発光素子、発光装置、照明装置、及び電子機器
【課題】ホストからゲストへのエネルギー移動が良好な、発光効率の高い発光素子を提供する。
【解決手段】一対の電極間に、蛍光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、キャリア（電子または正孔）輸送性有し、前記発光中心材料のバンドギャップ（なおバンドギャップとは、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の差のエネルギーを示す）より大きいバンドギャップを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、前記ホスト材料からなる単分子層と前記発光中心材料からなる単分子層は、一方の界面を同一とする発光素子を提供する。
【解決手段】一対の電極間に、蛍光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、キャリア（電子または正孔）輸送性有し、前記発光中心材料のバンドギャップ（なおバンドギャップとは、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の差のエネルギーを示す）より大きいバンドギャップを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、前記ホスト材料からなる単分子層と前記発光中心材料からなる単分子層は、一方の界面を同一とする発光素子を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子、発光装置、照明装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機化合物は無機化合物に比べて、多様な構造をとることができ、適切な分子設計により様々な機能を有する材料を合成できる可能性がある。これらの利点から、近年、機能性有機材料を用いたエレクトロニクスに注目が集まっている。
【０００３】
例えば、有機化合物を機能性材料として用いたエレクトロニクスデバイスの例として、太陽電池や発光素子、有機トランジスタ等が挙げられる。これらは有機化合物の電気物性および光物性を利用したデバイスであり、特に発光素子はめざましい発展を見せている。
【０００４】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入されたホールが発光層の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放出して発光する。
【０００５】
ここで、発光素子の内部量子効率は、キャリアの再結合効率と励起子生成効率、量子収率などに依存するとされている。
【０００６】
このうち、励起子生成効率は量子物理化学から統計的に三重項励起子と一重項励起子の発生割合は３：１であることがわかっている。そのため、蛍光発光材料を用いた発光素子では内部量子効率が最大で０．２５、りん光発光材料を用いた発光素子では最大１の値をとることができる。
【０００７】
再結合効率は、一方の電極から注入されたキャリアが他方の電極に抜けてしまうことなく、再結合する確率を表す。これを高めるために、キャリアを閉じ込めるためのホール又は電子に対するブロック層が設けられることもある。
【０００８】
内部量子効率は、発光素子に注入された電子の数に対するフォトンの発生割合で定義されており、これを高めることによって、発光効率の向上や、消費電力の削減が実現するため、材料、素子構造の両面から多くの研究がなされている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４‐３４２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
内部量子効率が低下する原因の一つとして、励起エネルギーの失活が挙げられる。ホストで再結合したキャリアのエネルギーを有効にゲストに伝えられず、失活してしまうと、大きなエネルギーのロスにつながり、内部量子効率が低下してしまう。
【００１１】
そこで、本発明では、ホストからゲストへのエネルギー移動が良好な、発光効率の高い発光素子を提供することを課題とする。
【００１２】
また、キャリアのつきぬけも内部量子効率の低下の大きな原因となる。キャリアのつきぬけとは、キャリアが再結合せず発光層を通り抜けてしまうことを言う。再結合せずに発光層を通過してしまったキャリアは発光に寄与しないため、無駄な電流として流れてしまう。しかし、それを防ぐためにキャリアブロック層を用いると、駆動電圧が上がってしまうなどの不都合が生じてしまう。
【００１３】
そこで、本発明では、キャリアのつきぬけを有効に抑制でき、もしくは、ホストからゲストへのキャリア移動が良好な、発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。
【００１４】
また、本発明では、消費電力の小さい発光装置、又は照明装置を提供することを課題とする。
【００１５】
また、本発明では、消費電力の小さい電子機器を提供することを課題とする。
【００１６】
なお、本発明では上記課題のいずれか一を解決すれば良い。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を鑑み、本発明者は、通常のホスト−ゲスト型発光層においてはホスト中にゲストが散逸的に分散していることから、エネルギー移動のロスがおきてしまっていることを見出した。
【００１８】
そこで、本発明の一態様は一対の電極間に、蛍光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、キャリア（電子または正孔）輸送性有し且つ前記発光中心材料のバンドギャップ（なおバンドギャップとは、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の差のエネルギーを示す）より大きいバンドギャップを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、前記ホスト材料からなる単分子層と前記発光中心材料からなる単分子層は、一方の面が接している発光素子である。
【００１９】
また、本発明の他の一態様は、一対の電極間に、りん光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、キャリア輸送性有し且つ前記発光中心材料の三重項エネルギーより大きい三重項エネルギーを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、前記ホスト材料からなる単分子層と前記発光中心材料からなる単分子層は、一方の面が接している発光素子である。
【００２０】
また、本発明者は、ホストにおいて再結合した励起エネルギーがさらに有効にゲストに移行する構造とすることで、内部量子効率の向上が実現することを見出した。
【００２１】
すなわち、本発明の一態様は、上記構成を有する発光素子において、ホスト材料の励起エネルギー供与に携わる骨格と、発光中心材料の励起エネルギー受容に携わる骨格が近接している発光素子である。
【００２２】
また、上記ホスト材料の単分子層と上記ゲスト材料の単分子層にキャリアを注入しやすくする構造は有効である。
【００２３】
すなわち、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、一対の電極間にさらにホール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からなる層を有し、ホスト材料の単分子層が、発光中心材料の単分子層と共有する面と異なる界面において複合材料からなる層と接している発光素子である。
【００２４】
また、上記ホスト材料の単分子層と上記ゲスト材料の単分子層が複数層形成されることによって、キャリアの漏れを低減することが可能となる。なお、複合材料からなる層をさらに有することによって、積層したことによる駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００２５】
すなわち、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、複合材料からなる層と、発光中心材料の単分子層と、ホスト材料の単分子層からなる積層体が複数積層する発光素子である。
【００２６】
上述のような発光素子はいずれも発光効率の高い発光素子であるため、上記構成を有する発光素子を備えた発光装置又は照明装置は消費電力の小さい発光装置又は照明装置である。
【００２７】
よって、本発明の他の一態様は、上述した発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを有する発光装置又は照明装置である。
【００２８】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置を含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（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。
【００２９】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部又は照明部を有し、表示部又は照明部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御回路とを備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の発光素子は、高い発光効率を示す発光素子である。
【００３１】
また、本発明の発光装置又は照明装置は消費電力の小さい発光装置又は照明装置である。
【００３２】
また、本発明の電子機器は消費電力の小さい電子機器である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の概念図。
【図２】本発明の概念図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の電子機器を説明する図。
【図８】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】本発明の照明装置を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】ＣｚＰＡの遷移双極子モーメントの向きを表す図。
【図１５】ＣｚＰＡのＨＯＭＯとＬＵＭＯ。
【図１６】１，６ＤＰｈＡＰｒｎの遷移双極子モーメントの向きを表す図。
【図１７】１，６ＤＰｈＡＰｒｎのＨＯＭＯとＬＵＭＯ。
【図１８】遷移双極子モーメントの向きと発光及びその偏光方向を説明する図。
【図１９】ＣｚＰＡと１，６ＤＰｈＡＰｒｎのエネルギー授受の観点からの理想的な配置を表す図。
【図２０】ホスト材料と発光中心材料の好ましい遷移双極子モーメントの向きを説明する図。
【図２１】発光中心材料の発光の遷移双極子モーメントの向きと基板の位置に関する理想的な配置を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の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。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
本発明者は、有機化合物を発光中心物質とする電流励起型の発光素子において、内部量子効率に影響を与える因子として、ホストで再結合したキャリアによるホストの励起エネルギーのゲストへの移動があると考えた。ホスト−ゲスト型の発光層を有する発光素子においては、母体となるホスト材料の中に、発光中心物質であるゲストが分散している構造をとる。そのため、ホストで再結合したキャリアのエネルギーの一部は、ゲストに移動する前に失活してしまっており、内部量子効率の低下につながっていた。
【００３６】
また、ホスト材料の中にゲストが分散している構造をとる場合、ホスト材料に注入されたキャリアが、ゲストで再結合されないまま、隣接する層へ一部突き抜けてしまっていると考えた。
【００３７】
ここで、本実施の形態で説明する発光素子においては、発光層内において、すべてのホスト分子に接して発光中心材料であるゲスト分子が存在している。このような構成を有する発光素子では、ホスト分子に注入されたキャリアや、ホスト分子上で生成した励起エネルギーは、発光中心材料に有効に移動することができる。
【００３８】
すなわち、ホスト材料の単分子層と発光中心材料の単分子層が重なっていれば、言い換えるとホスト材料の単分子層と、発光中心材料の単分子層がおのおの一方の面が接していれば、上述のように有効にホストの励起エネルギーを発光中心材料に有効に移動でき、内部量子効率を高め、発光効率の高い発光素子を得ることにつながる。
【００３９】
この際、ホスト材料の励起エネルギーを受け渡す機能を担う骨格（発光団）と、発光中心材料の励起エネルギーを受け取る機能を担う骨格（発色団）とが近接していることが、よりスムーズに励起エネルギーの授受を行うことができるようになるため好ましい構成である。
【００４０】
また、ホスト材料のキャリアを受け渡す機能を担う骨格と、発光中心材料のキャリアを受け取る機能を担う骨格とが近接していることが、よりスムーズに励起エネルギーの授受を行うことができるようになるため好ましい構成である。
【００４１】
このような配置を取ることができるホスト材料と発光中心材料との組み合わせとしては、ホスト材料の骨格の一部と、発光中心材料の骨格の一部が類似若しくは共通している材料の組み合わせが挙げられる。例えば、平面状の縮合環からなる骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、成膜した際に当該縮合環部分が近接して成膜されやすい。そして、当該縮合環部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことができる。また、複素環骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、同様に、ホスト材料と発光中心材料との複素環骨格部分が近接して成膜されやすく、当該複素環骨格部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことが可能となる。また、キノキサリン骨格など、窒素原子を２個有するホスト材料と、窒素原子２個を有する分子を配位子として有するイリジウム錯体なども、窒素原子を２個有する複素環骨格を有する点で類似しており、当該類似する部分において近接して成膜されやすくなり、当該部分を介してホスト材料から発光中心材料へのキャリアや励起エネルギーの授受が効率的に行うことが可能となる。
【００４２】
ホスト材料から発光中心材料への励起エネルギーの授受を効率的に行う他の方法として、ホスト材料の発光の遷移双極子モーメントの向きと、発光中心材料の電子遷移の遷移双極子モーメントの向きとをなるべく一致させる方法もある。遷移双極子モーメントとは、２つの状態間を遷移するときの電荷の偏りの変化分である。なお、これら遷移双極子モーメントは、時間依存密度汎関数法によって求めることができる。
【００４３】
以上のような構成を有する発光素子について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
図１（Ａ）は、ホスト材料３００の単分子層と発光中心材料３０１の単分子層が一方の面を接して積層している様子を表した概念図である。本実施の形態で説明する発光素子は、このような積層体を発光層内に有する発光素子である。ホスト材料と発光中心材料とが接しており、且つ発光中心材料が分散的に存在するのではなく、膜状に存在することから、ホスト材料上で再結合したキャリアや励起エネルギーを有効に発光中心材料に移動させることができ、内部量子効率が向上する。
【００４５】
このような単分子層は、当該単分子層を作製する表面を、ホスト材料または発光中心材料の蒸着源に対して、相対的に適切なスピードで移動させることによって当該材料の単分子層を成膜することができる。積層構造を作製するためには、一方の単分子層を上述の方法にて成膜したのち、異なる材料においても同様に成膜を行えばよい。また、自己組織化単分子層（ＳＡＭ膜）、ＬＢ膜（Ｌａｎｇｍｕｉｒ − Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜）など、既存の方法で形成すればよい。
【００４６】
また上記ホスト材料の単分子層と発光中心材料の単分子層は、交互に繰り返して積層し、積層体を形成するのが好ましい。この際、隣り合う一組のホスト材料の単分子層と発光中心材料の単分子層は一つの界面を同一とする。積層体を形成する場合、積層体内部に存在する発光中心材料のｎ番目の単分子層に注目した場合、一方の界面はホスト材料のｎ番目の単分子層と共有し、他方の界面はホスト材料のｎ＋１番目の単分子層と共有する。また、同様にホスト材料のｎ＋１番目の単分子層に注目すると、一方の界面は発光中心材料のｎ番目の単分子層と共有し、他方の界面は発光中心材料のｎ＋１番目の単分子層と共有する。
【００４７】
これら積層体の総膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。これは、３０ｎｍ以上であるとキャリアバランスがとりやすいためであり、２００ｎｍ以下であると発光素子として適切な駆動電圧が維持しやすいためである。
【００４８】
また、上記単分子層は、超格子構造をとっていることがさらに好ましい。
【００４９】
図１（Ｂ）におけるホスト材料３００において、Ｔと付されている部分は、ホスト材料におけるキャリアや励起エネルギーの供与に寄与する骨格を表している。ＨＲが付されている部分は、その他の機能を担う骨格であり、例えば、キャリアや励起エネルギーを受け取る部分などが相当するが、特に制限はなく、ＴとＨＲが同一の骨格である場合もありうる。同様に、発光中心材料３０１において、ＧＲと付されている部分は、発光中心材料におけるキャリアや励起エネルギーの受容に寄与する骨格を表している。Ｅが付されている部分は、その他の機能を担う骨格であり、例えば発光を担う骨格などが相当するが、特に制限はなく、ＧＲとＥが同一の骨格である場合もありうる。
【００５０】
図１（Ｂ）のようにホスト材料のキャリアや励起エネルギーの供与を担う骨格ＨＲと、発光中心材料のキャリアや励起エネルギーの受容を担う骨格ＧＲとが近接して成膜されている構造を発光層内に有する発光素子は、より効率的に、ホスト材料上で再結合したキャリアや励起エネルギーを発光中心材料に移動させることができ、内部量子効率の向上、ひいては発光素子の発光効率の向上を実現することができる。
【００５１】
