装置、電子機器、照明装置を提供。
【解決手段】下記式で表されるカルバゾール誘導体を提供。
（式中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。）
【解決手段】下記式で表されるカルバゾール誘導体を提供。
（式中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、カルバゾール誘導体、カルバゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、電子機器および照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光が得られる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適である。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、容易に面光源を得ることができる。このような特徴は、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ものであり、利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別される。発光性の物質に有機化合物を用いる場合の発光メカニズムは次の通りである。まず、発光素子に電圧を印加する。これにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、発光性の有機化合物が励起状態を形成する。そして、励起状態が基底状態に戻る際のキャリア（電子および正孔）の再結合により発光する。
【０００６】
上述のメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態には、一重項励起状態と三重項励起状態が存在し、一重項励起状態（Ｓ＊）からの発光が蛍光、三重項励起状態（Ｔ＊）からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると言われている。
【０００７】
このような発光素子には、材料や素子構造に依存する問題が多く、その素子特性を向上させるために、材料開発や素子構造の改良が検討されている。例えば、非特許文献１や特許文献１では、青色の発光材料を用いた発光素子について開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｍｅｎｇ−Ｈｕａｎ Ｈｏ，Ｙａｏ−Ｓｈａｎ Ｗｕ ａｎｄ Ｃｈｉｎ Ｈ． Ｃｈｅｎ， ２００５ ＳＩＤ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ， Ｖｏｌ．ＸＸＸＶＩ． ｐ８０２−８０５
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２８４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１に記載の発光素子では、発光層に接する層として、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）が用いられている。しかし、発光素子の低駆動電圧化、低消費電力化などを実現するために、さらに良好な特性を有する材料の開発が求められている。
【００１１】
そこで、本明細書等（少なくとも明細書、特許請求の範囲、および図面を含む）において開示する発明の一態様は、正孔注入性・正孔輸送性に優れたカルバゾール誘導体を提供することを目的の一とする。または、熱的安定性に優れたカルバゾール誘導体を提供することを目的の一とする。または、駆動電圧を低減し、消費電力を低減した発光素子を提供することを目的の一とする。または、消費電力が小さい発光装置、電子機器および照明装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
開示する発明の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００１３】
【化１】
【００１４】
一般式（Ｇ１）において、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００１５】
開示する発明の別の一態様は、下記構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００１６】
【化２】
【００１７】
なお、上述のカルバゾール誘導体をＥＬ層に用いて発光素子を構成することができる。また、ＥＬ層中の正孔輸送層に上述のカルバゾール誘導体を含む材料を用いて発光素子を構成することができる。また、ＥＬ層中の正孔注入層に上述のカルバゾール誘導体を含む材料を用いて発光素子を構成することができる。
【００１８】
また、開示する発明の別の一態様は、上記に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置である。また、発光装置を用いて形成されたことを特徴とする電子機器、照明装置である。
【００１９】
なお、本明細書等における発光装置には、画像表示デバイス、発光デバイス、光源などが含まれる。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などが取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰなどの先にプリント配線板が設けられたモジュール、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は、全て発光装置に含まれる。
【発明の効果】
【００２０】
開示する発明の一態様により、正孔注入性・正孔輸送性に優れたカルバゾール誘導体を提供することができる。または、熱的安定性に優れたカルバゾール誘導体を提供することができる。または、駆動電圧を低減し、消費電力を低減した発光素子を提供することができる。または、消費電力が小さい発光装置、電子機器および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】発光素子について説明する図である。
【図２】発光素子について説明する図である。
【図３】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図である。
【図４】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図である。
【図５】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図である。
【図６】電子機器または照明装置について説明する図である。
【図７】照明装置について説明する図である。
【図８】ＰＣＢＡ２Ｐ（略称）の１Ｈ−ＮＭＲチャートである。
【図９】ＰＣＢＡ２Ｐ（略称）の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルである。
【図１０】ＰＣＢＡ２Ｐ（略称）の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルである。
【図１１】発光素子について説明する図である。
【図１２】発光素子の発光スペクトルを示す図である。
【図１３】発光素子の電流密度−輝度特性を示す図である。
【図１４】発光素子の電圧−輝度特性を示す図である。
【図１５】発光素子の輝度−電流効率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体について説明する。
【００２４】
開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体は、一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００２５】
【化３】
【００２６】
一般式（Ｇ１）において、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００２７】
また、開示する発明の別の一態様であるカルバゾール誘導体は、構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００２８】
【化４】
【００２９】
なお、一般式（Ｇ１）におけるＲ１、Ｒ２の具体的な構造としては、構造式（１−１）〜構造式（１−２６）に示す置換基が挙げられる。
【００３０】
【化５】
【００３１】
一般式（Ｇ１）に示されるカルバゾール誘導体の具体例としては、構造式（１００）〜構造式（１４４）に示されるものを挙げることができる。但し、開示する発明の一態様はこれらに限定されない。
【００３２】
【化６】
【００３３】
【化７】
【００３４】
【化８】
【００３５】
【化９】
【００３６】
【化１０】
【００３７】
【化１１】
【００３８】
【化１２】
【００３９】
【化１３】
【００４０】
開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体の合成方法としては、種々のものが考えられる。例えば、以下に示す合成反応によって、下記一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体を合成することができる。なお、カルバゾール誘導体の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
【００４１】
【化１４】
【００４２】
＜一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体の合成方法＞
一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体は、合成スキーム（Ａ−１）および（Ａ−２）のように合成することができる。
【００４３】
＜ステップ１：一般式（Ａ３）で表されるカルバゾール誘導体の合成＞
合成スキーム（Ａ−１）に示すように、一般式（Ａ１）で表されるカルバゾール誘導体と、一般式（Ａ２）で表されるハロゲン化したフェニル化合物とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、または、銅や銅化合物を用いたウルマン反応によりカップリングすることで、一般式（Ａ３）で表されるハロゲン化したカルバゾール誘導体を得ることができる。
【００４４】
【化１５】
【００４５】
合成スキーム（Ａ−１）において、Ｘ１、Ｘ２はハロゲンを表す。ハロゲンは、ヨウ素、臭素が好ましい。
【００４６】
合成スキーム（Ａ−１）において、ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合には、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等のパラジウム触媒を用いることができる。パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。ここで、用いることができる塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【００４７】
合成スキーム（Ａ−１）においてウルマン反応を行う場合には、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物を用いることができる。また、銅化合物の他にも、銅を用いることができる。ここで、用いることができる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度を１００℃以上とすることで、短時間かつ高収率に目的物を得ることができるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンなどを用いることが好ましい。また、反応温度は１５０℃以上とするとさらに好ましく、この場合には、ＤＭＰＵなどを用いることができる。
【００４８】
＜ステップ２：一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体の合成＞
合成スキーム（Ａ−２）に示すように、合成スキーム（Ａ−１）で得られた一般式（Ａ３）で表されるハロゲン化したカルバゾール誘導体と、一般式（Ａ４）で表されるカルバゾール誘導体とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、または、銅や銅化合物を用いたウルマン反応によりカップリングすることで、一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体を得ることができる。
【００４９】
【化１６】
【００５０】
合成スキーム（Ａ−２）において、Ｘ２はハロゲンを表す。ハロゲンは、ヨウ素、臭素が好ましい。また、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。なお、アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００５１】
合成スキーム（Ａ−２）において、ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合には、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等のパラジウム触媒を用いることができる。パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。ここで、用いることができる塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【００５２】
合成スキーム（Ａ−２）においてウルマン反応を行う場合には、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物を用いることができる。また、銅化合物の他にも、銅を用いることができる。ここで、用いることができる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度を１００℃以上とすることで、短時間かつ高収率に目的物を得ることができるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンなどを用いることが好ましい。また、反応温度は１５０℃以上とするとさらに好ましく、この場合には、ＤＭＰＵなどを用いることができる。
【００５３】
＜一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体の合成方法＞
下記一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体は、合成スキーム（Ａ−１）および合成スキーム（Ａ−２）とは異なる方法で合成することができる。ここで、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体は、一般式（Ｇ１）表されるカルバゾール誘導体において、Ｒ１とＲ２が同じ場合に当たる。すなわち、一般式（Ｇ１）には、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体が含まれる。
【００５４】
【化１７】
【００５５】
合成スキーム（Ｂ−１）に示すように、一般式（Ａ１）で表されるカルバゾール誘導体と、一般式（Ａ２）で表されるハロゲン化したフェニル化合物とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、または、銅や銅化合物を用いたウルマン反応によりカップリングすることで、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体を得ることができる。このように、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体の場合には、１ステップで合成を行うことが可能である。
【００５６】
【化１８】
【００５７】
合成スキーム（Ｂ−１）において、Ｘ１、Ｘ２はハロゲンを表す。ハロゲンは、ヨウ素、臭素が好ましい。また、Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。なお、アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００５８】
合成スキーム（Ｂ−１）において、ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合には、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等のパラジウム触媒を用いることができる。パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。ここで、用いることができる塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【００５９】
合成スキーム（Ｂ−１）においてウルマン反応を行う場合には、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物を用いることができる。また、銅化合物の他にも、銅を用いることができる。ここで、用いることができる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度を１００℃以上とすることで、短時間かつ高収率に目的物を得ることができるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンなどを用いることが好ましい。また、反応温度は１５０℃以上とするとさらに好ましく、この場合には、ＤＭＰＵなどを用いることができる。
【００６０】
以上、反応スキームの例について説明したが、開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体は、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、先の実施の形態で説明したカルバゾール誘導体を用いた発光素子の一例について、図面を参照して説明する。
【００６２】
図１に、第１の電極１０１と第２の電極１０３との間に発光層１１３を有するＥＬ層１０２を挟んでなる発光素子の一例を示す。
【００６３】
このような発光素子に対して電圧を印加することにより、第１の電極１０１側から注入された正孔と第２の電極１０３側から注入された電子とが、発光層１１３において再結合し、発光性の有機化合物を励起状態にする。そして、励起状態の有機化合物が基底状態に戻る際に発光する。なお、本実施の形態に示す発光素子において、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。なお、図１に示す構成において、積層順序を逆にしても良いことは言うまでもない。
【００６４】
陽極として機能する第１の電極１０１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、またはこれらの混合物などの材料を用いて形成することが好ましい。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）、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。この他、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）等を用いても良い。
