(57)【要約】【課題】高効率かつ長寿命な有機発光素子を提供する。【解決手段】電子輸送性の高いホスト（Ｎ型ホスト）と正孔輸送性の高いホスト（Ｐ型ホスト）とイリジウム錯体等のゲストを共に有し、ゲストを介してＮ型ホストとＰ型ホストが近接するように配置された有機発光体。このような発光体に電子および正孔が注入されると、電子はＮ型ホストにトラップされ、正孔はＰ型ホストにトラップされる。その後、電子とホールはともにゲストに注入され、ゲストが励起状態となる。この過程では熱失活が少なく、また、ゲストの稼働率も高いため、効率が高い発光が得られる。さらに、発光層がほぼ均等には発光するため、劣化も抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のゲスト分子よりなるゲストクラスタと、１つ以上のＮ型ホスト分子よりなるＮ型ホストクラスタと、１つ以上のＰ型ホスト分子よりなるＰ型ホストクラスタと、を有し、前記Ｎ型ホストクラスタと前記Ｐ型ホストクラスタが、前記ゲストクラスタを間に挟んだ構造を有する有機発光体。
【請求項２】
１つ以上のゲスト分子よりなるゲストクラスタと、１つ以上のＮ型ホスト分子よりなるＮ型ホストクラスタと、１つ以上のＰ型ホスト分子よりなるＰ型ホストクラスタと、を有し、前記Ｎ型ホストクラスタと前記Ｐ型ホストクラスタが、前記ゲストクラスタを間に挟み、直線状に配置した構造を有する有機発光体。
【請求項３】
請求項２に記載の有機発光体を複数有し、前記有機発光体は互いに平行に配置されていることを特徴とする発光層。
【請求項４】
１つ以上のゲスト分子よりなるゲストクラスタと、１つ以上のＮ型ホスト分子よりなるＮ型ホストクラスタと、１つ以上のＰ型ホスト分子よりなるＰ型ホストクラスタと、を有し、前記Ｎ型ホストクラスタは前記ゲストクラスタに隣接し、前記Ｐ型ホストクラスタは前記ゲストクラスタに隣接する構造を有する有機発光体。
【請求項５】
請求項４に記載の有機発光体を複数有し、前記有機発光体はゲストクラスタと、Ｎ型ホストクラスタと、Ｐ型ホストクラスタが直線状に配置され、また、前記有機発光体は互いに平行に配置されていることを特徴とする発光層。
【請求項６】
請求項１、２または４のいずれか一に記載の有機発光体を有する発光層。
【請求項７】
請求項３、５または６のいずれか一に記載の発光層を有する発光装置。
【請求項８】
請求項７において、二以上の発光層を有することを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項８において、少なくとも２つの発光層の発する光の波長が異なることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一において、前記ゲスト分子はイリジウム錯体であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
パッシブマトリクス型表示装置、アクティブマトリクス型表示装置、照明装置のいずれに含まれる請求項７乃至１０のいずれか一に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリア注入型の有機エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光装置、表示装置として有機ＥＬに関心が集まっている（非特許文献１および非特許文献２参照）。そして、有機ＥＬの発光現象を応用した製品が実用化されつつある（例えば、特許文献１参照）。通常、発光材料の取りうる励起状態は、一重項励起状態と三重項励起状態の２種類あり、前者は確率論的に後者の３分の１程度であると考えられている。
【０００３】
発光材料の基底状態は一重項状態であり、通常の有機分子では、一重項励起状態から基底状態への遷移は可能であるが、三重項励起状態から基底状態への遷移は禁制である。すなわち、一重項励起状態が基底状態へ遷移することで発光することはできるが、多くの場合、三重項励起状態から基底状態へ直接、遷移することはなく、さまざまな準位を経過して基底状態へ到達する。その経過において、エネルギーは光ではなく熱として放出される。このような現象を熱失活という。
【０００４】
上述の通り、一重項励起状態となる確率は三重項励起状態となる確率の３分の１であるので、発光材料に注入されたエネルギーの多くは三重項励起状態を経て熱として失われるため効率が悪く、また、多くの発熱を伴うため有機材料の劣化の原因ともなる。
【０００５】
このような問題を解決するため、発光材料の中に、重金属（特にイリジウム）を有する有機材料を５％程度添加することで、発光効率を高める技術が開発された（非特許文献１参照）。このような技術においては、主成分をホスト、添加する有機材料をゲスト（あるいはドーパント）と呼ぶ。
【０００６】
この技術においては、三重項励起状態にあるホスト分子は、その状態をゲスト分子に移すことにより、基底状態に戻り、ゲスト分子は逆にホスト分子から励起状態を受け継いで、三重項励起状態となる。ゲスト分子は、スピン軌道相互作用により三重項励起状態から発光して基底状態となることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公開２０１１／０００１１４６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ，  Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ，  Ｐ．Ｅ．Ｂｕｒｒｏｗｓ，  Ｍ．Ｅ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，  Ｓ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ，  ”Ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｇｒｅｅｎ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ”，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，  ｐｐ．４，  ｖｏｌ．７５，  １９９９．
【非特許文献２】Ｖｉ−Ｅｎ  Ｃｈｏｏｎｇ，  Ｓｏｎｇ  Ｓｈｉ，  Ｊａｙ  Ｃｕｒｌｅｓｓ，  Ｃｈａｎ−Ｌｏｎｇ  Ｓｈｉｅｈ，  Ｈ．−Ｃ．  Ｌｅｅ，ａｎｄ  Ｆｒａｎｋｙ  Ｓｏ，  ”Ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ”，  Ａｐｐｌｉ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．，  ｐｐ．１７２−１７４，  ｖｏｌ．  ７５，  １９９９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ホストとなる物質は、電子あるいは正孔のいずれか一方の輸送性は高いものの、他方の輸送性は劣ることが通常であり、そのため、発光層の中において、発光が生じる部分は、輸送性の低いキャリアが注入される電極に近い領域で生じると想定される。そのため、本来、得られるべき効率より低い効率でしか得られていない上、本来、想定される場合より劣化が大きいものと考えられる。
【００１０】
例えば、あるホストが電子輸送性に優れた材料である場合、相対的にそのホストの正孔輸送性は劣るため、そのようなホストを有する発光層（ＥＭＬ）においては、図２（Ａ）に示すように、正孔と電子の再結合およびそれに伴う発光は、もっぱら正極側で生じることとなる。一方、発光層の中央より負極側では、発光がほとんど起こらないと想定される。
