JP2014209604A - 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光エネルギーの高い燐光性化合物（例えば、青色燐光性化合物）をゲスト材料として用いても高い信頼性を有する新たな発光素子を提供する。
【解決手段】ホスト材料と複数のゲスト材料とを少なくとも含む発光層を有する発光素子であって、発光層に励起光（濃度消光を生じない出力とする）を照射して得られる複数の発光のうちの一つが、多成分減衰曲線を示し、かつその発光寿命が５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下、好ましくは５μｓｅｃ以上１０μｓｅｃ以下、である。
【選択図】なし

Description

本発明の一態様は、電界を加えることにより発光が得られる有機化合物を一対の電極間に挟んでなる発光素子、また、このような発光素子を有する発光装置、電子機器、及び照明装置に関する。

薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。

発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光物質を含むＥＬ層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光領域で励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光するといわれている。発光物質に有機化合物を用いた場合の励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態（Ｓ１）からの発光が蛍光、三重項励起状態（Ｔ１）からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ１：Ｔ１＝１：３であると考えられている。

そのため、このような発光素子に関して、ホスト材料とゲスト材料を含む発光層を形成し、ゲスト材料として、高エネルギー発光を呈する燐光性物質を用いることにより、蛍光発光だけでなく燐光発光を利用した素子構造とするなど素子特性を向上させるための開発が行われている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−１８２６９９号公報

一般にホスト材料とゲスト材料を用いる発光素子の場合において、ゲスト材料よりもＴ１準位の高い物質をホスト材料として用いることが発光素子の発光効率を向上させるために好ましいとされている。しかしながら、発光エネルギーの高い燐光性化合物（例えば、青色燐光性化合物）をゲスト材料として用いる場合、ホスト材料に要求されるＴ１準位が発光エネルギーの低い燐光性化合物を用いる場合に比べて高くなり、ホスト材料としての信頼性が低下することが問題となっている。

そこで本発明の一態様では、発光エネルギーの高い燐光性化合物を用いても高い信頼性を有する新たな発光素子を提供する。具体的には、発光層がホスト材料と複数のゲスト材料とを少なくとも含み、発光層から得られる発光（光励起によるフォトルミネッセンス（ＰＬ）や、電界励起によるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等を含む）は下記数式（１）（但し、ｉ＝１を除く）で表される多成分減衰曲線を示し、かつ、ホスト材料の熱失活過程と競合しない程度に発光寿命が短いことを特徴とする発光素子である。なお本明細書と請求項で発光寿命とは、発光強度が初期発光強度の１／１００に減少するまでの時間である。また、上記ホスト材料の熱失活過程と競合しない程度に短い発光寿命とは、具体的には５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下、好ましくは５μｓｅｃ以上１０μｓｅｃ以下である。但し、上記発光素子の発光層における励起子濃度は、濃度消光を生じない程度とする。

上記条件では、ゲスト材料よりもＴ１準位の低いホスト材料を用いた場合であってもホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が可能である。従って、ゲスト材料に比べてホスト材料のＴ１準位が高いことは必ずしも要求されないので、Ｔ１準位の低い材料をホスト材料として用いることができる。このような素子構成とすることで、ゲスト材料よりもＴ１準位の高い材料をホスト材料として用いた発光素子に比べて、発光素子の信頼性を向上させることができる。

（但し、Ｅ_０は初期発光強度、Ｅ（ｔ）は時間（ｔ）における発光強度、Ａは定数、τは減衰成分の寿命、ｎは減衰曲線の成分数を示す。）

本発明の一態様は、ホスト材料と複数のゲスト材料とを少なくとも含む発光層を有する発光素子であって、発光層に励起光（濃度消光を生じない出力とする）を照射して得られる複数の発光のうちの一つが多成分減衰曲線を示し、かつその発光寿命が５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下、好ましくは５μｓｅｃ以上１０μｓｅｃ以下、であることを特徴とする。

また、本発明の別の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を有し、発光層は光励起によって複数の発光を呈し、複数の発光のうちの一つが多成分減衰曲線を示し、かつその発光寿命が５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下であることを特徴とする発光素子である。

また、本発明の別の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を有し、発光層は複数の発光性物質を有し、複数の発光性物質のうちの一つに基づく発光は多成分減衰曲線を示し、かつ発光寿命が５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下であることを特徴とする発光素子である。

また、本発明の別の一態様は、一対の電極間に少なくとも発光層を有し、発光層は第１の有機化合物（ホスト材料）と、第２の有機化合物（ゲスト材料）と、第３の有機化合物（ゲスト材料）とを少なくとも有し、第２の有機化合物および第３の有機化合物は有機金属錯体であり、第１の有機化合物のＴ１準位は第２の有機化合物のＴ１準位よりも低く、第１の有機化合物のＴ１準位は第３の有機化合物のＴ１準位よりも高く、第２の有機化合物に基づく発光は多成分の減衰曲線を示し、かつ発光寿命が５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下であることを特徴とする発光素子である。

上記各構成では、ゲスト材料よりもＴ１準位の低い有機化合物をホスト材料として用いることができるので、ホスト材料として信頼性の低い有機化合物を用いることなく発光素子を作製することができる。

