(57)【要約】【課題】発光効率が高い発光素子を提供する。【解決手段】一対の電極間に、Ｐ型ホストを含む層と、ゲスト、Ｐ型ホスト、及びＮ型ホストを含む発光層と、Ｎ型ホストを含む層と、を備える発光素子。該Ｐ型ホスト及び該Ｎ型ホストは励起錯体を形成する組み合わせである。飛行時間二次イオン質量分析計による分析では、Ｐ型ホストを含む層、発光層、及びＮ型ホストを含む層のうち、Ｎ型ホストの二次イオン強度が最も高い層は発光層であり、次に高い層はＮ型ホストを含む層であり、最も低い層はＰ型ホストを含む層である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、前記第１の電極上の発光層と、前記発光層上の第１の層と、前記第１の層上の第２の電極と、を有し、
前記発光層は、燐光性化合物及び有機化合物を含み、かつ、前記燐光性化合物よりも前記有機化合物を多く含み、
前記第１の層は、前記有機化合物を含み、
飛行時間二次イオン質量分析計による分析では、前記発光層は、前記第１の層よりも、前記有機化合物の二次イオン強度が高い発光素子。
【請求項２】
第１の電極と、前記第１の電極上の第１の層と、前記第１の層上の発光層と、前記発光層上の第２の層と、前記第２の層上の第２の電極と、を有し、
前記発光層は、燐光性化合物と、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を含み、かつ、前記第２の有機化合物を最も多く含み、
前記第１の層は、前記第１の有機化合物を含み、
前記第２の層は、前記第２の有機化合物を含み、
前記第１の有機化合物及び前記第２の有機化合物は、励起錯体を形成する組み合わせであり、
飛行時間二次イオン質量分析計による分析では、前記第１の層、前記発光層、及び前記第２の層のうち、前記第２の有機化合物の二次イオン強度が最も高い層は前記発光層であり、次に高い層は前記第２の層であり、最も低い層は前記第１の層である発光素子。
【請求項３】
第１の電極と、前記第１の電極上の第１の層と、前記第１の層上の発光層と、前記発光層上の第２の層と、前記第２の層上の第２の電極と、を有し、
前記発光層は、燐光性化合物と、正孔輸送性の第１の有機化合物と、電子輸送性の第２の有機化合物と、を含み、
前記第１の層は、前記第１の有機化合物を含み、
前記第２の層は、前記第２の有機化合物を含み、
前記第１の有機化合物及び前記第２の有機化合物は、励起錯体を形成する組み合わせであり、
飛行時間二次イオン質量分析計による分析では、前記第１の層、前記発光層、及び前記第２の層のうち、前記第２の有機化合物の二次イオン強度が最も高い層は前記発光層であり、次に高い層は前記第２の層であり、最も低い層は前記第１の層である発光素子。
【請求項４】
請求項２又は３において、
飛行時間二次イオン質量分析計による分析では、前記第１の層、前記発光層、及び前記第２の層のうち、前記第１の有機化合物の二次イオン強度が最も低い層は前記第２の層である発光素子。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項において、
前記第１の有機化合物は、芳香族アミン化合物である発光素子。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物は、含窒素複素芳香族化合物である発光素子。
【請求項７】
請求項２乃至５のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物は、６員環のヘテロ芳香族化合物である発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記燐光性化合物は、有機金属錯体である発光素子。
【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、発光物質である有機化合物を含む層（以下、発光層とも記す）を挟んだものである。有機ＥＬ素子は、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、有機ＥＬ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、素子に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔（ホール）がそれぞれ発光層に注入され、電流が流れる。そして、注入した電子及び正孔が発光物質である有機化合物を励起状態に至らしめ、励起された該有機化合物から発光を得るものである。
【０００４】
有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態（Ｓ＊）からの発光が蛍光、三重項励起状態（Ｔ＊）からの発光が燐光と呼ばれている。ここで、蛍光を発する化合物（以下、蛍光性化合物とも記す）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、上記の一重項励起状態と三重項励起状態の比率を根拠に２５％とされている。
【０００５】
一方、燐光を発する化合物（以下、燐光性化合物とも記す）を用いれば、理論上、内部量子効率は１００％にまで高めることが可能となる。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、発光効率の高い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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、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と呼ばれる。
【０００８】
燐光性化合物をゲストとして用いる発光素子（以下、燐光発光素子とも記す）における発光の一般的な素過程について説明する。
【０００９】
（１）直接再結合過程
電子及び正孔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、該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。該励起状態が一重項励起状態のとき、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。
【００１０】
つまり、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。
【００１１】
（２）エネルギー移動過程
（２−１）電子及び正孔がホスト分子において再結合し、ホスト分子が三重項励起状態となる場合
ホスト分子の三重項励起エネルギー準位（Ｔ１準位）がゲスト分子のＴ１準位よりも高いとき、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。
（２−２）電子及び正孔がホスト分子において再結合し、ホスト分子が一重項励起状態となる場合
ホスト分子の一重項励起エネルギー準位（Ｓ１準位）がゲスト分子のＳ１準位及び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。
【００１２】
つまり、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良く移動できるかが重要となる。
【００１３】
こ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、発光効率が低下することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第００／７０６５５号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−３１３５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ここで、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。その理由は、エネルギー移動過程を考慮することで導き出される。
【００１６】
分子間のエネルギー移動の機構として知られているフェルスター機構（双極子−双極子相互作用）及びデクスター機構（電子交換相互作用）を考慮すると、ホストからゲストへのエネルギー移動効率を高める（発光効率の高い発光素子を実現する）ためには、ホストの発光スペクトル（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）とゲストの吸収スペクトル（通常は、燐光であるので、三重項励起状態と基底状態とのエネルギー差）との重なりが大きい方が良い。またさらに、ゲストのＴ１準位からホストのＴ１準位への逆エネルギー移動を抑制するために、ホストのＴ１準位はゲストのＴ１準位よりも高くすることが必要である。
【００１７】
例えば、燐光発光素子のゲストとして用いることができる燐光性化合物として、有機金属錯体（有機金属イリジウム錯体等）が挙げられる。有機金属錯体は、一般に、比較的長波長の領域に三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ  ｔｏ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する吸収帯を有しており、励起スペクトルからも、この長波長領域（主に５００ｎｍ〜６００ｎｍ付近）の吸収帯が発光に大きく寄与するといえる。したがって、この長波長領域の吸収帯とホストの燐光スペクトルが大きく重なることが好ましい。これは、ホストの三重項励起状態から効率よくエネルギー移動が起こり、ゲストの三重項励起状態が効率よく生成するからである。
【００１８】
一方、ホストのＳ１準位はＴ１準位よりも高いため、Ｓ１準位に対応する蛍光スペクトルはＴ１準位に対応する燐光スペクトルと比較してかなり短波長領域に観察される。このことはすなわち、ホストの蛍光スペクトルとゲストの長波長領域の吸収帯（三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収帯）との重なりが小さくなることを意味しており、ホストの一重項励起状態からゲストへのエネルギー移動が十分に利用できないことになる。
【００１９】
すなわち、従来の燐光発光素子では、ホストの一重項励起状態からゲストにエネルギー移動して一重項励起状態を生成し、引き続く項間交差によるゲストの三重項励起状態の生成という過程を経る確率が非常に低い。
【００２０】
また、発光素子において異なる層の接合を有する場合、界面にエネルギーギャップが生じるため、駆動電圧が増大し、パワー効率が低下することが知られている（特許文献２参照）。
【００２１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされるものである。本発明の一態様は、発光効率が高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】
【００２２】
本発明の一態様の発光素子は、第１の電極と、第１の電極上の発光層と、発光層上の第１の層と、第１の層上の第２の電極と、を有し、発光層は、燐光性化合物（ゲストとも記す）及び有機化合物を含み、かつ、燐光性化合物よりも有機化合物を多く含み、第１の層は、有機化合物を含み、飛行時間二次イオン質量分析計（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ−Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ：ＴｏＦ−ＳＩＭＳ）による分析では、発光層は、第１の層よりも、有機化合物の二次イオン強度が高い。
【００２３】
また、本発明の一態様の発光素子は、第１の電極と、第１の電極上の第１の層と、第１の層上の発光層と、発光層上の第２の層と、第２の層上の第２の電極とを有し、発光層は、燐光性化合物と、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを含み、かつ、第２の有機化合物を最も多く含み、第１の層は第１の有機化合物を含み、第２の層は第２の有機化合物を含み、第１の有機化合物及び第２の有機化合物は励起錯体（エキサイプレックス、ｅｘｃｉｐｌｅｘ）を形成する組み合わせであり、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析では、第１の層、発光層、及び第２の層のうち、第２の有機化合物の二次イオン強度が最も高い層は発光層であり、次に高い層は第２の層であり、最も低い層は第１の層である。
【００２４】
また、本発明の別の態様の発光素子は、第１の電極と、第１の電極上の第１の層と、第１の層上の発光層と、発光層上の第２の層と、第２の層上の第２の電極と、を有し、発光層は、燐光性化合物と、正孔輸送性の第１の有機化合物と、電子輸送性の第２の有機化合物と、を含み、第１の層は第１の有機化合物を含み、第２の層は第２の有機化合物を含み、第１の有機化合物及び第２の有機化合物は励起錯体を形成する組み合わせであり、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析では、第１の層、発光層、及び第２の層のうち、第２の有機化合物の二次イオン強度が最も高い層は発光層であり、次に高い層は第２の層であり、最も低い層は第１の層である。
【００２５】
本発明の一態様の発光素子において、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析では、第１の層、発光層、及び第２の層のうち、第１の有機化合物の二次イオン強度が最も低い層は第２の層であると好ましい。
【００２６】
本明細書では、第１の有機化合物及び第２の有機化合物の正孔輸送性又は電子輸送性の特色に着目して、正孔輸送性の有機化合物をＰ型ホスト、電子輸送性の有機化合物をＮ型ホストとも記す。
【００２７】
上記発光素子では、励起錯体から燐光性化合物へのエネルギー移動を経て燐光性化合物が励起され、燐光性化合物の励起状態からの発光が得られる。なお、発光層以外の層が電流の注入により発光する能力を有してもよい。
【００２８】
励起錯体は一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーの差が極めて小さいと考えられる。換言すれば、励起錯体の一重項状態からの発光と三重項状態からの発光は、極めて近い波長領域に現れる。また励起錯体の発光は通常モノマー状態と比較して長波長側に観察されるので、長波長領域に現れる燐光性化合物の三重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収と、励起錯体の発光の重なりを大きくすることができる。このことはすなわち、励起錯体の一重項状態及び三重項状態の双方から、燐光性化合物に対して効率よくエネルギー移動できることを意味し、発光素子の発光効率の向上に寄与することとなる。
【００２９】
さらに、励起錯体には基底状態が存在しない。したがって、燐光性化合物の三重項励起状態から励起錯体へ逆エネルギー移動する過程は存在しないので、この過程による発光素子の発光効率の低下は起こりえない。
【００３０】
また、適切なＰ型ホスト及びＮ型ホストの組み合わせにおいては、励起状態となった際に励起錯体を形成する。なお、励起錯体を形成する必要条件は、Ｎ型ホストのＨＯＭＯ準位＜Ｐ型ホストのＨＯＭＯ準位＜Ｎ型ホストのＬＵＭＯ準位＜Ｐ型ホストのＬＵＭＯ準位であるが、これは十分条件ではない。例えば、Ｐ型ホストをＮＰＢ、Ｎ型ホストをＡｌｑ３とすると、上記の条件を満たすが、励起錯体を形成することはない。
【００３１】
これに対し、Ｐ型ホスト及びＮ型ホストが励起錯体を形成できる場合には、上述したように、励起錯体の一重項状態と三重項状態の双方から燐光性化合物へエネルギー移動が生じ、これによって燐光性化合物を励起させることが可能であるため、従来の燐光発光素子と比較して発光効率が向上する。
【００３２】
また、発光素子での異種材料の接合を減らすことで、界面にエネルギーギャップが生じて駆動電圧が増大することやパワー効率が低下することを抑制できるため、好ましい。
【００３３】
本発明の一態様の発光素子において、発光層と第２の層の界面では正孔に対して障害となる一方、電子に対してはほとんど障害がなく、また、発光層と第１の層の界面では電子に対して障害となる一方、正孔に対してはほとんど障害がない。このため、電子と正孔は、発光層内又は第１の層と第２の層の間に閉じ込められる。その結果、電子が陽極まで到達することや、正孔が陰極まで到達することを抑制できるため、発光効率の低下を抑制できる。
