(57)【要約】光取出し効率または光閉じ込め効果が高い電子デバイスを提供する。第１の電極と第２の電極の間に、第１の層及び第２の層を有し、第１の電極と第２の層の間に、第１の層を有し、第１の層は第１の有機化合物と第１の物質を有し、第１の有機化合物の薄膜の屈折率は１以上１．７５以下であり、第１の物質は電子受容性を有し、第２の層は光を発するまたは吸収する機能を有する、電子デバイスである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、第１の層と、第２の層と、を有し、
前記第１の層は、前記第１の電極と、前記第２の層と、の間に設けられ、
前記第２の層は、前記第１の層と、前記第２の電極と、の間に設けられ、
前記第１の層は、第１の物質と、第１の有機化合物と、を有し、
前記第１の物質は、電子受容性を有し、
前記第１の有機化合物を薄膜とした際の屈折率は、１以上１．７５以下である、
電子デバイス。
【請求項２】
第１の電極と第２の電極の間に、第１の層を有し、
前記第１の層は第１の有機化合物及び第１の物質を有し、
前記第１の有機化合物は第１の骨格と電子供与性骨格とを有し、
前記第１の骨格はテトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格である、電子デバイス。
【請求項３】
第１の電極と、第２の電極との間に、第１の層と、第２の層と、第３の層と、を有し、
前記第１の層は、前記第１の電極と、前記第２の層と、の間に設けられ
前記第２の層は、前記第１の層と、前記第３の層と、の間に設けられ、
前記第１の層は、第１の物質と、第１の有機化合物と、を有し、
前記第１の物質は、電子受容性を有し、
前記第３の層は光を発するまたは吸収する機能を有し、
前記第１の層の屈折率は、前記第２の層の屈折率及び前記第３の屈折率の双方よりも低く、
前記第１の有機化合物を薄膜とした際の屈折率は、１以上１．７５以下である、電子デバイス。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の層の屈折率は１以上１．７５以下である、電子デバイス。
【請求項５】
請求項２において、
前記テトラアリールメタン骨格及び前記テトラアリールシラン骨格におけるアリール基はそれぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数６乃至１３のアリール基である、電子デバイス。
なお、前記アリール基どうしは互いに結合し、環を形成してもよい。
【請求項６】
請求項５において、
前記アリール基はそれぞれ独立に、置換又は無置換のフェニル基である、電子デバイス。
なお、前記フェニル基どうしは互いに結合し、環を形成してもよい。
【請求項７】
請求項２において、
前記電子供与性骨格は少なくとも、ピロール骨格、芳香族アミン骨格、アクリジン骨格、アゼピン骨格のうち、いずれか一を含む、電子デバイス。
【請求項８】
請求項２において、
前記第１の有機化合物のガラス転移点（Ｔｇ）が１００℃以上である、電子デバイス。
【請求項９】
請求項１または請求項２において、
前記第１の層の屈折率は前記第２の層の屈折率よりも低い、電子デバイス。
【請求項１０】
請求項１または請求項３において、
前記第１の有機化合物は電子供与性を有する、電子デバイス。
【請求項１１】
請求項３において、
前記第３の層は、前記第２の層と接する、電子デバイス。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の層は、前記第２の層と接する、電子デバイス。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の層の屈折率は、前記第１の電極の屈折率よりも低い、電子デバイス。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の有機化合物に対して、前記第１の物質の体積比率は、０．０１以上０．３以下である、電子デバイス。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の物質は、チタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、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、及び銀酸化物のいずれか一を含む、電子デバイス。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の物質は、ＴＣＮＱ、Ｆ４ＴＣＮＱ、及びＦ６ＴＣＮＮＱのいずれか一である、電子デバイス。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の電極は陽極であり、前記第２の電極が陰極である、電子デバイス。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第２の層は、発光機能を有する、電子デバイス。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第２の層は、光電変換機能を有する、電子デバイス。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子デバイスと、
カラーフィルタまたはトランジスタの少なくとも一方と、
を有する表示装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の表示装置と、
筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、
を有する電子機器。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子デバイスと、
筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、
を有する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明の一態様は、新規な電子デバイスに関する。または、屈折率が低い有機化合物を用いた電子デバイスに関する。または該電子デバイスを有する発光装置、電子機器、及び照明装置に関する。【０００２】  なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様は物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、電子デバイス、半導体装置、発光装置、表示装置、照明装置、発光素子、それらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】  有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子（有機ＥＬ素子）や有機太陽電池などの電子デバイスの実用化が進んでいる。これら電子デバイスの基本的な構成は、一対の電極間に有機化合物を含む半導体層を挟んだものである。【０００４】  このような電子デバイスは軽量、フレキシブルで意匠性が高い。塗布プロセスが可能等、様々な利点があるため、研究開発が盛んに進められている。特に、発光素子は自発光型であるため、ディスプレイの画素として用いると、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。【０００５】  このような電子デバイスは主として有機化合物を薄膜化した有機半導体層が形成され、有機化合物及び層構造が有機半導体素子に大きな影響を与えることから、有機化合物及び層構造の選択が重要である。さらに、有機太陽電池や有機ＥＬ素子のように、光を発するまたは吸収する電子デバイスにおいては、光取出し効率や光閉じ込め効果が高い構造が重要である。【０００６】有機ＥＬ素子の光取出し効率向上には様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１には電極やＥＬ層の一部に凹凸形状を作製することで、光取出し効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−０３３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  有機ＥＬ素子のような発光素子においては、光取出し効率を向上させる方法として、基板と電極の間及び／または電極とＥＬ層の間の屈折率をする調節する方法がある。しかし、有機ＥＬ素子に屈折率を調節する層を導入する場合、プロセスが複雑になる問題がある。そこで、ＥＬ層の機能を有しつつ、屈折率を制御できる層及び層構造の開発が求められている。また、有機太陽電池においても、光閉じ込め効果が高い層及び層構造の開発が求められている。【０００９】上述した課題に鑑み、本発明の一態様は光取出し効率が高い電子デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、屈折率が低い層を含む電子デバイスを提供すること課題とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧が低い電子デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、消費電力が低減された電子デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、信頼性の高い電子デバイスを提供することを課題とする。また、本発明の一態様では、発光効率が高い電子デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規な電子デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、光閉じ込め効果が高い電子デバイスを提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規な半導体装置を提供することを課題とする。【００１０】なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】本発明の一態様は、第１の電極と第２の電極の間に、第１の層及び第２の層を有し、第１の電極と第２の層の間に、第１の層を有し、第１の層は第１の有機化合物と第１の物質を有し、第１の有機化合物の薄膜の屈折率は１以上１．７５以下であり、第１の物質は電子受容性を有し、第２の層は光を発するまたは吸収する機能を有する、電子デバイスである。【００１２】また、本発明の別の一態様は、第１の電極と第２の電極の間に、第１の層を有し、第１の層は第１の有機化合物及び第１の物質を有し、第１の有機化合物は第１の骨格と電子供与性骨格を有し、第１の骨格はテトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格である、電子デバイスである。【００１３】上記構成において、第１の層の屈折率は１以上１．７５以下であると好ましい。該構成とすることで、電子デバイスの光取出し効率や光閉じ込め効果を向上させることができる。【００１４】また、上記構成において、テトラアリールメタン骨格及びテトラアリールシラン骨格が有するアリール基はそれぞれ独立に置換又は無置換の炭素数６乃至１３のアリール基であると好ましい。また該アリール基が置換又は無置換のフェニル基であるとより好ましい。該構成とすることで、屈折率が低く、キャリア輸送性が良好な有機化合物を得ることができる。なお、該アリール基またはフェニル基どうしは互いに結合し、環を形成しても良い。【００１５】また、上記構成において、電子供与性骨格はピロール骨格、芳香族アミン骨格、アクリジン骨格及びアゼピン骨格のうち、いずれか一を含むと好ましい。該構成とすることで、電子デバイスの駆動電圧を低減することができる。【００１６】また、上記構成において、第１の有機化合物のガラス転移点（Ｔｇ）が１００℃以上であると好ましい。該構成とすることで、耐熱性に優れた電子デバイスを得ることができる。【００１７】また、上記構成において、第１の層の屈折率は第２の層の屈折率よりも低いと好ましい。該構成とすることで、電子デバイスの光取出し効率や光閉じ込め効果を向上させることができる。【００１８】また、本発明の別の一態様は、第１の電極と第２の電極の間に、第１の層、第２の層及び第３の層を有し、第１の電極と第２の層の間に、第１の層を有し、第１の層と第３の層の間に第２の層を有し、第１の層は第１の有機化合物と第１の物質を有し、第１の有機化合物の薄膜の屈折率は１以上１．７５以下であり、第１の物質は電子受容性を有し、第３の層は光を発するまたは吸収する機能を有し、第１の層の屈折率は第２の層の屈折率より低く、第１の層の屈折率は第３の層の屈折率よりも低い、電子デバイスである。【００１９】また、上記構成において、第１の有機化合物は電子供与性を有すると好ましい。該構成とすることで、キャリア輸送性が良好な電子デバイスを得ることができる。【００２０】また、上記構成において、第１の層と第２の層が接すると好ましく、第２の層と第３の層が接するとさらに好ましい。該構成とすることで、各層の屈折率段差を抑制することができ、電子デバイスの光取出し効率や光閉じ込め効果を向上させることができる。【００２１】また、上記構成において、第１の層の屈折率は第１の電極の屈折率より低いと好ましい。該構成とすることで、電子デバイスの光取出し効率や光閉じ込め効果を向上させることができる。【００２２】また、上記構成において、第１の層において、第１の物質の体積比率が第１の有機化合物に対して、０．０１以上０．３以下であると好ましい。該構成とすることで、電子デバイスの光取出し効率や光閉じ込め効果を向上させることができる。【００２３】また、上記構成において、第１の物質がチタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、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、銀酸化物のいずれか一を含むと好ましい。該構成とすることで、キャリア輸送性が良好な電子デバイスを得ることができる。【００２４】また、上記構成において、第１の物質が７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、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：Ｆ４ＴＣＮＱ）及び１，３，４，５，７，８−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６ＴＣＮＮＱ）のいずれか一であると好ましい。該構成とすることで、キャリア輸送性が良好な電子デバイスを得ることができる。【００２５】また、上記構成において、電子デバイスが有機ＥＬ素子または太陽電池であると好ましい。【００２６】  また、本発明の他の一態様は、上記構成の発光素子と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一と、を有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各構成の電子デバイスと、筐体、接続端子または保護カバーの少なくとも一と、を有する照明装置である。また、本発明の一態様は、電子デバイスを有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器も範疇に含める。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられた表示モジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられた表示モジュール、または電子デバイスにＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装された表示モジュールも本発明の一態様である。
【発明の効果】
【００２７】本発明の一態様によって光取出し効率が高い電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって、屈折率が低い層を含む電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって、駆動電圧が低い電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって、消費電力が低減された電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって、信頼性の高い電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって、発光効率が高い電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって、新規な電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって光閉じ込め効果が高い電子デバイスを提供することができる。または、本発明の一態様によって、新規な半導体装置を提供することができる。【００２８】  なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一態様の電子デバイスの断面模式図。
【図２】本発明の一態様の発光素子の断面模式図と光路長を説明する図。
【図３】本発明の一態様の発光素子の断面模式図、及び発光層に係るエネルギー準位の相関を説明する図。
【図４】本発明の一態様の発光素子の断面模式図、及び発光層に係るエネルギー準位の相関を説明する図。
【図５】本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図６】本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図７】本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図８】本発明の一態様に係る、電子機器の概略図。
【図９】本発明の一態様に係る、電子機器の概略図。
【図１０】本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。
【図１１】本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。
【図１２】実施例に係る、屈折率を説明する図。
【図１３】実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。
【図１４】実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。
【図１５】実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。
【図１６】実施例に係る、発光スペクトルを説明する図。
【図１７】実施例に係る、発光素子の外部量子効率−色度ｘ特性を説明する図。
【図１８】実施例に係る、外部量子効率とＭｏＯ３の体積比率の関係を説明する図。
【図１９】実施例に係る、屈折率を説明する図。
【図２０】実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。
【図２１】実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。
【図２２】実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。
【図２３】実施例に係る、発光スペクトルを説明する図。
【図２４】実施例に係る、発光素子の外部量子効率−色度ｘ特性を説明する図。
【図２５】実施例に係る、屈折率を説明する図。
【図２６】実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。
【図２７】実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。
【図２８】実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。
【図２９】実施例に係る、発光スペクトルを説明する図。
【図３０】実施例に係る、信頼性試験結果を説明する図。
【図３１】実施例に係る、発光素子の外部量子効率−色度ｘ特性を説明する図。
【図３２】実施例に係る、発光素子の外部量子効率−色度ｙ特性を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】  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が可能である。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ない。
【００３１】  なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【００３２】  また、本明細書等において、第１、第２等として付される序数詞は便宜上用いており、工程順又は積層順を示さない場合がある。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
【００３３】  また、本明細書等において、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合がある。
【００３４】  また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
【００３５】  また、屈折率ｎには、常光線の屈折率であるｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙと異常光線の屈折率であるｎ  Ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙと、両者の平均値であるｎ  ａｖｅｒａｇｅがある。本明細書等で単に「屈折率」と記載した場合、異方性解析を行わなかった場合はｎ  ａｖｅｒａｇｅと、異方性解析を行った場合はｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙと読み替えても構わない。また、異方性とは、ｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙとｎ  Ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙとの差で表される。尚、ｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙの値を２倍した値と、ｎ  Ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙの値の和を３で割った値がｎ  ａｖｅｒａｇｅである。
【００３６】  なお、本明細書等において、室温とは、０℃以上４０℃以下の範囲の温度をいう。
【００３７】（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子デバイスについて、図１を用いて以下説明する。
【００３８】＜電子デバイスの構成例１＞
電子デバイス５０は、一対の基板（基板１０及び基板１５）間に一対の電極（電極１１及び電極１２）と有機半導体層２０を有する。有機半導体層２０は少なくとも、キャリア輸送層３０と機能層４０を有する。なお、有機半導体層２０は機能層を複数有していても良い。
【００３９】電子デバイス５０の機能層４０は光を吸収または発する機能を有すると好ましい。電極１１側から機能層４０で生じた光が取り出される場合、基板１０を通過した光は電極１１及びキャリア輸送層３０を通過することになる。または、電極１１側から有機半導体層２０に進入した光が機能層４０に吸収される場合、基板１０を通過した光は電極１１及びキャリア輸送層３０を通過することになる。機能層４０で生じた光が効率良く取り出されるまたは、機能層４０に効率良く光が吸収されるためには、電極１１及びキャリア輸送層３０において減衰する光が少ない方が好ましい。
【００４０】しかし、電子デバイス５０においては、エバネッセントモードと呼ばれる減衰モードによって、有機半導体層２０中で光が減衰することが知られている。例えば、機能層４０で発光が生じる場合は、機能層４０で発生した光が、電極１１を通過または反射する際に、エバネッセントモードによって減衰する。
【００４１】ここで、光が通過する層に、屈折率が低い層が存在すると減衰する光が減少することが知られている。図１においては、キャリア輸送層３０に屈折率が低い層を用いることで、減衰する光を抑制することができる。
【００４２】しかし、多くの場合、キャリア輸送層３０はキャリア輸送性もしくはキャリア注入特性が求められる。そのため、キャリア輸送層３０はキャリア受容性またはキャリア供与性の物質を用いる。該キャリア受容性またはキャリア供与性の物質は屈折率が高い材料が多いため、キャリア輸送層３０は屈折率が高くなってしまう。つまり、キャリア輸送性を有しつつ、屈折率が低い層を得ることは困難であった。また、キャリア受容性またはキャリア供与性の物質が有機化合物である場合、該有機化合物の構造中にシクロヘキサン骨格のような飽和環式化合物を有すると屈折率が低下することが知られているが、耐熱性に問題があった。
【００４３】ここで本発明者らは、屈折率が低い有機化合物をキャリア輸送層３０に混合することによって、屈折率の高い電子受容性を有する物質を用いても、キャリア輸送性を有しつつ屈折率が低い層を作製できることを見出した。さらに、テトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格のどちらか一方及び、電子供与性基を有する有機化合物をキャリア輸送層３０に混合することによって、屈折率の高い電子受容性を有する物質を用いても、キャリア輸送性を有しつつ屈折率が低い層を作製できることを見出した。加えて該有機化合物は耐熱性にも優れていることを見出した。
【００４４】上記屈折率が低い有機化合物の屈折率は１以上１．７５以下であると好ましく、より好ましくは１以上１．７３以下、さらに好ましくは１．７０以下である。該構成とすることで、減衰する光が低減された良好な電子デバイスを得ることができる。
【００４５】上記テトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格のどちらか一方及び、電子供与性基を有する有機化合物の屈折率は１以上１．７５以下であると好ましく、より好ましくは１以上１．７３以下、さらに好ましくは１．７０以下である。該構成とすることで、減衰する光が低減された光取出し効率が良好な電子デバイスを得ることができる。
【００４６】＜電子デバイスの構成例２＞
以下では、本発明の一態様の電子デバイスの一例である発光素子について、図２を用いて以下説明する。
【００４７】  図２（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子１５０の断面模式図である。
【００４８】  発光素子１５０は、基板２００及び基板２１０を有し、基板２００及び基板２１０の間に、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）を有し、該一対の電極間に設けられたＥＬ層１００を有する。ＥＬ層１００は、少なくとも発光層１３０を有する。
【００４９】  また、図２（Ａ）に示すＥＬ層１００は、発光層１３０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９等の機能層を有する。
【００５０】なお、本実施の形態においては、一対の電極のうち、電極１０１を陽極として、電極１０２を陰極として説明するが、発光素子１５０の構成としては、その限りではない。つまり、電極１０１を陰極とし、電極１０２を陽極とし、当該電極間の各層の積層を、逆の順番にしてもよい。すなわち、陽極側から、正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２と、発光層１３０と、電子輸送層１１８と、電子注入層１１９と、が積層する順番とすればよい。
【００５１】また、本実施の形態では、図２（Ａ）において、電極１０１（陽極）側を光取出し側として説明するが、発光素子１５０の構成としては、その限りではない。つまり、光取出し側を電極１０２（陰極）側にしてもよく、また、電極１０１、電極１０２双方から光を取り出しても構わない。
【００５２】  なお、ＥＬ層１００の構成は、図２（Ａ）に示す構成に限定されず、少なくとも発光層１３０を有し、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９はそれぞれ有していても、有していなくても良い。また、ＥＬ層１００は、正孔または電子の注入障壁を低減する、正孔または電子の輸送性を向上する、正孔または電子の輸送性を阻害する、または電極による消光現象を抑制する、励起子拡散を抑制する、ことができる等の機能を有する機能層を有する構成としてもよい。なお、機能層はそれぞれ単層であっても、複数の層が積層された構成であってもよい。
【００５３】  図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す発光層１３０の一例を示す断面模式図である。図２（Ｂ）に示す発光層１３０は、ゲスト材料１３１と、ホスト材料１３２と、を有しても良い。
