(57)【要約】      （修正有）【課題】寿命の良好な発光素子、または、発光効率の良好な発光素子を提供する。【解決手段】ＥＬ層は、正孔注入層と、第１、第２、第３、第４の層を有し、正孔注入層は、第１の電極と第１の層との間に位置し、第２の層は、第１の層と第３の層との間に位置し、第４の層は、第３の層と第２の電極との間に位置し、正孔注入層は有機アクセプタを有し、第１の層は第１の、第２の層は第２の、第３の層は第３の正孔輸送材料を有し、第４の層は、ホスト材料と発光材料とを有し、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は、第２の正孔輸送材料ＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、ホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差が０．３ｅＶ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
ＥＬ層とを有し、
前記ＥＬ層は前記第１の電極と前記第２の電極との間に位置し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、を有し、
前記正孔注入層は有機アクセプタを有し、
前記正孔注入層は、前記第１の電極と前記第１の層との間に位置し、
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に位置し、
前記第４の層は、前記第３の層と前記第２の電極との間に位置し、
前記第１の層は第１の正孔輸送材料を有し、
前記第２の層は第２の正孔輸送材料を有し、
前記第３の層は第３の正孔輸送材料を有し、
前記第４の層は、ホスト材料と発光材料とを有し、
前記第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、前記第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、
前記ホスト材料のＨＯＭＯ準位は、前記第２の正孔輸送材料ＨＯＭＯ準位よりも深く、
前記第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、前記ホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、
前記第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と前記第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差が０．３ｅＶ以下である発光素子。
【請求項２】
請求項１において、前記有機アクセプタが２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンである発光素子。
【請求項３】
請求項２において、前記第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位が−５．４ｅＶ以上である発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と前記第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．３ｅＶ以下である発光素子。
【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、
前記第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と前記第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．２ｅＶ以下である発光素子。
【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、
前記第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と前記第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．２ｅＶ以下である発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光材料のＨＯＭＯ準位が、前記ホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも高い発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第１の正孔輸送材料がトリアリールアミンであり、かつフルオレニルアミン骨格を有する物質である発光素子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記第２の正孔輸送材料がトリアリールアミンであり、かつトリフェニルアミン骨格を有する物質である発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記第３の正孔輸送材料がアミンを含まない物質である発光素子。
【請求項１１】
請求項１０において、前記第３の正孔輸送材料がカルバゾール骨格を含む発光素子。
【請求項１２】
請求項１１において、前記カルバゾール骨格がフェニルカルバゾール骨格である発光素子。
【請求項１３】
請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記第３の正孔輸送材料がトリフェニレン骨格を含む発光素子。
【請求項１４】
請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記第３の正孔輸送材料がナフタレン骨格を含む発光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記ホスト材料がアントラセン骨格を含む発光素子。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記ホスト材料がジフェニルアントラセン骨格を含む発光素子。
【請求項１７】
請求項１５又は請求項１６において、
前記ホスト材料がカルバゾール骨格を含む発光素子。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記カルバゾール骨格がベンゾカルバゾール骨格を含む発光素子。
【請求項１９】
請求項１７において、
前記カルバゾール骨格がジベンゾカルバゾール骨格である発光素子。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項において、
前記発光材料は蛍光発光物質である発光素子。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項２０のいずれか一項において、
前記発光材料が発する光は青色蛍光発光である発光素子。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項２１のいずれか一項において、
前記発光材料は、縮合芳香族ジアミン化合物である発光素子。
【請求項２３】
請求項１乃至請求項２１のいずれか一項において、
前記発光材料は、ピレンジアミン化合物である発光素子。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項２３のいずれか一項に記載の発光素子と、
トランジスタ、または、基板と、
を有する発光装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の発光装置と、
センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、
を有する電子機器。
【請求項２６】
請求項２４に記載の発光装置と、
筐体と、
を有する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、電子機器及び照明装置に関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。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）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子（有機ＥＬ素子）の実用化が進んでいる。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子に電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
【０００３】
このような発光素子は自発光型であるためディスプレイの画素として用いると、液晶に比べ視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適である。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
また、これらの発光素子は発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
このように発光素子を用いたディスプレイや照明装置はさまざまな電子機器に適用好適であるが、より良好な効率、寿命を有する発光素子を求めて研究開発が進められている。
【０００６】
ＥＬ層にキャリア、特に正孔の注入を容易にするために用いられる正孔注入層の材料として、有機アクセプタがある。有機アクセプタは蒸着で容易に成膜できることから、大量生産に向き、利用が広まっている。しかし、有機アクセプタのＬＵＭＯ準位と、正孔輸送層を構成する有機化合物のＨＯＭＯ準位とが離れているとＥＬ層への正孔の注入は困難である。このことから、有機アクセプタのＬＵＭＯと正孔輸送層を構成する有機化合物のＨＯＭＯ準位を近づけるために正孔輸送層を構成する有機化合物としてＨＯＭＯ準位の浅い物質を用いると、今度は発光層に用いられるホスト材料のＨＯＭＯ準位と正孔輸送層を構成する有機化合物のＨＯＭＯ準位との差が大きくなってしまう。これを理由としてＥＬ層に正孔を注入できても、正孔輸送層から発光層のホスト材料への正孔の注入が困難となってしまうという問題があった。
【０００７】
特許文献１では正孔注入層に接する第１の正孔輸送層と、発光層との間に、第１の正孔注入層のＨＯＭＯ準位とホスト材料のＨＯＭＯ準位の間のＨＯＭＯ準位を有する正孔輸送性材料を設ける構成が開示されている。
【０００８】
発光素子の特性は、目覚ましく向上してきたが効率や耐久性をはじめ、あらゆる特性に対する高度な要求に対応するには未だ不十分と言わざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０６５１３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の一態様では、新規発光素子を提供することを課題とする。または、寿命の良好な発光素子を提供することを目的とする。または、発光効率の良好な発光素子を提供することを目的とする。
【００１１】
または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、ＥＬ層とを有し、ＥＬ層は第１の電極と第２の電極との間に位置し、ＥＬ層は、正孔注入層と、第１の層と、第２の層と、第３の層と、第４の層と、を有し、正孔注入層は、第１の電極と第１の層との間に位置し、第２の層は、第１の層と第３の層との間に位置し、第４の層は、第３の層と第２の電極との間に位置し、正孔注入層は有機アクセプタを有し、第１の層は第１の正孔輸送材料を有し、第２の層は第２の正孔輸送材料を有し、第３の層は第３の正孔輸送材料を有し、第４の層は、ホスト材料と発光材料とを有し、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は、第２の正孔輸送材料ＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、ホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差が０．３ｅＶ以下である発光素子である。
【００１４】
本発明の一態様の発光素子は、第１の電極と、第２の電極と、ＥＬ層とを有し、ＥＬ層は第１の電極と第２の電極との間に位置し、ＥＬ層は、正孔注入層と、第１の正孔輸送層と、第２の正孔輸送層と、第３の正孔輸送層と、発光層と、を有し、正孔注入層は有機アクセプタを有し、第１の正孔輸送層は第１の正孔輸送材料を有し、第２の正孔輸送層は第２の正孔輸送材料を有し、第３の正孔輸送層は第３の正孔輸送材料を有し、発光層は、ホスト材料と発光材料とを有し、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は、第２の正孔輸送材料ＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、ホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差が０．３ｅＶ以下である発光素子である。
【００１５】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、有機アクセプタが２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンである発光素子である。
【００１６】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位が−５．４ｅＶ以上である発光素子である。
【００１７】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．３ｅＶ以下である発光素子である。
【００１８】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．２ｅＶ以下である発光素子である。
【００１９】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．２ｅＶ以下である発光素子である。
【００２０】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、発光材料のＨＯＭＯ準位が、ホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも高い発光素子である。
【００２１】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第１の正孔輸送材料が、フルオレニルアミン骨格を有する物質である発光素子である。
【００２２】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第２の正孔輸送材料がトリフェニルアミン骨格を有する物質である発光素子である。
【００２３】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第３の正孔輸送材料がアミンを含まない物質である発光素子である。
【００２４】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第３の正孔輸送材料がカルバゾール骨格を含む発光素子である。
【００２５】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、カルバゾール骨格がフェニルカルバゾール骨格である発光素子。
【００２６】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第３の正孔輸送材料がトリフェニレン骨格を含む発光素子である。
【００２７】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、第３の正孔輸送材料がナフタレン骨格を含む発光素子である。
【００２８】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、ホスト材料がアントラセン骨格を含む発光素子である。
【００２９】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、ホスト材料がジフェニルアントラセン骨格を含む発光素子である。
【００３０】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、ホスト材料がカルバゾール骨格を含む発光素子である。
【００３１】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、カルバゾール骨格がベンゾカルバゾール骨格である発光素子である。特に好ましくは、カルバゾール骨格がジベンゾカルバゾール骨格である発光素子である。
【００３２】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、発光材料が蛍光発光物質である発光素子である。
【００３３】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、前記発光材料が発する光が青色蛍光である発光素子である。
【００３４】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、発光材料が、縮合芳香族ジアミン化合物の発光素子である。
【００３５】
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子において、発光材料が、ピレンジアミン化合物の発光素子である。
【００３６】
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
【００３７】
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。
【００３８】
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光装置と、筐体と、を有する照明装置である。
【００３９】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールは、発光装置を有する場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の一態様では、新規発光素子を提供することができる。または、寿命の良好な発光素子を提供することができる。または、発光効率の良好な発光素子を提供することができる。
【００４１】
または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することができる。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することができる。
【００４２】
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】
【００４３】
【図１】発光素子の概略図。
【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】照明装置を表す図。
【図７】電子機器を表す図。
【図８】光源装置を表す図。
【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】電子機器を表す図。
【図１４】発光素子１の輝度−電流密度特性。
【図１５】発光素子１の電流効率−輝度特性。
【図１６】発光素子１の輝度−電圧特性。
【図１７】発光素子１の電流−電圧特性。
【図１８】発光素子１の外部量子効率−輝度特性。
【図１９】発光素子１の発光スペクトル。
【図２０】発光素子１の規格化輝度−時間変化特性。
【図２１】発光素子２及び発光素子３の輝度−電流密度特性。
【図２２】発光素子２及び発光素子３の電流効率−輝度特性。
【図２３】発光素子２及び発光素子３の輝度−電圧特性。
【図２４】発光素子２及び発光素子３の電流−電圧特性。
【図２５】発光素子２及び発光素子３の外部量子効率−輝度特性。
【図２６】発光素子２及び発光素子３の発光スペクトル。
【図２７】発光素子２及び発光素子３の規格化輝度−時間変化特性。
【図２８】発光素子４の輝度−電流密度特性。
【図２９】発光素子４の電流効率−輝度特性。
【図３０】発光素子４の輝度−電圧特性。
【図３１】発光素子４の電流−電圧特性。
【図３２】発光素子４の外部量子効率−輝度特性。
【図３３】発光素子４の発光スペクトル。
【図３４】発光素子４の規格化輝度−時間変化特性。
【図３５】発光素子５の輝度−電流密度特性。
【図３６】発光素子５の電流効率−輝度特性。
【図３７】発光素子５の輝度−電圧特性。
【図３８】発光素子５の電流−電圧特性。
【図３９】発光素子５の外部量子効率−輝度特性。
【図４０】発光素子５の発光スペクトル。
【図４１】発光素子５の規格化輝度−時間変化特性。
【図４２】発光素子６乃至発光素子８の輝度−電流密度特性。
【図４３】発光素子６乃至発光素子８の電流効率−輝度特性。
【図４４】発光素子６乃至発光素子８の輝度−電圧特性。
【図４５】発光素子６乃至発光素子８の電流−電圧特性。
【図４６】発光素子６乃至発光素子８の外部量子効率−輝度特性。
【図４７】発光素子６乃至発光素子８の発光スペクトル。
【図４８】発光素子６乃至発光素子８の規格化輝度−時間変化特性。
【図４９】発光素子９乃至発光素子１１の輝度−電流密度特性。
【図５０】発光素子９乃至発光素子１１の電流効率−輝度特性。
【図５１】発光素子９乃至発光素子１１の輝度−電圧特性。
【図５２】発光素子９乃至発光素子１１の電流−電圧特性。
【図５３】発光素子９乃至発光素子１１の外部量子効率−輝度特性。
【図５４】発光素子９乃至発光素子１１の発光スペクトル。
【図５５】発光素子９乃至発光素子１１の規格化輝度−時間変化特性。
【図５６】発光素子１２の輝度−電流密度特性。
【図５７】発光素子１２の電流効率−輝度特性。
【図５８】発光素子１２の輝度−電圧特性。
【図５９】発光素子１２の電流−電圧特性。
【図６０】発光素子１２の外部量子効率−輝度特性。
【図６１】発光素子１２の発光スペクトル。
【図６２】発光素子１２の規格化輝度−時間変化特性。
【図６３】ＢＢＡβＮＢの１Ｈ−ＮＭＲチャート。
【図６４】βＮＰ２ＰＣの１Ｈ−ＮＭＲチャート。
【図６５】ＢＢＡαＮＢの１Ｈ−ＮＭＲチャート。
【図６６】ＢＢＡβＮＢｉの１Ｈ−ＮＭＲチャート。
【図６７】βＮＰβＮＣの１Ｈ−ＮＭＲチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００４５】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の一態様の発光素子を表す図である。本発明の一態様の発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２、ＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層１０３は第１の電極１０１側から正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２、第３の正孔輸送層１１２−３及び発光層１１３を有している。また、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を有していても良い。
