(57)【要約】【課題】青色りん光物質を用いた多色発光素子において、寿命の良好な発光素子を提供する。また、青色りん光物質を用いた白色発光素子において、寿命の良好な発光素子を提供する。また、上述の発光素子を用いることにより、信頼性の良好な発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供する。【解決手段】、２種類のりん光物質を含む発光層を有する発光ユニットが電荷発生層を介して２ユニット以上積層した発光素子において、各ユニットに含まれる２種類のりん光物質のうち、どちらか一方が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質である発光素子を提供する。また、当該２種類のりん光物質のうち、他方は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質であり、且つ、当該りん光物質は、発光ユニットごとに異なる発光素子である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、
前記一対の電極間に挟まれたＥＬ層を有する発光素子であって、
前記ＥＬ層は、ｎ（ｎは２以上の整数）層の発光層と、（ｎ−１）層の電荷発生層とを有し、
ｍ（ｍは１以上ｎ−１以下の整数）層目の前記電荷発生層は、ｍ層目の前記発光層と（ｍ＋１）層目の前記発光層との間に位置し、
前記発光層には各々２種類のりん光発光物質が含まれ、
前記２種類のりん光発光物質のうち、
一方は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光発光物質であり、
他方は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光発光物質であり、
前記５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光発光物質は前記ｎ層の発光層における発光層毎に異なる物質である発光装置。
【請求項２】
請求項１において、前記４００ｎｍから５００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光発光物質が前記ｎ層の発光層全てで同一の物質である発光素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記ｎ層の発光層各々から発する発光における、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に存在するピークの値は、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在するピークの値よりも、その値が小さい発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記発光素子が発する発光のスペクトルにおける前記４００ｎｍから５００ｎｍ以下の波長範囲に存在する極大且つ最大値が、前記スペクトルにおけるその他の極大値のうち最大の値の３０％以上１００ｎ％未満である発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記発光素子が発する発光のスペクトルにおける前記４００ｎｍから５００ｎｍ以下の波長範囲に存在する極大且つ最大値が、前記スペクトルにおけるその他の極大値のうち最大の値の３０％以上２００％未満である発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記発光素子が発する発光のスペクトルにおける前記４００ｎｍから５００ｎｍ以下の波長範囲に存在する極大且つ最大値が、前記スペクトルにおけるその他の極大値のうち最大の値の３０％以上１００％以下である発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記発光素子が白色発光を呈することを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記発光素子が発する発光のスペクトルは、４００ｎｍから５００ｎｍ、５００ｎｍから５７０ｎｍ及び５７０ｎｍから７００ｎｍにそれぞれ一つの極大が存在する発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記発光層は一方のりん光性化合物が含まれる第１の層と他方のりん光性化合物が含まれる第２の層とを各々有する発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、前記ｎが２又は３である発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子を有する照明装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する手段を備えた発光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物を発光物質として用いた発光素子、表示装置、発光装置、電子機器及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光物質を含む層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光物質からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適である。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
これらの発光素子は発光層を膜状に形成することが可能であるため、平面状の表面から発光を得ることができる。よって、大面積の光源を容易に形成することができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用するための面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該ＥＬ層を設けた有機ＥＬ素子の場合、一対の電極間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ＥＬ層に注入され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正孔が再結合することによって発光性の有機化合物が励起状態となり、励起された発光性の有機化合物から発光を得ることができる。
【０００６】
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＊）からの発光がりん光と呼ばれている。また、当該発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている。そのため、三重項励起状態を発光に変換することが可能なりん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。
【０００７】
結果として多くのりん光物質が開発され、その利用が進んでおり、赤〜緑のりん光物質は実用化段階にある。しかし、一方で、青色のりん光物質はその特性、特に寿命に課題があり、実用化にはさらなる研究・発展が必要である。
【０００８】
特許文献１には、短波長なりん光を発するりん光性化合物としてイミダゾール誘導体を配位子としたイリジウム錯体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／０２９４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、りん光物質は赤〜緑の発光材料に対して、青色りん光物質の寿命が大幅に短いことが問題となっている。これは、発光効率の高い多色発光素子の実用化の妨げにもなっている。すなわち、青色りん光物質を用いることによって大幅な発光効率の向上を見込めるが、それと同時に寿命も大きく損なってしまうからである。
【００１１】
そこで、本発明の一態様では、青色りん光物質を用いた多色発光素子において、寿命の良好な発光素子を提供することを目的とする。また、本発明の他の一態様は、青色りん光物質を用いた白色発光素子において、寿命の良好な発光素子を提供することを目的とする。また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、信頼性の良好な発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明では、２種類のりん光物質を含む発光層を有する発光ユニットが電荷発生層を介して２ユニット以上積層した発光素子において、各ユニットに含まれるりん光物質のうち、一方が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質である発光素子を提供する。また、当該２種類のりん光物質のうち、他方は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質であり、且つ、当該りん光物質は、発光ユニットごとに異なる発光素子である。
【００１４】
すなわち、本発明の一態様は、一対の電極と、一対の電極間に挟まれたＥＬ層を有する発光素子であって、前記ＥＬ層は、ｎ（ｎは２以上の整数）層の発光層と、（ｎ−１）層の電荷発生層とを有し、ｍ（ｍは１以上ｎ−１以下の整数）層目の前記電荷発生層は、ｍ層目の前記発光層と（ｍ＋１）層目の前記発光層との間に位置し、前記発光層には各々２種類のりん光物質が含まれ、前記２種類のりん光物質のうち、一方は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質であり、他方は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質であり、前記５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質は前記ｎ層の発光層における発光層毎に異なる物質である発光素子である。
【００１５】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に発光の最大値を有するりん光物質が前記ｎ層の発光層全てで同一の物質である発光素子である。
【００１６】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記ｎ層の発光層各々から発する発光における、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に存在するピークの値は、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在するピークの値よりも小さい発光素子である。具体的には、前記ｎ層の発光層各々において、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に存在する発光ピークの強度は、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在する発光ピークの値の強度に比べ、１５％以上５０％以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記発光素子の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における最大発光ピーク強度が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲における最大発光ピーク強度の３０％以上１００ｎ％未満である発光素子である。
【００１８】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記発光素子の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における最大発光ピーク強度が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲における最大発光ピーク強度の３０％以上２００％未満である発光素子である。
【００１９】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記発光素子の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における最大発光ピーク強度が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲における最大発光ピーク強度の３０％以上１００％以下である発光素子である。
