発光素子及び発光装置
【課題】励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体を用いた発光素子において、高い発光効率かつ優れた色純度を示す赤色発光素子を提供することを課題とする。
【解決手段】ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に用いる材料が発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有することで、発光素子の電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上もしくは外部量子効率５％以上が可能となる。また、色純度も良好であり、ＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３となり、ＮＴＳＣ規格を超えることが可能となる。
【解決手段】ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に用いる材料が発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有することで、発光素子の電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上もしくは外部量子効率５％以上が可能となる。また、色純度も良好であり、ＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３となり、ＮＴＳＣ規格を超えることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体、その有機金属錯体を用いた発光素子及びその発光素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機化合物を用いた発光素子は、電界を加えることで有機化合物を含む層または有機化合物膜が発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物膜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及び陽極から注入されたホールが有機化合物膜中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戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
【０００３】
このような発光素子において、通常、有機化合物膜は１μｍを下回るほどの薄膜で形成される。また、このような発光素子は、有機化合物膜そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。従って、このような発光素子は極めて薄型、軽量に作製できることが大きな利点である。また、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有機化合物膜において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物膜のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもおおよそマイクロ秒以内で発光に至る。従って、非常に応答速度が速いことも特長の１つである。さらに、このような発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物膜の厚みを１００ｎｍ程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物膜に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造（ここでは２層構造）を導入することによって、５．５Ｖで１００ｃｄ／ｍ２の十分な輝度が達成されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
有機化合物を用いた発光素子は、上述したように薄型、軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの素子特性に加え、その発光色のバリエーションに富んでいることも大きな利点の１つと言える。その要因は、有機化合物自体の多様性である。すなわち、分子設計（例えば置換基の導入）等により様々な発光色の材料を開発できるという柔軟性が色彩の豊かさを生んでいる。この色彩の豊かさを活かした発光素子の最も大きな応用分野は、フルカラーのフラットパネルディスプレイであると言える。なぜなら、赤色、緑色、青色という光の三原色を発光できる有機化合物は多数存在するため、それらをパターニングすることによって、容易にフルカラー化が達成できるからである。
【０００５】
上述したような、薄型、軽量、高速応答性、直流低電圧駆動といった素子特性も、フラットパネルディスプレイにふさわしい特性と言える。しかし、近年、さらなる発光効率を上げる試みとして、蛍光材料ではなく燐光材料を用いることが挙げられている。有機化合物を用いた発光素子においては、分子励起子が基底状態に戻る際に発光するが、その発光には励起一重項状態（Ｓ＊）からの発光（蛍光）と励起三重項状態（Ｔ＊）からの発光（燐光）が可能であり、蛍光材料を用いた場合はＳ＊からの発光（蛍光）のみが寄与する。
【０００６】
しかしながら、発光素子におけるＳ＊とＴ＊の統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている（例えば、非特許文献２参照）。従って、蛍光材料を用いた発光素子における内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であることを根拠に２５％とされている。言い換えれば、蛍光材料を用いた発光素子の場合、注入したキャリアのうち少なくとも７５％は無駄に浪費されるのである。
【０００７】
逆に言えば、Ｔ＊からの発光、すなわち燐光を利用できれば発光効率は向上する（単純には３〜４倍）と考えられるが、一般的な有機化合物は室温において、Ｔ＊からの発光（燐光）は観測されず、通常はＳ＊からの発光（蛍光）のみが観測される。ところが、近年、Ｔ＊から基底状態に戻る際に放出されるエネルギー（以下、「三重項励起エネルギー」と言う。）を発光に変換できる発光素子が相次いで発表され、その発光効率の高さが注目されている（例えば、非特許文献３参照）。
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タン、外１名、アプライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、ｖｏｌ．５１、Ｎｏ．１２、９１３−９１５（１９８７）
【非特許文献２】筒井哲夫、「応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会・第３回講習会テキスト」、Ｐ．３１（１９９３）
【非特許文献３】Ｊ．デュアン、他２名、アドバンス マテリアルズ（２００３）、１５、Ｎｏ．３、ＦＥＢ５、ｐ．２２４−２２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記文献３では、配位子にジベンゾ［ｆ、ｈ］キノキサリン誘導体を用いたイリジウム錯体を合成し、これを発光素子における発光物質として用いている。得られた発光素子は高い発光効率であるものの、発光色はオレンジ−レッドを示し、色純度の良い赤色発光は実現されていない。
【０００９】
本発明では、励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体を用いた発光素子において、高い発光効率かつ優れた色純度を示す赤色発光素子を提供することを課題とする。また、色純度に優れた赤色発光素子を用いることでより多くの色を発光できる色彩豊かな発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を講じる。
【００１１】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化１】
【００１２】
式（１）中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ａｒはアリール基または複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ａｒは、特に電子吸引性置換基を有するアリール基または電子吸引性置換基を有する複素環基であることが好ましい。Ａｒが、電子吸引性置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基であることによって発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１３】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（２）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化２】
【００１４】
式（２）中、Ｒ１〜Ｒ９は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９のいずれか１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ｒ６〜Ｒ９のいずれかが電子吸引性の置換基を有する基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１５】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（３）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化３】
【００１６】
式（３）中、Ｒ２〜Ｒ１４は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１７】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（４）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化４】
【００１８】
式（４）中、Ｒ１５およびＲ１６は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ｒ１６は電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１９】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（５）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化５】
【００２０】
式（５）中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ａｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはモノアニオン性の配位子を表す。Ａｒが、電子吸引性置換基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００２１】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（６）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化６】
【００２２】
式（６）中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｒ６〜Ｒ９は、それぞれ、水素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表し、少なくとも１つは電子吸引性置換基であることが好ましい。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。またＬは、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、のいずれかを表す。Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つが電子吸引性置換基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
ただし、上記一般式（６）で表される有機金属錯体のうち、Ｒ１〜Ｒ９が水素で且つアニオン性の配位子Ｌがアセチルアセトンアニオンである場合、またはＲ６〜Ｒ９の少なくとも１つが電子吸引性置換基を有しない場合は除く。
【００２３】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（７）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化７】
【００２４】
式（７）中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。ここで、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つが電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００２５】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（８）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化８】
【００２６】
式（８）中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。ここで、Ｒ１６が電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００２７】
また、前記アニオン性の配位子Ｌが、下記式（９）〜（１５）のいずれかで表される配位子であることを特徴としても良い。
【化９】
【００２８】
前記アニオン性の配位子Ｌが、ベータジケトン構造を有するアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するアニオン性の二座配位子またはフェノ−ル性水酸基を有するアニオン性の二座配位子であることを特徴としても良い。
【００２９】
前記電子供与性を示す物質は仕事関数が小さい金属であることを特徴としても良い。
【００３０】
前記金属をＬｉ、Ｍｇ、Ｃｓのいずれか一であることを特徴としても良い。
【００３１】
前記発光素子は、電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴としても良い。
【００３２】
また、前記発光素子は、外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴としても良い。
【００３３】
前記電子輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴としても良い。
【００３４】
前記ホール輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴としても良い。
【００３５】
前記発光層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有するホスト材料を有することを特徴としても良い。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、高い発光効率かつ優れた色純度を示す発光素子を得ることができる。また、色純度に優れた発光素子を用いることで、より多くの色を発光できる色彩豊かな発光装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。
【００３８】
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一形態について図１を用いて説明する。図１に示すように、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に発光物質を含む層１０２が形成され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。なお、発光物質を含む層１０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態１ではホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、及び電子注入層１１５を有する。これらの層は、蒸着法や塗布法で形成することができる。
【００３９】
基板１００に用いる材料としては、例えば石英、ガラス、プラスチック、可撓性基板などを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。なお、本実施の形態１における第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
【００４０】
第１の電極１０１を形成する陽極材料としては、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、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯに酸化珪素を含有させたＩＴＳＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［ｗｔ％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したターゲットを用いて形成されるＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）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（ＴｉＮ）等を挙げることができる。
【００４１】
一方、第２の電極１０３を形成する物質としては、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、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属またはマグネシウム（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、及びこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０３と発光層１１３との間に、電子を注入する機能に優れた層を、当該第２の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯやＩＴＳＯ等の第１の電極１０１の材料として挙げた材料も含めた様々な導電性材料を第２の電極１０３として用いることができる。
【００４２】
第１の電極１０１及び第２の電極１０３は、それぞれ上述した陽極材料もしくは陰極材料を蒸着法、スパッタリング法等により成膜し形成する。なお、膜厚は、１０〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００４３】
また、本発明の発光素子において、発光層におけるキャリアの再結合によって生じる光は、第１の電極１０１または第２の電極１０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。たとえば、第１の電極１０１から光を射出させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成することとし、第２の電極１０３側から光を射出させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成することとする。
【００４４】
発光物質を含む層１０２は、本実施の形態１ではホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、及び電子注入層１１５を順に積層して形成する。
【００４５】
ホール注入層１１１は、第１の電極１０１と接して設けられる。なお、ホール注入層１１１は、第１の電極１０１からホールを受け取ることができ、ホール輸送層１１２へホールを注入できる材料を用いて形成する。例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２−Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）等のフタロシアニン系の化合物や、４，４’−ビス〔Ｎ−（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）や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）等の芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環ー窒素の結合を有する）の化合物などを用いることができる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）等の導電性無機化合物（半導体を含む）を用いることができる。さらに、それら導電性無機化合物と上記または下記に示すような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることができる。この混合物は共蒸着などの手法により形成することができる。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【００４６】
