発光素子、発光装置、並びに電子機器
【課題】長寿命な発光素子を提供することを課題とする。特に、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、長寿命な発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】陽極と陰極との間に、第１の発光物質を含む第１の発光層を設け、第１の発光層に接して第２の発光物質を含む第２の発光層をさらに設けた２層構造の発光層を備えた発光素子において、第１の発光層を、陽極側に位置する層と陰極側に位置する層の二層に分割し、陽極側に位置する層には、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質を含有させ、陰極側に位置する層には、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含有させ、さらに第１の発光層に接して設けられている第２の発光層には、第２の発光物質と第３の有機化合物とを含有させる。
【解決手段】陽極と陰極との間に、第１の発光物質を含む第１の発光層を設け、第１の発光層に接して第２の発光物質を含む第２の発光層をさらに設けた２層構造の発光層を備えた発光素子において、第１の発光層を、陽極側に位置する層と陰極側に位置する層の二層に分割し、陽極側に位置する層には、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質を含有させ、陰極側に位置する層には、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含有させ、さらに第１の発光層に接して設けられている第２の発光層には、第２の発光物質と第３の有機化合物とを含有させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流励起型の発光素子に関する。また、該発光素子を有する発光装置、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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、発光物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
【０００４】
発光物質が有機化合物である場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光物質を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光物質が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、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。
【０００５】
このように、有機化合物を発光物質として用いた電流励起型の発光素子は、薄型軽量に作製でき、かつ低電圧で駆動できるため、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つであり、ディスプレイに応用すれば高い画質が実現できるのも利点である。
【０００６】
さらに、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、大面積な面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い「面光源」を容易に作製できることを意味する。したがって、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００７】
ところで、これらの発光素子は、発光物質の種類によって様々な発光色を提供することができるが、フラットパネルディスプレイや照明への応用を考慮すると、白色光を示す発光素子の開発は重要である。白色発光素子にカラーフィルターを組み合わせることで、フルカラーディスプレイが実現できるだけでなく、白色光は照明において最も需要の高い発光色だからである。
【０００８】
異なる発光色を示す有機化合物を複数種組み合わせることにより、所望の色の発光やブロードなスペクトルを持つ発光、あるいは白色発光を得ることは可能である。しかしながら、上述したような発光素子における発光効率や寿命は大きな課題であり、白色発光素子においてもそれは同様である。
【０００９】
これらの問題点を克服するため、例えば特許文献１では、ある特定の物質を適用することにより白色発光素子の発光効率や寿命を改善している。しかしながら、実用化を考慮すると、未だ対策は不十分であると言える。
【００１０】
また、異なる発光色を示す有機化合物を複数種組み合わせて用いる発光素子の場合、エネルギー移動などの影響により所望の色の発光を得る為の調整が難しい場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２０１４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、長寿命な発光素子を提供することを課題とする。特に、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、長寿命な発光素子を提供することを課題とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、色の調整の容易な発光素子を提供することを課題とする。
【００１４】
さらに本発明の一態様は、本発明の一態様の発光素子を発光装置、あるいは電子機器に適用することにより、信頼性が高い発光装置、あるいは電子機器を提供することを課題とする。また、表示品質の高い発光装置、あるいは電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
陽極と陰極との間に、第１の発光物質を含む第１の発光層を設け、第１の発光層に接して第２の発光物質を含む第２の発光層をさらに設けた２層構造の発光層を用いることにより、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られる発光素子を作製することができる。
【００１６】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、上記素子構成において、第１の発光層を、陽極側に位置する層と陰極側に位置する層の二層に分割し、陽極側に位置する層には、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質を含有させ、陰極側に位置する層には、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含有させ、さらに第１の発光層に接して設けられている第２の発光層には、第２の発光物質と第３の有機化合物とを含有させることによって、課題を解決できることを見出した。
【００１７】
さらに、第１の発光層に接して設けられている第２の発光層は、第２の発光物質だけでなく第３の有機化合物をも含有させているため、キャリアの輸送性を制御できる。これにより、第２の発光層は、第１の発光層の陽極側に設けることもできるし、陰極側に設けることもできる。そのため、第３の有機化合物は第２の発光層において、ホスト材料であることが望ましい。
【００１８】
以上より、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陽極側に位置する層における第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００１９】
また、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００２０】
以上のような構成において、キャリアの再結合領域は発光層の内部、特に第１の発光層における陽極側に位置する層と陰極側に位置する層との界面近傍であることが、短波長側の発光を有効に発現させるためには好ましい。そのため、本発明の一態様は、上記発光素子において、陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、陰極側に位置する層は電子輸送性であり、第２の発光層は正孔輸送性である発光素子である。
【００２１】
また、本発明の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第１の発光物質は正孔輸送性であり、第２の有機化合物は電子輸送性であり、第３の有機化合物は正孔輸送性である発光素子である。
【００２２】
同様に、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陽極側に位置する層における第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００２３】
また、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００２４】
以上のような構成において、キャリアの再結合領域は発光層の内部、特に第１の発光層における陽極側に位置する層と陰極側に位置する層との界面近傍であることが、短波長側の発光を有効に発現させるためには好ましい。そのため、本発明の一態様は、上記発光素子において、陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、陰極側に位置する層は電子輸送性であり、第２の発光層は電子輸送性である発光素子である。
【００２５】
また、本発明の一態様は、上記発光素子において、第１の発光物質は正孔輸送性であり、第２の有機化合物は電子輸送性であり、第３の有機化合物は電子輸送性である発光素子である。
【００２６】
また、本発明の一態様の構成においては、第１の発光物質がアントラセンとジアリールアミノ基がアリーレン基を介して結合している化合物であることが好ましく、特に、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体のうち、９位に結合するアリール基が、アリーレン基とジアリールアミノ基が結合してなるアリール基である物質であることが好ましい。また、このような物質としては、具体的には下記一般式（ｉ）で表される物質が挙げられる。
【００２７】
【化１】
（但し、式中Ａｒ１は炭素数６〜２５のアリール基、Ａｒ２は炭素数６〜２５のアリーレン基のいずれかを表し、Ａｒ３、Ａｒ４はそれぞれ独立に炭素数６〜２５のアリール基、カルバゾリル基のいずれかを表す。）
【００２８】
以上で述べたような構成により、本発明の一態様の発光素子におけるキャリアの再結合領域は、第１の発光層内部が支配的になる場合が多い。したがって、エネルギー移動を考慮すると、第１の発光層における発光は、第２の発光層における発光よりも短波長の発光であることが好ましい。すなわち、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光物質の発光ピーク波長が、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。
【００２９】
なお、本発明の一態様の発光素子の構成は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られるため、ブロードなスペクトルを持つ発光素子に適しており、特に白色発光素子に好適に用いることができる。したがって、以上で述べたような上記発光素子において、第１の発光物質の発光色と、第２の発光物質の発光色が、互いに補色の関係にある発光素子も本明細書中で開示する発明の一例である。
【００３０】
白色光を考慮すると、より具体的には、第１の発光物質の発光色は青色であり、第２の発光物質の発光色が黄色である構成が好ましい。あるいは、第１の発光物質の発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の範囲にあり、第２の発光物質の発光ピーク波長が５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
また、白色光を考慮した他の構成として、第１の発光物質の発光色が青緑色であり、第２の発光物質の発光色が赤色であることが好ましい。あるいは、第１の発光物質の発光ピーク波長が４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満の範囲にあり、第２の発光物質の発光ピーク波長が６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の範囲にあることが好ましい。
【００３２】
なお、本発明の一態様の発光素子の構成は、白色光だけでなくその他の波長の光の組合せも可能である。従って、上記発光素子において、第１の発光物質の発光色は青色であり、第２の発光物質の発光色が緑色である発光素子も本明細書中で開示する発明の一例である。
【００３３】
なお、以上で述べたような本発明の一態様の発光素子は、様々な発光装置に適用することができる。したがって、上述した本発明の一態様の発光素子を有する発光装置も本発明に含むものとする。本明細書中における発光装置とは、画像表示装置、照明装置などを含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００３４】
特に、本発明の一態様の発光素子は、ブロードなスペクトルを持つ発光素子、あるいは白色発光素子を作製するのに好適であるため、上記発光装置としては、照明装置が好ましい。
【００３５】
また、上述した本発明の一態様の発光装置は、特に電子機器の表示部として有用である。したがって、本発明の一態様の発光装置を備えた電子機器も、本発明に含むものとする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の一態様の発光素子を作製することにより、長寿命な発光素子を得ることができる。特に、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、長寿命な発光素子を得ることができる。
【００３７】
また、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、色の調整の容易な発光素子を得ることができる。
【００３８】
さらに、本発明の一態様の発光素子を発光装置、あるいは電子機器に適用することにより、信頼性が高い発光装置、あるいは電子機器を得ることができる。また、表示品質の高い発光装置、あるいは電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図６】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図１０】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１１】実施例の発光素子を説明する図。
【図１２】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１３】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性。
【図１４】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図１５】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１６】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性。
【図１７】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図１８】実施例で作製した発光素子の定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を示す図。
【図１９】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２０】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性示す図。
【図２１】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図２２】実施例で作製した発光素子の定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を示す図。
【図２３】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２４】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性を示す図。
【図２５】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図２６】実施例で作製した発光素子の定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を示す図。
【図２７】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）の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図２８】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）の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態及び実施例について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の概念について説明する。図１に本発明の一態様の発光素子の概念図を示す。
【００４２】
図１（Ａ）は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の発光層１１１と、第１の発光層１１１の陽極側に接して設けられた第２の発光層１１２とを有し、第１の発光層１１１は、陽極側に位置する層１２１と、陰極側に位置する層１２２と、からなる本発明の一態様の発光素子の構成を示したものである。陽極１０１と第２の発光層１１２との間には、正孔注入層や正孔輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ａ）では省略している。また、陰極１０２と第１の発光層１１１との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ａ）では省略している。
【００４３】
第１の発光層１１１において、陽極側に位置する層１２１は、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層１２２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第２の有機化合物と第１の発光物質とを含んでおり、第１の発光層１１１からは、第１の発光物質からの発光が得られる。一方、第２の発光層１１２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第３の有機化合物と第２の発光物質とを含んでいる。すなわち、第２の発光層１１２からは、第２の発光物質からの発光が得られる。この発光素子に電圧を印加することにより、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子が再結合し、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られるのが、本発明の一態様の発光素子である。
【００４４】
まず、本発明の一態様の発光素子において重要なことは、第１の発光層１１１が、陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２の二層に分割されており、かつ該二層がいずれも第１の発光物質を含んでいる点である。そして、陽極側に位置する層１２１は第１の発光物質によって、陰極側に位置する層１２２は第２の有機化合物を含有させることにより、第１の発光層１１１内部におけるキャリアの輸送性を調節し、陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２との界面近傍がキャリアの主たる再結合領域になるよう構成している点も重要である。このような構成とすることにより、キャリアの再結合は第１の発光層１１１の端部界面ではなく内部で起こるようになるため、第１の発光層１１１におけるキャリアバランスは経時的に変化しにくくなり、第１の発光層１１１は劣化しにくくなる。
【００４５】
以上の観点から、陽極側に位置する層１２１は、正孔輸送性を有する第１の発光物質により正孔輸送性を調節することが好ましく、陰極側に位置する層１２２は、第２の有機化合物を含有させることにより電子輸送性を調節することが好ましい。
【００４６】
また、陽極側に位置する層１２１に第１の有機化合物を含有させる場合、第１の有機化合物は陽極側に位置する層１２１の膜質を安定化（例えば結晶化の抑制など）させる役割を果たす。
【００４７】
一方、第２の発光層１１２は、第２の発光物質を含んでおり、第１の発光層１１１からの発光（第１の発光物質からの発光）とは異なる色で発光する。そして、先にも述べたように、キャリアの主たる再結合領域は第１の発光層１１１における陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２との界面近傍であるため、第２の発光層１１２は、図１（Ａ）の場合、第１の発光層１１１まで正孔を輸送する機能も担う。したがって第２の発光層１１２は、第３の有機化合物をさらに含有させることにより、正孔輸送性を調節することが好ましい。
【００４８】
ここで、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層１１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質は、図１（Ａ）に示すように、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、陽極側に位置する層１２１の膜厚を調節することにより、一部の電子が第２の発光層１１２にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【００４９】
あるいは、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーの一部を第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることもできる。この場合、再結合領域が短波長の光を発する第１の発光層１１１の内部であるので、長波長の光を発する第２の発光層１１２へのエネルギー移動を抑制することができ、色の調整を行うことが容易となる。第１の発光層エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陽極側に位置する層１２１の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節することができる。
【００５０】
いずれのメカニズムにしても、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子は、第１の発光層１１１または第２の発光層１１２のいずれかにおける励起状態の形成に無駄なく分配され、発光に寄与することになる。したがって、本発明の一態様の発光素子は高い発光効率を達成できる。
【００５１】
一方、図１（Ｂ）は図１（Ａ）とは逆に、第２の発光層１１２が第１の発光層１１１の陰極側に接して設けられた構成であり、本発明の一態様の発光素子の構成を示したものである。陽極１０１と第１の発光層１１１との間には、正孔注入層や正孔輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ｂ）では省略している。また、陰極１０２と第２の発光層１１２との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ｂ）では省略している。
【００５２】
第１の発光層１１１において、陽極側に位置する層１２１は、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層１２２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第２の有機化合物と第１の発光物質とを含んでおり、第１の発光層１１１からは、第１の発光物質からの発光が得られる。一方、第２の発光層１１２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第３の有機化合物と第２の発光物質とを含んでいる。すなわち、第２の発光層１１２からは、第２の発光物質からの発光が得られる。この発光素子に電圧を印加することにより、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子が再結合し、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られるのが本発明の一態様の発光素子である。
【００５３】
第１の発光層１１１については図１（Ａ）の構成と同様であり、陽極側に位置する層１２１は、第１の発光物質によって正孔輸送性を得、陰極側に位置する層１２２は、第２の有機化合物を含有させることにより電子輸送性を調節することが好ましい。
【００５４】
一方、第２の発光層１１２は、第２の発光物質を含んでおり、第１の発光層１１１からの発光（第１の発光物質からの発光）とは異なる色で発光する。そして、キャリアの主たる再結合領域は陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２との界面近傍であるため、第２の発光層１１２は、図１（Ｂ）の場合、第１の発光層１１１まで電子を輸送する機能も担う。したがって第２の発光層１１２は、第３の有機化合物をさらに含有させることにより、電子輸送性に調節することが好ましい。
【００５５】
ここで、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層１１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質は、図１（Ｂ）に示すように、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、陰極側に位置する層１２２の膜厚を調節することにより、一部の正孔が第２の発光層１１２にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【００５６】
あるいは、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーを一部、第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることもできる。この場合、再結合領域が短波長の光を発する第１の発光層１１１の内部であるので、長波長の光を発する第２の発光層１１２へのエネルギー移動を抑制することができ、色の調整を行うことが容易となる。エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陰極側に位置する層１２２の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節することができる。
【００５７】
いずれのメカニズムにしても、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子は、第１の発光層１１１または第２の発光層１１２のいずれかにおける励起状態の形成に無駄なく分配され、発光に寄与することになる。したがって、本発明の一態様の発光素子は高い発光効率を達成できる。
【００５８】
なお、本発明の一態様の発光素子は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られることから、２色の光を混合した発光を得ることが出来、ブロードなスペクトルを持つ発光も得られる。したがって、白色発光を得ることもできる。
【００５９】
以上で述べたことから、本発明の一態様の構成を適用することにより、長寿命な発光素子を得ることができる。特に、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、長寿命な発光素子を得ることができる。
【００６０】
また、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、色の調整の容易な発光素子を得ることができる。
【００６１】
以上のように本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子の概念について説明した。次に、以下では、具体的な材料も列挙しつつ、本発明の一態様の発光素子の構成についてより詳細に述べる。
【００６２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図１（Ａ）で説明した本発明の一態様の発光素子の具体的な構成について、図２（Ａ）を用いて説明する。
【００６３】
図２（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子の素子構造を模式的に示したものであり、陽極２０１と陰極２０２との間に、発光物質を含む層２０３が設けられており、該発光物質を含む層２０３は、少なくとも第１の発光層２１１と、第１の発光層２１１の陽極側に接して設けられた第２の発光層２１２とを有している。第１の発光層２１１は、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２から構成されている。
【００６４】
なお、本実施の形態の発光素子においては、陽極２０１と第２の発光層２１２との間に、正孔注入層２１３および正孔輸送層２１４が設けられている。また、陰極２０２と第１の発光層２１１との間に、電子輸送層２１５および電子注入層２１６が設けられている。ただし、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６は、必ずしも必要ではない。また、これらの層は、複数の層から構成されていてもよい。
【００６５】
以下ではまず、第１の発光層２１１および第２の発光層２１２の構成について、具体的に説明する。
【００６６】
第１の発光層２１１において、陽極側に位置する層２２１は、第１の発光物質のみ、もしくは第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層２２２は、第２の有機化合物と、第１の発光物質とを含んでおり、第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下である。
【００６７】
実施の形態１でも述べた通り、第１の発光物質および第２の有機化合物は、第１の発光層２１１内部におけるキャリアの輸送性を調節し、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面近傍が、キャリアの主たる再結合領域になるよう構成する機能、すなわちキャリアのバランスを釣り合わせる機能を持つ。このような構成により、第１の発光層２１１におけるキャリアバランスは経時的に変化しにくくなり、第１の発光層２１１が劣化しにくくなるためである。なお、陽極側に位置する層２２１における第１の発光物質はキャリアの輸送を担うと共に、発光も呈している。
【００６８】
キャリアの輸送性を調節するためには、陽極側に位置する層２２１における第１の発光物質の含有量が５０重量％以上であることが好ましい。より具体的には、陽極側に位置する層２２１における第１の発光物質は、キャリア輸送を担い且つ発光も呈することから、その含有量は５０重量％以上１００重量％以下とする。また、陰極側に位置する層２２２における第２の有機化合物の含有量は５０％以上であることが好ましい。より具体的には、陰極側に位置する層２２２は、さらに第１の発光物質を含むことによって発光層として機能することから、陰極側に位置する層２２２における第２の有機化合物の含有量は、５０重量％以上９９．９重量％以下とすればよい。陽極側に位置する層２２１に第１の有機化合物を含有させる場合、第１の有機化合物は陽極側に位置する層２２１の膜質を安定化（例えば結晶化の抑制など）させる役割を果たす。
【００６９】
また、実施の形態１でも述べた通り、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面近傍がキャリアの主たる再結合領域になるためには、陽極側に位置する層２２１は正孔輸送性であることが好ましく、陰極側に位置する層２２２は電子輸送性であることが好ましい。このことを考慮すると、陽極側に位置する層２２１におけるキャリアの輸送を担う第１の発光物質は、正孔輸送性であることが好ましく、陰極側に位置する層２２２におけるホスト材料である第２の有機化合物は、電子輸送性であることが好ましい。