【００２０】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記発光素子が白色発光を呈することを特徴とする発光素子である。
【００２１】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下及び５７０ｎｍ以上７００ｎｍ以下にそれぞれ一つの発光極大を与える発光素子である。
【００２２】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記発光層は一方のりん光性化合物が含まれる第１の層と他方のりん光性化合物が含まれる第２の層とを各々有する発光素子である。
【００２３】
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記ｎが２又は３である発光素子である。
【００２４】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子を備えた発光装置、表示装置、電子機器及び照明装置である。
【００２５】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム、又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。さらに、照明器具等に用いられる発光装置も含むものとする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一態様では、青色りん光物質を用いた多色発光素子において、寿命の良好な発光素子を提供することができる。また、本発明の他の一態様では、青色りん光物質を用いた白色発光素子において、寿命の良好な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、上述の発光素子を用いることにより、信頼性の良好な発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】発光素子の概念図。
【図２】発光素子１および発光素子２の発光スペクトル。
【図３】アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図４】パッシブマトリクス型発光装置の概念図。
【図５】アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図６】アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図７】照明装置の概念図。
【図８】電子機器を表す図。
【図９】電子機器を表す図。
【図１０】照明装置を表す図。
【図１１】照明装置を表す図。
【図１２】車載表示装置及び照明装置を表す図。
【図１３】電子機器を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明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。
【００２９】
（実施の形態１）
有機化合物を用いた発光素子において、電流一定の条件で駆動した場合の駆動時間の蓄積に伴う発光強度の低下は、初期輝度によって異なることがわかっている。そして、当該発光素子の寿命とは、輝度低下が初期輝度の一定割合まで低下した時間によって定義される。すなわち、同じ構成の発光素子においては、より高い輝度で発光させた発光素子の寿命は、低い輝度で発光させた発光素子の寿命よりも短い。これは、発光物質への負荷のかかり方（発光の確率）がより大きい方が、劣化が促進されると言い換えることもできる。
【００３０】
白色発光素子に代表される、多色発光素子は通常、複数の発光極大を与え、複数の発光物質を用いて形成される。そして、それらの劣化挙動は、最も上記負荷への耐性が低い発光物質によって大きく左右される。そのため、上記負荷への耐性が低い青色りん光物質を用いた白色発光素子は、青色りん光物質が寿命の律速となり、充分な寿命を持たせることが困難であった。
【００３１】
そこで、本発明の一態様では、複数の発光ユニットが電荷発生層を介して積層した発光素子によって上記多色発光素子を作製するにあたり、当該複数の発光ユニットがそれぞれ有する発光層に、二種類のりん光物質が各々含まれることとする。そして、当該２種類のりん光物質のうち、一方は、青色りん光（４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲に発光ピークを有する）物質であり、他方が５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するりん光物質とする。さらに、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するりん光物質は発光ユニットごとに異なる物質であることとする。
【００３２】
以上の構成を有する発光素子では、青色の発光を各発光ユニットが提供するため、発光素子全体として発する青色領域の光は、各発光ユニットからの青色発光を積算した強度を有する。すなわち、単独の発光ユニットで、発光素子として必要とされる強度の青色発光を提供せずとも良いため、青色りん光物質への負担を軽減させることができ、青色りん光物質の劣化、ひいては発光素子の劣化を抑制することが可能となる。なお、発光素子の発光は、上記積算された青色発光と、各発光ユニットが有する各々異なるりん光物質からの光が合成された発光となる。なお、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲のりん光物質は実用に耐えうる耐性を有した物質が既に存在するため、青色りん光のように発光を重畳せずとも要求される寿命を実現することができる。
【００３３】
図１に、本発明の一態様である発光素子の模式図を示した。図１（Ａ）では、２つの発光ユニット（発光ユニット１０３−１、発光ユニット１０３−２）が電荷発生層１２０−１を挟んで積層した発光素子を示した。発光ユニット１０３−１には発光層１１３−１、発光ユニット１０３−２には発光層１１３−２が少なくとも含まれ、これらが含まれるＥＬ層１０３が第１の電極１０１及び第２の電極１０２の間に挟まれている。
【００３４】
なお、図１（Ａ）では発光ユニットの数が２の場合を示したが、発光ユニットの数は２に限らない。発光ユニットの数がｎ（ｎは２以上の整数）層である場合は（ｎ−１）層の電荷発生層があり、ｍ（ｍは１以上（ｎ−１）以下の整数）層目の電荷発生層はｍ層目の発光ユニットと（ｍ＋１）層目の発光ユニットとの間に位置するものとする。
【００３５】
１層目の発光層である発光層１１３−１及び２層目の発光層である発光層１１３−２に代表される、ｘ番目の発光層１１３−ｘ（ｘは１以上ｎ以下の整数）には各々２種類のりん光物質が含まれている。そして、当該２種類のりん光物質のうち、一方は、青色りん光（４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲に発光ピークを有する）物質であり、他方が５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するりん光物質である。さらに、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するりん光物質は発光ユニットごとに異なる物質であることとする。なお、ｘ層目の発光ユニットに含まれる発光層をｘ層目の発光層とし、発光層１１３−ｘと記している。
【００３６】
図１（Ｂ）は、ｘ層目の発光ユニット１０３−ｘに含まれる発光層１１３−ｘの模式図である。本実施の形態の発光素子では、発光層１１３−ｘは図のように上記２種類のりん光物質がそれぞれ異なる層に分かれて存在していることが好ましい。図中、１５０、１６０−ｘは発光層１１３−ｘに含まれる２種類のりん光物質であり、それぞれ青色りん光物質（４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するりん光物質）１５０、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するりん光物質１６０−ｘを表している。青色りん光物質１５０は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲に発光のピークが存在していれば各発光ユニットに存在する各発光層において同じ物質であっても、異なる物質であっても良いが、同じ物質である方が、発光強度が積算される際に有利であり、好ましい。５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するりん光物質１６０−ｘは異なる発光ユニットでは各々異なる物質であるものとする。すなわち、ｘ層目の発光ユニットにはりん光物質１６０−ｘが、（ｘ＋１）層目の発光ユニットにはりん光物質１６０−ｘとは異なるりん光物質１６０−（ｘ＋１）が含まれる。
【００３７】
また、青色りん光物質１５０及びりん光物質１６０−ｘは各々ホスト材料に分散されていることが好ましい。また、各々が分散されるホスト材料を適宜選択することによって、発光層のキャリア輸送性を調整しキャリア再結合領域を制御することが可能である。再結合領域を制御することによって、発光領域を制御することができ、青色りん光物質１５０の発光強度を調整することができる。そして、青色りん光物質１５０の発光強度を調整することによって、青色りん光物質１５０への負荷を制御することができる。これにより、求められる青色発光の強度、素子の寿命から、発光ユニットの層数や各発光層における青色発光の強度を決定すれば良い。なお、各発光ユニットの４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に存在する発光ピークの値を、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在する発光ピークの値よりも小さくなるように決定することで、青色りん光物質１５０への負担を効果的に分散することができ、寿命の長い発光素子を実現することが可能となり、好ましい構成である。具体的には、前記ｎ層の発光層各々において、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲に存在する発光ピークの強度は、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在する発光ピークの値の強度に比べ、１５％以上５０％以下であることが好ましい。このような構成とすることで、発光ユニットを積層した際に、良好な白色発光と信頼性の双方を両立することができる。
【００３８】
発光層におけるキャリアの再結合領域の制御は、発光層のキャリア輸送性を制御することなどによって実現することができる。例えば、図１（Ｂ）では青色りん光物質１５０を分散するホスト材料１１３Ｈ１を電子輸送性とし、りん光物質１６０−ｘを分散するホスト材料１１３Ｈ２をバイポーラ性とすることによって、主な再結合領域をりん光物質１６０−ｘが分散された層の内部とすることができる。このことにより、青色りん光物質１５０と、主となる再結合領域との距離を離すことができるため、青色りん光物質１５０の発光の確率が低下し、青色りん光物質１５０への負荷を少なくすることができる。なお、発光層のキャリア輸送性は、ホスト材料のキャリア輸送性だけでなく、りん光物質のキャリアトラップ性や、第３の物質の添加によっても制御することが可能である。
【００３９】
ここで、青色りん光物質１５０の発光の確率が低下することで、各発光層における青色発光の強度は小さくなるが、本実施の形態の発光素子では、複数の発光ユニット全てに青色りん光物質１５０が含まれることから、発光素子として射出される青色発光の強度は、各々の発光ユニットから発する青色発光の強度が積算された強度となる。そのため、発光ユニットがｎ層ある場合は、所望の青色発光強度を得るための青色りん光物質１５０に対する負荷を、通常のｎ分の一とすることができ、発光素子の寿命向上に大きく貢献する。
【００４０】
以上の構成を有する発光素子は、発光物質が全てりん光物質であることから、非常に発光効率の良好な発光素子とすることができる。また、所望の青色領域の発光強度を得るためにかかる青色りん光物質への負担が小さいことから、寿命の長い発光素子とすることができる。
【００４１】
