(57)【要約】【課題】長時間の駆動に対して良好な特性が維持できる、信頼性の高い発光素子を提供する。また、上記発光素子を適用した長寿命な発光装置を提供する。さらに、長寿命な電子機器および照明装置を提供する。【解決手段】一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子において、ＥＬ層が有する発光層の構造を従来と異なる積層構造とすることにより、発光素子の駆動により経時的にキャリアバランスの変化が生じる場合や、それに伴う発光領域のシフトが生じる場合であっても長時間の駆動に対して良好な特性を維持することができる発光素子である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記第１の発光層と前記第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ前記第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記発光性材料は、前記第１の発光層および前記第３の発光層において同一の材料を用い、かつ前記第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記正孔輸送性材料および前記電子輸送性材料は、前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層においていずれも同一の材料を用い、かつ前記第１の発光層と前記第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ前記第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記正孔輸送性材料および前記電子輸送性材料は、前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層においていずれも同一の材料を用い、前記発光性材料は、前記第１の発光層および前記第３の発光層において同一の材料を用い、かつ前記第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記発光層における前記正孔輸送性材料および前記電子輸送性材料は、エキサイプレックスを形成する組み合わせであり、
前記第１の発光層と前記第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ前記第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記発光層における前記正孔輸送性材料および前記電子輸送性材料は、エキサイプレックスを形成する組み合わせであり、
前記発光性材料は、前記第１の発光層および前記第３の発光層において同一の材料を用い、かつ前記第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、
前記正孔輸送性材料および前記電子輸送性材料は、前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層においていずれも同一の材料を用いることを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記発光性材料は、燐光を発する物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項９】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記第１の発光層および前記第３の発光層における前記電子輸送性材料に対する前記正孔輸送性材料の重量比率は、５０％以下であり、かつ前記第２の発光層における前記電子輸送性材料に対する前記正孔輸送性材料の重量比率は、前記第１の発光層および前記第３の発光層における前記電子輸送性材料に対する前記正孔輸送性材料の重量比率以下であり、
前記第１の発光層と前記第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ前記第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記第１の発光層および前記第３の発光層における前記電子輸送性材料に対する前記正孔輸送性材料の重量比率は、５０％以下であり、かつ前記第２の発光層における前記電子輸送性材料に対する前記正孔輸送性材料の重量比率は、前記第１の発光層および前記第３の発光層における前記電子輸送性材料に対する前記正孔輸送性材料の重量比率以下であり、
前記発光性材料は、前記第１の発光層および前記第３の発光層において同一の材料を用い、かつ前記第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子。
【請求項１１】
一対の電極間に複数のＥＬ層を有し、
隣り合う前記ＥＬ層の間には、電荷発生層をそれぞれ有し、
前記ＥＬ層は少なくとも発光層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記第１の発光層と前記第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ前記第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
一対の電極間に複数のＥＬ層を有し、
隣り合う前記ＥＬ層の間には、電荷発生層をそれぞれ有し、
前記ＥＬ層は少なくとも発光層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記発光性材料は、前記第１の発光層および前記第３の発光層において同一の材料を用い、かつ前記第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２において、
前記複数のＥＬ層のうちの少なくとも一は、異なる発光色を示すことを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
反射電極および半透過・半反射電極の間にＥＬ層を含む発光素子であって、
前記ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記発光素子は、前記第１の発光層と前記第３の発光層からの発光が得られる第１の発光素子と、前記第２の発光層からの発光が得られる第２の発光素子を少なくとも有し、前記第１の発光素子から得られる発光は、前記第２の発光素子から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
反射電極および半透過・半反射電極の間にＥＬ層を含む発光素子であって、
前記ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、前記発光性材料は、前記第１の発光層および前記第３の発光層において同一の材料を用い、かつ前記第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用い、
前記発光素子は、前記第１の発光層と前記第３の発光層からの発光が得られる第１の発光素子と、前記第２の発光層からの発光が得られる第２の発光素子を少なくとも有することを特徴とする発光装置。
【請求項１６】
一対の電極間にＥＬ層を含む発光素子であって、
前記ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、
前記第１の発光層と前記第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ前記第２の発光層から得られる発光よりも短波長であり、
前記発光素子は、第１のカラーフィルタを介して第１の発光が得られる第１の発光素子と、第２のカラーフィルタを介して第２の発光が得られる第２の発光素子と、を少なくとも有することを特徴とする発光装置。
【請求項１７】
一対の電極間にＥＬ層を含む発光素子であって、
前記ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、
前記発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、前記発光性材料は、前記第１の発光層および前記第３の発光層において同一の材料を用い、かつ前記第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用い、
前記発光素子は、第１のカラーフィルタを介して第１の発光が得られる第１の発光素子と、第２のカラーフィルタを介して第２の発光が得られる第２の発光素子と、を少なくとも有することを特徴とする発光装置。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７において、
前記発光素子の一方の電極は、反射電極上に透明導電膜を積層してなり、
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子は、それぞれ前記透明導電膜の膜厚が異なることを特徴とする発光装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の発光素子を用いた発光装置。
【請求項２０】
請求項１４乃至請求項１９のいずれか一に記載の発光装置を用いた電子機器。
【請求項２１】
請求項１４乃至請求項１９のいずれか一に記載の発光装置を用いた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、電界を加えることにより発光が得られる有機化合物を一対の電極間に挟んでなる発光素子、また、このような発光素子を有する発光装置、電子機器、及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する、有機化合物を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
【０００３】
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光体を含むＥＬ層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
【０００４】
この様な発光素子に関しては、その素子特性を向上させる為に、素子構造の改良や材料開発等が盛んに行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８２６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光素子の開発において、その信頼性は、発光素子を評価する上で重要視される項目の一つである。初期段階での特性が良好であったとしても、長時間の駆動に耐えられず、素子としての寿命が短い場合には、その利用価値が低く、製品化に結びつけることが困難となる。従って、初期段階での良好な特性を維持しつつ、できるだけ長時間の駆動に耐えうる発光素子の開発が望まれる。
【０００７】
そこで、本発明の一態様では、長時間の駆動に対して良好な特性が維持できる、信頼性の高い発光素子を提供する。また、本発明の一態様は、上記発光素子を適用した長寿命な発光装置を提供する。さらに、本発明の一態様は、長寿命な電子機器および照明装置を提供する。または、本発明の一態様では、新規な発光素子、新規な発光装置などを提供する。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。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。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら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】
【０００８】
本発明の一態様は、一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子において、ＥＬ層が有する発光層の構造を従来と異なる積層構造とすることにより、発光素子の駆動により経時的にキャリアバランスの変化が生じる場合や、それに伴う発光領域のシフトが生じる場合であっても長時間の駆動に対して良好な特性を維持することができる発光素子である。
【０００９】
具体的には、発光素子のＥＬ層が有する発光層が積層構造を有し、それぞれの発光層が異なる発光性材料を含む場合において、短波長の発光を示す発光性材料が含まれる方の発光層と同じ構成でなる発光層を新たにもう１層設け、長波長の発光を示す発光性材料が含まれる発光層を、短波長の発光を示す発光性材料が含まれる２つの発光層で挟む構造とすることにより、積層された各発光層や発光層間でキャリアバランスの変化による発光領域のシフトが生じた場合であっても、別の発光層でその変化を補うことが可能となり、発光層全体での安定な状態を維持できるため、長時間駆動に対して良好な特性が維持できる発光素子を実現することができる。
【００１０】
従って、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、第１の発光層と第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子である。
【００１１】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、発光性材料は、第１の発光層および第３の発光層において同一の材料を用い、かつ第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、正孔輸送性材料および電子輸送性材料は、第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層においていずれも同一の材料を用い、かつ第１の発光層と第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子である。
【００１３】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、正孔輸送性材料および電子輸送性材料は、第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層においていずれも同一の材料を用い、発光性材料は、第１の発光層および第３の発光層において同一の材料を用い、かつ第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子である。
【００１４】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、発光層における正孔輸送性材料および電子輸送性材料は、エキサイプレックスを形成する組み合わせであり、第１の発光層と第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子である。
