JP2024007356A - 発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置 - Google Patents

発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置 Download PDF

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俊毅 佐々木
Toshiki Sasaki
裕允 木戸
Hiromitsu Kido
恒徳 鈴木
Tsunenori Suzuki
信晴 大澤
Nobuharu Osawa
英子 吉住
Eiko Yoshizumi
哲史 瀬尾
Tetsushi Seo
智子 沼田
Tomoko Numata
絵梨子 青山
Eriko Aoyama
唯 吉安
Yui Yoshiyasu
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Abstract

【課題】発光デバイスの信頼性を向上させる。【解決手段】発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、発光物質は、中心金属と、配位子と、を有する有機金属錯体であり、配位子の一は、環Ａ１と、ピリジン環と、が結合した骨格を有し、環Ａ１は、芳香環または複素芳香環を表し、ピリジン環は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基を有し、配位子は、環Ａ１の有するいずれかの原子およびピリジン環の窒素において、中心金属に配位し、第１の有機化合物は、電子輸送性骨格と、それぞれ電子輸送性骨格に結合する第１の置換基と、第２の置換基と、を有し、電子輸送性骨格は、２以上の窒素を有する複素芳香環を有し、第１の置換基は、芳香環および複素芳香環の一方または双方を有する基であり、第２の置換基は、正孔輸送性を有する骨格を有し、第１の有機化合物の最低三重項励起状態が、第１の置換基に局在する、発光層を有する発光デバイスを提供する。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、発光デバイス、発光装置、電子機器、およ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）を利用する発光デバイス（有機ＥＬ素子）の実用化が進んでいる。これら発光デバイスの基本的な構成は、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。
このような発光デバイスは自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ視認性が高くディスプレイの画素として好適である。また、このような発光デバイスを用いたディスプレイは、バックライトが不要であり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、これらの発光デバイス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、白熱電球または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。
このように発光デバイスを用いたディスプレイまたは照明装置はさまざまな電子機器に適用好適であるが、より良好な効率、寿命を有する発光デバイスを求めて研究開発が進められている。
発光デバイスの特性は、目覚ましく向上してきたが、効率または耐久性をはじめ、あらゆる特性に対する高度な要求に対応するには未だ不十分である。特に、有機ＥＬ特有の問題である、焼き付きなどの問題を解決する為には、劣化による効率の低下は小さければ小さいほど都合が良い。
発光デバイスの特性は、発光物質およびその周辺の材料により大きく左右されるため、発光物質および周辺材料の開発が盛んにおこなわれている（例えば、特許文献１）。
特開２００９－２３９３８号公報
Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ｊ． Ｔｕｒｒｏ，Ｖ．Ｒａｍａｍｕｒｔｈｙ，Ｊ．Ｃ． Ｓｃａｉａｎｏ著，「ＭＯＤＥＲＮ ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ ＰＨＯＴＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＯＦ ＯＲＧＡＮＩＣ ＭＯＬＥＣＵＬＥＳ」，ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＳＣＩＥＮＣＥ ＢＯＯＫＳ，２０１０年２月１０日発行，ｐｐ．２０４－２０８ Ｄａｉｓａｋｕ ＴＡＮＡＫＡ他，「Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｇｒｅｅｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ」，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１，２００７，ｐｐ．Ｌ１０－Ｌ１２
上述した特許文献において報告されているように優れた特性を示す発光物質およびホスト材料の開発が進んでいるが、さらに良好な特性を示す材料および発光デバイスの開発が望まれている。
そこで、本発明の一態様は、信頼性の高い発光デバイスを提供することを課題とする。また、本発明の一態様は、発光効率の高い発光デバイスを提供することを課題とする。また、本発明の一態様は、新規な発光デバイスを提供することを課題とする。
また、本発明の一態様は、寿命の長い発光装置、電子機器、または照明装置を提供することを課題とする。また、本発明の一態様は、消費電力の小さい発光装置、電子機器、または照明装置を提供することを課題とする。また、本発明の一態様は、新規な発光装置、電子機器、または照明装置を提供することを課題とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、陽極と、陰極と、発光層と、を有し、発光層は、陽極と、陰極との間に位置し、発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、発光物質は、中心金属と、配位子と、を有する有機金属錯体であり、配位子の少なくとも一は、環Ａ１と、ピリジン環と、が結合した骨格を有し、環Ａ１は、芳香環または複素芳香環を表し、ピリジン環は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基を有し、配位子は、環Ａ１の有するいずれかの原子およびピリジン環の窒素において、中心金属に配位し、第１の有機化合物は、電子輸送性骨格と、それぞれ電子輸送性骨格に結合する第１の置換基と、第２の置換基と、を有し、電子輸送性骨格は、２以上の窒素を有する複素芳香環を有し、第１の置換基は、芳香環および複素芳香環の一方または双方を有する基であり、第２の置換基は、正孔輸送性を有する骨格を有し、第１の有機化合物の最低三重項励起状態が、第１の置換基に局在する、発光デバイスである。
また、本発明の一態様は、陽極と、陰極と、発光層と、を有し、発光層は、陽極と、陰極との間に位置し、発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、発光物質は、中心金属と、配位子と、を有する有機金属錯体であり、配位子の少なくとも一は、一般式（Ｌ１）で表される構造を有し、第１の有機化合物は、一般式（Ｇ１０）で表される有機化合物である、発光デバイスである。
ただし、一般式（Ｌ１）において、＊は中心金属への結合手を表し、破線は中心金属への配位を表し、環Ａ１は芳香環または複素芳香環を表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表す。また、一般式（Ｇ１０）において、環Ｂは２以上の窒素を有する複素芳香環を表し、Ａｒ１およびＡｒ２は各々独立に、芳香環または複素芳香環を表し、αおよびβは各々独立に、置換または無置換のフェニル基を表し、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性を有する骨格を表し、ｎおよびｍは各々独立に０乃至４の整数を表す。
また、本発明の一態様は、陽極と、陰極と、発光層と、を有し、発光層は、陽極と、陰極との間に位置し、発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、発光物質は、一般式（Ｇ１）で表される有機金属錯体であり、第１の有機化合物は、一般式（Ｇ１０）で表される有機化合物である、発光デバイスである。
ただし、一般式（Ｇ１）において、Ｍは中心金属を表し、破線は配位を表し、環Ａ１および環Ａ２は各々独立に芳香環または複素芳香環を表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表し、Ｒ５乃至Ｒ８は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表し、ｋは０乃至２の整数を表す。また、一般式（Ｇ１０）において、環Ｂは２以上の窒素を有する複素芳香環を表し、Ａｒ１およびＡｒ２は各々独立に、芳香環または複素芳香環を表し、αおよびβは各々独立に、置換または無置換のフェニル基を表し、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性を有する骨格を表し、ｎおよびｍは各々独立に０乃至４の整数を表す。
本発明の一態様は、陽極と、陰極と、発光層と、を有し、発光層は、陽極と、陰極との間に位置し、発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、発光物質は、一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体であり、第１の有機化合物は、一般式（Ｇ１０）で表される有機化合物である、発光デバイスである。
ただし、一般式（Ｇ２）において、Ｍは中心金属を表し、破線は配位を表し、Ｑは酸素または硫黄を表し、Ｘ１乃至Ｘ８はそれぞれ独立に、窒素および炭素（ＣＨを含む）のいずれかを表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基を表し、Ｒ５乃至Ｒ１４は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基を表し、ｋは０乃至２の整数を表す。また、一般式（Ｇ１０）において、環Ｂは２以上の窒素を有する複素芳香環を表し、Ａｒ１およびＡｒ２は各々独立に、芳香環または複素芳香環を表し、αおよびβは各々独立に、置換または無置換のフェニル基を表し、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性を有する骨格を表し、ｎおよびｍは各々独立に０乃至４の整数を表す。
また、本発明の一態様は、上記各構成において、第１の有機化合物の最低三重項励起エネルギーは、有機金属錯体の最低三重項励起エネルギーより大きい、発光デバイスである。
また、本発明の一態様は、上記各構成において、第１の有機化合物の最低三重項励起エネルギーと、有機金属錯体の最低三重項励起エネルギーと、の差が０ｅＶより大きく０．４０ｅＶ以下である、発光デバイスである。
また、本発明の一態様は、上記各構成において、中心金属は、イリジウムである、発光デバイスである。
また、本発明の一態様は、上記各構成において、２以上の窒素を有する複素芳香環は、構造式（Ｂ－１）乃至（Ｂ－３２）のいずれかである、発光デバイスである。
また、本発明の一態様は、上記各構成の発光デバイスと、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、本発明の一態様は、上記構成の発光装置と、検知部、入力部、または、通信部と、を有する電子機器である。
また、本発明の一態様は、上記構成の発光装置と、筐体と、を有する照明装置である。
本発明の一態様により、信頼性の高い発光デバイスを提供することができる。また、本発明の一態様により、発光効率の高い発光デバイスを提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な発光デバイスを提供することができる。
また、本発明の一態様により、寿命の長い発光装置、電子機器、または照明装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、消費電力の小さい発光装置、電子機器、または照明装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な発光装置、電子機器、または照明装置を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。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図１（Ａ）乃至図１（Ｅ）は、実施の形態に係る発光デバイスの構成を説明する図である。 図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）は、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。 図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）は、実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図５（Ａ）乃至図５（Ｄ）は、実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する図である。 図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）は、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。 図７（Ａ）乃至図７（Ｆ）は、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。 図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、実施の形態に係る発光装置を説明する図である。 図９（Ａ）乃至図９（Ｅ）は、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。 図１０（Ａ）乃至図１０（Ｅ）は、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。 図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、実施の形態に係る電子機器を説明する図である。 図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）は、実施の形態に係る照明装置を説明する図である。 図１３は、実施の形態に係る照明装置を説明する図である。 図１４（Ａ）乃至図１４（Ｃ）は実施の形態に係る発光デバイスおよび受光デバイスを説明する図である。 図１５は発光デバイス１および発光デバイス２の輝度－電流密度特性である。 図１６は発光デバイス１および発光デバイス２の電流効率－輝度特性である。 図１７は発光デバイス１および発光デバイス２の輝度－電圧特性である。 図１８は発光デバイス１および発光デバイス２の電流－電圧特性である。 図１９は発光デバイス１および発光デバイス２の電界発光スペクトルである。 図２０は発光デバイス１および発光デバイス２の駆動時間に対する輝度変化を表す図である。 図２１は発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至６の輝度－電流密度特性である。 図２２は発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至６の電流効率－輝度特性である。 図２３は発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至６の輝度－電圧特性である。 図２４は発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至６の電流－電圧特性である。 図２５は発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至６の電界発光スペクトルである。 図２６は発光デバイス３および比較発光デバイス４、７および８の輝度－電流密度特性である。 図２７は発光デバイス３および比較発光デバイス４、７および８の電流効率－輝度特性である。 図２８は発光デバイス３および比較発光デバイス４、７および８の輝度－電圧特性である。 図２９は発光デバイス３および比較発光デバイス４、７および８の電流－電圧特性である。 図３０は発光デバイス３および比較発光デバイス４、７および８の電界発光スペクトルである。 図３１は発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至６の駆動時間に対する輝度変化を表す図である。 図３２は発光デバイス３および比較発光デバイス４、７および８の駆動時間に対する輝度変化を表す図である。 図３３（Ａ）乃至図３３（Ｃ）は８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの計算による解析結果を表す図である。 図３４（Ａ）乃至図３４（Ｃ）は構造式（２１６）で表される有機化合物の計算による解析結果を表す図である。 図３５（Ａ）乃至図３５（Ｃ）は８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの計算による解析結果を表す図である。 図３６は８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍおよび８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の発光スペクトルの測定結果を示す図である。 図３７は８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１３の発光スペクトルの測定結果を示す図である。 図３８は８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１０の発光スペクトルの測定結果を示す図である。 図３９は８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍおよび８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の発光寿命の測定結果を示す図である。 図４０は発光デバイス９および発光デバイス１０の輝度－電流密度特性である。 図４１は発光デバイス９および発光デバイス１０の電流効率－輝度特性である。 図４２は発光デバイス９および発光デバイス１０の輝度－電圧特性である。 図４３は発光デバイス９および発光デバイス１０の電流－電圧特性である。 図４４は発光デバイス９および発光デバイス１０の電界発光スペクトルである。 図４５は発光デバイス９および発光デバイス１０の駆動時間に対する輝度変化を表す図である。
実施の形態について、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。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、及び、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、及び、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、及び、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
なお、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いて作製されるデバイスをＭＭ（メタルマスク）構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いることなく作製されるデバイスをＭＭＬ（メタルマスクレス）構造のデバイスと呼称する場合がある。
本明細書等において、正孔または電子を、「キャリア」といって示す場合がある。具体的には、正孔注入層または電子注入層を「キャリア注入層」といい、正孔輸送層または電子輸送層を「キャリア輸送層」といい、正孔ブロック層または電子ブロック層を「キャリアブロック層」という場合がある。なお、上述のキャリア注入層、キャリア輸送層、及びキャリアブロック層は、それぞれ、断面形状、または特性などによって明確に区別できない場合がある。また、１つの層が、キャリア注入層、キャリア輸送層、及びキャリアブロック層のうち２つまたは３つの機能を兼ねる場合がある。
本明細書等において、発光デバイス（発光素子ともいう）は、一対の電極間にＥＬ層を有する。ＥＬ層は、少なくとも発光層を有する。本明細書等において、受光デバイス（受光素子ともいう）は、一対の電極間に少なくとも光電変換層として機能する活性層を有する。本明細書等では、一対の電極の一方を画素電極と記し、他方を共通電極と記すことがある。
なお、本明細書等において、テーパ形状とは、構造の側面の少なくとも一部が、基板面に対して傾斜して設けられている形状のことを指す。例えば、傾斜した側面と基板面とがなす角（テーパ角ともいう）が９０°未満である領域を有すると好ましい。なお、構造の側面及び基板面は、必ずしも完全に平坦である必要はなく、微細な曲率を有する略平面状、または微細な凹凸を有する略平面状であってもよい。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光デバイスを用いた画像表示デバイスを含む。また、発光デバイスにコネクター、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、又は発光デバイスに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発光装置に含む場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
（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デバイスについて説明する。本実施の形態で示すデバイス構成とすることにより、信頼性の高い発光デバイスを提供することができる。
図１（Ａ）に、一対の電極間に発光層を含むＥＬ層を有する発光デバイス１００の断面概略図を示す。具体的には、発光デバイス１００は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間にＥＬ層１０３が挟まれた構造を有する。ＥＬ層１０３は、少なくとも発光層を有する。
発光層は、少なくとも、発光物質およびホスト材料を有する層である。ここで、本発明の一態様である発光デバイスにおいて用いるのが好ましい発光物質およびホスト材料について説明する。
≪発光物質≫
発光物質としては、中心金属と、配位子と、を有する有機金属錯体であって、配位子の少なくとも一は、環Ａ１と、ピリジン環と、が結合した骨格を有し、環Ａ１は、芳香環または複素芳香環を表し、ピリジン環は、炭素数１乃至６のアルキル基を有する、有機金属錯体を用いることができる。当該炭素数１乃至６のアルキル基は、重水素置換されていることが好ましい。また、当該配位子は、環Ａ１の有するいずれかの原子およびピリジン環の窒素において、有機金属錯体の中心金属に配位していることが好ましい。
なお、本明細書等において、配位とは、原子またはイオンのまわりに原子、分子、またはイオンが配列することをいう。
また、本明細書等において、芳香環とは、単環式芳香環だけでなく、複数の単環式芳香環が縮合することにより形成される多環式芳香環を含むものとする。また、複素芳香環とは、単環式複素芳香環だけでなく、複数の単環式複素芳香環が縮合することにより形成される多環式複素芳香環、および、一又は複数の単環式芳香環と、一又は複数の単環式複素芳香環とが、縮合することにより形成される多環式複素芳香環を含むものとする。
上記有機金属錯体は、燐光発光を呈する。このような有機金属錯体を発光層に用いることにより、発光デバイス１００を燐光発光デバイスとして機能させることができる。
上記有機金属錯体において、中心金属に配位する配位子のうち少なくとも一が有するピリジン環（以下、単にピリジン環という場合がある）は、アルキル基を有する。アルキル基は電子供与基であるため、ピリジン環に導入することにより、ピリジン環の電子密度を高くすることができる。これによって、ピリジン環の窒素と中心金属との間の距離が長くなるため、有機金属錯体のＨＯＭＯ（最高被占軌道：Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位およびＬＵＭＯ（最低空軌道：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位が上昇する（浅くなる）。ＨＯＭＯ準位の浅い有機金属錯体を発光層の発光物質として用いると、発光層におけるホールの注入障壁を低減することができ、ホールが発光層に入りやすくなるため、発光デバイス１００の駆動電圧を低下させることができる。そのため、駆動時に発光デバイス１００に加わる負荷を抑制し、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。また、有機金属錯体にアルキル基を導入することによって、有機金属錯体の発光特性の調節が可能である。
なお、上記有機金属錯体において、ピリジン環が有するアルキル基の炭素数が大きすぎる場合、昇華性が低下する場合がある。従って、有機金属錯体の昇華性の低下を防ぐために、ピリジン環に導入するアルキル基は、炭素数１乃至６のアルキル基であることが好ましい。
また、上記有機金属錯体において、ピリジン環の有する炭素数１乃至６のアルキル基は重水素置換されていることが好ましい。炭素と重水素との結合の結合解離エネルギーは、炭素と軽水素との結合の結合解離エネルギーより大きく、安定で切断しにくい。従って、重水素置換されたアルキル基を配位子に導入することにより、重水素置換されていないアルキル基を導入する場合と比較して配位子を安定化することができる。
さらに、上記有機金属錯体においては、炭素数１乃至６のアルキル基を有するピリジン環の窒素が、中心金属に配位している。これによって、配位子を安定化させるのみならず、当該配位子の中心金属への配位を安定化させることができるため、当該配位子を用いた有機金属錯体を安定化することができる。従って、当該有機金属錯体を用いることにより、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
なお、本明細書等において、ある化合物、部分構造、または基（原子団）の有する水素中における重水素の割合が、天然存在レベルの少なくとも１００倍以上であることを特に指定する必要のある際に、「重水素化」または「重水素置換された」という用語を用いる。また、「重水素置換されたアルキル基」とは、アルキル基の少なくとも１個の水素が重水素置換されていることを意味する。
次に、上述した有機金属錯体のより具体的な構造について、化学式を用いて説明する。なお、上述した有機金属錯体に関する効果等の記載は、以下に示す有機金属錯体のより具体的な構造についても同様である。
有機金属錯体として、例えば、中心金属と、配位子と、を有する有機金属錯体であって、配位子の少なくとも一は、下記一般式（Ｌ１）で表される構造を有する、有機金属錯体を用いることができる。
一般式（Ｌ１）において、＊は中心金属への結合手を表し、破線は中心金属への配位を表し、環Ａ１は芳香環または複素芳香環を表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表す。
なお、一般式（Ｌ１）で表される配位子において、Ｒ１およびＲ４は水素（重水素を含む）であると好ましい。また、Ｒ３が、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であるとより好ましい。この場合、置換基の立体的な影響によって中心金属への配位が不安定化することを防ぐことができるため、有機金属錯体をより安定化することができる。
また、有機金属錯体として、例えば、一般式（Ｇ１）で表される有機金属錯体を用いることができる。