【００４６】
本発明の一態様の発光素子において発光層１１３は、ホスト材料と発光材料を含み、正孔注入層１１１は有機アクセプタを、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２及び第３の正孔輸送層１１２−３は各々第１の正孔輸送材料、第２の正孔輸送材料及び第３の正孔輸送材料を含んでいる。
【００４７】
また、上記ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深い位置に存在し、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深い位置に存在する。また、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、ホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深い位置に存在する。ただし、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差は０．３ｅＶ以下とする。
【００４８】
有機アクセプタは、ＬＵＭＯ準位の深い有機化合物である。当該有機アクセプタは、そのＬＵＭＯ準位の値とＨＯＭＯ準位の値が近い他の有機化合物との間で電荷分離を起こさせることによって、当該有機化合物に正孔を発生させることができる。すなわち、本実施の形態の発光素子では有機アクセプタと接する第１の正孔輸送材料に正孔が発生する。有機アクセプタは、電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物、例えば、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）、３，６−ジフルオロ−２，５，７，７，８，８−ヘキサシアノキノジメタン、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ）等を用いると良い。特にＨＡＴ−ＣＮは、アクセプタ性が高く、膜質も安定であるため好ましい。
【００４９】
有機アクセプタのＬＵＭＯ準位と第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差は、有機アクセプタのアクセプタ性の強さで変わってくるため、特に限定されないが、おおむね準位の差が１ｅＶ以下程度であれば正孔を注入することができる。ＨＡＴ−ＣＮを有機アクセプタとして用いる場合、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ測定から−４．４１ｅＶと見積もられるので、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、−５．４ｅＶ以上であることが好ましい。ただし、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位があまり高くなりすぎると、今度は第２の正孔輸送材料への正孔注入性が悪くなる。また、ＩＴＯのような陽極の仕事関数は−５ｅＶ前後であるため、それよりもＨＯＭＯ準位の高い第１の正孔輸送材料を用いることは不利に働く。したがって、第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、−５．０ｅＶ以下であることが好ましい。
【００５０】
第１の正孔輸送材料に発生した正孔は、電界によって第２の電極１０２の方へ移動し、第２の正孔輸送層１１２−２へ注入される。第２の正孔輸送層１１２−２を構成する第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、第１の正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位とホスト材料のＨＯＭＯ準位との間に位置するため、容易に第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入することができる。なお、第１の正孔輸送性材料と第２の正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位の差は、正孔をスムーズに注入するため０．３ｅＶ以下であることが好ましく、さらに容易に正孔注入を行うためにはその差が０．２ｅＶ以下であることがより好ましい。
【００５１】
第２の正孔輸送層１１２−２へ注入された正孔は、電界によってさらに第２の電極１０２の方へ移動し、第３の正孔輸送層１１２−３へ注入される。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料は、そのＨＯＭＯ準位が、ホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、且つ第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．３５ｅＶ未満（有効数字一桁で０．３ｅＶ以下）の材料である。第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差が０．３ｅＶ以下であるため、第２の正孔輸送層１１２−２から第３の正孔輸送層１１２−３への正孔の注入はスムーズに行われる。なお、よりスムーズに正孔を注入するために、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位との差は０．２５ｅＶ未満（有効数字一桁で０．２ｅＶ以下）であることが好ましい。
【００５２】
第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深いため、第３の正孔輸送層１１２−３から発光層１１３への正孔の注入障壁はない。さらに、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位がホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深いことから、正孔は発光材料に直接注入されるだけでなく、ホスト材料にも直接注入されやすくなる。発光材料に優先的に正孔が入ると、発光層内で正孔が極度に進みにくくなり、発光領域が正孔輸送層／発光層界面にかなり局在化してしまう。その結果、素子寿命に悪影響を及ぼす。しかし、本発明の一態様のように、ホスト材料にも正孔が入ることにより、正孔は発光層内では主としてホストを伝導しつつ、適度に発光材料のホールトラップの影響を受けるため、発光領域を適度に広げることができ、高効率と長寿命が得られる。発光領域が適度に広がるというのは、正孔が発光層内である程度輸送されつつも、突き抜けることがない状態である。なお、このことから、ホスト材料は正孔輸送性を有することが好ましく、具体的にはアントラセン骨格やカルバゾール骨格を有することが好ましい。また、ホスト材料は電子輸送性も有することが好ましいため、特にアントラセン骨格は好適である。すなわちホスト材料は、アントラセン骨格とカルバゾール骨格を同時に有することがさらに好ましい。また、カルバゾール骨格は、ベンゾカルバゾール骨格あるいはジベンゾカルバゾールであることが好ましい。これらの構造は、カルバゾールに比べてＨＯＭＯが０．１ｅＶ程度高くなるため、正孔が入りやすくなる（それにより、上記の適度な発光領域の広がりを形成しやすくなる）ためである。このように、この第３の正孔輸送層１１２−３を有していることが、本発明の一態様の発光素子における特徴の一つである。
【００５３】
ここで、発光材料のＨＯＭＯ準位がホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い場合、ホスト材料よりも浅いＨＯＭＯ準位を有する正孔輸送材料から発光層へ正孔が注入されると、ホスト材料よりも発光材料に優先されて正孔が注入されてしまう。ＨＯＭＯ準位の浅い発光材料に正孔が注入されると、正孔がトラップされてしまう。正孔がトラップされ、正孔の流れが滞ってしまうと、電荷の蓄積や、再結合領域の集中による発光層の劣化の促進、発光効率の低下等の不都合が生じる。
【００５４】
一方本実施の形態の発光素子のように、第３の正孔輸送層１１２−３を有し、そのＨＯＭＯ準位がホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深い構成を有する発光素子では、正孔がまず発光材料ではなくホスト材料に優先的に注入される。その結果、正孔の流れを滞らせることなく、且つ適度に発光材料にも正孔がトラップされ、また、再結合領域も分散され、信頼性の向上、発光効率の向上といった様々な効果を奏する。
【００５５】
続いて、上述の発光素子の詳細な構造や材料の例について説明する。本発明の一態様の発光素子は、上述のように第１の電極１０１と第２の電極１０２の一対の電極間に複数の層からなるＥＬ層１０３を有し、当該ＥＬ層１０３は少なくとも第１の電極１０１側より、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２、第３の正孔輸送層１１２−３及び発光層１１３を含む。
【００５６】
ＥＬ層１０３に含まれるそれ以外の層については特に限定はなく、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することができる。
【００５７】
第１の電極１０１は、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をＥＬ層１０３における第１の電極１０１と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
【００５８】
ＥＬ層１０３の積層構造については、本実施の形態では、図１（Ａ）に示すように、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２、第３の正孔輸送層１１２−３、発光層１１３に加えて、電子輸送層１１４及び電子注入層１１５を有する構成、及び図１（Ｂ）に示すように、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２、第３の正孔輸送層１１２−３、発光層１１３に加えて、電子輸送層１１４及び電子注入層１１５、電荷発生層１１６を有する構成の２種類の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。
【００５９】
正孔注入層１１１は、有機アクセプタを含む層である。有機アクセプタとしては、電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物を用いることができ、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）、３，６−ジフルオロ−２，５，７，７，８，８−ヘキサシアノキノジメタン、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ）等を用いることができる。有機アクセプタとしては、ＨＡＴ−ＣＮのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。有機アクセプタは、隣接する正孔輸送層（あるいは正孔輸送材料）から、少なくとも電界の印加により電子を引き抜くことができる。
【００６０】
正孔注入層１１１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できる。また、有機アクセプタは蒸着が容易で成膜がしやすいため、用いやすい材料である。
【００６１】
正孔輸送層は、第１の正孔輸送層１１２−１、第２の正孔輸送層１１２−２及び第３の正孔輸送層１１２−３から構成されている。第１の正孔輸送層１１２−１乃至第３の正孔輸送層はいずれも正孔輸送性を有する正孔輸送材料を含んでおり、第１の正孔輸送層１１２−１には第１の正孔輸送材料が、第２の正孔輸送層１１２−２には第２の正孔輸送材料、第３の正孔輸送層１１２−３には第３の正孔輸送材料が含まれている。正孔輸送材料としては、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有していることが好ましい。また、各々の材料の間には、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、発光層１１３に含まれるホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位と同じまたは深く、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差は０．３ｅＶ以下という関係が存在する。なお、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位と第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位の差は０．２ｅＶ以下であることが好ましい。
【００６２】
第１の正孔輸送材料としては、ＨＯＭＯ準位の比較的浅い正孔輸送材料を用いることが好ましく、そのような有機化合物としては、トリアリールアミンでありかつ、フルオレニルアミン骨格を有する物質が好ましい。
【００６３】
第３の正孔輸送材料としては、ＨＯＭＯ準位の比較的深い正孔輸送材料を用いることが好ましい。アミンを含む有機化合物はＨＯＭＯ準位が浅くなりがちであるので、アミンを含まない正孔輸送材料が好ましい。なお、このような正孔輸送性材料としてはカルバゾール骨格を含む正孔輸送材料が好ましい。カルバゾール骨格とトリフェニレン骨格とを含む有機化合物や、カルバゾール骨格とナフタレン骨格を含む有機化合物等を好適に用いることができる。
【００６４】
第２の正孔輸送材料としては、第１の正孔輸送材料と第３の正孔輸送材料の間のＨＯＭＯ準位を有する正孔輸送材料が好ましい。具体的には、トリアリールアミンでありかつ、トリフェニルアミン骨格を含む正孔輸送材料が好ましくい。なお、上記トリフェニルアミン骨格におけるフェニル基は縮環していないことが好ましい。
【００６５】
発光層１１３は、ホスト材料と発光材料を含む層である。発光材料は蛍光発光物質であっても、りん光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示す物質であってもいずれでも構わない。また、単層であっても、異なる発光材料が含まれる複数の層からなっていても良い。なお、本発明の一態様では、発光層１１３は蛍光発光を呈する層、特に、青色の蛍光発光を呈する層である場合により好適に適用することができる。
【００６６】
発光層１１３において、蛍光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。
【００６７】
５，６−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６−ビス［４’−（１０−フェニル−９−アントリル）ビフェニル−４−イル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’−ビス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（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−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。特に、１，６ＦＬＰＡＰｒｎや１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。
【００６８】
発光層１１３において、りん光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
【００６９】
トリス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジメチルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｍｐ）３］）、トリス（５−メチル−３，４−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３］）、トリス［４−（３−ビフェニル）−５−イソプロピル−３−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ−３ｂ）３］）のような４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス［３−メチル−１−（２−メチルフェニル）−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−ｍｐ）３］）、トリス（１−メチル−５−フェニル−３−プロピル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１−Ｍｅ）３］）のような１Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ−トリス［（１−２，６−ジイソプロピルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３］）、トリス［３−（２，６−ジメチルフェニル）−７−メチルイミダゾ［１，２−ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ−Ｍｅ）３］）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、４４０ｎｍから５２０ｎｍに発光のピークを有する化合物である。
【００７０】
また、トリス（４−メチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）３］）、トリス（４−ｔ−ブチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［６−（２−ノルボルニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［５−メチル−６−（２−メチルフェニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）３］）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）３］）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、５００ｎｍ〜６００ｎｍに発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
【００７１】
また、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｐｍ）］）、ビス［４，６−ジ（ナフタレン−１−イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ］）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］）、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）のような白金錯体や、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）］）、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは、赤色のりん光発光を示す化合物であり、６００ｎｍから７００ｎｍに発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
【００７２】
また、以上で述べたりん光性化合物の他、公知のりん光性発光材料を選択し、用いてもよい。
【００７３】
ＴＡＤＦ材料としてはフラーレン及びその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等を用いることができる。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。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示される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）等も挙げられる。
【００７４】
【化１】
2017076780.tif 000003
【００７５】
また、以下の構造式に示される２−ビフェニル−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（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）や、９−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＴｚｎ）、９−［４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル］−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２−［４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル］−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＸＺ−ＴＲＺ）、３−［４−（５−フェニル−５，１０−ジヒドロフェナジン−１０−イル）フェニル］−４，５−ジフェニル−１，２，４−トリアゾール（略称：ＰＰＺ−３ＴＰＴ）、３−（９，９−ジメチル−９Ｈ−アクリジン−１０−イル）−９Ｈ−キサンテン−９−オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４−（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ−ＤＰＳ）、１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン（略称：ＡＣＲＳＡ）、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の両方を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプタ性が共に強くなり、Ｓ１準位とＴ１準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。
【００７６】
【化２】
2017076780.tif 000004
【００７７】
発光層のホスト材料としては、電子輸送性を有する材料や正孔輸送性を有する材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。
