発光素子、発光装置並びに電子機器
【課題】発光素子の発光効率を向上させることを目的とする。また、発光素子、発光装置および電子機器の消費電力を低減させることを目的とする。
【解決手段】陽極と陰極の間に、陽極側から順に設けられた、第１の層、第２の層、第３の層を有し、第１の層は正孔輸送性であり、第２の層はバイポーラ性であり、第３の層は電子輸送性であり、第１の層は、第１の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、第３の層は、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、ホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きい発光素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極の間に、陽極側から順に設けられた、第１の層、第２の層、第３の層を有し、第１の層は正孔輸送性であり、第２の層はバイポーラ性であり、第３の層は電子輸送性であり、第１の層は、第１の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、第３の層は、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、ホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きい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、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置、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性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、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特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
【０００６】
発光性の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性の有機化合物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、発光性の有機化合物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。
【０００７】
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【０００８】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、材料に起因した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
【０００９】
例えば、非特許文献１では、トリプレットハーベスト（Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｈａｖｅｓｔｉｎｇ）という方法を用い、高効率の発光素子を実現している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｍ．Ｅ．Ｋｏｎｄａｋｏｖａ，他８名，ＳＩＤ ０８ ＤＩＧＥＳＴ，ＰＰ２１９−２２２（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
非特許文献１に記載の構成では、青色蛍光性化合物を含む発光層（Ｂｌｕｅ ＬＥＬ）の陰極側に黄色燐光性化合物を含む発光層（Ｙｅｌｌｏｗ ＬＥＬ）が設けられており、青色蛍光性化合物の三重項エネルギーのうち、一部は陰極側へ移動してＹｅｌｌｏｗ ＬＥＬ中の黄色燐光性化合物を発光させることができる。一方、Ｂｌｕｅ ＬＥＬから陽極側に移動する三重項エネルギーに関しては、Ｂｌｕｅ ＬＥＬよりも三重項励起エネルギーの大きい電子ブロック層（ＥＢＬ）がＢｌｕｅ ＬＥＬの陽極側に設けられているため、Ｂｌｕｅ ＬＥＬから陽極側へは移動しない。その結果、青色蛍光性化合物の三重項エネルギーの一部は無放射過程によって消費され、発光に寄与しない。
【００１２】
よって、本発明の一態様では、発光素子の発光効率を向上させることを目的とする。
【００１３】
また、発光素子、発光装置および電子機器の消費電力を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、主な再結合領域を２つ設け、２つの再結合領域の間に、燐光を発光する物質（以下、燐光性化合物という）を含む発光層を設けることにより、高い発光効率を実現できることを見いだした。
【００１５】
よって、本発明の一態様は、陽極と陰極の間に、陽極側から順に設けられた、第１の層、第２の層、第３の層を有し、第１の層は正孔輸送性であり、第２の層はバイポーラ性であり、第３の層は電子輸送性であり、第１の層は、第１の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、第３の層は、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、ホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きいことを特徴とする発光素子である。
【００１６】
上記構成において、ホスト材料は、バイポーラ性の有機化合物であることが好ましい。
【００１７】
また、上記構成において、第１の層と第２の層の間には、バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることが好ましい。間隔層を設けることにより、第１の層から第２の層へのエネルギー移動を調整することができる。また、第２の層と第３の層の間には、バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることが好ましい。間隔層を設けることにより、第３の層から第２の層へのエネルギー移動を調整することができる。間隔層の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。３０ｎｍよりも厚くなると、再結合領域からの三重項励起エネルギーが第２の層まで移動しなくなり、第２の層からの発光が弱くなってしまう。よって、間隔層の膜厚は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００１８】
また、上記構成において、第２の層の膜厚は、５ｎｍ乃至２０ｎｍであることが好ましい。第２の層の膜厚が厚くなりすぎると、第１の層および第３の層からの発光のバランスがくずれてしまう。また、第２の層の膜厚が薄くなりすぎると、第２の層からの発光が弱くなってしまう。このような範囲の膜厚にすることにより、第１の層、第２の層、第３の層、それぞれの層からの発光をバランス良く得ることができる。
【００１９】
また、上記構成において、第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることが好ましい。第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることにより、発光素子の作製が容易となる。
【００２０】
また、上記構成において、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性化合物および第２の蛍光性化合物の発光色と、燐光性化合物の発光色とが補色の関係であることが好ましい。このような構成とすることにより、白色発光素子を得ることができる。
【００２１】
また、上記構成において、第２の層は複数種の燐光性化合物を有していてもよい。この場合、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性有機化合物および第２の蛍光性有機化合物の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のうち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色とすることで、白色発光素子を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の態様は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。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。
【００２３】
また、本発明の態様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、本発明の態様の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の態様を適用することにより、高い発光効率の発光素子を実現することができる。
【００２５】
また、本発明の態様を適用することにより、発光素子、発光装置、電子機器の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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バンド図。
【図３】本発明の一態様の発光素子を説明するバンド図。
【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素子を説明する図。
【図７】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【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】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１２】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１３】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１４】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図１５】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図１６】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、本発明の態様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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一態様について図１乃至図４を用いて以下に説明する。
【００２９】
本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。本明細書中において、一対の電極間に設けられた複数の層をまとめて、以下、ＥＬ層という。ＥＬ層は少なくとも発光層を有する。
【００３０】
本形態において、発光素子は、図１に示すように、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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以上が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して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）、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。
【００３３】
第２の電極１０４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。しかしながら、第２の電極１０４と電子輸送層との間に、電子注入層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。
【００３４】
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正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、本実施の形態で示す発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層等を実施の形態１で示す発光層と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。図１では、一例として、第１の電極１０２、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、第２の電極１０４が順に積層した構成を示している。
【００３５】
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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。なお、正孔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。
【００３６】
また、正孔輸送層１１２として、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００３７】
発光層１１３は、発光性の高い物質を含む層である。本発明の一態様の発光素子において、発光層１１３は、陽極として機能する第１の電極１０２側から順に設けられた、第１の層１２１、第２の層１２２、第３の層１２３を有する。
【００３８】
第１の層１２１は正孔輸送性であり、第１の蛍光を発光する物質（以下、蛍光性化合物という）と正孔輸送性の有機化合物とを有する。第１の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーは、正孔輸送性の有機化合物の一重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
【００３９】
第２の層１２２はバイポーラ性であり、燐光を発光する物質（以下、燐光性化合物という）とホスト材料と有する。ホスト材料はバイポーラ性であることが好ましい。燐光性化合物の三重項励起エネルギーは、ホストの三重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
【００４０】