【００７０】
したがって、第１の発光物質は、キャリアの輸送性を有し、陰極側に位置する層２２２においても発光中心物質となりうる物質を選択すればよい。発光は蛍光でも燐光でもどちらでもよい。また、正孔輸送性を有する物質であることが好ましいことから、このような物質としては、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）、４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−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：ＰＣＢＡＰＢＡ）、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、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）、９，１０−ビス（４−｛Ｎ−［４−（９−カルバゾリル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＹＧＡＢＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９、１０−ビス｛４−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝アントラセン（略称：ＰＣＡＢＰＡ）、９−フェニル−１０−（４−［Ｎ−フェニル−Ｎ−｛３−（Ｎ−フェニル）カルバゾリル｝］アミノ）フェニルアントラセン（略称：ＰＣＡＰＡ）、２−｛４−［Ｎ−フェニル−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］フェニル｝−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、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）−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、２−｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−フェニル−トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＰＡ）等が挙げられる。特に、アントラセンとジアリールアミノ基がアリーレン基を介して結合している化合物は好ましい材料である。その中でも９，１０−ジアリールアントラセンの９位のアリール基が、アリーレン基とジアリールアミノ基が結合した基である物質、即ち、下記一般式（ｉ）で表される物質は好適に用いることができる。
【００７１】
【化２】
【００７２】
ここで、式中Ａｒ１は炭素数６〜２５のアリール基、Ａｒ２は炭素数６〜２５のアリーレン基のいずれかを表し、Ａｒ３、Ａｒ４はそれぞれ独立に炭素数６〜２５のアリール基、カルバゾリル基のいずれかを表す。Ａｒ３、Ａｒ４は各々独立に置換基を有していても良く、この場合、当該置換基としては炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、またはカルバゾリル基のいずれかが挙げられる。上記炭素数６〜２５のアリール基としては、例えば、フェニル基、ｏ−ビフェニル基、ｍ−ビフェニル基、ｐ−ビフェニル基、フルオレン−２−イル基、スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル基、ナフチル基等が挙げられる。また、炭素数６〜２５のアリーレン基としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、スピロフルオレンから誘導される２価の基等が挙げられる。また、炭素数１〜４のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。
【００７３】
このような、第１の発光物質として好適に用いることが可能な物質の例としては、下記構造式（１）で表される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）、下記構造式（２）で表される４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−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：ＰＣＢＡＰＢＡ）、下記構造式（３）で表される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）などが挙げられる。
【００７４】
【化３】
【００７５】
第１の有機化合物は、陽極側に位置する層２２１において第１の発光物質に添加することで第１の発光物質の結晶化などを抑制し、陽極側に位置する層２２１の膜質を改善するために用いられる。そのため、特に材料に制限はないが、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、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’−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）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、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）、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、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、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）等を用いることができる。ただし、第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より第１の有機化合物のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）が小さいと、第１の発光物質から第１の有機化合物にエネルギーが移動してしまい、発光効率の低下や、色純度の悪化が引き起こされる場合があるため、第１の有機化合物は第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より大きいエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）を有する物質を選択することが好ましい。
【００７６】
また、第２の有機化合物の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ０１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）のような電子輸送性の化合物が好適である。ただし、第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より第２の有機化合物のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）が小さいと、第１の発光物質から第２の有機化合物にエネルギーが移動してしまい、発光効率の低下や、色純度の悪化が引き起こされる場合があるため、第２の有機化合物は第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より大きいエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）を有する物質を選択することが好ましい。また、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面は、正孔と電子の両方の密度が高い領域であるため、第２の有機化合物は、酸化、還元の両方に対して安定であることが好ましい。したがって、第２の有機化合物としてより好ましいのは、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３に代表される３環以上６環以下の縮合多環芳香族化合物である。中でも特に、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴのようなアントラセン誘導体は安定であり、またエネルギーギャップも大きいため、ホスト材料である第２の有機化合物として好適である。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物に同一の物質を用いることもできる。
【００７７】
なお、第１の発光層２１１は、第１の有機化合物、第２の有機化合物、第１の発光物質以外に、さらに他の物質を含んでいてもよい。
【００７８】
一方、第２の発光層２１２は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含んでいる。実施の形態１でも述べたように、キャリアの主たる再結合領域は陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面近傍であるため、第２の発光層２１２は、図２（Ａ）の構成において、第１の発光層２１１まで正孔を輸送する機能も担う。この機能を容易に実現させるため、第３の有機化合物は、第１の有機化合物や第２の有機化合物と同様、第２の発光層２１２におけるホスト材料となることが好ましい。つまり、より具体的には、第２の発光層２１２における第３の有機化合物の含有量を、５０重量％以上９９．９重量％以下とすればよい。
【００７９】
また、第２の発光層２１２が正孔を輸送する機能も担うことを考慮すると、第２の発光層２１２におけるホスト材料である第３の有機化合物は、正孔輸送性であることが好ましい。
【００８０】
したがって、第３の有機化合物の具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα―ＮＰＤ）、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）のような正孔輸送性の化合物が好適である。ただし、第２の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より第３の有機化合物のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）が小さいと、第２の発光物質から第３の有機化合物にエネルギーが移動してしまい、発光効率の低下や、色純度の悪化が引き起こされる場合があるため、第３の有機化合物は第２の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より大きいエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）を有する物質を選択することが好ましい。ここで、ＤＰＡｎｔｈ、ＣｚＡ１ＰＡ、ＰＣＣＰＡ、ＤＰｈＰＡ、ＹＧＡＰＡ、ＰＣＡＰＡ、ＰＣＡＰＢＡ、２ＰＣＡＰＡのようなアントラセン誘導体は安定であり、またエネルギーギャップも大きいため、ホスト材料である第３の有機化合物として好適である。
【００８１】
なお、第２の発光層２１２は、第３の有機化合物、第２の発光物質以外に、さらに他の物質を含んでいてもよい。
【００８２】
次に、第２の発光物質について説明する。第１の発光層２１１は第１の発光物質を含み、第２の発光層２１２は第２の発光物質を含んでいるが、本実施の形態では、第１の発光物質と第２の発光物質とは異なる物質を用いる。これにより、所望の色の発光や、ブロードなスペクトルを有する発光、白色光などを得ることが可能となる。
【００８３】
第２の発光物質は、第１の発光物質と異なる物質であれば特に限定はなく、例えば以下に列挙する材料から適宜選択すればよい。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：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、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）−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）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，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）のような燐光を発する材料も用いることができる。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：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０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，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））のような燐光を発する材料も用いることができる。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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））のような燐光を発する材料も用いることができる。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：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。また、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（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。なお、５２０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲においては材料を列挙していないが、もちろんこの範囲の発光波長を有する発光材料（燐光を発する材料も含む）も用いることが可能である。例えば、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などが挙げられる。これらの中から異なる発光波長を有する物質を、発光素子から所望の発光色が得られるようにそれぞれ選択して用いることができる。
【００８４】
ここで、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層２１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層２１２に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層２１２に含まれる第２の発光物質は、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、陽極側に位置する層２２１の膜厚を調節することにより、一部の電子が第２の発光層２１２にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【００８５】
また、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーの一部を第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることができる。したがって、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光物質の発光ピーク波長が、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。なお、エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陽極側に位置する層２２１の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節できる。
【００８６】
なお、本発明の一態様の発光素子の構成は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られるため、ブロードなスペクトルを持つ発光素子に適しており、特に白色発光素子に好適に用いることができる。したがって、以上で述べたような本発明の一態様の発光素子において、第１の発光物質の発光色と、第２の発光物質の発光色が、互いに補色の関係にある発光素子も本発明の一つである。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。
【００８７】
組み合わせの例としては、第１の発光物質として青色発光を示すＰＣＢＡＰＡを、第２の発光物質として黄色発光を示すルブレンを用いると、白色が得られる。また例えば、第１の発光物質として青緑色発光を示す２ＰＣＡＰＰＡを、第２の発光物質として赤色発光を示すＢｉｓＤＣＭを用いても、白色が得られる。なお、白色光以外の発光色としては、例えば第１の発光物質として青色発光を示す２ＹＧＡＰＰＡを、第２の発光物質として赤色発光を示すＢｉｓＤＣＭを用いれば、紫色のような中間色が得られる。
【００８８】
ここで、上述したように、第１の発光物質から第２の発光物質へのエネルギー移動を利用することを考慮すると、第１の発光物質の発光ピーク波長は、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。
【００８９】
したがって例えば、第１の発光物質の発光色が青色（発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満）であり、第２の発光物質の発光色が黄色（発光ピーク波長が５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未満）である構成が好ましい。このことを考慮すると、第１の発光物質としては上述のＹＧＡ２Ｓ、ＹＧＡＰＡ、２ＹＧＡＰＰＡ、ＰＣＡＰＡ、ペリレン、ＴＢＰ、ＰＣＢＡＰＡ、ＰＣＢＡＰＢＡ、ＦＩｒ６、ＦＩｒｐｉｃ等が好適であり、第２の発光物質としてはルブレン、ＢＰＴ、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ）等が好適である。
【００９０】
また例えば、第１の発光物質の発光色が青緑色（発光ピーク波長が４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満）であり、第２の発光物質の発光色が赤色（発光ピーク波長が６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満）である構成が好ましい。このことを考慮すると、第１の発光物質としては上述のＤＰＡＢＰＡ、２ＰＣＡＰＰＡ、２ＤＰＡＰＰＡ、ＤＢＣ１、クマリン３０、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）、ＦＩｒ（ａｃａｃ）等が好適であり、第２の発光物質としてはｐ−ｍＰｈＴＤ、ｐ−ｍＰｈＡＦＤ、ＤＣＪＴＩ、ＤＣＪＴＢ、ＢｉｓＤＣＭ、ＢｉｓＤＣＪＴＭ、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）、ＰｔＯＥＰ、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）等が好適である。
【００９１】
以上で述べたような第１の発光層２１１および第２の発光層２１２の構成を適用することにより、陽極２０１から注入された正孔と陰極２０２から注入された電子は、第１の発光層２１１または第２の発光層２１２のいずれかにおける励起状態の形成に無駄なく分配され、発光に寄与することになる。したがって、本発明の一態様の発光素子は高い発光効率を達成できる。
【００９２】
次に、以下では、陽極２０１、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６、陰極２０２に好適に用いることができる材料を、具体的に列挙する。
【００９３】
陽極２０１としては、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）、酸化珪素および酸化スズを含有した酸化インジウム（ＩＴＳＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの電気伝導性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。
【００９４】
また、陽極２０１と接する層として、後述する複合材料を含む層を用いた場合には、陽極２０１として、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（例えばＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｄ等）などを用いることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。上記金属や合金は、真空蒸着法あるいはスパッタリング法により形成することが可能である。また、ペースト（銀ペースト等）をインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００９５】
正孔注入層２１３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、酸化モリブデンや酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化マンガン等を用いることができる。この他、低分子の有機化合物としては、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）のようなフタロシアニン系化合物の他、ＮＰＢ（またはα―ＮＰＤ）、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＤＴＤＰＰＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＢＳＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、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が挙げられる。
【００９６】
また、正孔注入層２１３として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、陽極２０１として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ることができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。
【００９７】
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる正孔輸送性の高い物質を具体的に列挙する。
【００９８】
正孔輸送性の高い物質に用いることのできる有機化合物としては、例えば上述のＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＤＴＤＰＰＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＢＳＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、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や、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＡｎｔｈ、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）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、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挙げることができる。
【００９９】
また、アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、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。
【０１００】
また、正孔注入層２１３としては、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることができる。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が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【０１０１】
また、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、正孔注入層２１３として用いてもよい。
【０１０２】
正孔輸送層２１４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、低分子の有機化合物としては、上述のＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢ、ＴＰＤ、ＴＣＴＡなどの芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の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。
【０１０３】
また、正孔輸送層２１４として、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【０１０４】
電子輸送層２１５は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、低分子の有機化合物として、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺのような金属錯体や、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ＴＰＢＩ、ＢＣＰ、ＢＰｈｅｎ、ＣＯ１１のような複素環化合物を用いることができる。また、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＴＰＢ３のような縮合多環芳香族化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。
【０１０５】
また、電子輸送層２１５として、高分子化合物を用いることができる。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。
【０１０６】
電子注入層２１６は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。あるいは、電子輸送性を有する物質からなる層中に、ドナー性の物質を含有させたものを用いることができる。電子輸送性を有する物質としては、上述の電子輸送層２１５で用いることのできる物質を用いればよい。一方、ドナー性の物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはそれらの化合物を用いることができる。あるいは、ドナー性の物質としては、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、デカメチルニッケロセン（略称：ＤＭＮ）のような有機化合物を用いてもよい。ドナー性の物質は、共蒸着により電子注入層２１６中に含有させることができる。
【０１０７】
陰極２０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。また、アルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）あるいはそれらの合金を用いることができる。上記の金属、合金は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成することも可能である。また、ペースト（銀ペースト等）をインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【０１０８】
また、電子注入層２１６として、先に述べたような電子輸送性を有する物質からなる層中にドナー性の物質を含有させたものを適用することにより、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−酸化スズ等様々な電気伝導性化合物を陰極２０２として用いることができる。これら電気伝導性化合物は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【０１０９】
なお、陽極２０１または陰極２０２として導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。導電性組成物は、陽極又は陰極として形成する場合、薄膜におけるシート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１１０】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリン及びまたはその誘導体、ポリピロール及びまたはその誘導体、ポリチオフェン及びまたはその誘導体、これらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０１１１】
共役導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ（３−メチルピロール）、ポリ（３−ブチルピロール）、ポリ（３−オクチルピロール）、ポリ（３−デシルピロール）、ポリ（３，４−ジメチルピロール）、ポリ（３，４−ジブチルピロール）、ポリ（３−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メチル−４−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メトキシピロール）、ポリ（３−エトキシピロール）、ポリ（３−オクトキシピロール）、ポリ（３−カルボキシルピロ−ル）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルピロール）、ポリＮ−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）、ポリ（３−メトキシチオフェン）、ポリ（３−エトキシチオフェン）、ポリ（３−オクトキシチオフェン）、ポリ（３−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリアニリン、ポリ（２−メチルアニリン）、ポリ（２−オクチルアニリン）、ポリ（２−イソブチルアニリン）、ポリ（３−イソブチルアニリン）、ポリ（２−アニリンスルホン酸）、ポリ（３−アニリンスルホン酸）等が挙げられる。
【０１１２】
上記導電性高分子は、単独で陽極又は陰極に使用してもよいし、膜特性を調整するために有機樹脂を添加して導電性組成物として使用することができる。
【０１１３】
有機樹脂としては、導電性高分子と相溶または混合分散可能であれば熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、光硬化性樹脂であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１２、ポリアミド１１等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
【０１１４】
さらに、上記導電性高分子又は導電性組成物の電気伝導度を調整するために、アクセプター性またはドナー性ドーパントをドーピングすることにより、共役導電性高分子の共役電子の酸化還元電位を変化させてもよい。
【０１１５】