【００１１】
すなわち、この発光層においては、図２（Ｂ）に示すように電子は負極から発光のおこる領域にかけて比較的多い状態を維持する。正極近傍で電子の数が低下するのは発光により消費されるためである。一方、正孔は正極近傍に偏ることとなる。この結果、発光は正極近傍で起こることとなる。このように、偏った部分でのみ発光が起こると、その部分のみが劣化しやすくなる。
【００１２】
また、ゲスト分子は発光層に均等にドーピングされているが、上記のように発光が偏った部分で起こると、発光が起こらない部分のゲスト分子は全く使用されず、一方で発光が起こる部分のゲスト分子は常に励起と発光を繰り返すこととなり、発光が起こる部分ではゲスト分子が不足するという事態ともなる。そのため、ゲスト分子に状態を移行できないまま熱失活して基底状態へ戻るホスト分子も多くなる。このようなホスト分子の存在は発光効率の低下をもたらす。
【００１３】
また、ゲストは高濃度にドーピングすると発光効率の低下を招くことからホストの５％程度以下の濃度とされるが、その場合、ホスト分子の相当量が、ゲスト分子との間に他のホスト分子を挟むこととなる。ホスト分子が励起状態となる場合、ゲスト分子が励起状態のホスト分子に隣接した場合の方が、状態がゲスト分子に移りやすいのであるが、ホスト分子から離れているとゲスト分子に状態を移すことが困難となり、熱失活しやすい。
【００１４】
発光層の厚さはせいぜい１００ｎｍと薄く、以上の事実を確認することは技術的に困難であるため、いまだにその問題すら知られていないともいえる。しかし、本発明者はそのような問題があり、それらの問題を解決できれば、これまで得られているより高い効率の発光を実現させることができ、また、これまでより劣化の少ない表示装置を提供できると考えた。すなわち、本発明は上記のような問題点を根本的に解決する理論を提供し、その理論に基づいた新しいＥＬ発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、ある程度の空間的な拡がりの中でゲスト分子が発光する原理を提案する。上述のように、一つのホストは、あるキャリア輸送性が著しく劣ったり、あるキャリア輸送性のみが大きかったりするため、発光する領域が限定されることとなる。発光する領域を広げるには、キャリアの分布を広くすることであるが、そのためには発光層の電子輸送性と正孔輸送性をバランスよく高めることが必要である。
【００１６】
それを実現するための方法として、発光層のホスト分子を電子輸送性の高い材料（Ｎ型ホストという）の分子等と正孔輸送性の高い材料（Ｐ型ホスト）の分子等を共に含むように構成することが好ましい。例えば、Ｎ型ホストとＰ型ホストを混合した材料をホストとする。その結果、発光層全般で発光が起こることとなる。
【００１７】
ただし、このようにキャリアが移動しやすくなると、発光に寄与しないまま正極に到達する電子や負極に到達する正孔も増加する。そこで、発光層での発光を効率的におこなうことが求められる。発光層での発光が効率的におこなわれれば、発光に寄与しないまま正極に到達する電子や負極に到達する正孔は減少する。
【００１８】
発光を効率的におこなうには、発光層内に１つ以上のＮ型ホストの分子よりなる領域（Ｎ型ホストクラスタという）と１つ以上のＰ型ホストの分子よりなる領域（Ｐ型ホストクラスタ）が多数分散した状態とするとよい。例えば、発光層の厚さ方向（キャリアの移動方向）に少なくとも１０個以上のＮ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタが交互に存在するようにするとよい。
【００１９】
また、Ｎ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタが隣接することを避け、Ｎ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタの間にはゲスト分子（あるいは１つ以上のゲスト分子よりなる領域（ゲストクラスタ））を１つ以上設けることが好ましい。
【００２０】
すなわち、本発明の一態様は、１つ以上のゲスト分子よりなるゲストクラスタと、１つ以上のＮ型ホスト分子よりなるＮ型クラスタと、１つ以上のＰ型ホスト分子よりなるＰ型クラスタと、を有し、Ｎ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタが、ゲストクラスタを間に挟んだ構造を有する有機発光体である。ここで、Ｎ型ホストは電子輸送性の高い材料であり、Ｐ型ホストは正孔輸送性の高い材料である。そのような材料は、特許文献１に記載されているホスト材料の中から選択されてもよい。
【００２１】
また、本発明の他の一態様は、上記の有機発光体を有する発光層である。また、本発明の他の一態様は、上記発光層を有する発光素子である。左記発光素子は、２つ以上の上記発光層を有してもよい。また、２つ以上の上記発光層を有する場合には、それぞれの発光層の発する光の波長は異なってもよい。
【００２２】
また、上記発光素子には、他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子リレー層、中間層等を有してもよい。また、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子リレー層、中間層を構成する材料は、例えば、特許文献１記載の材料を適宜用いればよい。
【００２３】
また、本発明の他の一態様は、上記の発光層を有するパッシブマトリクス型表示装置、アクティブマトリクス型表示装置、照明装置である。パッシブマトリクス型表示装置、アクティブマトリクス型表示装置、照明装置の詳細については、特許文献１を参照できる。
【００２４】
図１に本発明の概念図のいくつかを示す。図１（Ａ）に示されるのは、最も基本的な構造であり、Ｎ型ホストクラスタ（図中でＮ−ＨＣと表記）とＰ型ホストクラスタ（Ｐ−ＨＣ）がゲスト分子（Ｇ）と分子間力により結合する。すなわち、ゲスト分子とＮ型ホストクラスタおよびゲスト分子とＰ型ホストクラスタの間に何らかの相互作用が働いている場合を示す。相互作用としてはファンデルワールス力のようなものであってもよいし、水素結合のようなものであってもよい。
【００２５】
図１において、ゲスト分子やＮ型ホストクラスタ、Ｐ型ホストクラスタ間の重なりの大小は、それらの間に働く相互作用の大きさを相対的に示すものである。相互作用が強い場合には、分子の軌道が重なって、１つの分子とみなせる状態となっていることもある。また、例えば、Ｎ型クラスタが他のＰ型クラスタやゲスト分子から離れて書かれていても、何らかの相互作用が働いている。
【００２６】
例えば、ゲスト分子とＰ型ホストクラスタの間には相当な相互作用が働くが、ゲスト分子とＮ型ホストクラスタの間の相互作用は、それよりも弱い場合もありえる。そのような場合は、図１（Ｂ）のように表記できる。
【００２７】
なお、このような場合であっても、ゲスト分子とＮ型ホストクラスタの間に他の分子がなければ本発明を実施するうえで大きな障害とはならない。同様に、ゲスト分子とＮ型ホストクラスタおよびゲスト分子とＰ型ホストクラスタの間の相互作用が著しく弱い場合でも、ゲスト分子の隣にそれらがあればよい。もちろん、相互作用が強いほうが、後述する電子状態の移動には都合がよい。
【００２８】
また、Ｎ型ホストクラスタ、ゲスト分子、Ｐ型ホストクラスタは必ずしも同じ直線上にある必要は無く、例えば、図１（Ｃ）に示すようにＮ型ホストクラスタがゲスト分子とＰ型ホストクラスタの結合の方向に対して直角あるいはその他の角度を有していてもよい。
【００２９】