このような配置を取ることができるホスト材料と発光中心材料との組み合わせとしては、ホスト材料の骨格の一部と、発光中心材料の骨格の一部が類似若しくは共通している材料の組み合わせが挙げられる。例えば、平面状の縮合環からなる骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、成膜した際に当該縮合環部分が近接して成膜されやすいと考えられる。そして、当該縮合環部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことができる。このような平面状の縮合環からなる骨格の例としては、例えば、アントラセン骨格やピレン骨格、トリフェニレン骨格などが挙げられる。
【００５２】
また、複素環骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、同様に、ホスト材料と発光中心材料との複素環骨格部分が近接して成膜されやすいと考えられ、当該複素環骨格部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことが可能となる。
【００５３】
また、キノキサリン骨格など、窒素原子を２個有するホスト材料と、窒素原子２個を有する分子を配位子として有するイリジウム錯体なども、窒素原子を２個有する複素環骨格を有する点で類似しており、当該類似する部分において近接して成膜されやすいと考えられ、当該部分を介してホスト材料から発光中心材料へのキャリアや励起エネルギーの授受が効率的に行うことが可能となる。
【００５４】
また、ホスト材料から、発光中心材料へキャリアの移動が容易となるように、ホストとゲストの縮合環や複素環の平面の向きをなるべく同一になるように（π共役の向きが同じとなるように）設計することが好ましい。またこの場合、該縮合環や複素環は、その分子中で、最も励起準位が低い置換基であることが好ましい。
【００５５】
ただし、ゲストの縮合環が他の縮合環（あるいはゲストの複素環と他の複素環）と平面同士で重なった状態（スタッキングした状態）で励起した場合、他の分子とエキサイプレックスを形成してしまう恐れがある。その場合、本来のゲスト材料の励起エネルギーよりもより安定な準位の励起子を形成してしまい、本来のゲスト材料の発光スペクトルよりも長波長の発光が得られる可能性がある。
【００５６】
そのため、ゲスト材料のみからの発光を得たい場合は、スタッキングしないように当該縮合環同士は近接しても重ならないように設計することが好ましい。そのためには、これら縮合環に適当な置換基を導入すれば良い。
【００５７】
このようなホスト材料と発光中心材料の積層体は図１（Ａ）で説明した方法と同様に作製することができる。
【００５８】
図１（Ｃ）は、ホスト材料３００の単分子層と発光中心材料３０１の単分子層からなる積層体に、当該積層体へのキャリアの注入性を向上させるために、ホール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３０２からなる層をさらに設けた構成である。このような構成とすることによって、積層体へのキャリアの注入がスムーズとなり、発光素子の駆動電圧の低減に寄与する。
【００５９】
なお、本明細書中において、複合材料とは、単に２つの材料を混合させた材料のことを指すのではなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。この電荷の授受は、電界の補助的効果がある場合にのみ実現される場合も含むこととする。
【００６０】
複合材料に用いられるアクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。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、好ましい材料である。
【００６１】
複合材料に用いるホール輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、ホール輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上のホール移動度を有する物質であることが好ましい。ただし、電子よりもホールの輸送性が高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料におけるホール輸送性の高い物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【００６２】
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−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）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：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）等を挙げることができる。
【００６３】
複合材料に用いることのできるカルバゾール化合物としては、具体的には、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００６４】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール化合物としては、他に、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を用いることができる。
【００６５】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、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）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００６６】
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００６７】
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００６８】
図２は、図１（Ｃ）の複合材料３０２、ホスト材料３００及び発光中心材料３０１の積層体を複数積層した構造である。この様に複数積層することによって、一つの積層体でトラップしきれなかったキャリアも、次の積層体によりトラップすることが可能となるため、発光層を突き抜けるキャリアを大幅に低減することができる。これにより、無駄に流れる電流を抑制することができ、内部発光効率の向上につながる。積層体を形成する場合、複合材料よりなる層、ホスト材料の単分子層及び発光中心材料の単分子層がこの順に積層した一組の積層体が繰り返し積層されることになる。この際ｎ番目の積層体の発光中心材料の単分子層とｎ＋１番目の積層体の複合材料の層とが界面を共有する。なお、ｎ番目の積層体とｎ＋１番目の積層体との間にキャリア輸送性を有する材料からなる層（たとえばホスト材料の層）を一層挟んでもかまわない。
【００６９】
なお、このような積層体を複数形成することによって、駆動電圧の上昇が懸念されるが、複合材料３０２からなる層が存在することによって、余分な駆動電圧の上昇なく、積層体を複数形成することができるようになる。
【００７０】
これら積層体の総膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。これは、３０ｎｍ以上であるとキャリアバランスがとりやすいためであり、２００ｎｍ以下であると発光素子として適切な駆動電圧が維持しやすいためである。
【００７１】
以上のような構成を有する発光素子は、内部量子効率が高く、発光効率の高い発光素子とすることが可能である。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ホスト材料に９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、発光中心材料にＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＤＰｈＡＰｒｎ）を用いたとき、ＣｚＰＡが発光した光を１，６ＤＰｈＡＰｒｎが吸収しやすい配向を量子化学計算により解析した。各材料の分子構造を下記構造式に示す。
【００７３】
【化１】
【００７４】
計算では、分子の構造最適化を実施後、ホスト材料の発光の遷移双極子モーメントと発光中心材料の吸収の遷移双極子モーメントを解析した。さらに、遷移に関与する分子軌道を解析した。
【００７５】
構造最適化計算には、Ｇａｕｓｓ基底を用いた密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いた。また、遷移双極子モーメントの計算には時間依存密度汎関数法（ＴＤＤＦＴ）を用いた。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で近似しているため、計算は高速である。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＬＹＰを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、６−３１１Ｇ（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）を全ての原子に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、窒素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮される。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数を加え、ｐ軌道やｄ軌道も考慮した計算とした。
【００７６】
量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ ０９を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【００７７】
計算によってＣｚＰＡの一重項励起状態を解析した。第一励起状態は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）の間の遷移であった。この遷移に関与した発光の遷移双極子モーメントを図１４に示す。遷移双極子モーメントは分子の長軸（Ｘ軸）上に存在し、その向きを図１４中の矢印により表記した。
【００７８】
ＣｚＰＡの構造最適化計算により得られた最安定構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を、Ｇａｕｓｓ Ｖｉｅｗ５．０．８により可視化して図１５に示す。図１５（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表すものであり、図１５（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表すものである。図中の球は、ＣｚＰＡを構成する原子を表しており、原子の周辺に存在する雲状物は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）または最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【００７９】
図１５より、ＣｚＰＡにおいては最高被占有軌道がアントラセン骨格付近に存在していることが分かり、ＣｚＰＡのホール輸送性にはアントラセン骨格の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道もアントラセン骨格付近に存在していることから、ＣｚＰＡの電子輸送性にはアントラセン骨格の寄与が大きいことが判る。
【００８０】
続いて、計算によって１，６ＤＰｈＡＰｒｎの一重項励起状態を解析した。第一励起状態は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）の間の遷移であった。この遷移に関与した吸収の遷移双極子モーメントを図１６に示す。遷移双極子モーメントはピレン基の平面（ＸＺ面）上に存在し、その向きを図１６中の矢印により表記した。
【００８１】
また、１，６ＤＰｈＡＰｒｎの最安定構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を図１７に示す。図１７（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表し、図１７（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【００８２】
図１７より、１，６ＤＰｈＡＰｒｎにおいては最高被占有軌道がピレニル基やフェニル基付近に存在していることが分かり、１，６ＤＰｈＡＰｒｎのホール輸送性にはピレニル基やフェニル基の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道がピレニル基付近に存在していることから、１，６ＤＰｈＡＰｒｎの電子輸送性にはピレニル基の寄与が大きいことが判る。
【００８３】
分子の遷移双極子モーメントと光の偏光方向が一致したとき、遷移確率は最大になり、光の吸収または発光が起こる。従って、ホスト材料が発光した光の偏光方向が発光中心材料の吸収の遷移双極子モーメントと一致すれば、光の吸収が起きやすくなり、エネルギー移動の効率が高くなる。
【００８４】
仮に図１８のように、Ｙ軸方向に発光の遷移双極子モーメントがあるとすると、電子遷移に伴い、光はＸＺ面内の方向に放出される。その偏光方向は縦偏光であり、Ｙ軸方向には光は放出されない。
【００８５】
従って、ホスト材料のＣｚＰＡと発光中心材料の１，６ＤＰｈＡＰｒｎの間でエネルギー移動の効率が高い配向は図１９のように、遷移双極子モーメントの向きが平行に揃ったときである。さらに、両分子のキャリア輸送に関わる部位の距離が近いと、キャリア移動度の向上が期待される。
【００８６】
以上の計算結果を実施の形態１の発光素子に適用することにより、ホスト材料から発光中心材料へ励起エネルギーの移動が容易な発光素子とすることができる。すなわち、実施の形態１に記載の発光素子は、ホスト材料の発光の遷移双極子モーメントの向きと、発光中心材料の電子遷移の遷移双極子モーメントの向きは、どちらも単分子層に対して平行に近い方が好ましく、平行であることが理想的である。
【００８７】
概念図を図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示す。３００はホスト材料、３０１は発光中心材料、３５０はホスト材料の発光の遷移双極子モーメント、３５１は発光中心材料の吸収の遷移双極子モーメントである。なお、遷移双極子モーメントの向きは矢印の向きに一致する。図２０（Ａ）のように、単分子層に対してホスト材料、発光中心材料のどちらも遷移双極子モーメントが平行であることが理想的であり、平行であれば、向きは関係ない。図２０（Ｂ）のように単分子層に対して角度をもってくると、ホスト材料の放出した発光が吸収されるための距離が長くなるが、ホスト材料の発光の偏光の向きが一致しているため、図２０（Ａ）ほどではないが、良好な遷移効率を示す。
【００８８】
また、発光の遷移双極子モーメントに直交するように光が放出されることから、発光中心材料から放出された光を発光素子より効率よく取り出すために、発光中心材料３０１の電子遷移の遷移双極子モーメント３５１の向きは図２１のように基板３１０に対してなるべく平行であることが好ましい。そのことで光取り出し効率を向上させることができ、外部量子効率の向上につながることから、より発光効率の高い発光素子を得ることが可能となる。なお、発光中心材料３０１と基板３１０との間には、他のＥＬ層や一方の電極が形成されている。
【００８９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で示した構成を有する発光素子の具体的な構成について、図３（Ａ）を用いて説明する。
【００９０】
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。
【００９１】
本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４は陰極として機能するものとして、以下、説明をする。つまり、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるように、第１の電極１０２と第２の電極１０４に電圧を印加したときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
【００９２】
基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス、またはプラスチック、金属などを用いることができる。なお、発光素子の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。なお、発光素子からの発光を、基板を通して外部へ取り出す場合には、基板１０１は透光性を有する基板であることが好ましい。また、プラスチック基板など、水を通しやすい基板を用いる場合には、当該基板に透湿性の小さい保護膜を成膜してから用いることが好ましい。
【００９３】
第１の電極１０２としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上であることが好ましい）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、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）、グラフェン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、第１の電極１０２と接する層として、実施の形態１で説明した複合材料を含む層を用いた場合には、第１の電極１０２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（ＡｌＳｉ）等を用いることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００９５】
本実施の形態で示すＥＬ層１０３は、ホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を有している。なお、ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を有していればよく、その他の層の積層構造については特に限定されない。すなわち、ＥＬ層１０３は、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質またはホール輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、ホール注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及びホールの輸送性の高い物質）の物質、発光性の高い物質等を含む層と、実施の形態１で示した構成を有する発光層１１３を適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
【００９６】