【００５４】発光素子１５０から効率良く発光を得るためには、発光素子１５０の光取出し効率が高いことが好ましい。しかし、上述のように有機ＥＬ素子はエバネッセントモードと呼ばれる減衰モードによって、光取出し効率が減少することが知られている。例えば、発光素子１５０においては、発光層１３０で発生した光が、電極１０１を通過または反射する際に、エバネッセントモードによって減衰する。
【００５５】エバネッセントモードによる光の減衰を低減させるためには、発光層１３０と電極１０１との間の層、例えば正孔注入層１１１や正孔輸送層１１２の膜厚を厚くする方法があるが、該構成とした場合、駆動電圧が上昇する場合や、製造コストが高騰する等の問題がある。
【００５６】ここで、発光素子１５０においては、発光層１３０で生じた光が外部へ取り出されるが、発光層１３０で生じた光が基板２００を通過するまでに、屈折率が低い層が存在すると光取出し効率が向上することが知られている。
【００５７】発光層１３０で生じた光が外部へ取り出されるまでに、正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２、電極１０１及び基板２００を通過する。そのため、正孔注入層１１１または正孔輸送層１１２の屈折率は低いことが好ましい。特に電極１０１と接する正孔注入層１１１の屈折率が低いことが好ましい。
【００５８】しかし、多くの場合、正孔注入層１１１には正孔注入特性を得るために、電子受容性を有する物質を、電子供与性を有する有機化合物と混合する。該電子受容性を有する物質は屈折率が高い材料が多いため、正孔注入層１１１は屈折率が高くなってしまう。つまり、正孔注入性を有しつつ、屈折率が低い層を得ることは困難であった。また、電子受容性または電子供与性の物質が有機化合物である場合、該有機化合物の構造中にシクロヘキサン骨格のような飽和環式化合物を有すると屈折率が低下することが知られているが、耐熱性に問題があった。
【００５９】ここで本発明者らは、屈折率が低い有機化合物を正孔注入層１１１に用いることによって、屈折率の高い電子受容性を有する物質を用いても、正孔注入特性を有しつつ屈折率が低い層を作製できることを見出した。さらに、本発明者らは、テトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格のうち少なくともどちらか一方及び、電子供与性基を有する有機化合物を正孔注入層１１１に混合することによって、屈折率の高い電子受容性を有する物質を用いても、キャリア輸送性を有しつつ屈折率が低い層を作製できることを見出した。さらに該有機化合物は耐熱性にも優れていることを見出した。該有機化合物のガラス転移点（Ｔｇ）は１００℃以上であると好ましい。
【００６０】上記屈折率が低い有機化合物の屈折率は１以上１．７５以下であると好ましく、より好ましくは１以上１．７３以下、さらに好ましくは１．７０以下である。該構成とすることで、光取出し効率が良好な発光素子を得ることができる。
【００６１】上記テトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格のどちらか一方及び、電子供与性基を有する有機化合物は屈折率が１以上１．７５以下であると好ましく、より好ましくは１以上１．７３以下、さらに好ましくは１．７０以下である。該構成とすることで、光取出し効率が良好な発光素子を得ることができる。
【００６２】上述のように、発光層１３０と基板２００の間に屈折率が低い層が存在すると光取出し効率が向上するが、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２に加えて屈折率が低い層を導入すると、作製する層数が増加するため発光素子の作製プロセスが煩雑になってしまう。しかし、本発明の一態様においては、屈折率が低くかつ、正孔注入特性を有する層を作製することができるため、従来の作製プロセスを用いて、すなわち、作製する層数を維持しつつ、発光素子の光取出し効率を向上させることができる。
【００６３】同様に、本発明の一態様においては、テトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格のどちらか一方及び、電子供与性基を有する有機化合物を用いることによって、屈折率が低くかつ、正孔注入特性を有する層を作製することができるため、従来の作製プロセスを用いて、すなわち、作製する層数を増加させることなく、発光素子の光取出し効率を向上させることができる。
【００６４】また、本発明の一態様は陽極と陰極間のＥＬ層に関する。そのため、基板に凹凸を形成する等他の光取出し向上技術と組み合わせることができる。
【００６５】また、本発明の一態様は屈折率が低い有機化合物に、電子供与性を有する有機化合物を用いることが好ましい。当該構成にすることによって、正孔注入層１１１の屈折率を低下させつつ、正孔注入特性を高めることができるため、良好な光取出し効率を有しつつ、駆動電圧が低い発光素子を提供することができる。該有機化合物がテトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格を有するとさらに好ましい。
【００６６】また正孔注入層１１１の屈折率は、発光層１３０の屈折率よりも低いと好ましい。該構成とすることで、発光層１３０からの発光のエバネッセント波による減衰を低減することができる。また、正孔注入層１１１の屈折率は、正孔輸送層１１２の屈折率よりも低く、正孔輸送層１１２の屈折率は発光層１３０の屈折率よりも低いとより好ましい。該構成とすることで発光層１３０と正孔注入層１１１との屈折率段差を低減することができるため、さらに光取出し効率を向上させることができる。
【００６７】また、ＥＬ層の導波モードを抑制するためには、発光層１３０で発生した光が通過する層数が少ない方が好ましい。そのため、発光層１３０が電極１０１に接していることが光取出し効率を考慮すると好ましい構成となるが、該構成とすると、キャリアバランスの影響やプラズモン効果の影響により発光層１３０の発光効率が低下する場合がある。そこで、正孔注入層１１１及び正孔輸送層１１２は、ＥＬ層を効率良く機能させる上で必要な層である。そのため、正孔注入層１１１と正孔輸送層１１２は接していると好ましく、正孔輸送層１１２と発光層１３０が接しているとさらに好ましい。
【００６８】また、正孔注入層１１１の屈折率は電極１０１の屈折率より低いと好ましい。該構成とすることで、正孔注入層１１１の屈折率ｎ  ＨＩＬと電極１０１の屈折率ｎ  ｃａｔ．の関係がｎ  ｃａｔ．／ｎ  ＨＩＬ＞１となるため、正孔注入層１１１から電極１０１へ光が通過する時の全反射を抑制することができる。すなわち、導波モードを抑制することができる。また、反射により生じるエバネッセントモードによる光の減衰も抑制することができる。
【００６９】また、正孔注入層１１１の屈折率は１以上１．８０以下であると好ましい。より好ましくは、１以上１．７８以下、より好ましくは１以上１．７５以下である。該構成とすることで、良好な光取出し効率を得ることができる。
【００７０】また、正孔注入層１１１においては電子供与性を有する有機化合物と電子受容性を有する物質を混合することが好ましい。該構成とすることで、良好な正孔注入特性を得ることができる。
【００７１】ここで、上述の有機化合物と電子受容性を有する物質との混合比は、該電子受容性を有する物質の体積比率が該有機化合物に対して０．０１以上０．３以下であると好ましい。該構成とすることで、電子受容性を有する物質に屈折率が高い物質を用いても、該有機化合物に屈折率が低い有機化合物を用いることによって、屈折率の低い正孔注入層１１１を作製できることを本発明者らは見出した。
【００７２】上述のエバネッセント波による光の減衰は電子デバイスに入射した光についても起こり得る。例えば、本発明の一態様に係る電子デバイスを太陽電池に適用した場合、エバネッセント波による光の減衰を抑制することができるため、該太陽電池の光閉じ込め効果を向上させることができる。よって、本発明の一態様に係る電子デバイスは太陽電池に好適に用いることができる。この場合、図１に示す電子デバイス５０における、機能層４０は活性層、光吸収層または光発電層と読み替えて構わない。
【００７３】＜正孔注入層１１１に用いる有機化合物＞
ここで、正孔注入層１１１に好適に用いることができる有機化合物について説明する。
【００７４】正孔注入層１１１には屈折率が小さい有機化合物を用いることが好ましい。ここで、高分子の屈折率は以下に示すＬｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚ式（数式（１））で表される。
【００７５】
【数１】
2018211377.tif 000003
【００７６】数式（１）を変形することで数式（２）が得られる。
【００７７】
【数２】
2018211377.tif 000004
【００７８】数式（１）、数式（２）中、ｎは屈折率、αは分極率、Ｎは単位体積中の分子数、ρは密度、ＮＡはアボガドロ数、Ｍは分子量、Ｖ０はモル体積、［Ｒ］は原子屈折を表す。
【００７９】数式（２）より屈折率ｎを小さくするためには、φを小さくすれば良く、数式（１）よりφを小さくするためには、原子屈折［Ｒ］を小さくすれば良い。すなわち、屈折率ｎを小さくするためには、原子屈折［Ｒ］が小さくなるような有機化合物を選択すればよい。
【００８０】上述の式は高分子における式であるため、低分子化合物に適用した場合、算出される値に多少のズレが生じることが予想されるが、概ね傾向は同様であると考えられるため、正孔注入層１１１に用いる有機化合物は、原子屈折［Ｒ］が小さくなるような有機化合物を選択することが好ましい。さらに正孔注入層１１１は正孔注入特性を有すると好ましい。そのため、正孔注入層１１１に用いる有機化合物はさらに、芳香族化合物のように分子中にπ共役を有し、かつ電子供与性を有するとより好ましい。このような有機化合物を選択することで、屈折率が低く、正孔注入特性に優れた正孔注入層１１１を作製することができる。
【００８１】原子屈折［Ｒ］はフルオロ基やトリフルオロメチル基等のフッ素を含む置換基や、シクロヘキシル基や、芳香環を介する結合にｓｐ３混成軌道に代表される、芳香環間の共役が切れている構造を有すると小さくなる傾向にある。また、非交互炭化水素を有する有機化合物は分子全体に共役系が拡がっていないため、原子屈折［Ｒ］が小さい傾向にある。そのため、正孔注入層１１１に用いる有機化合物には、上記置換基や結合を有する有機化合物が好ましい。
【００８２】正孔注入層１１１に用いる有機化合物には、芳香族アミン骨格、ピロール骨格、チオフェン骨格を有する有機化合物や、メチル基やｔ−ブチル基、イソプロピル基のような嵩高い置換基を有する芳香環を有する有機化合物も好適に用いることができる。該有機化合物は分子中にπ共役系を有し、さらに屈折率が低い傾向にある。
【００８３】上述の芳香環を介する結合に、芳香環間の共役が切れている構造の一例としては下記一般式（１００）で表されるテトラアリールメタン骨格、一般式（１０１）で表されるテトラアリールシラン骨格またはシクロヘキシル骨格があげられる。テトラアリールメタン骨格やテトラアリールシラン骨格は屈折率が低く、シクロヘキシル骨格と比較し耐熱性も良好であるため、正孔注入層１１１に好適に用いることができる。また、真空蒸着によって簡便に薄膜を形成することができるため、有機ＥＬ等の電子デバイスに好適に用いることができる。
【００８４】
【化１】
2018211377.tif 000005
【００８５】また、正孔注入層１１１に用いる有機化合物は電子供与性を有すると好ましい。電子供与性を有する骨格としては例えば、下記一般式（２００）乃至（２２０）に示す芳香族アミン骨格やπ電子過剰型複素芳香環骨格が挙げられる。一般式（２１０）乃至（２１３）中のＸは酸素または硫黄を表す。
【００８６】
【化２】
2018211377.tif 000006
【００８７】  上述した芳香族アミン骨格（具体的には例えばトリアリールアミン骨格）、π電子過剰型複素芳香環骨格（具体的には例えばフラン骨格、チオフェン骨格、ピロール骨格、アゼピン骨格またはアクリジン骨格を有する環）は、置換基を有していてもよい。当該置換基としては、炭素数１乃至炭素数６のアルキル基、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基、または炭素数６乃至炭素数１２の置換もしくは無置換のアリール基も選択することができる。炭素数１乃至炭素数６のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数６乃至炭素数１２のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などを具体例として挙げることができる。また、上記置換基は互いに結合して環を形成してもよい。このような例としては、例えば、フルオレン骨格における９位の炭素が置換基としてフェニル基を二つ有する場合、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格を形成するような場合が挙げられる。なお、無置換の場合、合成の容易さや原料の価格の面で有利である。
【００８８】上記、電子供与性を有する骨格は上述のように芳香族アミン骨格、ピロール骨格、アゼピン骨格等の奇数員環骨格、アクリジン骨格であると好ましい。これらの骨格は電子供与性が良好であり、原子屈折［Ｒ］も低いため、これらの骨格を分子中に有することで、電子供与性に優れた、屈折率の低い有機化合物を得ることができる。
【００８９】  また、Ａｒ１乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に、炭素数６乃至炭素数１３のアリール基または、上述の一般式（２００）乃至（２２０）で表される芳香族アミン骨格またはπ電子過剰複素芳香族骨格を表す。該アリール基は置換基を有していてもよく、該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。このような例としては、例えば、フルオレニル基の９位の炭素が置換基としてフェニル基を二つ有し、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格を形成するような場合が挙げられる。炭素数６乃至炭素数１３のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフタレニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。なお、該アリール基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数１乃至炭素数６のアルキル基、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基、または炭素数６乃至炭素数１２のアリール基も選択することができる。炭素数１乃至炭素数６のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数６乃至炭素数１２のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、などを具体例として挙げることができる。
【００９０】  また、Ａｒ１乃至Ａｒ８で表されるアリール基は、例えば、下記構造式で表される基を適用することができる。なお、アリール基として用いることのできる基はこれらに限られない。
【００９１】
【化３】
2018211377.tif 000007
【００９２】  また、Ａｒ１乃至Ａｒ８がアリール基である場合、該アリール基は置換または無置換の炭素数６乃至炭素数１３のアリール基のように、比較的π共役系の広がりが小さい置換基であると好ましく、置換または無置換のフェニル基であるとより好ましい。π共役系が小さい置換基は原子屈折［Ｒ］が小さい傾向がある。一方、アルケン等π共役系が小さい有機化合物では、キャリア輸送性が乏しいため、電子デバイスに不向きである。そのため、炭素数６乃至炭素数１３のアリール基、特にフェニル基のような、キャリア輸送性を有し、π共役系が小さい有機化合物が正孔注入層１１１に用いる有機化合物として好ましい。また、奇数員環の置換基は原子屈折［Ｒ］が小さいため好ましい。
【００９３】  また、一般式（２００）乃至（２２０）中、Ｒ１乃至Ｒ１１は、それぞれ独立に、水素、炭素数１乃至炭素数６のアルキル基、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基、または炭素数６乃至炭素数１３の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す。炭素数１乃至炭素数６のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基、としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数６乃至炭素数１３のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基などを具体例として挙げることができる。さらに、上述したアリール基やフェニル基は置換基を有していてもよく、該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。当該置換基としては、炭素数１乃至炭素数６のアルキル基、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基、または炭素数６乃至炭素数１２のアリール基も選択することができる。炭素数１乃至炭素数６のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数６乃至炭素数１２のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などを具体例として挙げることができる。
【００９４】  また、Ｒ１乃至Ｒ１１で表される水素、アルキル基またはアリール基は、例えば、下記構造式（Ｒ−１）乃至（Ｒ−２７）で表される基を適用することができる。なお、アルキル基またはアリール基として用いることのできる基はこれらに限られない。
【００９５】
【化４】
2018211377.tif 000008
【００９６】  また、一般式（２００）乃至（２２０）中、Ａｒ９乃至Ａｒ１３は、炭素数６乃至炭素数１３のアリーレン基を表し、該アリーレン基は置換基を有していてもよく、該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。このような例としては、例えば、フルオレニル基の９位の炭素が置換基としてフェニル基を二つ有し、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格を形成するような場合が挙げられる。炭素数６乃至炭素数１３のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、ビフェニレン基、フルオレンジイル基などを具体例として挙げることができる。なお、該アリーレン基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数１乃至炭素数６のアルキル基、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基、または炭素数６乃至炭素数１２のアリール基も選択することができる。炭素数１乃至炭素数６のアルキル基としては具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数３乃至炭素数６のシクロアルキル基としては具体的には、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。また、炭素数６乃至炭素数１２のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などを具体例として挙げることができる。
【００９７】  また、Ａｒ９乃至Ａｒ１３で表されるアリーレン基は、例えば、下記構造式（Ａｒ−１２）乃至（Ａｒ−２５）で表される基を適用することができる。なお、Ａｒ９乃至Ａｒ１３として用いることのできる基はこれらに限られない。
【００９８】
【化５】
2018211377.tif 000009
【００９９】上述のように、正孔注入層１１１に用いる有機化合物はテトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格及び電子供与性を有する有機化合物であると好ましい。該有機化合物の一例としては、９−（４−ｔ−ブチルフェニル）−３，４−ジトリチル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＣ）、９−（４−ｔ−ブチルフェニル）−３，４−ジトリフェニルシリル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＳｉ）、４，４，８，８，−１２，１２−ヘキサ−ｐ−トルイル−４Ｈ−８Ｈ−１２Ｈ−１２Ｃ−アザ−ジベンゾ［ｃｄ，ｍｎ］ピレン（略称：ＦＡＴＰＡ）、４，４’−ビス（ジベンゾ−アゼピン−１−イル）−ビフェニル（略称：ＢａｚＢＰ）、４，４’−ビス（ジヒドロ−ジベンゾ−アゼピン−１−イル）−ビフェニル（略称：ＨＢａｚＢＰ）、４，４’−（ジフェニルメチレン）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミン）（略称：ＴＣＢＰＡ）、４，４’−（ジフェニルシランジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミン）（略称：ＴＳＢＰＡ）等が挙げられる。これらの構造式を下記に示す。また、該テトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格及び電子供与性を有する有機化合物はこれに限られない。これらの構造式を下記に示す。
【０１００】
【化６】
2018211377.tif 000010
【０１０１】なお、本発明の一態様に係る電子デバイスには低分子有機化合物を好適に用いることができる。低分子有機化合物を用いることによって、ＥＬ層１００に含まれる全ての層を真空蒸着により成膜することができるため、製造プロセスを簡略化することができる。
【０１０２】≪光路長調整による光取出し効率の向上≫
また、本発明の一態様である電子デバイスにおいて、光路長を制御することで、さらに光取出し効率を向上させることができる。発光層１３０から得られる発光のうち、所望の波長の光を効率良く取り出すことができる。
【０１０３】例えば、発光層１３０から得られる所望の波長の光（波長：λ）を効率良く取り出すために、電極１０１と正孔注入層１１１の界面から発光層１３０の所望の波長の光が得られる領域（発光領域１３４）までの光学距離を（２ｍ’−１）λ／４（ただし、ｍ’は自然数）近傍となるように調節するのが好ましい。なお、ここでいう発光領域とは、発光層１３０における正孔（ホール）と電子との再結合領域を示す。
【０１０４】このような光学調整を行うことにより、エバネッセントモードによる光の減衰を減少させることができるため、発光層１３０からの光取出し効率を向上させることができる。
【０１０５】また、基板２００と電極１０１の界面と発光層１３０の所望の波長の光が得られる領域（発光領域１３４）までの光学距離をｍλ／２（ただし、ｍは自然数）近傍となるように調節するのが好ましい。このような光学調整を行うことにより、エバネッセントモードによる光の減衰を減少させることができるため、発光層１３０からの光取出し効率を向上させることができる。
【０１０６】上記光学調整を行うためには、正孔注入層１１１または正孔輸送層１１２の膜厚を調整する必要があるが、正孔注入層１１１の屈折率が高い場合は光路長が長くなる傾向にあるため、光路長の調整が困難な場合や、正孔注入層１１１の膜厚が厚くなり、駆動電圧が上昇する場合がある。しかし、本発明の一態様では、正孔注入層１１１は低い屈折率を有しているため、光路長の制御が容易であり、膜厚を薄くすることができる。そのため、発光層１３０からの光取出し効率向上だけではなく、発光素子の作製プロセスの簡略化や、低い駆動電圧を有する発光素子を実現することができる。
【０１０７】上述のエバネッセント波による光の減衰は電子デバイスに入射した光についても起こり得る。例えば、本発明の一態様に係る電子デバイスを太陽電池に適用した場合、エバネッセント波による光の減衰を抑制することができるため、該有機太陽電池の光閉じ込め効果を向上させることができる。よって、本発明の一態様に係る電子デバイスは太陽電池に好適に用いることができる。この場合、図１に示す電子デバイス５０における、機能層４０は活性層と読み替えて構わない。
【０１０８】また、上述の構造では、所望の光の波長λに発光素子の光路長を調整することで、光を効率良く取り出す構成について説明したが、図１を用いて太陽電池に適用する場合の例を説明する。電子デバイス５０に入射する光の波長λ’とは異なる光路長となるように、一対の電極間の膜厚を、図１中においては、有機半導体層２０の膜厚を調整することが好ましい。該構成とすることで、電子デバイス５０に入射した光を効率良く電子デバイス５０中に閉じ込めることができる。さらに、本発明の一態様の電子デバイスにおいては、エバネッセント波による光の減衰を抑制することができるため、より効率良く光閉じ込め効果を得ることができる。
【０１０９】＜材料＞
次に、本発明の一態様に係る電子デバイスの一例である発光素子の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
【０１１０】≪発光層≫
発光層１３０は少なくとも、ホスト材料１３１を有し、さらにゲスト材料１３２を有すると好ましい。また、後述するように、ホスト材料１３１は有機化合物１３１＿１及び有機化合物１３１＿２を有していても良い。発光層１３０中では、ホスト材料１３１が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料１３２は、ホスト材料１３１中に分散される。ゲスト材料１３２が蛍光性化合物の場合、発光層１３０のホスト材料１３１（有機化合物１３１＿１及び有機化合物１３１＿２）のＳ１準位は、発光層１３０のゲスト材料（ゲスト材料１３２）のＳ１準位よりも高いことが好ましい。また、ゲスト材料１３２が燐光性化合物の場合、発光層１３０のホスト材料１３１（有機化合物１３１＿１及び有機化合物１３１＿２）のＴ１準位は、発光層１３０のゲスト材料（ゲスト材料１３２）のＴ１準位よりも高いことが好ましい。
【０１１１】  有機化合物１３１＿１としては、窒素を二つ以上含む炭素数１乃至２０の複素芳香族骨格を有すると好ましい。特に、ピリミジン骨格、及びトリアジン骨格を有する化合物であると好ましい。有機化合物１３１＿１としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料（電子輸送性材料）を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。
【０１１２】具体的には、例えば、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）、４，６−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾ−ル−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾ−ル−３−イル）−９Ｈ−カルバゾ−ル−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２−｛３−［３−（ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−８−イル）フェニル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ｍＢｎｆＢＰＴｚｎ）、２，４，６−トリス（ビフェニル−３−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：Ｔ２Ｔ）、２，４，６−トリス［３’−（ピリジン−３−イル）−ビフェニル−３−イル］−１，３，５−トリアジン（略称：ＴｍＰＰＰｙＴｚ）、９−［４−（３，５−ジフェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール−１−イル）］フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＴＡＺ（１Ｈ））などのトリアジン骨格、ピリミジン骨格、トリアゾール骨格を有する複素環化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該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。ここに述べた物質は、主に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【０１１３】また、有機化合物１３１＿１としては、ピリジン誘導体やピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、ビピリジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、プリン誘導体などの化合物も用いることができる。このような有機化合物が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。