アクセプター性ドーパントとしては、ハロゲン化合物、ルイス酸、プロトン酸、有機シアノ化合物、有機金属化合物等を使用することができる。ハロゲン化合物としては、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素、フッ化ヨウ素等が挙げられる。ルイス酸としては五フッ化燐、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、三フッ化硼素、三塩化硼素、三臭化硼素等が挙げられる。プロトン酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸等の無機酸と、有機カルボン酸、有機スルホン酸等の有機酸を挙げることができる。有機カルボン酸及び有機スルホン酸としては、前記カルボン酸化合物及びスルホン酸化合物を使用することができる。有機シアノ化合物としては、共役結合に二つ以上のシアノ基を含む化合物が使用できる。例えば、テトラシアノエチレン、テトラシアノエチレンオキサイド、テトラシアノベンゼン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノアザナフタレン等を挙げられる。
【０１１６】
ドナー性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、４級アンモニウム化合物等を挙げることができる。
【０１１７】
上記導電性高分子又は導電性組成物を、水または有機溶剤（アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など）に溶解させて、湿式法により陽極又は陰極となる薄膜を形成することができる。
【０１１８】
上記導電性高分子又は導電性組成物を溶解する溶媒としては、特に限定することはなく、上記した導電性高分子及び有機樹脂などの高分子樹脂化合物を溶解するものを用いればよい。例えば、水、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、Ｎ‐メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエンなどの単独もしくは混合溶剤に溶解すればよい。
【０１１９】
導電性高分子又は導電性組成物を溶媒に溶解した溶液の成膜は、塗布法、コーティング法、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、印刷法等の湿式法を用いて成膜することができる。溶媒の乾燥は、熱処理を行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。また、有機樹脂が熱硬化性の場合は、さらに加熱処理を行い、光硬化性の場合は、光照射処理を行えばよい。
【０１２０】
次に、本発明の一態様の発光素子の作製方法について述べる。発光物質を含む層２０３の形成方法としては、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ても構わない。また各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【０１２１】
例えば、上述した材料のうち、高分子化合物はインクジェット法やスピンコート法などの湿式法で形成することができる。また、低分子の有機化合物は湿式法で形成することもできるし、真空蒸着法などの乾式法を用いて形成することもできる。
【０１２２】
以上で述べたように、本発明の一態様の発光素子は、キャリアバランスが経時的に変化しにくく長寿命を達成できる。また、正孔と電子を無駄なく励起状態の形成に利用することができるため、発光効率が高い。また、第１の発光物質と第２の発光物質の両方を発光させることができるため、ブロードなスペクトルを持つ発光、あるいは白色発光を得ることができる。
【０１２３】
したがって、本発明の一態様の発光素子を作製することにより、長寿命な発光素子を得ることができる。特に、長寿命な白色の発光素子を得ることができる。また本発明の一態様の発光素子を作製することにより、発光効率の高い発光素子を得ることができる。特に、発光効率の高い白色の発光素子を得ることができる。
【０１２４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図１（Ｂ）で説明した本発明の一態様の発光素子の具体的な構成について、図２（Ｂ）を用いて説明する。
【０１２５】
図２（Ｂ）は、本発明の一態様の発光素子の素子構造を模式的に示したものであり、陽極２０１と陰極２０２との間に、発光物質を含む層２０４が設けられており、該発光物質を含む層２０４は、少なくとも第１の発光層２１１と、第１の発光層２１１の陰極側に接して設けられた第２の発光層２１７とを有している。第１の発光層２１１は、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２から構成されている。
【０１２６】
なお、本実施の形態３の発光素子においては、陽極２０１と第１の発光層２１１との間に、正孔注入層２１３および正孔輸送層２１４が設けられている。また、陰極２０２と第２の発光層２１７との間に、電子輸送層２１５および電子注入層２１６が設けられている。ただし、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６は、必ずしも必要ではない。また、これらの層は、複数の層から構成されていてもよい。
【０１２７】
図２（Ｂ）に示す本実施の形態３の発光素子において、陽極２０１、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６、陰極２０２、第１の発光層２１１の構成は、実施の形態２で述べた発光素子と同様のものを適用することができる。一方、第２の発光層２１７の構成は、実施の形態２で述べた発光素子の第２の発光層２１２とは異なることが好ましい。
【０１２８】
すなわち、第２の発光層２１７は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含む点は実施の形態２と同様であるが、異なるのは、第１の発光層２１１まで正孔ではなく電子を輸送する機能を担っている点である。この機能を容易に実現させるため、第３の有機化合物は、第１の有機化合物や第２の有機化合物と同様、第２の発光層２１７におけるホスト材料となることが好ましい。つまり、より具体的には、第２の発光層２１７における第３の有機化合物の含有量を、５０重量％以上９９．９重量％以下とすればよい。また、第２の発光層２１７が電子を輸送する機能を担うことを考慮すると、第２の発光層２１７におけるホスト材料である第３の有機化合物は、電子輸送性であることが好ましい。
【０１２９】
したがって、本実施の形態３における第３の有機化合物の具体例としては、第１の発光層２１１における陰極側に位置する層２２２に含まれる第２の有機化合物と同じく、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺ、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＣＯ１１、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３のような電子輸送性の化合物が好適である。特に、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴのようなアントラセン誘導体は安定であり、またエネルギーギャップも大きいため、ホスト材料である第３の有機化合物として好適である。
【０１３０】
さらに、第２の発光層２１７から第１の発光層２１１への正孔注入障壁を低減するため、第１の発光層２１１の陰極側に位置する層２２２に含まれる第２の有機化合物と、第２の発光層２１７に含まれる第３の有機化合物は、同一の物質であることが好ましい。
【０１３１】
なお、第２の発光物質としては、実施の形態２で述べたものと同様のものを用いることができる。
【０１３２】
また、第２の発光層２１７は、第３の有機化合物、第２の発光物質以外に、さらに他の物質を含んでいてもよい。
【０１３３】
なお、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層２１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層２１７に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層２１７に含まれる第２の発光物質は、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、本実施の形態３においては陰極側に位置する層２２２の膜厚を調節することにより、一部の正孔が第２の発光層２１７にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【０１３４】
また、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーの一部を第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることができる。したがって、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光物質の発光ピーク波長が、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。なお、エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陰極側に位置する層２２２の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節できる。
【０１３５】
本実施の形態３の発光素子も、実施の形態２の発光素子と同様、キャリアバランスが経時的に変化しにくく長寿命を達成できる。また、正孔と電子を無駄なく励起状態の形成に利用することができるため、発光効率が高い。また、第１の発光物質と第２の発光物質の両方を発光させることができるため、ブロードなスペクトルを持つ発光、あるいは白色発光を得ることができる。
【０１３６】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、実施の形態２や実施の形態３で述べた本発明の一態様の発光素子を基板上に形成した場合の積層順と発光方向について、図３および図４を用いて説明する。
【０１３７】
図３および図４は、陽極３０１、陰極３０２、および発光物質を含む層３０３で構成される本発明の一態様の発光素子を、基板３００上に形成した場合の模式図である。図３は基板３００上に陽極３０１が、図４は基板３００上に陰極３０２が、それぞれ形成された場合の図である。なお、陽極３０１、陰極３０２、および発光物質を含む層３０３は、実施の形態２や実施の形態３で述べた構成を適用すればよい。
【０１３８】
発光は、陽極３０１または陰極３０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。したがって、陽極３０１または陰極３０２のいずれか一方または両方は、可視光に対する透光性を有する電極である。可視光に対する透光性を有する電極としては、実施の形態２で記載したＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＳＯ、ＩＷＺＯや、導電性高分子を含む導電性組成物などが該当する。また、金属や合金を、可視光に対する透光性を有する程度に薄膜化して形成してもよい。
【０１３９】
まず、陽極３０１が基板３００上に形成されている場合（図３）を説明する。陽極３０１および基板３００が可視光に対する透光性を有し、陰極３０２が遮光性である場合、図３（Ａ）に示すように、発光は基板３００側から取り出される。また、陽極３０１または基板３００の少なくとも一方が遮光性であり、陰極３０２が可視光に対する透光性を有する場合、図３（Ｂ）に示すように、発光は基板３００と逆側から取り出される。陽極３０１、陰極３０２、基板３００のいずれもが可視光に対する透光性を有する場合、図３（Ｃ）に示すように、発光は基板３００側および基板３００と逆側の両方から取り出される。
【０１４０】
次に、陰極３０２が基板３００上に形成されている場合（図４）を説明する。陰極３０２および基板３００が可視光に対する透光性を有し、陽極３０１が遮光性である場合、図４（Ａ）に示すように、発光は基板３００側から取り出される。また、陰極３０２または基板３００の少なくとも一方が遮光性であり、陽極３０１が可視光に対する透光性を有する場合、図４（Ｂ）に示すように、発光は基板３００と逆側から取り出される。陽極３０１、陰極３０２、基板３００のいずれもが可視光に対する透光性を有する場合、図４（Ｃ）に示すように、発光は基板３００側および基板３００と逆側の両方から取り出される。
【０１４１】
なお、基板３００は発光素子の支持体として用いられる。基板３００としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。可視光に対する透光性が必要ない場合（図３（Ｂ）や図４（Ｂ）の場合）は、シリコン基板や金属フォイルの基板等を用いることもできる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【０１４２】
なお、本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。なお、発光素子の電極に電気的に接続されるＴＦＴは、当該電極が陽極である発光素子の場合はＰ型のＴＦＴ、陰極である場合はＮ型のＴＦＴを用いることが好ましい。
【０１４３】
（実施の形態５）
実施の形態５では、本発明の一態様の複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型発光素子という）の態様について、図５を参照して説明する。この発光素子は、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光ユニットの構成としては、図２（実施の形態２又は実施の形態３）で示した発光物質を含む層２０３と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態２または実施の形態３で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明するものである。
【０１４４】
図５において、陽極５０１と陰極５０２との間には、第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２が積層されている。陽極５０１と陰極５０２としては、実施の形態２で述べたものと同様なものを適用することができる。また、第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態２又は実施の形態３で示した発光物質を含む層２０３と同様である。また、第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２のどちらか一方が実施の形態２又は実施の形態３で示した発光物質を含む層２０３と同様の構成を有していれば、他方はその他公知の構成を有していても良い。
【０１４５】
第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２に挟まれる電荷発生層５０４は、陽極５０１と陰極５０２に電圧を印加した際に、第１の発光ユニット５０３−１に電子を注入し、第２の発光ユニット５０３−２に正孔を注入するものであれば、どのような構成であってもよい。ただし、電荷発生層５０４の好ましい例は、電子を注入できる層と正孔を注入できる層の少なくとも二層を有し、該電子を注入できる層が第１の発光ユニット５０３−１に、該正孔を注入できる層が第２の発光ユニット５０３−２に、それぞれ接している構成である。また、正孔を注入できる層と電子を注入できる層との間に電子輸送性の高い物質からなる層（電子リレー層）を挟んだ構造であっても良い。
【０１４６】
該電子を注入できる層としては、実施の形態２で述べた陰極や電子注入層の構成と同様のものを用いることができる。特に、実施の形態２で述べたような、電子輸送性を有する物質からなる層中にドナー性の物質を含有させた複合材料が好適である。
【０１４７】
一方、該正孔を注入できる層としては、実施の形態２で述べた陽極や正孔注入層の構成と同様のものを用いることができる。特に、実施の形態２で述べたような、正孔輸送性を有する物質からなる層中にアクセプター性の物質を含有させた複合材料が好適である。
【０１４８】
電子リレー層に用いることができる電子輸送性の高い物質としては、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上の物質を用いることが好ましく、ペリレン誘導体や含窒素縮合芳香族化合物等を好適に用いることができる。ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）等が挙げられる。また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。その他にも、パーフルオロペンタセン、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（略称：ＰＣＢＭ））等を電子リレー層に用いることができる。
【０１４９】
電荷発生層５０４の具体的な一例としては例えば、電子輸送性を有する物質であるＢＰｈｅｎにリチウムを添加した層と、正孔輸送性を有する物質であるＮＰＢに酸化モリブデンを添加した層とを、陽極５０１側から順に積層した構成や、それらの層の間に電子リレー層である３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を設けた構造などが挙げられる。
【０１５０】
発光ユニットの構成の組合せとしては、一方の発光ユニットにおいて、実施の形態２又は実施の形態３で説明した発光物質を含む層２０３の構成を適用し、第１の発光物質と第２の発光物質から青色と緑色の発光を得た場合、他方の発光ユニットにおいて赤色の発光を得れば、赤、緑、青の光からなる白色光を本実施の形態で説明する発光素子では得ることができる。一方の発光ユニットにおいて青色の発光を得、他方の発光ユニットにおいて実施の形態２又は実施の形態３で説明した発光物質を含む層２０３の構成を適用し第１の発光物質と第２の発光物質から緑色と赤色の発光得た場合も同様に赤、緑、青の光からなる白色光を得ることができる。
【０１５１】
例えば、一方の発光ユニットにおいて、実施の形態２または実施の形態３で説明した発光物質を含む層２０３の構成を適用し、第１の発光物質に青色の蛍光を発する物質（青色の蛍光発光物質）、第２の発光物質に緑色の燐光を発する物質（緑色の燐光発光物質）を用いた場合、青色の蛍光発光物質、または第１の有機化合物、第２の有機化合物の三重項エネルギーが緑色のリン光発光物質の三重項エネルギーより大きい方が好ましい。青色の蛍光発光物質、または第１の有機化合物、第２の有機化合物の三重項エネルギーが緑色のリン光発光物質の三重項エネルギーより小さい場合、緑色のリン光発光物質からのエネルギー移動が起こり、三重項励起子の無輻射失活によりリン光発光の効率が損失するためである。
本願の実施の形態で発光物質として用いているアントラセン誘導体は三重項エネルギーが低く、リン光発光の効率損失が顕著に起こると考えられる。つまり、発光層に用いる材料や周辺材料の三重項エネルギーを考慮しなければならないということになる。そのため材料が限定され素子構造も煩雑になる。
【０１５２】
したがって、一方の発光ユニットは蛍光の発光、他方の発光ユニットは燐光の発光と分けることが好ましい。それによって、蛍光発光物質と燐光発光物質間の複雑なエネルギー移動を考慮することなく、効率的に有利な燐光発光を用いて、赤、緑、青の３原色からなる白色光を呈する発光素子を得ることができる。赤や緑の燐光を発する発光物質には良好な特性を有するものが開発されていることから、燐光を用いる発光ユニットは、赤や緑など長波長側の光を提供する発光ユニットとすることが好ましい。
【０１５３】
また、第１の発光ユニット、第２の発光ユニット共に２種類の発光物質から得られた光を発するユニットである場合、各々のユニットにおける発光物質の組合せを補色の関係をなす光を発する物質の組合せとし、さらに、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットでは発光物質の組合せを異なる組合せとする（換言すると、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットは共に、各々異なる波長の光の組合せによる補色を利用した白色発光を呈する発光ユニットとする）と、駆動時間の蓄積に伴う色の変化を抑制することができるため、白色発光を呈する発光素子として好ましい構成である。
【０１５４】
本実施の形態５では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子も作製することが可能である。本実施の形態５に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニット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、高輝度領域での発光が可能であり、そのため長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、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。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【０１５５】
なお、本実施の形態５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。例えば、実施の形態４で述べたような基板、積層順や発光方向を適宜選択し、組み合わせることができる。
【０１５６】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置について、図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【０１５７】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１５８】
次に、断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０１５９】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１６０】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された陽極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１６１】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０１６２】
陽極６１３上には、発光物質を含む層６１６、および陰極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極６１３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膜、または珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、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。
【０１６３】
また、発光物質を含む層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。発光物質を含む層６１６は、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子の構成を有している。
【０１６４】
さらに、発光物質を含む層６１６上に形成された陰極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、Ｍｇ−Ａｇ、Ｍｇ−Ｉｎ、Ａｌ−Ｌｉ、ＬｉＦ、ＣａＦ２等）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層６１６で生じた光が陰極６１７を透過させる場合には、陰極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１６５】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に、実施の形態２〜３で示した本発明の一態様の発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【０１６６】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−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を用いることができる。
【０１６７】
以上のようにして、本発明の一態様の発光素子と、その発光素子を制御する手段であるＴＦＴとを有する本発明の一態様の発光装置を得ることができる。本実施の形態６の発光装置は、画像表示装置として利用することができる。
【０１６８】
本発明の一態様の発光装置は、長寿命な本発明の一態様の発光素子を用いているため、信頼性が高い。
【０１６９】
また、本発明の一態様の発光素子は、白色光を呈することができる。したがって、本発明の一態様の白色発光素子を本実施の形態６の発光素子として適用することで、白色の画像表示装置を作製することができる。また、封止基板６０４または素子基板６１０に、赤・青・緑のカラーフィルターを設け、本発明の一態様の発光素子の白色光を透過させることによって、光の三原色である赤・青・緑の画素が得られる。したがって、本発明の一態様の発光装置は、フルカラーの画像表示装置として運用することもできる。また、カラーフィルターを一部の画素にのみ設置し、他の画素にはカラーフィルターを設けない構成とすることで、赤・青・緑・白の４種の画素を形成し、フルカラーの映像を出すこともできる。このような４種の画素を用いる方式は、消費電力低減に有効である。
【０１７０】
以上のように本実施の形態では、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置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７には本発明の一態様の発光素子を有するパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図７において、基板７５１上には、電極７５２と電極７５６との間には発光物質を含む層７５５が設けられている。発光物質を含む層は、上述の実施の形態２で述べたような構成を適用すればよい。電極７５２の端部は絶縁層７５３で覆われている。そして、絶縁層７５３上には隔壁層７５４が設けられている。隔壁層７５４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７５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層７５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層７５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層７５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層７５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層７５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。パッシブマトリクス型の発光装置においても、本発明の一態様の発光素子を含むことによって、信頼性が高い発光装置を得ることができる。
【０１７１】
（実施の形態７）
本実施の形態７では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置の一例として、本発明の一態様の発光素子をバックライトとして用いた液晶表示装置を例示する。
【０１７２】
図８は、本発明の一態様の発光素子をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例を示したものである。図８に示した液晶表示装置は、筐体８０１、液晶層８０２、バックライト８０３、筐体８０４を有し、液晶層８０２は、ドライバＩＣ８０５と接続されている。また、バックライト８０３は、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子が用いられており、端子８０６により、電流が供給されている。
【０１７３】
本発明の一態様の発光素子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、長寿命なバックライトが得られるため、信頼性の高い液晶表示装置が得られる。また、本発明の一態様の発光素子は、面発光の発光素子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。
【０１７４】
（実施の形態８）
本実施の形態８では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置の一例として、照明装置について説明する。
【０１７５】
図９（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置を、照明装置である電気スタンドに適用した例である。図９（Ａ）に示す電気スタンドは、筐体９０１と、光源９０２を有し、光源９０２として、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子が用いられている。本発明の一態様の発光素子を光源として用いることにより、長寿命な光源が得られるため、信頼性の高い電気スタンドが得られる。
【０１７６】
図９（Ｂ）は、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子を有する発光装置を、室内の照明装置９１１に適用した例である。本発明の一態様の発光素子は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置に用いることができる。このように、本発明の一態様の発光素子を室内の照明装置９１１に用いた部屋に、図６、図７あるいは図８で説明したような本発明の一態様の発光装置を画像表示装置として用いたテレビ装置９１２（詳細は実施の形態９で後述）を設置して、公共放送や映画を鑑賞することができる。
【０１７７】
（実施の形態９）
本実施の形態９では、本発明の一態様の発光装置をその一部に含む本発明の一態様の電子機器について説明する。特に、本発明の一態様の発光装置を表示部として含む本発明の一態様の電子機器について説明する。本発明の一態様の電子機器は、実施の形態６〜８で示したような本発明の一態様の発光装置を含むため、信頼性の高い表示部を有する。
【０１７８】
本発明の一態様の発光装置を有する電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。
【０１７９】
図１０（Ａ）は本発明の一態様のテレビ装置であり、筐体１００１、支持台１００２、表示部１００３、スピーカー部１００４、ビデオ入力端子１００５等を含む。このテレビ装置において、表示部１００３は、実施の形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。したがって、表示部１００３は画質の劣化が少ない。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能回路や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体１００１や支持台１００２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明の一態様のテレビ装置は、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【０１８０】
図１０（Ｂ）は本発明の一態様のコンピュータであり、本体１１０１、筐体１１０２、表示部１１０３、キーボード１１０４、外部接続ポート１１０５、ポインティングデバイス１１０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部１１０３は、実施の形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。本発明の一態様のコンピュータは、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。
【０１８１】
