発光装置、照明装置
【課題】固体発光素子と大気の間に設けられ、大気に接する側の表面に凹凸構造を有する高屈折率部材が再利用可能な構成の発光装置を提供する。
【解決手段】屈折率が１．６以上であり透光性を有する基板と、基板の一方の面に、屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、基板の他方の面に、屈折率が１．６以上であり透光性を有する部材と、を備え、部材は大気に接する表面に凹凸構造を有し、且つ屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して基板と接続する発光装置を提供する。
【解決手段】屈折率が１．６以上であり透光性を有する基板と、基板の一方の面に、屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、基板の他方の面に、屈折率が１．６以上であり透光性を有する部材と、を備え、部材は大気に接する表面に凹凸構造を有し、且つ屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して基板と接続する発光装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
固体発光素子を用いた発光装置、及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気より高い屈折率を有する媒体の中で光を発する固体発光素子において、屈折率の高い領域から低い領域に臨界角を越えて入射する光は界面で全反射する。固体発光素子の光を効率よく取り出すための、種々の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、屈折率の高い領域と低い領域が凹凸構造を有する界面を介して互いに接する構成とすることで、屈折率の低い領域に臨界角を越えて入射する光が全反射を繰り返すことを防ぐ技術が知られている。
【０００４】
非特許文献１では、固体発光素子の光取り出し効率を向上させる手段として、高屈折率ガラス基板と高屈折率レンズとを組み合わせた構成を採用している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Ｗｈｉｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｔｕｂｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」，Ｎａｔｕｒｅ，１４ Ｍａｙ ２００９，Ｖｏｌ．４５９，ｐ．２３４−２３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固体発光素子の光取り出し効率を高めるには、固体発光素子と大気の間に、大気に接する側の表面に凹凸構造を有する高屈折率部材を設ける構成が好ましい。このような構成とするには、凹凸構造を大気に接する界面に意図して形成する必要があり、発光装置の作製工程は煩雑になる。
【０００７】
また、発光素子は電気エネルギーを光エネルギーに変換する機能を担い、使用に伴う発光効率の低下や、劣化現象は避け難い。一方、当該凹凸構造は光の反射を制御する機能を主に担い、発光素子と比較して劣化は起こり難い。すなわち、固体発光素子とその光の取り出し効率を高める凹凸構造とでは、発光装置を構成する部品としての寿命が異なると言える。
【０００８】
従って、当該凹凸構造が発光素子と一体不可分に形成されていると、発光素子の性能が低下した際、又は発光素子が劣化もしくは故障した際に、当該凹凸構造は発光素子と共に廃棄されてしまうことになる。そして、当該凹凸構造を形成するために費やした時間及びエネルギー、並びに凹凸構造を構成する資源が無駄に消費されてしまうといった問題がある。
【０００９】
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、固体発光素子と大気の間に設けられ、大気に接する側の表面に凹凸構造を有する高屈折率部材が再利用可能な構成の発光装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
また、該発光装置を適用した照明装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
少なくとも１つの上記目的を達成するために、本発明は、固体発光素子と、大気に接して設ける高屈折率の凹凸構造の接続方法に着眼した。そして、屈折率の高い液体により発光素子と凹凸構造を接続する方法に想到した。屈折率の高い液体を用いることで、互いを光学的に接続し、且つ物理的に分離可能な構造とすることができる。
【００１２】
すなわち、本発明の一態様は、屈折率が１．６以上であり、可視光に対する透光性（以後、単に、透光性と記す）を有する基板と、基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する部材と、を備え、部材は大気に接する表面に凹凸構造を有し、且つ屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して基板と接続する発光装置である。
【００１３】
また、本発明の一態様は、屈折率が１．６以上であり、透光性を有する基板と、基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する半球状の部材と、を備え、部材は屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して基板と接続する発光装置である。
【００１４】
上記本発明の一態様によれば、屈折率の高い液体を用いることで、高屈折率基板と高屈折率部材との間に屈折率の低い層（例えば大気等）が生じることなく光学的に接続することができるため、高い光取り出し効率を実現することができる。また、流動性を有する液体を用いることで部材を基板から着脱可能な構成にすることができ、部材を再利用することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様は、固体発光素子が、基板上に形成された屈折率が１．６以上であり透光性を有する第１の電極と、第１の電極に重畳する第２の電極との間に挟持された発光領域を含み、該発光領域は、発光性の有機化合物を含む発光層を有する上記発光装置である。
【００１６】
上記本発明の一態様によれば、透光性を有する第１の電極を介して、面状に広がる発光領域から高い効率で発光を取り出すことができる。また、流動性を有する液体を用いることで部材を基板から着脱可能な構成にすることができ、部材を再利用することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様は、該発光装置を発光部に備える照明装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、固体発光素子と大気の間に設けられ、大気に接する側の表面に凹凸構造を有する高屈折率部材が再利用可能な構成の発光装置を提供することができる。または、該発光装置を適用した照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図２】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図３】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図４】本発明の一態様の固体発光素子を示す図。
【図５】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図６】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図７】本発明の一態様の照明装置を示す図。
【図８】実施例１の発光装置の電流密度−電力効率特性を示す図。
【図９】実施例１の発光装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図１〜図３、図５、及び図６を用いて説明する。
【００２２】
＜発光装置の基本構成＞
図１（Ａ）は発光装置の断面図の一例であり、図１（Ｂ）は発光装置の平面図の一例である。
【００２３】
本実施の形態の発光装置は、固体発光素子１００と、高屈折率基板１０２と、高屈折率液体層１０４と、高屈折率部材１０３とを有する。固体発光素子１００から発せられた光は、高屈折率部材１０３を通じて外部１０５（例えば、大気中）に取り出される。
【００２４】
本実施の形態の発光装置は、高屈折率液体層１０４を有することで、高屈折率基板１０２と高屈折率部材１０３との間に屈折率の低い層（例えば大気等）が生じることなく光学的に接続することができるため、高い光取り出し効率を実現することができる。また、流動性を有する液体を用いることで部材を基板から着脱可能な構成にすることができ、部材を再利用することができる。
【００２５】
高屈折率部材１０３は、着脱可能な方法で高屈折率基板１０２と固定されている。
【００２６】
高屈折率部材１０３を通じることで、高屈折率の媒体から低屈折率の媒体に臨界角を超えて入射する光が全反射し、光取り出し効率が低下する現象を防止することができ、光取り出し効率を向上させることができる。
【００２７】
固体発光素子１００としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス、Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、無機ＥＬ素子など、屈折率が１．６以上の材料を用いることができる。固体発光素子１００に有機ＥＬを用いた例を実施の形態２で詳細に説明する。固体発光素子の平面形状は、特に限定されず、図１（Ｂ）に示す四角形のような多角形のほか、図２（Ｂ）のような円形であっても良い。
【００２８】
高屈折率基板１０２としては、可視光に対する透光性（以下、単に透光性と記す）を有し、屈折率が１．６以上の材料、好ましくは１．７以上２．１以下の材料を用いることができる。ガラス中の不純物成分により屈折率を制御された高屈折率ガラス基板（例えば、ランタンを含むガラス基板等）を用いることができる。
【００２９】
高屈折率液体層１０４としては、透光性を有し、屈折率が１．６以上の液体、好ましくは１．７以上２．１以下の液体を用いることができる。屈折率が１．６以上の液体としては、例えば、屈折率が１．７５〜１．７８である、硫黄とヨウ化メチレンを含む接触液（屈折液）や、屈折率が１．７０である、１−ブロモナフタレンとヨウ化メチレンを含む接触液（屈折液）などが挙げられる。なお、高屈折率液体層１０４に用いる液体は、流動性を発現する温度が−２０℃以上２００℃以下の範囲に含まれる材料であればよい。例えば、室温で流動性を失っていても加熱することで流動性を発現して着脱可能となればよい。