また、ホスト材料のＴ１準位がゲスト材料のＴ１準位よりも低い構成においては、ホスト材料とゲスト材料のＴ１準位の差は、０ｅＶよりも大きく０．２ｅＶ以下が好ましい。これにより、発光効率を低下させることなく、ホスト材料として信頼性の高い材料を用いることができるので、発光素子の長寿命化を図ることができる。

また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器および照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。

本発明の一態様により、発光効率の高い発光素子を提供することができる。また、発光層にホスト材料として信頼性の高い材料を用いることができるので、長寿命な発光素子を提供することができる。また、上記発光素子を備えることにより信頼性の高い発光装置を提供することができる。また、上記発光装置を備えることにより信頼性の高い電子機器、および照明装置を提供することができる。

本発明の一態様の概念を説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光装置について説明する図。 電子機器について説明する図。 電子機器について説明する図。 照明器具について説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光素子１および比較発光素子２の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子１および比較発光素子２の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子１および比較発光素子２の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子１および比較発光素子２の電圧−電流特性を示す図。 発光素子１および比較発光素子２の発光スペクトルを示す図。 発光素子１および比較発光素子２の信頼性を示す図。 発光素子の発光の減衰曲線を示す図。

以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について説明する。

本発明の一態様である発光素子は、一対の電極間に発光層を挟んで形成されており、発光層はホスト材料と複数のゲスト材料とを少なくとも含む構成である。発光層に含まれるホスト材料とゲスト材料の組み合わせの１つは、該発光層の発光（例えば、光励起によるフォトルミネッセンス（ＰＬ）や、電界励起によるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等）が多成分の減衰曲線を示し、かつその発光寿命がホスト材料の熱失活過程と競合しない程度（好ましくは５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下）に短いことを特徴とする。このような特徴を有する発光素子とすることで、発光効率を十分に確保することができる。

なお、上記した発光層は、ホスト材料のＴ１準位がゲスト材料（以下、便宜上、第１のゲスト材料と呼ぶ）のＴ１準位よりも低くなるように構成されている。上述した構成では、ホスト材料が第１のゲスト材料よりもＴ１準位が低い場合であってもホスト材料から第１のゲスト材料へのエネルギー移動が可能であり、ゲスト材料に比べてホスト材料のＴ１準位が高いことは必ずしも要求されないので、ホスト材料として信頼性の高い材料を用いることができる。従って、本発明の一態様では、第１のゲスト材料よりもＴ１準位が低いホスト材料を用いることができる。

また、もう一方のゲスト材料（以下、便宜上、第２のゲスト材料と呼ぶ）のＴ１準位は、ホスト材料のＴ１準位よりも低くなるように構成されている。

上記構成を適用することにより、発光層におけるホスト材料として信頼性の高い材料を用いることができると共に、発光波長の異なる２種類以上の光が得られる発光層を形成することができる。

次に、本発明の一態様である発光素子の発光層におけるホスト材料とゲスト材料とのエネルギー移動過程を図１を用いて説明する。

図１には、発光層に含まれるホスト材料１１と第１のゲスト材料１２との励起子のエネルギー準位を示す。Ｔ１_（ｇ）は第１のゲスト材料１２の三重項励起状態であり、Ｔ１_（ｈ）はホスト材料１１の三重項励起状態であり、Ｔ１_（ｇ）よりもΔＥ（ｅＶ）低い。

この場合、第１のゲスト材料１２のＴ１（ｇ）のエネルギーは、ｋ_２×［Ｄ^＊］（但し、［Ｄ^＊］：第１のゲスト材料の励起子の濃度、ｋ_２：第１のゲスト材料１２からホスト材料１１へのエネルギー移動速度定数）の速度でホスト材料１１のＴ１_（ｈ）へと移動（Ｙ_ｇ）する。また、ホスト材料１１のＴ１_（ｈ）からｋ_３×［Ｈ^＊］（但し、［Ｈ^＊］：ホスト材料の励起子濃度、ｋ_３：ホスト材料１１から第１のゲスト材料１２へのエネルギー移動速度定数）の速度でエネルギーが第１のゲスト材料１２のＴ１_（ｇ）へと移動（Ｙ_ｈ）することも可能である。すなわち、Ｙ_ｈとＹ_ｇは平衡である。この低い準位から高い準位への熱力学的に不利なエネルギー移動（以下、逆エネルギー移動と呼ぶ）は、励起子が室温のエネルギーによって活性化されることで可能となっている。なお、図１において、第１のゲスト材料１２のＴ１_（ｇ）からＳ０_（ｇ）への遷移速度定数をｋ_１とし、ホスト材料１１のＴ１_（ｈ）からＳ０_（ｈ）への遷移速度定数をｋ_４とする。

しかし本発明の一態様では、Ｔ１_（ｇ）とＴ１_（ｈ）とのエネルギー差（ΔＥ）は０＜ΔＥ≦０．２ｅＶとなるようにホスト材料１１と第１のゲスト材料１２が組み合わされている。従って、Ｔ１_（ｈ）からＴ１_（ｇ）への逆エネルギーの移動（Ｙ_ｈ）が生じる