本発明の一態様では、間にゲスト分子を介してＮ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタが近接する。すなわち、図１（Ｄ）に示されるように、Ｎ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタが、間にゲスト分子を挟みながら直線状に配列する。また、このような構造を得るためには、Ｎ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタが互いに反発するような材料で構成されることが好ましい。
【００３０】
また、このような直線状のＮ型ホストクラスタとＰ型ホストクラスタよりなる列が平面的に展開すると図１（Ｅ）や図１（Ｆ）のようになる。なお、図では、横方向の相互作用が縦方向の相互作用よりも強いように書かれている（横方向のホストクラスタとゲスト分子が重なっているのに対し、縦方向では重なっていない）が、縦方向の相互作用も横方向と同じか、それ以上であってもよい。
【００３１】
なお、Ｎ型ホスト、Ｐ型ホストは、電子輸送性（電子移動度）、正孔輸送性（正孔移動度）が異なるため、混合する比率はそれらに応じて決定されるとよい。また、上記において、Ｎ型ホストクラスタは複数の種類のＮ型ホストよりなってもよく、同様にＰ型ホストクラスタは複数の種類のＰ型ホストよりなってもよい。図１は本発明の態様のいくつかを示すが、本発明がこれらに限定されないことはいうまでもない。
【発明の効果】
【００３２】
Ｎ型ホストは電子を帯びて、マイナスイオン（アニオン）となりやすく、Ｐ型ホストはプラスイオン（カチオン）となりやすい。ゲスト分子に隣接するＮ型ホストとＰ型ホストが、それぞれアニオンとカチオンとなった場合には、クーロン力等の相互作用により、ゲストに電子と正孔が移され、ゲストは励起状態となる。その後、ゲストは発光することで基底状態へと戻る。
【００３３】
このような現象が、発光層の全般でおこなわれるため、どの部分のゲスト分子もほぼ同じように使用され、ゲストの過不足という問題も解消でき、熱失活も可能な限り低減できる。
【００３４】
なお、上記の発光機構は、これまでのホストとゲストを用いた発光機構とは大きく異なることに注意すべきである。従来の発光機構では、１つのホスト分子が励起し、それが１つのゲスト分子に状態と移すという段階を有する。これに対し、上記の励起発光メカニズムでは、２つ以上のホスト分子から１つ以上のゲスト分子に電子と正孔が注入されることによりゲスト分子が励起する。
【００３５】
Ｎ型ホスト分子とＰ型ホスト分子が近接して存在し、それぞれアニオン（すなわち、最低空軌道（ＬＵＭＯ）に電子が存在する状態）、カチオン（すなわち、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）に正孔が存在する状態）となっている場合、Ｎ型ホストあるいはＰ型ホストのいずれかの分子が励起（すなわち、ＨＯＭＯに正孔が存在し、ＬＵＭＯに電子が存在する状態となること）し、他方が基底状態になるという確率は低く、それぞれアニオン、カチオンとなったままである確率が支配的である。
【００３６】
もし、Ｎ型ホストとＰ型ホストの間に１つのゲスト分子があると、アニオンのＮ型ホストとカチオンのＰ型ホストの電荷がゲスト分子に移され、ゲスト分子が励起状態となる。なお、ゲスト分子に対する電子と正孔の注入はほぼ同時に起こる確率が高く、ゲスト分子がアニオンあるいはカチオンとなっている時間は十分に短い。
【００３７】
これは、仮にゲスト分子がアニオンとなると、そのクーロン力により正孔を誘引するためである。もちろん、ゲストやＮ型ホスト、Ｐ型ホストの電子輸送性、正孔輸送性等の特性によって、ゲスト分子がイオン状態である時間は異なる。
【００３８】
ゲスト分子が既に励起状態となっている場合には、励起から発光にいたる期間はホスト分子はゲスト分子に励起状態を移せない。したがって、従来のように、１つのホスト分子の励起状態が１つのゲスト分子に移るという機構では、あるゲスト分子が既に励起状態にあれば、隣接するホスト分子が励起状態であっても、そのゲスト分子に状態が移せず、その前にホスト分子が熱失活する確率も高い。
【００３９】
一方、上記のプロセスにおいては、Ｎ型ホスト分子やＰ型ホスト分子は励起状態となることはまれであり、通常はアニオンやカチオンとなる。アニオンとなったＮ型ホスト分子やカチオンとなったＰ型ホスト分子は安定であり、相当の長時間にわたって、その状態を保った後、ゲストを励起できる。仮に、これらのホスト分子がイオンから中性分子になるとしても、エネルギーの損失は限られる。したがって、効率よくゲストを励起させることができる。
【００４０】
例えば、第１のＮ型ホスト分子とゲスト分子の間に第２のＮ型ホスト分子が存在する場合を考える。第１のＮ型ホスト分子がアニオンとなったとすると、そのままでは間に第２のＮ型ホスト分子が存在するため、直接、ゲスト分子に状態を移すことはできない。しかし、第２のＮ型ホスト分子に電子を移すことで、第２のＮ型ホスト分子をアニオンとし、自らは中性の分子となることはできる。そして、この過程でエネルギーの損失は限られる。アニオンとなった第２のＮ型ホスト分子は隣接するゲスト分子にすみやかに電子を移すことができる。
【００４１】
なお、Ｎ型ホストの電子輸送性、正孔輸送性、Ｐ型ホストの電子輸送性、正孔輸送性は異なるものである。例えば、Ｎ型ホストの電子移動度が、Ｐ型ホストの正孔移動度よりも小さい場合には、Ｎ型ホストの比率を高めて、発光層中の電子の分布の拡がりを大きくするとよい。その結果、発光層内で全般的に発光が生じる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のさまざまな態様の例を説明する図。
【図２】従来の発光機構の様子を説明する図。
【図３】実施の形態１を説明する図。
【図４】実施の形態１を説明する図。
【図５】実施例１の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図６】実施例１の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図７】実施例１の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図８】実施例１の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図９】実施例１の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１０】実施例１の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図１１】実施例２の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１２】実施例２の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１３】実施例２の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図１４】実施例２の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図１５】実施例２の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１６】実施例２の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図１７】実施例３の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