(57)【要約】【課題】発光効率の良好な発光素子を提供する。また、希少金属を発光材料として使用せずに発光効率の良好な発光素子を提供する。【解決手段】第１の電極と、第２の電極と、第１の電極及び第２の電極との間に設けられた層とを有し、層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、第２の有機化合物は、さらにベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格を有し、芳香族炭化水素基は、カルバゾール骨格と結合され、芳香族炭化水素基は、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格と結合され、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素子。【選択図】図１
2016225618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極との間に設けられた層とを有し、
前記層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、
前記第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、
前記第２の有機化合物は、さらにベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格を有し、
前記芳香族炭化水素基は、前記カルバゾール骨格と結合され、
前記芳香族炭化水素基は、前記ベンゾフロピリミジン骨格または前記ベンゾチエノピリミジン骨格と結合され、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素子。
【請求項２】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極との間に設けられた層とを有し、
前記層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、
前記第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、
前記第２の有機化合物は、さらにベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格を有し、
前記芳香族炭化水素基は、前記カルバゾール骨格と結合され、
前記芳香族炭化水素基は、前記ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格または前記ベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格と結合され、
前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格または前記ベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、前記芳香族炭化水素基に結合されている発光素子。
【請求項４】
請求項２において、
前記ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格または前記ベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、前記芳香族炭化水素基に結合され、他の位置は無置換である発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記カルバゾール骨格の９位が、前記芳香族炭化水素基に結合されている発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記芳香族炭化水素基は、炭素数が６乃至６０であることを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記芳香族炭化水素基は、炭素数が６乃至１３であ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５のいずれか一項において、
前記芳香族炭化水素基は、ビフェニルジイル基を有することを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項８において、
前記ビフェニルジイル基は、３，３’−ビフェニルジイル基であることを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１において、
前記第２の有機化合物は、構造式（１００）で表される有機化合物である発光素子。
【化１】
2016225618.tif 000020
【請求項１１】
請求項１において、
前記第２の有機化合物は、構造式（２００）で表される有機化合物である発光素子。
【化２】
2016225618.tif 000021
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記第２の有機化合物は電子輸送性を有する物質であり、前記第１の有機化合物は正孔輸送性を有する物質であることを特徴とする発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記第１の有機化合物は、芳香族アミンであることを特徴とする発光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第１の有機化合物および前記第２の有機化合物の三重項励起エネルギー準位が、前記励起錯体の三重項励起エネルギー準位よりも高い発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光素子における発光が、遅延蛍光成分を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、スイッチと、を有する照明装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する手段を備えた発光装置。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた表示装置。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の発光素子と、スイッチと、を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格と、カルバゾール骨格と、を有する化合物に関する。また、電界を加えることにより発光が得られる発光層を一対の電極間に挟んでなる発光素子、または該発光素子を有する表示装置、電子機器、半導体装置、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、本発明の一態様は、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。
【背景技術】
【０００３】
有機化合物を発光物質として用いた電流励起の発光素子、いわゆる有機ＥＬ素子は、光源や照明、ディスプレイなどの応用化が進んでいる。
【０００４】
有機ＥＬ素子の励起子の生成割合は一重項励起状態１に対し、三重項励起状態３であることが知られている。そのため、一重項励起状態を発光に変換する蛍光発光の内部量子効率の限界は２５％であるが、三重項励起状態を発光に変換するりん光発光は、一重項励起状態からの項間交差を介したエネルギー移動を考慮すると、内部量子効率１００％が実現可能である。このことから、効率良い発光を得るために、りん光発光材料を発光物質として適用した有機ＥＬ素子（りん光発光素子ともいう）が選択されることが多い。
【０００５】
しかし、三重項励起状態を効率良く発光に変換することが可能な物質は、その多くが有機金属錯体であり、その中心金属は産出量の少ない希少金属であることが殆どである。このような希少金属は、高価であることはもちろんのこと、価格の変動が激しく、また、世界情勢による供給の不安定さも付きまとう。そのため、りん光発光素子は、コストや安定供給の面で不安がある。
【０００６】
三重項励起状態を発光に変換するための他の手段として、遅延蛍光を利用する方法がある。これは、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差を利用したものであり、発光は一重項励起状態から起こるためりん光ではなく、蛍光である。これは、一重項励起状態と三重項励起状態とのエネルギー差が小さい場合に起こりやすく、実際に蛍光発光の理論的限界を超える発光効率が得られたことも報告されている。
【０００７】
また、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さい状態を、二種類の物質からなる励起錯体（エキサイプレックス）により得、効率の良い発光素子を実現したことも報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｋ．合志  他、「アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）」，２０１２年，  １０１号，０２３３０６／１−０２３３０６／４頁．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記励起錯体を用いた発光素子の場合、用いる物質によっては効率の良い発光が得られないことが多い。実際、有機ＥＬ素子の開発の歴史において、励起錯体は効率を落とすものとして、その形成が起きないように設計することが通常であった。
【００１０】
そこで、本発明の一態様では、発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。また、本発明の一態様では、希少金属を発光材料として使用せずに発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。また、本発明の一態様では、励起錯体を利用した発光素子において、効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。また、本発明の一態様では、励起錯体からの発光を発する発光素子において、効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、発光効率の高い発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを課題とする。
【００１２】
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、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。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】
【００１３】
本発明の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極及び第２の電極との間に設けられた層とを有し、層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、第２の有機化合物は、さらにベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格を有し、芳香族炭化水素基は、カルバゾール骨格と結合され、芳香族炭化水素基は、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格と結合され、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素子である。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極及び第２の電極との間に設けられた層とを有し、層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、第２の有機化合物は、さらにベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格を有し、芳香族炭化水素基は、カルバゾール骨格と結合され、芳香族炭化水素基は、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格と結合され、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素子である。