ところで、これらのエネルギーの移動とともに、第１のゲスト材料１２のＴ１_（ｇ）からＳ０_（ｇ）への発光性の遷移（Ｘ_ｇ）と、ホスト材料１１のＴ１_（ｈ）からＳ０_（ｈ）への非発光性の遷移（熱失活過程Ｘ_ｈ）も同時に生じている。このとき、発光性の遷移（Ｘ_ｇ）が比較的速く、非発光性の遷移（Ｘ_ｈ）が非常に遅いことも高効率な発光を実現するためには重要となる。具体的には、発光性の遷移（Ｘ_ｇ）の速度定数ｋ_１は５×１０^５（ｓ）^−１より大きく、非発光性の遷移（Ｘ_ｈ）の速度定数ｋ_４は１×１０^２（ｓ）^−１より小さくすることが好ましい。

すなわち、速い発光性の遷移（Ｘ_ｇ）と遅い非発光性の遷移（Ｘ_ｈ）、ならびに小さいΔＥを利用してＹ_ｈとＹ_ｇの平衡を第１のゲスト側へシフトさせることで、高効率な発光を実現することが可能となる。

なお、上述したように本発明の一態様である発光素子は、エネルギーの低い準位からの逆エネルギー移動も発光に寄与することから、発光層からの発光は多成分の減衰曲線を示すことを特徴とする。また、該発光の寿命が、ホスト材料の熱失活過程と競合しない程度（すなわち５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下、好ましくは５μｓｅｃ以上１０μｓｅｃ以下）に短くすることで、発光効率を十分に確保することができる。

ただし、上述したエネルギー準位の関係を満たさない発光層でも、励起光の出力を強くし、励起子濃度が高い状態で測定した場合でも、多成分の発光減衰曲線を示すことがある。これは励起子濃度が高くなり、励起子同士で相互作用が生じ三重項−三重項消滅するためである。この現象は濃度消光とも呼ばれる。従って、測定の際には、濃度消光の影響を無くすため、励起光の出力を弱くし、励起子濃度が低い状態で測定する。

次に、本発明の一態様である発光素子の素子構造について、図２により説明する。

図２に示すように本発明の一態様である発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に、第１の有機化合物および第２の有機化合物を含む発光層１０４が挟まれた構造を有する。発光層１０４は、一対の電極と接するＥＬ層１０３を構成する機能層の一部である。また、ＥＬ層１０３には、発光層１０４の他に、正孔（ホール）注入層、正孔（ホール）輸送層、電子輸送層、電子注入層等を適宜選択して所望の位置に形成することができる。なお、発光層１０４は、ホスト材料である第１の有機化合物１０５と、第１のゲスト材料である第２の有機化合物１０６と、第２のゲスト材料である第３の有機化合物１０７を少なくとも含む層である。

ホスト材料となる第１の有機化合物１０５としては、正孔輸送性の高い物質や電子輸送性の高い物質を用いることができる。

第１の有機化合物１０５に用いることができる正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４−（１−ナフチル）−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：ＰＣＢＢｉＮＢ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４、４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）、２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−２−ジフェニルアミノ−９Ｈ−フルオレン−７−イル）ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニル−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）ベンゼン−１，３，５−トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、２−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２，７−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｆ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−Ｎ−｛９，９−ジメチル−２−［Ｎ’−フェニル−Ｎ’−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ］−９Ｈ−フルオレン−７−イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−（１−ナフチル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール骨格を含む化合物、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、正孔輸送性を有する物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。

また、第１の有機化合物１０５に用いることができる電子輸送性の高い物質としては、例えば、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４’’−ビフェニル）−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、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）、７−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、６−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（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）などのキノキサリン骨格又はジベンゾキノキサリン骨格を有する複素環化合物、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス［３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）などのジアジン骨格（ピリミジン骨格やピラジン骨格）を有する複素環化合物、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）、３，３’，５，５’−テトラ［（ｍ−ピリジル）−フェン−３−イル］ビフェニル（略称：ＢＰ４ｍＰｙ）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、キノキサリン骨格又はジベンゾキノキサリン骨格を有する複素環化合物、ジアジン骨格を有する複素環化合物、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。その他、フェニル−ジ（１−ピレニル）ホスフィンオキシド（略称：ＰＯＰｙ_２）、スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル−ジフェニルホスフィンオキシド（略称：ＳＰＰＯ１）、２，８−ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾ［ｂ、ｄ］チオフェン（略称：ＰＰＴ）、３−（ジフェニルホスホリル）−９−［４−（ジフェニルホスホリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＰＯ２１）のようなトリアリールホスフィンオキシドや、トリス［２，４，６−トリメチル−３−（３−ピリジル）フェニル］ボラン（略称：３ＴＰＹＭＢ）等のトリアリールボランなども挙げられる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する電子輸送性物質である。但し、電子輸送性を有する物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。