上記構成は、白色発光素子に好適に適用することができる。ｎ＝２の場合、第１の発光ユニットの発光層１１３−１に含まれるりん光物質１６０−１を緑色領域の発光である５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長範囲に発光のピーク（極大）を有するりん光物質に、第２の発光ユニットの発光層１１３−２に含まれるりん光物質１６０−２を赤色領域の発光である６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光のピーク（極大）を有するりん光物質にする。各々のユニットには青色りん光物質１５０が含まれ、青色発光（４００ｎｍ〜５００ｎｍに発光のピークを有する発光）を呈することから、青、緑、赤色領域に各々ピークを有する発光スペクトルを有する演色性の高い光を得ることが可能な白色発光素子を作製することができる。また、当該白色発光素子は、発光物質が全てりん光物質であることから、非常に発光効率の良好な白色発光素子とすることができる。また、寿命の長い白色発光素子とすることができる。
【００４２】
なお、発光ユニットの数（ｎ）を増やすことによって、より広い波長範囲をカバーする発光スペクトルを得ることができ、自然光に近い、より演色性の高い発光を呈する発光素子を得ることができる。
【００４３】
なお、上記白色発光素子においては、青色領域（４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲）に存在する最大ピーク強度が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在する最大ピーク強度の３０％以上であることが、良好な白色発光を得るために好ましい構成である。また、上記白色発光素子において、青色領域に存在する最大ピーク強度が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在する最大ピーク強度の１００ｎ％未満であると、青色りん光物質１５０への負担を効果的に分散することができ、寿命の長い発光素子を得ることができる。また、色温度が高く、且つ青色りん光物質１５０への負担が小さい発光素子を得るためには青色領域の最大ピーク強度が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在する最大ピーク強度の２００％未満であると良い。また、青色領域の最大ピーク強度が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に存在する最大ピーク強度の１００％以下である発光素子は、より青色りん光物質１５０への負担が小さく、寿命の長い発光素子を得ることが可能となる。
【００４４】
図１に示した、本実施の形態における発光素子の具体的な構成について説明する。
【００４５】
発光素子は、第１の電極１０１及び第２の電極１０２の一対の電極に挟まれたＥＬ層１０３を有しており、ＥＬ層１０３はりん光物質を含む。
【００４６】
また、ＥＬ層１０３はｎ（ｎは２以上の整数）層の発光ユニットを有しており、各々の発光ユニットはそれぞれ少なくとも発光層を備えている。なお、ｘ（ｘは１以上ｎ以下の整数）番目の発光ユニットの符号は１０３−ｘと記載し、ｘ番目の発光ユニットに含まれる発光層の符号は１１３−ｘ、ｘ番目の発光ユニットに含まれる５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲にピークを有するりん光物質の符号は１６０−ｘと記載する。図１（Ａ）では、ｎ＝２の場合の素子を図示している。
【００４７】
また、各発光ユニットは、間に電荷発生層を挟んで積層されている。ｍ番目の電荷発生層は、ｍ（ｍは１以上ｎ−１以下の整数）番目の発光ユニットとｍ＋１番目の発光ユニットの間に位置する。
【００４８】
各発光ユニット１０３−ｘにおける発光層１１３−ｘ以外の層については、限定されないためどのような層を用いていてもよいが、代表的な積層構造としては、陽極側から、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層された構成などがある。このほか、キャリアブロック層などを設けても良い。なお、陽極側に電荷発生層のある発光ユニット１０３−２から１０３−ｎは正孔注入層が設けられていなくとも良い。
【００４９】
発光層１１３−ｘには、図１（Ｂ）に示したように、少なくとも青色りん光物質１５０と５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光ピークを有するりん光物質１６０−ｘが含まれている。
【００５０】
青色りん光物質１５０としては、例えば、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。なお、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、信頼性や発光効率にも優れるため、特に好ましい。
【００５１】
５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲に発光ピークを有するりん光物質１６０−ｘとしては、様々なりん光物質を用いることができる。５００ｎｍ〜６００ｎｍに発光のピークを有するりん光発光物質の例としては、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［６−（２−ノルボルニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（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））、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ））の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）やビス（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））などのピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、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））のようなキノリ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。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。６００ｎｍ〜７００ｎｍに発光のピークを有する赤色発光のりん光発光物質の例としては、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジイソブチリルメタノ）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））やビス（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））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、（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））のようなキノキサリ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））のようなイソキノリ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。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも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ため、白色発光素子に適用することで演色性を高めることができる。
【００５２】
また、以上で述べたりん光性化合物の他、公知のりん光物質の中から選択してもよい。
【００５３】
また、上記青色りん光物質１５０及びりん光物質１６０−ｘを分散するホスト材料として用いることが可能な材料としては、特に限定はなく、種々のキャリア輸送材料を選択すればよい。なお、発光層１１３−ｘは青色りん光物質１５０が含まれる層（第１の層）と、りん光物質１６０−ｘが含まれる層（第２の層）とが積層されているので、青色りん光の発光強度を調整することができる。第１の層と第２の層のキャリア輸送性を調節し、キャリアの再結合領域を第２の層内部とすることによって、青色の発光強度を小さく保ったまま、りん光物質１６０−ｘの発光を充分に得ることができる。再結合領域を第２の層とするには、例えば、第１の層のホスト材料１１３Ｈ１と第２の層のホスト材料１１３Ｈ２を共に電子輸送性を有する材料とし、第２の層に正孔トラップ性を有する物質を添加する方法（正孔トラップ性を有するりん光物質１６０−ｘを用いても良い）や、逆にホスト材料１１３Ｈ１と１１３Ｈ２を共に正孔輸送性を有する材料とし、第２の層に電子トラップ性を有する物質を添加する方法（電子トラップ性を有するりん光物質１６０−ｘを用いても良い）、第１の層のホスト材料１１３Ｈ１に電子輸送性を有する材料を用い、第２の層のホスト材料１１３Ｈ２にバイポーラ性を有する材料を用いる方法などがあるが、これらの方法に限られない。なお上述したように、層のキャリア輸送性は、ホスト材料のキャリア輸送性のみに左右されるわけではなく、りん光物質や、その他の添加物によっても変化しうるものである。
【００５４】
上記ホスト材料や添加物として用いることが可能な材料を以下に例示する。電子輸送性を有する材料としては、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：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、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）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、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）などのベンゾイミダゾール骨格を有する複素環化合物や、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）、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−［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を有する複素環化合物や、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−（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を有する複素環化合物や、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）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、ジアジン骨格を有する複素環化合物や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。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
【００５５】
また、正孔輸送性を有する材料としては、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）、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−（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）、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−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、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：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（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：ＰＣＢＡＮＢ）、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）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
【００５６】