【００７８】
正孔輸送性を有する材料としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−９−Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４、４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
【００７９】
電子輸送性を有する材料としては、例えば、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス〔３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル〕ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）−フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
【００８０】
蛍光発光物質を発光材料として用いる場合、ホスト材料としては、アントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。アントラセン骨格を有する材料はＨＯＭＯ準位が深い材料が多い為、本発明の一態様を好適に適用することができる。ホスト材料として用いるアントラセン骨格を有する物質としては、ジフェニルアントラセン骨格、特に９，１０−ジフェニルアントラセン骨格を有する物質が化学的に安定であるため好ましい。また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯが０．１ｅＶ程度高くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯが０．１ｅＶ程度高くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。したがって、さらにホスト材料として好ましいのは、９，１０−ジフェニルアントラセン骨格およびカルバゾール骨格（あるいはベンゾカルバゾール骨格やジベンゾカルバゾール骨格）を同時に有する物質である。なお、上記の正孔注入・輸送性の観点から、カルバゾール骨格に換えて、ベンゾフルオレン骨格やジベンゾフルオレン骨格を用いてもよい。このような物質の例としては、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、３−［４−（１−ナフチル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、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）、７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）、６−［３−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン（略称：２ｍＢｎｆＰＰＡ）、９−フェニル−１０−｛４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）−ビフェニル−４’−イル｝−アントラセン（略称：ＦＬＰＰＡ）等が挙げられる。特に、ＣｚＰＡ、ｃｇＤＢＣｚＰＡ、２ｍＢｎｆＰＰＡ、ＰＣｚＰＡは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。  
【００８１】
なお、本発明の一態様の発光素子は、特に青色の蛍光発光を呈する発光素子に適用することが好ましい。
【００８２】
なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料を混合することによって、発光層１１３の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の比は、正孔輸送性を有する材料：電子輸送性を有する材料＝１：９〜９：１とすればよい。
【００８３】
また、これら混合された材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は発光材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため好ましい。また、駆動電圧も低下するため好ましい。
【００８４】
電子輸送層１１４は、電子輸送性を有する物質を含む層である電子輸送性を有する物質としては、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性を有する物質として挙げたものを用いることができる。
【００８５】
電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、電子注入層１１５として、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設けても良い。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や、エレクトライドを用いてもよい。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。
【００８６】
また、電子注入層１１５の代わりに電荷発生層１１６を設けても良い（図１（Ｂ））。電荷発生層１１６は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層１１６には、少なくともＰ型層１１７が含まれる。Ｐ型層１１７は、上述の正孔注入層１１１を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またＰ型層１１７は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。Ｐ型層１１７に電位をかけることによって、電子輸送層１１４に電子が、陰極である第２の電極１０２に正孔が注入され、発光素子が動作する。
【００８７】
なお、電荷発生層１１６はＰ型層１１７の他に電子リレー層１１８及び電子注入バッファ層１１９のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
【００８８】
電子リレー層１１８は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層１１９とＰ型層１１７との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層１１８に含まれる電子輸送性を有する物質のＬＵＭＯ準位は、Ｐ型層１１７におけるアクセプタ性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層１１４における電荷発生層１１６に接する層に含まれる物質のＬＵＭＯ準位との間であることが好ましい。電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質におけるＬＵＭＯ準位の具体的なエネルギー準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。なお、電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【００８９】
電子注入バッファ層１１９には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【００９０】
また、電子注入バッファ層１１９が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層１１４を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【００９１】
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、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、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。また、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。
【００９２】
また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、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。
【００９３】
また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【００９４】
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。
【００９５】
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における再結合領域に近いキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光材料もしくは、発光層に含まれる発光材料が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
【００９６】
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（積層型素子、タンデム型素子ともいう）の態様について、図１（Ｃ）を参照して説明する。この発光素子は、陽極と陰極との間に、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ＥＬ層１０３とほぼ同様な構成を有する。つまり、図１（Ｃ）で示す発光素子は複数の発光ユニットを有する発光素子であり、図１（Ａ）又は図１（Ｂ）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るということができる。
【００９７】
図１（Ｃ）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。
【００９８】
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機能を有する。すなわち、図１（Ｃ）において、第１の電極の電位の方が第２の電極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。
【００９９】
電荷発生層５１３は、図１（Ｂ）にて説明した電荷発生層１１６と同様の構成で形成することが好ましい。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、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層５１３に接している場合は、電荷発生層５１３が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。
【０１００】
また、電子注入バッファ層１１９を設ける場合、当該電子注入バッファ層１１９が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、陽極側の発光ユニットには必ずしも電子注入層を形成する必要はない。
【０１０１】
図１（Ｃ）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。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発光ユニットを電荷発生層５１３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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
なお、上記構成は、他の実施の形態や本実施の形態中の他の構成と適宜組み合わせることが可能である。
【０１０４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。
【０１０５】
本実施の形態では、実施の形態１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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
素子基板６１０はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、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て作製すればよい。
【０１０９】
画素や駆動回路に用いられるトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、逆スタガ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型のトランジスタでもボトムゲート型トランジスタでもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等を用いることができる。または、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
【０１１０】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０１１１】
ここで、上記画素や駆動回路に設けられるトランジスタの他、後述するタッチセンサ等に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ状態における電流を低減できる。
【０１１２】
上記酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）で表記される酸化物を含む酸化物半導体であることがより好ましい。
【０１１３】
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はｃ軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
【０１１４】
半導体層としてこのような材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【０１１５】
また、上述の半導体層を有するトランジスタはその低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
【０１１６】
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  ＣＶＤ）法など）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
【０１１７】
なお、ＦＥＴ６２３は駆動回路部６０１に形成されるトランジスタの一つを示すものである。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成すれば良い。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。
【０１１８】
また、画素部６０２はスイッチング用ＦＥＴ６１１と、電流制御用ＦＥＴ６１２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ているが、これに限定されず、３つ以上のＦＥＴと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。
【０１１９】
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ことができる。
【０１２０】
また、後に形成するＥＬ層等の被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
【０１２１】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタン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。
【０１２２】
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、実施の形態１で説明したような構成を含んでいる。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
【０１２３】
さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、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、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
【０１２４】
なお、第１の電極６１３、ＥＬ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に記載の発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態１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。
【０１２５】
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、そこに乾燥材を設けことで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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
図２には示されていないが、第２の電極上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜や無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材６０５の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層、等の露出した側面を覆って設けることができる。
【０１２８】
保護膜には、水などの不純物を透過しにくい材料を用いることができる。したがって、水などの不純物が外部から内部に拡散することを効果的に抑制することができる。
【０１２９】
保護膜を構成する材料としては、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料や、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。
【０１３０】
保護膜は、段差被覆性（ステップカバレッジ）の良好な成膜方法を用いて形成することが好ましい。このような手法の一つに、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がある。ＡＬＤ法を用いて形成することができる材料を、保護膜に用いることが好ましい。ＡＬＤ法を用いることで緻密な、クラックやピンホールなどの欠陥が低減された、または均一な厚さを備える保護膜を形成することができる。また、保護膜を形成する際に加工部材に与える損傷を、低減することができる。
【０１３１】
例えばＡＬＤ法を用いて保護膜を形成することで、複雑な凹凸形状を有する表面や、タッチパネルの上面、側面及び裏面にまで均一で欠陥の少ない保護膜を形成することができる。
【０１３２】
以上のようにして、実施の形態１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。
【０１３３】
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１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に記載の発光素子は寿命の長い発光素子であるため、信頼性の良好な発光装置とすることができる。また、実施の形態１に記載の発光素子を用いた発光装置は発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
【０１３４】
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、ＥＬ層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
【０１３５】
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、ブラックマトリクス１０３５をさらに設けても良い。着色層及びブラックマトリクス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、及びブラックマトリクス１０３５は、オーバーコート層１０３６で覆われている。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、緑、青となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
【０１３６】
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。
【０１３７】
また、以上に説明した発光装置では、ＦＥＴ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。ＦＥＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
【０１３８】
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。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態１においてＥＬ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。
【０１３９】
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）やブラックマトリックスはオーバーコート層１０３６によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いることとする。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、黄、緑、青の４色や赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。
【０１４０】
トップエミッション型の発光装置では、マイクロキャビティ構造の適用が好適に行える。マイクロキャビティ構造を有する発光素子は、第１の電極を反射電極、第２の電極を半透過・半反射電極とすることにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともＥＬ層を有し、少なくとも発光領域となる発光層を有している。
【０１４１】