【００３０】
高屈折率部材１０３としては、透光性を有し、屈折率が１．６以上の材料、好ましくは１．７以上２．１以下の材料を用いることができる。図１（Ａ）に示す発光装置は、半球状の高屈折率部材１０３を有しているが、形状に限定は無く、半球面より広い球面を有する球状の部材１１１を用いても良い（図２（Ａ））。半球面より広い球面を有することで、光を取り出す部分の面積が増加するため、光取り出し効率を向上させることができる。また、マイクロレンズアレイなどを用いることで、複数の凹凸構造を有する部材１１２を形成しても良い（図３）。
【００３１】
高屈折率部材１０３、１１１、１１２に用いることができる材料としては、ガラスや樹脂などが挙げられる。高屈折率の樹脂としては、臭素が含まれる樹脂、硫黄が含まれる樹脂などが挙げられ、例えば、含硫黄ポリイミド樹脂、エピスルフィド樹脂、チオウレタン樹脂、臭素化芳香族樹脂などを用いることができる。
【００３２】
これらの材料は、エッチング、電子ビーム、レーザービーム、又は金型などにより半球状等に成形することができる。
【００３３】
高屈折率基板及び高屈折率部材は、互いを固定できるような形状である（例えば、高屈折率基板に高屈折率部材を入れ込む、又はかぶせることができる）と、接着剤等を用いずに固定することができ、着脱容易のため好ましい。高屈折率基板と高屈折率部材とを固定することで、高屈折率液体層の液漏れや蒸発を防ぐことができる。高屈折率基板と高屈折率部材は、着脱可能であれば、周知のシール材、接着剤等を用いることで固定させても良い。
【００３４】
＜発光装置の作製方法＞
図５は、本発明の一態様の発光装置の断面図の一例である。図５では、固体発光素子として、有機ＥＬ素子を用いる構成を例に挙げて説明する。
【００３５】
まず、高屈折率基板１０２上に有機ＥＬ素子を作製する。有機ＥＬ素子は、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０５からなる。有機ＥＬ素子の詳細な作製方法は、実施の形態２で説明する。
【００３６】
次に、高屈折率基板１０２の、有機ＥＬ素子が形成された面とは逆側の面に、高屈折率液体層１０４を形成し、半球状に成形された高屈折率部材１０３で封止を行う。
【００３７】
本実施の形態では、高屈折率基板１０２に凹部を設け、該凹部に高屈折率の液体を流し込んだ後、高屈折率部材１０３と高屈折率基板１０２を接着剤で接着することで、固定した。なお、高屈折率基板１０２に凹部を設ける代わりに、高屈折率部材１０３に凹部を設け、該凹部に高屈折率の液体を流し込むことで高屈折率液体層１０４を形成しても良い。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の発光装置を作製することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、高屈折率基板１０２に固体発光素子（ここでは、有機ＥＬ素子）を先に作製したが、高屈折率液体層１０４及び高屈折率部材１０３を高屈折率基板１０２に固定してから、固体発光素子を作製しても良い。このとき、高屈折率部材１０３に用いる材料を半球状等の凹凸構造に成形する工程は、固体発光素子を作製する前後どちらで行っても構わない。
【００４０】
＜発光装置のその他の構成＞
本発明の一態様の発光装置のその他の構成について図６を用いて説明する。
【００４１】
図６（Ａ）は発光装置の断面図の一例であり、図６（Ｂ）は発光装置の平面図の一例である。
【００４２】
図６の発光装置は、複数の固体発光素子６０１と、該固体発光素子６０１の各々と重なる位置に複数の凹部を有する高屈折率基板６０２と、該凹部に高屈折率液体層６０４と、固体発光素子６０１と重なる位置に複数の高屈折率部材６０３とを有している。すなわち、固体発光素子６０１と半球状の高屈折率部材６０３とが対になった素子を複数有している。
【００４３】
図６（Ｂ）のように、当該複数の素子は、最密充填で配置されている。図６（Ｂ）では、素子が７個の場合を示したが、これに限定されず、素子を複数有していればよい。なお、高屈折率部材６０３は、複数の半球状の部材が一体となり一つの部材（一体型の部材ともいう）を構成していてもよい。一体型の部材では、半球状の部分を複数有していることになる。
【００４４】
ここで、最密充填とは、複数の半球状の部材が隣り合う部分６０７において、極力隙間が生じないように設けることであり、設計上の微差により多少の隙間が生じた場合も含むものとする。
【００４５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置が備える固体発光素子について図４を用いて説明する。
【００４７】
本実施の形態では、有機ＥＬ素子を例に挙げて説明する。
【００４８】
図４（Ａ）に示す発光素子は、第１の電極４０１と、第１の電極４０１上のＥＬ層４０３と、ＥＬ層４０３上の第２の電極４０５とを有する。
【００４９】
ＥＬ層４０３は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていれば良い。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。例えば、図４（Ａ）において、ＥＬ層４０３は、第１の電極４０１側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、及び電子注入層７０５の順で積層されている。また、本実施の形態において、ＥＬ層４０３の屈折率は、１．７以上である。
【００５０】
図４（Ａ）に示す発光素子の作製方法について説明する。
【００５１】
まず、第１の電極４０１を形成する。第１の電極４０１は、ＥＬ層４０３からの光は、第１の電極４０１を通して取り出されるため、透光性を有する材料を用いて形成する。
【００５２】
透光性を有する材料としては、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯともいう）、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いることができる。
【００５３】
また、第１の電極４０１として、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、又はチタン等の金属材料を用いることができる。または、それら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等を用いてもよい。なお、金属材料（又はその窒化物）を用いる場合、透光性を有する程度に薄くすればよい。
【００５４】
次に、第１の電極４０１上に、ＥＬ層４０３を形成する。図４（Ａ）において、ＥＬ層４０３は、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を有する。
【００５５】
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、例えば、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
特に、正孔注入層７０１として、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好ましい。正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることにより、第１の電極４０１からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、第１の電極４０１からＥＬ層４０３への正孔注入が容易となる。
【００５９】
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。
【００６０】
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又は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−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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、例えば、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）等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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
発光層７０３は、発光性の有機化合物を含む層である。発光性の有機化合物としては、例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【００６９】
発光層７０３に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。
【００７０】
また、発光層７０３に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス｛２−（４−メトキシフェニル）−３，５−ジメチルピラジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｍｏｐｐｒ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【００７１】
なお、発光層７０３としては、上述した発光性の有機化合物（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【００７２】
ホスト材料としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【００７３】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
【００７４】
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７０３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することができる。
【００７５】
また、発光層７０３として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＦＯ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００７６】
