JP2019114780A - 電子デバイス、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新規発光素子を提供する。または、寿命の良好な発光素子を提供する。または、発光効率の良好な発光素子を提供する【解決手段】有機化合物と、当該有機化合物にアクセプタ性を有する物質をふくむ複合材料を正孔注入層とする電子デバイスにおいて、当該正孔注入層が２層以上の複数層で形成されており、最も陽極側の正孔注入層として、ＨＯＭＯ準位の深い有機化合物と当該有機化合物にアクセプタ性を有する物質からなる複合材料を用いた電子デバイスを提供する。【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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。

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、より良好な特性を有する発光素子を求めて研究開発が進められている。

有機ＥＬ素子を語る際にしばしば問題となるものの一つに、光取出し効率の低さが挙げられる。特に、屈折率の違いから起こる反射による減衰は、素子の効率を下げる大きな要因となっており、この影響を低減させるために、ＥＬ層内部に低屈折率材料からなる層を形成する構成が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

この構成を備えた発光素子は、従来の構成を有する発光素子よりも発光効率の高い発光素子とすることが可能であるが、このような層を、その他、発光素子における重要な特性に悪影響を与えずにＥＬ層内部に形成するのは容易なことではない。

Ｊａｅｈｏ Ｌｅｅ、他１２名，「Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｇｒａｐｈｅｎｅ−ｂａｓｅｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ」，ｎａｔｕｒｅ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，平成２８年６月２日，ＤＯＩ：１０．１０３８／ｎｃｏｍｍｓ１１７９１

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。

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。

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。

本発明の一態様は、陽極と、陰極と、有機化合物を含む層とを有し、前記有機化合物を含む層は、前記陽極と、前記陰極の間に位置し、前記有機化合物を含む層は、第１の層と第２の層とを有し、前記第１の層は前記陽極と前記第２の層の間に位置し、前記第２の層は前記第１の層に接し、前記第１の層には、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれており、前記第２の層には、正孔輸送性を有する第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれており、前記第１の層が、前記第２の有機化合物および前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質とは異なる物質を有する電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、有機化合物を含む層とを有し、前記有機化合物を含む層は、前記陽極と、前記陰極の間に位置し、前記有機化合物を含む層は、第１の層と第２の層とを有し、前記第１の層は、前記陽極と前記第２の層の間に位置し、前記第２の層は前記第１の層に接し、前記第１の層には、正孔輸送性を有する第１の有機化合物、前記第１の有機化合物にアクセプタ性を示す物質および第３の物質が含まれており、前記第２の層には、正孔輸送性を有する第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれている電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において前記第３の物質がアルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物およびフッ化アルキルのいずれかである電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の物質が可視光領域に吸収を有する物質である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の有機化合物にアクセプタ性を示す物質と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が同じ物質である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が、モリブデン酸化物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において前記第１の有機化合物と前記第２の有機化合物が異なる物質である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位が、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも浅い電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の有機化合物と前記第２の有機化合物が同じ物質である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物を含む層は第３の層を有し、前記第３の層は前記陽極と前記第１の層に接して設けられ、前記第３の層には、正孔輸送性を有する第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれている電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の有機化合物と、前記第２の有機化合物が同じ物質であり、前記第３の物質にアクセプタ性を示す物質と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が同じ物質である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層が前記陽極に接する電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物を含む層は第４の層を有し、前記第４の層は、前記第２の層に接し、前記第４の層には、正孔輸送性を有する第４の有機化合物が含まれる電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層と前記第２の層の光学的特性が異なる電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層を構成する膜の屈折率と前記第２の層を構成する膜の屈折率の差が０．０５以上である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層を構成する膜の屈折率が、前記第２の層を構成する膜の屈折率よりも０．０５以上小さい電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層の厚さが前記第２の層の厚さよりも大きい電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物を含む層が発光層を有する発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、上に記載の発光素子と、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。

または、本発明の他の一態様は、上に記載の発光素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。

または、本発明の他の一態様は、上に記載の発光装置と、筐体と、を有する照明装置である。

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。

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。または、駆動電圧の低い発光素子を提供することができる。または、色純度が良好な発光素子を提供することができる。または、製造コストの小さい発光素子を提供することができる。

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。

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。

電子デバイスおよび発光素子の概略図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３の輝度−電流密度特性。 発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３の電流効率−輝度特性。 発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３の輝度−電圧特性。 発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３の電流−電圧特性。 発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３の外部量子効率−輝度特性。 発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３の発光スペクトル。 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の輝度−電流密度特性 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の電流効率−輝度特性 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の輝度−電圧特性 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の電流−電圧特性 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の色度−輝度特性 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１のｘ−ｙ色度座標図 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の外部量子効率−輝度特性 発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の発光スペクトル 発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の輝度−電流密度特性。 発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の電流効率−輝度特性。 発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の輝度−電圧特性。 発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の電流−電圧特性。 発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の外部量子効率−輝度特性。 発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の発光スペクトル。 発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の規格化輝度−時間変化特性。 発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の輝度−電流密度特性。 発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の電流効率−輝度特性。 発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の輝度−電圧特性。 発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の電流−電圧特性。 発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の外部量子効率−輝度特性。 発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の発光スペクトル。 発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の規格化輝度−時間変化特性。 発光素子８−１、発光素子８−２の輝度−電流密度特性。 発光素子８−１、発光素子８−２の電流効率−輝度特性。 発光素子８−１、発光素子８−２の輝度−電圧特性。 発光素子８−１、発光素子８−２の電流−電圧特性。 発光素子８−１、発光素子８−２の外部量子効率−輝度特性。 発光素子８−１、発光素子８−２の発光スペクトル。 蒸着方法の例示。

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。

（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の一態様の電子デバイスを表す図である。本発明の一態様の電子デバイスは、陽極１０、陰極１１およびそれらに挟まれた有機化合物を含む層１２を有している。

有機化合物を含む層１２は、第１の層１３と第２の層１４を有している。第１の層１３は陽極１０と第２の層１４との間に設けられ、第２の層１４は第１の層１３における陰極側の面に接している。

ここで、第１の層１３には、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と、当該第１の有機化合物にアクセプタ性を示す第１のアクセプタ性物質が含まれている。また、第２の層１４には、正孔輸送性を有する第２の有機化合物と、当該第２の有機化合物にアクセプタ性を示す第２のアクセプタ性物質が含まれている。

また、第１の層１３には、第２の層１４に含まれる物質とは異なる物質が少なくとも一種類含まれているものとする。これは、例えば、第１の層１３が、第１の有機化合物と第１のアクセプタ性物質の他に第３の物質を有することや、第１の層１３に含まれる第１の有機化合物と第２の層１４に含まれる第２の有機化合物とが異なる物質であることを示している。なお、これは、第１の層に上で述べた物質以外の物質を含むことを除外しない。