なお、反射電極は、可視光の反射率が４０％乃至１００％、好ましくは７０％乃至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・半反射電極は、可視光の反射率が２０％乃至８０％、好ましくは４０％乃至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。
【０１４２】
ＥＬ層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。
【０１４３】
当該発光素子は、透明導電膜や上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、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。
【０１４４】
なお、反射電極によって反射されて戻ってきた光（第１の反射光）は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光（第１の入射光）と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を（２ｎ−１）λ／４（ただし、ｎは１以上の自然数、λは増幅したい発光の波長）に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第１の反射光と第１の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
【０１４５】
なお、上記構成においては、ＥＬ層に複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述の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に適用してもよい。
【０１４６】
マイクロキャビティ構造を有することで、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。なお、赤、黄、緑、青の４色の副画素で映像を表示する発光装置の場合、黄色発光による輝度向上効果のうえ、全福画素において各色の波長に合わせたマイクロキャビティ構造を適用できるため良好な特性の発光装置とすることができる。
【０１４７】
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１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に記載の発光素子は寿命の長い発光素子であるため、信頼性の良好な発光装置とすることができる。また、実施の形態１に記載の発光素子を用いた発光装置は発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
【０１４８】
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ＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、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に記載の発光素子を用いており、信頼性の良好な発光装置、又は消費電力の小さい発光装置とすることができる。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１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。
【０１５２】
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１の電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態１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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
第１の電極４０１上にはＥＬ層４０３が形成されている。ＥＬ層４０３は実施の形態１におけるＥＬ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。
【０１５５】
ＥＬ層４０３を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は実施の形態１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。
【０１５６】
以上、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０４を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。
【０１５７】
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とをシール材４０５、４０６を用いて固着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材４０５、４０６はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材４０６（図６（Ｂ）では図示せず）には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
【０１５８】
また、パッド４１２と第１の電極４０１の一部をシール材４０５、４０６の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したＩＣチップ４２０などを設けても良い。
【０１５９】
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、ＥＬ素子に実施の形態１に記載の発光素子を用いており、信頼性の良好な発光装置とすることができる。また、消費電力の小さい発光装置とすることができる。
【０１６０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１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に記載の発光素子は寿命が良好であり、信頼性の良好な発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、信頼性の良好な発光部を有する電子機器とすることが可能である。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
図７（Ｄ）は、携帯端末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７４００は、実施の形態１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。
【０１６８】
図７（Ｄ）に示す携帯端末は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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または番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１７１】
また、携帯端末内部に、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、携帯端末の向き（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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７６】
以上の様に実施の形態１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に記載の発光素子を用いることにより信頼性の高い電子機器を得ることができる。
【０１７７】
図８は、実施の形態１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。
【０１７８】
実施の形態１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。
【０１７９】
図９は、実施の形態１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としては、実施の形態３に記載の照明装置を用いても良い。
【０１８０】
図１０は、実施の形態１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に記載の発光素子は信頼性の高い発光素子であるため、信頼性の良い照明装置とすることができる。また、実施の形態１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。
【０１８１】
実施の形態１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に記載の発光素子を用いて設けられた表示である。
【０１８２】
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。
【０１８３】
表示領域５００２はピラー部分に設けられた実施の形態１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。
【０１８４】
表示領域５００４や表示領域５００５はナビゲーション情報、速度計や回転計、走行距離、燃料、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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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く、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
また、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末９３１０を示す。図１３（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。図１３（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末９３１０を示す。図１３（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０を示す。携帯情報端末９３１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
【０２００】
表示パネル９３１１はヒンジ９３１３によって連結された３つの筐体９３１５に支持されている。なお、表示パネル９３１１は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。また、表示パネル９３１１は、ヒンジ９３１３を介して２つの筐体９３１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末９３１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル９３１１に用いることができる。表示パネル９３１１における表示領域９３１２は折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０の側面に位置する表示領域である。表示領域９３１２には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。
【実施例１】
【０２０１】
本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子１及び比較発光素子１について説明する。発光素子１及び比較発光素子１で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【０２０２】
【化３】
2017076780.tif 000005
【０２０３】
（発光素子１の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）を５ｎｍ蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【０２０７】
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）を２０ｎｍの膜厚となるように蒸着して第１の正孔輸送層１１２−１を形成し、第１の正孔輸送層１１２−１上に上記構造式（ｉｉｉ）で表される４−（１−ナフチル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の正孔輸送層１１２−２を形成し、第２の正孔輸送層１１２−２上に上記構造式（ｉｖ）で表される３−〔４−（９−フェナントリル）−フェニル〕−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第３の正孔輸送層１１２−３を形成した。
【０２０８】
続いて、上記構造式（ｖ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と上記構造式（ｖｉ）で表される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）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【０２０９】
その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【０２１０】
電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子１を作製した。
【０２１１】
（比較発光素子１の作製方法）
比較発光素子１は、発光素子における第１の正孔輸送層１１２−１と第２の正孔輸送層１１２−２の２層の代わりに、ＰＣＢＢｉＦを２５ｎｍ成膜したほかは、発光素子１と同様に作製した。つまり、比較発光素子１は、第２の正孔輸送層１１２−２を形成しない発光素子ということができる。
【０２１２】
発光素子１及び比較発光素子１の素子構造を以下の表にまとめる。
【０２１３】
【表１】
2017076780.tif 000006
【０２１４】
発光素子１及び比較発光素子１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ガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼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。
【０２１５】
発光素子１及び比較発光素子１の輝度−電流密度特性を図１４に、電流効率−輝度特性を図１５に、輝度−電圧特性を図１６に、電流−電圧特性を図１７に、外部量子効率−輝度特性を図１８に、発光スペクトルを図１９に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表２に示す。
【０２１６】
【表２】
2017076780.tif 000007
【０２１７】
図１４乃至図１９及び表２より、本発明の一態様である発光素子１は、第２の正孔輸送層１１２−２を有さない比較発光素子１よりも、駆動電圧や効率の良好な青色発光素子であることがわかった。
【０２１８】
また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図２０に示す。図２０で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子１は、比較発光素子１と比較して駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が非常に小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
【０２１９】
本実施例の発光素子において、第１の正孔輸送材料乃至第３の正孔輸送材料、ホスト材料及び発光材料のＨＯＭＯ準位は各々以下の表に示した通りである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法を以下に示す。
【０２２０】
測定装置としては電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一し、参照電極に対する酸化電位Ｅａ［Ｖ］および還元電位Ｅｃ［Ｖ］を測定した。Ｅａは酸化−還元波の中間電位とし、Ｅｃは還元−酸化波の中間電位とした。ここで、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であることが分かっているため、ＨＯＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅａ、ＬＵＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅｃという式から、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をそれぞれ求めることができる。
【０２２１】
【表３】
2017076780.tif 000008
【０２２２】
表の通り、発光素子１に用いられた材料において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも深い。また、発光材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い。
【０２２３】
第１の正孔輸送材料のＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位は−５．３６ｅＶと浅く、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位−４．４１ｅＶと相互作用して電荷分離を容易に起こすことができる。
【０２２４】
ここで、ホスト材料であるｃｇＤＢＣｚＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．６９ｅＶであり、ＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位とは０．３３ｅＶの差がある。一方で、発光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＨＯＭＯ準位が−５．４０ｅＶであるため、その差は０．０４ｅＶである。発光材料と第１の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さいことから、第１の正孔輸送層１１２−１と発光層１１３が接して形成されたような構造を有する発光素子を想定した場合、発光材料への正孔注入が起こりやすいと考えられる。しかし、直接発光材料へ正孔が注入されると正孔が発光材料によって第１の正孔輸送層１１２−１と発光層の界面でトラップされ、発光領域が集中して劣化が促進される恐れがある。また、第１の正孔輸送層１１２−１の正孔輸送材料から発光層のホスト材料に正孔が入りにくいことから、該正孔輸送材料には正孔が、ホスト材料には電子がそれぞれ蓄積する。すると、該正孔輸送材料とホスト材料との間で発光材料よりもエネルギーの低いエキサイプレックスを形成する恐れがあり、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０２２５】
発光素子１では第２の正孔輸送層１１２−２として、ホスト材料よりはＨＯＭＯ準位が浅いが、第１の正孔輸送材料よりはＨＯＭＯ準位が深い第２の正孔輸送材料を用いることによって、まず、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入する。第２の正孔輸送材料であるαＮＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５２ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＰＣＢＢｉＦとの差は０．１６ｅＶと小さい。そのため、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へはスムーズに正孔が注入される。
【０２２６】
ここで、第２の正孔輸送層１１２−２から発光層１１３へ正孔が注入される場合を考えると、第２の正孔輸送材料とホスト材料との間には０．１７ｅＶ程度の障壁が存在する。通常であれば問題なく正孔が注入される差であるが、発光層１１３に含まれる発光材料のＨＯＭＯ準位は−５．４０ｅＶであり障壁が存在しない。その為、正孔は結局、ホスト材料よりも発光材料へ優先的に注入される。直接発光材料へ正孔が注入されると、上述の通り、劣化が促進される、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０２２７】
そこで本発明の一態様の発光素子である発光素子１では、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３との間に、さらに第３の正孔輸送層１１２−３を設けた。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料であるＰＣＰＰｎのＨＯＭＯ準位は−５．８０ｅＶとホスト材料よりも深い位置にある。そのため、ホスト材料への正孔注入に障壁が無く、ホスト材料と発光材料の混合比からもホスト材料への正孔の注入が優先される。また、第２の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差は０．２８ｅＶ（有効数字１桁で０．３ｅＶ以内）であり、第２の正孔輸送材料から第３の正孔輸送材料への正孔の注入も問題なくなされる。
【０２２８】
ホスト材料へ注入された正孔は一部発光材料へトラップされるが、適度な正孔トラップを受けながら第２の電極方向へ移動することができる上に、ホスト材料が電子輸送性も有するアントラセン化合物であるため、駆動電圧が上昇してしまうことが無い。また、発光領域が一部に集中してしまうことなく、発光層１１３に広がるため、劣化が促進されず寿命や、発光効率が良好な発光素子となった。
【０２２９】
一方、比較発光素子１には第２の正孔輸送層１１２−２が存在しないことによって、第１の正孔輸送層１１２−１と第３の正孔輸送層１１２−３との間に大きなＨＯＭＯ準位の差が発生している。これによって発光層１１３に正孔が注入されにくくなり、駆動電圧が上昇する。また、正孔が注入されにくくなることにより、電子が発光層１１３と正孔輸送層との界面に蓄積する、電子が正孔輸送層に漏れ出てくるなどの不都合が生じる。電子が蓄積すると、発光領域が偏るため発光素子の寿命に悪影響を及ぼす場合がある。また、電子が正孔輸送層に漏れることによってキャリア再結合が正孔輸送層でも発生し、ドーパントが発光する確率が相対的に低下することによる発光効率の低下や、正孔輸送材料の劣化による寿命の低下を引き起こす場合がある。このように、本発明の一態様の発光素子１は、これらのような不都合を有効に抑制することができたため、非常に良好な特性の発光素子となった。