また、複数の発光層を設け、それぞれの発光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つの発光層を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、３つ以上の発光層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００７７】
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、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。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。
【００７８】
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、又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。
【００７９】
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。
【００８０】
ＥＬ層は、図４（Ｂ）に示すように、第１の電極４０１と第２の電極４０５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。
【００８１】
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。
【００８２】
ＥＬ層４０３は、図４（Ｃ）に示すように、第１の電極４０１と第２の電極４０５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４０５と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【００８３】
第２の電極４０５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４０５を形成する際に、ＥＬ層４０３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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
そして、ＥＬ層４０３上に、第２の電極４０５を形成する。
【０１０３】
第２の電極４０５は、光の取り出し方向と反対側に設けられ、反射性を有する材料を用いて形成される。反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）や銀と銅の合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜、又は金属酸化物膜を積層することでアルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。上述の材料は、地殻における存在量が多く安価であるため、発光素子の作製コストを低減することができ、好ましい。
【０１０４】
以上により、本実施の形態の固体発光素子を作製することができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置を備える照明装置の一例について図７（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１０７】
図７（Ａ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部７５０１、傘７５０２、可変アーム７５０３、支柱７５０４、台７５０５、電源スイッチ７５０６を含む。なお、照明装置は、本発明の一態様により形成される発光装置を照明部７５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図７（Ａ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１０８】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を照明装置（卓上照明装置）の照明部７５０１に用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１０９】
図７（Ｂ）は、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化に有利であるため、天井固定型照明装置３００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置３００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置を提供することができる。なお、図７（Ｂ）に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図７（Ａ）で説明した卓上照明装置３０００を併用してもよい。
【実施例１】
【０１１０】
本実施例では、本発明の一態様の発光装置について、図９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。
【０１１１】
【化１】
【０１１２】
以下に、本実施例の発光装置の作製方法を示す。
【０１１３】
まず、高屈折率基板１１００の一方の面上に、発光素子を作製した。高屈折率基板１１００としては、屈折率１．８０６のガラス（株式会社オハラ製：Ｓ−ＬＡＨ５３）を用いた。
【０１１４】
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。
【０１１５】
当該基板１１００上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１１６】
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１１００を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１５０℃で１時間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０１１７】
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、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、第１の正孔注入層１１１１ａを形成した。その膜厚は１００ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で１：０．５（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸着源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１１８】
次に、第１の正孔注入層１１１１ａ上に、ＰＣｚＰＡを３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第１の正孔輸送層１１１２ａを形成した。
【０１１９】
さらに、第１の正孔輸送層１１１２ａ上に、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）とＮ，Ｎ’−ビス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）を共蒸着することで、第１の発光層１１１３ａを形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＣｚＰＡと１，６ＦＬＰＡＰｒｎの比率は、重量比で１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。
【０１２０】
次に、第１の発光層１１１３ａ上に、ＣｚＰＡを膜厚５ｎｍ、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０１２１】
そして、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、Ｌｉを０．１ｎｍの膜厚で蒸着し、第１の電子注入層１１１５ａを形成した。
【０１２２】
その後、第１の電子注入層１１１５ａ上に、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）を膜厚２ｎｍで蒸着し、第１の中間層１１１６ａを形成した。
【０１２３】
次に、第１の中間層１１１６ａ上に、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、第２の正孔注入層１１１１ｂを形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で１：０．５（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、本実施例の第２の正孔注入層１１１１ｂは、先の実施の形態で説明した電荷発生層として機能する。
【０１２４】
次に、第２の正孔注入層１１１１ｂ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）を膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の正孔輸送層１１１２ｂを形成した。
【０１２５】
そして、第２の正孔輸送層１１１２ｂ上に、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（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））を共蒸着することで、第２の発光層１１１３ｂの１層目を形成した。その膜厚は、１５ｎｍとし、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及びＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の比率は、重量比で１：０．３３：０．１（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））となるように調節した。そして、１層目上に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を共蒸着することで、２層目を形成した。その膜厚は、１５ｎｍとし、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及びＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の比率は、重量比で１：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））となるように調節した。