【００３４】
また、励起錯体は一般的にブロードな発光スペクトルを与えるが、本発明の一態様では燐光性化合物が発光するので、半値幅の狭いスペクトルが得られ、その結果、発光の色純度の高い発光素子が得られる。
【００３５】
本発明の一態様の発光素子は、発光層に、燐光性化合物と、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを含み、かつ、該第２の有機化合物を最も多く含む。本発明の一態様の発光素子が有する第１の層、発光層、及び第２の層のうち、第２の有機化合物が最も多く含まれる層（体積分率又はモル分率が最も高い層）は第２の層であり、次に多く含まれる層は発光層である。しかしながら、本発明の一態様の発光素子をＴｏＦ−ＳＩＭＳにより分析すると、発光層における第２の有機化合物の２次イオン強度が、その含有量の少なさの割に高いという現象を示す。上記の通り、本発明の一態様の発光素子において、第１の層、発光層、及び第２の層のうち、第２の有機化合物の二次イオン強度が最も高い層は発光層であり、次に高い層は第２の層である。
【００３６】
ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析では、ある層に含まれる材料の二次イオン強度が高いと、該材料はイオン化するときに分子が壊れにくいといえる。したがって、本発明の一態様の発光素子に電流を流しても、発光層に含まれる第２の有機化合物の分子は、単独で存在する場合に比べて壊れにくいことが示唆される。よって、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を実現できる。
【００３７】
また、本発明の別の態様の発光素子は、発光層に、ゲストと、Ｐ型ホストと、Ｎ型ホストと、を含む。本発明の一態様の発光素子が有する第１の層、発光層、及び第２の層のうち、Ｎ型ホストが最も多く含まれる層（体積分率又はモル分率が最も高い層）は第２の層であり、次に多く含まれる層は発光層である。しかしながら、本発明の一態様の発光素子をＴｏＦ−ＳＩＭＳにより分析すると、発光層におけるＮ型ホストの２次イオン強度が、その含有量の少なさの割に高いという現象を示す。上記の通り、本発明の一態様の発光素子において、第１の層、発光層、及び第２の層のうち、Ｎ型ホストの二次イオン強度が最も高い層は発光層であり、次に高い層は第２の層である。したがって、本発明の一態様の発光素子に電流を流しても、発光層に含まれるＮ型ホスト分子は、単独で存在する場合に比べて壊れにくいことが示唆される。よって、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を実現できる。
【００３８】
特に、Ｐ型ホストとして芳香族アミン化合物を用いることが好ましい。また、Ｎ型ホストとして含窒素複素芳香族化合物を用いることが好ましい。また、Ｎ型ホストとして６員環のヘテロ芳香族化合物を用いることが好ましい。特に、Ｎ型ホストがジアジン環を有することが好ましい。
【００３９】
Ｐ型ホスト、Ｎ型ホストのいずれか一方は蛍光性化合物であってもよい。また、発光層中のＰ型ホストの濃度及びＮ型ホストの濃度は、それぞれ１０％以上であることが好ましい。
【００４０】
また、上記発光素子において、燐光性化合物は、有機金属錯体であることが好ましい。燐光性化合物は、発光層以外に、第１の層もしくは第２の層、又は発光層と第１の層との間の領域や発光層と第２の層との間の領域に含まれていてもよい。
【００４１】
本発明の一態様では、発光層は、Ｐ型ホスト分子とＮ型ホスト分子とゲスト分子とを有する。もちろん、分子は規則正しく配列している必要は無く、規則性が極めて少ない状態であってもよい。特に発光層を５０ｎｍ以下の薄膜とする場合には、アモルファス状態となることが好ましく、そのために、結晶化しづらい材料の組み合わせを選択することが好ましい。また、Ｐ型ホストを含む層やＮ型ホストを含む層は２種類以上の異なる化合物を含んでいてもよい。
【００４２】
本発明の一態様の発光素子は、発光装置、電子機器、及び照明装置に適用することができる。本発明の一態様の発光素子は発光効率が高いため、消費電力の低い発光装置、電子機器、及び照明装置を実現できる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の一態様の発光素子は、Ｐ型ホストを含む層と、ゲスト、Ｐ型ホスト、及びＮ型ホストを含む発光層と、Ｎ型ホストを含む層と、を有する。Ｐ型ホスト及びＮ型ホストは励起錯体を形成する組み合わせであるため、本発明の一態様では、キャリアの閉じこめと発光層へのキャリア注入障壁の低減が同時に達成されるだけでなく、励起錯体を形成し、その一重項励起状態と三重項励起状態の双方からのエネルギー移動過程を利用することができるため、発光効率の高い発光素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一態様の概念図。
【図２】本発明の一態様の原理を説明する図。
【図３】発光素子の一例を示す図。
【図４】発光素子を製造するための装置の一例を示す図。
【図５】発光装置の一例を示す図。
【図６】発光装置の一例を示す図。
【図７】電子機器の一例を示す図。
【図８】照明装置の一例を示す図。
【図９】実施例１に係る吸収スペクトル及びフォトルミネッセンス・スペクトルを示す図。
【図１０】実施例１に係る吸収スペクトル及びフォトルミネッセンス・スペクトルを示す図。
【図１１】実施例の発光素子を説明する図。
【図１２】実施例２の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１３】実施例２の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１４】実施例２の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１５】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１６】実施例２の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１７】実施例２の発光素子のＴｏＦ−ＳＩＭＳによる測定結果を示す図。
【図１８】実施例３の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１９】実施例３の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２０】実施例３の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２１】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２２】実施例３の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２３】実施例３の発光素子のＴｏＦ−ＳＩＭＳによる測定結果を示す図。
【図２４】実施例３の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
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。
【００４６】
（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図１及び図２を用いて説明する。
【００４７】
本発明の一態様の発光素子は、一対の電極（第１の電極及び第２の電極）間に、発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層）を有する。一対の電極の一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。ＥＬ層は、第１の電極上の第１の層と、第１の層上の発光層と、発光層上の第２の層と、を有する。該発光層は、燐光性化合物（ゲスト）、第１の有機化合物、及び第２の有機化合物を有し、該第２の有機化合物を最も多く含む。第１の層は、第１の有機化合物を含み、該第２の有機化合物を含まない。第２の層は、該第２の有機化合物を含み、該第１の有機化合物を含まない。第１の有機化合物又は第２の有機化合物の一方は正孔輸送性の有機化合物（Ｐ型ホスト）であり、他方は電子輸送性の有機化合物（Ｎ型ホスト）である。そして、Ｐ型ホスト及びＮ型ホストは、励起錯体を形成する組み合わせである。
【００４８】
本発明の一態様の発光素子が有する第１の層、発光層、及び第２の層のうち、第１の有機化合物が最も多く含まれる層（体積分率又はモル分率が最も高い層）は第１の層であり、次に多く含まれる層は発光層であり、第２の層には第１の有機化合物は含まれない。一方、第２の有機化合物が最も多く含まれる層（体積分率又はモル分率が最も高い層）は第２の層であり、次に多く含まれる層は発光層であり、第１の層には第２の有機化合物は含まれない。しかしながら、本発明の一態様の発光素子をＴｏＦ−ＳＩＭＳにより分析すると、発光層における第１の有機化合物や第２の有機化合物の２次イオン強度が、その含有量の少なさの割に高いという現象を示す。
【００４９】
ＥＬ層は、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又は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）等を含む層をさらに有していてもよい。
【００５０】
ＥＬ層には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。
【００５１】
図１（Ａ）に、ＥＬ層が備える積層体の一例を示す。図１（Ａ）に示す積層体１００ａは、陽極側から、Ｐ型ホストを含む層１０３、発光層１０２、及びＮ型ホストを含む層１０４を有する。
【００５２】
発光層１０２は、ゲスト１０５、Ｐ型ホスト、及びＮ型ホストを含む。本実施の形態において、ゲスト１０５は燐光性化合物であり、発光層１０２に分散されている。ここで、Ｐ型ホストは正孔輸送性の有機化合物であり、Ｎ型ホストは電子輸送性の有機化合物である。また、該Ｐ型ホスト及び該Ｎ型ホストは、励起錯体を形成する組み合わせである。
【００５３】
Ｐ型ホストを含む層１０３は、Ｐ型ホストを含み、Ｎ型ホストを含まない（本明細書中では、Ｎ型ホストの濃度が０．１％以下であることを指す）。
【００５４】
Ｎ型ホストを含む層１０４は、Ｎ型ホストを含み、Ｐ型ホストを含まない（本明細書中では、Ｐ型ホストの濃度が０．１％以下であることを指す）。
【００５５】
図１（Ｂ）に、図１（Ａ）に示した積層体１００ａにおけるＰ型ホストの濃度（図中にＰと表記）、及びＮ型ホストの濃度（図中にＮと表記）の分布を示す。図１（Ｂ）では、発光層１０２中のＰ型ホストの濃度は２０％で、Ｎ型ホストの濃度は８０％である。発光層中のＰ型ホストの濃度及びＮ型ホストの濃度は、Ｐ型ホスト及びＮ型ホストの輸送特性等を考慮して適宜決定すればよく、いずれも１０％以上であることが好ましい。
【００５６】
また、Ｐ型ホストを含む層１０３におけるＮ型ホストの濃度は極めて低く、上述の通り、０．１％以下である。同様に、Ｎ型ホストを含む層１０４におけるＰ型ホストの濃度は極めて低く、０．１％以下である。もちろん、発光層１０２とＰ型ホストを含む層１０３との界面、及び発光層１０２とＮ型ホストを含む層１０４との界面は必ずしも濃度変化が急峻である必要は無い。
【００５７】
図１（Ｃ）に、図１（Ａ）に示した積層体１００ａにおけるゲスト１０５の濃度（図中にＧと表記）の分布を示す。図１（Ｃ）では、ゲスト１０５は、発光層１０２にのみ分散しているが、これに限らず、Ｐ型ホストを含む層１０３の一部やＮ型ホストを含む層１０４の一部にも含まれていてもよい。
【００５８】
図１（Ｄ）に、ＥＬ層が備える積層体の別の例を示す。図１（Ｄ）に示す積層体１００ｂは、陽極側から、Ｐ型ホストを含む層１０３、発光層１０２、及びＮ型ホストを含む層１０４を有する。さらに、発光層１０２とＰ型ホストを含む層１０３との間に、Ｐ型ホストの濃度とＮ型ホストの濃度が連続的に変化するＰ型遷移領域１１３が設けられており、かつ、発光層１０２とＮ型ホストを含む層１０４との間に、Ｐ型ホストの濃度とＮ型ホストの濃度が連続的に変化するＮ型遷移領域１１４が設けられている。
【００５９】
なお、本発明の一態様では、ＥＬ層が、Ｐ型遷移領域１１３又はＮ型遷移領域１１４の一方のみを有していてもよい。また、Ｐ型遷移領域１１３やＮ型遷移領域１１４は発光機能を有していてもよく、発光層１０２に含まれていてもよい。Ｐ型遷移領域１１３やＮ型遷移領域１１４の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下とするとよい。
【００６０】
図１（Ｅ）に、図１（Ｄ）に示した積層体１００ｂにおけるＰ型ホストの濃度及びＮ型ホストの濃度の分布を示す。図１（Ｅ）に示すように、Ｐ型遷移領域１１３及びＮ型遷移領域１１４では、Ｐ型ホストの濃度及びＮ型ホストの濃度が連続的に変化する。
【００６１】
図１（Ｆ）に、図１（Ｄ）に示した積層体１００ｂにおけるゲスト１０５の濃度の分布を示す。図１（Ｆ）に示すように、ゲスト１０５は、発光層１０２だけでなく、Ｐ型遷移領域１１３やＮ型遷移領域１１４中に含まれていてもよく、さらには、Ｐ型ホストを含む層１０３やＮ型ホストを含む層１０４の一部に含まれるように設けてもよい。
【００６２】
図１（Ｇ）に、ＥＬ層が備える積層体の別の例を示す。図１（Ｈ）に、図１（Ｇ）に示した積層体１００ｃにおけるＰ型ホストの濃度及びＮ型ホストの濃度の分布を示す。図１（Ｈ）に示すように、積層体１００ｃでは、Ｐ型ホストを含む層１０３とＮ型ホストを含む層１０４に挟まれた領域において、Ｐ型ホストの濃度及びＮ型ホストの濃度が連続的に変化する。本明細書中では、該領域において、ゲスト１０５、Ｐ型ホスト及びＮ型ホストが含まれ、かつ、Ｐ型ホスト及びＮ型ホストのいずれの濃度も１０％以上である領域を、広い意味での発光層とする。
【００６３】
図１（Ｉ）に、図１（Ｇ）に示した積層体１００ｃにおけるゲスト１０５の濃度の分布を示す。ゲスト１０５は、図１（Ｉ）に示されるように、上記広い意味での発光層に含まれる。なお、本実施の形態では、Ｐ型ホストを含む層１０３上に発光層１０２を有し、発光層１０２上にＮ型ホストを含む層１０４を有する構成を示したが、逆の構成、すなわち、発光層１０２を介して、Ｎ型ホストを含む層１０４上にＰ型ホストを含む層１０３を有する構造も本発明の形態に含まれる。
【００６４】
図１（Ａ）に示した積層体１００ａのエネルギー準位について、図２（Ａ）を用いて説明する。積層体１００ａに用いるＰ型ホスト及びＮ型ホストのＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位には、Ｎ型ホストのＨＯＭＯ準位＜Ｐ型ホストのＨＯＭＯ準位＜Ｎ型ホストのＬＵＭＯ準位＜Ｐ型ホストのＬＵＭＯ準位という関係がある。
【００６５】
Ｐ型ホストとＮ型ホストが混合された発光層１０２においては、正孔はＰ型ホストのＨＯＭＯ準位を利用して輸送され、電子はＮ型ホストのＬＵＭＯ準位を利用して輸送されるので、キャリア移動の観点から見ると、ＨＯＭＯ準位はＰ型ホストのＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位はＮ型ホストのＬＵＭＯ準位とみなすことができる。その結果、発光層１０２とＰ型ホストを含む層１０３の界面においては、ＬＵＭＯ準位にギャップが生じるため、電子の移動にとって障壁となる。同様に、発光層１０２とＮ型ホストを含む層１０４の界面においては、ＨＯＭＯ準位にギャップが生じるため、正孔の移動にとって障壁となる。
【００６６】
一方で、発光層１０２とＰ型ホストを含む層１０３の界面においては、ＨＯＭＯ準位が連続であるため、正孔の移動にとっては障壁が無く、発光層１０２とＮ型ホストを含む層１０４の界面においても、ＬＵＭＯ準位が連続であるため、電子の移動にとっては障壁が無い。
【００６７】
その結果、電子は、Ｎ型ホストを含む層１０４から発光層１０２へは移動しやすいが、発光層１０２とＰ型ホストを含む層１０３との間にあるＬＵＭＯ準位のギャップにより、発光層１０２からＰ型ホストを含む層１０３への移動は妨げられる。
【００６８】
同様に、正孔は、Ｐ型ホストを含む層１０３から発光層１０２へは移動しやすいが、発光層１０２とＮ型ホストを含む層１０４との間にあるＨＯＭＯ準位のギャップにより、発光層１０２からＮ型ホストを含む層１０４への移動は妨げられる。この結果、発光層１０２に電子と正孔を閉じ込めることができる。