【００６５】
ただし、ＥＬ層１０２のうち、第１の電極１０１に接する層が、有機化合物と電子受容体（アクセプター）との複合材料を用いて形成される場合には、第１の電極１０１に用いる物質は、仕事関数の大小により制限を受けることはない。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等を用いることもできる。
【００６６】
なお、第１の電極１０１は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。
【００６７】
第１の電極１０１上に形成されるＥＬ層１０２は、正孔注入性の高い物質を含む正孔注入層１１１、正孔輸送性の高い物質を含む正孔輸送層１１２、発光層１１３などを有しており、また、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を含んで形成される。ＥＬ層１０２の一部には公知の物質を用いることが可能であり、低分子系化合物または高分子系化合物のいずれを用いても良い。なお、ＥＬ層１０２を形成する物質は、無機化合物を一部に含んでいても良い。
【００６８】
また、ＥＬ層１０２は、他にも、電子輸送性の高い物質を含む電子輸送層１１４、電子注入性の高い物質を含む電子注入層１１５などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【００６９】
正孔注入層１１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることができる。先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることで、発光素子の駆動電圧を低減し、また、消費電力を低減することができる。
【００７０】
正孔注入性の高い物質としては、他にも、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物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）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【００７１】
また、低分子の有機化合物である４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【００７２】
また、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることができる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【００７３】
また、正孔注入層１１１として、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料（正孔輸送性の高い物質）を用いることが好ましい。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。ただし、電子の輸送性よりも正孔の輸送性が高い物質であれば、特に限定して解釈する必要はない。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物の例を具体的に列挙する。
【００７４】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、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）、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。
【００７５】
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−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）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いても良い。
【００７６】
また、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を用いても良い。
【００７７】
また、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることができる。
【００７８】
複合材料に用いることのできる電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物などがある。周期表における第４族〜第８族に属する金属の酸化物を用いても良い。例えば、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く、好適である。中でも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。
【００７９】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いた複合材料を、正孔注入層１１１に用いてもよい。
【００８０】
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることができる。先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることで、発光素子の駆動電圧を低減し、また、消費電力を低減することができる。
【００８１】
正孔輸送性の高い物質としては、他にも、ＮＰＢ、ＴＰＤ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物がある。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。ただし、電子の輸送性よりも正孔の輸送性が高い物質であれば、他の物質を用いても良い。なお、正孔輸送層１１２は、単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。
【００８２】
また、正孔輸送層１１２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００８３】
なお、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体は、正孔注入層１１１に用いても良いし、正孔輸送層１１２に用いても良い。少なくとも、正孔注入層１１１または正孔輸送層１１２のいずれかが、上述のカルバゾール誘導体を含むことで発光素子の正孔注入性または正孔輸送性が向上する。これにより、発光素子の駆動電圧を低減し、または、消費電力を低減するという課題を解決することができる。なお、正孔注入層１１１や正孔輸送層１１２は、それぞれ単層構造としても良いし、２層以上の積層構造としても良い。
【００８４】
発光層１１３は、発光性の物質を含む層である。発光性の物質については特に制限されることなく用いることができる。例えば、蛍光を発光する蛍光材料としては、クマリン６やクマリン５４５Ｔなどのクマリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンやＮ、Ｎ’−ジフェニルキナクリドンなどのキナクリドン誘導体、Ｎ−フェニルアクリドンやＮ−メチルアクリドンなどのアクリドン誘導体、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰｈＡ）、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）などの縮合芳香族化合物、４−ジシアノメチレン−２−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−６−メチル−４Ｈ−ピランなどのピラン誘導体、４−（２，２−ジフェニルビニル）トリフェニルアミン、９−（４−｛Ｎ−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−１０−フェニルアントラセン（略称：ＹＧＡＰＡ）、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）などのアミン誘導体などが挙げられる。燐光を発光する燐光材料としては、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｛２−（ｐ−トリル）ピリジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｔｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス｛２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス｛２−（４、６−ジフルオロフェニル）ピリジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）などのイリジウム錯体、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金錯体（ｐｔ（ＯＥＰ））などの白金錯体、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリントリス（２−テノイルトリフルオロアセトナト）ユーロピウム（ＩＩＩ）などの希土類錯体などが挙げられる。
【００８５】
また、発光層１１３は上述した発光性の物質を分散させて構成してもよい。発光性の物質を分散させるための物質は特に制限されないが、発光性の物質よりもＬＵＭＯ準位が高く、ＨＯＭＯ準位が低い物質であることが好ましい。具体的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ２）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、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）、２−（４−｛Ｎ−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＹＧＡＯ１１）等を用いることができる。また、発光性の物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
【００８６】
電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層１１４には、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）、ＢＡｌｑ、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）などの金属錯体を用いることができる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物を用いることもできる。また、ポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）、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）のような高分子化合物を用いても良い。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、正孔の輸送性よりも電子の輸送性が高い物質であれば、他の物質を用いても良い。
【００８７】
また、電子輸送層１１４は、単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。
【００８８】
電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層１１５には、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）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述の電子輸送層１１４を構成する物質を用いても良い。
【００８９】
電子注入層１１５には、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、上記の有機化合物は、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、例えば、上述した電子輸送層１１４を構成する物質を用いることができる。電子供与体は、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等を用いると良い。また、アルカリ金蔵酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等を用いると良い。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【００９０】
なお、上述した正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００９１】
陰極として機能する第２の電極１０３は、仕事関数の小さい（好ましくは３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物などの材料を用いて形成することが好ましい。具体的には、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、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、またはこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、またはこれらを含む合金の他、Ａｌや銀などを用いることができる。
【００９２】
ただし、ＥＬ層１０２のうち、第２の電極１０３に接する層が、上述の有機化合物と電子供与体（ドナー）との複合材料を用いて形成される場合には、仕事関数の大小により制限を受けることはない。例えば、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素または酸化珪素を含有する酸化インジウム−酸化スズなど、様々な導電性材料を用いることができる。
【００９３】
なお、第２の電極１０３を形成する方法としては、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塗布法やインクジェット法を用いても良い。
【００９４】
上述の発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０３との電位差により生じた電子と正孔が、ＥＬ層１０２において再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０３のいずれか一方または両方を介して外部に取り出される。このため、第１の電極１０１または第２の電極１０３のいずれか一方、または両方が透光性を有している。
【００９５】
なお、本実施の形態で示した発光素子を用いて、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって発光素子の駆動が制御されるアクティブマトリクス型の発光装置を作製することができる。
【００９６】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合において、そのＴＦＴの構造は特に限定されない。また、ｎ型またはｐ型のいずれのＴＦＴを用いても良い。さらに、ＴＦＴに用いられる半導体材料についても特に限定されない。例えば、シリコン系の半導体材料（非晶質、結晶性、単結晶いずれも含む）、ゲルマニウム系の半導体材料、カルコゲナイド系の半導体材料、その他の各種半導体材料を用いることができる。もちろん、酸化物半導体材料を用いても良い。
【００９７】
本実施の形態では、上述のカルバゾール誘導体を用いて正孔注入層１１１または正孔輸送層１１２を形成している。このため、発光素子の正孔注入性または正孔輸送性が向上し、駆動電圧が低減され、また、消費電力が低減された発光素子を提供することができる。
【００９８】
本実施の形態は、先の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【００９９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ＥＬ層を複数有する発光素子（以下、積層型素子という）について、図面を参照して説明する。
【０１００】
図２に、第１の電極２０１と第２の電極２０４との間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２、第２のＥＬ層２０３）を有する積層型の発光素子を示す。なお、本実施の形態では、ＥＬ層を２層有する場合について示すが、３層以上としても良い。
【０１０１】
本実施の形態において、第１の電極２０１は陽極として機能し、第２の電極２０４は陰極として機能する。なお、第１の電極２０１および第２の電極２０４は、先の実施の形態の電極と同様の構成とすることができる。また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２、第２のＥＬ層２０３）は、先の実施の形態で示したＥＬ層と同様の構成としても良いが、いずれかが異なる構成であっても良い。すなわち、第１のＥＬ層２０２と第２のＥＬ層２０３は、同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
【０１０２】
また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２、第２のＥＬ層２０３）の間には、電荷発生層２０５が設けられている。電荷発生層２０５は、第１の電極２０１と第２の電極２０４に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第１の電極２０１に第２の電極２０４よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層２０５から第１のＥＬ層２０２に電子が注入され、第２のＥＬ層２０３に正孔が注入される。
【０１０３】
なお、電荷発生層２０５は、光の取り出し効率の点から、透光性を有することが好ましい。また、電荷発生層２０５の導電率は、第１の電極２０１や第２の電極２０４の導電率より低くとも構わない。
【０１０４】
電荷発生層２０５は、正孔輸送性の高い有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを含む構成であっても良いし、電子輸送性の高い有機化合物と電子供与体（ドナー）とを含む構成であっても良い。また、これらの両方が積層された構成であっても良い。つまり、電荷発生層２０５にも、先の実施の形態で示したカルバゾール誘導体を用いることができる。
【０１０５】
正孔輸送性の高い有機化合物や電子受容体の詳細については、先の実施の形態の記載を参照することができる。また、同様に、電子輸送性の高い有機化合物や電子供与体の詳細については、先の実施の形態の記載を参照することができる。
【０１０６】
上述の材料を用いて電荷発生層２０５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。このため、発光素子の低消費電力化につながる。
【０１０７】