一般式（Ｇ１）において、Ｍは中心金属を表し、破線は配位を表し、環Ａ１および環Ａ２は各々独立に芳香環または複素芳香環を表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表し、Ｒ５乃至Ｒ８は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表し、ｋは０乃至２の整数を表す。
なお、一般式（Ｇ１）で表される有機金属錯体において、Ｒ１およびＲ４は水素（重水素を含む）であると好ましい。また、Ｒ３が、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であるとより好ましい。この場合、置換基の立体的な影響によって中心金属への配位が阻害されることを防ぐことができるため、有機金属錯体をより安定化することができる。
なお、一般式（Ｌ１）で表される配位子における環Ａ１、並びに一般式（Ｇ１）で表される有機金属錯体における環Ａ１および環Ａ２に用いることのできる、芳香環および複素芳香環として、より具体的には、炭素数６乃至１３の芳香環および炭素数２乃至１３の複素芳香環が挙げられる。また、環Ａ１および環Ａ２に用いることのできる、芳香環および複素芳香環の具体例としては下記構造式（Ａ－１）乃至（Ａ－２９）が挙げられる。なお、環Ａ１または環Ａ２が複数存在する場合、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。
なお、上記構造式（Ａ－１）乃至（Ａ－２９）で表される芳香環および複素芳香環は、環Ａ１および環Ａ２の具体例であるが、環Ａ１および環Ａ２に用いることのできる芳香環および複素芳香環は、これに限られない。また、上記構造式（Ａ－１）乃至（Ａ－２９）で表される芳香環および複素芳香環は、重水素置換されていてもよい。
なお、環Ａ１または環Ａ２は、さらに置換基を有していてもよい。環Ａ１または環Ａ２が置換基を有する場合、当該置換基の具体例としては、炭素数１乃至６のアルキル基、炭素数６乃至１３のアリール基などを挙げることができる。なお、当該置換基が炭素数１乃至６のアルキル基である場合、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であるとより好ましい。これによって、ピリジン環に重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基を導入することによる効果と同様の効果を得ることができる。
また、有機金属錯体として、例えば、一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体を用いることができる。
一般式（Ｇ２）において、Ｍは中心金属を表し、破線は配位を表し、Ｑは酸素または硫黄を表し、Ｘ１乃至Ｘ８はそれぞれ独立に、窒素および炭素（ＣＨを含む）のいずれかを表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基を表し、Ｒ５乃至Ｒ１４は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基を表し、ｋは０乃至２の整数を表す。
なお、一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体において、Ｒ１およびＲ４は水素（重水素を含む）であると好ましい。また、Ｒ３が、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であるとより好ましい。この場合、置換基の立体的な影響によって中心金属への配位が阻害されることを防ぐことができるため、有機金属錯体をより安定化することができる。
上述の有機金属錯体をより効率よく燐光発光させるため、重原子効果の観点から、中心金属Ｍは重い金属の方が好ましい。したがって、上述の有機金属錯体において、中心金属Ｍがイリジウムまたは白金である有機金属錯体が好ましい。なお、中心金属Ｍをイリジウムとすることで有機金属錯体の熱的及び化学的安定性が向上するため、中心金属Ｍとしてはイリジウムを用いることがより好ましい。
上述の有機金属錯体において、炭素数１乃至６のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。なお、重水素置換されていることが好ましいという記載があるか否かに関わらず、これらの基は重水素置換されていてもよい。
また、上述の有機金属錯体において、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基の具体例としては、メチル－ｄ３基、エチル－ｄ５基、プロピル－ｄ７基、２－プロピル－２－ｄ基、イソプロピル－ｄ７基、ブチル－ｄ９基、２－メチル－１－プロピル－１，１－ｄ２基、イソブチル－ｄ９基、ｓｅｃ－ブチル－ｄ９基、ｔｅｒｔ－ブチル－ｄ９基、ペンチル－ｄ１１基、イソペンチル－ｄ１１基、ヘキシル－ｄ１３基などが挙げられる。
また、上述の有機金属錯体において、環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、インデニル基、ナフチル基、フルオレニル基などが挙げられる。なお、これらの基は重水素置換されていてもよい。
また、上述の有機金属錯体において、環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基がさらに置換基を有する場合、当該置換基の具体例としては、炭素数１乃至６のアルキル基および環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基が挙げられる。なお、これらの基は重水素置換されていてもよい。
発光デバイス１００において発光物質として用いることのできる有機金属錯体の具体的な構造式を下記に示す。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
≪ホスト材料≫
ホスト材料としては、電子輸送性骨格と、それぞれ電子輸送性骨格に結合する第１の置換基と、第２の置換基と、を有する有機化合物を用いることができる。当該有機化合物において、電子輸送性骨格は、２以上の窒素を有する複素芳香環を有し、第１の置換基は、芳香環および複素芳香環の一方または双方を有する基であると好ましい。また、当該有機化合物において、第２の置換基は、正孔輸送性骨格を有する基であると好ましい。また、当該有機化合物において、最低三重項励起状態（すなわち三重項励起子）が、第１の置換基に局在すると好ましい。以下、このような構造の有機化合物を第１の有機化合物と表記する。
第１の有機化合物は、上述した発光物質として用いることのできる有機金属錯体の最低三重項励起エネルギー（基底状態（Ｓ０）と最低三重項励起状態（Ｔ１）とのエネルギー差）（以下、Ｔ１準位）よりも、Ｔ１準位の高い有機化合物である。このような第１の有機化合物をホスト材料として発光物質とともに発光層に用いることにより、三重項励起状態の第１の有機化合物から、発光物質にエネルギー移動を行うことができるため、発光物質を効率よく発光させることができる。
なお、有機化合物のＳ１準位（基底状態（Ｓ０）と最低一重項励起状態（Ｓ１）とのエネルギー差）またはＴ１準位に関しては、蛍光スペクトルまたは燐光スペクトルにおいて基底状態と励起状態の振動準位間におけるν＝０→ν＝０遷移（０→０帯）が明確に観測される場合、当該０→０帯を用いて算出することが好ましい（例えば非特許文献１参照）。また０→０帯が明確でない場合は、蛍光スペクトルにおけるピークの短波長側の傾きが最大となる値において接線を引き、その接線と横軸（波長）あるいはベースラインとの交点のエネルギーをＳ１準位とし、りん光スペクトルにおけるピークの短波長側の傾きが最大となる値において接線を引き、その接線と横軸（波長）あるいはベースラインとの交点のエネルギーをＴ１準位とすればよい（例えば非特許文献２参照）。本明細書においては、後者の方法で各準位の測定を行っている。また、準位同士の比較を行う場合は、同じ方法で算出した準位での比較を行うものとする。
ただし、ホスト材料として用いる第１の有機化合物のＴ１準位が、発光物質のＴ１準位と比較して過剰に大きいと、エネルギー移動が不完全となり、発光デバイスの効率および信頼性が低下しやすくなる。従って、ホスト材料のＴ１準位と、発光物質のＴ１準位との差が、０ｅＶより大きく０．４０ｅＶ以下であると好ましく、０ｅＶより大きく０．２０ｅＶ以下であるとより好ましい。これによって、発光デバイスの効率および信頼性を向上させることが可能である。
なお、第１の有機化合物は、電子輸送性骨格と、正孔輸送性骨格を有する第２の置換基と、を有する。従って、第１の有機化合物は、電子輸送性材料であるということもでき、正孔輸送性材料であるということもでき、電子輸送性と正孔輸送性の両方を有するバイポーラ性の材料であるということもできる。
また、第１の有機化合物において、最低三重項励起状態が第１の置換基に局在する。このことから、電子輸送性骨格および正孔輸送性骨格（第２の置換基）には、最低三重項励起状態が局在しにくい。従って、第１の有機化合物をホスト材料として発光デバイスに用いた場合、第１の有機化合物の有する電子輸送性骨格および正孔輸送性骨格の劣化が抑制される。このような第１の有機化合物を用いることにより、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
また、上記構造の第１の有機化合物において、ＬＵＭＯは、電子輸送性骨格に分布しやすい。上述の通り、最低三重項励起状態は、第１の置換基に局在することから、ＬＵＭＯの分布する位置と、最低三重項励起状態の局在する位置と、がそれぞれ異なることになる。これによって、第１の有機化合物を発光デバイスに用いた場合の安定性を高めることができるため、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
ただし、第１の有機化合物において、ＬＵＭＯの分布位置と、最低三重項励起状態の局在する位置とが、離れすぎると、ホスト材料としての性質が不十分となってしまう可能性がある。従って、例えば、ＬＵＭＯの分布する位置と、最低三重項励起状態の局在する位置とが、隣り合い、かつ、重ならない構成であると、ホスト材料として良好な性質を有し、かつ、安定性の高い有機化合物とすることができる。
なお、本明細書等において、有機化合物の最低三重項励起状態の最安定構造においてスピン密度が分布する部分構造に、最低三重項励起状態（すなわち三重項励起子）が局在していると見なすことができる。なお、有機化合物の振動構造は最低三重項励起状態の局在する部分構造に由来するため、有機化合物の発光スペクトルの波形から、当該有機化合物の最低三重項励起状態の局在する部分構造を読み取ることができる場合がある。
次に、上述した第１の有機化合物のより具体的な構造について、化学式を用いて説明する。なお、上述した第１の有機化合物に関する効果等の記載は、以下に示す第１の有機化合物のより具体的な構造についても同様である。
第１の有機化合物として、例えば、下記一般式（Ｇ１０）で表される有機化合物を用いることができる。
一般式（Ｇ１０）において、環Ｂは２以上の窒素を有する複素芳香環を表し、αは置換または無置換のｏ－フェニレン基および置換または無置換のｍ－フェニレン基のいずれかを表し、Ａｒ１およびＡｒ２は各々独立に、芳香環または複素芳香環を表し、βは置換または無置換のフェニレン基を表し、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性を有する骨格を表し、ｎおよびｍは各々独立に０乃至４の整数を表す。
なお、上記一般式（Ｇ１０）における部分構造である、環Ｂは電子輸送性骨格に対応し、下記一般式（Ｓ１）で表される置換基は第１の置換基に対応し、下記一般式（Ｓ２）で表される置換基は第２の置換基に対応する。なお、一般式（Ｇ１０）においては、第１の置換基と第２の置換基とがそれぞれ一ずつ、環Ｂに結合した構造を示すが、これに限定されない。環Ｂに、一または複数の第１の置換基と、一または複数の第２の置換基とが、結合した構造であれば、第１の有機化合物として用いることが可能である。
次に、第１の有機化合物のそれぞれの部分構造（電子輸送性骨格、第１の置換基、および第２の置換基）の詳細について説明する。
＜電子輸送性骨格＞
電子輸送性骨格（環Ｂ）として、π電子不足型の複素芳香環を用いることができる。電子輸送性骨格（環Ｂ）として、より具体的には、２以上の窒素を有する複素芳香環を用いることができる。２以上の窒素を有する複素芳香環は、さらに具体的には、２以上の窒素を有し、かつ、環を形成する炭素の数が２以上１５以下の複素芳香環が好ましい。電子輸送性骨格として用いることのできるπ電子不足型の複素芳香環の具体例としては、下記構造式（Ｂ－１）乃至（Ｂ－３２）に表される複素芳香環を挙げることができる。
なお、上記構造式（Ｂ－１）乃至（Ｂ－３２）に表される２以上の窒素を有する複素芳香環は環Ｂの具体例であるが、環Ｂはこれに限られない。なお、これらの環が重水素置換されていてもよい。また、環Ｂは、第１の置換基および第２の置換基に加えて、さらに置換基を有していてもよい。２以上の窒素を有する複素芳香環が置換基を有する場合、当該置換基の具体例としては、炭素数１乃至６のアルキル基および環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基が挙げられる。
また、一般式（Ｇ１０）において、環Ｂとして、ベンゾフロピリミジン環（構造式（Ｂ－９）および（Ｂ－１０））、ベンゾチエノピリミジン環（構造式（Ｂ－２１）および（Ｂ－２２））、またはトリアジン環（構造式（Ｂ－５））を用いるとより好ましい。これによって、第１の有機化合物の電子輸送性をより向上させることができる。特に、環Ｂとして、ベンゾフロピリミジン環（構造式（Ｂ－９）および（Ｂ－１０））またはベンゾチエノピリミジン環（構造式（Ｂ－２１）および（Ｂ－２２））を用いると、より安定性を高めることができさらに好ましい。
なお、環Ｂに、構造式（Ｂ－１０）で表されるベンゾフロピリミジン環（ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン環）および構造式（Ｂ－２２）で表されるベンゾチエノピリミジン環（ベンゾチエノ［３，２－ｄ］ピリミジン環）を用いる場合、第１の置換基の置換位置を８位とし、第２の置換基の置換位置を４位とするとより好ましい。これによって、有機化合物の安定性をさらに高めることができる。
＜第１の置換基＞
第１の置換基（一般式（Ｓ１）で表される置換基）には、最低三重項励起状態が局在する。第１の置換基は、芳香環および複素芳香環の一方または双方を有する基であると好ましい。第１の置換基は、特に、置換または無置換のｏ－フェニレン基および置換または無置換のｍ－フェニレン基のいずれかが電子輸送性骨格（環Ｂ）に結合し、さらに当該ｏ－フェニレン基またはｍ－フェニレン基に芳香環または複素芳香環が連結した構造とすると好ましい。電子輸送性骨格に第１の置換基におけるｏ－フェニレン基またはｍ－フェニレン基が結合することによって、第１の置換基と、電子輸送性骨格とが、平面構造となるのを防ぐことができるため、第１の置換基と電子輸送性骨格との間で共役系が広がるのを抑制することができる。従って、第１の有機化合物において、ＬＵＭＯの分布する位置と、最低三重項励起状態の局在する位置と、が異なりやすくなるため、第１の有機化合物の安定性を高め、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
第１の置換基において、Ａｒ１およびＡｒ２に用いることのできる芳香環および複素芳香環として、より具体的には、炭素数６乃至１３の芳香環および炭素数２乃至１３の複素芳香環が好ましい。これによって、適度な昇華性を保つことができ、昇華精製時または真空蒸着時の分解を抑制することができる。なお、Ａｒ１が複数の場合、それぞれが同じであっても異なっていてもよい。
Ａｒ１およびＡｒ２に用いることのできる芳香環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環などを挙げることができ、複素芳香環の具体例としては、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環などを挙げることができる。なお、芳香環または複素芳香環がさらに置換基を有する場合、当該置換基の具体例としては、炭素数１乃至６のアルキル基、炭素数１乃至６のアルコキシ基、炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素基、炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素基、シアノ基などが挙げられる。
なお、第１の置換基の、Ａｒ１およびＡｒ２によって構成される部分は、直線状の構造を有するとより好ましい。具体的には、Ａｒ１が、パラ置換のベンゼン環であるとより好ましい。これによって第１の置換基内の共役系がつながりやすくなり、最低三重項励起状態が第１の置換基にさらに局在しやすくすることができる。
また、第１の置換基において、α、Ａｒ１、およびＡｒ２が縮合していてもよい。例えば、酸素もしくは窒素を介して、新たな結合を形成することによって、α、Ａｒ１、およびＡｒ２のいずれか二または全てが縮合した構造とすることができる。これによって、第１の置換基内の共役系がさらにつながりやすくなり、さらに最低三重項励起状態が第１の置換基に局在しやすくすることができる。
従って、第１の置換基は、一般式（Ｓ１－Ａ）または（Ｓ１－Ｂ）で表される構造であると、より好ましい。なお、これらの基は重水素置換されていてもよい。
ただし、一般式（Ｓ１－Ａ）および（Ｓ１－Ｂ）において、Ｌ１乃至Ｌ７は各々独立に、一般式（Ｌ－１）乃至（Ｌ－４）のいずれか一で表される部分構造であり、Ｒ２１乃至Ｒ３６は各々独立に、水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、炭素数１乃至６のアルコキシ基、炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素基、炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素基、シアノ基、環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表す。
第１の置換基（一般式（Ｓ１）、（Ｓ１－Ａ）および（Ｓ１－Ｂ））の具体例として、下記構造式（Ｓ１－１）乃至（Ｓ１－２８）を挙げることができる。なお、これらの基は重水素置換されていてもよい。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
＜第２の置換基＞
第２の置換基（一般式（Ｓ２）で表される置換基）は、正孔輸送性骨格を有する基であり、第１の有機化合物に正孔輸送性を付加することのできる基を用いることが好ましい。
一般式（Ｓ２）で表される置換基において、αが置換のフェニル基である場合、当該置換基の具体例としては、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換のフェニル基などが挙げられる。なお、これらの基は、重水素置換されていてもよい。
正孔輸送性骨格としては、π電子過剰型複素芳香環を用いることができる。一般式（Ｇ１０）および一般式（Ｓ２）において、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性骨格を表す。正孔輸送性骨格（Ｈｔｕｎｉ）の具体例として、下記一般式（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－１５）が挙げられる。なお、これらの基は重水素置換されていてもよい。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
なお、上記一般式（Ｈｔ－１）乃至一般式（Ｈｔ－１５）において、Ｑは酸素または硫黄を表す。また、Ａｒ１０は、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１３のアリール基を表す。また、上記一般式（Ｈｔ－１）乃至一般式（Ｈｔ－１５）がさらに置換基を有していてもよく、当該置換基の具体例としては、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換のフェニル基などが挙げられる。
以上が、第１の有機化合物のそれぞれの部分構造（電子輸送性骨格、第１の置換基、および第２の置換基）の詳細である。
なお第１の有機化合物において用いることのできる炭素数１乃至６のアルキル基、および環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基の具体例は、それぞれ、上述の有機金属錯体において用いることのできる炭素数１乃至６のアルキル基および環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基の具体例と同様である。
また、第１の有機化合物において、炭素数１乃至６のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、ｓｅｃ－ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、ｎ－ペンチロキシ基、イソペンチロキシ基、ｓｅｃ－ペンチロキシ基、ｔｅｒｔ－ペンチロキシ基、ネオペンチロキシ基、ｎ－ヘキシロキシ基、イソヘキシロキシ基、ｓｅｃ－ヘキシロキシ基、ｔｅｒｔ－ヘキシロキシ基、ネオヘキシロキシ基、シクロヘキシロキシ基等が挙げられる。なお、これらの基は、重水素置換されていてもよい。
また、第１の有機化合物において、炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素基の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、１－メチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基等が挙げられる。なお、これらの基は、重水素置換されていてもよい。
また、第１の有機化合物において、炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素基の具体例としては、ノルボルニル基、アダマンチル基、デカリン基、トリシクロデシル基等が挙げられる。なお、これらの基は、重水素置換されていてもよい。
また、第１の有機化合物において、電子輸送性骨格、第１の置換基、および第２の置換基のいずれか一または複数が、重水素置換されているとより好ましい。上述のとおり、炭素と重水素との結合の結合解離エネルギーは、炭素と軽水素との結合の結合解離エネルギーより大きく、安定で切断しにくい。従って、電子輸送性骨格、第１の置換基、および第２の置換基のいずれか一または複数を重水素置換することにより、第１の有機化合物をより安定化することができる。よって、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
上述の通り第１の有機化合物において、第１の置換基には最低三重項励起状態が局在することから、第１の置換基が重水素置換されているとより好ましい。最低三重項励起によって、炭素－水素結合が解離しやすい場合があるが、第１の置換基が重水素置換されていることによって、最低三重項励起による炭素－水素結合の解離を防ぐことができる。よって、第１の置換基を重水素化することにより、効果的に第１の有機化合物の劣化を防ぐことができる。よって、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
また、重水素は軽水素よりも重い原子であるため、炭素－重水素結合は、炭素－軽水素結合と比較して振動振幅がより小さい。従って、第１の置換基を重水素置換することにより、最低三重項励起状態における、分子内振動が抑制される。このことから、第１の有機化合物の三重項励起状態からの熱失活（無輻射遷移）の速度を遅くすることができるため、第１の置換基を重水素置換することにより、発光層において、第１の有機化合物から発光物質へのエネルギー移動を効率よく行うことができる。よって、第１の有機化合物の劣化が抑制され、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
また、第１の有機化合物をホスト材料として用いる際、第２の置換基の有する正孔輸送性骨格が正孔を受け取る場合があることから、第２の置換基が重水素置換されているとより好ましい。正孔の授受において、炭素－水素結合が解離しやすい場合があるが、第２の置換基が重水素置換されていることによって、正孔の授受による炭素－水素結合の解離を防ぐことができる。
なお、第１の有機化合物の構造全体を重水素化した有機化合物の合成においては、経路が煩雑となる、または高温高圧を必要とする等の問題がある。従って、第１の有機化合物として、より合成が容易である、第１の置換基および第２の置換基の一方または両方のみを選択的に重水素化した有機化合物を用いることで、発光デバイスの製造コストの削減を図ることが可能となる。
発光デバイス１００においてホスト材料として用いることのできる有機化合物の具体的な構造式を下記に示す。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
以上が、発光デバイス１００に用いることのできる、発光物質およびホスト材料に関しての説明である。このような発光物質と、ホスト材料とを組み合わせて発光層に用いることで、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
なお、発光層は、発光物質およびホスト材料（第１のホスト材料）に加えて、アシスト材料（第２のホスト材料）を有していてもよい。発光層にホスト材料を複数用いる場合のエネルギー移動機構については、実施の形態２にて後述する。
≪アシスト材料≫
アシスト材料として用いることのできる材料として、一般式（Ｇ２０）で表される第２の有機化合物を挙げることができる。
一般式（Ｇ２０）中、Ｒ２０１乃至Ｒ２１４は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素基、置換もしくは無置換の炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素基、置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基、又は置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が３乃至２０のヘテロアリール基を表す。また、Ａ２００およびＡ２０１は、各々独立に、置換または無置換のトリフェニレニル基、置換または無置換のフェナントリル基、置換または無置換のナフチル基、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、および置換または無置換のターフェニル基のいずれかであり、かつ、Ａ２００およびＡ２０１の少なくとも一は、置換または無置換のナフチル基、置換または無置換のフェナントリル基、および置換または無置換のトリフェニレニル基のいずれかである。
また、アシスト材料として用いることのできる材料として、一般式（Ｇ２１）で表される第２の有機化合物を挙げることができる。
上記一般式（Ｇ２１）中、Ａ２００およびＡ２０１は、それぞれ独立に、無置換のトリフェニレニル基、無置換のフェナントリル基、無置換のβ－ナフチル基、無置換のフェニル基、無置換のビフェニル基、および無置換のターフェニル基のいずれかであり、かつＡ２００およびＡ２０１の少なくとも一は、無置換のβ－ナフチル基、または、無置換のトリフェニレニル基である。
なお一般式（Ｇ２０）において用いることのできる炭素数１乃至６のアルキル基、環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基、炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素基、および炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素基の具体例は、それぞれ、上述の有機金属錯体または第１の有機化合物において用いることのできる炭素数１乃至６のアルキル基、環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基、炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素基、および炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素基の具体例と同様である。