【０１２６】
次に、第２の発光層１１１３ｂ上に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚２５ｎｍ、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。
【０１２７】
そして、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、Ｌｉを０．１ｎｍの膜厚で蒸着し、第２の電子注入層１１１５ｂを形成した。
【０１２８】
その後、第２の電子注入層１１１５ｂ上に、ＣｕＰｃを膜厚２ｎｍで蒸着し、第２の中間層１１１６ｂを形成した。
【０１２９】
次に、第２の中間層１１１６ｂ上に、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、第３の正孔注入層１１１１ｃを形成した。その膜厚は１４０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で１：０．５（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、本実施例の第３の正孔注入層１１１１ｃは、先の実施の形態で説明した電荷発生層として機能する。
【０１３０】
次に、第３の正孔注入層１１１１ｃ上に、ＢＰＡＦＬＰを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第３の正孔輸送層１１１２ｃを形成した。
【０１３１】
そして、第３の正孔輸送層１１１２ｃ上に、第３の発光層１１１３ｃ、及び第３の電子輸送層１１１４ｃを順に形成した。第３の発光層１１１３ｃ、及び第３の電子輸送層１１１４ｃは、それぞれ、第２の発光層１１１３ｂ、及び第２の電子輸送層１１１４ｂと同様の構成で形成した。
【０１３２】
次に、第３の電子輸送層１１１４ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．１ｎｍの膜厚で蒸着し、第３の電子注入層１１１５ｃを形成した。
【０１３３】
最後に、第３の電子注入層１１１５ｃ上に、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を作製した。当該発光素子が発する光は、第１の電極１１０１と高屈折率基板１１００を介して大気中に取り出すことができる。
【０１３４】
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。
【０１３５】
以上により作製した発光素子の素子構造を表１に示す。
【０１３６】
【表１】
【０１３７】
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、基板１１００の発光素子が形成されていない側であって、発光素子の発光領域と重なる位置に、透光性を有する高屈折率部材１２００を設けて発光装置を構成した。なお、高屈折率部材１２００は屈折率２．００３のガラス（エドモンドオプティクスジャパン株式会社製：Ｓ−ＬＡＨ７９）からなり、直径１ｃｍの半球状の形状を有する。また、半球の断面は、硫黄とヨウ化メチレンを含む屈折率１．７８の接触液（屈折液）（株式会社島津デバイス製造製）を介して高屈折率基板１１００に接する（図９の高屈折率液体層１２０１参照）。
【０１３８】
以上で得られた発光装置の電力効率を、積分球を用いて測定した。５．２ｍＡ／ｃｍ２の電流密度（電流は０．２ｍＡ）を当該固体発光素子に供給すると、８８．４ ｌｍ／Ｗ（ルーメン／ワット）の電力効率で発光した。
【０１３９】
また、図８に示す当該発光装置の電流密度−電力効率特性から、当該発光装置は０．９３ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を供給することで１０１ ｌｍ／Ｗの電力効率が得られることが示された。図８において、縦軸は、電力効率（ｌｍ／Ｗ）を示し、横軸は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示す。
【０１４０】
なお、当該発光装置の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電力効率（ｌｍ／Ｗ）特性は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電流効率（ｃｄ／Ａ）特性から以下の方法に従って算出した。
【０１４１】
固体発光素子の２ｍｍ×２ｍｍ角の大きさの発光領域が発する発光を、半球状の構造体を介することなく、高屈折率基板を介して高屈折率基板に鉛直な方向から観測し、駆動電圧と共に電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電流効率（ｃｄ／Ａ）特性を測定した。
【０１４２】
ここで、固体発光素子の電流密度は、固体発光素子の発光強度を支配するが、固体発光素子が発する光の空間的な分布には影響しないと仮定した。さらに、電流効率（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧（Ｖ）で割った値を定義すると、電力効率（ｌｍ／Ｗ）は電流効率（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧（Ｖ）で割った値に比例することになる。依って、電流効率（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧（Ｖ）で割った値に比例定数を乗ずれば、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電力効率（ｌｍ／Ｗ）特性を求めることができる。
【０１４３】
なお、比例定数は以下の方法で求めることができる。第１のステップで特定の駆動電圧Ｅ１（Ｖ）における固体発光素子の電流密度と輝度を測定して、電流効率Φ１（ｃｄ／Ａ）を算出し、電流効率Φ１（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧Ｅ１（Ｖ）で割った値Φ１／Ｅ１を求める。第２のステップで、同一の固体発光素子の発光領域と重なる位置に緩衝液を介して、高屈折率基板上に半球状の構造体を設けて発光装置を構成する。第３のステップで、当該発光装置に駆動電圧Ｅ１（Ｖ）を印加し、積分球を用いて電力効率Ｐ１（ｌｍ／Ｗ）を測定する。第４のステップでＰ１を（Φ１／Ｅ１）で割って比例定数Ｃを求める。本実施例では、比例定数は８．３９（＝８８．４（ｌｍ／Ｗ）÷｛９６．９（ｃｄ／Ａ）÷９．２（Ｖ）｝）であった。
【０１４４】
（参考例）
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。
【０１４５】
【化２】
【０１４６】
２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩの合成スキームを（Ａ−１）に示す。
【０１４７】
【化３】
【０１４８】
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、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（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引濾過し、無色透明の濾液を得た。得られた濾液を濃縮し、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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
核磁気共鳴法（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。
【０１５１】
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】
【０１５２】
１００ 固体発光素子
１０２ 高屈折率基板
１０３ 高屈折率部材
１０４ 高屈折率液体層
１０５ 外部
１１１ 部材
１１２ 部材
４０１ 第１の電極
４０３ ＥＬ層
４０５ 第２の電極
６０１ 固体発光素子
６０２ 高屈折率基板
６０３ 高屈折率部材
６０４ 高屈折率液体層
６０７ 部分
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
１１１１ａ 第１の正孔注入層
１１１１ｂ 第２の正孔注入層
１１１１ｃ 第３の正孔注入層
１１１２ａ 第１の正孔輸送層
１１１２ｂ 第２の正孔輸送層
１１１２ｃ 第３の正孔輸送層
１１１３ａ 第１の発光層
１１１３ｂ 第２の発光層
１１１３ｃ 第３の発光層
１１１４ａ 第１の電子輸送層
１１１４ｂ 第２の電子輸送層
１１１４ｃ 第３の電子輸送層
１１１５ａ 第１の電子注入層
１１１５ｂ 第２の電子注入層
１１１５ｃ 第３の電子注入層
１１１６ａ 第１の中間層
１１１６ｂ 第２の中間層
１２００ 高屈折率部材
１２０１ 高屈折率液体層
３０００ 卓上照明装置
３００１ 天井固定型照明装置
３００２ 照明装置
７５０１ 照明部
７５０２ 傘
７５０３ 可変アーム
７５０４ 支柱
７５０５ 台
７５０６ 電源スイッチ
【技術分野】
【０００１】
固体発光素子を用いた発光装置、及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気より高い屈折率を有する媒体の中で光を発する固体発光素子において、屈折率の高い領域から低い領域に臨界角を越えて入射する光は界面で全反射する。固体発光素子の光を効率よく取り出すための、種々の技術が開発されている。
【０００３】
例えば、屈折率の高い領域と低い領域が凹凸構造を有する界面を介して互いに接する構成とすることで、屈折率の低い領域に臨界角を越えて入射する光が全反射を繰り返すことを防ぐ技術が知られている。
【０００４】
非特許文献１では、固体発光素子の光取り出し効率を向上させる手段として、高屈折率ガラス基板と高屈折率レンズとを組み合わせた構成を採用している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Ｗｈｉｔｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｔｕｂｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」，Ｎａｔｕｒｅ，１４ Ｍａｙ ２００９，Ｖｏｌ．４５９，ｐ．２３４−２３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固体発光素子の光取り出し効率を高めるには、固体発光素子と大気の間に、大気に接する側の表面に凹凸構造を有する高屈折率部材を設ける構成が好ましい。このような構成とするには、凹凸構造を大気に接する界面に意図して形成する必要があり、発光装置の作製工程は煩雑になる。