図１０（Ｃ）は本発明の一態様の携帯電話であり、本体１２０１、筐体１２０２、表示部１２０３、音声入力部１２０４、音声出力部１２０５、操作キー１２０６、外部接続ポート１２０７、アンテナ１２０８等を含む。この携帯電話において、表示部１２０３は、実施形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。したがって、表示部１２０３は画質の劣化が少ない。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能回路や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体１２０１や筐体１２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明の一態様の携帯電話は、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１８２】
図１０（Ｄ）は本発明の一態様のカメラであり、本体１３０１、表示部１３０２、筐体１３０３、外部接続ポート１３０４、リモコン受信部１３０５、受像部１３０６、バッテリー１３０７、音声入力部１３０８、操作キー１３０９、接眼部１３１０等を含む。このカメラにおいて、表示部１３０２は、実施の形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。したがって、表示部１３０２は劣化が少ない。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能回路や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体１３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明の一態様のカメラは、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１８３】
以上の様に、本発明の一態様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。そして、本発明の一態様の発光装置を電子機器に適用することで、信頼性の高い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【実施例１】
【０１８４】
本実施例１では、本発明の一態様の発光素子の作製例について、図１１を用いて説明する。なお、本実施例で用いた物質の構造式を以下に示す。
【０１８５】
【化４】
【０１８６】
（発光素子１の作製）
発光素子１の作製例を、図１１（Ａ）を用いながら説明する。まず、陽極２００１として１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板２０００を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室で、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った。その後、基板を３０分程度、放冷した。
【０１８７】
次に、陽極２００１が形成された面を下方となるように、陽極２００１が形成されたガラス基板２０００を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定した。そして、まず陽極２００１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）と共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料からなる正孔注入層２０１３を形成した。蒸着は抵抗加熱を用いた。また、正孔注入層２０１３の膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデンの比率は、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。
【０１８８】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２０１４を形成した。
【０１８９】
さらに、正孔輸送層２０１４上に、抵抗加熱を用いて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）と緑色発光物質であるＮ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することで、第２の発光層２０１２を形成した。ＰＣＣＰＡと２ＰＣＡＰＡの比率は、重量比で１：０．０２（ＰＣＣＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。膜厚は１０ｎｍとした。この第２の発光層２０１２においては２ＰＣＡＰＡが発光物質となるため、緑色発光を示す発光層となる。なお、第２の発光層２０１２は、正孔輸送性の層である。
【０１９０】
この第２の発光層２０１２上に、第１の発光層２０１１を形成した。まず、抵抗加熱を用いて９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と青色発光物質である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、第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１を形成した。ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率は、重量比で１：２（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。この陽極側に位置する層２０２１の膜厚は１０ｎｍとした。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性、ＰＣＢＡＰＡは正孔輸送性の物質であるが、この層においては、ＰＣＢＡＰＡの比率が高いことから、陽極側に位置する層２０２１は正孔輸送性の層となる。
【０１９１】
続いて、ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡとを共蒸着することにより、第１の発光層２０１１における陰極側に位置する層２０２２を形成した。ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡとの比率は、重量比で１：０．０５（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。この陰極側に位置する層２０２２の膜厚は２０ｎｍとした。以上のようにして形成された第１の発光層２０１１においてはＰＣＢＡＰＡが発光物質となるため、青色発光を示す発光層となる。なお、陰極側に位置する層２０２２はＣｚＰＡの比率が高いことから、電子輸送性を有する層であり、発光素子１では第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１と陰極側に位置する層２０２２との界面近傍においてキャリアの再結合が起こる確率が高い。
【０１９２】
その後、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成膜し、次いでバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ成膜することで、電子輸送層２０１５を形成した。
【０１９３】
さらに抵抗加熱による蒸着法を用いて電子輸送層２０１５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２０１６を形成した。
【０１９４】
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、陰極２００２を形成し、発光素子１を作製した。
【０１９５】
（発光素子２の作製）
第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１のＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率を、重量比で１：４（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）とした以外は、発光素子１と同様に成膜することで、発光素子２を作製した。
【０１９６】
（比較発光素子３の作製）
比較のため、第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１のＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率を、重量比で１：０．１（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）とした以外は、発光素子１と同様に成膜することで、比較発光素子３を作製した。比較発光素子３は陽極側に位置する層２０２１におけるＣｚＰＡの比率が、ＰＣＢＡＰＡより多いため、比較発光素子３における陽極側に位置する層２０２１の輸送性は電子輸送性となっており、キャリアの再結合は第１の発光層２０１１と第２の発光層２０１２との界面近傍となる。
【０１９７】
（発光素子１、発光素子２、比較発光素子３の特性比較）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子１、本発明の一態様の発光素子２、比較発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１９８】
発光素子１、発光素子２、比較発光素子３に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図１２に示す。図１２から、発光素子１及び発光素子２は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５１０ｎｍの緑色の発光に対して半分以上の強度で得られ、青と緑の発光がバランス良く得られているのに対し、比較発光素子３では、青色の発光の強度が非常に小さくなってしまっている。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子１及び発光素子２は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。
【０１９９】
また、図１３に発光素子１、発光素子２及び比較発光素子３の電流密度−輝度特性、図１４に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子１及び発光素子２は比較発光素子３と比較してその他の特性において遜色ない特性を示すことがわかる。
【０２００】
（発光素子４の作製）
発光素子２における陽極側に位置する層２０２１の膜厚を３０ｎｍとした以外は、発光素子２と同様に成膜することで、発光素子４を作製した。
【０２０１】
（発光素子４の特性評価）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、そ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。
【０２０２】
発光素子４に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図１５に示す。図１５から、発光素子４は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５１０ｎｍの緑色の発光に対して半分以上の強度で得られ、青と緑の発光がバランス良く得られていることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子４は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。
【０２０３】
また、図１６に発光素子４の電流密度−輝度特性、図１７に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子４はその他の特性においても良好な特性を示すことがわかる。
【０２０４】
次に、発光素子４に関し、初期輝度を１０００［ｃｄ／ｍ２］として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図１８に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の規格化輝度である）。
【０２０５】
図１８の結果から、発光素子４の輝度半減期は５０００時間程度と見積もられ、長寿命な発光素子であることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子４は長寿命な発光素子であることが明らかとなった。
【０２０６】
（発光素子５の作製）
発光素子４における陽極側に位置する層２０２１をＰＣＢＡＰＡのみからなる膜によって形成した以外は、発光素子４と同様に成膜することで、発光素子５を作製した。
【０２０７】
（発光素子５の特性評価）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子５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、そ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。
【０２０８】
発光素子５に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図１９に示す。図１９から、発光素子５は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５１０ｎｍの緑色の発光に対して５分の４程度の強度で得られ、青と緑の発光がバランス良く得られていることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子５は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。
【０２０９】
また、図２０に発光素子５の電流密度−輝度特性、図２１に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子５はその他の特性においても良好な特性を示すことがわかる。
【０２１０】
次に、発光素子５に関し、初期輝度を１０００［ｃｄ／ｍ２］として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２２に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の規格化輝度である）。
【０２１１】
図２２の結果から、発光素子５の輝度半減期は５０００時間程度と見積もられ、長寿命な発光素子であることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子５は長寿命な発光素子であることが明らかとなった。
【実施例２】
【０２１２】
実施例２では、実施例１の発光素子５における第２の発光層を、ルブレンを発光物質に用いて黄色に発光する発光層とした素子の作製例及び動作特性を具体的に例示する。なお、ルブレンは以下のような構造を有する物質である。
【０２１３】
【化５】
【０２１４】
（発光素子６の作製）
第２の発光層２０１２以外は実施例１の発光素子５と同様に形成した。第２の発光層２０１２はＰＣＣＰＡと黄色に発光する発光物質であるルブレンとの共蒸着することにより形成（重量比は１：０．０１（ＰＣＣＰＡ：ルブレン））し、その膜厚を２０ｎｍとした。第２の発光層２０１２はルブレンが発光物質となるため、黄色発光を示す発光層となる。
【０２１５】
（発光素子６の特性評価）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子６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、そ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。
【０２１６】
発光素子６に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図２３に示す。図２３から、発光素子６は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５６０ｎｍ付近の黄色の発光よりも大きい強度で得られ、青と黄の発光が共にバランス良く得られており、発光素子６はブロードな発光スペクトルを示していることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子６は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。なお、この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２９、ｙ＝０．３０）であり、白色の発光を示した。
【０２１７】
また、図２４に発光素子６の電流密度−輝度特性、図２５に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子６はその他の特性においても良好な特性を示すことがわかる。
【０２１８】
次に、発光素子６に関し、初期輝度を１０００［ｃｄ／ｍ２］として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２６に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の規格化輝度である）。
【０２１９】
図２６の結果から、発光素子６の輝度半減期は１００００〜２００００時間程度と見積もられ、長寿命な発光素子であることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子６は長寿命な発光素子であることが明らかとなった。
【実施例３】
【０２２０】
本実施例では、上記の実施例で用いた材料について説明する。
【０２２１】
（合成例１）
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）の合成方法を具体的に説明する。
【０２２２】
【化６】
【０２２３】
［ステップ１：９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ボロン酸の合成］
９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ボロン酸の合成スキームを（Ｅ−１）に示す。
【０２２４】
【化７】
【０２２５】
３−ブロモ−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール１０ｇ（３１ｍｍｏｌ）を５００ｍＬの三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１５０ｍＬをフラスコに加えて、３−ブロモ−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールを溶かした。この溶液を−８０℃に冷却した。この溶液へｎ−ブチルリチウム（１．５８ｍｏｌ／Ｌヘキサン溶液）２０ｍＬ（３２ｍｍｏｌ）を、シリンジにより滴下して加えた。滴下終了後、溶液を同温度で１時間攪拌した。攪拌後、この溶液へホウ酸トリメチル３．８ｍＬ（３４ｍｍｏｌ）を加え、室温に戻しながら約１５時間攪拌した。攪拌後、この溶液に希塩酸（１．０ｍｏｌ／Ｌ）約１５０ｍＬを加えて、１時間攪拌した。攪拌後、この混合物の水層を酢酸エチルで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせて、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥し、乾燥後この混合物を自然ろ過した。得られたろ液を濃縮したところ、淡褐色の油状物を得た。この油状物を減圧乾燥したところ、目的物の淡褐色固体を７．５ｇ収率８６％で得た。
【０２２６】
［ステップ２：４−（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）の合成］
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）の合成スキームを（Ｅ−２）に示す。
【０２２７】
【化８】
【０２２８】
４−ブロモジフェニルアミン６．５ｇ（２６ｍｍｏｌ）、９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ボロン酸７．５ｇ（２６ｍｍｏｌ）、トリ（ｏ−トリル）ホスフィン４００ｍｇ（１．３ｍｍｏｌ）を５００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へトルエン１００ｍＬ、エタノール５０ｍＬ、炭酸カリウム水溶液（０．２ｍｏｌ／Ｌ）１４ｍＬ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、酢酸パラジウム（ＩＩ）６７ｍｇ（３０ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を１００℃１０時間還流した。還流後、この混合物の水層をトルエンで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせ、飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥し、乾燥後この混合物を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮したところ、淡褐色の油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒ヘキサン：トルエン＝４：６）により精製し、精製後に得られた白色固体をジクロロメタン／ヘキサンにて再結晶し、目的物の白色固体を４．９ｇ収率４５％で得た。
【０２２９】
なお、上記ステップ２で得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）を測定した。以下に測定データを示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図２７に示す。測定結果から、本合成例においてＰＣＢＡが得られたことがわかった。
【０２３０】
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝６．８１−６．８６（ｍ，１Ｈ），７．１２（ｄｄ，Ｊ１＝０．９Ｈｚ，Ｊ２＝８．７Ｈｚ、２Ｈ），７．１９（ｄ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ）、７．２３−７．３２（ｍ、３Ｈ）、７．３７−７．４７（ｍ，３Ｈ）、７．５１−７．５７（ｍ，１Ｈ）、７．６１−７．７３（ｍ、７Ｈ）８．２８（ｓ，１Ｈ）、８．３３（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，１Ｈ）、８．５０（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ）
【０２３１】
［ステップ３：ＰＣＢＡＰＡの合成］
ＰＣＢＡＰＡの合成の合成スキームを（Ｅ−３）に示す。
【０２３２】
【化９】
【０２３３】
９−（４−ブロモフェニル）−１０−フェニルアントラセン７．８ｇ（１２ｍｍｏｌ）、ＰＣＢＡ４．８ｇ（１２ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド５．２ｇ（５２ｍｍｏｌ）を３００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン６０ｍＬ、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）１３６ｍｇ（０．２４ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、１００℃で３時間攪拌した。攪拌後、この混合物に約５０ｍＬのトルエンを加え、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジール（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た。得られたろ液を濃縮し、黄色固体を得た。この固体をトルエンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、目的物のＰＣＢＡＰＡの淡黄色固体６．６ｇ収率７５％で得た。得られた淡黄色粉末状固体３．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力８．７Ｐａ、アルゴンガスを流量３．０ｍＬ／ｍｉｎでながしながら、３５０℃でＰＣＢＡＰＡを加熱した。昇華精製後、ＰＣＢＡＰＡの淡黄色固体を２．７ｇ回収率９０％で得た。
【０２３４】
なお、上記ステップ３で得られた固体の１Ｈ ＮＭＲを測定した。以下に測定データを示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図２８に示す。測定結果から、本合成例においてＰＣＢＡＰＡが得られたことがわかった。
【０２３５】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．０９−７．１４（ｍ，１Ｈ），７．２８−７．７２（ｍ，３３Ｈ）、７．８８（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．１９（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，１Ｈ）、８．３７（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ）
【符号の説明】
【０２３６】
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１１１ 第１の発光層
１１２ 第２の発光層
１２１ 陽極側に位置する層
１２２ 陰極側に位置する層
２０１ 陽極
２０２ 陰極
２０３ 発光物質を含む層
２０４ 発光物質を含む層
２１１ 第１の発光層
２１２ 第２の発光層
２１３ 正孔注入層
２１４ 正孔輸送層
２１５ 電子輸送層
２１６ 電子注入層
２１７ 第２の発光層
２２１ 陽極側に位置する層
２２２ 陰極側に位置する層
３００ 基板
３０１ 陽極
３０２ 陰極
３０３ 発光物質を含む層
５０１ 陽極
５０２ 陰極
５０３ 発光ユニット
５０４ 電荷発生層
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 陽極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光物質を含む層
６１７ 陰極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
７５１ 基板
７５２ 電極
７５３ 絶縁層
７５４ 隔壁層
７５５ 発光物質を含む層
７５６ 電極
８０１ 筐体
８０２ 液晶層
８０３ バックライト
８０４ 筐体
８０５ ドライバＩＣ
８０６ 端子
９０１ 筐体
９０２ 光源
９１１ 照明装置
９１２ テレビ装置
１００１ 筐体
１００２ 支持台
１００３ 表示部
１００４ スピーカー部
１００５ ビデオ入力端子
１１０１ 本体
１１０２ 筐体
１１０３ 表示部
１１０４ キーボード
１１０５ 外部接続ポート
１１０６ ポインティングデバイス
１２０１ 本体
１２０２ 筐体
１２０３ 表示部
１２０４ 音声入力部
１２０５ 音声出力部
１２０６ 操作キー
１２０７ 外部接続ポート
１２０８ アンテナ
１３０１ 本体
１３０２ 表示部
１３０３ 筐体
１３０４ 外部接続ポート
１３０５ リモコン受信部
１３０６ 受像部
１３０７ バッテリー
１３０８ 音声入力部
１３０９ 操作キー
１３１０ 接眼部
２０００ ガラス基板
２００１ 陽極
２００２ 陰極
２０１１ 第１の発光層
２０１２ 第２の発光層
２０１３ 正孔注入層
２０１４ 正孔輸送層
２０１５ 電子輸送層
２０１６ 電子注入層
２０２１ 陽極側に位置する層
２０２２ 陰極側に位置する層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流励起型の発光素子に関する。また、該発光素子を有する発光装置、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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、発光物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
【０００４】
発光物質が有機化合物である場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光物質を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア（電子および正孔）が再結合することにより、発光物質が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、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。
【０００５】
このように、有機化合物を発光物質として用いた電流励起型の発光素子は、薄型軽量に作製でき、かつ低電圧で駆動できるため、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つであり、ディスプレイに応用すれば高い画質が実現できるのも利点である。
【０００６】
さらに、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、大面積な面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い「面光源」を容易に作製できることを意味する。したがって、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００７】
ところで、これらの発光素子は、発光物質の種類によって様々な発光色を提供することができるが、フラットパネルディスプレイや照明への応用を考慮すると、白色光を示す発光素子の開発は重要である。白色発光素子にカラーフィルターを組み合わせることで、フルカラーディスプレイが実現できるだけでなく、白色光は照明において最も需要の高い発光色だからである。
【０００８】
異なる発光色を示す有機化合物を複数種組み合わせることにより、所望の色の発光やブロードなスペクトルを持つ発光、あるいは白色発光を得ることは可能である。しかしながら、上述したような発光素子における発光効率や寿命は大きな課題であり、白色発光素子においてもそれは同様である。
【０００９】
これらの問題点を克服するため、例えば特許文献１では、ある特定の物質を適用することにより白色発光素子の発光効率や寿命を改善している。しかしながら、実用化を考慮すると、未だ対策は不十分であると言える。
【００１０】
また、異なる発光色を示す有機化合物を複数種組み合わせて用いる発光素子の場合、エネルギー移動などの影響により所望の色の発光を得る為の調整が難しい場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２０１４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、長寿命な発光素子を提供することを課題とする。特に、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、長寿命な発光素子を提供することを課題とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、色の調整の容易な発光素子を提供することを課題とする。
【００１４】
さらに本発明の一態様は、本発明の一態様の発光素子を発光装置、あるいは電子機器に適用することにより、信頼性が高い発光装置、あるいは電子機器を提供することを課題とする。また、表示品質の高い発光装置、あるいは電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
陽極と陰極との間に、第１の発光物質を含む第１の発光層を設け、第１の発光層に接して第２の発光物質を含む第２の発光層をさらに設けた２層構造の発光層を用いることにより、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られる発光素子を作製することができる。