第３の層１２３は電子輸送性であり、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有する。第２の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーは、電子輸送性の有機化合物の一重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
【００４１】
このような構成とすることにより、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、第１の層１２１と第２の層１２２の界面付近および第２の層１２２と第３の層１２３との界面付近の２カ所に再結合領域が形成される。
【００４２】
つまり、図２に示すように、第１の電極１０２から注入された正孔は、正孔輸送層１１２を通り、第１の層１２１へ輸送される。第１の層１２１は正孔輸送性であるため、正孔は第１の層１２１を輸送される。第２の層１２２はバイポーラ性であるため、正孔の一部は、第２の層１２２と第３の層１２３の界面付近へ輸送される。一方、第２の電極１０４から注入された電子は、電子輸送層１１４を通り、第３の層１２３へ輸送される。第３の層１２３は電子輸送性であるため、電子は、第３の層１２３を輸送される。第２の層１２２はバイポーラ性であるため、電子の一部は、第２の層１２２と第１の層１２１の界面付近へ輸送される。よって、主に、第１の層１２１と第２の層１２２との界面付近、および第２の層１２２と第３の層１２３との界面付近の２カ所で、正孔と電子が再結合する。もちろん、一部は、第２の層１２２において再結合する。
【００４３】
この再結合領域１３１および再結合領域１３２では、一重項励起状態（Ｓ＊）の励起子と三重項励起状態（Ｔ＊）の励起子が生成し、その統計的な生成比は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている。再結合領域１３１で生じた一重項励起状態の励起子は、第１の層１２１に含まれる第１の蛍光性化合物の一重項励起状態へエネルギー移動し、第１の蛍光性化合物が発光する。また、再結合領域１３２で生じた一重項励起状態の励起子は、第３の層１２３に含まれる第２の蛍光性化合物の一重項励起状態へエネルギー移動し、第２の蛍光性化合物が発光する。
【００４４】
一方、再結合領域１３１および再結合領域１３２で生成した三重項励起状態の励起子は、従来の発光素子では、発光に寄与することなく失活してしまっていた。もしくは、非特許文献１に記載されるように、その一部だけが利用されていた。
【００４５】
本発明の一態様の発光素子において、第１の層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）は、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きい。このような構成とすることにより、再結合領域１３１で発生した三重項励起状態の励起エネルギーは第２の層１２２へ移動することができ、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起状態へのエネルギー移動が可能となる。また、第３の層１２３に含まれる電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きい。このような構成とすることにより、再結合領域１３２で発生した三重項励起状態の励起エネルギーは第２の層１２２へ移動することができ、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起状態へのエネルギー移動が可能となる。また、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも、第１の層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび第３の層１２３に含まれる電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーを大きくすることにより、第２の層１２２で生じたホスト材料の三重項励起エネルギーは、第２の層１２２内に効率良く閉じこめられる。
【００４６】
その結果、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起状態から、燐光性化合物の三重項励起状態へエネルギー移動が起こり、燐光性化合物が発光する。
【００４７】
すなわち、本発明の態様を適用することにより、再結合領域１３１および再結合領域１３２で生成した一重項励起状態の励起子および三重項励起状態の励起子をより有効に発光に利用することができる。
【００４８】
また、上述したように、電子と正孔の一部は、第２の層１２２でも再結合し励起子を生成する。よって、キャリアの再結合によっても、第２の層１２２に含まれる燐光性化合物からの発光が得られる。よって、高い発光効率を実現することができる。
【００４９】
また、本発明の一態様の発光素子は、上述した発光層１１３の構成を採用することにより、主な再結合領域を、再結合領域１３１および再結合領域１３２の２カ所に調整することが可能となる。よって、キャリアの再結合の確率を増大することができ、また、発光バランスを向上させることができる。また、各層（第１の層１２１、第２の層１２２、第３の層１２３）の膜厚をそれぞれ調整することにより、さらに発光バランスを向上させることが可能となる。
【００５０】
上記構成において、図３（Ａ）に示すように、第１の層１２１と第２の層１２２との間には、第２の層１２２に含まれるバイポーラ性の有機化合物からなる間隔層１４１が設けられていることが好ましい。間隔層１４１が設けられていることにより、再結合領域１３１と第２の層１２２との距離を調整することが容易となる。その結果、三重項励起状態からのエネルギーの移動に応じて、第２の層１２２からの発光強度を調整することが容易となる。また、第１の層１２１に含まれる第１の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーが、フェルスター機構によるエネルギー移動により、第２の層１２２に含まれる燐光性化合物に移動してしまうことを防ぐことができる。さらに、間隔層１４１として、バイポーラ性の有機化合物を用いることにより、キャリアバランスを保つことができる。また、容易に間隔層を形成することができる。
【００５１】
同様に、図３（Ａ）に示すように、第２の層１２２と第３の層１２３との間には、第２の層１２２に含まれるバイポーラ性の有機化合物からなる間隔層１４２が設けられていることが好ましい。間隔層１４２が設けられていることにより、再結合領域１３２と第２の層１２２との距離を調整することが容易となる。その結果、三重項励起状態からのエネルギーの移動に応じて、第２の層１２２からの発光強度を調整することが容易となる。また、第３の層１２３に含まれる第２の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーが、フェルスター機構によるエネルギー移動により、第２の層１２２に含まれる燐光性化合物に移動してしまうことを防ぐことができる。さらに、間隔層１４２として、バイポーラ性の有機化合物を用いることにより、キャリアバランスを保つことができる。また、容易に間隔層を形成することができる。
【００５２】
間隔層の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。３０ｎｍよりも厚くなると、再結合領域からの三重項励起子エネルギーが第２の層まで移動しなくなり、第２の層からの発光が弱くなってしまう。よって、間隔層の膜厚は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００５３】
また、第２の層の膜厚は、５ｎｍ乃至２０ｎｍであることが好ましい。第２の層の膜厚が厚くなりすぎると、第１の層および第３の層からの発光のバランスがくずれてしまう。また、第２の層の膜厚が薄くなりすぎると、第２の層からの発光が弱くなってしまう。このような範囲の膜厚にすることにより、第１の層、第２の層、第３の層、それぞれの層からの発光をバランス良く得ることができる。
【００５４】
また、上記構成において、第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることが好ましい。第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることにより、発光素子の作製が容易となる。
【００５５】
また、本発明の一態様の発光素子は、複数の発光性の高い物質からの発光を得ることができるため、白色発光素子に好適に用いることができる。白色発光素子に適用することにより、高効率の白色発光素子を得ることができる。
【００５６】
例えば、上記構成において、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性化合物および第２の蛍光性化合物の発光色と、燐光性化合物の発光色とが補色の関係であることが好ましい。このような構成とすることにより、白色発光素子を得ることができる。また、発光素子の作製も容易になる。
【００５７】
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。
【００５８】
また、図３（Ｂ）に示すように、第２の層１２２は複数種の燐光性化合物を有していてもよい。第２の層１２２が複数種の燐光性化合物を有していることにより、より、演色性に優れた白色発光素子を得ることができる。例えば、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性有機化合物およびと第２の蛍光性有機化合物の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のうち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色とすることで、演色性に優れた白色発光素子を得ることができる。
【００５９】
第２の層１２２における燐光性化合物としては種々の材料を用いることができる。例えば、青色系の燐光性化合物として、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））などの有機金属錯体が挙げられる。また、緑色系の燐光性化合物として、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））などの有機金属錯体が挙げられる。また、黄色系の燐光性化合物として、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））などの有機金属錯体が挙げられる。また、橙色系の燐光性化合物として、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））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］などの有機金属錯体が挙げられる。また、赤色系の燐光性化合物として、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）など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）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【００６０】
また、第１の層１２１および第３の層１２３における蛍光性化合物としては、種々の材料を用いることができる。例えば、青色系の蛍光性化合物として、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）、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）などが挙げられる。また、緑色系の蛍光性化合物として、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）、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、黄色系の蛍光性化合物として、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、赤色系の蛍光性化合物として、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）、７，１３−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。
【００６１】
第１の層１２１における正孔輸送性の有機化合物としては、種々の材料を用いることができる。例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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。また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００６２】
第３の層１２３における電子輸送性の有機化合物としては、種々の材料を用いることができる。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００６３】