また、本実施の形態に係る発光素子のように、複数のＥＬ層を電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度化を実現することができる。このため、高輝度かつ長寿命な発光素子を実現できる。
【０１０８】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体としての発光色を制御することができる。例えば、２層のＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係にすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある光を混合すると、白色光を得ることができる。これは、３層以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
【０１０９】
なお、本実施の形態に示す構成は、先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。
【０１１０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、開示する発明の一態様として、発光素子を用いたパッシブマトリクス型の発光装置、およびアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
【０１１１】
図３および図４にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１１２】
パッシブマトリクス型（単純マトリクス型ともいう）の発光装置は、ストライプ状（帯状）の複数の陽極と、ストライプ状の複数の陰極とが互いに直交するように設けられ、その交差部に発光層が形成された構成を有している。このため、選択された（電圧が印加された）陽極と選択された陰極との交点にあたる発光層（以下、画素と呼ぶ）が点灯することになる。
【０１１３】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、封止前における画素部の上面を示す図であり、図３（Ｄ）は、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’における断面を示す図である。
【０１１４】
基板３０１上には、下地絶縁層として絶縁層３０２が形成されている。なお、下地絶縁層は必須の構成ではないから、必要に応じて形成すればよい。絶縁層３０２上には、第１の電極３０３が等間隔に複数配置されている（図３（Ａ）参照）。
【０１１５】
また、第１の電極３０３上には、各画素に対応する領域に開口部を有する隔壁３０４が設けられている。開口部を有する隔壁３０４は、有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）や無機材料（アルキル基を含むＳｉＯｘなど）などで構成されている。なお、各画素に対応する開口部３０５が発光領域となる（図３（Ｂ）参照）。
【０１１６】
隔壁３０４上には、第１の電極３０３と交差する複数の隔壁３０６が設けられている（図３（Ｃ）参照）。複数の隔壁３０６は、それぞれ逆テーパー状になっており、互いに平行に配置される。
【０１１７】
第１の電極３０３上の、隔壁３０６が形成されていない領域には、ＥＬ層３０７と、第２の電極３０８とが順に設けられている（図３（Ｄ）参照）。ここで、ＥＬ層３０７と、第２の電極３０８とは複数に分離され、それぞれ電気的に独立したものになっている。このような構造のＥＬ層３０７および第２の電極３０８は、隔壁３０６の高さを、ＥＬ層３０７の膜厚と第２の電極３０８の膜厚の合計より大きくすることで形成することができる。
【０１１８】
第２の電極３０８は、第１の電極３０３と交差する方向に伸長している。なお、隔壁３０６上にもＥＬ層３０７と同一の材料層および第２の電極３０８と同一の材料層が形成されるが、これらと、ＥＬ層３０７および第２の電極３０８とは分断されている。
【０１１９】
なお、本実施の形態における第１の電極３０３および第２の電極３０８は、いずれが陽極であり、いずれが陰極であるかを問わない。電極の極性に応じて、ＥＬ層３０７を構成する積層構造を適宜調整すればよい。
【０１２０】
また、基板３０１を封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。封止は、シール材などの接着剤を用いて、基板３０１と、封止缶や封止材とを貼り合わせることで行われる。このような封止によって、発光素子の劣化を抑制することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガス、乾燥材（乾燥剤）などを封入してもよい。乾燥材を封入する場合には、微量な水分が除去されるため、水分による発光素子の劣化が抑制される。なお、乾燥材としては、化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。具体的には、例えば、酸化カルシウムや酸化バリウムなど、アルカリ土類金属の酸化物を用いることができる。その他、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【０１２１】
次に、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示すパッシブマトリクス型の発光装置に、ＦＰＣなどを実装した場合の構成を図４に示す。
【０１２２】
図４の画素部においては、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。なお、図３における第１の電極３０３は、図４における走査線４０３に相当し、図３における第２の電極３０８は、図４におけるデータ線４０８に相当し、図３における隔壁３０６は、図４における隔壁４０６に相当する。データ線４０８と走査線４０３の間には、ＥＬ層が形成されており、領域４０５が１画素となる。
【０１２３】
なお、走査線４０３は、その端部で接続配線４０９と電気的に接続され、接続配線４０９は、入力端子４１０を介してＦＰＣ４１１ｂに接続される。また、データ線４０８は、入力端子４１２を介してＦＰＣ４１１ａに接続される。
【０１２４】
光の取り出し面などには、偏光板、円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタ、反射防止膜などの光学フィルムを設けても良い。また、光の取り出し面や各種フィルムの表面に処理を施しても良い。例えば、表面に微細な凹凸を形成することで、反射光を散乱させて映り込みを低減することが可能である。
【０１２５】
なお、図４では、駆動回路を有するＩＣチップを基板上に設けない例を示したが、基板上にＩＣチップを実装させてもよい。ＩＣチップの実装方法としては、ＣＯＧ方式やワイヤボンディング方式、ＴＣＰなどを用いることができる。
【０１２６】
図５に、アクティブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１２７】
図５（Ａ）は発光装置の上面を示す図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）中の鎖線Ａ−Ａ’における断面を示す図である。
【０１２８】
本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板５０１上に設けられた画素部５０２と、駆動回路部５０３（ソース側駆動回路）と、駆動回路部５０４（ゲート側駆動回路）とを有する。画素部５０２、駆動回路部５０３、および駆動回路部５０４は、シール材５０５によって、素子基板５０１と封止基板５０６との間に封止されている（図５（Ａ）参照）。
【０１２９】
また、素子基板５０１上には、外部入力端子を接続するための引き回し配線５０７が設けられている。なお、ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を設ける例を示している。図５においては、ＦＰＣ５０８のみを示しているが、ＦＰＣ５０８にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書等における発光装置は、発光装置本体のみに限らず、ＦＰＣやＰＷＢなどが取り付けられた状態をも含む。
【０１３０】
駆動回路部５０３にはｎチャネル型ＴＦＴ５０９とｐチャネル型ＴＦＴ５１０とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成されている（図５（Ｂ）参照）。もちろん、回路構成はこれに限定されず、ＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路、ＮＭＯＳ回路など、各種回路を適用することができる。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成した駆動回路一体型を示しているが、これに限定して解釈する必要は無い。外部に駆動回路を形成することもできる。なお、図５（Ｂ）では、ソース側駆動回路である駆動回路部５０３と、画素部５０２のみを例示している。
【０１３１】
画素部５０２は、スイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２と、電流制御用ＴＦＴ５１２の電極（ソース電極またはドレイン電極）に電気的に接続された陽極５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極５１３の端部を覆うように絶縁物５１４が形成されている。なお、絶縁物５１４としては、光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型の材料、または光によってエッチャントに溶解性となるポジ型の材料のいずれを使用しても良い。また、有機化合物に限らず、酸化シリコンや酸化窒化シリコンなどの無機化合物を用いることもできる。
【０１３２】
絶縁物５１４の上端部または下端部は、所定の曲率半径を有する曲面形状を有していることが好ましい。曲面形状を有することにより、絶縁物５１４の上方に形成される膜の被覆性を向上させることができる。例えば、絶縁物５１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いる場合には、絶縁物５１４の上端部を、０．２μｍ〜３μｍの曲率半径を有する曲面形状とすることが好ましい。
【０１３３】
陽極５１３上には、ＥＬ層５１５および陰極５１６が積層形成されている。ここで、陽極５１３をＩＴＯ膜とし、陽極５１３と接続する電流制御用ＴＦＴ５１２の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜の積層膜、または、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の積層膜を適用すると、ＩＴＯ膜とのオーミックコンタクトが可能であり、配線としての抵抗も低く抑えることができる。なお、ここでは図示しないが、陰極５１６は外部入力端子であるＦＰＣ５０８に電気的に接続されている。
【０１３４】
なお、ＥＬ層５１５には、少なくとも発光層が設けられている。また、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを設けてもよい。陽極５１３、ＥＬ層５１５および陰極５１６の積層構造で、発光素子５１７が形成されている。
【０１３５】
また、図５（Ｂ）に示す断面では、一つの発光素子５１７を示しているが、画素部５０２においては、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。なお、画素部５０２に３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子を選択的に設けることで、フルカラー表示が可能となる。カラーフィルタと組み合わせてフルカラー表示を可能にしても良い。
【０１３６】
発光素子５１７は、素子基板５０１、封止基板５０６、およびシール材５０５で囲まれた空間５１８に設けられている。なお、空間５１８には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される構成の他、シール材５０５などの他の材料が充填される構成を含む。
【０１３７】
シール材５０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。素子基板５０１や封止基板５０６に用いる材料としては、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等からなるプラスチック基板などを用いることができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態に示す構成は、先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。
【０１３９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、開示する発明の一態様である発光装置を用いて完成させた様々な電子機器または照明装置の例について、図６、図７を用いて説明する。
【０１４０】
発光装置を適用した電子機器としては、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、デジタルビデオカメラ、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を挙げることができる。これらの電子機器または照明装置の具体例を図６に示す。
【０１４１】
図６（Ａ）は、テレビジョン装置６１００の一例を示している。テレビジョン装置６１００は、筐体６１０１に表示部６１０３が組み込まれている。表示部６１０３により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部６１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド６１０５により筐体６１０１を支持した構成を示している。
【０１４２】
テレビジョン装置６１００の操作は、筐体６１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機６１１０により行うことができる。リモコン操作機６１１０が備える操作キー６１０９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６１０３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６１１０に、当該リモコン操作機６１１０から出力する情報を表示する表示部６１０７を設ける構成としてもよい。
【０１４３】
なお、テレビジョン装置６１００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。
【０１４４】
図６（Ｂ）はコンピュータの一例を示しており、当該コンピュータは、本体６２０１、筐体６２０２、表示部６２０３、キーボード６２０４、外部接続ポート６２０５、マウス６２０６等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部６２０３に用いることにより作製される。
【０１４５】
図６（Ｃ）は携帯型遊技機の一例を示しており、当該携帯型遊技機は、筐体６３０１と筐体６３０２の２つの筐体で構成されており、連結部６３０３により、開閉可能に連結されている。筐体６３０１には表示部６３０４が組み込まれ、筐体６３０２には表示部６３０５が組み込まれている。また、図６（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部６３０６、記録媒体挿入部６３０７、ＬＥＤランプ６３０８、入力手段（操作キー６３０９、接続端子６３１０、センサ６３１１（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、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン６３１２）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６３０４および表示部６３０５の両方、または一方に発光装置を用いていればよい。図６（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また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６（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。
【０１４６】
図６（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機６４００は、筐体６４０１に組み込まれた表示部６４０２の他、操作ボタン６４０３、外部接続ポート６４０４、スピーカ６４０５、マイク６４０６などを備えている。なお、携帯電話機６４００は、発光装置を表示部６４０２に用いている。
【０１４７】
図６（Ｄ）に示す携帯電話機６４００は、表示部６４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話をかける、メールを作成する、などの操作は、表示部６４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１４８】
表示部６４０２の表示画面（表示画像）には主として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る。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。
【０１４９】
例えば、電話を掛ける、メールを作成する、等の場合には、表示部６４０２を文字の入力を主とする文字入力モード（第２のモード）とし、文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部６４０２には、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。
【０１５０】
また、携帯電話機６４００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６４００の向きを判断して、表示部６４０２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。
【０１５１】
また、画面モードの切り替えは、表示部６４０２を触れること、または筐体６４０１の操作ボタン６４０３の操作などにより行われる。また、表示部６４０２に表示される画像の種類によって切り替えを行うようにしても良い。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（第１のモード）、テキストデータであれば入力モード（第２のモード）に切り替える。
【０１５２】
また、表示部６４０２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（第１のモード）から表示モード（第２のモード）に切り替えるなどの制御を行っても良い。
【０１５３】
表示部６４０２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６４０２に掌や指を触れて、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。