【００１５】
なお、本発明の一態様において、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合されている発光素子としてもよい。また、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合され、他の位置は無置換である発光素子としてもよい。また、本発明の一態様において、カルバゾール骨格の９位が、芳香族炭化水素基に結合されている発光素子としてもよい。また、芳香族炭化水素基は、炭素数が６乃至６０であることを特徴とする発光素子としてもよい。また、芳香族炭化水素基は、炭素数が６乃至１３であることを特徴とする発光素子としてもよい。また、芳香族炭化水素基は、ビフェニルジイル基を有することを特徴とする発光素子としてもよい。また、ビフェニルジイル基は、３，３’−ビフェニルジイル基であることを特徴とする発光素子としてもよい。
【００１６】
また、本発明の一態様において、第２の有機化合物は、構造式（１００）で表される有機化合物である発光素子としてもよい。
【００１７】
【化１】
2016225618.tif 000003
【００１８】
また、本発明の一態様において、第２の有機化合物は、構造式（２００）で表される有機化合物である発光素子としてもよい。
【００１９】
【化２】
2016225618.tif 000004
【００２０】
また、本発明の一態様において、第２の有機化合物は電子輸送性を有する物質であり、第１の有機化合物は正孔輸送性を有する物質であることを特徴とする発光素子としてもよい。また、第１の有機化合物は、芳香族アミンであることを特徴とする発光素子としてもよい。また、本発明の一態様において、第１の有機化合物および第２の有機化合物の三重項励起エネルギー準位が、励起錯体の三重項励起エネルギー準位よりも高い発光素子としてもよい。また、発光素子における発光が、遅延蛍光成分を含むことを特徴とする発光素子としてもよい。
【００２１】
また、本発明の他の一態様は、本発明の一態様に係る発光素子と、スイッチと、を有する照明装置である。また、本発明の一態様に係る発光素子と、発光素子を制御する手段を備えた発光装置である。また、本発明の一態様に係る発光素子を表示部に有し、発光素子を制御する手段を備えた表示装置である。また、本発明の一態様に係る発光素子と、スイッチと、を有する電子機器である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様では発光効率の良好な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、希少金属を発光材料として使用せずに発光効率の良好な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、励起錯体を利用した発光素子において、効率の良好な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、励起錯体からの発光を発する発光素子において、効率の良好な発光素子を提供することができる。
【００２３】
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】
【００２４】
【図１】発光素子の概念図。
【図２】アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図３】アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図４】アクティブマトリクス型発光装置の概念図。
【図５】パッシブマトリクス型発光装置の概念図。
【図６】照明装置の概念図。
【図７】電子機器を表す図。
【図８】電子機器を表す図。
【図９】照明装置を表す図。
【図１０】照明装置を表す図。
【図１１】車載表示装置及び照明装置を表す図。
【図１２】電子機器を表す図。
【図１３】発光素子１及び比較発光素子１の電流密度−輝度特性。
【図１４】発光素子１及び比較発光素子１の輝度−電流効率特性。
【図１５】発光素子１及び比較発光素子１の輝度−パワー効率特性。
【図１６】発光素子１及び比較発光素子１の輝度−外部量子効率特性。
【図１７】発光素子１及び比較発光素子１の発光スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本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。
【００２６】
なお、本明細書で説明する各図において、陽極、有機化合物を含む層、電荷発生層、陰極などの大きさや厚さは、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに限定されない。
【００２７】
また、本明細書等において、第１、第２、第３などとして付される序数詞は、便宜上用いるものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。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。
【００２８】
また、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００２９】
また、本明細書において色とは、色相（単色光の波長に相当）、彩度（あざやかさ即ち白みを帯びていない度合）および明度（明るさ即ち光の強弱）の三要素によって規定されたものである。また、本明細書において色とは、上述の三要素のうちのいずれか一つの要素のみ、または任意で選んだ２つの要素のみを示してもよい。また、本明細書において、２つの光の色が異なるとは、上述の三要素のうちいずれか少なくとも一つが異なることをいい、さらに、２つの光のスペクトルの形状若しくは各ピークの相対強度比の分布が異なることをも含む。
【００３０】
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、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。
【００３１】
（実施の形態１）
三重項励起状態を発光に変換するためには、三重項励起状態からの直接発光であるりん光を利用する方法と、三重項励起状態が逆項間交差を経て一重項励起状態となり、一重項励起状態から発光する遅延蛍光を利用する方法などがある。
【００３２】
りん光発光材料を用いた発光素子は、非常に高い効率で発光する構成の報告も見られ、三重項励起状態を発光に利用することの優位性は実際に証明されている。しかし、りん光発光材料は、中心金属がレアメタルであることが殆どであるため、量産化された際のコストや安定供給に不安がある。
【００３３】
一方、遅延蛍光材料を用いた発光素子も、近年では一定の成果が報告されている。しかし、比較的高い効率で遅延蛍光を発する物質は、一重項励起状態と三重項励起状態が近接するという、非常に稀な状態を有する物質である必要があり、そのため、特殊な分子構造を有し、種類も限られているのが現実である。
【００３４】
励起錯体（エキサイプレックス、エキシプレックスともいう）は、２種類の分子から電荷移動相互作用によって形成される、励起状態の錯体であり、その一重項励起状態と三重項励起状態は近接することが報告されている。
【００３５】
そのため、励起錯体は室温環境下においても遅延蛍光を発現しやすく、効率の良好な蛍光発光素子を得られる可能性がある。さらに、励起錯体の発光は、当該錯体を形成する二つの物質のうち、浅い方のＨＯＭＯ準位と深い方のＬＵＭＯ準位との差に対応して発光波長が変化する。このため、励起錯体を形成する物質の選択によって所望の波長の光を得ることが比較的容易である。
【００３６】
しかし、励起錯体からの発光を積極的に利用するための研究は未だ途上であり、どのような物質を用いれば良好な発光効率が得られるといった指針は少なく、そして、何の指針もなく素子を作製しても良好な発光はまず得られない。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、励起錯体を発光中心として用いた高効率で発光する発光素子の構成について説明する。
【００３８】
本実施の形態における発光素子は、一対の電極間に有機化合物を含む層（無機化合物を含んでいても良い）を挟んで構成されており、当該有機化合物を含む層は、少なくとも発光層を有する。発光層は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と、電子輸送性を有する第２の有機化合物とを含む。
【００３９】
第１の有機化合物と第２の有機化合物は、電流により励起されると、または、電流が流れることにより、励起錯体を形成する組み合わせである。励起錯体を形成するためには、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位が第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位よりも各々浅いことが好ましい。
【００４０】
励起錯体の形成過程については、以下の２つの過程が考えられる。
【００４１】
１つ目の形成過程は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と電子輸送性を有する第２の有機化合物がそれぞれキャリアを持った状態（カチオン又はアニオン）から、励起錯体を形成する過程である。
【００４２】
２つ目の形成過程は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物及び電子輸送性を有する第２の有機化合物のうち、一方が一重項励起子を形成した後、基底状態の他方と相互作用して励起錯体を形成する過程である。
【００４３】
本実施の形態における励起錯体はそのどちらの過程で生成されたものであっても良い。
【００４４】
ここで、電子輸送性を有する第２の有機化合物が、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格とが、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基を介して結合された構造を有すると、励起錯体からの効率良い発光を得ることができる。特に、ベンゾフロピリミジン骨格を用いることで、発光効率のより良好な発光素子を得ることができるため好ましい。なお、ベンゾフロピリミジン骨格は、ベンゾチエノピリミジン骨格よりもわずかにＬＵＭＯ準位が深くなるため、励起錯体の形成により好適でもある。
【００４５】
ベンゾフロピリミジン骨格としてはベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格が、ベンゾチエノピリミジン骨格としてはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格が好ましい。ピリミジンの６位にベンゼン環が導入される骨格となり、電子輸送性が高まるためである。また、これらの骨格は、ＬＵＭＯ準位がピリミジン骨格よりも深くなり、励起錯体の形成に好適となる。
【００４６】
また、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合していることが好ましい。これにより、ピリミジンの４位および６位が置換される形となるため、電子輸送性が高くなる。また、ＬＵＭＯ準位が深くなるため、励起錯体の形成により好適となる。
【００４７】
さらに、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合し、他の位置は無置換であることが好ましい。４位以外が無置換となることで、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格が第１の有機化合物と相互作用を起こしやすくなるため、励起錯体を形成しやすくなる。
【００４８】
一方、カルバゾール骨格に関しては、カルバゾール骨格の９位が、芳香族炭化水素基に結合していることが好ましい。これにより、電気化学的に安定な化合物を得ることができる。
【００４９】