また、一般式（Ｇ２０）において用いることのできる環を形成する炭素の数が３乃至２０のヘテロアリール基の具体例としては、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾナフトフラニル基、ベンゾナフトチオフェニル基、インドロカルバゾリル基、ベンゾフロカルバゾリル基、ベンゾチエノカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基などが挙げられる。なお、これらの基は、重水素置換されていてもよい。
なお、一般式（Ｇ２０）において、炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素基、炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素基、環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基、環を形成する炭素の数が３乃至２０のヘテロアリール基、トリフェニレニル基、フェナントリル基、ナフチル基、フェニル基、ビフェニル基、またはターフェニル基が置換基を有する場合、当該置換基の具体例としては、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換のフェニル基などが挙げられる。なお、これらの基は、重水素置換されていてもよい。
上記一般式（Ｇ２０）および（Ｇ２１）で表される有機化合物の具体例を以下に示す。
なお、アシスト材料として用いることのできる第２の有機化合物はこれに限定されず、実施の形態２にて後述するホスト材料に用いることのできる材料を用いてもよい。
以上が、発光デバイス１００の発光層についての説明である。
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２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した発光デバイスのその他の構成について、図１（Ａ）乃至図１（Ｅ）を用いて説明する。
≪発光デバイスの基本的な構造≫
発光デバイスの基本的な構造について説明する。図１（Ａ）には、実施の形態１で説明したとおり、一対の電極間に発光層を含むＥＬ層を有する発光デバイスを示す。
図１（Ｂ）には、一対の電極間に複数（図１（Ｂ）では、２層）のＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ）を設け、複数のＥＬ層の間に電荷発生層１０６を設けることにより、複数のＥＬ層が一対の電極間に積層された構造（タンデム構造ともいう）を有する発光デバイスを示す。タンデム構造の発光デバイスは、電流量を変えることなく高効率な発光装置を実現することができる。
電荷発生層１０６は、第１の電極１０１と第２の電極１０２の間に電位差を生じさせたときに、一方のＥＬ層（１０３ａまたは１０３ｂ）に電子を注入し、他方のＥＬ層（１０３ｂまたは１０３ａ）に正孔を注入する機能を有する。従って、図１（Ｂ）において、第１の電極１０１に、第２の電極１０２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１０６からＥＬ層１０３ａに電子が注入され、ＥＬ層１０３ｂに正孔が注入されることとなる。
なお、電荷発生層１０６は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する（具体的には、電荷発生層１０６に対する可視光の透過率が、４０％以上）ことが好ましい。また、電荷発生層１０６は、第１の電極１０１および第２の電極１０２よりも低い導電率であっても機能する。
また、図１（Ｃ）には、発光デバイスにおけるＥＬ層１０３の積層構造を示す。但し、この場合、第１の電極１０１は陽極として、第２の電極１０２は陰極として機能するものとする。ＥＬ層１０３は、第１の電極１０１上に、正孔（ホール）注入層１１１、正孔（ホール）輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５が順次積層された構造を有する。なお、第１の電極１０１を陰極として、第２の電極１０２を陽極としてもよい。その場合は、ＥＬ層１０３の積層順を逆とするのが好ましく、具体的には、陰極である第１の電極１０１上の１１１が電子注入層、１１２が電子輸送層、１１３が発光層、１１４が正孔（ホール）輸送層、１１５が正孔（ホール）注入層、という構成とするのが好ましい。
発光層１１３は、発光物質、および複数の物質を適宜組み合わせて有しており、所望の発光色を呈する蛍光発光、または燐光発光が得られる構成とすることができる。本発明の一態様の発光デバイスの有する発光層に、実施の形態１で示した発光層の構成を用いることが好ましい。
なお、発光層１１３は、発光色の異なる発光層を複数積層した構成であっても良い。発光層を複数有する場合には、各発光層に異なる発光物質を用いることにより異なる発光色を呈する構成（例えば、補色の関係にある発光色を組み合わせて得られる白色発光）とすることができる。例えば、赤色を発光する発光物質を含む発光層と、緑色を発光する発光物質を含む発光層と、青色を発光する発光物質を含む発光層とが積層、またはキャリア輸送性材料を有する層を介して積層された構造であっても良い。または、黄色を発光する発光物質を含む発光層と、青色を発光する発光物質を含む発光層との組み合わせであっても良い。なお、この場合、積層された各発光層に用いる発光物質およびその他の物質は、それぞれ異なる組み合わせとすればよい。また、図１（Ｂ）に示す複数のＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ）から、それぞれ異なる発光色が得られる構成としても良い。この場合も各発光層に用いる発光物質およびその他の物質を異なる組み合わせとすればよい。
ただし、発光層１１３の積層構造は上記に限定されない。例えば、発光層１１３は、発光色の同じ発光層を複数積層した構成であっても良い。例えば、青色を発光する発光物質を含む第１の発光層と、青色を発光する発光物質を含む第２の発光層とが積層、またはキャリア輸送性材料を有する層を介して積層された構造であっても良い。また、図１（Ｂ）に示す複数のＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ）から、同じ発光色が得られる構成としても良い。発光色の同じ発光層を複数積層した構成の場合、単層の構成よりも信頼性を高めることができる場合がある。
発光層１１３が、複数の発光層を積層した構成である場合、少なくとも、複数の発光層のうちの一に、実施の形態１で示した発光層の構成を用いることが好ましい。
また、発光デバイスにおいて、例えば、図１（Ｃ）に示す第１の電極１０１を反射電極とし、第２の電極１０２を半透過・半反射電極とし、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造とすることにより、ＥＬ層１０３に含まれる発光層１１３から得られる発光を両電極間で共振させ、第２の電極１０２から射出される発光を強めることができる。
なお、発光デバイスの第１の電極１０１が、反射性を有する導電性材料と透光性を有する導電性材料（透明導電膜）との積層構造からなる反射電極である場合、透明導電膜の膜厚を制御することにより光学調整を行うことができる。具体的には、発光層１１３から得られる光の波長λに対して、第１の電極１０１と、第２の電極１０２との電極間の光学距離（膜厚と屈折率の積）がｍλ／２（ただし、ｍは１以上の整数）またはその近傍となるように調整することが好ましい。
また、発光層１１３から得られる所望の光（波長：λ）を増幅させるために、第１の電極１０１から発光層１１３の所望の光が得られる領域（発光領域）までの光学距離と、第２の電極１０２から発光層１１３の所望の光が得られる領域（発光領域）までの光学距離と、をそれぞれ（２ｍ’＋１）λ／４（ただし、ｍ’は１以上の整数）またはその近傍となるように調節するのが好ましい。なお、ここでいう発光領域とは、発光層１１３における正孔（ホール）と電子との再結合領域を示す。
このような光学調整を行うことにより、発光層１１３から得られる特定の単色光のスペクトルを狭線化させ、色純度の良い発光を得ることができる。
但し、上記の場合、第１の電極１０１と第２の電極１０２との光学距離は、厳密には第１の電極１０１における反射領域から第２の電極１０２における反射領域までの総厚ということができる。しかし、第１の電極１０１および第２の電極１０２における反射領域を厳密に決定することは困難であるため、第１の電極１０１と第２の電極１０２の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。また、第１の電極１０１と、所望の光が得られる発光層との光学距離は、厳密には第１の電極１０１における反射領域と、所望の光が得られる発光層における発光領域との光学距離であるということができる。しかし、第１の電極１０１における反射領域、および所望の光が得られる発光層における発光領域を厳密に決定することは困難であるため、第１の電極１０１の任意の位置を反射領域、所望の光が得られる発光層の任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
図１（Ｄ）には、タンデム構造の発光デバイスにおけるＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ）の積層構造を示す。但し、この場合、第１の電極１０１は陽極として、第２の電極１０２は陰極として機能するものとする。ＥＬ層１０３ａは、第１の電極１０１上に、正孔（ホール）注入層１１１ａ、正孔（ホール）輸送層１１２ａ、発光層１１３ａ、電子輸送層１１４ａ、電子注入層１１５ａが順次積層された構造を有する。ＥＬ層１０３ｂは、電荷発生層１０６上に、正孔（ホール）注入層１１１ｂ、正孔（ホール）輸送層１１２ｂ、発光層１１３ｂ、電子輸送層１１４ｂ、電子注入層１１５ｂが順次積層された構造を有する。なお、第１の電極１０１を陰極として、第２の電極１０２を陽極としてもよく、その場合は、ＥＬ層１０３の積層順を逆とするのが好ましい。
例えば、図１（Ｄ）に示す発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有する場合は、第１の電極１０１を反射電極として形成し、第２の電極１０２を半透過・半反射電極として形成する。従って、所望の電極材料を単数または複数用い、単層または積層して形成することができる。なお、第２の電極１０２は、ＥＬ層１０３ｂを形成した後、適宜材料を選択して形成する。
図１（Ｄ）に示す発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有する構成であり、かつ、各ＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ）にそれぞれ発光色の異なる発光層を用いた場合、マイクロキャビティ構造によって、いずれかの発光層に由来する所望の波長の光（単色光）を取り出すことができる。このような発光デバイスを発光装置に用い、画素ごとに異なる波長の光を取り出せるようにマイクロキャビティ構造を調節することによって、画素ごとに異なる発光色を得るための塗り分け（例えば、ＲＧＢ）が不要となる。従って、高精細化を実現することが容易である。また、着色層（カラーフィルタ）との組み合わせも可能である。さらに、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。
図１（Ｅ）に示す発光デバイスは、図１（Ｂ）に示したタンデム構造の発光デバイスの一例であり、図に示すように、３つのＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）が電荷発生層（１０６ａ、１０６ｂ）を挟んで積層される構造を有する。なお、３つのＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）は、それぞれに発光層（１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ）を有しており、各発光層の発光色は、自由に組み合わせることができる。例えば、発光層１１３ａを青色、発光層１１３ｂを赤色、緑色、または黄色のいずれか、発光層１１３ｃを青色とすることができるが、発光層１１３ａを赤色、発光層１１３ｂを青色、緑色、または黄色のいずれか、発光層１１３ｃを赤色とすることもできる。
なお、上述した本発明の一態様である発光デバイスにおいて、第１の電極１０１と第２の電極１０２の少なくとも一方は、透光性を有する電極（透明電極、半透過・半反射電極など）とする。透光性を有する電極が透明電極の場合、透明電極の可視光の透過率は、４０％以上とする。また、半透過・半反射電極の場合、半透過・半反射電極の可視光の反射率は、２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下とする。また、これらの電極は、抵抗率が１×１０－２Ωｃｍ以下とするのが好ましい。
また、上述した本発明の一態様である発光デバイスにおいて、第１の電極１０１と第２の電極１０２の一方が、反射性を有する電極（反射電極）である場合、反射性を有する電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、この電極は、抵抗率が１×１０－２Ωｃｍ以下とするのが好ましい。
≪発光デバイスの具体的な構造≫
次に、本発明の一態様である発光デバイスの具体的な構造を、各層の構成について説明する。なお、各層の説明においては、簡略化のため符号を省略する場合がある。
＜第１の電極および第２の電極＞
第１の電極および第２の電極を形成する材料としては、上述した両電極の機能が満たせるのであれば、以下に示す材料を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、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適宜用いることができる。具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第１族または第２族に属する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類金属およびこれらを適宜組み合わせて含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。
図１（Ｄ）に示す発光デバイスにおいて、第１の電極１０１が陽極である場合、第１の電極１０１上にＥＬ層１０３ａの正孔注入層１１１ａおよび正孔輸送層１１２ａが真空蒸着法により順次積層形成される。ＥＬ層１０３ａおよび電荷発生層１０６が形成された後、電荷発生層１０６上にＥＬ層１０３ｂの正孔注入層１１１ｂおよび正孔輸送層１１２ｂが同様に順次積層形成される。
＜正孔注入層＞
正孔注入層は、陽極である第１の電極および電荷発生層からＥＬ層に正孔（ホール）を注入する層であり、有機アクセプタ材料および正孔注入性の高い材料を含む層である。
有機アクセプタ材料は、そのＬＵＭＯ準位の値とＨＯＭＯ準位の値が近い他の有機化合物との間で電荷分離させることにより、当該有機化合物に正孔（ホール）を発生させることができる材料である。従って、有機アクセプタ材料としては、キノジメタン誘導体、クロラニル誘導体、およびヘキサアザトリフェニレン誘導体などの電子吸引基（ハロゲン基またはシアノ基）を有する化合物を用いることができる。例えば、７，７，８，８－テトラシアノ－２，３，５，６－テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４－ＴＣＮＱ）、３，６－ジフルオロ－２，５，７，７，８，８－ヘキサシアノキノジメタン、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１－ヘキサシアノ－１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン（略称：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）、２－（７－ジシアノメチレン－１，３，４，５，６，８，９，１０－オクタフルオロ－７Ｈ－ピレン－２－イリデン）マロノニトリル等を用いることができる。なお、有機アクセプタ材料の中でも特に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は、アクセプタ性が高く、熱に対して膜質が安定であるため好適である。その他にも、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基またはシアノ基）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’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［４－シアノ－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’’－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－３，５－ジフルオロ－４－（トリフルオロメチル）ベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’－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］などを用いることができる。
また、正孔注入性の高い材料としては、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（モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の遷移金属酸化物等）を用いることができる。具体的には、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムが挙げられる。上記の中でも、酸化モリブデンは大気中で安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）または銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、等を用いることができる。
また、上記材料に加えて低分子化合物である、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－（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－４，４’－ジアミノビフェニル（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）、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）等の芳香族アミン化合物、等を用いることができる。
また、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）である、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）等を用いることができる。または、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子系化合物、等を用いることもできる。
また、正孔注入性の高い材料としては、正孔輸送性材料と、上述した有機アクセプタ材料（電子受容性材料）を含む混合材料を用いることもできる。この場合、有機アクセプタ材料により正孔輸送性材料から電子が引き抜かれて正孔注入層１１１で正孔が発生し、正孔輸送層１１２を介して発光層１１３に正孔が注入される。なお、正孔注入層１１１は、正孔輸送性材料と有機アクセプタ材料（電子受容性材料）を含む混合材料からなる単層で形成しても良いが、正孔輸送性材料と有機アクセプタ材料（電子受容性材料）とをそれぞれ別の層で積層して形成しても良い。
なお、正孔輸送性材料としては、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における正孔移動度が、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、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ることができる。
また、正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香環を有する化合物（例えばカルバゾール誘導体、フラン誘導体、またはチオフェン誘導体）、および芳香族アミン（芳香族アミン骨格を有する有機化合物）等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。実施の形態１の化合物は正孔輸送性を有するため、正孔輸送性材料として用いることもできる。
なお、上記カルバゾール誘導体（カルバゾール環を有する有機化合物）としては、ビカルバゾール誘導体（例えば、３，３’－ビカルバゾール誘導体）、カルバゾリル基を有する芳香族アミン等が挙げられる。
また、上記ビカルバゾール誘導体（例えば、３，３’－ビカルバゾール誘導体）としては、具体的には、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、９，９’－ビス（ビフェニル－４－イル）－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＢｉｓＢＰＣｚ）、９，９’－ビス（ビフェニル－３－イル）－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＢｉｓｍＢＰＣｚ）、９－（ビフェニル－３－イル）－９’－（ビフェニル－４－イル）－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール（略称：ｍＢＰＣＣＢＰ）、９－（２－ナフチル）－９’－フェニル－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール（略称：βＮＣＣＰ）などが挙げられる。
また、上記カルバゾリル基を有する芳香族アミンとしては、具体的には、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）、Ｎ－（４－ビフェニル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、Ｎ－（ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）アミン（略称：ＰＣＢＦＦ）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－４－アミン、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－４－アミン、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジフェニル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジフェニル－９Ｈ－フルオレン－４－アミン、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９’－スピロビ（９Ｈ－フルオレン）－２－アミン、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９’－スピロビ（９Ｈ－フルオレン）－４－アミン、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－Ｎ－（１，１’：３’，１’’－ターフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－Ｎ－（１，１’：４’，１’’－ターフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－Ｎ－（１，１’：３’，１’’－ターフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－４－アミン、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－Ｎ－（１，１’：４’，１’’－ターフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－４－アミン、４，４’－ジフェニル－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４－（１－ナフチル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’－ジ（１－ナフチル）－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、４－フェニルジフェニル－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）アミン（略称：ＰＣＡ１ＢＰ）、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，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）、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］－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、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）、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）、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）、Ｎ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－（４－フェニル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、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’，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）などが挙げられる。
なお、カルバゾール誘導体としては、上記に加えて、９－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－フェニル］フェナントレン（略称：ＰＣＰＰｎ）、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）、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）、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）等が挙げられる。
また、上記フラン誘導体（フラン環を有する有機化合物）としては、具体的には、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）等が挙げられる。
また、上記チオフェン誘導体（チオフェン環を有する有機化合物）としては、具体的には、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）などが挙げられる。