【０００７】
また、発光素子は電気エネルギーを光エネルギーに変換する機能を担い、使用に伴う発光効率の低下や、劣化現象は避け難い。一方、当該凹凸構造は光の反射を制御する機能を主に担い、発光素子と比較して劣化は起こり難い。すなわち、固体発光素子とその光の取り出し効率を高める凹凸構造とでは、発光装置を構成する部品としての寿命が異なると言える。
【０００８】
従って、当該凹凸構造が発光素子と一体不可分に形成されていると、発光素子の性能が低下した際、又は発光素子が劣化もしくは故障した際に、当該凹凸構造は発光素子と共に廃棄されてしまうことになる。そして、当該凹凸構造を形成するために費やした時間及びエネルギー、並びに凹凸構造を構成する資源が無駄に消費されてしまうといった問題がある。
【０００９】
本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、固体発光素子と大気の間に設けられ、大気に接する側の表面に凹凸構造を有する高屈折率部材が再利用可能な構成の発光装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
また、該発光装置を適用した照明装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
少なくとも１つの上記目的を達成するために、本発明は、固体発光素子と、大気に接して設ける高屈折率の凹凸構造の接続方法に着眼した。そして、屈折率の高い液体により発光素子と凹凸構造を接続する方法に想到した。屈折率の高い液体を用いることで、互いを光学的に接続し、且つ物理的に分離可能な構造とすることができる。
【００１２】
すなわち、本発明の一態様は、屈折率が１．６以上であり、可視光に対する透光性（以後、単に、透光性と記す）を有する基板と、基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する部材と、を備え、部材は大気に接する表面に凹凸構造を有し、且つ屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して基板と接続する発光装置である。
【００１３】
また、本発明の一態様は、屈折率が１．６以上であり、透光性を有する基板と、基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する半球状の部材と、を備え、部材は屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して基板と接続する発光装置である。
【００１４】
上記本発明の一態様によれば、屈折率の高い液体を用いることで、高屈折率基板と高屈折率部材との間に屈折率の低い層（例えば大気等）が生じることなく光学的に接続することができるため、高い光取り出し効率を実現することができる。また、流動性を有する液体を用いることで部材を基板から着脱可能な構成にすることができ、部材を再利用することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様は、固体発光素子が、基板上に形成された屈折率が１．６以上であり透光性を有する第１の電極と、第１の電極に重畳する第２の電極との間に挟持された発光領域を含み、該発光領域は、発光性の有機化合物を含む発光層を有する上記発光装置である。
【００１６】
上記本発明の一態様によれば、透光性を有する第１の電極を介して、面状に広がる発光領域から高い効率で発光を取り出すことができる。また、流動性を有する液体を用いることで部材を基板から着脱可能な構成にすることができ、部材を再利用することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様は、該発光装置を発光部に備える照明装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、固体発光素子と大気の間に設けられ、大気に接する側の表面に凹凸構造を有する高屈折率部材が再利用可能な構成の発光装置を提供することができる。または、該発光装置を適用した照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図２】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図３】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図４】本発明の一態様の固体発光素子を示す図。
【図５】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図６】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図７】本発明の一態様の照明装置を示す図。
【図８】実施例１の発光装置の電流密度−電力効率特性を示す図。
【図９】実施例１の発光装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について図１〜図３、図５、及び図６を用いて説明する。
【００２２】
＜発光装置の基本構成＞
図１（Ａ）は発光装置の断面図の一例であり、図１（Ｂ）は発光装置の平面図の一例である。
【００２３】
本実施の形態の発光装置は、固体発光素子１００と、高屈折率基板１０２と、高屈折率液体層１０４と、高屈折率部材１０３とを有する。固体発光素子１００から発せられた光は、高屈折率部材１０３を通じて外部１０５（例えば、大気中）に取り出される。
【００２４】
本実施の形態の発光装置は、高屈折率液体層１０４を有することで、高屈折率基板１０２と高屈折率部材１０３との間に屈折率の低い層（例えば大気等）が生じることなく光学的に接続することができるため、高い光取り出し効率を実現することができる。また、流動性を有する液体を用いることで部材を基板から着脱可能な構成にすることができ、部材を再利用することができる。
【００２５】
高屈折率部材１０３は、着脱可能な方法で高屈折率基板１０２と固定されている。
【００２６】
高屈折率部材１０３を通じることで、高屈折率の媒体から低屈折率の媒体に臨界角を超えて入射する光が全反射し、光取り出し効率が低下する現象を防止することができ、光取り出し効率を向上させることができる。
【００２７】
固体発光素子１００としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス、Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、無機ＥＬ素子など、屈折率が１．６以上の材料を用いることができる。固体発光素子１００に有機ＥＬを用いた例を実施の形態２で詳細に説明する。固体発光素子の平面形状は、特に限定されず、図１（Ｂ）に示す四角形のような多角形のほか、図２（Ｂ）のような円形であっても良い。
【００２８】
高屈折率基板１０２としては、可視光に対する透光性（以下、単に透光性と記す）を有し、屈折率が１．６以上の材料、好ましくは１．７以上２．１以下の材料を用いることができる。ガラス中の不純物成分により屈折率を制御された高屈折率ガラス基板（例えば、ランタンを含むガラス基板等）を用いることができる。
【００２９】
高屈折率液体層１０４としては、透光性を有し、屈折率が１．６以上の液体、好ましくは１．７以上２．１以下の液体を用いることができる。屈折率が１．６以上の液体としては、例えば、屈折率が１．７５〜１．７８である、硫黄とヨウ化メチレンを含む接触液（屈折液）や、屈折率が１．７０である、１−ブロモナフタレンとヨウ化メチレンを含む接触液（屈折液）などが挙げられる。なお、高屈折率液体層１０４に用いる液体は、流動性を発現する温度が−２０℃以上２００℃以下の範囲に含まれる材料であればよい。例えば、室温で流動性を失っていても加熱することで流動性を発現して着脱可能となればよい。
【００３０】
高屈折率部材１０３としては、透光性を有し、屈折率が１．６以上の材料、好ましくは１．７以上２．１以下の材料を用いることができる。図１（Ａ）に示す発光装置は、半球状の高屈折率部材１０３を有しているが、形状に限定は無く、半球面より広い球面を有する球状の部材１１１を用いても良い（図２（Ａ））。半球面より広い球面を有することで、光を取り出す部分の面積が増加するため、光取り出し効率を向上させることができる。また、マイクロレンズアレイなどを用いることで、複数の凹凸構造を有する部材１１２を形成しても良い（図３）。
【００３１】
高屈折率部材１０３、１１１、１１２に用いることができる材料としては、ガラスや樹脂などが挙げられる。高屈折率の樹脂としては、臭素が含まれる樹脂、硫黄が含まれる樹脂などが挙げられ、例えば、含硫黄ポリイミド樹脂、エピスルフィド樹脂、チオウレタン樹脂、臭素化芳香族樹脂などを用いることができる。
【００３２】
これらの材料は、エッチング、電子ビーム、レーザービーム、又は金型などにより半球状等に成形することができる。
【００３３】
高屈折率基板及び高屈折率部材は、互いを固定できるような形状である（例えば、高屈折率基板に高屈折率部材を入れ込む、又はかぶせることができる）と、接着剤等を用いずに固定することができ、着脱容易のため好ましい。高屈折率基板と高屈折率部材とを固定することで、高屈折率液体層の液漏れや蒸発を防ぐことができる。高屈折率基板と高屈折率部材は、着脱可能であれば、周知のシール材、接着剤等を用いることで固定させても良い。
【００３４】
＜発光装置の作製方法＞
図５は、本発明の一態様の発光装置の断面図の一例である。図５では、固体発光素子として、有機ＥＬ素子を用いる構成を例に挙げて説明する。
【００３５】
まず、高屈折率基板１０２上に有機ＥＬ素子を作製する。有機ＥＬ素子は、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０５からなる。有機ＥＬ素子の詳細な作製方法は、実施の形態２で説明する。
【００３６】
次に、高屈折率基板１０２の、有機ＥＬ素子が形成された面とは逆側の面に、高屈折率液体層１０４を形成し、半球状に成形された高屈折率部材１０３で封止を行う。
【００３７】