図１８】実施例３の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図１９】実施例３の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２０】実施例３の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図２１】実施例３の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２２】実施例４の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２３】実施例４の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図２４】実施例４の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図２５】実施例４の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図２６】実施例４の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２７】実施例４の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図２８】実施例５の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図２９】実施例５の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図３０】実施例５の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図３１】実施例５の発光素子の輝度−外部量子効率特性を示す図。
【図３２】実施例５の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の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。
【００４４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、Ｎ型ホスト、Ｐ型ホスト、ゲストに用いる材料の例を示す。図３（Ａ）にはＮ型ホストとして用いることのできる、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）の分子構造式を示す。一般に、ベンゼン環のような６員芳香環の構成原子に、窒素原子のような炭素よりも電気陰性度が大きい原子（ヘテロ原子）を導入するとヘテロ原子に環上のπ電子が引きつけられ、芳香環は電子不足となりやすい。図の点線で囲まれた部分Ａはπ電子が不足している部位を示し、この部分で電子をトラップしやすい。一般に６員環のヘテロ芳香族化合物はＮ型ホストとなりやすい。
【００４５】
図３（Ｂ）にはＰ型ホストに用いることのできる、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）の分子構造式を示す。一般に、窒素原子が、ベンゼン環のような芳香環の外側にあって環と結合すると、窒素原子の非共有電子対がベンゼン環に供与されて電子過剰となり電子を放出しやすくなる（すなわち、正孔をトラップしやすくなる）。図において点線で囲まれた部分Ｂはπ電子が過剰となっている部位を示し、この部分で電子を放出（正孔をトラップ）しやすい。
【００４６】
他にも、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）もＰ型ホストとして利用できる。一般に芳香族アミン化合物はＰ型ホストとなりやすい。しかしながら、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）のような非アミン化合物であってもＰ型ホストとして作用する。
【００４７】
図３（Ｃ）は、ゲストに用いることのできる、（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）］）の分子構造式を示す。一般にイリジウム錯体は、ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ  ｔｏ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）励起状態という励起状態を形成する。これは、金属原子の軌道上にある電子が、配位子の軌道上に励起される状態であり、ＨＯＭＯが金属原子付近に、ＬＵＭＯが配位子付近に存在することを意味する。
【００４８】
ゲストには他に、ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）やビス（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）］）等も用いることができる。
【００４９】
図３（Ｃ）に示すように電子は点線で囲まれた部分Ｃにある配位子にトラップされ、正孔は点線に囲まれた部分Ｄに示される金属原子（ここではＩｒ）から配位子にかけての領域でトラップされる。
【００５０】
以上のようなＮ型ホスト、Ｐ型ホスト、ゲストを用いて効率よく発光をおこなうには、図３（Ａ）に示すＮ型ホスト分子の点線で囲まれた部分Ａと図３（Ｃ）に示すゲスト分子の点線で囲まれた部分Ｃが近接し、図３（Ｂ）に示すＰ型ホスト分子の点線で囲まれた部分Ｂと図３（Ｃ）に示すゲスト分子の点線で囲まれた部分Ｄが近接することが好ましい。
【００５１】
より一般的にはＮ型ホスト分子のヘテロ芳香環（図４ではキノキサリン骨格）とゲスト分子の配位子の末端（図４ではフェニルピリミジン部位）が近接し、Ｐ型ホスト分子の芳香族アミンとゲスト分子の金属原子−ベンゼン骨格が近接するとよい。このように、Ｎ型ホスト分子とＰ型ホスト分子がゲスト分子を介して近接する構造はこれまで知られていないものである。本明細書では、Ｇｕｅｓｔ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｈｏｓｔｓ（ＧＣＣＨ）という。その例を図４に示す。
【００５２】
図４に示す構造の発光体に電子と正孔が注入された場合、電子はＮ型ホスト分子の点線部分Ａにトラップされ、その後、速やかに、それに近接するゲスト分子の点線部分Ｃに移る。また、正孔はＰ型ホスト分子の点線部分Ｂにトラップされ、その後、速やかに、それに近接するゲスト分子の点線部分Ｄに移る。その結果、ゲスト分子は励起状態となり、これが基底状態となる際に発光する。
【００５３】
Ｎ型ホスト分子あるいはＰ型ホスト分子からキャリアがゲスト分子に移り、ゲスト分子が励起状態になるまでに熱失活によるエネルギーの損失は極めて少なく、効率の高い発光が得られる。また、このような励起および発光は、発光層中にある発光体のほぼ全てで同様に起こるため個々の発光体にかかる負荷が小さく、発光体の寿命も長くなる。
【実施例１】
【００５４】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【００５５】
【化１】
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【００５６】
以下に、本実施例の発光素子１および比較発光素子２の作製方法を示す。
【００５７】
（発光素子１）
まず、ガラス基板上に、珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【００５８】