ホール注入層１１１は、ホール注入性の高い物質を含む層である。ホール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）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等が挙げられる。
【００９７】
また、ホール注入層１１１として、実施の形態１で詳しく説明した複合材料を用いることもできる。当該材料に関する記載は重複となるため、その記載を省略する。実施の形態１の該当する記載を参照されたい。なお、当該複合材料を用いることにより、上述したように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、第１の電極１０２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、ホール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。
【００９８】
ホール輸送層１１２は、ホール輸送性の高い物質を含む層である。ホール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、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｐ−ＹＧＡ１ＢＰ）、１，３，５−トリ（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ＴＣｚＢ）、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）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以上のホール移動度を有する物質である。但し、電子よりもホールの輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、ホール輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９９】
また、ホール輸送層１１２として、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【０１００】
発光層１１３は、発光性の高い物質からなる発光中心材料を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光中心材料しては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【０１０１】
発光層に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−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：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、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））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）を呈するため、燐光性化合物として用いることができる。
【０１０２】
発光層に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、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）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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）などが挙げられる。
【０１０３】
これら発光中心材料と、ホスト材料とを、実施の形態１に示した構成となるように作製する。
【０１０４】
ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、具体的には、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）などの金属錯体、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：ＴＡＺ）、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）などの複素環化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］−１，１’−ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、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）、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）、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）などを挙げることができる。これら及び公知の物質の中から、発光中心材料よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。なお、本明細書中において、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が高いとは、そのエネルギーレベルが大きいことを意味し、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が低いとは、そのエネルギーレベルが小さいことを意味する。例えば、−５．５ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質Ａは、−５．２ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＢよりＨＯＭＯ準位が０．３ｅＶ低く、−５．７ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＣよりＨＯＭＯ準位が０．２ｅＶ高いと言うことができる。
【０１０５】
このような関係を有するホスト材料及び発光中心材料の中から、より好ましくは、類似の骨格を有する材料を選択することで、実施の形態１に記載したように、励起エネルギーの授受がスムーズに行われることとなり、内部量子効率の高い、発光効率の高い発光素子を作製することが可能となる。
【０１０６】
電子輸送層１１４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、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）などの金属錯体を用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、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）などの複素環化合物も用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、ホールよりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０１０７】
また、電子輸送層１１４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。
【０１０８】
電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、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。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中に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含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第２の電極１０４からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【０１０９】
第２の電極１０４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以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【０１１０】
また、第２の電極１０４と電子輸送層１１４との間に、電子注入を促す機能を有する層である電子注入層１１５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０４として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【０１１１】
ＥＬ層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。また各電極または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。実施の形態１に記載の有機半導体材料は良好な昇華性を示すことから、蒸着法により良好な膜を成膜することができる。
【０１１２】
例えば、高分子化合物を用いて湿式法でＥＬ層を形成してもよい。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてＥＬ層を形成してもよい。
【０１１３】
また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
【０１１４】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３においてホールと電子とが再結合し、発光するものである。
【０１１５】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４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。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。例えば、第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０４を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【０１１６】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第１の電極１０２および第２の電極１０４から離れた部位にホールと電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、実施の形態１で示した構成を有する発光層を備えた構成であれば、上記以外のものでも本実施の形態の範疇である。
【０１１７】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質またはホール輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、ホール注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及びホールの輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、実施の形態１で示した構成を有する発光層を適宜組み合わせて構成すればよい。
【０１１８】
例えば、図３（Ｂ）に示すように、基板１０１上に、陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２とが順に積層された構成としてもよい。図３（Ｂ）では、第２の電極１０４上に、電子注入層１１５、電子輸送層１１４、発光層１１３、ホール輸送層１１２、ホール注入層１１１が順に積層された構成となっている。
【０１１９】
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。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１２１】
（実施の形態４）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子という）の態様について、図４を参照して説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、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、実施の形態３で示したＥＬ層１０３の構成と同様な構成を用いることができる。つまり、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と言うことができる。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。
【０１２２】
図４において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されている。第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２との間には、電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５０１と第２の電極５０２は実施の形態３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５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は少なくとも片方が実施の形態３で示したＥＬ層１０３の構成と同様な構成を有するものとする。
【０１２３】
電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットにホールを注入する層であり、単層でも複数の層を積層した構成であってもよい。複数の層を積層した構成としては、ホールを注入する層と電子を注入する層とを積層する構成であることが好ましい。
【０１２４】
ホールを注入する層としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。あるいは、ホール輸送性の高い物質に、アクセプター物質が添加された構成であってもよい。ホール輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層は、実施の形態３で示した複合材料であり、アクセプター物質として、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）や、酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。ホール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）など、種々の化合物を用いることができる。なお、ホール輸送性の高い物質としては、ホール移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりもホール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。ホール輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【０１２５】
電子を注入する層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、炭酸セシウム等の絶縁体や半導体を用いることができる。あるいは、電子輸送性の高い物質に、ドナー性物質が添加された構成であってもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。電子輸送性の高い物質としては、実施の形態３で示した材料を用いることができる。なお、電子輸送性の高い物質としては、電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、ホールよりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを有する複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【０１２６】
また、電荷発生層５１３として、実施の形態２で示した電極材料を用いることもできる。例えば、ホール輸送性の高い物質と金属酸化物を含む層と透明導電膜とを組み合わせて形成しても良い。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光性の高い層とすることが好ましい。
【０１２７】
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットにホールを注入するものであれば良い。例えば、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２にホールを注入するものであればいかなる構成でもよい。
【０１２８】
本実施の形態では、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についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態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るため、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。
【０１２９】
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１の発光ユニットの発光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色であり、第３の発光ユニットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１３１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【０１３２】
本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
次に、断面構造について図５（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。
【０１３５】
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、画素部が形成された基板と同一基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を、画素部が形成された基板と同一基板上ではなく、外部に形成することもできる。