ホール輸送層１１２は、ホールを輸送することができる材料を用いて形成する。具体的には、芳香族アミン系の化合物を用いて形成することが好ましく、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ〕−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ〕−ビフェニル（略称：ＮＰＢ）の他、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）、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）や上述したＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物などを用いて形成することができる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）等の導電性無機化合物（半導体を含む）と、上記のような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることもできる。
【００４７】
発光層１１３は、前述した一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中の少なくとも１つの有機金属錯体と、ホスト材料とを共蒸着により形成する。
【００４８】
前記一般式（１）〜（８）に記載されている置換基Ｒ１〜Ｒ１６の具体例を挙げると以下のとおりである。アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル基、メタクリロイル基等が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基，ｉｓｏ−プロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、オクチル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、４−メチルフェニル基、４−エチルフェニル基等が挙げられる。複素環基としては、ピリジル基、ビピリジル基、メチルピリジル基等が挙げられる。電子吸引性の置換基としては、フルオロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基等が挙げられる。
【００４９】
また、第９族元素または第１０族元素の具体例としては、イリジウム、白金などが挙げられる。ただし、これら例示の元素に限定されるものではない。
【００５０】
配位子Ｌはベータジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するモノアニオン性の二座配位子、フェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座配位子のいずれかである。その具体例としては前記式（９）〜（１５）で表されるアニオンが挙げられる。これら配位子は、配位能力が高く、また安価に入手することができるため、有効である。
【００５１】
このような一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体は、有機−金属結合によってホールを受け取りやすくなっていることに加え、キノキサリン骨格によって電子をも受け取りやすくなっているため、効果的にキャリアをトラップできるという利点がある。
【００５２】
さらに、電子吸引性置換基が、ハロゲン基、ハロアルキル基、シアノ基のいずれかであることが好ましい。これにより、これらの有機金属錯体の色度及び量子効率が向上する。また、ハロゲン基の中でも特にフルオロ基が好ましく、ハロアルキル基の中でも特にトリフルオロメチル基が好ましい。これにより、電子のトラップ性もさらによくなる。
【００５３】
また、ホスト材料としては、前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中から選ばれる少なくとも１つの有機金属錯体よりエネルギーギャップが大きい物質を用いることが好ましい。なお、エネルギーギャップとは最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位と最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ：Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位とのエネルギー差をいう。
【００５４】
ホスト材料として用いることのできる物質の具体例としては、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）や上述したＮＰＢやＴＰＤ等の芳香族アミン化合物や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（略称：Ｇａｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）等の金属錯体等もあげることができる。これらＡｌｑ３、Ｇａｑ３、Ａｌｍｑ３は電子輸送性の金属錯体の具体例として挙げられる。
【００５５】
電子輸送層１１４は、陰極として機能する電極側から発光物質を含む層に注入された電子を発光層の方へ輸送できる材料を用いて形成することが好ましい。このような材料の具体例としては、Ａｌｑ３、Ｇａｑ３、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）などの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や、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）が挙げられる。このほか、ビス〔２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト〕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等も電子輸送層１１４を形成する材料として用いることができる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス〔５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル〕ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）の他、チタン酸化物等の無機物を用いてもよい。
【００５６】
電子注入層１１５は、上述した電子輸送性材料のいずれかと、当該電子輸送材料のいずれかに対して電子供与性を示す物質とを混合した層を用いて形成する。電子供与性を示す物質として、例えば仕事関数の小さい金属が挙げられる。具体的にはアルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、特にＬｉ、Ｍｇ、Ｃｓが好ましい。なお、このような電子注入層１１５は、共蒸着などの手法により形成することができる。
【００５７】
本発明の発光素子において、電子注入層に有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを混合することで、発光層への電子注入量を向上させた結果、電子輸送層へのホールの突き抜けが抑制され、発光物質として用いた有機金属錯体をより効率良く発光させることができる。
【００５８】
なお、本発明の発光素子の層構造は、上記に記載したものに限定されず、陰極として機能する電極から順に作製してもよい。
【００５９】
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一形態について図２を用いて説明する。図２に示すように、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に発光物質を含む層２０２が形成され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。なお、実施の形態１との違いは、ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に、発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる点である。実施の形態１と同様のものに関しては、共通の符号を用いて示し、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態における第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
【００６０】
発光物質を含む層２０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態では、ホール注入層１１１、ホール輸送層２１２、発光層２１３、電子輸送層２１４、及び電子注入層２１５を順に積層して形成される。これらの層は、蒸着法や塗布法で形成することができる。
【００６１】
第１の電極１０１、第２の電極１０３、ホール注入層１１１の材料及び作製方法は、実施の形態１における第１の電極、第２の電極及びホール注入層に関する説明を参照することができる。なお、発光物質においても、実施の形態１と同様、上述した一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表されるいずれかの有機金属錯体を用いる。
【００６２】
ホール輸送層２１２は、ホールを輸送することができ、かつ発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態１と同様に芳香族アミン化合物の他、スターバースト型芳香族アミン化合物などを用いて形成することができる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）等の導電性無機化合物（半導体を含む）と上記のような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることもできる。例えば、発光層のホスト材料にＡｌｑやＣＢＰを用いた場合は、より三重項励起エネルギーが大きいＮＰＢやＴＣＴＡが好ましい。
【００６３】
発光層２１３は、上述した一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中の少なくとも１つの有機金属錯体と、ホスト材料とを共蒸着により形成する。ホスト材料としては、一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中から選ばれる少なくとも１つの有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態１と同様にＮＰＢやＴＰＤ等の芳香族アミン化合物やＡｌｑ３、Ｇａｑ３、Ａｌｍｑ３等の金属錯体等もホスト材料として用いることができる。
【００６４】
電子輸送層２１４は、陰極として機能する電極側から発光物質を含む層に注入された電子を発光層の方へ輸送でき、かつ発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態１と同様に、Ａｌｑ３、Ｇａｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２などの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やＢＡｌｑが挙げられる。このほか、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、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等も電子輸送層２１４を形成する材料として用いることができる。また、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰの他、チタン酸化物等の無機物を用いてもよい。
【００６５】
電子注入層２１５は、実施の形態１に記載した電子注入層１１５と同様に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す物質とを混合した層を用いることが好ましい。また、実施の形態１に記載した電子輸送層１１４と同様の材料を用いることもできる。その他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物の超薄膜を用いても良い。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ））や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。
【００６６】
本発明の発光素子において、ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に用いる材料が発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有することを特徴とすることで、電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。具体的には、電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上もしくは外部量子効率５％以上が可能となる。また、色純度も良好であり、ＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３となり、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）規格を超えることが可能となる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、ホール輸送層２１２、発光層２１３に含まれるホスト及び電子輸送層２１４に、発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる場合について示したが、上記３層のうちのいずれか１層でも２層でも上記と同様の効果を得ることができる。
【実施例１】
【００６８】
本実施例では、発光物質として前述した一般式（７）で表される有機金属錯体、ビス｛２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト｝アセチルアセトナト イリジウム（ＩＩＩ）〔略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）と示す〕を、電子注入層としてＡｌｑ及びＬｉからなる混合層を用いた発光素子及びその製造方法について図１を用いて説明する。なお、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を式（１６）に示す。
【化１０】
【００６９】
基板１００上に、スパッタリング法を用いてＩＴＳＯを成膜し、第１の電極１０１とした。
【００７０】
次に、第１の電極１０１が形成された基板１００を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第１の電極１０１が形成された面を下方となるように固定した。
【００７１】
次に、第１の電極１０１上に、ＤＮＴＰＤを抵抗加熱による蒸着法を用いて５０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール注入層１１１を形成した。
【００７２】
次に、ホール注入層１１１上に、ＮＰＢを抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層１１２を形成した。
【００７３】
次に、ホール輸送層１１２上に、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着により、３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層１１３を形成した。ここで、Ａｌｑ３とＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝Ａｌｑ３：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）はＡｌｑ３から成る層中に分散した状態となる。
【００７４】
次に、発光層１１３上に、Ａｌｑ３を抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層１１４を形成した。
【００７５】
次に、電子輸送層１１４上に、電子注入層１１５をＡｌｑ３とＬｉとを共蒸着することにより、５０ｎｍの膜厚となるように成膜した。ここで、Ａｌｑ３とＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）となるようにした。
【００７６】
次に、電子注入層１１５上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第２の電極１０３を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。
【００７７】
（比較例１）
本実施例における発光素子の比較例として、Ｌｉが導入されていない電子注入層を有する発光素子を作製した。本比較例では、電子注入層１１５をＡｌｑ３のみとし、さらに電子注入層１１５と第２の電極１０３の間に電子を注入する機能に優れた層を１ｎｍの厚みで設けた。なお、それ以外は、実施例１と同様の物質かつ手法を用いて作製した。
【００７８】
具体的には、第１の電極１０１上に、ホール注入層１１１であるＤＮＴＰＤを５０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層１１２としてＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層１１３として、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着によって、３０ｎｍの膜厚となるように成膜した。発光層１１３上に電子輸送層１１４及び電子注入層１１５としてＡｌｑ３を抵抗加熱による蒸着法を用いて両層合わせて６０ｎｍの膜厚となるように成膜した。さらに、電子注入層１１５上に電子を注入する機能に優れたＣａＦ２を抵抗加熱による蒸着法を用いて１ｎｍの膜厚となるように成膜した。なお、本実施例と比較例１における発光素子の膜厚の差は、１ｎｍである。
【００７９】
本実施例及び比較例１における発光素子の発光スペクトルを図３に示す。比較例の発光素子では、５２５ｎｍ付近にブロードなピークが観察されたのに対し、本実施例の発光素子においては抑制できることがわかった。なお、５２５ｎｍ付近のピークは、緑色を示し、Ａｌｑ３に起因するものだと考えられる。
【００８０】
本発明で用いた有機金属錯体は電子トラップ性が強いため、発光領域は発光層と電子輸送層の界面付近となる。したがって、素子に注入される電子の量が少ないと、ホールが電子輸送層にまで達してしまい、比較例１のように電子輸送層のＡｌｑ３が発光してしまう。本実施例においては、電子注入層にＬｉを導入することで、発光層への電子注入量を向上させた結果、電子輸送層へのホールの突き抜けによるＡｌｑ３の緑色発光が抑制され、発光物質として用いたＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）がより効率良く発光できたと考えられる。
【００８１】
以上のことから、本発明の発光素子は高い発光効率を示す良好な素子であると言える。
【実施例２】
【００８２】
本実施例では、発光物質にＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を、電子輸送層にＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するＴＡＺを用いた発光素子について図２を用いて説明する。
【００８３】
基板１００上に、スパッタリング法を用いてＩＴＳＯを成膜し、第１の電極１０１を形成した。
【００８４】
次に、第１の電極１０１が形成された基板１００を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第１の電極１０１が形成された面を下方となるように固定した。
【００８５】
次に、第１の電極１０１上に、ＤＮＴＰＤを抵抗加熱による蒸着法を用いて４０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール注入層１１１を形成した。
【００８６】
次に、ホール注入層１１１上に、ＮＰＢを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層２１２を形成した。
【００８７】
次に、ホール輸送層２１２上に、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着によって、３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層２１３を形成した。ここで、Ａｌｑ３とＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝Ａｌｑ３：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）はＡｌｑ３から成る層中に分散した状態となる。
【００８８】
次に、発光層２１３上に、ＴＡＺを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層２１４を形成した。
【００８９】
次に、電子輸送層２１４上に、電子注入層２１５をＴＡＺとＬｉとを共蒸着することにより、４０ｎｍの膜厚となるように成膜した。ここで、ＴＡＺとＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝ＴＡＺ：Ｌｉ）となるようにした。