第２の層１２２におけるホスト材料としては、上述したようにバイポーラ性の有機化合物であることが好ましい。正孔・電子の双方を受容するバイポーラな性質を考慮すると、芳香族アミン骨格やπ電子過剰ヘテロ芳香環（ピロール、インドール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンなど）のような電子過多な骨格と、π電子不足ヘテロ芳香環（ピリジン、キノリン、キノキサリン、ジアゾール、トリアゾールなど）のような電子不足の骨格とを、分子内に同時に有する物質が好ましい。例えば、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン）（略称：ＴＰＡＱｎ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）アミン］（略称：ＢＢＡＰＱ）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン）（略称：ＰＣＡＰＱ）、２−｛４−［Ｎ−（ビフェニル−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−３−フェニルキノキサリン（略称：ＢＰＡ１ＰＱ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡ１ＰＱ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡ１ＰＱ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称：ＤＰＡ１ＰＱ）、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）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＯ１１）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［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−３−アミン（略称：ＰＣＡＯ１１）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称：ＤＰＡＯ１１）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（４，５−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＴＡＺ１）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３，５−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−４−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＴＡＺ２）などが挙げられる。
【００６４】
例えば、第１の層における第１の蛍光性化合物として青色に発光する２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）を用い、正孔輸送性の化合物として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を用い、第２の層における燐光性化合物として橙色に発光する（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］を用い、ホスト材料として２−｛４−［Ｎ−（ビフェニル−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−３−フェニルキノキサリン（略称：ＢＰＡ１ＰＱ）を用い、第３の層における第２の蛍光性化合物として第１の蛍光性化合物と同じＴＢＰを用い、電子輸送性化合物として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）を用いることにより、本発明の一態様を適用した白色発光素子を得ることができる。ＣＯ１１の三重項励起エネルギーはＮＰＢの三重項励起エネルギーよりも大きく、ＮＰＢの三重項励起エネルギーはＢＰＡ１ＰＱの三重項励起エネルギーよりも大きいため、第２の層のホスト材料であるＢＰＡ１ＰＱの三重項励起状態へのエネルギー移動が可能となる。また、第２の層で生じたホスト材料の三重項励起エネルギーは、第２の層１２２内に効率良く閉じこめられるため、高い発光効率を実現することができる。
【００６５】
電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものとしてもよい。
【００６６】
また、電子輸送層１１４として、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００６７】
また、図４に示すように、第１の電極１０２と正孔輸送層１１２との間に正孔注入層１１１を設けてもよい。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（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）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００６８】
また、正孔注入層１１１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、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。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。
【００６９】
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
【００７０】
複合材料に用いる有機化合物としては、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。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／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有機化合物を具体的に列挙する。
【００７１】
例えば、芳香族アミン化合物としては、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−（３−メチルフェニル）−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）等を挙げることができる。
【００７２】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、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。
【００７３】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、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−アントラセニル）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。
【００７４】
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）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、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。
【００７５】
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。
【００７６】
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）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００７７】
また、図４に示すように、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に、電子注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等の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。電子注入層１１５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。
【００７８】
ＥＬ層１０３の形成方法としては、種々の方法を用いることができ、乾式法、湿式法のどちらでも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。
【００７９】
以上のような構成を有する本発明の一態様の発光素子は、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において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。より具体的には、ＥＬ層１０３中の発光層１１３において発光領域が形成されるような構成となっている。
【００８０】
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。第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、図５（Ａ）に示すように、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、図５（Ｂ）に示すように、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、図５（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板側および基板側と逆側の両方から取り出される。
【００８１】
なお第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられるＥＬ層１０３の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と第１の電極１０２あるいは第２の電極１０４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から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、発光層が上述した構成を有するのであれば、上記以外のものでもよい。
【００８２】
つまり、ＥＬ層１０３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正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質、正孔ブロック材料等から成る層を、本発明の一様態の発光層１１３と自由に組み合わせて構成すればよい。
【００８３】
図６に示す発光素子は、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なっている。ＥＬ層１０３は、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４を有し、発光層１１３は、第１の電極１０２側から順に、第１の層１２１、第２の層１２２、第３の層１２３を有する。
【００８４】
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型またはＰ型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。
【００８５】
本発明の一様態の発光素子は、再結合領域で生成した一重項励起状態の励起子と三重項励起状態の励起子をともに有効利用することにより、高い発光効率を実現することができる。また、キャリアの再結合領域を調整することにより、より高い発光効率を実現することができる。
【００８６】
また、高い発光効率が得られるため、発光素子の消費電力を低減することができる。
【００８７】
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。
【００８８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、本発明の一態様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７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発光素子である。発光ユニットとしては、少なくとも発光層を有していればよく、実施の形態１で示したＥＬ層と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態１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り、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。
【００８９】
図７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が積層されており、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１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、その構成は実施の形態１と同様なものを適用することができる。
【００９０】
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態１で示した複合材料であり、有機化合物と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。有機化合物としては、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。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が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。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、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。
【００９１】
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
【００９２】
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正孔を注入するものであれば良い。例えば、図７において、第１の電極５０１の電位の方が第２の電極５０２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に正孔を注入するものであればよい。
【００９３】
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、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。
【００９４】
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。
【００９５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００９６】
本実施の形態では、画素部に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８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（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。