【０１１４】具体的には、例えば、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などのピリジン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−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）、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）、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）、及び、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−（３，９’−ビ−９Ｈ−カルバゾ−ル−９−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＣｚＰＤＢｑ）、などのピラジン骨格を有する複素芳香環化合物や３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾ−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も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【０１１５】  有機化合物１３１＿２としては、窒素を二つ以上含む炭素数１乃至２０の複素芳香族骨格を有すると好ましい。特に含窒素複素五員環骨格が好ましい。例えば、イミダゾ−ル骨格、トリアゾ−ル骨格、及びテトラゾ−ル骨格が挙げられる。また、有機化合物１３１＿２としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料（正孔輸送性材料）を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
【０１１６】具体的には、例えば、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）、９−［４−（４，５−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＴＡＺ１）、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−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）等を用いることができる。
【０１１７】  有機化合物１３１＿２としては、その他の含窒素複素五員環骨格または３級アミン骨格を有する化合物も好適に用いることができる。具体的には、ピロール骨格または芳香族アミン骨格が挙げられる。例えば、インド−ル誘導体、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体などが挙げられる。また、有機化合物１３１＿２としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料（正孔輸送性材料）を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
【０１１８】  これら正孔輸送性の高い材料として、具体的には、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）、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）、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。
【０１１９】  また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、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）、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−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾ−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）、４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチル−ビフェニル（略称：ｄｍＣＢＰ）等を挙げることができる。
【０１２０】  また、カルバゾ−ル誘導体としては、他に、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾ−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。
【０１２１】  また、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾ−ル−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、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）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン（略称：ＴＡＰＣ）等を用いることができる。
【０１２２】  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。
【０１２３】  さらに、正孔輸送性の高い材料としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）や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’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、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）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（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）、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）、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）、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）、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）、４−フェニルジフェニル−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）アミン（略称：ＰＣＡ１ＢＰ）、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，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）、Ｎ−（４−ビフェニル）−Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）、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］��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）、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）、２，７−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−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−（４−フェニル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、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）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。また、３−［４−（１−ナフチル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、３−［４−（９−フェナントリル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、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）、３，６−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰｈＣｚＧＩ）、２，８−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−ジベンゾチオフェン（略称：Ｃｚ２ＤＢＴ）等のアミン化合物、カルバゾール化合物等を用いることができる。上述した化合物の中でも、ピロ−ル骨格、芳香族アミン骨格を有する化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する化合物は、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
【０１２４】  また、発光層１３０において、ゲスト材料１３２としては、特に限定はないが、蛍光性化合物としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などが好ましく、例えば以下の物質を用いることができる。
【０１２５】  具体的には、５，６−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６−ビス［４’−（１０−フェニル−９−アントリル）ビフェニル−４−イル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｔＢｕ−ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−３，８−ジシクロヘキシルピレン−１，６−ジアミン（略称：ｃｈ−１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，���’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、２，８−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１１−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−６，１２−ジフェニルテトラセン（略称：ＴＢＲｂ）、ナイルレッド、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）、５，１０，１５，２０−テトラフェニルビスベンゾ［５，６］インデノ［１，２，３−ｃｄ：１’，２’，３’−ｌｍ］ペリレン、などが挙げられる。
【０１２６】  ゲスト材料１３２（燐光性化合物）としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては４Ｈ−トリアゾール配位子、１Ｈ−トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。金属錯体としては、ポルフィリン配位子を有する白金錯体などが挙げられる。
【０１２７】  青色または緑色に発光ピークを有する物質としては、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）、トリス［３−（５−ビフェニル）−５−イソプロピル−４−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｉＰｒ５ｂｔｚ）３）、のような４Ｈ−トリアゾ−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−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）、トリス｛２−［１−（４−シアノ−２，６−ジイソブチルフェニル）−１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）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：ＦＩｒ（ａｃａｃ））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、１Ｈ−トリアゾール骨格およびイミダゾール骨格のような含窒素五員複素環骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、高い三重項励起エネルギーを有し、信頼性や発光効率にも優れるため、特に好ましい。
【０１２８】  また、緑色または黄色に発光ピークを有する物質としては、例えば、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）（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−ジメチル−２−［６−（２，６−ジメチルフェニル）−４−ピリミジニル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｐｐｍ−ｄｍｐ）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）、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や、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス｛２−［４’−（パーフルオロフェニル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））など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、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
【０１２９】  また、黄色または赤色に発光ピークを有する物質としては、例えば、（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−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。
【０１３０】  発光層１３０に含まれる発光材料としては、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料であれば好ましい。該三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料としては、燐光性化合物の他に、熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｄｅｌａｙｅｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料が挙げられる。したがって、燐光性化合物と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光材料と読み替えても構わない。なお、熱活性化遅延蛍光材料とは、三重項励起エネルギー準位と一重項励起エネルギー準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起状態から一重項励起状態へエネルギーを変換する機能を有する材料である。そのため、三重項励起状態をわずかな熱エネルギーによって一重項励起状態にアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態からの発光（蛍光）を効率よく呈することができる。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、三重項励起エネルギー準位と一重項励起エネルギ−準位のエネルギー差が好ましくは０ｅＶより大きく０．２ｅＶ以下、さらに好ましくは０ｅＶより大きく０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。
【０１３１】  熱活性化遅延蛍光材料が、一種類の材料から構成される場合、例えば以下の材料を用いることができる。
【０１３２】  まず、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ  ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ  ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ  ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ  ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ  Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等が挙げられる。
【０１３３】  また、一種の材料から構成される熱活性化遅延蛍光材料としては、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物も用いることができる。具体的には、２−（ビフェニル−４−イル）−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾ−ル−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２−［４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル］−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＸＺ−ＴＲＺ）、３−［４−（５−フェニル−５，１０−ジヒドロフェナジン−１０−イル）フェニル］−４，５−ジフェニル−１，２，４−トリアゾ−ル（略称：ＰＰＺ−３ＴＰＴ）、３−（９，９−ジメチル−９Ｈ−アクリジン−１０−イル）−９Ｈ−キサンテン−９−オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４−（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ−ＤＰＳ）、１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン（略称：ＡＣＲＳＡ）等が挙げられる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ジアジン骨格（ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格）、またはトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため、好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、チオフェン骨格、フラン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有することが、好ましい。なお、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、及び３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール骨格、が特に好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強く、一重項励起状態のエネルギー準位と三重項励起状態のエネルギー準位との差が小さくなるため、特に好ましい。
【０１３４】  また、発光層１３０において、ホスト材料１３１およびゲスト材料１３２以外の材料を有していても良い。
【０１３５】  発光層１３０に用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、１，３，５−トリ（１−ピレニル）ベンゼン（略称：ＴＰＢ３）などを挙げることができる。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料１３２の励起エネルギー準位より高い一重項励起エネルギー準位または三重項励起エネルギー準位を有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
【０１３６】  また、例えば、オキサジアゾール誘導体等の複素芳香族骨格を有する化合物を発光層１３０に用いることができる。具体的には、例えば、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−ル（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾ−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−ル−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾ−ル−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素環化合物が挙げられる。
【０１３７】  また、複素環を有する金属錯体（例えば亜鉛及びアルミニウム系金属錯体）などを発光層１３０に用いることができる。例えば、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体が挙げられる。具体的には、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）、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）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が挙げられる。また、この他ビス［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）などのオキサゾール系、または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。
【０１３８】  なお、発光層１３０は２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層１３０とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。また、第１の発光層と第２の発光層とが有する発光材料は、同じ材料であっても異なる材料であってもよく、同じ色の発光を呈する機能を有する材料であっても、異なる色の発光を呈する機能を有する材料であってもよい。２層の発光層に、互いに異なる色の発光を呈する機能を有する発光材料をそれぞれ用いることで、複数の発光を同時に得ることができる。特に、２層の発光層が呈する発光により、白色になるよう、各発光層に用いる発光材料を選択すると好ましい。
【０１３９】  なお、発光層１３０は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を有してもよい。
【０１４０】≪正孔注入層≫
正孔注入層１１１は、一対の電極の一方（電極１０１または電極１０２）からのホール注入障壁を低減することでホール注入を促進する機能を有し、例えば電子受容性を有する遷移金属酸化物、フタロシアニン誘導体、芳香族アミン、ヘテロポリ酸などによって形成される。遷移金属酸化物としては、チタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、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、銀酸化物などが挙げられ、該遷移金属酸化物は電子受容性に優れ、真空蒸着法や湿式法によって簡便に成膜を行うことができるため好ましい。また、フタロシアニン誘導体としては、フタロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなどの高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）などがその代表例である。また、ヘテロポリ酸としては、リンモリブデン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸などが挙げられる。ヘテロポリ酸や高分子化合物は湿式法により簡便に成膜を行うことができるため好ましい。
【０１４１】  正孔注入層１１１として、上述したような屈折率の低い正孔輸送性材料と、上述の電子受容性を示す材料の複合材料を有する層を用いることが好ましい。このような構成とすることで、正孔注入・輸送性を有しつつ、屈折率が低い層を形成することができる。電子受容性を有する有機材料としてはＴＣＮＱ、Ｆ４ＴＣＮＱ、Ｆ６ＴＣＮＮＱを好適に用いることができる。また、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送性材料を含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下において電荷の授受が可能である。電子受容性を示す有機材料としては、上述のＴＣＮＱ、Ｆ４ＴＣＮＱ、Ｆ６ＴＣＮＮＱに加えて、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることができる。具体的には、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）等の電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物である。また、遷移金属、例えば、チタン、バナジウム、タンタル、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、銀などと酸素を含む物質を用いることができる。具体的には、チタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、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、銀酸化物、リンモリブデン酸、モリブデンブロンズ、タングステンブロンズなどである。中でも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。
【０１４２】なお、正孔注入層１１１に用いる屈折率の低い正孔輸送性材料は、上述した通り、ｓｐ３結合に代表される、芳香環間の共役が切れた構造を持つ有機化合物や、嵩高い置換基を有する芳香環を有する有機化合物を好適に用いることができる。芳香環間の共役が切れた構造を持つ骨格としては、例えば上述のテトラアリールメタン骨格やテトラアリールシラン骨格が挙げられる。しかし一方で、このような化合物はキャリア輸送性には乏しくなる傾向にあり、従来の正孔注入層には不適当である。一方、上述したような遷移金属と酸素を含む物質単体は、正孔注入性を高める効果が非常に高いが、屈折率が高いという問題がある。しかし、上述したような遷移金属と酸素を含む物質を電子受容性を示す材料として、屈折率の低い正孔輸送性材料と組み合わせて正孔注入層１１１に用いると、正孔注入層１１１の屈折率を低く保ったまま、正孔注入性・輸送性をも確保できることがわかった。すなわち、この構成は両者のデメリットを互いに打ち消し、メリットのみを発現することができる。これは、遷移金属酸化物を含む物質の電子受容性が高く、少量の添加で正孔注入性が確保できることが要因と考えられる。
【０１４３】  正孔輸送性材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。また、上述の通り、該正孔輸送性材料としては、屈折率が１以上１．７５以下であることが好ましく、より好ましくは１以上１．７３以下、さらに好ましくは１以上１．７０以下である。具体的には、発光層１３０に用いることができる正孔輸送性材料として挙げた芳香族アミン、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、スチルベン誘導体などを用いることができるが、窒素を二つ以上含む炭素数１乃至２０の複素芳香族骨格を有すると特に好ましい。特に含窒素複素五員環骨格が好ましい。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
【０１４４】  また、正孔輸送性材料として他には芳香族炭化水素が挙げられ、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乃至炭素数４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【０１４５】  なお、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。