【０１３６】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１３７】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０１３８】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、第１の電極６１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第１の電極を陽極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい（好ましくは仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等の積層膜を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１３９】
また、ＥＬ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。ＥＬ層６１６は、実施の形態１で示した有機半導体材料を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物、オリゴマー、デンドリマーのいずれを用いてもよい。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
【０１４０】
また、第２の電極６１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極を陰極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の小さい（好ましくは仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）等が挙げられる。なお、ＥＬ層６１６で生じた光を第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等）との積層膜を用いることも可能である。
【０１４１】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填される場合があり、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と同様の材料が充填される場合もある。
【０１４２】
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。
【０１４３】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０１４４】
本発明の発光装置は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで示した発光素子を有する。実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで示した発光素子は高い発光効率を有する。また、駆動電圧が低い。そのため、高輝度での発光が可能な発光装置を得ることができる。また、消費電力の低い発光装置を得ることができる。
【０１４５】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図６には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図６において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、陰極をパターニングすることができる。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、発光効率の高く、駆動電圧が低い本発明に係る発光素子を含むことによって、消費電力の低い発光装置を得ることができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１４７】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで示した発光素子を有し、低消費電力の表示部を有する。
【０１４８】
本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、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６から図１３に示す。
【０１４９】
図７（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、低消費電力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。
【０１５０】
図７（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力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。
【０１５１】
図７（Ｃ）は本実施の形態に係るカメラであり、本体９３０１、表示部９３０２、筐体９３０３、外部接続ポート９３０４、リモコン受信部９３０５、受像部９３０６、バッテリー９３０７、音声入力部９３０８、操作キー９３０９、接眼部９３１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９３０２は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９３０２も同様の特徴を有するため、このカメラは低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力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。
【０１５２】
図７（Ｄ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力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。
【０１５３】
図８には、図７（Ｄ）とは異なる構成の携帯電話の一例を示す。図８（Ａ）が正面図、図８（Ｂ）が背面図、図８（Ｃ）が展開図である。図８に示す携帯電話は、電話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。
【０１５４】
図８に示す携帯電話は、筐体１００１及び１００２二つの筐体で構成されている。筐体１００１には、表示部１１０１、スピーカー１１０２、マイクロフォン１１０３、操作キー１１０４、ポインティングデバイス１１０５、カメラ用レンズ１１０６、外部接続端子１１０７、イヤホン端子１１０８等を備え、筐体１００２には、キーボード１２０１、外部メモリスロット１２０２、カメラ用レンズ１２０３、ライト１２０４等を備えている。また、アンテナは筐体１００１内部に内蔵されている。
【０１５５】
また、上記構成に加えて、非接触ＩＣチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。
【０１５６】
表示部１１０１には、実施の形態４で示した発光装置を組み込むことが可能であり、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部１１０１と同一面上にカメラ用レンズ１１０６を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部１１０１をファインダーとしカメラ用レンズ１２０３及びライト１２０４で静止画及び動画の撮影が可能である。スピーカー１１０２及びマイクロフォン１１０３は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生等が可能である。操作キー１１０４では、電話の発着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等が可能である。更に、重なり合った筐体１００１と筐体１００２（図８（Ａ））は、スライドし図８（Ｃ）のように展開し、携帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード１２０１、ポインティングデバイス１１０５を用い円滑な操作が可能である。外部接続端子１１０７はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電及びコンピュータ等とのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット１２０２に記録媒体を挿入しより大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【０１５７】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能等を備えたものであってもよい。
【０１５８】
図９は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態４の発光装置（パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、明るい表示部を構成することができる。また、本実施の形態では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【０１５９】
図１０は、音響再生装置の一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１０に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態４の発光装置（パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０２及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【０１６０】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力の表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【０１６１】
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかに記載の発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光装置は、高輝度の発光が可能であり照明装置として好適である。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１１を用いて説明する。
【０１６２】
図１１には、本発明に係る発光素子を用いた照明装置である電子機器の一例として、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を示す。図１１に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明を適用した発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
【０１６３】
本発明に係る発光装置は薄型で低消費電力であるため、本発明に係る発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。また、本発明に係る発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。
【０１６４】
図１２は、本発明に係る発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１２に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明に係る発光装置が用いられている。本発明の発光装置は低消費電力化されているため、電気スタンドも消費電力が低い。
【０１６５】
図１３は、本発明の発光素子適用した発光装置を、室内の照明装置３００１及び３００３として用いた例である。本発明に係る発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明に係る発光素子は発光効率が高く、それを適用した発光装置は、低消費電力であるため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図７（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、環境への負荷を低減することができる。
【０１６６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１６７】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ ホール注入層
１１２ ホール輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
３００ ホスト材料
３０１ 発光中心材料
３０２ 複合材料
３１０ 基板
３５０ ホスト材料の遷移双極子モーメント
３５１ 発光中心材料の遷移双極子モーメント
５０１ 第１の電極
５０２ 第２の電極
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 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 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ Ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ Ｐチャネル型ＴＦＴ
７０１ 本体
７０２ 表示部
７０３ 操作スイッチ
７０４ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
７１２ メモリ部
７１３ 操作部
７１４ イヤホン
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
１００１ 筐体
１００２ 筐体
１１０１ 表示部
１１０２ スピーカー
１１０３ マイクロフォン
１１０４ 操作キー
１１０５ ポインティングデバイス
１１０６ カメラ用レンズ
１１０７ 外部接続端子
１１０８ イヤホン端子
１２０１ キーボード
１２０２ 外部メモリスロット
１２０３ カメラ用レンズ
１２０４ ライト
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
３００２ テレビ装置
３００３ 照明装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９３０１ 本体
９３０２ 表示部
９３０３ 筐体
９３０４ 外部接続ポート
９３０５ リモコン受信部
９３０６ 受像部
９３０７ バッテリー
９３０８ 音声入力部
９３０９ 操作キー
９３１０ 接眼部
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子、発光装置、照明装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機化合物は無機化合物に比べて、多様な構造をとることができ、適切な分子設計により様々な機能を有する材料を合成できる可能性がある。これらの利点から、近年、機能性有機材料を用いたエレクトロニクスに注目が集まっている。
【０００３】
例えば、有機化合物を機能性材料として用いたエレクトロニクスデバイスの例として、太陽電池や発光素子、有機トランジスタ等が挙げられる。これらは有機化合物の電気物性および光物性を利用したデバイスであり、特に発光素子はめざましい発展を見せている。
【０００４】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入されたホールが発光層の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放出して発光する。
【０００５】
ここで、発光素子の内部量子効率は、キャリアの再結合効率と励起子生成効率、量子収率などに依存するとされている。
【０００６】
このうち、励起子生成効率は量子物理化学から統計的に三重項励起子と一重項励起子の発生割合は３：１であることがわかっている。そのため、蛍光発光材料を用いた発光素子では内部量子効率が最大で０．２５、りん光発光材料を用いた発光素子では最大１の値をとることができる。
【０００７】
再結合効率は、一方の電極から注入されたキャリアが他方の電極に抜けてしまうことなく、再結合する確率を表す。これを高めるために、キャリアを閉じ込めるためのホール又は電子に対するブロック層が設けられることもある。
【０００８】
内部量子効率は、発光素子に注入された電子の数に対するフォトンの発生割合で定義されており、これを高めることによって、発光効率の向上や、消費電力の削減が実現するため、材料、素子構造の両面から多くの研究がなされている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４‐３４２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
内部量子効率が低下する原因の一つとして、励起エネルギーの失活が挙げられる。ホストで再結合したキャリアのエネルギーを有効にゲストに伝えられず、失活してしまうと、大きなエネルギーのロスにつながり、内部量子効率が低下してしまう。
【００１１】
そこで、本発明では、ホストからゲストへのエネルギー移動が良好な、発光効率の高い発光素子を提供することを課題とする。
【００１２】
また、キャリアのつきぬけも内部量子効率の低下の大きな原因となる。キャリアのつきぬけとは、キャリアが再結合せず発光層を通り抜けてしまうことを言う。再結合せずに発光層を通過してしまったキャリアは発光に寄与しないため、無駄な電流として流れてしまう。しかし、それを防ぐためにキャリアブロック層を用いると、駆動電圧が上がってしまうなどの不都合が生じてしまう。
【００１３】
そこで、本発明では、キャリアのつきぬけを有効に抑制でき、もしくは、ホストからゲストへのキャリア移動が良好な、発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。
【００１４】
また、本発明では、消費電力の小さい発光装置、又は照明装置を提供することを課題とする。
【００１５】
また、本発明では、消費電力の小さい電子機器を提供することを課題とする。
【００１６】
なお、本発明では上記課題のいずれか一を解決すれば良い。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を鑑み、本発明者は、通常のホスト−ゲスト型発光層においてはホスト中にゲストが散逸的に分散していることから、エネルギー移動のロスがおきてしまっていることを見出した。
【００１８】