ここで、上記カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格とが、２価の芳香族炭化水素基によって結合されていることで、第２の有機化合物中での電荷移動励起状態よりも、第２の有機化合物と第１の有機化合物で構成される励起錯体の形成の方が支配的になりやすい。換言すれば、第１の骨格と第２の骨格を物理的に離すことにより、分子内でのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ遷移ではなく、分子間でのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ遷移（例えば第１の有機化合物のＨＯＭＯから第２の有機化合物のＬＵＭＯへの遷移）が支配的になりやすいとも言える。
【００５０】
２価の芳香族炭化水素基は、炭素数が６乃至６０であることが好ましい。また、２価の芳香族炭化水素基は、炭素数６乃至１３であると昇華性に優れるため、より好適である。２価の芳香族炭化水素基により、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格とを離すことに加え、昇華性をも考慮すると、これら芳香族炭化水素基としては、ビフェニルジイル基が好ましい。特に、三重項励起準位を高くする観点から、３，３’−ビフェニルジイル基であるとより好ましい。また、２価の芳香族炭化水素基は、カルバゾール骨格中の窒素原子に結合されていることが好ましい。なお、これらの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６のアルキル基、及び炭素数６乃至１２のアリール基（フェニル基やビフェニルジイル基）が挙げられる。
【００５１】
また、第２の有機化合物は、下記一般式（Ｇ１）を用いて表すこともできる。
【００５２】
【化３】
2016225618.tif 000005
【００５３】
上記一般式（Ｇ１）において、Ｒ１乃至Ｒ５は各々独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素、置換もしくは無置換の炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素、又は、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基のいずれか一を表す。また、αは置換又は無置換の芳香族炭化水素基を表し、ｎは１乃至４の整数を表す。またＣｚはカルバゾール骨格を表す。また、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表す。
【００５４】
また、第２の有機化合物は、下記一般式（Ｇ２）を用いて表すこともできる。
【００５５】
【化４】
2016225618.tif 000006
【００５６】
上記一般式（Ｇ２）において、Ｒ１乃至Ｒ１３は各々独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素、置換もしくは無置換の炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素、又は、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基のいずれか一を表す。また、αは置換又は無置換の芳香族炭化水素基を表し、ｎは１乃至４の整数を表す。また、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表す。
【００５７】
なお、特に、下記構造式（１００）で表される４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）を第２の有機化合物として用いた発光素子は非常に良好な発光効率を示す。このことから、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍは励起錯体を用いた発光素子用の材料として非常に有益な材料であると言うことができる。また、下記構造式（２００）で表される４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｔｐｍ）を第２の有機化合物として用いた発光素子についても同様である。
【００５８】
【化５】
2016225618.tif 000007
【００５９】
【化６】
2016225618.tif 000008
【００６０】
なお、上記各置換基の説明で、置換又は無置換の、と述べた場合において、当該置換基が置換基を有する場合、その置換基として、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基及びビフェニル基を適用することができる。
【００６１】
上述のような第２の有機化合物としては、具体的には下記構造式（１００）乃至（１１２）、及び、構造式（２００）乃至（２１２）のようなものを挙げることができる。但し、本実施の形態で用いることが可能な第２の有機化合物は以下の例示に限られない。
【００６２】
【化７】
2016225618.tif 000009
【００６３】
【化８】
2016225618.tif 000010
【００６４】
【化９】
2016225618.tif 000011
【００６５】
【化１０】
2016225618.tif 000012
【００６６】
なお、第１の有機化合物及び第２の有機化合物の三重項励起エネルギー（三重項励起準位と一重項励起準位との差に当たるエネルギー）は、励起錯体の三重項励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。第１の有機化合物と第２の有機化合物の三重項励起エネルギーが励起錯体のそれよりも小さいと、励起錯体の三重項励起エネルギーが移動してしまい、良好な効率の発光を得ることが困難となるからである。
【００６７】
このような不都合を排除するために、第１の有機化合物及び第２の有機化合物には、ナフタレン骨格が含まれていないことが好ましい。
【００６８】
なお、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さい励起錯体の三重項励起エネルギーは、励起錯体が発する発光波長に相当するエネルギーとして見積もることができる。
【００６９】
正孔輸送性を有する第１の有機化合物としては、例えば、ピロール環、チオフェン環、またはフラン環を含む化合物、カルバゾール誘導体、あるいはインドール誘導体のようなπ電子過剰型複素芳香族化合物や、芳香族アミン化合物が好ましく、特に芳香族アミン化合物は励起錯体の生成効率を高くでき、好ましい。具体的には、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）、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−（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−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（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）、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）、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）、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）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−���−（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−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、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）、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）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、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）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、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）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
【００７０】
以上のような第１の有機化合物と第２の有機化合物が形成する励起錯体からは、非常に良好な効率で発光を得ることができ、本実施の形態における発光素子は良好な効率で発光する発光素子とすることができる。取り出し効率の対策を施さない蛍光発光素子における外部量子効率の理論的限界は、５％以上７％以下程度と一般に言われているが、それを超える外部量子効率を示す発光素子を提供することも本実施の形態の発光素子の構成を用いることで容易に可能となる。
【００７１】
また、上述のように、励起錯体の発光波長は、第１の有機化合物と第２の有機化合物のうち、浅い方のＨＯＭＯ準位と深い方のＬＵＭＯ準位との差に相当するため、適当な準位の組み合わせを選択することによって所望の波長の発光素子を得ることも容易である。
【００７２】
このように、本実施の形態の構成を用いることによって、三重項励起状態を発光に変換することが可能な高効率の発光素子を、レアメタル供給に不安のある材料を用いずに簡便に得ることが可能となる。また、このような特徴を有する発光素子を発光波長のバリエーションに大きな制限なく提供することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。例えば、本発明の一態様として、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、芳香族炭化水素基を介して結合している構造を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、芳香族炭化水素基を介して結合した構造以外の骨格を有していてもよい。例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、芳香族炭化水素基を介して結合している構造を有していなくてもよい。
【００７４】
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。
【００７５】
（実施の形態２）
本実施の形態では実施の形態１で説明した発光素子の詳細な構造の例について図１（Ａ）（Ｂ）を用いて以下に説明する。
【００７６】
図１（Ａ）において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられた有機化合物を含む層１０３とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極１０１の方が第２の電極１０２よりも電位が高くなるように、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電圧を印加したときに、発光が得られる構成となっている。有機化合物を含む層１０３は少なくとも発光層１１３を有していればよい。図１（Ａ）に示した正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４及び電子注入層１１５は例示であり、設けても設けなくともよい。また、これら以外の機能を有する他の層が設けられていても良い。
【００７７】
第１の電極１０１は陽極として機能する電極とし、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、酸化亜鉛を０．１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。なお、有機化合物を含む層１０３における第１の電極１０１と接する層に、後述する複合材料を用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
【００７８】