【０１５４】
図６（Ｅ）は卓上用の照明装置であり、照明部６５０１、傘６５０２、可変アーム６５０３、支柱６５０４、台６５０５、電源６５０６を含む。なお、上記照明装置は、発光装置を照明部６５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には天井固定型の照明装置または壁掛け型の照明装置なども含まれる。
【０１５５】
図７は、発光装置を、室内の照明装置７０１として用いた例である。発光装置は大面積化が可能であるため、大型の照明装置として用いることができる。その他、ロール型の照明装置７０２として用いても良い。また、室内の照明装置７０１を備えた部屋で、図６（Ｅ）で説明した卓上用の照明装置７０３を併用してもよい。
【０１５６】
先の実施の形態において説明した発光装置などを適用することで、上述のような電子機器、照明装置などを提供することができる。このように、発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる電子機器、照明装置などに適用することが可能である。
【０１５７】
なお、本実施の形態に示す構成は、先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】
【０１５８】
本実施例では、構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）の合成方法について具体的に説明する。
【０１５９】
【化１９】
【０１６０】
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）の合成スキームを（Ｃ−１）に示す。
【０１６１】
【化２０】
【０１６２】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）ジフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ）２．０ｇ（４．９ｍｍｏｌ）、１，４−ジブロモベンゼン０．５７ｇ（２．４ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド２．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン５０ｍＬ、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．３０ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気し、脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．１０ｇを加えた。この混合物を、８０℃で１０時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、反応混合物を約１Ｌのトルエンに加え９０℃で加熱撹拌し、析出した固体を溶解させた。この懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、粉末状白色固体を収量１．９ｇ、収率８８％で得た。
【０１６３】
得られた白色固体１．４ｇの昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７．０Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３７５℃で２０時間行った。収量１．１ｇで収率は７９％であった。
【０１６４】
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この化合物が、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）であることを確認した。
【０１６５】
得られた化合物の１Ｈ ＮＭＲデータを次に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝６．９８−７．６５（ｍ，４２Ｈ）、８．１６（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，２Ｈ）、８．３２（ｓ，２Ｈ）
【０１６６】
また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す。なお、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）における６．５ｐｐｍ〜９．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０１６７】
ＰＣＢＡ２Ｐのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図９に示す。また、ＰＣＢＡ２Ｐの薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図１０に示す。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製して測定を行った。溶液についての吸収スペクトルは石英セルにトルエンのみを入れて測定したものを、薄膜についての吸収スペクトルは石英基板のスペクトルを差し引いたものを、図９および図１０に示した。図９および図１０において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を表す。トルエン溶液の場合には、３３３ｎｍ付近に吸収が見られ、最大発光波長は４１２ｎｍ（励起波長３３３ｎｍ）であった。また、薄膜の場合には、３４２ｎｍ付近に吸収が見られ、最大発光波長は４２７ｎｍ（励起波長３７１ｎｍ）であった。
【０１６８】
また、ＰＣＢＡ２Ｐの薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、図１０に示したＰＣＢＡ２Ｐの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＢＡ２ＰのＨＯＭＯ準位は、−５．１８ｅＶであり、エネルギーギャップは、３．１２ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．０６ｅＶであった。
【０１６９】
また、得られたＰＣＢＡ２Ｐに対して、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、パーキンエルマー製、型番：Ｐｙｒｉｓ１ ＤＳＣ）を用いてＰＣＢＡ２Ｐのガラス転移温度を測定した結果、１４７℃であった。この結果から、ＰＣＢＡ２Ｐは良好な熱物性を有する材料であることが分かった。
【０１７０】
また、ＰＣＢＡ２Ｐの一重項状態の最安定構造を、密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いて計算した。ＤＦＴの全エネルギーは、ポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギー、その他、複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を、電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数）で近似しているため、高い計算精度が得られる。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＰＷ９１を用いて、交換相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、６−３１１Ｇ（ｄ，ｐ）（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）を全ての原子に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、炭素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数が加えられている。
【０１７１】
なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【０１７２】
計算の結果、ＰＣＢＡ２ＰのＨＯＭＯ準位は−４．７５ｅＶであった。比較のため、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位を同様の計算により求めたところ、−４．９７ｅＶであった。ＮＰＢよりもＰＣＢＡ２Ｐの方が、０．２２ｅＶ浅くなっており、ホール注入材料として優れていることが分かる。
【実施例２】
【０１７３】
本実施例では、先の実施の形態に記載のカルバゾール誘導体を正孔輸送層に用いた発光素子の作製方法、および素子特性の測定結果を示す。具体的には、実施例１で説明したＮ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）を正孔輸送層に用いて形成した発光素子について示す。なお、比較として、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）を正孔輸送層に用いて形成した発光素子（比較素子）についても併せて示す。
【０１７４】
なお、本実施例における発光素子の構造は、図１１に示すものであり、正孔輸送層である第２の層１１１２に上述のカルバゾール誘導体を用いている。本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０１７５】
【化２１】
【０１７６】
まず、ガラス基板である基板１１００上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１７７】
次に、第１の電極１１０１上に複数の層が積層されたＥＬ層１１０２を形成する。本実施例において、ＥＬ層１１０２は、正孔注入層である第１の層１１１１、正孔輸送層である第２の層１１１２、発光層である第３の層１１１３、電子輸送層である第４の層１１１４、電子注入層である第５の層１１１５が順次積層された構造を有している。
【０１７８】
第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１１１１を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率が、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１７９】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の層１１１１上に、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）を１０ｎｍ、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）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜して、正孔輸送層である第２の層１１１２を形成した。
【０１８０】
比較素子では、ＰＣＢＡ２Ｐに代えて、ＮＰＢを用いた。つまり、比較素子においては、ＮＰＢを３０ｎｍの膜厚で成膜することにより、第２の層１１１２が形成された。
【０１８１】
次に、第２の層１１１２上に、発光層である第３の層１１１３を形成した。ここでは、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）とを共蒸着することにより、発光層である第３の層１１１３を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率が、重量比で１：０．１＝（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０１８２】
さらに、第３の層１１１３上に抵抗加熱による蒸着法を用いて、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、電子輸送層である第４の層１１１４を形成した。
【０１８３】
そして、第４の層１１１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１１１５を形成した。
【０１８４】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１１０３を形成した。
【０１８５】
以上により得られた発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐを使用）および比較素子（ＮＰＢを使用）に対して、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃）に保たれた雰囲気で行った。
【０１８６】
また、電流を１（ｍＡ）としたときの発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）の発光スペクトルを図１２に示す。図１２において、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）を表している。図１２に示すとおり、作製した発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）からは、発光層におけるＰＣＢＡＰＡに由来する青色の発光が観測された。なお、発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）において、電圧４．２（Ｖ）での発光色のＣＩＥ座標は（ｘ＝０．１５３８、ｙ＝０．１８１８）であり、比較素子（ＮＰＢ）において、電圧４．４（Ｖ）での発光色のＣＩＥ座標は（ｘ＝０．１５４６、ｙ＝０．１７３４）であった。
【０１８７】
発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）の電流密度−輝度特性を図１３に、電圧−輝度特性を図１４に、輝度−電流効率特性を図１５に示す。図１３では、縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸が電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、図１４では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸が電圧（Ｖ）を表し、図１５では、縦軸が電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。なお、発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）の電流効率はそれぞれ、４．５（ｃｄ／Ａ）、３．６（ｃｄ／Ａ）であり、外部量子効率はそれぞれ、３．２（％）、２．７（％）であった。このことから、上述のカルバゾール誘導体を用いる場合には、ＮＰＢを用いる場合と比較して、効率が向上することが分かる。
【０１８８】
以上のように、本実施の形態において作製した発光素子は比較対象であるＮＰＢを用いた発光素子と比較して、大幅に効率が向上されている。このことから、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を正孔輸送層に用いることで、駆動電圧および消費電力を大幅に低減できることが分かる。
【符号の説明】
【０１８９】
１０１ 電極
１０２ ＥＬ層
１０３ 電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
２０１ 電極
２０２ ＥＬ層
２０３ ＥＬ層
２０４ 電極
２０５ 電荷発生層
３０１ 基板
３０２ 絶縁層
３０３ 電極
３０４ 隔壁
３０５ 開口部
３０６ 隔壁
３０７ ＥＬ層
３０８ 電極
４０３ 走査線
４０５ 領域
４０６ 隔壁
４０８ データ線
４０９ 接続配線
４１０ 入力端子
４１１ａ ＦＰＣ
４１１ｂ ＦＰＣ
４１２ 入力端子
５０１ 素子基板
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部
５０４ 駆動回路部
５０５ シール材
５０６ 封止基板
５０７ 配線
５０８ ＦＰＣ
５０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
５１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 陽極
５１４ 絶縁物
５１５ ＥＬ層
５１６ 陰極
５１７ 発光素子
５１８ 空間
７０１ 照明装置
７０２ 照明装置
７０３ 卓上照明器具
１１００ 基板
１１０１ 電極
１１０２ ＥＬ層
１１０３ 電極
１１１１ 第１の層
１１１２ 第２の層
１１１３ 第３の層
１１１４ 第４の層
１１１５ 第５の層
６１００ テレビジョン装置
６１０１ 筐体
６１０３ 表示部
６１０５ スタンド
６１０７ 表示部
６１０９ 操作キー
６１１０ リモコン操作機
６２０１ 本体
６２０２ 筐体
６２０３ 表示部
６２０４ キーボード
６２０５ 外部接続ポート
６２０６ マウス
６３０１ 筐体
６３０２ 筐体
６３０３ 連結部
６３０４ 表示部
６３０５ 表示部
６３０６ スピーカ部
６３０７ 記録媒体挿入部
６３０８ ＬＥＤランプ
６３０９ 操作キー
６３１０ 接続端子
６３１１ センサ
６３１２ マイクロフォン
６４００ 携帯電話機
６４０１ 筐体
６４０２ 表示部
６４０３ 操作ボタン
６４０４ 外部接続ポート
６４０５ スピーカ
６４０６ マイク
６５０１ 照明部
６５０２ 傘
６５０３ 可変アーム
６５０４ 支柱
６５０５ 台
６５０６ 電源
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、カルバゾール誘導体、カルバゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、電子機器および照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光が得られる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適である。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、容易に面光源を得ることができる。このような特徴は、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ものであり、利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別される。発光性の物質に有機化合物を用いる場合の発光メカニズムは次の通りである。まず、発光素子に電圧を印加する。これにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、発光性の有機化合物が励起状態を形成する。そして、励起状態が基底状態に戻る際のキャリア（電子および正孔）の再結合により発光する。
【０００６】
上述のメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態には、一重項励起状態と三重項励起状態が存在し、一重項励起状態（Ｓ＊）からの発光が蛍光、三重項励起状態（Ｔ＊）からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると言われている。
