発光素子
【課題】外部量子効率が高い発光素子を提供する。また、寿命の長い発光素子を提供する。
【解決手段】一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換され燐光を発する発光素子を提供する。ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりを利用して、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が円滑に行われるため、該発光素子はエネルギー移動効率が高い。したがって、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
【解決手段】一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換され燐光を発する発光素子を提供する。ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりを利用して、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が円滑に行われるため、該発光素子はエネルギー移動効率が高い。したがって、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象を利用した発光素子（以下、有機ＥＬ素子とも記す）に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の研究開発が盛んに行われている。有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層（以下、発光層とも記す）を挟んだものであり、薄型軽量化できる・入力信号に高速に応答できる・直流低電圧駆動が可能であるなどの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。さらに、有機ＥＬ素子は面光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
【０００３】
有機ＥＬ素子の発光機構は、キャリア注入型である。すなわち、電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、電極から注入された電子およびホール（正孔）が再結合して発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。そして、励起状態の種類としては、一重項励起状態（Ｓ＊）と三重項励起状態（Ｔ＊）が可能である。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている。
【０００４】
発光性の有機化合物は通常、基底状態が一重項状態である。したがって、一重項励起状態（Ｓ＊）からの発光は、同じスピン多重度間の電子遷移であるため蛍光と呼ばれる。一方、三重項励起状態（Ｔ＊）からの発光は、異なるスピン多重度間の電子遷移であるため燐光と呼ばれる。ここで、蛍光を発する化合物（以下、蛍光性化合物と記す）は室温において、通常、燐光は観測されず蛍光のみが観測される。したがって、蛍光性化合物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。
【０００５】
一方、燐光を発する化合物（以下、燐光性化合物と記す）を用いれば、内部量子効率は１００％にまで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて高い発光効率を得ることが可能になる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。特に、燐光性化合物としては、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されており、例えば、特許文献１には、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体が燐光材料として開示されている。
【０００６】
上述した燐光性化合物を用いて発光素子の発光層を形成する場合、燐光性化合物の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の化合物からなるマトリクス中に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。この時、マトリクスとなる化合物はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される化合物はゲスト材料と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第００／７０６５５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、一般に、有機ＥＬ素子における光取り出し効率は２０％〜３０％程度と言われている。したがって、反射電極や透明電極による光の吸収を考慮すると、燐光性化合物を用いた発光素子の外部量子効率の限界は、２５％程度と考えられている。
【０００９】
そこで、本発明の一態様は、外部量子効率が高い発光素子を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、寿命の長い発光素子を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００１１】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルと、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯とが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００１２】
上記発光素子において、最も長波長側の吸収帯が、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する吸収を含むことが好ましい。
【００１３】
上記発光素子において、ホスト材料の発光スペクトルとしては、蛍光スペクトルが好ましい。
【００１４】
上記発光素子において、ゲスト材料は、有機金属錯体であることが好ましく、イリジウム錯体であることが特に好ましい。
【００１５】
上記発光素子において、発光スペクトルのピークのエネルギー値と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が０．３ｅＶ以内であることが好ましい。
【００１６】
上記発光素子において、吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のモル吸光係数が、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様では、外部量子効率が高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、寿命の長い発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図２】実施例の発光素子の構成を示す図。
【図３】実施例２の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図４】実施例２の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図５】実施例２の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図６】実施例２の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図７】実施例２の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図８】実施例２の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図９】実施例３の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１０】実施例３の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１１】実施例３の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１２】実施例３の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図１３】実施例３の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１４】実施例３の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図１５】本発明の一態様の発光素子を示す図。
【図１６】実施例１に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図１７】実施例４に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図１８】実施例５の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１９】実施例５の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２０】実施例５の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２１】実施例５の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図２２】実施例５の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２３】実施例６に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図２４】実施例７の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２５】実施例７の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２６】実施例７の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２７】実施例７の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図２８】実施例７の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２９】実施例７の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図３０】実施例８に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図３１】実施例９の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３２】実施例９の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図３３】実施例９の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図３４】実施例９の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図３５】実施例９の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図３６】実施例９の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図３７】実施例１０に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図３８】実施例１１の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３９】実施例１１の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図４０】実施例１１の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図４１】実施例１１の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図４２】実施例１１の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図４３】実施例１２に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図４４】実施例１３の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図４５】実施例１３の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図４６】実施例１３の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図４７】実施例１３の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図４８】実施例１３の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図４９】実施例１４に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図５０】実施例１５の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図５１】実施例１５の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図５２】実施例１５の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図５３】実施例１５の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図５４】実施例１５の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する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。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について説明する。
【００２１】
本実施の形態の発光素子は、発光物質であるゲスト材料と、該ゲスト材料を分散するホスト材料とを発光層に有する。ゲスト材料としては、燐光性化合物を用いる。ホスト材料としては、１種類以上の有機化合物を用いることができる。
【００２２】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、発光素子の発光効率を高くすることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態において、ホスト材料として用いる有機化合物の三重項励起エネルギーの準位（Ｔ１準位）は、ゲスト材料のＴ１準位よりも高いことが好ましい。ホスト材料のＴ１準位がゲスト材料のＴ１準位よりも低いと、発光に寄与するゲスト材料の三重項励起エネルギーをホスト材料が消光（クエンチ）してしまい、発光効率の低下を招くためである。
【００２４】
＜発光の素過程＞
まず、燐光性化合物をゲスト材料として用いる発光素子における発光の一般的な素過程を説明する。
【００２５】
（１）電子及びホールがゲスト分子において再結合し、ゲスト分子が励起状態となる場合（直接再結合過程）。
（１−１）ゲスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ゲスト分子は燐光を発する。
（１−２）ゲスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
一重項励起状態のゲスト分子は三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
【００２６】
つまり、上記（１）の直接再結合過程においては、ゲスト分子の項間交差効率及び燐光量子収率さえ高ければ、高い発光効率が得られることになる。なお、上述した通り、ホスト分子のＴ１準位は、ゲスト分子のＴ１準位よりも高いことが好ましい。
【００２７】
（２）電子及びホールがホスト分子において再結合し、ホスト分子が励起状態となる場合（エネルギー移動過程）。
（２−１）ホスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ホスト分子のＴ１準位がゲスト分子のＴ１準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が三重項励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。なお、ゲスト分子の一重項励起エネルギーの準位（Ｓ１準位）へのエネルギー移動も形式上あり得るが、多くの場合ゲスト分子のＳ１準位の方がホスト分子のＴ１準位よりも高エネルギー側に位置しており、主たるエネルギー移動過程になりにくいため、ここでは割愛する。
（２−２）ホスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
ホスト分子のＳ１準位がゲスト分子のＳ１準位およびＴ１準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が一重項励起状態又は三重項励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。また、一重項励起状態となったゲスト分子は、三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
【００２８】
つまり、上記（２）のエネルギー移動過程においては、ホスト分子の三重項励起エネルギー及び一重項励起エネルギーの双方が、いかにゲスト分子に効率よく移動できるかが重要となる。
【００２９】
＜エネルギー移動過程＞
以下では、分子間のエネルギー移動過程について詳説する。
【００３０】
まず、分子間のエネルギー移動の機構として、以下の２つの機構が提唱されている。ここで、励起エネルギーを与える側の分子をホスト分子、励起エネルギーを受け取る側の分子をゲスト分子と記す。
【００３１】
≪フェルスター機構（双極子−双極子相互作用）≫
フェルスター機構は、エネルギー移動に、分子間の直接的接触を必要としない。ホスト分子及びゲスト分子間の双極子振動の共鳴現象を通じてエネルギー移動が起こる。双極子振動の共鳴現象によってホスト分子がゲスト分子にエネルギーを受け渡し、ホスト分子が基底状態になり、ゲスト分子が励起状態になる。フェルスター機構の速度定数ｋｈ＊→ｇを数式（１）に示す。
【００３２】
【数１】
【００３３】
数式（１）において、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、εｇ（ν）は、ゲスト分子のモル吸光係数を表し、Ｎは、アボガドロ数を表し、ｎは、媒体の屈折率を表し、Ｒは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表し、τは、実測される励起状態の寿命（蛍光寿命や燐光寿命）を表し、ｃは、光速を表し、φは、発光量子収率（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光量子収率）を表し、Ｋ２は、ホスト分子とゲスト分子の遷移双極子モーメントの配向を表す係数（０〜４）である。なお、ランダム配向の場合はＫ２＝２／３である。
【００３４】
≪デクスター機構（電子交換相互作用）≫
デクスター機構は、ホスト分子とゲスト分子が軌道の重なりを生じる接触有効距離に近づき、励起状態のホスト分子の電子と基底状態のゲスト分子の電子の交換を通じてエネルギー移動が起こる。デクスター機構の速度定数ｋｈ＊→ｇを数式（２）に示す。
【００３５】
【数２】
【００３６】
数式（２）において、ｈは、プランク定数であり、Ｋは、エネルギーの次元を持つ定数であり、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、ε’ｇ（ν）は、ゲスト分子の規格化された吸収スペクトルを表し、Ｌは、実効分子半径を表し、Ｒは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表す。
【００３７】
ここで、ホスト分子からゲスト分子へのエネルギー移動効率ΦＥＴは、数式（３）で表されると考えられる。ｋｒは、ホスト分子の発光過程（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光）の速度定数を表し、ｋｎは、ホスト分子の非発光過程（熱失活や項間交差）の速度定数を表し、τは、実測されるホスト分子の励起状態の寿命を表す。
【００３８】
【数３】
【００３９】
まず、数式（３）より、エネルギー移動効率ΦＥＴを高くするためには、エネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇを、他の競合する速度定数ｋｒ＋ｋｎ（＝１／τ）に比べて遙かに大きくすればよい。そして、そのエネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇを大きくするためには、数式（１）及び数式（２）より、フェルスター機構、デクスター機構のどちらの機構においても、ホスト分子の発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）とゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりが大きい方が良いことがわかる。
【００４０】
ここで、本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００４１】
本発明の一態様では、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりを利用して、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が円滑に行われるため、エネルギー移動効率が高い。したがって、本発明の一態様では、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
【００４２】
また、前述のエネルギー移動過程を鑑みれば、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動する前に、ホスト分子自体がその励起エネルギーを光又は熱として放出して失活してしまうと、発光効率や寿命が低下することになる。しかしながら、本発明の一態様では、エネルギー移動が円滑に行われるため、励起エネルギーの失活を抑制することができる。したがって、寿命の長い発光素子を実現することができる。
【００４３】
ここで、本発明者等は、ホスト分子の発光スペクトルとゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりを考える上で、ゲスト分子の吸収スペクトルにおける最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯が重要であると考えた。
【００４４】
本実施の形態では、ゲスト材料として燐光性化合物を用いる。燐光性化合物の吸収スペクトルにおいて、最も発光に強く寄与すると考えられている吸収帯は、一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収波長とその近傍であり、それは最も長波長側に現れる吸収帯である。このことから、ホスト材料の発光スペクトル（蛍光スペクトル及び燐光スペクトル）は、燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なることが好ましいと考えられる。
【００４５】
例えば、有機金属錯体、特に発光性のイリジウム錯体において、最も長波長側の吸収帯は、５００〜６００ｎｍ付近にブロードな吸収帯として現れる場合が多い（無論、発光波長によっては、より短波長側やより長波長側に現れる場合もある）。この吸収帯は、主として、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する。ただし、該吸収帯には三重項π−π＊遷移や一重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収も一部含まれ、これらが重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成していると考えられる。したがって、ゲスト材料に、有機金属錯体（特にイリジウム錯体）を用いるときは、このように最も長波長側に存在するブロードな吸収帯と、ホスト材料の発光スペクトルが大きく重なる状態が好ましい。
【００４６】
したがって、本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルと、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯とが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００４７】
上記発光素子において、該吸収帯が、三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収を含むことが好ましい。三重項ＭＬＣＴ励起状態は、ゲスト材料である燐光性化合物の最低三重項励起状態であるため、燐光性化合物はこの励起状態から燐光を発する。つまり、三重項ＭＬＣＴ励起状態からは、発光以外の失活過程が少なく、この励起状態の存在率をできる限り多くするのが高い発光効率に繋がると考えられる。このような理由から、三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収を利用して、ホスト材料から三重項ＭＬＣＴ励起状態に直接エネルギー移動するエネルギー移動過程が多いことが好ましいと言える。また、上記発光素子において、ゲスト材料は有機金属錯体、特にイリジウム錯体が好ましい。
【００４８】
また、本発明者等は、ホスト分子が一重項励起状態である場合（上記（２−２））は、三重項励起状態である場合（上記（２−１））に比べて、燐光性化合物であるゲスト分子へのエネルギー移動が起こりにくく、発光効率が低下しやすいことを見出し、課題の一として着目した。
【００４９】
ホスト材料としては、通常、蛍光性化合物が用いられるが、その蛍光寿命（τ）はナノ秒レベルと非常に短い（ｋｒ＋ｋｎが大きい）。これは、一重項励起状態から基底状態（一重項）への遷移が許容遷移だからである。数式（３）から、このことはエネルギー移動効率ΦＥＴに対して不利に働く。このことも考慮すると、ホスト材料の一重項励起状態からゲスト材料へのエネルギー移動は、総じて起こりにくい傾向にある。
【００５０】
しかしながら本発明の一態様は、このようなホスト材料の一重項励起状態からのゲスト材料へのエネルギー移動効率に関する問題点を克服できる。すなわち、本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の蛍光スペクトルは、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯と重なりを有し、重なりを利用して、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発することが好ましい。
【００５１】
つまり、本発明の一態様の発光素子では、ホスト材料の蛍光スペクトルは、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯と重なりを有し、該重なりを利用して、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する。このような構成とすることで、一重項励起エネルギーの失活を抑制することができる。したがって、素子の効率だけでなく寿命にも影響すると考えられるホスト材料の一重項励起エネルギーの失活を、本発明の一態様を適用することにより抑制することができ、寿命の長い発光素子を実現することができる。なお、このとき、ホスト材料の励起エネルギーは燐光性化合物に十分にエネルギー移動し、一重項励起状態からの蛍光発光は実質的に観察されないことが好ましい。
【００５２】
なお、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルを十分に重ねるためには、発光スペクトルのピークのエネルギー値と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が０．３ｅＶ以内であることが好ましい。より好ましくは０．２ｅＶ以内であり、特に好ましくは０．１ｅＶ以内である。
【００５３】
さらに、ホスト材料の一重項励起状態からのエネルギー移動は、フェルスター機構が重要と考えられる。このことを考慮すると、数式（１）から、ゲスト材料の最も長波長側に位置する吸収帯のモル吸光係数は、２０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上が好ましく、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上がより好ましい。
【００５４】
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できる。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について図１５を用いて説明する。
【００５６】
図１５（Ａ）は、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間にＥＬ層１０２を有する発光素子を示した図である。図１５（Ａ）における発光素子は、第１の電極１０３の上に順に積層した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５と、さらにその上に設けられた第２の電極１０８から構成されている。
【００５７】
第１の電極１０３としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素又は酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛膜は、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、ＩＷＺＯ膜は、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、グラフェン、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。
【００５８】
但し、ＥＬ層１０２のうち、第１の電極１０３に接して形成される層が、後述する有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料を用いて形成される場合には、第１の電極１０３に用いる物質は、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金（例えば、Ａｌ−Ｓｉ）等も用いることもできる。
【００５９】
第１の電極１０３は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。
【００６０】
第２の電極１０８は、仕事関数の小さい（好ましくは３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム、およびこれらを含む合金（例えば、Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属およびこれらを含む合金の他、アルミニウムや銀などを用いることができる。
【００６１】
但し、ＥＬ層１０２のうち、第２の電極１０８に接して形成される層が、後述する有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いる場合には、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用いることができる。
【００６２】
なお、第２の電極１０８を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
【００６３】
ＥＬ層１０２は、少なくとも発光層７０３を有する。ＥＬ層１０２の一部には公知の物質を用いることもでき、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、ＥＬ層１０２を形成する物質には、有機化合物のみからなるものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【００６４】
ＥＬ層１０２は、発光層７０３の他、図１５（Ａ）に示すように正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層７０１、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層７０２、電子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層７０４、電子注入性の高い物質を含んでなる電子注入層７０５などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【００６５】
正孔注入層７０１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【００６６】
また、低分子の有機化合物である４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【００６７】
さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【００６８】
また、正孔注入層７０１として、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料（正孔輸送性の高い物質）であることが好ましい。
【００６９】
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。
【００７０】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【００７１】
また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００７２】
さらに、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００７３】
また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物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。
【００７４】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。
【００７５】
正孔輸送層７０２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、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＢＰＡＦＬＰ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物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。
【００７６】
また、正孔輸送層７０２には、ＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡのようなカルバゾール誘導体や、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【００７７】
また、正孔輸送層７０２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００７８】
発光層７０３は、発光物質を含む層である。本実施の形態の発光層７０３は、ゲスト材料及びホスト材料を含む。ホスト材料は、複数種用いることができる。具体的には実施の形態１を参照することができる。