【００１６】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、上記素子構成において、第１の発光層を、陽極側に位置する層と陰極側に位置する層の二層に分割し、陽極側に位置する層には、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質を含有させ、陰極側に位置する層には、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含有させ、さらに第１の発光層に接して設けられている第２の発光層には、第２の発光物質と第３の有機化合物とを含有させることによって、課題を解決できることを見出した。
【００１７】
さらに、第１の発光層に接して設けられている第２の発光層は、第２の発光物質だけでなく第３の有機化合物をも含有させているため、キャリアの輸送性を制御できる。これにより、第２の発光層は、第１の発光層の陽極側に設けることもできるし、陰極側に設けることもできる。そのため、第３の有機化合物は第２の発光層において、ホスト材料であることが望ましい。
【００１８】
以上より、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陽極側に位置する層における第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００１９】
また、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００２０】
以上のような構成において、キャリアの再結合領域は発光層の内部、特に第１の発光層における陽極側に位置する層と陰極側に位置する層との界面近傍であることが、短波長側の発光を有効に発現させるためには好ましい。そのため、本発明の一態様は、上記発光素子において、陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、陰極側に位置する層は電子輸送性であり、第２の発光層は正孔輸送性である発光素子である。
【００２１】
また、本発明の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第１の発光物質は正孔輸送性であり、第２の有機化合物は電子輸送性であり、第３の有機化合物は正孔輸送性である発光素子である。
【００２２】
同様に、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陽極側に位置する層における第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００２３】
また、本発明の一態様は、陽極と陰極との間に、第１の発光層と、第１の発光層の陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層における第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、第２の発光層における第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られる発光素子である。
【００２４】
以上のような構成において、キャリアの再結合領域は発光層の内部、特に第１の発光層における陽極側に位置する層と陰極側に位置する層との界面近傍であることが、短波長側の発光を有効に発現させるためには好ましい。そのため、本発明の一態様は、上記発光素子において、陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、陰極側に位置する層は電子輸送性であり、第２の発光層は電子輸送性である発光素子である。
【００２５】
また、本発明の一態様は、上記発光素子において、第１の発光物質は正孔輸送性であり、第２の有機化合物は電子輸送性であり、第３の有機化合物は電子輸送性である発光素子である。
【００２６】
また、本発明の一態様の構成においては、第１の発光物質がアントラセンとジアリールアミノ基がアリーレン基を介して結合している化合物であることが好ましく、特に、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体のうち、９位に結合するアリール基が、アリーレン基とジアリールアミノ基が結合してなるアリール基である物質であることが好ましい。また、このような物質としては、具体的には下記一般式（ｉ）で表される物質が挙げられる。
【００２７】
【化１】
（但し、式中Ａｒ１は炭素数６〜２５のアリール基、Ａｒ２は炭素数６〜２５のアリーレン基のいずれかを表し、Ａｒ３、Ａｒ４はそれぞれ独立に炭素数６〜２５のアリール基、カルバゾリル基のいずれかを表す。）
【００２８】
以上で述べたような構成により、本発明の一態様の発光素子におけるキャリアの再結合領域は、第１の発光層内部が支配的になる場合が多い。したがって、エネルギー移動を考慮すると、第１の発光層における発光は、第２の発光層における発光よりも短波長の発光であることが好ましい。すなわち、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光物質の発光ピーク波長が、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。
【００２９】
なお、本発明の一態様の発光素子の構成は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られるため、ブロードなスペクトルを持つ発光素子に適しており、特に白色発光素子に好適に用いることができる。したがって、以上で述べたような上記発光素子において、第１の発光物質の発光色と、第２の発光物質の発光色が、互いに補色の関係にある発光素子も本明細書中で開示する発明の一例である。
【００３０】
白色光を考慮すると、より具体的には、第１の発光物質の発光色は青色であり、第２の発光物質の発光色が黄色である構成が好ましい。あるいは、第１の発光物質の発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の範囲にあり、第２の発光物質の発光ピーク波長が５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
また、白色光を考慮した他の構成として、第１の発光物質の発光色が青緑色であり、第２の発光物質の発光色が赤色であることが好ましい。あるいは、第１の発光物質の発光ピーク波長が４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満の範囲にあり、第２の発光物質の発光ピーク波長が６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の範囲にあることが好ましい。
【００３２】
なお、本発明の一態様の発光素子の構成は、白色光だけでなくその他の波長の光の組合せも可能である。従って、上記発光素子において、第１の発光物質の発光色は青色であり、第２の発光物質の発光色が緑色である発光素子も本明細書中で開示する発明の一例である。
【００３３】
なお、以上で述べたような本発明の一態様の発光素子は、様々な発光装置に適用することができる。したがって、上述した本発明の一態様の発光素子を有する発光装置も本発明に含むものとする。本明細書中における発光装置とは、画像表示装置、照明装置などを含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００３４】
特に、本発明の一態様の発光素子は、ブロードなスペクトルを持つ発光素子、あるいは白色発光素子を作製するのに好適であるため、上記発光装置としては、照明装置が好ましい。
【００３５】
また、上述した本発明の一態様の発光装置は、特に電子機器の表示部として有用である。したがって、本発明の一態様の発光装置を備えた電子機器も、本発明に含むものとする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の一態様の発光素子を作製することにより、長寿命な発光素子を得ることができる。特に、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、長寿命な発光素子を得ることができる。
【００３７】
また、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、色の調整の容易な発光素子を得ることができる。
【００３８】
さらに、本発明の一態様の発光素子を発光装置、あるいは電子機器に適用することにより、信頼性が高い発光装置、あるいは電子機器を得ることができる。また、表示品質の高い発光装置、あるいは電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図６】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図１０】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１１】実施例の発光素子を説明する図。
【図１２】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１３】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性。
【図１４】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図１５】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１６】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性。
【図１７】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図１８】実施例で作製した発光素子の定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を示す図。
【図１９】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２０】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性示す図。
【図２１】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図２２】実施例で作製した発光素子の定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を示す図。
【図２３】実施例で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２４】実施例で作製した発光素子の電流密度―輝度特性を示す図。
【図２５】実施例で作製した発光素子の電圧―輝度特性を示す図。
【図２６】実施例で作製した発光素子の定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を示す図。
【図２７】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）の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【図２８】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）の１Ｈ ＮＭＲチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態及び実施例について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の概念について説明する。図１に本発明の一態様の発光素子の概念図を示す。
【００４２】
図１（Ａ）は、陽極１０１と陰極１０２との間に、第１の発光層１１１と、第１の発光層１１１の陽極側に接して設けられた第２の発光層１１２とを有し、第１の発光層１１１は、陽極側に位置する層１２１と、陰極側に位置する層１２２と、からなる本発明の一態様の発光素子の構成を示したものである。陽極１０１と第２の発光層１１２との間には、正孔注入層や正孔輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ａ）では省略している。また、陰極１０２と第１の発光層１１１との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ａ）では省略している。
【００４３】
第１の発光層１１１において、陽極側に位置する層１２１は、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層１２２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第２の有機化合物と第１の発光物質とを含んでおり、第１の発光層１１１からは、第１の発光物質からの発光が得られる。一方、第２の発光層１１２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第３の有機化合物と第２の発光物質とを含んでいる。すなわち、第２の発光層１１２からは、第２の発光物質からの発光が得られる。この発光素子に電圧を印加することにより、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子が再結合し、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られるのが、本発明の一態様の発光素子である。
【００４４】
まず、本発明の一態様の発光素子において重要なことは、第１の発光層１１１が、陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２の二層に分割されており、かつ該二層がいずれも第１の発光物質を含んでいる点である。そして、陽極側に位置する層１２１は第１の発光物質によって、陰極側に位置する層１２２は第２の有機化合物を含有させることにより、第１の発光層１１１内部におけるキャリアの輸送性を調節し、陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２との界面近傍がキャリアの主たる再結合領域になるよう構成している点も重要である。このような構成とすることにより、キャリアの再結合は第１の発光層１１１の端部界面ではなく内部で起こるようになるため、第１の発光層１１１におけるキャリアバランスは経時的に変化しにくくなり、第１の発光層１１１は劣化しにくくなる。
【００４５】
以上の観点から、陽極側に位置する層１２１は、正孔輸送性を有する第１の発光物質により正孔輸送性を調節することが好ましく、陰極側に位置する層１２２は、第２の有機化合物を含有させることにより電子輸送性を調節することが好ましい。
【００４６】
また、陽極側に位置する層１２１に第１の有機化合物を含有させる場合、第１の有機化合物は陽極側に位置する層１２１の膜質を安定化（例えば結晶化の抑制など）させる役割を果たす。
【００４７】
一方、第２の発光層１１２は、第２の発光物質を含んでおり、第１の発光層１１１からの発光（第１の発光物質からの発光）とは異なる色で発光する。そして、先にも述べたように、キャリアの主たる再結合領域は第１の発光層１１１における陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２との界面近傍であるため、第２の発光層１１２は、図１（Ａ）の場合、第１の発光層１１１まで正孔を輸送する機能も担う。したがって第２の発光層１１２は、第３の有機化合物をさらに含有させることにより、正孔輸送性を調節することが好ましい。
【００４８】
ここで、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層１１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質は、図１（Ａ）に示すように、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、陽極側に位置する層１２１の膜厚を調節することにより、一部の電子が第２の発光層１１２にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【００４９】
あるいは、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーの一部を第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることもできる。この場合、再結合領域が短波長の光を発する第１の発光層１１１の内部であるので、長波長の光を発する第２の発光層１１２へのエネルギー移動を抑制することができ、色の調整を行うことが容易となる。第１の発光層エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陽極側に位置する層１２１の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節することができる。
【００５０】
いずれのメカニズムにしても、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子は、第１の発光層１１１または第２の発光層１１２のいずれかにおける励起状態の形成に無駄なく分配され、発光に寄与することになる。したがって、本発明の一態様の発光素子は高い発光効率を達成できる。
【００５１】
一方、図１（Ｂ）は図１（Ａ）とは逆に、第２の発光層１１２が第１の発光層１１１の陰極側に接して設けられた構成であり、本発明の一態様の発光素子の構成を示したものである。陽極１０１と第１の発光層１１１との間には、正孔注入層や正孔輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ｂ）では省略している。また、陰極１０２と第２の発光層１１２との間には、電子注入層や電子輸送層が設けられていてもよいが、必ずしも必要ではないため、図１（Ｂ）では省略している。
【００５２】
第１の発光層１１１において、陽極側に位置する層１２１は、第１の発光物質のみ、もしくは５０重量％未満の第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層１２２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第２の有機化合物と第１の発光物質とを含んでおり、第１の発光層１１１からは、第１の発光物質からの発光が得られる。一方、第２の発光層１１２は、５０重量％以上９９．９重量％以下の第３の有機化合物と第２の発光物質とを含んでいる。すなわち、第２の発光層１１２からは、第２の発光物質からの発光が得られる。この発光素子に電圧を印加することにより、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子が再結合し、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光が得られるのが本発明の一態様の発光素子である。
【００５３】
第１の発光層１１１については図１（Ａ）の構成と同様であり、陽極側に位置する層１２１は、第１の発光物質によって正孔輸送性を得、陰極側に位置する層１２２は、第２の有機化合物を含有させることにより電子輸送性を調節することが好ましい。
【００５４】
一方、第２の発光層１１２は、第２の発光物質を含んでおり、第１の発光層１１１からの発光（第１の発光物質からの発光）とは異なる色で発光する。そして、キャリアの主たる再結合領域は陽極側に位置する層１２１と陰極側に位置する層１２２との界面近傍であるため、第２の発光層１１２は、図１（Ｂ）の場合、第１の発光層１１１まで電子を輸送する機能も担う。したがって第２の発光層１１２は、第３の有機化合物をさらに含有させることにより、電子輸送性に調節することが好ましい。
【００５５】
ここで、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層１１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層１１２に含まれる第２の発光物質は、図１（Ｂ）に示すように、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、陰極側に位置する層１２２の膜厚を調節することにより、一部の正孔が第２の発光層１１２にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【００５６】
あるいは、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーを一部、第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることもできる。この場合、再結合領域が短波長の光を発する第１の発光層１１１の内部であるので、長波長の光を発する第２の発光層１１２へのエネルギー移動を抑制することができ、色の調整を行うことが容易となる。エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陰極側に位置する層１２２の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節することができる。
【００５７】
いずれのメカニズムにしても、陽極１０１から注入された正孔と陰極１０２から注入された電子は、第１の発光層１１１または第２の発光層１１２のいずれかにおける励起状態の形成に無駄なく分配され、発光に寄与することになる。したがって、本発明の一態様の発光素子は高い発光効率を達成できる。
【００５８】
なお、本発明の一態様の発光素子は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られることから、２色の光を混合した発光を得ることが出来、ブロードなスペクトルを持つ発光も得られる。したがって、白色発光を得ることもできる。
【００５９】
以上で述べたことから、本発明の一態様の構成を適用することにより、長寿命な発光素子を得ることができる。特に、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、長寿命な発光素子を得ることができる。
【００６０】
また、異なる発光色を示す有機化合物を複数組合せその混色を得る発光素子において、色の調整の容易な発光素子を得ることができる。
【００６１】
以上のように本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子の概念について説明した。次に、以下では、具体的な材料も列挙しつつ、本発明の一態様の発光素子の構成についてより詳細に述べる。
【００６２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図１（Ａ）で説明した本発明の一態様の発光素子の具体的な構成について、図２（Ａ）を用いて説明する。
【００６３】
図２（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子の素子構造を模式的に示したものであり、陽極２０１と陰極２０２との間に、発光物質を含む層２０３が設けられており、該発光物質を含む層２０３は、少なくとも第１の発光層２１１と、第１の発光層２１１の陽極側に接して設けられた第２の発光層２１２とを有している。第１の発光層２１１は、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２から構成されている。
【００６４】
なお、本実施の形態の発光素子においては、陽極２０１と第２の発光層２１２との間に、正孔注入層２１３および正孔輸送層２１４が設けられている。また、陰極２０２と第１の発光層２１１との間に、電子輸送層２１５および電子注入層２１６が設けられている。ただし、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６は、必ずしも必要ではない。また、これらの層は、複数の層から構成されていてもよい。
【００６５】
以下ではまず、第１の発光層２１１および第２の発光層２１２の構成について、具体的に説明する。
【００６６】
第１の発光層２１１において、陽極側に位置する層２２１は、第１の発光物質のみ、もしくは第１の有機化合物と５０重量％以上１００重量％未満の第１の発光物質とを含み、陰極側に位置する層２２２は、第２の有機化合物と、第１の発光物質とを含んでおり、第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下である。
【００６７】
実施の形態１でも述べた通り、第１の発光物質および第２の有機化合物は、第１の発光層２１１内部におけるキャリアの輸送性を調節し、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面近傍が、キャリアの主たる再結合領域になるよう構成する機能、すなわちキャリアのバランスを釣り合わせる機能を持つ。このような構成により、第１の発光層２１１におけるキャリアバランスは経時的に変化しにくくなり、第１の発光層２１１が劣化しにくくなるためである。なお、陽極側に位置する層２２１における第１の発光物質はキャリアの輸送を担うと共に、発光も呈している。
【００６８】
キャリアの輸送性を調節するためには、陽極側に位置する層２２１における第１の発光物質の含有量が５０重量％以上であることが好ましい。より具体的には、陽極側に位置する層２２１における第１の発光物質は、キャリア輸送を担い且つ発光も呈することから、その含有量は５０重量％以上１００重量％以下とする。また、陰極側に位置する層２２２における第２の有機化合物の含有量は５０％以上であることが好ましい。より具体的には、陰極側に位置する層２２２は、さらに第１の発光物質を含むことによって発光層として機能することから、陰極側に位置する層２２２における第２の有機化合物の含有量は、５０重量％以上９９．９重量％以下とすればよい。陽極側に位置する層２２１に第１の有機化合物を含有させる場合、第１の有機化合物は陽極側に位置する層２２１の膜質を安定化（例えば結晶化の抑制など）させる役割を果たす。
【００６９】
また、実施の形態１でも述べた通り、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面近傍がキャリアの主たる再結合領域になるためには、陽極側に位置する層２２１は正孔輸送性であることが好ましく、陰極側に位置する層２２２は電子輸送性であることが好ましい。このことを考慮すると、陽極側に位置する層２２１におけるキャリアの輸送を担う第１の発光物質は、正孔輸送性であることが好ましく、陰極側に位置する層２２２におけるホスト材料である第２の有機化合物は、電子輸送性であることが好ましい。
【００７０】
したがって、第１の発光物質は、キャリアの輸送性を有し、陰極側に位置する層２２２においても発光中心物質となりうる物質を選択すればよい。発光は蛍光でも燐光でもどちらでもよい。また、正孔輸送性を有する物質であることが好ましいことから、このような物質としては、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）、４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−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：ＰＣＢＡＰＢＡ）、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、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）、９，１０−ビス（４−｛Ｎ−［４−（９−カルバゾリル）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝フェニル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＹＧＡＢＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９、１０−ビス｛４−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝アントラセン（略称：ＰＣＡＢＰＡ）、９−フェニル−１０−（４−［Ｎ−フェニル−Ｎ−｛３−（Ｎ−フェニル）カルバゾリル｝］アミノ）フェニルアントラセン（略称：ＰＣＡＰＡ）、２−｛４−［Ｎ−フェニル−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］フェニル｝−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、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）−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、２−｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−フェニル−トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＰＡ）等が挙げられる。特に、アントラセンとジアリールアミノ基がアリーレン基を介して結合している化合物は好ましい材料である。その中でも９，１０−ジアリールアントラセンの９位のアリール基が、アリーレン基とジアリールアミノ基が結合した基である物質、即ち、下記一般式（ｉ）で表される物質は好適に用いることができる。
【００７１】
【化２】
【００７２】
ここで、式中Ａｒ１は炭素数６〜２５のアリール基、Ａｒ２は炭素数６〜２５のアリーレン基のいずれかを表し、Ａｒ３、Ａｒ４はそれぞれ独立に炭素数６〜２５のアリール基、カルバゾリル基のいずれかを表す。Ａｒ３、Ａｒ４は各々独立に置換基を有していても良く、この場合、当該置換基としては炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６〜２５のアリール基、またはカルバゾリル基のいずれかが挙げられる。上記炭素数６〜２５のアリール基としては、例えば、フェニル基、ｏ−ビフェニル基、ｍ−ビフェニル基、ｐ−ビフェニル基、フルオレン−２−イル基、スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル基、ナフチル基等が挙げられる。また、炭素数６〜２５のアリーレン基としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、スピロフルオレンから誘導される２価の基等が挙げられる。また、炭素数１〜４のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。
【００７３】
このような、第１の発光物質として好適に用いることが可能な物質の例としては、下記構造式（１）で表される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）、下記構造式（２）で表される４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−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：ＰＣＢＡＰＢＡ）、下記構造式（３）で表される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）などが挙げられる。
【００７４】
【化３】
【００７５】
第１の有機化合物は、陽極側に位置する層２２１において第１の発光物質に添加することで第１の発光物質の結晶化などを抑制し、陽極側に位置する層２２１の膜質を改善するために用いられる。そのため、特に材料に制限はないが、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、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’−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）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、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）、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、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、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）等を用いることができる。ただし、第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より第１の有機化合物のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）が小さいと、第１の発光物質から第１の有機化合物にエネルギーが移動してしまい、発光効率の低下や、色純度の悪化が引き起こされる場合があるため、第１の有機化合物は第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より大きいエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）を有する物質を選択することが好ましい。