【００１５】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、発光層における正孔輸送性材料および電子輸送性材料は、エキサイプレックスを形成する組み合わせであり、発光性材料は、第１の発光層および第３の発光層において同一の材料を用い、かつ第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子である。
【００１６】
また、本発明の一態様は、発光層に正孔輸送性材料および電子輸送性材料を含む上記各構成において、正孔輸送性材料および電子輸送性材料は、第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層においていずれも同一の材料を用いることを特徴とする発光素子である。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記各構成において、発光層に含まれる発光性材料が燐光を発する物質であることを特徴とする発光素子である。
【００１８】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、第１の発光層および第３の発光層における電子輸送性材料に対する正孔輸送性材料の重量比率は、５０％以下であり、かつ第２の発光層における電子輸送性材料に対する正孔輸送性材料の重量比率は、第１の発光層および第３の発光層における電子輸送性材料に対する正孔輸送性材料の重量比率以下であり、第１の発光層と第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子である。
【００１９】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を含むＥＬ層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、第１の発光層および第３の発光層における電子輸送性材料に対する正孔輸送性材料の重量比率は、５０％以下であり、かつ第２の発光層における電子輸送性材料に対する正孔輸送性材料の重量比率は、第１の発光層および第３の発光層における電子輸送性材料に対する正孔輸送性材料の重量比率以下であり、発光性材料は、第１の発光層および第３の発光層において同一の材料を用い、かつ第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子である。
【００２０】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に複数のＥＬ層を有し、隣り合うＥＬ層の間には、電荷発生層をそれぞれ有し、ＥＬ層は少なくとも発光層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、第１の発光層と第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ第２の発光層から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光素子である。
【００２１】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に複数のＥＬ層を有し、隣り合うＥＬ層の間には、電荷発生層をそれぞれ有し、ＥＬ層は少なくとも発光層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、発光性材料は、第１の発光層および第３の発光層において同一の材料を用い、かつ第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用いることを特徴とする発光素子である。
【００２２】
また、本発明の一態様は、上記一対の電極間に複数のＥＬ層を有する各構成において、複数のＥＬ層のうちの少なくとも一は、異なる発光色を示すことを特徴とする発光素子である。
【００２３】
また、本発明の一態様は、反射電極および半透過・半反射電極の間にＥＬ層を含む発光素子であって、ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、発光素子は、第１の発光層と第３の発光層からの発光が得られる第１の発光素子と、第２の発光層からの発光が得られる第２の発光素子を少なくとも有し、第１の発光素子から得られる発光は、第２の発光素子から得られる発光よりも短波長であることを特徴とする発光装置である。
【００２４】
また、本発明の一態様は、反射電極および半透過・半反射電極の間にＥＬ層を含む発光素子であって、ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、発光性材料は、第１の発光層および第３の発光層において同一の材料を用い、かつ第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用い、発光素子は、第１の発光層と第３の発光層からの発光が得られる第１の発光素子と、第２の発光層からの発光が得られる第２発光素子を少なくとも有することを特徴とする発光装置である。
【００２５】
また、本発明の一態様は、一対の電極間にＥＬ層を含む発光素子であって、ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、第１の発光層と第３の発光層から得られる発光は、発光色が同じであり、かつ第２の発光層から得られる発光よりも短波長であり、発光素子は、第１のカラーフィルタを介して第１の発光が得られる第１の発光素子と、第２のカラーフィルタを介して第２の発光が得られる第２発光素子と、を少なくとも有することを特徴とする発光装置である。
【００２６】
また、本発明の一態様は、一対の電極間にＥＬ層を含む発光素子であって、ＥＬ層は、少なくとも発光層を有し、発光層は、発光性材料、正孔輸送性材料、および電子輸送性材料を含み、かつ陽極側から第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層からなる積層構造を有し、発光性材料は、第１の発光層および第３の発光層において同一の材料を用い、かつ第２の発光層に用いるものより発光ピークが短波長である材料を用い、発光素子は、第１のカラーフィルタを介して第１の発光が得られる第１の発光素子と、第２のカラーフィルタを介して第２の発光が得られる第２発光素子と、を少なくとも有することを特徴とする発光装置である。
【００２７】
また、本発明の一態様は、上記複数の発光素子を有する各構成において、発光素子の一方の電極は、反射電極上に透明導電膜を積層してなり、第１の発光素子および第２の発光素子は、それぞれ透明導電膜の膜厚が異なることを特徴とする発光装置である。
【００２８】
また、本発明の一態様は、上記各構成を有する発光素子を用いた発光装置である。
【００２９】
また、本発明の一態様は、発光素子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および照明装置も範疇に含めるものである。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、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールは、発光装置を含む場合がある。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一態様により、長時間の駆動に対して良好な特性が維持できる、信頼性の高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様は、上記発光素子を適用した長寿命な発光装置を提供することができる。さらに、本発明の一態様は、長寿命な電子機器および照明装置を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な発光素子、新規な発光装置などを提供することができる。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。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、自ずと明らかとなるものであり、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】
【００３１】
【図１】本発明の一態様である発光素子の構造について説明する図。
【図２】発光素子の構造について説明する図。
【図３】発光素子の構造について説明する図。
【図４】発光装置について説明する図。
【図５】電子機器について説明する図。
【図６】照明装置について説明する図。
【図７】発光素子１および比較発光素子２の構造について説明する図。
【図８】発光素子１および比較発光素子２の輝度−電流効率特性を説明する図。
【図９】発光素子１および比較発光素子２の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図１０】発光素子１および比較発光素子２の電圧−輝度特性を示す図。
【図１１】発光素子１および比較発光素子２の発光スペクトルを示す図。
【図１２】発光素子１および比較発光素子２の信頼性を示す図。
【図１３】発光素子１および比較発光素子２の発光スペクトルの変化を示す図。
【図１４】発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の構造について説明する図。
【図１５】発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１６】発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の電圧−輝度特性を示す図。
【図１７】発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の発光スペクトルを示す図。
【図１８】発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の信頼性を示す図。
【図１９】アクティブマトリクス型３．４インチディスプレイの時間−色度特性を示す図。
【図２０】発光素子３のＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。
【図２１】発光素子５のＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。
【図２２】発光素子３のＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。
【図２３】発光素子５のＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。
【図２４】発光素子３のＴｏＦ−ＳＩＭＳの測定結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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るものではない。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について説明する。
【００３４】
本発明の一態様である発光素子は、一対の電極間に発光層を含むＥＬ層を挟んで形成されており、発光層は、第１の発光性材料（ゲスト材料ともいう）、電子輸送性材料（ホスト材料ともいう）および正孔輸送性材料（アシスト材料ともいう）を少なくとも有する第１の発光層と、第２の発光性材料、電子輸送性材料および正孔輸送性材料を少なくとも有する第２の発光層と、第１の発光性材料、電子輸送性材料および正孔輸送性材料を少なくとも有する第３の発光層との積層構造を有する。
【００３５】
以下、本発明の一態様である発光素子の素子構造について、図１により説明する。
【００３６】
図１に示す発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光層１０６を含むＥＬ層１０３が挟まれており、ＥＬ層１０３は、陽極１０１側から正孔（ホール）注入層１０４、正孔（ホール）輸送層１０５、発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）、電子輸送層１０７、電子注入層１０８等が順次積層された構造を有する。
【００３７】
なお、発光層１０６は、複数の発光層（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）が積層された積層構造を有し、図１に示すように、第１の発光性材料１０９ａ、電子輸送性材料１１０および正孔輸送性材料１１１を少なくとも有する第１の発光層１０６ａ、第２の発光性材料１０９ｂ、電子輸送性材料１１０および正孔輸送性材料１１１を少なくとも有する第２の発光層１０６ｂ、第１の発光性材料１０９ａ、電子輸送性材料１１０および正孔輸送性材料１１１を少なくとも有する第３の発光層１０６ｃが、陽極１０１側から順次積層された構造を有する。
【００３８】
また、発光層１０６に含まれる発光性材料（第１の発光性材料１０９ａ、第２の発光性材料１０９ｂ）については、第１の発光層１０６ａと第３の発光層１０６ｃに第１の発光性材料１０９ａを用い、第２の発光層１０６ｂに第２の発光性材料１０９ｂを用いる。なお、第２の発光性材料１０９ｂは、第１の発光性材料１０９ａよりも発光ピークが長波長であることとする。
【００３９】
また、発光層１０６に含まれる電子輸送性材料１１０としては、主として１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する有機化合物を用い、正孔輸送性材料１１１としては、主として１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する有機化合物を用いることとする。
【００４０】
また、発光層１０６において、発光性材料を、電子輸送性材料１１０及び正孔輸送性材料１１１に分散させた構成とすることにより、発光層１０６における結晶化を抑制することができる。また、発光性材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、発光素子の発光効率を高くすることができる。
【００４１】
なお、積層された各発光層（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）において、電子輸送性材料１１０および正孔輸送性材料１１１は、いずれの層にも同一の材料を用いることが好ましいが、発光層としての機能を失わない範囲であれば、異なる材料を用いることもできる。
【００４２】
また、電子輸送性材料１１０（又は正孔輸送性材料１１１）の三重項励起エネルギーの準位（Ｔ１準位）は、発光性材料（１０９ａ、１０９ｂ）のＴ１準位よりも高いことが好ましい。電子輸送性材料１１０（又は正孔輸送性材料１１１）のＴ１準位が発光性材料（１０９ａ、１０９ｂ）のＴ１準位よりも低いと、発光に寄与する発光性材料（１０９ａ、１０９ｂ）の三重項励起エネルギーを電子輸送性材料１１０（又は正孔輸送性材料１１１）が消光（クエンチ）してしまい、発光効率の低下を招くためである。