【００９７】
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。
【００９８】
次に、断面構造について図８（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。
【００９９】
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上ではなく外部に形成することもできる。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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６１３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（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、酸化インジウム−酸化亜鉛、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。
【０１０３】
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で示した発光層を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）でのいずれを用いてもよい。また、ＥＬ層６１６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。
【０１０４】
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（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（ＩＺＯ）、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）との積層を用いることも可能である。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
以上のようにして、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０１０８】
本発明の一態様の発光装置は、実施の形態１乃至実施の形態２で示した発光素子を有する。そのため、発光効率の高い発光装置を得ることができる。また、発光装置の消費電力を低減することができる。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態では、薄膜トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図９には本発明の一態様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９（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図９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、発光効率の高い本発明の一態様の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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３に示す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。本発明の一態様の電子機器は、実施の形態１乃至実施の形態２で示した発光素子を有し、発光効率の高い表示部を有する。また、消費電力の低い表示部を有する。
【０１１２】
本発明の一態様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１０に示す。
【０１１３】
図１０（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２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。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。
【０１１４】
図１０（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２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。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。
【０１１５】
図１０（Ｃ）はカメラであり、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２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。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。
【０１１６】
図１０（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２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。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。
【０１１７】
図１６には、図１０（Ｄ）とは異なる構成の携帯電話の一例を示す。図１６（Ａ）が正面図、図１６（Ｂ）が背面図、図１６（Ｃ）が展開図である。図１６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。
【０１１８】
図１６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、イヤホン端子１１０８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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
表示部１１０１には、実施の形態３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１６（Ａ））は、スライドし図１６（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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
図１１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３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、本発明の一態様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。
【０１２３】
図１２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１２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３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、本発明の一態様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、図１１における表示部７０２及び図１２における表示部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。
【０１２４】
以上の様に、本発明の一態様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、発光効率が高く、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。
【０１２５】
また、本発明の一態様の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる例を、図１３を用いて説明する。
【０１２６】
図１３には、本発明の一態様の係る発光装置を用いた照明装置として用いた電子機器の一例として、本発明の一態様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１３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、本発明の一態様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。
【０１２７】
本発明の一態様に係る発光装置は薄型で発光効率が高く、低消費電力であるため、本発明の一態様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、本発明の一態様に係る発光装置は、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。
【０１２８】
図１４は、本発明の一態様に係る発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１４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、本発明の一態様に係る発光装置が用いられている。本発明の一態様の発光装置は発光効率が高く、低消費電力であるため、電気スタンドも消費電力が低い。
【０１２９】
図１５は、本発明の一態様を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の一態様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、本発明の一態様に係る発光装置は、発光効率が高く、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、本発明の一態様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１０（Ａ）で説明したような、本発明の一態様に係るテレビ装置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。
【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。
【符号の説明】
【０１３１】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１２１ 第１の層
１２２ 第２の層
１２３ 第３の層
１３１ 再結合領域
１３２ 再結合領域
１４１ 間隔層
１４２ 間隔層
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 駆動回路部（ソース側駆動回路）
６０２ 画素部
６０３ 駆動回路部（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
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
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、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置、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性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、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特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
【０００６】
発光性の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性の有機化合物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、発光性の有機化合物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。
【０００７】
なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【０００８】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、材料に起因した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
【０００９】
例えば、非特許文献１では、トリプレットハーベスト（Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｈａｖｅｓｔｉｎｇ）という方法を用い、高効率の発光素子を実現している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｍ．Ｅ．Ｋｏｎｄａｋｏｖａ，他８名，ＳＩＤ ０８ ＤＩＧＥＳＴ，ＰＰ２１９−２２２（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
非特許文献１に記載の構成では、青色蛍光性化合物を含む発光層（Ｂｌｕｅ ＬＥＬ）の陰極側に黄色燐光性化合物を含む発光層（Ｙｅｌｌｏｗ ＬＥＬ）が設けられており、青色蛍光性化合物の三重項エネルギーのうち、一部は陰極側へ移動してＹｅｌｌｏｗ ＬＥＬ中の黄色燐光性化合物を発光させることができる。一方、Ｂｌｕｅ ＬＥＬから陽極側に移動する三重項エネルギーに関しては、Ｂｌｕｅ ＬＥＬよりも三重項励起エネルギーの大きい電子ブロック層（ＥＢＬ）がＢｌｕｅ ＬＥＬの陽極側に設けられているため、Ｂｌｕｅ ＬＥＬから陽極側へは移動しない。その結果、青色蛍光性化合物の三重項エネルギーの一部は無放射過程によって消費され、発光に寄与しない。
【００１２】
よって、本発明の一態様では、発光素子の発光効率を向上させることを目的とする。
【００１３】
また、発光素子、発光装置および電子機器の消費電力を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、主な再結合領域を２つ設け、２つの再結合領域の間に、燐光を発光する物質（以下、燐光性化合物という）を含む発光層を設けることにより、高い発光効率を実現できることを見いだした。
【００１５】