【０００７】
このような発光素子には、材料や素子構造に依存する問題が多く、その素子特性を向上させるために、材料開発や素子構造の改良が検討されている。例えば、非特許文献１や特許文献１では、青色の発光材料を用いた発光素子について開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｍｅｎｇ−Ｈｕａｎ Ｈｏ，Ｙａｏ−Ｓｈａｎ Ｗｕ ａｎｄ Ｃｈｉｎ Ｈ． Ｃｈｅｎ， ２００５ ＳＩＤ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ， Ｖｏｌ．ＸＸＸＶＩ． ｐ８０２−８０５
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２８４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１に記載の発光素子では、発光層に接する層として、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）が用いられている。しかし、発光素子の低駆動電圧化、低消費電力化などを実現するために、さらに良好な特性を有する材料の開発が求められている。
【００１１】
そこで、本明細書等（少なくとも明細書、特許請求の範囲、および図面を含む）において開示する発明の一態様は、正孔注入性・正孔輸送性に優れたカルバゾール誘導体を提供することを目的の一とする。または、熱的安定性に優れたカルバゾール誘導体を提供することを目的の一とする。または、駆動電圧を低減し、消費電力を低減した発光素子を提供することを目的の一とする。または、消費電力が小さい発光装置、電子機器および照明装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
開示する発明の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００１３】
【化１】
【００１４】
一般式（Ｇ１）において、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００１５】
開示する発明の別の一態様は、下記構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００１６】
【化２】
【００１７】
なお、上述のカルバゾール誘導体をＥＬ層に用いて発光素子を構成することができる。また、ＥＬ層中の正孔輸送層に上述のカルバゾール誘導体を含む材料を用いて発光素子を構成することができる。また、ＥＬ層中の正孔注入層に上述のカルバゾール誘導体を含む材料を用いて発光素子を構成することができる。
【００１８】
また、開示する発明の別の一態様は、上記に記載の発光素子を用いて形成されたことを特徴とする発光装置である。また、発光装置を用いて形成されたことを特徴とする電子機器、照明装置である。
【００１９】
なお、本明細書等における発光装置には、画像表示デバイス、発光デバイス、光源などが含まれる。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などが取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰなどの先にプリント配線板が設けられたモジュール、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は、全て発光装置に含まれる。
【発明の効果】
【００２０】
開示する発明の一態様により、正孔注入性・正孔輸送性に優れたカルバゾール誘導体を提供することができる。または、熱的安定性に優れたカルバゾール誘導体を提供することができる。または、駆動電圧を低減し、消費電力を低減した発光素子を提供することができる。または、消費電力が小さい発光装置、電子機器および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】発光素子について説明する図である。
【図２】発光素子について説明する図である。
【図３】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図である。
【図４】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図である。
【図５】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図である。
【図６】電子機器または照明装置について説明する図である。
【図７】照明装置について説明する図である。
【図８】ＰＣＢＡ２Ｐ（略称）の１Ｈ−ＮＭＲチャートである。
【図９】ＰＣＢＡ２Ｐ（略称）の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルである。
【図１０】ＰＣＢＡ２Ｐ（略称）の紫外・可視吸収スペクトルおよび発光スペクトルである。
【図１１】発光素子について説明する図である。
【図１２】発光素子の発光スペクトルを示す図である。
【図１３】発光素子の電流密度−輝度特性を示す図である。
【図１４】発光素子の電圧−輝度特性を示す図である。
【図１５】発光素子の輝度−電流効率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体について説明する。
【００２４】
開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体は、一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００２５】
【化３】
【００２６】
一般式（Ｇ１）において、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００２７】
また、開示する発明の別の一態様であるカルバゾール誘導体は、構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体である。
【００２８】
【化４】
【００２９】
なお、一般式（Ｇ１）におけるＲ１、Ｒ２の具体的な構造としては、構造式（１−１）〜構造式（１−２６）に示す置換基が挙げられる。
【００３０】
【化５】
【００３１】
一般式（Ｇ１）に示されるカルバゾール誘導体の具体例としては、構造式（１００）〜構造式（１４４）に示されるものを挙げることができる。但し、開示する発明の一態様はこれらに限定されない。
【００３２】
【化６】
【００３３】
【化７】
【００３４】
【化８】
【００３５】
【化９】
【００３６】
【化１０】
【００３７】
【化１１】
【００３８】
【化１２】
【００３９】
【化１３】
【００４０】
開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体の合成方法としては、種々のものが考えられる。例えば、以下に示す合成反応によって、下記一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体を合成することができる。なお、カルバゾール誘導体の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
【００４１】
【化１４】
【００４２】
＜一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体の合成方法＞
一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体は、合成スキーム（Ａ−１）および（Ａ−２）のように合成することができる。
【００４３】
＜ステップ１：一般式（Ａ３）で表されるカルバゾール誘導体の合成＞
合成スキーム（Ａ−１）に示すように、一般式（Ａ１）で表されるカルバゾール誘導体と、一般式（Ａ２）で表されるハロゲン化したフェニル化合物とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、または、銅や銅化合物を用いたウルマン反応によりカップリングすることで、一般式（Ａ３）で表されるハロゲン化したカルバゾール誘導体を得ることができる。
【００４４】
【化１５】
【００４５】
合成スキーム（Ａ−１）において、Ｘ１、Ｘ２はハロゲンを表す。ハロゲンは、ヨウ素、臭素が好ましい。
【００４６】
合成スキーム（Ａ−１）において、ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合には、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等のパラジウム触媒を用いることができる。パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。ここで、用いることができる塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【００４７】
合成スキーム（Ａ−１）においてウルマン反応を行う場合には、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物を用いることができる。また、銅化合物の他にも、銅を用いることができる。ここで、用いることができる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度を１００℃以上とすることで、短時間かつ高収率に目的物を得ることができるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンなどを用いることが好ましい。また、反応温度は１５０℃以上とするとさらに好ましく、この場合には、ＤＭＰＵなどを用いることができる。
【００４８】
＜ステップ２：一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体の合成＞
合成スキーム（Ａ−２）に示すように、合成スキーム（Ａ−１）で得られた一般式（Ａ３）で表されるハロゲン化したカルバゾール誘導体と、一般式（Ａ４）で表されるカルバゾール誘導体とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、または、銅や銅化合物を用いたウルマン反応によりカップリングすることで、一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体を得ることができる。
【００４９】
【化１６】
【００５０】
合成スキーム（Ａ−２）において、Ｘ２はハロゲンを表す。ハロゲンは、ヨウ素、臭素が好ましい。また、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。なお、アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００５１】
合成スキーム（Ａ−２）において、ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合には、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等のパラジウム触媒を用いることができる。パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。ここで、用いることができる塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【００５２】
合成スキーム（Ａ−２）においてウルマン反応を行う場合には、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物を用いることができる。また、銅化合物の他にも、銅を用いることができる。ここで、用いることができる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度を１００℃以上とすることで、短時間かつ高収率に目的物を得ることができるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンなどを用いることが好ましい。また、反応温度は１５０℃以上とするとさらに好ましく、この場合には、ＤＭＰＵなどを用いることができる。
【００５３】
＜一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体の合成方法＞
下記一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体は、合成スキーム（Ａ−１）および合成スキーム（Ａ−２）とは異なる方法で合成することができる。ここで、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体は、一般式（Ｇ１）表されるカルバゾール誘導体において、Ｒ１とＲ２が同じ場合に当たる。すなわち、一般式（Ｇ１）には、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体が含まれる。
【００５４】
【化１７】
【００５５】
合成スキーム（Ｂ−１）に示すように、一般式（Ａ１）で表されるカルバゾール誘導体と、一般式（Ａ２）で表されるハロゲン化したフェニル化合物とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いたハートウィック・ブッフバルト反応、または、銅や銅化合物を用いたウルマン反応によりカップリングすることで、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体を得ることができる。このように、一般式（Ｇ２）で表されるカルバゾール誘導体の場合には、１ステップで合成を行うことが可能である。
【００５６】
【化１８】
【００５７】
合成スキーム（Ｂ−１）において、Ｘ１、Ｘ２はハロゲンを表す。ハロゲンは、ヨウ素、臭素が好ましい。また、Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。なお、アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基から選択される。
【００５８】
合成スキーム（Ｂ−１）において、ハートウィック・ブッフバルト反応を行う場合には、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等のパラジウム触媒を用いることができる。パラジウム触媒の配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。ここで、用いることができる塩基としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【００５９】
合成スキーム（Ｂ−１）においてウルマン反応を行う場合には、ヨウ化銅（Ｉ）、酢酸銅（ＩＩ）等の銅化合物を用いることができる。また、銅化合物の他にも、銅を用いることができる。ここで、用いることができる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。また、用いることができる溶媒としては、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度を１００℃以上とすることで、短時間かつ高収率に目的物を得ることができるため、沸点の高いＤＭＰＵ、キシレンなどを用いることが好ましい。また、反応温度は１５０℃以上とするとさらに好ましく、この場合には、ＤＭＰＵなどを用いることができる。
【００６０】
以上、反応スキームの例について説明したが、開示する発明の一態様であるカルバゾール誘導体は、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、先の実施の形態で説明したカルバゾール誘導体を用いた発光素子の一例について、図面を参照して説明する。
【００６２】
図１に、第１の電極１０１と第２の電極１０３との間に発光層１１３を有するＥＬ層１０２を挟んでなる発光素子の一例を示す。
【００６３】
このような発光素子に対して電圧を印加することにより、第１の電極１０１側から注入された正孔と第２の電極１０３側から注入された電子とが、発光層１１３において再結合し、発光性の有機化合物を励起状態にする。そして、励起状態の有機化合物が基底状態に戻る際に発光する。なお、本実施の形態に示す発光素子において、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。なお、図１に示す構成において、積層順序を逆にしても良いことは言うまでもない。
【００６４】
陽極として機能する第１の電極１０１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、またはこれらの混合物などの材料を用いて形成することが好ましい。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）、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。この他、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）等を用いても良い。
【００６５】
ただし、ＥＬ層１０２のうち、第１の電極１０１に接する層が、有機化合物と電子受容体（アクセプター）との複合材料を用いて形成される場合には、第１の電極１０１に用いる物質は、仕事関数の大小により制限を受けることはない。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（ＡｌＳｉ）等を用いることもできる。
【００６６】
なお、第１の電極１０１は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。
【００６７】
第１の電極１０１上に形成されるＥＬ層１０２は、正孔注入性の高い物質を含む正孔注入層１１１、正孔輸送性の高い物質を含む正孔輸送層１１２、発光層１１３などを有しており、また、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を含んで形成される。ＥＬ層１０２の一部には公知の物質を用いることが可能であり、低分子系化合物または高分子系化合物のいずれを用いても良い。なお、ＥＬ層１０２を形成する物質は、無機化合物を一部に含んでいても良い。
【００６８】
また、ＥＬ層１０２は、他にも、電子輸送性の高い物質を含む電子輸送層１１４、電子注入性の高い物質を含む電子注入層１１５などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【００６９】
正孔注入層１１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることができる。先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることで、発光素子の駆動電圧を低減し、また、消費電力を低減することができる。
【００７０】
正孔注入性の高い物質としては、他にも、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物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）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【００７１】