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【００５９】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
【００６０】
次に、第１の電極が形成された面が下方となるように、第１の電極が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極上に、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【００６１】
次に、正孔注入層上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【００６２】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、および［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、正孔輸送層上に発光層を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢおよび［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は４０ｎｍとした。
【００６３】
次に、発光層上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層を形成した。
【００６４】
次に、第１の電子輸送層上に、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層を形成した。
【００６５】
さらに、第２の電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層を形成した。
【００６６】
最後に、陰極として機能する第２の電極として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子１を作製した。
【００６７】
（比較発光素子２）
比較発光素子２の発光層は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩおよび［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩおよび［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、１：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は４０ｎｍとした。発光層以外は、発光素子１と同様に作製した。
【００６８】
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。
【００６９】
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。本実施例においては、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩがＮ型ホスト、ＰＣＢＮＢＢがＰ型ホスト、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］がゲストである。すなわち、発光素子１では、Ｎ型ホストとＰ型ホストが共に発光層内にあるのに対し、比較発光素子２では、Ｐ型ホストが発光層に存在しない。
【００７０】
【表１】
2012186467.tif 000004
【００７１】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【００７２】
発光素子１および比較発光素子２の電流密度−輝度特性を図５に示す。図５において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図６に示す。図６において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図７に示す。図７において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図８に示す。図８において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【００７３】
また、発光素子１および比較発光素子２における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表２に示す。
【００７４】
【表２】
2012186467.tif 000005
【００７５】
また、発光素子１および比較発光素子２に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図９に示す。図９において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表２に示す通り、輝度１２００ｃｄ／ｍ２の時の発光素子１のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５６，０．４４）であり、輝度９６０ｃｄ／ｍ２の時の比較発光素子２のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５５，０．４４）であった。この結果から、発光素子１および比較発光素子２は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【００７６】
表２および図５乃至図８からわかるように、発光素子１は、比較発光素子２に比べて、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。一般に、発光体からの光を外部に取り出すに際しては、基板その他と大気との間で全反射がおこり、内部量子効率の２５％乃至３０％しか外部に光を取り出せないとされている。このことを考慮すると、比較発光素子２ではせいぜい、内部量子効率は６０％弱であると推定されるが、発光素子１は内部量子効率が８０％以上にまで高まっていると推定できる。以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【００７７】
次に、発光素子１および比較発光素子２の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１０に示す。図１０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。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を駆動した。
【００７８】
比較発光素子２は、１２０時間後の輝度が、初期輝度の５８％であった。また、発光素子１は、６３０時間後の輝度が、初期輝度の６５％であった。この結果から、発光素子１は、比較発光素子２に比べて、寿命の長い素子であることがわかった。以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例２】
【００７９】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【００８０】
【化２】
2012186467.tif 000006
【００８１】
以下に、本実施例の発光素子３の作製方法を示す。
【００８２】
（発光素子３）
まず、ガラス基板上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【００８３】