なお、発光層は第１の有機化合物（ホスト材料）、第２の有機化合物（第１のゲスト材料）、および第３の有機化合物（第２のゲスト材料）以外に、第４の有機化合物を含んでいても良い。発光層における正孔と電子のバランスを調節し、高い発光効率を得ることを考慮すると、第１の有機化合物が正孔輸送性の場合は、第４の有機化合物は電子輸送性が好ましい。逆に、第１の有機化合物が電子輸送性の場合は、第４の有機化合物は正孔輸送性が好ましい。ただし、いずれの場合も、第１の有機化合物のＴ１_（ｈ）準位は、第２の有機化合物のＴ１_（ｇ）準位よりも低く、第１の有機化合物のＴ１_（ｈ）準位は、第３の有機化合物のＴ１_（ｇ）準位よりも高いことが好ましい。しかしながら、第４の有機化合物のＴ１準位が第１の有機化合物のＴ１_（ｇ）準位よりも低い場合、これまで述べたホストとゲストとの相互作用は、第４の有機化合物と第２の有機化合物、および第３の有機化合物との間で生じることになる。このため、第４の有機化合物のＴ１準位が第２の有機化合物のＴ１準位よりも低く、第３の有機化合物よりも高いことが望ましいことになる。これは発光性ゲスト以外の物質が２つ以上存在している場合には、それらの化合物間でエネルギーの高いＴ１からより低いＴ１へ速やかに集約されるためである。

また、ゲスト材料である第２の有機化合物１０６および第３の有機化合物１０７としては、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質である、有機金属錯体（燐光性化合物）等を用いることができる。

なお、第２の有機化合物１０６および第３の有機化合物１０７に用いることができる物質としては、例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］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，Ｃ^２’］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，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）］）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）_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））、ビス｛２−［４’−（パーフルオロフェニル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（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））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（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））、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））などが挙げられる。

本実施の形態に示す発光素子の発光層に含まれるホスト材料と第１のゲスト材料は、この材料の組み合わせに基づき得られる発光（例えば、光励起によるフォトルミネッセンス（ＰＬ）や、電界励起によるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等）が多成分の減衰曲線を示し、かつその発光寿命が、ホスト材料の熱失活過程と競合しない程度に短く、すなわち、５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下、好ましくは５μｓｅｃ以上１０μｓｅｃ以下とする。これにより、発光効率を十分に確保することができる。さらに発光層では、共通のホスト材料を用いて、第２のゲスト材料である第３の有機化合物１０７も発光させることができる。異なるゲスト材料に対して共通のホスト材料が使えることにより、ホスト材料分子間でキャリア注入障壁が形成されないため、駆動電圧を上げることなく発光波長の異なる複数の発光が得られる発光層を形成することができる。

本実施の形態に示す発光素子は、ホスト材料（第１の有機化合物１０５）のＴ１準位が、第１のゲスト材料（第２の有機化合物１０６）のＴ１準位よりも低く、第２のゲスト材料（第３の有機化合物１０７）のＴ１準位よりも高い構成を有する。このように共通のホスト材料を用いて複数のゲスト材料を発光させることができるのは、ホスト材料である第１の有機化合物１０５が第１のゲスト材料である第２の有機化合物１０６のＴ１準位よりもＴ１準位が低い場合であっても第１のゲスト材料である第２の有機化合物１０６へエネルギー移動が可能であるためである。従って、ホスト材料のＴ１準位は、通常のホスト材料に要求されるＴ１準位よりも低いため、ホスト材料として信頼性の高い材料を用いることができる。従って、長寿命な発光素子を形成することができる。

本実施の形態に示す構成においては、ホスト材料とそれよりもＴ１準位の高い第１のゲスト材料との間の逆エネルギー移動に伴う遅延発光が生じる。なお室温では、ホスト材料のＴ１は非発光性なため、遅延発光を示す発光層は効率の悪化が懸念されるが、上述したＴ１準位の小さな差では逆エネルギー移動を許容し、また、ホスト材料の遷移速度（無輻射失活速度）よりもゲスト材料の遷移速度（輻射失活速度）の方が十分大きいため素子特性に影響を与えず、発光効率の高い発光素子が得られる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の一例について図３を用いて説明する。

本実施の形態に示す発光素子は、図３に示すように一対の電極（第１の電極（陽極）２０１と第２の電極（陰極）２０２）間に発光層２０６を含むＥＬ層２０３が挟まれており、ＥＬ層２０３は、発光層２０６の他に、正孔（または、ホール）注入層２０４、正孔（または、ホール）輸送層２０５、電子輸送層２０７、電子注入層２０８などを含んで形成される。

また、発光層２０６は、実施の形態１で説明した発光素子と同様に、ホスト材料である第１の有機化合物と、第１のゲスト材料である第２の有機化合物、および第２のゲスト材料である第３の有機化合物と、を少なくとも含んで形成される。なお、第１の有機化合物、第２の有機化合物、および第３の有機化合物は、実施の形態１で示したものと同じ物質を用いることができるため、説明は省略する。

なお、発光層２０６は、ホスト材料である第１の有機化合物と、第１のゲスト材料である第２の有機化合物と、第２のゲスト材料である第３の有機化合物と、を少なくとも含む構成に加えて、第１の有機化合物とは逆のキャリア輸送性（正孔輸送性または電子輸送性）を有する第４の有機化合物を含む構成としても良い。