【００９０】
次に、電子注入層２１５上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第２の電極１０３を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。
【００９１】
（比較例２）
本実施例における電子輸送層２１４及び電子注入層２１５はそれぞれＴＡＺ、ＴＡＺ：Ｌｉであるのに対し、比較例２ではＴＡＺの代わりにＴＡＺより三重項励起エネルギーが低いＡｌｑ３を用い、電子輸送層２１４及び電子注入層２１５をそれぞれＡｌｑ３、Ａｌｑ３：Ｌｉとした。その他の構成は、実施例２と同様の物質かつ手法を用いて作製した。また、本実施例及び比較例２の素子構造をまとめたものを表１に示す。
【表１】
【００９２】
本実施例及び比較例２における発光素子に対し、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図４に示す。図４（ａ）は電流密度−輝度特性について、図４（ｂ）は電圧−輝度特性について、図４（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図４（ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図４（ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図４（ｃ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。
【００９３】
これらの結果から比較例２における発光素子は８．０Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光するのに対し、本実施例における発光素子では７．４Ｖであることが分かった。また、本実施例の発光素子は、比較例２の発光素子より電流効率及び外部量子効率に優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は２．３ｃｄ／Ａで、外部量子効率は６．７％であった。なお、外部量子効率とは、発光素子に注入する電子数に対して素子外部に放射されるフォトンの数を割合で示したものである。そのため、単位面積あたりのフォトンの数をＮｐ、単位面積あたりの電子数をＮｅとすると、以下の式（１７）で表すことができる。
【数１】
【００９４】
Ｎｐは、Ｌを輝度（ｃｄ／ｍ２）、λを波長（ｎｍ）、Ｉ（λ）を規格化した発光スペクトル（各波長における規格化発光強度）、Ｋ（λ）を標準比視感度曲線、ｃを光速、ｈをプランク定数とすると、以下の式（１８）で表すことができる。
【数２】
【００９５】
また、Ｎｅは、Ｊは電流密度（Ａ／ｍ２）、ｅは素電荷量（Ｃ）とすると、以下の式（１９）で表すことができる。
【数３】
【００９６】
式（１７）〜（１９）より以下の式（２０）を導くことができる。
【数４】
【００９７】
よって、上記の測定より得られた電流効率及び図５に示す発光スペクトルより、外部量子効率は６．７％と算出した。
【００９８】
以上のことから、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【００９９】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図１４に示すように、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例３】
【０１００】
本実施例では、発光層におけるホスト材料を以下のように変えた以外は、実施例２と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、発光層２１３におけるホスト材料を、発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、なおかつＡｌｑ３より三重項励起エネルギーが大きいＣＢＰを用いた。
【０１０１】
発光層２１３は、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＣＢＰとを共蒸着によって３０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、ＣＢＰとＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）はＣＢＰから成る層中に分散した状態となる。
【０１０２】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図６に示す。なお、本実施例においてはホスト材料の違いによる効果をみるため、実施例２における測定結果も併せて図６に示す。図６（ａ）は電流密度−輝度特性について、図６（ｂ）は電圧−輝度特性について、図６（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図７に、本実施例及び実施例２の素子構造をまとめたものを表２に示す。
【表２】
【０１０３】
本実施例における発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる際、８．２Ｖの電圧が必要となり実施例２の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例２の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は４．９ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１０．９％であった。
【０１０４】
以上のことから、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体のより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【０１０５】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図１４に示すように、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例４】
【０１０６】
本実施例では、電子輸送層及び電子注入層を以下のように変えた以外は、実施例３と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、電子輸送層及び電子注入層に発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きいＢＣＰを有する。
【０１０７】
また、電子輸送層２１４は、ＢＣＰを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。また、電子注入層２１５は、ＢＣＰとＬｉとを共蒸着することにより、４０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、ＢＣＰとＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝ＢＣＰ：Ｌｉ）となるようにした。
【０１０８】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図８に示す。図８（ａ）は電流密度−輝度特性について、図８（ｂ）は電圧−輝度特性について、図８（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。なお、本実施例においては実施例３における測定結果も併せて図８に示す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図９に、本実施例及び実施例３の素子構造をまとめたものを表３に示す。
【表３】
【０１０９】
本実施例における発光素子は、８．８Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光した。本実施例の発光素子は、実施例３と同様、電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は４．１ｃｄ／Ａで、外部量子効率は９．０％であった。
【０１１０】
以上のことから、電子輸送層及び電子注入層に発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい材料を用いることで、電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。
【０１１１】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。
【０１１２】
なお、実施例３の結果と比較した際、本実施例における発光素子も高い電流効率及び外部量子効率を示すものの、実施例３における発光素子の方がより高い電流効率及び外部量子効率を示すことがわかった。これは、実施例３における発光素子の電子輸送層に本実施例で用いたＢＣＰより三重項励起エネルギーが高いＴＡＺを用いていることに起因すると考えられる。よって、電子輸送層は発光物質である有機金属錯体のより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料であることが好ましいと言える。
【０１１３】
なお、上記のＣＩＥ色度座標は、図１４に示すようにＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例５】
【０１１４】
本実施例では、ホール輸送層を以下のように変えた以外は、実施例３と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、ホール輸送層に発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するＴＣＴＡを用いた。
【０１１５】
ホール輸送層２１２は、ＴＣＴＡを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。
【０１１６】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１０に示す。なお、本実施例においてはホール輸送性材料の違いによる効果をみるため、実施例３における測定結果も併せて図１０に示す。図１０（ａ）は電流密度−輝度特性について、図１０（ｂ）は電圧−輝度特性について、図１０（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１１に、本実施例及び実施例３の素子構造をまとめたものを表４に示す。
【表４】
【０１１７】
本実施例における発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際、９．６Ｖの電圧が必要となり実施例３の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例３の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は５．５ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１２．２％であった。
【０１１８】
これは、本実施例における発光素子のホール輸送層２１２に実施例３で用いたＮＰＢと比較してＨＯＭＯ準位が発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）のＨＯＭＯ準位により近い、ＴＣＴＡを用いたことに起因すると考えられる。
【０１１９】
よって、ホール輸送層に発光物質である有機金属錯体のＨＯＭＯ準位により近いＨＯＭＯ準位を有するホール輸送性材料を用いることにより、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【０１２０】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図１４に示すように、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【０１２１】
本発明の発光素子は、本実施例の構成に限定されるものではなく、他の実施の形態または実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例６】
【０１２２】
本実施例では、発光物質として前述した一般式（６）で表される有機金属錯体の一種である（アセチルアセトナト）ビス［２−（４−フルオロフェニル）−３−メチルキノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）〔略称：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）と示す〕を、電子輸送層としてＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するＢＣＰを、電子注入層としてＡｌｑ及びＬｉからなる混合層を用いた発光素子及びその製造方法について図２を用いて説明する。なお、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）を式（２１）に示す。
【化１１】
【０１２３】
基板１００上に、スパッタリング法を用いてＩＴＳＯを成膜し、第１の電極１０１とした。
【０１２４】
次に、第１の電極１０１が形成された基板１００を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第１の電極１０１が形成された面を下方となるように固定した。
【０１２５】
次に、第１の電極１０１上に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、５０ｎｍの膜厚のホール注入層１１１を形成した。なお、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との蒸着レート比は、ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ）＝４：１となるように調節した。
【０１２６】
次に、ホール注入層１１１上に、ＮＰＢを抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層２１２を形成した。
【０１２７】
次に、ホール輸送層２１２上に、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着により、３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層２１３を形成した。ここで、Ａｌｑ３とＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝Ａｌｑ３：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）はＡｌｑ３から成る層中に分散した状態となる。
【０１２８】
次に、発光層２１３上に、ＢＣＰを抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層２１４を形成した。
【０１２９】
次に、電子輸送層２１４上に、電子注入層２１５をＡｌｑ３とＬｉとを共蒸着することにより、５０ｎｍの膜厚となるように成膜した。ここで、Ａｌｑ３とＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）となるようにした。
【０１３０】
次に、電子注入層２１５上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第２の電極１０３を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。
【０１３１】
本実施例における発光素子に対し、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１５に示す。図１５（ａ）は電流密度−輝度特性について、図１５（ｂ）は電圧−輝度特性について、図１５（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図１５（ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１５（ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１５（ｃ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１６に示す。
【０１３２】
これらの結果から本実施例における発光素子は７．２Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することが分かった。また、本実施例の発光素子は、電流効率及び外部量子効率に優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は３．１ｃｄ／Ａで、外部量子効率は７．４％であった。
【０１３３】
以上のことから、電子注入層にＬｉを導入することで発光層への電子注入量を向上させ、また、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、電流効率及び外部量子効率に優れた発光素子が得られることがわかった。
【０１３４】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例７】
【０１３５】
本実施例では、発光層におけるホスト材料を以下のように変えた以外は、実施例６と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、発光層２１３におけるホスト材料を、発光物質であるＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、なおかつＡｌｑ３より三重項励起エネルギーが大きいＣＢＰを用いた。
【０１３６】
発光層２１３は、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）とＣＢＰとを共蒸着によって３０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、ＣＢＰとＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝ＣＢＰ：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）はＣＢＰから成る層中に分散した状態となる。
【０１３７】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１５に示す。なお、本実施例においてはホスト材料の違いによる効果をみるため、実施例６における測定結果に併せて本実施例の結果を図１５に示している。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１７に、本実施例及び実施例６の素子構造をまとめたものを表５に示す。
【表５】
【０１３８】
本実施例における発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる際、８．０Ｖの電圧が必要となり実施例６の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例６の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は６．７ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１２％であった。
【０１３９】
以上のことから、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体より大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【０１４０】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７０，０．３０）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例８】
【０１４１】
本実施例では、発光物質として前述した一般式（７）で表される有機金属錯体の一種である（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）〔略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ａｃａｃ）と示す〕を用いた以外は実施例７と同様の物質かつ手法を用いて発光素子を作製した。なお、Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を式（２２）に示す。
【化１２】
【０１４２】
本実施例における発光素子に対し、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１８に示す。図１８（ａ）は電流密度−輝度特性について、図１８（ｂ）は電圧−輝度特性について、図１８（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図１８（ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１８（ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１８（ｃ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１９に示す。
【０１４３】