なお、上記「含まれる」とは、それを有することによって、第１の層１３と第２の層１４の性質を明らかに異ならせる程度に影響を及ぼす物質および量があるものに関して述べているものとする。

ここで、第１の層１３と第２の層１４には、共に正孔輸送性を有する有機化合物と、当該有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれていることから、これらの層は、正孔輸送性および正孔注入性を有する。

そのため、第１の層１３および第２の層１４は、いわゆる正孔注入層１１１の役割を担う位置に形成されることが好ましい。なお、第１の層１３および第２の層１４は、電荷発生層の一部として用いることもできる。

有機化合物を用いた電子デバイスの特性は、陽極および陰極間に挟まれた有機化合物を含む層に含まれる物質およびその組み合わせによって大きく変化する。通常、有機化合物を含む層を有する電子デバイスは、材料合成時や素子作製時に混入した不純物などの当該電子デバイスの駆動に関係の無い物質が混入したり、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位の合わない材料を用いたりすると、その特性を大きく悪化させることが多い。そのため、素子に用いる材料の純度や、素子を形成する材料同士のバランスおよび相性が重要であり、極力余計な物質が混入しないよう、そのバランスを崩さないように素子を作製することが常識であった。

しかし、本発明の一態様を用いることによって、発光素子内部に様々な機能を付与しつつ、または、安価な材料を用いつつ、発光素子の特性を良好に維持することが可能となる。または、第１の層に由来する不都合が発光素子の特性に影響を与えることを抑制することが可能となる。

以下、本発明の一態様について詳細に説明する。

上述したように本発明の一態様では、第１の層１３は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と、第１の有機化合物にアクセプタ性を示す第１のアクセプタ性物質を有する。また、第２の層１４は、正孔輸送性を有する第２の有機化合物と、第２の有機化合物にアクセプタ性を示す第２のアクセプタ性物質を有する。そして、第１の層１３には、第２の有機化合物および第２のアクセプタ性物質ではない物質が含まれるものである。

第１の層１３に第２の有機化合物および第２のアクセプタ性物質ではない物質が含まれる例として、第１の有機化合物と第２の有機化合物が異なる物質である例が挙げられる。第１の有機化合物と第２の有機化合物が異なることによって、第１の層１３と、第２の層１４の特性を異ならせることができる。例えば、第２の有機化合物を屈折率の小さい有機化合物とした場合、第１の層１３を屈折率の小さい層とすることができ、発光効率を向上させることが可能となる。発光層内に屈折率の小さい層を設けることによる発光効率の向上に関しては、非特許文献１を参照されたい。

しかし、屈折率の小さい有機化合物はＨＯＭＯ準位の浅い有機化合物であることが多い。そのため、第１の層１３に接して正孔輸送層を形成した発光素子では、正孔輸送層への正孔の注入が困難となる場合あり、駆動電圧の上昇を引き起こす恐れがある。特に、ホスト材料のＨＯＭＯ準位が深い青色発光素子などにおいては、その懸念が大きい。しかし、本発明の一態様のように、正孔輸送層１１２と第１の層１３との間に、第１の有機化合物よりもＨＯＭＯ準位の深い有機化合物を第２の有機化合物として用いた第２の層１４を形成することで駆動電圧の上昇を防ぐことができる。

また、正孔の注入が困難となると、キャリアバランスの崩れからキャリアが局在化し、発光素子の寿命が低下する恐れもあるが、それも第２の層１４を形成することによって防ぐことができる。

第１の層に、第２の有機化合物および第２のアクセプタ性物質ではない物質が含まれる別の例として、第１の有機化合物と第２の有機化合物が同じで、前記第１の層に、第２の有機化合物とも第２の有機化合物とも異なる第３の物質が含まれる例を挙げることができる。

第３の物質として、屈折率の小さい物質を用いる例では、上述した屈折率の小さい第１の有機化合物用いた発光素子と同様、発光効率を向上させることが可能となる。当該屈折率の小さい第３の物質としては、低い原子屈折を示すフッ素を有する化合物が挙げられる。具体的には、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物やフッ化アルキルなどを挙げることができる。

第１の有機化合物、第１のアクセプタ性物質および上記第３の物質を有する第１の層は、第１の有機化合物の種類や、第３の物質の種類や量によっては発光素子の特性を犠牲にすることなく低屈折率の層を発光層内部に作製する事が可能となるが、一部発光素子の駆動電圧が上昇するなどの不都合が発生する場合がある。しかし、本発明の一態様では、このような場合においても第２の層を形成することによって不都合の発生を防ぐことができるようになる。

この際、第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも深いことが正孔輸送層への正孔の注入が容易となるため好ましい。

また、第３の物質として、可視光に吸収を有する有機化合物を用いる例もある。第１の層１３に、所望の波長に吸収を有する物質を添加することによって、発光物質が発する光の一部を吸収して色純度を向上させる、取り込む光の余分な波長をカットするなどの効果を得ることができる。これによって、発光素子の外にカラーフィルタを設けずとも良くなれば、必要な部材が少なくなり、コストの削減に寄与する。また、ディスプレイにおいては高精細になればなるほどカラーフィルタのアライメントが困難になるが、本発明の一態様の発光素子を用いたディスプレイでは、そもそもカラーフィルタを設ける必要がなくなるため歩留まりが向上し、より製造コストの低減につながる。なお、本来であればデバイスの動作に必要ない異物を発光素子内に混入するため、混入する物質の種類や濃度によっては駆動電圧の上昇などの不都合が発生する場合もあるが、本発明の一態様では、第２の層１４を正孔輸送層１１２と第１の層１３との間に形成することによって、その悪影響を抑制することが可能となる。

また、第３の物質として、第１の有機化合物や第１のアクセプタ性物質の合成時や混入した不純物など、電子デバイスの特性に悪影響を及ぼす物質を想定する例もある。正孔輸送性の有機化合物と当該有機化合物にアクセプタ性を有する複合材料を用いた正孔注入層は、厚膜化しても駆動電圧の上昇が起こりにくい為に、デバイスの光路長を調整するための層として用いられる場合がある。

この時、正孔注入層は通常よりも厚く成膜される為、多くの材料を使う。それに合成の純度を問わない安価な材料を用いることができれば製造コストの削減につながる。第１の有機化合物と第１のアクセプタ性物質（特に、第１のアクセプタ性物質として酸化モリブデン）を用いた正孔注入層は、元々不純物の許容量が多い層ではあるが、材料の純度を問わない第１の層を用いて光路長を調整し、材料の純度の良好な第２の層１４を第１の層１３と正孔輸送層１１２との間に薄く形成することで安価に、より信頼性の良好な電子デバイスを製造することができるようになる。