次に、本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。

第１の電極（陽極）２０１および第２の電極（陰極）２０２には、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）の他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第１の電極（陽極）２０１および第２の電極（陰極）２０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。

正孔注入層２０４および正孔輸送層２０５に用いる正孔輸送性の高い物質としては、例えばＮＰＢやＴＰＤ、ＴＣＴＡ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、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）などの芳香族アミン化合物、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、ＣＢＰ、ＴＣＰＢ、ＣｚＰＡ等のカルバゾール誘導体、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）等のジベンゾチオフェン誘導体等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。

さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。

また、正孔注入層２０４には、上述した正孔の輸送性の高い物質に対して電子アクセプター（アクセプター）となる物質を添加しても良い。アクセプター性物質としては、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。

発光層２０６は、上述した通りであり、ホスト材料である第１の有機化合物２０９と、第１のゲスト材料である第２の有機化合物２１０と、第２のゲスト材料である第３の有機化合物２１１と、を少なくとも含み形成される。

なお、発光層２０６に接する正孔輸送層２０５には、発光層に含まれる有機化合物と類似の化合物を用いることが好ましい。この様な構成とすることで、正孔輸送層２０５と、発光層２０６との間の正孔注入障壁を低減することができるため、発光効率を高めるのみならず、駆動電圧を低減することができる。すなわち、電圧ロスによる電力効率の低下が少ない発光素子を得ることができる。また、正孔注入障壁の観点から、特に好ましい態様は、正孔輸送層２０５が発光層に含まれる第１の有機化合物を含む構成である。

電子輸送層２０７は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層２０７には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ_３）、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：ＢｅＢｑ_２）、）、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［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などの金属錯体を用いることができる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４’’−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層２０７に用いてもよい。

また、電子輸送層２０７は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

電子注入層２０８は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層２０８には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、リチウム酸化物（ＬｉＯ_ｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ_３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層２０７を構成する物質を用いることもできる。

あるいは、電子注入層２０８に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層２０７を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。

なお、上述した正孔注入層２０４、正孔輸送層２０５、発光層２０６、電子輸送層２０７、電子注入層２０８は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

上述した発光素子の発光層２０６で得られた発光は、第１の電極２０１および第２の電極２０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、本実施の形態における第１の電極２０１および第２の電極２０２のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでＥＬ層を複数有する構造の発光素子（以下、タンデム型発光素子という）について説明する。

本実施の形態に示す発光素子は、図４（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極３０１および第２の電極３０４）間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層３０２（１）、第２のＥＬ層３０２（２））を有するタンデム型発光素子である。

本実施の形態において、第１の電極３０１は、陽極として機能する電極であり、第２の電極３０４は陰極として機能する電極である。なお、第１の電極３０１および第２の電極３０４は、実施の形態２と同様な構成を用いることができる。また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層３０２（１）、第２のＥＬ層３０２（２））は、実施の形態２で示したＥＬ層と同様な構成であっても良いが、いずれかが同様の構成であっても良い。すなわち、第１のＥＬ層３０２（１）と第２のＥＬ層３０２（２）は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態２と同様なものを適用することができる。

また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層３０２（１）、第２のＥＬ層３０２（２））の間には、電荷発生層３０５が設けられている。電荷発生層３０５は、第１の電極３０１と第２の電極３０４に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第１の電極３０１に第２の電極３０４よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層３０５から第１のＥＬ層３０２（１）に電子が注入され、第２のＥＬ層３０２（２）に正孔が注入される。

なお、電荷発生層３０５は、光の取り出し効率向上の点から、可視光に対して透光性を有する（具体的には、電荷発生層３０５の可視光に対する透過率が、４０％以上）ことが好ましい。また、電荷発生層３０５は、第１の電極３０１や第２の電極３０４よりも低い導電率であっても機能する。

電荷発生層３０５は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体（アクセプター）が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体（ドナー）が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。

正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。

また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４ＴＣＮＱ）、クロラニルのようなハロゲン化合物や、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、ジピラジノ［２，３−ｆ：２’，３’−ｈ］キノキサリン−２，３，６，７，１０，１１−ヘキサカルボニトリル（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）のようなシアノ化合物等を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ_３、ＢｅＢｑ_２、ＢＡｌｑなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他、Ｚｎ（ＢＯＸ）_２、Ｚｎ（ＢＴＺ）_２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤやＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。

また、電子供与体としては、アルカリ金属、希土類金属、または元素周期表における第２、第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。

なお、上述した材料を用いて電荷発生層３０５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の不必要な上昇を抑制することができる。

本実施の形態では、ＥＬ層を２層有する発光素子について説明したが、図４（Ｂ）に示すように、ｎ層（ただし、ｎは、３以上）のＥＬ層を積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のＥＬ層を有する場合、ＥＬ層とＥＬ層との間に電荷発生層を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現できる。また、大きな発光面を有する発光装置、電子機器、及び照明装置等に応用した場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。

また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光と混合すると、白色発光を得ることができる。

また、３つのＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１のＥＬ層の発光色が赤色であり、第２のＥＬ層の発光色が緑色であり、第３のＥＬ層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。