【００６９】
図１（Ｂ）に示した積層体１００ｂのエネルギー準位について、図２（Ｂ）を用いて説明する。発光層１０２、Ｐ型ホストを含む層１０３、及びＮ型ホストを含む層１０４のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位は図２（Ａ）と同様である。
【００７０】
上述の通り、Ｐ型遷移領域１１３及びＮ型遷移領域１１４では、Ｐ型ホストの濃度とＮ型ホストの濃度が連続的に変化する。しかしながら、無機半導体材料の伝導帯や価電子帯が組成の変化に伴って連続的に変化する場合とは異なり、混合有機化合物のＬＵＭＯ準位やＨＯＭＯ準位が連続的に変化することはほとんど無い。これは、有機化合物の電気伝導がホッピング伝導という無機半導体とは異なる方式であるためである。
【００７１】
例えば、Ｎ型ホストの濃度が低下し、Ｐ型ホストの濃度が上昇すると、電子は伝導しにくくなるが、それは、ＬＵＭＯ準位が連続的に上昇するためではなく、Ｎ型ホスト分子同士の距離が長くなるために移動確率が低下するため、及び、近傍のＰ型ホストの高いＬＵＭＯ準位へホッピングするためのエネルギーがさらに必要とされるためであると理解される。
【００７２】
したがって、Ｎ型遷移領域１１４においては、そのＨＯＭＯはＮ型ホストのＨＯＭＯとＰ型ホストのＨＯＭＯの混合状態であり、より詳細には、発光層１０２に近い部分では、Ｐ型ホストのＨＯＭＯである確率が高いが、Ｎ型ホストを含む層１０４に近づくにつれ、Ｎ型ホストのＨＯＭＯである確率が高くなる。Ｐ型遷移領域でも同様である。
【００７３】
しかし、このようなＰ型遷移領域１１３、Ｎ型遷移領域１１４があったとしても、発光層１０２とＰ型ホストを含む層１０３の界面においては、ＬＵＭＯ準位にギャップが生じるため、電子の移動にとって障壁となり、発光層１０２とＮ型ホストを含む層１０４の界面においては、ＨＯＭＯ準位にギャップが生じるため、正孔の移動にとって障壁となることは図２（Ａ）と同じである。
【００７４】
ただし、図２（Ａ）のような濃度変化が急峻な界面では、例えば、電子はその界面に集中的に滞留する確率が高いため、界面付近が劣化しやすくなるという問題がある。これに対し、図２（Ｂ）のように界面があいまいな状態では、電子の滞留する部分は確率的に決まるため、特定の部分が劣化することはない。すなわち、発光素子の劣化を緩和し、信頼性を高めることができる。
【００７５】
一方、発光層１０２とＰ型遷移領域１１３の界面、及びＰ型遷移領域１１３とＰ型ホストを含む層１０３の界面においては、ＨＯＭＯ準位が連続であるため、正孔の移動にとっては障壁が無く、発光層１０２とＮ型遷移領域１１４の界面、及びＮ型遷移領域１１４とＮ型ホストを含む層１０４の界面においては、ＬＵＭＯ準位が連続であるため、電子の移動にとっては障壁が無い。
【００７６】
その結果、電子は、Ｎ型ホストを含む層１０４から発光層１０２へは移動しやすいが、Ｐ型遷移領域１１３にあるＬＵＭＯ準位のギャップにより、発光層１０２からＰ型ホストを含む層１０３への移動は妨げられる。同様に、正孔は、Ｐ型ホストを含む層１０３から発光層１０２へは移動しやすいが、Ｎ型遷移領域１１４にあるＨＯＭＯ準位のギャップにより、発光層１０２からＮ型ホストを含む層１０４への移動は妨げられる。
【００７７】
この結果、発光層１０２に電子と正孔を閉じ込めることができる。また、Ｐ型ホストを含む層１０３とＮ型ホストを含む層１０４との間のＰ型ホストの濃度とＮ型ホストの濃度が連続的に変化する積層体１００ｃでも、同様な考えにより、効率的に電子と正孔を、Ｐ型ホストを含む層１０３とＮ型ホストを含む層１０４との間に閉じ込めることができる。
【００７８】
次に、ゲスト１０５の発光過程について説明する。ここでは、積層体１００ａを例に取り説明するが、積層体１００ｂ及び積層体１００ｃでも同様である。上述の通り、燐光性化合物をゲストとして用いる発光素子における発光の一般的な素過程には、直接再結合過程とエネルギー移動過程がある。
【００７９】
まず、図２（Ｃ）を用いて直接再結合過程について説明する。陽極に接続したＰ型ホストを含む層１０３からは正孔が、陰極に接続したＮ型ホストを含む層１０４からは電子が、それぞれ、発光層１０２のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯに注入される。発光層１０２にはゲスト１０５が存在するため、適切な条件の下では、ゲストのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯに正孔及び電子を注入することでゲストを励起状態（分子内励起子、エキシトン）とすることができる。
【００８０】
しかしながら、発光層１０２にまばらに存在するゲストのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯに正孔及び電子を効率良く注入することは技術的に困難であるため、その過程の確率は十分に高くない。効率をより高めるには、ゲストのＬＵＭＯ準位をＮ型ホストのＬＵＭＯ準位よりも０．１ｅＶ〜０．３ｅＶ低くすることにより、ゲストに電子を優先的にトラップさせると良い。また、ゲストのＨＯＭＯ準位をＰ型ホストのＨＯＭＯ準位よりも０．１ｅＶ〜０．３ｅＶ高くしても同様の効果が得られる。なお、図２（Ｃ）では、ゲストのＨＯＭＯ準位はＰ型ホストのＨＯＭＯ準位よりも低いが、ゲストのＬＵＭＯ準位はＰ型ホストとＮ型ホストのＬＵＭＯ準位よりも十分に低いので、電子は効率良くトラップされる。
【００８１】
ゲストのＬＵＭＯ準位をＮ型ホストのＬＵＭＯ準位よりも０．５ｅＶ以上低くする（もしくはゲストのＨＯＭＯ準位をＰ型ホストのＨＯＭＯ準位よりも０．５ｅＶ以上高くする）と、電子（正孔）のトラップの確率は高まるが、発光層１０２の導電性が低下し、また、陰極側（陽極側）のゲストのみが集中的に励起されるため好ましくない。
【００８２】
次に、図２（Ｄ）を用いて、本発明の一態様にしたがってＰ型ホストとＮ型ホストを適切に選択し、励起錯体を形成させる場合を説明する。発光層１０２に、上記と同様に正孔及び電子が注入された場合、正孔及び電子がゲストで出会う確率よりも、発光層１０２内の隣接しているＰ型ホストとＮ型ホストで出会う確率の方が高い。そのような場合には、Ｐ型ホストとＮ型ホストは励起錯体を形成する。ここで、励起錯体に関して詳説する。
【００８３】
励起錯体は、励起状態における異種分子間の相互作用によって形成される。励起錯体は、比較的深い（低い）ＬＵＭＯ準位をもつ材料（ここではＮ型ホスト）と、浅い（高い）ＨＯＭＯ準位をもつ材料（ここではＰ型ホスト）間との間で形成しやすいことが一般に知られている。
【００８４】
ここでは、励起錯体からの発光波長は、Ｐ型ホストのＨＯＭＯ準位とＮ型ホストのＬＵＭＯ準位間のエネルギー差に依存する。エネルギー差が大きいと発光波長は短くなり、エネルギー差が小さいと発光波長は長くなる。そして、Ｐ型ホストとＮ型ホストにより励起錯体が形成された場合、励起錯体のＬＵＭＯ準位はＮ型ホストに由来し、ＨＯＭＯ準位はＰ型ホストに由来する。
【００８５】
したがって、励起錯体のエネルギー差は、Ｐ型ホストのエネルギー差やＮ型ホストのエネルギー差よりも小さくなる。つまり、Ｐ型ホスト、Ｎ型ホストのそれぞれの発光波長に比べて、励起錯体の発光波長は長波長となる。
【００８６】
励起錯体の形成過程は大きく分けて２つの過程が考えられる。
【００８７】
≪エレクトロプレックス（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌｅｘ）≫
本明細書において、エレクトロプレックスとは、基底状態のＰ型ホスト及び基底状態のＮ型ホストから直接形成された励起錯体を指す。
【００８８】
前述の通り、一般的な発光過程のうちエネルギー移動過程においては、正孔及び電子がホスト中で再結合（励起）し、励起状態のホストからゲストに励起エネルギーが移動し、ゲストが励起状態に至り、発光する。
【００８９】
ここで、ホストからゲストに励起エネルギーが移動する前に、ホスト自体が発光する、又は励起エネルギーが熱エネルギーとなると、励起エネルギーを失活する。特に、ホストが一重項励起状態である場合は、三重項励起状態である場合に比べて励起寿命が短いため励起エネルギーの失活が起こりやすい。励起エネルギーの失活は、発光素子の劣化及び寿命の低下につながる要因の一つである。
【００９０】
しかし、Ｐ型ホスト及びＮ型ホストがキャリアを持った状態（カチオン又はアニオン）からエレクトロプレックスを形成すれば、励起寿命の短い一重項励起子の形成を抑制することができる。つまり、一重項励起子を形成することなく、直接励起錯体を形成する過程が存在しうる。これにより、Ｐ型ホスト又はＮ型ホストの一重項励起エネルギーの失活も抑制することができる。したがって、寿命が長い発光素子を実現することができる。
【００９１】
このようにして本発明の一態様では、ホストの一重項励起状態の発生を抑制し、その代わりに生じたエレクトロプレックスからゲストにエネルギー移動を行って発光効率が高い発光素子を得ることができる。
【００９２】
≪励起子による励起錯体の形成≫
もう一つの過程としては、Ｐ型ホスト又はＮ型ホストの一方が一重項励起子を形成した後、基底状態の他方と相互作用して励起錯体を形成する素過程が考えられる。エレクトロプレックスとは異なり、この場合は一旦、Ｐ型ホスト又はＮ型ホストの一重項励起状態が生成してしまうが、これは速やかに励起錯体に変換されるため、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、ホストが励起エネルギーを失活することを抑制することができる。
【００９３】
なお、Ｐ型ホストとＮ型ホストのＨＯＭＯ準位の差、及びＬＵＭＯ準位の差が大きい場合（具体的には差が０．３ｅＶ以上）、電子は優先的にＮ型ホストに入り、正孔は優先的にＰ型ホストに入る。この場合、一重項励起子を経て励起錯体が形成される過程よりも、エレクトロプレックスが形成される過程の方が優先されると考えられる。
【００９４】
なお、エネルギー移動過程の効率を高めるには、ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収帯の重要性を考慮すると、フェルスター機構、デクスター機構のいずれにおいても、Ｐ型ホスト（又はＮ型ホスト）単独の発光スペクトルとゲストの吸収スペクトルとの重なりよりも、励起錯体の発光スペクトルとゲストの吸収スペクトルとの重なりを大きくすることが好ましい。
【００９５】
また、エネルギー移動効率を高めるためには、濃度消光が問題とならない程度にゲストの濃度を高めることが好ましく、Ｐ型ホストとＮ型ホストの総量に対して、ゲストの濃度は重量比で１％〜９％とすると良い。
【００９６】
Ｐ型ホスト及びＮ型ホスト中に存在するゲストを、Ｐ型ホストとＮ型ホストの励起錯体からのエネルギー移動によって励起状態とする概念を利用することで、本実施の形態においては、キャリアの閉じこめと発光層へのキャリア注入障壁の低減が同時に達成されるだけでなく、励起錯体を形成し、その一重項励起状態と三重項励起状態の双方からのエネルギー移動過程を利用することができるので、高効率かつ低電圧駆動の（すなわちパワー効率の非常に高い）発光素子が得られる。
【００９７】
＜ゲスト＞
ゲストとしては燐光性化合物を用いることができ、有機金属錯体が好ましく、有機金属イリジウム錯体が特に好ましい。なお、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以上が特に好ましい。
【００９８】
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、例えば、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）］）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％程度に達する発光素子が得られる。
【００９９】
ゲストとして用いることができる燐光性化合物のその他の例を挙げる。例えば、４４０ｎｍ〜５２０ｎｍに発光のピークを有する燐光性化合物としては、トリス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジメチルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｍｐ）３］）、トリス（５−メチル−３，４−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３］）、トリス［４−（３−ビフェニル）−５−イソプロピル−３−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ−３ｂ）３］）のような４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス［３−メチル−１−（２−メチルフェニル）−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−ｍｐ）３］）、トリス（１−メチル−５−フェニル−３−プロピル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１−Ｍｅ）３］）のような１Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ−トリス［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３］）、トリス［３−（２，６−ジメチルフェニル）−７−メチルイミダゾ［１，２−ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ−Ｍｅ）３］）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、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：ＦＩｒａｃａｃ）のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。上述した中でも、４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率が優れるため、特に好ましい。
【０１００】
また、例えば、５２０ｎｍ〜６００ｎｍに発光のピークを有する燐光性化合物としては、トリス（４−メチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）３］）、トリス（４−ｔ−ブチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）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）］）、（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）］）、（アセチルアセトナト）ビス［４−（２−ノルボルニル）−６−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（ｅｎｄｏ−，ｅｘｏ−混合物）（略称：［Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［５−メチル−６−（２−メチルフェニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（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）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、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（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］）、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）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。上述した中でも、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率が際だって優れるため、特に好ましい。
【０１０１】