このように、本発明の一態様は、低屈折率や着色、低コストなど、付加価値を有する第１の層１３による悪影響を、第２の層１４を形成することによって抑え込むことができることが大きな特徴である。

第１の層１３および第２の層１４に用いる第１の有機化合物および第２の有機化合物は、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することが好ましい。また、第２の物質は、π電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物であると電子供与性が高く、キャリアが発生しやすいため好ましい。まだ、第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも深い（小さい）ことが好ましい。

第１の有機化合物および／または第２の有機化合物として用いることのできる材料としては、具体的には、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等の芳香族アミン、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、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−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、コロネン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等の芳香族炭化水素が挙げられる。芳香族炭化水素はビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。また、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）、１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン（略称：ＴＡＰＣ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物、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、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、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を用いることができる。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。

また、第１のアクセプタ性物質および第２のアクセプタ性物質は、遷移金属酸化物又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、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する有機化合物等の中から、上記第１の有機化合物または第２の有機化合物に電子受容性を示す物質を選択すれば良い。

上記の遷移金属酸化物、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としては、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、レニウム酸化物、チタン酸化物、ルテニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物及び銀酸化物が高いアクセプタ性を示すため好ましい。

上記電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する有機化合物としては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：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、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（略量：ＨＡＴ−ＣＮ）、１，３，４，５，７，８−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６−ＴＣＮＮＱ）等を挙げることができる。特に、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。また、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する［３］ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα，α’，α’’ー１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス（４−シアノー２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンアセトニトリル）、α，α’，α’’ー１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス［２，６−ジクロロー３，５−ジフルオロー４−（トリフルオロメチル）ベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’ー１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス（２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル）などが挙げられる。

なお、第１のアクセプタ性物質および第２のアクセプタ性物質は、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が好ましい。特にモリブデン酸化物は、アクセプタ性が高く、また、大気中でも安定で、吸湿性が低く扱いやすいため、好適である。また、第１のアクセプタ性物質と第２のアクセプタ性物質は、同じ物質であると蒸着源を共用できるため製造が簡便になり、好ましい。

第１の有機化合物と、第２の有機化合物を異なる有機化合物とした場合、第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも深いことが好ましい。これにより、第２の層１４から第２の層１４の陰極側に接する層（例えば正孔輸送層）への正孔の注入が容易となる。

また、第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、第２の層１４の陰極側に接する層（例えば正孔輸送層）のＨＯＭＯ準位との差が０．２ｅＶ未満または第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位が、第２の層１４の陰極側に接する層（例えば正孔輸送層）のＨＯＭＯ準位よりも小さいことが好ましい。このような構成を有する本発明の一態様の電子デバイスは、第２の層１４から第２の層１４の陰極側に接する層（たとえば正孔輸送層）への正孔の注入が容易となる。

第１の層１３が第３の物質を有する場合、当該第３の物質としては、様々な物質を想定することができる。例えば、第３の物質が低屈折率の物質であれば、第１の層１３を低屈折率の層とし、発光効率や発電効率を向上させることができる。また、第３の物質が所望の波長に吸収を有する物質であればデバイスが発する光や吸収する光の波長を調整することができる。また、第３の物質が合成時や、素子作製時に混入する不純物で電子デバイスの特性に悪影響を及ぼすものであれば、第２の層１４を形成することによってその影響を大きく低減またはほぼ抑え込むことが可能となる。このように、本発明の一態様を用いることによって、第１の層１３に、従来の正孔注入層にはなかった機能を付加することが容易となり、結果、発光素子の特性を向上や、製造コストの削減など様々な効果を得ることができる。または、発光素子の第１の層１３由来の特性低下を抑え込むことができるため、第１の層１３に、安価な材料を用いることができ、製造コストを削減することが可能となる。

第３の物質として用いることが可能な低屈折率の物質としては、低い原子屈折を示すフッ素や飽和炭化水素を含む有機化合物等が挙げられる。特に、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物およびフッ化アルキルは、量や種類を選べば第１の層の特性をさほど下げることなく第１の層を低屈折率の層とすることができるため好ましい。具体的には、アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化リチウムが好ましい。アルカリ土類金属のフッ化物としては、フッ化カルシウムまたはフッ化マグネシウムが好ましい。フッ化アルキルとしては、パーフルオロテトラコサン、ポリテトラフルオロエチレンなどが好ましい。なお、アルカリ土類金属のフッ化物の方が、発光素子の寿命が良好となるため好ましく、フッ化アルキルは昇華温度が低く生産性の観点で好ましい構成である。なお、第３の物質として用いることが可能な低屈折率の物質は、これらに限られることはない。

第３の物質として用いることが可能な可視光に吸収を有する物質の例として、ＣｕＰｃ、ＤＢＰ、Ｒｕｂｒｅｎｅ等が挙げられる。特に、ＣｕＰＣにおけるＱ帯は５７０ｎｍから７４０ｎｍに吸収を有し、緑色の発光の長波長側の発光を吸収することで、緑色発光の色純度向上に貢献する。

図１（Ｂ）は、本発明の一態様である発光素子を表す図である。本発明の一態様の発光素子は、陽極１０１、陰極１０２、およびＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層１０３は、正孔注入層１１１、発光層１１３を有する。正孔注入層１１１は第１の層１３と第２の層１４とを有する。ＥＬ層１０３は他に、正孔輸送層１１２や電子輸送層１１４および電子注入層１１５等を有していても良い。図１（Ｂ）では陽極１０１側から順に第１の層１３と第２の層１４からなる正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４および電子注入層１１５を有する発光素子の構成について例示しているが、本発明の一態様の発光素子は、これら以外の機能層を有する構造であっても、第１の層１３および第２の層１４からなる正孔注入層１１１と発光層１１３以外の、いずれかまたは複数の層を有さない構造であっても良い。

陽極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における陽極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。

本発明の一態様の発光素子において第１の層１３および第２の層１４は先に図１（Ａ）で説明した第１の層１３および第２の層１４と同様の構成を有する。

正孔輸送層１１２は、正孔輸送性を有する材料を含んで形成され、その材料としては、上述の第１の有機化合物および第２の有機化合物として用いることができる物質として挙げた材料と同様の物を用いることができる。なお、正孔注入層１１１にアクセプタ性物質として金属酸化物が含まれている場合、正孔注入層１１１と発光層１１３が接すると消光してしまう恐れがあるため、正孔輸送層１１２は形成することが好ましい。

発光層１１３は発光材料を含み、ホスト材料を含んでいても良い。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。

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。

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。

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。

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，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）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。

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，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）_３］）、ビス（２−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（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，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）_３］）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（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。