また、以上で述べたホスト材料の他、公知の物質の中からホスト材料を用いても良い。なお、ホスト材料としては、りん光物質の三重項準位（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）よりも大きい三重項準位を有する物質を選択することが好ましい。また、発光層には、上記発光素子の要素であるホスト材料とりん光物質の他に、第３の物質が含まれていても良い。なお、この記載は、発光層にホスト材料、りん光物質及び第３の物質以外の成分が含まれていることを排除するものではない。
【００５７】
ここで、より発光効率の高い発光素子を得るために、ホスト材料と、りん光物質とのエネルギー移動について考える。キャリアの再結合は、ホスト材料とりん光物質との両方で行われるため、発光効率の向上のためには、ホスト材料からりん光物質へのエネルギー移動を効率化する必要がある。
【００５８】
ホスト材料からりん光物質へのエネルギー移動には二つの機構が提唱されている。一つはデクスター機構、もう一つがフェルスター機構である。以下に各機構について説明する。ここで、励起エネルギーを与える側の分子をホスト分子、励起エネルギーを受け取る側の分子をゲスト分子と記す。
【００５９】
≪フェルスター機構（双極子−双極子相互作用）≫
フェルスター機構は、エネルギー移動に、分子間の直接的接触を必要としない。ホスト分子及びゲスト分子間の双極子振動の共鳴現象を通じてエネルギー移動が起こる。双極子振動の共鳴現象によってホスト分子がゲスト分子にエネルギーを受け渡し、ホスト分子が基底状態になり、ゲスト分子が励起状態になる。フェルスター機構の速度定数ｋｈ＊→ｇを数式（１）に示す。
【００６０】
【数１】
2014007156.tif 000003
【００６１】
数式（１）において、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、εｇ（ν）は、ゲスト分子のモル吸光係数を表し、Ｎは、アボガドロ数を表し、ｎは、媒体の屈折率を表し、Ｒは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表し、τは、実測される励起状態の寿命（蛍光寿命や燐光寿命）を表し、ｃは、光速を表し、φは、発光量子収率（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光量子収率）を表し、Ｋ２は、ホスト分子とゲスト分子の遷移双極子モーメントの配向を表す係数（０〜４）である。なお、ランダム配向の場合はＫ２＝２／３である。
【００６２】
≪デクスター機構（電子交換相互作用）≫
デクスター機構は、ホスト分子とゲスト分子が軌道の重なりを生じる接触有効距離に近づき、励起状態のホスト分子の電子と基底状態のゲスト分子の電子の交換を通じてエネルギー移動が起こる。デクスター機構の速度定数ｋｈ＊→ｇを数式（２）に示す。
【００６３】
【数２】
2014007156.tif 000004
【００６４】
数式（２）において、ｈは、プランク定数であり、Ｋは、エネルギーの次元を持つ定数であり、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、ε’ｇ（ν）は、ゲスト分子の規格化された吸収スペクトルを表し、Ｌは、実効分子半径を表し、Ｒは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表す。
【００６５】
ここで、ホスト分子からゲスト分子へのエネルギー移動効率ΦＥＴは、数式（３）で表される。ｋｒは、発光過程（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光）の速度定数を表し、ｋｎは、非発光過程（熱失活や項間交差）の速度定数を表し、τは、実測される励起状態の寿命を表す。
【００６６】
【数３】
2014007156.tif 000005
【００６７】
まず、数式（３）より、エネルギー移動効率ΦＥＴを高くするためには、エネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇを、他の競合する速度定数ｋｒ＋ｋｎ（＝１／τ）に比べて遙かに大きくすれば良いことがわかる。そして、そのエネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇを大きくするためには、数式（１）及び数式（２）より、フェルスター機構、デクスター機構のどちらの機構においても、ホスト分子の発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）とゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりが大きい方が良いことがわかる。
【００６８】
ここで、ホスト分子の発光スペクトルとゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりを考慮した結果発明者らは、ゲスト分子の吸収スペクトルにおける最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯が非常に重要であることを見いだした。
【００６９】
本実施の形態では、ゲスト材料として燐光性化合物を用いる。燐光性化合物の吸収スペクトルにおいて、最も発光に強く寄与すると考えられている吸収帯は、基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収波長近傍にあり、それは最も長波長側に現れる吸収帯である。このことから発明者らは、ホスト材料の発光スペクトル（蛍光スペクトル及び燐光スペクトル）は、燐光性化合物の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なるように制御することが好ましいことを見いだした。
【００７０】
例えば、有機金属錯体、特に発光性のイリジウム錯体において、最も長波長側の吸収帯として、５００〜６００ｎｍ付近にブロードな吸収帯が現れる場合が多い。この吸収帯は、主として、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ  ｔｏ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する。ただし、該吸収帯には三重項π−π＊遷移や一重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収も一部含まれ、これらが重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成していると考えられる。したがって、ゲスト材料に、有機金属錯体（特にイリジウム錯体）を用いるときは、このように最も長波長側に存在するブロードな吸収帯と、ホスト材料の発光スペクトルが大きく重なる状態が好ましいと言える。
【００７１】
ここでまず、ホスト材料の三重項励起状態からのエネルギー移動を考えてみる。上述の議論から、三重項励起状態からのエネルギー移動においては、ホスト材料の燐光スペクトルとゲスト材料の最も長波長側の吸収帯との重なりが大きくなればよい。
【００７２】
しかしながら、このとき問題となるのは、ホスト分子の一重項励起状態からのエネルギー移動である。三重項励起状態からのエネルギー移動に加え、一重項励起状態からのエネルギー移動も効率よく行おうとすると、上述の議論から、ホスト材料の燐光スペクトルだけでなく、蛍光スペクトルをもゲスト材料の最も長波長側の吸収帯と重ねるように設計しなければならない。換言すれば、ホスト材料の蛍光スペクトルが、燐光スペクトルと同じような位置に来るようにホスト材料を設計しなければ、ホスト材料の一重項励起状態及び三重項励起状態の双方からのエネルギー移動を効率よく行うことはできないということになる。
【００７３】
ところが、一般に、Ｓ１準位とＴ１準位は大きく異なる（Ｓ１準位＞Ｔ１準位）ため、蛍光の発光波長と燐光の発光波長も大きく異なる（蛍光の発光波長＜燐光の発光波長）。例えば、燐光性化合物を用いた発光素子において良く用いられるＣＢＰは、５００ｎｍ付近に燐光スペクトルを有するが、一方で蛍光スペクトルは４００ｎｍ付近であり、１００ｎｍもの隔たりがある。この例から考えてみても、ホスト材料の蛍光スペクトルが燐光スペクトルと同じような位置に来るようにホスト材料を設計することは、極めて困難である。
【００７４】
また、蛍光発光は、りん光発光より高いエネルギー準位からの発光であるため、蛍光スペクトルがゲスト材料の最も長波長側の吸収スペクトルに近接するような波長にあるホスト材料のＴ１準位は、ゲスト材料のＴ１準位を下回ってしまう。
【００７５】
そこで本実施の形態の発光素子は、発光層に、ホスト材料、りん光物質の他に第３の物質を含み、ホスト材料および第３の物質は、励起錯体（エキサイプレックスとも言う）を形成する組み合わせであることが好ましい。この場合、発光層におけるキャリア（電子及びホール）の再結合の際にホスト材料と第３の物質は、励起錯体を形成する。励起錯体の蛍光スペクトルは、ホスト材料単体、及び第３の物質単体の蛍光スペクトルより長波長側にスペクトルを有する発光となるため、ホスト材料及び第３の物質のＴ１準位をゲスト材料のＴ１準位より高く保ったまま、一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることができる。また、励起錯体はＴ１準位とＳ１準位が近接している状態であるため、蛍光スペクトルとりん光スペクトルがほぼ同じ位置に存在する。このことから、ゲスト分子の一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に相当する吸収（ゲスト分子の最も長波長側に存在するブロードな吸収帯）に励起錯体の蛍光スペクトル及びりん光スペクトルの両方を大きく重ねることができるため、エネルギー移動効率が高い発光素子を得ることができる。
【００７６】
第３の物質としては、上記ホスト材料や添加物として用いることが可能な材料として挙げた材料を用いることができる。また、ホスト材料及び第３の物質は、励起錯体を生じる組み合わせであればよいが、電子を受け取りやすい化合物（電子トラップ性化合物）と、ホールを受け取りやすい化合物（正孔トラップ性化合物）とを組み合わせることが好ましい。
【００７７】
なお、電子を受け取りやすい化合物とホールを受け取りやすい化合物でホスト材料と第３の物質を構成する場合、その混合比によってキャリアバランスを制御することができる。具体的には、ホスト材料：第３の物質＝１：９〜９：１の範囲が好ましい。
【００７８】
以上のような構成を有する発光層１１３−ｘは、共蒸着や、混合溶液としてインクジェット法やスピンコート法やディップコート法などを用いて作製することができる。
【００７９】
以上のような構成を有する発光素子は、エネルギー移動効率が高く、発光効率の良好な発光素子である。
【００８０】
（実施の形態２）
本実施の形態では実施の形態１で説明した発光素子の詳細な構造の例について図１を用いて以下に説明する。
【００８１】
本実施の形態における発光素子は、一対の電極間に複数の層からなるＥＬ層１０３を有する。本実施の形態において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されており、ＥＬ層１０３はｎ（ｎは２以上の整数）層の発光ユニットと（ｎ−１）層の電荷発生層を含んでいる。なお、図１においては、ｎ＝２の場合を図示したため、第１の発光ユニット１０３−１、第２の発光ユニット１０３−２及び第１の電荷発生層１２０−１が図示されている。また、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極１０１の方が第２の電極１０２よりも電位が高くなるように、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電圧を印加したときに、発光が得られる構成となっている。
【００８２】
第１の電極１０１は陽極として機能するため、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をＥＬ層１０３における第１の電極１０１と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
【００８３】
発光ユニット１０３−ｘの積層構造については、発光層１１３−ｘが実施の形態１に示したような構成となっていれば他は特に限定されない。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、中間層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
【００８４】