さらに、本実施の形態に示したＥＬ層が電荷発生層を介して積層された構成に加えて、電極（第１の電極３０１および第２の電極３０４）間の距離を所望のものとすることにより、光の共振効果を利用した微小光共振器（マイクロキャビティー）構造を有する発光素子としても良い。

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を有する発光装置について説明する。

なお、発光素子としては、他の実施形態で説明した発光素子を適用することができる。また、発光装置としては、パッシブマトリクス型の発光装置、アクティブマトリクス型の発光装置のいずれでもよいが、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図５を用いて説明する。

なお、図５（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板５０１上に設けられた画素部５０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）５０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）５０４ａ、５０４ｂと、を有する。画素部５０２、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂは、シール材５０５によって、素子基板５０１と封止基板５０６との間に封止されている。

また、素子基板５０１上には、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂに外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線５０７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）５０８を設ける例を示している。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。

次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５０１上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部５０３と、画素部５０２が示されている。

駆動回路部５０３はｎチャネル型ＦＥＴ５０９とｐチャネル型ＦＥＴ５１０とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、スタガ型、逆スタガ型いずれのＦＥＴを用いてもよい。さらに、ＦＥＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されず、非晶質でも結晶性を有していてもよい。また、半導体層に酸化物半導体を用いても良い。具体的な半導体材料としては、例えばシリコン（ケイ素）、ゲルマニウム、スズ、セレン、テルルなどの元素半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等の化合物半導体、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯ２，ＭｎＯ、ＩｎＧａＺｎＯ（原子数比の異なるものを含む）等の酸化物半導体等を用いることができる。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。

また、画素部５０２はスイッチング用ＦＥＴ５１１と、電流制御用ＦＥＴ５１２と電流制御用ＦＥＴ５１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された第１の電極（陽極）５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極（陽極）５１３の端部を覆って絶縁物５１４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を用いることにより形成する。

また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物５１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁物５１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物５１４の上端部に曲率半径（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５１４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、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。

第１の電極（陽極）５１３上には、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６が積層され、発光素子５１７が形成されている。なお、ＥＬ層５１５は、少なくとも実施の形態１で説明した発光層を有している。また、ＥＬ層５１５には、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。

また、第１の電極（陽極）５１３、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６に用いる材料としては、実施の形態２に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示しないが、第２の電極（陰極）５１６は、外部入力端子であるＦＰＣ５０８に電気的に接続されている。

また、図５（Ｂ）に示す断面図では発光素子５１７を１つのみ図示しているが、画素部５０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部５０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。

さらに、シール材５０５で封止基板５０６を素子基板５０１と貼り合わせることにより、素子基板５０１、封止基板５０６、およびシール材５０５で囲まれた空間５１８に発光素子５１７が備えられた構造になっている。なお、空間５１８には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材５０５で充填される構成も含むものとする。

なお、シール材５０５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５０６に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。シール材としてガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から素子基板５０１及び封止基板５０６はガラス基板であることが好ましい。

以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された発光装置を用いて完成させた様々な電子機器の一例について、図６、図７を用いて説明する。

発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図６に示す。

図６（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。

テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。

なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

図６（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製される。

図６（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６（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、マイクロフォン７３１２）、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あるいは感知する機能を含むもの）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、又は一方に発光装置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６（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６（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。

図６（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に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、発光装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。

図６（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。

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。

例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。

また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

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。

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に基づき、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ないと判断される場合には、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。

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。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図７（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、当該タブレット型端末は、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。

表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域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。

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の領域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表示することができる。

また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。

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測定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、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出装置を内蔵させてもよい。

また、図７（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。

図７（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、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を有する。

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。

また、この他にも図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示したタブレット型端末は、カレンダー、日付又は時刻などの様々な情報を静止画、動画、あるいはテキスト画像として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。

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の片面又は両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができる。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。

また、図７（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図７（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図７（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７（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４のそれらに対応する。

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９６３３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で昇圧または降圧される。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの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。

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、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るバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、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い。

また、上記実施の形態で説明した表示部を具備していれば、図７に示した電子機器に特に限定されないことは言うまでもない。

以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用して電子機器を得ることができる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を含む発光装置を適用した照明装置の一例について、図８を用いて説明する。

図８は、発光装置を室内の照明装置８００１として用いた例である。なお、発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８００２を形成することもできる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置８００３を備えても良い。

また、発光装置をテーブルの表面に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置８００４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。

以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。

また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。

本実施例では、本発明の一態様である発光素子１、および比較発光素子２について図９を用いて説明する。なお、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。

≪発光素子１および比較発光素子２の作製≫
まず、ガラス製の基板１１００上に酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１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。

次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。

その後、１０^−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を３０分程度放冷した。

次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、基板１１００を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層１１０２を構成する正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送層１１１４、電子注入層１１１５が順次形成される場合について説明する。

真空蒸着装置内を１０^−４Ｐａに減圧した後、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン＝２：１（質量比）となるように共蒸着することにより、第１の電極１１０１上に正孔注入層１１１１を形成した。膜厚は３３ｎｍとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。