また、上記芳香族アミンとしては、具体的には、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またはα－ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－４，４’－ジアミノビフェニル（略称：ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４，４’－ジアミノビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－３’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－Ｎ－｛９，９－ジメチル－２－［Ｎ’－フェニル－Ｎ’－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）アミノ］－９Ｈ－フルオレン－７－イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、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）、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）、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）、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）、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：ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、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）、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、Ｎ－（４－ビフェニル）－６，Ｎ－ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢｎｆＡＢＰ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）－６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ）、４，４’－ビス（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＢｎｆＢＢ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－６－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（６））、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（８））、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン－４－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（ＩＩ）（４））、Ｎ，Ｎ－ビス［４－（ジベンゾフラン－４－イル）フェニル］－４－アミノ－ｐ－ターフェニル（略称：ＤＢｆＢＢ１ＴＰ）、Ｎ－［４－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－Ｎ－フェニル－４－ビフェニルアミン（略称：ＴｈＢＡ１ＢＰ）、４－（２－ナフチル）－４’，４’’－ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢ）、４－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’，４’’－ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢｉ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（６；１’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７；１’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７－フェニル）ナフチル－２－イルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡＰβＮＢ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（６；２’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７；２’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（４；２’－ビナフチル－１－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（５；２’－ビナフチル－１－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ－０２）、４－（４－ビフェニリル）－４’－（２－ナフチル）－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢ）、４－（３－ビフェニリル）－４’－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、４－（４－ビフェニリル）－４’－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、４－フェニル－４’－（１－ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ビス（１－ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＢ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－４’’－［４’－（カルバゾール－９－イル）ビフェニル－４－イル］トリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ）、４’－［４－（３－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］トリス（ビフェニル－４－イル）アミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ－０２）、４－［４’－（カルバゾール－９－イル）ビフェニル－４－イル］－４’－（２－ナフチル）－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉβＮＢ）、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－Ｎ－［４－（１－ナフチル）フェニル］－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－アミン（略称：ＰＣＢＮＢＳＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（ビフェニル－４－イル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－アミン（略称：ＢＢＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（ビフェニル－４－イル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－４－アミン（略称：ＢＢＡＳＦ（４））、Ｎ－（ビフェニル－２－イル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－４－アミン（略称：ｏＦＢｉＳＦ）、Ｎ－（ビフェニル－４－イル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）ジベンゾフラン－４－アミン（略称：ＦｒＢｉＦ）、Ｎ－［４－（１－ナフチル）フェニル］－Ｎ－［３－（６－フェニルジベンゾフラン－４－イル）フェニル］－１－ナフチルアミン（略称：ｍＰＤＢｆＢＮＢＮ）、４－フェニル－４’－［４－（９－フェニルフルオレン－９－イル）フェニル］トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＢｉ）、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－４－アミン、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－３－アミン、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－２－アミン、Ｎ，Ｎ－ビス（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ－９Ｈ－フルオレン－１－アミン、等が挙げられる。
その他にも、正孔輸送性材料として、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）である、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ等を用いることができる。または、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ＰＡｎｉ／ＰＳＳ等の酸を添加した高分子系化合物、等を用いることもできる。
但し、正孔輸送性材料は、上記に限られることなく公知の様々な材料を１種または複数種組み合わせて正孔輸送性材料として用いてもよい。
なお、正孔注入層は、公知の様々な成膜方法を用いて形成することができるが、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができる。
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層は、正孔注入層によって、第１の電極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。なお、正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。従って、正孔輸送層には、正孔注入層に用いることができる正孔輸送性材料を用いることができる。また、正孔輸送層は、単層でも機能するが、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、２層の正孔輸送層のうち、発光層に接する層が電子ブロック層としての機能を兼ねていてもよい。
なお、本発明の一態様である発光デバイスにおいて、正孔輸送層と同じ有機化合物を発光層に用いることができる。正孔輸送層と発光層に同じ有機化合物を用いると、正孔輸送層から発光層への正孔の輸送が効率よく行えるため、より好ましい。
＜発光層＞
発光層は、発光物質を含む層である。なお、発光層に用いることができる発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いることができる。なお、一つの発光層が異なる発光物質を有する積層構造としてもよい。少なくとも一の発光層に、実施の形態１で示した発光層の構成を用いることが好ましい。
また、発光層は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種または複数種の有機化合物（ホスト材料等）を有していても良い。
なお、発光層にホスト材料を複数用いる場合、新たに加える第２のホスト材料として、既存のゲスト材料および第１のホスト材料のエネルギーギャップよりも大きなエネルギーギャップを有する物質を用いるのが好ましい。また、第２のホスト材料の最低一重項励起エネルギー準位（Ｓ１準位）は、第１のホスト材料のＳ１準位よりも高く、第２のホスト材料の最低三重項励起エネルギー準位（Ｔ１準位）は、ゲスト材料のＴ１準位よりも高いことが好ましい。また、第２のホスト材料の最低三重項励起エネルギー準位（Ｔ１準位）は、第１のホスト材料のＴ１準位よりも高いことが好ましい。このような構成とすることにより、２種類のホスト材料による励起錯体（エキサイプレックス、エキシプレックスまたはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）を形成することができる。なお、効率よく励起錯体を形成するためには、正孔を受け取りやすい化合物（正孔輸送性材料）と、電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性材料）とを組み合わせることが特に好ましい。また、この構成により、高効率、低電圧、長寿命を同時に実現することができる。
なお、上記のホスト材料（第１のホスト材料および第２のホスト材料を含む）として用いる有機化合物としては、発光層に用いるホスト材料としての条件を満たせば、前述の正孔輸送層に用いることができる正孔輸送性材料、または後述の電子輸送層に用いることができる電子輸送性材料、等の有機化合物が挙げられ、複数種の有機化合物（上記、第１のホスト材料および第２のホスト材料）からなる励起錯体であっても良い。なお、複数種の有機化合物で励起状態を形成する励起錯体は、Ｓ１準位とＴ１準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なＴＡＤＦ材料としての機能を有する。また、励起錯体を形成する複数種の有機化合物の組み合わせとしては、例えば一方がπ電子不足型複素芳香環を有し、他方がπ電子過剰型複素芳香環を有すると好ましい。なお、励起錯体を形成する組み合わせとして、一方にイリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体等の燐光発光物質を用いても良い。実施の形態１で説明した有機化合物は、電子輸送性を有するため第１のホスト材料として有効に利用することができる。また、正孔輸送性を有するため第２のホスト材料としても利用することができる。
発光層に用いることができる発光物質として、特に限定は無く、一重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質、または三重項励起エネルギーを可視光領域の発光に変える発光物質を用いることができる。
≪一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質≫
発光層に用いることのできる、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、以下に示す蛍光を発する物質（蛍光発光物質）が挙げられる。例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。特にピレン誘導体は発光量子収率が高いので好ましい。ピレン誘導体の具体例としては、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’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（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：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（ジベンゾフラン－２－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦｒＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（ジベンゾチオフェン－２－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＴｈＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（Ｎ－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－６－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（Ｎ－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０２）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（６，Ｎ－ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）などが挙げられる。
また、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質として、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－（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）、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）、４－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）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：ＰＣＢＡＰＢＡ）、ペリレン、２，５，８，１１－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、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）等を用いることができる。
また、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質として、Ｎ－［９，１０－ビス（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（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（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（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）、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３、３，１０－ビス［Ｎ－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）、３，１０－ビス［Ｎ－（ジベンゾフラン－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）などが挙げられる。特に、１，６ＦＬＰＡＰｒｎ、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３のようなピレンジアミン化合物、等を用いることができる。
≪三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質≫
次に、発光層１１３に用いることのできる、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、燐光を発する物質（燐光発光物質）、または熱活性化遅延蛍光を示す熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料が挙げられる。
燐光発光物質とは、低温（例えば７７Ｋ）以上室温以下の温度範囲（すなわち、７７Ｋ以上３１３Ｋ以下）のいずれかにおいて、燐光を呈し、且つ蛍光を呈さない化合物のことをいう。該燐光発光物質としては、スピン軌道相互作用の大きい金属元素を有すると好ましく、有機金属錯体、金属錯体（白金錯体）、希土類金属錯体等が挙げられる。具体的には遷移金属元素が好ましく、特に白金族元素（ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、Ｐｄ、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、またはＰｔ）を有することが好ましく、中でもイリジウムを有することで、一重項基底状態と三重項励起状態との間の直接遷移に係わる遷移確率を高めることができ好ましい。
≪燐光発光物質（４５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下：青色または緑色）≫
青色または緑色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。
例えば、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］）、トリス［３－（５－ビフェニル）－５－イソプロピル－４－フェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒ５ｂｔｚ）３］）、のような４Ｈ－トリアゾール環を有する有機金属錯体、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－トリアゾール環を有する有機金属錯体、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（ｉＰｒｐｉｍ）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環を有する有機金属錯体、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１－ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２－［３’，５’－ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））のように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錯体等が挙げられる。
≪燐光発光物質（４９５ｎｍ以上５９０ｎｍ以下：緑色または黄色）≫
緑色または黄色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が４９５ｎｍ以上５９０ｎｍ以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。
例えば、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－ジメチル－２－［６－（２，６－ジメチルフェニル）－４－ピリミジニル－κＮ３］フェニル－κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｐｍ－ｄｍｐ）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環を有する有機金属イリジウム錯体、（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）］）のようなピラジン環を有する有機金属イリジウム錯体、トリス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）３］）、トリス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）３］）、ビス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）］）、ビス［２－（２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］［２－（４－フェニル－２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（４ｄｐｐｙ）］）、ビス［２－（２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］［２－（４－メチル－５－フェニル－２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］、［２－ｄ３－メチル－８－（２－ピリジニル－κＮ）ベンゾフロ［２，３－ｂ］ピリジン－κＣ］ビス［２－（５－ｄ３－メチル－２－ピリジニル－κＮ２）フェニル－κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３））、｛２－（メチル－ｄ３）－８－［４－（１－メチルエチル－１－ｄ）－２－ピリジニル－κＮ］ベンゾフロ［２，３－ｂ］ピリジン－７－イル－κＣ｝ビス｛５－（メチル－ｄ３）－２－［５－（メチル－ｄ３）－２－ピリジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（５ｍｔｐｙ－ｄ６）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｉＰｒ－ｄ４））、［２－ｄ３－メチル－（２－ピリジニル－κＮ）ベンゾフロ［２，３－ｂ］ピリジン－κＣ］ビス［２－（２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３））、［２－（４－メチル－５－フェニル－２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］ビス［２－（２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ｍｄｐｐｙ））のようなピリジン環を有する有機金属イリジウム錯体、ビス（２，４－ジフェニル－１，３－オキサゾラト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｄｐｏ）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，Ｃ２’｝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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ）］）などの有機金属錯体の他、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。
≪燐光発光物質（５７０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下：黄色または赤色）≫
黄色または赤色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が５７０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である燐光発光物質としては、以下のような物質が挙げられる。
例えば、（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）］）、（ジピバロイルメタナト）ビス［４，６－ジ（ナフタレン－１－イル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ）］）のようなピリミジン環を有する有機金属錯体、（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）］）、ビス｛４，６－ジメチル－２－［３－（３，５－ジメチルフェニル）－５－フェニル－２－ピラジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝（２，６－ジメチル－３，５－ヘプタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス｛４，６－ジメチル－２－［５－（４－シアノ－２，６－ジメチルフェニル）－３－（３，５－ジメチルフェニル）－２－ピラジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍＣＰ）２（ｄｐｍ）］）、ビス｛２－［５－（２，６－ジメチルフェニル）－３－（３，５－ジメチルフェニル）－２－ピラジニル－κＮ］－４，６－ジメチルフェニル－κＣ｝（２，２’，６，６’－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（２－メチル－３－フェニルキノキサリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３－ジフェニルキノキサリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｑ）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）］）のようなピラジン環を有する有機金属錯体、トリス（１－フェニルイソキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］）、ビス（１－フェニルイソキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）］）、およびビス［４，６－ジメチル－２－（２－キノリニル－κＮ）フェニル－κＣ］（２，４－ペンタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｑｎ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン環を有する有機金属錯体、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、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）］）、およびトリス［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。