【０１４６】  また、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）、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）、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（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）、４−［３−（トリフェニレン−２−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ）等のチオフェン化合物、フラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。上述した化合物の中でも、ピロール骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、芳香族アミン骨格を有する化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する化合物は、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
【０１４７】≪正孔輸送層≫
正孔輸送層１１２は正孔輸送性材料を含む層であり、正孔注入層１１１の材料として例示した正孔輸送性材料を使用することができる。正孔輸送層１１２は正孔注入層１１１に注入された正孔を発光層１３０へ輸送する機能を有するため、正孔注入層１１１のＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ、最高被占軌道ともいう）準位と同じ、あるいは近いＨＯＭＯ準位を有することが好ましい。
【０１４８】  また、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層してもよい。
【０１４９】≪電子輸送層≫
電子輸送層１１８は、電子注入層１１９を経て一対の電極の他方（電極１０１または電極１０２）から注入された電子を発光層１３０へ輸送する機能を有する。電子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する材料）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や金属錯体などを用いることができる。具体的には、発光層１３０に用いることができる電子輸送性材料として挙げたピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられるが、窒素を二つ以上含む炭素数１乃至２０の複素芳香族骨格を有すると好ましい。特に、ピリミジン骨格、及びトリアジン骨格を有する化合物であると好ましい。また、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層１１８として用いても構わない。また、電子輸送層１１８は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層してもよい。
【０１５０】  また、複素環を有する金属錯体が挙げられ、例えば、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体が挙げられる。具体的には、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）、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）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が挙げられる。また、この他ビス［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）などのオキサゾール系、または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。
【０１５１】  また、電子輸送層１１８と発光層１３０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、電子輸送性材料の電子輸送性が正孔輸送性材料の正孔輸送性と比べて著しく高い場合に発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
【０１５２】≪電子注入層≫
電子注入層１１９は電極１０２からの電子注入障壁を低減することで電子注入を促進する機能を有し、例えば第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩などを用いることができる。また、先に示す電子輸送性材料と、これに対して電子供与性を示す材料の複合材料を用いることもできる。電子供与性を示す材料としては、第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物などを挙げることができる。具体的には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層１１９にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。また、電子注入層１１９に、電子輸送層１１８で用いることが出来る物質を用いても良い。
【０１５３】  また、電子注入層１１９に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層１１８を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、ナトリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【０１５４】  なお、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層は、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、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いてもよい。
【０１５５】≪量子ドット≫
量子ドットは、数ｎｍ乃至数十ｎｍサイズの半導体ナノ結晶であり、１×１０３個乃至１×１０６個程度の原子から構成されている。量子ドットはサイズに依存してエネルギーシフトするため、同じ物質から構成される量子ドットであっても、サイズによって発光波長が異なる。そのため、用いる量子ドットのサイズを変更することによって、容易に発光波長を変更することができる。
【０１５６】  また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。さらに、量子ドットの理論的な内部量子効率はほぼ１００％であると言われており、蛍光発光を呈する有機化合物の２５％を大きく上回り、燐光発光を呈する有機化合物と同等となっている。このことから、量子ドットを発光材料として用いることによって発光効率の高い発光素子を得ることができる。その上、無機材料である量子ドットは、その本質的な安定性にも優れているため、寿命の観点からも好ましい発光素子を得ることができる。
【０１５７】  量子ドットを構成する材料としては、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、複数の第１４族元素からなる化合物、第４族乃至第１４族に属する元素と第１６族元素との化合物、第２族元素と第１６族元素との化合物、第１３族元素と第１５族元素との化合物、第１３族元素と第１７族元素との化合物、第１４族元素と第１５族元素との化合物、第１１族元素と第１７族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、半導体クラスターなどを挙げることができる。
【０１５８】  具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、酸化鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物、およびこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
【０１５９】  量子ドットの構造としては、コア型、コア−シェル型、コア−マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア−シェル型やコア−マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。
【０１６０】  また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着している又は保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着している又は保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤（又は保護基）としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンｎ−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンｎ−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ（ｎ−ヘキシル）アミン、トリ（ｎ−オクチル）アミン、トリ（ｎ−デシル）アミン等の第３級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、アルコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、３級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類等が挙げられる。
【０１６１】  量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるように、そのサイズを適宜調整する。結晶のサイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へシフトするため、量子ドットのサイズを変更させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調整することができる。量子ドットのサイズ（直径）は、０．５ｎｍ乃至２０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ乃至１０ｎｍの範囲のものが通常良く用いられる。なお、量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、より発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドは、指向性を有する光を呈する機能を有するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。
【０１６２】  ところで、有機ＥＬ素子では多くの場合、発光材料をホスト材料に分散し、発光材料の濃度消光を抑制することによって発光効率を高めている。ホスト材料は発光材料以上の一重項励起エネルギー準位または三重項励起エネルギー準位を有する材料であることが必要である。特に、青色燐光材料を発光材料に用いる場合、それ以上の三重項励起エネルギー準位を有し、且つ、寿命の観点で優れたホスト材料が必要であり、その開発は困難を極めている。ここで、量子ドットは、ホスト材料を用いずに量子ドットのみで発光層を構成しても発光効率を保つことができるため、この点でも寿命という観点から好ましい発光素子を得ることができる。量子ドットのみで発光層を形成する場合には、量子ドットはコア−シェル構造（コア−マルチシェル構造を含む）であることが好ましい。
【０１６３】  発光層の発光材料に量子ドットを用いる場合、当該発光層の膜厚は３ｎｍ乃至１００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ乃至１００ｎｍとし、発光層中の量子ドットの含有率は１乃至１００体積％とする。ただし、量子ドットのみで発光層を形成することが好ましい。なお、当該量子ドットを発光材料としてホストに分散した発光層を形成する場合は、ホスト材料に量子ドットを分散させる、またはホスト材料と量子ドットとを適当な液媒体に溶解または分散させてウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ラングミュア・ブロジェット法など）により形成すればよい。燐光性の発光材料を用いた発光層については、上記ウェットプロセスの他、真空蒸着法も好適に利用することができる。
【０１６４】  ウェットプロセスに用いる液媒体としては、たとえば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の有機溶媒を用いることができる。
【０１６５】≪一対の電極≫
電極１０１及び電極１０２は、発光素子の陽極または陰極としての機能を有する。電極１０１及び電極１０２は、金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。
【０１６６】  電極１０１または電極１０２の一方は、光を反射する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌを含む合金等が挙げられる。Ａｌを含む合金としては、ＡｌとＬ（Ｌは、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びランタン（Ｌａ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等が挙げられ、例えばＡｌとＴｉ、またはＡｌとＮｉとＬａを含む合金等である。アルミニウムは、抵抗値が低く、光の反射率が高い。また、アルミニウムは、地殻における存在量が多く、安価であるため、アルミニウムを用いることによる発光素子の作製コストを低減することができる。また、銀（Ａｇ）、またはＡｇとＮ（Ｎは、イットリウム（Ｙ）、Ｎｄ、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、Ａｌ、Ｔｉ、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、または金（Ａｕ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等を用いても良い。銀を含む合金としては、例えば、銀とパラジウムと銅を含む合金、銀と銅を含む合金、銀とマグネシウムを含む合金、銀とニッケルを含む合金、銀と金を含む合金、銀とイッテルビウムを含む合金等が挙げられる。その他、タングステン、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅、チタンなどの遷移金属を用いることができる。
【０１６７】  また、発光層から得られる発光は、電極１０１及び電極１０２の一方または双方を通して取り出される。したがって、電極１０１または電極１０２の少なくとも一方は、光を透過する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、可視光の透過率が４０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。
【０１６８】  また、電極１０１及び電極１０２は、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有する導電性材料により形成されても良い。該導電性材料としては、可視光の反射率が２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。例えば、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。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、チタンを含有した酸化インジウム−錫酸化物、インジウム−チタン酸化物、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などの金属酸化物を用いることができる。また、光を透過する程度（好ましくは、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さ）の金属薄膜を用いることができる。金属としては、例えば、Ａｇ、またはＡｇとＡｌ、ＡｇとＭｇ、ＡｇとＡｕ、ＡｇとＹｂなどの合金等を用いることができる。
【０１６９】  なお、本明細書等において、光を透過する機能を有する材料は、可視光を透過する機能を有し、且つ導電性を有する材料であればよく、例えば上記のようなＩＴＯに代表される酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、または有機物を含む有機導電体を含む。有機物を含む有機導電体としては、例えば、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料等が挙げられる。また、グラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。また、当該材料の抵抗率としては、好ましくは１×１０５Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１×１０４Ω・ｃｍ以下である。
【０１７０】  また、上記の材料の複数を積層することによって電極１０１及び電極１０２の一方または双方を形成してもよい。
【０１７１】  また、光取り出し効率を向上させるため、光を透過する機能を有する電極と接して、該電極より屈折率の高い材料を形成してもよい。このような材料としては、可視光を透過する機能を有する材料であればよく、導電性を有する材料であっても有さない材料であってもよい。例えば、上記のような酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、有機物が挙げられる。有機物としては、例えば、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、または電子注入層に例示した材料が挙げられる。また、無機炭素系材料や光が透過する程度の金属薄膜も用いることができ、数ｎｍ乃至数十ｎｍの層を複数積層させてもよい。
【０１７２】  電極１０１または電極１０２が陰極としての機能を有する場合には、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を有することが好ましい。例えば、元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（リチウム、ナトリウム、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、ＡｇとＭｇ、ＡｌとＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、Ｙｂ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、銀を含む合金等を用いることができる。
【０１７３】  また、電極１０１または電極１０２を陽極として用いる場合、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。
【０１７４】  また、電極１０１及び電極１０２は、光を反射する機能を有する導電性材料と、光を透過する機能を有する導電性材料との積層としてもよい。その場合、電極１０１及び電極１０２は、各発光層からの所望の波長の光を共振させ、所望の波長の光を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有することができるため好ましい。
【０１７５】  電極１０１及び電極１０２の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、塗布法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
【０１７６】≪基板≫
また、本発明の一態様に係る発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい。基板上に作製する順番としては、電極１０１側から順に積層しても、電極１０２側から順に積層しても良い。
【０１７７】  なお、本発明の一態様に係る発光素子を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる（フレキシブル）基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、からなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子、及び光学素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。あるいは、発光素子、及び光学素子を保護する機能を有するものであればよい。
【０１７８】  例えば、本発明等においては、様々な基板を用いて発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特に限定されない。その基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
【０１７９】  また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよい。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
【０１８０】  つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置し、別の基板上に発光素子を配置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、または薄型化された発光素子とすることができる。
【０１８１】  また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成し、ＦＥＴと電気的に接続された電極上に発光素子１５０を作製してもよい。これにより、ＦＥＴによって発光素子１５０の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
【０１８２】本発明の一態様に係る電子デバイスの一例である太陽電池の構成要素について、以下説明を行う。
【０１８３】太陽電池には上述の発光素子に用いることができる材料を援用することができる。太陽電池のキャリア輸送層には上述の正孔輸送性材料及び電子輸送性材料を、光発電層としては上述の正孔輸送性材料及び電子輸送性材料や発光材料及びシリコンやＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３に代表されるペロブスカイト結晶等を用いることができる。また、基板や電極に関しても、上述の発光素子に用いることができる材料を援用することができる。
【０１８４】  以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【０１８５】（実施の形態２）
本実施の形態においては、実施の形態１に示す発光素子の構成と異なる構成の発光素子、及び当該発光素子の発光機構について、図３及び図４を用いて、以下説明を行う。なお、図３及び図４において、図２（Ａ）に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
【０１８６】＜発光素子の構成例１＞
図３（Ａ）は、発光素子２５０の断面模式図である。
【０１８７】  図３（Ａ）に示す発光素子２５０は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）の間に、複数の発光ユニット（図３（Ａ）においては、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８）を有する。なお、発光素子２５０において、電極１０１が陽極として機能し、電極１０２が陰極として機能するとして、以下説明するが、発光素子２５０の構成としては、逆であっても構わない。
【０１８８】  また、図３（Ａ）に示す発光素子２５０において、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８と、が積層されており、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８との間には電荷発生層１１５が設けられる。なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８は、同じ構成でも異なる構成でもよい。
【０１８９】  また、発光素子２５０は、発光層１２０と、発光層１７０と、を有する。また、発光ユニット１０６は、発光層１７０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１３、及び電子注入層１１４を有する。また、発光ユニット１０８は、発光層１２０の他に、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１７、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９を有する。
【０１９０】  電荷発生層１１５は、正孔輸送性材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質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良い。
【０１９１】  電荷発生層１１５に、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料が含まれる場合、該複合材料には実施の形態１に示す正孔注入層１１１に用いることができる複合材料を用いればよい。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である物質を適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。有機化合物とアクセプター性物質の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層１１５に接している場合は、電荷発生層１１５が該発光ユニットの正孔注入層または正孔輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには正孔注入層または正孔輸送層を設けない構成であっても良い。あるいは、発光ユニットの陰極側の面が電荷発生層１１５に接している場合は、電荷発生層１１５が該発光ユニットの電子注入層または電子輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには電子注入層または電子輸送層を設けない構成であっても良い。
【０１９２】  なお、電荷発生層１１５は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、透明導電膜を含む層とを組み合わせて形成してもよい。
【０１９３】  なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とに挟まれる電荷発生層１１５は、電極１０１と電極１０２とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図３（Ａ）において、電極１０１の電位の方が電極１０２の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層１１５は、発光ユニット１０６に電子を注入し、発光ユニット１０８に正孔を注入する。
【０１９４】  なお、電荷発生層１１５は、光取出し効率の点から、可視光に対して透光性（具体的には、電荷発生層１１５に対する可視光の透過率が４０％以上）を有することが好ましい。また、電荷発生層１１５は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）よりも低い導電率であっても機能する。
【０１９５】  上述した材料を用いて電荷発生層１１５を形成することにより、発光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。
【０１９６】  また、図３（Ａ）においては、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子２５０に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
【０１９７】  なお、上記各構成において、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８に用いるゲスト材料が呈する発光色としては、互いに同じであっても異なっていてもよい。発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８で互いに同じ色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０は少ない電流値で高い発光輝度を呈する発光素子となり好ましい。また、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８で互いに異なる色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０は多色発光を呈する発光素子となり好ましい。この場合、発光層１２０及び発光層１７０のいずれか一方もしくは双方に発光波長の異なる複数の発光材料を用いることによって、発光素子２５０が呈する発光スペクトルは異なる発光ピークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペクトルとなる。