次に、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層１１１２を形成した。

次に、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３（第１の発光層１１１３ａ、第２の発光層１１１３ｂ）を形成した。発光素子１の場合には、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、４−（１−ナフチル）−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：ＰＣＢＢｉＮＢ）、および（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＮＢ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着して第１の発光層１１１３ａを形成した後、さらに、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］の代わりにビス（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）］）を用いて、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＮＢ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ｄｐｍ）］＝０．９：１．０：０．０６（質量比）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着することにより第２の発光層１１１３ｂを形成し、積層構造を有する発光層１１１３を形成した。

また、比較発光素子２の場合には、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ、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）、および［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］＝０．８：０．２：０．０６（質量比）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着した後、さらに２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ｄｐｍ）］＝０．９：０．１：０．０６（質量比）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着することにより発光層１１１３を形成した。

次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを１５ｎｍ蒸着した後、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、積層構造を有する電子輸送層１１１４を形成した。さらに電子輸送層１１１４上にフッ化リチウムを１ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１１１５を形成した。

最後に、電子注入層１１１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し、陰極となる第２の電極１１０３形成し、発光素子１及び比較発光素子２を得た。なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。

以上により、発光素子１および比較光素子２が得られた。発光素子１および比較発光素子２の素子構造を表１に示す。

また、作製した発光素子１および比較発光素子２は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に８０℃にて１時間熱処理）。

≪発光素子１および比較発光素子２の動作特性≫
作製した発光素子１および比較発光素子２の動作特性について測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子１および比較発光素子２の電流密度−輝度特性を図１０に示す。なお、図１０において、縦軸は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ^２）を示す。また、発光素子１および比較発光素子２の電圧−輝度特性を図１１に示す。なお、図１１において、縦軸は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）、横軸は、電圧（Ｖ）を示す。また、発光素子１および比較発光素子２の輝度−電流効率特性を図１２に示す。なお、図１２において、縦軸は、電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示す。また、発光素子１および比較発光素子２の電圧−電流特性を図１３に示す。なお、図１３において、縦軸は、電流（ｍＡ）、横軸は、電圧（Ｖ）を示す。

図１０〜図１３に示す結果から、本発明の一態様である発光素子１は、発光層にホスト材料として用いたＰＣＢＢｉＮＢのＴ１準位が、ゲスト材料として用いた［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］のＴ１準位よりも低い組み合わせであるにもかかわらず、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］よりもＴ１準位が高いＰＣＢＡ１ＢＰをホスト材料として用いた比較発光素子２と比べても、その素子特性にほとんど差がなく良好な特性が得られることが分かった（後述の表２参照）。

なお、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における発光素子１および比較発光素子２の主な初期特性値を以下の表２に示す。

上記、表２の結果からも本実施例で作製した発光素子１および比較発光素子２は、いずれも高い量子効率を示していることが分かる。

また、発光素子１および比較発光素子２に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを図１４に示す。図１４に示す通り、発光素子１の発光スペクトルは５４６ｎｍと６２０ｎｍにピークを有しており、それぞれ発光層１１１３に含まれる［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］と［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ｄｐｍ）］との発光に由来していることが分かった。また、比較発光素子２も同様に［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］と［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ｄｐｍ）］の発光に由来したピークが確認されているが、５４６ｎｍにおける発光強度が発光素子１よりも減少していることがわかる。これは、使用した材料の違いにより発光領域が変化した為であると考えられる。

また、発光素子１および比較発光素子２についての信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１５に示す。図１５において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。なお、信頼性試験は、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ^２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子１および比較発光素子２を駆動させた。その結果、発光素子１の１００時間後の輝度は、初期輝度のおよそ８５％を保っており、比較発光素子２に比べて高輝度が維持されていることが分かった。

したがって、上記信頼性試験により、本発明の一態様である発光素子１は、高い信頼性を示す、長寿命な発光素子であることがわかった。

本実施例では、実施例１の発光素子１または比較発光素子２の発光層に含まれる、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ、ホスト材料であるＰＣＢＢｉＮＢまたはＰＣＢＡ１ＢＰ、ゲスト材料である［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］を用い、その組成や比率を変えて形成された有機膜（膜厚：５０ｎｍ）を石英基板間に有するサンプルを複数作製し、それぞれの寿命（τ_１、τ_２）［μｓｅｃ］について測定を行った。

なお、有機膜は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＮＢ（または、ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］＝１−Ｘ：Ｘ：０．０６（質量比）とした。各サンプルの構成、減衰成分および発光寿命に関する測定結果を表３に示す。

なお、測定の際には、浜松ホトニクス社製ストリークカメラ（Ｃ４３３４）とレーザーテックニックベルリン社製Ｎ_２ガスレーザー（ＭＳＧ：８００、λ＝３３７ｎｍ、パルス幅＜５００ｐｓ、繰り返し率＝１０Ｈｚ）を使用し、ホールサイズ１００μｍ、測定時間を０〜２０μｓｅｃとして測定した。測定結果を図１６に示す。ここでτ_１とτ_２は数式（１）で分離された各減衰成分の寿命である。表３から、サンプル２から４が多成分（２成分）の減衰曲線を与えることが分かる。