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，Ｃ^２’）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，Ｃ^２’）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。

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。

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（ＳｎＦ_２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（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（ＳｎＦ_２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（ＰｔＣｌ_２ＯＥＰ）等も挙げられる。

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、Ｓ_１準位とＴ_１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。

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。

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。

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：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（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。

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。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。なお、アントラセン骨格を有する物質はＨＯＭＯ準位が比較的深い位置にあり、アントラセン骨格を有する物質をホスト材料として用いた発光素子は正孔注入層の正孔注入性に影響を受けやすいため、本発明の一態様の適用が好適である。

また、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。

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。

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。

電子輸送層１１４と陰極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（ＣａＦ_２）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。

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（Ｃ））。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、陰極である陰極１０２に正孔が注入され、発光素子が動作する。

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。

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。

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。

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。

陰極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、陰極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陰極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。

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。

なお、本実施の形態で示す発光素子のＥＬ層（１０３）を構成する各機能層（正孔注入層（１１１）、正孔輸送層（１１２）、発光層（１１３ａ）、電子輸送層（１１４）、電子注入層（１１５）などや電荷発生層１１６の形成において、１つの機能層に複数の材料を用いて形成する場合には、これらの材料を予め混合させたものを同時に用いて各機能層を形成しても良い。例えば、発光層（１１３）を蒸着法により形成する場合であって、３種類の異なる材料を用いる場合には、図４８（Ａ）に示すように３種類の材料（化合物１、化合物２、化合物３）をそれぞれ異なる蒸着源（４００２ａ、４００２ｂ、４００２ｃ）に備えて蒸着することにより基板４０００に層４００１を形成しても良いが、図４８（Ｂ）に示すように２種類の材料（化合物１、化合物２）を混合して蒸着源４００２ａ’に備え、１種類の材料（化合物３）を蒸着源４００２ｂ’に備え、蒸着に用いる材料の種類数よりも少ない蒸着源の数で蒸着しても良い。

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。

なお、陽極１０１と陰極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、陽極１０１および陰極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。

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。

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（Ｄ）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（Ｂ）で示したＥＬ層１０３とほぼ同様な構成を有する。つまり、図１（Ｄ）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（Ｂ）又は図１（Ｃ）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。

図１（Ｄ）において、陽極５０１と陰極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。陽極５０１と陰極５０２はそれぞれ図１（Ｂ）における陽極１０１と陰極１０２に相当し、図１（Ｂ）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。

電荷発生層５１３は、陽極５０１と陰極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（Ｄ）において、陽極の電位の方が陰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。

電荷発生層５１３は、図１（Ｃ）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。

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。

図１（Ｄ）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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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）樹脂、ポリエステル樹脂またはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いて作製すればよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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陽極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。

なお、陽極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。

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樹脂を用いた場合、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。

陽極６１３上には、ＥＬ層６１６、および陰極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陽極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。

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。

さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する陰極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で生じた光が陰極６１７を透過させる場合には、陰極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。

なお、陽極６１３、ＥＬ層６１６、陰極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。

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。

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）樹脂、ポリエステル樹脂またはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。

図２には示されていないが、陰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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、発光素子の陽極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光素子の陰極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。

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。

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。

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。

発光素子の陽極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、陽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。

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。

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、陽極を反射電極、陰極を半透過・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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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、陽極４０１が形成されている。陽極４０１は実施の形態１における陽極１０１に相当する。陽極４０１側から発光を取り出す場合、陽極４０１は透光性を有する材料により形成する。

陰極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。

陽極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。

ＥＬ層４０３を覆って陰極４０４を形成する。陰極４０４は実施の形態１における陰極１０２に相当する。発光を陽極４０１側から取り出す場合、陰極４０４は反射率の高い材料によって形成される。陰極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。

以上、陽極４０１、ＥＬ層４０３、及び陰極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。

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。

また、パッド４１２と陽極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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図７（Ｃ）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。

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または番号ボタンを表示させることが好ましい。

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。

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。

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。

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。

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。

図８（Ａ）は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。

掃除ロボット５１００は、上面に配置されたディスプレイ５１０１、側面に配置された複数のカメラ５１０２、ブラシ５１０３、操作ボタン５１０４を有する。また図示されていないが、掃除ロボット５１００の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット５１００は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット５１００は、無線による通信手段を備えている。

掃除ロボット５１００は自走し、ゴミ５１２０を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。

また、掃除ロボット５１００はカメラ５１０２が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ５１０３に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ５１０３の回転を止めることができる。

ディスプレイ５１０１には、バッテリーの残量や、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット５１００が走行した経路をディスプレイ５１０１に表示させてもよい。また、ディスプレイ５１０１をタッチパネルとし、操作ボタン５１０４をディスプレイ５１０１に設けてもよい。

掃除ロボット５１００は、スマートフォンなどの携帯電子機器５１４０と通信することができる。カメラ５１０２が撮影した画像は、携帯電子機器５１４０に表示させることができる。そのため、掃除ロボット５１００の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ５１０１の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器で確認することもできる。

本発明の一態様の発光装置はディスプレイ５１０１に用いることができる。

図８（Ｂ）に示すロボット２１００は、演算装置２１１０、照度センサ２１０１、マイクロフォン２１０２、上部カメラ２１０３、スピーカ２１０４、ディスプレイ２１０５、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７、移動機構２１０８を備える。

マイクロフォン２１０２は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ２１０４は、音声を発する機能を有する。ロボット２１００は、マイクロフォン２１０２およびスピーカ２１０４を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。

ディスプレイ２１０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット２１００は、使用者の望みの情報をディスプレイ２１０５に表示することが可能である。ディスプレイ２１０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ２１０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット２１００の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。

上部カメラ２１０３および下部カメラ２１０６は、ロボット２１００の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ２１０７は、移動機構２１０８を用いてロボット２１００が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット２１００は、上部カメラ２１０３、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。

本発明の一態様の発光装置はディスプレイ２１０５に用いることができる。図８（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（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５００８、第２の表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。

本発明の一態様の発光装置は表示部５００１および第２の表示部５００２に用いることができる。

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。

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。

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５２００乃至表示領域５２０３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。

表示領域５２００と表示領域５２０１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、陽極と陰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。

表示領域５２０２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５２０２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５２０３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。

表示領域５２０３はまた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５２００乃至表示領域５２０２にも設けることができる。また、表示領域５２００乃至表示領域５２０３は照明装置として用いることも可能である。

また、図１２（Ａ）、（Ｂ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０は筐体５１５１、表示領域５１５２および屈曲部５１５３を有している。図１２（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末５１５０を示す。図１２（Ｂ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末を示す。携帯情報端末５１５０は、大きな表示領域５１５２を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。