≪ＴＡＤＦ材料≫
また、ＴＡＤＦ材料としては、以下に示す材料を用いることができる。ＴＡＤＦ材料とは、Ｓ１準位とＴ１準位との差が小さく（好ましくは、０．２ｅＶ以下）、三重項励起状態をわずかな熱エネルギーによって一重項励起状態にアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態からの発光（蛍光）を効率よく呈する材料のことである。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、三重項励起エネルギー準位と一重項励起エネルギー準位のエネルギー差が０ｅＶ以上０．２ｅＶ以下、好ましくは０ｅＶ以上０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。また、ＴＡＤＦ材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１×１０－６秒以上、または１×１０－３秒以上である。また、実施の形態１で説明した有機化合物を用いることができる。
なお、ＴＡＤＦ材料は、電子輸送性材料、正孔輸送性材料、ホスト材料として用いることもできる。
ＴＡＤＦ材料としては、例えば、フラーレン、およびその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、Ｚｎ、カドミウム（Ｃｄ）、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｉｎ、もしくはＰｄ等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ－４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン－塩化白金錯体（略称：ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等が挙げられる。
その他にも、２－（ビフェニル－４－イル）－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）、２－｛４－［３－（Ｎ－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール－９－イル］フェニル｝－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（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）、４－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４ＰＣＣｚＢｆｐｍ）、４－［４－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４ＰＣＣｚＰＢｆｐｍ）、９－［３－（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－２，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール（略称：ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ－０２）等のπ電子過剰型複素芳香族化合物及びπ電子不足型複素芳香族化合物を有する複素芳香族化合物を用いてもよい。
なお、π電子過剰型複素芳香族化合物とπ電子不足型複素芳香族化合物とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香族化合物のドナー性とπ電子不足型複素芳香族化合物のアクセプタ性が共に強くなり、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。また、ＴＡＤＦ材料として、一重項励起状態と三重項励起状態間が熱平衡状態にあるＴＡＤＦ材料（ＴＡＤＦ１００）を用いてもよい。このようなＴＡＤＦ材料は発光寿命（励起寿命）が短くなるため、発光素子における高輝度領域での効率低下を抑制することができる。
また、上記の他に、三重項励起エネルギーを発光に変換する機能を有する材料としては、ペロブスカイト構造を有する遷移金属化合物のナノ構造体が挙げられる。特に金属ハロゲンペロブスカイト類のナノ構造体がこのましい。該ナノ構造体としては、ナノ粒子、ナノロッドが好ましい。
発光層において、上述した発光物質（ゲスト材料）と組み合わせて用いる有機化合物（ホスト材料等）としては、発光物質（ゲスト材料）のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
≪蛍光発光用ホスト材料≫
発光層に用いる発光物質が蛍光発光物質である場合、組み合わせる有機化合物（ホスト材料）として、一重項励起状態のエネルギー準位が大きく、三重項励起状態のエネルギー準位が小さい有機化合物、または蛍光量子収率が高い有機化合物を用いるのが好ましい。したがって、このような条件を満たす有機化合物であれば、本実施の形態で示す、正孔輸送性材料（前述）および電子輸送性材料（後述）等を用いることができる。また、実施の形態１で説明した有機化合物を用いることができる。
一部上述した具体例と重複するが、発光物質（蛍光発光物質）との好ましい組み合わせという観点から、有機化合物（ホスト材料）としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられる。
なお、蛍光発光物質と組み合わせて用いることが好ましい有機化合物（ホスト材料）の具体例としては、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）、３，６－ジフェニル－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：ＤＰＣｚＰＡ）、ＰＣＰＮ、９，１０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ－ジフェニル－９－［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：ＣｚＡ１ＰＡ）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、ＹＧＡＰＡ、ＰＣＡＰＡ、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－｛４－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］フェニル｝－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、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）、６，１２－ジメトキシ－５，１１－ジフェニルクリセン、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）、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）、９，１０－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ）、９－（１－ナフチル）－１０－（２－ナフチル）アントラセン（略称：α，β－ＡＤＮ）、２－（１０－フェニルアントラセン－９－イル）ジベンゾフラン、２－（１０－フェニル－９－アントラセニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン（略称：Ｂｎｆ（ＩＩ）ＰｈＡ）、９－（１－ナフチル）－１０－［４－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）、２，９－ジ（１－ナフチル）－１０－フェニルアントラセン（略称：２αＮ－αＮＰｈＡ）、９－（１－ナフチル）－１０－［３－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－ｍαＮＰＡｎｔｈ）、９－（２－ナフチル）－１０－［３－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：βＮ－ｍαＮＰＡｎｔｈ）、９－（１－ナフチル）－１０－［４－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－αＮＰＡｎｔｈ）、９－（２－ナフチル）－１０－［４－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：βＮ－βＮＰＡｎｔｈ）、２－（１－ナフチル）－９－（２－ナフチル）－１０－フェニルアントラセン（略称：２αＮ－βＮＰｈＡ）、９－（２－ナフチル）－１０－［３－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：βＮ－ｍβＮＰＡｎｔｈ）、１－｛４－［１０－（ビフェニル－４－イル）－９－アントラセニル］フェニル｝－２－エチル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ＥｔＢＩｍＰＢＰｈＡ）、９，９’－ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’－（スチルベン－３，３’－ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’－（スチルベン－４，４’－ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、１，３，５－トリ（１－ピレニル）ベンゼン（略称：ＴＰＢ３）、５，１２－ジフェニルテトラセン、５，１２－ビス（ビフェニル－２－イル）テトラセンなどが挙げられる。
≪燐光発光用ホスト材料≫
また、発光層に用いる発光物質が燐光発光物質である場合、組み合わせる有機化合物（ホスト材料）として、発光物質の三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）よりも三重項励起エネルギーの大きい有機化合物を選択すれば良い。なお、励起錯体を形成させるべく複数の有機化合物（例えば、第１のホスト材料、および第２のホスト材料（またはアシスト材料）等）を発光物質と組み合わせて用いる場合は、これらの複数の有機化合物を燐光発光物質と混合して用いることが好ましい。また、実施の形態１で説明した有機化合物を用いることができる。
このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質へのエネルギー移動であるＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を用いた発光を効率よく得ることができる。なお、複数の有機化合物の組み合わせとしては、励起錯体が形成しやすいものが良く、正孔を受け取りやすい化合物（正孔輸送性材料）と、電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性材料）とを組み合わせることが特に好ましい。
なお、一部上述した具体例と重複するが、発光物質（燐光発光物質）との好ましい組み合わせという観点から、有機化合物（ホスト材料、アシスト材料）としては、芳香族アミン（芳香族アミン骨格を有する有機化合物）、カルバゾール誘導体（カルバゾール環を有する有機化合物）、ジベンゾチオフェン誘導体（ジベンゾチオフェン環を有する有機化合物）、ジベンゾフラン誘導体（ジベンゾフラン環を有する有機化合物）、オキサジアゾール誘導体（オキサジアゾール環を有する有機化合物）、トリアゾール誘導体（トリアゾール環を有する有機化合物）、ベンゾイミダゾール誘導体（ベンゾイミダゾール環を有する有機化合物）、キノキサリン誘導体（キノキサリン環を有する有機化合物）、ジベンゾキノキサリン誘導体（ジベンゾキノキサリン環を有する有機化合物）、ピリミジン誘導体（ピリミジン環を有する有機化合物）、トリアジン誘導体（トリアジン環を有する有機化合物）、ピリジン誘導体（ピリジン環を有する有機化合物）、ビピリジン誘導体（ビピリジン環を有する有機化合物）、フェナントロリン誘導体（フェナントロリン環を有する有機化合物）、フロジアジン誘導体（フロジアジン環を有する有機化合物）、亜鉛およびアルミニウム系の金属錯体、等が挙げられる。
なお、上記の有機化合物のうち、正孔輸送性の高い有機化合物である、芳香族アミン、およびカルバゾール誘導体の具体例としては、上述した正孔輸送性材料の具体例と同じものが挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
また、上記の有機化合物のうち、正孔輸送性の高い有機化合物である、ジベンゾチオフェン誘導体、およびジベンゾフラン誘導体の具体例としては、ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ－ＩＩ、ＤＢＦ３Ｐ－ＩＩ、ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ、ＤＢＴＦＬＰ－ＩＩＩ、ＤＢＴＦＬＰ－ＩＶ、４－［３－（トリフェニレン－２－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ｍＤＢＴＰＴｐ－ＩＩ）等が挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
その他、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好ましいホスト材料として挙げられる。
また、上記の有機化合物のうち、電子輸送性の高い有機化合物である、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キナゾリン誘導体、フェナントロリン誘導体等の具体例としては、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）、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）、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）、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）、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）、などのポリアゾール環を有する複素芳香環を含む有機化合物、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，９－ジ（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＮＢｐｈｅｎ）、２，２’－（１，３－フェニレン）ビス（９－フェニル－１，１０－フェナントロリン）（略称：ｍＰＰｈｅｎ２Ｐ）などのピリジン環を有する複素芳香環を含む有機化合物、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）、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）、２－［４－（３，６－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ－ＩＩＩ）、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）、及び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－｛４－［９，１０－ジ（２－ナフチル）－２－アントリル］フェニル｝－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ＺＡＤＮ）、２－［４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－３，１’－ビフェニル－１－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍｐＰＣＢＰＤＢｑ）、等が挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
また、上記の有機化合物のうち、電子輸送性の高い有機化合物である、ピリジン誘導体、ジアジン誘導体（ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体を含む）、トリアジン誘導体、フロジアジン誘導体の具体例として、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）、ＰＣＣｚＰＴｚｎ、ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ－０２、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）、９，９’－［ピリミジン－４，６－ジイルビス（ビフェニル－３，３’－ジイル）］ビス（９Ｈ－カルバゾール）（略称：４，６ｍＣｚＢＰ２Ｐｍ）、２－［３’－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）ビフェニル－３－イル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＦＢＰＴｚｎ）、８－（ビフェニル－４－イル）－４－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ）、９－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｍＤＢｔＢＰＮｆｐｒ）、９－［（３’－ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－４－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｐｍＤＢｔＢＰＮｆｐｒ）、１１－［（３’－ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］フェナントロ［９’，１０’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：１１ｍＤＢｔＢＰＰｎｆｐｒ）、１１－［（３’－ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－４－イル］フェナントロ［９’，１０’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン、１１－［３’－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル－３－イル］フェナントロ［９’，１０’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン、１２－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェナントロ［９’，１０’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：１２ＰＣＣｚＰｎｆｐｒ）、９－［（３’－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）ビフェニル－４－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｐｍＰＣＢＰＮｆｐｒ）、９－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ＰＣＣｚＮｆｐｒ）、１０－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：１０ＰＣＣｚＮｆｐｒ）、９－［３’－（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）ビフェニル－３－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｍＢｎｆＢＰＮｆｐｒ）、９－｛３－［６－（９，９－ジメチルフルオレン－２－イル）ジベンゾチオフェン－４－イル］フェニル｝ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｍＦＤＢｔＰＮｆｐｒ）、９－［３’－（６－フェニルジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｍＤＢｔＢＰＮｆｐｒ－０２）、９－［３－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｍＰＣＣｚＰＮｆｐｒ）、９－｛（３’－［２，８－ジフェニルジベンゾチオフェン－４－イル］ビフェニル－３－イル｝ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン、１１－｛（３’－［２，８－ジフェニルジベンゾチオフェン－４－イル］ビフェニル－３－イル｝フェナントロ［９’，１０’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン、５－［３－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）フェニル］－７，７－ジメチル－５Ｈ，７Ｈ－インデノ［２，１－ｂ］カルバゾール（略称：ｍＩＮｃ（ＩＩ）ＰＴｚｎ）、２－［３’－（トリフェニレン－２－イル）ビフェニル－３－イル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＴｐＢＰＴｚｎ）、２－（ビフェニル－４－イル）－４－フェニル－６－（９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－イル）－１，３，５－トリアジン（略称：ＢＰ－ＳＦＴｚｎ）、２，６－ビス（４－ナフタレン－１－イルフェニル）－４－［４－（３－ピリジル）フェニル］ピリミジン（略称：２，４ＮＰ－６ＰｙＰＰｍ）、３－［９－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）－２－ジベンゾフラニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＤＢｆＴｚｎ）、２－（ビフェニル－３－イル）－４－フェニル－６－｛８－［（１，１’：４’，１’’－ターフェニル）－４－イル］－１－ジベンゾフラニル｝－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＢＰ－ＴＰＤＢｆＴｚｎ）、６－（ビフェニル－３－イル）－４－［３，５－ビス（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－２－フェニルピリミジン（略称：６ｍＢＰ－４Ｃｚ２ＰＰｍ）、４－［３，５－ビス（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－２－フェニル－６－（ビフェニル－４－イル）ピリミジン（略称：６ＢＰ－４Ｃｚ２ＰＰｍ）、などのジアジン環を有する複素芳香環を含む有機化合物、などが挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
また、上記の有機化合物のうち、電子輸送性の高い有機化合物である、金属錯体の具体例としては、亜鉛系またはアルミニウム系の金属錯体である、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）の他、キノリン環またはベンゾキノリン環を有する金属錯体等が、挙げられ、これらはいずれもホスト材料として好ましい。
その他、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などもホスト材料として好ましい。
さらに、正孔輸送性の高い有機化合物であり、かつ電子輸送性の高い有機化合物である、バイポーラ性の９－フェニル－９’－（４－フェニル－２－キナゾリニル）－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＣｚＱｚ）、２ｍｐＰＣＢＰＤＢｑ、ｍＩＮｃ（ＩＩ）ＰＴｚｎ、１１－［４－（ビフェニル－４－イル）－６－フェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル］－１１，１２－ジヒドロ－１２－フェニルインドロ［２，３－ａ］カルバゾール（略称：ＢＰ－Ｉｃｚ（ＩＩ）Ｔｚｎ）、７－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）キナゾリン－２－イル］－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ＰＣ－ｃｇＤＢＣｚＱｚ）などのジアジン環を有する有機化合物等をホスト材料として用いることもできる。
＜電子輸送層＞
電子輸送層は、後述する電子注入層によって第２の電極および電荷発生層から注入された電子を発光層に輸送する層である。電子輸送層に用いる材料は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。また、電子輸送層は、単層でも機能するが、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、２層の電子輸送層のうち、発光層に接する層が正孔ブロック層としての機能を兼ねていてもよい。また、電子輸送層が積層構造を有することで耐熱性を向上させることができる場合がある。なお、上記の混合材料は、耐熱性を有するため、これを用いた電子輸送層上でフォトリソ工程を行うことにより、熱工程によるデバイス特性への影響を抑制することができる。
≪電子輸送性材料≫
電子輸送層に用いることができる電子輸送性材料としては、電子輸送性の高い有機化合物を用いることができ、例えば複素芳香族化合物を用いることができる。なお、複素芳香族化合物とは、環の中に少なくとも２種類の異なる元素を含む環式化合物である。なお、環構造としては、３員環、４員環、５員環、６員環等が含まれるが、特に５員環、または、６員環が好ましく、含まれる元素としては、炭素の他に窒素、酸素、または硫黄などのいずれか一又は複数を含む複素芳香族化合物が好ましい。特に窒素を含む複素芳香族化合物（含窒素複素芳香族化合物）が好ましく、含窒素複素芳香族化合物、またはこれを含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料（電子輸送性材料）を用いることが好ましい。実施の形態１の化合物は電子輸送性を有するため、電子輸送性材料として用いることができる。
なお、この電子輸送性材料は、発光層に用いた材料とは異なる材料を用いることもできる。発光層でキャリアの再結合により生成した励起子は全てが発光に寄与できるとは限らず、発光層に接する、あるいは近傍に存在する層に拡散してしまうことがある。この現象を回避するためには、発光層に接する、あるいは近傍に存在する層に用いられる材料のエネルギー準位（最低一重項励起エネルギー準位または最低三重項励起エネルギー準位）が、発光層に用いられる材料よりも高いことが好ましい。従って、電子輸送性材料は、発光層に用いる材料と異なる材料を用いることで、効率の高い素子を得ることができる。
複素芳香族化合物は、少なくとも１つの複素芳香環を有する有機化合物である。
なお、複素芳香環は、ピリジン環、ジアジン環、トリアジン環、ポリアゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環等のいずれか一を有する。また、ジアジン環を有する複素芳香環には、ピリミジン環、ピラジン環、またはピリダジン環などを有する複素芳香環が含まれる。また、ポリアゾール環を有する複素芳香環には、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサジアゾール環を有する複素芳香環が含まれる。
また、複素芳香環は、縮環構造を有する縮合複素芳香環を含む。なお、縮合複素芳香環としては、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、ジベンゾキナゾリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環、ベンゾイミダゾール環、などが挙げられる。