これらの結果から本実施例における発光素子は１０．４Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することが分かった。また、本実施例の発光素子は、電流効率及び外部量子効率に優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は５．３ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１０％であった。
【０１４４】
以上のことから、電子注入層にＬｉを導入することで発光層への電子注入量を向上させ、また、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体より大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、電流効率及び外部量子効率に優れた発光素子が得られることがわかった。
【０１４５】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７０，０．３０）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例９】
【０１４６】
本実施例では、図１２を用いて本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。なお、図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）中Ａ−Ａ’線断面図（Ａ−Ａ’で切断した断面図）である。３００は基板、点線で示された３０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、３０２は画素部、３０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、３０４は封止基板、３０５はシール材であり、シール材３０５で囲まれた内側は、空間３０６になっている。
【０１４７】
なお、３０７は、ソース側駆動回路３０１およびゲート側駆動回路３０３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）３０８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しか図示していないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本発明の発光装置には、発光装置本体だけの場合はもちろん、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。
【０１４８】
次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板３００上には駆動回路部および画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部の一つであるソース側駆動回路３０１と、画素部３０２が示されている。
【０１４９】
なお、ソース側駆動回路３０１はｎチャネル型ＴＦＴ３２３とｐチャネル型ＴＦＴ３２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、ＴＦＴにより構成される駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成してもよい。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示しているが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１５０】
また、画素部３０２はスイッチング用ＴＦＴ３１１と、電流制御用ＴＦＴ３１２と、そのドレインに電気的に接続された第１の電極３１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極３１３の端部を覆って絶縁物３１４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。
【０１５１】
また、後に形成される発光物質を含む層３１６の成膜を良好なものとするため、絶縁物３１４の上端部または下端部が曲率を有する曲面となるように形成することが好ましい。例えば、絶縁物３１４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３１４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３１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。さらには、絶縁物３１４の材料として有機物に限らず無機物が用いることができ、例えば酸化珪素、酸窒化珪素等を用いることができる。
【０１５２】
また、第１の電極３１３上には、発光物質を含む層３１６、および第２の電極３１７がそれぞれ形成されている。
【０１５３】
発光物質を含む層３１６は、蒸着法、または塗布法などによって形成される。発光物質を含む層３１６は、上記実施の形態または実施例に示したように、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを有していれば、その他の層の積層構造については特に限定されず、適宜選択することができる。
【０１５４】
また、陽極として機能する第１の電極３１３、発光物質を含む層３１６、及び陰極として機能する第２の電極３１７は、実施の形態１に記載した各々の材料を適宜選択して用いることができる。
【０１５５】
さらに、シール材３０５で封止基板３０４を基板３００と貼り合わせることにより、基板３００、封止基板３０４、およびシール材３０５で囲まれた空間３０６に第１の電極３１３と発光物質を含む層３１６と第２の電極３１７とを有する発光素子３１８が備えられた構造になっている。なお、空間３０６には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材３０５で充填される構成も含むものとする。
【０１５６】
なお、シール材３０５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３０４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）、マイラー、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。
【０１５７】
高い発光効率かつ優れた色純度を示す本発明の発光素子を用いることで、より多くの色を発光できる色彩豊かな表示装置を得ることができる。
【０１５８】
本形態は実施の形態１及び２、実施例１乃至８のいずれかと適宜組み合わせることが可能である。
【０１５９】
また、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。
【実施例１０】
【０１６０】
本実施例では、本発明の発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について説明する。本発明を適用した発光装置は高い発光効率かつ優れた色純度を示す赤色発光素子を用いているため色彩豊かな発光を可能とすることができる。
【０１６１】
本発明を用いて形成される発光装置を用いて作製された電気器具として、テレビジョン、ビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、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）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話器、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〔具体的にはデジタル多用途ディスク（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。電気器具のいくつかの具体例を図１３により説明する。本発明の発光装置を用いた電気器具はこれら例示の具体例に限定されない。
【０１６２】
図１３（Ａ）は表示装置であり、筐体４００、支持台４０１、表示部４０２、スピーカー部４０３、ビデオ入力端子４０４等を含む。本発明を用いて形成される発光装置をその表示部４０２に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パーソナルコンピューター用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
【０１６３】
表示部４０２には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示装置を得ることができる。
【０１６４】
図１３（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体５００、筐体５０１、表示部５０２、キーボード５０３、外部接続ポート５０４、ポインティングマウス５０５等を含む。
【０１６５】
表示部５０２には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かに表示することができるパーソナルコンピューターを得ることができる。
【０１６６】
図１３（Ｃ）はビデオカメラであり、本体６００、表示部６０１、筐体６０２、外部接続ポート６０３、リモコン受信部６０４、受像部６０５、バッテリー６０６、音声入力部６０７、操作キー６０８、接眼部６０９等を含む。
【０１６７】
表示部６０１には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示部を有するビデオカメラを得ることができる。
【０１６８】
また、図１３（Ｄ）は携帯電話機であり、本体７００、筐体７０１、表示部７０２、音声入力部７０３、音声出力部７０４、操作キー７０５、外部接続ポート７０６、アンテナ７０７等を含む。
【０１６９】
表示部７０２には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示部を有する携帯電話機を得ることができる。
【０１７０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の表示装置に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態１及び２並びに実施例１乃至９のいずれかの構成と適宜組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の発光素子の素子構造を説明する図
【図２】本発明の発光素子の素子構造を説明する図
【図３】実施例１で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図４】実施例２で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図５】実施例２で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図６】実施例３で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図７】実施例３で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図８】実施例４で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図９】実施例４で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１０】実施例５で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図１１】実施例５で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１２】本発明の発光素子を用いた表示装置の図
【図１３】本発明の発光素子を用いた電子機器の図
【図１４】本発明の発光素子とＮＴＳＣ規格とを比較した図
【図１５】実施例６及び７で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図１６】実施例６で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１７】実施例７で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１８】実施例８で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図１９】実施例８で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【符号の説明】
【０１７２】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 発光物質を含む層
１０３ 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
２０２ 発光物質を含む層
２１２ ホール輸送層
２１３ 発光層
２１４ 電子輸送層
２１５ 電子注入層
３００ 基板
３０１ ソース側駆動回路部
３０２ 画素部
３０３ ゲート側駆動回路部
３０４ 封止基板
３０５ シール材
３０６ 空間
３０７ 配線
３０８ ＦＰＣ
３１１ スイッチング用ＴＦＴ
３１２ 電流制御用ＴＦＴ
３１３ 第１の電極
３１４ 絶縁物
３１６ 発光物質を含む層
３１７ 第２の電極
３１８ 発光素子
３２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
３２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
４００ 筐体
４０１ 支持台
４０２ 表示部
４０３ スピーカー部
４０４ ビデオ入力端子
５００ 本体
５０１ 筐体
５０２ 表示部
５０３ キーボード
５０４ 外部接続ポート
５０５ ポインティングマウス
６００ 本体
６０１ 表示部
６０２ 筐体
６０３ 外部接続ポート
６０４ リモコン受信部
６０５ 受像部
６０６ バッテリー
６０７ 音声入力部
６０８ 操作キー
６０９ 接眼部
７００ 本体
７０１ 筐体
７０２ 表示部
７０３ 音声入力部
７０４ 音声出力部
７０５ 操作キー
７０６ 外部接続ポート
７０７ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体、その有機金属錯体を用いた発光素子及びその発光素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機化合物を用いた発光素子は、電界を加えることで有機化合物を含む層または有機化合物膜が発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物膜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及び陽極から注入されたホールが有機化合物膜中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戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
【０００３】
このような発光素子において、通常、有機化合物膜は１μｍを下回るほどの薄膜で形成される。また、このような発光素子は、有機化合物膜そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。従って、このような発光素子は極めて薄型、軽量に作製できることが大きな利点である。また、例えば１００〜２００ｎｍ程度の有機化合物膜において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物膜のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもおおよそマイクロ秒以内で発光に至る。従って、非常に応答速度が速いことも特長の１つである。さらに、このような発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物膜の厚みを１００ｎｍ程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物膜に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造（ここでは２層構造）を導入することによって、５．５Ｖで１００ｃｄ／ｍ２の十分な輝度が達成されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
有機化合物を用いた発光素子は、上述したように薄型、軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの素子特性に加え、その発光色のバリエーションに富んでいることも大きな利点の１つと言える。その要因は、有機化合物自体の多様性である。すなわち、分子設計（例えば置換基の導入）等により様々な発光色の材料を開発できるという柔軟性が色彩の豊かさを生んでいる。この色彩の豊かさを活かした発光素子の最も大きな応用分野は、フルカラーのフラットパネルディスプレイであると言える。なぜなら、赤色、緑色、青色という光の三原色を発光できる有機化合物は多数存在するため、それらをパターニングすることによって、容易にフルカラー化が達成できるからである。
【０００５】
上述したような、薄型、軽量、高速応答性、直流低電圧駆動といった素子特性も、フラットパネルディスプレイにふさわしい特性と言える。しかし、近年、さらなる発光効率を上げる試みとして、蛍光材料ではなく燐光材料を用いることが挙げられている。有機化合物を用いた発光素子においては、分子励起子が基底状態に戻る際に発光するが、その発光には励起一重項状態（Ｓ＊）からの発光（蛍光）と励起三重項状態（Ｔ＊）からの発光（燐光）が可能であり、蛍光材料を用いた場合はＳ＊からの発光（蛍光）のみが寄与する。
【０００６】
しかしながら、発光素子におけるＳ＊とＴ＊の統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている（例えば、非特許文献２参照）。従って、蛍光材料を用いた発光素子における内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であることを根拠に２５％とされている。言い換えれば、蛍光材料を用いた発光素子の場合、注入したキャリアのうち少なくとも７５％は無駄に浪費されるのである。
【０００７】
逆に言えば、Ｔ＊からの発光、すなわち燐光を利用できれば発光効率は向上する（単純には３〜４倍）と考えられるが、一般的な有機化合物は室温において、Ｔ＊からの発光（燐光）は観測されず、通常はＳ＊からの発光（蛍光）のみが観測される。ところが、近年、Ｔ＊から基底状態に戻る際に放出されるエネルギー（以下、「三重項励起エネルギー」と言う。）を発光に変換できる発光素子が相次いで発表され、その発光効率の高さが注目されている（例えば、非特許文献３参照）。
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タン、外１名、アプライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、ｖｏｌ．５１、Ｎｏ．１２、９１３−９１５（１９８７）
【非特許文献２】筒井哲夫、「応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会・第３回講習会テキスト」、Ｐ．３１（１９９３）
【非特許文献３】Ｊ．デュアン、他２名、アドバンス マテリアルズ（２００３）、１５、Ｎｏ．３、ＦＥＢ５、ｐ．２２４−２２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記文献３では、配位子にジベンゾ［ｆ、ｈ］キノキサリン誘導体を用いたイリジウム錯体を合成し、これを発光素子における発光物質として用いている。得られた発光素子は高い発光効率であるものの、発光色はオレンジ−レッドを示し、色純度の良い赤色発光は実現されていない。
【０００９】
本発明では、励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体を用いた発光素子において、高い発光効率かつ優れた色純度を示す赤色発光素子を提供することを課題とする。また、色純度に優れた赤色発光素子を用いることでより多くの色を発光できる色彩豊かな発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を講じる。
【００１１】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化１】
【００１２】
式（１）中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ａｒはアリール基または複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ａｒは、特に電子吸引性置換基を有するアリール基または電子吸引性置換基を有する複素環基であることが好ましい。Ａｒが、電子吸引性置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基であることによって発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１３】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（２）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化２】