【００７６】
また、第２の有機化合物の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ０１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）のような電子輸送性の化合物が好適である。ただし、第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より第２の有機化合物のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）が小さいと、第１の発光物質から第２の有機化合物にエネルギーが移動してしまい、発光効率の低下や、色純度の悪化が引き起こされる場合があるため、第２の有機化合物は第１の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より大きいエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）を有する物質を選択することが好ましい。また、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面は、正孔と電子の両方の密度が高い領域であるため、第２の有機化合物は、酸化、還元の両方に対して安定であることが好ましい。したがって、第２の有機化合物としてより好ましいのは、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３に代表される３環以上６環以下の縮合多環芳香族化合物である。中でも特に、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴのようなアントラセン誘導体は安定であり、またエネルギーギャップも大きいため、ホスト材料である第２の有機化合物として好適である。また、第１の有機化合物と第２の有機化合物に同一の物質を用いることもできる。
【００７７】
なお、第１の発光層２１１は、第１の有機化合物、第２の有機化合物、第１の発光物質以外に、さらに他の物質を含んでいてもよい。
【００７８】
一方、第２の発光層２１２は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含んでいる。実施の形態１でも述べたように、キャリアの主たる再結合領域は陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２との界面近傍であるため、第２の発光層２１２は、図２（Ａ）の構成において、第１の発光層２１１まで正孔を輸送する機能も担う。この機能を容易に実現させるため、第３の有機化合物は、第１の有機化合物や第２の有機化合物と同様、第２の発光層２１２におけるホスト材料となることが好ましい。つまり、より具体的には、第２の発光層２１２における第３の有機化合物の含有量を、５０重量％以上９９．９重量％以下とすればよい。
【００７９】
また、第２の発光層２１２が正孔を輸送する機能も担うことを考慮すると、第２の発光層２１２におけるホスト材料である第３の有機化合物は、正孔輸送性であることが好ましい。
【００８０】
したがって、第３の有機化合物の具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα―ＮＰＤ）、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（略称：ＢＳＰＢ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）のような正孔輸送性の化合物が好適である。ただし、第２の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より第３の有機化合物のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）が小さいと、第２の発光物質から第３の有機化合物にエネルギーが移動してしまい、発光効率の低下や、色純度の悪化が引き起こされる場合があるため、第３の有機化合物は第２の発光物質のエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）より大きいエネルギーギャップ（又は三重項エネルギー）を有する物質を選択することが好ましい。ここで、ＤＰＡｎｔｈ、ＣｚＡ１ＰＡ、ＰＣＣＰＡ、ＤＰｈＰＡ、ＹＧＡＰＡ、ＰＣＡＰＡ、ＰＣＡＰＢＡ、２ＰＣＡＰＡのようなアントラセン誘導体は安定であり、またエネルギーギャップも大きいため、ホスト材料である第３の有機化合物として好適である。
【００８１】
なお、第２の発光層２１２は、第３の有機化合物、第２の発光物質以外に、さらに他の物質を含んでいてもよい。
【００８２】
次に、第２の発光物質について説明する。第１の発光層２１１は第１の発光物質を含み、第２の発光層２１２は第２の発光物質を含んでいるが、本実施の形態では、第１の発光物質と第２の発光物質とは異なる物質を用いる。これにより、所望の色の発光や、ブロードなスペクトルを有する発光、白色光などを得ることが可能となる。
【００８３】
第２の発光物質は、第１の発光物質と異なる物質であれば特に限定はなく、例えば以下に列挙する材料から適宜選択すればよい。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：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、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）−９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）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，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）のような燐光を発する材料も用いることができる。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：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０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，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））のような燐光を発する材料も用いることができる。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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））のような燐光を発する材料も用いることができる。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：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。また、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（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。なお、５２０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲においては材料を列挙していないが、もちろんこの範囲の発光波長を有する発光材料（燐光を発する材料も含む）も用いることが可能である。例えば、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などが挙げられる。これらの中から異なる発光波長を有する物質を、発光素子から所望の発光色が得られるようにそれぞれ選択して用いることができる。
【００８４】
ここで、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層２１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層２１２に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層２１２に含まれる第２の発光物質は、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、陽極側に位置する層２２１の膜厚を調節することにより、一部の電子が第２の発光層２１２にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【００８５】
また、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーの一部を第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることができる。したがって、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光物質の発光ピーク波長が、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。なお、エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陽極側に位置する層２２１の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節できる。
【００８６】
なお、本発明の一態様の発光素子の構成は、第１の発光物質からの発光と第２の発光物質からの発光の両方が得られるため、ブロードなスペクトルを持つ発光素子に適しており、特に白色発光素子に好適に用いることができる。したがって、以上で述べたような本発明の一態様の発光素子において、第１の発光物質の発光色と、第２の発光物質の発光色が、互いに補色の関係にある発光素子も本発明の一つである。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。
【００８７】
組み合わせの例としては、第１の発光物質として青色発光を示すＰＣＢＡＰＡを、第２の発光物質として黄色発光を示すルブレンを用いると、白色が得られる。また例えば、第１の発光物質として青緑色発光を示す２ＰＣＡＰＰＡを、第２の発光物質として赤色発光を示すＢｉｓＤＣＭを用いても、白色が得られる。なお、白色光以外の発光色としては、例えば第１の発光物質として青色発光を示す２ＹＧＡＰＰＡを、第２の発光物質として赤色発光を示すＢｉｓＤＣＭを用いれば、紫色のような中間色が得られる。
【００８８】
ここで、上述したように、第１の発光物質から第２の発光物質へのエネルギー移動を利用することを考慮すると、第１の発光物質の発光ピーク波長は、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。
【００８９】
したがって例えば、第１の発光物質の発光色が青色（発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満）であり、第２の発光物質の発光色が黄色（発光ピーク波長が５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未満）である構成が好ましい。このことを考慮すると、第１の発光物質としては上述のＹＧＡ２Ｓ、ＹＧＡＰＡ、２ＹＧＡＰＰＡ、ＰＣＡＰＡ、ペリレン、ＴＢＰ、ＰＣＢＡＰＡ、ＰＣＢＡＰＢＡ、ＦＩｒ６、ＦＩｒｐｉｃ等が好適であり、第２の発光物質としてはルブレン、ＢＰＴ、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ）等が好適である。
【００９０】
また例えば、第１の発光物質の発光色が青緑色（発光ピーク波長が４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満）であり、第２の発光物質の発光色が赤色（発光ピーク波長が６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満）である構成が好ましい。このことを考慮すると、第１の発光物質としては上述のＤＰＡＢＰＡ、２ＰＣＡＰＰＡ、２ＤＰＡＰＰＡ、ＤＢＣ１、クマリン３０、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）、ＦＩｒ（ａｃａｃ）等が好適であり、第２の発光物質としてはｐ−ｍＰｈＴＤ、ｐ−ｍＰｈＡＦＤ、ＤＣＪＴＩ、ＤＣＪＴＢ、ＢｉｓＤＣＭ、ＢｉｓＤＣＪＴＭ、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）、ＰｔＯＥＰ、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）等が好適である。
【００９１】
以上で述べたような第１の発光層２１１および第２の発光層２１２の構成を適用することにより、陽極２０１から注入された正孔と陰極２０２から注入された電子は、第１の発光層２１１または第２の発光層２１２のいずれかにおける励起状態の形成に無駄なく分配され、発光に寄与することになる。したがって、本発明の一態様の発光素子は高い発光効率を達成できる。
【００９２】
次に、以下では、陽極２０１、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６、陰極２０２に好適に用いることができる材料を、具体的に列挙する。
【００９３】
陽極２０１としては、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）、酸化珪素および酸化スズを含有した酸化インジウム（ＩＴＳＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの電気伝導性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。
【００９４】
また、陽極２０１と接する層として、後述する複合材料を含む層を用いた場合には、陽極２０１として、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウムを含む合金（例えばＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｄ等）などを用いることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。上記金属や合金は、真空蒸着法あるいはスパッタリング法により形成することが可能である。また、ペースト（銀ペースト等）をインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００９５】
正孔注入層２１３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、酸化モリブデンや酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化マンガン等を用いることができる。この他、低分子の有機化合物としては、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）のようなフタロシアニン系化合物の他、ＮＰＢ（またはα―ＮＰＤ）、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＤＴＤＰＰＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＢＳＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、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が挙げられる。
【００９６】
また、正孔注入層２１３として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、陽極２０１として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ることができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。
【００９７】
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる正孔輸送性の高い物質を具体的に列挙する。
【００９８】
正孔輸送性の高い物質に用いることのできる有機化合物としては、例えば上述のＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＤＴＤＰＰＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＢＳＰＢ、ＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、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や、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＡｎｔｈ、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）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチル−アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、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挙げることができる。
【００９９】
また、アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、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。
【０１００】
また、正孔注入層２１３としては、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることができる。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が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【０１０１】
また、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、正孔注入層２１３として用いてもよい。
【０１０２】
正孔輸送層２１４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、低分子の有機化合物としては、上述のＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢ、ＴＰＤ、ＴＣＴＡなどの芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の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。
【０１０３】
また、正孔輸送層２１４として、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【０１０４】
電子輸送層２１５は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、低分子の有機化合物として、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺのような金属錯体や、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ＴＰＢＩ、ＢＣＰ、ＢＰｈｅｎ、ＣＯ１１のような複素環化合物を用いることができる。また、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＴＰＢ３のような縮合多環芳香族化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。
【０１０５】
また、電子輸送層２１５として、高分子化合物を用いることができる。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。
【０１０６】
電子注入層２１６は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。あるいは、電子輸送性を有する物質からなる層中に、ドナー性の物質を含有させたものを用いることができる。電子輸送性を有する物質としては、上述の電子輸送層２１５で用いることのできる物質を用いればよい。一方、ドナー性の物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはそれらの化合物を用いることができる。あるいは、ドナー性の物質としては、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、デカメチルニッケロセン（略称：ＤＭＮ）のような有機化合物を用いてもよい。ドナー性の物質は、共蒸着により電子注入層２１６中に含有させることができる。
【０１０７】
陰極２０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。また、アルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）あるいはそれらの合金を用いることができる。上記の金属、合金は、真空蒸着法やスパッタリング法により形成することも可能である。また、ペースト（銀ペースト等）をインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【０１０８】
また、電子注入層２１６として、先に述べたような電子輸送性を有する物質からなる層中にドナー性の物質を含有させたものを適用することにより、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−酸化スズ等様々な電気伝導性化合物を陰極２０２として用いることができる。これら電気伝導性化合物は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【０１０９】
なお、陽極２０１または陰極２０２として導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いることもできる。導電性組成物は、陽極又は陰極として形成する場合、薄膜におけるシート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１１０】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリン及びまたはその誘導体、ポリピロール及びまたはその誘導体、ポリチオフェン及びまたはその誘導体、これらの２種以上の共重合体などがあげられる。
【０１１１】
共役導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ（３−メチルピロール）、ポリ（３−ブチルピロール）、ポリ（３−オクチルピロール）、ポリ（３−デシルピロール）、ポリ（３，４−ジメチルピロール）、ポリ（３，４−ジブチルピロール）、ポリ（３−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メチル−４−ヒドロキシピロール）、ポリ（３−メトキシピロール）、ポリ（３−エトキシピロール）、ポリ（３−オクトキシピロール）、ポリ（３−カルボキシルピロ−ル）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルピロール）、ポリＮ−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）、ポリ（３−メトキシチオフェン）、ポリ（３−エトキシチオフェン）、ポリ（３−オクトキシチオフェン）、ポリ（３−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３−メチル−４−カルボキシルチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリアニリン、ポリ（２−メチルアニリン）、ポリ（２−オクチルアニリン）、ポリ（２−イソブチルアニリン）、ポリ（３−イソブチルアニリン）、ポリ（２−アニリンスルホン酸）、ポリ（３−アニリンスルホン酸）等が挙げられる。
【０１１２】
上記導電性高分子は、単独で陽極又は陰極に使用してもよいし、膜特性を調整するために有機樹脂を添加して導電性組成物として使用することができる。
【０１１３】
有機樹脂としては、導電性高分子と相溶または混合分散可能であれば熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、光硬化性樹脂であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１２、ポリアミド１１等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
【０１１４】
さらに、上記導電性高分子又は導電性組成物の電気伝導度を調整するために、アクセプター性またはドナー性ドーパントをドーピングすることにより、共役導電性高分子の共役電子の酸化還元電位を変化させてもよい。
【０１１５】
アクセプター性ドーパントとしては、ハロゲン化合物、ルイス酸、プロトン酸、有機シアノ化合物、有機金属化合物等を使用することができる。ハロゲン化合物としては、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素、フッ化ヨウ素等が挙げられる。ルイス酸としては五フッ化燐、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、三フッ化硼素、三塩化硼素、三臭化硼素等が挙げられる。プロトン酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸等の無機酸と、有機カルボン酸、有機スルホン酸等の有機酸を挙げることができる。有機カルボン酸及び有機スルホン酸としては、前記カルボン酸化合物及びスルホン酸化合物を使用することができる。有機シアノ化合物としては、共役結合に二つ以上のシアノ基を含む化合物が使用できる。例えば、テトラシアノエチレン、テトラシアノエチレンオキサイド、テトラシアノベンゼン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノアザナフタレン等を挙げられる。
【０１１６】
ドナー性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、４級アンモニウム化合物等を挙げることができる。
【０１１７】
上記導電性高分子又は導電性組成物を、水または有機溶剤（アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など）に溶解させて、湿式法により陽極又は陰極となる薄膜を形成することができる。
【０１１８】
上記導電性高分子又は導電性組成物を溶解する溶媒としては、特に限定することはなく、上記した導電性高分子及び有機樹脂などの高分子樹脂化合物を溶解するものを用いればよい。例えば、水、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、Ｎ‐メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエンなどの単独もしくは混合溶剤に溶解すればよい。
【０１１９】
導電性高分子又は導電性組成物を溶媒に溶解した溶液の成膜は、塗布法、コーティング法、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、印刷法等の湿式法を用いて成膜することができる。溶媒の乾燥は、熱処理を行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。また、有機樹脂が熱硬化性の場合は、さらに加熱処理を行い、光硬化性の場合は、光照射処理を行えばよい。
【０１２０】
次に、本発明の一態様の発光素子の作製方法について述べる。発光物質を含む層２０３の形成方法としては、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ても構わない。また各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【０１２１】
例えば、上述した材料のうち、高分子化合物はインクジェット法やスピンコート法などの湿式法で形成することができる。また、低分子の有機化合物は湿式法で形成することもできるし、真空蒸着法などの乾式法を用いて形成することもできる。
【０１２２】
以上で述べたように、本発明の一態様の発光素子は、キャリアバランスが経時的に変化しにくく長寿命を達成できる。また、正孔と電子を無駄なく励起状態の形成に利用することができるため、発光効率が高い。また、第１の発光物質と第２の発光物質の両方を発光させることができるため、ブロードなスペクトルを持つ発光、あるいは白色発光を得ることができる。
【０１２３】
したがって、本発明の一態様の発光素子を作製することにより、長寿命な発光素子を得ることができる。特に、長寿命な白色の発光素子を得ることができる。また本発明の一態様の発光素子を作製することにより、発光効率の高い発光素子を得ることができる。特に、発光効率の高い白色の発光素子を得ることができる。
【０１２４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図１（Ｂ）で説明した本発明の一態様の発光素子の具体的な構成について、図２（Ｂ）を用いて説明する。
【０１２５】
図２（Ｂ）は、本発明の一態様の発光素子の素子構造を模式的に示したものであり、陽極２０１と陰極２０２との間に、発光物質を含む層２０４が設けられており、該発光物質を含む層２０４は、少なくとも第１の発光層２１１と、第１の発光層２１１の陰極側に接して設けられた第２の発光層２１７とを有している。第１の発光層２１１は、陽極側に位置する層２２１と陰極側に位置する層２２２から構成されている。
【０１２６】
なお、本実施の形態３の発光素子においては、陽極２０１と第１の発光層２１１との間に、正孔注入層２１３および正孔輸送層２１４が設けられている。また、陰極２０２と第２の発光層２１７との間に、電子輸送層２１５および電子注入層２１６が設けられている。ただし、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６は、必ずしも必要ではない。また、これらの層は、複数の層から構成されていてもよい。
【０１２７】
図２（Ｂ）に示す本実施の形態３の発光素子において、陽極２０１、正孔注入層２１３、正孔輸送層２１４、電子輸送層２１５、電子注入層２１６、陰極２０２、第１の発光層２１１の構成は、実施の形態２で述べた発光素子と同様のものを適用することができる。一方、第２の発光層２１７の構成は、実施の形態２で述べた発光素子の第２の発光層２１２とは異なることが好ましい。
【０１２８】
すなわち、第２の発光層２１７は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含む点は実施の形態２と同様であるが、異なるのは、第１の発光層２１１まで正孔ではなく電子を輸送する機能を担っている点である。この機能を容易に実現させるため、第３の有機化合物は、第１の有機化合物や第２の有機化合物と同様、第２の発光層２１７におけるホスト材料となることが好ましい。つまり、より具体的には、第２の発光層２１７における第３の有機化合物の含有量を、５０重量％以上９９．９重量％以下とすればよい。また、第２の発光層２１７が電子を輸送する機能を担うことを考慮すると、第２の発光層２１７におけるホスト材料である第３の有機化合物は、電子輸送性であることが好ましい。