【実施例２】
【０２３０】
本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子２及び発光素子３について説明する。発光素子２及び発光素子３で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【０２３１】
【化４】
2017076780.tif 000009
【０２３２】
（発光素子２の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）を５ｎｍ蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【０２３６】
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）を１０ｎｍの膜厚となるように蒸着して第１の正孔輸送層１１２−１を形成し、第１の正孔輸送層１１２−１上に上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される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）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の正孔輸送層１１２−２を形成し、第２の正孔輸送層１１２−２上に上記構造式（ｉｘ）で表される３，３’−（ナフタレンー１，４−ジイル）ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＮ２）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着して第３の正孔輸送層１１２−３を形成した。
【０２３７】
続いて、上記構造式（ｖ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と上記構造式（ｖｉ）で表される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）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【０２３８】
その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【０２３９】
電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子２を作製した。
【０２４０】
（発光素子３の作製方法）
発光素子３は発光素子２における第２の正孔輸送層１１２−２のＢＰＡＦＬＰをαＮＢＡ１ＢＰに変えた他は発光素子２と同様に作製した。
【０２４１】
発光素子２及び発光素子３の素子構造を以下の表にまとめる。
【０２４２】
【表４】
2017076780.tif 000010
【０２４３】
発光素子２及び発光素子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ガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼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。
【０２４４】
発光素子２及び発光素子３の輝度−電流密度特性を図２１に、電流効率−輝度特性を図２２に、輝度−電圧特性を図２３に、電流−電圧特性を図２４に、外部量子効率−輝度特性を図２５に、発光スペクトルを図２６に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表５に示す。
【０２４５】
【表５】
2017076780.tif 000011
【０２４６】
図２１乃至図２６及び表４より、いずれの発光素子も良好な特性の青色発光素子であることがわかった。
【０２４７】
また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図２７に示す。図２７で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子２及び発光素子３は駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
【０２４８】
本実施例の発光素子において、第１の正孔輸送材料乃至第３の正孔輸送材料、ホスト材料及び発光材料のＨＯＭＯ準位は各々以下の表に示した通りである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法は実施例１と同様である。
【０２４９】
【表６】
2017076780.tif 000012
【０２５０】
【表７】
2017076780.tif 000013
【０２５１】
表の通り、発光素子２、発光素子３に用いられた材料において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも深い。また、発光材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い。
【０２５２】
第１の正孔輸送材料のＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位は−５．３６ｅＶと浅く、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位−４．４１ｅＶと相互作用して電荷分離を容易に起こすことができる。
【０２５３】
ここで、ホスト材料であるｃｇＤＢＣｚＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．６９ｅＶであり、ＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位とは０．３３ｅＶの差がある。一方で、発光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＨＯＭＯ準位が−５．４０ｅＶであるため、その差は０．０４ｅＶである。発光材料と第１の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さいことから、第１の正孔輸送層１１２−１と発光層１１３が接して形成されたような構造を有する発光素子を想定した場合、発光材料への正孔注入が起こりやすいと考えられる。しかし、直接発光材料へ正孔が注入されると正孔が発光材料によって第１の正孔輸送層１１２−１と発光層の界面でトラップされ、発光領域が集中して劣化が促進される恐れがある。また、第１の正孔輸送層１１２−１の正孔輸送材料から発光層のホスト材料に正孔が入りにくいことから、該正孔輸送材料には正孔が、ホスト材料には電子がそれぞれ蓄積する。すると、該正孔輸送材料とホスト材料との間で発光材料よりもエネルギーの低いエキサイプレックスを形成する恐れがあり、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０２５４】
発光素子２及び発光素子３では第２の正孔輸送層１１２−２として、ホスト材料よりはＨＯＭＯ準位が浅いが、第１の正孔輸送材料よりはＨＯＭＯ準位が深い第２の正孔輸送材料を用いることによって、まず、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入する。発光素子２の第２の正孔輸送材料であるＢＰＡＦＬＰのＨＯＭＯ準位は−５．５１ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＰＣＢＢｉＦとの差は０．１５ｅＶと小さい。また、発光素子３の第２の正孔輸送材料であるαＮＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５２ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＰＣＢＢｉＦとの差は０．１６ｅＶと小さい。そのため、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へはスムーズに正孔が注入される。
【０２５５】
ここで、第２の正孔輸送層１１２−２から発光層１１３へ正孔が注入される場合を考えると、第２の正孔輸送材料とホスト材料との間には０．１７〜０．１８ｅＶ程度の障壁が存在する。通常であれば問題なく正孔が注入される差であるが、発光層１１３に含まれる発光材料のＨＯＭＯ準位は−５．４０ｅＶであり障壁が存在しない。その為、結局正孔はホスト材料よりも発光材料へ優先的に注入される。直接発光材料へ正孔が注入されると上述の通り、劣化が促進される、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０２５６】
そこで本発明の一態様の発光素子である発光素子１では、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３との間に、第３の正孔輸送層１１２−３を設けた。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料であるＰＣｚＮ２のＨＯＭＯ準位は−５．７１ｅＶとホスト材料と概ね同等（若干深い位置）にある。そのため、ホスト材料への正孔注入に障壁が無く、ホスト材料と発光材料の混合比からもホスト材料への正孔の注入が優先される。また、第２の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差は０．２０ｅＶ、０．１９ｅＶ（有効数字１桁で０．３ｅＶ以内）であり、第２の正孔輸送材料から第３の正孔輸送材料への正孔の注入も問題なくなされる。
【０２５７】
ホスト材料へ注入された正孔は一部発光材料へトラップされるが、適度な正孔トラップを受けながら第２の電極方向へ移動することができる上に、ホスト材料が電子輸送性も有するアントラセン化合物なので、駆動電圧が上昇してしまうことが無い。また、発光領域が一部に集中してしまうことなく、発光層１１３に広がるため、劣化が促進されず寿命や、発光効率が良好な発光素子となった。
【実施例３】
【０２５８】
本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子４について説明する。発光素子４で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【０２５９】
【化５】
2017076780.tif 000014
【０２６０】
（発光素子４の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）を５ｎｍ蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【０２６４】
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）を２０ｎｍの膜厚となるように蒸着して第１の正孔輸送層１１２−１を形成し、第１の正孔輸送層１１２−１上に上記構造式（ｘ）で表される４，４’−ジ−（１−ナフチル）−４’’−フェニルトリフェニルアミン（略称：αＮＢＢ１ＢＰ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の正孔輸送層１１２−２を形成し、第２の正孔輸送層１１２−２上に上記構造式（ｉｖ）で表される３−〔４−（９−フェナントリル）−フェニル〕−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第３の正孔輸送層１１２−３を形成した。
【０２６５】
続いて、上記構造式（ｖ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と上記構造式（ｖｉ）で表される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）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【０２６６】
その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【０２６７】
電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子４を作製した。
【０２６８】
発光素子４の素子構造を以下の表にまとめる。
【０２６９】
【表８】
2017076780.tif 000015
【０２７０】
発光素子４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ガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼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。
【０２７１】
発光素子４の輝度−電流密度特性を図２８に、電流効率−輝度特性を図２９に、輝度−電圧特性を図３０に、電流−電圧特性を図３１に、外部量子効率−輝度特性を図３２に、発光スペクトルを図３３に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表８に示す。
【０２７２】
【表９】
2017076780.tif 000016
【０２７３】
図２８乃至図３３及び表６より、発光素子４は良好な特性の青色発光素子であることがわかった。
【０２７４】
また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図３４に示す。図３４で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子４は駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
【０２７５】
本実施例の発光素子において、第１の正孔輸送材料乃至第３の正孔輸送材料、ホスト材料及び発光材料のＨＯＭＯ準位は各々以下の表に示した通りである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法は実施例１と同様である。
【０２７６】
【表１０】
2017076780.tif 000017
【０２７７】
表の通り、発光素子４に用いられた材料において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも深い。また、発光材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い。
【０２７８】
第１の正孔輸送材料のＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位は−５．３６ｅＶと浅く、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位−４．４１ｅＶと相互作用して電荷分離を容易に起こすことができる。
【０２７９】
ここで、ホスト材料であるｃｇＤＢＣｚＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．６９ｅＶであり、ＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位とは０．３３ｅＶの差がある。一方で、発光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＨＯＭＯ準位が−５．４０ｅＶであるため、その差は０．０４ｅＶである。発光材料と第１の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さいことから、第１の正孔輸送層１１２−１と発光層１１３が接して形成されたような構造を有する発光素子を想定した場合、発光材料への正孔注入が起こりやすいと考えられる。しかし、直接発光材料へ正孔が注入されると正孔が発光材料によって第１の正孔輸送層１１２−１と発光層の界面でトラップされ、発光領域が集中して劣化が促進される恐れがある。また、第１の正孔輸送層１１２−１の正孔輸送材料から発光層のホスト材料に正孔が入りにくいことから、該正孔輸送材料には正孔が、ホスト材料には電子がそれぞれ蓄積する。すると、該正孔輸送材料とホスト材料との間で発光材料よりもエネルギーの低いエキサイプレックスを形成する恐れがあり、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０２８０】
発光素子４では第２の正孔輸送層１１２−２を、ホスト材料よりはＨＯＭＯ準位が浅いが、第１の正孔輸送材料よりはＨＯＭＯ準位が深い第２の正孔輸送材料を用いて形成することによって、まず、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入する。第２の正孔輸送材料であるαＮＢＢ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５０ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＰＣＢＢｉＦとの差は０．１４ｅＶと小さい。そのため、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へはスムーズに正孔が注入される。
【０２８１】
ここで、第２の正孔輸送層１１２−２から発光層１１３へ正孔が注入される場合を考えると、第２の正孔輸送材料とホスト材料との間には０．１９ｅＶ程度の障壁が存在する。通常であれば問題なく正孔が注入される差であるが、発光層１１３に含まれる発光材料のＨＯＭＯ準位は−５．４０ｅＶであり、第２の正孔輸送材料から発光材料へ正孔を注入するための障壁は存在しない。その為、正孔は結局、ホスト材料よりも発光材料へ優先的に注入されてしまう。直接発光材料へ正孔が注入されると、上述の通り劣化が促進される、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０２８２】
そこで本発明の一態様の発光素子である発光素子４では、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３との間に、第３の正孔輸送層１１２−３を設けた。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料であるＰＣＰＰｎのＨＯＭＯ準位は−５．８０ｅＶとホスト材料よりも深い位置にある。そのため、ホスト材料への正孔注入に障壁が無く、ホスト材料と発光材料の混合比からもホスト材料への正孔の注入が優先される。また、第２の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差は０．３０ｅＶ（有効数字１桁で０．３ｅＶ以内）であり、第２の正孔輸送材料から第３の正孔輸送材料への正孔の注入も問題なくなされる。
【０２８３】
ホスト材料へ注入された正孔は一部発光材料へトラップされるが、適度な正孔トラップを受けながら第２の電極方向へ移動することができる上に、ホスト材料が電子輸送性も有するアントラセン化合物であるため駆動電圧が上昇してしまうことが無い。また、発光領域が一部に集中してしまうことなく、発光層１１３に広がるため、劣化が促進されず寿命や、発光効率が良好な発光素子となった。
【実施例４】
【０２８４】
本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子５について説明する。発光素子５で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【０２８５】
【化６】
2017076780.tif 000018
【０２８６】
（発光素子５の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）を５ｎｍ蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【０２９０】
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｘｉ）で表される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）を２０ｎｍの膜厚となるように蒸着して第１の正孔輸送層１１２−１を形成し、第１の正孔輸送層１１２−１上に上記構造式（ｉｉｉ）で表される４−（１−ナフチル）−４’−フェニルトリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の正孔輸送層１１２−２を形成し、第２の正孔輸送層１１２−２上に上記構造式（ｉｖ）で表される３−〔４−（９−フェナントリル）−フェニル〕−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第３の正孔輸送層１１２−３を形成した。
【０２９１】
続いて、上記構造式（ｖ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と上記構造式（ｖｉ）で表される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）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【０２９２】
その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【０２９３】
電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子５を作製した。
【０２９４】
発光素子５の素子構造を以下の表にまとめる。
【０２９５】
【表１１】
2017076780.tif 000019
【０２９６】
発光素子５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ガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼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。
【０２９７】
発光素子５の輝度−電流密度特性を図３５に、電流効率−輝度特性を図３６に、輝度−電圧特性を図３７に、電流−電圧特性を図３８に、外部量子効率−輝度特性を図３９に、発光スペクトルを図４０に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表１２に示す。
【０２９８】
【表１２】
2017076780.tif 000020
【０２９９】
図３５乃至図４０及び表８より、発光素子５は良好な特性の青色発光素子であることがわかった。
【０３００】