また、例えば、６００ｎｍ〜７００ｎｍに発光のピークを有する燐光性化合物としては、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｐｍ）］）、ビス［４，６−ジ（ナフタレン−１−イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（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）］）、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［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）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］）、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）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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）のような白金錯体や、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）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。上述した中でも、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率が際だって優れるため、特に好ましい。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
【０１０２】
＜Ｐ型ホスト＞
Ｐ型ホストは、正孔輸送性の有機化合物である。このような有機化合物としては、π電子過剰型複素芳香族化合物（例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体）や芳香族アミン化合物を好適に用いることができ、例えば、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）、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）、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）、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）、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）、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−２−ジフェニルアミノ−９Ｈ−フルオレン−７−イル）ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニル−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）ベンゼン−１，３，５−トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、２−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２−［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：ＤＰＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２，７−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｆ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−Ｎ−｛９，９−ジメチル−２−［Ｎ’−フェニル−Ｎ’−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ］−９Ｈ−フルオレン−７−イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、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−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、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）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−（１−ナフチル）アミノ］−９−フェニ��カルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、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）等が挙げられる。
【０１０３】
＜Ｎ型ホスト＞
Ｎ型ホストは、電子輸送性の有機化合物である。このような有機化合物としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族化合物や、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、オキサゾール系配位子又はチアゾール系配位子を有する金属錯体などを用いることができる。
【０１０４】
具体的には、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：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）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）、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）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、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）、２−［３−（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：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物、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）、７−［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：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、６−［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：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［４−（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：２ＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、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）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）などのキノキサリン骨格又はジベンゾキノキサリン骨格を有する複素環化合物、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス〔３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル〕ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス〔３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル〕ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）などのジアジン骨格（ピリミジン骨格やピラジン骨格）を有する複素環化合物、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）、３，３’，５，５’−テトラ［（ｍ−ピリジル）−フェン−３−イル］ビフェニル（略称：ＢＰ４ｍＰｙ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、キノキサリン骨格又はジベンゾキノキサリン骨格を有する複素環化合物、ジアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。
【０１０５】
なお、本発明の一態様の発光素子では、Ｐ型ホストやＮ型ホストをそれぞれ複数種用いることができる。
【０１０６】
以上のように、本発明の一態様では、キャリアの閉じこめと発光層へのキャリア注入障壁の低減が同時に達成されるだけでなく、励起錯体を形成し、その一重項励起状態と三重項励起状態の双方からのエネルギー移動過程を利用することができるため、発光効率の高い発光素子を実現できる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
（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３を用いて説明する。
【０１０９】
本実施の形態の発光素子は、一対の電極（陽極及び陰極）間に、ＥＬ層を有する。
【０１１０】
図３（Ａ）に示す発光素子は、陽極１０１及び陰極１０９の間に、ＥＬ層として積層体１００のみを備える。本実施の形態で示す積層体１００には、実施の形態１で示した積層体１００ａ乃至積層体１００ｃのいずれかを適用すればよい。なお、各積層体は、陽極１０１側にＰ型ホストを含む層１０３を有し、陰極１０９側にＮ型ホストを含む層１０４を有する。また、陽極１０１及び陰極１０９の少なくとも一方は、可視光に対する透光性を有する。
【０１１１】
図３（Ａ）に示す発光素子において、積層体１００が有するＰ型ホストを含む層１０３は正孔輸送層として機能し、電子を阻止する機能を有する。また、Ｎ型ホストを含む層１０４は電子輸送層として機能し、正孔を阻止する機能を有する。したがって、別途、正孔輸送層や電子輸送層を設ける必要が無く、発光素子の作製工程を簡略化できる。
【０１１２】
図３（Ｂ）に示す発光素子において、ＥＬ層１１０は、陽極１０１側から、正孔注入層１２１、積層体１００、及び電子注入層１２４を有する。
【０１１３】
正孔注入層１２１及び電子注入層１２４を設けることで、陽極１０１及び陰極１０９からＥＬ層１１０に正孔及び電子を効率良く注入でき、エネルギー利用効率が高まるため好ましい。
【０１１４】
図３（Ｃ）に示す発光素子において、ＥＬ層１１０は、陽極１０１側から、正孔注入層１２１、正孔輸送層１２２、積層体１００、電子輸送層１２３、及び電子注入層１２４を有する。
【０１１５】
上述のように、積層体１００が有するＰ型ホストを含む層及びＮ型ホストを含む層は、それぞれキャリア輸送層として機能するが、ＥＬ層１１０に、別途、正孔輸送層１２２や電子輸送層１２３を設けることで、電子や正孔をより効率良く注入できるため、好ましい。
【０１１６】
図３（Ｄ）に示す発光素子は、陽極１０１及び陰極１０９の間に、第１のＥＬ層１１０ａ及び第２のＥＬ層１１０ｂを有し、さらに、第１のＥＬ層１１０ａと第２のＥＬ層１１０ｂの間に、電荷発生領域１１５を有する。
【０１１７】
各ＥＬ層は、少なくとも発光物質である有機化合物を含む。図３（Ｄ）に示す発光素子のように、複数のＥＬ層を備える本発明の一態様の発光素子では、少なくとも１つのＥＬ層に、実施の形態１で示した積層体が設けられていればよい。図３（Ｄ）では、第１のＥＬ層１１０ａ及び第２のＥＬ層１１０ｂの少なくとも一方は、実施の形態１に示した積層体１００を含む。
【０１１８】
電荷発生領域１１５は、陽極１０１及び陰極１０９に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、陽極１０１に陰極１０９よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生領域１１５から第１のＥＬ層１１０ａに電子が注入され、第２のＥＬ層１１０ｂに正孔が注入される。電荷発生領域１１５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【０１１９】
なお、電荷発生領域１１５は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有することが好ましい。また、電荷発生領域１１５は、陽極１０１や陰極１０９よりも低い導電率であっても機能する。
【０１２０】
＜陽極＞
陽極１０１は、導電性を有する金属、合金、導電性化合物等を１種又は複数種用いて形成することができる。特に、仕事関数の大きい（４．０ｅＶ以上）材料を用いることが好ましい。例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素もしくは酸化珪素を含有したインジウムスズ酸化物（ＩＴＳＯ）、インジウム亜鉛酸化物、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、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。
【０１２１】
なお、陽極が電荷発生領域と接する場合は、仕事関数の大きさを考慮せずに、様々な導電性材料を用いることができ、例えば、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金等も用いることができる。
【０１２２】
＜陰極＞
陰極１０９は、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することができる。特に、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（例えば、リチウム、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、マグネシウム等）、これら元素を含む合金（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、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀等を用いることができる。
【０１２３】
なお、陰極が電荷発生領域と接する場合は、仕事関数の大きさを考慮せずに、様々な導電性材料を用いることができる。例えば、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ等も用いることができる。
【０１２４】
電極は、それぞれ、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。また、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法やインクジェット法を用いればよい。
【０１２５】
＜正孔注入層＞
正孔注入層１２１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。
【０１２６】
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等を用いることができる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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）、ＤＰＡＢ、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）、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１等の芳香族アミン化合物を用いることができる。
【０１２９】