【０１９８】  上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。発光層１２０及び発光層１７０の光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができる。特に、演色性の高い白色発光、あるいは少なくとも赤色と緑色と青色とを有する発光になるようゲスト材料を選択することが好適である。
【０１９９】また、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子の場合、それぞれの発光ユニットに用いるゲスト材料が呈する発光色は、互いに同じであっても異なっていてもよい。同色の発光を呈する発光ユニットを複数有する場合、この複数の発光ユニットが呈する発光色は、その他の色と比較して、少ない電流値で高い発光輝度を得ることができる。このような構成は、発光色の調整に好適に用いることができる。特に、発光効率が異なり且つ、異なる発光色を呈するゲスト材料を用いる場合に好適である。例えば、３層の発光ユニットを有する場合、同色の蛍光材料を有する発光ユニットを２層、該蛍光材料とは異なる発光色を呈する燐光材料を有する発光ユニットを１層とすることで、蛍光発光と燐光発光の発光強度を調整することができる。すなわち、発光ユニットの数によって発光色の強度を調整可能である。
【０２００】このような蛍光発光ユニットを２層、燐光発光ユニットを１層有する発光素子の場合、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層と黄色燐光材料を含む発光ユニットを１層含有する発光素子または、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層と赤燐光材料及び緑燐光材料を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層と赤燐光材料、黄色燐光材料、緑燐光材料を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、であると効率良く白色発光が得られるため好ましい。
【０２０１】  また、発光層１２０または発光層１７０の少なくとも一つを層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を含有させるようにしても良い。すなわち、発光層１２０、または発光層１７０の少なくとも一つが２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する材料を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する材料を用いる構成などがある。この場合、第１の発光層と第２の発光層とが有する発光材料は、同じ材料あっても異なる材料であってもよく、同じ色の発光を呈する機能を有する材料であっても、異なる色の発光を呈する機能を有する材料であってもよい。互いに異なる色の発光を呈する機能を有する複数の発光材料を有する構成により、三原色や、４色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。
【０２０２】  なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、実施の形態１で示した構成を適用することによって、光取出し効率が良好で、駆動電圧が低減された発光素子を提供することができる。
【０２０３】  また、発光ユニット１０８が有する発光層１２０は、図３（Ｂ）に示すように、ゲスト材料１２１と、ホスト材料１２２とを有する。なお、ゲスト材料１２１は蛍光材料として、以下説明する。
【０２０４】≪発光層１２０の発光機構≫
発光層１２０の発光機構について、以下説明を行う。
【０２０５】  一対の電極（電極１０１及び電極１０２）あるいは電荷発生層１１５から注入された電子および正孔が発光層１２０において再結合することにより、励起子が生成する。ゲスト材料１２１と比較してホスト材料１２２は大量に存在するので、励起子の生成により、ほぼホスト材料１２２の励起状態が形成される。なお、励起子はキャリア（電子および正孔）対のことである。
【０２０６】  形成されたホスト材料１２２の励起状態が一重項励起状態である場合、ホスト材料１２２のＳ１準位からゲスト材料１２１のＳ１準位へ一重項励起エネルギーがエネルギー移動し、ゲスト材料１２１の一重項励起状態が形成される。
【０２０７】  ゲスト材料１２１は蛍光材料であるため、ゲスト材料１２１において一重項励起状態が形成されると、ゲスト材料１２１は速やかに発光する。このとき、高い発光効率を得るためには、ゲスト材料１２１の蛍光量子収率は高いことが好ましい。なお、ゲスト材料１２１において、キャリアが再結合し、生成した励起状態が一重項励起状態である場合も同様である。
【０２０８】  次に、キャリアの再結合によってホスト材料１２２の三重項励起状態が形成される場合について説明する。この場合のホスト材料１２２およびゲスト材料１２１のエネルギー準位の相関を図３（Ｃ）に示す。また、図３（Ｃ）における表記および符号は、以下の通りである。なお、ホスト材料１２２のＴ１準位がゲスト材料１２１のＴ１準位より低いことが好ましいため、図３（Ｃ）では、この場合を図示するが、ホスト材料１２２のＴ１準位がゲスト材料１２１のＴ１準位よりも高くてもよい。
【０２０９】・Ｇｕｅｓｔ（１２１）：ゲスト材料１２１（蛍光材料）
・Ｈｏｓｔ（１２２）：ホスト材料１２２
・ＳＦＧ：ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＳ１準位
・ＴＦＧ：ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＴ１準位
・ＳＦＨ：ホスト材料１２２のＳ１準位
・ＴＦＨ：ホスト材料１２２のＴ１準位
【０２１０】  図３（Ｃ）に示すように、三重項−三重項消滅（ＴＴＡ：Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）によって、キャリアの再結合によって生成した三重項励起子同士が相互作用し、互いに励起エネルギーの受け渡し、及びスピン角運動量の交換を行うことで、結果としてホスト材料１２２のＳ１準位（ＳＦＨ）のエネルギーを有する一重項励起子に変換される反応が生じる（図３（Ｃ）  ＴＴＡ参照）。ホスト材料１２２の一重項励起エネルギーは、ＳＦＨから、それよりもエネルギーの低いゲスト材料１２１のＳ１準位（ＳＦＧ）へエネルギー移動が生じ（図３（Ｃ）  ルートＥ１参照）、ゲスト材料１２１の一重項励起状態が形成され、ゲスト材料１２１が発光する。
【０２１１】  なお、発光層１２０における三重項励起子の密度が十分に高い場合（例えば、１×１０１２ｃｍ−３以上）では、三重項励起子単体の失活を無視し、２つの近接した三重項励起子による反応のみを考えることができる。
【０２１２】  また、ゲスト材料１２１においてキャリアが再結合し三重項励起状態が形成されるとき、ゲスト材料１２１の三重項励起状態は熱失活するため、発光に利用することが困難となる。しかしながら、ホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）がゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）より低い場合、ゲスト材料１２１の三重項励起エネルギーは、ゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）からホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）へエネルギー移動する（図３（Ｃ）  ルートＥ２参照）ことが可能であり、その後ＴＴＡに利用される。
【０２１３】  すなわち、ホスト材料１２２は、三重項励起エネルギーをＴＴＡによって一重項励起エネルギーに変換する機能を有すると好ましい。そうすることで、発光層１２０で生成した三重項励起エネルギーの一部を、ホスト材料１２２におけるＴＴＡによって一重項励起エネルギーに変換し、該一重項励起エネルギーをゲスト材料１２１に移動することで、蛍光発光として取り出すことが可能となる。そのためには、ホスト材料１２２のＳ１準位（ＳＦＨ）は、ゲスト材料１２１のＳ１準位（ＳＦＧ）より高いことが好ましい。また、ホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）は、ゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）より低いことが好ましい。
【０２１４】  なお、特に、ゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）がホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）よりも低い場合においては、ホスト材料１２２とゲスト材料１２１との重量比は、ゲスト材料１２１の重量比が低い方が好ましい。具体的には、ホスト材料１２２を１としたときのゲスト材料１２１の重量比は、０より大きく０．０５以下が好ましい。そうすることで、ゲスト材料１２１でキャリアが再結合する確率を低減させることができる。また、ホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）からゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）へのエネルギー移動が生じる確率を低減させることができる。
【０２１５】  なお、ホスト材料１２２は単一の化合物で構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。
【０２１６】  また、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とで発光色が異なるゲスト材料を有する場合、発光層１２０からの発光が、発光層１７０からの発光よりも短波長側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。高い三重項励起エネルギー準位を有する材料を用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長な発光を呈する発光層にＴＴＡを用いることによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
【０２１７】＜発光素子の構成例２＞
図４（Ａ）は、発光素子２５２の断面模式図である。
【０２１８】  図４（Ａ）に示す発光素子２５２は、先に示した発光素子２５０と同様に、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）の間に、複数の発光ユニット（図４（Ａ）においては、発光ユニット１０６及び発光ユニット１１０）を有する。少なくとも１つの発光ユニットは、ＥＬ層１００と同様な構成を有する。なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１１０は、同じ構成でも異なる構成でもよい。
【０２１９】  また、図４（Ａ）に示す発光素子２５２において、発光ユニット１０６と発光ユニット１１０とが積層されており、発光ユニット１０６と発光ユニット１１０との間には電荷発生層１１５が設けられる。例えば、発光ユニット１０６に、ＥＬ層１００を用いると好ましい。
【０２２０】  また、発光素子２５２は、発光層１４０と、発光層１７０と、を有する。また、発光ユニット１０６は、発光層１７０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１３、及び電子注入層１１４を有する。また、発光ユニット１１０は、発光層１４０の他に、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１７、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９を有する。
【０２２１】  なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、実施の形態１で示した構成を適用することによって、光取出し効率が良好で、駆動電圧が低減された発光素子を提供することができる。
【０２２２】  発光ユニット１１０が有する発光層１４０は、図４（Ｂ）で示すように、ゲスト材料１４１と、ホスト材料１４２とを有する。また、ホスト材料１４２は、有機化合物１４２＿１と、有機化合物１４２＿２と、を有する。なお、発光層１４０が有するゲスト材料１４１が燐光材料として、以下説明する。
【０２２３】≪発光層１４０の発光機構≫
次に、発光層１４０の発光機構について、以下説明を行う。
【０２２４】  発光層１４０が有する、有機化合物１４２＿１と、有機化合物１４２＿２とは励起錯体を形成する。
【０２２５】  有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２との組み合わせは、互いに励起錯体を形成することが可能な組み合わせであればよいが、一方が正孔輸送性を有する化合物であり、他方が電子輸送性を有する化合物であることが、より好ましい。
【０２２６】  発光層１４０における有機化合物１４２＿１と、有機化合物１４２＿２と、ゲスト材料１４１とのエネルギー準位の相関を図４（Ｃ）に示す。なお、図４（Ｃ）における表記及び符号は、以下の通りである。
【０２２７】・Ｇｕｅｓｔ（１４１）：ゲスト材料１４１（燐光材料）
・Ｈｏｓｔ（１４２＿１）：有機化合物１４２＿１（ホスト材料）
・Ｈｏｓｔ（１４２＿２）：有機化合物１４２＿２（ホスト材料）
・ＴＰＧ：ゲスト材料１４１（燐光材料）のＴ１準位
・ＳＰＨ１：有機化合物１４２＿１（ホスト材料）のＳ１準位
・ＴＰＨ１：有機化合物１４２＿１（ホスト材料）のＴ１準位
・ＳＰＨ２：有機化合物１４２＿２（ホスト材料）のＳ１準位
・ＴＰＨ３：有機化合物１４２＿２（ホスト材料）のＴ１準位
・ＳＰＥ：励起錯体のＳ１準位
・ＴＰＥ：励起錯体のＴ１準位
【０２２８】  有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２とは励起錯体を形成し、該励起錯体のＳ１準位（ＳＰＥ）とＴ１準位（ＴＰＥ）は互いに隣接するエネルギーとなる（図４（Ｃ）  ルートＥ３参照）。
【０２２９】  有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２は、一方がホールを、他方が電子を受け取ることで速やかに励起錯体を形成する。あるいは、一方が励起状態となると、速やかに他方と相互作用することで励起錯体を形成する。したがって、発光層１４０における励起子のほとんどが励起錯体として存在する。励起錯体の励起エネルギー準位（ＳＰＥまたはＴＰＥ）は、励起錯体を形成するホスト材料（有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２）のＳ１準位（ＳＰＨ１及びＳＰＨ２）より低くなるため、より低い励起エネルギーでホスト材料１４２の励起状態を形成することが可能となる。これによって、発光素子の駆動電圧を下げることができる。
【０２３０】  そして、励起錯体のＳＰＥとＴＰＥの双方のエネルギーを、ゲスト材料１４１（燐光材料）のＴ１準位へ移動させて発光が得られる（図４（Ｃ）  ルートＥ４、Ｅ５参照）。
【０２３１】  なお、励起錯体のＴ１準位（ＴＰＥ）は、ゲスト材料１４１のＴ１準位（ＴＰＧ）より大きいことが好ましい。そうすることで、生成した励起錯体の一重項励起エネルギーおよび三重項励起エネルギーを、励起錯体のＳ１準位（ＳＰＥ）およびＴ１準位（ＴＰＥ）からゲスト材料１４１のＴ１準位（ＴＰＧ）へエネルギー移動することができる。
【０２３２】  また、励起錯体からゲスト材料１４１へ効率よく励起エネルギーを移動させるためには、励起錯体のＴ１準位（ＴＰＥ）が、励起錯体を形成する各有機化合物（有機化合物１４２＿１および有機化合物１４２＿２）のＴ１準位（ＴＰＨ１およびＴＰＨ２）と同等か、より小さいことが好ましい。これにより、各有機化合物（有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２）による励起錯体の三重項励起エネルギーのクエンチが生じにくくなり、効率よく励起錯体からゲスト材料１４１へエネルギー移動が発生する。
【０２３３】  また、有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２とが、効率よく励起錯体を形成するためには、有機化合物１４２＿１および有機化合物１４２＿２の一方のＨＯＭＯ準位が他方のＨＯＭＯ準位より高く、一方のＬＵＭＯ準位が他方のＬＵＭＯ準位より高いことが好ましい。例えば、有機化合物１４２＿１が正孔輸送性を有し、有機化合物１４２＿２が電子輸送性を有する場合、有機化合物１４２＿１のＨＯＭＯ準位が有機化合物１４２＿２のＨＯＭＯ準位より高いことが好ましく、有機化合物１４２＿１のＬＵＭＯ準位が有機化合物１４２＿２のＬＵＭＯ準位より高いことが好ましい。あるいは、有機化合物１４２＿２が正孔輸送性を有し、有機化合物１４２＿１が電子輸送性を有する場合、有機化合物１４２＿２のＨＯＭＯ準位が有機化合物１４２＿１のＨＯＭＯ準位より高いことが好ましく、有機化合物１４２＿２のＬＵＭＯ準位が有機化合物１４２＿１のＬＵＭＯ準位より高いことが好ましい。具体的には、有機化合物１４２＿１のＨＯＭＯ準位と有機化合物１４２＿２のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差は、好ましくは０．０５ｅＶ以上であり、より好ましくは０．１ｅＶ以上であり、さらに好ましくは０．２ｅＶ以上である。また、有機化合物１４２＿１のＬＵＭＯ準位と有機化合物１４２＿２のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差は、好ましくは０．０５ｅＶ以上であり、より好ましくは０．１ｅＶ以上であり、さらに好ましくは０．２ｅＶ以上である。
【０２３４】  また、有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２との組み合わせが、正孔輸送性を有する化合物と電子輸送性を有する化合物との組み合わせである場合、その混合比によってキャリアバランスを容易に制御することが可能となる。具体的には、正孔輸送性を有する化合物：電子輸送性を有する化合物＝１：９乃至９：１（重量比）の範囲が好ましい。また、該構成を有することで、容易にキャリアバランスを制御することができることから、キャリア再結合領域の制御も簡便に行うことができる。
【０２３５】  発光層１４０を上述の構成とすることで、発光層１４０のゲスト材料１４１（燐光材料）からの発光を、効率よく得ることが可能となる。
【０２３６】  なお、上記に示すルートＥ３乃至Ｅ５の過程を、本明細書等においてＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）と呼称する場合がある。別言すると、発光層１４０は、励起錯体からゲスト材料１４１への励起エネルギーの供与がある。なお、この場合は必ずしもＴＰＥからＳＰＥへの逆項間交差効率が高い必要はなく、ＳＰＥからの発光量子収率が高い必要もないため、材料を幅広く選択することが可能となる。
【０２３７】  また、発光層１７０からの発光が、発光層１４０からの発光よりも短波長側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。短波長の発光を呈する燐光材料を用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長の発光を蛍光発光とすることによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
【０２３８】＜発光層に用いることができる材料の例＞
次に、発光層１２０、発光層１４０、及び発光層１７０に用いることのできる材料について、以下説明する。
【０２３９】≪発光層１２０に用いることのできる材料≫
発光層１２０中では、ホスト材料１２２が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料１２１（蛍光材料）は、ホスト材料１２２中に分散される。ホスト材料１２２のＳ１準位は、ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＳ１準位よりも高く、ホスト材料１２２のＴ１準位は、ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＴ１準位よりも低いことが好ましい。
【０２４０】  発光層１２０において、ゲスト材料１２１としては、特に限定はないが、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などが好ましく、実施の形態１で示した蛍光性化合物を好適に用いることができる。
【０２４１】  また、発光層１２０において、ホスト材料１２２に用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、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）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）などの複素環化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、Ｎ��Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などを挙げることができる。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料１２１のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
【０２４２】  なお、発光層１２０は２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層１２０とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
【０２４３】  また、発光層１２０において、ホスト材料１２２は、一種の化合物から構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。あるいは、発光層１２０において、ホスト材料１２２およびゲスト材料１２１以外の材料を有していても良い。
【０２４４】≪発光層１４０に用いることのできる材料≫
発光層１４０中では、ホスト材料１４２が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料１４１（燐光材料）は、ホスト材料１４２中に分散される。発光層１４０のホスト材料１４２（有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２）のＴ１準位は、ゲスト材料１４１のＴ１準位よりも高いことが好ましい。
【０２４５】  有機化合物１４２＿１としては、亜鉛やアルミニウム系金属錯体の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。他の例としては、芳香族アミンやカルバゾール誘導体などが挙げられる。具体的には、実施の形態１で示した電子輸送性材料および正孔輸送性材料を用いることができる。
【０２４６】  有機化合物１４２＿２としては、有機化合物１４２＿１と励起錯体を形成できる組み合わせが好ましい。具体的には、実施の形態１で示した電子輸送性材料および正孔輸送性材料を用いることができる。この場合、有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２とで形成される励起錯体の発光ピークが、ゲスト材料１４１（燐光材料）の三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ  ｔｏ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移の吸収帯、より具体的には、最も長波長側の吸収帯と重なるように、有機化合物１４２＿１、有機化合物１４２＿２、およびゲスト材料１４１（燐光材料）を選択することが好ましい。これにより、発光効率が飛躍的に向上した発光素子とすることができる。ただし、燐光材料に替えて熱活性化遅延蛍光材料を用いる場合においては、最も長波長側の吸収帯は一重項の吸収帯であることが好ましい。
【０２４７】  ゲスト材料１４１（燐光材料）としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては４Ｈ−トリアゾール配位子、１Ｈ−トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。金属錯体としては、ポルフィリン配位子を有する白金錯体などが挙げられる。具体的には、実施の形態１で示したゲスト材料１３２として例示した材料を用いることができる。
【０２４８】  発光層１４０に含まれる発光材料としては、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料であればよい。該三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料としては、燐光材料の他に、熱活性化遅延蛍光材料が挙げられる。したがって、燐光材料と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光材料と読み替えても構わない。
【０２４９】  また、熱活性化遅延蛍光を示す材料は、単独で逆項間交差により三重項励起状態から一重項励起状態を生成できる材料であっても良いし、励起錯体（エキサイプレックス、またはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）を形成する複数の材料から構成されても良い。
【０２５０】  熱活性化遅延蛍光材料が、一種類の材料から構成される場合、具体的には、実施の形態１で示した熱活性化遅延蛍光材料を用いることができる。
【０２５１】  また、熱活性化遅延蛍光材料をホスト材料として用いる場合、励起錯体を形成する２種類の化合物を組み合わせて用いることが好ましい。この場合、上記に示した励起錯体を形成する組み合わせである電子を受け取りやすい化合物と、正孔を受け取りやすい化合物とを用いることが特に好ましい。
【０２５２】≪発光層１７０に用いることのできる材料≫
発光層１７０に用いることのできる材料としては、実施の形態１に示す発光層に用いることのできる材料を援用すればよく、そうすることで、発光効率の高い発光素子を作製することができる。
【０２５３】  また、発光層１２０、発光層１４０、及び発光層１７０に含まれる発光材料の発光色に限定は無く、それぞれ同じでも異なっていても良い。各々から得られる発光が混合されて素子外へ取り出されるので、例えば両者の発光色が互いに補色の関係にある場合、発光素子は白色の光を与えることができる。発光素子の信頼性を考慮すると、発光層１２０に含まれる発光材料の発光ピーク波長は発光層１７０に含まれる発光材料のそれよりも短いことが好ましい。
【０２５４】  なお、発光ユニット１０６、発光ユニット１０８、発光ユニット１１０、及び電荷発生層１１５は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。
【０２５５】  以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０２５６】（実施の形態３）
図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（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（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）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。
【０２５７】なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路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：Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ）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含むものとする。