図１６の結果の解析から、ゲスト材料（［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）よりもＴ１準位が高いＰＣＢＡ１ＢＰをホスト材料として用いる場合、サンプル５（ＰＣＢＡ１ＢＰ：５０％）では、単一の減衰成分のみが検出されていることがわかった。しかし、ゲスト材料（［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）よりもＴ１準位が低いＰＣＢＢｉＮＢをホスト材料として用いる場合、サンプル２（ＰＣＢＢｉＮＢ：２０％）、サンプル３（ＰＣＢＢｉＮＢ：５０％）、サンプル４（ＰＣＢＢｉＮＢ：１００％）では、いずれも２つの減衰成分（第１減衰成分および第２減衰成分）が検出され、その初期発光強度が１／１００に減衰するまでの時間である、発光寿命は５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下であった。さらに、サンプル５よりもサンプル２、３、４の方が、第１減衰成分の寿命（τ１）が短く、また、サンプル２、３、４、の中では、ＰＣＢＢｉＮＢを含む割合の最も多いサンプル４の第２減衰成分の寿命（τ２）が最も長いという結果が得られた。なお、第２減衰成分は、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動を経由する発光過程が寄与しているものと考えられる。

以上より、本発明の一態様である発光素子は、ゲスト材料と、ゲスト材料よりもＴ１準位が低いホスト材料を含む発光層を有していること、かつ発光層からの発光からは、図１６で示したような多成分の減衰曲線が得られることが特徴であるといえる。

１１ ホスト材料
１２ ゲスト材料
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０４ 発光層
１０５ ホスト材料である第１の有機化合物
１０６ 第１のゲスト材料である第２の有機化合物
１０７ 第２のゲスト材料である第３の有機化合物
２０１ 第１の電極
２０２ 第２の電極
２０３ ＥＬ層
２０４ 正孔注入層
２０５ 正孔輸送層
２０６ 発光層
２０７ 電子輸送層
２０８ 電子注入層
２０９ ホスト材料である第１の有機化合物
２１０ 第１のゲスト材料である第２の有機化合物
２１１ 第２のゲスト材料である第３の有機化合物
３０１ 第１の電極
３０２（１） 第１のＥＬ層
３０２（２） 第２のＥＬ層
３０４ 第２の電極
３０５ 電荷発生層
３０５（１） 第１の電荷発生層
３０５（２） 第２の電荷発生層
５０１ 素子基板
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
５０４ａ、５０４ｂ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
５０５ シール材
５０６ 封止基板
５０７ 配線
５０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
５０９ ｎチャネル型ＦＥＴ
５１０ ｐチャネル型ＦＥＴ
５１１ スイッチング用ＦＥＴ
５１２ 電流制御用ＦＥＴ
５１３ 第１の電極（陽極）
５１４ 絶縁物
５１５ ＥＬ層
５１６ 第２の電極（陰極）
５１７ 発光素子
５１８ 空間
１１００ 基板
１１０１ 第１の電極
１１０２ ＥＬ層
１１０３ 第２の電極
１１１１ 正孔注入層
１１１２ 正孔輸送層
１１１３ 発光層
１１１３ａ 第１の発光層
１１１３ｂ 第２の発光層
１１１４ 電子輸送層
１１１５ 電子注入層
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
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
７３１２ マイクロフォン
７４００ 携帯電話機
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
８００１ 照明装置
８００２ 照明装置
８００３ 照明装置
８００４ 照明装置
９０３３ 留め具
９０３４ 表示モード切り替えスイッチ
９０３５ 電源スイッチ
９０３６ 省電力モード切り替えスイッチ
９０３８ 操作スイッチ
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ タッチパネルの領域
９６３２ｂ タッチパネルの領域
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

Claims (6)

1. 一対の電極間に少なくとも発光層を有し、
   前記発光層は、光励起によって複数の発光を呈し、
   前記複数の発光のうちの一が、多成分の減衰曲線を示し、
   かつ発光寿命が、５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下であることを特徴とする発光素子。
2. 一対の電極間に少なくとも発光層を有し、
   前記発光層は、複数の発光性物質を有し、
   前記複数の発光性物質のうちの一に基づく発光が、多成分減衰曲線を示し、かつ発光寿命が、５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下であることを特徴とする発光素子。
3. 一対の電極間に少なくとも発光層を有し、
   前記発光層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、第３の有機化合物とを少なくとも有し、
   前記第２の有機化合物および前記第３の有機化合物は、有機金属錯体であり、
   前記第１の有機化合物のＴ１準位は、前記第２の有機化合物のＴ１準位よりも低く、
   前記第１の有機化合物のＴ１準位は、前記第３の有機化合物のＴ１準位よりも高く、
   前記第２の有機化合物に基づく発光は、多成分減衰曲線を示し、かつ発光寿命が、５μｓｅｃ以上１５μｓｅｃ以下であることを特徴とする発光素子。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光素子を用いた発光装置。
5. 請求項４に記載の発光装置を用いた電子機器。
6. 請求項４に記載の発光装置を用いた照明装置。