本実施の形態では、高屈折率基板１０２に凹部を設け、該凹部に高屈折率の液体を流し込んだ後、高屈折率部材１０３と高屈折率基板１０２を接着剤で接着することで、固定した。なお、高屈折率基板１０２に凹部を設ける代わりに、高屈折率部材１０３に凹部を設け、該凹部に高屈折率の液体を流し込むことで高屈折率液体層１０４を形成しても良い。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の発光装置を作製することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、高屈折率基板１０２に固体発光素子（ここでは、有機ＥＬ素子）を先に作製したが、高屈折率液体層１０４及び高屈折率部材１０３を高屈折率基板１０２に固定してから、固体発光素子を作製しても良い。このとき、高屈折率部材１０３に用いる材料を半球状等の凹凸構造に成形する工程は、固体発光素子を作製する前後どちらで行っても構わない。
【００４０】
＜発光装置のその他の構成＞
本発明の一態様の発光装置のその他の構成について図６を用いて説明する。
【００４１】
図６（Ａ）は発光装置の断面図の一例であり、図６（Ｂ）は発光装置の平面図の一例である。
【００４２】
図６の発光装置は、複数の固体発光素子６０１と、該固体発光素子６０１の各々と重なる位置に複数の凹部を有する高屈折率基板６０２と、該凹部に高屈折率液体層６０４と、固体発光素子６０１と重なる位置に複数の高屈折率部材６０３とを有している。すなわち、固体発光素子６０１と半球状の高屈折率部材６０３とが対になった素子を複数有している。
【００４３】
図６（Ｂ）のように、当該複数の素子は、最密充填で配置されている。図６（Ｂ）では、素子が７個の場合を示したが、これに限定されず、素子を複数有していればよい。なお、高屈折率部材６０３は、複数の半球状の部材が一体となり一つの部材（一体型の部材ともいう）を構成していてもよい。一体型の部材では、半球状の部分を複数有していることになる。
【００４４】
ここで、最密充填とは、複数の半球状の部材が隣り合う部分６０７において、極力隙間が生じないように設けることであり、設計上の微差により多少の隙間が生じた場合も含むものとする。
【００４５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置が備える固体発光素子について図４を用いて説明する。
【００４７】
本実施の形態では、有機ＥＬ素子を例に挙げて説明する。
【００４８】
図４（Ａ）に示す発光素子は、第１の電極４０１と、第１の電極４０１上のＥＬ層４０３と、ＥＬ層４０３上の第２の電極４０５とを有する。
【００４９】
ＥＬ層４０３は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていれば良い。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。例えば、図４（Ａ）において、ＥＬ層４０３は、第１の電極４０１側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、及び電子注入層７０５の順で積層されている。また、本実施の形態において、ＥＬ層４０３の屈折率は、１．７以上である。
【００５０】
図４（Ａ）に示す発光素子の作製方法について説明する。
【００５１】
まず、第１の電極４０１を形成する。第１の電極４０１は、ＥＬ層４０３からの光は、第１の電極４０１を通して取り出されるため、透光性を有する材料を用いて形成する。
【００５２】
透光性を有する材料としては、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯともいう）、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いることができる。
【００５３】
また、第１の電極４０１として、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、又はチタン等の金属材料を用いることができる。または、それら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等を用いてもよい。なお、金属材料（又はその窒化物）を用いる場合、透光性を有する程度に薄くすればよい。
【００５４】
次に、第１の電極４０１上に、ＥＬ層４０３を形成する。図４（Ａ）において、ＥＬ層４０３は、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を有する。
【００５５】
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、例えば、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
特に、正孔注入層７０１として、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好ましい。正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることにより、第１の電極４０１からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、第１の電極４０１からＥＬ層４０３への正孔注入が容易となる。
【００５９】
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。
【００６０】
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又は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−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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、例えば、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）等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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
発光層７０３は、発光性の有機化合物を含む層である。発光性の有機化合物としては、例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【００６９】
発光層７０３に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。
【００７０】
また、発光層７０３に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス｛２−（４−メトキシフェニル）−３，５−ジメチルピラジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｍｏｐｐｒ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【００７１】
なお、発光層７０３としては、上述した発光性の有機化合物（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【００７２】
ホスト材料としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【００７３】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
【００７４】
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７０３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することができる。
【００７５】
また、発光層７０３として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＦＯ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【００７６】
また、複数の発光層を設け、それぞれの発光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つの発光層を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、３つ以上の発光層を有する発光素子の場合でも同様である。
【００７７】
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、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。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。
【００７８】
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、又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。
【００７９】
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。
【００８０】
ＥＬ層は、図４（Ｂ）に示すように、第１の電極４０１と第２の電極４０５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。
【００８１】
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。
【００８２】
ＥＬ層４０３は、図４（Ｃ）に示すように、第１の電極４０１と第２の電極４０５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４０５と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【００８３】
第２の電極４０５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４０５を形成する際に、ＥＬ層４０３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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
そして、ＥＬ層４０３上に、第２の電極４０５を形成する。
【０１０３】