【００４３】
また、積層された各発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）のいずれか、または全てにおいて、電子輸送性材料１１０と正孔輸送性材料１１１は、励起錯体（ｅｘｃｉｐｌｅｘ：エキサイプレックスとも言う）を形成する組み合わせであると好ましい。この場合、形成された励起錯体の発光波長は、電子輸送性材料１１０と正孔輸送性材料１１１のそれぞれの発光波長（蛍光波長）に比べて、長波長側に存在することから、電子輸送性材料１１０の蛍光スペクトルや正孔輸送性材料１１１の蛍光スペクトルを、より長波長側に位置する発光スペクトルに変換することができ、発光効率をより高めることができるためである。
【００４４】
なお、図１に示した本発明の一態様である発光素子は、ＥＬ層に含まれる発光層が３層積層されており、長波長の発光を示す発光性材料が含まれる発光層を、短波長の発光を示す発光性材料が含まれる２つの発光層で挟む構造であることを特徴とする。このような構造とすることにより、発光素子を駆動させた際、経時的に発光層内におけるキャリアバランスが変動し、発光領域が２層目の発光層（図１に示す１０６ｂ）側にシフトした場合であっても、３層目の発光層（図１に示す１０６ｃ）を設けることによって３層目の発光層を発光させることができるので、発光素子を駆動させた際、初期段階における第１の発光層での劣化や、第２の発光層における輝度上昇を抑制することができる。すなわち、発光層全体での特性の低下を抑制することができるため、長時間駆動に対して良好な特性が維持できるものと考えられる。
【００４５】
次に、上記の発光素子を作製する上での具体例について説明する。
【００４６】
第１の電極（陽極）１０１および第２の電極（陰極）１０２には、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）の他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、マグネシウム（Ｍｇ）、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第１の電極（陽極）１０１および第２の電極（陰極）１０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。
【００４７】
正孔注入層１０４は、正孔輸送性の高い正孔輸送層１０５を介して発光層１０６に正孔を注入する層であり、正孔輸送性材料とアクセプター性物質を含む層である。正孔輸送性材料とアクセプター性物質を含むことで、アクセプター性物質により正孔輸送性材料から電子が引き抜かれて正孔（ホール）が発生し、正孔輸送層１０５を介して発光層１０６に正孔が注入される。なお、正孔輸送層１０５は、正孔輸送性材料を用いて形成される。
【００４８】
正孔注入層１０４および正孔輸送層１０５に用いる正孔輸送性材料としては、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，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）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、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−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【００４９】
さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【００５０】
また、正孔注入層１０４に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。
【００５１】
発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）は、発光性材料（１０９ａ、１０９ｂ）を含む層である。なお、本実施の形態で示す発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）は、発光性材料（１０９ａ、１０９ｂ）に加えて、電子輸送性材料１１０および正孔輸送性材料１１１を含んで構成される。
【００５２】
なお、発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）において、発光性材料（または、発光中心物質）（１０９ａ、１０９ｂ）として用いることが可能な材料には、特に限定は無く、一重項励起エネルギーを発光に変える発光性材料、または三重項励起エネルギーを発光に変える発光性材料を用いることができる。但し、発光性材料１０９ａの発光色は、発光性材料１０９ｂの発光色よりも短波長であるものを用いることとする。上記発光性材料および発光中心物質としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。
【００５３】
一重項励起エネルギーを発光に変える発光性材料としては、蛍光を発する物質が挙げられ、例えば、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（１，１’−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５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、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−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−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）などが挙げられる。
【００５４】
また、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性材料としては、例えば、燐光を発する物質や熱活性化遅延蛍光を示す熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料が挙げられる。なお、ＴＡＤＦ材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１０−６秒以上、好ましくは１０−３秒以上である。
【００５５】
燐光を発する物質としては、ビス［２−（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、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））、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））、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））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（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）］）、（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（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（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、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）、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（���ノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。
【００５６】
ＴＡＤＦ材料としては、例えば、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。さらに、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］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（ＰＩＣ−ＴＲＺ）等の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を用いることもできる。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なり、Ｓ１とＴ１のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
【００５７】
発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）に用いる電子輸送性材料１１０としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族化合物が好ましく、例えば、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［４−（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）等のキノキサリンないしはジベンゾキノキサリン誘導体が挙げられる。
【００５８】
また、発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）に用いる正孔輸送性材料１１１としては、π電子過剰型複素芳香族化合物（例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体）や芳香族アミン化合物が好ましく、例えば、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）、２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−２−ジフェニルアミノ−９Ｈ−フルオレン−７−イル）ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニル−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）ベンゼン−１，３，５−トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、２−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２，７−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｆ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−Ｎ−｛９，９−ジメチル−２−［Ｎ’−フェニル−Ｎ’−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ］−９Ｈ−フルオレン−７−イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−（１−ナフチル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニ���カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）が挙げられる。
【００５９】
電子輸送層１０７は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層１０７には、Ａｌｑ３、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体を用いることができる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に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、上記以外の物質を電子輸送層１０７として用いてもよい。
【００６０】
また、電子輸送層１０７は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が２層以上積層したものとしてもよい。
【００６１】
電子注入層１０８は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層１０８には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、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１０８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。なお、上述した電子輸送層１０７を構成する物質を用いることもできる。
【００６２】
また、電子注入層１０８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１０７を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【００６３】
なお、上述した正孔注入層１０４、正孔輸送層１０５、発光層１０６、電子輸送層１０７、電子注入層１０８は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【００６４】
上述した発光素子は、第１の電極１０１および第２の電極１０２との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０１および第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１および第２の電極１０２のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
【００６５】
以上、本実施の形態で説明した構造を有する発光素子を形成することにより、駆動時間の経過に伴うキャリアバランスの変化による発光領域のシフトが生じた場合であっても、別の発光層でその変化を補うことが可能となり、発光層全体での安定な状態を維持できるため、長時間駆動に対して良好な特性が維持できる発光素子を実現することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでＥＬ層を複数有する構造の発光素子（以下、タンデム型発光素子という）について図２を用いて説明する。
【００６８】