また、低分子の有機化合物である４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【００７２】
また、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることができる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【００７３】
また、正孔注入層１１１として、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料（正孔輸送性の高い物質）を用いることが好ましい。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。ただし、電子の輸送性よりも正孔の輸送性が高い物質であれば、特に限定して解釈する必要はない。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物の例を具体的に列挙する。
【００７４】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、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）、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。
【００７５】
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−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）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いても良い。
【００７６】
また、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を用いても良い。
【００７７】
また、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることができる。
【００７８】
複合材料に用いることのできる電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物などがある。周期表における第４族〜第８族に属する金属の酸化物を用いても良い。例えば、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く、好適である。中でも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。
【００７９】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いた複合材料を、正孔注入層１１１に用いてもよい。
【００８０】
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることができる。先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を用いることで、発光素子の駆動電圧を低減し、また、消費電力を低減することができる。
【００８１】
正孔輸送性の高い物質としては、他にも、ＮＰＢ、ＴＰＤ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物がある。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。ただし、電子の輸送性よりも正孔の輸送性が高い物質であれば、他の物質を用いても良い。なお、正孔輸送層１１２は、単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。
【００８２】
また、正孔輸送層１１２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００８３】
なお、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体は、正孔注入層１１１に用いても良いし、正孔輸送層１１２に用いても良い。少なくとも、正孔注入層１１１または正孔輸送層１１２のいずれかが、上述のカルバゾール誘導体を含むことで発光素子の正孔注入性または正孔輸送性が向上する。これにより、発光素子の駆動電圧を低減し、または、消費電力を低減するという課題を解決することができる。なお、正孔注入層１１１や正孔輸送層１１２は、それぞれ単層構造としても良いし、２層以上の積層構造としても良い。
【００８４】
発光層１１３は、発光性の物質を含む層である。発光性の物質については特に制限されることなく用いることができる。例えば、蛍光を発光する蛍光材料としては、クマリン６やクマリン５４５Ｔなどのクマリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンやＮ、Ｎ’−ジフェニルキナクリドンなどのキナクリドン誘導体、Ｎ−フェニルアクリドンやＮ−メチルアクリドンなどのアクリドン誘導体、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰｈＡ）、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）などの縮合芳香族化合物、４−ジシアノメチレン−２−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−６−メチル−４Ｈ−ピランなどのピラン誘導体、４−（２，２−ジフェニルビニル）トリフェニルアミン、９−（４−｛Ｎ−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−１０−フェニルアントラセン（略称：ＹＧＡＰＡ）、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）などのアミン誘導体などが挙げられる。燐光を発光する燐光材料としては、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｛２−（ｐ−トリル）ピリジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｔｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス｛２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス｛２−（４、６−ジフルオロフェニル）ピリジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）などのイリジウム錯体、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン−白金錯体（ｐｔ（ＯＥＰ））などの白金錯体、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリントリス（２−テノイルトリフルオロアセトナト）ユーロピウム（ＩＩＩ）などの希土類錯体などが挙げられる。
【００８５】
また、発光層１１３は上述した発光性の物質を分散させて構成してもよい。発光性の物質を分散させるための物質は特に制限されないが、発光性の物質よりもＬＵＭＯ準位が高く、ＨＯＭＯ準位が低い物質であることが好ましい。具体的には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ２）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、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）、２−（４−｛Ｎ−［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＹＧＡＯ１１）等を用いることができる。また、発光性の物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
【００８６】
電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層１１４には、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）、ＢＡｌｑ、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）などの金属錯体を用いることができる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物を用いることもできる。また、ポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）、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）のような高分子化合物を用いても良い。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、正孔の輸送性よりも電子の輸送性が高い物質であれば、他の物質を用いても良い。
【００８７】
また、電子輸送層１１４は、単層構造であっても良いし、積層構造としても良い。
【００８８】
電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層１１５には、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）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述の電子輸送層１１４を構成する物質を用いても良い。
【００８９】
電子注入層１１５には、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、上記の有機化合物は、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、例えば、上述した電子輸送層１１４を構成する物質を用いることができる。電子供与体は、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等を用いると良い。また、アルカリ金蔵酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等を用いると良い。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【００９０】
なお、上述した正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００９１】
陰極として機能する第２の電極１０３は、仕事関数の小さい（好ましくは３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物などの材料を用いて形成することが好ましい。具体的には、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、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、またはこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属、またはこれらを含む合金の他、Ａｌや銀などを用いることができる。
【００９２】
ただし、ＥＬ層１０２のうち、第２の電極１０３に接する層が、上述の有機化合物と電子供与体（ドナー）との複合材料を用いて形成される場合には、仕事関数の大小により制限を受けることはない。例えば、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素または酸化珪素を含有する酸化インジウム−酸化スズなど、様々な導電性材料を用いることができる。
【００９３】
なお、第２の電極１０３を形成する方法としては、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塗布法やインクジェット法を用いても良い。
【００９４】
上述の発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０３との電位差により生じた電子と正孔が、ＥＬ層１０２において再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０３のいずれか一方または両方を介して外部に取り出される。このため、第１の電極１０１または第２の電極１０３のいずれか一方、または両方が透光性を有している。
【００９５】
なお、本実施の形態で示した発光素子を用いて、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって発光素子の駆動が制御されるアクティブマトリクス型の発光装置を作製することができる。
【００９６】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合において、そのＴＦＴの構造は特に限定されない。また、ｎ型またはｐ型のいずれのＴＦＴを用いても良い。さらに、ＴＦＴに用いられる半導体材料についても特に限定されない。例えば、シリコン系の半導体材料（非晶質、結晶性、単結晶いずれも含む）、ゲルマニウム系の半導体材料、カルコゲナイド系の半導体材料、その他の各種半導体材料を用いることができる。もちろん、酸化物半導体材料を用いても良い。
【００９７】
本実施の形態では、上述のカルバゾール誘導体を用いて正孔注入層１１１または正孔輸送層１１２を形成している。このため、発光素子の正孔注入性または正孔輸送性が向上し、駆動電圧が低減され、また、消費電力が低減された発光素子を提供することができる。
【００９８】
本実施の形態は、先の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【００９９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ＥＬ層を複数有する発光素子（以下、積層型素子という）について、図面を参照して説明する。
【０１００】
図２に、第１の電極２０１と第２の電極２０４との間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２、第２のＥＬ層２０３）を有する積層型の発光素子を示す。なお、本実施の形態では、ＥＬ層を２層有する場合について示すが、３層以上としても良い。
【０１０１】
本実施の形態において、第１の電極２０１は陽極として機能し、第２の電極２０４は陰極として機能する。なお、第１の電極２０１および第２の電極２０４は、先の実施の形態の電極と同様の構成とすることができる。また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２、第２のＥＬ層２０３）は、先の実施の形態で示したＥＬ層と同様の構成としても良いが、いずれかが異なる構成であっても良い。すなわち、第１のＥＬ層２０２と第２のＥＬ層２０３は、同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
【０１０２】
また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２、第２のＥＬ層２０３）の間には、電荷発生層２０５が設けられている。電荷発生層２０５は、第１の電極２０１と第２の電極２０４に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第１の電極２０１に第２の電極２０４よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層２０５から第１のＥＬ層２０２に電子が注入され、第２のＥＬ層２０３に正孔が注入される。
【０１０３】
なお、電荷発生層２０５は、光の取り出し効率の点から、透光性を有することが好ましい。また、電荷発生層２０５の導電率は、第１の電極２０１や第２の電極２０４の導電率より低くとも構わない。
【０１０４】
電荷発生層２０５は、正孔輸送性の高い有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを含む構成であっても良いし、電子輸送性の高い有機化合物と電子供与体（ドナー）とを含む構成であっても良い。また、これらの両方が積層された構成であっても良い。つまり、電荷発生層２０５にも、先の実施の形態で示したカルバゾール誘導体を用いることができる。
【０１０５】
正孔輸送性の高い有機化合物や電子受容体の詳細については、先の実施の形態の記載を参照することができる。また、同様に、電子輸送性の高い有機化合物や電子供与体の詳細については、先の実施の形態の記載を参照することができる。
【０１０６】
上述の材料を用いて電荷発生層２０５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。このため、発光素子の低消費電力化につながる。
【０１０７】
また、本実施の形態に係る発光素子のように、複数のＥＬ層を電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度化を実現することができる。このため、高輝度かつ長寿命な発光素子を実現できる。
【０１０８】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体としての発光色を制御することができる。例えば、２層のＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係にすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある光を混合すると、白色光を得ることができる。これは、３層以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
【０１０９】
なお、本実施の形態に示す構成は、先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。
【０１１０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、開示する発明の一態様として、発光素子を用いたパッシブマトリクス型の発光装置、およびアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
【０１１１】
図３および図４にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１１２】
パッシブマトリクス型（単純マトリクス型ともいう）の発光装置は、ストライプ状（帯状）の複数の陽極と、ストライプ状の複数の陰極とが互いに直交するように設けられ、その交差部に発光層が形成された構成を有している。このため、選択された（電圧が印加された）陽極と選択された陰極との交点にあたる発光層（以下、画素と呼ぶ）が点灯することになる。
【０１１３】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、封止前における画素部の上面を示す図であり、図３（Ｄ）は、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）中の鎖線Ａ−Ａ’における断面を示す図である。
【０１１４】