表示領域５１５２は屈曲部５１５３により半分に折りたたむことができる。屈曲部５１５３は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸び。屈曲部５１５３は２ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上の曲率半径を有して折りたたまれる。

なお、表示領域５１５２は、タッチセンサ（入力装置）を統制したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域５１５２に用いることができる。

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。

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。

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である発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２について説明する。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（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、陽極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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。

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。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極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、陽極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）と、上記構造式（ｉｖ）で表される４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニレン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを、重量比で３：１：０．５（＝ＣａＦ_２：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して第１の層を形成した後、上記構造式（ｉ）で表される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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５ｎｍ共蒸着して第２の層を形成して正孔注入層１１１を形成した。

次に、正孔注入層１１１条に、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）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

続いて、上記構造式（ｉｉｉ）で表される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）と、ＰＣＢＢｉＦと、上記構造式（ｉｖ）で表される（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）とを重量比０．７：０．３：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを２５ｎｍ蒸着した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して、電子輸送層１１４を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着することで電子輸送層を形成し、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陰極１０２を形成した、本実施例の発光素子１を作製した。

（比較発光素子１−１の作製方法）
比較発光素子１−１は、発光素子１における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子１と同様に作製した。

（比較発光素子１−２の作製方法）
比較発光素子１−２は、発光素子１における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５５ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子１と同様に作製した。

（比較発光素子１−３の作製方法）
比較発光素子１−３は、発光素子１における正孔注入層１１１を、ＣａＦとｍ−ＭＴＤＡＴＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で３：１：０．５（＝ＣａＦ：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は発光素子１と同様に作製した。

発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３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。

発光素子１、比較発光素子１−１乃至比較発光素子１−３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／ｍ^２付近における主要な特性を表２に示す。

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外部量子効率３７％と、非常に良好な発光効率を示す素子であることがわかった。一方比較発光素子１−１および比較発光素子１−２は、駆動電圧は発光素子１と同様であるものの、外部量子効率は３２％前後であり、これは、発光素子としては、非常に高効率ではあるものの本発明の発光素子である発光素子１には大きく及ばない。

発光素子１は、正孔輸送層における第１の層に正孔輸送性の有機化合物としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、さらにフッ化カルシウムも含んでいる。ｍ−ＭＴＤＡＴＡは比較的屈折率の低い有機化合物であり、またフッ化カルシウムを含むことで、この第１の層の５３２ｎｍ付近の屈折率は１．５９程度と非常に低い。そのため、発光素子１では、発光素子内で共振構造を形成することが可能となり発光効率が向上したと考えられる。

しかし、同じく正孔注入層に正孔輸送性の有機化合物としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを用い、さらにフッ化カルシウムも含んでいる比較発光素子１−３は、駆動電圧も高く、また、外部量子効率も低くなってしまっている。これは、ｍ−ＭＴＤＡＴＡのＨＯＭＯ準位が浅く、正孔輸送層１１２へのホール注入性が低下したことによる駆動電圧の上昇と、キャリアバランスの崩れが原因である。発光素子１では、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとフッ化カルシウムおよび酸化モリブデンを含む第１の層と、正孔輸送層１１２との間に、第２の層としてＨＯＭＯ準位の深いＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの複合材料を薄く形成することで、この悪影響を抑え、上述のような非常に高効率な発光素子を実現することを可能とした。

なお、第２の層に用いられる正孔輸送性の有機化合物としては、第１の層に用いられる正孔輸送性の有機化合物以下のＨＯＭＯ準位を有する有機化合物であることが好ましい。また、当該ＨＯＭＯ準位は、第１の層に用いられる正孔輸送性の有機化合物のＨＯＭＯ準位より小さい（深い）ことがさらに好ましい。

本実施例では、実施の形態で説明した本発明の一態様の発光素子である発光素子２乃至発光素子４と、比較発光素子５および比較発光素子２−１乃至比較発光素子５−１について説明する。発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５および比較発光素子２−１乃至比較発光素子５−１で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（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、陽極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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。

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。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極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、陽極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）と、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で１．５：０．５：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＣｕＰｃ：酸化モリブデン）となるよう５０ｎｍ共蒸着して第１の層を形成した後、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＩＶ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように１０ｎｍ共蒸着して第２の層を形成し、正孔注入層１１１を形成した。

次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）を２０ｎｍとなるように蒸着し、正孔輸送層１１２を形成した。

続いて、上記構造式（ｉｘ）で表される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）と、ＰＣＣＰと、上記構造式（ｘ）で表されるトリス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_３）］）とを重量比で０．５：０．５：０．０７５（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_３］）となるように２０ｎｍ成膜した後、重量比０．２：０．８：０．７５（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_３］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを膜厚２５ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。

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膜厚２００ｎｍとなるように蒸着することで陰極１０２を形成して本実施例の発光素子２を作製した。

（比較発光素子２−１の作製方法）
比較発光素子２−１は発光素子２の正孔注入層１１１における第２の層を設けず、正孔注入層１１１を第１の層のみで構成した他は発光素子２と同様に作製した。

（発光素子３の作製方法）
発光素子３は、発光素子２における正孔注入層１１１の第１の層をＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＣｕＰｃと、酸化モリブデン（ＩＶ）とを重量比で１：１：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＣｕＰｃ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子２と同様に作製した。

（比較発光素子３−１の作製方法）
比較発光素子３−１は、発光素子３の正孔注入層１１１における第２の層を設けず、正孔注入層１１１を第１の層のみで構成した他は発光素子３と同様に作製した。

（発光素子４の作製方法）
発光素子４は発光素子２における正孔注入層１１１の第１の層を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＣｕＰｃと、酸化モリブデン（ＩＶ）とを重量比で０．５：１．５：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＣｕＰｃ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子２と同様に作製した。

（比較発光素子４−１の作製方法）
比較発光素子４−１は、発光素子４の正孔注入層１１１における第２の層を設けず、正孔注入層１１１を第１の層のみで構成した他は発光素子４と同様に作製した。

（比較発光素子５の作製方法）
比較発光素子５は発光素子２における正孔注入層１１１の第１の層を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＩＶ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子２と同様に作製した。

（比較発光素子５−１の作製方法）
比較発光素子５−１は発光素子５の正孔注入層１１１における第２の層を設けず、正孔注入層１１１を第１の層のみで構成した他は比較発光素子５と同様に作製した。

発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５および比較発光素子２−１乃至比較発光素子５−１の素子構造を以下の表にまとめる。