【００１４】
式（２）中、Ｒ１〜Ｒ９は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９のいずれか１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ｒ６〜Ｒ９のいずれかが電子吸引性の置換基を有する基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１５】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（３）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化３】
【００１６】
式（３）中、Ｒ２〜Ｒ１４は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１７】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（４）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化４】
【００１８】
式（４）中、Ｒ１５およびＲ１６は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。Ｒ１６は電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００１９】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（５）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化５】
【００２０】
式（５）中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ａｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはモノアニオン性の配位子を表す。Ａｒが、電子吸引性置換基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００２１】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（６）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化６】
【００２２】
式（６）中、Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｒ６〜Ｒ９は、それぞれ、水素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表し、少なくとも１つは電子吸引性置換基であることが好ましい。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。またＬは、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、のいずれかを表す。Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つが電子吸引性置換基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
ただし、上記一般式（６）で表される有機金属錯体のうち、Ｒ１〜Ｒ９が水素で且つアニオン性の配位子Ｌがアセチルアセトンアニオンである場合、またはＲ６〜Ｒ９の少なくとも１つが電子吸引性置換基を有しない場合は除く。
【００２３】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（７）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化７】
【００２４】
式（７）中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。ここで、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つが電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００２５】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、前記発光層は下記一般式（８）で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
【化８】
【００２６】
式（８）中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。ここで、Ｒ１６が電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
【００２７】
また、前記アニオン性の配位子Ｌが、下記式（９）〜（１５）のいずれかで表される配位子であることを特徴としても良い。
【化９】
【００２８】
前記アニオン性の配位子Ｌが、ベータジケトン構造を有するアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するアニオン性の二座配位子またはフェノ−ル性水酸基を有するアニオン性の二座配位子であることを特徴としても良い。
【００２９】
前記電子供与性を示す物質は仕事関数が小さい金属であることを特徴としても良い。
【００３０】
前記金属をＬｉ、Ｍｇ、Ｃｓのいずれか一であることを特徴としても良い。
【００３１】
前記発光素子は、電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴としても良い。
【００３２】
また、前記発光素子は、外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴としても良い。
【００３３】
前記電子輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴としても良い。
【００３４】
前記ホール輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴としても良い。
【００３５】
前記発光層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有するホスト材料を有することを特徴としても良い。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、高い発光効率かつ優れた色純度を示す発光素子を得ることができる。また、色純度に優れた発光素子を用いることで、より多くの色を発光できる色彩豊かな発光装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。
【００３８】
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一形態について図１を用いて説明する。図１に示すように、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に発光物質を含む層１０２が形成され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。なお、発光物質を含む層１０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態１ではホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、及び電子注入層１１５を有する。これらの層は、蒸着法や塗布法で形成することができる。
【００３９】
基板１００に用いる材料としては、例えば石英、ガラス、プラスチック、可撓性基板などを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。なお、本実施の形態１における第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
【００４０】
第１の電極１０１を形成する陽極材料としては、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、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯに酸化珪素を含有させたＩＴＳＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０［ｗｔ％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したターゲットを用いて形成されるＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）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（ＴｉＮ）等を挙げることができる。
【００４１】
一方、第２の電極１０３を形成する物質としては、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、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属またはマグネシウム（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、及びこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０３と発光層１１３との間に、電子を注入する機能に優れた層を、当該第２の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯやＩＴＳＯ等の第１の電極１０１の材料として挙げた材料も含めた様々な導電性材料を第２の電極１０３として用いることができる。
【００４２】
第１の電極１０１及び第２の電極１０３は、それぞれ上述した陽極材料もしくは陰極材料を蒸着法、スパッタリング法等により成膜し形成する。なお、膜厚は、１０〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００４３】
また、本発明の発光素子において、発光層におけるキャリアの再結合によって生じる光は、第１の電極１０１または第２の電極１０３の一方、または両方から外部に射出される構成となる。たとえば、第１の電極１０１から光を射出させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成することとし、第２の電極１０３側から光を射出させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成することとする。
【００４４】
発光物質を含む層１０２は、本実施の形態１ではホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、及び電子注入層１１５を順に積層して形成する。
【００４５】
ホール注入層１１１は、第１の電極１０１と接して設けられる。なお、ホール注入層１１１は、第１の電極１０１からホールを受け取ることができ、ホール輸送層１１２へホールを注入できる材料を用いて形成する。例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２−Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）等のフタロシアニン系の化合物や、４，４’−ビス〔Ｎ−（４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）や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）等の芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環ー窒素の結合を有する）の化合物などを用いることができる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）等の導電性無機化合物（半導体を含む）を用いることができる。さらに、それら導電性無機化合物と上記または下記に示すような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることができる。この混合物は共蒸着などの手法により形成することができる。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【００４６】
ホール輸送層１１２は、ホールを輸送することができる材料を用いて形成する。具体的には、芳香族アミン系の化合物を用いて形成することが好ましく、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ〕−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ〕−ビフェニル（略称：ＮＰＢ）の他、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）、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）や上述したＭＴＤＡＴＡなどのスターバースト型芳香族アミン化合物などを用いて形成することができる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）等の導電性無機化合物（半導体を含む）と、上記のような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることもできる。
【００４７】
発光層１１３は、前述した一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中の少なくとも１つの有機金属錯体と、ホスト材料とを共蒸着により形成する。
【００４８】
前記一般式（１）〜（８）に記載されている置換基Ｒ１〜Ｒ１６の具体例を挙げると以下のとおりである。アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル基、メタクリロイル基等が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基，ｉｓｏ−プロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、オクチル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、４−メチルフェニル基、４−エチルフェニル基等が挙げられる。複素環基としては、ピリジル基、ビピリジル基、メチルピリジル基等が挙げられる。電子吸引性の置換基としては、フルオロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基等が挙げられる。
【００４９】
また、第９族元素または第１０族元素の具体例としては、イリジウム、白金などが挙げられる。ただし、これら例示の元素に限定されるものではない。
【００５０】
配位子Ｌはベータジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するモノアニオン性の二座配位子、フェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座配位子のいずれかである。その具体例としては前記式（９）〜（１５）で表されるアニオンが挙げられる。これら配位子は、配位能力が高く、また安価に入手することができるため、有効である。
【００５１】
このような一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体は、有機−金属結合によってホールを受け取りやすくなっていることに加え、キノキサリン骨格によって電子をも受け取りやすくなっているため、効果的にキャリアをトラップできるという利点がある。
【００５２】
さらに、電子吸引性置換基が、ハロゲン基、ハロアルキル基、シアノ基のいずれかであることが好ましい。これにより、これらの有機金属錯体の色度及び量子効率が向上する。また、ハロゲン基の中でも特にフルオロ基が好ましく、ハロアルキル基の中でも特にトリフルオロメチル基が好ましい。これにより、電子のトラップ性もさらによくなる。
【００５３】
また、ホスト材料としては、前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中から選ばれる少なくとも１つの有機金属錯体よりエネルギーギャップが大きい物質を用いることが好ましい。なお、エネルギーギャップとは最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位と最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ：Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位とのエネルギー差をいう。
【００５４】
ホスト材料として用いることのできる物質の具体例としては、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）や上述したＮＰＢやＴＰＤ等の芳香族アミン化合物や、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（略称：Ｇａｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）等の金属錯体等もあげることができる。これらＡｌｑ３、Ｇａｑ３、Ａｌｍｑ３は電子輸送性の金属錯体の具体例として挙げられる。
【００５５】
電子輸送層１１４は、陰極として機能する電極側から発光物質を含む層に注入された電子を発光層の方へ輸送できる材料を用いて形成することが好ましい。このような材料の具体例としては、Ａｌｑ３、Ｇａｑ３、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）などの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や、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）が挙げられる。このほか、ビス〔２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト〕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等も電子輸送層１１４を形成する材料として用いることができる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス〔５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル〕ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）の他、チタン酸化物等の無機物を用いてもよい。
【００５６】
電子注入層１１５は、上述した電子輸送性材料のいずれかと、当該電子輸送材料のいずれかに対して電子供与性を示す物質とを混合した層を用いて形成する。電子供与性を示す物質として、例えば仕事関数の小さい金属が挙げられる。具体的にはアルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、特にＬｉ、Ｍｇ、Ｃｓが好ましい。なお、このような電子注入層１１５は、共蒸着などの手法により形成することができる。
【００５７】
本発明の発光素子において、電子注入層に有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを混合することで、発光層への電子注入量を向上させた結果、電子輸送層へのホールの突き抜けが抑制され、発光物質として用いた有機金属錯体をより効率良く発光させることができる。
【００５８】
なお、本発明の発光素子の層構造は、上記に記載したものに限定されず、陰極として機能する電極から順に作製してもよい。
【００５９】
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一形態について図２を用いて説明する。図２に示すように、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に発光物質を含む層２０２が形成され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。なお、実施の形態１との違いは、ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に、発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる点である。実施の形態１と同様のものに関しては、共通の符号を用いて示し、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態における第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
【００６０】
発光物質を含む層２０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態では、ホール注入層１１１、ホール輸送層２１２、発光層２１３、電子輸送層２１４、及び電子注入層２１５を順に積層して形成される。これらの層は、蒸着法や塗布法で形成することができる。
【００６１】