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）等の高分子化合物、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）（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（略称：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。
【０１３０】
また、正孔注入層１２１を、電荷発生領域としてもよい。陽極と接する正孔注入層１２１が電荷発生領域であると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を該陽極に用いることができる。電荷発生領域を構成する材料については後述する。
【０１３１】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１２２は、正孔輸送性の有機化合物を含む層である。例えば、上述のＰ型ホストを用いて形成することができる。
【０１３２】
そのほかの正孔輸送性の有機化合物としては、例えば、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）、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。
【０１３３】
また、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【０１３４】
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）、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）等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【０１３５】
また、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物を用いることができる。
【０１３６】
＜電子輸送層＞
電子輸送層１２３は、電子輸送性の有機化合物を含む層である。例えば、上述のＮ型ホストを用いて形成することができる。
【０１３７】
そのほか、電子輸送層１２３には、例えば、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）等の金属錯体を用いることができる。
【０１３８】
また、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）、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）等の複素芳香族化合物を用いることができる。
【０１３９】
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）等の高分子化合物を用いることができる。
【０１４０】
＜電子注入層＞
電子注入層１２４は、電子注入性の高い物質を含む層である。
【０１４１】
電子注入性の高い物質としては、例えば、リチウム、セシウム、カルシウム、酸化リチウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、フッ化エルビウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属又はこれらの化合物（酸化物、炭酸塩、ハロゲン化物など）を用いることができる。
【０１４２】
また、電子注入層１２４を、電荷発生領域としてもよい。陰極と接する電子注入層１２４が電荷発生領域であると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を該陰極に用いることができる。電荷発生領域を構成する材料については後述する。
【０１４３】
＜電荷発生領域＞
電荷発生領域は、正孔輸送性の有機化合物に電子受容体（アクセプター）が添加された構成であっても、電子輸送性の有機化合物に電子供与体（ドナー）が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていてもよい。
【０１４４】
正孔輸送性の有機化合物としては、例えば、上述のＰ型ホストや正孔輸送層に用いることができる材料が挙げられ、電子輸送性の有機化合物としては、例えば、上述のＮ型ホストや電子輸送層に用いることができる材料が挙げられる。
【０１４５】
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）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【０１４６】
また、電子供与体としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、又は元素周期表における第２、１３族に属する金属及びその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、インジウム、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
【０１４７】
上述したＥＬ層を構成する各層、及び電荷発生領域は、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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を製造するための装置について図４を用いて説明する。
【０１５０】
図４（Ａ）に示す製造装置は、真空チャンバー２０１内に、第１の成膜材料保持部２０２、第２の成膜材料保持部２０３、第３の成膜材料保持部２０４を有する。本実施の形態で示す各成膜材料保持部は、いずれも線状の開口部を有し、抵抗加熱方式で内部の成膜材料を気化させることができる（図４（Ｃ）に示す第１の成膜材料保持部２０２が有する線状の開口部２２３参照）。
【０１５１】
本実施の形態では、第１の成膜材料保持部２０２はＰ型ホストを気化させ、第２の成膜材料保持部２０３はゲストを気化させ、第３の成膜材料保持部２０４はＮ型ホストを気化させるものとする。また、成膜材料保持部には、シャッターを設けてもよい。さらに、各成膜材料保持部の温度はそれぞれ独立に制御できるようにするとよい。
【０１５２】
さらに、例えば、第１の成膜材料保持部２０２と第３の成膜材料保持部２０４では有機化合物を比較的広い角度範囲に飛散させ、これに対し、第２の成膜材料保持部２０３では、より狭い範囲に飛散させるように、各成膜材料保持部の開口部の形状や大きさ等を異ならせてもよい。また、図４（Ａ）に示すように各成膜材料保持部の開口部の向きを異なるように設定してもよい。
【０１５３】
また、真空チャンバー２０１内には１枚以上の基板、好ましくは２枚以上の基板（図４（Ａ）では基板２０５、基板２０６、及び基板２０７）を配置し、図のように左から右へ（すなわち、成膜材料保持部の開口部の方向と略直角な方向に）適切な速度で移動させるとよい。なお、各成膜材料保持部と基板の距離を異ならせてもよい。
【０１５４】
図４（Ａ）に示す製造装置において、領域２０８では主として、第１の成膜材料保持部２０２から飛散するＰ型ホストが堆積する。また、領域２０９では第１の成膜材料保持部２０２から飛散するＰ型ホスト、第２の成膜材料保持部２０３から飛散するゲスト、第３の成膜材料保持部２０４から飛散するＮ型ホストが一定の比率で堆積する。さらに、領域２１０では、主として、第３の成膜材料保持部２０４から飛散するＮ型ホストが堆積する。
【０１５５】
したがって、基板２０５〜基板２０７が左から右へ移動する間に、最初にＰ型ホストを含む層１０３が形成され、次いで、発光層１０２が形成され、さらにＮ型ホストを含む層１０４が形成される。実施の形態１で示した積層体１００ｂのように、Ｐ型ホストを含む層１０３と発光層１０２の間にＰ型遷移領域１１３、Ｎ型ホストを含む層１０４と発光層１０２の間にＮ型遷移領域１１４が形成されることもある。また、実施の形態１で示した積層体１００ｃのように、発光層とＰ型ホストを含む層１０３の間、又は発光層とＮ型ホストを含む層１０４の間に明確な境界が形成されない場合もある。
【０１５６】
図４（Ｂ）に示す製造装置は、真空チャンバー２１１内に、第１の成膜材料保持部２１２、第２の成膜材料保持部２１３、第３の成膜材料保持部２１４、第４の成膜材料保持部２１５、第５の成膜材料保持部２１６を有する。本実施の形態では、第１の成膜材料保持部２１２及び第２の成膜材料保持部２１３はＰ型ホストを気化させ、第３の成膜材料保持部２１４はゲストを気化させ、第４の成膜材料保持部２１５及び第５の成膜材料保持部２１６はＮ型ホストを気化させるものとする。
【０１５７】
図４（Ｂ）に示す製造装置において、領域２２０では主として、第１の成膜材料保持部２１２から飛散するＰ型ホストが堆積する。また、領域２２１では第２の成膜材料保持部２１３から飛散するＰ型ホスト、第３の成膜材料保持部２１４から飛散するゲスト、第４の成膜材料保持部２１５から飛散するＮ型ホストが一定の比率で堆積する。さらに、領域２２２では、主として、第５の成膜材料保持部２１６から飛散するＮ型ホストが堆積する。
【０１５８】
図４（Ｂ）に示す製造装置では、実施の形態１で示した積層体１００ａのように、発光層１０２とＰ型ホストを含む層１０３との界面や、発光層１０２とＮ型ホストを含む層１０４との界面におけるＰ型ホストの濃度又はＮ型ホストの濃度の変化を急峻にすることができる。
【０１５９】
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。
【０１６０】
（実施の形態４）
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５及び図６を用いて説明する。本実施の形態の発光装置は、本発明の一態様の発光素子を含む。該発光素子は、発光効率が高いため、消費電力の低い発光装置を実現できる。
【０１６１】
図５（Ａ）は、本発明の一態様の発光装置を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）を一点鎖線Ａ−Ｂで切断した断面図である。
【０１６２】
本実施の形態の発光装置は、支持基板４０１、封止基板４０５及びシール材４０７に囲まれた空間４１５内に、発光素子４０３を備える。発光素子４０３は、ボトムエミッション構造の有機ＥＬ素子であり、具体的には、支持基板４０１上に可視光を透過する第１の電極４２１を有し、第１の電極４２１上にＥＬ層４２３を有し、ＥＬ層４２３上に可視光を反射する第２の電極４２５を有する。ＥＬ層４２３は、実施の形態１で示した積層体のいずれか一を含む。
【０１６３】
第１の端子４０９ａは、補助配線４１７及び第１の電極４２１と電気的に接続する。第１の電極４２１上には、補助配線４１７と重なる領域に、絶縁層４１９が設けられている。第１の端子４０９ａと第２の電極４２５は、絶縁層４１９によって電気的に絶縁されている。第２の端子４０９ｂは、第２の電極４２５と電気的に接続する。なお、本実施の形態では、補助配線４１７上に第１の電極４２１が形成されている構成を示すが、第１の電極４２１上に補助配線４１７を形成してもよい。
【０１６４】
支持基板４０１と大気との界面に光取り出し構造４１１ａを有することが好ましい。大気と支持基板４０１の界面に光取り出し構造４１１ａを設けることで、全反射の影響で大気に取り出せない光を低減し、発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる。
【０１６５】
また、発光素子４０３と支持基板４０１との界面に光取り出し構造４１１ｂを有することが好ましい。光取り出し構造４１１ｂが凹凸を有する場合、光取り出し構造４１１ｂと第１の電極４２１の間に、平坦化層４１３を設けることが好ましい。これによって、第１の電極４２１を平坦な膜とすることができ、ＥＬ層４２３における第１の電極４２１の凹凸に起因するリーク電流の発生を抑制することができる。また、平坦化層４１３と支持基板４０１との界面に、光取り出し構造４１１ｂを有するため、全反射の影響で大気に取り出せない光を低減し、発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる。
【０１６６】
光取り出し構造４１１ａ及び光取り出し構造４１１ｂの材料としては、例えば、樹脂を用いることができる。また、光取り出し構造４１１ａ及び光取り出し構造４１１ｂとして、半球レンズ、マイクロレンズアレイや、凹凸構造が施されたフィルム、光拡散フィルム等を用いることもできる。例えば、支持基板４０１上に上記レンズやフィルムを、支持基板４０１又は該レンズもしくはフィルムと同程度の屈折率を有する接着剤等を用いて接着することで、光取り出し構造４１１ａ及び光取り出し構造４１１ｂを形成することができる。
【０１６７】
平坦化層４１３は、光取り出し構造４１１ｂと接する面よりも、第１の電極４２１と接する面のほうが平坦である。平坦化層４１３の材料としては、透光性を有し、高屈折率であるガラス、液体、樹脂等を用いることができる。
【０１６８】
図６（Ａ）は、本発明の一態様の発光装置を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を一点鎖線Ｃ−Ｄで切断した断面図である。
【０１６９】
本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、支持基板５０１上に、発光部５５１、駆動回路部５５２（ゲート側駆動回路部）、駆動回路部５５３（ソース側駆動回路部）及び封止材５０７を有する。発光部５５１及び駆動回路部５５２、５５３は、支持基板５０１、封止基板５０５及び封止材５０７で形成された空間５１５に封止されている。
【０１７０】
図６（Ｂ）に示す発光部５５１は、スイッチング用のトランジスタ５４１ａと、電流制御用のトランジスタ５４１ｂと、トランジスタ５４１ｂの配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された第２の電極５２５とを含む複数の発光ユニットにより形成されている。
【０１７１】
発光素子５０３は、ボトムエミッション構造であり、第１の電極５２１と、ＥＬ層５２３と、可視光を透過する第２の電極５２５とで構成されている。また、第２の電極５２５の端部を覆って隔壁５１９が形成されている。
【０１７２】
支持基板５０１上には、駆動回路部５５２、５５３に外部からの信号（ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き出し配線５１７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ５０９（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を設ける例を示している。なお、ＦＰＣ５０９にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本明細書における発光装置は、発光装置本体だけでなく、発光装置本体にＦＰＣ又はＰＷＢが取り付けられた状態のものも範疇に含むものとする。
【０１７３】
駆動回路部５５２、５５３は、トランジスタを複数有する。図６（Ｂ）では、駆動回路部５５２が、ｎチャネル型のトランジスタ５４２及びｐチャネル型のトランジスタ５４３を組み合わせたＣＭＯＳ回路を有する例を示している。駆動回路部の回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路又はＮＭＯＳ回路で形成することができる。また、本実施の形態では、発光部が形成された基板上に駆動回路が形成されたドライバー一体型を示すが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、発光部が形成された基板とは別の基板に駆動回路を形成することもできる。
【０１７４】
工程数の増加を防ぐため、引き出し配線５１７は、発光部や駆動回路部に用いる電極や配線と同一の材料、同一の工程で作製することが好ましい。本実施の形態では、引き出し配線５１７を、発光部５５１及び駆動回路部５５２に含まれるトランジスタのソース電極及びドレイン電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
【０１７５】