表のように、発光素子２乃至発光素子４は、ＣｕＰｃが含まれる複合材料からなる第１の層と正孔輸送層１１２との間に、ＣｕＰｃを含まない複合材料である第２の層を形成した実施例の素子。比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１はＣｕＰｃを含まない複合材料からなる第２の層を設けない発光素子となっている。また、比較発光素子５は発光素子２乃至発光素子４の第１の層からＣｕＰｃを除いた素子、比較発光素子５−１は比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１からＣｕＰｃを除いた素子である。

なお、ＣｕＰｃは可視光領域に吸収を有しており、第１の層に混合することによって発光層からの光を吸収し、発光素子から発する光のスペクトル形状を変化させることができる。これにより、当該第１の層がカラーフィルタのような役割を担うことが可能となり、発光素子の外部にカラーフィルタを設ける必要が無くなることで、発光装置の部材を減らすことや、アライメントを行う煩雑さを低減することができ、製造コストを低減させることができる。なお、発光層内部にこのような層を設け、さらにキャビティ構造を形成することで、光が反射するたびに当該層を通過することになり、より効果的にスペクトルを狭線化させることが可能となる。

発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１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。

発光素子２乃至発光素子４、比較発光素子５、および比較発光素子２−１乃至比較発光素子４−１の輝度−電流密度特性を図２０に、電流効率−輝度特性を図２１に、輝度−電圧特性を図２２に、電流−電圧特性を図２３に、色度−輝度特性を図２４に、ｘ−ｙ色度座標図を図２５に、外部量子効率−輝度特性を図２６に、発光スペクトルを図２７に示す。なお、これらの図面には各々（Ａ）と（Ｂ）のグラフがあり、（Ａ）のグラフは比較発光素子２−１乃至比較発光素子５−１の、（Ｂ）のグラフは発光素子２乃至４および比較発光素子５の結果を示している。すなわち、（Ａ）のグラフは第２の層が設けられていない構成の、（Ｂ）のグラフは第２の層が設けられた構成の発光素子の結果を各々示している。

なお、発光素子２乃至発光素子４は各々第１の層におけるＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ、ＣｕＰｃおよび酸化モリブデンの混合比が異なる素子であり、発光素子２が最もＣｕＰｃの濃度が小さく、発光素子４が最も大きい。また、比較発光素子５はＣｕＰｃが含まれていない素子である。また、比較発光素子２−１および比較発光素子５−１も同様であり、発光素子２と比較発光素子２−１は第１の層の混合比が等しい素子であり、発光素子３と比較発光素子３−１、発光素子４と比較発光素子４−１、比較発光素子５と比較発光素子５−１も各々の第１の層における混合比は等しい。

まず、図２６（Ｂ）から、第１の層中のＣｕＰｃの濃度が増加すると、外部量子効率が低下する傾向があることがわかる。しかしこれは、ＣｕＰｃの吸収が発光層から発する光のスペクトルと重なる部分に吸収を有しているためであり、ＣｕＰｃの濃度増加に伴い吸収される光が増加した事に起因する。すなわち、この効率の変化は合理的な結果である。このように、第１の層に適当な波長に吸収する材料を混在させることにより、カラーフィルタのような機能を持たせることが可能となる。

その効果は、図２５（Ｂ）、図２７（Ｂ）からも見て取れる。図２７（Ｂ）からは、ＣｕＰｃの濃度が増加するにつれて発光スペクトルの長波長部分が削られ、ピークの半値幅が小さくなってゆくことがわかる。また、図２５（Ｂ）からは、ＣｕＰｃの濃度が大きくなるにつれて色純度が増すことがわかった。

また、上記図２５（Ｂ）乃至図２７（Ｂ）の結果は、第１の層を第２の層の両方を有する素子の結果であったが、第２の層を設けていない発光素子に関するグラフである、図２５（Ａ）、図２６（Ａ）および図２７（Ａ）も、同様の傾向を示していることがわかる。

しかし、図２１（Ａ）（Ｂ）および、図２２（Ａ）（Ｂ）を見ると、第２の層を設けていない発光素子群の結果である各図（Ａ）は、ＣｕＰｃの濃度が大きくなる程、駆動電圧の低下が起きているが、第２の層を設けた発光素子群の結果である各図（Ｂ）はその駆動電圧に差が無く、どの発光素子も良好な駆動電圧を示しており、第２の層の有無により特性に違いが表れている。

これらの結果は、２つの事実を示唆している。すなわち、ＣｕＰｃを含む第１の層と、正孔輸送層が接する構成では第１の層から正孔輸送層への正孔の注入性が低下する場合があること、そして、それはＣｕＰｃを含まない第２の層を第１の層と正孔輸送層との間に設けることで解決することである。

なお、その際、第２の層に用いられる正孔輸送性の有機化合物としては、第１の層に用いられる正孔輸送性の有機化合物以下のＨＯＭＯ準位を有する有機化合物であることが好ましい。また、当該ＨＯＭＯ準位は、第１の層に用いられる正孔輸送性の有機化合物のＨＯＭＯ準位より小さい（深い）ことがさらに好ましい。これにより、正孔注入層から正孔輸送層への正孔の注入がよりスムーズとなり、駆動電圧の小さい発光素子を提供することが容易となる。

本実施例では、実施の形態で説明した本発明の一態様の発光素子である発光素子６と、参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３について説明する。発光素子６、参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（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、陽極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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。

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。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極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、陽極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、上記構造式（ｘｉｖ）で表される４，４，８，８，−１２，１２−ヘキサ−ｐ−トリル−４Ｈ−８Ｈ−１２Ｈ−１２Ｃ−アザ−ジベンゾ［ｃｄ，ｍｎ］ピレン（略称：ＦＡＴＰＡ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＦＡＴＰＡ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して第１の層を形成し、続いて上記構造式（ｘｉ）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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン）となるように１０ｎｍ共蒸着して第２の層を形成して、正孔注入層１１１を形成した。

次に、正孔注入層１１１上に、ＰＣＰＰｎを膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

続いて、上記構造式（ｘｉｉ）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（ｘｉｉｉ）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、重量比で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。

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（ｖ）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。

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膜厚２００ｎｍとなるように蒸着することで陰極１０２を形成して本実施例の発光素子６を作製した。

（参考発光素子６−１の作製方法）
参考発光素子６−１は、発光素子６における正孔注入層１１１を、ＰＣＰＰｎと酸化モリブデン（ＶＩ）を重量比２：０．５（＝ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は発光素子６と同様に作製した。

（参考発光素子６−２の作製方法）
比較発光素子６−２は、発光素子６における第１の層をＰＣＰＰｎと酸化モリブデン（ＶＩ）を重量比２：０．５（＝ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は発光素子６と同様に作製した。

（参考発光素子６−３の作製方法）
参考発光素子６−３は発光素子６における第２の層を形成しない構造とした他は発光素子６と同様に形成した。

発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３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。