そこで、本発明の一態様は一対の電極間に、蛍光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、キャリア（電子または正孔）輸送性有し且つ前記発光中心材料のバンドギャップ（なおバンドギャップとは、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の差のエネルギーを示す）より大きいバンドギャップを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、前記ホスト材料からなる単分子層と前記発光中心材料からなる単分子層は、一方の面が接している発光素子である。
【００１９】
また、本発明の他の一態様は、一対の電極間に、りん光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、キャリア輸送性有し且つ前記発光中心材料の三重項エネルギーより大きい三重項エネルギーを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、前記ホスト材料からなる単分子層と前記発光中心材料からなる単分子層は、一方の面が接している発光素子である。
【００２０】
また、本発明者は、ホストにおいて再結合した励起エネルギーがさらに有効にゲストに移行する構造とすることで、内部量子効率の向上が実現することを見出した。
【００２１】
すなわち、本発明の一態様は、上記構成を有する発光素子において、ホスト材料の励起エネルギー供与に携わる骨格と、発光中心材料の励起エネルギー受容に携わる骨格が近接している発光素子である。
【００２２】
また、上記ホスト材料の単分子層と上記ゲスト材料の単分子層にキャリアを注入しやすくする構造は有効である。
【００２３】
すなわち、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、一対の電極間にさらにホール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からなる層を有し、ホスト材料の単分子層が、発光中心材料の単分子層と共有する面と異なる界面において複合材料からなる層と接している発光素子である。
【００２４】
また、上記ホスト材料の単分子層と上記ゲスト材料の単分子層が複数層形成されることによって、キャリアの漏れを低減することが可能となる。なお、複合材料からなる層をさらに有することによって、積層したことによる駆動電圧の上昇を抑えることができる。
【００２５】
すなわち、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、複合材料からなる層と、発光中心材料の単分子層と、ホスト材料の単分子層からなる積層体が複数積層する発光素子である。
【００２６】
上述のような発光素子はいずれも発光効率の高い発光素子であるため、上記構成を有する発光素子を備えた発光装置又は照明装置は消費電力の小さい発光装置又は照明装置である。
【００２７】
よって、本発明の他の一態様は、上述した発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを有する発光装置又は照明装置である。
【００２８】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置を含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（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。
【００２９】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部又は照明部を有し、表示部又は照明部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御回路とを備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の発光素子は、高い発光効率を示す発光素子である。
【００３１】
また、本発明の発光装置又は照明装置は消費電力の小さい発光装置又は照明装置である。
【００３２】
また、本発明の電子機器は消費電力の小さい電子機器である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の概念図。
【図２】本発明の概念図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光素子を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の電子機器を説明する図。
【図８】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の電子機器を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】本発明の照明装置を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】ＣｚＰＡの遷移双極子モーメントの向きを表す図。
【図１５】ＣｚＰＡのＨＯＭＯとＬＵＭＯ。
【図１６】１，６ＤＰｈＡＰｒｎの遷移双極子モーメントの向きを表す図。
【図１７】１，６ＤＰｈＡＰｒｎのＨＯＭＯとＬＵＭＯ。
【図１８】遷移双極子モーメントの向きと発光及びその偏光方向を説明する図。
【図１９】ＣｚＰＡと１，６ＤＰｈＡＰｒｎのエネルギー授受の観点からの理想的な配置を表す図。
【図２０】ホスト材料と発光中心材料の好ましい遷移双極子モーメントの向きを説明する図。
【図２１】発光中心材料の発光の遷移双極子モーメントの向きと基板の位置に関する理想的な配置を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の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。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
本発明者は、有機化合物を発光中心物質とする電流励起型の発光素子において、内部量子効率に影響を与える因子として、ホストで再結合したキャリアによるホストの励起エネルギーのゲストへの移動があると考えた。ホスト−ゲスト型の発光層を有する発光素子においては、母体となるホスト材料の中に、発光中心物質であるゲストが分散している構造をとる。そのため、ホストで再結合したキャリアのエネルギーの一部は、ゲストに移動する前に失活してしまっており、内部量子効率の低下につながっていた。
【００３６】
また、ホスト材料の中にゲストが分散している構造をとる場合、ホスト材料に注入されたキャリアが、ゲストで再結合されないまま、隣接する層へ一部突き抜けてしまっていると考えた。
【００３７】
ここで、本実施の形態で説明する発光素子においては、発光層内において、すべてのホスト分子に接して発光中心材料であるゲスト分子が存在している。このような構成を有する発光素子では、ホスト分子に注入されたキャリアや、ホスト分子上で生成した励起エネルギーは、発光中心材料に有効に移動することができる。
【００３８】
すなわち、ホスト材料の単分子層と発光中心材料の単分子層が重なっていれば、言い換えるとホスト材料の単分子層と、発光中心材料の単分子層がおのおの一方の面が接していれば、上述のように有効にホストの励起エネルギーを発光中心材料に有効に移動でき、内部量子効率を高め、発光効率の高い発光素子を得ることにつながる。
【００３９】
この際、ホスト材料の励起エネルギーを受け渡す機能を担う骨格（発光団）と、発光中心材料の励起エネルギーを受け取る機能を担う骨格（発色団）とが近接していることが、よりスムーズに励起エネルギーの授受を行うことができるようになるため好ましい構成である。
【００４０】
また、ホスト材料のキャリアを受け渡す機能を担う骨格と、発光中心材料のキャリアを受け取る機能を担う骨格とが近接していることが、よりスムーズに励起エネルギーの授受を行うことができるようになるため好ましい構成である。
【００４１】
このような配置を取ることができるホスト材料と発光中心材料との組み合わせとしては、ホスト材料の骨格の一部と、発光中心材料の骨格の一部が類似若しくは共通している材料の組み合わせが挙げられる。例えば、平面状の縮合環からなる骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、成膜した際に当該縮合環部分が近接して成膜されやすい。そして、当該縮合環部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことができる。また、複素環骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、同様に、ホスト材料と発光中心材料との複素環骨格部分が近接して成膜されやすく、当該複素環骨格部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことが可能となる。また、キノキサリン骨格など、窒素原子を２個有するホスト材料と、窒素原子２個を有する分子を配位子として有するイリジウム錯体なども、窒素原子を２個有する複素環骨格を有する点で類似しており、当該類似する部分において近接して成膜されやすくなり、当該部分を介してホスト材料から発光中心材料へのキャリアや励起エネルギーの授受が効率的に行うことが可能となる。
【００４２】
ホスト材料から発光中心材料への励起エネルギーの授受を効率的に行う他の方法として、ホスト材料の発光の遷移双極子モーメントの向きと、発光中心材料の電子遷移の遷移双極子モーメントの向きとをなるべく一致させる方法もある。遷移双極子モーメントとは、２つの状態間を遷移するときの電荷の偏りの変化分である。なお、これら遷移双極子モーメントは、時間依存密度汎関数法によって求めることができる。
【００４３】
以上のような構成を有する発光素子について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
図１（Ａ）は、ホスト材料３００の単分子層と発光中心材料３０１の単分子層が一方の面を接して積層している様子を表した概念図である。本実施の形態で説明する発光素子は、このような積層体を発光層内に有する発光素子である。ホスト材料と発光中心材料とが接しており、且つ発光中心材料が分散的に存在するのではなく、膜状に存在することから、ホスト材料上で再結合したキャリアや励起エネルギーを有効に発光中心材料に移動させることができ、内部量子効率が向上する。
【００４５】
このような単分子層は、当該単分子層を作製する表面を、ホスト材料または発光中心材料の蒸着源に対して、相対的に適切なスピードで移動させることによって当該材料の単分子層を成膜することができる。積層構造を作製するためには、一方の単分子層を上述の方法にて成膜したのち、異なる材料においても同様に成膜を行えばよい。また、自己組織化単分子層（ＳＡＭ膜）、ＬＢ膜（Ｌａｎｇｍｕｉｒ − Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜）など、既存の方法で形成すればよい。
【００４６】
また上記ホスト材料の単分子層と発光中心材料の単分子層は、交互に繰り返して積層し、積層体を形成するのが好ましい。この際、隣り合う一組のホスト材料の単分子層と発光中心材料の単分子層は一つの界面を同一とする。積層体を形成する場合、積層体内部に存在する発光中心材料のｎ番目の単分子層に注目した場合、一方の界面はホスト材料のｎ番目の単分子層と共有し、他方の界面はホスト材料のｎ＋１番目の単分子層と共有する。また、同様にホスト材料のｎ＋１番目の単分子層に注目すると、一方の界面は発光中心材料のｎ番目の単分子層と共有し、他方の界面は発光中心材料のｎ＋１番目の単分子層と共有する。
【００４７】
これら積層体の総膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。これは、３０ｎｍ以上であるとキャリアバランスがとりやすいためであり、２００ｎｍ以下であると発光素子として適切な駆動電圧が維持しやすいためである。
【００４８】
また、上記単分子層は、超格子構造をとっていることがさらに好ましい。
【００４９】
図１（Ｂ）におけるホスト材料３００において、Ｔと付されている部分は、ホスト材料におけるキャリアや励起エネルギーの供与に寄与する骨格を表している。ＨＲが付されている部分は、その他の機能を担う骨格であり、例えば、キャリアや励起エネルギーを受け取る部分などが相当するが、特に制限はなく、ＴとＨＲが同一の骨格である場合もありうる。同様に、発光中心材料３０１において、ＧＲと付されている部分は、発光中心材料におけるキャリアや励起エネルギーの受容に寄与する骨格を表している。Ｅが付されている部分は、その他の機能を担う骨格であり、例えば発光を担う骨格などが相当するが、特に制限はなく、ＧＲとＥが同一の骨格である場合もありうる。
【００５０】
図１（Ｂ）のようにホスト材料のキャリアや励起エネルギーの供与を担う骨格ＨＲと、発光中心材料のキャリアや励起エネルギーの受容を担う骨格ＧＲとが近接して成膜されている構造を発光層内に有する発光素子は、より効率的に、ホスト材料上で再結合したキャリアや励起エネルギーを発光中心材料に移動させることができ、内部量子効率の向上、ひいては発光素子の発光効率の向上を実現することができる。
【００５１】
このような配置を取ることができるホスト材料と発光中心材料との組み合わせとしては、ホスト材料の骨格の一部と、発光中心材料の骨格の一部が類似若しくは共通している材料の組み合わせが挙げられる。例えば、平面状の縮合環からなる骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、成膜した際に当該縮合環部分が近接して成膜されやすいと考えられる。そして、当該縮合環部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことができる。このような平面状の縮合環からなる骨格の例としては、例えば、アントラセン骨格やピレン骨格、トリフェニレン骨格などが挙げられる。
【００５２】
また、複素環骨格を共通して有するホスト材料と発光中心材料とは、同様に、ホスト材料と発光中心材料との複素環骨格部分が近接して成膜されやすいと考えられ、当該複素環骨格部分を介してキャリアや励起エネルギーの授受を効率的に行うことが可能となる。
【００５３】
また、キノキサリン骨格など、窒素原子を２個有するホスト材料と、窒素原子２個を有する分子を配位子として有するイリジウム錯体なども、窒素原子を２個有する複素環骨格を有する点で類似しており、当該類似する部分において近接して成膜されやすいと考えられ、当該部分を介してホスト材料から発光中心材料へのキャリアや励起エネルギーの授受が効率的に行うことが可能となる。
【００５４】
また、ホスト材料から、発光中心材料へキャリアの移動が容易となるように、ホストとゲストの縮合環や複素環の平面の向きをなるべく同一になるように（π共役の向きが同じとなるように）設計することが好ましい。またこの場合、該縮合環や複素環は、その分子中で、最も励起準位が低い置換基であることが好ましい。
【００５５】
ただし、ゲストの縮合環が他の縮合環（あるいはゲストの複素環と他の複素環）と平面同士で重なった状態（スタッキングした状態）で励起した場合、他の分子とエキサイプレックスを形成してしまう恐れがある。その場合、本来のゲスト材料の励起エネルギーよりもより安定な準位の励起子を形成してしまい、本来のゲスト材料の発光スペクトルよりも長波長の発光が得られる可能性がある。
【００５６】
そのため、ゲスト材料のみからの発光を得たい場合は、スタッキングしないように当該縮合環同士は近接しても重ならないように設計することが好ましい。そのためには、これら縮合環に適当な置換基を導入すれば良い。
【００５７】
このようなホスト材料と発光中心材料の積層体は図１（Ａ）で説明した方法と同様に作製することができる。
【００５８】
図１（Ｃ）は、ホスト材料３００の単分子層と発光中心材料３０１の単分子層からなる積層体に、当該積層体へのキャリアの注入性を向上させるために、ホール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３０２からなる層をさらに設けた構成である。このような構成とすることによって、積層体へのキャリアの注入がスムーズとなり、発光素子の駆動電圧の低減に寄与する。
【００５９】
なお、本明細書中において、複合材料とは、単に２つの材料を混合させた材料のことを指すのではなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。この電荷の授受は、電界の補助的効果がある場合にのみ実現される場合も含むこととする。
【００６０】
複合材料に用いられるアクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。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、好ましい材料である。
【００６１】
複合材料に用いるホール輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、ホール輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上のホール移動度を有する物質であることが好ましい。ただし、電子よりもホールの輸送性が高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料におけるホール輸送性の高い物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【００６２】
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−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）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：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）等を挙げることができる。
【００６３】
複合材料に用いることのできるカルバゾール化合物としては、具体的には、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００６４】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール化合物としては、他に、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を用いることができる。
【００６５】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、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）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００６６】