図６（Ｂ）において、封止材５０７は、引き出し配線５１７上の第１の絶縁層５１１と接している。封止材５０７は金属との密着性が低い場合がある。したがって、封止材５０７は、引き出し配線５１７上に設けられた無機絶縁膜と接することが好ましい。このような構成とすることで、封止性及び密着性が高く、信頼性の高い発光装置を実現することができる。無機絶縁膜としては、金属や半導体の酸化物膜、金属や半導体の窒化物膜、金属や半導体の酸窒化物膜が挙げられ、具体的には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化チタン膜等が挙げられる。
【０１７６】
また、第１の絶縁層５１１は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。また、第２の絶縁層５１３は、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択することが好適である。
【０１７７】
本発明の一態様の発光装置に用いるトランジスタの構造、材料は特に限定されない。トップゲート型のトランジスタを用いてもよいし、逆スタガ型などのボトムゲート型のトランジスタを用いてもよい。また、チャネルエッチ型やチャネル保護型としてもよい。
【０１７８】
半導体層は、シリコンや、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物等の酸化物半導体を用いて形成することができる。
【０１７９】
また、本実施の形態では、塗り分け方式を用いた発光装置を例に説明したが、本発明の構成はこれに限られない。例えば、カラーフィルタ方式や、色変換方式を適用してもよい。また、本発明の一態様の発光装置には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、乾燥剤等が設けられていてもよい。
【０１８０】
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。
【０１８１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用した発光装置を用いた電子機器及び照明装置の一例について、図７及び図８を用いて説明する。
【０１８２】
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の発光装置を備える。また、本実施の形態の照明装置は、発光部（照明部）に本発明の一態様の発光装置を備える。本発明の一態様の発光装置を適用することで、消費電力の低い電子機器や照明装置を実現できる。
【０１８３】
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器及び照明装置の具体例を図７及び図８に示す。
【０１８４】
図７（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７１０２が組み込まれている。表示部７１０２では、映像を表示することが可能である。本発明の一態様を適用した発光装置は、表示部７１０２に用いることができる。また、ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
【０１８５】
テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。リモコン操作機７１１１が備える操作キーにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０２に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１１に、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０１８６】
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１８７】
図７（Ｂ）は、コンピュータの一例を示している。コンピュータ７２００は、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様の発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製される。
【０１８８】
図７（Ｃ）は、携帯型ゲーム機の一例を示している。携帯型ゲーム機７３００は、筐体７３０１ａ及び筐体７３０１ｂの２つの筐体で構成されており、連結部７３０２により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１ａには表示部７３０３ａが組み込まれ、筐体７３０１ｂには表示部７３０３ｂが組み込まれている。また、図７（Ｃ）に示す携帯型ゲーム機は、スピーカ部７３０４、記録媒体挿入部７３０５、操作キー７３０６、接続端子７３０７、センサ７３０８（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、ＬＥＤランプ、マイクロフォン等を備えている。もちろん、携帯型ゲーム機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３０３ａ、表示部７３０３ｂの両方、又は一方に本発明の一態様の発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図７（Ｃ）に示す携帯型ゲーム機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型ゲーム機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図７（Ｃ）に示す携帯型ゲーム機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８９】
図７（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、本発明の一態様の発光装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。
【０１９０】
図７（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１９１】
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１９２】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。
【０１９３】
また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロセンサ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１９４】
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１９５】
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１９６】
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１９７】
図７（Ｅ）は、２つ折り可能なタブレット型端末（開いた状態）の一例を示している。タブレット型端末７５００は、筐体７５０１ａ、筐体７５０１ｂ、表示部７５０２ａ、表示部７５０２ｂを有する。筐体７５０１ａと筐体７５０１ｂは、軸部７５０３により接続されており、該軸部７５０３を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体７５０１ａは、電源７５０４、操作キー７５０５、スピーカ７５０６等を備えている。なお、タブレット型端末７５００は、本発明の一態様の発光装置を表示部７５０２ａ、表示部７５０２ｂの両方、又は一方に用いることにより作製される。
【０１９８】
表示部７５０２ａや表示部７５０２ｂは、少なくとも一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーにふれることでデータ入力をすることができる。例えば、表示部７５０２ａの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部７５０２ｂを表示画面として用いることができる。
【０１９９】
図８（Ａ）は卓上照明器具であり、照明部７６０１、傘７６０２、可変アーム７６０３、支柱７６０４、台７６０５、電源７６０６を含む。なお、卓上照明器具は、本発明の一態様の発光装置を照明部７６０１に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具又は壁掛け型の照明器具なども含まれる。
【０２００】
図８（Ｂ）は、本発明の一態様の発光装置を、室内の照明器具７７０１に用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置に用いることができる。その他、ロール型の照明器具７７０２として用いることもできる。なお、図８（Ｂ）に示すように、室内の照明器具７７０１を備えた部屋で、図８（Ａ）で説明した卓上照明器具７７０３を併用してもよい。
【０２０１】
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】
【０２０２】
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、Ｎ型ホスト、Ｐ型ホスト、及びゲストの組み合わせの一例について図９及び図１０を用いて説明する。
【０２０３】
本実施例で用いるＮ型ホストは、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）である。また、本実施例で用いるＰ型ホストは、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）、及び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）である。また、本実施例で用いるゲストは、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）］）、及び（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）］）である。
【０２０４】
本実施例で用いた材料の構造式と、主な物性値を以下に示す。なお、各材料のＴ１準位は、１０Ｋにおける燐光スペクトルのピークの値を用いて求めた。
【０２０５】
【化１】
2014078699.tif 000003
【０２０６】
【表１】
2014078699.tif 000004
【０２０７】
２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢが混合された領域では、ＬＵＭＯ準位が−２．７８ｅＶ、ＨＯＭＯ準位が−５．４６ｅＶとなり、それぞれ［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］のＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位と同等の高さである。一方、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位は、どちらもこれより低いため、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］は電子をトラップしやすいことがわかる。このため、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］をゲストに用いた場合は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を用いた場合より直接再結合過程の確率が高いことが示唆される。
【０２０８】
２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣｚＰＣＮ１が混合された領域では、ＬＵＭＯ準位が−２．７８ｅＶ、ＨＯＭＯ準位が−５．１５ｅＶとなる。すなわち、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］は該領域よりもＨＯＭＯ準位が低いが、ＬＵＭＯ準位は該領域と同等の高さである。一方、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］は、該領域よりＬＵＭＯ準位、ＨＯＭＯ準位のいずれも低いため、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］は電子をトラップしやすく、直接再結合過程の確率が高いことが示唆される。
【０２０９】
また、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のＴ１準位は、それぞれ、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及びＰＣｚＰＣＮ１のＴ１準位よりも０．１ｅＶ以上低いので、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］や［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が三重項励起状態となった後、その三重項励起エネルギーが移動し、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、又はＰＣｚＰＣＮ１が三重項励起状態になる確率は小さい。特に［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のＴ１準位は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］のＴ１準位よりも低いため、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の方が［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］よりも発光効率が高いことが示唆される。
【０２１０】
一般に、ベンゼン環のような６員芳香環の構成原子に、窒素原子のような炭素原子よりも電気陰性度が大きい原子（ヘテロ原子）を導入すると、ヘテロ原子に環上のπ電子が引きつけられ、芳香環は電子不足となりやすい。以下に示す２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩの分子構造における点線で囲まれた部分Ａはπ電子が不足している部位を示し、この部分で電子をトラップしやすい。一般に、６員環のヘテロ芳香族化合物はＮ型ホストとなりやすい。
【０２１１】
また一般に、窒素原子が、ベンゼン環のような芳香環の外側にあって環と結合すると、窒素原子の非共有電子対がベンゼン環に供与されて電子過剰となり電子を放出しやすくなる（すなわち、正孔をトラップしやすくなる）。以下に示すＰＣＢＮＢＢの分子構造における点線で囲まれた部分Ｂはπ電子が過剰となっている部位を示し、この部分で電子を放出（正孔をトラップ）しやすい。一般に、芳香族アミン化合物はＰ型ホストとなりやすい。
【０２１２】
【化２】
2014078699.tif 000005
【０２１３】
また、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢのＬＵＭＯの間には０．４７ｅＶ、ＨＯＭＯの間には０．４２ｅＶという比較的大きなギャップが存在する。そして、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣｚＰＣＮ１のＬＵＭＯの間には０．４７ｅＶ、ＨＯＭＯの間には０．７３ｅＶという比較的大きなギャップが存在する。このギャップが電子や正孔の障壁となり、キャリアが再結合することなく発光層を突き抜けることを防ぐことができる。このような障壁の高さは０．３ｅＶ以上、好ましくは、０．４ｅＶ以上あるとよい。
【０２１４】
Ｎ型ホストとＰ型ホストが励起錯体を形成するかどうかはフォトルミネッセンスを測定すればよい。また、得られる励起錯体のフォトルミネセンス・スペクトルがゲストの吸収スペクトルと重なるとフェルスター機構によるエネルギー移動過程が起こりやすいといえる。
【０２１５】
以下に、Ｎ型ホスト、Ｐ型ホスト、並びに、Ｎ型ホスト及びＰ型ホストの混合材料のフォトルミネッセンス・スペクトルと、ゲストの吸収スペクトルとの重なりの例を示す。
【０２１６】
≪構成例１≫