【０２５８】次に、上記発光装置の断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上に駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０２５９】なお、ソース側駆動回路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、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ー一体型を示すが、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。
【０２６０】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とを含む画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆うように絶縁物６１４が形成されている。絶縁物６１４は、ポジ型の感光性樹脂膜を用いることにより形成することができる。
【０２６１】また、絶縁物６１４上に形成される膜の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の上端部のみに曲面をもたせることが好ましい。該曲面の曲率半径は０．２μｍ以上０．３μｍ以下が好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型の感光材料、或いはポジ型の感光材料のいずれも使用することができる。
【０２６２】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、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下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、窒化チタン膜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。
【０２６３】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を構成する材料としては、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。
【０２６４】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で生じた光が第２の電極６１７を透過する場合には、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、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下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。
【０２６５】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。発光素子６１８は実施の形態１及び実施の形態２の構成を有する発光素子であると好ましい。なお、画素部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及び実施の形態２で説明した構成を有する発光素子と、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。
【０２６６】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、樹脂若しくは乾燥材又はその両方で充填される場合もある。
【０２６７】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（Ｆｉｂｅｒ  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。
【０２６８】以上のようにして、実施の形態１及び実施の形態２で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
【０２６９】＜発光装置の構成例１＞
図６には発光装置の一例として、白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）を形成した発光装置の例を示す。
【０２７０】図６（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１０２６、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。
【０２７１】また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）には着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を透明な基材１０３３に設けている。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、位置合わせし、基板１００１に固定する。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、図６（Ａ）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色の画素で映像を表現することができる。
【０２７２】図６（Ｂ）では赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂをゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示した。図６（Ｂ）に示すように着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられても良い。
【０２７３】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。
【０２７４】＜発光装置の構成例２＞
トップエミッション型の発光装置の断面図を図７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。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、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。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜１０２１と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
【０２７５】発光素子の第１の下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図７のようなトップエミッション型の発光装置である場合、下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂは反射電極とすることが好ましい。なお、第２の電極１０２９は光を反射する機能と、光を透過する機能を有しすると好ましい。また、第２の電極１０２９と下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂとの間でマイクロキャビティ構造を適用し特定波長の光を増幅する機能を有すると好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態２で説明したような構成とし、白色の発光が得られるような素子構造とする。
【０２７６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７において、白色の発光が得られるＥＬ層の構成としては、発光層を複数層用いること、複数の発光ユニットを用いることなどにより実現すればよい。なお、白色発光を得る構成はこれらに限られない。
【０２７７】図７のようなトップエミッション構造では着色層（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で封止を行うことができる。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（ブラックマトリックス）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（ブラックマトリックス）はオーバーコート層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。
【０２７８】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。また、赤、緑、青、黄の４色でフルカラー表示を行ってもよい。
【０２７９】以上のようにして、実施の形態１及び実施の形態２で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
【０２８０】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。
【０２８１】（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
【０２８２】本発明の一態様は有機ＥＬを用いた発光素子であるため、平面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、曲面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、可撓性を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。
【０２８３】電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、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。
【０２８４】また、本発明の一態様の発光装置は、外光の強さによらず、高い視認性を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに好適に用いることができる。
【０２８５】図８（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末９００は、筐体９０１、筐体９０２、表示部９０３、及びヒンジ部９０５等を有する。
【０２８６】筐体９０１と筐体９０２は、ヒンジ部９０５で連結されている。携帯情報端末９００は、折り畳んだ状態（図８（Ａ））から、図８（Ｂ）に示すように展開させることができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
【０２８７】携帯情報端末９００には、ヒンジ部９０５により連結された筐体９０１と筐体９０２に亘って、フレキシブルな表示部９０３が設けられている。
【０２８８】本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９０３に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
【０２８９】表示部９０３は、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末９００を電子書籍端末として用いることができる。
【０２９０】携帯情報端末９００を展開すると、表示部９０３が大きく湾曲した形態で保持される。例えば、曲率半径１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に湾曲した部分を含んで、表示部９０３が保持される。表示部９０３の一部は、筐体９０１から筐体９０２にかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
【０２９１】表示部９０３は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
【０２９２】表示部９０３は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体９０１と筐体９０２の間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体９０１と筐体９０２のそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
【０２９３】ヒンジ部９０５は、携帯情報端末９００を展開したときに、筐体９０１と筐体９０２との角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、１５０度、または１７５度などとすることができる。これにより、携帯情報端末９００の利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
【０２９４】ヒンジ部９０５がロック機構を有すると、表示部９０３に無理な力がかかることなく、表示部９０３が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い携帯情報端末を実現できる。
【０２９５】筐体９０１及び筐体９０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
【０２９６】筐体９０１または筐体９０２のいずれか一方には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
【０２９７】図８（Ｃ）に示す携帯情報端末９１０は、筐体９１１、表示部９１２、操作ボタン９１３、外部接続ポート９１４、スピーカ９１５、マイク９１６、カメラ９１７等を有する。
【０２９８】本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９１２に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
【０２９９】携帯情報端末９１０は、表示部９１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部９１２に触れることで行うことができる。
【０３００】また、操作ボタン９１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部９１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
【０３０１】また、携帯情報端末９１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末９１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部９１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部９１２に触れること、操作ボタン９１３の操作、またはマイク９１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
【０３０２】携帯情報端末９１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末９１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
【０３０３】図８（Ｄ）に示すカメラ９２０は、筐体９２１、表示部９２２、操作ボタン９２３、シャッターボタン９２４等を有する。またカメラ９２０には、着脱可能なレンズ９２６が取り付けられている。
【０３０４】本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９２２に用いることができる。これにより、高い歩留まりでカメラを作製することができる。
【０３０５】ここではカメラ９２０を、レンズ９２６を筐体９２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ９２６と筐体９２１とが一体となっていてもよい。
【０３０６】カメラ９２０は、シャッターボタン９２４を押すことにより、静止画または動画を撮像することができる。また、表示部９２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部９２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
【０３０７】なお、カメラ９２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体９２１に組み込まれていてもよい。
【０３０８】図９（Ａ）乃至（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチまたは操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（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、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８等を有する。
【０３０９】本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９００１に好適に用いることができる。これにより、高い歩留まりで電子機器を作製することができる。
【０３１０】図９（Ａ）乃至（Ｅ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、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、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図９（Ａ）乃至（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
【０３１１】図９（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図９（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
【０３１２】図９（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
【０３１３】図９（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図９（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図９（Ｂ）においては円形状）である。
【０３１４】図９（Ｃ）乃至（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図９（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図９（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図９（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
【０３１５】携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
【０３１６】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。
【０３１７】（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を様々な照明装置に適用する一例について、図１０及び図１１を用いて説明する。本発明の一態様である発光素子を用いることで、発光効率が良好な、信頼性の高い照明装置を作製できる。
【０３１８】  本発明の一態様の発光素子を、可撓性を有する基板上に作製することで、曲面を有する発光領域を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
【０３１９】  また、本発明の一態様の発光素子を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、フロントガラス、天井等に照明を設置することもできる。
【０３２０】  図１０（Ａ）は、多機能端末３５００の一方の面の斜視図を示し、図１０（Ｂ）は、多機能端末３５００の他方の面の斜視図を示している。多機能端末３５００は、筐体３５０２に表示部３５０４、カメラ３５０６、照明３５０８等が組み込まれている。本発明の一態様の発光装置を照明３５０８に用いることができる。
【０３２１】  照明３５０８は、本発明の一態様の発光装置を用いることで、面光源として機能する。したがって、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）に代表される点光源と異なり、指向性が少ない発光が得られる。例えば、照明３５０８とカメラ３５０６とを組み合わせて用いる場合、照明３５０８を点灯または点滅させて、カメラ３５０６により撮像することができる。照明３５０８としては、面光源としての機能を有するため、自然光の下で撮影したような写真を撮影することができる。
【０３２２】  なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す多機能端末３５００は、図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に示す電子機器と同様に、様々な機能を有することができる。
【０３２３】  また、筐体３５０２の内部に、スピーカ、センサ（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）、マイクロフォン等を有することができる。また、多機能端末３５００の内部に、ジャイロ、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、多機能端末３５００の向き（縦か横か）を判断して、表示部３５０４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。
【０３２４】  表示部３５０４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３５０４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３５０４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。なお、表示部３５０４に本発明の一態様の発光装置を適用してもよい。
【０３２５】  図１０（Ｃ）は、防犯用のライト３６００の斜視図を示している。ライト３６００は、筐体３６０２の外側に照明３６０８を有し、筐体３６０２には、スピーカ３６１０等が組み込まれている。本発明の一態様の発光素子を照明３６０８に用いることができる。
【０３２６】  ライト３６００としては、例えば、照明３６０８を握持する、掴持する、または保持することで発光することができる。また、筐体３６０２の内部には、ライト３６００からの発光方法を制御できる電子回路を備えていてもよい。該電子回路としては、例えば、１回または間欠的に複数回、発光が可能なような回路としてもよいし、発光の電流値を制御することで発光の光量が調整可能なような回路としてもよい。また、照明３６０８の発光と同時に、スピーカ３６１０から大音量の警報音が出力されるような回路を組み込んでもよい。
【０３２７】  ライト３６００としては、あらゆる方向に発光することが可能なため、例えば、暴漢等に向けて光、または光と音で威嚇することができる。また、ライト３６００にデジタルスチルカメラ等のカメラを備えることで、撮影機能を有する機能を備えてもよい。
【０３２８】  図１１は、発光素子を室内の照明装置８５０１として用いた例である。なお、発光素子は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８５０２を形成することもできる。本実施の形態で示す発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置８５０３を備えても良い。また、照明装置８５０１、８５０２、８５０３に、タッチセンサを設けて、電源のオンまたはオフを行ってもよい。
【０３２９】  また、発光素子をテーブルの表面側に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置８５０４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光素子を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
【０３３０】  以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して照明装置及び電子機器を得ることができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【０３３１】  また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０３３２】本実施例では、本発明の一態様に係る電子デバイスの一種である発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。また、正孔注入層に用いた有機化合物の屈折率及び正孔注入層の屈折率について説明する。本実施例で作製した素子構造の断面図を図２（Ａ）に示す。また、素子構造の詳細を表１に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。【０３３３】
【化７】
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【０３３４】
【表１】
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【０３３５】
【表２】
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【０３３６】
【表３】
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【０３３７】＜屈折率の測定＞
比較発光素子１乃至比較発光素子４、発光素子５乃至発光素子８及び発光素子９乃至発光素子１２の正孔注入層１１１に用いた有機化合物と正孔注入層１１１の屈折率を測定した。屈折率はＪ．Ａ．Ｗｏｏｌａｍ社製回転補償子型多入射角高速分光エリプソメーター（Ｍ−２０００Ｕ）を用いて室温で測定した。測定サンプルは石英基板上に真空蒸着法にて作製した。ｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙ及びｎ  Ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙを測定し、ｎ  ａｖｅｒａｇｅを算出した。【０３３８】波長が５３２ｎｍの光における各膜の屈折率測定の結果を図１２に示す。図１２より比較発光素子１乃至比較発光素子４に用いたＤＢＴ３Ｐ−ＩＩが最も高い屈折率を有していることが分かった。発光素子５乃至発光素子８に用いたｄｍＣＢＰはｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙが１．７５以下である屈折率が低い有機化合物であることが分かった。また、発光素子９乃至発光素子１２に用いたＴＡＰＣはｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙが１．７０以下である非常に屈折率が低い有機化合物であることが分かった。【０３３９】また、正孔注入層１１１には正孔注入性が求められるため電子供与性材料を有することが好ましい。電子供与性材料として屈折率が高いＭｏＯ３を用いた各発光素子の正孔注入層１１１は、屈折率が高いと予想される。しかし、図１２より、各発光素子の正孔注入層１１１であるＭｏＯ３をそれぞれの有機化合物に加えた膜の屈折率は、それぞれの有機化合物の屈折率よりも若干上昇する程度であることが分かった。すなわち、正孔注入層１１１に屈折率の低い有機化合物を用いることで、電子供与性を有する材料に屈折率の高い材料を用いても屈折率が低い正孔注入層１１１が得られることが分かった。【０３４０】また、図１２より各発光素子の正孔注入層１１１はそれぞれの有機化合物の膜よりもｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙとｎ  Ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙの差が小さいことが分かった。すなわち電子受容性材料であるＭｏＯ３と有機化合物の混合膜は、有機化合物膜と比較し、異方性が低下することが分かった。【０３４１】＜発光素子の作製＞
≪比較発光素子１乃至比較発光素子４の作製≫