【００７９】
ゲスト材料の燐光性化合物としては、有機金属錯体が好ましく、イリジウム錯体が特に好ましい。なお、上述のフェルスター機構によるエネルギー移動を考慮すると、燐光性化合物の最も長波長側に位置する吸収帯のモル吸光係数は、２０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上が好ましく、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上がより好ましい。このような大きなモル吸光係数を有する化合物としては、具体的には、ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）や、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）などが挙げられる。特に、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のように、モル吸光係数が５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上に達する材料を用いると、外部量子効率が３０％程度に達する高効率な発光素子が得られる。
【００８０】
ホスト材料として、電子を受け取りやすい化合物（代表的には、複素環化合物）とホールを受け取りやすい化合物（代表的には、芳香族アミン化合物やカルバゾール化合物）とを混合した材料を用いることが好ましい。このような構成とすることで、発光層内でのホール輸送と電子輸送のキャリアバランスを整えることによる発光効率及び寿命の向上の効果を得ることができる。ホスト材料の具体例としては、例えば、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）と４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）を混合した材料や、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと４、４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）を混合した材料、あるいは２−［４−（３，６−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ−ＩＩＩ）とＰＣＢＮＢＢを混合した材料、２−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）と４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）を混合した材料などが挙げられる。また、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）、４−（１−ナフチル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）、２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）、又は１’−ＴＮＡＴＡを、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと混合した材料もホスト材料として用いることができる。ただし、これらに限定されることなく、他の公知のホスト材料を用いることができる。
【００８１】
また、発光層を複数設け、それぞれの層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、発光層を２つ有する発光素子において、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、発光層を３つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
【００８２】
電子輸送層７０４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、Ａｌｑ３、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体が挙げられる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。
【００８３】
また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００８４】
電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。
【００８５】
あるいは、電子注入層７０５に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層７０４を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【００８６】
なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００８７】
ＥＬ層は、図１５（Ｂ）に示すように、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に複数積層されていても良い。この場合、積層された第１のＥＬ層８００と第２のＥＬ層８０１との間には、電荷発生層８０３を設けることが好ましい。電荷発生層８０３は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層８０３は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。
【００８８】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。また、３つ以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００８９】
ＥＬ層１０２は、図１５（Ｃ）に示すように、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【００９０】
第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第２の電極１０８を形成する際に、ＥＬ層１０２が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物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。
【００９１】
さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。
【００９２】
電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００９３】
また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００９４】
さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【００９５】
複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
【００９６】
電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８におけるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。
【００９７】
電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【００９８】
電子リレー層７０７に含まれるフタロシアニン系材料としては、具体的にはＣｕＰｃ、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＩ） ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｚｉｎｃ ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ， β−ｆｏｒｍ）、ＦｅＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｉｒｏｎ）及びＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）のいずれかを用いることが好ましい。
【００９９】
電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【０１００】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＶ） ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）及びＴｉＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【０１０１】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【０１０２】
電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【０１０３】
電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【０１０４】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｈｅｘ ＰＴＣ）等が挙げられる。
【０１０５】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【０１０６】
その他にも、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を用いることができる。
【０１０７】
なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すれば良い。
【０１０８】
正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すれば良い。
【０１０９】
以上により、本実施の形態のＥＬ層１０２を作製することができる。
【０１１０】
上述した発光素子は、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０２において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０３または第２の電極１０８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１０３または第２の電極１０８のいずれか一方、または両方が可視光に対する透光性を有する電極となる。
【０１１１】
なお、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に設けられる層の構成は、上記のものに限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第１の電極１０３及び第２の電極１０８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れば上記以外のものでもよい。
【０１１２】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質、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、バイポーラ性の物質（電子及び正孔の輸送性の高い物質）、又は正孔ブロック材料等から成る層を、発光層と自由に組み合わせて構成すればよい。
【０１１３】
本実施の形態で示した発光素子を用いて、パッシブマトリクス型の発光装置や、トランジスタによって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、該発光装置を電子機器又は照明装置等に適用することができる。
【０１１４】
以上のように、本発明の一態様の発光素子を作製することができる。
【０１１５】
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できる。
【実施例１】
【０１１６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に用いることができるゲスト材料及びホスト材料について図１及び図１６を用いて説明する。
【０１１７】
本実施例で用いるゲスト材料は、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）、及び（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の３種類である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）と、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）との混合材料である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０１１８】
【化１】
【０１１９】
≪ゲスト材料の吸収スペクトル、及びホスト材料の発光スペクトルの測定結果≫
＜吸収スペクトル＞
図１（Ａ）、図１６に［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（以下、吸収スペクトルと記す）を吸収スペクトル１として示す。同様に、吸収スペクトル２として、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルを、吸収スペクトル３として、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルを示す。
【０１２０】
それぞれの吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０１２１】
＜発光スペクトル＞
また、図１（Ａ）、図１６に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトル）を示す。図１（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図１６において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０１２２】
図１（Ａ）、図１６より、吸収スペクトル１〜３は、それぞれ、発光スペクトルと重なりを有することがわかった。したがって、本実施例で用いたゲスト材料のいずれか一と、本実施例のホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。
【０１２３】
ここで、図１（Ａ）、図１６において、吸収スペクトルの最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯（発光に強く寄与すると考えられる吸収帯）のピークと、発光スペクトルのピークに着目する。吸収スペクトル１〜３の該ピークのうち、発光スペクトルのピークと最も近い位置に、吸収スペクトル１のピークがあり、発光スペクトルのピークと最も遠い位置に、吸収スペクトル３のピークがある。
【０１２４】
具体的には、図１６において、吸収スペクトル１のピークと発光スペクトルのピークとの差は０．０２ｅＶであり、吸収スペクトル２のピークと発光スペクトルのピークとの差は０．１２ｅＶであり、吸収スペクトル３のピークと発光スペクトルのピークとの差は０．２３ｅＶであった。
【０１２５】
次に、図１（Ａ）において、吸収スペクトルの最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯のピークでのモル吸光係数に着目する。吸収スペクトル１〜３のうち、吸収スペクトル１のモル吸光係数が最も大きく、吸収スペクトル２のモル吸光係数が最も小さい。
【０１２６】
つまり、吸収スペクトル１〜３のうち、吸収スペクトル１が、最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯において、ピークが発光スペクトルのピークと最も近い、かつ、ピークのモル吸光係数が最も大きいと言える。
【０１２７】
以上より、吸収スペクトル１と発光スペクトルは、重なりが特に大きいことがわかる。よって、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料をホスト材料、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］をゲスト材料に用いた発光素子は、該混合材料の発光スペクトルと［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が特に高いことが示唆された。
【０１２８】
≪ゲスト材料の吸収スペクトルの計算結果≫
次に、上記測定で得られた［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトル（図１（Ａ）における吸収スペクトル１及び２）を、計算により再現することを試みた。
【０１２９】
［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルを求めるために、それぞれの分子の基底状態における最安定構造を用いて、励起エネルギー及び振動子強度を求めた。そして、算出した振動子強度をもとに、吸収スペクトルを得た。具体的な計算方法を以下に記す。
【０１３０】
密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いて、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の基底状態における最安定構造を計算した。さらに、時間依存密度汎関数（ＴＤ−ＤＦＴ）を用いて、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の励起エネルギーと振動子強度を求め、この結果から吸収スペクトルを計算した。ＤＦＴの全エネルギーは、ポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギー、及び複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で近似しているため、計算は高精度である。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＰＷ９１を用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、ＬａｎＬ２ＤＺをＩｒ原子に、６−３１１（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）をＩｒ原子以外に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、炭素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数を加えた。
【０１３１】
なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ ０９を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【０１３２】
図１（Ｂ）に、計算から得られた吸収スペクトルを示す。また、比較として、先に示した測定から得られた吸収スペクトルを示す。具体的には、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の測定から得られた吸収スペクトルを、吸収スペクトル１として示し、計算から得られた吸収スペクトルを吸収スペクトル１’として示す。また、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の測定から得られた吸収スペクトルを、吸収スペクトル２として示し、計算から得られた吸収スペクトルを吸収スペクトル２’として示す。図１（Ｂ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０１３３】
図１（Ｂ）に示す通り、測定から得た吸収スペクトル１、２の形状と、計算から得た吸収スペクトル１’、２’の形状は、ほぼ一致した。特に、吸収スペクトル１、２で見られた以下の２つの傾向が、吸収スペクトル１’、２’においても確認できた。
傾向１）吸収スペクトル２（２’）のピーク波長よりも、吸収スペクトル１（１’）のピーク波長の方が、発光スペクトルのピーク波長と近い位置にある。
傾向２）吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のピーク波長のモル吸光係数は、吸収スペクトル１（１’）の方が、吸収スペクトル２（２’）よりも大きい。
【実施例２】
【０１３４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０１３５】
【化２】
【０１３６】
以下に、本実施例の発光素子１乃至発光素子３の作製方法を示す。
【０１３７】
（発光素子１）
まず、ガラス基板１１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１３８】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１３９】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０１４０】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１４１】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０１４２】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１４３】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０１４４】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０１４５】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０１４６】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子１を作製した。
【０１４７】
（発光素子２）
発光素子２の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子１と同様に作製した。
【０１４８】
（発光素子３）
発光素子３の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子１と同様に作製した。
【０１４９】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０１５０】
以上により得られた発光素子１乃至発光素子３の素子構造を表１に示す。
【０１５１】
【表１】
【０１５２】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１５３】
発光素子１乃至発光素子３の電流密度−輝度特性を図３に示す。図３において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図４に示す。図４において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図５に示す。図５において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図６に示す。図６において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０１５４】
また、発光素子１乃至発光素子３における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表２に示す。
【０１５５】
【表２】
【０１５６】
また、発光素子１乃至発光素子３に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図７に示す。図７において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表２に示す通り、８４０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５６，０．４４）であり、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子２のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５５，０．４５）であり、９４０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子３のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４４，０．５５）であった。この結果から、発光素子１は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する発光が得られ、発光素子２は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する発光が得られ、発光素子３は、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する発光が得られたことがわかった。
【０１５７】
表２及び図３乃至図６からわかるように、発光素子１乃至発光素子３は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０１５８】
本実施例の発光素子では、実施例１に示したホスト材料及びゲスト材料を発光層に用いた。実施例１より、発光素子１乃至発光素子３に用いたそれぞれのゲスト材料の吸収スペクトルは、ホスト材料の発光スペクトルと重なりを有する。本実施例の発光素子は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０１５９】
また、発光素子１は、発光素子２及び発光素子３に比べて、外部量子効率が高い値を示した。実施例１の結果では、発光素子１に用いたゲスト材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯において、ピークが発光スペクトルのピークと最も近い（ピークの差は０．０２ｅＶ）、かつ、ピーク波長のモル吸光係数が最も大きかった（＞５０００Ｍ−１・ｃｍ−１）。これらから、発光素子１はエネルギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が高い値を示したと示唆される。
【０１６０】
また、発光素子２は、発光素子３に比べて、外部量子効率が高い値を示した。実施例１の結果では、吸収スペクトル３のピーク波長よりも、吸収スペクトル２のピーク波長は、発光スペクトルのピーク波長と近い位置にあった。これにより、発光素子２と発光素子３の外部量子効率特性に差が生じたと示唆される。
【０１６１】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０１６２】
次に、発光素子１乃至発光素子３の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図８に示す。図８において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０１６３】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子１乃至発光素子３をそれぞれ駆動した。
【０１６４】
発光素子１は、４７０時間後の輝度が、初期輝度の８５％の値であった。また、発光素子２は、４７０時間後の輝度が、初期輝度の７２％の値であった。また、発光素子３は、２８０時間後の輝度が、初期輝度の７２％の値であった。
【０１６５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、寿命が長い素子を実現できることが示された。
【実施例３】
【０１６６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いる材料は、先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０１６７】
以下に、本実施例の発光素子４の作製方法を示す。
【０１６８】
（発光素子４）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１６９】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７０】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０１７１】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１７２】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０１７３】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．１（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１７４】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１５ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０１７５】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０１７６】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０１７７】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子４を作製した。
【０１７８】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０１７９】
以上により得られた発光素子４の素子構造を表３に示す。
【０１８０】
【表３】
【０１８１】
発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１８２】
発光素子４の電流密度−輝度特性を図９に示す。図９において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図１０に示す。図１０において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図１１に示す。図１１において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図１２に示す。図１２において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０１８３】
また、発光素子４における輝度１１００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表４に示す。
【０１８４】
【表４】
【０１８５】
また、発光素子４に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図１３に示す。図１３において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表４に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子４のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５７，０．４３）であった。この結果から、発光素子４は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０１８６】
表４及び図９乃至図１２からわかるように、発光素子４は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。特に、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の外部量子効率が３１％と極めて高い値を示した。先に記したとおり、外部量子効率の限界は２５％程度と言われている。しかしながら、今回の結果はそれを上回っている。
【０１８７】
本実施例の発光素子では、実施例１に示したホスト材料及びゲスト材料を発光層に用いた。実施例１より、発光素子４に用いたゲスト材料の吸収スペクトルは、ホスト材料の発光スペクトルと重なりを有する。本実施例の発光素子は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０１８８】
また、実施例１の結果では、発光素子４に用いたゲスト材料の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯において、ピーク波長が発光スペクトルのピーク波長と近い（ピークの差は０．０２ｅＶ）、かつ、ピーク波長のモル吸光係数が大きかった（＞５０００Ｍ−１・ｃｍ−１）。これらから、発光素子４はエネルギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が従来にはない高い値を示したと考えられる。
【０１８９】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０１９０】
次に、発光素子４の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１４に示す。図１４において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０１９１】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子４を駆動した。
【０１９２】
１７０時間後の輝度について、発光素子４は、初期輝度の９５％を保っていた。
【０１９３】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例４】
【０１９４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができるゲスト材料及びホスト材料の一例について図１７を用いて説明する。
【０１９５】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）との混合材料である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０１９６】
【化３】
【０１９７】
＜吸収スペクトル＞
図１７（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルａ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０１９８】
＜発光スペクトル＞
また、図１７（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルａ）を示す。図１７（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図１７（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０１９９】
図１７（Ａ）の吸収スペクトルａから、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が、５２０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２００】
発光スペクトルａのピークは、吸収スペクトルａにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。具体的には、吸収スペクトルａにおける該吸収帯のピーク（５１５ｎｍ）と発光スペクトルａのピークの差は０．０９ｅＶであった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例５】
【０２０１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２０２】