本実施の形態に示す発光素子は、図２（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極２０１および第２の電極２０４）間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））を有するタンデム型発光素子である。
【００６９】
本実施の形態において、第１の電極２０１は、陽極として機能する電極であり、第２の電極２０４は陰極として機能する電極である。なお、第１の電極２０１および第２の電極２０４は、実施の形態１と同様な構成を用いることができる。また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））は、実施の形態１で示したＥＬ層と両方とも同様な構成であっても良いが、いずれか一方が同様の構成であっても良い。すなわち、第１のＥＬ層２０２（１）と第２のＥＬ層２０２（２）は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態１と同様なものを適用することができる。
【００７０】
また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））の間には、電荷発生層２０５が設けられている。電荷発生層２０５は、第１の電極２０１と第２の電極２０４に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第１の電極２０１に第２の電極２０４よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層２０５から第１のＥＬ層２０２（１）に電子が注入され、第２のＥＬ層２０２（２）に正孔が注入される。
【００７１】
なお、電荷発生層２０５は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する（具体的には、電荷発生層２０５に対する可視光の透過率が、４０％以上）ことが好ましい。また、電荷発生層２０５は、第１の電極２０１や第２の電極２０４よりも低い導電率であっても機能する。
【００７２】
電荷発生層２０５は、正孔輸送性材料に電子受容体（アクセプター）が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体（ドナー）が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
【００７３】
正孔輸送性材料に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性材料としては、例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、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）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【００７４】
また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００７５】
一方、電子輸送性材料に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性材料としては、例えば、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤやＯＸＤ−７、ＴＡＺ、Ｂｐｈｅｎ、ＢＣＰなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【００７６】
また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第２、第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
【００７７】
なお、上述した材料を用いて電荷発生層２０５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００７８】
本実施の形態では、ＥＬ層を２層有する発光素子について説明したが、図２（Ｂ）に示すように、ｎ層（ただし、ｎは、３以上）のＥＬ層（２０２（１）〜２０２（ｎ））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。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のＥＬ層を有する場合、ＥＬ層とＥＬ層との間にそれぞれ電荷発生層（２０５（１）〜２０５（ｎ−１））を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【００７９】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色の光と、発光する物質から得られた光とを混合すると、白色発光を得ることができる。
【００８０】
また、３つのＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１のＥＬ層の発光色が赤色であり、第２のＥＬ層の発光色が緑色であり、第３のＥＬ層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【００８１】
また、上記発光素子を備えた発光装置の構成としては、パッシブマトリクス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置の他、マイクロキャビティー構造を組み合わせた発光装置などを作製することができ、これらは、いずれも本発明の一態様に含まれるものとする。
【００８２】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置の場合において、トランジスタ（ＦＥＴ）の構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＦＥＴを適宜用いることができる。また、ＦＥＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＦＥＴからなるものでもよいし、Ｎ型のＦＥＴまたはＰ型のＦＥＴのいずれか一方のみからなるものであってもよい。さらに、ＦＥＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜を用いることができる。また、半導体材料としては、ＩＶ族（ケイ素等）半導体、ＩＩＩ族（ガリウム等）半導体、化合物半導体（酸化物半導体を含む）の他、有機半導体等を用いることができる。
【００８３】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
【００８４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。
【００８５】
本実施の形態に示す発光装置は、一対の電極間での光の共振効果を利用した微小光共振器（マイクロキャビティー）構造を有しており、図３に示す様に一対の電極（反射電極３０１及び半透過・半反射電極３０２）間に少なくともＥＬ層３０５を含む発光素子を複数有する。また、ＥＬ層３０５は、少なくとも発光領域となる発光層３０４を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層などが含まれていても良い。
【００８６】
本実施の形態では、図３に示すように２種類の発光素子（第１の発光素子３１０Ｒ、第２の発光素子３１０Ｇ）を有して構成される場合について説明する。
【００８７】
第１の発光素子３１０Ｒおよび第２の発光素子３１０Ｇは、いずれも反射電極３０１上に透明導電層３０３と、発光層３０４を一部に含むＥＬ層３０５と、半透過・半反射電極３０２とが順次積層された構造を有する。
【００８８】
なお、本実施の形態において示す２種類の発光素子において、反射電極３０１、ＥＬ層３０５、半透過・半反射電極３０２は共通である。また、発光層３０４は、第１の波長領域にピークを持つ光（λＧ）を発光させる層と、第２の波長領域にピークを持つ光（λＲ）を発光させる層とが積層された構造を有する。この場合、波長の長さは、λＧ＜λＲなる関係であるとする。
【００８９】
また、各発光素子は、それぞれ反射電極３０１と半透過・半反射電極３０２との間にＥＬ層３０５を挟んでなる構造を有しており、ＥＬ層３０５に含まれる各発光層から全方向に射出される発光は、微小光共振器（マイクロキャビティー）としての機能を有する反射電極３０１と半透過・半反射電極３０２とによって共振される。
【００９０】
反射電極３０１は、反射性を有する導電性材料により形成され、その膜に対する可視光の反射率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ωｃｍ以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極３０２は、反射性を有する導電性材料と光透過性を有する導電性材料とにより形成され、その膜に対する可視光の反射率が２０％〜８０％、好ましくは４０％〜７０％であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ωｃｍ以下の膜であるとする。
【００９１】
また、発光素子３１０Ｒ及び発光素子３１０Ｇの上記透明導電層３０３は、それぞれの厚みを変えて形成することにより、２種類の発光素子の反射電極３０１と半透過・半反射電極３０２との間の光学距離を変えている。これにより、反射電極３０１と半透過・半反射電極３０２との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができるため、素子毎に異なる波長の光を取り出すことができる。
【００９２】
また、第１の発光素子３１０Ｒにおける反射電極３０１から半透過・半反射電極３０２までの総厚（光学膜厚の総和）をｍλＲ／２（ただし、ｍは自然数）、第２の発光素子３１０Ｇにおける反射電極３０１から半透過・半反射電極３０２までの総厚をｍλＧ／２（ただし、ｍは自然数）とする。
【００９３】
以上より、第１の発光素子３１０Ｒからは、主としてＥＬ層３０５に含まれる第２の発光層３０４Ｒで発光した光（λＲ）が取り出され、第２の発光素子３１０Ｇからは、主としてＥＬ層３０５に含まれる第１の発光層３０４Ｇで発光した光（λＧ）が取り出される。なお、各発光素子から取り出される光は、半透過・半反射電極３０２側からそれぞれ射出される。
【００９４】
また、上記構成において、反射電極３０１から半透過・半反射電極３０２までの総厚は、厳密には反射電極３０１における反射領域から半透過・半反射電極３０２における反射領域までの総厚ということができる。しかし、反射電極３０１や半透過・半反射電極３０２における反射領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極３０１と半透過・半反射電極３０２の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
【００９５】
また、第１の発光素子３１０Ｒにおいて、反射電極３０１から第２の発光層３０４Ｒへの光学距離を所望の膜厚（（２ｍ’＋１）λＲ／４（ただし、ｍ’は自然数））に調節する。これにより、第２の発光層３０４Ｒからの発光を増幅させることができる。
【００９６】
なお、反射電極３０１と第２の発光層３０４Ｒとの光学距離は、厳密には反射電極３０１における反射領域と第２の発光層３０４Ｒにおける発光領域との光学距離であるということができる。しかし、反射電極３０１における反射領域や第２の発光層３０４Ｒにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、第２の発光層３０４Ｒの任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
【００９７】
また、第２の発光素子３１０Ｇにおいて、反射電極３０１から第１の発光層３０４Ｇへの光学距離を所望の膜厚（（２ｍ’’＋１）λＧ／４（ただし、ｍ’’は自然数））に調節する。これにより、第１の発光層３０４Ｇからの発光を増幅させることができる。
【００９８】
なお、反射電極３０１と第１の発光層３０４Ｇとの光学距離は、厳密には反射電極３０１における反射領域と第１の発光層３０４Ｇにおける発光領域との光学距離であるということができる。しかし、反射電極３０１における反射領域や第１の発光層３０４Ｇにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極３０１の任意の位置を反射領域、第１の発光層３０４Ｇの任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
【００９９】
上述したように、反射電極３０１から発光層３０４への光学距離を設定しているが、実施の形態１で示したような積層構造を有する発光層（具体的には、同じ波長領域にピークを持つ光（λＧ）を発光させる層が複数含まれる発光層）である場合、反射電極３０１から発光層３０４への光学距離は、同じ波長領域にピークを持つ光（λＧ）を発光させる発光層のうちの一方の発光層への光学距離とする。
【０１００】
なお、上記構成において、いずれの発光素子もＥＬ層に複数の発光層を有する構造を有しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、実施の形態２で説明したタンデム型発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のＥＬ層を設け、それぞれのＥＬ層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成としてもよい。
【０１０１】
本実施の形態で示した発光装置は、マイクロキャビティー構造を有しており、同じＥＬ層を有していても発光素子ごとに異なる波長の光を取り出すことができるためＲＧＢの塗り分けが不要となる。従って、高精細化を実現することが容易であるなどの理由からフルカラー化を実現する上で有利である。なお、着色層（カラーフィルタ）との組み合わせも可能である。また、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。この構成は、３色以上の画素を用いたカラーディスプレイ（画像表示装置）に適用する場合に、特に有用であるが、照明などの用途に用いても良い。
【０１０２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を有する発光装置について説明する。
【０１０３】
また、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の発光装置でもよい。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発光素子を適用することが可能である。
【０１０４】