よって、本発明の一態様は、陽極と陰極の間に、陽極側から順に設けられた、第１の層、第２の層、第３の層を有し、第１の層は正孔輸送性であり、第２の層はバイポーラ性であり、第３の層は電子輸送性であり、第１の層は、第１の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、第２の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、第３の層は、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、ホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きいことを特徴とする発光素子である。
【００１６】
上記構成において、ホスト材料は、バイポーラ性の有機化合物であることが好ましい。
【００１７】
また、上記構成において、第１の層と第２の層の間には、バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることが好ましい。間隔層を設けることにより、第１の層から第２の層へのエネルギー移動を調整することができる。また、第２の層と第３の層の間には、バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることが好ましい。間隔層を設けることにより、第３の層から第２の層へのエネルギー移動を調整することができる。間隔層の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。３０ｎｍよりも厚くなると、再結合領域からの三重項励起エネルギーが第２の層まで移動しなくなり、第２の層からの発光が弱くなってしまう。よって、間隔層の膜厚は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００１８】
また、上記構成において、第２の層の膜厚は、５ｎｍ乃至２０ｎｍであることが好ましい。第２の層の膜厚が厚くなりすぎると、第１の層および第３の層からの発光のバランスがくずれてしまう。また、第２の層の膜厚が薄くなりすぎると、第２の層からの発光が弱くなってしまう。このような範囲の膜厚にすることにより、第１の層、第２の層、第３の層、それぞれの層からの発光をバランス良く得ることができる。
【００１９】
また、上記構成において、第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることが好ましい。第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることにより、発光素子の作製が容易となる。
【００２０】
また、上記構成において、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性化合物および第２の蛍光性化合物の発光色と、燐光性化合物の発光色とが補色の関係であることが好ましい。このような構成とすることにより、白色発光素子を得ることができる。
【００２１】
また、上記構成において、第２の層は複数種の燐光性化合物を有していてもよい。この場合、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性有機化合物および第２の蛍光性有機化合物の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のうち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色とすることで、白色発光素子を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の態様は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。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。
【００２３】
また、本発明の態様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、本発明の態様の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の態様を適用することにより、高い発光効率の発光素子を実現することができる。
【００２５】
また、本発明の態様を適用することにより、発光素子、発光装置、電子機器の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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バンド図。
【図３】本発明の一態様の発光素子を説明するバンド図。
【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素子を説明する図。
【図７】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【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】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１２】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１３】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図１４】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図１５】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図１６】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、本発明の態様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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一態様について図１乃至図４を用いて以下に説明する。
【００２９】
本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。本明細書中において、一対の電極間に設けられた複数の層をまとめて、以下、ＥＬ層という。ＥＬ層は少なくとも発光層を有する。
【００３０】
本形態において、発光素子は、図１に示すように、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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以上が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して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）、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。
【００３３】
第２の電極１０４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。しかしながら、第２の電極１０４と電子輸送層との間に、電子注入層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。
【００３４】
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正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、本実施の形態で示す発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層等を実施の形態１で示す発光層と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。図１では、一例として、第１の電極１０２、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、第２の電極１０４が順に積層した構成を示している。
【００３５】
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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。なお、正孔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。
【００３６】
また、正孔輸送層１１２として、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００３７】
発光層１１３は、発光性の高い物質を含む層である。本発明の一態様の発光素子において、発光層１１３は、陽極として機能する第１の電極１０２側から順に設けられた、第１の層１２１、第２の層１２２、第３の層１２３を有する。
【００３８】
第１の層１２１は正孔輸送性であり、第１の蛍光を発光する物質（以下、蛍光性化合物という）と正孔輸送性の有機化合物とを有する。第１の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーは、正孔輸送性の有機化合物の一重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
【００３９】
第２の層１２２はバイポーラ性であり、燐光を発光する物質（以下、燐光性化合物という）とホスト材料と有する。ホスト材料はバイポーラ性であることが好ましい。燐光性化合物の三重項励起エネルギーは、ホストの三重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
【００４０】
第３の層１２３は電子輸送性であり、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有する。第２の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーは、電子輸送性の有機化合物の一重項励起エネルギーよりも同じまたは小さい。
【００４１】
このような構成とすることにより、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、第１の層１２１と第２の層１２２の界面付近および第２の層１２２と第３の層１２３との界面付近の２カ所に再結合領域が形成される。
【００４２】
つまり、図２に示すように、第１の電極１０２から注入された正孔は、正孔輸送層１１２を通り、第１の層１２１へ輸送される。第１の層１２１は正孔輸送性であるため、正孔は第１の層１２１を輸送される。第２の層１２２はバイポーラ性であるため、正孔の一部は、第２の層１２２と第３の層１２３の界面付近へ輸送される。一方、第２の電極１０４から注入された電子は、電子輸送層１１４を通り、第３の層１２３へ輸送される。第３の層１２３は電子輸送性であるため、電子は、第３の層１２３を輸送される。第２の層１２２はバイポーラ性であるため、電子の一部は、第２の層１２２と第１の層１２１の界面付近へ輸送される。よって、主に、第１の層１２１と第２の層１２２との界面付近、および第２の層１２２と第３の層１２３との界面付近の２カ所で、正孔と電子が再結合する。もちろん、一部は、第２の層１２２において再結合する。
【００４３】
この再結合領域１３１および再結合領域１３２では、一重項励起状態（Ｓ＊）の励起子と三重項励起状態（Ｔ＊）の励起子が生成し、その統計的な生成比は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている。再結合領域１３１で生じた一重項励起状態の励起子は、第１の層１２１に含まれる第１の蛍光性化合物の一重項励起状態へエネルギー移動し、第１の蛍光性化合物が発光する。また、再結合領域１３２で生じた一重項励起状態の励起子は、第３の層１２３に含まれる第２の蛍光性化合物の一重項励起状態へエネルギー移動し、第２の蛍光性化合物が発光する。
【００４４】
一方、再結合領域１３１および再結合領域１３２で生成した三重項励起状態の励起子は、従来の発光素子では、発光に寄与することなく失活してしまっていた。もしくは、非特許文献１に記載されるように、その一部だけが利用されていた。
【００４５】
本発明の一態様の発光素子において、第１の層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）は、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きい。このような構成とすることにより、再結合領域１３１で発生した三重項励起状態の励起エネルギーは第２の層１２２へ移動することができ、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起状態へのエネルギー移動が可能となる。また、第３の層１２３に含まれる電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きい。このような構成とすることにより、再結合領域１３２で発生した三重項励起状態の励起エネルギーは第２の層１２２へ移動することができ、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起状態へのエネルギー移動が可能となる。また、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起エネルギーよりも、第１の層１２１に含まれる正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび第３の層１２３に含まれる電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーを大きくすることにより、第２の層１２２で生じたホスト材料の三重項励起エネルギーは、第２の層１２２内に効率良く閉じこめられる。
【００４６】
その結果、第２の層１２２に含まれるホスト材料の三重項励起状態から、燐光性化合物の三重項励起状態へエネルギー移動が起こり、燐光性化合物が発光する。
【００４７】
すなわち、本発明の態様を適用することにより、再結合領域１３１および再結合領域１３２で生成した一重項励起状態の励起子および三重項励起状態の励起子をより有効に発光に利用することができる。
【００４８】
また、上述したように、電子と正孔の一部は、第２の層１２２でも再結合し励起子を生成する。よって、キャリアの再結合によっても、第２の層１２２に含まれる燐光性化合物からの発光が得られる。よって、高い発光効率を実現することができる。