なお、例えば、炭素の他に窒素、酸素、または硫黄などのいずれか一又は複数を含む複素芳香族化合物のうち、５員環構造を有する複素芳香族化合物としては、イミダゾール環を有する複素芳香族化合物、トリアゾール環を有する複素芳香族化合物、オキサゾール環を有する複素芳香族化合物、オキサジアゾール環を有する複素芳香族化合物、チアゾール環を有する複素芳香族化合物、ベンゾイミダゾール環を有する複素芳香族化合物などが挙げられる。
また、例えば、炭素の他に窒素、酸素、または硫黄などのいずれか一又は複数を含む複素芳香族化合物のうち、６員環構造を有する複素芳香族化合物としては、ピリジン環、ジアジン環（ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環などを含む）、トリアジン環などの複素芳香環を有する複素芳香族化合物などが挙げられる。なお、ピリジン環が連結した構造である複素芳香族化合物に含まれるが、ビピリジン構造を有する複素芳香族化合物、ターピリジン構造を有する複素芳香族化合物などが挙げられる。
さらに、上記６員環構造を一部に含む縮環構造を有する複素芳香族化合物としては、キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、フェナントロリン環、フロジアジン環（フロジアジン環のフラン環に芳香環が縮合した構造を含む）、ベンゾイミダゾール環などの縮合複素芳香環を有する複素芳香族化合物、などが挙げられる。
上記、５員環構造（ポリアゾール環（イミダゾール環、トリアゾール環、オキサジアゾール環を含む）、オキサゾール環、チアゾール環、ベンゾイミダゾール環など）を有する複素芳香族化合物の具体例としては、ＰＢＤ、ＯＸＤ－７、ＣＯ１１、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）、ＴＰＢＩ、ｍＤＢＴＢＩｍ－ＩＩ、ＢｚＯＳなどが挙げられる。
上記、６員環構造（ピリジン環、ジアジン環、トリアジン環などを有する複素芳香環を含む）を有する複素芳香族化合物の具体例としては、３５ＤＣｚＰＰｙ、ＴｍＰｙＰＢなどのピリジン環を有する複素芳香環を含む複素芳香族化合物、ＰＣＣｚＰＴｚｎ、ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ－０２、ｍＩＮｃ（ＩＩ）ＰＴｚｎ、ｍＴｐＢＰＴｚｎ、ＢＰ－ＳＦＴｚｎ、２，４ＮＰ－６ＰｙＰＰｍ、ＰＣＤＢｆＴｚｎ、ｍＢＰ－ＴＰＤＢｆＴｚｎ、２－｛３－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］フェニル｝－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＤＢｔＢＰＴｚｎ）、ｍＦＢＰＴｚｎなどのトリアジン環を有する複素芳香環を含む複素芳香族化合物、４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ、４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ、４，６ｍＣｚＢＰ２Ｐｍ、６ｍＢＰ－４Ｃｚ２ＰＰｍ、６ＢＰ－４Ｃｚ２ＰＰｍ、８－（ナフタレン－２－イル）－４－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：８βＮ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ）、８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ、９ｍＤＢｔＢＰＮｆｐｒ、９ｐｍＤＢｔＢＰＮｆｐｒ、３，８－ビス［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ベンゾフロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：３，８ｍＤＢｔＰ２Ｂｆｐｒ）、４，８－ビス［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４，８ｍＤＢｔＰ２Ｂｆｐｍ）、８－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：８ｍＤＢｔＢＰＮｆｐｍ）、８－［（２，２’－ビナフタレン）－６－イル］－４－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：８（βＮ２）－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ）などのジアジン（ピリミジン）環を有する複素芳香環を含む複素芳香族化合物、などが挙げられる。なお、上記複素芳香環を含む芳香族化合物には、縮合複素芳香環を有する複素芳香族化合物を含む。
その他にも、２，２’－（ピリジン－２，６－ジイル）ビス（４－フェニルベンゾ［ｈ］キナゾリン）（略称：２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ）、２，２’－（２，２’－ビピリジン－６，６’－ジイル）ビス（４－フェニルベンゾ［ｈ］キナゾリン）（略称：６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙ）、２，２’－（ピリジン－２，６－ジイル）ビス｛４－［４－（２－ナフチル）フェニル］－６－フェニルピリミジン｝（略称：２，６（ＮＰ－ＰＰｍ）２Ｐｙ）、６ｍＢＰ－４Ｃｚ２ＰＰｍなどのジアジン（ピリミジン）環を有する複素芳香環を含む複素芳香族化合物、２，４，６－トリス［３’－（ピリジン－３－イル）ビフェニル－３－イル］－１，３，５－トリアジン（略称：ＴｍＰＰＰｙＴｚ）、２，４，６－トリス（２－ピリジル）－１，３，５－トリアジン（略称：２Ｐｙ３Ｔｚ）、２－［３－（２，６－ジメチル－３－ピリジル）－５－（９－フェナントリル）フェニル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ｍＰｎ－ｍＤＭｅＰｙＰＴｚｎ）、などのトリアジン環を有する複素芳香環を含む複素芳香族化合物、等が挙げられる。
上記、６員環構造を一部に含む縮環構造を有する複素芳香族化合物（縮環構造を有する複素芳香族化合物）の具体例としては、ＢＰｈｅｎ、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、ＮＢＰｈｅｎ、ｍＰＰｈｅｎ２Ｐ、２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ、２ｍＣｚＢＰＤＢｑ、２ＣｚＰＤＢｑ－ＩＩＩ、７ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ、及び６ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ、２ｍｐＰＣＢＰＤＢｑ、などのキノキサリン環を有する複素芳香族化合物、等が挙げられる。
電子輸送層には、上記に示す複素芳香族化合物の他にも下記に示す金属錯体を用いることができる。トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ３）、Ａｌｍｑ３、８－キノリノラト－リチウム（略称：Ｌｉｑ）、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎｑ等のキノリン環またはベンゾキノリン環を有する金属錯体、ＺｎＰＢＯ、ＺｎＢＴＺ等のオキサゾール環またはチアゾール環を有する金属錯体等が挙げられる。
また、ＰＰｙ、ＰＦ－Ｐｙ、ＰＦ－ＢＰｙのような高分子化合物を電子輸送性材料として用いることもできる。
＜電子注入層＞
電子注入層は、電子注入性の高い物質を含む層である。また、電子注入層は、第２の電極からの電子の注入効率を高めるための層であり、第２の電極に用いる材料の仕事関数の値と、電子注入層に用いる材料のＬＵＭＯ準位の値とを比較した際、その差が小さい（０．５ｅＶ以下）材料を用いることが好ましい。従って、電子注入層には、リチウム、セシウム、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、Ｌｉｑ、２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰ）、２－（２－ピリジル）－３－ピリジノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰｙ）、４－フェニル－２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰＰ）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。また、Ｙｂのような希土類金属またはフッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。なお、電子注入層には、上記の材料を複数種混合して形成しても良いし、上記の材料のうち複数種を積層させて形成しても良い。例えば、電子注入層を電気抵抗が異なる層の積層等としても良い。また、電子注入層に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。なお、上述した電子輸送層を構成する物質を用いることもできる。
また、電子注入層に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる混合材料を用いてもよい。このような混合材料は、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に用いる電子輸送性材料（金属錯体および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、アルカリ金属およびアルカリ土類金属および希土類金属が好ましく、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、エルビウム（Ｅｒ）、Ｙｂ等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物および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。また、これらの材料を複数、積層して用いても良い。
その他にも、電子注入層に、有機化合物と金属とを混合してなる混合材料を用いても良い。なお、ここで用いる有機化合物としては、ＬＵＭＯ準位が－３．６ｅＶ以上－２．３ｅＶ以下であると好ましい。また、非共有電子対を有する材料が好ましい。
したがって、上記の混合材料に用いる有機化合物としては、電子輸送層に用いることができるとして上述した、複素芳香族化合物を金属と混合してなる混合材料を用いてもよい。複素芳香族化合物としては、５員環構造（イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環、ベンゾイミダゾール環など）を有する複素芳香族化合物、６員環構造（ピリジン環、ジアジン環（ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環などを含む）、トリアジン環、ビピリジン環、ターピリジン環など）を有する複素芳香族化合物、６員環構造を一部に含む縮環構造（キノリン環、ベンゾキノリン環、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、フェナントロリン環など）を有する複素芳香族化合物などの非共有電子対を有する材料が好ましい。具体的な材料については、上述したので、ここでの説明は省略する。
また、上記の混合材料に用いる金属としては、周期表における第５族、第７族、第９族または第１１族に属する遷移金属および第１３族に属する材料を用いることが好ましく、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはＩｎ等が挙げられる。また、この時、有機化合物は、遷移金属との間で半占有軌道（ＳＯＭＯ）を形成する。
なお、例えば、図１（Ｄ）に示す発光デバイスにおいて、発光層１１３ｂから得られる光を増幅させる場合には、第２の電極１０２と、発光層１１３ｂとの光学距離が、発光層１１３ｂが呈する光の波長λの１／４未満となるように形成するのが好ましい。この場合、電子輸送層１１４ｂまたは電子注入層１１５ｂの膜厚を変えることにより、調整することができる。
＜電荷発生層＞
電荷発生層は、タンデム構造の発光デバイスにおいて第１の電極と第２の電極との間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。なお、電荷発生層は、正孔輸送性材料に電子受容体（アクセプタ）が添加された構成（Ｐ型層ともいう）であっても、電子輸送性材料に電子供与体（ドナー）が添加された構成（電子注入バッファ層ともいう）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。さらに、Ｐ型層と電子注入バッファ層との間に電子リレー層が設けられていても良い。なお、上述した材料を用いて電荷発生層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上昇を抑制することができる。
電荷発生層において、有機化合物である正孔輸送性材料に、電子受容体が添加された構成（Ｐ型層）とする場合、正孔輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子受容体としては、Ｆ４－ＴＣＮＱ、クロラニル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、酸化レニウムなどが挙げられる。なお、上述したアクセプタ材料を用いても良い。また、Ｐ型層を構成する材料を混合してなる混合膜として用いても、それぞれの材料を含む単膜を積層しても良い。
また、電荷発生層において、電子輸送性材料に電子供与体が添加された構成（電子注入バッファ層）とする場合、電子輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第２族、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、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｍｇ、カルシウム（Ｃａ）、Ｙｂ、Ｉｎ、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、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。
電荷発生層において、Ｐ型層と電子注入バッファ層との間に電子リレー層を設ける場合、電子リレー層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とＰ型層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。電子リレー層に含まれる電子輸送性を有する物質のＬＵＭＯ準位は、Ｐ型層におけるアクセプタ性物質のＬＵＭＯ準位と、電荷発生層に接する電子輸送層に含まれる電子輸送性を有する物質の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。
＜キャップ層＞
なお、図１（Ａ）乃至図１（Ｅ）では図示しないが、発光デバイスの第２の電極１０２上にキャップ層を設けてもよい。キャップ層には、例えば、屈折率の高い材料を用いることができる。キャップ層を第２の電極１０２上に設けることによって、第２の電極１０２から射出される光の取り出し効率を向上させることができる。
キャップ層に用いることのできる材料の具体例として、５，５’－ジフェニル－２，２’－ジ－５Ｈ－［１］ベンゾチエノ［３，２－ｃ］カルバゾール（略称：ＢｉｓＢＴｃ）、ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ等が挙げられる。また、実施の形態１で説明した有機化合物を用いることができる。
＜基板＞
本実施の形態で示した発光デバイスは、様々な基板上に形成することができる。なお、基板の種類は、特定のものに限定されることはない。基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどが挙げられる。
なお、ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどが挙げられる。また、可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチック、アクリル樹脂等の合成樹脂、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ樹脂、無機蒸着フィルム、又は紙類などが挙げられる。
なお、本実施の形態で示す発光デバイスの作製には、蒸着法などの気相法、スピンコート法、およびインクジェット法などの液相法を用いることができる。蒸着法を用いる場合には、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）、化学蒸着法（ＣＶＤ法）等を用いることができる。特に発光デバイスのＥＬ層に含まれる様々な機能を有する層（正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５）については、蒸着法（真空蒸着法等）、塗布法（ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等）、印刷法（インクジェット法、スクリーン（孔版印刷）法、オフセット（平版印刷）法、フレキソ（凸版印刷）法、グラビア法、マイクロコンタクト法等）などの方法により形成することができる。
なお、上記塗布法、印刷法などの成膜方法を適用する場合において、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）、中分子化合物（低分子と高分子の中間領域の化合物：分子量４００以上４０００以下）、無機化合物（量子ドット材料等）等を用いることができる。なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。
本実施の形態で示す発光デバイスのＥＬ層１０３を構成する各層（正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５）は、本実施の形態において示した材料に限られることはなく、それ以外の材料であっても各層の機能を満たせるものであれば組み合わせて用いることができる。
なお、本明細書等において、「層」という用語と「膜」という用語は適宜入れ換えて用いることができる。
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、本発明の一態様である発光装置の具体的な構成例、および製造方法の一例について説明するため、受発光装置７００について説明する。なお、受発光装置７００は、発光デバイスと、受光デバイスとの両方を有する装置であり、受光デバイスを含む発光装置または発光デバイスを含む受光装置と呼称することもできる。また、受発光装置７００は、電子機器などの表示部に適用可能であることから、表示パネルまたは表示装置ということもできる。
＜受発光装置７００の構成例＞
図２（Ａ）に示す受発光装置７００は、第１の基板５１０上に設けられた機能層５２０上に形成された、発光デバイス５５０Ｂ、発光デバイス５５０Ｇ、発光デバイス５５０Ｒ、および受光デバイス５５０ＰＳを有する。機能層５２０には、複数のトランジスタで構成されたゲートドライバおよびソースドライバなどの駆動回路の他、これらを電気的に接続する配線等が含まれる。これらの駆動回路は、例えば、発光デバイス５５０Ｂ、発光デバイス５５０Ｇ、発光デバイス５５０Ｒ、および受光デバイス５５０ＰＳと、それぞれ電気的に接続され、これらを駆動することができる。また、受発光装置７００は、機能層５２０および各デバイス（発光デバイスおよび受光デバイス）上に絶縁層７０５を備え、絶縁層７０５は、第２の基板７７０と機能層５２０とを貼り合わせる機能を有する。
発光デバイス５５０Ｂ、発光デバイス５５０Ｇ、および発光デバイス５５０Ｒは、実施の形態２で示したデバイス構造を有する。また、各発光デバイス間で、ＥＬ層１０３（図１（Ａ）参照）の構成がそれぞれ異なり、例えば、ＥＬ層１０３Ｂの有する発光層１０５Ｂは青色の光、ＥＬ層１０３Ｇの有する発光層１０５Ｇは緑色の光、ＥＬ層１０３Ｒの有する発光層１０５Ｒは赤色の光、をそれぞれ射出することができる。
なお、本実施の形態では、各デバイス（複数の発光デバイスおよび受光デバイス）を、分離形成する場合について説明するが、発光デバイスのＥＬ層の一部（ホール注入層、ホール輸送層、および電子輸送層）と受光デバイスの活性層の一部（ホール注入層、ホール輸送層、および電子輸送層）が、製造プロセスにおいて、同じ材料で同時に形成されてもよい。実施の形態８にて詳細に説明する。
なお、本明細書等において、各色の発光デバイス（例えば青（Ｂ）、緑（Ｇ）、及び赤（Ｒ））の発光層、および受光デバイスの受光層を作り分け、または塗り分ける構造をＳＢＳ（Ｓｉｄｅ Ｂｙ Ｓｉｄｅ）構造と呼ぶ場合がある。なお、図２（Ａ）に示す受発光装置７００において、発光デバイス５５０Ｂ、発光デバイス５５０Ｇ、発光デバイス５５０Ｒ、および受光デバイス５５０ＰＳがこの順に並ぶが、本発明の一態様はこの構成に限られない。
図２（Ａ）において、発光デバイス５５０Ｂは、電極５５１Ｂと、電極５５２と、電極５５１Ｂと電極５５２との間に挟まれたＥＬ層１０３Ｂを有する。また、発光デバイス５５０Ｇは、電極５５１Ｇと、電極５５２と、電極５５１Ｇと電極５５２との間に挟まれたＥＬ層１０３Ｇを有する。また、発光デバイス５５０Ｒは、電極５５１Ｒと、電極５５２と、電極５５１Ｒと電極５５２との間に挟まれたＥＬ層１０３Ｒを有する。ＥＬ層（１０３Ｂ、１０３Ｇ、１０３Ｒ）は、発光層（１０５Ｂ、１０５Ｇ、１０５Ｒ）を含む複数の機能の異なる層からなる積層構造を有する。なお、発光デバイスの各層の具体的な構成は実施の形態２に示す通りである。
また、図２（Ａ）において、受光デバイス５５０ＰＳは、電極５５１ＰＳと、電極５５２と、電極５５１ＰＳと電極５５２との間に挟まれた受光層１０３ＰＳを有する。受光層１０３ＰＳは、活性層１０５ＰＳを含む複数の機能の異なる層からなる積層構造を有する。なお、受光デバイスの具体的な構成は実施の形態８に示す通りである。
図２（Ａ）では、ＥＬ層１０３Ｂが、ホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、電子輸送層１０８Ｂ、および電子注入層１０９を有し、ＥＬ層１０３Ｇが、ホール注入・輸送層１０４Ｇ、発光層１０５Ｇ、電子輸送層１０８Ｇ、および電子注入層１０９を有し、ＥＬ層１０３Ｒが、ホール注入・輸送層１０４Ｒ、発光層１０５Ｒ、電子輸送層１０８Ｒ、および電子注入層１０９を有し、受光層１０３ＰＳが、ホール注入・輸送層１０４ＰＳ、活性層１０５ＰＳ、電子輸送層１０８ＰＳ、および電子注入層１０９を有する場合について図示するが、本発明はこれに限らない。
なお、図２（Ａ）において、電子注入層１０９および電極５５２は、各デバイス（発光デバイス５５０Ｂ、発光デバイス５５０Ｇ、発光デバイス５５０Ｒ、および受光デバイス５５０ＰＳ）間に共通する層（共通層）である。
以下、簡略化のため、発光デバイス５５０Ｂ、発光デバイス５５０Ｇ、および発光デバイス５５０Ｒをまとめて、発光デバイス５５０と呼び、電極５５１Ｂ、電極５５１Ｇ、および電極５５１Ｒをまとめて、電極５５１と呼び、ＥＬ層１０３Ｂ、ＥＬ層１０３Ｇ、およびＥＬ層１０３Ｒをまとめて、ＥＬ層１０３と呼び、ホール注入・輸送層１０４Ｂ、ホール注入・輸送層１０４Ｇ、およびホール注入・輸送層１０４Ｒをまとめてホール注入・輸送層１０４と呼び、発光層１０５Ｂ、発光層１０５Ｇ、および発光層１０５Ｒをまとめて発光層１０５と呼び、電子輸送層１０８Ｂ、電子輸送層１０８Ｇ、および電子輸送層１０８Ｒをまとめて電子輸送層１０８と呼ぶ場合がある。
図２（Ａ）に示すように、ＥＬ層１０３が有する層のうち、ホール注入・輸送層１０４、発光層１０５および電子輸送層１０８の側面（または、端部）および受光層１０３ＰＳが有する層のうち、ホール注入・輸送層１０４ＰＳ、活性層１０５ＰＳ、および電子輸送層１０８ＰＳの側面（または、端部）に絶縁層１０７が形成されていても良い。絶縁層１０７は、ＥＬ層１０３および受光層１０３ＰＳの側面（または端部）に接して形成される。これにより、ＥＬ層１０３および受光層１０３ＰＳの側面から内部への酸素、水分、またはこれらの構成元素の侵入を抑制することができる。なお、絶縁層１０７は、隣り合う発光デバイスのＥＬ層１０３の一部、または受光デバイスの受光層１０３ＰＳの一部の側面を連続的に覆う構造を有する。例えば、図２（Ａ）において、発光デバイス５５０ＢのＥＬ層１０３Ｂの一部と、発光デバイス５５０ＧのＥＬ層１０３Ｇの一部の側面は、連続した絶縁層１０７により覆われている。
また、図２（Ａ）に示すように、各デバイスの間には、それぞれ隔壁５２８が設けられる。ただし、各デバイスの共通層である電子注入層１０９および電極５５２は、隔壁５２８によって分断されることはなく、連続的に設けられる。そのため、隔壁５２８は、電子注入層１０９および絶縁層１０７に囲まれる領域に設けられるともいえる。また、隔壁５２８は、絶縁層１０７を介して、電極５５１、ＥＬ層１０３の一部（ホール注入・輸送層１０４、発光層１０５、および電子輸送層１０８）、および受光層１０３ＰＳの一部（ホール注入・輸送層１０４、活性層１０５ＰＳ、および電子輸送層１０８）の側面（または端部）に位置する。
ＥＬ層１０３および受光層１０３ＰＳにおいて、特に陽極と発光層、および陽極と活性層、との間に位置する正孔輸送領域に含まれる正孔注入層は、導電率が高いことが多いため、隣り合うデバイス間に共通する層として形成されると、クロストークの原因となる場合がある。したがって、本構成例で示すようにＥＬ層１０３の一部（ホール注入・輸送層１０４、発光層１０５、および電子輸送層１０８）および受光層１０３ＰＳの一部（ホール注入・輸送層１０４、活性層１０５ＰＳ、および電子輸送層１０８）の間を分離し、その間に絶縁層１０７および隔壁５２８を設けることにより、隣り合うデバイス間で生じるクロストークの発生を抑制することが可能となる。
また、隔壁５２８を設けることにより、隣接するデバイス間に形成された凹部を平坦化することも可能である。なお、凹部が平坦化されることでＥＬ層１０３および受光層１０３ＰＳ上に形成される電子注入層１０９および電極５５２の断線を抑制することが可能である。
絶縁層１０７には、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを用いることができる。また、絶縁層１０７は、前述の材料を用いて積層して形成されていても良い。また、絶縁層１０７の形成には、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などを用いることができるが、被覆性の良好なＡＬＤ法がより好ましい。
隔壁５２８の形成に用いる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等の有機材料を適用することができる。また、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラル、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いてもよい。また、フォトレジストなどの感光性の樹脂を用いることができる。なお、感光性の樹脂は、ポジ型の材料、またはネガ型の材料を用いることができる。
感光性の樹脂を用いることにより、露光及び現像の工程のみで隔壁５２８を作製することができる。また、ネガ型の感光性樹脂（例えばレジスト材料など）を用いて隔壁５２８を形成してもよい。また、隔壁５２８として、有機材料を有する絶縁層を用いる場合、可視光を吸収する材料を用いると好適である。隔壁５２８に可視光を吸収する材料を用いると、ＥＬ層からの発光を隔壁５２８により吸収することが可能となり、隣接するＥＬ層および受光層に漏れうる光（迷光）を抑制することができる。したがって、表示品位の高い受発光装置を提供することができる。
また、隔壁５２８の上面の高さと、ＥＬ層１０３および受光層１０３ＰＳのいずれかの上面の高さとの差は、例えば、隔壁５２８の厚さの０．５倍以下が好ましく、０．３倍以下がより好ましい。また、例えば、ＥＬ層１０３および受光層１０３ＰＳのいずれかの上面が隔壁５２８の上面よりも高くなるように、隔壁５２８を設けてもよい。また、例えば、隔壁５２８の上面が、ＥＬ層１０３が有する発光層および受光層１０３ＰＳが有する活性層の上面よりも高くなるように、隔壁５２８を設けてもよい。