発光素子６および参考発光素子６−１乃至参考発光素子６−３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、規格化輝度−時間変化特性を図３４に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ^２付近における主要な特性を表３−２に示す。

参考発光素子６−３および発光素子６は、第１の層としてＦＡＴＰＡと酸化モリブデンの共蒸着膜を用いている。ＦＡＴＰＡの５３２ｎｍ付近における屈折率は１．６８であり、正孔輸送性を有する有機化合物としては低い値をしている。なお、発光素子６−１および参考発光素子６−２の第１の層、および第２の層に用いられているＰＣＰＰｎの５３２ｎｍ付近における屈折率は１．８３である。

発光素子内に、屈折率の低い層を形成することによって、発光効率が向上することが報告されている（例えば非特許文献１）。屈折率の低い有機化合物であるＦＡＴＰＡを用いることで、そのような屈折率の低い層を発光層内に形成することができる。ここで、参考発光素子６−１と参考発光素子６−３を比較すると、これらの素子構造の違いは、第１の層における有機化合物の違いだけであるが、第１の層にＦＡＴＰＡを用いた参考発光素子６−３の発光効率の方が高くなっているのがわかる。同様に参考発光素子６−２と発光素子６を比較すると、発光素子６の効率が高い。なお、参考発光素子６−１と参考発光素子６−２とを比較すると参考発光素子６−１の方の発光効率が高いのは、第２の層の有無による光路長の違いによるものであり、参考発光素子６−３と発光素子６の発光効率の違いも同様である。

ここで、屈室率の小さい有機化合物は、キャリアの輸送性が低い、キャリアの注入性が小さい（ＨＯＭＯ準位が浅い）傾向がある。第１の層に屈折率の小さい有機化合物であるＦＡＴＰＡを用い、第２の層を形成しない発光素子である参考発光素子６−３においても、図３０より、駆動電圧の上昇がわずかながら見られている。また、図３４からわかるように、参考発光素子６−３は大きく寿命を落としていることがわかる。

しかし一方で、同じくＦＡＴＰＡを第１の層に用いた素子である発光素子６は、参考発光素子６−１および参考発光素子６−２と同様の良好な駆動電圧および寿命を呈しており、第２の層を形成することによって、ＦＡＴＰＡを用いたことによる駆動電圧の上昇や寿命の低下を抑制することが可能であることがわかる。

この際、第２の層に用いられる正孔輸送性を有する有機化合物は、第１の層に用いた正孔輸送性を有する有機化合物よりもＨＯＭＯ準位の深い材料を用いることが好ましい。

本実施例では、実施の形態で説明した本発明の一態様の発光素子である発光素子７と、参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３について説明する。発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（発光素子７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、陽極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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。

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。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極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、陽極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、上記構造式（ｘｖｉ）で表される１，１−ビス−［４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル］−シクロヘキサン（略称：ＴＡＰＣ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＴＡＰＣ：酸化モリブデン）となるように３５ｎｍ共蒸着して第１の層を形成し、続いて上記構造式（ｉ）で表される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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように１０ｎｍ共蒸着して第２の層を形成して、正孔注入層１１１を形成した。

次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）を膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

続いて、上記構造式（ｉｘ）で表される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）と、ＰＣＣＰと、上記構造式（ｘｖ）で表されるトリス［２−｛１−（４−シアノ−２，６−ジイソブチルフェニル）−１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２イル−κＮ３｝フェニル−κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）_３］）とを、重量比０．５：０．５：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）_３］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｐｂｉ−ｄｉＢｕＣＮｐ）_３］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを２０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。

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膜厚２００ｎｍとなるように蒸着することで陰極１０２を形成して本実施例の発光素子７を作製した。

（参考発光素子７−１の作製方法）
参考発光素子７−１は、発光素子７における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を重量比２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように３５ｎｍ共蒸着して形成した他は発光素子７と同様に作製した。

（参考発光素子７−２の作製方法）
比較発光素子７−２は、発光素子７における第１の層をＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を重量比２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように３ｎｍ共蒸着して形成した他は発光素子７と同様に作製した。

（参考発光素子７−３の作製方法）
参考発光素子７−３は発光素子７における第２の層を形成しない構造とした他は発光素子７と同様に形成した。

発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３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。

発光素子７および参考発光素子７−１乃至参考発光素子７−３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、規格化輝度−時間変化特性を図４１に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ^２付近における主要な特性を表４−２に示す。

参考発光素子７−３および発光素子７は、第１の層としてＴＡＰＣと酸化モリブデンの共蒸着膜を用いている。ＴＡＰＣの５３２ｎｍ付近の屈折率は１．６７であり、正孔輸送性を有する有機化合物としては低い値をしている。なお、発光素子７−１および参考発光素子７−２の第１の層、および第２の層に用いられているＤＢＴ３Ｐ−ＩＩの５３２ｎｍ付近の屈折率は１．８３である。

発光素子内に、屈折率の低い層を形成することによって、発光効率が向上することが報告されている（例えば非特許文献１参照）。屈折率の低い有機化合物であるＴＡＰＣを用いることで、そのような屈折率の低い層を発光層内に形成することができる。ここで、参考発光素子７−１と参考発光素子７−３を比較すると、これらの素子構造の違いは、第１の層における有機化合物の違いだけであるが、第１の層にＴＡＰＣを用いた参考発光素子７−３の発光効率の方が高くなっているのがわかる。同様に参考発光素子７−２と発光素子７を比較すると、発光素子７の効率が高い。なお、参考発光素子７−１と参考発光素子７−２とを比較すると参考発光素子７−１の方の発光効率が高いのは、第２の層の有無による光路長の違いによるものであり、参考発光素子７−３と発光素子７の発光効率の違いも同様の理由による。

ここで、屈折率の小さい有機化合物は、キャリアの輸送性が低く、キャリアの注入性が小さい（ＨＯＭＯ準位が浅い）傾向がある。第１の層に屈折率の小さい有機化合物であるＴＡＰＣを用い、第２の層を形成しない発光素子である参考発光素子７−３においても、図３７より、駆動電圧の上昇が見られている。また、図４１から、参考発光素子７−３は寿命も低下していることがわかる。

しかし一方で、同じくＴＡＰＣを第１の層に用いた素子である発光素子７は、参考発光素子７−１および参考発光素子７−２と同様の低い駆動電圧と良好な寿命を呈しており、第２の層を形成することによって、ＴＡＰＣを用いたことによる寿命の低下および駆動電圧の上昇をほぼ抑制することが可能であることがわかった。