【００４９】
また、本発明の一態様の発光素子は、上述した発光層１１３の構成を採用することにより、主な再結合領域を、再結合領域１３１および再結合領域１３２の２カ所に調整することが可能となる。よって、キャリアの再結合の確率を増大することができ、また、発光バランスを向上させることができる。また、各層（第１の層１２１、第２の層１２２、第３の層１２３）の膜厚をそれぞれ調整することにより、さらに発光バランスを向上させることが可能となる。
【００５０】
上記構成において、図３（Ａ）に示すように、第１の層１２１と第２の層１２２との間には、第２の層１２２に含まれるバイポーラ性の有機化合物からなる間隔層１４１が設けられていることが好ましい。間隔層１４１が設けられていることにより、再結合領域１３１と第２の層１２２との距離を調整することが容易となる。その結果、三重項励起状態からのエネルギーの移動に応じて、第２の層１２２からの発光強度を調整することが容易となる。また、第１の層１２１に含まれる第１の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーが、フェルスター機構によるエネルギー移動により、第２の層１２２に含まれる燐光性化合物に移動してしまうことを防ぐことができる。さらに、間隔層１４１として、バイポーラ性の有機化合物を用いることにより、キャリアバランスを保つことができる。また、容易に間隔層を形成することができる。
【００５１】
同様に、図３（Ａ）に示すように、第２の層１２２と第３の層１２３との間には、第２の層１２２に含まれるバイポーラ性の有機化合物からなる間隔層１４２が設けられていることが好ましい。間隔層１４２が設けられていることにより、再結合領域１３２と第２の層１２２との距離を調整することが容易となる。その結果、三重項励起状態からのエネルギーの移動に応じて、第２の層１２２からの発光強度を調整することが容易となる。また、第３の層１２３に含まれる第２の蛍光性化合物の一重項励起エネルギーが、フェルスター機構によるエネルギー移動により、第２の層１２２に含まれる燐光性化合物に移動してしまうことを防ぐことができる。さらに、間隔層１４２として、バイポーラ性の有機化合物を用いることにより、キャリアバランスを保つことができる。また、容易に間隔層を形成することができる。
【００５２】
間隔層の膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。３０ｎｍよりも厚くなると、再結合領域からの三重項励起子エネルギーが第２の層まで移動しなくなり、第２の層からの発光が弱くなってしまう。よって、間隔層の膜厚は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００５３】
また、第２の層の膜厚は、５ｎｍ乃至２０ｎｍであることが好ましい。第２の層の膜厚が厚くなりすぎると、第１の層および第３の層からの発光のバランスがくずれてしまう。また、第２の層の膜厚が薄くなりすぎると、第２の層からの発光が弱くなってしまう。このような範囲の膜厚にすることにより、第１の層、第２の層、第３の層、それぞれの層からの発光をバランス良く得ることができる。
【００５４】
また、上記構成において、第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることが好ましい。第１の蛍光性有機化合物と第２の蛍光性有機化合物が同じ有機化合物であることにより、発光素子の作製が容易となる。
【００５５】
また、本発明の一態様の発光素子は、複数の発光性の高い物質からの発光を得ることができるため、白色発光素子に好適に用いることができる。白色発光素子に適用することにより、高効率の白色発光素子を得ることができる。
【００５６】
例えば、上記構成において、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性化合物および第２の蛍光性化合物の発光色と、燐光性化合物の発光色とが補色の関係であることが好ましい。このような構成とすることにより、白色発光素子を得ることができる。また、発光素子の作製も容易になる。
【００５７】
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。
【００５８】
また、図３（Ｂ）に示すように、第２の層１２２は複数種の燐光性化合物を有していてもよい。第２の層１２２が複数種の燐光性化合物を有していることにより、より、演色性に優れた白色発光素子を得ることができる。例えば、第１の蛍光性化合物と第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であり、第１の蛍光性有機化合物およびと第２の蛍光性有機化合物の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のうち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色とすることで、演色性に優れた白色発光素子を得ることができる。
【００５９】
第２の層１２２における燐光性化合物としては種々の材料を用いることができる。例えば、青色系の燐光性化合物として、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））などの有機金属錯体が挙げられる。また、緑色系の燐光性化合物として、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））などの有機金属錯体が挙げられる。また、黄色系の燐光性化合物として、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））などの有機金属錯体が挙げられる。また、橙色系の燐光性化合物として、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））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］などの有機金属錯体が挙げられる。また、赤色系の燐光性化合物として、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）など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）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【００６０】
また、第１の層１２１および第３の層１２３における蛍光性化合物としては、種々の材料を用いることができる。例えば、青色系の蛍光性化合物として、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）、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）などが挙げられる。また、緑色系の蛍光性化合物として、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）、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、黄色系の蛍光性化合物として、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、赤色系の蛍光性化合物として、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）、７，１３−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。
【００６１】
第１の層１２１における正孔輸送性の有機化合物としては、種々の材料を用いることができる。例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／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。また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００６２】
第３の層１２３における電子輸送性の有機化合物としては、種々の材料を用いることができる。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００６３】
第２の層１２２におけるホスト材料としては、上述したようにバイポーラ性の有機化合物であることが好ましい。正孔・電子の双方を受容するバイポーラな性質を考慮すると、芳香族アミン骨格やπ電子過剰ヘテロ芳香環（ピロール、インドール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンなど）のような電子過多な骨格と、π電子不足ヘテロ芳香環（ピリジン、キノリン、キノキサリン、ジアゾール、トリアゾールなど）のような電子不足の骨格とを、分子内に同時に有する物質が好ましい。例えば、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン）（略称：ＴＰＡＱｎ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ−フェニル−１，１’−ビフェニル−４−アミン）（略称：ＢＰＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）アミン］（略称：ＢＢＡＰＱ）、４，４’−（キノキサリン−２，３−ジイル）ビス｛Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアニリン｝（略称：ＹＧＡＰＱ）、Ｎ，Ｎ’−（キノキサリン−２，３−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス（Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン）（略称：ＰＣＡＰＱ）、２−｛４−［Ｎ−（ビフェニル−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−３−フェニルキノキサリン（略称：ＢＰＡ１ＰＱ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡ１ＰＱ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡ１ＰＱ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（３−フェニルキノキサリン−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称：ＤＰＡ１ＰＱ）、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）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＯ１１）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［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−３−アミン（略称：ＰＣＡＯ１１）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニル−Ｎ’−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−１，４−フェニレンジアミン（略称：ＤＰＡＯ１１）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（４，５−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＴＡＺ１）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（３，５−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−４−イル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＴＡＺ２）などが挙げられる。
【００６４】
例えば、第１の層における第１の蛍光性化合物として青色に発光する２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）を用い、正孔輸送性の化合物として４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）を用い、第２の層における燐光性化合物として橙色に発光する（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］を用い、ホスト材料として２−｛４−［Ｎ−（ビフェニル−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−３−フェニルキノキサリン（略称：ＢＰＡ１ＰＱ）を用い、第３の層における第２の蛍光性化合物として第１の蛍光性化合物と同じＴＢＰを用い、電子輸送性化合物として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）を用いることにより、本発明の一態様を適用した白色発光素子を得ることができる。ＣＯ１１の三重項励起エネルギーはＮＰＢの三重項励起エネルギーよりも大きく、ＮＰＢの三重項励起エネルギーはＢＰＡ１ＰＱの三重項励起エネルギーよりも大きいため、第２の層のホスト材料であるＢＰＡ１ＰＱの三重項励起状態へのエネルギー移動が可能となる。また、第２の層で生じたホスト材料の三重項励起エネルギーは、第２の層１２２内に効率良く閉じこめられるため、高い発光効率を実現することができる。
【００６５】
電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものとしてもよい。
【００６６】
また、電子輸送層１１４として、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００６７】
また、図４に示すように、第１の電極１０２と正孔輸送層１１２との間に正孔注入層１１１を設けてもよい。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（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）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００６８】