第１の電極１０１、第２の電極１０３、ホール注入層１１１の材料及び作製方法は、実施の形態１における第１の電極、第２の電極及びホール注入層に関する説明を参照することができる。なお、発光物質においても、実施の形態１と同様、上述した一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表されるいずれかの有機金属錯体を用いる。
【００６２】
ホール輸送層２１２は、ホールを輸送することができ、かつ発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態１と同様に芳香族アミン化合物の他、スターバースト型芳香族アミン化合物などを用いて形成することができる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）等の導電性無機化合物（半導体を含む）と上記のような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることもできる。例えば、発光層のホスト材料にＡｌｑやＣＢＰを用いた場合は、より三重項励起エネルギーが大きいＮＰＢやＴＣＴＡが好ましい。
【００６３】
発光層２１３は、上述した一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中の少なくとも１つの有機金属錯体と、ホスト材料とを共蒸着により形成する。ホスト材料としては、一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体の中から選ばれる少なくとも１つの有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態１と同様にＮＰＢやＴＰＤ等の芳香族アミン化合物やＡｌｑ３、Ｇａｑ３、Ａｌｍｑ３等の金属錯体等もホスト材料として用いることができる。
【００６４】
電子輸送層２１４は、陰極として機能する電極側から発光物質を含む層に注入された電子を発光層の方へ輸送でき、かつ発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態１と同様に、Ａｌｑ３、Ｇａｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２などの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やＢＡｌｑが挙げられる。このほか、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、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等も電子輸送層２１４を形成する材料として用いることができる。また、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰの他、チタン酸化物等の無機物を用いてもよい。
【００６５】
電子注入層２１５は、実施の形態１に記載した電子注入層１１５と同様に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す物質とを混合した層を用いることが好ましい。また、実施の形態１に記載した電子輸送層１１４と同様の材料を用いることもできる。その他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物の超薄膜を用いても良い。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ））や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。
【００６６】
本発明の発光素子において、ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に用いる材料が発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有することを特徴とすることで、電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。具体的には、電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上もしくは外部量子効率５％以上が可能となる。また、色純度も良好であり、ＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３となり、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）規格を超えることが可能となる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、ホール輸送層２１２、発光層２１３に含まれるホスト及び電子輸送層２１４に、発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる場合について示したが、上記３層のうちのいずれか１層でも２層でも上記と同様の効果を得ることができる。
【実施例１】
【００６８】
本実施例では、発光物質として前述した一般式（７）で表される有機金属錯体、ビス｛２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト｝アセチルアセトナト イリジウム（ＩＩＩ）〔略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）と示す〕を、電子注入層としてＡｌｑ及びＬｉからなる混合層を用いた発光素子及びその製造方法について図１を用いて説明する。なお、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を式（１６）に示す。
【化１０】
【００６９】
基板１００上に、スパッタリング法を用いてＩＴＳＯを成膜し、第１の電極１０１とした。
【００７０】
次に、第１の電極１０１が形成された基板１００を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第１の電極１０１が形成された面を下方となるように固定した。
【００７１】
次に、第１の電極１０１上に、ＤＮＴＰＤを抵抗加熱による蒸着法を用いて５０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール注入層１１１を形成した。
【００７２】
次に、ホール注入層１１１上に、ＮＰＢを抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層１１２を形成した。
【００７３】
次に、ホール輸送層１１２上に、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着により、３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層１１３を形成した。ここで、Ａｌｑ３とＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝Ａｌｑ３：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）はＡｌｑ３から成る層中に分散した状態となる。
【００７４】
次に、発光層１１３上に、Ａｌｑ３を抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層１１４を形成した。
【００７５】
次に、電子輸送層１１４上に、電子注入層１１５をＡｌｑ３とＬｉとを共蒸着することにより、５０ｎｍの膜厚となるように成膜した。ここで、Ａｌｑ３とＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）となるようにした。
【００７６】
次に、電子注入層１１５上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第２の電極１０３を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。
【００７７】
（比較例１）
本実施例における発光素子の比較例として、Ｌｉが導入されていない電子注入層を有する発光素子を作製した。本比較例では、電子注入層１１５をＡｌｑ３のみとし、さらに電子注入層１１５と第２の電極１０３の間に電子を注入する機能に優れた層を１ｎｍの厚みで設けた。なお、それ以外は、実施例１と同様の物質かつ手法を用いて作製した。
【００７８】
具体的には、第１の電極１０１上に、ホール注入層１１１であるＤＮＴＰＤを５０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層１１２としてＮＰＢを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層１１３として、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着によって、３０ｎｍの膜厚となるように成膜した。発光層１１３上に電子輸送層１１４及び電子注入層１１５としてＡｌｑ３を抵抗加熱による蒸着法を用いて両層合わせて６０ｎｍの膜厚となるように成膜した。さらに、電子注入層１１５上に電子を注入する機能に優れたＣａＦ２を抵抗加熱による蒸着法を用いて１ｎｍの膜厚となるように成膜した。なお、本実施例と比較例１における発光素子の膜厚の差は、１ｎｍである。
【００７９】
本実施例及び比較例１における発光素子の発光スペクトルを図３に示す。比較例の発光素子では、５２５ｎｍ付近にブロードなピークが観察されたのに対し、本実施例の発光素子においては抑制できることがわかった。なお、５２５ｎｍ付近のピークは、緑色を示し、Ａｌｑ３に起因するものだと考えられる。
【００８０】
本発明で用いた有機金属錯体は電子トラップ性が強いため、発光領域は発光層と電子輸送層の界面付近となる。したがって、素子に注入される電子の量が少ないと、ホールが電子輸送層にまで達してしまい、比較例１のように電子輸送層のＡｌｑ３が発光してしまう。本実施例においては、電子注入層にＬｉを導入することで、発光層への電子注入量を向上させた結果、電子輸送層へのホールの突き抜けによるＡｌｑ３の緑色発光が抑制され、発光物質として用いたＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）がより効率良く発光できたと考えられる。
【００８１】
以上のことから、本発明の発光素子は高い発光効率を示す良好な素子であると言える。
【実施例２】
【００８２】
本実施例では、発光物質にＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を、電子輸送層にＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するＴＡＺを用いた発光素子について図２を用いて説明する。
【００８３】
基板１００上に、スパッタリング法を用いてＩＴＳＯを成膜し、第１の電極１０１を形成した。
【００８４】
次に、第１の電極１０１が形成された基板１００を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第１の電極１０１が形成された面を下方となるように固定した。
【００８５】
次に、第１の電極１０１上に、ＤＮＴＰＤを抵抗加熱による蒸着法を用いて４０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール注入層１１１を形成した。
【００８６】
次に、ホール注入層１１１上に、ＮＰＢを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層２１２を形成した。
【００８７】
次に、ホール輸送層２１２上に、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着によって、３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層２１３を形成した。ここで、Ａｌｑ３とＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝Ａｌｑ３：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）はＡｌｑ３から成る層中に分散した状態となる。
【００８８】
次に、発光層２１３上に、ＴＡＺを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層２１４を形成した。
【００８９】
次に、電子輸送層２１４上に、電子注入層２１５をＴＡＺとＬｉとを共蒸着することにより、４０ｎｍの膜厚となるように成膜した。ここで、ＴＡＺとＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝ＴＡＺ：Ｌｉ）となるようにした。
【００９０】
次に、電子注入層２１５上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第２の電極１０３を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。
【００９１】
（比較例２）
本実施例における電子輸送層２１４及び電子注入層２１５はそれぞれＴＡＺ、ＴＡＺ：Ｌｉであるのに対し、比較例２ではＴＡＺの代わりにＴＡＺより三重項励起エネルギーが低いＡｌｑ３を用い、電子輸送層２１４及び電子注入層２１５をそれぞれＡｌｑ３、Ａｌｑ３：Ｌｉとした。その他の構成は、実施例２と同様の物質かつ手法を用いて作製した。また、本実施例及び比較例２の素子構造をまとめたものを表１に示す。
【表１】
【００９２】
本実施例及び比較例２における発光素子に対し、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図４に示す。図４（ａ）は電流密度−輝度特性について、図４（ｂ）は電圧−輝度特性について、図４（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図４（ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図４（ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図４（ｃ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。
【００９３】
これらの結果から比較例２における発光素子は８．０Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光するのに対し、本実施例における発光素子では７．４Ｖであることが分かった。また、本実施例の発光素子は、比較例２の発光素子より電流効率及び外部量子効率に優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は２．３ｃｄ／Ａで、外部量子効率は６．７％であった。なお、外部量子効率とは、発光素子に注入する電子数に対して素子外部に放射されるフォトンの数を割合で示したものである。そのため、単位面積あたりのフォトンの数をＮｐ、単位面積あたりの電子数をＮｅとすると、以下の式（１７）で表すことができる。
【数１】
【００９４】
Ｎｐは、Ｌを輝度（ｃｄ／ｍ２）、λを波長（ｎｍ）、Ｉ（λ）を規格化した発光スペクトル（各波長における規格化発光強度）、Ｋ（λ）を標準比視感度曲線、ｃを光速、ｈをプランク定数とすると、以下の式（１８）で表すことができる。
【数２】
【００９５】
また、Ｎｅは、Ｊは電流密度（Ａ／ｍ２）、ｅは素電荷量（Ｃ）とすると、以下の式（１９）で表すことができる。
【数３】
【００９６】
式（１７）〜（１９）より以下の式（２０）を導くことができる。
【数４】
【００９７】
よって、上記の測定より得られた電流効率及び図５に示す発光スペクトルより、外部量子効率は６．７％と算出した。
【００９８】
以上のことから、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【００９９】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図１４に示すように、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例３】
【０１００】
本実施例では、発光層におけるホスト材料を以下のように変えた以外は、実施例２と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、発光層２１３におけるホスト材料を、発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、なおかつＡｌｑ３より三重項励起エネルギーが大きいＣＢＰを用いた。
【０１０１】
発光層２１３は、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）とＣＢＰとを共蒸着によって３０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、ＣＢＰとＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝ＣＢＰ：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）はＣＢＰから成る層中に分散した状態となる。
【０１０２】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図６に示す。なお、本実施例においてはホスト材料の違いによる効果をみるため、実施例２における測定結果も併せて図６に示す。図６（ａ）は電流密度−輝度特性について、図６（ｂ）は電圧−輝度特性について、図６（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図７に、本実施例及び実施例２の素子構造をまとめたものを表２に示す。
【表２】
【０１０３】
本実施例における発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる際、８．２Ｖの電圧が必要となり実施例２の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例２の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は４．９ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１０．９％であった。
【０１０４】
以上のことから、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体のより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【０１０５】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図１４に示すように、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例４】
【０１０６】
本実施例では、電子輸送層及び電子注入層を以下のように変えた以外は、実施例３と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、電子輸送層及び電子注入層に発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きいＢＣＰを有する。
【０１０７】
また、電子輸送層２１４は、ＢＣＰを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。また、電子注入層２１５は、ＢＣＰとＬｉとを共蒸着することにより、４０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、ＢＣＰとＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝ＢＣＰ：Ｌｉ）となるようにした。
【０１０８】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図８に示す。図８（ａ）は電流密度−輝度特性について、図８（ｂ）は電圧−輝度特性について、図８（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。なお、本実施例においては実施例３における測定結果も併せて図８に示す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図９に、本実施例及び実施例３の素子構造をまとめたものを表３に示す。
【表３】
【０１０９】
本実施例における発光素子は、８．８Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光した。本実施例の発光素子は、実施例３と同様、電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は４．１ｃｄ／Ａで、外部量子効率は９．０％であった。
【０１１０】
以上のことから、電子輸送層及び電子注入層に発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい材料を用いることで、電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。
【０１１１】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。
【０１１２】