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【００８４】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
【００８５】
次に、第１の電極が形成された面が下方となるように、第１の電極が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【００８６】
次に、正孔注入層上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【００８７】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、および［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層上に発光層を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢおよび［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は４０ｎｍとした。
【００８８】
次に、発光層上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層を形成した。
【００８９】
次に、第１の電子輸送層上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層を形成した。
【００９０】
さらに、第２の電子輸送層上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層を形成した。
【００９１】
最後に、陰極として機能する第２の電極として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子３を作製した。
【００９２】
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。
【００９３】
以上により得られた発光素子３の素子構造を表３に示す。
【００９４】
【表３】
2012186467.tif 000007
【００９５】
発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【００９６】
発光素子３の電流密度−輝度特性を図１１に示す。図１１において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図１２に示す。図１２において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図１３に示す。図１３において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図１４に示す。図１４において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【００９７】
また、発光素子３における輝度１１００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表４に示す。
【００９８】
【表４】
2012186467.tif 000008
【００９９】
また、発光素子３に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図１５に示す。図１５において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表４に示す通り、輝度１１００ｃｄ／ｍ２の時の発光素子３のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５４，０．４６）であった。この結果から、発光素子３は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０１００】
表４および図１１乃至図１４からわかるように、発光素子３は、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。特に、輝度１１００ｃｄ／ｍ２の時の外部量子効率が２８％と極めて高い値を示した。これは内部量子効率に換算すると、９０％以上となる。以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０１０１】
次に、発光素子３の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１６に示す。図１６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。
【０１０２】
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３を駆動した。３２０時間後の輝度について、発光素子３は、初期輝度の９２％を保っていた。以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例３】
【０１０３】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０１０４】
【化３】
2012186467.tif 000009
【０１０５】
以下に、本実施例の発光素子４及び比較発光素子５の作製方法を示す。
【０１０６】
（発光素子４）
まず、ガラス基板上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１０７】
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１０８】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
【０１０９】
次に、第１の電極が形成された面が下方となるように基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極上に、４，４’，４’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１１０】
次に、正孔注入層上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０１１１】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着し、正孔輸送層上に発光層を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１１２】
次に、発光層上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるよう成膜し、第１の電子輸送層を形成した。
【０１１３】
次に、第１の電子輸送層上に、ＢＰｈｅｎを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層を形成した。
【０１１４】
さらに、第２の電子輸送層上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層を形成した。
【０１１５】
最後に、陰極として機能する第２の電極として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子４を作製した。
【０１１６】
（比較発光素子５）
比較発光素子５の発光層は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の重量比は、１：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は４０ｎｍとした。発光層以外は、発光素子４と同様に作製した。