基板３０１上には、下地絶縁層として絶縁層３０２が形成されている。なお、下地絶縁層は必須の構成ではないから、必要に応じて形成すればよい。絶縁層３０２上には、第１の電極３０３が等間隔に複数配置されている（図３（Ａ）参照）。
【０１１５】
また、第１の電極３０３上には、各画素に対応する領域に開口部を有する隔壁３０４が設けられている。開口部を有する隔壁３０４は、有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）や無機材料（アルキル基を含むＳｉＯｘなど）などで構成されている。なお、各画素に対応する開口部３０５が発光領域となる（図３（Ｂ）参照）。
【０１１６】
隔壁３０４上には、第１の電極３０３と交差する複数の隔壁３０６が設けられている（図３（Ｃ）参照）。複数の隔壁３０６は、それぞれ逆テーパー状になっており、互いに平行に配置される。
【０１１７】
第１の電極３０３上の、隔壁３０６が形成されていない領域には、ＥＬ層３０７と、第２の電極３０８とが順に設けられている（図３（Ｄ）参照）。ここで、ＥＬ層３０７と、第２の電極３０８とは複数に分離され、それぞれ電気的に独立したものになっている。このような構造のＥＬ層３０７および第２の電極３０８は、隔壁３０６の高さを、ＥＬ層３０７の膜厚と第２の電極３０８の膜厚の合計より大きくすることで形成することができる。
【０１１８】
第２の電極３０８は、第１の電極３０３と交差する方向に伸長している。なお、隔壁３０６上にもＥＬ層３０７と同一の材料層および第２の電極３０８と同一の材料層が形成されるが、これらと、ＥＬ層３０７および第２の電極３０８とは分断されている。
【０１１９】
なお、本実施の形態における第１の電極３０３および第２の電極３０８は、いずれが陽極であり、いずれが陰極であるかを問わない。電極の極性に応じて、ＥＬ層３０７を構成する積層構造を適宜調整すればよい。
【０１２０】
また、基板３０１を封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。封止は、シール材などの接着剤を用いて、基板３０１と、封止缶や封止材とを貼り合わせることで行われる。このような封止によって、発光素子の劣化を抑制することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガス、乾燥材（乾燥剤）などを封入してもよい。乾燥材を封入する場合には、微量な水分が除去されるため、水分による発光素子の劣化が抑制される。なお、乾燥材としては、化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。具体的には、例えば、酸化カルシウムや酸化バリウムなど、アルカリ土類金属の酸化物を用いることができる。その他、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【０１２１】
次に、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示すパッシブマトリクス型の発光装置に、ＦＰＣなどを実装した場合の構成を図４に示す。
【０１２２】
図４の画素部においては、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。なお、図３における第１の電極３０３は、図４における走査線４０３に相当し、図３における第２の電極３０８は、図４におけるデータ線４０８に相当し、図３における隔壁３０６は、図４における隔壁４０６に相当する。データ線４０８と走査線４０３の間には、ＥＬ層が形成されており、領域４０５が１画素となる。
【０１２３】
なお、走査線４０３は、その端部で接続配線４０９と電気的に接続され、接続配線４０９は、入力端子４１０を介してＦＰＣ４１１ｂに接続される。また、データ線４０８は、入力端子４１２を介してＦＰＣ４１１ａに接続される。
【０１２４】
光の取り出し面などには、偏光板、円偏光板（楕円偏光板を含む）、位相差板（λ／４板、λ／２板）、カラーフィルタ、反射防止膜などの光学フィルムを設けても良い。また、光の取り出し面や各種フィルムの表面に処理を施しても良い。例えば、表面に微細な凹凸を形成することで、反射光を散乱させて映り込みを低減することが可能である。
【０１２５】
なお、図４では、駆動回路を有するＩＣチップを基板上に設けない例を示したが、基板上にＩＣチップを実装させてもよい。ＩＣチップの実装方法としては、ＣＯＧ方式やワイヤボンディング方式、ＴＣＰなどを用いることができる。
【０１２６】
図５に、アクティブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【０１２７】
図５（Ａ）は発光装置の上面を示す図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）中の鎖線Ａ−Ａ’における断面を示す図である。
【０１２８】
本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板５０１上に設けられた画素部５０２と、駆動回路部５０３（ソース側駆動回路）と、駆動回路部５０４（ゲート側駆動回路）とを有する。画素部５０２、駆動回路部５０３、および駆動回路部５０４は、シール材５０５によって、素子基板５０１と封止基板５０６との間に封止されている（図５（Ａ）参照）。
【０１２９】
また、素子基板５０１上には、外部入力端子を接続するための引き回し配線５０７が設けられている。なお、ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を設ける例を示している。図５においては、ＦＰＣ５０８のみを示しているが、ＦＰＣ５０８にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書等における発光装置は、発光装置本体のみに限らず、ＦＰＣやＰＷＢなどが取り付けられた状態をも含む。
【０１３０】
駆動回路部５０３にはｎチャネル型ＴＦＴ５０９とｐチャネル型ＴＦＴ５１０とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成されている（図５（Ｂ）参照）。もちろん、回路構成はこれに限定されず、ＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路、ＮＭＯＳ回路など、各種回路を適用することができる。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成した駆動回路一体型を示しているが、これに限定して解釈する必要は無い。外部に駆動回路を形成することもできる。なお、図５（Ｂ）では、ソース側駆動回路である駆動回路部５０３と、画素部５０２のみを例示している。
【０１３１】
画素部５０２は、スイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２と、電流制御用ＴＦＴ５１２の電極（ソース電極またはドレイン電極）に電気的に接続された陽極５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極５１３の端部を覆うように絶縁物５１４が形成されている。なお、絶縁物５１４としては、光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型の材料、または光によってエッチャントに溶解性となるポジ型の材料のいずれを使用しても良い。また、有機化合物に限らず、酸化シリコンや酸化窒化シリコンなどの無機化合物を用いることもできる。
【０１３２】
絶縁物５１４の上端部または下端部は、所定の曲率半径を有する曲面形状を有していることが好ましい。曲面形状を有することにより、絶縁物５１４の上方に形成される膜の被覆性を向上させることができる。例えば、絶縁物５１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いる場合には、絶縁物５１４の上端部を、０．２μｍ〜３μｍの曲率半径を有する曲面形状とすることが好ましい。
【０１３３】
陽極５１３上には、ＥＬ層５１５および陰極５１６が積層形成されている。ここで、陽極５１３をＩＴＯ膜とし、陽極５１３と接続する電流制御用ＴＦＴ５１２の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜の積層膜、または、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の積層膜を適用すると、ＩＴＯ膜とのオーミックコンタクトが可能であり、配線としての抵抗も低く抑えることができる。なお、ここでは図示しないが、陰極５１６は外部入力端子であるＦＰＣ５０８に電気的に接続されている。
【０１３４】
なお、ＥＬ層５１５には、少なくとも発光層が設けられている。また、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを設けてもよい。陽極５１３、ＥＬ層５１５および陰極５１６の積層構造で、発光素子５１７が形成されている。
【０１３５】
また、図５（Ｂ）に示す断面では、一つの発光素子５１７を示しているが、画素部５０２においては、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。なお、画素部５０２に３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子を選択的に設けることで、フルカラー表示が可能となる。カラーフィルタと組み合わせてフルカラー表示を可能にしても良い。
【０１３６】
発光素子５１７は、素子基板５０１、封止基板５０６、およびシール材５０５で囲まれた空間５１８に設けられている。なお、空間５１８には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される構成の他、シール材５０５などの他の材料が充填される構成を含む。
【０１３７】
シール材５０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。素子基板５０１や封止基板５０６に用いる材料としては、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等からなるプラスチック基板などを用いることができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態に示す構成は、先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。
【０１３９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、開示する発明の一態様である発光装置を用いて完成させた様々な電子機器または照明装置の例について、図６、図７を用いて説明する。
【０１４０】
発光装置を適用した電子機器としては、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、デジタルビデオカメラ、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を挙げることができる。これらの電子機器または照明装置の具体例を図６に示す。
【０１４１】
図６（Ａ）は、テレビジョン装置６１００の一例を示している。テレビジョン装置６１００は、筐体６１０１に表示部６１０３が組み込まれている。表示部６１０３により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部６１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド６１０５により筐体６１０１を支持した構成を示している。
【０１４２】
テレビジョン装置６１００の操作は、筐体６１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機６１１０により行うことができる。リモコン操作機６１１０が備える操作キー６１０９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６１０３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６１１０に、当該リモコン操作機６１１０から出力する情報を表示する表示部６１０７を設ける構成としてもよい。
【０１４３】
なお、テレビジョン装置６１００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。
【０１４４】
図６（Ｂ）はコンピュータの一例を示しており、当該コンピュータは、本体６２０１、筐体６２０２、表示部６２０３、キーボード６２０４、外部接続ポート６２０５、マウス６２０６等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部６２０３に用いることにより作製される。
【０１４５】
図６（Ｃ）は携帯型遊技機の一例を示しており、当該携帯型遊技機は、筐体６３０１と筐体６３０２の２つの筐体で構成されており、連結部６３０３により、開閉可能に連結されている。筐体６３０１には表示部６３０４が組み込まれ、筐体６３０２には表示部６３０５が組み込まれている。また、図６（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部６３０６、記録媒体挿入部６３０７、ＬＥＤランプ６３０８、入力手段（操作キー６３０９、接続端子６３１０、センサ６３１１（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、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン６３１２）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６３０４および表示部６３０５の両方、または一方に発光装置を用いていればよい。図６（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また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６（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。
【０１４６】
図６（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機６４００は、筐体６４０１に組み込まれた表示部６４０２の他、操作ボタン６４０３、外部接続ポート６４０４、スピーカ６４０５、マイク６４０６などを備えている。なお、携帯電話機６４００は、発光装置を表示部６４０２に用いている。
【０１４７】
図６（Ｄ）に示す携帯電話機６４００は、表示部６４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話をかける、メールを作成する、などの操作は、表示部６４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１４８】
表示部６４０２の表示画面（表示画像）には主として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る。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。
【０１４９】
例えば、電話を掛ける、メールを作成する、等の場合には、表示部６４０２を文字の入力を主とする文字入力モード（第２のモード）とし、文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部６４０２には、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。
【０１５０】
また、携帯電話機６４００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６４００の向きを判断して、表示部６４０２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。
【０１５１】
また、画面モードの切り替えは、表示部６４０２を触れること、または筐体６４０１の操作ボタン６４０３の操作などにより行われる。また、表示部６４０２に表示される画像の種類によって切り替えを行うようにしても良い。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（第１のモード）、テキストデータであれば入力モード（第２のモード）に切り替える。
【０１５２】
また、表示部６４０２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（第１のモード）から表示モード（第２のモード）に切り替えるなどの制御を行っても良い。
【０１５３】
表示部６４０２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６４０２に掌や指を触れて、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。
【０１５４】
図６（Ｅ）は卓上用の照明装置であり、照明部６５０１、傘６５０２、可変アーム６５０３、支柱６５０４、台６５０５、電源６５０６を含む。なお、上記照明装置は、発光装置を照明部６５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には天井固定型の照明装置または壁掛け型の照明装置なども含まれる。
【０１５５】
図７は、発光装置を、室内の照明装置７０１として用いた例である。発光装置は大面積化が可能であるため、大型の照明装置として用いることができる。その他、ロール型の照明装置７０２として用いても良い。また、室内の照明装置７０１を備えた部屋で、図６（Ｅ）で説明した卓上用の照明装置７０３を併用してもよい。
【０１５６】
先の実施の形態において説明した発光装置などを適用することで、上述のような電子機器、照明装置などを提供することができる。このように、発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる電子機器、照明装置などに適用することが可能である。
【０１５７】
なお、本実施の形態に示す構成は、先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】
【０１５８】
本実施例では、構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）の合成方法について具体的に説明する。
【０１５９】
【化１９】
【０１６０】
Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）の合成スキームを（Ｃ−１）に示す。
【０１６１】
【化２０】
【０１６２】