１０００ｐｐｉを超える高精細な受発光装置において、各デバイス間にクロストーク現象が発生すると、受発光装置の表示可能な色域が狭くなってしまう。１０００ｐｐｉを超える高精細な受発光装置、好ましくは２０００ｐｐｉを超える高精細な受発光装置、より好ましくは５０００ｐｐｉを超える超高精細な受発光装置において、ＥＬ層１０３の一部（ホール注入・輸送層１０４、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８）および受光層１０３ＰＳの一部（ホール注入・輸送層１０４、活性層１０５ＰＳ、および電子輸送層１０８）の間に、絶縁層１０７および隔壁５２８を設けることで、鮮やかな色彩を表示可能な受発光装置を提供できる。
また、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の断面図中の一点鎖線Ｙａ－Ｙｂに対応する受発光装置７００の上面概略図を示す。すなわち、各デバイスは、それぞれマトリクス状に配列している。なお、図２（Ｂ）は、Ｘ方向に同一の色の発光デバイスまたは受光デバイスが配列する、いわゆるストライプ配列を示している。また、図２（Ｃ）は、Ｘ方向に同一の色の発光デバイスまたは受光デバイスが配列されるが、画素ごとにパターンが形成された構成を示している。なお、発光デバイスの配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列、ダイヤモンド配列等を用いることもできる。
なお、ＥＬ層１０３の一部（ホール注入・輸送層１０４、発光層１０５、および電子輸送層１０８）および受光層１０３ＰＳの一部（ホール注入・輸送層１０４、活性層１０５ＰＳ、および電子輸送層１０８）の分離加工において、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成を行っているため、高精細な受発光装置（表示パネル）を作製することができる。なお、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成により加工されたＥＬ層１０３の各層の端部（側面）および受光層１０３ＰＳの各層の端部（側面）は、それぞれ概略同一表面を有する（または、概略同一平面上に位置する）形状となる。また、この時、各ＥＬ層および受光層間の間隙５８０の幅（ＳＥ）は、５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。
また、図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）中の一点鎖線Ｃ１－Ｃ２に対応する断面概略図である。図２（Ｄ）には、接続電極５５１Ｃと電極５５２とが電気的に接続する接続部１３０を示している。接続部１３０では、接続電極５５１Ｃ上に電極５５２が接して設けられている。また、接続電極５５１Ｃの端部を覆って隔壁５２８が設けられている。
＜受発光装置の製造方法の例＞
図３（Ａ）に示すように、電極５５１Ｂ、電極５５１Ｇ、電極５５１Ｒ、および電極５５１ＰＳを形成する。例えば、第１の基板５１０上に形成された機能層５２０上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、所定の形状に加工する。
なお、導電膜の形成には、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法、または熱ＣＶＤ法などがある。また、熱ＣＶＤ法のひとつに、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法がある。
また、導電膜の加工には、上述したフォトリソグラフィ法以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の２つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。なお、前者の方法を行う場合、レジスト塗布後の加熱（ＰＡＢ：Ｐｒｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂａｋｅ）、および露光後の加熱（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）などの熱処理工程がある。本発明の一態様では、導電膜の加工だけでなく、ＥＬ層の形成に用いる薄膜（有機化合物からなる膜、または有機化合物を一部に含む膜）の加工にもリソグラフィー法を用いる。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、ＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔ）光またはＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に代えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
レジストマスクを用いた薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
次に、図３（Ｂ）に示すように、電極５５１Ｂ、電極５５１Ｇ、電極５５１Ｒ、および電極５５１ＰＳ上にホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂを形成する。なお、ホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂの形成には、例えば、真空蒸着法を用いることができる。さらに、電子輸送層１０８Ｂ上に犠牲層１１０Ｂを形成する。ホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂの形成において、材料としては、実施の形態１および実施の形態２に示した材料を用いることができる。
なお、犠牲層１１０Ｂには、ホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂのエッチング処理に対する耐性の高い膜、すなわちエッチングの選択比の大きい膜を用いることが好ましい。また、犠牲層１１０Ｂは、エッチングの選択比の異なる、第１の犠牲層と第２の犠牲層との積層構造であることが好ましい。また、犠牲層１１０Ｂは、ＥＬ層１０３Ｂへのダメージの少ないウェットエッチング法により除去可能な膜を用いることができる。ウェットエッチングに用いるエッチング材料としては、シュウ酸などを用いることができる。なお、本明細書等において、犠牲層をマスク層と呼称してもよい。
犠牲層１１０Ｂとしては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜などの無機膜を用いることができる。また、犠牲層１１０Ｂは、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法などの各種成膜方法により形成することができる。
犠牲層１１０Ｂとしては、例えば金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。特に、アルミニウムまたは銀などの低融点材料を用いることが好ましい。
また、犠牲層１１０Ｂとしては、インジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＺＯとも表記する）などの金属酸化物を用いることができる。さらに、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ酸化物）、インジウムチタン酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ酸化物）、インジウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムチタン亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ－Ｚｎ酸化物）、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
なお、上記ガリウムに代えて元素Ｍ（Ｍは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種）を用いた場合にも適用できる。特に、Ｍは、ガリウム、アルミニウム、またはイットリウムから選ばれた一種または複数種とすることが好ましい。
また、犠牲層１１０Ｂとしては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることができる。
また、犠牲層１１０Ｂとしては、少なくとも最上部に位置する電子輸送層１０８Ｂに対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いることが好ましい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、犠牲層１１０Ｂに好適に用いることができる。犠牲層１１０Ｂを成膜する際には、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、ホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
なお、犠牲層１１０Ｂを積層構造にする場合には、上述した材料で形成される層を第１の犠牲層とし、その上に第２の犠牲層を形成して積層構造とすることができる。
この場合の第２の犠牲層は、第１の犠牲層をエッチングする際のハードマスクとして用いる膜である。また、第２の犠牲層の加工時には、第１の犠牲層が露出する。したがって、第１の犠牲層と第２の犠牲層とは、互いにエッチングの選択比の大きい膜の組み合わせを選択する。そのため、第１の犠牲層のエッチング条件、及び第２の犠牲層のエッチング条件に応じて、第２の犠牲層に用いることのできる膜を選択することができる。
例えば、第２の犠牲層のエッチングに、フッ素を含むガス（フッ素系ガスともいう）を用いたドライエッチングを用いる場合には、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、タングステン、チタン、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、モリブデンとニオブを含む合金、またはモリブデンとタングステンを含む合金などを、第２の犠牲層に用いることができる。ここで、上記フッ素系ガスを用いたドライエッチングに対して、エッチングの選択比を大きくとれる（すなわち、エッチング速度を遅くできる）膜としては、ＩＧＺＯ、ＩＴＯなどの金属酸化物膜などがあり、これを第１の犠牲層に用いることができる。
なお、これに限られず、第２の犠牲層は、様々な材料の中から、第１の犠牲層のエッチング条件、及び第２の犠牲層のエッチング条件に応じて、選択することができる。例えば、上記第１の犠牲層に用いることのできる膜の中から選択することもできる。
また、第２の犠牲層としては、例えば窒化物膜を用いることができる。具体的には、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウムなどの窒化物を用いることもできる。
または、第２の犠牲層として、酸化物膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウムなどの酸化物膜または酸窒化物膜を用いることもできる。
次に、図３（Ｃ）に示すように、犠牲層１１０Ｂ上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いてレジストを所望の形状（レジストマスク：ＲＥＧ）に形成する。なお、このような方法を行う場合、レジスト塗布後の加熱（ＰＡＢ：Ｐｒｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂａｋｅ）、および露光後の加熱（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）などの熱処理工程がある。例えば、ＰＡＢ温度は、１００℃前後、ＰＥＢ温度は１２０℃前後になる。そのため、これらの処理温度に耐えうる発光デバイスであることが必要である。
次に、得られたレジストマスクＲＥＧを用い、レジストマスクＲＥＧに覆われない犠牲層１１０Ｂの一部をエッチングにより除去し、レジストマスクＲＥＧを除去した後、犠牲層１１０Ｂに覆われないホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂをエッチングにより除去し、電極５５１Ｂ上に側面を有する（または側面が露出する）形状、または紙面と交差する方向に延びる帯状の形状にホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂを加工する。なお、エッチングには、ドライエッチングが好ましい。犠牲層１１０Ｂが上記の第１の犠牲層および第２の犠牲層との積層構造を有する場合には、レジストマスクＲＥＧにより第２の犠牲層の一部をエッチングした後、レジストマスクＲＥＧを除去し、第２の犠牲層をマスクとして、第１の犠牲層の一部をエッチングし、ホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、および電子輸送層１０８Ｂを所定の形状に加工しても良い。これらのエッチング処理により、図４（Ａ）の形状を得る。
次に、図４（Ｂ）に示すように、犠牲層１１０Ｂ、電極５５１Ｇ、電極５５１Ｒ、および電極５５１ＰＳ上にホール注入・輸送層１０４Ｇ、発光層１０５Ｇ、および電子輸送層１０８Ｇを形成する。ホール注入・輸送層１０４Ｇ、発光層１０５Ｇ、および電子輸送層１０８Ｇの形成において、材料としては、実施の形態１および実施の形態２に示した材料を用いることができる。なお、ホール注入・輸送層１０４Ｇ、発光層１０５Ｇ、および電子輸送層１０８Ｇの形成には、例えば、真空蒸着法を用いることができる。
以後、ホール注入・輸送層１０４Ｂ、発光層１０５Ｂ、電子輸送層１０８Ｂ、および犠牲層１１０Ｂの形成と同様にして、電極５５１Ｇ上に、ホール注入・輸送層１０４Ｇ、発光層１０５Ｇ、電子輸送層１０８Ｇ、および犠牲層１１０Ｇを形成し、電極５５１Ｒ上に、ホール注入・輸送層１０４Ｒ、発光層１０５Ｒ、電子輸送層１０８Ｒ、および犠牲層１１０Ｒを形成し、電極５５１ＰＳ上に、ホール注入・輸送層１０４ＰＳ、活性層１０５ＰＳ、電子輸送層１０８ＰＳ、および犠牲層１１０ＰＳを形成することで、図４（Ｃ）の形状を得る。
次に、図５（Ａ）に示すように、犠牲層１１０Ｂ、犠牲層１１０Ｇ、犠牲層１１０Ｒ、および犠牲層１１０ＰＳ上に絶縁層１０７を形成する。
なお、絶縁層１０７の形成には、例えば、ＡＬＤ法を用いることができる。この場合、絶縁層１０７は、図５（Ａ）に示すように各デバイスのホール注入・輸送層（１０４Ｂ、１０４Ｇ、１０４Ｒ、１０４ＰＳ）、発光層（１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｒ）、活性層１０５ＰＳおよび電子輸送層（１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒ、１０８ＰＳ）の各側面（各端部）に接して形成される。これにより、各側面から内部への酸素、水分、またはこれらの構成元素の侵入を抑制することができる。
次に、図５（Ｂ）に示すように、絶縁層１０７上に樹脂膜５２８ａを形成する。樹脂膜５２８ａとして、例えば、ネガ型の感光性樹脂またはポジ型の感光性樹脂を使用することができる。
次に、図５（Ｃ）に示すように、樹脂膜５２８ａの一部、絶縁層１０７の一部、および犠牲層（１１０Ｂ、１１０Ｇ、１１０Ｒ、１１０ＰＳ）を除去することにより、電子輸送層（１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒ、１０８ＰＳ）の上面を露出させる。
次に、図５（Ｄ）に示すように、加熱処理を行うことで、樹脂膜５２８ａの上端部を曲面形状とし、隔壁５２８を形成する。隔壁５２８の上端部を曲面形状とすることによって、後に形成する電子注入層１０９の被覆性を良好なものとすることができる。例えば、樹脂膜５２８ａとしてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、隔壁５２８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。
次に、絶縁層１０７、電子輸送層（１０８Ｂ、１０８Ｇ、１０８Ｒ、１０８ＰＳ）、および隔壁５２８上に電子注入層１０９を形成する。電子注入層１０９の形成において、材料としては、実施の形態２に示した材料を用いることができる。なお、電子注入層１０９は、例えば、真空蒸着法を用いて形成する。
次に、図６（Ａ）に示すように、電子注入層１０９上に電極５５２を形成する。電極５５２は、例えば、真空蒸着法を用いて形成する。
以上の工程により、発光デバイス５５０Ｂ、発光デバイス５５０Ｇ、発光デバイス５５０Ｒ、および受光デバイス５５０ＰＳにおける、ＥＬ層１０３Ｂ、ＥＬ層１０３Ｇ、ＥＬ層１０３Ｒ、および受光層１０３ＰＳをそれぞれ分離加工することができる。
以上のように、ＥＬ層１０３および受光層１０３ＰＳの分離加工において、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成を行うことにより、高精細な受発光装置（表示パネル）を作製することができる。また、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成により加工されたＥＬ層および受光層の各層の端部（側面）は、概略同一表面を有する（または、概略同一平面上に位置する）形状となる。また、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成により、隣り合う発光デバイスおよび受光デバイス間で生じるクロストークの発生を抑制することが可能となる。また、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成により加工された隣り合うデバイス間に、それぞれ間隙５８０を有する。なお、図６（Ｃ）において、間隙５８０を隣り合う発光デバイスのＥＬ層の間の距離ＳＥで表す場合、距離ＳＥが小さいほど開口率を高めること、及び、精細度を高めることができる。一方、距離ＳＥが大きいほど、隣り合う発光デバイスとの作製工程ばらつきの影響を許容できるため、製造歩留まりを高めることができる。本明細書により作製される発光デバイスは微細化プロセスに好適であるため、隣り合う発光デバイスのＥＬ層の間の距離ＳＥは、０．５μｍ以上５μｍ以下、好ましくは１μｍ以上３μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上２．５μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上２μｍ以下とすることができる。なお、代表的には、距離ＳＥは１μｍ以上２μｍ以下（例えば１．５μｍまたはその近傍）であることが好ましい。
なお、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いて作製されるデバイスをＭＭ（メタルマスク）構造のデバイスという場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いることなく作製されるデバイスをＭＭＬ（メタルマスクレス）構造のデバイスという場合がある。ＭＭＬ構造の受発光装置は、メタルマスクを用いずに作製するため、ＦＭＭ構造、またはＭＭ構造の受発光装置よりも画素配置及び画素形状等の設計自由度が高い。
なお、ＭＭＬ構造の受発光装置が有する島状のＥＬ層は、メタルマスクのパターンによって形成されるのではなく、ＥＬ層を成膜した後に加工することで形成される。したがって、これまでに比べて高精細な受発光装置または高開口率の受発光装置を実現することができる。さらに、ＥＬ層を各色で作り分けることができるため、極めて鮮やかでコントラストが高く、表示品位の高い受発光装置を実現できる。また、ＥＬ層上に犠牲層を設けることで、作製工程中にＥＬ層が受けるダメージを低減することができるため、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
なお、図２（Ａ）および図６（Ａ）に示す発光デバイス５５０においては、ＥＬ層１０３の幅が電極５５１の幅と概略等しく、受光デバイス５５０ＰＳにおいては、受光層１０３ＰＳの幅が電極５５１ＰＳの幅と概略等しいが、本発明の一態様はこれに限られない。
発光デバイス５５０において、ＥＬ層１０３の幅が電極５５１の幅より小さくてもよい。また、受光デバイス５５０ＰＳにおいて、受光層１０３ＰＳの幅が電極５５１ＰＳの幅より小さくてもよい。図６（Ｂ）には発光デバイス５５０Ｂにおいて、ＥＬ層１０３Ｂの幅が電極５５１Ｂの幅より小さい例を示す。
また、発光デバイス５５０において、ＥＬ層１０３の幅が電極５５１の幅より大きくてもよい。また、受光デバイス５５０ＰＳにおいて、受光層１０３ＰＳの幅が電極５５１ＰＳの幅より大きくてもよい。図６（Ｃ）には発光デバイス５５０Ｒにおいて、ＥＬ層１０３Ｒの幅が電極５５１Ｒの幅より大きい例を示す。
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４）
本実施の形態では、装置７２０について、図７および図８を用いて説明する。なお、図７および図８に示す装置７２０は、実施の形態１および実施の形態２で示す発光デバイスを有することから発光装置であるが、電子機器などの表示部に適用可能であることから表示パネルまたは表示装置ということもできる。また、上記発光デバイスを光源とし、発光デバイスからの光を受光できる受光デバイスを備える構成とする場合には、受発光装置ということもできる。なお、これらの発光装置、表示パネル、表示装置、および受発光装置は、少なくとも発光デバイスを有する構成とする。
また、本実施の形態の発光装置、表示パネル、表示装置、および受発光装置は、高解像度または大型の発光装置、表示パネル、表示装置、および受発光装置とすることができる。したがって、本実施の形態の発光装置、表示パネル、表示装置、および受発光装置は、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、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、携帯型ゲーム機、スマートフォン、腕時計型端末、タブレット端末、携帯情報端末、および音響再生装置等の表示部に用いることもできる。
図７（Ａ）には、装置７２０の上面図を示す。
図７（Ａ）において、装置７２０は、基板７１０と基板７１１とが貼り合わされた構成を有する。また、装置７２０は、表示領域７０１、回路７０４、および配線７０６等を有する。なお、表示領域７０１は、複数の画素を有し、図７（Ａ）に示す画素７０３（ｉ，ｊ）は、図７（Ｂ）に示すように、画素７０３（ｉ＋１，ｊ）と隣接する。
また、装置７２０には、図７（Ａ）に示すように、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板７１０にＩＣ（集積回路）７１２が設けられている例を示す。なお、ＩＣ７１２としては、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。図７（Ａ）では、信号線駆動回路を有するＩＣをＩＣ７１２に用い、回路７０４として、走査線駆動回路を有する構成を示す。
配線７０６は、表示領域７０１及び回路７０４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）７１３を介して外部から配線７０６に入力されるか、またはＩＣ７１２から配線７０６に入力される。なお、装置７２０にＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
図７（Ｂ）に、表示領域７０１の画素７０３（ｉ，ｊ）、および画素７０３（ｉ＋１，ｊ）を示す。すなわち、画素７０３（ｉ，ｊ）は、互いに異なる色を発する発光デバイスを有する副画素を、複数種有する構成とすることができる。または、上記に加え、同じ色を発する発光デバイスを有する副画素を複数含む構成とすることもできる。例えば、画素は、副画素を３種類有する構成とすることができる。当該３つの副画素としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の副画素、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色の副画素などが挙げられる。または、画素は副画素を４種類有する構成とすることができる。当該４つの副画素としては、Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色の副画素、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色の副画素などが挙げられる。具体的には、青色を表示する副画素７０２Ｂ（ｉ，ｊ）、緑色を表示する副画素７０２Ｇ（ｉ，ｊ）および赤色を表示する副画素７０２Ｒ（ｉ，ｊ）で構成された画素７０３（ｉ，ｊ）とすることができる。
また、副画素は、発光デバイスだけでなく受光デバイスを有する構成としてもよい。なお、副画素に受光デバイスを有する構成とする場合には、装置７２０を受発光装置ともいう。
図７（Ｃ）乃至図７（Ｆ）に示す画素７０３（ｉ，ｊ）は、受光デバイスを有する副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）を含む、様々なレイアウトの一例を示す。なお、図７（Ｃ）に示す画素の配列は、ストライプ配列であり、図７（Ｄ）に示す画素の配列は、マトリクス配列である。また、図７（Ｅ）に示す画素の配列は、１つの副画素（副画素Ｂ）の隣に、３つの副画素（副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素ＰＳ）が縦に３つ並んだ構成を有する。
また、図７（Ｆ）に示すように赤外線を射出する副画素７０２ＩＲ（ｉ，ｊ）を上記の一組に加えて、画素７０３（ｉ，ｊ）としてもよい。図７（Ｆ）に示す画素の配列は、縦長の副画素Ｇ、副画素Ｂ、副画素Ｒが横に３つ並び、その下側に副画素ＰＳと、横長の副画素ＩＲと、が横に並んだ構成を有する。具体的には、６５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長を有する光を含む光を射出する副画素７０２ＩＲ（ｉ，ｊ）を、画素７０３（ｉ，ｊ）に用いてもよい。なお、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）が検出する光の波長は特に限定されないが、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）が有する受光デバイスは、副画素７０２Ｒ（ｉ，ｊ）、副画素７０２Ｇ（ｉ，ｊ）、副画素７０２Ｂ（ｉ，ｊ）、または副画素７０２ＩＲ（ｉ，ｊ）が有する発光デバイスが発する光に感度を有することが好ましい。例えば、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの波長域の光、及び、赤外の波長域の光のうち、一つまたは複数を検出することが好ましい。
なお、副画素の配列は、図７（Ｂ）乃至図７（Ｆ）に示す構成に限られることはなく、様々な方法を適用することができる。副画素の配列としては、例えば、ストライプ配列、Ｓストライプ配列、マトリクス配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などが挙げられる。
また、副画素の上面形状としては、例えば、三角形、四角形（長方形、正方形を含む）、五角形などの多角形、これら多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などが挙げられる。ここでいう副画素の上面形状は、発光デバイスの発光領域の上面形状に相当する。
画素に、発光デバイスだけでなく受光デバイスを有する構成とする場合には、画素が受光機能を有するため、画像を表示しながら、対象物の接触または近接を検出することができる。例えば、発光装置が有する副画素全てで画像を表示するだけでなく、一部の副画素は、光源としての光を呈し、残りの副画素で画像を表示することもできる。