【０１１７】
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。
【０１１８】
以上により得られた発光素子４及び比較発光素子５の素子構造を表５に示す。
【０１１９】
【表５】
2012186467.tif 000010
【０１２０】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１２１】
発光素子４及び比較発光素子５の電流密度−輝度特性を図１７に示す。図１７において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図１８に示す。図１８において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図１９に示す。図１９において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図２０に示す。図２０において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０１２２】
また、発光素子４及び比較発光素子５における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表６に示す。
【０１２３】
【表６】
2012186467.tif 000011
【０１２４】
また、発光素子４及び比較発光素子５に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２１に示す。図２１において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表６に示す通り、輝度１１００ｃｄ／ｍ２の時の発光素子４のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５７，０．４３）であり、輝度８３０ｃｄ／ｍ２の時の比較発光素子５のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５６，０．４４）であった。この結果から、発光素子４及び比較発光素子５は、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０１２５】
表６及び図１７乃至図２０からわかるように、発光素子４は、比較発光素子５に比べて、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【実施例４】
【０１２６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０１２７】
【化４】
2012186467.tif 000012
【０１２８】
以下に、本実施例の発光素子６及び比較発光素子７の作製方法を示す。
【０１２９】
（発光素子６）
発光素子６の発光層は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ、及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＮＰＢ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＮＰＢ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は４０ｎｍとした。発光層以外は、実施例３に示した発光素子４と同様に作製した。
【０１３０】
（比較発光素子７）
比較発光素子７の発光層は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ及び［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、１：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は４０ｎｍとした。発光層以外は、実施例３に示した発光素子４と同様に作製した。
【０１３１】
以上により得られた発光素子６及び比較発光素子７の素子構造を表７に示す。
【表７】
2012186467.tif 000013
【０１３２】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１３３】
発光素子６及び比較発光素子７の電流密度−輝度特性を図２２に示す。図２２において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図２３に示す。図２３において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図２４に示す。図２４において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図２５に示す。図２５において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０１３４】
また、発光素子６及び比較発光素子７における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表８に示す。
【０１３５】
【表８】
2012186467.tif 000014
【０１３６】
また、発光素子６及び比較発光素子７に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２６に示す。図２６において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表８に示す通り、輝度１１００ｃｄ／ｍ２の時の発光素子６のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．６６，０．３４）であり、輝度１０００ｃｄ／ｍ２の時の比較発光素子７のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．６６，０．３４）であった。この結果から、発光素子６及び比較発光素子７は、［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］に由来する赤色発光が得られたことがわかった。
【０１３７】
表８及び図２２乃至図２５からわかるように、発光素子６は、比較発光素子７に比べて、電流効率、パワー効率、外部量子効率がそれぞれ高い値を示した。以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、外部量子効率の高い素子を実現できることが示された。
【０１３８】
次に、発光素子６及び比較発光素子７の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図２７に示す。図２７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。
【０１３９】
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６及び比較発光素子７を駆動した。
【０１４０】
比較発光素子７は、９７時間後の輝度が、初期輝度の６３％であった。また、発光素子６は、９８時間後の輝度が、初期輝度の８７％であった。この結果から、発光素子６は、比較発光素子７に比べて、寿命の長い素子であることがわかった。
【０１４１】
以上の結果から、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い素子を実現できることが示された。