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、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，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］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：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或いはポリ（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）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【００８５】
また、正孔注入層として、正孔輸送性の物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０１として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００８６】
複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、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、種々の有機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。以下では、複合材料における正孔輸送性の物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【００８７】
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、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）等を挙げることができる。
【００８８】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００８９】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、ＣＢＰ、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
【００９０】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００９１】
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００９２】
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、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）等の高分子化合物を用いることもできる。
【００９３】
正孔注入層を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光素子を得ることが可能となる。
【００９４】
正孔輸送層は、正孔輸送性の物質を含む層である。正孔輸送性の物質としては、例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、ＢＳＰＢ、ＢＰＡＦＬＰなどの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、正孔輸送性が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。また、上述の複合材料における正孔輸送性の物質として挙げた有機化合物も正孔輸送層に用いることができる。また、ＰＶＫやＰＶＴＰＡ等の高分子化合物を用いることもできる。なお、正孔輸送性の物質を含む層は、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。
【００９５】
発光層１１３−ｘは、実施の形態１で説明した構成を有する層である。従って、本実施の形態における発光素子は非常に発光効率の良好な発光素子とすることができる。発光層１１３−ｘの構成については実施の形態１の記載を参照されたい。
【００９６】
以上のような構成を有する発光層１１３−ｘは、真空蒸着法や、インクジェット法やスピンコート法やディップコート法などを用いて成膜することで作製することができる。
【００９７】
電子輸送層は、電子輸送性の物質を含む層である。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤや、ＯＸＤ−７、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、電子輸送性が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、上述した電子輸送性のホスト材料を電子輸送層に用いても良い。
【００９８】
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。
【００９９】
また、電子輸送層と発光層との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
【０１００】
また、第２の電極１０２に接して電子注入層を設けてもよい。電子注入層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものを用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第２の電極１０２からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【０１０１】
電荷発生層は上述の正孔輸送性を有する物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料で形成することができる。また、電荷発生層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、ドナー性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透光性を有する導電性の金属酸化物からなる層などを用いることができる。
【０１０２】
第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等の元素周期表の第１族または第２族に属する元素、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０２と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０２として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【０１０３】
また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【０１０４】
電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
【０１０５】
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に与えられた電位差により電流が流れ、発光物質を含む層である発光層１１３−ｘにおいて正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３−ｘに発光領域が形成されるような構成となっている。
【０１０６】
発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極で成る。第１の電極１０１のみが透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１を通って取り出される。また、第２の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０２を通って取り出される。第１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、両方から取り出される。
【０１０７】
なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
【０１０８】
また、発光層１１３−ｘに接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３−ｘにおける発光領域に近い方に接するキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光物質もしくは、発光層に含まれる発光中心物質が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
【０１０９】
本実施の形態における発光素子は、ガラス、プラスチック、金属などからなる基板に設けられる。発光素子からの光が透過する基板は、可視光領域に高い透光性を有しているものを用いる。
【０１１０】
基板上に作製する順番としては、第１の電極１０１側から順に積層しても、第２の電極１０２側から順に積層しても良い。発光装置は一基板上に一つの発光素子を形成したものでも良いが、複数の発光素子を形成しても良い。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、素子分割された照明装置やパッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いる半導体の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。
【０１１１】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１１２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。
【０１１３】
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いて作製された発光装置について図３を用いて説明する。なお、図３（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）をＡ−ＢおよびＣ−Ｄで切断した断面図である。この発光装置は、発光素子６１８の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６２５は乾燥材、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【０１１４】
なお、引き回し配線６０８はソース線駆動回路６０１及びゲート線駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１１５】
素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、図３（Ｂ）では、駆動回路部であるソース線駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０１１６】
なお、ソース線駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１１７】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１１８】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
【０１１９】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【０１２０】
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、実施の形態１又は実施の形態２で説明した構成を含んでいる。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
【０１２１】
さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光の取り出しを、第２の電極６１７を透過させることによって行う場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１２２】
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７により、発光素子６１８が形成されている。当該発光素子は実施の形態２の構成を有する発光素子である。なお、画素部６０２は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