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図４を用いて説明する。
【０１０５】
なお、図４（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板４０１上に設けられた画素部４０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）４０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）４０４ａ及び４０４ｂと、を有する。画素部４０２、駆動回路部４０３、及び駆動回路部４０４ａ及び４０４ｂは、シール材４０５によって、素子基板４０１と封止基板４０６との間に封止されている。
【０１０６】
また、素子基板４０１上には、駆動回路部４０３、及び駆動回路部４０４ａ及び４０４ｂに外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線４０７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４０８を設ける例を示している。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１０７】
次に、断面構造について図４（Ｂ）を用いて説明する。素子基板４０１上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部４０３と、画素部４０２が示されている。
【０１０８】
駆動回路部４０３はＦＥＴ４０９とＦＥＴ４１０とを組み合わせた構成について例示している。なお、駆動回路部４０３が有するＦＥＴ４０９とＦＥＴ４１０は、単極性（Ｎ型またはＰ型のいずれか一方のみ）のトランジスタを含む回路で形成されても良いし、Ｎ型のトランジスタとＰ型のトランジスタを含むＣＭＯＳ回路で形成されても良い。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、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【０１０９】
また、画素部４０２はスイッチング用ＦＥＴ４１１と、電流制御用ＦＥＴ４１２と電流制御用ＦＥＴ４１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された第１の電極（陽極）４１３とを含む複数の画素により形成される。また、本実施の形態においては、画素部４０２はスイッチング用ＦＥＴ４１１と、電流制御用ＦＥＴ４１２との２つのＦＥＴにより画素部４０２を構成する例について示したが、これに限定されない。例えば、３つ以上のＦＥＴと、容量素子とを組み合わせた画素部４０２としてもよい。
【０１１０】
ＦＥＴ４０９、４１０、４１１、４１２としては、例えば、スタガ型や逆スタガ型のトランジスタを適用することができる。ＦＥＴ４０９、４１０、４１１、４１２に用いることのできる半導体材料としては、例えば、ＩＶ族（シリコン等）半導体、ＩＩＩ族（ガリウム等）半導体、化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体を用いることができる。また、該半導体材料の結晶性については、特に限定されず、例えば、非晶質半導体膜、または結晶性半導体を用いることができる。特に、ＦＥＴ４０９、４１０、４１１、４１２としては、酸化物半導体を用いると好ましい。該酸化物半導体としては、例えば、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、またはＮｄ）等が挙げられる。ＦＥＴ４０９、４１０、４１１、４１２として、例えば、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、さらに好ましくは３ｅＶ以上の酸化物半導体材料を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【０１１１】
また、第１の電極４１３の端部を覆って絶縁物４１４が形成されている。ここでは、絶縁物４１４として、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。また、本実施の形態においては、第１の電極４１３を陽極として用いる。
【０１１２】
また、絶縁物４１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。絶縁物４１４の形状を上記のように形成することで、絶縁物４１４の上層に形成される膜の被覆性を良好なものとすることができる。例えば、絶縁物４１４の材料として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれかを使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を使用することができる。
【０１１３】
第１の電極（陽極）４１３上には、ＥＬ層４１５及び第２の電極（陰極）４１６が積層形成されている。ＥＬ層４１５は、少なくとも発光層が設けられており、発光層は、実施の形態１で説明した積層構造を有する。また、ＥＬ層４１５には、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。
【０１１４】
なお、第１の電極（陽極）４１３、ＥＬ層４１５及び第２の電極（陰極）４１６との積層構造で、発光素子４１７が形成されている。第１の電極（陽極）４１３、ＥＬ層４１５及び第２の電極（陰極）４１６に用いる材料としては、実施の形態１に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示しないが、第２の電極（陰極）４１６は外部入力端子であるＦＰＣ４０８に電気的に接続されている。
【０１１５】
また、図４（Ｂ）に示す断面図では発光素子４１７を１つのみ図示しているが、画素部４０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部４０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子の他に、例えば、ホワイト（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）等の発光が得られる発光素子を形成してもよい。例えば、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子に上述の数種類の発光が得られる発光素子を追加することにより、色純度の向上、消費電力の低減等の効果が得ることができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
【０１１６】
さらに、シール材４０５で封止基板４０６を素子基板４０１と貼り合わせることにより、素子基板４０１、封止基板４０６、およびシール材４０５で囲まれた空間４１８に発光素子４１７が備えられた構造になっている。なお、空間４１８には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材４０５で充填される構成も含むものとする。
【０１１７】
なお、シール材４０５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４０６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。シール材としてガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から素子基板４０１及び封止基板４０６はガラス基板であることが好ましい。
【０１１８】
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【０１１９】
なお、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を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１２０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された発光装置を用いて完成させた様々な電子機器の一例について、図５を用いて説明する。
【０１２１】
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図５に示す。
【０１２２】
図５（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。
【０１２３】
テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
【０１２４】
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１２５】
図５（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製することができる。
【０１２６】
図５（Ｃ）は、スマートウオッチであり、筐体７３０２、表示パネル７３０４、操作ボタン７３１１、７３１２、接続端子７３１３、バンド７３２１、留め金７３２２、等を有する。
【０１２７】
ベゼル部分を兼ねる筐体７３０２に搭載された表示パネル７３０４は、非矩形状の表示領域を有している。表示パネル７３０４は、時刻を表すアイコン７３０５、その他のアイコン７３０６等を表示することができる。
【０１２８】
なお、図５（Ｃ）に示すスマートウオッチは、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、日付又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又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又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。
【０１２９】
また、筐体７３０２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。なお、スマートウオッチは、発光装置をその表示パネル７３０４に用いることにより作製することができる。
【０１３０】
図５（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に、表示部７４０２、マイク７４０６、スピーカ７４０５、カメラ７４０７、外部接続部７４０４、操作用ボタン７４０３などを備えている。また、本発明の一態様に係る発光素子を、可撓性を有する基板に形成した場合、図５（Ｄ）に示すような曲面を有する表示部７４０２に適用することが可能である。
【０１３１】
図５（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１３２】
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０１３３】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１３４】
また、携帯電話機７４００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、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０１３５】
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作用ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１３６】
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０１３７】
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１３８】
以上のようにして、本発明の一態様である発光素子を含む発光装置を適用して電子機器を得ることができる。なお、適用できる電子機器は、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。
【０１３９】
なお、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。
【０１４０】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を含む発光装置を適用した照明装置の一例について、図６を用いて説明する。
【０１４１】
図６は、発光装置を室内の照明装置８００１として用いた例である。なお、発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置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８００２を形成することもできる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる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８００３を備えても良い。
【０１４２】
また、発光装置をテーブルの表面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８００４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置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。
【０１４３】
以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。
【０１４４】
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】
【０１４５】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子１およびその比較のために比較発光素子２を作製した。なお、素子構造の詳細について、発光素子１は、図７（Ａ）、比較発光素子２は、図７（Ｂ）をそれぞれ用いて説明する。但し、共通の符号については、まとめて説明することとする。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
【０１４６】
【化１】
2015232993.tif 000002
【０１４７】
【化２】
2015232993.tif 000003
【０１４８】
≪発光素子１および比較発光素子２の作製≫
まず、ガラス製の基板７００上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第１の電極７０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１４９】