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００６７】
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００６８】
図２は、図１（Ｃ）の複合材料３０２、ホスト材料３００及び発光中心材料３０１の積層体を複数積層した構造である。この様に複数積層することによって、一つの積層体でトラップしきれなかったキャリアも、次の積層体によりトラップすることが可能となるため、発光層を突き抜けるキャリアを大幅に低減することができる。これにより、無駄に流れる電流を抑制することができ、内部発光効率の向上につながる。積層体を形成する場合、複合材料よりなる層、ホスト材料の単分子層及び発光中心材料の単分子層がこの順に積層した一組の積層体が繰り返し積層されることになる。この際ｎ番目の積層体の発光中心材料の単分子層とｎ＋１番目の積層体の複合材料の層とが界面を共有する。なお、ｎ番目の積層体とｎ＋１番目の積層体との間にキャリア輸送性を有する材料からなる層（たとえばホスト材料の層）を一層挟んでもかまわない。
【００６９】
なお、このような積層体を複数形成することによって、駆動電圧の上昇が懸念されるが、複合材料３０２からなる層が存在することによって、余分な駆動電圧の上昇なく、積層体を複数形成することができるようになる。
【００７０】
これら積層体の総膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。これは、３０ｎｍ以上であるとキャリアバランスがとりやすいためであり、２００ｎｍ以下であると発光素子として適切な駆動電圧が維持しやすいためである。
【００７１】
以上のような構成を有する発光素子は、内部量子効率が高く、発光効率の高い発光素子とすることが可能である。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ホスト材料に９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、発光中心材料にＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＤＰｈＡＰｒｎ）を用いたとき、ＣｚＰＡが発光した光を１，６ＤＰｈＡＰｒｎが吸収しやすい配向を量子化学計算により解析した。各材料の分子構造を下記構造式に示す。
【００７３】
【化１】
【００７４】
計算では、分子の構造最適化を実施後、ホスト材料の発光の遷移双極子モーメントと発光中心材料の吸収の遷移双極子モーメントを解析した。さらに、遷移に関与する分子軌道を解析した。
【００７５】
構造最適化計算には、Ｇａｕｓｓ基底を用いた密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いた。また、遷移双極子モーメントの計算には時間依存密度汎関数法（ＴＤＤＦＴ）を用いた。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で近似しているため、計算は高速である。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＬＹＰを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、６−３１１Ｇ（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）を全ての原子に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、窒素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮される。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数を加え、ｐ軌道やｄ軌道も考慮した計算とした。
【００７６】
量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ ０９を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【００７７】
計算によってＣｚＰＡの一重項励起状態を解析した。第一励起状態は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）の間の遷移であった。この遷移に関与した発光の遷移双極子モーメントを図１４に示す。遷移双極子モーメントは分子の長軸（Ｘ軸）上に存在し、その向きを図１４中の矢印により表記した。
【００７８】
ＣｚＰＡの構造最適化計算により得られた最安定構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を、Ｇａｕｓｓ Ｖｉｅｗ５．０．８により可視化して図１５に示す。図１５（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表すものであり、図１５（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表すものである。図中の球は、ＣｚＰＡを構成する原子を表しており、原子の周辺に存在する雲状物は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）または最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【００７９】
図１５より、ＣｚＰＡにおいては最高被占有軌道がアントラセン骨格付近に存在していることが分かり、ＣｚＰＡのホール輸送性にはアントラセン骨格の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道もアントラセン骨格付近に存在していることから、ＣｚＰＡの電子輸送性にはアントラセン骨格の寄与が大きいことが判る。
【００８０】
続いて、計算によって１，６ＤＰｈＡＰｒｎの一重項励起状態を解析した。第一励起状態は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）の間の遷移であった。この遷移に関与した吸収の遷移双極子モーメントを図１６に示す。遷移双極子モーメントはピレン基の平面（ＸＺ面）上に存在し、その向きを図１６中の矢印により表記した。
【００８１】
また、１，６ＤＰｈＡＰｒｎの最安定構造における最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）と最低空軌道（ＬＵＭＯ）を図１７に示す。図１７（Ａ）は、最高被占有軌道（ＨＯＭＯ）を表し、図１７（Ｂ）は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）を表している。
【００８２】
図１７より、１，６ＤＰｈＡＰｒｎにおいては最高被占有軌道がピレニル基やフェニル基付近に存在していることが分かり、１，６ＤＰｈＡＰｒｎのホール輸送性にはピレニル基やフェニル基の寄与が大きいことが判る。また、最低空軌道がピレニル基付近に存在していることから、１，６ＤＰｈＡＰｒｎの電子輸送性にはピレニル基の寄与が大きいことが判る。
【００８３】
分子の遷移双極子モーメントと光の偏光方向が一致したとき、遷移確率は最大になり、光の吸収または発光が起こる。従って、ホスト材料が発光した光の偏光方向が発光中心材料の吸収の遷移双極子モーメントと一致すれば、光の吸収が起きやすくなり、エネルギー移動の効率が高くなる。
【００８４】
仮に図１８のように、Ｙ軸方向に発光の遷移双極子モーメントがあるとすると、電子遷移に伴い、光はＸＺ面内の方向に放出される。その偏光方向は縦偏光であり、Ｙ軸方向には光は放出されない。
【００８５】
従って、ホスト材料のＣｚＰＡと発光中心材料の１，６ＤＰｈＡＰｒｎの間でエネルギー移動の効率が高い配向は図１９のように、遷移双極子モーメントの向きが平行に揃ったときである。さらに、両分子のキャリア輸送に関わる部位の距離が近いと、キャリア移動度の向上が期待される。
【００８６】
以上の計算結果を実施の形態１の発光素子に適用することにより、ホスト材料から発光中心材料へ励起エネルギーの移動が容易な発光素子とすることができる。すなわち、実施の形態１に記載の発光素子は、ホスト材料の発光の遷移双極子モーメントの向きと、発光中心材料の電子遷移の遷移双極子モーメントの向きは、どちらも単分子層に対して平行に近い方が好ましく、平行であることが理想的である。
【００８７】
概念図を図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示す。３００はホスト材料、３０１は発光中心材料、３５０はホスト材料の発光の遷移双極子モーメント、３５１は発光中心材料の吸収の遷移双極子モーメントである。なお、遷移双極子モーメントの向きは矢印の向きに一致する。図２０（Ａ）のように、単分子層に対してホスト材料、発光中心材料のどちらも遷移双極子モーメントが平行であることが理想的であり、平行であれば、向きは関係ない。図２０（Ｂ）のように単分子層に対して角度をもってくると、ホスト材料の放出した発光が吸収されるための距離が長くなるが、ホスト材料の発光の偏光の向きが一致しているため、図２０（Ａ）ほどではないが、良好な遷移効率を示す。
【００８８】
また、発光の遷移双極子モーメントに直交するように光が放出されることから、発光中心材料から放出された光を発光素子より効率よく取り出すために、発光中心材料３０１の電子遷移の遷移双極子モーメント３５１の向きは図２１のように基板３１０に対してなるべく平行であることが好ましい。そのことで光取り出し効率を向上させることができ、外部量子効率の向上につながることから、より発光効率の高い発光素子を得ることが可能となる。なお、発光中心材料３０１と基板３１０との間には、他のＥＬ層や一方の電極が形成されている。
【００８９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で示した構成を有する発光素子の具体的な構成について、図３（Ａ）を用いて説明する。
【００９０】
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。
【００９１】
本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４は陰極として機能するものとして、以下、説明をする。つまり、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるように、第１の電極１０２と第２の電極１０４に電圧を印加したときに、発光が得られるものとして、以下説明をする。
【００９２】
基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス、またはプラスチック、金属などを用いることができる。なお、発光素子の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。なお、発光素子からの発光を、基板を通して外部へ取り出す場合には、基板１０１は透光性を有する基板であることが好ましい。また、プラスチック基板など、水を通しやすい基板を用いる場合には、当該基板に透湿性の小さい保護膜を成膜してから用いることが好ましい。
【００９３】
第１の電極１０２としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上であることが好ましい）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、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）、グラフェン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、第１の電極１０２と接する層として、実施の形態１で説明した複合材料を含む層を用いた場合には、第１の電極１０２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（ＡｌＳｉ）等を用いることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【００９５】
本実施の形態で示すＥＬ層１０３は、ホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を有している。なお、ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を有していればよく、その他の層の積層構造については特に限定されない。すなわち、ＥＬ層１０３は、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質またはホール輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、ホール注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及びホールの輸送性の高い物質）の物質、発光性の高い物質等を含む層と、実施の形態１で示した構成を有する発光層１１３を適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
【００９６】
ホール注入層１１１は、ホール注入性の高い物質を含む層である。ホール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）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等が挙げられる。
【００９７】
また、ホール注入層１１１として、実施の形態１で詳しく説明した複合材料を用いることもできる。当該材料に関する記載は重複となるため、その記載を省略する。実施の形態１の該当する記載を参照されたい。なお、当該複合材料を用いることにより、上述したように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、第１の電極１０２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、ホール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。
【００９８】
ホール輸送層１１２は、ホール輸送性の高い物質を含む層である。ホール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、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニル−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＹＧＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｏ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−３’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍ−ＹＧＡ１ＢＰ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：ｐ−ＹＧＡ１ＢＰ）、１，３，５−トリ（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ＴＣｚＢ）、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）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以上のホール移動度を有する物質である。但し、電子よりもホールの輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、ホール輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９９】
また、ホール輸送層１１２として、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【０１００】
発光層１１３は、発光性の高い物質からなる発光中心材料を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光中心材料しては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【０１０１】
発光層に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−（３’，５’ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−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：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、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））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）を呈するため、燐光性化合物として用いることができる。
【０１０２】
発光層に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、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）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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）などが挙げられる。
【０１０３】
これら発光中心材料と、ホスト材料とを、実施の形態１に示した構成となるように作製する。
【０１０４】
ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、具体的には、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）などの金属錯体、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：ＴＡＺ）、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）などの複素環化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］−１，１’−ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、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）、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）、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）などを挙げることができる。これら及び公知の物質の中から、発光中心材料よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。なお、本明細書中において、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が高いとは、そのエネルギーレベルが大きいことを意味し、ＨＯＭＯ準位又はＬＵＭＯ準位が低いとは、そのエネルギーレベルが小さいことを意味する。例えば、−５．５ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質Ａは、−５．２ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＢよりＨＯＭＯ準位が０．３ｅＶ低く、−５．７ｅＶのＨＯＭＯ準位を有する物質ＣよりＨＯＭＯ準位が０．２ｅＶ高いと言うことができる。
【０１０５】
このような関係を有するホスト材料及び発光中心材料の中から、より好ましくは、類似の骨格を有する材料を選択することで、実施の形態１に記載したように、励起エネルギーの授受がスムーズに行われることとなり、内部量子効率の高い、発光効率の高い発光素子を作製することが可能となる。
【０１０６】
電子輸送層１１４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、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）などの金属錯体を用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、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）などの複素環化合物も用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、ホールよりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０１０７】
また、電子輸送層１１４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。
【０１０８】
電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、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。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中に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含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第２の電極１０４からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【０１０９】
第２の電極１０４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以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【０１１０】
また、第２の電極１０４と電子輸送層１１４との間に、電子注入を促す機能を有する層である電子注入層１１５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０４として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【０１１１】
ＥＬ層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。また各電極または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。実施の形態１に記載の有機半導体材料は良好な昇華性を示すことから、蒸着法により良好な膜を成膜することができる。
【０１１２】
例えば、高分子化合物を用いて湿式法でＥＬ層を形成してもよい。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてＥＬ層を形成してもよい。
【０１１３】
また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
【０１１４】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３においてホールと電子とが再結合し、発光するものである。
【０１１５】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４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。従って、第１の電極１０２または第２の電極１０４のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。例えば、第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０４のみが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０４を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【０１１６】
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第１の電極１０２および第２の電極１０４から離れた部位にホールと電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、実施の形態１で示した構成を有する発光層を備えた構成であれば、上記以外のものでも本実施の形態の範疇である。
【０１１７】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質またはホール輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、ホール注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及びホールの輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、実施の形態１で示した構成を有する発光層を適宜組み合わせて構成すればよい。
【０１１８】
例えば、図３（Ｂ）に示すように、基板１０１上に、陰極として機能する第２の電極１０４、ＥＬ層１０３、陽極として機能する第１の電極１０２とが順に積層された構成としてもよい。図３（Ｂ）では、第２の電極１０４上に、電子注入層１１５、電子輸送層１１４、発光層１１３、ホール輸送層１１２、ホール注入層１１１が順に積層された構成となっている。
【０１１９】
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。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１２１】
（実施の形態４）
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子という）の態様について、図４を参照して説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、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、実施の形態３で示したＥＬ層１０３の構成と同様な構成を用いることができる。つまり、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と言うことができる。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。
【０１２２】
図４において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されている。第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２との間には、電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５０１と第２の電極５０２は実施の形態３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５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は少なくとも片方が実施の形態３で示したＥＬ層１０３の構成と同様な構成を有するものとする。
【０１２３】
電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットにホールを注入する層であり、単層でも複数の層を積層した構成であってもよい。複数の層を積層した構成としては、ホールを注入する層と電子を注入する層とを積層する構成であることが好ましい。
【０１２４】
ホールを注入する層としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。あるいは、ホール輸送性の高い物質に、アクセプター物質が添加された構成であってもよい。ホール輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層は、実施の形態３で示した複合材料であり、アクセプター物質として、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）や、酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。ホール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）など、種々の化合物を用いることができる。なお、ホール輸送性の高い物質としては、ホール移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりもホール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。ホール輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【０１２５】
電子を注入する層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、炭酸セシウム等の絶縁体や半導体を用いることができる。あるいは、電子輸送性の高い物質に、ドナー性物質が添加された構成であってもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。電子輸送性の高い物質としては、実施の形態３で示した材料を用いることができる。なお、電子輸送性の高い物質としては、電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、ホールよりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを有する複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【０１２６】
また、電荷発生層５１３として、実施の形態２で示した電極材料を用いることもできる。例えば、ホール輸送性の高い物質と金属酸化物を含む層と透明導電膜とを組み合わせて形成しても良い。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光性の高い層とすることが好ましい。
【０１２７】
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットにホールを注入するものであれば良い。例えば、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２にホールを注入するものであればいかなる構成でもよい。
【０１２８】
本実施の形態では、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についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態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るため、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。
【０１２９】
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１の発光ユニットの発光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色であり、第３の発光ユニットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１３１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
【０１３２】
本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図５を用いて説明する。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
次に、断面構造について図５（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。
【０１３５】
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、画素部が形成された基板と同一基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を、画素部が形成された基板と同一基板上ではなく、外部に形成することもできる。
【０１３６】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１３７】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【０１３８】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、第１の電極６１３に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第１の電極を陽極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい（好ましくは仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ膜、酸化インジウム−酸化亜鉛膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等の積層膜を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１３９】
また、ＥＬ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。ＥＬ層６１６は、実施の形態１で示した有機半導体材料を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物、オリゴマー、デンドリマーのいずれを用いてもよい。また、ＥＬ層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
【０１４０】
また、第２の電極６１７に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第２の電極を陰極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の小さい（好ましくは仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）等が挙げられる。なお、ＥＬ層６１６で生じた光を第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等）との積層膜を用いることも可能である。
【０１４１】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填される場合があり、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と同様の材料が充填される場合もある。
【０１４２】
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。
【０１４３】
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０１４４】
本発明の発光装置は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで示した発光素子を有する。実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで示した発光素子は高い発光効率を有する。また、駆動電圧が低い。そのため、高輝度での発光が可能な発光装置を得ることができる。また、消費電力の低い発光装置を得ることができる。
【０１４５】
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図６には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図６（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図６において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、陰極をパターニングすることができる。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、発光効率の高く、駆動電圧が低い本発明に係る発光素子を含むことによって、消費電力の低い発光装置を得ることができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１４７】
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態４に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで示した発光素子を有し、低消費電力の表示部を有する。
【０１４８】
本発明の発光装置を用いて作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、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６から図１３に示す。