第２の電極４０５は、光の取り出し方向と反対側に設けられ、反射性を有する材料を用いて形成される。反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）や銀と銅の合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜、又は金属酸化物膜を積層することでアルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。上述の材料は、地殻における存在量が多く安価であるため、発光素子の作製コストを低減することができ、好ましい。
【０１０４】
以上により、本実施の形態の固体発光素子を作製することができる。
【０１０５】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置を備える照明装置の一例について図７（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。
【０１０７】
図７（Ａ）は照明装置（卓上照明装置）であり、照明部７５０１、傘７５０２、可変アーム７５０３、支柱７５０４、台７５０５、電源スイッチ７５０６を含む。なお、照明装置は、本発明の一態様により形成される発光装置を照明部７５０１に用いることにより作製される。なお、照明装置には、図７（Ａ）に示す卓上照明装置の他、天井固定型の照明装置（天井固定型照明装置）または壁掛け型の照明装置（壁掛け型照明装置）なども含まれる。
【０１０８】
なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を照明装置（卓上照明装置）の照明部７５０１に用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置（卓上照明装置）を提供することができる。
【０１０９】
図７（Ｂ）は、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を、室内照明装置として用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化に有利であるため、天井固定型照明装置３００１に示すように大面積の照明装置として用いることができる。その他、壁掛け型照明装置３００２として用いることもできる。なお、本発明の一態様を適用して形成される発光装置を用いることで、電力効率が高く、面内で均一に発光し、光取り出し効率の高い照明装置を提供することができる。なお、図７（Ｂ）に示すように、室内照明装置を備えた部屋で、図７（Ａ）で説明した卓上照明装置３０００を併用してもよい。
【実施例１】
【０１１０】
本実施例では、本発明の一態様の発光装置について、図９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。
【０１１１】
【化１】
【０１１２】
以下に、本実施例の発光装置の作製方法を示す。
【０１１３】
まず、高屈折率基板１１００の一方の面上に、発光素子を作製した。高屈折率基板１１００としては、屈折率１．８０６のガラス（株式会社オハラ製：Ｓ−ＬＡＨ５３）を用いた。
【０１１４】
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。
【０１１５】
当該基板１１００上に発光素子を形成するための前処理としては、基板表面を水で洗浄した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１１６】
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１１００を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１５０℃で１時間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。
【０１１７】
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、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、第１の正孔注入層１１１１ａを形成した。その膜厚は１００ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で１：０．５（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸着源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１１８】
次に、第１の正孔注入層１１１１ａ上に、ＰＣｚＰＡを３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第１の正孔輸送層１１１２ａを形成した。
【０１１９】
さらに、第１の正孔輸送層１１１２ａ上に、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）とＮ，Ｎ’−ビス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）を共蒸着することで、第１の発光層１１１３ａを形成した。その膜厚は３０ｎｍとし、ＣｚＰＡと１，６ＦＬＰＡＰｒｎの比率は、重量比で１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。
【０１２０】
次に、第１の発光層１１１３ａ上に、ＣｚＰＡを膜厚５ｎｍ、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、第１の電子輸送層１１１４ａを形成した。
【０１２１】
そして、第１の電子輸送層１１１４ａ上に、Ｌｉを０．１ｎｍの膜厚で蒸着し、第１の電子注入層１１１５ａを形成した。
【０１２２】
その後、第１の電子注入層１１１５ａ上に、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）を膜厚２ｎｍで蒸着し、第１の中間層１１１６ａを形成した。
【０１２３】
次に、第１の中間層１１１６ａ上に、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、第２の正孔注入層１１１１ｂを形成した。その膜厚は２０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で１：０．５（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、本実施例の第２の正孔注入層１１１１ｂは、先の実施の形態で説明した電荷発生層として機能する。
【０１２４】
次に、第２の正孔注入層１１１１ｂ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）を膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の正孔輸送層１１１２ｂを形成した。
【０１２５】
そして、第２の正孔輸送層１１１２ｂ上に、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（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））を共蒸着することで、第２の発光層１１１３ｂの１層目を形成した。その膜厚は、１５ｎｍとし、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及びＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の比率は、重量比で１：０．３３：０．１（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））となるように調節した。そして、１層目上に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）を共蒸着することで、２層目を形成した。その膜厚は、１５ｎｍとし、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及びＩｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）の比率は、重量比で１：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））となるように調節した。
【０１２６】
次に、第２の発光層１１１３ｂ上に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚２５ｎｍ、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。
【０１２７】
そして、第２の電子輸送層１１１４ｂ上に、Ｌｉを０．１ｎｍの膜厚で蒸着し、第２の電子注入層１１１５ｂを形成した。
【０１２８】
その後、第２の電子注入層１１１５ｂ上に、ＣｕＰｃを膜厚２ｎｍで蒸着し、第２の中間層１１１６ｂを形成した。
【０１２９】
次に、第２の中間層１１１６ｂ上に、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、第３の正孔注入層１１１１ｃを形成した。その膜厚は１４０ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデン（ＶＩ）の比率は、重量比で１：０．５（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、本実施例の第３の正孔注入層１１１１ｃは、先の実施の形態で説明した電荷発生層として機能する。
【０１３０】
次に、第３の正孔注入層１１１１ｃ上に、ＢＰＡＦＬＰを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第３の正孔輸送層１１１２ｃを形成した。
【０１３１】
そして、第３の正孔輸送層１１１２ｃ上に、第３の発光層１１１３ｃ、及び第３の電子輸送層１１１４ｃを順に形成した。第３の発光層１１１３ｃ、及び第３の電子輸送層１１１４ｃは、それぞれ、第２の発光層１１１３ｂ、及び第２の電子輸送層１１１４ｂと同様の構成で形成した。
【０１３２】
次に、第３の電子輸送層１１１４ｃ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．１ｎｍの膜厚で蒸着し、第３の電子注入層１１１５ｃを形成した。
【０１３３】
最後に、第３の電子注入層１１１５ｃ上に、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を作製した。当該発光素子が発する光は、第１の電極１１０１と高屈折率基板１１００を介して大気中に取り出すことができる。
【０１３４】
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。