有機化合物を含む層１０３の積層構造については、発光層１１３が実施の形態１に示したような構成となっていれば他は特に限定されない。図１（Ａ）では例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、電荷発生層等を適宜組み合わせて構成することができる。本実施の形態では、有機化合物を含む層１０３は、第１の電極１０１の上に順に積層した正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を有する構成について説明する。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
【００７９】
正孔注入層１１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層１１１を形成することができる。
【００８０】
また、正孔注入層１１１として、正孔輸送性を有する材料にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性を有する材料にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０１として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００８１】
複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。以下では、複合材料における正孔輸送性を有する材料として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【００８２】
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、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。
【００８３】
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
【００８４】
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、ＣＢＰ、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
【００８５】
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４以上４２以下である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【００８６】
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
【００８７】
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。
【００８８】
正孔注入層を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光素子を得ることが可能となる。
【００８９】
正孔輸送層は、正孔輸送性を有する材料を含む層である。正孔輸送性を有する材料としては、例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、ＢＳＰＢ、ＢＰＡＦＬＰなどの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、正孔輸送性が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。また、上述の複合材料における正孔輸送性を有する材料として挙げた有機化合物も正孔輸送層に用いることができる。また、ＰＶＫやＰＶＴＰＡ等の高分子化合物を用いることもできる。なお、正孔輸送性を有する材料を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９０】
発光層１１３は正孔輸送性を有する第１の有機化合物と電子輸送性を有する第２の有機化合物とを含む層である。又は、さらに蛍光発光物質を含んでいても良い。各物質の材料、構成などは実施の形態１に記載のとおりである。このような構成を有することで、本実施の形態の発光素子は、レアメタルなどを用いない蛍光発光素子でありながら、非常に良好な外部量子効率を示す。また、発光波長の調整も容易であるため、高い効率を維持しながら所望の波長帯の発光を得やすいというメリットも有する。
【００９１】
電子輸送層１１４は、電子輸送性を有する材料を含む層である。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、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）、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（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、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）や、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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、電子輸送性が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、上述した電子輸送性を有する第２の有機化合物を電子輸送層１１４に用いても良い。
【００９２】
また、電子輸送層１１４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９３】
また、電子輸送層１１４と発光層１１３との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
【００９４】
また、電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、第２の電極１０２に接して電子注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものを用いることができる。なお、電子注入層１１５として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第２の電極１０２からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【００９５】
第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等の元素周期表の第１族または第２族に属する元素、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０２と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０２として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【００９６】
また、有機化合物を含む層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【００９７】
電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
【００９８】
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層１１３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３に発光領域が形成されるような構成となっている。
【００９９】
発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極で成る。第１の電極１０１のみが透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１を通って取り出される。また、第２の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０２を通って取り出される。第１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、両方から取り出される。
【０１００】
なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
【０１０１】
また、発光層１１３に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における発光領域に近い方に接するキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層に含まれる励起錯体のバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
【０１０２】
図１（Ｂ）には図１（Ａ）と異なる構成を有する発光素子を示した。図１（Ｂ）を参照して、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子ともいう）の態様を説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。一つの発光ユニットは、図１（Ａ）で示した有機化合物を含む層１０３と同様な構成を有する。つまり、図１（Ａ）で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子であり、図１（Ｂ）で示した発光素子は、複数の発光ユニットを有する発光素子ということができる。
【０１０３】
図１（Ｂ）において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５０１と第２の電極５０２はそれぞれ図１（Ａ）における第１の電極１０１と第２の電極１０２に相当し、図１（Ａ）の説明で述べたものと同じものを適用することができる。また、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
【０１０４】
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合材料は、図１（Ａ）で示した正孔注入層に用いることができる複合材料を用いることができる。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以上であるもの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、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、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、陽極側の界面が電荷発生層に接している発光ユニットは、電荷発生層が正孔輸送層の役割も担うことができるため、正孔輸送層を設けなくとも良い。
【０１０５】
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物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積層して形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを積層して形成してもよい。
【０１０６】
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２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１（Ｂ）において、第１の電極５０１の電位の方が第２の電極５０２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５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。
【０１０７】
図１（Ｂ）では、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。図１（Ｂ）で示した発光素子のように、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、さらに長寿命な素子を実現できる。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。
【０１０８】