構成例１で用いるＮ型ホストは２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩであり、Ｐ型ホストはＰＣＢＮＢＢであり、ゲストは［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］である。
【０２１７】
図９に［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］のジクロロメタン溶液の吸収スペクトル（吸収スペクトルＡ）を示す。本実施例において、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。
【０２１８】
また、図９に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩの薄膜のフォトルミネッセンス・スペクトル（発光スペクトル１）、ＰＣＢＮＢＢの薄膜のフォトルミネッセンス・スペクトル（発光スペクトル２）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢの混合材料の薄膜のフォトルミネッセンス・スペクトル（発光スペクトル３）を示す。なお、混合材料の薄膜における２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢの重量比は０．８：０．２であった。
【０２１９】
≪構成例２≫
構成例２で用いるＮ型ホストは２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩであり、Ｐ型ホストはＰＣｚＰＣＮ１であり、ゲストは［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］である。
【０２２０】
図１０に［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のジクロロメタン溶液の吸収スペクトル（吸収スペクトルＢ）を示す。また、図１０に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩの薄膜のフォトルミネッセンス・スペクトル（発光スペクトル４）、ＰＣｚＰＣＮ１の薄膜のフォトルミネッセンス・スペクトル（発光スペクトル５）、及び２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣｚＰＣＮ１の混合材料の薄膜のフォトルミネッセンス・スペクトル（発光スペクトル６）を示す。なお、混合材料の薄膜における２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣｚＰＣＮ１の重量比は０．７：０．３であった。
【０２２１】
図９及び図１０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。
【０２２２】
図９の吸収スペクトルから、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］は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。
【０２２３】
図９において、発光スペクトル３は、発光スペクトル１、２よりも長波長側にピークを有する。そして、発光スペクトル３のピークは、発光スペクトル１、２のピークに比べて、該吸収帯と近い位置に存在する。
【０２２４】
２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＮＢＢの混合材料のフォトルミネッセンス・スペクトルは、単体のフォトルミネッセンス・スペクトルよりも長波長側にピークを有することがわかった。このことから、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢを混合することで、励起錯体が形成されることが示唆された。また、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ単体及びＰＣＢＮＢＢ単体に由来する発光ピークは観測されず、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＮＢＢが個別に励起されたとしても、ただちに励起錯体を形成することを意味する。
【０２２５】
該混合材料のフォトルミネッセンス・スペクトルのピークは、［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重なりが大きい。よって、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢの混合材料、及び、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を用いた発光素子は、励起錯体からゲストへの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。
【０２２６】
図１０の吸収スペクトルから、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］は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。なお、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の発光スペクトルのピーク波長は５９２ｎｍである。
【０２２７】
図１０において、発光スペクトル６は、発光スペクトル４、５よりも長波長側にピークを有する。そして、発光スペクトル６のピークは、該吸収帯と重なりを有する。
【０２２８】
図１０から、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣｚＰＣＮ１の混合材料のフォトルミネッセンス・スペクトルは、単体のフォトルミネッセンス・スペクトルよりも長波長側にピークを有することがわかった。このことから、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣｚＰＣＮ１を混合することで、励起錯体が形成されることが示唆された。また、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ単体及びＰＣｚＰＣＮ１単体に由来する発光ピークは観測されず、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣｚＰＣＮ１が個別に励起されたとしても、ただちに励起錯体を形成することを意味する。
【０２２９】
また、本発明の一態様の発光素子において、キャリアの再結合（又は一重項励起子）によって励起錯体が形成される電圧のしきい値は、該励起錯体の発光スペクトルのピークのエネルギーによって決まる。例えば、励起錯体の発光スペクトルのピークが６２０ｎｍ（２．０ｅＶ）であれば、その励起錯体を電気エネルギーで形成するのに必要な電圧のしきい値も２．０Ｖ程度である。励起錯体の発光スペクトルのピーク波長が長いほど、該電圧のしきい値は小さくなり好ましい。
【０２３０】
構成例２では、励起錯体の発光スペクトルのピーク波長が、ゲストの吸収スペクトルの最も長波長側に位置する吸収帯のピーク波長以上である。したがって、構成例２の材料を発光層に用いた発光素子では、キャリアの再結合によってゲストが発光を始める電圧の値よりも、キャリアの再結合によって励起錯体が形成される電圧の値の方が小さい。つまり、発光素子に印加される電圧が、ゲストが発光を始める値未満であっても、キャリアが再結合し励起錯体を形成することで、発光素子に再結合電流が流れ始める。したがって、より駆動電圧の低い（電圧−電流特性の良い）発光素子を実現することができる。ここで、励起錯体の発光スペクトルのピーク波長が、ゲストの吸収スペクトルのピーク波長以上であっても、励起錯体の発光スペクトルとゲストの吸収スペクトルの最も長波長側に位置する吸収帯との重なりを利用してエネルギー移動が可能であるため、高い発光効率を得ることができる。
【０２３１】
なお、励起錯体の発光スペクトルのピークが、ゲストの発光スペクトルのピークに近い位置に存在することで、駆動電圧が低く、発光効率も十分に高い発光素子が得られる。低電圧化の効果は、励起錯体の発光スペクトルのピークが、ゲストの発光スペクトルのピーク＋３０ｎｍ以内の領域で顕著に見られる。また、励起錯体の発光スペクトルのピークが、ゲストの発光スペクトルのピーク−３０ｎｍ以内の領域であれば、比較的高い発光効率も保てる。
【０２３２】
このように、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣｚＰＣＮ１の混合材料、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を発光素子に用いることで、駆動電圧を低減しつつ、高い発光効率（外部量子効率）が得られることにより、高いパワー効率が実現できることが示唆された。
【実施例２】
【０２３３】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について図１１を用いて説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の構造式は省略する。
【０２３４】
【化３】
2014078699.tif 000006
【０２３５】
以下に本実施例の発光素子１の作製方法を示す。
【０２３６】
（発光素子１）
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。
【０２３７】
次に、ガラス基板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。
【０２３８】
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、ガラス基板１１００を３０分程度放冷した。
【０２３９】
次に、陽極１１０１が形成された面が下方となるように、陽極１１０１が形成されたガラス基板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、陽極１１０１上に、ＰＣＢＮＢＢ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、ＰＣＢＮＢＢと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＰＣＢＮＢＢ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２４０】
次に、正孔注入層１１１１上に、ＰＣＢＮＢＢを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第１の層１１１２（Ｐ型ホストを含む層に相当）を形成した。
【０２４１】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、第１の層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、０．９：０．１：０．０５（＝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４０ｎｍとした。
【０２４２】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第２の層１１１４（Ｎ型ホストを含む層に相当）を形成した。
【０２４３】
次に、第２の層１１１４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、電子輸送層１１１５を形成した。
【０２４４】
さらに、電子輸送層１１１５上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１６を形成した。
【０２４５】
最後に、陰極として機能する陰極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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
以上により得られた発光素子１の素子構造を表２に示す。
【０２４８】
【表２】
2014078699.tif 000007
【０２４９】
発光素子１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。
【０２５０】
発光素子１の電流密度−輝度特性を図１２に示す。図１２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１３に示す。図１３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１４に示す。図１４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１５に示す。図１５において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０２５１】
また、発光素子１における輝度１０００ｃｄ／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３に示す。
【０２５２】
【表３】
2014078699.tif 000008
【０２５３】
また、発光素子１に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図１６に示す。図１６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３に示す通り、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度のときの発光素子１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１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。
【０２５４】
表３及び図１２乃至図１５からわかるように、発光素子１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。
【０２５５】
本実施例の発光素子１では、実施例１に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を発光層に用いた。実施例１より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ単体のフォトルミネッセンス・スペクトルに比べて、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢの混合材料のフォトルミネッセンス・スペクトル（励起錯体のフォトルミネッセンス・スペクトル）は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の吸収スペクトルとの重なりが大きい。本実施例の発光素子１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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
次に、発光素子１について、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）機能を用いたＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析を行った。測定は深さ方向による分析とした。具体的には、アルミニウム及びＬｉＦをピーリングにて除去した表面から（つまり、ＢＰｈｅｎ側から）測定を行った。ここで、１次イオン源にはビスマス（Ｂｉ）を用い、ガスクラスターイオンにはアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、加速電圧は２５ｋｅＶとした。ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる測定結果を図１７に示す。図１７において、横軸は測定位置の深さ（μｍ）、縦軸は二次イオン強度（ｃｏｕｎｔｓ／ｓｅｃ）を示す。
【０２５８】