なお、実施例３の結果と比較した際、本実施例における発光素子も高い電流効率及び外部量子効率を示すものの、実施例３における発光素子の方がより高い電流効率及び外部量子効率を示すことがわかった。これは、実施例３における発光素子の電子輸送層に本実施例で用いたＢＣＰより三重項励起エネルギーが高いＴＡＺを用いていることに起因すると考えられる。よって、電子輸送層は発光物質である有機金属錯体のより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料であることが好ましいと言える。
【０１１３】
なお、上記のＣＩＥ色度座標は、図１４に示すようにＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例５】
【０１１４】
本実施例では、ホール輸送層を以下のように変えた以外は、実施例３と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、ホール輸送層に発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するＴＣＴＡを用いた。
【０１１５】
ホール輸送層２１２は、ＴＣＴＡを抵抗加熱による蒸着法を用いて２０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。
【０１１６】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１０に示す。なお、本実施例においてはホール輸送性材料の違いによる効果をみるため、実施例３における測定結果も併せて図１０に示す。図１０（ａ）は電流密度−輝度特性について、図１０（ｂ）は電圧−輝度特性について、図１０（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１１に、本実施例及び実施例３の素子構造をまとめたものを表４に示す。
【表４】
【０１１７】
本実施例における発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際、９．６Ｖの電圧が必要となり実施例３の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例３の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は５．５ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１２．２％であった。
【０１１８】
これは、本実施例における発光素子のホール輸送層２１２に実施例３で用いたＮＰＢと比較してＨＯＭＯ準位が発光物質であるＩｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）のＨＯＭＯ準位により近い、ＴＣＴＡを用いたことに起因すると考えられる。
【０１１９】
よって、ホール輸送層に発光物質である有機金属錯体のＨＯＭＯ準位により近いＨＯＭＯ準位を有するホール輸送性材料を用いることにより、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【０１２０】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図１４に示すように、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【０１２１】
本発明の発光素子は、本実施例の構成に限定されるものではなく、他の実施の形態または実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例６】
【０１２２】
本実施例では、発光物質として前述した一般式（６）で表される有機金属錯体の一種である（アセチルアセトナト）ビス［２−（４−フルオロフェニル）−３−メチルキノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）〔略称：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）と示す〕を、電子輸送層としてＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するＢＣＰを、電子注入層としてＡｌｑ及びＬｉからなる混合層を用いた発光素子及びその製造方法について図２を用いて説明する。なお、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）を式（２１）に示す。
【化１１】
【０１２３】
基板１００上に、スパッタリング法を用いてＩＴＳＯを成膜し、第１の電極１０１とした。
【０１２４】
次に、第１の電極１０１が形成された基板１００を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第１の電極１０１が形成された面を下方となるように固定した。
【０１２５】
次に、第１の電極１０１上に、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、５０ｎｍの膜厚のホール注入層１１１を形成した。なお、ＮＰＢと酸化モリブデン（ＶＩ）との蒸着レート比は、ＮＰＢ：酸化モリブデン（ＶＩ）＝４：１となるように調節した。
【０１２６】
次に、ホール注入層１１１上に、ＮＰＢを抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層２１２を形成した。
【０１２７】
次に、ホール輸送層２１２上に、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）とＡｌｑ３とを共蒸着により、３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、発光層２１３を形成した。ここで、Ａｌｑ３とＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝Ａｌｑ３：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）はＡｌｑ３から成る層中に分散した状態となる。
【０１２８】
次に、発光層２１３上に、ＢＣＰを抵抗加熱による蒸着法を用いて１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、電子輸送層２１４を形成した。
【０１２９】
次に、電子輸送層２１４上に、電子注入層２１５をＡｌｑ３とＬｉとを共蒸着することにより、５０ｎｍの膜厚となるように成膜した。ここで、Ａｌｑ３とＬｉとの質量比は、１：０．０１（＝Ａｌｑ３：Ｌｉ）となるようにした。
【０１３０】
次に、電子注入層２１５上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第２の電極１０３を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。
【０１３１】
本実施例における発光素子に対し、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１５に示す。図１５（ａ）は電流密度−輝度特性について、図１５（ｂ）は電圧−輝度特性について、図１５（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図１５（ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１５（ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１５（ｃ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１６に示す。
【０１３２】
これらの結果から本実施例における発光素子は７．２Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することが分かった。また、本実施例の発光素子は、電流効率及び外部量子効率に優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は３．１ｃｄ／Ａで、外部量子効率は７．４％であった。
【０１３３】
以上のことから、電子注入層にＬｉを導入することで発光層への電子注入量を向上させ、また、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、電流効率及び外部量子効率に優れた発光素子が得られることがわかった。
【０１３４】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７１，０．２９）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例７】
【０１３５】
本実施例では、発光層におけるホスト材料を以下のように変えた以外は、実施例６と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、発光層２１３におけるホスト材料を、発光物質であるＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、なおかつＡｌｑ３より三重項励起エネルギーが大きいＣＢＰを用いた。
【０１３６】
発光層２１３は、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）とＣＢＰとを共蒸着によって３０ｎｍの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、ＣＢＰとＩｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）との質量比は、１：０．０８（＝ＣＢＰ：Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ））となるようにした。これによって、Ｉｒ（ＭＦｐｑ）２（ａｃａｃ）はＣＢＰから成る層中に分散した状態となる。
【０１３７】
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１５に示す。なお、本実施例においてはホスト材料の違いによる効果をみるため、実施例６における測定結果に併せて本実施例の結果を図１５に示している。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１７に、本実施例及び実施例６の素子構造をまとめたものを表５に示す。
【表５】
【０１３８】
本実施例における発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光させる際、８．０Ｖの電圧が必要となり実施例６の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例６の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は６．７ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１２％であった。
【０１３９】
以上のことから、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体より大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。
【０１４０】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７０，０．３０）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例８】
【０１４１】
本実施例では、発光物質として前述した一般式（７）で表される有機金属錯体の一種である（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−トリフルオロメチルフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）〔略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ａｃａｃ）と示す〕を用いた以外は実施例７と同様の物質かつ手法を用いて発光素子を作製した。なお、Ｉｒ（ＣＦ３ｄｐｑ）２（ａｃａｃ）を式（２２）に示す。
【化１２】
【０１４２】
本実施例における発光素子に対し、第２の電極１０３の電位よりも第１の電極１０１の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温（２５℃）になるように保った状態でおこなった。結果を図１８に示す。図１８（ａ）は電流密度−輝度特性について、図１８（ｂ）は電圧−輝度特性について、図１８（ｃ）は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図１８（ａ）において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１８（ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。図１８（ｃ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表し、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図１９に示す。
【０１４３】
これらの結果から本実施例における発光素子は１０．４Ｖの電圧を印加したとき、５００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光することが分かった。また、本実施例の発光素子は、電流効率及び外部量子効率に優れており、５００ｃｄ／ｍ２における電流効率は５．３ｃｄ／Ａで、外部量子効率は１０％であった。
【０１４４】
以上のことから、電子注入層にＬｉを導入することで発光層への電子注入量を向上させ、また、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体より大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、電流効率及び外部量子効率に優れた発光素子が得られることがわかった。
【０１４５】
また、本実施例における発光素子は、ＣＩＥ色度座標が（Ｘ，Ｙ）＝（０．７０，０．３０）であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、このＣＩＥ色度座標は、ＮＴＳＣ規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。
【実施例９】
【０１４６】
本実施例では、図１２を用いて本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。なお、図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）中Ａ−Ａ’線断面図（Ａ−Ａ’で切断した断面図）である。３００は基板、点線で示された３０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、３０２は画素部、３０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、３０４は封止基板、３０５はシール材であり、シール材３０５で囲まれた内側は、空間３０６になっている。
【０１４７】
なお、３０７は、ソース側駆動回路３０１およびゲート側駆動回路３０３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）３０８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しか図示していないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本発明の発光装置には、発光装置本体だけの場合はもちろん、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。
【０１４８】
次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板３００上には駆動回路部および画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部の一つであるソース側駆動回路３０１と、画素部３０２が示されている。
【０１４９】
なお、ソース側駆動回路３０１はｎチャネル型ＴＦＴ３２３とｐチャネル型ＴＦＴ３２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、ＴＦＴにより構成される駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成してもよい。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示しているが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１５０】
また、画素部３０２はスイッチング用ＴＦＴ３１１と、電流制御用ＴＦＴ３１２と、そのドレインに電気的に接続された第１の電極３１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極３１３の端部を覆って絶縁物３１４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。
【０１５１】
また、後に形成される発光物質を含む層３１６の成膜を良好なものとするため、絶縁物３１４の上端部または下端部が曲率を有する曲面となるように形成することが好ましい。例えば、絶縁物３１４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３１４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３１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。さらには、絶縁物３１４の材料として有機物に限らず無機物が用いることができ、例えば酸化珪素、酸窒化珪素等を用いることができる。
【０１５２】
また、第１の電極３１３上には、発光物質を含む層３１６、および第２の電極３１７がそれぞれ形成されている。
【０１５３】
発光物質を含む層３１６は、蒸着法、または塗布法などによって形成される。発光物質を含む層３１６は、上記実施の形態または実施例に示したように、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを有していれば、その他の層の積層構造については特に限定されず、適宜選択することができる。
【０１５４】
また、陽極として機能する第１の電極３１３、発光物質を含む層３１６、及び陰極として機能する第２の電極３１７は、実施の形態１に記載した各々の材料を適宜選択して用いることができる。
【０１５５】
さらに、シール材３０５で封止基板３０４を基板３００と貼り合わせることにより、基板３００、封止基板３０４、およびシール材３０５で囲まれた空間３０６に第１の電極３１３と発光物質を含む層３１６と第２の電極３１７とを有する発光素子３１８が備えられた構造になっている。なお、空間３０６には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材３０５で充填される構成も含むものとする。
【０１５６】
なお、シール材３０５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３０４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）、マイラー、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。
【０１５７】
高い発光効率かつ優れた色純度を示す本発明の発光素子を用いることで、より多くの色を発光できる色彩豊かな表示装置を得ることができる。
【０１５８】
本形態は実施の形態１及び２、実施例１乃至８のいずれかと適宜組み合わせることが可能である。
【０１５９】
また、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。
【実施例１０】
【０１６０】
本実施例では、本発明の発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について説明する。本発明を適用した発光装置は高い発光効率かつ優れた色純度を示す赤色発光素子を用いているため色彩豊かな発光を可能とすることができる。
【０１６１】
本発明を用いて形成される発光装置を用いて作製された電気器具として、テレビジョン、ビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、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）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話器、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〔具体的にはデジタル多用途ディスク（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。電気器具のいくつかの具体例を図１３により説明する。本発明の発光装置を用いた電気器具はこれら例示の具体例に限定されない。
【０１６２】
図１３（Ａ）は表示装置であり、筐体４００、支持台４０１、表示部４０２、スピーカー部４０３、ビデオ入力端子４０４等を含む。本発明を用いて形成される発光装置をその表示部４０２に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パーソナルコンピューター用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