また、それぞれの発光ユニット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つの発光ユニットを有する発光素子において、第１の発光ユニットで赤と緑の発光色、第２の発光ユニットで青の発光色を得ることで、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。
【０１０９】
本実施の形態における発光素子は、ガラス、プラスチック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、第１の電極１０１側から順に積層しても、第２の電極１０２側から順に積層しても良い。発光装置は一基板上に一つの発光素子を形成したものでも良いが、複数の発光素子を形成しても良い。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、素子分割された照明装置やパッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えばトランジスタを形成し、トランジスタと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、トランジスタの構造は、トップゲートでもボトムゲートでも良く、特に限定されない。スタガ型のトランジスタでもよいし逆スタガ型のトランジスタでもよい。また、トランジスタに用いる半導体の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。また、素子基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のトランジスタからなるものでもよいし、若しくはＮ型のトランジスタまたはＰ型のトランジスタのいずれか一方からのみなるものであってもよい。
【０１１０】
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。
【０１１１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。
【０１１２】
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いて作製された発光装置について図２を用いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図２（Ｂ）は図２（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（ソース線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、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。
【０１１３】
なお、引き回し配線６０８はソース線駆動回路６０１及びゲート線駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１１４】
次に、断面構造について図２（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース線駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【０１１５】
なお、ソース線駆動回路６０１はｎチャネル型トランジスタ６２３とｐチャネル型トランジスタ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、ＴＦＴで形成される種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１１６】
また、画素部６０２はスイッチング用トランジスタ６１１と、電流制御用トランジスタ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１１７】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ以上３μｍ以下）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型、又はポジ型のいずれも使用することができる。
【０１１８】
第１の電極６１３上には、有機化合物を含む層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。
【０１１９】
また、有機化合物を含む層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。有機化合物を含む層６１６は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで説明したような構成を含んでいる。また、有機化合物を含む層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
【０１２０】
さらに、有機化合物を含む層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、有機化合物を含む層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、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。
【０１２１】
なお、第１の電極６１３、有機化合物を含む層６１６、第２の電極６１７でもって、発光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態１及び実施の形態２のいずれかの構成を有する発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されているが、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のいずれかに記載の発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
【０１２２】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材６２５を設けると水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
【０１２３】
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。
【０１２４】
以上のようにして、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。
【０１２５】
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子は発光効率の良好な発光素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性の高い発光装置を提供することができる。
【０１２６】
図３には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）等を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図３（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、有機化合物を含む層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。
【０１２７】
また、図３（Ａ）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）は透明な基材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で覆われていてもよい。また、図３（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。
【０１２８】
図３（Ｂ）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。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていても良い。
【０１２９】
また、以上に説明した発光装置では、トランジスタが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図４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、電極１０２２を覆うよう第３の層間絶縁膜１０３７を形成する。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の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
【０１３０】
発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図４のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。有機化合物を含む層１０２８の構成は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかにおいて有機化合物を含む層１０３として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする。
【０１３１】
図４のようなトップエミッションの構造では着色層（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）１０３５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こととする。
【０１３２】
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。
【０１３３】
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子は発光効率の良好な発光素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性の高い発光装置を提供することができる。
【０１３４】
ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図５には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間には有機化合物を含む層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光効率の良好な発光素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性の高い発光装置を提供することができる。
【０１３５】
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
【０１３６】
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１３７】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を照明装置として用いる例を図６を参照しながら説明する。図６（Ｂ）は照明装置の上面図、図６（Ａ）は図６（Ｂ）におけるｅ−ｆ断面図である。
【０１３８】
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１の電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態２における第１の電極１０１に相当する。第１の電極４０１側から発光を取り出す場合、第１の電極４０１は透光性を有する材料により形成する。
【０１３９】
第２の電極４０４に電圧を供給するためのパッド４１２が基板４００上に形成される。
【０１４０】
第１の電極４０１上には有機化合物を含む層４０３が形成されている。有機化合物を含む層４０３は実施の形態２における有機化合物を含む層１０３の構成、又は発光ユニット５１１、５１２及び電荷発生層５１３を合わせた構成などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。また、黒色層（ブラックマトリックス）４０２が形成されている。
【０１４１】