【０１２３】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材６２５を設けると水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
【０１２４】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１２５】
以上のようにして、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。
【０１２６】
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態１又は実施の形態２で示した発光素子は発光効率の良好な発光素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図４には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図４において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は台形状であり、その底辺（絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることでクロストークに起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、発光効率の高い実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を有することによって、低消費電力で駆動させることができる。
【０１２８】
また、フルカラー表示とするためには、発光素子からの光が発光装置の外部に出る為の光路上に着色層もしくは色変換層を設ければ良い。着色層等を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図５（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。また、着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）は透明な基材１０３３に設ける。また、黒色層（ブラックマトリックス）１０３５をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材１０３３は、基板１００１に固定される。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、本実施の形態においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、４色の画素で映像をフルカラーで表現することができる。
【０１２９】
また、以上に説明した発光装置では、ＴＦＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図６に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。図５Ａで示された構造と異なり、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。
【０１３０】
発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。第１の電極は反射電極である。ＥＬ層１０２８を実施の形態１又は実施の形態２で説明した構成とすることで、白色の発光が得られる。
【０１３１】
着色層は、発光素子からの光が外部へ射出する光路上に設ける。図５（Ａ）のようなボトムエミッション型の発光装置の場合、透明な基材１０３３に着色層１０３４Ｒ、１０３４Ｇ、１０３４Ｂを設けて基板１００１に固定することによって設けることができる。また、図５（Ｂ）のように着色層をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に設ける構成としても良い。図６のようなトップエミッションの構造であれば着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うこともできる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層１０３５を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）や黒色層１０３５はオーバーコート層１０３６によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いる。
【０１３２】
本実施の形態の発光装置では、複数の発光ユニットから発される青色のりん光が重ねあわされて青色発光が得られるため、青色りん光物質の劣化による発光素子自体の劣化を低減することができる。また、青色の画素においては、所望の輝度の青色発光を得るための電流が少なくて済むことから、低消費電力化にも貢献する。
【０１３３】
こうして得られた有機発光素子の一対の電極間に電圧を印加すると白色の発光領域１０４４Ｗが得られる。また、着色層と組み合わせることで、赤色の発光領域１０４４Ｒと、青色の発光領域１０４４Ｂと、緑色の発光領域１０４４Ｇとが得られる。本実施の形態の発光装置は実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いていることから、消費電力の小さい発光装置の実現が可能である。
【０１３４】
また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。
【０１３５】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１３６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を照明装置として用いる例を図７、図１０および図１１を参照しながら説明する。図７（Ｂ）は照明装置の上面図、図７（Ａ）は図７（Ｂ）におけるｅ−ｆ断面図である。
【０１３７】
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１の電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態１又は実施の形態２における第１の電極１０１に相当する。第１の電極４０１側から発光を取り出す場合、第１の電極４０１は透光性を有する材料により形成する。
【０１３８】
第２の電極４０４に電圧を供給するためのパッド４１２が基板４００上に形成される。
【０１３９】
第１の電極４０１上にはＥＬ層４０３が形成されている。ＥＬ層４０３は実施の形態１又は実施の形態２に説明した構成を有する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。
【０１４０】
ＥＬ層４０３を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は実施の形態１又は実施の形態２における第２の電極１０２に相当する。発光を第１の電極４０１側から取り出す場合、第２の電極４０４は反射率の高い材料によって形成される。第２の電極４０４はパッド４１２と接続することによって、電圧が供給される。
【０１４１】
以上、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０４を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、当該発光素子は信頼性の高い発光素子であることから、本実施の形態における照明装置は信頼性の高い照明装置とすることができる。
【０１４２】
以上の構成を有する発光素子を、シール材４０５、４０６を用いて封止基板４０７を固着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材４０５、４０６はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材４０６（図７（Ｂ）では図示せず）には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
【０１４３】
また、パッド４１２と第１の電極４０１の一部をシール材４０５、４０６の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したＩＣチップ４２０などを設けても良い。
【０１４４】
図１０は、照明装置の一例として電気スタンドを示す。該電気スタンドは筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として本実施の形態に記載の発光装置が用いられている。
【０１４５】
図１１は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を、室内の照明装置３００１として用いた例である。
【０１４６】
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を含むことから、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、当該発光素子は信頼性の高い発光素子であることから、本実施の形態における照明装置は信頼性の高い照明装置とすることができる。また、当該発光素子は大面積化が可能であり、かつ薄型であるため、大面積の薄型照明装置を与えることができる。
【０１４７】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子は発光効率が良好であり、消費電力が低減された発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が低減された発光部を有する電子機器とすることが可能である。
【０１４８】
上記発光素子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、また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。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
【０１４９】
図８（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示部７１０３は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、寿命の長い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７１０３を有するテレビジョン装置は消費電力の低減されたテレビジョン装置とすることができる。また、信頼性の高いテレビジョン装置とすることができる。
【０１５０】
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９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７１０３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７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
【０１５１】
なお、テレビジョン装置は、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また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）または双方向（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。
【０１５２】
図８（Ｂ１）はコンピュータであり、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、このコンピュータは、実施の形態１又は実施の形態２で説明した発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。図８（Ｂ１）のコンピュータは、図８（Ｂ２）のような形態であっても良い。図８（Ｂ２）のコンピュータは、キーボード７２０４、ポインティングデバイス７２０６の代わりに第２の表示部７２１０が設けられている。第２の表示部７２１０はタッチパネル式となっており、第２の表示部７２１０に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第２の表示部７２１０は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部７２０３もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。当該発光素子は発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７２０３を有するコンピュータは消費電力の低減されたコンピュータとすることができる。