【化４】
【０２０３】
以下に、本実施例の発光素子５の作製方法を示す。
【０２０４】
（発光素子５）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２０５】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０２０６】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０２０７】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、４，４’，４’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２０８】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０２０９】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０２１０】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０２１１】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０２１２】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０２１３】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子５を作製した。
【０２１４】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０２１５】
以上により得られた発光素子５の素子構造を表５に示す。
【０２１６】
【表５】
【０２１７】
発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２１８】
発光素子５の電流密度−輝度特性を図１８に示す。図１８において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図１９に示す。図１９において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図２０に示す。図２０において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図２１に示す。図２１において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０２１９】
また、発光素子５における輝度１１００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表６に示す。
【０２２０】
【表６】
【０２２１】
また、発光素子５に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２２に示す。図２２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表６に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子５のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５７，０．４３）であった。この結果から、発光素子５は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０２２２】
表６及び図１８乃至図２１からわかるように、発光素子５は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０２２３】
発光素子５は、実施例４に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を発光層に用いた。実施例４より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子５は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０２２４】
また、実施例４の結果では、発光素子５に用いたゲスト材料の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯において、ピークがホスト材料の発光スペクトルのピークと近い、かつ、ピークのモル吸光係数が大きかった（＞５０００Ｍ−１・ｃｍ−１）。これらから、発光素子５はエネルギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が従来にはない高い値を示したと考えられる。
【０２２５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【実施例６】
【０２２６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図２３を用いて説明する。
【０２２７】
本実施例で用いるゲスト材料は、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢとの混合材料である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２２８】
【化５】
【０２２９】
＜吸収スペクトル＞
図２３（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｂ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９４ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０２３０】
＜発光スペクトル＞
また、図２３（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｂ）を示す。図２３（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図２３（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０２３１】
図２３（Ａ）の吸収スペクトルｂから、［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］が、５３０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２３２】
発光スペクトルｂのピークは、吸収スペクトルｂにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。具体的には、吸収スペクトルｂにおける該吸収帯のピーク（５３０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｂのピークの差は０．０１ｅＶであった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例７】
【０２３３】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０２３４】
以下に、本実施例の発光素子６の作製方法を示す。
【０２３５】
（発光素子６）
発光素子６の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、実施例５に示した発光素子５と同様に作製した。
【０２３６】
以上により得られた発光素子６の素子構造を表７に示す。
【０２３７】
【表７】
【０２３８】
発光素子６を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２３９】
発光素子６の電流密度−輝度特性を図２４に示す。図２４において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図２５に示す。図２５において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図２６に示す。図２６において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図２７に示す。図２７において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０２４０】
また、発光素子６における輝度１１００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表８に示す。
【０２４１】
【表８】
【０２４２】
また、発光素子６に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２８に示す。図２８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表８に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子６のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．６６，０．３４）であった。この結果から、発光素子６は、［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］に由来する赤色発光が得られたことがわかった。
【０２４３】
表８及び図２４乃至図２７からわかるように、発光素子６は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０２４４】
発光素子６では、実施例６に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］を発光層に用いた。実施例６より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子６は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０２４５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０２４６】
次に、発光素子６の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図２９に示す。図２９において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０２４７】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子６を駆動した。
【０２４８】
発光素子６は、９８時間後の輝度が、初期輝度の８７％であった。この結果から、発光素子６は、寿命の長い素子であることがわかった。
【０２４９】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例８】
【０２５０】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図３０を用いて説明する。
【０２５１】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと４−（１−ナフチル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）の混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２５２】
【化６】
【０２５３】
＜吸収スペクトル＞
図３０（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｃ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０２５４】
＜発光スペクトル＞
また、図３０（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｃ−１）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとαＮＢＡ１ＢＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｃ−２）を示す。図３０（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図３０（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０２５５】
図３０（Ａ）の吸収スペクトルｃから、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が、４９０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２５６】
発光スペクトルｃ−１及び発光スペクトルｃ−２のピークは、吸収スペクトルｃにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０２５７】
ここで、発光スペクトルｃ−２は、発光スペクトルｃ−１よりも短波長（高エネルギー）側にピークを有する。そして、発光スペクトルｃ−２のピークは、発光スペクトルｃ−１のピークに比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。具体的には、吸収スペクトルｃにおける該吸収帯のピーク（４９０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｃ−１のピークの差は０．１５ｅＶであり、吸収スペクトルｃにおける該吸収帯のピーク（４９０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｃ−２のピークの差は０．０１ｅＶであった。
【０２５８】
発光スペクトルｃ−１と発光スペクトルｃ−２のピークの差は、ＰＣＢＡ１ＢＰとαＮＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位の差によるものと考えられる。具体的には、ＰＣＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位が−５．４３ｅＶであるのに対し、αＮＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５２ｅＶであった（いずれもサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定により算出した値）。ＰＣＢＡ１ＢＰに比べてαＮＢＡ１ＢＰは、ＨＯＭＯ準位が低い（深い）ため、発光スペクトルｃ−２のピークは、発光スペクトルｃ−１よりも短波長（高エネルギー）になったと考えられる。
【実施例９】
【０２５９】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０２６０】
以下に、本実施例の発光素子７及び発光素子８の作製方法を示す。
【０２６１】
（発光素子７）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２６２】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０２６３】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０２６４】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２６５】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０２６６】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０２６７】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０２６８】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０２６９】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０２７０】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子７を作製した。
【０２７１】
（発光素子８）
発光素子８の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、αＮＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、αＮＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：αＮＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子７と同様に作製した。
【０２７２】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０２７３】
以上により得られた発光素子７及び発光素子８の素子構造を表９に示す。
【０２７４】
【表９】
【０２７５】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２７６】
発光素子７及び発光素子８の電流密度−輝度特性を図３１に示す。図３１において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図３２に示す。図３２において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図３３に示す。図３３において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図３４に示す。図３４において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０２７７】
また、発光素子７及び発光素子８における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１０に示す。
【０２７８】
【表１０】
【０２７９】
また、発光素子７及び発光素子８に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図３５に示す。図３５において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１０に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子７のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４３，０．５６）であり、８６０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子８のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４３，０．５６）であった。この結果から、発光素子７及び発光素子８は、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する黄緑色発光が得られたことがわかった。
【０２８０】
表１０及び図３１乃至図３４からわかるように、発光素子７及び発光素子８は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０２８１】
発光素子７及び発光素子８は、実施例８に示したＰＣＢＡ１ＢＰ又はαＮＢＡ１ＢＰと、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］と、を発光層に用いた。実施例８より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＡ１ＢＰ又はαＮＢＡ１ＢＰとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子７及び発光素子８は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０２８２】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０２８３】
次に、発光素子７及び発光素子８の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図３６に示す。図３６において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０２８４】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子７及び発光素子８を駆動した。
【０２８５】
発光素子７は、２６０時間後の輝度が、初期輝度の７４％であった。また、発光素子８は、２６０時間後の輝度が、初期輝度の７５％であった。この結果から、発光素子７及び発光素子８は、寿命の長い素子であることがわかった。
【０２８６】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例１０】
【０２８７】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図３７を用いて説明する。
【０２８８】
本実施例で用いるゲスト材料は、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢとの混合材料、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）との混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２８９】
【化７】
【０２９０】
＜吸収スペクトル＞
図３７（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｄ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０２９１】
＜発光スペクトル＞
また、図３７（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＰＡ２ＳＦの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｄ−１）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｄ−２）を示す。図３７（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図３７（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０２９２】
図３７（Ａ）の吸収スペクトルｄから、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が、４９０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２９３】
発光スペクトルｄ−１及び発光スペクトルｄ−２のピークは、吸収スペクトルｄにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０２９４】
ここで、発光スペクトルｄ−２は、発光スペクトルｄ−１よりも短波長（高エネルギー）側にピークを有する。そして、発光スペクトルｄ−２のピークは、発光スペクトルｄ−１のピークに比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。以上のことから、図３７において、吸収スペクトルｄの発光に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトルｄ−２であることがわかった。具体的には、吸収スペクトルｄにおける該吸収帯のピークと発光スペクトルｄ−１のピークの差は０．３９ｅＶであり、吸収スペクトルｄにおける該吸収帯のピークと発光スペクトルｄ−２のピークの差は０．１９ｅＶであった。
【０２９５】
発光スペクトルｄ−１と発光スペクトルｄ−２のピークの差は、ＤＰＡ２ＳＦとＮＰＢのＨＯＭＯ準位の差によるものと考えられる。具体的には、ＤＰＡ２ＳＦのＨＯＭＯ準位が−５．０９ｅＶであるのに対し、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位は−５．３８ｅＶであった（いずれもＣＶ測定により算出した値）。ＤＰＡ２ＳＦに比べて、ＮＰＢはＨＯＭＯ準位が低い（深い）ため、発光スペクトルｄ−２のピークは、発光スペクトルｄ−１よりも短波長（高エネルギー）になったと考えられる。
【０２９６】
以上のことから、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料、及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］とを共に発光層に用いた発光素子は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＰＡ２ＳＦの混合材料、及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］とを共に発光層に用いた発光素子に比べて、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとのより大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率がより高いことが示唆された。したがって、外部量子効率がより高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例１１】
【０２９７】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０２９８】
以下に、本実施例の発光素子９及び発光素子１０の作製方法を示す。
【０２９９】
（発光素子９）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３００】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０３０１】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０３０２】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３０３】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０３０４】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＤＰＡ２ＳＦ、及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＤＰＡ２ＳＦ及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＤＰＡ２ＳＦ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０３０５】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０３０６】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０３０７】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０３０８】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子９を作製した。
【０３０９】
（発光素子１０）
発光素子１０の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子９と同様に作製した。
【０３１０】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３１１】
以上により得られた発光素子９及び発光素子１０の素子構造を表１１に示す。
【０３１２】
【表１１】
【０３１３】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３１４】
発光素子９及び発光素子１０の電流密度−輝度特性を図３８に示す。図３８において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図３９に示す。図３９において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図４０に示す。図４０において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図４１に示す。図４１において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０３１５】
また、発光素子９及び発光素子１０における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１２に示す。
【０３１６】
【表１２】
【０３１７】
また、発光素子９及び発光素子１０に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図４２に示す。図４２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１２に示す通り、８９０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子９のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４３，０．５６）であり、８２０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１０のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４２，０．５７）であった。この結果から、発光素子９及び発光素子１０は、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する黄緑色発光が得られたことがわかった。
【０３１８】
表１２及び図３８乃至図４１からわかるように、発光素子９及び発光素子１０は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０３１９】
発光素子９及び発光素子１０は、実施例１０に示したＤＰＡ２ＳＦ又はＮＰＢと、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］と、を発光層に用いた。実施例１０より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＤＰＡ２ＳＦ又はＮＰＢとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子９及び発光素子１０は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。特に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の発光スペクトルは、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＰＡ２ＳＦの混合材料の発光スペクトルに比べて、該吸収帯との重なりが大きい。したがって、発光素子１０は、該大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、発光素子９に比べてエネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。また、実施例１０の結果を合わせて参照することで、発光層において、ホスト材料の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、ゲスト材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差は、０．３ｅＶ以内であると好ましいことがわかる。
【０３２０】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【実施例１２】
【０３２１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図４３を用いて説明する。
【０３２２】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）との混合材料、及び２−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）と１’−ＴＮＡＴＡとの混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０３２３】
【化８】
【０３２４】
＜吸収スペクトル＞
図４３（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｅ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０３２５】
＜発光スペクトル＞
また、図４３（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｅ−１）、及びＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｅ−２）を示す。図４３（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図４３（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０３２６】
図４３（Ａ）の吸収スペクトルｅから、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］が、５２０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０３２７】
発光スペクトルｅ−１及び発光スペクトルｅ−２のピークは、吸収スペクトルｅにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０３２８】
ここで、発光スペクトルｅ−２は、発光スペクトルｅ−１よりも短波長（高エネルギー）側にピークを有する。そして、発光スペクトルｅ−２のピークは、発光スペクトルｅ−１のピークに比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。以上のことから、図４３において、吸収スペクトルｅの発光に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトルｅ−２であることがわかった。具体的には、吸収スペクトルｅにおける該吸収帯のピーク（５２０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｅ−１のピークの差は０．３５ｅＶであり、吸収スペクトルｅにおける該吸収帯のピーク（５２０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｅ−２のピークの差は０．０１ｅＶであった。
【０３２９】
発光スペクトルｅ−１と発光スペクトルｅ−２のピークの差は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＢＴＢＩｍ−ＩＩのＬＵＭＯ準位の差によるものと考えられる。具体的には、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩのＬＵＭＯ準位が−２．９５ｅＶであるのに対し、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩのＬＵＭＯ準位は−２．５２ｅＶであった（いずれもＣＶ測定により算出した値）。２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩに比べて、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩはＬＵＭＯ準位が高い（浅い）ため、ＨＯＭＯ準位が高い１’−ＴＮＡＴＡと混合しても、混合材料の発光スペクトルのピークは長波長になりすぎなかった（つまり、発光スペクトルｅ−２が、発光スペクトルｅ−１に比べて短波長側にピークを有した）と考えられる。
【０３３０】