【０１４９】
図７（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、低消費電力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。
【０１５０】
図７（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは低消費電力化が図られている。このような特徴により、コンピュータにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力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。
【０１５１】
図７（Ｃ）は本実施の形態に係るカメラであり、本体９３０１、表示部９３０２、筐体９３０３、外部接続ポート９３０４、リモコン受信部９３０５、受像部９３０６、バッテリー９３０７、音声入力部９３０８、操作キー９３０９、接眼部９３１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９３０２は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９３０２も同様の特徴を有するため、このカメラは低消費電力化が図られている。このような特徴により、カメラにおいて、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９３０１の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力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。
【０１５２】
図７（Ｄ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、消費電力が低いという特徴を有している。また、駆動電圧が低いという特徴を有する。その発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は低消費電力化が図られている。このような特徴により、携帯電話において、電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力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。
【０１５３】
図８には、図７（Ｄ）とは異なる構成の携帯電話の一例を示す。図８（Ａ）が正面図、図８（Ｂ）が背面図、図８（Ｃ）が展開図である。図８に示す携帯電話は、電話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。
【０１５４】
図８に示す携帯電話は、筐体１００１及び１００２二つの筐体で構成されている。筐体１００１には、表示部１１０１、スピーカー１１０２、マイクロフォン１１０３、操作キー１１０４、ポインティングデバイス１１０５、カメラ用レンズ１１０６、外部接続端子１１０７、イヤホン端子１１０８等を備え、筐体１００２には、キーボード１２０１、外部メモリスロット１２０２、カメラ用レンズ１２０３、ライト１２０４等を備えている。また、アンテナは筐体１００１内部に内蔵されている。
【０１５５】
また、上記構成に加えて、非接触ＩＣチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。
【０１５６】
表示部１１０１には、実施の形態４で示した発光装置を組み込むことが可能であり、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部１１０１と同一面上にカメラ用レンズ１１０６を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部１１０１をファインダーとしカメラ用レンズ１２０３及びライト１２０４で静止画及び動画の撮影が可能である。スピーカー１１０２及びマイクロフォン１１０３は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生等が可能である。操作キー１１０４では、電話の発着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等が可能である。更に、重なり合った筐体１００１と筐体１００２（図８（Ａ））は、スライドし図８（Ｃ）のように展開し、携帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード１２０１、ポインティングデバイス１１０５を用い円滑な操作が可能である。外部接続端子１１０７はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電及びコンピュータ等とのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット１２０２に記録媒体を挿入しより大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【０１５７】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能等を備えたものであってもよい。
【０１５８】
図９は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態４の発光装置（パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、明るい表示部を構成することができる。また、本実施の形態では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【０１５９】
図１０は、音響再生装置の一例としてデジタルプレーヤーを示している。図１０に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態４の発光装置（パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０２及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【０１６０】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力の表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【０１６１】
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかに記載の発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光装置は、高輝度の発光が可能であり照明装置として好適である。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１１を用いて説明する。
【０１６２】
図１１には、本発明に係る発光素子を用いた照明装置である電子機器の一例として、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置を示す。図１１に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライト９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライト９０３は、本発明を適用した発光装置が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
【０１６３】
本発明に係る発光装置は薄型で低消費電力であるため、本発明に係る発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。また、本発明に係る発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。
【０１６４】
図１２は、本発明に係る発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１２に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明に係る発光装置が用いられている。本発明の発光装置は低消費電力化されているため、電気スタンドも消費電力が低い。
【０１６５】
図１３は、本発明の発光素子適用した発光装置を、室内の照明装置３００１及び３００３として用いた例である。本発明に係る発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明に係る発光素子は発光効率が高く、それを適用した発光装置は、低消費電力であるため、低消費電力の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図７（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は低消費電力であるので、環境への負荷を低減することができる。
【０１６６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１６７】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ ホール注入層
１１２ ホール輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
３００ ホスト材料
３０１ 発光中心材料
３０２ 複合材料
３１０ 基板
３５０ ホスト材料の遷移双極子モーメント
３５１ 発光中心材料の遷移双極子モーメント
５０１ 第１の電極
５０２ 第２の電極
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 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 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ Ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ Ｐチャネル型ＴＦＴ
７０１ 本体
７０２ 表示部
７０３ 操作スイッチ
７０４ 表示部
７１０ 本体
７１１ 表示部
７１２ メモリ部
７１３ 操作部
７１４ イヤホン
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライト
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
１００１ 筐体
１００２ 筐体
１１０１ 表示部
１１０２ スピーカー
１１０３ マイクロフォン
１１０４ 操作キー
１１０５ ポインティングデバイス
１１０６ カメラ用レンズ
１１０７ 外部接続端子
１１０８ イヤホン端子
１２０１ キーボード
１２０２ 外部メモリスロット
１２０３ カメラ用レンズ
１２０４ ライト
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
３００２ テレビ装置
３００３ 照明装置
９１０１ 筐体
９１０２ 支持台
９１０３ 表示部
９１０４ スピーカー部
９１０５ ビデオ入力端子
９２０１ 本体
９２０２ 筐体
９２０３ 表示部
９２０４ キーボード
９２０５ 外部接続ポート
９２０６ ポインティングデバイス
９３０１ 本体
９３０２ 表示部
９３０３ 筐体
９３０４ 外部接続ポート
９３０５ リモコン受信部
９３０６ 受像部
９３０７ バッテリー
９３０８ 音声入力部
９３０９ 操作キー
９３１０ 接眼部
９４０１ 本体
９４０２ 筐体
９４０３ 表示部
９４０４ 音声入力部
９４０５ 音声出力部
９４０６ 操作キー
９４０７ 外部接続ポート
９４０８ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に、有機化合物を含む層を有する発光素子であって、
前記有機化合物を含む層は、
蛍光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、
キャリア輸送性有し、前記発光中心材料のバンドギャップより大きいバンドギャップを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、
前記ホスト材料からなる単分子層の一と前記発光中心材料からなる単分子層の一は、一方の面が接している発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に、有機化合物を含む層を有する発光素子であって、
前記有機化合物を含む層は、
りん光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、
キャリア輸送性有し、前記発光中心材料の三重項エネルギーより大きい三重項エネルギーを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、
前記ホスト材料からなる単分子層の一と前記発光中心材料からなる単分子層の一は、一方の面が接している発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ホスト材料の励起エネルギー供与に携わる骨格と、前記発光中心材料の励起エネルギー受容に携わる骨格が近接している発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記ホスト材料のキャリア供与に携わる骨格と、前記発光中心材料のキャリア受容に携わる骨格が近接している発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発光素子は、一対の電極間にさらにホール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からなる層を有し、
前記ホスト材料の単分子層が、前記発光中心材料の単分子層と共有する界面と異なる界面を前記複合材料からなる層と共有する発光素子。
【請求項６】
請求項１及至４において、
前記複合材料からなる層と、
前記発光中心材料の単分子層と、
前記ホスト材料の単分子層からなる積層体が複数積層する発光素子。
【請求項７】
請求項６において、前記複数積層された前記積層体の総膜厚が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する制御回路とを備えた発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する制御回路とを備えた照明装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の発光装置を備えた電子機器。
【請求項１１】
請求項９に記載の照明装置を備えた電子機器。
【請求項１】
一対の電極間に、有機化合物を含む層を有する発光素子であって、
前記有機化合物を含む層は、
蛍光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、
キャリア輸送性有し、前記発光中心材料のバンドギャップより大きいバンドギャップを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、
前記ホスト材料からなる単分子層の一と前記発光中心材料からなる単分子層の一は、一方の面が接している発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に、有機化合物を含む層を有する発光素子であって、
前記有機化合物を含む層は、
りん光発光性を有する発光中心材料からなる単分子層と、
キャリア輸送性有し、前記発光中心材料の三重項エネルギーより大きい三重項エネルギーを有するホスト材料からなる単分子層とを少なくとも有し、
前記ホスト材料からなる単分子層の一と前記発光中心材料からなる単分子層の一は、一方の面が接している発光素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ホスト材料の励起エネルギー供与に携わる骨格と、前記発光中心材料の励起エネルギー受容に携わる骨格が近接している発光素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記ホスト材料のキャリア供与に携わる骨格と、前記発光中心材料のキャリア受容に携わる骨格が近接している発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発光素子は、一対の電極間にさらにホール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からなる層を有し、
前記ホスト材料の単分子層が、前記発光中心材料の単分子層と共有する界面と異なる界面を前記複合材料からなる層と共有する発光素子。
【請求項６】
請求項１及至４において、
前記複合材料からなる層と、
前記発光中心材料の単分子層と、
前記ホスト材料の単分子層からなる積層体が複数積層する発光素子。
【請求項７】
請求項６において、前記複数積層された前記積層体の総膜厚が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する制御回路とを備えた発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する制御回路とを備えた照明装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の発光装置を備えた電子機器。
【請求項１１】
請求項９に記載の照明装置を備えた電子機器。
【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１８】
【図２０】
【図２１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【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１８】
【図２０】
【図２１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１２９５０９（Ｐ２０１２−１２９５０９Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２３５９（Ｐ２０１１−２５２３５９）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【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２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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