また、正孔注入層１１１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、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。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。
【００６９】
なお、本明細書中において、複合とは、単に２つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
【００７０】
複合材料に用いる有機化合物としては、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。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／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有機化合物を具体的に列挙する。
【００７１】
例えば、芳香族アミン化合物としては、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−（３−メチルフェニル）−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）等を挙げることができる。
【００７２】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、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。
【００７３】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、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−アントラセニル）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。
【００７４】
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）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、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。
【００７５】
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。
【００７６】
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）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００７７】
また、図４に示すように、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に、電子注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等の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。電子注入層１１５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。
【００７８】
ＥＬ層１０３の形成方法としては、種々の方法を用いることができ、乾式法、湿式法のどちらでも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。
【００７９】
以上のような構成を有する本発明の一態様の発光素子は、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において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。より具体的には、ＥＬ層１０３中の発光層１１３において発光領域が形成されるような構成となっている。
【００８０】
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。第１の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、図５（Ａ）に示すように、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、図５（Ｂ）に示すように、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、図５（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板側および基板側と逆側の両方から取り出される。
【００８１】
なお第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられるＥＬ層１０３の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と第１の電極１０２あるいは第２の電極１０４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から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、発光層が上述した構成を有するのであれば、上記以外のものでもよい。
【００８２】
つまり、ＥＬ層１０３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正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質、正孔ブロック材料等から成る層を、本発明の一様態の発光層１１３と自由に組み合わせて構成すればよい。
【００８３】
図６に示す発光素子は、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なっている。ＥＬ層１０３は、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４を有し、発光層１１３は、第１の電極１０２側から順に、第１の層１２１、第２の層１２２、第３の層１２３を有する。
【００８４】
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型またはＰ型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。
【００８５】
本発明の一様態の発光素子は、再結合領域で生成した一重項励起状態の励起子と三重項励起状態の励起子をともに有効利用することにより、高い発光効率を実現することができる。また、キャリアの再結合領域を調整することにより、より高い発光効率を実現することができる。
【００８６】
また、高い発光効率が得られるため、発光素子の消費電力を低減することができる。
【００８７】
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。
【００８８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、本発明の一態様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７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発光素子である。発光ユニットとしては、少なくとも発光層を有していればよく、実施の形態１で示したＥＬ層と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態１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り、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。
【００８９】
図７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が積層されており、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１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、その構成は実施の形態１と同様なものを適用することができる。
【００９０】
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態１で示した複合材料であり、有機化合物と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。有機化合物としては、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。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が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。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、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。
【００９１】
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
【００９２】
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正孔を注入するものであれば良い。例えば、図７において、第１の電極５０１の電位の方が第２の電極５０２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に正孔を注入するものであればよい。
【００９３】
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、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。
【００９４】
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。
【００９５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置について説明する。
【００９６】
本実施の形態では、画素部に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８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（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。
【００９７】
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。
【００９８】
次に、断面構造について図８（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。
【００９９】
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上ではなく外部に形成することもできる。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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６１３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（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、酸化インジウム−酸化亜鉛、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。
【０１０３】
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で示した発光層を有している。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）でのいずれを用いてもよい。また、ＥＬ層６１６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。
【０１０４】
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（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（ＩＺＯ）、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）との積層を用いることも可能である。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
以上のようにして、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【０１０８】
本発明の一態様の発光装置は、実施の形態１乃至実施の形態２で示した発光素子を有する。そのため、発光効率の高い発光装置を得ることができる。また、発光装置の消費電力を低減することができる。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態では、薄膜トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図９には本発明の一態様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９（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図９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、発光効率の高い本発明の一態様の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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３に示す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。本発明の一態様の電子機器は、実施の形態１乃至実施の形態２で示した発光素子を有し、発光効率の高い表示部を有する。また、消費電力の低い表示部を有する。
【０１１２】
本発明の一態様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１０に示す。
【０１１３】