以上のことから、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を用いた発光素子は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を用いた発光素子に比べて、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとのより大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率がより高いことが示唆された。したがって、外部量子効率がより高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例１３】
【０３３１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０３３２】
以下に、本実施例の発光素子１１及び発光素子１２の作製方法を示す。
【０３３３】
（発光素子１１）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３３４】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０３３５】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０３３６】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３３７】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０３３８】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：１’−ＴＮＡＴＡ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。
【０３３９】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚３０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０３４０】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０３４１】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０３４２】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子１１を作製した。
【０３４３】
（発光素子１２）
発光素子１２の発光層１１１３は、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ：１’−ＴＮＡＴＡ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。
【０３４４】
発光素子１２の第１の電子輸送層１１１４ａは、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩを膜厚３０ｎｍとなるように成膜することで形成した。発光層１１１３及び第１の電子輸送層１１１４ａ以外は、発光素子１１と同様に作製した。
【０３４５】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３４６】
以上により得られた発光素子１１及び発光素子１２の素子構造を表１３に示す。
【０３４７】
【表１３】
【０３４８】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３４９】
発光素子１１及び発光素子１２の電流密度−輝度特性を図４４に示す。図４４において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図４５に示す。図４５において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図４６に示す。図４６において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図４７に示す。図４７において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０３５０】
また、発光素子１１及び発光素子１２における輝度８６０ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１４に示す。
【０３５１】
【表１４】
【０３５２】
また、発光素子１１及び発光素子１２に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図４８に示す。図４８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１４に示す通り、８６０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１１及び発光素子１２のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５３，０．４６）であった。この結果から、発光素子１１及び発光素子１２は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０３５３】
表１４及び図４４乃至図４７からわかるように、発光素子１１及び発光素子１２は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０３５４】
発光素子１１及び発光素子１２は、実施例１２に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ又はＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと、１’−ＴＮＡＴＡと、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］と、を発光層に用いた。実施例１２より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ又はＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと、１’−ＴＮＡＴＡとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子１１及び発光素子１２は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。特に、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の発光スペクトルは、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の発光スペクトルに比べて、該吸収帯との重なりが大きい。したがって、発光素子１２は、該大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、発光素子１１に比べてエネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。また、実施例１２の結果を合わせて参照することで、発光層において、ホスト材料の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、ゲスト材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差は、０．３ｅＶ以内であると好ましいことがわかる。
【０３５５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【実施例１４】
【０３５６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図４９を用いて説明する。
【０３５７】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢとの混合材料、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）との混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０３５８】
【化９】
【０３５９】
＜吸収スペクトル＞
図４９（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｆ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０３６０】
＜発光スペクトル＞
また、図４９（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｆ−１）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＣＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｆ−２）を示す。図４９（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図４９（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０３６１】
図４９（Ａ）の吸収スペクトルｆから、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］が、５００ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０３６２】
発光スペクトルｆ−１及び発光スペクトルｆ−２のピークは、吸収スペクトルｆにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０３６３】
また、本実施例から、ホスト材料としては、芳香族アミン系の化合物を含む混合材料だけでなく、カルバゾール化合物を含む混合材料も用いることができると示唆された。
【実施例１５】
【０３６４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０３６５】
以下に、本実施例の発光素子１３及び発光素子１４の作製方法を示す。
【０３６６】
（発光素子１３）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３６７】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０３６８】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０３６９】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３７０】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０３７１】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。
【０３７２】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、発光層１１１３上に第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、第１の電子輸送層１１１４ａの膜厚は４０ｎｍとした。
【０３７３】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０３７４】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０３７５】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子１３を作製した。
【０３７６】
（発光素子１４）
発光素子１４の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＣＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子１３と同様に作製した。
【０３７７】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３７８】
以上により得られた発光素子１３及び発光素子１４の素子構造を表１５に示す。
【０３７９】
【表１５】
【０３８０】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３８１】
発光素子１３及び発光素子１４の電流密度−輝度特性を図５０に示す。図５０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図５１に示す。図５１において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図５２に示す。図５２において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図５３に示す。図５３において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０３８２】
また、発光素子１３及び発光素子１４における輝度１２００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１６に示す。
【０３８３】
【表１６】
【０３８４】
また、発光素子１３及び発光素子１４に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図５４に示す。図５４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１６に示す通り、１２００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１３のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５４，０．４５）であり、１２００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１４のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５４，０．４６）であった。この結果から、発光素子１３及び発光素子１４は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０３８５】
表１６及び図５０乃至図５３からわかるように、発光素子１３及び発光素子１４は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０３８６】
発光素子１３及び発光素子１４は、実施例１４に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＮＢＢ又はＰＣＣＰと、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］と、を発光層に用いた。実施例１４より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＮＢＢ又はＰＣＣＰとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子１３及び発光素子１４は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０３８７】
また、本実施例から、発光層のホスト材料として、芳香族アミン系の化合物（ＰＣＢＮＢＢ）を含む混合材料でなく、カルバゾール化合物（ＰＣＣＰ）を含む混合材料を用いても、外部量子効率が高い発光素子を得られることがわかった。
【０３８８】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０３８９】
（参考例１）
上記実施例で用いた有機金属錯体、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（別名：ビス［２−（６−フェニル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ））（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成例を示す。なお、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の構造を以下に示す。
【０３９０】
【化１０】
【０３９１】
＜ステップ１；４，６−ジフェニルピリミジン（略称：Ｈｄｐｐｍ）の合成＞
まず、４，６−ジクロロピリミジン５．０２ｇ、フェニルボロン酸８．２９ｇ、炭酸ナトリウム７．１９ｇ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（略称：Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）０．２９ｇ、水２０ｍＬ、アセトニトリル２０ｍＬを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。ここで更にフェニルボロン酸２．０８ｇ、炭酸ナトリウム１．７９ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２０．０７０ｇ、水５ｍＬ、アセトニトリル５ｍＬをフラスコに入れ、再度マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた抽出液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体Ｈｄｐｐｍを得た（黄白色粉末、収率３８％）。なお、マイクロ波の照射は、マイクロ波合成装置（ＣＥＭ社製 Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）を用いた。以下にステップ１の合成スキーム（ａ−１）を示す。
【０３９２】
【化１１】
【０３９３】
＜ステップ２；ジ−μ−クロロ−ビス［ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）］（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬ、水５ｍＬ、上記ステップ１で得たＨｄｐｐｍ１．１０ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）０．６９ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで濾過し、次いで洗浄し、複核錯体［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２Ｃｌ］２を得た（赤褐色粉末、収率８８％）。以下にステップ２の合成スキーム（ａ−２）を示す。
【０３９４】
【化１２】
【０３９５】
＜ステップ３；（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール４０ｍＬ、上記ステップ２で得た［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２Ｃｌ］２１．４４ｇ、アセチルアセトン０．３０ｇ、炭酸ナトリウム１．０７ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン：酢酸エチル＝５０：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物である橙色粉末を得た（収率３２％）。以下にステップ３の合成スキーム（ａ−３）を示す。
【０３９６】
【化１３】
【０３９７】
上記ステップ３で得られた橙色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、有機金属錯体［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が得られたことがわかった。
【０３９８】
１Ｈ ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：１．８３（ｓ，６Ｈ），５．２９（ｓ，１Ｈ），６．４８（ｄ，２Ｈ），６．８０（ｔ，２Ｈ），６．９０（ｔ，２Ｈ），７．５５−７．６３（ｍ，６Ｈ），７．７７（ｄ，２Ｈ），８．１７（ｓ，２Ｈ），８．２４（ｄ，４Ｈ），９．１７（ｓ，２Ｈ）．
【０３９９】
（参考例２）
上記実施例で用いた有機金属錯体、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（別名：ビス［２−（６−メチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ））（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成例を示す。なお、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の構造を以下に示す。
【０４００】
【化１４】
【０４０１】
＜ステップ１；４−メチル−６−フェニルピリミジン（略称：Ｈｍｐｐｍ）の合成＞
まず、４−クロロ−６−メチルピリミジン４．９０ｇ、フェニルボロン酸４．８０ｇ、炭酸ナトリウム４．０３ｇ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（略称：Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）０．１６ｇ、水２０ｍＬ、アセトニトリル１０ｍＬを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。ここでさらにフェニルボロン酸２．２８ｇ、炭酸ナトリウム２．０２ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２０．０８２ｇ、水５ｍＬ、アセトニトリル１０ｍＬをフラスコに入れ、再度マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて抽出した。得られた抽出液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン：酢酸エチル＝９：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体Ｈｍｐｐｍを得た（橙色油状物、収率４６％）。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置（ＣＥＭ社製 Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）を用いた。以下にステップ１の合成スキーム（ｂ−１）を示す。
【０４０２】
【化１５】
【０４０３】
＜ステップ２；ジ−μ−クロロ−ビス［ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）］（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬ、水５ｍＬ、上記ステップ１で得たＨｍｐｐｍ１．５１ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）１．２６ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで洗浄し、濾過することにより複核錯体［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２Ｃｌ］２を得た（暗緑色粉末、収率７７％）。以下にステップ２の合成スキーム（ｂ−２）を示す。
【０４０４】
【化１６】
【０４０５】
＜ステップ３；（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール４０ｍＬ、上記ステップ２で得た複核錯体［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２Ｃｌ］２１．８４ｇ、アセチルアセトン０．４８ｇ、炭酸ナトリウム１．７３ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン：酢酸エチル＝４：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た（収率２２％）。以下にステップ３の合成スキーム（ｂ−３）を示す。
【０４０６】
【化１７】
【０４０７】
上記ステップ３で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、有機金属錯体［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が得られたことがわかった。
【０４０８】
１Ｈ ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：１．７８（ｓ，６Ｈ），２．８１（ｓ，６Ｈ），５．２４（ｓ，１Ｈ），６．３７（ｄ，２Ｈ），６．７７（ｔ，２Ｈ），６．８５（ｔ，２Ｈ），７．６１−７．６３（ｍ，４Ｈ），８．９７（ｓ，２Ｈ）．
【０４０９】
（参考例３）
上記実施例で用いた有機金属錯体、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（別名：ビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ））（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成例を示す。なお、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の構造を以下に示す。
【０４１０】
【化１８】
【０４１１】
＜ステップ１；４−ｔｅｒｔ−ブチル−６−フェニルピリミジン（略称：ＨｔＢｕｐｐｍ）の合成＞
まず、４，４−ジメチル−１−フェニルペンタン−１，３−ジオン２２．５ｇとホルムアミド５０ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部を窒素置換した。この反応容器を加熱することで反応溶液を５時間還流させた。その後、この溶液を水酸化ナトリウム水溶液に注ぎ、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体ＨｔＢｕｐｐｍを得た（無色油状物、収率１４％）。ステップ１の合成スキームを下記（ｃ−１）に示す。
【０４１２】
【化１９】
【０４１３】
＜ステップ２；ジ−μ−クロロ−ビス［ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）］（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬと水５ｍＬ、上記ステップ１で得たＨｔＢｕｐｐｍ１．４９ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）１．０４ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２を得た（黄緑色粉末、収率７３％）。ステップ２の合成スキームを下記（ｃ−２）に示す。
【０４１４】
【化２０】
【０４１５】
＜ステップ３；（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール４０ｍＬ、上記ステップ２で得た複核錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２ １．６１ｇ、アセチルアセトン０．３６ｇ、炭酸ナトリウム１．２７ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過し、水、エタノールで洗浄した。この固体をジクロロメタンに溶解させ、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した。溶媒を留去して得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た（収率６８％）。ステップ３の合成スキームを下記（ｃ−３）に示す。
【０４１６】
【化２１】
【０４１７】
上記ステップ３で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、有機金属錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が得られたことがわかった。
【０４１８】
１Ｈ ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：１．５０（ｓ，１８Ｈ），１．７９（ｓ，６Ｈ），５．２６（ｓ，１Ｈ），６．３３（ｄ，２Ｈ），６．７７（ｔ，２Ｈ），６．８５（ｔ，２Ｈ），７．７０（ｄ，２Ｈ），７．７６（ｓ，２Ｈ），９．０２（ｓ，２Ｈ）．
【０４１９】
（参考例４）
上記実施例で用いた２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の合成方法について説明する。
【０４２０】
【化２２】
【０４２１】
≪２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の合成≫
２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の合成スキームを（ｄ−１）に示す。
【０４２２】
【化２３】
【０４２３】
２Ｌ三口フラスコに２−クロロジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン５．３ｇ（２０ｍｍｏｌ）、３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニルボロン酸６．１ｇ（２０ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）４６０ｍｇ（０．４ｍｍｏｌ）、トルエン３００ｍＬ、エタノール２０ｍＬ、２Ｍの炭酸カリウム水溶液２０ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、三口フラスコ内を窒素置換した。この混合物を窒素気流下、１００℃で７．５時間攪拌した。室温まで冷ました後、得られた混合物を濾過して白色の濾物を得た。得られた濾物を水、エタノールの順で洗浄した後、乾燥させた。得られた固体を約６００ｍＬの熱トルエンに溶かし、セライト、フロリジールを通して吸引濾過し、無色透明の濾液を得た。得られた濾液を濃縮し、約７００ｍＬのシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。クロマトグラフィーは、熱トルエンを展開溶媒に用いて行った。ここで得られた固体にアセトンとエタノールを加えて超音波を照射した後、生じた懸濁物を濾取して乾燥させたところ、白色粉末を収量７．８５ｇ、収率８０％で得た。
【０４２４】
上記目的物は、熱トルエンには比較的可溶であったが、冷めると析出しやすい材料であった。また、アセトン、エタノールなど他の有機溶剤には難溶であった。そのため、この溶解性の差を利用して、上記の様に、簡便な方法で収率よく合成することができた。具体的には、反応終了後、室温に戻して析出させた固体を濾取することで、大部分の不純物を簡便に除くことができた。また、熱トルエンを展開溶媒とした、カラムクロマトグラフィーにより、析出しやすい目的物も簡便に精製することができた。
【０４２５】
得られた白色粉末４．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力５．０Ｐａ、アルゴン流量５ｍＬ／ｍｉｎの条件で、白色粉末を３００℃で加熱して行った。昇華精製後、目的物の白色粉末を収量３．５ｇ、収率８８％で得た。
【０４２６】
核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）によって、この化合物が目的物である２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）であることを確認した。
【０４２７】
得られた物質の１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝７．４５−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．５９−７．６５（ｍ，２Ｈ）、７．７１−７．９１（ｍ，７Ｈ）、８．２０−８．２５（ｍ，２Ｈ）、８．４１（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１Ｈ）、８．６５（ｄ，Ｊ＝７．５Ｈｚ，２Ｈ）、８．７７−８．７８（ｍ，１Ｈ）、９．２３（ｄｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，１．５Ｈｚ，１Ｈ）、９．４２（ｄｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１．５Ｈｚ，１Ｈ）、９．４８（ｓ，１Ｈ）。
【符号の説明】
【０４２８】
１０２ ＥＬ層
１０３ 第１の電極
１０８ 第２の電極
７０１ 正孔注入層
７０２ 正孔輸送層
７０３ 発光層
７０４ 電子輸送層
７０５ 電子注入層
７０６ 電子注入バッファー層
７０７ 電子リレー層
７０８ 複合材料層
８００ 第１のＥＬ層
８０１ 第２のＥＬ層
８０３ 電荷発生層
１１００ 基板
１１０１ 第１の電極
１１０３ 第２の電極
１１１１ 正孔注入層
１１１２ 正孔輸送層
１１１３ 発光層
１１１４ａ 第１の電子輸送層
１１１４ｂ 第２の電子輸送層
１１１５ 電子注入層
【技術分野】
【０００１】
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象を利用した発光素子（以下、有機ＥＬ素子とも記す）に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の研究開発が盛んに行われている。有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層（以下、発光層とも記す）を挟んだものであり、薄型軽量化できる・入力信号に高速に応答できる・直流低電圧駆動が可能であるなどの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。さらに、有機ＥＬ素子は面光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
【０００３】
有機ＥＬ素子の発光機構は、キャリア注入型である。すなわち、電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、電極から注入された電子およびホール（正孔）が再結合して発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。そして、励起状態の種類としては、一重項励起状態（Ｓ＊）と三重項励起状態（Ｔ＊）が可能である。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている。
【０００４】
発光性の有機化合物は通常、基底状態が一重項状態である。したがって、一重項励起状態（Ｓ＊）からの発光は、同じスピン多重度間の電子遷移であるため蛍光と呼ばれる。一方、三重項励起状態（Ｔ＊）からの発光は、異なるスピン多重度間の電子遷移であるため燐光と呼ばれる。ここで、蛍光を発する化合物（以下、蛍光性化合物と記す）は室温において、通常、燐光は観測されず蛍光のみが観測される。したがって、蛍光性化合物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。
【０００５】
一方、燐光を発する化合物（以下、燐光性化合物と記す）を用いれば、内部量子効率は１００％にまで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて高い発光効率を得ることが可能になる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。特に、燐光性化合物としては、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されており、例えば、特許文献１には、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体が燐光材料として開示されている。
【０００６】