ガラス基板上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。なお、ＩＴＳＯ膜の波長が５３２ｎｍの光における屈折率（ｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙ）は２．０７である。【０３４２】  次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、１，３，５−トリ−（４−ジベンゾチオフェニル）−ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｘ１ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｘ１の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｘ１の値は表２に示す値である。【０３４３】  次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＣＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。【０３４４】  次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍと、ＰＣＣＰとＩｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３（ｆａｃ体：ｍｅｒ体＝３：２の混合物）を重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３）が０．５：０．５：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて発光層１３０（２）として、重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３）が０．８：０．２：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０（１）及び発光層１３０（２）において、Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３が燐光発光を呈するゲスト材料である。【０３４５】  次に、発光層１３０（２）上に、第１の電子輸送層１１８（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。続けて、第１の電子輸送層１１８（１）上に第２の電子輸送層１１８（２）として、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように、蒸着した。【０３４６】次に、第２の電子輸送層１１８（２）上に、電子注入層１１９として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。【０３４７】  次に、電子注入層１１９上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように形成した。【０３４８】  次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、比較発光素子１乃至比較発光素子４を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子１乃至比較発光素子４を得た。【０３４９】≪発光素子５乃至発光素子８の作製≫
発光素子５乃至発光素子８の作製工程は上記比較発光素子１乃至比較発光素子４の作製工程と正孔注入層１１１の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子１乃至比較発光素子４と同様に行った。【０３５０】  電極１０１上に正孔注入層１１１（１）として、ｄｍＣＢＰとＭｏＯ３と、を重量比（ｄｍＣＢＰ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さが３５ｎｍになるように共蒸着し、続いてＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｘ２ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｘ２の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｘ２の値は表３に示す値である。【０３５１】≪発光素子９乃至発光素子１２の作製≫
発光素子９乃至発光素子１２の作製工程は上記比較発光素子１乃至比較発光素子４の作製工程と正孔注入層１１１の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子１乃至比較発光素子４と同様に行った。【０３５２】  電極１０１上に正孔注入層１１１（１）として、ＴＡＰＣとＭｏＯ３と、を重量比（ＴＡＰＣ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さが３５ｎｍになるように共蒸着し、続いてＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｘ２ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｘ２の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｘ２の値は表３に示す値である。【０３５３】＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子１乃至比較発光素子４及び発光素子５乃至発光素子１２の特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には色彩輝度計（トプコン社製、ＢＭ−５Ａ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ−１１）を用いた。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。【０３５４】  作製した発光素子の中から、比較発光素子１、発光素子５、発光素子９の電流効率−輝度特性を図１３に示す。また、電流密度−電圧特性を図１４に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図１５に示す。なお、図１５に示す外部量子効率の値は視野角補正を行っていない、発光素子に対して正面方向から測定した際の外部量子効率である。また、正孔注入層１１１の有機化合物として、比較発光素子１はＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを、発光素子５はｄｍＣＢＰを、発光素子９はＴＡＰＣをそれぞれ用いた素子であり、正孔注入層１１１以外の部分は全て同じ素子構造である。【０３５５】図１４より、比較発光素子１、発光素子５、発光素子９は同等の電流密度−電圧特性を有していることが分かった。よって、正孔注入層１１１に屈折率が低い有機化合物を用いても、良好な正孔注入特性を有していることが分かった。【０３５６】また、図１３及び図１５より、比較発光素子１、発光素子５、発光素子９は１００ｃｄ／Ａを超える高い電流効率及び３０％を超える高い外部量子効率を有していることが分かった。また、屈折率が低い有機化合物であるｄｍＣＢＰとＴＡＰＣを正孔注入層１１１に用いた発光素子５、発光素子９は屈折率が高い材料であるＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを用いた比較発光素子１よりも高い効率を示した。【０３５７】また、比較発光素子１、発光素子５及び発光素子９に２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図１６に示す。図１６に示す通り、比較発光素子１、発光素子５、発光素子９の発光スペクトルは、５１５ｎｍ及び５５０ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１３０に含まれるゲスト材料である、Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３の発光に由来していることがわかった。【０３５８】  また、比較発光素子１乃至比較発光素子４及び発光素子５乃至発光素子１２の１０００ｃｄ／ｍ２付近における素子特性を表４に示す。表４に示す外部量子効率は視野角補正を行った後の外部量子効率を示す。【０３５９】
【表４】
2018211377.tif 000015
【０３６０】上記結果から、本実施例で作製した比較発光素子１乃至比較発光素子４及び発光素子５乃至発光素子１２は、正孔注入層１１１の構造に関わらず、良好な駆動電圧、発光効率を示していることが分かる。【０３６１】＜正孔注入層１１１の屈折率と外部量子効率の関係＞
図１７に表４に示した各素子の値を用いて、各正孔注入層１１１に用いた有機材料による、色度ｘと外部量子効率の関係を示す。図１７中、「ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ」の曲線のデータには比較発光素子１乃至比較発光素子４の値を、「ｄｍＣＢＰ」の曲線のデータには発光素子５乃至発光素子８の値を、「ＴＡＰＣ」の曲線のデータには発光素子９乃至発光素子１２の値を、それぞれ用いた。ここで、比較発光素子１乃至比較発光素子４及び発光素子５乃至発光素子１２において、正孔注入層１１１の膜厚が同一の場合でも、用いている有機化合物によって、屈折率が異なるため、各発光素子の発光領域から基板までの光路長が変化する。光路長が変化すると、外部量子効率も変化するため、正孔注入層１１１の屈折率と外部量子効率の関係を評価するとき、各発光素子で光路長を調整する必要があるが、発光素子作製によるＥＬ層膜厚の微調整は困難である。【０３６２】同じ発光材料を用いた発光素子において、各発光素子の発光領域から基板までの光路長が異なる場合、該発光素子から得られる発光スペクトル及び色度にも違いが生じる。一方、各発光素子から同一色度が得られている場合、各発光素子から取り出される発光スペクトルは同一であると考えられる。すなわち、各発光素子から同一の色度が得られている場合、各発光素子の発光領域から基板までの光路長は同一であると言える。よって、外部量子効率と色度ｘまたは色度ｙの関係を考えることで、正孔注入層１１１の屈折率と外部量子効率の関係を評価することができる。【０３６３】図１２より正孔注入層１１１に用いた有機化合物はＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ＞ｄｍＣＢＰ＞ＴＡＰＣの順で屈折率が高い。図１７より正孔注入層１１１に用いた有機化合物の屈折率が低い方ほど外部量子効率が高いことが分かった。これは、エバネッセントモードによる光の減衰が低減し、光取出し効率が向上したためである。【０３６４】以上、正孔注入層１１１に屈折率が低い有機化合物を用いることによって、正孔注入特性を維持しつつ、光取出し効率が良好な発光素子が得られることが分かった。【０３６５】＜正孔注入層１１１における電子供与性物質と電子受容性物質の体積比率と外部量子効率の関係＞
ここで、正孔注入層１１１における電子供与性物質に対する電子受容性物質（ＭｏＯ３）の体積比率（以下、ＭｏＯ３の体積比率と示す）と外部量子効率の関係を調査した。また、素子構造の詳細を表５に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の有機化合物については上述の化合物を参照すればよい。【０３６６】
【化８】
2018211377.tif 000016
【０３６７】
【表５】
2018211377.tif 000017
【０３６８】
【表６】
2018211377.tif 000018
【０３６９】≪発光素子１３乃至発光素子１８の作製≫
発光素子１３乃至発光素子１８の作製工程は上記比較発光素子１乃至比較発光素子４の作製工程と正孔注入層１１１と発光層１３０の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子１乃至比較発光素子４と同様に行った。【０３７０】電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩとＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が３−ｙ：ｙになるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｙの値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｙの値は表６に示す値である。また、表６に重量比をＭｏＯ３の体積比率に換算した結果も同時に示す。【０３７１】  次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍと、ＰＣＣＰとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３を重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３）が０．５：０．５：０．０７５になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて発光層１３０（２）として、重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３）が０．８：０．２：０．０７５になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０（１）及び発光層１３０（２）において、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３が燐光発光を呈するゲスト材料である。【０３７２】＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子１３乃至発光素子１８の輝度−外部量子効率特性を測定した。測定は上述の方法で行った。【０３７３】図１８に各素子の１００００ｃｄ／ｍ２付近における外部量子効率と正孔注入層１１１におけるＭｏＯ３の体積比率との関係を示す。図１８よりＭｏＯ３の体積比率が電子供与性物質に対して０より大きく０．３以下の領域では外部量子効率が２４％乃至２６％の高い効率を示しているが、０．３より大きい領域では効率が低下していることが分かる。これは、ＭｏＯ３の体積比率が０．３より大きい領域では屈折率の大きい電子受容性物質（ＭｏＯ３）の影響を受け、正孔注入層１１１の屈折率が大きくなっているため、光取出し効率が低下していることが示唆される。一方、ＭｏＯ３の体積比率が０より大きく０．３以下の領域では、屈折率の大きい電子受容性物質（ＭｏＯ３）の影響が小さく、屈折率が電子受容性物質（ＭｏＯ３）より小さい電子供与性物質が有する屈折率が、正孔注入層１１１の屈折率に対して強く影響しているため、光取出し効率が良好であることが示唆される。すなわち、正孔注入層１１１のＭｏＯ３の体積比率が０より大きく０．３以下の濃度で用いることによって、光取出し効率が良好な発光素子を作製することができる。
【実施例２】
【０３７４】本実施例では、本発明の一態様に係る電子デバイスとして、実施例１とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。また、正孔注入層１１１に用いた有機化合物の屈折率及び正孔注入層の屈折率について説明する。また、素子構造の詳細を表７に示す。使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の有機化合物については先の実施例１を参照すればよい。【０３７５】
【化９】
2018211377.tif 000019
【０３７６】
【表７】
2018211377.tif 000020
【０３７７】
【表８】
2018211377.tif 000021
【０３７８】
【表９】
2018211377.tif 000022
【０３７９】＜屈折率の測定＞
比較発光素子１９乃至比較発光素子２２、発光素子２３乃至発光素子２６及び発光素子２７乃至発光素子３０の正孔注入層１１１に用いた有機化合物の屈折率を測定した。屈折率の測定は実施例１と同様に行った。【０３８０】波長が５３２ｎｍの光における各膜の屈折率測定の結果を図１９に示す。図１９より比較発光素子１９乃至比較発光素子２２に用いたＤＢＴ３Ｐ−ＩＩが最も高い屈折率を有していることが分かった。発光素子２３乃至発光素子２６に用いた９−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ｍＣｚＦＬＰ）はｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙが１．７５以下である屈折率が低い有機化合物であることが分かった。また、発光素子２７乃至発光素子３０に用いた４，４’−［ビス（９−フェニルフルオレン−９−イル）］−トリフェニルアミン（略称：ＦＬＰ２Ａ）はｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙが１．７５以下である屈折率が低い有機化合物であることが分かった。【０３８１】また、実施例１の結果から、発光素子２３乃至発光素子３０の正孔注入層１１１である、ｍＣｚＦＬＰまたはＦＬＰ２ＡとＭｏＯ３の混合膜はそれぞれの有機化合物と同様の屈折率を有し、比較発光素子１９乃至比較発光素子２２の正孔注入層１１１であるＤＢＴ３Ｐ−ＩＩとＭｏＯ３の混合膜よりも屈折率が低いと予想される。【０３８２】＜発光素子の作製＞
≪比較発光素子１９乃至比較発光素子２２の作製≫
比較発光素子１９乃至比較発光素子２２の作製工程は上記比較発光素子１乃至比較発光素子４の作製工程と正孔注入層１１１と発光層１３０の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子１乃至比較発光素子４と同様に行った。【０３８３】電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｚ１ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｚ１の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｚ１の値は表８に示す値である。【０３８４】  次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍと、ＰＣＣＰとＩｒ（ｐｐｙ）３を重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）が０．５：０．５：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて発光層１３０（２）として、重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）が０．８：０．２：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０（１）及び発光層１３０（２）において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が燐光発光を呈するゲスト材料である。【０３８５】≪発光素子２３乃至発光素子２６の作製≫
発光素子２３乃至発光素子２６の作製工程は上記比較発光素子１９乃至比較発光素子２２の作製工程と正孔注入層１１１の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子１９乃至比較発光素子２２と同様に行った。【０３８６】電極１０１上に正孔注入層１１１（１）として、ｍＣｚＦＬＰとＭｏＯ３と、を重量比（ｍＣｚＦＬＰ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さが３５ｎｍになるように共蒸着し、続いてＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｚ２ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｚ２の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｚ２の値は表９に示す値である。【０３８７】≪発光素子２７乃至発光素子３０の作製≫
発光素子２７乃至発光素子３０の作製工程は上記比較発光素子１９乃至比較発光素子２２の作製工程と正孔注入層１１１の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子１９乃至比較発光素子２２と同様に行った。【０３８８】電極１０１上に正孔注入層１１１（１）として、ＦＬＰ２ＡとＭｏＯ３と、を重量比（ＦＬＰ２Ａ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さが３５ｎｍになるように共蒸着し、続いてＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｚ２ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｚ２の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｚ２の値は表９に示す値である。【０３８９】＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子１９乃至比較発光素子２２及び発光素子２３乃至発光素子３０の特性を測定した。測定は実施例１と同様に行った。【０３９０】  作製した発光素子の中から、比較発光素子１９、発光素子２３、発光素子２７の電流効率−輝度特性を図２０に示す。また、電流密度−電圧特性を図２１に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図２２に示す。なお、図２２に示す外部量子効率の値は視野角補正を行っていない、発光素子に対して正面方向から測定した際の外部量子効率である。また、正孔注入層１１１の有機化合物として、比較発光素子１９はＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを、発光素子２３はｍＣｚＦＬＰを、発光素子２７はＦＬＰ２Ａをそれぞれ用いた素子であり、正孔注入層１１１以外の部分は全て同じ素子構造である。【０３９１】図２１より、比較発光素子１９、発光素子２３、発光素子２７は同等の電流密度−電圧特性を有していることが分かった。よって、実施例１と同様に、正孔注入層１１１に屈折率が低い有機化合物を用いても、良好な正孔注入特性を有していることが分かった。【０３９２】また、図２０及び図２２より、比較発光素子１９、発光素子２３、発光素子２７は１００ｃｄ／Ａ前後の高い電流効率及び２５％を超える高い外部量子効率を有していることが分かった。また、屈折率が低い有機化合物であるｍＣｚＦＬＰとＦＬＰ２Ａを正孔注入層１１１に用いた発光素子２３、発光素子２７は屈折率が高い材料であるＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを用いた比較発光素子１９よりも高い効率を示した。【０３９３】また、比較発光素子１９、発光素子２３、発光素子２７に２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図２３に示す。図２３に示す通り、比較発光素子１９、発光素子２３、発光素子２７の発光スペクトルは、５１８ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１３０に含まれるゲスト材料である、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の発光に由来していることがわかった。【０３９４】  また、比較発光素子１９乃至比較発光素子２２及び発光素子２３乃至発光素子３０の１０００ｃｄ／ｍ２付近における素子特性を表１０に示す。【０３９５】
【表１０】
2018211377.tif 000023
【０３９６】上記結果から、本実施例で作製した比較発光素子１９乃至比較発光素子２２及び発光素子２３乃至発光素子３０は、正孔注入層１１１の構造に関わらず、良好な駆動電圧、発光効率を示していることが分かる。【０３９７】＜正孔注入層１１１の屈折率と外部量子効率の関係＞［０３９８］
図２４に表１０に示した各素子の値を用いて、各正孔注入層１１１に用いた有機材料による、色度ｘと外部量子効率の関係を示す。図２４中、「ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ」の曲線のデータには比較発光素子１９乃至比較発光素子２２の値を、「ｍＣｚＦＬＰ」の曲線のデータには発光素子２３乃至発光素子２６の値を、「ＦＬＰ２Ａ」の曲線のデータには発光素子２７乃至発光素子３０の値を、それぞれ用いた【０３９９】図１９より正孔注入層１１１に用いた有機化合物はＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ＞ｍＣｚＦＬＰ＞ＦＬＰ２Ａの順で屈折率が高い。図２４より実施例１と同様に正孔注入層１１１に用いた有機化合物の屈折率が低い方ほど外部量子効率が高いことが分かった。これは、エバネッセントモードによる光の減衰が低減し、光取出し効率が向上したためである。【０４００】以上、正孔注入層１１１に屈折率が低い有機化合物を用いることによって、正孔注入特性を維持しつつ、光取出し効率が良好な発光素子が得られることが分かった。
【実施例３】
【０４０１】本実施例では、本発明の一態様に係る電子デバイスの一種である発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。また、正孔注入層に用いた有機化合物の屈折率及び正孔注入層の屈折率について説明する。本実施例で作製した素子構造の断面図を図２（Ａ）に示す。また、素子構造の詳細を表１１乃至表１４に示す。また、使用した化合物の構造と略称は上述の実施の形態及び実施例を参酌すればよい。【０４０２】
【表１１】
2018211377.tif 000024
【０４０３】
【表１２】
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【０４０４】
【表１３】
2018211377.tif 000026
【０４０５】
【表１４】
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【０４０６】＜屈折率の測定＞
比較発光素子３１乃至比較発光素子３４、発光素子３５乃至発光素子３８、発光素子３９乃至発光素子４２、発光素子４３乃至発光素子４６、比較発光素子４７乃至比較発光素子５０の正孔注入層１１１に用いた有機化合物及び比較発光素子３１乃至比較発光素子３４、発光素子３５乃至発光素子３８、発光素子３９乃至発光素子４２、発光素子４３乃至発光素子４６及び比較発光素子４７乃至比較発光素子５０に用いた正孔注入層１１１の屈折率を測定した。屈折率の測定は実施例１に記載の方法と同様に行った。【０４０７】波長が５３２ｎｍの光における各膜の屈折率測定の結果を図２５に示す。図２５より比較発光素子３１乃至比較発光素子３４に用いたＤＢＴ３Ｐ−ＩＩが最も高い屈折率を有していることが分かった。発光素子３５乃至発光素子３８に用いたＣｚＣ、発光素子３９乃至発光素子４２に用いたＣｚＳｉ、発光素子４３乃至発光素子４６に用いたＦＡＴＰＡ、比較発光素子４７乃至比較発光素子５０に用いた１，４−ジ（トリフェニルシリル）ベンゼン（略称：ＵＧＨ−２）はｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙがいずれも１．７０以下である屈折率が非常に低い有機化合物であることが分かった。【０４０８】また、正孔注入層１１１には正孔注入性が求められるため電子供与性材料を有することが好ましい。電子供与性材料として屈折率が高いＭｏＯ３を用いた各発光素子の正孔注入層１１１は、屈折率が高いと予想される。しかし、図２５より、各発光素子の正孔注入層１１１であるＭｏＯ３をそれぞれの有機化合物に加えた膜の屈折率は、それぞれの有機化合物の屈折率よりも若干上昇する程度であることが分かった。すなわち、正孔注入層１１１に屈折率の低い電子供与性を有する材料を用いることで、該電子供与性を有する材料に屈折率の高い材料を混合しても屈折率が低い正孔注入層１１１が得られることが分かった。【０４０９】また、図２５より各発光素子の正孔注入層１１１はそれぞれの有機化合物の膜よりもｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙとｎ  Ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙの差が小さいことが分かった。すなわち電子供与性材料であるＭｏＯ３と有機化合物の混合膜は、有機化合物膜と比較し、異方性が低下することが分かった。【０４１０】また、発光素子３９乃至発光素子４２の正孔注入層１１１に用いた有機化合物であるＣｚＳｉ及び比較発光素子４７乃至比較発光素子５０の正孔注入層１１１に用いた有機化合物であるＵＧＨ−２とＭｏＯ３の混合膜はそれぞれの有機化合物と同様の屈折率を有し、比較発光素子１乃至比較発光素子４の正孔注入層１１１であるＤＢＴ３Ｐ−ＩＩとＭｏＯ３の混合膜よりも屈折率が低いと予想される。【０４１１】＜発光素子の作製＞
≪比較発光素子３１乃至比較発光素子３４の作製≫