４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）ジフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ）２．０ｇ（４．９ｍｍｏｌ）、１，４−ジブロモベンゼン０．５７ｇ（２．４ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド２．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラスコへ入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン５０ｍＬ、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン（１０ｗｔ％ヘキサン溶液）０．３０ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気し、脱気後、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）０．１０ｇを加えた。この混合物を、８０℃で１０時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、反応混合物を約１Ｌのトルエンに加え９０℃で加熱撹拌し、析出した固体を溶解させた。この懸濁液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−１６８５５）、アルミナ、フロリジ−ル（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、粉末状白色固体を収量１．９ｇ、収率８８％で得た。
【０１６３】
得られた白色固体１．４ｇの昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は７．０Ｐａの減圧下、アルゴンの流量を３ｍＬ／ｍｉｎとして３７５℃で２０時間行った。収量１．１ｇで収率は７９％であった。
【０１６４】
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この化合物が、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）であることを確認した。
【０１６５】
得られた化合物の１Ｈ ＮＭＲデータを次に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝６．９８−７．６５（ｍ，４２Ｈ）、８．１６（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，２Ｈ）、８．３２（ｓ，２Ｈ）
【０１６６】
また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す。なお、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）における６．５ｐｐｍ〜９．０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。
【０１６７】
ＰＣＢＡ２Ｐのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図９に示す。また、ＰＣＢＡ２Ｐの薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図１０に示す。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製して測定を行った。溶液についての吸収スペクトルは石英セルにトルエンのみを入れて測定したものを、薄膜についての吸収スペクトルは石英基板のスペクトルを差し引いたものを、図９および図１０に示した。図９および図１０において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を表す。トルエン溶液の場合には、３３３ｎｍ付近に吸収が見られ、最大発光波長は４１２ｎｍ（励起波長３３３ｎｍ）であった。また、薄膜の場合には、３４２ｎｍ付近に吸収が見られ、最大発光波長は４２７ｎｍ（励起波長３７１ｎｍ）であった。
【０１６８】
また、ＰＣＢＡ２Ｐの薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の測定を行った。ＨＯＭＯ準位の値は、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、ＬＵＭＯ準位の値は、図１０に示したＰＣＢＡ２Ｐの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてＨＯＭＯ準位の値に加算することにより得た。その結果、ＰＣＢＡ２ＰのＨＯＭＯ準位は、−５．１８ｅＶであり、エネルギーギャップは、３．１２ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は、−２．０６ｅＶであった。
【０１６９】
また、得られたＰＣＢＡ２Ｐに対して、示差走査熱量分析装置（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ、パーキンエルマー製、型番：Ｐｙｒｉｓ１ ＤＳＣ）を用いてＰＣＢＡ２Ｐのガラス転移温度を測定した結果、１４７℃であった。この結果から、ＰＣＢＡ２Ｐは良好な熱物性を有する材料であることが分かった。
【０１７０】
また、ＰＣＢＡ２Ｐの一重項状態の最安定構造を、密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いて計算した。ＤＦＴの全エネルギーは、ポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギー、その他、複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を、電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数）で近似しているため、高い計算精度が得られる。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＰＷ９１を用いて、交換相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、６−３１１Ｇ（ｄ，ｐ）（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）を全ての原子に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、炭素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数が加えられている。
【０１７１】
なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【０１７２】
計算の結果、ＰＣＢＡ２ＰのＨＯＭＯ準位は−４．７５ｅＶであった。比較のため、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位を同様の計算により求めたところ、−４．９７ｅＶであった。ＮＰＢよりもＰＣＢＡ２Ｐの方が、０．２２ｅＶ浅くなっており、ホール注入材料として優れていることが分かる。
【実施例２】
【０１７３】
本実施例では、先の実施の形態に記載のカルバゾール誘導体を正孔輸送層に用いた発光素子の作製方法、および素子特性の測定結果を示す。具体的には、実施例１で説明したＮ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）を正孔輸送層に用いて形成した発光素子について示す。なお、比較として、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）を正孔輸送層に用いて形成した発光素子（比較素子）についても併せて示す。
【０１７４】
なお、本実施例における発光素子の構造は、図１１に示すものであり、正孔輸送層である第２の層１１１２に上述のカルバゾール誘導体を用いている。本実施例で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
【０１７５】
【化２１】
【０１７６】
まず、ガラス基板である基板１１００上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１７７】
次に、第１の電極１１０１上に複数の層が積層されたＥＬ層１１０２を形成する。本実施例において、ＥＬ層１１０２は、正孔注入層である第１の層１１１１、正孔輸送層である第２の層１１１２、発光層である第３の層１１１３、電子輸送層である第４の層１１１４、電子注入層である第５の層１１１５が順次積層された構造を有している。
【０１７８】
第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、正孔注入層である第１の層１１１１を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率が、重量比で４：１＝（ＮＰＢ：酸化モリブデン）となるように蒸着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１７９】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第１の層１１１１上に、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンゼン−１，４−ジアミン（略称：ＰＣＢＡ２Ｐ）を１０ｎｍ、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）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜して、正孔輸送層である第２の層１１１２を形成した。
【０１８０】
比較素子では、ＰＣＢＡ２Ｐに代えて、ＮＰＢを用いた。つまり、比較素子においては、ＮＰＢを３０ｎｍの膜厚で成膜することにより、第２の層１１１２が形成された。
【０１８１】
次に、第２の層１１１２上に、発光層である第３の層１１１３を形成した。ここでは、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）とを共蒸着することにより、発光層である第３の層１１１３を形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率が、重量比で１：０．１＝（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。
【０１８２】
さらに、第３の層１１１３上に抵抗加熱による蒸着法を用いて、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、電子輸送層である第４の層１１１４を形成した。
【０１８３】
そして、第４の層１１１４上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第５の層１１１５を形成した。
【０１８４】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように成膜することにより、第２の電極１１０３を形成した。
【０１８５】
以上により得られた発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐを使用）および比較素子（ＮＰＢを使用）に対して、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃）に保たれた雰囲気で行った。
【０１８６】
また、電流を１（ｍＡ）としたときの発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）の発光スペクトルを図１２に示す。図１２において、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）を表している。図１２に示すとおり、作製した発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）からは、発光層におけるＰＣＢＡＰＡに由来する青色の発光が観測された。なお、発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）において、電圧４．２（Ｖ）での発光色のＣＩＥ座標は（ｘ＝０．１５３８、ｙ＝０．１８１８）であり、比較素子（ＮＰＢ）において、電圧４．４（Ｖ）での発光色のＣＩＥ座標は（ｘ＝０．１５４６、ｙ＝０．１７３４）であった。
【０１８７】
発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）の電流密度−輝度特性を図１３に、電圧−輝度特性を図１４に、輝度−電流効率特性を図１５に示す。図１３では、縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸が電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、図１４では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸が電圧（Ｖ）を表し、図１５では、縦軸が電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を表している。なお、発光素子（ＰＣＢＡ２Ｐ）および比較素子（ＮＰＢ）の電流効率はそれぞれ、４．５（ｃｄ／Ａ）、３．６（ｃｄ／Ａ）であり、外部量子効率はそれぞれ、３．２（％）、２．７（％）であった。このことから、上述のカルバゾール誘導体を用いる場合には、ＮＰＢを用いる場合と比較して、効率が向上することが分かる。
【０１８８】
以上のように、本実施の形態において作製した発光素子は比較対象であるＮＰＢを用いた発光素子と比較して、大幅に効率が向上されている。このことから、先の実施の形態において示したカルバゾール誘導体を正孔輸送層に用いることで、駆動電圧および消費電力を大幅に低減できることが分かる。
【符号の説明】
【０１８９】
１０１ 電極
１０２ ＥＬ層
１０３ 電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
２０１ 電極
２０２ ＥＬ層
２０３ ＥＬ層
２０４ 電極
２０５ 電荷発生層
３０１ 基板
３０２ 絶縁層
３０３ 電極
３０４ 隔壁
３０５ 開口部
３０６ 隔壁
３０７ ＥＬ層
３０８ 電極
４０３ 走査線
４０５ 領域
４０６ 隔壁
４０８ データ線
４０９ 接続配線
４１０ 入力端子
４１１ａ ＦＰＣ
４１１ｂ ＦＰＣ
４１２ 入力端子
５０１ 素子基板
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部
５０４ 駆動回路部
５０５ シール材
５０６ 封止基板
５０７ 配線
５０８ ＦＰＣ
５０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
５１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 陽極
５１４ 絶縁物
５１５ ＥＬ層
５１６ 陰極
５１７ 発光素子
５１８ 空間
７０１ 照明装置
７０２ 照明装置
７０３ 卓上照明器具
１１００ 基板
１１０１ 電極
１１０２ ＥＬ層
１１０３ 電極
１１１１ 第１の層
１１１２ 第２の層
１１１３ 第３の層
１１１４ 第４の層
１１１５ 第５の層
６１００ テレビジョン装置
６１０１ 筐体
６１０３ 表示部
６１０５ スタンド
６１０７ 表示部
６１０９ 操作キー
６１１０ リモコン操作機
６２０１ 本体
６２０２ 筐体
６２０３ 表示部
６２０４ キーボード
６２０５ 外部接続ポート
６２０６ マウス
６３０１ 筐体
６３０２ 筐体
６３０３ 連結部
６３０４ 表示部
６３０５ 表示部
６３０６ スピーカ部
６３０７ 記録媒体挿入部
６３０８ ＬＥＤランプ
６３０９ 操作キー
６３１０ 接続端子
６３１１ センサ
６３１２ マイクロフォン
６４００ 携帯電話機
６４０１ 筐体
６４０２ 表示部
６４０３ 操作ボタン
６４０４ 外部接続ポート
６４０５ スピーカ
６４０６ マイク
６５０１ 照明部
６５０２ 傘
６５０３ 可変アーム
６５０４ 支柱
６５０５ 台
６５０６ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体。
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。前記アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基である。）
【請求項２】
構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体。
【化２】
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカルバゾール誘導体を含む層をＥＬ層に備えた発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のカルバゾール誘導体を含む正孔輸送層を備えた発光素子。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のカルバゾール誘導体を含む正孔注入層を備えた発光素子。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか一に記載の発光素子を用いた発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置を用いた電子機器。
【請求項８】
請求項６に記載の発光装置を用いた照明装置。
【請求項１】
一般式（Ｇ１）で表されるカルバゾール誘導体。
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜４のアルキル基、置換または無置換の炭素数６〜１０のアリール基を表す。前記アリール基において、置換基は、水素、炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基である。）
【請求項２】
構造式（１００）で表されるカルバゾール誘導体。
【化２】
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカルバゾール誘導体を含む層をＥＬ層に備えた発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のカルバゾール誘導体を含む正孔輸送層を備えた発光素子。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のカルバゾール誘導体を含む正孔注入層を備えた発光素子。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか一に記載の発光素子を用いた発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置を用いた電子機器。
【請求項８】
請求項６に記載の発光装置を用いた照明装置。
【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】
【公開番号】特開２０１０−２２２２８８（Ｐ２０１０−２２２２８８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７０４６１（Ｐ２００９−７０４６１）
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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