次に、基板７００上に発光素子１および比較発光素子２を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１５０】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で６０分間の真空焼成を行った後、基板７００を３０分程度放冷した。
【０１５１】
次に、第１の電極７０１が形成された面が下方となるように、基板７００を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層７０３を構成する正孔注入層７０４、正孔輸送層７０５、発光層７０６、電子輸送層７０７、電子注入層７０８が順次形成される場合について説明する。
【０１５２】
真空蒸着装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ（略称）：酸化モリブデン＝１：０．５（質量比）となるように共蒸着することにより、第１の電極７０１上に正孔注入層７０４を形成した。膜厚は３３ｎｍとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
【０１５３】
次に、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層７０５を形成した。
【０１５４】
次に、正孔輸送層７０５上に発光層７０６を形成した。
【０１５５】
発光素子１の場合、発光層７０６は、図７（Ａ）に示すように第１の発光層７０６ａ、第２の発光層７０６ｂ、第３の発光層７０６ｃの３層からなる積層構造を有する。
【０１５６】
第１の発光層７０６ａは、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）、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）、（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）］）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、２０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１５７】
第２の発光層７０６ｂは、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）、ＰＣＢＢｉＦ（略称）、ビス｛４，６−ジメチル−２−［５−（２，６−ジメチルフェニル）−３−（３，５−ジメチルフェニル）−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．９：０．１：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、１０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１５８】
第３の発光層７０６ｃは、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、１０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１５９】
一方、比較発光素子２の場合、発光層７０６は、図７（Ｂ）に示すように第１の発光層７０６ａ’、第２の発光層７０６ｂ’の２層からなる積層構造を有する。
【０１６０】
第１の発光層７０６ａ’は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、２０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１６１】
第２の発光層７０６ｂ’は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝１：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、２０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１６２】
次に、発光層７０６上に電子輸送層７０７を形成した。
【０１６３】
発光素子１の場合は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）を３０ｎｍ蒸着した後、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層７０７を形成した。
【０１６４】
また、比較発光素子２の場合には、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）を３５ｎｍ蒸着した後、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層７０７を形成した。
【０１６５】
次に、電子輸送層７０７上に、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着することにより、電子注入層７０８を形成した。
【０１６６】
最後に、電子注入層７０８上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し、陰極となる第２の電極７０２を形成し、発光素子１および比較発光素子２を得た。なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０１６７】
以上により得られた発光素子１および比較発光素子２の素子構造を表１に示す。
【０１６８】
【表１】
2015232993.tif 000004
【０１６９】
また、作製した発光素子１および比較発光素子２は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。）。
【０１７０】
≪発光素子１および比較発光素子２の動作特性≫
作製した発光素子１および比較発光素子２の動作特性について測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１７１】
発光素子１および比較発光素子２の輝度−電流効率特性を図８に示す。なお、図８において、縦軸は、電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。また、発光素子１および比較発光素子２の輝度−外部量子効率特性を図９に示す。なお、図９において、縦軸は、外部量子効率（％）、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。また、発光素子１および比較発光素子２の電圧−輝度特性を図１０に示す。なお、図１０において、縦軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸は、電圧（Ｖ）を示す。
【０１７２】
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子１および比較発光素子２の主な初期特性値を以下の表２に示す。
【０１７３】
【表２】
2015232993.tif 000005
【０１７４】
上記結果から、本実施例で作製した発光素子１および比較発光素子２は、いずれも高い外部量子効率を示しているが、電流効率の点では、本発明の一態様である素子構造を適用した発光素子１の方が高い効率を示すことが分かった。
【０１７５】
また、発光素子１および比較発光素子２に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の駆動初期の発光スペクトルを、図１１に示す。図１１に示す通り、発光素子１および比較発光素子２の発光スペクトルは、いずれも５４８ｎｍ付近と６１５ｎｍ付近にピークを有しており、燐光性有機金属イリジウム錯体、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］と、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の発光に由来していることが示唆される。但し、駆動初期における６１５ｎｍ付近のピークが、比較発光素子２の方が発光素子１よりも弱いことがわかる。
【０１７６】
また、発光素子１および比較発光素子２についての信頼性試験の結果を図１２に示す。図１２において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。なお、信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子１および比較発光素子２を駆動させた。その結果、発光素子１は、比較発光素子２に比べて長寿命な発光素子であることがわかった。
【０１７７】
また、上記信頼性試験前後での発光スペクトルの変化について測定した。測定結果は、信頼性試験開始時に測定した結果を信頼性試験前とし、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で１０００時間信頼性試験を行った後に測定した結果を信頼性試験後として、発光素子１の測定結果を、図１３（Ａ）に、比較発光素子２の測定結果を図１３（Ｂ）にそれぞれ示す。
【０１７８】
図１３（Ａ）（Ｂ）の結果から、信頼性試験前後における５４８ｎｍ付近のピークの減少と６１５ｎｍ付近のピークの増加を合わせた発光スペクトル全体の変化量が、比較発光素子２よりも発光素子１の方が小さいという結果が得られた。すなわち、本発明の一態様である素子構造を有する発光素子１では、長時間駆動させた後でも、その発光ピークの強度に変化が生じにくいことが示された。
【０１７９】
なお、本実施例で発光層に用いた２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）とＰＣＢＢｉＦ（略称）は励起錯体を形成する組み合わせである。
【実施例２】
【０１８０】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子およびその比較のための比較発光素子を発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６としてそれぞれ作製した。なお、詳細については、図１４を用いて説明する。本実施例で示す発光素子は、実施の形態２で説明したタンデム型構造と、実施の形態３で説明したマイクロキャビティー構造とを組み合わせた構造を有する。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
【０１８１】
【化３】
2015232993.tif 000006
【０１８２】
【化４】
2015232993.tif 000007
【０１８３】
≪発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の作製≫
本実施例で示す発光素子は、図１４において、図１４（Ａ）の左側に発光素子３、右側に比較発光素子４を示しており、発光素子３および比較発光素子４は、いずれも緑色発光を呈する発光素子である。また、図１４（Ｂ）の左側に発光素子５、右側に比較発光素子６を示しており、発光素子５および比較発光素子６は、いずれも赤色発光を呈する発光素子である。なお、これらの発光素子は、全て、第２の電極４００３側から光が出る構造を有している。
【０１８４】
図１４（Ａ）に示す発光素子３および比較発光素子４は、第２のＥＬ層４００２ｂにおける発光層（４０１３ｂ、４０１３ｂ’）の構成のみが異なる。また、図１４（Ｂ）に示す発光素子５および比較発光素子６も第２のＥＬ層４００２ｂにおける発光層（４０１３ｂ、４０１３ｂ’）の構成のみが異なる。また、図１４（Ａ）に示す発光素子３、比較発光素子４は、緑色発光が得られるように光学調整され、図１４（Ｂ）に示す発光素子５および比較発光素子６は、赤色発光が得られるように光学調整されているため、図１４（Ｂ）に示す第１の電極４１０１は、図１４（Ａ）に示す第１の電極４００１と異なる構造を有する。したがって、その他の共通の構成については、図１４（Ａ）（Ｂ）に示す同一の符号を用いて説明する。
【０１８５】
まず、ガラス製の基板４０００上にアルミニウム（Ａｌ）とニッケル（Ｎｉ）とランタン（Ｌａ）の合金膜（Ａｌ−Ｎｉ−Ｌａ）をスパッタリング法により、２００ｎｍの膜厚で成膜した後、Ｔｉをスパッタリング法により６ｎｍの膜厚で成膜し、さらに酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法により４０ｎｍの膜厚で成膜した。これにより、陽極として機能する発光素子３および比較発光素子４の第１の電極４００１を形成した（図１４（Ａ）。）。発光素子５および比較発光素子６については、基板４０００上にアルミニウム（Ａｌ）とニッケル（Ｎｉ）とランタン（Ｌａ）の合金膜（Ａｌ−Ｎｉ−Ｌａ）をスパッタリング法により、２００ｎｍの膜厚で成膜した後、Ｔｉをスパッタリング法により６ｎｍの膜厚で成膜し、さらに酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法により７５ｎｍの膜厚で成膜することにより、陽極として機能する第１の電極４１０１を形成した。この時、成膜したＴｉは一部または全部が酸化されており、酸化チタンを含んでいる。なお、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１８６】
次に、基板４０００上に発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６をそれぞれ形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１８７】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で６０分間の真空焼成を行った後、基板４０００を３０分程度放冷した。
【０１８８】
次に、第１の電極（４００１、４１０１）が形成された面が下方となるように、基板４０００を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、第１のＥＬ層４００２ａを構成する第１の正孔注入層４０１１ａ、第１の正孔輸送層４０１２ａ、発光層（Ａ）（４０１３ａ）、第１の電子輸送層４０１４ａ、第１の電子注入層４０１５ａを順次形成した後、電荷発生層４００４を形成し、次に第２のＥＬ層４００２ｂを構成する第２の正孔注入層４０１１ｂ、第２の正孔輸送層４０１２ｂ、発光層（Ｂ）（４０１３ｂ、４０１３ｂ’）、第２の電子輸送層（４０１４ｂ、４０１４ｂ’）、第２の電子注入層４０１５ｂを形成した。
【０１８９】