有機化合物を含む層４０３を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は実施の形態２における第２の電極１０２に相当する。発光を第１の電極４０１側から取り出す場合、第２の電極４０４は反射率の高い材料によって形成される。第２の電極４０４はパッド４１２と接続することによって、電圧が供給される。
【０１４２】
以上、第１の電極４０１、有機化合物を含む層４０３、及び第２の電極４０４を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は耐久性に優れ、且つ、安価な発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は発光効率が高い照明装置とすることができる。
【０１４３】
以上の構成を有する発光素子が形成された基板４００と、封止基板４０７をシール材４０５を用いて貼り合わせ、発光素子を封止する。空間４０８は減圧雰囲気であることが好ましい。
【０１４４】
また、パッド４１２と第１の電極４０１の一部をシール材４０５の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバータなどを搭載したＩＣチップ４２０などを設けても良い。
【０１４５】
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を有することから、発光効率が高い照明装置とすることができる。
【０１４６】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は発光効率の良好な発光素子であるため、当該発光素子を含む本実施の形態における電子機器は消費電力の小さい電子機器とすることができる。
【０１４７】
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
【０１４８】
図７（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示部７１０３は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率の高い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７１０３を有するテレビジョン装置は消費電力の小さいテレビジョン装置とすることができる。
【０１４９】
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
【０１５０】
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１５１】
図７（Ｂ１）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。図７（Ｂ１）のコンピュータは、図７（Ｂ２）のような形態であっても良い。図７（Ｂ２）のコンピュータは、キーボード７２０４、ポインティングデバイス７２０６の代わりに第２の表示部７２１０が設けられている。第２の表示部７２１０はタッチパネル式となっており、第２の表示部７２１０に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第２の表示部７２１０は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部７２０３もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。なお、このコンピュータは、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。そのため、当該発光素子で構成される表示部７２０３を有するコンピュータは消費電力の小さいコンピュータとすることができる。
【０１５２】
図７（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成されており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで説明した発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図７（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３０４および表示部７３０５の両方、または一方に実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図７（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図７（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。上述のような表示部７３０４を有する携帯型遊技機は、表示部７３０４に実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子を用いていることから、消費電力の小さい携帯型遊技機を提供することができる。
【０１５３】
図７（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２を有している。そのため、消費電力の小さい携帯電話機を提供することができる。
【０１５４】
図７（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作製するなどの操作は、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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作製する場合は、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または番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１５７】
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検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。
【０１５８】
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０１５９】
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。
【０１６０】
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１６１】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１及び実施の形態２に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１６２】
以上の様に実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いることにより、消費電力の小さい電子機器を得ることができる。
【０１６３】
図８は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をバックライトに適用した液晶表示装置の一例である。図８に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライトユニット９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライトユニット９０３には、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
【０１６４】
実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を液晶表示装置のバックライトに適用したことにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いることで、面発光の照明装置が作製でき、また大面積化も可能である。これにより、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を適用した発光装置は従来と比較し厚みを小さくできるため、表示装置の薄型化も可能となる。
【０１６５】
図９（Ａ）は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図９（Ａ）に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、実施の形態４に記載の照明装置が用いられている。
【０１６６】
図１０は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を、室内の照明装置３００１として用いた例である。実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は消費電力の小さい発光装置であるため、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。
【０１６７】
実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図１１に実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域５０００乃至表示領域５００５は実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いて設けられた表示である。
【０１６８】
表示領域５０００と表示領域５００１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
【０１６９】
表示領域５００２はピラー部分に設けられた実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示領域５００２には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域５００３は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
【０１７０】
表示領域５００４や表示領域５００５はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域５０００乃至表示領域５００３にも設けることができる。また、表示領域５０００乃至表示領域５００５は照明装置として用いることも可能である。
【０１７１】
実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は消費電力の小さくすることができる。
【０１７２】
このため、表示領域５０００乃至表示領域５００５のような大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いた発光装置または照明装置は、車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。
【０１７３】
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図１２（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。なお、当該タブレット端末は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を備えた発光装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両方に用いることにより作製される。
【０１７４】
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネル領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３７にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。
【０１７５】
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部をタッチパネル領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部９６３１ｂにキーボードボタンを表示することができる。