【０１２９】
したがって、本実施の形態３における第３の有機化合物の具体例としては、第１の発光層２１１における陰極側に位置する層２２２に含まれる第２の有機化合物と同じく、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺ、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ０１、ＴＰＢＩ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＣＯ１１、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴ、ＤＰＮＳ、ＤＰＮＳ２、ＴＰＢ３のような電子輸送性の化合物が好適である。特に、ＣｚＰＡ、ＤＰＣｚＰＡ、ＤＰＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＢＡＮＴのようなアントラセン誘導体は安定であり、またエネルギーギャップも大きいため、ホスト材料である第３の有機化合物として好適である。
【０１３０】
さらに、第２の発光層２１７から第１の発光層２１１への正孔注入障壁を低減するため、第１の発光層２１１の陰極側に位置する層２２２に含まれる第２の有機化合物と、第２の発光層２１７に含まれる第３の有機化合物は、同一の物質であることが好ましい。
【０１３１】
なお、第２の発光物質としては、実施の形態２で述べたものと同様のものを用いることができる。
【０１３２】
また、第２の発光層２１７は、第３の有機化合物、第２の発光物質以外に、さらに他の物質を含んでいてもよい。
【０１３３】
なお、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光層２１１に含まれる第１の発光物質と、第２の発光層２１７に含まれる第２の発光物質の両方が発光する必要がある。第２の発光層２１７に含まれる第２の発光物質は、キャリアの主たる再結合領域からは少し離れているが、本実施の形態３においては陰極側に位置する層２２２の膜厚を調節することにより、一部の正孔が第２の発光層２１７にまで到達する。したがって、第２の発光物質も発光することができる。
【０１３４】
また、第１の発光物質の発光波長を第２の発光物質の発光波長よりも短波長とすることで、第１の発光物質の励起エネルギーの一部を第２の発光物質にエネルギー移動させ、第２の発光物質を発光させることができる。したがって、本発明の一態様の発光素子においては、第１の発光物質の発光ピーク波長が、第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長であることが好ましい。なお、エネルギー移動効率は物質間の距離の６乗に反比例することが知られているので、陰極側に位置する層２２２の膜厚を調節することで、第１の発光物質の発光と第２の発光物質の発光の割合を調節できる。
【０１３５】
本実施の形態３の発光素子も、実施の形態２の発光素子と同様、キャリアバランスが経時的に変化しにくく長寿命を達成できる。また、正孔と電子を無駄なく励起状態の形成に利用することができるため、発光効率が高い。また、第１の発光物質と第２の発光物質の両方を発光させることができるため、ブロードなスペクトルを持つ発光、あるいは白色発光を得ることができる。
【０１３６】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、実施の形態２や実施の形態３で述べた本発明の一態様の発光素子を基板上に形成した場合の積層順と発光方向について、図３および図４を用いて説明する。
【０１３７】
図３および図４は、陽極３０１、陰極３０２、および発光物質を含む層３０３で構成される本発明の一態様の発光素子を、基板３００上に形成した場合の模式図である。図３は基板３００上に陽極３０１が、図４は基板３００上に陰極３０２が、それぞれ形成された場合の図である。なお、陽極３０１、陰極３０２、および発光物質を含む層３０３は、実施の形態２や実施の形態３で述べた構成を適用すればよい。
【０１３８】
発光は、陽極３０１または陰極３０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。したがって、陽極３０１または陰極３０２のいずれか一方または両方は、可視光に対する透光性を有する電極である。可視光に対する透光性を有する電極としては、実施の形態２で記載したＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＳＯ、ＩＷＺＯや、導電性高分子を含む導電性組成物などが該当する。また、金属や合金を、可視光に対する透光性を有する程度に薄膜化して形成してもよい。
【０１３９】
まず、陽極３０１が基板３００上に形成されている場合（図３）を説明する。陽極３０１および基板３００が可視光に対する透光性を有し、陰極３０２が遮光性である場合、図３（Ａ）に示すように、発光は基板３００側から取り出される。また、陽極３０１または基板３００の少なくとも一方が遮光性であり、陰極３０２が可視光に対する透光性を有する場合、図３（Ｂ）に示すように、発光は基板３００と逆側から取り出される。陽極３０１、陰極３０２、基板３００のいずれもが可視光に対する透光性を有する場合、図３（Ｃ）に示すように、発光は基板３００側および基板３００と逆側の両方から取り出される。
【０１４０】
次に、陰極３０２が基板３００上に形成されている場合（図４）を説明する。陰極３０２および基板３００が可視光に対する透光性を有し、陽極３０１が遮光性である場合、図４（Ａ）に示すように、発光は基板３００側から取り出される。また、陰極３０２または基板３００の少なくとも一方が遮光性であり、陽極３０１が可視光に対する透光性を有する場合、図４（Ｂ）に示すように、発光は基板３００と逆側から取り出される。陽極３０１、陰極３０２、基板３００のいずれもが可視光に対する透光性を有する場合、図４（Ｃ）に示すように、発光は基板３００側および基板３００と逆側の両方から取り出される。
【０１４１】
なお、基板３００は発光素子の支持体として用いられる。基板３００としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。可視光に対する透光性が必要ない場合（図３（Ｂ）や図４（Ｂ）の場合）は、シリコン基板や金属フォイルの基板等を用いることもできる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【０１４２】
なお、本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。なお、発光素子の電極に電気的に接続されるＴＦＴは、当該電極が陽極である発光素子の場合はＰ型のＴＦＴ、陰極である場合はＮ型のＴＦＴを用いることが好ましい。
【０１４３】
（実施の形態５）
実施の形態５では、本発明の一態様の複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型発光素子という）の態様について、図５を参照して説明する。この発光素子は、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光ユニットの構成としては、図２（実施の形態２又は実施の形態３）で示した発光物質を含む層２０３と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態２または実施の形態３で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明するものである。
【０１４４】
図５において、陽極５０１と陰極５０２との間には、第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２が積層されている。陽極５０１と陰極５０２としては、実施の形態２で述べたものと同様なものを適用することができる。また、第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態２又は実施の形態３で示した発光物質を含む層２０３と同様である。また、第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２のどちらか一方が実施の形態２又は実施の形態３で示した発光物質を含む層２０３と同様の構成を有していれば、他方はその他公知の構成を有していても良い。
【０１４５】
第１の発光ユニット５０３−１と第２の発光ユニット５０３−２に挟まれる電荷発生層５０４は、陽極５０１と陰極５０２に電圧を印加した際に、第１の発光ユニット５０３−１に電子を注入し、第２の発光ユニット５０３−２に正孔を注入するものであれば、どのような構成であってもよい。ただし、電荷発生層５０４の好ましい例は、電子を注入できる層と正孔を注入できる層の少なくとも二層を有し、該電子を注入できる層が第１の発光ユニット５０３−１に、該正孔を注入できる層が第２の発光ユニット５０３−２に、それぞれ接している構成である。また、正孔を注入できる層と電子を注入できる層との間に電子輸送性の高い物質からなる層（電子リレー層）を挟んだ構造であっても良い。
【０１４６】
該電子を注入できる層としては、実施の形態２で述べた陰極や電子注入層の構成と同様のものを用いることができる。特に、実施の形態２で述べたような、電子輸送性を有する物質からなる層中にドナー性の物質を含有させた複合材料が好適である。
【０１４７】
一方、該正孔を注入できる層としては、実施の形態２で述べた陽極や正孔注入層の構成と同様のものを用いることができる。特に、実施の形態２で述べたような、正孔輸送性を有する物質からなる層中にアクセプター性の物質を含有させた複合材料が好適である。
【０１４８】
電子リレー層に用いることができる電子輸送性の高い物質としては、ＬＵＭＯ準位が−５．０ｅＶ以上の物質を用いることが好ましく、ペリレン誘導体や含窒素縮合芳香族化合物等を好適に用いることができる。ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチルー３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）等が挙げられる。また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。その他にも、パーフルオロペンタセン、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（略称：ＰＣＢＭ））等を電子リレー層に用いることができる。
【０１４９】
電荷発生層５０４の具体的な一例としては例えば、電子輸送性を有する物質であるＢＰｈｅｎにリチウムを添加した層と、正孔輸送性を有する物質であるＮＰＢに酸化モリブデンを添加した層とを、陽極５０１側から順に積層した構成や、それらの層の間に電子リレー層である３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）を設けた構造などが挙げられる。
【０１５０】
発光ユニットの構成の組合せとしては、一方の発光ユニットにおいて、実施の形態２又は実施の形態３で説明した発光物質を含む層２０３の構成を適用し、第１の発光物質と第２の発光物質から青色と緑色の発光を得た場合、他方の発光ユニットにおいて赤色の発光を得れば、赤、緑、青の光からなる白色光を本実施の形態で説明する発光素子では得ることができる。一方の発光ユニットにおいて青色の発光を得、他方の発光ユニットにおいて実施の形態２又は実施の形態３で説明した発光物質を含む層２０３の構成を適用し第１の発光物質と第２の発光物質から緑色と赤色の発光得た場合も同様に赤、緑、青の光からなる白色光を得ることができる。
【０１５１】
例えば、一方の発光ユニットにおいて、実施の形態２または実施の形態３で説明した発光物質を含む層２０３の構成を適用し、第１の発光物質に青色の蛍光を発する物質（青色の蛍光発光物質）、第２の発光物質に緑色の燐光を発する物質（緑色の燐光発光物質）を用いた場合、青色の蛍光発光物質、または第１の有機化合物、第２の有機化合物の三重項エネルギーが緑色のリン光発光物質の三重項エネルギーより大きい方が好ましい。青色の蛍光発光物質、または第１の有機化合物、第２の有機化合物の三重項エネルギーが緑色のリン光発光物質の三重項エネルギーより小さい場合、緑色のリン光発光物質からのエネルギー移動が起こり、三重項励起子の無輻射失活によりリン光発光の効率が損失するためである。
本願の実施の形態で発光物質として用いているアントラセン誘導体は三重項エネルギーが低く、リン光発光の効率損失が顕著に起こると考えられる。つまり、発光層に用いる材料や周辺材料の三重項エネルギーを考慮しなければならないということになる。そのため材料が限定され素子構造も煩雑になる。
【０１５２】
したがって、一方の発光ユニットは蛍光の発光、他方の発光ユニットは燐光の発光と分けることが好ましい。それによって、蛍光発光物質と燐光発光物質間の複雑なエネルギー移動を考慮することなく、効率的に有利な燐光発光を用いて、赤、緑、青の３原色からなる白色光を呈する発光素子を得ることができる。赤や緑の燐光を発する発光物質には良好な特性を有するものが開発されていることから、燐光を用いる発光ユニットは、赤や緑など長波長側の光を提供する発光ユニットとすることが好ましい。
【０１５３】
また、第１の発光ユニット、第２の発光ユニット共に２種類の発光物質から得られた光を発するユニットである場合、各々のユニットにおける発光物質の組合せを補色の関係をなす光を発する物質の組合せとし、さらに、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットでは発光物質の組合せを異なる組合せとする（換言すると、第１の発光ユニットと第２の発光ユニットは共に、各々異なる波長の光の組合せによる補色を利用した白色発光を呈する発光ユニットとする）と、駆動時間の蓄積に伴う色の変化を抑制することができるため、白色発光を呈する発光素子として好ましい構成である。
【０１５４】
本実施の形態５では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子も作製することが可能である。本実施の形態５に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニット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、高輝度領域での発光が可能であり、そのため長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、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。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【０１５５】
なお、本実施の形態５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。例えば、実施の形態４で述べたような基板、積層順や発光方向を適宜選択し、組み合わせることができる。
【０１５６】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置について、図６を用いて説明する。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【０１５７】
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１５８】
次に、断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０１５９】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１６０】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された陽極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１６１】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０１６２】
陽極６１３上には、発光物質を含む層６１６、および陰極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極６１３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膜、または珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、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。
【０１６３】
また、発光物質を含む層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。発光物質を含む層６１６は、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子の構成を有している。
【０１６４】
さらに、発光物質を含む層６１６上に形成された陰極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、Ｍｇ−Ａｇ、Ｍｇ−Ｉｎ、Ａｌ−Ｌｉ、ＬｉＦ、ＣａＦ２等）を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層６１６で生じた光が陰極６１７を透過させる場合には、陰極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１６５】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に、実施の形態２〜３で示した本発明の一態様の発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【０１６６】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−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を用いることができる。
【０１６７】
以上のようにして、本発明の一態様の発光素子と、その発光素子を制御する手段であるＴＦＴとを有する本発明の一態様の発光装置を得ることができる。本実施の形態６の発光装置は、画像表示装置として利用することができる。
【０１６８】
本発明の一態様の発光装置は、長寿命な本発明の一態様の発光素子を用いているため、信頼性が高い。
【０１６９】
また、本発明の一態様の発光素子は、白色光を呈することができる。したがって、本発明の一態様の白色発光素子を本実施の形態６の発光素子として適用することで、白色の画像表示装置を作製することができる。また、封止基板６０４または素子基板６１０に、赤・青・緑のカラーフィルターを設け、本発明の一態様の発光素子の白色光を透過させることによって、光の三原色である赤・青・緑の画素が得られる。したがって、本発明の一態様の発光装置は、フルカラーの画像表示装置として運用することもできる。また、カラーフィルターを一部の画素にのみ設置し、他の画素にはカラーフィルターを設けない構成とすることで、赤・青・緑・白の４種の画素を形成し、フルカラーの映像を出すこともできる。このような４種の画素を用いる方式は、消費電力低減に有効である。
【０１７０】
以上のように本実施の形態では、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置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７には本発明の一態様の発光素子を有するパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図７（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図７において、基板７５１上には、電極７５２と電極７５６との間には発光物質を含む層７５５が設けられている。発光物質を含む層は、上述の実施の形態２で述べたような構成を適用すればよい。電極７５２の端部は絶縁層７５３で覆われている。そして、絶縁層７５３上には隔壁層７５４が設けられている。隔壁層７５４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７５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層７５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層７５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層７５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層７５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層７５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。パッシブマトリクス型の発光装置においても、本発明の一態様の発光素子を含むことによって、信頼性が高い発光装置を得ることができる。
【０１７１】
（実施の形態７）
本実施の形態７では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置の一例として、本発明の一態様の発光素子をバックライトとして用いた液晶表示装置を例示する。
【０１７２】
図８は、本発明の一態様の発光素子をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例を示したものである。図８に示した液晶表示装置は、筐体８０１、液晶層８０２、バックライト８０３、筐体８０４を有し、液晶層８０２は、ドライバＩＣ８０５と接続されている。また、バックライト８０３は、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子が用いられており、端子８０６により、電流が供給されている。
【０１７３】
本発明の一態様の発光素子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、長寿命なバックライトが得られるため、信頼性の高い液晶表示装置が得られる。また、本発明の一態様の発光素子は、面発光の発光素子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。
【０１７４】
（実施の形態８）
本実施の形態８では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置の一例として、照明装置について説明する。
【０１７５】
図９（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置を、照明装置である電気スタンドに適用した例である。図９（Ａ）に示す電気スタンドは、筐体９０１と、光源９０２を有し、光源９０２として、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子が用いられている。本発明の一態様の発光素子を光源として用いることにより、長寿命な光源が得られるため、信頼性の高い電気スタンドが得られる。
【０１７６】
図９（Ｂ）は、実施の形態２〜５で示したような本発明の一態様の発光素子を有する発光装置を、室内の照明装置９１１に適用した例である。本発明の一態様の発光素子は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置に用いることができる。このように、本発明の一態様の発光素子を室内の照明装置９１１に用いた部屋に、図６、図７あるいは図８で説明したような本発明の一態様の発光装置を画像表示装置として用いたテレビ装置９１２（詳細は実施の形態９で後述）を設置して、公共放送や映画を鑑賞することができる。
【０１７７】
（実施の形態９）
本実施の形態９では、本発明の一態様の発光装置をその一部に含む本発明の一態様の電子機器について説明する。特に、本発明の一態様の発光装置を表示部として含む本発明の一態様の電子機器について説明する。本発明の一態様の電子機器は、実施の形態６〜８で示したような本発明の一態様の発光装置を含むため、信頼性の高い表示部を有する。
【０１７８】
本発明の一態様の発光装置を有する電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図１０に示す。
【０１７９】
図１０（Ａ）は本発明の一態様のテレビ装置であり、筐体１００１、支持台１００２、表示部１００３、スピーカー部１００４、ビデオ入力端子１００５等を含む。このテレビ装置において、表示部１００３は、実施の形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。したがって、表示部１００３は画質の劣化が少ない。このような特徴により、テレビ装置において、劣化補償機能回路や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体１００１や支持台１００２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明の一態様のテレビ装置は、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、それにより住環境に適合した製品を提供することができる。
【０１８０】
図１０（Ｂ）は本発明の一態様のコンピュータであり、本体１１０１、筐体１１０２、表示部１１０３、キーボード１１０４、外部接続ポート１１０５、ポインティングデバイス１１０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部１１０３は、実施の形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。本発明の一態様のコンピュータは、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。
【０１８１】
図１０（Ｃ）は本発明の一態様の携帯電話であり、本体１２０１、筐体１２０２、表示部１２０３、音声入力部１２０４、音声出力部１２０５、操作キー１２０６、外部接続ポート１２０７、アンテナ１２０８等を含む。この携帯電話において、表示部１２０３は、実施形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。したがって、表示部１２０３は画質の劣化が少ない。このような特徴により、携帯電話において、劣化補償機能回路や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体１２０１や筐体１２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本発明の一態様の携帯電話は、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１８２】
図１０（Ｄ）は本発明の一態様のカメラであり、本体１３０１、表示部１３０２、筐体１３０３、外部接続ポート１３０４、リモコン受信部１３０５、受像部１３０６、バッテリー１３０７、音声入力部１３０８、操作キー１３０９、接眼部１３１０等を含む。このカメラにおいて、表示部１３０２は、実施の形態６〜７で示したような本発明の一態様の発光装置で構成されている。したがって、表示部１３０２は劣化が少ない。このような特徴により、カメラにおいて、劣化補償機能回路や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体１３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本発明の一態様のカメラは、高信頼性、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。
【０１８３】
以上の様に、本発明の一態様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。そして、本発明の一態様の発光装置を電子機器に適用することで、信頼性の高い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
【実施例１】
【０１８４】
本実施例１では、本発明の一態様の発光素子の作製例について、図１１を用いて説明する。なお、本実施例で用いた物質の構造式を以下に示す。
【０１８５】
【化４】
【０１８６】
（発光素子１の作製）
発光素子１の作製例を、図１１（Ａ）を用いながら説明する。まず、陽極２００１として１１０ｎｍの膜厚でインジウム錫珪素酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板２０００を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室で、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った。その後、基板を３０分程度、放冷した。
【０１８７】
次に、陽極２００１が形成された面を下方となるように、陽極２００１が形成されたガラス基板２０００を真空蒸着装置内の成膜室に設けられた基板ホルダーに固定した。そして、まず陽極２００１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）と共蒸着することにより、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料からなる正孔注入層２０１３を形成した。蒸着は抵抗加熱を用いた。また、正孔注入層２０１３の膜厚は５０ｎｍとし、ＮＰＢと酸化モリブデンの比率は、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。
【０１８８】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、ＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層２０１４を形成した。
【０１８９】
さらに、正孔輸送層２０１４上に、抵抗加熱を用いて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）と緑色発光物質であるＮ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）とを共蒸着することで、第２の発光層２０１２を形成した。ＰＣＣＰＡと２ＰＣＡＰＡの比率は、重量比で１：０．０２（ＰＣＣＰＡ：２ＰＣＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。膜厚は１０ｎｍとした。この第２の発光層２０１２においては２ＰＣＡＰＡが発光物質となるため、緑色発光を示す発光層となる。なお、第２の発光層２０１２は、正孔輸送性の層である。
【０１９０】
この第２の発光層２０１２上に、第１の発光層２０１１を形成した。まず、抵抗加熱を用いて９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）と青色発光物質である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、第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１を形成した。ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率は、重量比で１：２（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。この陽極側に位置する層２０２１の膜厚は１０ｎｍとした。なお、ＣｚＰＡは電子輸送性、ＰＣＢＡＰＡは正孔輸送性の物質であるが、この層においては、ＰＣＢＡＰＡの比率が高いことから、陽極側に位置する層２０２１は正孔輸送性の層となる。
【０１９１】
続いて、ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡとを共蒸着することにより、第１の発光層２０１１における陰極側に位置する層２０２２を形成した。ＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡとの比率は、重量比で１：０．０５（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）となるように蒸着レートを調節した。この陰極側に位置する層２０２２の膜厚は２０ｎｍとした。以上のようにして形成された第１の発光層２０１１においてはＰＣＢＡＰＡが発光物質となるため、青色発光を示す発光層となる。なお、陰極側に位置する層２０２２はＣｚＰＡの比率が高いことから、電子輸送性を有する層であり、発光素子１では第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１と陰極側に位置する層２０２２との界面近傍においてキャリアの再結合が起こる確率が高い。