上述した燐光性化合物を用いて発光素子の発光層を形成する場合、燐光性化合物の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の化合物からなるマトリクス中に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。この時、マトリクスとなる化合物はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される化合物はゲスト材料と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第００／７０６５５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、一般に、有機ＥＬ素子における光取り出し効率は２０％〜３０％程度と言われている。したがって、反射電極や透明電極による光の吸収を考慮すると、燐光性化合物を用いた発光素子の外部量子効率の限界は、２５％程度と考えられている。
【０００９】
そこで、本発明の一態様は、外部量子効率が高い発光素子を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、寿命の長い発光素子を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００１１】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルと、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯とが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００１２】
上記発光素子において、最も長波長側の吸収帯が、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する吸収を含むことが好ましい。
【００１３】
上記発光素子において、ホスト材料の発光スペクトルとしては、蛍光スペクトルが好ましい。
【００１４】
上記発光素子において、ゲスト材料は、有機金属錯体であることが好ましく、イリジウム錯体であることが特に好ましい。
【００１５】
上記発光素子において、発光スペクトルのピークのエネルギー値と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が０．３ｅＶ以内であることが好ましい。
【００１６】
上記発光素子において、吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のモル吸光係数が、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様では、外部量子効率が高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、寿命の長い発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図２】実施例の発光素子の構成を示す図。
【図３】実施例２の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図４】実施例２の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図５】実施例２の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図６】実施例２の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図７】実施例２の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図８】実施例２の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図９】実施例３の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１０】実施例３の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１１】実施例３の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１２】実施例３の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図１３】実施例３の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１４】実施例３の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図１５】本発明の一態様の発光素子を示す図。
【図１６】実施例１に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図１７】実施例４に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図１８】実施例５の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１９】実施例５の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２０】実施例５の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２１】実施例５の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図２２】実施例５の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２３】実施例６に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図２４】実施例７の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２５】実施例７の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２６】実施例７の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２７】実施例７の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図２８】実施例７の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２９】実施例７の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図３０】実施例８に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図３１】実施例９の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３２】実施例９の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図３３】実施例９の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図３４】実施例９の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図３５】実施例９の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図３６】実施例９の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図３７】実施例１０に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図３８】実施例１１の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図３９】実施例１１の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図４０】実施例１１の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図４１】実施例１１の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図４２】実施例１１の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図４３】実施例１２に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図４４】実施例１３の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図４５】実施例１３の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図４６】実施例１３の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図４７】実施例１３の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図４８】実施例１３の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図４９】実施例１４に係る吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図５０】実施例１５の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図５１】実施例１５の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図５２】実施例１５の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図５３】実施例１５の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図５４】実施例１５の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する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。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について説明する。
【００２１】
本実施の形態の発光素子は、発光物質であるゲスト材料と、該ゲスト材料を分散するホスト材料とを発光層に有する。ゲスト材料としては、燐光性化合物を用いる。ホスト材料としては、１種類以上の有機化合物を用いることができる。
【００２２】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、発光素子の発光効率を高くすることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態において、ホスト材料として用いる有機化合物の三重項励起エネルギーの準位（Ｔ１準位）は、ゲスト材料のＴ１準位よりも高いことが好ましい。ホスト材料のＴ１準位がゲスト材料のＴ１準位よりも低いと、発光に寄与するゲスト材料の三重項励起エネルギーをホスト材料が消光（クエンチ）してしまい、発光効率の低下を招くためである。
【００２４】
＜発光の素過程＞
まず、燐光性化合物をゲスト材料として用いる発光素子における発光の一般的な素過程を説明する。
【００２５】
（１）電子及びホールがゲスト分子において再結合し、ゲスト分子が励起状態となる場合（直接再結合過程）。
（１−１）ゲスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ゲスト分子は燐光を発する。
（１−２）ゲスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
一重項励起状態のゲスト分子は三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
【００２６】
つまり、上記（１）の直接再結合過程においては、ゲスト分子の項間交差効率及び燐光量子収率さえ高ければ、高い発光効率が得られることになる。なお、上述した通り、ホスト分子のＴ１準位は、ゲスト分子のＴ１準位よりも高いことが好ましい。
【００２７】
（２）電子及びホールがホスト分子において再結合し、ホスト分子が励起状態となる場合（エネルギー移動過程）。
（２−１）ホスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ホスト分子のＴ１準位がゲスト分子のＴ１準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が三重項励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。なお、ゲスト分子の一重項励起エネルギーの準位（Ｓ１準位）へのエネルギー移動も形式上あり得るが、多くの場合ゲスト分子のＳ１準位の方がホスト分子のＴ１準位よりも高エネルギー側に位置しており、主たるエネルギー移動過程になりにくいため、ここでは割愛する。
（２−２）ホスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
ホスト分子のＳ１準位がゲスト分子のＳ１準位およびＴ１準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が一重項励起状態又は三重項励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。また、一重項励起状態となったゲスト分子は、三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。
【００２８】
つまり、上記（２）のエネルギー移動過程においては、ホスト分子の三重項励起エネルギー及び一重項励起エネルギーの双方が、いかにゲスト分子に効率よく移動できるかが重要となる。
【００２９】
＜エネルギー移動過程＞
以下では、分子間のエネルギー移動過程について詳説する。
【００３０】
まず、分子間のエネルギー移動の機構として、以下の２つの機構が提唱されている。ここで、励起エネルギーを与える側の分子をホスト分子、励起エネルギーを受け取る側の分子をゲスト分子と記す。
【００３１】
≪フェルスター機構（双極子−双極子相互作用）≫
フェルスター機構は、エネルギー移動に、分子間の直接的接触を必要としない。ホスト分子及びゲスト分子間の双極子振動の共鳴現象を通じてエネルギー移動が起こる。双極子振動の共鳴現象によってホスト分子がゲスト分子にエネルギーを受け渡し、ホスト分子が基底状態になり、ゲスト分子が励起状態になる。フェルスター機構の速度定数ｋｈ＊→ｇを数式（１）に示す。
【００３２】
【数１】
【００３３】
数式（１）において、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、εｇ（ν）は、ゲスト分子のモル吸光係数を表し、Ｎは、アボガドロ数を表し、ｎは、媒体の屈折率を表し、Ｒは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表し、τは、実測される励起状態の寿命（蛍光寿命や燐光寿命）を表し、ｃは、光速を表し、φは、発光量子収率（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光量子収率）を表し、Ｋ２は、ホスト分子とゲスト分子の遷移双極子モーメントの配向を表す係数（０〜４）である。なお、ランダム配向の場合はＫ２＝２／３である。
【００３４】
≪デクスター機構（電子交換相互作用）≫
デクスター機構は、ホスト分子とゲスト分子が軌道の重なりを生じる接触有効距離に近づき、励起状態のホスト分子の電子と基底状態のゲスト分子の電子の交換を通じてエネルギー移動が起こる。デクスター機構の速度定数ｋｈ＊→ｇを数式（２）に示す。
【００３５】
【数２】
【００３６】
数式（２）において、ｈは、プランク定数であり、Ｋは、エネルギーの次元を持つ定数であり、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、ε’ｇ（ν）は、ゲスト分子の規格化された吸収スペクトルを表し、Ｌは、実効分子半径を表し、Ｒは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表す。
【００３７】
ここで、ホスト分子からゲスト分子へのエネルギー移動効率ΦＥＴは、数式（３）で表されると考えられる。ｋｒは、ホスト分子の発光過程（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光）の速度定数を表し、ｋｎは、ホスト分子の非発光過程（熱失活や項間交差）の速度定数を表し、τは、実測されるホスト分子の励起状態の寿命を表す。
【００３８】
【数３】
【００３９】
まず、数式（３）より、エネルギー移動効率ΦＥＴを高くするためには、エネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇを、他の競合する速度定数ｋｒ＋ｋｎ（＝１／τ）に比べて遙かに大きくすればよい。そして、そのエネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇを大きくするためには、数式（１）及び数式（２）より、フェルスター機構、デクスター機構のどちらの機構においても、ホスト分子の発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）とゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりが大きい方が良いことがわかる。
【００４０】
ここで、本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００４１】
本発明の一態様では、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりを利用して、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が円滑に行われるため、エネルギー移動効率が高い。したがって、本発明の一態様では、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
【００４２】
また、前述のエネルギー移動過程を鑑みれば、ホスト分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動する前に、ホスト分子自体がその励起エネルギーを光又は熱として放出して失活してしまうと、発光効率や寿命が低下することになる。しかしながら、本発明の一態様では、エネルギー移動が円滑に行われるため、励起エネルギーの失活を抑制することができる。したがって、寿命の長い発光素子を実現することができる。
【００４３】
ここで、本発明者等は、ホスト分子の発光スペクトルとゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりを考える上で、ゲスト分子の吸収スペクトルにおける最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯が重要であると考えた。
【００４４】
本実施の形態では、ゲスト材料として燐光性化合物を用いる。燐光性化合物の吸収スペクトルにおいて、最も発光に強く寄与すると考えられている吸収帯は、一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収波長とその近傍であり、それは最も長波長側に現れる吸収帯である。このことから、ホスト材料の発光スペクトル（蛍光スペクトル及び燐光スペクトル）は、燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なることが好ましいと考えられる。
【００４５】
例えば、有機金属錯体、特に発光性のイリジウム錯体において、最も長波長側の吸収帯は、５００〜６００ｎｍ付近にブロードな吸収帯として現れる場合が多い（無論、発光波長によっては、より短波長側やより長波長側に現れる場合もある）。この吸収帯は、主として、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する。ただし、該吸収帯には三重項π−π＊遷移や一重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収も一部含まれ、これらが重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成していると考えられる。したがって、ゲスト材料に、有機金属錯体（特にイリジウム錯体）を用いるときは、このように最も長波長側に存在するブロードな吸収帯と、ホスト材料の発光スペクトルが大きく重なる状態が好ましい。
【００４６】
したがって、本発明の一態様は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の発光スペクトルと、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯とが重なり、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子である。
【００４７】
上記発光素子において、該吸収帯が、三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収を含むことが好ましい。三重項ＭＬＣＴ励起状態は、ゲスト材料である燐光性化合物の最低三重項励起状態であるため、燐光性化合物はこの励起状態から燐光を発する。つまり、三重項ＭＬＣＴ励起状態からは、発光以外の失活過程が少なく、この励起状態の存在率をできる限り多くするのが高い発光効率に繋がると考えられる。このような理由から、三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収を利用して、ホスト材料から三重項ＭＬＣＴ励起状態に直接エネルギー移動するエネルギー移動過程が多いことが好ましいと言える。また、上記発光素子において、ゲスト材料は有機金属錯体、特にイリジウム錯体が好ましい。
【００４８】
また、本発明者等は、ホスト分子が一重項励起状態である場合（上記（２−２））は、三重項励起状態である場合（上記（２−１））に比べて、燐光性化合物であるゲスト分子へのエネルギー移動が起こりにくく、発光効率が低下しやすいことを見出し、課題の一として着目した。
【００４９】
ホスト材料としては、通常、蛍光性化合物が用いられるが、その蛍光寿命（τ）はナノ秒レベルと非常に短い（ｋｒ＋ｋｎが大きい）。これは、一重項励起状態から基底状態（一重項）への遷移が許容遷移だからである。数式（３）から、このことはエネルギー移動効率ΦＥＴに対して不利に働く。このことも考慮すると、ホスト材料の一重項励起状態からゲスト材料へのエネルギー移動は、総じて起こりにくい傾向にある。
【００５０】
しかしながら本発明の一態様は、このようなホスト材料の一重項励起状態からのゲスト材料へのエネルギー移動効率に関する問題点を克服できる。すなわち、本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、ホスト材料の蛍光スペクトルは、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯と重なりを有し、重なりを利用して、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発することが好ましい。
【００５１】
つまり、本発明の一態様の発光素子では、ホスト材料の蛍光スペクトルは、ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯と重なりを有し、該重なりを利用して、ホスト材料の励起エネルギーがゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する。このような構成とすることで、一重項励起エネルギーの失活を抑制することができる。したがって、素子の効率だけでなく寿命にも影響すると考えられるホスト材料の一重項励起エネルギーの失活を、本発明の一態様を適用することにより抑制することができ、寿命の長い発光素子を実現することができる。なお、このとき、ホスト材料の励起エネルギーは燐光性化合物に十分にエネルギー移動し、一重項励起状態からの蛍光発光は実質的に観察されないことが好ましい。
【００５２】
なお、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルを十分に重ねるためには、発光スペクトルのピークのエネルギー値と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が０．３ｅＶ以内であることが好ましい。より好ましくは０．２ｅＶ以内であり、特に好ましくは０．１ｅＶ以内である。
【００５３】
さらに、ホスト材料の一重項励起状態からのエネルギー移動は、フェルスター機構が重要と考えられる。このことを考慮すると、数式（１）から、ゲスト材料の最も長波長側に位置する吸収帯のモル吸光係数は、２０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上が好ましく、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上がより好ましい。
【００５４】
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できる。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について図１５を用いて説明する。
【００５６】
図１５（Ａ）は、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間にＥＬ層１０２を有する発光素子を示した図である。図１５（Ａ）における発光素子は、第１の電極１０３の上に順に積層した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５と、さらにその上に設けられた第２の電極１０８から構成されている。
【００５７】
第１の電極１０３としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素又は酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛膜は、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、ＩＷＺＯ膜は、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、グラフェン、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。
【００５８】
但し、ＥＬ層１０２のうち、第１の電極１０３に接して形成される層が、後述する有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料を用いて形成される場合には、第１の電極１０３に用いる物質は、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金（例えば、Ａｌ−Ｓｉ）等も用いることもできる。
【００５９】
第１の電極１０３は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。
【００６０】
第２の電極１０８は、仕事関数の小さい（好ましくは３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム、およびこれらを含む合金（例えば、Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属およびこれらを含む合金の他、アルミニウムや銀などを用いることができる。
【００６１】
但し、ＥＬ層１０２のうち、第２の電極１０８に接して形成される層が、後述する有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いる場合には、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用いることができる。
【００６２】
なお、第２の電極１０８を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
【００６３】
ＥＬ層１０２は、少なくとも発光層７０３を有する。ＥＬ層１０２の一部には公知の物質を用いることもでき、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、ＥＬ層１０２を形成する物質には、有機化合物のみからなるものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【００６４】
ＥＬ層１０２は、発光層７０３の他、図１５（Ａ）に示すように正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層７０１、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層７０２、電子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層７０４、電子注入性の高い物質を含んでなる電子注入層７０５などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【００６５】
正孔注入層７０１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【００６６】
また、低分子の有機化合物である４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【００６７】
さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【００６８】
また、正孔注入層７０１として、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料（正孔輸送性の高い物質）であることが好ましい。
【００６９】
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。
【００７０】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【００７１】
また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００７２】
さらに、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００７３】
また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物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。
【００７４】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。
【００７５】
正孔輸送層７０２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、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＢＰＡＦＬＰ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物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。
【００７６】
また、正孔輸送層７０２には、ＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡのようなカルバゾール誘導体や、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【００７７】
また、正孔輸送層７０２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００７８】
発光層７０３は、発光物質を含む層である。本実施の形態の発光層７０３は、ゲスト材料及びホスト材料を含む。ホスト材料は、複数種用いることができる。具体的には実施の形態１を参照することができる。
【００７９】
ゲスト材料の燐光性化合物としては、有機金属錯体が好ましく、イリジウム錯体が特に好ましい。なお、上述のフェルスター機構によるエネルギー移動を考慮すると、燐光性化合物の最も長波長側に位置する吸収帯のモル吸光係数は、２０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上が好ましく、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上がより好ましい。このような大きなモル吸光係数を有する化合物としては、具体的には、ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）や、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）などが挙げられる。特に、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のように、モル吸光係数が５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上に達する材料を用いると、外部量子効率が３０％程度に達する高効率な発光素子が得られる。
【００８０】
ホスト材料として、電子を受け取りやすい化合物（代表的には、複素環化合物）とホールを受け取りやすい化合物（代表的には、芳香族アミン化合物やカルバゾール化合物）とを混合した材料を用いることが好ましい。このような構成とすることで、発光層内でのホール輸送と電子輸送のキャリアバランスを整えることによる発光効率及び寿命の向上の効果を得ることができる。ホスト材料の具体例としては、例えば、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）と４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）を混合した材料や、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと４、４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）を混合した材料、あるいは２−［４−（３，６−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ−ＩＩＩ）とＰＣＢＮＢＢを混合した材料、２−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）と４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）を混合した材料などが挙げられる。また、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）、４−（１−ナフチル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）、２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）、又は１’−ＴＮＡＴＡを、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと混合した材料もホスト材料として用いることができる。ただし、これらに限定されることなく、他の公知のホスト材料を用いることができる。
【００８１】
また、発光層を複数設け、それぞれの層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、発光層を２つ有する発光素子において、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、発光層を３つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
【００８２】