【０１７６】
また、タッチパネル領域９６３２ａとタッチパネル領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。
【０１７７】
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
【０１７８】
また、図１２（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよい。また、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
【０１７９】
図１２（Ｂ）は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を備える例を示す。なお、図１２（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示している。
【０１８０】
なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態にすることができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
【０１８１】
また、この他にも図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
【０１８２】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の一面または二面に設けられていると効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。
【０１８３】
また、図１２（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１２（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１２（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１２（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０１８４】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３で充電された電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０１８５】
なお、太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によってバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。
【０１８６】
また、上記表示部９６３１を具備していれば、図１２に示した形状のタブレット型端末に限定されない。
【０１８７】
図９（Ｂ）に別の照明装置の例を示す。図９（Ｂ）に示す卓上照明装置は、照明部９５０１、支柱９５０３、支持台９５０５等を含む。照明部９５０１は、本発明の一態様の発光素子を含む。可撓性を有する基板上に、本発明の一態様に係る発光素子を作製することで、曲面を有する照明装置、またはフレキシブルに曲がる照明部を有する照明装置とすることができる。このように、フレキシブルな発光装置を照明装置として用いることで、照明装置のデザインの自由度が向上するのみでなく、例えば、自動車の天井、ダッシュボード等の曲面を有する場所にも照明装置を設置することが可能となる。
【０１８８】
以上のように、本発明の一態様の発光素子を適用することで、照明装置は高い発光効率を実現することができる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い照明装置を提供することができる。また、本発明の一態様を適用することで消費電力の低い照明装置を作製することができる。
【０１８９】
上述のように、発光素子を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。発光素子の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【０１９０】
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。
【実施例１】
【０１９１】
≪参考例≫
本参考例では、実施の形態１で説明したベンゾフロピリミジン骨格を有する化合物である４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）（構造式（１００））の合成例を具体的に例示する。４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍの構造式を以下に示す。
【０１９２】
【化１１】
2016225618.tif 000013
【０１９３】
＜ステップ１；９−［３−（３−ブロモフェニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールの合成＞
まず、３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニルボロン酸１６ｇ（５６ｍｍｏｌ）、３−ヨードブロモベンゼン１９ｇ（６７ｍｍｏｌ）、トリ（オルト−トリル）ホスフィン０．６８ｇ（２．２ｍｍｏｌ）、２Ｍ炭酸カリウム水溶液５６ｍＬ、トルエン２５０ｍＬ、エタノール３０ｍＬを１Ｌ三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に酢酸パラジウム０．１３ｇ（０．５６ｍｍｏｌ）を入れ、８０℃で１４時間加熱撹拌した。得られた反応混合物の水層をトルエンで抽出し、得られた抽出溶液と有機層を合わせて水、飽和食塩水で洗浄した。この有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得られた混合物を自然ろ過して、ろ液を得た。このろ液を濃縮して油状物を得た。得られた油状物をリサイクル分取ＨＰＬＣ  ＬＣ−ＳａｋｕｒａＮＥＸＴにより精製した。得られたフラクションを濃縮し、トルエンとメタノールで洗浄して９−［３−（３−ブロモフェニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールを得た（白色固体１３ｇ、収率５８％）。ステップ１の合成スキームを下記（ａ−２）に示す。
【０１９４】
【化１２】
2016225618.tif 000014
【０１９５】
＜ステップ２；３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニルボロン酸の合成＞
９−［３−（３−ブロモフェニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール１３ｇ（３３ｍｍｏｌ）を５００ｍＬ三口フラスコに入れ、フラスコ内を脱気、窒素置換した後、テトラヒドロフラン１６０ｍＬを加え、−７８℃で撹拌した。この混合溶媒に、ｎ−ブチルリチウム（１．６５ｍｏｌ／Ｌヘキサン溶液）２４ｍＬ（４０ｍｍｏｌ）を滴下し、−７８℃で１時間撹拌した。所定時間経過後、この混合溶液にホウ酸トリメチル４．７ｍＬ（４３ｍｍｏｌ）を加え、２０℃に昇温しながら１８時間撹拌した。所定時間経過後、反応溶液に１ｍｏｌ／Ｌ塩酸１００ｍＬを加え、３０分間室温で撹拌した。この混合物の水層を酢酸エチルで抽出し、得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体をトルエンで洗浄して、３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニルボロン酸を得た（白色固体６．０ｇ、収率５１％）。ステップ２の合成スキームを下記（ｂ−２）に示す。
【０１９６】
【化１３】
2016225618.tif 000015
【０１９７】
＜ステップ３：４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）の合成＞
３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニルボロン酸３．０ｇ（８．３ｍｍｏｌ）、４−クロロベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン１．７ｇ（８．３ｍｍｏｌ）、２Ｍ炭酸カリウム水溶液８．３ｍＬ、トルエン４０ｍＬ、エタノール４ｍＬを２００ｍＬ三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。この混合物にビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）６８．３ｍｇ（０．０５９ｍｍｏｌ）を加え、８０℃で６時間加熱撹拌した。得られた反応溶液の水層をトルエンで抽出し、得られた抽出溶液と有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得られた混合物を自然ろ過してろ液を得た。このろ液を濃縮して得た固体を再度トルエンに溶解し、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、セライトを通してろ過した。得られたろ液を濃縮して得た固体を、トルエンにより再結晶して白色固体を得た（収量２．０ｇ、収率５０％）。この白色固体２．０ｇを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条件は、圧力２．３Ｐａ、アルゴンガスを流量１０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、２５０℃で固体を加熱した。昇華精製後、目的物の白色固体を１．３ｇ、回収率６５％で得た。ステップ３の合成スキームを下記（ｃ−２）に示す。
【０１９８】
【化１４】
2016225618.tif 000016
【０１９９】
なお、上記ステップ３で得られた白色固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ−ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。測定結果から、目的物である４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍが得られたことを確認した。
【０２００】
１Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：７．３２（ｍ，２Ｈ），７．４４（ｍ，２Ｈ），７．５２−７．５５（ｍ，３Ｈ），７．６３−７．６４（ｍ，１Ｈ），７．６９−７．７７（ｍ，４Ｈ），７．８５−７．８８（ｍ，２Ｈ），７．９７（ｔ，１Ｈ），８．１８（ｄ，２Ｈ），８．３１（ｄ，１Ｈ），８．６５（ｍ，１Ｈ），８．９２（ｔ，１Ｈ），９．２７（ｓ，１Ｈ）．
【０２０１】
≪発光素子１及び比較発光素子１≫
次に、本発明の一態様の発光素子（発光素子１）及び比較発光素子（比較発光素子１）について説明する。なお、発光層１１３における第２の有機化合物として発光素子１は、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ（構造式（１００））を用いた。一方で、比較発光素子１においては、４−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩ）（構造式（ｖ））を用いた。
【０２０２】
なお、本実施例で用いた化合物の分子構造を下記構造式（ｉ）乃至（ｖ）、及び（１００）に示す。素子構造は図１（Ａ）の構造である。
【０２０３】
【化１５】
2016225618.tif 000017
【０２０４】
≪発光素子１の作製≫
まず、第１の電極１０１として７０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この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。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。
【０２０５】