【０１９２】
その後、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成膜し、次いでバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ成膜することで、電子輸送層２０１５を形成した。
【０１９３】
さらに抵抗加熱による蒸着法を用いて電子輸送層２０１５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２０１６を形成した。
【０１９４】
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、陰極２００２を形成し、発光素子１を作製した。
【０１９５】
（発光素子２の作製）
第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１のＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率を、重量比で１：４（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）とした以外は、発光素子１と同様に成膜することで、発光素子２を作製した。
【０１９６】
（比較発光素子３の作製）
比較のため、第１の発光層２０１１における陽極側に位置する層２０２１のＣｚＰＡとＰＣＢＡＰＡの比率を、重量比で１：０．１（ＣｚＰＡ：ＰＣＢＡＰＡ）とした以外は、発光素子１と同様に成膜することで、比較発光素子３を作製した。比較発光素子３は陽極側に位置する層２０２１におけるＣｚＰＡの比率が、ＰＣＢＡＰＡより多いため、比較発光素子３における陽極側に位置する層２０２１の輸送性は電子輸送性となっており、キャリアの再結合は第１の発光層２０１１と第２の発光層２０１２との界面近傍となる。
【０１９７】
（発光素子１、発光素子２、比較発光素子３の特性比較）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子１、本発明の一態様の発光素子２、比較発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１９８】
発光素子１、発光素子２、比較発光素子３に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図１２に示す。図１２から、発光素子１及び発光素子２は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５１０ｎｍの緑色の発光に対して半分以上の強度で得られ、青と緑の発光がバランス良く得られているのに対し、比較発光素子３では、青色の発光の強度が非常に小さくなってしまっている。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子１及び発光素子２は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。
【０１９９】
また、図１３に発光素子１、発光素子２及び比較発光素子３の電流密度−輝度特性、図１４に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子１及び発光素子２は比較発光素子３と比較してその他の特性において遜色ない特性を示すことがわかる。
【０２００】
（発光素子４の作製）
発光素子２における陽極側に位置する層２０２１の膜厚を３０ｎｍとした以外は、発光素子２と同様に成膜することで、発光素子４を作製した。
【０２０１】
（発光素子４の特性評価）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、そ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。
【０２０２】
発光素子４に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図１５に示す。図１５から、発光素子４は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５１０ｎｍの緑色の発光に対して半分以上の強度で得られ、青と緑の発光がバランス良く得られていることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子４は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。
【０２０３】
また、図１６に発光素子４の電流密度−輝度特性、図１７に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子４はその他の特性においても良好な特性を示すことがわかる。
【０２０４】
次に、発光素子４に関し、初期輝度を１０００［ｃｄ／ｍ２］として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図１８に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の規格化輝度である）。
【０２０５】
図１８の結果から、発光素子４の輝度半減期は５０００時間程度と見積もられ、長寿命な発光素子であることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子４は長寿命な発光素子であることが明らかとなった。
【０２０６】
（発光素子５の作製）
発光素子４における陽極側に位置する層２０２１をＰＣＢＡＰＡのみからなる膜によって形成した以外は、発光素子４と同様に成膜することで、発光素子５を作製した。
【０２０７】
（発光素子５の特性評価）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子５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、そ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。
【０２０８】
発光素子５に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図１９に示す。図１９から、発光素子５は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５１０ｎｍの緑色の発光に対して５分の４程度の強度で得られ、青と緑の発光がバランス良く得られていることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子５は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。
【０２０９】
また、図２０に発光素子５の電流密度−輝度特性、図２１に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子５はその他の特性においても良好な特性を示すことがわかる。
【０２１０】
次に、発光素子５に関し、初期輝度を１０００［ｃｄ／ｍ２］として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２２に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の規格化輝度である）。
【０２１１】
図２２の結果から、発光素子５の輝度半減期は５０００時間程度と見積もられ、長寿命な発光素子であることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子５は長寿命な発光素子であることが明らかとなった。
【実施例２】
【０２１２】
実施例２では、実施例１の発光素子５における第２の発光層を、ルブレンを発光物質に用いて黄色に発光する発光層とした素子の作製例及び動作特性を具体的に例示する。なお、ルブレンは以下のような構造を有する物質である。
【０２１３】
【化５】
【０２１４】
（発光素子６の作製）
第２の発光層２０１２以外は実施例１の発光素子５と同様に形成した。第２の発光層２０１２はＰＣＣＰＡと黄色に発光する発光物質であるルブレンとの共蒸着することにより形成（重量比は１：０．０１（ＰＣＣＰＡ：ルブレン））し、その膜厚を２０ｎｍとした。第２の発光層２０１２はルブレンが発光物質となるため、黄色発光を示す発光層となる。
【０２１５】
（発光素子６の特性評価）
以上により得られた本発明の一態様の発光素子６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、そ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。
【０２１６】
発光素子６に、１ｍＡの電流を流した時の発光スペクトルを図２３に示す。図２３から、発光素子６は４６０ｎｍ付近の青色の発光が、５６０ｎｍ付近の黄色の発光よりも大きい強度で得られ、青と黄の発光が共にバランス良く得られており、発光素子６はブロードな発光スペクトルを示していることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子６は、エネルギー的に不利な短波長側の光もバランス良く得られる色調整が容易な発光素子であることがわかる。なお、この発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近のＣＩＥ色度座標は（ｘ＝０．２９、ｙ＝０．３０）であり、白色の発光を示した。
【０２１７】
また、図２４に発光素子６の電流密度−輝度特性、図２５に電圧−輝度特性を示した。これらの図より発光素子６はその他の特性においても良好な特性を示すことがわかる。
【０２１８】
次に、発光素子６に関し、初期輝度を１０００［ｃｄ／ｍ２］として、定電流駆動による連続点灯試験を行った結果を図２６に示す（縦軸は、１０００ｃｄ／ｍ２を１００％とした時の規格化輝度である）。
【０２１９】
図２６の結果から、発光素子６の輝度半減期は１００００〜２００００時間程度と見積もられ、長寿命な発光素子であることがわかった。このように、実施の形態１に記載の発光素子である発光素子６は長寿命な発光素子であることが明らかとなった。
【実施例３】
【０２２０】
本実施例では、上記の実施例で用いた材料について説明する。
【０２２１】
（合成例１）
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）の合成方法を具体的に説明する。
【０２２２】
【化６】
【０２２３】
［ステップ１：９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ボロン酸の合成］
９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ボロン酸の合成スキームを（Ｅ−１）に示す。
【０２２４】
【化７】
【０２２５】
３−ブロモ−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール１０ｇ（３１ｍｍｏｌ）を５００ｍＬの三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１５０ｍＬをフラスコに加えて、３−ブロモ−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールを溶かした。この溶液を−８０℃に冷却した。この溶液へｎ−ブチルリチウム（１．５８ｍｏｌ／Ｌヘキサン溶液）２０ｍＬ（３２ｍｍｏｌ）を、シリンジにより滴下して加えた。滴下終了後、溶液を同温度で１時間攪拌した。攪拌後、この溶液へホウ酸トリメチル３．８ｍＬ（３４ｍｍｏｌ）を加え、室温に戻しながら約１５時間攪拌した。攪拌後、この溶液に希塩酸（１．０ｍｏｌ／Ｌ）約１５０ｍＬを加えて、１時間攪拌した。攪拌後、この混合物の水層を酢酸エチルで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせて、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥し、乾燥後この混合物を自然ろ過した。得られたろ液を濃縮したところ、淡褐色の油状物を得た。この油状物を減圧乾燥したところ、目的物の淡褐色固体を７．５ｇ収率８６％で得た。
【０２２６】
［ステップ２：４−（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）の合成］
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）の合成スキームを（Ｅ−２）に示す。
【０２２７】
【化８】
【０２２８】
４−ブロモジフェニルアミン６．５ｇ（２６ｍｍｏｌ）、９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ボロン酸７．５ｇ（２６ｍｍｏｌ）、トリ（ｏ−トリル）ホスフィン４００ｍｇ（１．３ｍｍｏｌ）を５００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へトルエン１００ｍＬ、エタノール５０ｍＬ、炭酸カリウム水溶液（０．２ｍｏｌ／Ｌ）１４ｍＬ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、酢酸パラジウム（ＩＩ）６７ｍｇ（３０ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を１００℃１０時間還流した。還流後、この混合物の水層をトルエンで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせ、飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥し、乾燥後この混合物を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮したところ、淡褐色の油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒ヘキサン：トルエン＝４：６）により精製し、精製後に得られた白色固体をジクロロメタン／ヘキサンにて再結晶し、目的物の白色固体を４．９ｇ収率４５％で得た。
【０２２９】
なお、上記ステップ２で得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）を測定した。以下に測定データを示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図２７に示す。測定結果から、本合成例においてＰＣＢＡが得られたことがわかった。
【０２３０】
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝６．８１−６．８６（ｍ，１Ｈ），７．１２（ｄｄ，Ｊ１＝０．９Ｈｚ，Ｊ２＝８．７Ｈｚ、２Ｈ），７．１９（ｄ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ）、７．２３−７．３２（ｍ、３Ｈ）、７．３７−７．４７（ｍ，３Ｈ）、７．５１−７．５７（ｍ，１Ｈ）、７．６１−７．７３（ｍ、７Ｈ）８．２８（ｓ，１Ｈ）、８．３３（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，１Ｈ）、８．５０（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ）
【０２３１】
［ステップ３：ＰＣＢＡＰＡの合成］
ＰＣＢＡＰＡの合成の合成スキームを（Ｅ−３）に示す。
【０２３２】
【化９】
【０２３３】
９−（４−ブロモフェニル）−１０−フェニルアントラセン７．８ｇ（１２ｍｍｏｌ）、ＰＣＢＡ４．８ｇ（１２ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド５．２ｇ（５２ｍｍｏｌ）を３００ｍＬ三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、トルエン６０ｍＬ、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）１３６ｍｇ（０．２４ｍｍｏｌ）を加えた。この混合物を、１００℃で３時間攪拌した。攪拌後、この混合物に約５０ｍＬのトルエンを加え、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、フロリジール（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た。得られたろ液を濃縮し、黄色固体を得た。この固体をトルエンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、目的物のＰＣＢＡＰＡの淡黄色固体６．６ｇ収率７５％で得た。得られた淡黄色粉末状固体３．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力８．７Ｐａ、アルゴンガスを流量３．０ｍＬ／ｍｉｎでながしながら、３５０℃でＰＣＢＡＰＡを加熱した。昇華精製後、ＰＣＢＡＰＡの淡黄色固体を２．７ｇ回収率９０％で得た。
【０２３４】
なお、上記ステップ３で得られた固体の１Ｈ ＮＭＲを測定した。以下に測定データを示す。また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図２８に示す。測定結果から、本合成例においてＰＣＢＡＰＡが得られたことがわかった。
【０２３５】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．０９−７．１４（ｍ，１Ｈ），７．２８−７．７２（ｍ，３３Ｈ）、７．８８（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．１９（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，１Ｈ）、８．３７（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ）
【符号の説明】
【０２３６】
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１１１ 第１の発光層
１１２ 第２の発光層
１２１ 陽極側に位置する層
１２２ 陰極側に位置する層
２０１ 陽極
２０２ 陰極
２０３ 発光物質を含む層
２０４ 発光物質を含む層
２１１ 第１の発光層
２１２ 第２の発光層
２１３ 正孔注入層
２１４ 正孔輸送層
２１５ 電子輸送層
２１６ 電子注入層
２１７ 第２の発光層
２２１ 陽極側に位置する層
２２２ 陰極側に位置する層
３００ 基板
３０１ 陽極
３０２ 陰極
３０３ 発光物質を含む層
５０１ 陽極
５０２ 陰極
５０３ 発光ユニット
５０４ 電荷発生層
６０１ ソース側駆動回路
６０２ 画素部
６０３ ゲート側駆動回路
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 陽極
６１４ 絶縁物
６１６ 発光物質を含む層
６１７ 陰極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
７５１ 基板
７５２ 電極
７５３ 絶縁層
７５４ 隔壁層
７５５ 発光物質を含む層
７５６ 電極
８０１ 筐体
８０２ 液晶層
８０３ バックライト
８０４ 筐体
８０５ ドライバＩＣ
８０６ 端子
９０１ 筐体
９０２ 光源
９１１ 照明装置
９１２ テレビ装置
１００１ 筐体
１００２ 支持台
１００３ 表示部
１００４ スピーカー部
１００５ ビデオ入力端子
１１０１ 本体
１１０２ 筐体
１１０３ 表示部
１１０４ キーボード
１１０５ 外部接続ポート
１１０６ ポインティングデバイス
１２０１ 本体
１２０２ 筐体
１２０３ 表示部
１２０４ 音声入力部
１２０５ 音声出力部
１２０６ 操作キー
１２０７ 外部接続ポート
１２０８ アンテナ
１３０１ 本体
１３０２ 表示部
１３０３ 筐体
１３０４ 外部接続ポート
１３０５ リモコン受信部
１３０６ 受像部
１３０７ バッテリー
１３０８ 音声入力部
１３０９ 操作キー
１３１０ 接眼部
２０００ ガラス基板
２００１ 陽極
２００２ 陰極
２０１１ 第１の発光層
２０１２ 第２の発光層
２０１３ 正孔注入層
２０１４ 正孔輸送層
２０１５ 電子輸送層
２０１６ 電子注入層
２０２１ 陽極側に位置する層
２０２２ 陰極側に位置する層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、
前記陽極側に位置する層における前記第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光素子において、
前記陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、
前記陰極側に位置する層は電子輸送性であり、
前記第２の発光層は正孔輸送性である発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質は正孔輸送性であり、
前記第２の有機化合物は電子輸送性であり、
前記第３の有機化合物は正孔輸送性である発光素子。
【請求項５】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、
前記陽極側に位置する層における前記第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項６】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の発光素子において、
前記陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、
前記陰極側に位置する層は電子輸送性であり、
前記第２の発光層は電子輸送性である発光素子。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質は正孔輸送性であり、
前記第２の有機化合物は電子輸送性であり、
前記第３の有機化合物は電子輸送性である発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質がアントラセンとジアリールアミノ基がアリーレン基を介して結合している化合物である発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質が９，１０−ジアリールアントラセン誘導体であり、
前記９，１０−ジアリールアントラセン誘導体の９位に結合するアリール基が、アリーレン基とジアリールアミノ基が結合してなるアリール基である発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質が下記一般式（ｉ）で表される物質である発光素子。
【化１】
（但し、式中Ａｒ１は炭素数６〜２５のアリール基、Ａｒ２は炭素数６〜２５のアリーレン基のいずれかを表し、Ａｒ３、Ａｒ４はそれぞれ独立に炭素数６〜２５のアリール基、カルバゾリル基のいずれかを表す。）
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光ピーク波長が、前記第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長である発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色と、前記第２の発光物質の発光色が、互いに補色の関係にある発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色は青色であり、前記第２の発光物質の発光色が黄色である発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光ピーク波長は４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の範囲にあり、前記第２の発光物質の発光ピーク波長は５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の範囲にある発光素子。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色は青緑色であり、前記第２の発光物質の発光色が赤色である発光素子。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光ピーク波長は４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満の範囲にあり、前記第２の発光物質の発光ピーク波長は６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の範囲にある発光素子。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色は青色であり、前記第２の発光物質の発光色が緑色である発光素子。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光素子を有する発光装置。
【請求項２０】
前記発光装置が照明装置である請求項１９に記載の発光装置。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０に記載の発光装置を有する電子機器。
【請求項１】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、
前記陽極側に位置する層における前記第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陽極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光素子において、
前記陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、
前記陰極側に位置する層は電子輸送性であり、
前記第２の発光層は正孔輸送性である発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質は正孔輸送性であり、
前記第２の有機化合物は電子輸送性であり、
前記第３の有機化合物は正孔輸送性である発光素子。
【請求項５】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の有機化合物と第１の発光物質とを含み、
前記陽極側に位置する層における前記第１の発光物質の含有量は５０重量％以上１００重量％未満であり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項６】
陽極と陰極との間に、第１の発光層と、前記第１の発光層の前記陰極側に接して設けられた第２の発光層とを有し、
前記第１の発光層は、陽極側に位置する層と、陰極側に位置する層と、からなり、
前記陽極側に位置する層は、第１の発光物質からなり、
前記陰極側に位置する層は、第２の有機化合物と前記第１の発光物質とを含み、
前記陰極側に位置する層における前記第２の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第２の発光層は、第３の有機化合物と第２の発光物質とを含み、
前記第２の発光層における前記第３の有機化合物の含有量は５０重量％以上９９．９重量％以下であり、
前記第１の発光物質からの発光と前記第２の発光物質からの発光が得られる発光素子。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の発光素子において、
前記陽極側に位置する層は正孔輸送性であり、
前記陰極側に位置する層は電子輸送性であり、
前記第２の発光層は電子輸送性である発光素子。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質は正孔輸送性であり、
前記第２の有機化合物は電子輸送性であり、
前記第３の有機化合物は電子輸送性である発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質がアントラセンとジアリールアミノ基がアリーレン基を介して結合している化合物である発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質が９，１０−ジアリールアントラセン誘導体であり、
前記９，１０−ジアリールアントラセン誘導体の９位に結合するアリール基が、アリーレン基とジアリールアミノ基が結合してなるアリール基である発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質が下記一般式（ｉ）で表される物質である発光素子。
【化１】
（但し、式中Ａｒ１は炭素数６〜２５のアリール基、Ａｒ２は炭素数６〜２５のアリーレン基のいずれかを表し、Ａｒ３、Ａｒ４はそれぞれ独立に炭素数６〜２５のアリール基、カルバゾリル基のいずれかを表す。）
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光ピーク波長が、前記第２の発光物質の発光ピーク波長よりも短波長である発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色と、前記第２の発光物質の発光色が、互いに補色の関係にある発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色は青色であり、前記第２の発光物質の発光色が黄色である発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光ピーク波長は４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の範囲にあり、前記第２の発光物質の発光ピーク波長は５４０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の範囲にある発光素子。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色は青緑色であり、前記第２の発光物質の発光色が赤色である発光素子。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光ピーク波長は４８０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満の範囲にあり、前記第２の発光物質の発光ピーク波長は６００ｎｍ以上７００ｎｍ未満の範囲にある発光素子。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光素子において、
前記第１の発光物質の発光色は青色であり、前記第２の発光物質の発光色が緑色である発光素子。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光素子を有する発光装置。
【請求項２０】
前記発光装置が照明装置である請求項１９に記載の発光装置。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０に記載の発光装置を有する電子機器。
【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】
【図２８】
【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】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−１６５６７２（Ｐ２０１０−１６５６７２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４２２８（Ｐ２００９−２８４２２８）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【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７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【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）】
[ Back to top ]