また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図４１に示す。図４１で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子５は駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
【０３０１】
本実施例の発光素子において、第１の正孔輸送材料乃至第３の正孔輸送材料、ホスト材料及び発光材料のＨＯＭＯ準位は各々以下の表に示した通りである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法は実施例１と同様である。
【０３０２】
【表１３】
2017076780.tif 000021
【０３０３】
表の通り、発光素子５に用いられた材料において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも深い。また、発光材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い。
【０３０４】
第１の正孔輸送材料のＰＣＢＡＦのＨＯＭＯ準位は−５．３８ｅＶと浅く、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位−４．４１ｅＶと相互作用して電荷分離を容易に起こすことができる。
【０３０５】
ここで、ホスト材料であるｃｇＤＢＣｚＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．６９ｅＶであり、ＰＣＢＡＦのＨＯＭＯ準位とは０．３１ｅＶの差がある。一方で、発光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＨＯＭＯ準位が−５．４０ｅＶであるため、その差は０．０２ｅＶである。発光材料と第１の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さいことから、第１の正孔輸送層１１２−１と発光層１１３が接して形成されたような構造を有する発光素子を想定した場合、発光材料への正孔注入が起こりやすいと考えられる。しかし、直接発光材料へ正孔が注入されると正孔が発光材料によって第１の正孔輸送層１１２−１と発光層の界面でトラップされ、発光領域が集中して劣化が促進される恐れがある。また、第１の正孔輸送層１１２−１の正孔輸送材料から発光層のホスト材料に正孔が入りにくいことから、該正孔輸送材料には正孔が、ホスト材料には電子がそれぞれ蓄積する。すると、該正孔輸送材料とホスト材料との間で発光材料よりもエネルギーの低いエキサイプレックスを形成する恐れがあり、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３０６】
発光素子５では第２の正孔輸送層１１２−２を、ホスト材料よりはＨＯＭＯ準位が浅いが、第１の正孔輸送材料よりはＨＯＭＯ準位が深い第２の正孔輸送材料を用いて形成することによって、まず、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入する。第２の正孔輸送材料であるαＮＢＡ１ＢＰのＨＯＭＯ準位は−５．５２ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＰＣＢＡＦとの差は０．１４ｅＶと小さい。そのため、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へはスムーズに正孔が注入される。
【０３０７】
ここで、第２の正孔輸送層１１２−２から発光層１１３へ正孔が注入される場合を考えると、第２の正孔輸送材料であるαＮＢＡ１ＢＰとホスト材料との間には０．１７ｅＶ程度の障壁が存在する。通常であれば問題なく正孔が注入される差であるが、発光層１１３に含まれる発光材料のＨＯＭＯ準位は−５．４０ｅＶであり、第２の正孔輸送材料から発光材料へ正孔を注入するための障壁は存在しない。その為、正孔はホスト材料よりも発光材料へ優先的に注入されてしまう。直接発光材料へ正孔が注入されると上述の通り劣化が促進される、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３０８】
そこで本発明の一態様の発光素子である発光素子５では、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３との間に、第３の正孔輸送層１１２−３を設けた。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料であるＰＣＰＰｎのＨＯＭＯ準位は−５．８０ｅＶとホスト材料よりも深い位置にある。そのため、ホスト材料への正孔注入に障壁が無く、ホスト材料と発光材料の混合比からもホスト材料への正孔の注入が優先される。また、第２の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差は０．２７ｅＶ（有効数字１桁で０．３ｅＶ以内）であり、第２の正孔輸送材料から第３の正孔輸送材料への正孔の注入も問題なくなされる。
【０３０９】
ホスト材料へ注入された正孔は一部発光材料へトラップされるが、適度な正孔トラップを受けながら第２の電極方向へ移動することができる上に、ホスト材料が電子輸送性も有するアントラセン化合物であるため、駆動電圧が上昇してしまうことが無い。また、発光領域が一部に集中してしまうことなく、発光層１１３に広がるため、劣化が促進されず寿命や、発光効率が良好な発光素子となった。
【実施例５】
【０３１０】
本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子６、発光素子７及び発光素子８について説明する。発光素子６から発光素子８で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【０３１１】
【化７】
2017076780.tif 000022
【０３１２】
（発光素子６の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３１３】
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。
【０３１４】
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。
【０３１５】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）を５ｎｍ蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【０３１６】
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）を２０ｎｍの膜厚となるように蒸着して第１の正孔輸送層１１２−１を形成し、第１の正孔輸送層１１２−１上に上記構造式（ｘｉｉ）で表される４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＦＬＰＡＰＡ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の正孔輸送層１１２−２を形成し、第２の正孔輸送層１１２−２上に上記構造式（ｉｖ）で表される３−〔４−（９−フェナントリル）−フェニル〕−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第３の正孔輸送層１１２−３を形成した。
【０３１７】
続いて、上記構造式（ｖ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と上記構造式（ｖｉ）で表される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）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【０３１８】
その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【０３１９】
電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子６を作製した。
【０３２０】
（発光素子７の作製方法）
発光素子７は、第２の正孔輸送層１１２−２の材料として上記構造式（ｘｉｉｉ）で表される、９，９−ビス［（Ｎ，Ｎ−ビス−ビフェニル−４−イル−アミノ）フェニル］−９Ｈ−フルオレン（略称：ＢＰＡＰＦ）を用いた他は、発光素子６と同様に作製した。
【０３２１】
（発光素子８の作製方法）
発光素子８は、第２の正孔輸送層１１２−２の材料として上記構造式（ｘｉｖ）で表される、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）を用いた他は、発光素子６と同様に作製した。
【０３２２】
発光素子６、発光素子７及び発光素子８の素子構造を以下の表にまとめる。
【０３２３】
【表１４】
2017076780.tif 000023
【０３２４】
発光素子６乃至発光素子８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ガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼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。
【０３２５】
発光素子６乃至発光素子８の輝度−電流密度特性を図４２に、電流効率−輝度特性を図４３に、輝度−電圧特性を図４４に、電流−電圧特性を図４５に、外部量子効率−輝度特性を図４６に、発光スペクトルを図４７に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表１５に示す。
【０３２６】
【表１５】
2017076780.tif 000024
【０３２７】
図４２乃至図４７及び表１５より、発光素子６乃至発光素子８は良好な特性の青色発光素子であることがわかった。
【０３２８】
また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図４８に示す。図４８で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子６乃至発光素子８は駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
【０３２９】
本実施例の発光素子において、第１の正孔輸送材料乃至第３の正孔輸送材料、ホスト材料及び発光材料のＨＯＭＯ準位は各々以下の表に示した通りである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法は実施例１と同様である。
【０３３０】
【表１６】
2017076780.tif 000025
【０３３１】
【表１７】
2017076780.tif 000026
【０３３２】
【表１８】
2017076780.tif 000027
【０３３３】
表の通り、発光素子６乃至発光素子８に用いられた材料において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも深い。また、発光材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い。
【０３３４】
第１の正孔輸送材料のＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位は−５．３６ｅＶと浅く、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位−４．４１ｅＶと相互作用して電荷分離を容易に起こすことができる。
【０３３５】
ここで、ホスト材料であるｃｇＤＢＣｚＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．６９ｅＶであり、ＰＣＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位とは０．３３ｅＶの差がある。一方で、発光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＨＯＭＯ準位が−５．４０ｅＶであるため、その差は０．０４ｅＶである。発光材料と第１の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さいことから、第１の正孔輸送層１１２−１と発光層１１３が接して形成されたような構造を有する発光素子を想定した場合、発光材料への正孔注入が起こりやすいと考えられる。しかし、直接発光材料へ正孔が注入されると正孔が発光材料によって第１の正孔輸送層１１２−１と発光層の界面でトラップされ、発光領域が集中して劣化が促進される恐れがある。また、第１の正孔輸送層１１２−１の正孔輸送材料から発光層のホスト材料に正孔が入りにくいことから、該正孔輸送材料には正孔が、ホスト材料には電子がそれぞれ蓄積する。すると、該正孔輸送材料とホスト材料との間で発光材料よりもエネルギーの低いエキサイプレックスを形成する恐れがあり、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３３６】
発光素子６乃至発光素子８では第２の正孔輸送層１１２−２を、ホスト材料よりはＨＯＭＯ準位が浅いが、第１の正孔輸送材料よりはＨＯＭＯ準位が深い第２の正孔輸送材料を用いて形成することによって、まず、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入する。第２の正孔輸送材料であるＦＬＰＡＰＡ（発光素子６）、ＢＰＡＰＦ（発光素子７）、ＤＰｈＰＡ（発光素子８）のＨＯＭＯ準位は各々−５．５４ｅＶ、−５．５０ｅＶ、−５．５３ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＰＣＢＢｉＦとの差はそれぞれ０．１８ｅＶ、０．１４ｅＶ、０．１７ｅＶと小さい。そのため、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へはスムーズに正孔が注入される。
【０３３７】
ここで、第２の正孔輸送層１１２−２から発光層１１３へ正孔が注入される場合を考えると、第２の正孔輸送材料とホスト材料との間にはそれぞれ０．１５ｅＶ、０．１９ｅＶ、０．１６ｅＶ程度の障壁が存在する。通常であれば問題なく正孔が注入される差であるが、発光層１１３に含まれる発光材料のＨＯＭＯ準位は−５．４０ｅＶであり、第２の正孔輸送材料から発光材料へ正孔を注入するための障壁が存在しない。その為、正孔は結局、ホスト材料よりも発光材料へ優先的に注入されてしまう。直接発光材料へ正孔が注入されると、上述の通り、劣化が促進される、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３３８】
そこで本発明の一態様の発光素子である発光素子６乃至発光素子８では、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３との間に、さらに第３の正孔輸送層１１２−３を設けた。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料であるＰＣＰＰｎのＨＯＭＯ準位は−５．８０ｅＶとホスト材料よりも深い位置にある。そのため、ホスト材料への正孔注入に障壁が無く、ホスト材料と発光材料の混合比からもホスト材料への正孔の注入が優先される。また、第２の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差は０．２６ｅＶから０．３０ｅＶ（有効数字１桁で０．３ｅＶ以内）であり、第２の正孔輸送材料から第３の正孔輸送材料への正孔の注入も問題なくなされる。
【０３３９】
ホスト材料へ注入された正孔は一部発光材料へトラップされるが、適度な正孔トラップを受けながら第２の電極方向へ移動することができる上に、ホスト材料が電子輸送性も有するアントラセン化合物であるため、駆動電圧が上昇してしまうことが無い。また、発光領域が一部に集中してしまうことなく、発光層１１３に広がるため、劣化が促進されず発光素子６乃至発光素子８は寿命や、発光効率が良好な発光素子となった。
【実施例６】
【０３４０】
本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子９、発光素子１０及び発光素子１１について説明する。発光素子９から発光素子１１で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【０３４１】
【化８】
2017076780.tif 000028
【０３４２】
（発光素子９の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３４３】
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。
【０３４４】
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。
【０３４５】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）を５ｎｍ蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【０３４６】
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｘｖ）で表される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）を１０ｎｍの膜厚となるように蒸着して第１の正孔輸送層１１２−１を形成し、第１の正孔輸送層１１２−１上に上記構造式（ｘｖｉ）で表される４−（２−ナフチル）−４’，４”−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第２の正孔輸送層１１２−２を形成し、第２の正孔輸送層１１２−２上に上記構造式（ｘｖｉｉ）で表される３，６−ビス［４−（２−ナフチル）フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：βＮＰ２ＰＣ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第３の正孔輸送層１１２−３を形成した。
【０３４７】
続いて、上記構造式（ｖ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と上記構造式（ｖｉ）で表される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）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【０３４８】
その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【０３４９】
電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子９を作製した。
【０３５０】
（発光素子１０の作製方法）
発光素子１０は、発光素子９における第２の正孔輸送層１１２−２の材料として、ＢＢＡβＮＢの代わりに上記構造式（ｘｖｉｉｉ）で表される４−（１−ナフチル）−４’，４”−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮＢ）を用いた他は、発光素子９と同様に作製した。
【０３５１】
（発光素子１１の作製方法）
発光素子１１は、発光素子９における第２の正孔輸送層１１２−２の材料として、ＢＢＡβＮＢの代わりに上記構造式（ｘｉｘ）で表される４−［４−（２−ナフチル）フェニル］−４’，４”−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢｉ）を用いた他は、発光素子９と同様に作製した。
【０３５２】
発光素子９乃至発光素子１１の素子構造を以下の表にまとめる。
【０３５３】
【表１９】
2017076780.tif 000029
【０３５４】
発光素子９乃至発光素子１１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ガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼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。
【０３５５】
発光素子９乃至発光素子１１の輝度−電流密度特性を図４９に、電流効率−輝度特性を図５０に、輝度−電圧特性を図５１に、電流−電圧特性を図５２に、外部量子効率−輝度特性を図５３に、発光スペクトルを図５４に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表２０に示す。
【０３５６】
【表２０】
2017076780.tif 000030
【０３５７】
図４９乃至図５４及び表２０より、発光素子９乃至発光素子１１は良好な特性の青色発光素子であることがわかった。
【０３５８】
また、電流値を２ｍＡとし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図５５に示す。図５５で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子９乃至発光素子１１は駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
【０３５９】
本実施例の発光素子において、第１の正孔輸送材料乃至第３の正孔輸送材料、ホスト材料及び発光材料のＨＯＭＯ準位は各々以下の表に示した通りである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法は実施例１と同様である。
【０３６０】
【表２１】
2017076780.tif 000031
【０３６１】
【表２２】
2017076780.tif 000032
【０３６２】
【表２３】
2017076780.tif 000033
【０３６３】
表の通り、発光素子９乃至発光素子１１に用いられた材料において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも深い。また、発光材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い。
【０３６４】
第１の正孔輸送材料のＮＰＢのＨＯＭＯ準位は−５．３８ｅＶと浅く、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位−４．４１ｅＶと相互作用して電荷分離を容易に起こすことができる。
【０３６５】