次に、第１の電極１０１が設けら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ホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、有機化合物を含む層１０３を構成する正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５が順次形成される場合について説明する。
【０２０６】
真空蒸着装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）（構造式（ｉ））と酸化モリブデンとを、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン＝２：１（質量比）となるように共蒸着することにより、第１の電極１０１上に正孔注入層１１１を形成した。膜厚は６０ｎｍ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。
【０２０７】
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）（構造式（ｉｉ））を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層１１２を形成した。
【０２０８】
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１１３を形成した。
【０２０９】
発光層１１３は、４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）（構造式（１００））と、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）（構造式（ｉｉｉ））と、を、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ：ＰＣＢＢｉＦ＝０．８：０．２（質量比）となるよう共蒸着することにより４０ｎｍの膜厚で形成した。次に、４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）（構造式（１００））を２０ｎｍの膜厚で形成した。
【０２１０】
次に、発光層１１３上に電子輸送層１１４を形成した。バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）（構造式（ｉｖ））を１０ｎｍ蒸着することにより電子輸送層１１４を形成した。
【０２１１】
次に、電子輸送層１１４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１１５を形成した。
【０２１２】
最後に、電子注入層１１５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１０２を形成し、発光素子１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。
【０２１３】
以上により発光素子１を得た。
【０２１４】
≪比較発光素子１の作製≫
次に比較発光素子１の作製方法について説明する。
【０２１５】
比較発光素子１は、発光層１１３以外は発光素子１と同種の材料を用いた膜であるため、発光素子１の作製方法の記載を参照されたい。比較発光素子１の第１の電極１０１はＩＴＳＯを１１０ｎｍの膜厚で形成した。また、正孔注入層１１１は、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン＝２：１（質量比）となるように共蒸着して形成し、膜厚は２０ｎｍとした。正孔輸送層１１２として、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚で形成した。発光層１１３は、４−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩ）（構造式（ｖ））と、ＰＣＢＢｉＦと、を、４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ＝０．８：０．２（質量比）となるよう共蒸着することにより４０ｎｍの膜厚で形成した。次に、４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩを１０ｎｍの膜厚で形成した。次に、ＢＰｈｅｎを１５ｎｍ蒸着することにより電子輸送層１１４を形成した。電子注入層１１５及び第２の電極１０２は、発光素子１と同種の材料を用い同じ膜厚で形成した。
【０２１６】
以上により得られた発光素子１及び比較発光素子１の素子構造を表１に示す。
【０２１７】
【表１】
2016225618.tif 000018
【０２１８】
≪発光素子１及び比較発光素子１の動作特性≫
ここで、９００ｃｄ／ｍ２付近における各発光素子の発光特性を以下の表２に示す。また、各発光素子の電流密度−輝度特性を図１３に、各発光素子の輝度−電流効率特性を図１４に、輝度−パワー効率特性を図１５に、輝度−外部量子効率特性を図１６に示す。また、発光スペクトルを図１７に示す。
【０２１９】
【表２】
2016225618.tif 000019
【０２２０】
図１４および図１６から、発光素子１は比較発光素子１に比べ、良好な輝度−電流効率特性および輝度−外部量子効率特性を示し、発光効率（電流効率・外部量子効率共に）が高い発光素子であることがわかった。また、駆動電圧も低く、結果として、図１５に示すように発光素子１は非常に良好なパワー効率を示した。なお、発光素子１に用いている４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍと、比較発光素子１に用いている４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩとの違いは、カルバゾール骨格を用いているか、ジベンゾチオフェン骨格を用いているかの違いである。すなわち、単にベンゾフロピリミジン骨格を有しているだけではなく、カルバゾール骨格とベンゾフロピリミジン骨格の双方を併せ持つことが高効率の達成には不可欠であり、一体不可分の効果と言える。
【０２２１】
なお、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍの三重項励起準位（Ｔ１準位）は、１０Ｋにおけるりん光スペクトルのピークから、２．６８ｅＶ（４６２ｎｍ）と見積もられている。また、ＰＣＢＢｉＦのＴ１準位も同様の測定から、２．４４ｅＶ（５０９ｎｍ）と見積もられており、いずれも励起錯体の発光エネルギー（一重項励起準位；Ｓ１準位）である２．２６ｅＶ（５４９ｎｍ）よりも大きい。励起錯体のＳ１準位はＴ１準位とほぼ同等であるから、この結果から、第１の有機化合物および第２の有機化合物の三重項励起エネルギー準位（Ｔ１準位）が、励起錯体の三重項励起エネルギー準位（Ｔ１準位）よりも高くなっていることがわかる。
【０２２２】
以上、本実施例に示す構成は、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。
【符号の説明】
【０２２３】
１０１    第１の電極
１０２    第２の電極
１０３    有機化合物を含む層
１１１    正孔注入層
１１２    正孔輸送層
１１３    発光層
１１４    電子輸送層
１１５    電子注入層
４００    基板
４０１    第１の電極
４０２    黒色層（ブラックマトリックス）
４０３    有機化合物を含む層
４０４    第２の電極
４０５    シール材
４０７    封止基板
４０８    空間
４１２    パッド
４２０    ＩＣチップ
５０１    第１の電極
５０２    第２の電極
５１１    第１の発光ユニット
５１２    第２の発光ユニット
５１３    電荷発生層
６０１    駆動回路部（ソース線駆動回路）
６０２    画素部
６０３    駆動回路部（ゲート線駆動回路）
６０４    封止基板
６０５    シール材
６０７    空間
６０８    配線
６０９    ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０    素子基板
６１１    スイッチング用トランジスタ
６１２    電流制御用トランジスタ
６１３    第１の電極
６１４    絶縁物
６１６    有機化合物を含む層
６１７    第２の電極
６１８    発光素子
６２３    ｎチャネル型トランジスタ
６２４    ｐチャネル型トランジスタ
６２５    乾燥材
９０１    筐体
９０２    液晶層
９０３    バックライトユニット
９０４    筐体
９０５    ドライバＩＣ
９０６    端子
９５１    基板
９５２    電極
９５３    絶縁層
９５４    隔壁層
９５５    有機化合物を含む層
９５６    電極
１００１  基板
１００２  下地絶縁膜
１００３  ゲート絶縁膜
１００６  ゲート電極
１００７  ゲート電極
１００８  ゲート電極
１０２０  第１の層間絶縁膜
１０２１  第２の層間絶縁膜
１０２２  電極
１０２４Ｗ  発光素子の第１の電極
１０２４Ｒ  発光素子の第１の電極
１０２４Ｇ  発光素子の第１の電極
１０２４Ｂ  発光素子の第１の電極
１０２５  隔壁
１０２８  有機化合物を含む層
１０２９  発光素子の第２の電極
１０３１  封止基板
１０３２  シール材
１０３３  透明な基材
１０３４Ｒ  赤色の着色層
１０３４Ｇ  緑色の着色層
１０３４Ｂ  青色の着色層
１０３５  黒色層（ブラックマトリックス）
１０３６    オーバーコート層
１０３７  第３の層間絶縁膜
１０４０  画素部
１０４１  駆動回路部
１０４２  周辺部
２００１    筐体
２００２    光源
３００１    照明装置
５０００    表示領域
５００１    表示領域
５００２    表示領域
５００３    表示領域
５００４    表示領域
５００５    表示領域
７１０１    筐体
７１０３    表示部
７１０５    スタンド
７１０７    表示部
７１０９    操作キー
７１１０    リモコン操作機
７２０１    本体
７２０２    筐体
７２０３    表示部
７２０４    キーボード
７２０５    外部接続ポート
７２０６    ポインティングデバイス
７２１０    第２の表示部
７３０１    筐体
７３０２    筐体
７３０３    連結部
７３０４    表示部
７３０５    表示部
７３０６    スピーカ部
７３０７    記録媒体挿入部
７３０８    ＬＥＤランプ
７３０９    操作キー
７３１０    接続端子
７３１１    センサ
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
９０３３    留め具
９０３４    スイッチ
９０３５    電源スイッチ
９０３６    スイッチ
９０３８    操作スイッチ
９５０１    照明部
９５０３    支柱
９５０５    支持台
９６３０    筐体
９６３１    表示部
９６３１ａ    表示部
９６３１ｂ    表示部
９６３２ａ    タッチパネル領域
９６３２ｂ    タッチパネル領域
９６３３    太陽電池
９６３４    充放電制御回路
９６３５    バッテリー
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    操作キー
９６３８    コンバータ
９６３９    ボタン
【図１】
2016225618.tif 000022
【図２】
2016225618.tif 000023
【図３】
2016225618.tif 000024
【図４】
2016225618.tif 000025
【図５】
2016225618.tif 000026
【図６】
2016225618.tif 000027
【図７】
2016225618.tif 000028
【図８】
2016225618.tif 000029
【図９】
2016225618.tif 000030
【図１０】
2016225618.tif 000031
【図１１】
2016225618.tif 000032
【図１２】
2016225618.tif 000033
【図１３】
2016225618.tif 000034
【図１４】
2016225618.tif 000035
【図１５】
2016225618.tif 000036
【図１６】
2016225618.tif 000037
【図１７】
2016225618.tif 000038