真空蒸着装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、９−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−フェニル］フェナントレン（略称：ＰｃＰＰｎ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＰｃＰＰｎ（略称）：酸化モリブデン＝１：０．５（質量比）となるように共蒸着することにより、第１の電極（４００１、４１０１）上に第１の正孔注入層４０１１ａを形成した。共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。なお、発光素子３の場合は、膜厚を１３．５ｎｍとし、比較発光素子４の場合は、１０ｎｍとし、発光素子５の場合は、膜厚を２１ｎｍとし、比較発光素子６の場合は、１０ｎｍとした。
【０１９０】
次に、ＰｃＰＰｎ（略称）を蒸着することにより、第１の正孔輸送層４０１２ａを形成した。なお、発光素子３の場合は、膜厚を１０ｎｍとし、比較発光素子４の場合は、１５ｎｍとし、発光素子５の場合は、膜厚を１０ｎｍとし、比較発光素子６の場合は、１５ｎｍとした。
【０１９１】
次に、第１の正孔輸送層４０１２ａ上に発光層（Ａ）４０１３ａを形成した。９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、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）を、ＣｚＰＡ（略称）：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ（略称）＝１：０．０５（質量比）となるように共蒸着し、発光層（Ａ）４０１３ａを形成した。膜厚は、２５ｎｍとした。
【０１９２】
次に、発光層（Ａ）４０１３ａ上にＣｚＰＡ（略称）を５ｎｍ蒸着した後、さらに、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、第１の電子輸送層４０１４ａを形成した。さらに第１の電子輸送層４０１４ａ上に、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を０．１ｎｍ蒸着することにより、第１の電子注入層４０１５ａを形成した。
【０１９３】
次に、第１の電子注入層４０１５ａ上に、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）を膜厚２ｎｍで蒸着することにより、電荷発生層４００４を形成した。
【０１９４】
次に、電荷発生層４００４上に、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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ（略称）：酸化モリブデン＝１：０．５（質量比）となるように共蒸着することにより、第２の正孔注入層４０１１ｂを形成した。膜厚は１２．５ｎｍとした。
【０１９５】
次に、ＢＰＡＦＬＰ（略称）を２０ｎｍ蒸着することにより、第２の正孔輸送層４０１２ｂを形成した。
【０１９６】
次に、第２の正孔輸送層４０１２ｂ上に発光層（Ｂ）（４０１３ｂ、４０１３ｂ’）を形成した。
【０１９７】
発光素子３および発光素子５（図１４（Ａ）（Ｂ）のそれぞれ左側に示す発光素子）が有する発光層（Ｂ）４０１３ｂは、第１の発光層４０１３（ｂ１）、第２の発光層４０１３（ｂ２）、第３の発光層４０１３（ｂ３）の３層からなる積層構造を有する。
【０１９８】
第１の発光層４０１３（ｂ１）は、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）、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）、（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）］）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、２０ｎｍの膜厚で形成した。
【０１９９】
第２の発光層４０１３（ｂ２）は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）、ＰＣＢＢｉＦ（略称）、ビス｛４，６−ジメチル−２−［５−（２，６−ジメチルフェニル）−３−（３，５−ジメチルフェニル）−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．９：０．１：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、１０ｎｍの膜厚で形成した。
【０２００】
第３の発光層４０１３（ｂ３）は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）、ＰＣＢＢｉＦ（略称）、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、１０ｎｍの膜厚で形成した。
【０２０１】
一方、比較発光素子４および比較発光素子６（図１４（Ａ）（Ｂ）のそれぞれ右側に示す発光素子）が有する発光層（Ｂ）４０１３ｂ’は、第１の発光層４０１３（ｂ１’）、第２の発光層４０１３（ｂ２’）の２層からなる積層構造を有する。
【０２０２】
第１の発光層４０１３（ｂ１’）は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）、ＰＣＢＢｉＦ（略称）、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、２０ｎｍの膜厚で形成した。
【０２０３】
第２の発光層４０１３（ｂ２’）は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］（略称）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝１：０．０６（質量比）となるよう共蒸着し、２０ｎｍの膜厚で形成した。
【０２０４】
次に、発光層（Ｂ）（４０１３ｂ、４０１３ｂ’）上に第２の電子輸送層（４０１４ｂ、４０１４ｂ’）を形成した。
【０２０５】
発光素子３および発光素子５（図１４（Ａ）（Ｂ）のそれぞれ左側に示す発光素子）が有する第２の電子輸送層４０１４ｂは、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）を３０ｎｍ蒸着した後、Ｂｐｈｅｎ（略称）を１５ｎｍ蒸着して形成した。また、比較発光素子４および比較発光素子６（図１４（Ａ）（Ｂ）のそれぞれ右側に示す発光素子）が有する第２の電子輸送層４０１４ｂ’は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）を３５ｎｍ蒸着した後、Ｂｐｈｅｎ（略称）を１５ｎｍ蒸着して形成した。
【０２０６】
さらに第２の電子輸送層（４０１４ｂ、４０１４ｂ’）上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍ蒸着することにより、第２の電子注入層４０１５ｂを形成した。
【０２０７】
最後に、第２の電子注入層４０１５ｂ上に陰極となる第２の電極４００３を形成した。第２の電極４００３は、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）とを１：０．１で共蒸着により、１５ｎｍの膜厚で形成した後、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）をスパッタリング法により７０ｎｍの膜厚で形成して得た。なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０２０８】
以上により得られた発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の素子構造を表３に示す。
【０２０９】
【表３】
2015232993.tif 000008
【０２１０】
なお、表３に示すように、発光素子３および比較発光素子４の対向基板には、緑色の着色層（Ｇ）が形成され、発光素子５および比較発光素子６の対向基板には、赤色の着色層（Ｒ）が形成されており、上記により作製された発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内においてこれらの対向基板と張り合わせることにより封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した）。
【０２１１】
≪発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の動作特性≫
作製した各発光素子の動作特性について測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。なお、下記に示す図１５における凡例中の素子番号には、各発光素子の発光色がわかるように緑色発光の発光素子の場合には（Ｇ）、赤色発光の発光素子の場合には（Ｒ）と付記した。さらに、図１７中の記載についても同様である。
【０２１２】
まず、発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の輝度−電流効率特性を図１５に示す。なお、図１５において、縦軸は、電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。また、発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の電圧−輝度特性を図１６に示す。なお、図１６において、縦軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）、横軸は、電圧（Ｖ）を示す。
【０２１３】
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６の主な初期特性値を以下の表４に示す。
【０２１４】
【表４】
2015232993.tif 000009
【０２１５】
上記結果から、本実施例で作製した発光素子３および比較発光素子４は、緑色（Ｇ）、発光素子５および比較発光素子６は、赤色（Ｒ）、と明確に異なる発光を呈することが分かる。したがって、これらの発光素子を適宜組み合わせて用いることで、フルカラー化を実現できることが分かる。
【０２１６】
また、発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図１７に示す。図１７に示す通り発光素子３、比較発光素子４の発光スペクトルは５３６ｎｍ付近、発光素子５および比較発光素子６の発光スペクトルは６１６ｎｍ付近にそれぞれピークを有しており、各発光素子は、各発光層に含まれる燐光性有機金属イリジウム錯体の発光に由来している。
【０２１７】
緑色の発光を示す発光素子３と比較発光素子４との比較では、図１５において比較発光素子４（Ｇ）よりも発光素子３（Ｇ）の電流効率が高いが、図１７に示す発光素子３（Ｇ）の発光スペクトルのピークが、視感度の強い５５０ｎｍの波長により近くなっていることから、同一色度で考えると電流効率はほぼ等しいと考えられる。同様に赤色の発光を示す発光素子５と比較発光素子６との比較では、図１５において比較発光素子６（Ｒ）よりも発光素子５（Ｒ）の電流効率が低いが、図１７に示す発光素子５（Ｒ）の発光スペクトルでは視感度の弱い長波長側にスペクトルが出ているため、光路長が最適であれば、電流効率も等しいと考えられる。すなわち、発光素子３および発光素子５は、比較発光素子４および比較発光素子６と同等の初期特性をもつ素子だと言える。
【０２１８】
また、発光素子３、比較発光素子４、発光素子５および比較発光素子６についての信頼性試験の結果を図１８に示す。図１８において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。なお、信頼性試験は、発光素子３および比較発光素子４の場合に初期輝度を１６６７ｃｄ／ｍ２に設定し、また発光素子５および比較発光素子６の場合に初期輝度を６５５ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で各発光素子を駆動させた。その結果、発光素子３や発光素子５のように発光層（Ｂ）を３層の積層構造とすることにより、緑色発光を示す発光素子３の場合には、同じ緑色発光を示す比較発光素子４に比べて駆動初期における急激な輝度低下が抑えられることがわかった。また、赤色発光を示す発光素子５の場合には、同じ赤色発光を示す比較発光素子６に比べて駆動初期における輝度上昇が抑えられることがわかった。
【０２１９】
なお、本実施例で発光素子３および発光素子５の発光層（Ｂ）４０１３ｂに用いた２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）とＰＣＢＢｉＦ（略称）は励起錯体を形成する組み合わせである。
【実施例３】
【０２２０】
本実施例では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製したアクティブマトリクス型３．４インチディスプレイについて示す。このアクティブマトリクス型３．４インチディスプレイは、実施例２で示した発光素子３および発光素子５の発光層と同じ構造を有する。
【０２２１】
なお、このアクティブマトリクス型３．４インチディスプレイの駆動回路部には、酸化物半導体を適用したＦＥＴを用いた。
【０２２２】
作製したアクティブマトリクス型３．４インチディスプレイについての主な仕様および特性を以下の表５に示す。
【０２２３】
【表５】
2015232993.tif 000010
【０２２４】
また、このディスプレイを３００［ｃｄ／ｍ２］の白色（Ｄ６５付近の色度）で発光させ、連続駆動した際の時間経過に伴う色度変化について測定した結果を図１９に示す。この結果から、実施例２で示した発光素子３および発光素子５と同様の構成を適用したアクティブマトリクス型３．４インチディスプレイは、発光素子３および発光素子５と同様に時間経過に伴う色度変化の小さいディスプレイであることがわかった。
【実施例４】
【０２２５】
本実施例では、実施例２で用いた発光素子３と同じ構造の発光素子３、発光素子５と同じ構造の発光素子５を作成し、深さ方向のＴｏＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析法）を測定した結果を示す。装置はＴＯＦ．ＳＩＭＳ５（ＩＯＮ−ＴＯＦ社製）を用い、一次イオン源はＢｉ、１Ｅ１２（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）以下、ポジティブモードで分析を行った。なお、スパッタイオン源にはＧＣＩＢ（Ａｒクラスター）を用い、各発光素子の第２の電極（陰極）を除いた後、第２の電極側から第１の電極方向へ掘削しながら測定した。
【０２２６】
＜深さ方向のＴｏＦ−ＳＩＭＳ＞