【実施例５】
【０１４２】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、先の実施例で用いた材料の化学式は省略する。
【０１４３】
【化５】
2012186467.tif 000015
【０１４４】
以下に、本実施例の発光素子８及び発光素子９の作製方法を示す。
【０１４５】
（発光素子８）
まず、ガラス基板上に、ＩＴＳＯをスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第１の電極を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０１４６】
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
【０１４７】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
【０１４８】
次に、第１の電極が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極上に、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０１４９】
次に、正孔注入層上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
【０１５０】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、正孔輸送層上に発光層を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は２０ｎｍとした。
【０１５１】
次に、発光層上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ、及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着し、発光層上に第１の電子輸送層を形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＮＢＢ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、第１の電子輸送層の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１５２】
次に、第１の電子輸送層上に、ＢＰｈｅｎを膜厚１０ｎｍとなるように成膜し、第２の電子輸送層を形成した。
【０１５３】
さらに、第２の電子輸送層上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層を形成した。
【０１５４】
最後に、陰極として機能する第２の電極として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子８を作製した。
【０１５５】
（発光素子９）
発光素子９の発光層は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＣＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］を共蒸着することで形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＣＰ及び［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］の重量比は、０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］）となるように調節した。また、発光層の膜厚は２０ｎｍとした。発光層以外は、発光素子８と同様に作製した。
【０１５６】
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。
【０１５７】
以上により得られた発光素子８及び発光素子９の素子構造を表９に示す。なお、第１の電極、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、第２の電極の構成は実施例１と同じなので省略する。これらは表１を参照すればよい。
【０１５８】
【表９】
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【０１５９】
これらの発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０１６０】
発光素子８及び発光素子９の電流密度−輝度特性を図２８に示す。図２８において、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、電圧−輝度特性を図２９に示す。図２９において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図３０に示す。図３０において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図３１に示す。図３１において、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ２）を、縦軸は外部量子効率（％）を示す。
【０１６１】
また、発光素子８及び発光素子９における輝度１２００ｃｄ／ｍ２のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１０に示す。
【０１６２】
【表１０】
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【０１６３】
また、発光素子８及び発光素子９に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図３２に示す。図３２において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、表１０に示す通り、輝度１２００ｃｄ／ｍ２の時の発光素子８のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５４，０．４５）であり、輝度１２００ｃｄ／ｍ２の時の発光素子９のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５４，０．４６）であった。この結果から、発光素子８及び発光素子９は、［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ｄｐｍ）］に由来する橙色発光が得られたことがわかった。
【０１６４】
表１０及び図２８乃至図３１からわかるように、発光素子８と発光素子９は、電流効率、パワー効率、外部量子効率が同程度の値を示した。発光素子８と発光素子９の違いは、発光層に使用されているＰ型ホストであり、発光素子８が芳香族アミンであるＰＣＢＮＢＢを使用しているのに対し、発光素子９は非アミンであるＰＣＣＰを使用している。しかしながら、特性にほとんど差が認められないことから、Ｐ型ホストとして非アミンを用いても良好な特性が得られることがわかった。
【符号の説明】
【０１６５】
Ｐ−ＨＣ    Ｐ型ホストクラスタ
Ｎ−ＨＣ    Ｎ型ホストクラスタ
Ｇ    ゲスト分子
ＥＭＬ    発光層
【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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