ここで、ホスト材料であるｃｇＤＢＣｚＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．６９ｅＶであり、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位とは０．３１ｅＶの差がある。一方で、発光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＨＯＭＯ準位が−５．４０ｅＶであるため、その差は０．０２ｅＶである。発光材料と第１の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さいことから、第１の正孔輸送層１１２−１と発光層１１３が接して形成されたような構造を有する発光素子を想定した場合、発光材料への正孔注入が起こりやすいと考えられる。しかし、直接発光材料へ正孔が注入されると正孔が発光材料によって第１の正孔輸送層１１２−１と発光層の界面でトラップされ、発光領域が集中して劣化が促進される恐れがある。また、第１の正孔輸送層１１２−１の正孔輸送材料から発光層のホスト材料に正孔が入りにくいことから、該正孔輸送材料には正孔が、ホスト材料には電子がそれぞれ蓄積する。すると、該正孔輸送材料とホスト材料との間で発光材料よりもエネルギーの低いエキサイプレックスを形成する恐れがあり、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３６６】
発光素子９乃至発光素子１１では第２の正孔輸送層１１２−２を、ホスト材料よりはＨＯＭＯ準位が浅いが第１の正孔輸送材料よりはＨＯＭＯ準位が深い第２の正孔輸送材料を用いて形成することによって、まず、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入する。第２の正孔輸送材料であるＢＢＡβＮＢ（発光素子９）、ＢＢＡαＮＢ（発光素子１０）、ＢＢＡβＮＢｉ（発光素子１１）のＨＯＭＯ準位は各々−５．４７ｅＶ、−５．４９ｅＶ、−５．４７ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＮＰＢとの差はそれぞれ０．０９ｅＶ、０．１１ｅＶ、０．０９ｅＶと小さい。そのため、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へはスムーズに正孔が注入される。
【０３６７】
ここで、第２の正孔輸送層１１２−２から発光層１１３へ正孔が注入される場合を考えると、第２の正孔輸送材料とホスト材料との間にはそれぞれ０．２２ｅＶ、０．２０ｅＶ、０．２２ｅＶ程度の障壁が存在する。通常であれば問題なく正孔が注入される差であるが、発光層１１３に含まれる発光材料のＨＯＭＯ準位は−５．４０ｅＶであり、第２の正孔輸送材料から発光材料へ正孔を注入するための障壁が存在しない。その為、正孔は結局、ホスト材料よりも発光材料へ優先的に注入されてしまう。直接発光材料へ正孔が注入されると、上述の通り、劣化が促進される、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３６８】
そこで本発明の一態様の発光素子である発光素子９乃至発光素子１１では、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３との間に、さらに第３の正孔輸送層１１２−３を設けた。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料であるβＮＰ２ＰＣのＨＯＭＯ準位は−５．７９ｅＶとホスト材料よりも深い位置にある。そのため、第２の正孔輸送材料から、第３の正孔輸送材料へ問題なく正孔が注入され、且つホスト材料への正孔注入に障壁が無く、ホスト材料と発光材料の混合比からもホスト材料への正孔の注入が優先される。また、第２の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差は０．３０ｅＶから０．３２ｅＶ（有効数字１桁で０．３ｅＶ以内）であり、第２の正孔輸送材料から第３の正孔輸送材料へは問題なく正孔が注入される。
【０３６９】
ホスト材料へ注入された正孔は一部発光材料へトラップされるが、適度な正孔トラップを受けながら第２の電極方向へ移動することができる上に、ホスト材料が電子輸送性も有するアントラセン化合物であるため、駆動電圧が上昇してしまうことが無い。また、発光領域が一部に集中してしまうことなく、発光層１１３に広がるため、劣化が促進されず発光素子９乃至発光素子１１は寿命や、発光効率が良好な発光素子となった。
【実施例７】
【０３７０】
本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子１２について説明する。発光素子１２で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【化９】
2017076780.tif 000034
【０３７１】
（発光素子１２の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０３７２】
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。
【０３７３】
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。
【０３７４】
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）を５ｎｍ蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【０３７５】
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｘｖ）で表される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）を１０ｎｍの膜厚となるように蒸着して第１の正孔輸送層１１２−１を形成し、第１の正孔輸送層１１２−１上に上記構造式（ｘｖｉ）で表される４−（２−ナフチル）−４’，４”−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第２の正孔輸送層１１２−２を形成し、第２の正孔輸送層１１２−２上に上記構造式（ｘｘ）で表される３−［４−（２−ナフチル）フェニル］−９−（２−ナフチル）−９Ｈ−カルバゾール（略称：βＮＰβＮＣ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第３の正孔輸送層１１２−３を形成した。
【０３７６】
続いて、上記構造式（ｖ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と上記構造式（ｖｉ）で表される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）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【０３７７】
その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【０３７８】
電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子１２を作製した。
【０３７９】
発光素子１２の素子構造を以下の表にまとめる。
【０３８０】
【表２４】
2017076780.tif 000035
【０３８１】
発光素子１２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ガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼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。
【０３８２】
発光素子１２の輝度−電流密度特性を図５６に、電流効率−輝度特性を図５７に、輝度−電圧特性を図５８に、電流−電圧特性を図５９に、外部量子効率−輝度特性を図６０に、発光スペクトルを図６１に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表２５に示す。
【０３８３】
【表２５】
2017076780.tif 000036
【０３８４】
図５６乃至図６１及び表２５より、発光素子１２は良好な特性の青色発光素子であることがわかった。
【０３８５】
また、電流値を２ｍＡとし、電流密度一定の条件における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図６２に示す。図６２で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子１２は駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
【０３８６】
本実施例の発光素子１２における、第１の正孔輸送材料乃至第３の正孔輸送材料、ホスト材料及び発光材料のＨＯＭＯ準位は各々以下の表に示した通りである。なお、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法は実施例１と同様である。
【０３８７】
【表２６】
2017076780.tif 000037
【０３８８】
表の通り、発光素子１２に用いられた材料において、第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は第１の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、ホスト材料のＨＯＭＯ準位は第２の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位よりも深く、第３の正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも深い。また、発光材料のＨＯＭＯ準位はホスト材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い。
【０３８９】
第１の正孔輸送材料のＮＰＢのＨＯＭＯ準位は−５．３８ｅＶと浅く、ＨＡＴ−ＣＮのＬＵＭＯ準位−４．４１ｅＶと相互作用して電荷分離を容易に起こすことができる。
【０３９０】
ここで、ホスト材料であるｃｇＤＢＣｚＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．６９ｅＶであり、ＮＰＢのＨＯＭＯ準位とは０．３１ｅＶの差がある。一方で、発光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＨＯＭＯ準位が−５．４０ｅＶであるため、その差は０．０２ｅＶである。発光材料と第１の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差が小さいことから、第１の正孔輸送層１１２−１と発光層１１３が接して形成されたような構造を有する発光素子を想定した場合、発光材料への正孔注入が起こりやすいと考えられる。しかし、直接発光材料へ正孔が注入されると正孔が発光材料によって第１の正孔輸送層１１２−１と発光層の界面でトラップされ、発光領域が集中して劣化が促進される恐れがある。また、第１の正孔輸送層１１２−１の正孔輸送材料から発光層のホスト材料に正孔が入りにくいことから、該正孔輸送材料には正孔が、ホスト材料には電子がそれぞれ蓄積する。すると、該正孔輸送材料とホスト材料との間で発光材料よりもエネルギーの低いエキサイプレックスを形成する恐れがあり、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３９１】
発光素子１２では第２の正孔輸送層１１２−２を、ホスト材料よりはＨＯＭＯ準位が浅いが第１の正孔輸送材料よりはＨＯＭＯ準位が深い第２の正孔輸送材料を用いて形成することによって、まず、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へ正孔を注入する。第２の正孔輸送材料であるＢＢＡβＮＢのＨＯＭＯ準位は各々−５．４７ｅＶであり、第１の正孔輸送材料であるＮＰＢとの差はそれぞれ０．０９ｅＶと小さい。そのため、第１の正孔輸送層１１２−１から第２の正孔輸送層１１２−２へはスムーズに正孔が注入される。
【０３９２】
ここで、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３が接した構造を有する発光素子を想定し、第２の正孔輸送層１１２−２から発光層１１３へ正孔が注入される場合を考えると、第２の正孔輸送材料とホスト材料との間にはそれぞれ０．２２ｅＶ程度の障壁が存在する。通常であれば問題なく正孔が注入される差であるが、発光層１１３に含まれる発光材料のＨＯＭＯ準位は−５．４０ｅＶであり、第２の正孔輸送材料から発光材料へ正孔を注入するための障壁が存在しない。その為、正孔は結局、ホスト材料よりも発光材料へ優先的に注入されてしまう。直接発光材料へ正孔が注入されると、上述の通り、劣化が促進される、発光効率が低下するといった不都合が起こりやすい。
【０３９３】
そこで本発明の一態様の発光素子である発光素子１２では、第２の正孔輸送層１１２−２と発光層１１３との間に、さらに第３の正孔輸送層１１２−３を設けた。第３の正孔輸送層１１２−３に含まれる第３の正孔輸送材料であるβＮＰβＮＣのＨＯＭＯ準位は−５．７７ｅＶとホスト材料よりも深い位置にある。そのため、第２の正孔輸送材料から、第３の正孔輸送材料へ問題なく正孔が注入される。また、第３の正孔輸送材料からホスト材料への正孔注入には障壁が無いため、ホスト材料と発光材料の混合比からもホスト材料への正孔の注入が優先されることから、発光材料へ直接正孔が注入されることも少ない。なお、第２の正孔輸送材料と、第３の正孔輸送材料とのＨＯＭＯ準位の差は０．３０ｅＶ（有効数字１桁で０．３ｅＶ以内）であり、第２の正孔輸送材料から第３の正孔輸送材料へは問題なく正孔が注入される。
【０３９４】
ホスト材料へ注入された正孔は一部発光材料へトラップされるが、適度な正孔トラップを受けながら第２の電極方向へ移動することができる上に、ホスト材料が電子輸送性も有するアントラセン化合物であるため、駆動電圧が上昇してしまうことが無い。また、発光領域が一部に集中してしまうことなく、発光層１１３に広がるため、劣化が促進されず発光素子１２は寿命や、発光効率が良好な発光素子となった。
【０３９５】
（参考例１）
本参考例では、上記発光素子９及び発光素子１２に用いた４−ナフチル−４’，４’’−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢ）の合成方法について説明する。ＢＢＡβＮＢの構造式を以下に示す。
【０３９６】
【化１０】
2017076780.tif 000038
【０３９７】
２００ｍＬ三口フラスコに、２．３ｇ（７．１ｍｍｏｌ）のビス（４−ビフェニリル）アミンと、２．０ｇ（７．１ｍｍｏｌ）の２−（４−ブロモフェニル）ナフタレンと、１．５ｇ（１５ｍｍｏｌ）のナトリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド（略称：ｔｅｒｔ−ＢｕＯＮａ）と、２−ジシクロへキシルホスフィノ−２’−６’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル（略称：Ｓｐｈｏｓ）を加え、フラスコ内を窒素置換した後、３５ｍＬのキシレンを加えた。この混合物を減圧脱気した後、窒素気流下としてから６０℃で撹拌し、０．１２ｇ（０．２０ｍｍｏｌ）のビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を加えて、この混合物を１２０℃で７時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物を水、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで洗浄した。自然ろ過により硫酸マグネシウムを除去した後、得られたろ液を濃縮して得た、褐色固体を高速液体クロマトグラフィー（移動相クロロホルム）にて精製したところ、目的物の淡黄色固体を３．５ｇ、収率９３％で得た。本反応の合成スキームを以下に示す。
【０３９８】
【化１１】
2017076780.tif 000039
【０３９９】
得られた白色個体の１Ｈ  ＮＭＲを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（ジクロロメタン−ｄ２，５００ＭＨｚ）：δ＝７．２４（ｄ、Ｊ＝９．０Ｈｚ、４Ｈ）、７．２６（ｄ、Ｊ＝８．５Ｈｚ、２Ｈ）、７．３１（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、２Ｈ）、７．４２（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、４Ｈ）、７．４５−７．５０（ｍ、２Ｈ）、７．５５（ｄ、Ｊ＝８．５Ｈｚ、４Ｈ）、７．６０（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、４Ｈ）、７．６８（ｄ、Ｊ＝８．５Ｈｚ、２Ｈ）、７．７６（ｄｄ、Ｊ１＝２．０Ｈｚ、Ｊ２＝８．５Ｈｚ、１Ｈ）、７．８５（ｄ、Ｊ＝８．０Ｈｚ、１Ｈ）、７．９０（ｔ、Ｊ＝８．０５Ｈｚ、２Ｈ）、８．０５（ｓ、１Ｈ）
【０４００】
また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図６３に示す。なお、図６３（Ｂ）は、図６３（Ａ）における７．００ｐｐｍ〜８．２０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。これより、本合成反応によってＢＢＡβＮＢが得られたことがわかった。
【０４０１】
得られた３．５ｇの白色固体（ＢＢＡβＮＢ）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３．４Ｐａ、アルゴン流速１５ｍＬ／ｍｉｎ、加熱２６５℃、１６時間とした。昇華精製後、目的物の淡黄色ガラス状固体を２．８ｇ、回収率８１％で得た。
【０４０２】
ＢＢＡβＮＢのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法を以下に示す。
【０４０３】
測定装置としては電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。ＣＶ測定にを行う溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一し、参照電極に対する酸化電位Ｅａ［Ｖ］および還元電位Ｅｃ［Ｖ］を測定した。Ｅａは酸化−還元波の中間電位とし、Ｅｃは還元−酸化波の中間電位とした。ここで、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であることが分かっているため、ＨＯＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅａ、ＬＵＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅｃという式から、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をそれぞれ求めることができる。また、測定を１００回繰り返し行い、１００サイクル目の測定での酸化−還元波と、１サイクル目の酸化−還元波を比較して、化合物の電気的安定性を調べた。
【０４０４】
この結果、ＢＢＡβＮＢのＨＯＭＯ準位は−５．４７ｅＶであることがわかった。一方ＬＵＭＯ準位は−２．２８ｅＶであることがわかった。また、酸化−還元波の繰り返し測定において１サイクル目と１００サイクル後の波形と比較したところ、Ｅａ測定においては８３％、Ｅｃ測定においては９２％のピーク強度を保っていたことから、ＢＢＡβＮＢは酸化、及び還元に対する耐性が非常に良好であることが確認された。
【０４０５】
また、ＢＢＡβＮＢの示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）を、パーキンエルマー社製、Ｐｙｒｉｓ１ＤＳＣを用いて測定した。示差走査熱量測定は、昇温速度４０℃／ｍｉｎにて、−１０℃から３００℃まで昇温した後、同温度で１分間保持してか降温速度４０℃／ｍｉｎにて−１０℃まで冷却する操作を２回連続で行った。２サイクル目のＤＳＣ測定結果から、ＢＢＡβＮＢのガラス転移点は８１℃であることが明らかとなった。また、１サイクル目の結果から融点が２４１℃であることわかった。
【０４０６】
また、ＢＢＡβＮＢの熱重量測定−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を行った。測定には高真空差動型示差熱天秤（ブルカー・エイエックスエス株式会社製、ＴＧ−ＤＴＡ２４１０ＳＡ）を用いた。測定は、大気圧において、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、窒素気流下（流速２００ｍＬ／ｍｉｎ）の条件で行った。熱重量測定−示差熱分析において、熱重量測定から求めた重量が測定開始時の−５％となる温度（分解温度）は４１２℃であることがわかり、高い耐熱性を有する物質であることが示された。
【０４０７】
（参考例２）
本参考例では上記発光素子９乃至発光素子１１に用いた３，６−ビス［４−（２−ナフチル）フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：βＮＰ２ＰＣ）の合成方法について説明する。βＮＰ２ＰＣの構造式を以下に示す。
【０４０８】
【化１２】
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【０４０９】
２００ｍＬ三口フラスコに、１．９ｇ（４．８ｍｍｏｌ）の３，６−ジブロモ−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールと、２．４ｇ（９．７ｍｏｌ）の４−（２−ナフチル）フェニルボロン酸と、０．１２ｇ（０．４０ｍｍｏｌ）のトリ（ｏ−トリル）ホスフィンと、２．７ｇ（１９ｍｍｏｌ）の炭酸カリウムを入れた。フラスコ内を窒素置換してから、この混合物へ４０ｍＬのトルエンと、１０ｍＬのエタノールと、１０ｍＬの水を加えた。この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気をした。脱気後、この混合物へ２２ｍｇ（０．１０ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加えた。この混合物を窒素気流下、８０℃で４時間攪拌したところ、固体が析出した。析出した固体を吸引ろ過により回収した。回収した固体を約７５０ｍＬの熱したトルエンに溶解し、この溶液をセライト、アルミナ、フロリジールを通して吸引ろ過した。得られたろ液を濃縮して得た固体をトルエンで洗浄し、目的物の白色粉末を２．６ｇ、収率９９％で得た。本反応の合成スキームを以下に示す。
【０４１０】
【化１３】
2017076780.tif 000041
【０４１１】