発光素子３の発光層（Ｂ）付近〜第２の電子輸送層付近について、ＴｏＦ−ＳＩＭＳにより分析した結果を図２０（Ａ）（Ｂ）に示す。また、発光素子５については、図２１（Ａ）（Ｂ）に示す。各図において、縦軸は規格化した二次イオン強度、横軸は深さをそれぞれ示し、０サイクルを掘削しはじめとして表す。従って、ここでの０サイクルは、陰極側の第２の電子注入層付近を示す。なお、同一素子の（Ａ）と（Ｂ）の横軸のスケールは同じである。これらの図のうち、図２０（Ａ）および図２１（Ａ）はｍ／ｚ＝６１５、ｍ／ｚ＝７１４、ｍ／ｚ＝９７６、ｍ／ｚ＝１０７４の二次イオン強度を示した。また図２０（Ｂ）および図２１（Ｂ）はｍ／ｚ＝５６５、ｍ／ｚ＝６７８の二次イオン強度を示した。
【０２２７】
図２０（Ａ）と図２１（Ａ）より、ｍ／ｚ＝６１５とｍ／ｚ＝７１４、ｍ／ｚ＝９７６とｍ／ｚ＝１０７４はそれぞれ同様のプロファイルを示すことがわかる。そのため、ｍ／ｚ＝７１４は主に［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］、ｍ／ｚ＝６１５は主に［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のアセチルアセトン基が外れたプロダクトイオン、ｍ／ｚ＝１０７４は主に［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］、ｍ／ｚ＝９７６は主に［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］のアセチルアセトン基が外れたプロダクトイオン由来の質量電荷比が検出されていると推測できる。なお、この他、ｍ／ｚ＝３８４やｍ／ｚ＝５９９もｍ／ｚ＝７１４と同様のプロファイルを示したことから、主に［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］のプロダクトイオン由来の質量電荷比が検出されていると推測できる。また、ｍ／ｚ＝９７６もｍ／ｚ＝１０７４と同様のプロファイルを示したことから、主に［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］のプロダクトイオン由来の質量電荷比が検出されていると推測できる。
【０２２８】
また、図２０（Ｂ）と図２１（Ｂ）におけるプロファイルと質量電荷比から、ｍ／ｚ＝５６５は主に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ、ｍ／ｚ＝６７８は主にＰＣＢＢｉＦのプロダクトイオン由来の質量電荷比が検出されていると推測できる。なお、この他、ｍ／ｚ＝１７６やｍ／ｚ＝２０１もｍ／ｚ＝５６５と同様のプロファイルを示していたことから、主に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩのプロダクトイオン由来の質量電荷比が検出されていると推測できる。
【０２２９】
また、発光素子３の解析結果である図２０（Ａ）では、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］由来のイオンが二つのピークをもち、そのピークの間に［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］由来のピークが確認された。これに対し、発光素子５の解析結果である図２１（Ａ）では、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来するピークの隣に［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］に由来するピークが確認された。このことより、膜厚が１０ｎｍ〜２０ｎｍの薄膜でも、ＴｏＦ−ＳＩＭＳを用いた分析法でそのプロファイルが確認できることがわかった。
【０２３０】
図２０（Ａ）（Ｂ）、図２１（Ａ）（Ｂ）より、ＴｏＦ−ＳＩＭＳで素子構造に含まれるイオンが検出できることが分かった。また、その他の層（第１の正孔注入層〜第２の正孔輸送層）に関しても積層膜中に含まれる物質のイオンのプロファイルが積層順に得られており、ＴｏＦ−ＳＩＭＳで解析できることが分かった。
【０２３１】
＜発光層のＴｏＦ−ＳＩＭＳ＞
次に、発光素子３の発光層（Ｂ）４０１３ｂの第３の発光層（４０１３（ｂ３））付近、第２の発光層（４０１３（ｂ２））付近、および第１の発光層（４０１３（ｂ１））付近についてそれぞれ測定し、発光素子３の発光層（Ｂ）４０１３ｂの第３の発光層（４０１３（ｂ３））付近の測定結果を図２２（Ａ）、第２の発光層（４０１３（ｂ２））付近の測定結果を図２２（Ｂ）、第１の発光層（４０１３（ｂ１））付近の測定結果を図２２（Ｃ）にそれぞれ示す。なお、図２２（Ａ）は図２０の３７〜３８サイクル、図２２（Ｂ）は図２０の４６〜４７サイクル、図２２（Ｃ）は図２０の５８〜５９サイクル部分の積算検出強度に対応する。また、図２２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、いずれも縦軸に二次イオン強度、横軸に質量電荷比を示す。
【０２３２】
発光素子５の発光層（Ｂ）４０１３ｂの第２の発光層（４０１３（ｂ２））と第３の発光層（４０１３（ｂ３））付近のＴｏＦ−ＳＩＭＳでの測定結果を図２３（Ａ）に示し、発光素子５の発光層（Ｂ）４０１３ｂの第１の発光層（４０１３（ｂ１））付近のＴｏＦ−ＳＩＭＳでの測定結果を図２３（Ｂ）それぞれに示す。なお、図２３（Ａ）は図２１の４５〜４６サイクル、図２３（Ｂ）は図２１の６３〜６４サイクルの積算検出強度に対応する。また、図２３（Ａ）（Ｂ）は、いずれも縦軸に二次イオン強度、横軸に質量電荷比を示す。
【０２３３】
なお、図２２（Ａ）（Ｃ）、図２３（Ｂ）において、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来するｍ／ｚ＝７１４、ｍ／ｚ＝６１５、ｍ／ｚ＝５９９と、ＰＣＢＢｉＦに由来するｍ／ｚ＝６７８が検出された。また、図２２（Ｂ）および図２３（Ａ）では、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］に由来するｍ／ｚ＝１０７４、ｍ／ｚ＝９７６が検出された。
【０２３４】
＜単膜のＴｏＦ−ＳＩＭＳ＞
次に、発光素子３の発光層（Ｂ）４０１３ｂの第１の発光層（４０１３（ｂ１））および第３の発光層（４０１３（ｂ３））に含まれる［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の単膜を蒸着法により作製し、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによる測定を行った。図２４に測定結果を示す。また、図２４において、縦軸は二次イオン強度、横軸は質量電荷比を示す。
【０２３５】
図２４より、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来するピークであるｍ／ｚ＝７１４、ｍ／ｚ＝６１５、ｍ／ｚ＝５９９が図２２（Ａ）、（Ｃ）および図２３（Ｂ）と同様のプロダクトピークパターンで検出されていることが分かった。
【０２３６】
なお、混合膜の場合、他の材料のイオンと同じ質量電荷比を持つ場合には、ピークが重なって強度比が変わることがあるため注意が必要である。
【０２３７】
上記ＴｏＦ−ＳＩＭＳの分析結果より、発光素子中に含まれる物質は、単膜の場合と同様に感度良くイオン分子を検出できることがわかった。なお、ＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析では、比率の少ないものや、膜が薄いものに関しても検出できることが分かった。
【０２３８】
また、発光層におけるドーパントとしてよく用いられる錯体の場合には、そこから配位子が１つ外れた構造のプロダクトイオン（質量電荷比：（Ｐ）／ｚ）を感度良く検出できることが分かった。（式１）には、得られる質量電荷比を示す。なお、（式１）中の（Ｃ）は、錯体分子の精密質量、（Ｌ）は、置換している配位子の精密質量を示す。なお、（Ｐ）／ｚは±２以内のものも含む。
【０２３９】
（Ｐ）／ｚ＝（Ｃ）−（Ｌ）  （式１）
【０２４０】
また、錯体中に含まれる配位子に関しては、例えば下記に示す構造（構造式（１００〜１１１、１２０〜１２６、１３０〜１８６））が挙げられる。
【０２４１】
【化５】
2015232993.tif 000011
【０２４２】
【化６】
2015232993.tif 000012
【０２４３】
【化７】
2015232993.tif 000013
【０２４４】
【化８】
2015232993.tif 000014
【０２４５】
なお、錯体から構造式（１００）に示す配位子（アセチルアセトン（略称：ａｃａｃ））が外れた場合は、錯体の精密質量から９９差し引いた質量電荷比を示すプロダクトイオンが検出されやすい。例えば、錯体が［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の場合、その精密質量は７１４であるため、そこから９９を差し引いたｍ／ｚ＝６１５のプロダクトイオンが検出される。また、錯体が［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］の場合、その精密質量は１０７４であるため、そこから９９を差し引いたｍ／ｚ＝９７５のプロダクトイオンが検出される。
【０２４６】
従って、錯体から上記構造式（１００）〜構造式（１１１）、構造式（１２０）〜構造式（１２６）、構造式（１３０）〜構造式（１８６）に示す配位子などのキレート配位子が外れたプロダクトイオンを検出しやすいことが示唆された。つまり、金属と共有結合を形成する配位子よりもキレート配位子が外れたプロダクトイオンが検出されやすいことが示唆された。
【０２４７】
また、同じ配位子が複数結合しているトリス体の場合は、下記（式２）に示す質量電荷比が、検出される。但し、（Ｍ）は中心金属の精密質量、ｎは配位子の数を示す。なお、（Ｐ）／ｚは±２以内のものも含む。
【０２４８】
（Ｐ）／ｚ＝｛（Ｃ）−（Ｍ）｝／ｎ  ＋（Ｍ）（式２）
【０２４９】
なお、中心金属としては、イリジウム、白金、銀、銅、アルミニウム、ルテニウム、コバルト、鉄、ガリウム、ハフニウム、リチウム、ニッケル、スズ、チタン、バナジウム、亜鉛、などがあげられる。
【０２５０】
従って、錯体や、酸化モリブデン、リチウム、リチウム化合物などの無機化合物は、深さ方向のＳＩＭＳ分析も併せて行えばさらに解析しやすく、好ましい。
【符号の説明】
【０２５１】
１０１    陽極
１０２    陰極
１０３    ＥＬ層
１０４    正孔注入層
１０５    正孔輸送層
１０６    発光層
１０６ａ    第１の発光層
１０６ｂ    第２の発光層
１０６ｃ    第３の発光層
１０７    電子輸送層
１０８    電子注入層
１０９ａ    第１の発光性材料、１０９ｂ    第２の発光性材料
１１０    電子輸送性材料
１１１    正孔輸送性材料
２０１    第１の電極
２０２（１）    第１のＥＬ層
２０２（２）    第２のＥＬ層
２０２（ｎ）    第（ｎ）のＥＬ層
２０４    第２の電極
２０５    電荷発生層
２０５（１）    第１の電荷発生層
２０５（２）    第２の電荷発生層
２０５（ｎ−１）    第（ｎ−１）の電荷発生層
３０１    反射電極
３０２    半透過・半反射電極
３０３    透明導電層
３０４Ｇ    第１の発光層（Ｇ）
３０４Ｒ    第２の発光層（Ｒ）
３０５    ＥＬ層
３１０Ｒ    第１の発光素子（Ｒ）
３１０Ｇ    第２の発光素子（Ｇ）
４０１    素子基板
４０２    画素部
４０３    駆動回路部（ソース線駆動回路）
４０４ａ、４０４ｂ    駆動回路部（ゲート線駆動回路）
４０５    シール材
４０６    封止基板
４０７    配線
４０８    ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
４０９    ＦＥＴ
４１０    ＦＥＴ
４１１    スイッチング用ＦＥＴ
４１２    電流制御用ＦＥＴ
４１３    第１の電極（陽極）
４１４    絶縁物
４１５    ＥＬ層
４１６    第２の電極（陰極）
４１７    発光素子
４１８    空間
７００    基板
７０１    第１の電極
７０２    第２の電極
７０３    ＥＬ層
７０４    正孔注入層
７０５    正孔輸送層
７０６    発光層
７０７    電子輸送層
７０８    電子注入層
７１００    テレビジョン装置
７１０１    筐体
７１０３    表示部
７１０５    スタンド
７１０７    表示部
７１０９    操作キー
７１１０    リモコン操作機
７２０１    本体
７２０２    筐体
７２０３    表示部
７２０４    キーボード
７２０５    外部接続ポート
７２０６    ポインティングデバイス
７３０２    筐体
７３０４    表示パネル
７３０５    時刻を表すアイコン
７３０６    その他のアイコン
７３１１    操作ボタン
７３１２    操作ボタン
７３１３    接続端子
７３２１    バンド
７３２２    留め金
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作用ボタン
７４０４    外部接続部
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
７４０７    カメラ
８００１    照明装置
８００２    照明装置
８００３    照明装置
８００４    照明装置
【図１】
2015232993.tif 000015
【図２】
2015232993.tif 000016
【図３】
2015232993.tif 000017
【図４】
2015232993.tif 000018
【図５】
2015232993.tif 000019
【図６】
2015232993.tif 000020
【図７】
2015232993.tif 000021
【図８】
2015232993.tif 000022
【図９】
2015232993.tif 000023
【図１０】
2015232993.tif 000024
【図１１】
2015232993.tif 000025
【図１２】
2015232993.tif 000026
【図１３】
2015232993.tif 000027
【図１４】
2015232993.tif 000028
【図１５】
2015232993.tif 000029
【図１６】
2015232993.tif 000030
【図１７】
2015232993.tif 000031
【図１８】
2015232993.tif 000032
【図１９】
2015232993.tif 000033
【図２２】
2015232993.tif 000034
【図２３】
2015232993.tif 000035
【図２４】
2015232993.tif 000036
【図２０】
2015232993.tif 000037
【図２１】
2015232993.tif 000038