【０１３５】
以上により作製した発光素子の素子構造を表１に示す。
【０１３６】
【表１】
【０１３７】
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、基板１１００の発光素子が形成されていない側であって、発光素子の発光領域と重なる位置に、透光性を有する高屈折率部材１２００を設けて発光装置を構成した。なお、高屈折率部材１２００は屈折率２．００３のガラス（エドモンドオプティクスジャパン株式会社製：Ｓ−ＬＡＨ７９）からなり、直径１ｃｍの半球状の形状を有する。また、半球の断面は、硫黄とヨウ化メチレンを含む屈折率１．７８の接触液（屈折液）（株式会社島津デバイス製造製）を介して高屈折率基板１１００に接する（図９の高屈折率液体層１２０１参照）。
【０１３８】
以上で得られた発光装置の電力効率を、積分球を用いて測定した。５．２ｍＡ／ｃｍ２の電流密度（電流は０．２ｍＡ）を当該固体発光素子に供給すると、８８．４ ｌｍ／Ｗ（ルーメン／ワット）の電力効率で発光した。
【０１３９】
また、図８に示す当該発光装置の電流密度−電力効率特性から、当該発光装置は０．９３ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を供給することで１０１ ｌｍ／Ｗの電力効率が得られることが示された。図８において、縦軸は、電力効率（ｌｍ／Ｗ）を示し、横軸は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示す。
【０１４０】
なお、当該発光装置の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電力効率（ｌｍ／Ｗ）特性は、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電流効率（ｃｄ／Ａ）特性から以下の方法に従って算出した。
【０１４１】
固体発光素子の２ｍｍ×２ｍｍ角の大きさの発光領域が発する発光を、半球状の構造体を介することなく、高屈折率基板を介して高屈折率基板に鉛直な方向から観測し、駆動電圧と共に電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電流効率（ｃｄ／Ａ）特性を測定した。
【０１４２】
ここで、固体発光素子の電流密度は、固体発光素子の発光強度を支配するが、固体発光素子が発する光の空間的な分布には影響しないと仮定した。さらに、電流効率（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧（Ｖ）で割った値を定義すると、電力効率（ｌｍ／Ｗ）は電流効率（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧（Ｖ）で割った値に比例することになる。依って、電流効率（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧（Ｖ）で割った値に比例定数を乗ずれば、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）−電力効率（ｌｍ／Ｗ）特性を求めることができる。
【０１４３】
なお、比例定数は以下の方法で求めることができる。第１のステップで特定の駆動電圧Ｅ１（Ｖ）における固体発光素子の電流密度と輝度を測定して、電流効率Φ１（ｃｄ／Ａ）を算出し、電流効率Φ１（ｃｄ／Ａ）を駆動電圧Ｅ１（Ｖ）で割った値Φ１／Ｅ１を求める。第２のステップで、同一の固体発光素子の発光領域と重なる位置に緩衝液を介して、高屈折率基板上に半球状の構造体を設けて発光装置を構成する。第３のステップで、当該発光装置に駆動電圧Ｅ１（Ｖ）を印加し、積分球を用いて電力効率Ｐ１（ｌｍ／Ｗ）を測定する。第４のステップでＰ１を（Φ１／Ｅ１）で割って比例定数Ｃを求める。本実施例では、比例定数は８．３９（＝８８．４（ｌｍ／Ｗ）÷｛９６．９（ｃｄ／Ａ）÷９．２（Ｖ）｝）であった。
【０１４４】
（参考例）
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。
【０１４５】
【化２】
【０１４６】
２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩの合成スキームを（Ａ−１）に示す。
【０１４７】
【化３】
【０１４８】
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、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（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）を通して吸引濾過し、無色透明の濾液を得た。得られた濾液を濃縮し、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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
核磁気共鳴法（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。
【０１５１】
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】
【０１５２】
１００ 固体発光素子
１０２ 高屈折率基板
１０３ 高屈折率部材
１０４ 高屈折率液体層
１０５ 外部
１１１ 部材
１１２ 部材
４０１ 第１の電極
４０３ ＥＬ層
４０５ 第２の電極
６０１ 固体発光素子
６０２ 高屈折率基板
６０３ 高屈折率部材
６０４ 高屈折率液体層
６０７ 部分
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
１１１１ａ 第１の正孔注入層
１１１１ｂ 第２の正孔注入層
１１１１ｃ 第３の正孔注入層
１１１２ａ 第１の正孔輸送層
１１１２ｂ 第２の正孔輸送層
１１１２ｃ 第３の正孔輸送層
１１１３ａ 第１の発光層
１１１３ｂ 第２の発光層
１１１３ｃ 第３の発光層
１１１４ａ 第１の電子輸送層
１１１４ｂ 第２の電子輸送層
１１１４ｃ 第３の電子輸送層
１１１５ａ 第１の電子注入層
１１１５ｂ 第２の電子注入層
１１１５ｃ 第３の電子注入層
１１１６ａ 第１の中間層
１１１６ｂ 第２の中間層
１２００ 高屈折率部材
１２０１ 高屈折率液体層
３０００ 卓上照明装置
３００１ 天井固定型照明装置
３００２ 照明装置
７５０１ 照明部
７５０２ 傘
７５０３ 可変アーム
７５０４ 支柱
７５０５ 台
７５０６ 電源スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が１．６以上であり、透光性を有する基板と、
前記基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、
前記基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する部材と、を備え、
前記部材は大気に接する表面に凹凸構造を有し、且つ屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して前記基板と接続する発光装置。
【請求項２】
屈折率が１．６以上であり、透光性を有する基板と、
前記基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、
前記基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する半球状の部材と、を備え、
前記部材は、屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して前記基板と接続する発光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記固体発光素子は、前記基板上に形成された屈折率が１．６以上であり透光性を有する第１の電極と、前記第１の電極に重畳する第２の電極との間に挟持された前記発光領域を含み、
前記発光領域は、発光性の有機化合物を含む発光層を有する発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置を発光部に備える照明装置。
【請求項１】
屈折率が１．６以上であり、透光性を有する基板と、
前記基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、
前記基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する部材と、を備え、
前記部材は大気に接する表面に凹凸構造を有し、且つ屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して前記基板と接続する発光装置。
【請求項２】
屈折率が１．６以上であり、透光性を有する基板と、
前記基板の一方の面に屈折率が１．６以上の発光領域を含む固体発光素子と、
前記基板の他方の面に屈折率が１．６以上であり、透光性を有する半球状の部材と、を備え、
前記部材は、屈折率が１．６以上であり透光性を有する液体を介して前記基板と接続する発光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記固体発光素子は、前記基板上に形成された屈折率が１．６以上であり透光性を有する第１の電極と、前記第１の電極に重畳する第２の電極との間に挟持された前記発光領域を含み、
前記発光領域は、発光性の有機化合物を含む発光層を有する発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光装置を発光部に備える照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−８４５１７（Ｐ２０１２−８４５１７Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８０８８（Ｐ２０１１−１９８０８８）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【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４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【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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