【０１５３】
図８（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成されており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には、実施の形態１又は実施の形態２で説明した発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図８（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３１１（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あるいは検知する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、表示部７３０４および表示部７３０５の両方、または一方に実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部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８（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、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、他の携帯型遊技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８（Ｃ）に示す携帯型遊技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。上述のような表示部７３０４を有する携帯型遊技機は、表示部７３０４に用いられている発光素子が、良好な発光効率を有することから、消費電力の低減された携帯型遊技機とすることができる。また、表示部７３０４に用いられている発光素子が寿命の長い発光素子であることから、信頼性の高い携帯型遊技機とすることができる。
【０１５４】
図８（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、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、携帯電話機は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２を有している。当該発光素子は発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７４０２を有する携帯電話機は消費電力の低減された携帯電話機とすることができる。また、信頼性の高い携帯電話機とすることが可能である。
【０１５５】
図８（Ｄ）に示す携帯電話機は、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構成とすることもできる。この場合、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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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を文字入力モードとし、画面に文字を入力すればよい。この場合、表示部７４０２の画面にキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１５８】
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検知するセンサを有する検知装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦か横か）を判断して、表示方向を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１５９】
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。
【０１６０】
また、入力モードにおいて、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。なお、タッチ操作は表示部７４０２の光センサで検知しても良い。
【０１６１】
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また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。
【０１６２】
図９は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子をバックライトに適用した液晶表示装置の一例である。図９に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライトユニット９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライトユニット９０３には、端子９０６により、電流が供給される。
【０１６３】
実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を液晶表示装置のバックライトに適用したことにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、該発光素子を用いることで、面発光の照明装置が作製でき、また大面積化も可能である。これにより、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、該発光装置は従来と比較し厚みを小さくできるため、表示装置の薄型化も可能となる。
【０１６４】
実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図１２に実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示５０００乃至表示５００５は実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いて設けられた表示である。
【０１６５】
表示５０００と表示５００１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
【０１６６】
表示５００２はピラー部分に設けられた実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示５００２には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示５００３は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
【０１６７】
表示５００４や表示５００５はナビゲーション情報、スピードやエンジンの回転数、走行距離、燃料残量、ギア状態、エアコンの設定など、様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示５０００乃至表示５００３にも設けることができる。また、表示５０００乃至表示５００５は照明装置として用いることも可能である。
【０１６８】
実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子は発光効率の高い発光素子とすることができる。また、消費電力の小さい発光素子とすることができる。このことから、表示５０００乃至表示５００５のような大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いた発光装置または照明装置は、車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。
【０１６９】
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図１３（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。なお、当該タブレット型端末は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を備えた発光装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両方に用いることにより作製される。
【０１７０】
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネル領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３７にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。
【０１７１】
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部をタッチパネル領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部９６３１ｂにキーボードボタンを表示することができる。
【０１７２】
また、タッチパネル領域９６３２ａとタッチパネル領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。
【０１７３】
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検知される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検知するセンサなどの他の検知装置を内蔵させてもよい。
【０１７４】
また、図１３（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
【０１７５】
図１３（Ｂ）は閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を備える例を示す。
【０１７６】
なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態にすることができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
【０１７７】
また、この他にも図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
【０１７８】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の片面または両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率的に行うことができる。
【０１７９】
また、図１３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１３（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１３（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０１８０】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３で充電された電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０１８１】
なお、太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によってバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。
【０１８２】
また、上記表示部９６３１を具備していれば、図１３に示した形状のタブレット型端末に限定されない。
【０１８３】
以上の様に実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態１又は実施の形態２に記載の発光素子を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。