電子輸送層７０４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、Ａｌｑ３、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体が挙げられる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジン−ジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。
【００８３】
また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００８４】
電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。
【００８５】
あるいは、電子注入層７０５に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層７０４を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【００８６】
なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００８７】
ＥＬ層は、図１５（Ｂ）に示すように、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に複数積層されていても良い。この場合、積層された第１のＥＬ層８００と第２のＥＬ層８０１との間には、電荷発生層８０３を設けることが好ましい。電荷発生層８０３は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層８０３は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。
【００８８】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。また、３つ以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００８９】
ＥＬ層１０２は、図１５（Ｃ）に示すように、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【００９０】
第２の電極１０８と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第２の電極１０８を形成する際に、ＥＬ層１０２が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物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。
【００９１】
さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。
【００９２】
電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００９３】
また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００９４】
さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【００９５】
複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
【００９６】
電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８におけるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。
【００９７】
電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【００９８】
電子リレー層７０７に含まれるフタロシアニン系材料としては、具体的にはＣｕＰｃ、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＩ） ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｚｉｎｃ ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ， β−ｆｏｒｍ）、ＦｅＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｉｒｏｎ）及びＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）のいずれかを用いることが好ましい。
【００９９】
電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【０１００】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｎ（ＩＶ） ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）及びＴｉＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｃｏｍｐｌｅｘ）のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【０１０１】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【０１０２】
電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【０１０３】
電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【０１０４】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｈｅｘ ＰＴＣ）等が挙げられる。
【０１０５】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【０１０６】
その他にも、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を用いることができる。
【０１０７】
なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すれば良い。
【０１０８】
正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すれば良い。
【０１０９】
以上により、本実施の形態のＥＬ層１０２を作製することができる。
【０１１０】
上述した発光素子は、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０２において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０３または第２の電極１０８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１０３または第２の電極１０８のいずれか一方、または両方が可視光に対する透光性を有する電極となる。
【０１１１】
なお、第１の電極１０３と第２の電極１０８との間に設けられる層の構成は、上記のものに限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第１の電極１０３及び第２の電極１０８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れば上記以外のものでもよい。
【０１１２】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質、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、バイポーラ性の物質（電子及び正孔の輸送性の高い物質）、又は正孔ブロック材料等から成る層を、発光層と自由に組み合わせて構成すればよい。
【０１１３】
本実施の形態で示した発光素子を用いて、パッシブマトリクス型の発光装置や、トランジスタによって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、該発光装置を電子機器又は照明装置等に適用することができる。
【０１１４】
以上のように、本発明の一態様の発光素子を作製することができる。
【０１１５】
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できる。
【実施例１】
【０１１６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に用いることができるゲスト材料及びホスト材料について図１及び図１６を用いて説明する。
【０１１７】
本実施例で用いるゲスト材料は、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）、及び（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の３種類である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）と、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）との混合材料である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０１１８】
【化１】
【０１１９】
≪ゲスト材料の吸収スペクトル、及びホスト材料の発光スペクトルの測定結果≫
＜吸収スペクトル＞
図１（Ａ）、図１６に［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（以下、吸収スペクトルと記す）を吸収スペクトル１として示す。同様に、吸収スペクトル２として、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルを、吸収スペクトル３として、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルを示す。
【０１２０】
それぞれの吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０１２１】
＜発光スペクトル＞
また、図１（Ａ）、図１６に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトル）を示す。図１（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図１６において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０１２２】
図１（Ａ）、図１６より、吸収スペクトル１〜３は、それぞれ、発光スペクトルと重なりを有することがわかった。したがって、本実施例で用いたゲスト材料のいずれか一と、本実施例のホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。
【０１２３】
ここで、図１（Ａ）、図１６において、吸収スペクトルの最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯（発光に強く寄与すると考えられる吸収帯）のピークと、発光スペクトルのピークに着目する。吸収スペクトル１〜３の該ピークのうち、発光スペクトルのピークと最も近い位置に、吸収スペクトル１のピークがあり、発光スペクトルのピークと最も遠い位置に、吸収スペクトル３のピークがある。
【０１２４】
具体的には、図１６において、吸収スペクトル１のピークと発光スペクトルのピークとの差は０．０２ｅＶであり、吸収スペクトル２のピークと発光スペクトルのピークとの差は０．１２ｅＶであり、吸収スペクトル３のピークと発光スペクトルのピークとの差は０．２３ｅＶであった。
【０１２５】
次に、図１（Ａ）において、吸収スペクトルの最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯のピークでのモル吸光係数に着目する。吸収スペクトル１〜３のうち、吸収スペクトル１のモル吸光係数が最も大きく、吸収スペクトル２のモル吸光係数が最も小さい。
【０１２６】
つまり、吸収スペクトル１〜３のうち、吸収スペクトル１が、最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯において、ピークが発光スペクトルのピークと最も近い、かつ、ピークのモル吸光係数が最も大きいと言える。
【０１２７】
以上より、吸収スペクトル１と発光スペクトルは、重なりが特に大きいことがわかる。よって、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料をホスト材料、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］をゲスト材料に用いた発光素子は、該混合材料の発光スペクトルと［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が特に高いことが示唆された。
【０１２８】
≪ゲスト材料の吸収スペクトルの計算結果≫
次に、上記測定で得られた［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトル（図１（Ａ）における吸収スペクトル１及び２）を、計算により再現することを試みた。
【０１２９】
［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルを求めるために、それぞれの分子の基底状態における最安定構造を用いて、励起エネルギー及び振動子強度を求めた。そして、算出した振動子強度をもとに、吸収スペクトルを得た。具体的な計算方法を以下に記す。
【０１３０】
密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いて、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の基底状態における最安定構造を計算した。さらに、時間依存密度汎関数（ＴＤ−ＤＦＴ）を用いて、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の励起エネルギーと振動子強度を求め、この結果から吸収スペクトルを計算した。ＤＦＴの全エネルギーは、ポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギー、及び複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で近似しているため、計算は高精度である。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＰＷ９１を用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、ＬａｎＬ２ＤＺをＩｒ原子に、６−３１１（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）をＩｒ原子以外に適用した。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、また、炭素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ関数を加えた。
【０１３１】
なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ ０９を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った。
【０１３２】
図１（Ｂ）に、計算から得られた吸収スペクトルを示す。また、比較として、先に示した測定から得られた吸収スペクトルを示す。具体的には、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の測定から得られた吸収スペクトルを、吸収スペクトル１として示し、計算から得られた吸収スペクトルを吸収スペクトル１’として示す。また、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の測定から得られた吸収スペクトルを、吸収スペクトル２として示し、計算から得られた吸収スペクトルを吸収スペクトル２’として示す。図１（Ｂ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０１３３】
図１（Ｂ）に示す通り、測定から得た吸収スペクトル１、２の形状と、計算から得た吸収スペクトル１’、２’の形状は、ほぼ一致した。特に、吸収スペクトル１、２で見られた以下の２つの傾向が、吸収スペクトル１’、２’においても確認できた。
傾向１）吸収スペクトル２（２’）のピーク波長よりも、吸収スペクトル１（１’）のピーク波長の方が、発光スペクトルのピーク波長と近い位置にある。
傾向２）吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のピーク波長のモル吸光係数は、吸収スペクトル１（１’）の方が、吸収スペクトル２（２’）よりも大きい。
【実施例２】
【０１３４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０１３５】
【化２】
【０１３６】
以下に、本実施例の発光素子１乃至発光素子３の作製方法を示す。
【０１３７】
（発光素子１）
まず、ガラス基板１１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１３８】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１３９】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０１４０】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１４１】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０１４２】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１４３】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０１４４】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０１４５】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０１４６】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子１を作製した。
【０１４７】
（発光素子２）
発光素子２の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子１と同様に作製した。
【０１４８】
（発光素子３）
発光素子３の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子１と同様に作製した。
【０１４９】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０１５０】
以上により得られた発光素子１乃至発光素子３の素子構造を表１に示す。
【０１５１】
【表１】
【０１５２】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１５３】
発光素子１乃至発光素子３の電流密度−輝度特性を図３に示す。図３において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図４に示す。図４において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図５に示す。図５において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図６に示す。図６において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０１５４】
また、発光素子１乃至発光素子３における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表２に示す。
【０１５５】
【表２】
【０１５６】
また、発光素子１乃至発光素子３に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図７に示す。図７において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表２に示す通り、８４０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５６，０．４４）であり、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子２のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５５，０．４５）であり、９４０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子３のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４４，０．５５）であった。この結果から、発光素子１は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する発光が得られ、発光素子２は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する発光が得られ、発光素子３は、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する発光が得られたことがわかった。
【０１５７】
表２及び図３乃至図６からわかるように、発光素子１乃至発光素子３は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０１５８】
本実施例の発光素子では、実施例１に示したホスト材料及びゲスト材料を発光層に用いた。実施例１より、発光素子１乃至発光素子３に用いたそれぞれのゲスト材料の吸収スペクトルは、ホスト材料の発光スペクトルと重なりを有する。本実施例の発光素子は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０１５９】
また、発光素子１は、発光素子２及び発光素子３に比べて、外部量子効率が高い値を示した。実施例１の結果では、発光素子１に用いたゲスト材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯において、ピークが発光スペクトルのピークと最も近い（ピークの差は０．０２ｅＶ）、かつ、ピーク波長のモル吸光係数が最も大きかった（＞５０００Ｍ−１・ｃｍ−１）。これらから、発光素子１はエネルギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が高い値を示したと示唆される。
【０１６０】
また、発光素子２は、発光素子３に比べて、外部量子効率が高い値を示した。実施例１の結果では、吸収スペクトル３のピーク波長よりも、吸収スペクトル２のピーク波長は、発光スペクトルのピーク波長と近い位置にあった。これにより、発光素子２と発光素子３の外部量子効率特性に差が生じたと示唆される。
【０１６１】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０１６２】
次に、発光素子１乃至発光素子３の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図８に示す。図８において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０１６３】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子１乃至発光素子３をそれぞれ駆動した。
【０１６４】
発光素子１は、４７０時間後の輝度が、初期輝度の８５％の値であった。また、発光素子２は、４７０時間後の輝度が、初期輝度の７２％の値であった。また、発光素子３は、２８０時間後の輝度が、初期輝度の７２％の値であった。
【０１６５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、寿命が長い素子を実現できることが示された。
【実施例３】
【０１６６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いる材料は、先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０１６７】
以下に、本実施例の発光素子４の作製方法を示す。
【０１６８】
（発光素子４）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１６９】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１７０】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０１７１】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１７２】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０１７３】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．１（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１７４】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１５ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０１７５】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０１７６】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０１７７】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子４を作製した。
【０１７８】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０１７９】
以上により得られた発光素子４の素子構造を表３に示す。
【０１８０】
【表３】
【０１８１】
発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１８２】
発光素子４の電流密度−輝度特性を図９に示す。図９において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図１０に示す。図１０において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図１１に示す。図１１において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図１２に示す。図１２において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０１８３】
また、発光素子４における輝度１１００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表４に示す。
【０１８４】
【表４】
【０１８５】
また、発光素子４に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図１３に示す。図１３において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表４に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子４のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５７，０．４３）であった。この結果から、発光素子４は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０１８６】
表４及び図９乃至図１２からわかるように、発光素子４は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。特に、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の外部量子効率が３１％と極めて高い値を示した。先に記したとおり、外部量子効率の限界は２５％程度と言われている。しかしながら、今回の結果はそれを上回っている。
【０１８７】
本実施例の発光素子では、実施例１に示したホスト材料及びゲスト材料を発光層に用いた。実施例１より、発光素子４に用いたゲスト材料の吸収スペクトルは、ホスト材料の発光スペクトルと重なりを有する。本実施例の発光素子は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０１８８】
また、実施例１の結果では、発光素子４に用いたゲスト材料の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯において、ピーク波長が発光スペクトルのピーク波長と近い（ピークの差は０．０２ｅＶ）、かつ、ピーク波長のモル吸光係数が大きかった（＞５０００Ｍ−１・ｃｍ−１）。これらから、発光素子４はエネルギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が従来にはない高い値を示したと考えられる。
【０１８９】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０１９０】
次に、発光素子４の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１４に示す。図１４において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０１９１】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子４を駆動した。
【０１９２】
１７０時間後の輝度について、発光素子４は、初期輝度の９５％を保っていた。
【０１９３】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例４】
【０１９４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができるゲスト材料及びホスト材料の一例について図１７を用いて説明する。
【０１９５】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）との混合材料である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０１９６】
【化３】
【０１９７】
＜吸収スペクトル＞
図１７（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルａ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０１９８】
＜発光スペクトル＞
また、図１７（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルａ）を示す。図１７（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図１７（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０１９９】
図１７（Ａ）の吸収スペクトルａから、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が、５２０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２００】
発光スペクトルａのピークは、吸収スペクトルａにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。具体的には、吸収スペクトルａにおける該吸収帯のピーク（５１５ｎｍ）と発光スペクトルａのピークの差は０．０９ｅＶであった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例５】
【０２０１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２０２】
【化４】
【０２０３】
以下に、本実施例の発光素子５の作製方法を示す。
【０２０４】
（発光素子５）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２０５】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０２０６】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０２０７】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、４，４’，４’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２０８】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０２０９】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０２１０】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０２１１】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０２１２】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０２１３】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子５を作製した。
【０２１４】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０２１５】
以上により得られた発光素子５の素子構造を表５に示す。
【０２１６】
【表５】
【０２１７】
発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２１８】
発光素子５の電流密度−輝度特性を図１８に示す。図１８において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図１９に示す。図１９において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図２０に示す。図２０において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図２１に示す。図２１において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０２１９】
また、発光素子５における輝度１１００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表６に示す。
【０２２０】
【表６】
【０２２１】
また、発光素子５に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２２に示す。図２２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表６に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子５のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５７，０．４３）であった。この結果から、発光素子５は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０２２２】
表６及び図１８乃至図２１からわかるように、発光素子５は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０２２３】