ガラス基板上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。【０４１２】  次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、１，３，５−トリ−（４−ジベンゾチオフェニル）−ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｘ３ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｘ３の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｘ３の値は表１３に示す値である。【０４１３】  次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＣＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。【０４１４】  次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍと、ＰＣＣＰとＩｒ（ｐｐｙ）３を重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）が０．５：０．５：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて発光層１３０（２）として、重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）が０．８：０．２：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０（１）及び発光層１３０（２）において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が燐光発光を呈するゲスト材料である。【０４１５】  次に、発光層１３０（２）上に、第１の電子輸送層１１８（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。続けて、第１の電子輸送層１１８（１）上に第２の電子輸送層１１８（２）として、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように、蒸着した。【０４１６】次に、第２の電子輸送層１１８（２）上に、電子注入層１１９として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。【０４１７】  次に、電子注入層１１９上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように形成した。【０４１８】  次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、比較発光素子３１乃至比較発光素子３４を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子３１乃至比較発光素子３４を得た。【０４１９】≪発光素子３５乃至発光素子４６及び比較発光素子４７乃至比較発光素子５０の作製≫
発光素子３５乃至発光素子４６及び比較発光素子４７乃至比較発光素子５０の作製工程は上記比較発光素子３１乃至比較発光素子３４の作製工程と正孔注入層１１１の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子３１乃至比較発光素子３４と同様に行った。素子構造の詳細は表１１乃至表１４に示す通りであるため、作製方法の詳細は省略する。【０４２０】＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子３１乃至比較発光素子３４、発光素子３５乃至発光素子４６及び比較発光素子４７乃至比較発光素子５０の特性を測定した。測定は実施例１と同様に行った。【０４２１】  作製した発光素子の中から、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３及び比較発光素子４７の電流効率−輝度特性を図２６に示す。また、電流密度−電圧特性を図２７に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図２８に示す。なお、図２８に示す外部量子効率の値は視野角補正を行っていない、発光素子に対して正面方向から測定したときの外部量子効率である。また、正孔注入層１１１の有機化合物として、比較発光素子３１はＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを、発光素子３５はＣｚＣを、発光素子３９はＣｚＳｉ、発光素子４３はＦＡＴＰＡを、比較発光素子４７はＵＧＨ−２をそれぞれ用いた素子であり、正孔注入層１１１以外の部分は全て同じ素子構造である。【０４２２】図２６及び図２８より、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３及び比較発光素子４７は９０ｃｄ／Ａを超える高い電流効率及び２５％を超える高い外部量子効率を有していることが分かった。また、屈折率が低い有機化合物を正孔注入層１１１に用いた発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３及び比較発光素子４７は屈折率が高い材料であるＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを用いた比較発光素子３１よりも高い効率を示した。これは、正孔注入層１１１に屈折率が小さい有機化合物を用いることでエバネッセント波による光の減衰が抑制されていることが示唆される。【０４２３】また、図２７より、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９及び発光素子４３は同等の良好な電流密度−電圧特性を有していることが分かった。一方、比較発光素子４７は比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９及び発光素子４３と比較し電流密度−電圧特性が低下しており、正孔注入性が低いことが分かった。これは、ＵＧＨ−２が分子中に電子供与性基を有していないためである。よって、分子内に電子供与性基を有していると、屈折率が小さい材料を正孔注入層１１１に用いても、良好な正孔注入特性を有する正孔注入層１１１が作製できることが分かった。【０４２４】また、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３及び比較発光素子４７に２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図２９に示す。図２９に示す通り、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３及び比較発光素子４７の発光スペクトルは、５１８ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１３０に含まれるゲスト材料である、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の発光に由来していることがわかった。【０４２５】  また、比較発光素子３１乃至比較発光素子３４、発光素子３５乃至発光素子４６及び比較発光素子４７乃至比較発光素子５０の１０００ｃｄ／ｍ２付近における素子特性を表１５に示す。表１５に示す外部量子効率は視野角補正を行った後の外部量子効率を示す。【０４２６】
【表１５】
2018211377.tif 000028
【０４２７】上記結果から、本実施例で作製した比較発光素子３１乃至比較発光素子３４、発光素子３５乃至発光素子４６及び比較発光素子４７乃至比較発光素子５０は、正孔注入層１１１の構造に関わらず、良好な駆動電圧、発光効率を示していることが分かる。【０４２８】＜発光素子の信頼性＞
次に、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３及び比較発光素子４７の２ｍＡにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図３０に示す。図３０から、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３の信頼性は、比較発光素子４７と比較し信頼性が良好であることが分かった。特に発光素子４３の信頼性は良好であることが分かった。上述の通り、比較発光素子３１、発光素子３５、発光素子３９、発光素子４３の正孔注入層１１１に用いた有機化合物は分子内に電子供与性基を有しているため、比較発光素子４７に用いたＵＧＨ−２と比較し、正孔注入性が良好であるためであると考えられる。よって、正孔注入層１１１の正孔注入性が良好な方が発光素子の信頼性が良好であることが分かった。なお、図３０において、比較発光素子３１、発光素子３５及び発光素子３９の信頼性試験結果は重なっている。【０４２９】＜正孔注入層１１１の屈折率と外部量子効率の関係＞［０４３０］
図３１に表１５に示した各素子の値を用いて、各正孔注入層１１１に用いた有機材料による、色度ｘと外部量子効率の関係を示す。図３１中、「ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ」の曲線のデータには比較発光素子３１乃至比較発光素子３４の値を、「ＣｚＣ」の曲線のデータには発光素子３５乃至発光素子３８の値を、「ＣｚＳｉ」の曲線のデータには発光素子３９乃至発光素子４２の値を、「ＦＡＴＰＡ」の曲線のデータには発光素子４３乃至発光素子４６の値を、「ＵＧＨ−２」の曲線のデータには比較発光素子４７乃至比較発光素子５０の値をそれぞれ用いた。【０４３１】図２５より正孔注入層１１１に用いた有機化合物であるＤＢＴ３Ｐ−ＩＩは屈折率が１．８０を超える高い屈折率を有しているが、ＣｚＣ、ＣｚＳｉ、ＦＡＴＰＡ，ＵＧＨ−２は屈折率が１．７０以下の屈折率が低い有機化合物である。図３１よりＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを正孔注入層１１１に用いた発光素子よりも、正孔注入層１１１に屈折率が低い有機化合物を用いた発光素子の方が高い外部量子効率を有していることが分かった。これは、エバネッセントモードによる光の減衰が低減し、光取出し効率が向上したためである。【０４３２】以上、正孔注入層１１１にテトラアリールメタン骨格またはテトラアリールシラン骨格のどちらか一方及び、電子供与性基を有する有機化合物を用いることによって、正孔注入特性を維持しつつ、光取出し効率が良好かつ信頼性が良好な発光素子が得られることが分かった。
【実施例４】
【０４３３】本実施例では、本発明の一態様に係る電子デバイスの一種である発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。また、正孔注入層に用いた有機化合物の屈折率及び正孔注入層の屈折率について説明する。本実施例で作製した素子構造の断面図を図２（Ａ）に示す。また、素子構造の詳細を表１６及び表１７に示す。使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の有機化合物については先の実施例及び実施の形態を参照すればよい。なお、本実施例に示す発光素子は、正孔注入層１１１に金属酸化物を用いず、有機化合物のみで構成している。【０４３４】
【化１０】
2018211377.tif 000029
【０４３５】
【表１６】
2018211377.tif 000030
【０４３６】
【表１７】
2018211377.tif 000031
【０４３７】＜屈折率の測定＞
比較発光素子５１乃至比較発光素子５４、比較発光素子５５乃至比較発光素子５８、発光素子５９乃至発光素子６２、発光素子６３乃至発光素子６６の正孔注入層１１１の屈折率を測定した。屈折率の測定は実施例１に記載の方法と同様に行った。波長が６３３ｎｍの光における各膜の屈折率（ｎ  Ｏｒｄｉｎａｒｙ）の値を表１８に示す。【０４３８】
【表１８】
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【０４３９】表１８より比較発光素子５１乃至比較発光素子５４に用いた、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ナフタレン−２−イル−ベンジジン（略称：β−ＴＮＢ）とｐ−ｄｏｐａｎｔ（分析工房（株）より購入）の混合膜及び比較発光素子５５乃至比較発光素子５８に用いたＮＰＢとｐ−ｄｏｐａｎｔの混合膜は屈折率が１．７５よりも大きく、高い屈折率を有することが分かった。一方、発光素子５９乃至発光素子６２に用いたＢＰＡＦＬＰとｐ−ｄｏｐａｎｔの混合膜及び、発光素子６３乃至発光素子６６に用いたＴＡＰＣとｐ−ｄｏｐａｎｔの混合膜の屈折率は屈折率が１．７５よりも低く、低い屈折率を有することが分かった。【０４４０】＜発光素子の作製＞
≪比較発光素子５１乃至比較発光素子５４の作製≫
ガラス基板上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。【０４４１】  次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、β−ＴＮＢと、ｐ−ｄｏｐａｎｔと、を重量比（β−ＴＮＢ：ｐ−ｄｏｐａｎｔ）が１：０．０１になるように、且つ厚さが６０ｎｍとなるように共蒸着した。【０４４２】  次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＢＢｉＦを厚さがｚ１ｎｍになるように蒸着した。なお、ｚ１の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｚ１の値は表１７に示す値である。【０４４３】  次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．７：０．３：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて発光層１３０（２）として、重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．８：０．２：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０（１）及び発光層１３０（２）において、Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）が燐光発光を呈するゲスト材料である。【０４４４】  次に、発光層１３０（２）上に、第１の電子輸送層１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。続けて、第１の電子輸送層１１８（１）上に第２の電子輸送層１１８（２）として、２，９−ビス（ナフタレン−２−イル）−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）を膜厚２０ｎｍとなるように、蒸着した。【０４４５】次に、第２の電子輸送層１１８（２）上に、電子注入層１１９として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。【０４４６】  次に、電子注入層１１９上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように形成した。【０４４７】  次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、比較発光素子５１乃至比較発光素子５４を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子５１乃至比較発光素子５４を得た。【０４４８】≪比較発光素子５５乃至比較発光素子５８及び発光素子５９乃至発光素子６６の作製≫
比較発光素子５５乃至比較発光素子５８及び発光素子５９乃至発光素子６６の作製工程は上記比較発光素子５１乃至比較発光素子５４の作製工程と正孔注入層１１１の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子５１乃至比較発光素子５４と同様に行った。素子構造の詳細は表１６及び表１７に示す通りであるため、作製方法の詳細は省略する。【０４４９】＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子５１乃至比較発光素子５８及び発光素子５９乃至発光素子６６の特性を測定した。測定は実施例１と同様に行った。１０００ｃｄ／ｍ２付近における各素子の特性を表１９に示す。表１９に示す外部量子効率は視野角補正を行う前の外部量子効率を示す。【０４５０】
【表１９】
2018211377.tif 000033
【０４５１】上記結果から、本実施例で作製した比較発光素子５１乃至比較発光素子５８及び発光素子５９乃至発光素子６６は、正孔注入層１１１の構造に関わらず、良好な駆動電圧、発光効率を示していることが分かる。【０４５２】＜正孔注入層１１１の屈折率と外部量子効率の関係＞
図３２に表１９に示した各素子の値を用いて、各正孔注入層１１１に用いた有機材料による、色度ｙと外部量子効率の関係を示す。図３２中、「β−ＴＮＢ」の曲線のデータには比較発光素子５１乃至比較発光素子５４の値を、「ＮＰＢ」の曲線のデータには比較発光素子５５乃至比較発光素子５８の値を、「ＢＰＡＦＬＰ」の曲線のデータには発光素子５９乃至発光素子６２の値を、「ＴＡＰＣ」の曲線のデータには発光素子６３乃至発光素子６６の値をそれぞれ用いた。【０４５３】表１８よりβ−ＴＮＢ及びＮＰＢを正孔注入層１１１に用いた場合、正孔注入層１１１の屈折率は１．７５を超える高い屈折率であるが、ＢＰＡＦＬＰ及びＴＡＰＣを用いた場合は、正孔注入層１１１の屈折率は１．７５以下の低い屈折率である。図３２より、例えばｙ色度０．４３５付近の各発光素子の外部量子効率を比較すると、屈折率が低い正孔注入層１１１を有する発光素子の方が、高い外部量子効率を有していることが分かった。よって同一色度において、屈折率が低い正孔注入層１１１を有する発光素子の方が良好な発光効率を有していることが分かった。これは、エバネッセントモードによる光の減衰が低減し、光取出し効率が向上したためである。【０４５４】（参考例１）
本参考例では、実施例１で用いた、Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３の合成方法について説明する。【０４５５】＜ステップ１；４−アミノ−３，５−ジイソブチルベンゾニトリルの合成＞
４−アミノ−３，５−ジクロロベンゾニトリル５２ｇ（２８０ｍｍｏｌ）、イソブチルボロン酸１２５ｇ（１２２６ｍｍｏｌ）、リン酸三カリウム２６０ｇ（１２２６ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（Ｓ−ｐｈｏｓ）５．４ｇ（１３．１ｍｍｏｌ）、トルエン１５００ｍＬを３０００ｍＬ三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換し、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）４．８ｇ（５．２ｍｍｏｌ）を加え、窒素気流下、１３０℃で１２時間攪拌した。得られた反応溶液にトルエンを加えて、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）／フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）／酸化アルミニウムの順に積層したろ過補助剤を通して吸引ろ過した。得られたろ液を濃縮し、油状物を得た。得られた油状物をシリカカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、トルエンを用いた。得られたフラクションを濃縮して、黄色油状物を６１ｇ、収率９５％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により得られた黄色油状物が４−アミノ−３，５−ジイソブチルベンゾニトリルであることを確認した。ステップ１の合成スキームを下記式（ａ−１）に示す。【０４５６】
【化１１】
2018211377.tif 000034
【０４５７】＜ステップ２；４−［Ｎ−（２−ニトロフェニル）アミノ］−３，５−ジイソブチルベンゾニトリルの合成＞
ステップ１で合成した４−アミノ−３，５−ジイソブチルベンゾニトリル３０ｇ（１３１ｍｍｏｌ）、炭酸セシウム８６ｇ（２６３ｍｍｏｌ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）３８０ｍＬ、２−フルオロニトロベンゼン１９ｇ（１３１ｍｍｏｌ）を１０００ｍＬ三口フラスコに入れ、窒素気流下、１２０℃で２０時間攪拌した。所定時間経過後の反応溶液を、クロロホルムによる抽出を行い粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン：酢酸エチル＝７：１を用いた。得られたフラクションを濃縮して、橙色固体を得た。得られた固体にヘキサンを加えて吸引ろ過し、黄色固体を１６ｇ、収率３５％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により得られた黄色固体が４−［Ｎ−（２−ニトロフェニル）アミノ］−３，５−ジイソブチルベンゾニトリルであることを確認した。ステップ２の合成スキームを下記式（ａ−２）に示す。【０４５８】
【化１２】
2018211377.tif 000035
【０４５９】＜ステップ３；４−［Ｎ−（２−アミノフェニル）アミノ］−３，５−ジイソブチルベンゾニトリルの合成＞
ステップ２で合成した４−［Ｎ−（２−ニトロフェニル）アミノ］−３，５−ジイソブチルベンゾニトリル２１ｇ（６０．０ｍｍｏｌ）、水１１ｍＬ（０．６ｍｏｌ）、エタノール７８０ｍＬを２０００ｍＬ三口フラスコに入れ、撹拌した。この混合物に塩化スズ（ＩＩ）５７ｇ（０．３ｍｏｌ）を加え、窒素気流下、８０℃で７．５時間撹拌した。所定時間経過後、この混合物を２Ｍ水酸化ナトリウム水溶液４００ｍＬに注ぎ、１６時間室温で撹拌した。析出した沈殿物を吸引ろ過することで除去し、さらにクロロホルムで洗浄し、ろ液を得た。得られたろ液をクロロホルムによる抽出を行った。その後、抽出した溶液を濃縮して白色固体を２０ｇ、収率１００％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により得られた白色固体が４−［Ｎ−（２−アミノフェニル）アミノ］−３，５−ジイソブチルベンゾニトリルであることを確認した。ステップ３の合成スキームを下記式（ａ−３）に示す。【０４６０】
【化１３】
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【０４６１】＜ステップ４；１−（４−シアノ−２，６−ジイソブチルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：Ｈｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）の合成＞
ステップ３で合成した４−［Ｎ−（２−アミノフェニル）アミノ］−３，５−ジイソブチルベンゾニトリル２０ｇ（６０．０ｍｍｏｌ）、アセトニトリル２００ｍＬ、ベンズアルデヒド６．４ｇ（６０．０ｍｍｏｌ）を１０００ｍＬナスフラスコに入れ、１００℃で１時間攪拌した。この混合物に塩化鉄（ＩＩＩ）１００ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を加え、１００℃で２４時間攪拌した。所定時間経過後の反応溶液を、クロロホルムによる抽出を行い、油状物を得た。得られた油状物にトルエンを加えて、セライト／フロリジール／酸化アルミニウムの順に積層したろ過補助剤を通して吸引ろ過した。得られたろ液を濃縮し、油状物を得た。得られた油状物をシリカカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、トルエンを用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。この固体を酢酸エチル／ヘキサンで再結晶したところ、目的物である白色固体を４．３ｇ、収率１８％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により得られた白色固体が１−（４−シアノ−２，６−ジイソブチルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：Ｈｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）であることを確認した。ステップ４の合成スキームを下記式（ａ−４）に示す。【０４６２】
【化１４】
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【０４６３】＜ステップ５；トリス｛２−［１−（４−シアノ−２，６−ジイソブチルフェニル）−１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３）の合成＞
ステップ４で合成した１−（４−シアノ−２，６−ジイソブチルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：Ｈｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）１．８ｇ（４．４ｍｍｏｌ）、トリス（アセチルアセトナト）イリジウム（ＩＩＩ）０．４３ｇ（０．８８ｍｍｏｌ）を、三方コックを付けた反応容器に入れ、２５０℃にて３９時間加熱した。得られた反応混合物にトルエンを加え、不溶物を取り除いた。得られたろ液を濃縮し、固体を得た。得られた固体をシリカカラムクロマトグラフィー（中性シリカ）により精製した。展開溶媒には、トルエンを用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。得られた固体を酢酸エチル／ヘキサンで再結晶し、黄色固体を０．２６ｇ、収率２１％で得た。合成スキームを下記式（ａ−５）に示す。【０４６４】
【化１５】
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【０４６５】上記で得られた黄色固体のプロトン（１Ｈ）を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。測定結果から、本参考例において、Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）３（ｆａｃ体とｍｅｒ体の混合物）が得られたことがわかった。なお、１Ｈ−ＮＭＲから、ｆａｃ体および、ｍｅｒ体の異性体混合物であることを確認した。異性体比はｆａｃ体：ｍｅｒ体＝３：２の割合であることがわかった。
【符号の説明】
【０４６６】１０：基板、１１：電極、１２：電極、１５：基板、２０：有機半導体層、３０：キャリア輸送層、４０：機能層、５０：電子デバイス、１００：ＥＬ層、１０１：電極、１０２：電極、１０６：発光ユニット、１０８：発光ユニット、１１０：発光ユニット、１１１：正孔注入層、１１２：正孔輸送層、１１３：電子輸送層、１１４：電子注入層、１１５：電荷発生層、１１６：正孔注入層、１１７：正孔輸送層、１１８：電子輸送層、１１９：電子注入層、１２０：発光層、１２１：ゲスト材料、１２２：ホスト材料、１３０：発光層、１３１：ゲスト材料、１３１＿１：有機化合物、１３１＿２：有機化合物、１３２：ホスト材料、１３４：発光領域、１４０：発光層、１４１：ゲスト材料、１４２：ホスト材料、１４２＿１：有機化合物、１４２＿２：有機化合物、１５０：発光素子、１７０：発光層、２００：基板、２５０：発光素子、２５２：発光素子、６０１：ソース側駆動回路、６０２：画素部、６０３：ゲート側駆動回路、６０４：封止基板、６０５：シール材、６０７：空間、６０８：配線、６１０：素子基板、６１１：スイッチング用ＴＦＴ、６１２：電流制御用ＴＦＴ、６１３：電極、６１４：絶縁物、６１６：ＥＬ層、６１７：電極、６１８：発光素子、６２３：ｎチャネル型ＴＦＴ、６２４：ｐチャネル型ＴＦＴ、９００：携帯情報端末、９０１：筐体、９０２：筐体、９０３：表示部、９０５：ヒンジ部、９１０：携帯情報端末、９１１：筐体、９１２：表示部、９１３：操作ボタン、９１４：外部接続ポート、９１５：スピーカ、９１６：マイク、９１７：カメラ、９２０：カメラ、９２１：筐体、９２２：表示部、９２３：操作ボタン、９２４：シャッターボタン、９２６：レンズ、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：層間絶縁膜、１０２１：層間絶縁膜、１０２２：電極、１０２４Ｂ：電極、１０２４Ｇ：電極、１０２４Ｒ：電極、１０２４Ｗ：電極、１０２５Ｂ：下部電極、１０２５Ｇ：下部電極、１０２５Ｒ：下部電極、１０２５Ｗ：下部電極、１０２６：隔壁、１０２８：ＥＬ層、１０２９：電極、１０３１：封止基板、１０３２：シール材、１０３３：基材、１０３４Ｂ：着色層、１０３４Ｇ：着色層、１０３４Ｒ：着色層、１０３６：オーバーコート層、１０３７：層間絶縁膜、１０４０：画素部、１０４１：駆動回路部、１０４２：周辺部、３０５４：表示部、３５００：多機能端末、３５０２：筐体、３５０４：表示部、３５０６：カメラ、３５０８：照明、３６００：ライト、３６０２：筐体、３６０８：照明、３６１０：スピーカ、８５０１：照明装置、８５０２：照明装置、８５０３：照明装置、８５０４：照明装置、９０００：筐体、９００１：表示部、９００３：スピーカ、９００５：操作キー、９００６：接続端子、９００７：センサ、９００８：マイクロフォン、９０５５：ヒンジ、９２００：携帯情報端末、９２０１：携帯情報端末、９２０２：携帯情報端末
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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