【０１６３】
表示部４０２には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示装置を得ることができる。
【０１６４】
図１３（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体５００、筐体５０１、表示部５０２、キーボード５０３、外部接続ポート５０４、ポインティングマウス５０５等を含む。
【０１６５】
表示部５０２には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かに表示することができるパーソナルコンピューターを得ることができる。
【０１６６】
図１３（Ｃ）はビデオカメラであり、本体６００、表示部６０１、筐体６０２、外部接続ポート６０３、リモコン受信部６０４、受像部６０５、バッテリー６０６、音声入力部６０７、操作キー６０８、接眼部６０９等を含む。
【０１６７】
表示部６０１には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示部を有するビデオカメラを得ることができる。
【０１６８】
また、図１３（Ｄ）は携帯電話機であり、本体７００、筐体７０１、表示部７０２、音声入力部７０３、音声出力部７０４、操作キー７０５、外部接続ポート７０６、アンテナ７０７等を含む。
【０１６９】
表示部７０２には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式（１）〜（４）で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式（５）〜（８）で表される有機金属錯体のうちの少なくとも１つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示部を有する携帯電話機を得ることができる。
【０１７０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の表示装置に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態１及び２並びに実施例１乃至９のいずれかの構成と適宜組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の発光素子の素子構造を説明する図
【図２】本発明の発光素子の素子構造を説明する図
【図３】実施例１で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図４】実施例２で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図５】実施例２で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図６】実施例３で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図７】実施例３で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図８】実施例４で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図９】実施例４で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１０】実施例５で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図１１】実施例５で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１２】本発明の発光素子を用いた表示装置の図
【図１３】本発明の発光素子を用いた電子機器の図
【図１４】本発明の発光素子とＮＴＳＣ規格とを比較した図
【図１５】実施例６及び７で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図１６】実施例６で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１７】実施例７で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【図１８】実施例８で作製した発光素子の動作特性を示す図
【図１９】実施例８で作製した発光素子の発光スペクトルを示す図
【符号の説明】
【０１７２】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 発光物質を含む層
１０３ 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
２０２ 発光物質を含む層
２１２ ホール輸送層
２１３ 発光層
２１４ 電子輸送層
２１５ 電子注入層
３００ 基板
３０１ ソース側駆動回路部
３０２ 画素部
３０３ ゲート側駆動回路部
３０４ 封止基板
３０５ シール材
３０６ 空間
３０７ 配線
３０８ ＦＰＣ
３１１ スイッチング用ＴＦＴ
３１２ 電流制御用ＴＦＴ
３１３ 第１の電極
３１４ 絶縁物
３１６ 発光物質を含む層
３１７ 第２の電極
３１８ 発光素子
３２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
３２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
４００ 筐体
４０１ 支持台
４０２ 表示部
４０３ スピーカー部
４０４ ビデオ入力端子
５００ 本体
５０１ 筐体
５０２ 表示部
５０３ キーボード
５０４ 外部接続ポート
５０５ ポインティングマウス
６００ 本体
６０１ 表示部
６０２ 筐体
６０３ 外部接続ポート
６０４ リモコン受信部
６０５ 受像部
６０６ バッテリー
６０７ 音声入力部
６０８ 操作キー
６０９ 接眼部
７００ 本体
７０１ 筐体
７０２ 表示部
７０３ 音声入力部
７０４ 音声出力部
７０５ 操作キー
７０６ 外部接続ポート
７０７ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項２】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（２）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項３】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（３）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化３】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項４】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（４）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化４】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項５】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項６】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（２）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化６】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項７】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（３）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化７】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項８】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（４）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化８】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項９】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（５）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化９】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１０】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（６）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１０】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１１】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（７）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１１】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１２】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（８）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１２】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１３】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（５）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１４】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（６）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１５】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（７）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１５】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１６】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（８）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１６】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれか１項において、
前記アニオン性の配位子Ｌが、下記式（９）〜（１５）のいずれかで表される配位子であることを特徴とする発光素子。
【化１７】
【請求項１８】
請求項９乃至１６のいずれか１項において、
前記アニオン性の配位子Ｌが、ベータジケトン構造を有するアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するアニオン性の二座配位子またはフェノ−ル性水酸基を有するアニオン性の二座配位子であることを特徴とする発光素子。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項において、
前記電子供与性を示す物質は仕事関数が小さい金属であることを特徴とする発光素子。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記金属はＬｉ、Ｍｇ、Ｃｓのいずれか一であることを特徴とする発光素子。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項において、
前記電子輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか１項において、
前記ホール輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか一項において、
前記発光層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有するホスト材料を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項２】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（２）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項３】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（３）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化３】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項４】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（４）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化４】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項５】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項６】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（２）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化６】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項７】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（３）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化７】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項８】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（４）で表される構造を有する有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化８】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表す。）
【請求項９】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（５）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化９】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１０】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（６）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１０】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１１】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（７）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１１】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１２】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（８）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
電流効率が２．０ｃｄ／Ａ以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１２】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１３】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（５）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ５は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またＡｒは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１４】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（６）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ９は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、Ｒ６〜Ｒ９の少なくとも１つは、電子吸引性の置換基を表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１５】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（７）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１５】
（式中、Ｒ２〜Ｒ１４は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１６】
第１の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第２の電極とを有し、
前記発光層は下記一般式（８）で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有し、
外部量子効率５％以上かつＣＩＥ色度座標Ｘ≧０．７、Ｙ≦０．３であることを特徴とする発光素子。
【化１６】
（式中、Ｒ１５およびＲ１６は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Ｍは第９族元素または第１０族元素を表し、前記Ｍが第９族元素の場合はｎ＝２、第１０族元素の場合はｎ＝１となる。Ｌはアニオン性の配位子を表す。）
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれか１項において、
前記アニオン性の配位子Ｌが、下記式（９）〜（１５）のいずれかで表される配位子であることを特徴とする発光素子。
【化１７】
【請求項１８】
請求項９乃至１６のいずれか１項において、
前記アニオン性の配位子Ｌが、ベータジケトン構造を有するアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するアニオン性の二座配位子またはフェノ−ル性水酸基を有するアニオン性の二座配位子であることを特徴とする発光素子。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項において、
前記電子供与性を示す物質は仕事関数が小さい金属であることを特徴とする発光素子。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記金属はＬｉ、Ｍｇ、Ｃｓのいずれか一であることを特徴とする発光素子。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項において、
前記電子輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか１項において、
前記ホール輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか一項において、
前記発光層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有するホスト材料を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−３５２１０６（Ｐ２００６−３５２１０６Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４０７２４（Ｐ２００６−１４０７２４）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【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１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【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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