発光素子５は、実施例４に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を発光層に用いた。実施例４より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子５は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０２２４】
また、実施例４の結果では、発光素子５に用いたゲスト材料の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯において、ピークがホスト材料の発光スペクトルのピークと近い、かつ、ピークのモル吸光係数が大きかった（＞５０００Ｍ−１・ｃｍ−１）。これらから、発光素子５はエネルギー移動効率が特に高いため、外部量子効率が従来にはない高い値を示したと考えられる。
【０２２５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【実施例６】
【０２２６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図２３を用いて説明する。
【０２２７】
本実施例で用いるゲスト材料は、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢとの混合材料である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２２８】
【化５】
【０２２９】
＜吸収スペクトル＞
図２３（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｂ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９４ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０２３０】
＜発光スペクトル＞
また、図２３（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｂ）を示す。図２３（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図２３（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０２３１】
図２３（Ａ）の吸収スペクトルｂから、［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］が、５３０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２３２】
発光スペクトルｂのピークは、吸収スペクトルｂにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。具体的には、吸収スペクトルｂにおける該吸収帯のピーク（５３０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｂのピークの差は０．０１ｅＶであった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例７】
【０２３３】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０２３４】
以下に、本実施例の発光素子６の作製方法を示す。
【０２３５】
（発光素子６）
発光素子６の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、実施例５に示した発光素子５と同様に作製した。
【０２３６】
以上により得られた発光素子６の素子構造を表７に示す。
【０２３７】
【表７】
【０２３８】
発光素子６を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２３９】
発光素子６の電流密度−輝度特性を図２４に示す。図２４において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図２５に示す。図２５において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図２６に示す。図２６において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図２７に示す。図２７において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０２４０】
また、発光素子６における輝度１１００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表８に示す。
【０２４１】
【表８】
【０２４２】
また、発光素子６に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２８に示す。図２８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表８に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子６のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．６６，０．３４）であった。この結果から、発光素子６は、［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］に由来する赤色発光が得られたことがわかった。
【０２４３】
表８及び図２４乃至図２７からわかるように、発光素子６は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０２４４】
発光素子６では、実施例６に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］を発光層に用いた。実施例６より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子６は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０２４５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０２４６】
次に、発光素子６の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図２９に示す。図２９において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０２４７】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子６を駆動した。
【０２４８】
発光素子６は、９８時間後の輝度が、初期輝度の８７％であった。この結果から、発光素子６は、寿命の長い素子であることがわかった。
【０２４９】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例８】
【０２５０】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図３０を用いて説明する。
【０２５１】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと４−（１−ナフチル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）の混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２５２】
【化６】
【０２５３】
＜吸収スペクトル＞
図３０（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｃ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０２５４】
＜発光スペクトル＞
また、図３０（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｃ−１）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとαＮＢＡ１ＢＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｃ−２）を示す。図３０（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図３０（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０２５５】
図３０（Ａ）の吸収スペクトルｃから、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が、４９０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２５６】
発光スペクトルｃ−１及び発光スペクトルｃ−２のピークは、吸収スペクトルｃにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０２５７】
ここで、発光スペクトルｃ−２は、発光スペクトルｃ−１よりも短波長（高エネルギー）側にピークを有する。そして、発光スペクトルｃ−２のピークは、発光スペクトルｃ−１のピークに比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。具体的には、吸収スペクトルｃにおける該吸収帯のピーク（４９０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｃ−１のピークの差は０．１５ｅＶであり、吸収スペクトルｃにおける該吸収帯のピーク（４９０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｃ−２のピークの差は０．０１ｅＶであった。
【０２５８】
発光スペクトルｃ−１と発光スペクトルｃ−２のピークの差は、ＰＣＢＡ１ＢＰとαＮＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位の差によるものと考えられる。具体的には、ＰＣＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位が−５．４３ｅＶであるのに対し、αＮＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５２ｅＶであった（いずれもサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定により算出した値）。ＰＣＢＡ１ＢＰに比べてαＮＢＡ１ＢＰは、ＨＯＭＯ準位が低い（深い）ため、発光スペクトルｃ−２のピークは、発光スペクトルｃ−１よりも短波長（高エネルギー）になったと考えられる。
【実施例９】
【０２５９】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０２６０】
以下に、本実施例の発光素子７及び発光素子８の作製方法を示す。
【０２６１】
（発光素子７）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２６２】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０２６３】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０２６４】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２６５】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０２６６】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０２６７】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０２６８】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０２６９】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０２７０】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子７を作製した。
【０２７１】
（発光素子８）
発光素子８の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、αＮＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、αＮＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：αＮＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子７と同様に作製した。
【０２７２】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０２７３】
以上により得られた発光素子７及び発光素子８の素子構造を表９に示す。
【０２７４】
【表９】
【０２７５】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２７６】
発光素子７及び発光素子８の電流密度−輝度特性を図３１に示す。図３１において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図３２に示す。図３２において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図３３に示す。図３３において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図３４に示す。図３４において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０２７７】
また、発光素子７及び発光素子８における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１０に示す。
【０２７８】
【表１０】
【０２７９】
また、発光素子７及び発光素子８に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図３５に示す。図３５において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１０に示す通り、１１００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子７のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４３，０．５６）であり、８６０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子８のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４３，０．５６）であった。この結果から、発光素子７及び発光素子８は、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する黄緑色発光が得られたことがわかった。
【０２８０】
表１０及び図３１乃至図３４からわかるように、発光素子７及び発光素子８は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０２８１】
発光素子７及び発光素子８は、実施例８に示したＰＣＢＡ１ＢＰ又はαＮＢＡ１ＢＰと、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］と、を発光層に用いた。実施例８より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＡ１ＢＰ又はαＮＢＡ１ＢＰとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子７及び発光素子８は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０２８２】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０２８３】
次に、発光素子７及び発光素子８の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図３６に示す。図３６において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。
【０２８４】
信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子７及び発光素子８を駆動した。
【０２８５】
発光素子７は、２６０時間後の輝度が、初期輝度の７４％であった。また、発光素子８は、２６０時間後の輝度が、初期輝度の７５％であった。この結果から、発光素子７及び発光素子８は、寿命の長い素子であることがわかった。
【０２８６】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例１０】
【０２８７】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図３７を用いて説明する。
【０２８８】
本実施例で用いるゲスト材料は、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢとの混合材料、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）との混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０２８９】
【化７】
【０２９０】
＜吸収スペクトル＞
図３７（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｄ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０２９１】
＜発光スペクトル＞
また、図３７（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＰＡ２ＳＦの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｄ−１）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｄ−２）を示す。図３７（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図３７（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０２９２】
図３７（Ａ）の吸収スペクトルｄから、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が、４９０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０２９３】
発光スペクトルｄ−１及び発光スペクトルｄ−２のピークは、吸収スペクトルｄにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０２９４】
ここで、発光スペクトルｄ−２は、発光スペクトルｄ−１よりも短波長（高エネルギー）側にピークを有する。そして、発光スペクトルｄ−２のピークは、発光スペクトルｄ−１のピークに比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。以上のことから、図３７において、吸収スペクトルｄの発光に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトルｄ−２であることがわかった。具体的には、吸収スペクトルｄにおける該吸収帯のピークと発光スペクトルｄ−１のピークの差は０．３９ｅＶであり、吸収スペクトルｄにおける該吸収帯のピークと発光スペクトルｄ−２のピークの差は０．１９ｅＶであった。
【０２９５】
発光スペクトルｄ−１と発光スペクトルｄ−２のピークの差は、ＤＰＡ２ＳＦとＮＰＢのＨＯＭＯ準位の差によるものと考えられる。具体的には、ＤＰＡ２ＳＦのＨＯＭＯ準位が−５．０９ｅＶであるのに対し、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位は−５．３８ｅＶであった（いずれもＣＶ測定により算出した値）。ＤＰＡ２ＳＦに比べて、ＮＰＢはＨＯＭＯ準位が低い（深い）ため、発光スペクトルｄ−２のピークは、発光スペクトルｄ−１よりも短波長（高エネルギー）になったと考えられる。
【０２９６】
以上のことから、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料、及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］とを共に発光層に用いた発光素子は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＰＡ２ＳＦの混合材料、及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］とを共に発光層に用いた発光素子に比べて、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとのより大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率がより高いことが示唆された。したがって、外部量子効率がより高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例１１】
【０２９７】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０２９８】
以下に、本実施例の発光素子９及び発光素子１０の作製方法を示す。
【０２９９】
（発光素子９）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３００】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０３０１】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０３０２】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３０３】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０３０４】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＤＰＡ２ＳＦ、及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＤＰＡ２ＳＦ及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＤＰＡ２ＳＦ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。
【０３０５】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０３０６】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０３０７】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０３０８】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子９を作製した。
【０３０９】
（発光素子１０）
発光素子１０の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は４０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子９と同様に作製した。
【０３１０】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３１１】
以上により得られた発光素子９及び発光素子１０の素子構造を表１１に示す。
【０３１２】
【表１１】
【０３１３】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３１４】
発光素子９及び発光素子１０の電流密度−輝度特性を図３８に示す。図３８において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図３９に示す。図３９において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図４０に示す。図４０において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図４１に示す。図４１において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０３１５】
また、発光素子９及び発光素子１０における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１２に示す。
【０３１６】
【表１２】
【０３１７】
また、発光素子９及び発光素子１０に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図４２に示す。図４２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１２に示す通り、８９０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子９のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４３，０．５６）であり、８２０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１０のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４２，０．５７）であった。この結果から、発光素子９及び発光素子１０は、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する黄緑色発光が得られたことがわかった。
【０３１８】
表１２及び図３８乃至図４１からわかるように、発光素子９及び発光素子１０は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０３１９】
発光素子９及び発光素子１０は、実施例１０に示したＤＰＡ２ＳＦ又はＮＰＢと、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］と、を発光層に用いた。実施例１０より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＤＰＡ２ＳＦ又はＮＰＢとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子９及び発光素子１０は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。特に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＮＰＢの混合材料の発光スペクトルは、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＰＡ２ＳＦの混合材料の発光スペクトルに比べて、該吸収帯との重なりが大きい。したがって、発光素子１０は、該大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、発光素子９に比べてエネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。また、実施例１０の結果を合わせて参照することで、発光層において、ホスト材料の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、ゲスト材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差は、０．３ｅＶ以内であると好ましいことがわかる。
【０３２０】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【実施例１２】
【０３２１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図４３を用いて説明する。
【０３２２】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）との混合材料、及び２−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）と１’−ＴＮＡＴＡとの混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０３２３】
【化８】
【０３２４】
＜吸収スペクトル＞
図４３（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｅ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０３２５】
＜発光スペクトル＞
また、図４３（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｅ−１）、及びＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｅ−２）を示す。図４３（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図４３（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０３２６】
図４３（Ａ）の吸収スペクトルｅから、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］が、５２０ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０３２７】
発光スペクトルｅ−１及び発光スペクトルｅ−２のピークは、吸収スペクトルｅにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０３２８】
ここで、発光スペクトルｅ−２は、発光スペクトルｅ−１よりも短波長（高エネルギー）側にピークを有する。そして、発光スペクトルｅ−２のピークは、発光スペクトルｅ−１のピークに比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。以上のことから、図４３において、吸収スペクトルｅの発光に強く寄与する吸収帯と最も重なりが大きい発光スペクトルは、発光スペクトルｅ−２であることがわかった。具体的には、吸収スペクトルｅにおける該吸収帯のピーク（５２０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｅ−１のピークの差は０．３５ｅＶであり、吸収スペクトルｅにおける該吸収帯のピーク（５２０ｎｍ付近のショルダーピーク）と発光スペクトルｅ−２のピークの差は０．０１ｅＶであった。
【０３２９】
発光スペクトルｅ−１と発光スペクトルｅ−２のピークの差は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＤＢＴＢＩｍ−ＩＩのＬＵＭＯ準位の差によるものと考えられる。具体的には、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩのＬＵＭＯ準位が−２．９５ｅＶであるのに対し、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩのＬＵＭＯ準位は−２．５２ｅＶであった（いずれもＣＶ測定により算出した値）。２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩに比べて、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩはＬＵＭＯ準位が高い（浅い）ため、ＨＯＭＯ準位が高い１’−ＴＮＡＴＡと混合しても、混合材料の発光スペクトルのピークは長波長になりすぎなかった（つまり、発光スペクトルｅ−２が、発光スペクトルｅ−１に比べて短波長側にピークを有した）と考えられる。
【０３３０】
以上のことから、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を用いた発光素子は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を用いた発光素子に比べて、該混合材料の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとのより大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率がより高いことが示唆された。したがって、外部量子効率がより高い発光素子を得られることが示唆された。
【実施例１３】
【０３３１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０３３２】
以下に、本実施例の発光素子１１及び発光素子１２の作製方法を示す。
【０３３３】
（発光素子１１）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３３４】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０３３５】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０３３６】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３３７】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０３３８】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：１’−ＴＮＡＴＡ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。
【０３３９】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚３０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０３４０】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０３４１】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０３４２】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子１１を作製した。
【０３４３】
（発光素子１２）
発光素子１２の発光層１１１３は、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ、１’−ＴＮＡＴＡ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ：１’−ＴＮＡＴＡ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。
【０３４４】
発光素子１２の第１の電子輸送層１１１４ａは、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩを膜厚３０ｎｍとなるように成膜することで形成した。発光層１１１３及び第１の電子輸送層１１１４ａ以外は、発光素子１１と同様に作製した。
【０３４５】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３４６】
以上により得られた発光素子１１及び発光素子１２の素子構造を表１３に示す。
【０３４７】
【表１３】
【０３４８】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３４９】