この際、第２の層に用いられる正孔輸送性を有する有機化合物は、第１の層に用いた正孔輸送性を有する有機化合物よりもＨＯＭＯ準位の深い材料を用いることが好ましい。

本実施例では、本実施例では、実施の形態で説明した本発明の一態様の発光素子である発光素子８−１と発光素子８−２について説明する。発光素子８−１および発光素子８−２で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（発光素子８−１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、陽極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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。

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。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極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、陽極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：酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５ｎｍ共蒸着して第３の層を形成した後、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）と、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と、酸化モリブデンとを、重量比で３：１：０．５（＝ＣａＦ_２：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して第１の層を形成し、さらに、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンとを、重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５ｎｍ共蒸着し、第２の層を形成した正孔注入層１１１を形成した。

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）を膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

続いて、上記構造式（ｉｉｉ）で表される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）と、ＰＣＢＢｉＦと、上記構造式（ｉｖ）で表される（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）とを重量比０．７：０．３：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを２５ｎｍ蒸着した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して、電子輸送層１１４を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着することで電子輸送層を形成し、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陰極１０２を形成した、本実施例の発光素子８−１を作製した。

（発光素子８−２の作製方法）
発光素子８−２は、発光素子８−１における第３の層を形成しなかった他は、発光素子１と同様に作製した。

発光素子８−１、発光素子８−２の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子８−１、発光素子８−２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、測定は室温で行った。

発光素子８−１、発光素子８−２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／ｍ^２付近における主要な特性を表９に示す。

第３の層を形成した発光素子８−１および形成しない発光素子８−２共に良好な特性を有する発光素子であるが、図や表より、発光素子８−１は第３の層の存在によって、駆動電圧が若干ではあるが減少することがわかった。

１０ 陽極
１１ 陰極
１２ 有機化合物を含む層
１３ 第１の層
１４ 第２の層
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
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 陽極
４０３ ＥＬ層
４０４ 陰極
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 陽極
５０２ 陰極
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 陽極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 陰極
６１８ 発光素子
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 陽極
１０２４Ｒ 陽極
１０２４Ｇ 陽極
１０２４Ｂ 陽極
１０２５ 隔壁
１０２８ ＥＬ層
１０２９ 陰極
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
２１００ ロボット
２１１０ 演算装置
２１０１ 照度センサ
２１０２ マイクロフォン
２１０３ 上部カメラ
２１０４ スピーカ
２１０５ ディスプレイ
２１０６ 下部カメラ
２１０７ 障害物センサ
２１０８ 移動機構
３００１ 照明装置
４０００ 基板
４００１ 層
４００２ａ 基板
４００２ａ’ 蒸着源
４００２ｂ 蒸着源
４００２ｂ’ 蒸着源
４００２ｃ 蒸着源
５０００ 筐体
５００１ 表示部
５００２ 第２の表示部
５００３ スピーカ
５００４ ＬＥＤランプ
５００５ 操作キー
５００６ 接続端子
５００７ センサ
５００８ マイクロフォン
５０１２ 支持部
５０１３ イヤホン
５１００ 掃除ロボット
５１０１ ディスプレイ
５１０２ カメラ
５１０３ ブラシ
５１０４ 操作ボタン
５１５０ 携帯情報端末
５１５１ 筐体
５１５２ 表示領域
５１５３ 屈曲部
５１２０ ゴミ
５２００ 表示領域
５２０１ 表示領域
５２０２ 表示領域
５２０３ 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
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
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

Claims (21)

1. 陽極と、
   陰極と、
   有機化合物を含む層とを有し、
   前記有機化合物を含む層は、前記陽極と、前記陰極の間に位置し、
   前記有機化合物を含む層は、第１の層と第２の層とを有し、
   前記第１の層は前記陽極と前記第２の層の間に位置し、
   前記第２の層は前記第１の層に接し、
   前記第１の層には、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と、前記第１の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれており、
   前記第２の層には、正孔輸送性を有する第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれており、
   前記第１の層が、前記第２の有機化合物および前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質とは異なる物質を有する電子デバイス。
2. 陽極と、
   陰極と、
   有機化合物を含む層とを有し、
   前記有機化合物を含む層は、前記陽極と、前記陰極の間に位置し、
   前記有機化合物を含む層は、第１の層と第２の層とを有し、
   前記第１の層は、前記陽極と前記第２の層の間に位置し、
   前記第２の層は前記第１の層に接し、
   前記第１の層には、正孔輸送性を有する第１の有機化合物、前記第１の有機化合物にアクセプタ性を示す物質および第３の物質が含まれており、
   前記第２の層には、正孔輸送性を有する第２の有機化合物と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれている電子デバイス。
3. 請求項２において、
   前記第３の物質がアルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物およびフッ化アルキルのいずれかである電子デバイス。
4. 請求項２において、
   前記第３の物質が可視光領域に吸収を有する物質である電子デバイス。
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１の有機化合物にアクセプタ性を示す物質と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が同じ物質である電子デバイス。
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２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が、モリブデン酸化物である電子デバイス。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記第１の有機化合物と前記第２の有機化合物が異なる物質である電子デバイス。
8. 請求項７において、
   前記第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位が、前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも浅い電子デバイス。
9. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
   前記第１の有機化合物と前記第２の有機化合物が同じ物質である電子デバイス。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記有機化合物を含む層は第３の層を有し、
    前記第３の層は前記陽極と前記第１の層に接して設けられ、
    前記第３の層には、正孔輸送性を有する第３の有機化合物と、前記第３の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が含まれている電子デバイス。
11. 請求項１０において、
    前記第３の有機化合物と、前記第２の有機化合物が同じ物質であり、
    前記第３の物質にアクセプタ性を示す物質と、前記第２の有機化合物にアクセプタ性を示す物質が同じ物質である電子デバイス。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、前記第１の層が前記陽極に接する電子デバイス。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
    前記有機化合物を含む層は第４の層を有し、
    前記第４の層は、前記第２の層に接し、
    前記第４の層には、正孔輸送性を有する第４の有機化合物が含まれる電子デバイス。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
    前記第１の層と前記第２の層の光学的特性が異なる電子デバイス。
15. 請求項１４において、
    前記第１の層を構成する膜の屈折率と前記第２の層を構成する膜の屈折率の差が０．０５以上である電子デバイス。
16. 請求項１５において、
    前記第１の層を構成する膜の屈折率が、前記第２の層を構成する膜の屈折率よりも０．０５以上小さい電子デバイス。
17. 請求項１乃至請求項１６のいずれか一項において、前記第１の層の厚さが前記第２の層の厚さよりも大きい電子デバイス。
18. 請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、
    前記有機化合物を含む層が発光層を有する発光素子。
19. 請求項１８に記載の発光素子と、
    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。
20. 請求項１９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。
21. 請求項２０に記載の発光装置と、
    筐体と、
    を有する照明装置。