図１０（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２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。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。
【０１１４】
図１０（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２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。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。
【０１１５】
図１０（Ｃ）はカメラであり、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２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。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。
【０１１６】
図１０（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２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。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。
【０１１７】
図１６には、図１０（Ｄ）とは異なる構成の携帯電話の一例を示す。図１６（Ａ）が正面図、図１６（Ｂ）が背面図、図１６（Ｃ）が展開図である。図１６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。
【０１１８】
図１６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、イヤホン端子１１０８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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
表示部１１０１には、実施の形態３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１６（Ａ））は、スライドし図１６（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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
図１１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３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、本発明の一態様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。
【０１２３】
図１２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１２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３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、本発明の一態様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、図１１における表示部７０２及び図１２における表示部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。
【０１２４】
以上の様に、本発明の一態様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、発光効率が高く、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。
【０１２５】
また、本発明の一態様の発光装置は、照明装置として用いることもできる。本発明の発光素子を照明装置として用いる例を、図１３を用いて説明する。
【０１２６】
図１３には、本発明の一態様の係る発光装置を用いた照明装置として用いた電子機器の一例として、本発明の一態様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１３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、本発明の一態様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。
【０１２７】
本発明の一態様に係る発光装置は薄型で発光効率が高く、低消費電力であるため、本発明の一態様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、本発明の一態様に係る発光装置は、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。
【０１２８】
図１４は、本発明の一態様に係る発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１４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、本発明の一態様に係る発光装置が用いられている。本発明の一態様の発光装置は発光効率が高く、低消費電力であるため、電気スタンドも消費電力が低い。
【０１２９】
図１５は、本発明の一態様を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の一態様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、本発明の一態様に係る発光装置は、発光効率が高く、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、本発明の一態様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１０（Ａ）で説明したような、本発明の一態様に係るテレビ装置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。
【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。
【符号の説明】
【０１３１】
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 第２の電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１２１ 第１の層
１２２ 第２の層
１２３ 第３の層
１３１ 再結合領域
１３２ 再結合領域
１４１ 間隔層
１４２ 間隔層
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 駆動回路部（ソース側駆動回路）
６０２ 画素部
６０３ 駆動回路部（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
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
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】
陽極と陰極の間に、前記陽極側から順に設けられた、第１の層、第２の層、第３の層を有し、
前記第１の層は正孔輸送性であり、
前記第２の層はバイポーラ性であり、
前記第３の層は電子輸送性であり、
前記第１の層は、第１の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、
前記第２の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、
前記第３の層は、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有し、
前記正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび前記電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、前記ホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記ホスト材料は、バイポーラ性の有機化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の層と前記第２の層の間には、前記バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、
前記第２の層と前記第３の層の間には、前記バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記間隔層は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記第２の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第１の蛍光性化合物と前記第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１の蛍光性化合物および前記第２の蛍光性化合物の発光色と、前記燐光性化合物の発光色が補色の関係にあることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第２の層は複数種の燐光性化合物を有することを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項９において、
前記第１の蛍光性化合物の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のうち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色であることを特徴とする発光素子。
【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と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。
【請求項１２】
表示部を有し、
前記表示部は、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と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
陽極と陰極の間に、前記陽極側から順に設けられた、第１の層、第２の層、第３の層を有し、
前記第１の層は正孔輸送性であり、
前記第２の層はバイポーラ性であり、
前記第３の層は電子輸送性であり、
前記第１の層は、第１の蛍光性化合物と正孔輸送性の有機化合物とを有し、
前記第２の層は、燐光性化合物とホスト材料とを有し、
前記第３の層は、第２の蛍光性化合物と電子輸送性の有機化合物とを有し、
前記正孔輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーおよび前記電子輸送性の有機化合物の三重項励起エネルギーは、前記ホスト材料の三重項励起エネルギーよりも大きいことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記ホスト材料は、バイポーラ性の有機化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の層と前記第２の層の間には、前記バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、
前記第２の層と前記第３の層の間には、前記バイポーラ性の有機化合物からなる間隔層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記間隔層は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記第２の層の膜厚は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記第１の蛍光性化合物と前記第２の蛍光性化合物が同じ有機化合物であることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１の蛍光性化合物および前記第２の蛍光性化合物の発光色と、前記燐光性化合物の発光色が補色の関係にあることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第２の層は複数種の燐光性化合物を有することを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項９において、
前記第１の蛍光性化合物の発光色が青色であり、複数の燐光性化合物のうち、一種の燐光性化合物の発光色は緑色であり、もう一種の燐光性化合物の発光色は赤色であることを特徴とする発光素子。
【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と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。
【請求項１２】
表示部を有し、
前記表示部は、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と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
【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】
【公開番号】特開２０１０−８０４３６（Ｐ２０１０−８０４３６Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９０１８８（Ｐ２００９−１９０１８８）
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【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４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【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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