発光素子１１及び発光素子１２の電流密度−輝度特性を図４４に示す。図４４において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図４５に示す。図４５において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図４６に示す。図４６において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図４７に示す。図４７において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０３５０】
また、発光素子１１及び発光素子１２における輝度８６０ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１４に示す。
【０３５１】
【表１４】
【０３５２】
また、発光素子１１及び発光素子１２に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図４８に示す。図４８において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１４に示す通り、８６０ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１１及び発光素子１２のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５３，０．４６）であった。この結果から、発光素子１１及び発光素子１２は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０３５３】
表１４及び図４４乃至図４７からわかるように、発光素子１１及び発光素子１２は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０３５４】
発光素子１１及び発光素子１２は、実施例１２に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ又はＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと、１’−ＴＮＡＴＡと、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］と、を発光層に用いた。実施例１２より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ又はＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと、１’−ＴＮＡＴＡとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子１１及び発光素子１２は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。特に、ＤＢＴＢＩｍ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の発光スペクトルは、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと１’−ＴＮＡＴＡの混合材料の発光スペクトルに比べて、該吸収帯との重なりが大きい。したがって、発光素子１２は、該大きな重なりを利用してエネルギー移動をするため、発光素子１１に比べてエネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。また、実施例１２の結果を合わせて参照することで、発光層において、ホスト材料の発光スペクトルのピークのエネルギー値と、ゲスト材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差は、０．３ｅＶ以内であると好ましいことがわかる。
【０３５５】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【実施例１４】
【０３５６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子に適用することができる、ゲスト材料及びホスト材料の一例について図４９を用いて説明する。
【０３５７】
本実施例で用いるゲスト材料は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］である。また、本実施例で用いるホスト材料は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢとの混合材料、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）との混合材料の２種類である。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０３５８】
【化９】
【０３５９】
＜吸収スペクトル＞
図４９（Ａ）（Ｂ）に［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトルｆ）を示す。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０９３ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。
【０３６０】
＜発光スペクトル＞
また、図４９（Ａ）（Ｂ）に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｆ−１）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＣＰの混合材料の薄膜の発光スペクトル（発光スペクトルｆ−２）を示す。図４９（Ａ）において、横軸は、波長（ｎｍ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。図４９（Ｂ）において、横軸は、エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は、モル吸光係数ε（Ｍ−１・ｃｍ−１）及び発光強度（任意単位）を示す。
【０３６１】
図４９（Ａ）の吸収スペクトルｆから、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］が、５００ｎｍ付近にブロードな吸収帯を有することがわかる。この吸収帯が、発光に強く寄与する吸収帯であると考えられる。
【０３６２】
発光スペクトルｆ−１及び発光スペクトルｆ−２のピークは、吸収スペクトルｆにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯と重なりが大きいことがわかった。よって、本実施例で用いたゲスト材料とどちらかのホスト材料とを共に発光層に用いた発光素子は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりを利用して、エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高いことが示唆された。したがって、外部量子効率が高い発光素子を得られることが示唆された。
【０３６３】
また、本実施例から、ホスト材料としては、芳香族アミン系の化合物を含む混合材料だけでなく、カルバゾール化合物を含む混合材料も用いることができると示唆された。
【実施例１５】
【０３６４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図２を用いて説明する。本実施例で用いた材料は先の実施例で用いた材料であるため、化学式は省略する。
【０３６５】
以下に、本実施例の発光素子１３及び発光素子１４の作製方法を示す。
【０３６６】
（発光素子１３）
まず、ガラス基板１１００上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３６７】
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０３６８】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０３６９】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０３７０】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１１２を形成した。
【０３７１】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。
【０３７２】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、発光層１１１３上に第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、第１の電子輸送層１１１４ａの膜厚は４０ｎｍとした。
【０３７３】
次に、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、ＢＰｈｅｎを膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層１１１４ｂを形成した。
【０３７４】
さらに、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１５を形成した。
【０３７５】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子１３を作製した。
【０３７６】
（発光素子１４）
発光素子１４の発光層１１１３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＣＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層１１１３の膜厚は２０ｎｍとした。発光層１１１３以外は、発光素子１３と同様に作製した。
【０３７７】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０３７８】
以上により得られた発光素子１３及び発光素子１４の素子構造を表１５に示す。
【０３７９】
【表１５】
【０３８０】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０３８１】
発光素子１３及び発光素子１４の電流密度−輝度特性を図５０に示す。図５０において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図５１に示す。図５１において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図５２に示す。図５２において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図５３に示す。図５３において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０３８２】
また、発光素子１３及び発光素子１４における輝度１２００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１６に示す。
【０３８３】
【表１６】
【０３８４】
また、発光素子１３及び発光素子１４に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図５４に示す。図５４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１６に示す通り、１２００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１３のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５４，０．４５）であり、１２００ｃｄ／ｍ２の輝度の時の発光素子１４のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５４，０．４６）であった。この結果から、発光素子１３及び発光素子１４は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０３８５】
表１６及び図５０乃至図５３からわかるように、発光素子１３及び発光素子１４は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。
【０３８６】
発光素子１３及び発光素子１４は、実施例１４に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＮＢＢ又はＰＣＣＰと、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］と、を発光層に用いた。実施例１４より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＮＢＢ又はＰＣＣＰとの混合材料の発光スペクトルは、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルにおいて発光に強く寄与すると考えられる吸収帯との重なりが大きい。発光素子１３及び発光素子１４は、該重なりを利用してエネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高く、外部量子効率が高いと考えられる。
【０３８７】
また、本実施例から、発光層のホスト材料として、芳香族アミン系の化合物（ＰＣＢＮＢＢ）を含む混合材料でなく、カルバゾール化合物（ＰＣＣＰ）を含む混合材料を用いても、外部量子効率が高い発光素子を得られることがわかった。
【０３８８】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０３８９】
（参考例１）
上記実施例で用いた有機金属錯体、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（別名：ビス［２−（６−フェニル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ））（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成例を示す。なお、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の構造を以下に示す。
【０３９０】
【化１０】
【０３９１】
＜ステップ１；４，６−ジフェニルピリミジン（略称：Ｈｄｐｐｍ）の合成＞
まず、４，６−ジクロロピリミジン５．０２ｇ、フェニルボロン酸８．２９ｇ、炭酸ナトリウム７．１９ｇ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（略称：Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）０．２９ｇ、水２０ｍＬ、アセトニトリル２０ｍＬを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。ここで更にフェニルボロン酸２．０８ｇ、炭酸ナトリウム１．７９ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２０．０７０ｇ、水５ｍＬ、アセトニトリル５ｍＬをフラスコに入れ、再度マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた抽出液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体Ｈｄｐｐｍを得た（黄白色粉末、収率３８％）。なお、マイクロ波の照射は、マイクロ波合成装置（ＣＥＭ社製 Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）を用いた。以下にステップ１の合成スキーム（ａ−１）を示す。
【０３９２】
【化１１】
【０３９３】
＜ステップ２；ジ−μ−クロロ−ビス［ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）］（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬ、水５ｍＬ、上記ステップ１で得たＨｄｐｐｍ１．１０ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）０．６９ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで濾過し、次いで洗浄し、複核錯体［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２Ｃｌ］２を得た（赤褐色粉末、収率８８％）。以下にステップ２の合成スキーム（ａ−２）を示す。
【０３９４】
【化１２】
【０３９５】
＜ステップ３；（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール４０ｍＬ、上記ステップ２で得た［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２Ｃｌ］２１．４４ｇ、アセチルアセトン０．３０ｇ、炭酸ナトリウム１．０７ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン：酢酸エチル＝５０：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物である橙色粉末を得た（収率３２％）。以下にステップ３の合成スキーム（ａ−３）を示す。
【０３９６】
【化１３】
【０３９７】
上記ステップ３で得られた橙色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、有機金属錯体［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が得られたことがわかった。
【０３９８】
１Ｈ ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：１．８３（ｓ，６Ｈ），５．２９（ｓ，１Ｈ），６．４８（ｄ，２Ｈ），６．８０（ｔ，２Ｈ），６．９０（ｔ，２Ｈ），７．５５−７．６３（ｍ，６Ｈ），７．７７（ｄ，２Ｈ），８．１７（ｓ，２Ｈ），８．２４（ｄ，４Ｈ），９．１７（ｓ，２Ｈ）．
【０３９９】
（参考例２）
上記実施例で用いた有機金属錯体、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（別名：ビス［２−（６−メチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ））（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成例を示す。なお、［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の構造を以下に示す。
【０４００】
【化１４】
【０４０１】
＜ステップ１；４−メチル−６−フェニルピリミジン（略称：Ｈｍｐｐｍ）の合成＞
まず、４−クロロ−６−メチルピリミジン４．９０ｇ、フェニルボロン酸４．８０ｇ、炭酸ナトリウム４．０３ｇ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（略称：Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）０．１６ｇ、水２０ｍＬ、アセトニトリル１０ｍＬを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。ここでさらにフェニルボロン酸２．２８ｇ、炭酸ナトリウム２．０２ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２０．０８２ｇ、水５ｍＬ、アセトニトリル１０ｍＬをフラスコに入れ、再度マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて抽出した。得られた抽出液を飽和炭酸ナトリウム水溶液、水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン：酢酸エチル＝９：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体Ｈｍｐｐｍを得た（橙色油状物、収率４６％）。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置（ＣＥＭ社製 Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）を用いた。以下にステップ１の合成スキーム（ｂ−１）を示す。
【０４０２】
【化１５】
【０４０３】
＜ステップ２；ジ−μ−クロロ−ビス［ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）］（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬ、水５ｍＬ、上記ステップ１で得たＨｍｐｐｍ１．５１ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）１．２６ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで洗浄し、濾過することにより複核錯体［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２Ｃｌ］２を得た（暗緑色粉末、収率７７％）。以下にステップ２の合成スキーム（ｂ−２）を示す。
【０４０４】
【化１６】
【０４０５】
＜ステップ３；（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール４０ｍＬ、上記ステップ２で得た複核錯体［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２Ｃｌ］２１．８４ｇ、アセチルアセトン０．４８ｇ、炭酸ナトリウム１．７３ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、ナスフラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をジクロロメタンに溶解して濾過し、不溶物を除去した。得られた濾液を水、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタン：酢酸エチル＝４：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。その後、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た（収率２２％）。以下にステップ３の合成スキーム（ｂ−３）を示す。
【０４０６】
【化１７】
【０４０７】
上記ステップ３で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、有機金属錯体［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が得られたことがわかった。
【０４０８】
１Ｈ ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：１．７８（ｓ，６Ｈ），２．８１（ｓ，６Ｈ），５．２４（ｓ，１Ｈ），６．３７（ｄ，２Ｈ），６．７７（ｔ，２Ｈ），６．８５（ｔ，２Ｈ），７．６１−７．６３（ｍ，４Ｈ），８．９７（ｓ，２Ｈ）．
【０４０９】
（参考例３）
上記実施例で用いた有機金属錯体、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（別名：ビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ））（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成例を示す。なお、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の構造を以下に示す。
【０４１０】
【化１８】
【０４１１】
＜ステップ１；４−ｔｅｒｔ−ブチル−６−フェニルピリミジン（略称：ＨｔＢｕｐｐｍ）の合成＞
まず、４，４−ジメチル−１−フェニルペンタン−１，３−ジオン２２．５ｇとホルムアミド５０ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部を窒素置換した。この反応容器を加熱することで反応溶液を５時間還流させた。その後、この溶液を水酸化ナトリウム水溶液に注ぎ、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体ＨｔＢｕｐｐｍを得た（無色油状物、収率１４％）。ステップ１の合成スキームを下記（ｃ−１）に示す。
【０４１２】
【化１９】
【０４１３】
＜ステップ２；ジ−μ−クロロ−ビス［ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）］（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬと水５ｍＬ、上記ステップ１で得たＨｔＢｕｐｐｍ１．４９ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）１．０４ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２を得た（黄緑色粉末、収率７３％）。ステップ２の合成スキームを下記（ｃ−２）に示す。
【０４１４】
【化２０】
【０４１５】
＜ステップ３；（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール４０ｍＬ、上記ステップ２で得た複核錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２ １．６１ｇ、アセチルアセトン０．３６ｇ、炭酸ナトリウム１．２７ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過し、水、エタノールで洗浄した。この固体をジクロロメタンに溶解させ、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した。溶媒を留去して得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た（収率６８％）。ステップ３の合成スキームを下記（ｃ−３）に示す。
【０４１６】
【化２１】
【０４１７】
上記ステップ３で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、有機金属錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が得られたことがわかった。
【０４１８】
１Ｈ ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：１．５０（ｓ，１８Ｈ），１．７９（ｓ，６Ｈ），５．２６（ｓ，１Ｈ），６．３３（ｄ，２Ｈ），６．７７（ｔ，２Ｈ），６．８５（ｔ，２Ｈ），７．７０（ｄ，２Ｈ），７．７６（ｓ，２Ｈ），９．０２（ｓ，２Ｈ）．
【０４１９】
（参考例４）
上記実施例で用いた２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の合成方法について説明する。
【０４２０】
【化２２】
【０４２１】
≪２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の合成≫
２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の合成スキームを（ｄ−１）に示す。
【０４２２】
【化２３】
【０４２３】
２Ｌ三口フラスコに２−クロロジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン５．３ｇ（２０ｍｍｏｌ）、３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニルボロン酸６．１ｇ（２０ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）４６０ｍｇ（０．４ｍｍｏｌ）、トルエン３００ｍＬ、エタノール２０ｍＬ、２Ｍの炭酸カリウム水溶液２０ｍＬを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、三口フラスコ内を窒素置換した。この混合物を窒素気流下、１００℃で７．５時間攪拌した。室温まで冷ました後、得られた混合物を濾過して白色の濾物を得た。得られた濾物を水、エタノールの順で洗浄した後、乾燥させた。得られた固体を約６００ｍＬの熱トルエンに溶かし、セライト、フロリジールを通して吸引濾過し、無色透明の濾液を得た。得られた濾液を濃縮し、約７００ｍＬのシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。クロマトグラフィーは、熱トルエンを展開溶媒に用いて行った。ここで得られた固体にアセトンとエタノールを加えて超音波を照射した後、生じた懸濁物を濾取して乾燥させたところ、白色粉末を収量７．８５ｇ、収率８０％で得た。
【０４２４】
上記目的物は、熱トルエンには比較的可溶であったが、冷めると析出しやすい材料であった。また、アセトン、エタノールなど他の有機溶剤には難溶であった。そのため、この溶解性の差を利用して、上記の様に、簡便な方法で収率よく合成することができた。具体的には、反応終了後、室温に戻して析出させた固体を濾取することで、大部分の不純物を簡便に除くことができた。また、熱トルエンを展開溶媒とした、カラムクロマトグラフィーにより、析出しやすい目的物も簡便に精製することができた。
【０４２５】
得られた白色粉末４．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力５．０Ｐａ、アルゴン流量５ｍＬ／ｍｉｎの条件で、白色粉末を３００℃で加熱して行った。昇華精製後、目的物の白色粉末を収量３．５ｇ、収率８８％で得た。
【０４２６】
核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）によって、この化合物が目的物である２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）であることを確認した。
【０４２７】
得られた物質の１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝７．４５−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．５９−７．６５（ｍ，２Ｈ）、７．７１−７．９１（ｍ，７Ｈ）、８．２０−８．２５（ｍ，２Ｈ）、８．４１（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１Ｈ）、８．６５（ｄ，Ｊ＝７．５Ｈｚ，２Ｈ）、８．７７−８．７８（ｍ，１Ｈ）、９．２３（ｄｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，１．５Ｈｚ，１Ｈ）、９．４２（ｄｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１．５Ｈｚ，１Ｈ）、９．４８（ｓ，１Ｈ）。
【符号の説明】
【０４２８】
１０２ ＥＬ層
１０３ 第１の電極
１０８ 第２の電極
７０１ 正孔注入層
７０２ 正孔輸送層
７０３ 発光層
７０４ 電子輸送層
７０５ 電子注入層
７０６ 電子注入バッファー層
７０７ 電子リレー層
７０８ 複合材料層
８００ 第１のＥＬ層
８０１ 第２のＥＬ層
８０３ 電荷発生層
１１００ 基板
１１０１ 第１の電極
１１０３ 第２の電極
１１１１ 正孔注入層
１１１２ 正孔輸送層
１１１３ 発光層
１１１４ａ 第１の電子輸送層
１１１４ｂ 第２の電子輸送層
１１１５ 電子注入層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、
前記ホスト材料の発光スペクトルと前記ゲスト材料の吸収スペクトルが重なり、前記ホスト材料の励起エネルギーが前記ゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、
前記ホスト材料の発光スペクトルと、前記ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯とが重なり、前記ホスト材料の励起エネルギーが前記ゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記吸収帯が、三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収を含む発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光スペクトルが、蛍光スペクトルである発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記ゲスト材料は、有機金属錯体である発光素子。
【請求項６】
請求項５において、
前記ゲスト材料は、イリジウム錯体である発光素子。
【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、
前記発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が０．３ｅＶ以内である発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のモル吸光係数が、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上である発光素子。
【請求項１】
一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、
前記ホスト材料の発光スペクトルと前記ゲスト材料の吸収スペクトルが重なり、前記ホスト材料の励起エネルギーが前記ゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に、ゲスト材料及びホスト材料を含む発光層を有し、
前記ホスト材料の発光スペクトルと、前記ゲスト材料の吸収スペクトルにおいて最も長波長側の吸収帯とが重なり、前記ホスト材料の励起エネルギーが前記ゲスト材料の励起エネルギーに変換されることで、燐光を発する発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記吸収帯が、三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収を含む発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光スペクトルが、蛍光スペクトルである発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記ゲスト材料は、有機金属錯体である発光素子。
【請求項６】
請求項５において、
前記ゲスト材料は、イリジウム錯体である発光素子。
【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、
前記発光スペクトルのピークのエネルギー値と、前記吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との差が０．３ｅＶ以内である発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯のモル吸光係数が、５０００Ｍ−１・ｃｍ−１以上である発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【公開番号】特開２０１２−１８６４６０（Ｐ２０１２−１８６４６０Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２９０２９（Ｐ２０１２−２９０２９）
【出願日】平成２４年２月１４日（２０１２．２．１４）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月１４日（２０１２．２．１４）
【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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