まず、第１の層１１１２、発光層１１１３、及び第２の層１１１４におけるＮ型ホスト（２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の二次イオン強度を比較した。図１７（Ｂ）から、Ｎ型ホストの二次イオン強度は発光層１１１３で最も高く、第２の層１１１４で次に高く、第１の層１１１２で最も低かった。
【０２５９】
同様に、第１の層１１１２、発光層１１１３、及び第２の層１１１４におけるＰ型ホスト（ＰＣＢＮＢＢ）の二次イオン強度を比較した。図１７（Ｂ）から、Ｐ型ホストの二次イオン強度は第１の層１１１２と発光層１１１３で同等の高さであり、第２の層１１１４で最も低かった。
【０２６０】
また、ゲスト（［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）の二次イオン強度は、発光層１１１３で最も高かった。
【０２６１】
発光素子１において、第１の層１１１２にはＰ型ホストが単独で存在するのに対し、発光層１１１３にはＰ型ホストが約１割しか存在しないにも関わらず、発光層１１１３におけるＰ型ホストの二次イオン強度は、第１の層１１１２におけるそれに匹敵するほど高かった。また、発光素子１において、第２の層１１１４にはＮ型ホストが単独で存在するのに対し、発光層１１１３にはＮ型ホストだけでなくＰ型ホストやゲストが含まれているにも関わらず、発光層１１１３におけるＮ型ホストの二次イオン強度は、第２の層１１１４におけるそれに比べて高かった。このことはすなわち、Ｐ型ホストやＮ型ホストがそれぞれ単独で存在する層（第１の層１１１２や第２の層１１１４）よりも混合されている層（発光層１１１３）の方が、二次イオンが検出されやすい傾向にあることの証である。前述の通り、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析では、ある層に含まれる材料の二次イオン強度が高いと、該材料はイオン化するときに分子が壊れにくいといえる。したがって、本発明の一態様の発光素子に電流を流しても、発光層に含まれるＰ型ホスト分子やＮ型ホスト分子は、それぞれ単独で存在する場合に比べて壊れにくいことが示唆される。よって、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を実現できる。
【実施例３】
【０２６２】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について図１１を用いて説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の構造式は省略する。
【０２６３】
【化４】
2014078699.tif 000009
【０２６４】
以下に本実施例の発光素子２の作製方法を示す。
【０２６５】
（発光素子２）
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。
【０２６６】
次に、ガラス基板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。
【０２６７】
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、ガラス基板１１００を３０分程度放冷した。
【０２６８】
次に、陽極１１０１が形成された面が下方となるように、陽極１１０１が形成されたガラス基板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、陽極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。
【０２６９】
次に、正孔注入層１１１１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ＰＣｚＰＣＮ１を共蒸着することで、第１の層１１１２（Ｐ型ホストを含む層に相当）を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰとＰＣｚＰＣＮ１の比率は、重量比で０．５：０．５となるように調節した。
【０２７０】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣｚＰＣＮ１、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、第１の層１１１２上に発光層１１１３を形成した。ここでは、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣｚＰＣＮ１及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比が、０．７：０．３：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣｚＰＣＮ１：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節して成膜した膜厚２０ｎｍの層と、該重量比が、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣｚＰＣＮ１：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節して成膜した膜厚２０ｎｍの層とを積層した。
【０２７１】
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第２の層１１１４（Ｎ型ホストを含む層に相当）を形成した。
【０２７２】
次に、第２の層１１１４上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、電子輸送層１１１５を形成した。
【０２７３】
さらに、電子輸送層１１１５上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１１１６を形成した。
【０２７４】
最後に、陰極として機能する陰極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２を作製した。
【０２７５】
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。
【０２７６】
以上により得られた発光素子２の素子構造を表４に示す。
【０２７７】
【表４】
2014078699.tif 000010
【０２７８】
発光素子２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。
【０２７９】
発光素子２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。
【０２８０】
また、発光素子２における輝度１０００ｃｄ／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５に示す。
【０２８１】
【表５】
2014078699.tif 000011
【０２８２】
また、発光素子２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５に示す通り、１０００ｃｄ／ｍ２の輝度のときの発光素子２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２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。
【０２８３】
表５及び図１８乃至図２１からわかるように、発光素子２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。
【０２８４】
本実施例の発光素子２では、実施例１に示した２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣｚＰＣＮ１及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を発光層に用いた。実施例１より、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣｚＰＣＮ１単体のフォトルミネッセンス・スペクトルに比べて、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣｚＰＣＮ１の混合材料のフォトルミネッセンス・スペクトル（励起錯体のフォトルミネッセンス・スペクトル）は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の吸収スペクトルとの重なりが大きい。本実施例の発光素子２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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
次に、発光素子２について、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）機能を用いたＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析を行った。なお、測定方法や条件は実施例２と同様である。図２３に、ＴｏＦ−ＳＩＭＳのデータを示す。図２３において、横軸は測定位置の深さ（μｍ）、縦軸は二次イオン強度（ｃｏｕｎｔｓ／ｓｅｃ）を示す。
【０２８７】
まず、第１の層１１１２、発光層１１１３、及び第２の層１１１４におけるＮ型ホスト（２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の二次イオン強度を比較した。図２３（Ｂ）から、Ｎ型ホストの二次イオン強度は発光層１１１３で最も高く、第２の層１１１４で次に高く、第１の層１１１２で最も低かった。
【０２８８】
同様に、第１の層１１１２、発光層１１１３、及び第２の層１１１４におけるＰ型ホスト（ＰＣｚＰＣＮ１）の二次イオン強度を比較した。図２３（Ｂ）から、Ｐ型ホストの二次イオン強度は第１の層１１１２と発光層１１１３で同等の高さであり、第２の層１１１４で最も低かった。
【０２８９】
また、ゲスト（［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の二次イオン強度は、発光層１１１３で最も高かった。
【０２９０】
発光素子２において、発光層１１１３におけるＰ型ホストの含有量は、第１の層１１１２のそれに比べて少ないにも関わらず、発光層１１１３におけるＰ型ホストの二次イオン強度は、第１の層１１１２におけるそれに匹敵するほど高かった。また、発光素子２において、第２の層１１１４にはＮ型ホストが単独で存在するのに対し、発光層１１１３にはＮ型ホストだけでなくＰ型ホストやゲストが含まれているにも関わらず、発光層１１１３におけるＮ型ホストの二次イオン強度は、第２の層１１１４におけるそれに比べて高かった。このことはすなわち、Ｐ型ホストやＮ型ホストがそれぞれ単独で存在する層（ここでは第２の層１１１４）よりも混合されている層（発光層１１１３）の方が、二次イオンが検出されやすい傾向にあることの証である。前述の通り、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる分析では、ある層に含まれる材料の二次イオン強度が高いと、該材料はイオン化するときに分子が壊れにくいといえる。したがって、本発明の一態様の発光素子に電流を流しても、発光層に含まれるＰ型ホスト分子やＮ型ホスト分子は、それぞれ単独で存在する場合に比べて壊れにくいことが示唆される。よって、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を実現できる。
【０２９１】
次に、発光素子２の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図２４に示す。図２４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。
【０２９２】
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２を駆動した。
【０２９３】
発光素子２は、４３０時間後の輝度が、初期輝度の８０％であった。この結果から、発光素子２は、寿命の長い素子であることがわかった。
【０２９４】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、発光効率が高く、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【符号の説明】
【０２９５】
１００    積層体
１００ａ    積層体
１００ｂ    積層体
１００ｃ    積層体
１０１    陽極
１０２    発光層
１０３    Ｐ型ホストを含む層
１０４    Ｎ型ホストを含む層
１０５    ゲスト
１０９    陰極
１１０    ＥＬ層
１１０ａ    第１のＥＬ層
１１０ｂ    第２のＥＬ層
１１３    Ｐ型遷移領域
１１４    Ｎ型遷移領域
１１５    電荷発生領域
１２１    正孔注入層
１２２    正孔輸送層
１２３    電子輸送層
１２４    電子注入層
２０１    真空チャンバー
２０２    成膜材料保持部
２０３    成膜材料保持部
２０４    成膜材料保持部
２０５    基板
２０６    基板
２０７    基板
２０８    領域
２０９    領域
２１０    領域
２１１    真空チャンバー
２１２    成膜材料保持部
２１３    成膜材料保持部
２１４    成膜材料保持部
２１５    成膜材料保持部
２１６    成膜材料保持部
２２０    領域
２２１    領域
２２２    領域
２２３    開口部
４０１    支持基板
４０３    発光素子
４０５    封止基板
４０７    シール材
４０９ａ    第１の端子
４０９ｂ    第２の端子
４１１ａ    光取り出し構造
４１１ｂ    光取り出し構造
４１３    平坦化層
４１５    空間
４１７    補助配線
４１９    絶縁層
４２１    第１の電極
４２３    ＥＬ層
４２５    第２の電極
５０１    支持基板
５０３    発光素子
５０５    封止基板
５０７    封止材
５０９    ＦＰＣ
５１１    絶縁層
５１３    絶縁層
５１５    空間
５１７    配線
５１９    隔壁
５２１    第１の電極
５２３    ＥＬ層
５２５    第２の電極
５４１ａ    トランジスタ
５４１ｂ    トランジスタ
５４２    トランジスタ
５４３    トランジスタ
５５１    発光部
５５２    駆動回路部
５５３    駆動回路部
１１００    ガラス基板
１１０１    陽極
１１０３    陰極
１１１１    正孔注入層
１１１２    第１の層
１１１３    発光層
１１１４    第２の層
１１１５    電子輸送層
１１１６    電子注入層
７１００    テレビジョン装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    スタンド
７１１１    リモコン操作機
７２００    コンピュータ
７２０１    本体
７２０２    筐体
７２０３    表示部
７２０４    キーボード
７２０５    外部接続ポート
７２０６    ポインティングデバイス
７３００    携帯型ゲーム機
７３０１ａ    筐体
７３０１ｂ    筐体
７３０２    連結部
７３０３ａ    表示部
７３０３ｂ    表示部
７３０４    スピーカ部
７３０５    記録媒体挿入部
７３０６    操作キー
７３０７    接続端子
７３０８    センサ
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
７５００    タブレット型端末
７５０１ａ    筐体
７５０１ｂ    筐体
７５０２ａ    表示部
７５０２ｂ    表示部
７５０３    軸部
７５０４    電源
７５０５    操作キー
７５０６    スピーカ
７６０１    照明部
７６０２    傘
７６０３    可変アーム
７６０４    支柱
７６０５    台
７６０６    電源
７７０１    照明器具
７７０２    照明器具
７７０３    卓上照明器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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