【０１８４】
（参考例）
本参考例では実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光ユニットの特性について説明する。以下に、本参考例で使用した有機化合物の構造式を示す。
【０１８５】
【化１】
2014007156.tif 000006
【０１８６】
次に、本参考例の発光素子１及び発光素子２の作製方法を示す。
【０１８７】
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１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。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能する電極である。
【０１８８】
次に、基板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。
【０１８９】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
【０１９０】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板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１０１上に、上記構造式（ｉ）で表されるＣＢＰ、と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層を形成した。その膜厚は、５０ｎｍとし、ＣＢＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＣＢＰ：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、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０１９１】
次に、正孔注入層上に、上記構造式（ｉｉ）で表される、ＰＣＣＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０１９２】
さらに、正孔輸送層上に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＣＰと上記構造式（ｉｖ）で表されるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）とを、重量比１：０．３：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍとなるように共蒸着した後、上記構造式（ｖ）で表される３５ＤＣｚＰＰｙとＰＣＣＰと上記構造式（ｖｉ）で表されるＩｒ（Ｍｐｔｚ）３とを、重量比１：１：０．０６（＝３５ＤＣｚＰＰｙ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３）で２０ｎｍ、３５ＤＣｚＰＰｙとＩｒ（Ｍｐｔｚ）３とを、重量比１：０．０６（＝３５ＤＣｚＰＰｙ：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３）で１０ｎｍとなるように共蒸着して発光層を形成した。なお、ホスト材料である２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと第３の物質であるＰＣＣＰ、ホスト材料である３５ＤＣｚＰＰｙと第３の物質であるＰＣＣＰはそれぞれ励起錯体を形成する。
【０１９３】
その後、発光層上に３５ＤＣｚＰＰｙを膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、さらに、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表されるＢＰｈｅｎを１５ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層を形成した。
【０１９４】
電子輸送層を形成したら、その後、フッ化リチウムを１ｎｍの膜厚となるように蒸着し、電子注入層を形成した。
【０１９５】
最後に、陰極として機能する第２の電極１０２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、本参考例の発光素子１を作製した。
【０１９６】
発光素子２は発光層を以下のように形成する以外は発光素子１と同様に作製した。
【０１９７】
正孔輸送層を形成した後、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＣＰと上記構造式（ｖｉｉ）で表されるＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）とを、重量比０．７：０．３：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））となるように２０ｎｍとなるように共蒸着した後、３５ＤＣｚＰＰｙとＰＣＣＰとＩｒ（Ｍｐｔｚ）３とを、重量比０．７：０．３：０．０６（＝３５ＤＣｚＰＰｙ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３）で２０ｎｍ、３５ＤＣｚＰＰｙとＩｒ（Ｍｐｔｚ）３とを、重量比１：０．０６（＝３５ＤＣｚＰＰｙ：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３）で１０ｎｍとなるように共蒸着して発光層を形成した。
【０１９８】
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。
【０１９９】
発光素子１、発光素子２の素子構造を表１及び表２に示す。
【０２００】
【表１】
2014007156.tif 000007
【０２０１】
【表２】
2014007156.tif 000008
【０２０２】
また、発光素子１及び発光素子２の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表３に示す。
【０２０３】
【表３】
2014007156.tif 000009
【０２０４】
続いて、発光素子１及び発光素子２の発光スペクトルを図２に示す。発光素子１、発光素子２のどちらも、青色領域（４００ｎｍから５００ｎｍ）のピーク強度は他の波長領域（５００ｎｍから７００ｎｍ）のピーク強度の２０％程度となっており、青色りん光物質への負荷が小さい状態となっている。発光素子１と発光素子２では、電荷発生層を挟んで発光ユニットが積層している。本発明の一態様の発光素子では、青色領域の発光の強度が積算されるため、例えば二つの発光ユニットを用いた場合、青色領域の発光は全体の発光強度の４０％程度の強度で得ることができる。
【０２０５】
このように、本発明の一態様を適用することによって、耐性の低い青色りん光物質への負担を軽減し、寿命の長い発光素子を得ることができるようになる。また、当該発光素子は、全ての発光物質がりん光物質であるため、発光効率の良好な発光素子とすることができる。また、当該構成は、白色発光を得るために好適であり、本発明の一態様を適用することによって、良好な発光効率を有し、且つ、寿命の長い発光素子を提供することが容易となる。
【符号の説明】
【０２０６】
１０１    第１の電極
１０２    第２の電極
１０３    ＥＬ層
１０３−１    第１の発光ユニット
１０３−２    第２の発光ユニット
１１３−１    第１の発光層
１１３−２    第２の発光層
１１３−ｘ    発光層
１１３Ｈ１    ホスト材料
１１３Ｈ２    ホスト材料
１２０−１    電荷発生層
１５０    青色りん光物質
１６０−ｘ    りん光物質
４００    基板
４０１    第１の電極
４０２    補助電極
４０３    ＥＬ層
４０４    第２の電極
４０５    シール材
４０６    シール材
４０７    封止基板
４１２    パッド
４２０    ＩＣチップ
６０１    駆動回路部（ソース線駆動回路）
６０２    画素部
６０３    駆動回路部（ゲート線駆動回路）
６０４    封止基板
６０５    シール材
６０７    空間
６０８    配線
６０９    ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０    素子基板
６１１    スイッチング用ＴＦＴ
６１２    電流制御用ＴＦＴ
６１３    第１の電極
６１４    絶縁物
６１６    ＥＬ層
６１７    第２の電極
６１８    発光素子
６２３    ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４    ｐチャネル型ＴＦＴ
６２５    乾燥材
９０１    筐体
９０２    液晶層
９０３    バックライトユニット
９０４    筐体
９０５    ドライバＩＣ
９０６    端子
９５１    基板
９５２    電極
９５３    絶縁層
９５４    隔壁層
９５５    ＥＬ層
９５６    電極
１００１  基板
１００２  下地絶縁膜
１００３  ゲート絶縁膜
１００６  ゲート電極
１００７  ゲート電極
１００８  ゲート電極
１０２０  第１の層間絶縁膜
１０２１  第２の層間絶縁膜
１０２２  電極
１０２４Ｗ  発光素子の第１の電極
１０２４Ｒ  発光素子の第１の電極
１０２４Ｇ  発光素子の第１の電極
１０２４Ｂ  発光素子の第１の電極
１０２５  隔壁
１０２８  ＥＬ層
１０２９  発光素子の第２の電極
１０３１  封止基板
１０３２  シール材
１０３３  透明な基材
１０３４Ｒ  赤色の着色層
１０３４Ｇ  緑色の着色層
１０３４Ｂ  青色の着色層
１０３５  黒色層（ブラックマトリックス）
１０３６  オーバーコート層
１０３７  第３の層間絶縁膜
１０４０  画素部
１０４１  駆動回路部
１０４２  周辺部
１０４４Ｗ  白色の発光領域
１０４４Ｒ  赤色の発光領域
１０４４Ｂ  青色の発光領域
１０４４Ｇ  緑色の発光領域
２００１    筐体
２００２    光源
３００１    照明装置
５０００    表示
５００１    表示
５００２    表示
５００３    表示
５００４    表示
５００５    表示
７１０１    筐体
７１０３    表示部
７１０５    スタンド
７１０７    表示部
７１０９    操作キー
７１１０    リモコン操作機
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
７２１０    第２の表示部
７３０１    筐体
７３０２    筐体
７３０３    連結部
７３０４    表示部
７３０５    表示部
７３０６    スピーカ部
７３０７    記録媒体挿入部
７３０８    ＬＥＤランプ
７３０９    操作キー
７３１０    接続端子
７３１１    センサ
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
７４００    携帯電話機
９０３３    留め具
９０３４    表示モード切り替えスイッチ
９０３５    電源スイッチ
９０３６    省電力モード切り替えスイッチ
９０３８    操作スイッチ
９６３０    筐体
９６３１    表示部
９６３１ａ    表示部
９６３１ｂ    表示部
９６３２ａ    タッチパネル領域
９６３２ｂ    タッチパネル領域
９６３３    太陽電池
９６３４    充放電制御回路
９６３５    バッテリー
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    操作キー
９６３８    コンバータ
９６３９    ボタン
【図１】
2014007156.tif 000010
【図２】
2014007156.tif 000011
【図３】
2014007156.tif 000012
【図４】
2014007156.tif 000013
【図５】
2014007156.tif 000014
【図６】
2014007156.tif 000015
【図７】
2014007156.tif 000016
【図８】
2014007156.tif 000017
【図９】
2014007156.tif 000018
【図１０】
2014007156.tif 000019
【図１１】
2014007156.tif 000020
【図１２】
2014007156.tif 000021
【図１３】
2014007156.tif 000022