得られた白色粉末２．６ｇ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３．０Ｐａ、アルゴンガスを流量５．０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、３５０℃で白色粉末を加熱した。昇華精製後、白色固体を２．０ｇ、回収率７７％で得た。
【０４１２】
得られた物質の１Ｈ  ＮＭＲを測定した。以下に測定データを示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．４７−７．５５（ｍ，７Ｈ），７．６５（ｓ，２Ｈ），７．６７（ｄ，Ｊ＝２．４Ｈｚ，２Ｈ），７．７６（ｄｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，Ｊ２＝１．８Ｈｚ，２Ｈ），７．７５−７．９７（ｍ，１６Ｈ），８．１４（ｄ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，２Ｈ），８．５１（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，２Ｈ）
【０４１３】
また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図６４に示す。なお、図６４（Ｂ）は、図６４（Ａ）における７．２０ｐｐｍ〜８．６０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。これより、本合成反応によってβＮＰ２ＰＣが得られたことがわかった。
【０４１４】
また、βＮＰ２ＰＣの熱重量測定−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を行った。測定には高真空差動型示差熱天秤（ブルカー・エイエックスエス株式会社製、ＴＧ−ＤＴＡ２４１０ＳＡ）を用いた。常圧、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、窒素気流下（流速：２００ｍＬ／ｍｉｎ）条件で測定したところ、重量と温度の関係（熱重量測定）から、βＮＰ２ＰＣの５％重量減少温度は５００℃以上であった。このことから、βＮＰ２ＰＣの耐熱性が良好であることが示された。
【０４１５】
（参考例３）
本参考例では、発光素子１０に用いた４−（１−ナフチル）−４’，４“−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮＢ）の合成方法について説明する。ＢＢＡαＮＢの構造式を以下に示す。
【０４１６】
【化１４】
2017076780.tif 000042
【０４１７】
２００ｍＬ三つ口フラスコに、４．８ｇ（１０ｍｍｏｌ）の４−ブロモ−４’，４’’−ジフェニルトリフェニルアミンと、１．８ｇ（１０ｍｍｏｌ）の２−ナフチルボロン酸と、０．３１ｇ（１．０ｍｍｏｌ）のトリス（２−メチルフェニル）ホスフィンと、４０ｍＬのトルエンと、１０ｍＬのエタノールと、１０ｍＬの炭酸カリウム水溶液（２．０ｍｏｌ／Ｌ）を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、混合物を６０℃に加熱した。加熱後、０．１２ｇ（０．５ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加え、この混合物を８０℃で１．５時間攪拌した。攪拌後、室温まで放冷した後、この混合物の有機層を水で洗浄し、得られた水層をトルエンで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄してから硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。この混合物を自然濾過し得られたろ液を濃縮したところ目的物の褐色固体を得た。得られた固体をクロロホルムに溶かして、この溶液を高速液体クロマトグラフィー（日本分析工業製リサイクル分取ＨＰＬＣ  ＬＣ−ＳａｋｕｒａＮＥＸＴ、移動相：クロロホルム）で精製したところ、目的物の白色固体を３．９ｇ、収率７５％で得た。当該反応の合成スキームを以下に示す。
【０４１８】
【化１５】
2017076780.tif 000043
【０４１９】
得られた淡黄色固体の１Ｈ  ＮＭＲを測定した。データを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（ジクロロメタン−ｄ２、５００ＭＨｚ）：δ＝７．２６−７．２９（ｍ、６Ｈ）、７．３１（ｔ、Ｊ＝７．０Ｈｚ、２Ｈ）、７．４１−７．５４（ｍ、１０Ｈ）、７．５６（ｄ、Ｊ＝８．５Ｈｚ、４Ｈ）、７．６０（ｄ、Ｊ＝７．０Ｈｚ、４Ｈ）、７．８４（ｄ、Ｊ＝８．０Ｈｚ、１Ｈ）、７．９０（ｄ、Ｊ＝７．０Ｈｚ、１Ｈ）、８．０３（ｄ、Ｊ＝９．０Ｈｚ、１Ｈ）
【０４２０】
また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図６５に示す。なお、図６５（Ｂ）は、図６５（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜８．５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。これらより、本合成においてＢＢＡαＮＢが得られたことがわかった。
【０４２１】
得られた３．９ｇの固体（ＢＢＡαＮＢ）をトレインサブリメーション法により昇華精製を行った。昇華精製は、圧力３．４Ｐａ、アルゴンを流速１５ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、固体を２５０℃で１６時間加熱することにより行ったところ、目的物の固体を２．４ｇ、回収率６２％で得た。
【０４２２】
ＢＢＡαＮＢのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法を以下に示す。
【０４２３】
測定装置としては電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一し、参照電極に対する酸化電位Ｅａ［Ｖ］および還元電位Ｅｃ［Ｖ］を測定した。Ｅａは酸化−還元波の中間電位とし、Ｅｃは還元−酸化波の中間電位とした。ここで、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であることが分かっているため、ＨＯＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅａ、ＬＵＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅｃという式から、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をそれぞれ求めることができる。また、ＣＶ測定を１００回繰り返し行い、１００サイクル目の測定での酸化−還元波と、１サイクル目の酸化−還元波を比較して、化合物の電気的安定性を調べた。
【０４２４】
この結果、ＢＢＡαＮＢの酸化電位Ｅａ［Ｖ］の測定において、ＨＯＭＯ準位は−５．４９ｅＶであることがわかった。一方ＬＵＭＯ準位は−２．２４ｅＶであることがわかった。また、酸化−還元波の繰り返し測定において１サイクル目と１００サイクル後の波形と比較したところ、Ｅａ測定においては９３％、Ｅｃ測定においては９２％のピーク強度を保っていたことから、ＢＢＡαＮＢは酸化、及び還元に対する耐性が非常に良好であることが確認された。
【０４２５】
また、ＢＢＡαＮＢの示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）を、パーキンエルマー社製、Ｐｙｒｉｓ１ＤＳＣを用いて測定した。示差走査熱量測定は、昇温速度４０℃／ｍｉｎにて、−１０℃から２７０℃まで昇温した後、同温度で１分間保持してから降温速度４０℃／ｍｉｎにて−１０℃まで冷却する操作を２回連続で行い２回目の測定結果を採用した。ＤＳＣ測定から、ＢＢＡαＮＢのガラス転移点は８４℃であることが明らかとなった。
【０４２６】
（参考例４）
本参考例では、発光素子１１で用いた４−「４−（２−ナフチル）フェニル」−４’，４”−ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢｉ）の合成方法について説明する。ＢＢＡβＮＢｉの構造を以下に示す。
【０４２７】
【化１６】
2017076780.tif 000044
【０４２８】
２００ｍＬ三つ口フラスコに、４．８ｇ（１０ｍｍｏｌ）の４−ブロモ−４’，４’’−ジフェニルトリフェニルアミンと、２．５ｇ（１０ｍｍｏｌ）の４−（２−ナフチル）フェニルボロン酸と、０．３１ｇ（０．５０ｍｍｏｌ）のトリス（２−メチルフェニル）ホスフィンと、４０ｍＬのトルエンと、１０ｍＬのエタノールと、１０ｍＬの炭酸カリウム水溶液（２．０ｍｏｌ／Ｌ）を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、混合物を６０℃に加熱した。加熱後、０．１１ｇ（０．５ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加え、この混合物を８０℃で１．５時間攪拌した。攪拌後、室温まで放冷した後、析出した固体を吸引ろ過により回収し、トルエン、エタノール、水を用いて洗浄した。得られた、固体をクロロホルムで洗浄し、吸引ろ過により回収したところ、目的物の褐色固体を２．９ｇ、収率４９％で得た。当該合成反応の反応スキームを以下に示す。
【０４２９】
【化１７】
2017076780.tif 000045
【０４３０】
得られた淡黄色固体の１Ｈ  ＮＭＲを測定する。データを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（ジクロロメタン−ｄ２、５００ＭＨｚ、５００ＭＨｚ）：δ＝７．２２−７．２５（ｍ、６Ｈ）、７．３１（ｔ、Ｊ＝７．３Ｈｚ、２Ｈ）、７．４２（ｔ、Ｊ＝７．８Ｈｚ，４Ｈ）、７．４６−７．５２（ｍ、２Ｈ）、７．５５（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、４Ｈ）、７．５９−７．６３（ｍ、６Ｈ）、７．７４（ｄ、Ｊ＝８．０Ｈｚ、２Ｈ）、７．１８−７．８３（ｍ、３Ｈ）、７．８７（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、１Ｈ）、７．９３（ｔ、Ｊ＝８．７、２Ｈ）、８．１１（ｓ、１Ｈ）
【０４３１】
また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図６６に示す。なお、図６６（Ｂ）は、図６６（Ａ）における７．０ｐｐｍ〜８．３ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。これにより、本合成反応によってＢＢＡβＮＢｉが得られたことがわかった。
【０４３２】
得られた２．９ｇの固体（ＢＢＡβＮＢｉ）をトレインサブリメーション法により昇華精製を行った。昇華精製は、圧力４．０Ｐａ、アルゴンを流速１５ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、固体を３００℃で１６時間加熱することにより行ったところ、目的物の白色固体を１．９ｇ、回収率６５％で得た
【０４３３】
ＢＢＡβＮＢｉのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出した。算出方法は参考例３と同様である。
【０４３４】
この結果、ＢＢＡβＮＢｉの酸化電位Ｅａ［Ｖ］の測定において、ＨＯＭＯ準位は−５．４７ｅＶであることがわかった。一方ＬＵＭＯ準位は−２．３８ｅＶであることがわかった。また、酸化−還元波の繰り返し測定において１サイクル目と１００サイクル後の波形と比較したところ、Ｅａ測定においては８２％、Ｅｃ測定においては６７％のピーク強度を保っていたことから、ＢＢＡβＮＢｉは酸化、及び還元に対する耐性が非常に良好であることが確認された。
【０４３５】
また、ＢＢＡβＮＢｉの示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）を、パーキンエルマー社製、Ｐｙｒｉｓ１ＤＳＣを用いて測定した。示差走査熱量測定は、昇温速度４０℃／ｍｉｎにて、−１０℃から２７０℃まで昇温した後、同温度で１分間保持してか降温速度４０℃／ｍｉｎにて−１０℃まで冷却する操作を２回連続で行い２回目の測定結果を採用した。ＤＳＣ測定から、ＢＢＡβＮＢｉのガラス転移点は９７℃であることがわかり、良好な耐熱性を有する化合物であることが明らかとなった。
【０４３６】
（参考例５）
本参考例では、発光素子１２で用いた３−［４−（２−ナフチル）フェニル］−９−（２−ナフチル）−９Ｈ−カルバゾール（略称：βＮＰβＮＣ）の合成方法について示す。βＮＰβＮＣの構造式を以下に示す。
【０４３７】
【化１８】
2017076780.tif 000046
【０４３８】
２００ｍＬ三口フラスコに、２．３ｇ（８．１ｍｍｏｌ）の２−（４−ブロモフェニル）ナフタレンと、３．４ｇ（８．１ｍｏｌ）の４，４，５，５−テトラメチル−２−［９−（２−ナフチル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−１，３，２−ジオキサボロランと、５０ｍｇ（０．１６ｍｍｏｌ）のトリ（ｏ−トリル）ホスフィンと、２．２ｇ（１６ｍｍｏｌ）の炭酸カリウムを入れた。フラスコ内を窒素置換してから、この混合物へ３０ｍＬのトルエンと、１０ｍＬのエタノールと、８．０ｍＬの水を加えた。この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気をした。脱気後、この混合物へ１８ｍｇ（０．０８１ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加えた。この混合物を窒素気流下、８０℃で４時間攪拌したところ、固体が析出した。析出した固体を吸引ろ過により回収した。ろ液の水層をトルエンで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせて、飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥し、この混合物を自然ろ過した。得られたろ液を濃縮して得た固体と、回収した固体を約２００ｍＬの熱したトルエンに溶解し、この溶液をセライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３７−０２３０５）、アルミナ、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：０６６−０５２６５）を通して吸引ろ過した。得られたろ液を濃縮して得た固体をトルエンで再結晶したところ、目的物の白色粉末を２．９ｇ、収率７２％で得た。当該合成反応の反応スキームを以下に示す。
【０４３９】
【化１９】
2017076780.tif 000047
【０４４０】
得られた白色粉末２．９ｇ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３．９Ｐａ、アルゴンガスを流量５．０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、２８０℃で白色粉末を加熱した。昇華精製後、βＮＰβＮＣの白色固体を２．１ｇ、回収率７２％で得た。
【０４４１】
得られた物質の１Ｈ  ＮＭＲを測定した。以下に測定データを示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．３５（ｄｄｄ，Ｊ１＝６．６Ｈｚ，Ｊ２＝１．２Ｈｚ，１Ｈ），７．４２−７．６３（ｍ，５Ｈ），７．６０（ｄｄ，Ｊ１＝９．６Ｈｚ，Ｊ２＝６．３Ｈｚ，２Ｈ），７．６９−７．７６（ｍ，２Ｈ），７．８２−８．０１（ｍ，１０Ｈ），８．０８−８．１３（ｍ，３Ｈ），８．２５（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１Ｈ），８．４６（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ）
【０４４２】
また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図６７に示す。なお、図６７（Ｂ）は、図６７（Ａ）における７．２０ｐｐｍ〜８．６０ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。これにより、本合成反応によってβＮＰβＮＣが得られたことがわかった。
【０４４３】
また、βＮＰβＮＣの熱重量測定−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を行った。測定には高真空差動型示差熱天秤（ブルカー・エイエックスエス株式会社製、ＴＧ−ＤＴＡ２４１０ＳＡ）を用いた。常圧、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、窒素気流下（流速：２００ｍＬ／ｍｉｎ）条件で測定したところ、重量と温度の関係（熱重量測定）から、βＮＰβＮＣの５％重量減少温度は４３１℃であった。このことから、βＮＰβＮＣの耐熱性が良好であることが示された。
【符号の説明】
【０４４４】
１０１    第１の電極
１０２    第２の電極
１０３    ＥＬ層
１１１    正孔注入層
１１２−１    第１の正孔輸送層
１１２−２    第２の正孔輸送層
１１２−３    第３の正孔輸送層
１１３    発光層
１１４    電子輸送層
１１５    電子注入層
１１６    電荷発生層
１１７    Ｐ型層
１１８    電子リレー層
１１９    電子注入バッファ層
４００    基板
４０１    第１の電極
４０３    ＥＬ層
４０４    第２の電極
４０５    シール材
４０６    シール材
４０７    封止基板
４１２    パッド
４２０    ＩＣチップ
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ＦＥＴ
６１２    電流制御用ＦＥＴ
６１３    第１の電極
６１４    絶縁物
６１６    ＥＬ層
６１７    第２の電極
６１８    発光素子
９０１    筐体
９０２    液晶層
９０３    バックライトユニット
９０４    筐体
９０５    ドライバＩＣ
９０６    端子
９５１    基板
９５２    電極
９５３    絶縁層
９５４    隔壁層
９５５    ＥＬ層
９５６    電極
１００１  基板
１００２  下地絶縁膜
１００３  ゲート絶縁膜
１００６  ゲート電極
１００７  ゲート電極
１００８  ゲート電極
１０２０  第１の層間絶縁膜
１０２１  第２の層間絶縁膜
１０２２  電極
１０２４Ｗ  第１の電極
１０２４Ｒ  第１の電極
１０２４Ｇ  第１の電極
１０２４Ｂ  第１の電極
１０２５  隔壁
１０２８  ＥＬ層
１０２９  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  ブラックマトリクス
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
７４００    携帯電話機
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
９３１０    携帯情報端末
９３１１    表示パネル
９３１２    表示領域
９３１３    ヒンジ
９３１５    筐体
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】
2017076780.tif 000048
【図２】
2017076780.tif 000049
【図３】
2017076780.tif 000050
【図４】
2017076780.tif 000051
【図５】
2017076780.tif 000052
【図６】
2017076780.tif 000053
【図７】
2017076780.tif 000054
【図８】
2017076780.tif 000055
【図９】
2017076780.tif 000056
【図１０】
2017076780.tif 000057
【図１１】
2017076780.tif 000058
【図１２】
2017076780.tif 000059
【図１３】
2017076780.tif 000060
【図１４】
2017076780.tif 000061
【図１５】
2017076780.tif 000062
【図１６】
2017076780.tif 000063
【図１７】
2017076780.tif 000064
【図１８】
2017076780.tif 000065
【図１９】
2017076780.tif 000066
【図２０】
2017076780.tif 000067
【図２１】
2017076780.tif 000068
【図２２】
2017076780.tif 000069
【図２３】
2017076780.tif 000070
【図２４】
2017076780.tif 000071
【図２５】
2017076780.tif 000072
【図２６】
2017076780.tif 000073
【図２７】
2017076780.tif 000074
【図２８】
2017076780.tif 000075
【図２９】
2017076780.tif 000076
【図３０】
2017076780.tif 000077
【図３１】
2017076780.tif 000078
【図３２】
2017076780.tif 000079
【図３３】
2017076780.tif 000080
【図３４】
2017076780.tif 000081
【図３５】
2017076780.tif 000082
【図３６】
2017076780.tif 000083
【図３７】
2017076780.tif 000084
【図３８】
2017076780.tif 000085
【図３９】
2017076780.tif 000086
【図４０】
2017076780.tif 000087
【図４１】
2017076780.tif 000088
【図４２】
2017076780.tif 000089
【図４３】
2017076780.tif 000090
【図４４】
2017076780.tif 000091
【図４５】
2017076780.tif 000092
【図４６】
2017076780.tif 000093
【図４７】
2017076780.tif 000094
【図４８】
2017076780.tif 000095
【図４９】
2017076780.tif 000096
【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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