なお、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）の受光面積は、他の副画素の発光面積よりも小さいことが好ましい。受光面積が小さいほど、撮像範囲が狭くなり、撮像結果のボケの抑制、及び、解像度の向上が可能となる。そのため、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）を用いることで、高精細または高解像度の撮像を行うことができる。例えば、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）を用いて、指紋、掌紋、虹彩、脈形状（静脈形状、動脈形状を含む）、または顔などを用いた個人認証のための撮像を行うことができる。
また、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）は、タッチセンサ（ダイレクトタッチセンサともいう）またはニアタッチセンサ（ホバーセンサ、ホバータッチセンサ、非接触センサ、タッチレスセンサともいう）などに用いることができる。例えば、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）は、赤外光を検出することが好ましい。これにより、暗い場所でも、タッチ検出が可能となる。
ここで、タッチセンサまたはニアタッチセンサは、対象物（指、手、またはペンなど）の近接もしくは接触を検出することができる。タッチセンサは、受発光装置と、対象物とが、直接接することで、対象物を検出できる。また、ニアタッチセンサは、対象物が受発光装置に接触しなくても、当該対象物を検出することができる。例えば、受発光装置と、対象物との間の距離が０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲で受発光装置が当該対象物を検出できる構成であると好ましい。当該構成とすることで、受発光装置に対象物が直接触れずに操作することが可能となる、別言すると非接触（タッチレス）で受発光装置を操作することが可能となる。上記構成とすることで、受発光装置に汚れ、または傷がつくリスクを低減することができる、または対象物が受発光装置に付着した汚れ（例えば、ゴミ、細菌、またはウィルスなど）に直接触れずに、受発光装置を操作することが可能となる。
なお、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）を高精細な撮像を行うために用いる場合は、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）が、全ての画素に設けられていることが好ましい。一方で、副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）をタッチセンサまたはニアタッチセンサなどに用いる場合は、指紋などを撮像する場合と比較して高い精度が求められないため、一部の画素に設けられていればよい。受発光装置が有する副画素７０２ＰＳ（ｉ，ｊ）の数を、副画素７０２Ｒ（ｉ，ｊ）等の数よりも少なくすることで、検出速度を高めることができる。
次に、発光デバイスを有する副画素の画素回路に適用できるトランジスタの具体的な構造の一例を図８（Ａ）に示す。なお、トランジスタとしては、ボトムゲート型のトランジスタまたはトップゲート型のトランジスタなどを適宜用いることができる。
図８（Ａ）に示すトランジスタは、半導体膜５０８、導電膜５０４、絶縁膜５０６、導電膜５１２Ａおよび導電膜５１２Ｂを有する。トランジスタは、例えば、絶縁膜５０１Ｃ上に形成される。また、当該トランジスタは、絶縁膜５１６（絶縁膜５１６Ａ及び絶縁膜５１６Ｂ）、及び絶縁膜５１８を有する。
半導体膜５０８は、導電膜５１２Ａと電気的に接続される領域５０８Ａ、導電膜５１２Ｂと電気的に接続される領域５０８Ｂを有する。半導体膜５０８は、領域５０８Ａおよび領域５０８Ｂの間に領域５０８Ｃを有する。
導電膜５０４は領域５０８Ｃと重なる領域を備え、導電膜５０４はゲート電極の機能を有する。
絶縁膜５０６は、半導体膜５０８および導電膜５０４の間に挟まれる領域を有する。絶縁膜５０６は第１のゲート絶縁膜の機能を有する。
導電膜５１２Ａはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の一方を備え、導電膜５１２Ｂはソース電極の機能またはドレイン電極の機能の他方を有する。
また、導電膜５２４をトランジスタに用いることができる。導電膜５２４は、導電膜５０４との間に半導体膜５０８を挟む領域を有する。導電膜５２４は、第２のゲート電極の機能を有する。絶縁膜５０１Ｄは半導体膜５０８および導電膜５２４の間に挟まれ、第２のゲート絶縁膜の機能を有する。
絶縁膜５１６は、例えば、半導体膜５０８を覆う保護膜として機能する。絶縁膜５１６としては、例えば、具体的には、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜または酸化ネオジム膜を含む膜を用いることができる。
絶縁膜５１８は、例えば、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の拡散を抑制する機能を備える材料を適用することが好ましい。具体的には、絶縁膜５１８としては、例えば、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム等を用いることができる。また、酸化窒化シリコン、及び酸化窒化アルミニウムのそれぞれに含まれる酸素の原子数と窒素の原子数は、窒素の原子数のほうが多いことが好ましい。
なお、画素回路のトランジスタに用いる半導体膜を形成する工程において、駆動回路のトランジスタに用いる半導体膜を形成することができる。例えば、画素回路のトランジスタに用いる半導体膜と同じ組成の半導体膜を、駆動回路に用いることができる。
また、半導体膜５０８は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
特に、半導体膜５０８として、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。または、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＺｎを含む酸化物を用いることが好ましい。または、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、及びＺｎを含む酸化物を用いることが好ましい。または、Ｉｎ、Ａｌ、及びＺｎを含む酸化物（ＩＡＺＯとも記す）を用いることが好ましい。または、Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物（ＩＡＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。
半導体膜がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、当該Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５またはその近傍の組成、等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。
例えば、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を４としたとき、Ｇａの原子数比が１以上３以下であり、Ｚｎの原子数比が２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を５としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を１としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。
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、また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。
金属酸化物を半導体膜５０８に用いる場合、装置７２０は、金属酸化物を半導体膜に用い、且つＭＭＬ（メタルマスクレス）構造の発光デバイスを有する構成となる。当該構成とすることで、トランジスタに流れうるリーク電流、及び隣接する発光デバイス間に流れうるリーク電流（横リーク電流、サイドリーク電流などともいう）を、極めて低くすることができる。また、上記構成とすることで、表示装置に画像を表示した場合に、観察者が画像のきれ、画像のするどさ、高い彩度及び高いコントラスト比のいずれか一または複数を観測できる。なお、トランジスタに流れうるリーク電流、及び発光デバイス間の横リーク電流が極めて低い構成とすることで、黒表示時に生じうる光漏れ（いわゆる黒浮き）などが限りなく少ない表示（真黒表示ともいう）とすることができる。
また、半導体膜５０８には、シリコンを用いてもよい。シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどが挙げられる。特に、半導体層に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ））を有するトランジスタ（以下、ＬＴＰＳトランジスタともいう）を用いることが好ましい。ＬＴＰＳトランジスタは、電界効果移動度が高く、周波数特性が良好である。
ＬＴＰＳトランジスタなどのシリコンを用いたトランジスタを適用することで、高周波数で駆動する必要のある回路（例えばソースドライバ回路）を表示部と同一基板上に作り込むことができる。これにより、発光装置に実装される外部回路を簡略化でき、部品コスト及び実装コストを削減することができる。
また、表示パネルの画面のサイズに応じて、表示パネルに用いるトランジスタの構成を適宜選択すればよい。例えば、表示パネルのトランジスタとして、単結晶Ｓｉトランジスタを用いる場合、対角のサイズが０．１インチ以上３インチ以下の画面サイズに適用することができる。また、表示パネルのトランジスタとして、ＬＴＰＳトランジスタを用いる場合、対角のサイズが０．１インチ以上３０インチ以下、好ましくは１インチ以上３０インチ以下の画面サイズに適用することができる。また、表示パネルにＬＴＰＯ（ＬＴＰＳトランジスタと、ＯＳトランジスタとを、組み合わせる構成）を用いる場合、対角のサイズを０．１インチ以上５０インチ以下、好ましくは１インチ以上５０インチ以下の画面サイズに適用することができる。また、表示パネルのトランジスタとして、ＯＳトランジスタ（チャネルが形成される半導体に金属酸化物を有するトランジスタ）を用いる場合、対角のサイズを０．１インチ以上２００インチ以下、好ましくは５０インチ以上１００インチ以下の画面サイズに適用することができる。
なお、単結晶Ｓｉトランジスタは、単結晶Ｓｉ基板の大きさより、大型化が非常に困難である。また、ＬＴＰＳトランジスタは、製造工程にてレーザ結晶化装置を用いるため、大型化（代表的には、対角のサイズにて３０インチを超える画面サイズ）への対応が難しい。一方でＯＳトランジスタは、製造工程にてレーザ結晶化装置などを用いる制約がない、または比較的低温のプロセス温度（代表的には４５０℃以下）で製造することが可能なため、比較的大面積（代表的には、対角のサイズにて５０インチ以上１００インチ以下）の表示パネルまで対応することが可能である。また、ＬＴＰＯについては、ＬＴＰＳトランジスタを用いる場合のサイズと、ＯＳトランジスタを用いる場合のサイズと、の間のサイズ（代表的には、対角のサイズにて１インチ以上５０インチ以下）に適用することが可能となる。
次に、受発光装置の断面図を示す。図８（Ｂ）には、図７（Ａ）に示す受発光装置の断面図を示す。
図８（Ｂ）の断面図は、ＦＰＣ７１３および配線７０６を含む領域の一部、画素７０３（ｉ，ｊ）を含む表示領域７０１の一部をそれぞれ切断した時の断面図を示す。
図８（Ｂ）において、受発光装置７００は、第１の基板５１０と、第２の基板７７０と、の間に機能層５２０を有する。機能層５２０には、上述のトランジスタおよび容量素子等の他、これらを電気的に接続する配線等が含まれる。なお、図８（Ｂ）では、機能層５２０は、画素回路５３０Ｘ（ｉ，ｊ）および画素回路５３０Ｓ（ｉ，ｊ）、並びに回路ＧＤを含む構成を示すが、これに限らない。
また、機能層５２０に形成された画素回路（例えば、図８（Ｂ）に示す画素回路５３０Ｘ（ｉ，ｊ）および画素回路５３０Ｓ（ｉ，ｊ））は、機能層５２０上に形成される発光デバイスおよび受光デバイス（例えば、図８（Ｂ）に示す発光デバイス５５０Ｘ（ｉ，ｊ）および受光デバイス５５０Ｓ（ｉ，ｊ））と電気的に接続される。具体的には、発光デバイス５５０Ｘ（ｉ，ｊ）は配線５９１Ｘを介して画素回路５３０Ｘ（ｉ，ｊ）に電気的に接続され、受光デバイス５５０Ｓ（ｉ，ｊ）は配線５９１Ｓを介して画素回路５３０Ｓ（ｉ，ｊ）に電気的に接続される。また、機能層５２０、発光デバイス、および受光デバイス上に絶縁層７０５を有し、絶縁層７０５は、第２の基板７７０と機能層５２０とを貼り合わせる機能を有する。
なお、第２の基板７７０には、マトリクス状にタッチセンサを備える基板を用いることができる。例えば、静電容量式のタッチセンサまたは光学式のタッチセンサを備えた基板を第２の基板７７０に用いることができる。これにより、本発明の一態様の受発光装置をタッチパネルとして使用することができる。
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５）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器の構成について、図９（Ａ）乃至図１１（Ｂ）により説明する。
図９（Ａ）乃至図１１（Ｂ）は、本発明の一態様の電子機器の構成を説明する図である。図９（Ａ）は電子機器のブロック図であり、図９（Ｂ）乃至図９（Ｅ）は電子機器の構成を説明する斜視図である。また、図１０（Ａ）乃至図１０（Ｅ）は電子機器の構成を説明する斜視図である。また、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は電子機器の構成を説明する斜視図である。
本実施の形態で説明する電子機器５２００Ｂは、演算装置５２１０と、入出力装置５２２０と、を有する（図９（Ａ）参照）。
演算装置５２１０は、操作情報を供給される機能を備え、操作情報に基づいて画像情報を供給する機能を有する。
入出力装置５２２０は、表示部５２３０、入力部５２４０、検知部５２５０、通信部５２９０、操作情報を供給する機能および画像情報を供給される機能を有する。また、入出力装置５２２０は、検知情報を供給する機能、通信情報を供給する機能および通信情報を供給される機能を有する。
入力部５２４０は操作情報を供給する機能を有する。例えば、入力部５２４０は、電子機器５２００Ｂの使用者の操作に基づいて操作情報を供給する。
具体的には、キーボード、ハードウェアボタン、ポインティングデバイス、タッチセンサ、照度センサ、撮像装置、音声入力装置、視線入力装置、姿勢検出装置などを、入力部５２４０に用いることができる。
表示部５２３０は表示パネルおよび画像情報を表示する機能を有する。例えば、実施の形態３において説明する表示パネルを表示部５２３０に用いることができる。
検知部５２５０は検知情報を供給する機能を有する。例えば、電子機器が使用されている周辺の環境を検知して、検知情報として供給する機能を有する。
具体的には、照度センサ、撮像装置、姿勢検出装置、圧力センサ、人感センサなどを検知部５２５０に用いることができる。
通信部５２９０は通信情報を供給される機能および供給する機能を有する。例えば、無線通信または有線通信により、他の電子機器または通信網と接続する機能を有する。具体的には、無線構内通信、電話通信、近距離無線通信などの機能を有する。
図９（Ｂ）は、円筒状の柱などに沿った外形を有する電子機器を示す。一例として、デジタルサイネージ等が挙げられる。本発明の一態様である表示パネルは、表示部５２３０に適用することができる。なお、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を備えていても良い。また、人の存在を検知して、表示内容を変更する機能を有する。これにより、例えば、建物の柱に設置することができる。または、広告または案内等を表示することができる。
図９（Ｃ）は、使用者が使用するポインタの軌跡に基づいて画像情報を生成する機能を有する電子機器を示す。一例として、電子黒板、電子掲示板、電子看板等が挙げられる。具体的には、対角線の長さが２０インチ以上、好ましくは４０インチ以上、より好ましくは５５インチ以上の表示パネルを用いることができる。または、複数の表示パネルを並べて１つの表示領域に用いることができる。または、複数の表示パネルを並べてマルチスクリーンに用いることができる。
図９（Ｄ）は、他の装置から情報を受信して、表示部５２３０に表示することができる電子機器を示す。一例として、ウェアラブル型電子機器などが挙げられる。具体的には、いくつかの選択肢を表示できる、または、使用者が選択肢からいくつかを選択し、当該情報の送信元に返信することができる。または、例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を有する。これにより、例えば、ウェアラブル型電子機器の消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をウェアラブル型電子機器に表示することができる。
図９（Ｅ）は、筐体の側面に沿って緩やかに曲がる曲面を備える表示部５２３０を有する電子機器を示す。一例として、携帯電話などが挙げられる。なお、表示部５２３０は表示パネルを備え、表示パネルは、例えば、前面、側面、上面および背面に表示する機能を有する。これにより、例えば、携帯電話の前面だけでなく、側面、上面および背面に情報を表示することができる。
図１０（Ａ）は、インターネットから情報を受信して、表示部５２３０に表示することができる電子機器を示す。一例として、スマートフォンなどが挙げられる。例えば、作成したメッセージを表示部５２３０で確認することができる。または、作成したメッセージを他の装置に送信できる。または、例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を有する。これにより、スマートフォンの消費電力を低減することができる。または、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をスマートフォンに表示することができる。
図１０（Ｂ）は、リモートコントローラーを入力部５２４０とすることができる電子機器を示す。一例として、テレビジョンシステムなどが挙げられる。または、例えば、放送局またはインターネットから情報を受信して、表示部５２３０に表示することができる。または、検知部５２５０を用いて使用者を撮影できる。または、使用者の映像を送信できる。または、使用者の視聴履歴を取得して、クラウド・サービスに提供できる。または、クラウド・サービスから、レコメンド情報を取得して、表示部５２３０に表示できる。または、レコメンド情報に基づいて、番組または動画を表示できる。または、例えば、使用環境の照度に応じて、表示方法を変更する機能を有する。これにより、晴天の日に屋内に差し込む強い外光が当たっても好適に使用できるように、映像をテレビジョンシステムに表示することができる。
図１０（Ｃ）は、インターネットから教材を受信して、表示部５２３０に表示することができる電子機器を示す。一例として、タブレットコンピュータなどが挙げられる。または、入力部５２４０を用いて、レポートを入力し、インターネットに送信することができる。または、クラウド・サービスから、レポートの添削結果または評価を取得して、表示部５２３０に表示することができる。または、評価に基づいて、好適な教材を選択し、表示することができる。
例えば、他の電子機器から画像信号を受信して、表示部５２３０に表示することができる。または、スタンドなどに立てかけて、表示部５２３０をサブディスプレイに用いることができる。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に使用できるように、画像をタブレットコンピュータに表示することができる。
図１０（Ｄ）は、複数の表示部５２３０を有する電子機器を示す。一例として、デジタルカメラなどが挙げられる。例えば、検知部５２５０で撮影しながら表示部５２３０に表示することができる。または、撮影した映像を検知部に表示することができる。または、入力部５２４０を用いて、撮影した映像に装飾を施せる。または、撮影した映像にメッセージを添付できる。または、インターネットに送信できる。または、使用環境の照度に応じて、撮影条件を変更する機能を有する。これにより、例えば、晴天の屋外等の外光の強い環境においても好適に閲覧できるように、被写体をデジタルカメラに表示することができる。
図１０（Ｅ）は、他の電子機器をスレイブに用い、本実施の形態の電子機器をマスターに用いて、他の電子機器を制御することができる電子機器を示す。一例として、携帯可能なパーソナルコンピュータなどが挙げられる。例えば、画像情報の一部を表示部５２３０に表示し、画像情報の他の一部を他の電子機器の表示部に表示することができる。または、画像信号を供給することができる。または、通信部５２９０を用いて、他の電子機器の入力部から書き込む情報を取得できる。これにより、例えば、携帯可能なパーソナルコンピュータを用いて、広い表示領域を利用することができる。
図１１（Ａ）は、加速度または方位を検知する検知部５２５０を有する電子機器を示す。一例として、ゴーグル型の電子機器などが挙げられる。または、検知部５２５０は、使用者の位置または使用者が向いている方向に係る情報を供給することができる。または、電子機器は、使用者の位置または使用者が向いている方向に基づいて、右目用の画像情報および左目用の画像情報を生成することができる。または、表示部５２３０は、右目用の表示領域および左目用の表示領域を有する。これにより、例えば、没入感を得られる仮想現実空間の映像を、ゴーグル型の電子機器に表示することができる。
図１１（Ｂ）は、撮像装置、加速度または方位を検知する検知部５２５０を有する電子機器を示す。一例として、めがね型の電子機器などが挙げられる。または、検知部５２５０は、使用者の位置または使用者が向いている方向に係る情報を供給することができる。または、電子機器は、使用者の位置または使用者が向いている方向に基づいて、画像情報を生成することができる。これにより、例えば、現実の風景に情報を添付して表示することができる。または、拡張現実空間の映像を、めがね型の電子機器に表示することができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態２に記載の発光デバイスを照明装置として用いる構成について、図１２により説明する。なお、図１２（Ａ）は、図１２（Ｂ）に示す照明装置の上面図における線分ｅ－ｆの断面図である。
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、第１の電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態２における第１の電極１０１に相当する。第１の電極４０１側から発光を取り出す場合、第１の電極４０１は透光性を有する材料により形成する。
第２の電極４０４に電圧を供給するためのパッド４１２が基板４００上に形成される。
第１の電極４０１上にはＥＬ層４０３が形成されている。ＥＬ層４０３は実施の形態２におけるＥＬ層１０３の構成に相当する。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を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は実施の形態２における第２の電極１０２に相当する。発光を第１の電極４０１側から取り出す場合、第２の電極４０４は反射率の高い材料によって形成される。第２の電極４０４はパッド４１２と接続することによって、電圧が供給される。
以上、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０４を有する発光デバイスを本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光デバイスは発光効率の高い発光デバイスであるため、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デバイスが形成された基板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１２（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と第１の電極４０１の一部をシール材４０５、４０６の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したＩＣチップ４２０などを設けても良い。
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用して作製される照明装置の応用例について、図１３を用いて説明する。
室内の照明装置としては、シーリングライト８００１として応用できる。シーリングライト８００１には、天井直付型および天井埋め込み型がある。なお、このような照明装置は、発光装置を筐体およびカバーと組み合わせることにより構成される。その他にもコードペンダント型（天井からのコード吊り下げ式）への応用も可能である。
また、足元灯８００２は、床面に灯りを照射し、足元の安全性を高めることができる。例えば、寝室、階段、および通路などに使用するのが有効である。その場合、部屋の広さおよび構造に応じて適宜サイズおよび形状を変えることができる。また、発光装置と支持台とを組み合わせて構成される据え置き型の照明装置とすることも可能である。
また、シート状照明８００３は、薄型のシート状の照明装置である。壁面に張り付けて使用するため、場所を取らず幅広い用途に用いることができる。なお、大面積化も容易である。なお、曲面を有する壁面、筐体等に用いることもできる。
また、光源からの光が所望の方向のみに制御された照明装置８００４を用いることもできる。
また、電気スタンド８００５は、光源８００６を有し、光源８００６としては、本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用することができる。
なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用することにより、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。
（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の一態様である受発光装置に適用できる、発光デバイスおよび受光デバイスについて、図１４を用いて説明する。
本発明の一態様の受発光装置８１０が有する発光デバイス８０５ａ、及び受光デバイス８０５ｂの断面概略図を、図１４（Ａ）に示す。
発光デバイス８０５ａは、光を発する機能（以下、発光機能とも記す）を有する。発光デバイス８０５ａは、電極８０１ａ、ＥＬ層８０３ａ、及び電極８０２を有する。発光デバイス８０５ａは、実施の形態２で示した有機ＥＬを利用する発光デバイス（有機ＥＬデバイス）であることが好ましい。したがって電極８０１ａと電極８０２との間に挟持されるＥＬ層８０３ａは、少なくとも発光層を有する。発光層は、発光物質を有する。電極８０１ａと電極８０２との間に電圧を印加することにより、ＥＬ層８０３ａから光が射出される。ＥＬ層８０３ａは、発光層に加えて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、キャリア（正孔または電子）ブロック層、電荷発生層などの様々な層を有していてもよい。
受光デバイス８０５ｂは、光を検出する機能（以下、受光機能とも記す）を有する。受光デバイス８０５ｂは、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードを用いることができる。受光デバイス８０５ｂは、電極８０１ｂ、受光層８０３ｂ、及び電極８０２を有する。電極８０１ｂと電極８０２との間に挟持される受光層８０３ｂは、少なくとも活性層を有する。なお、受光層８０３ｂには、上述したＥＬ層８０３ａが有する様々な層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリア（正孔または電子）ブロック層、電荷発生層など）に用いる材料を用いることもできる。受光デバイス８０５ｂは、光電変換デバイスとして機能し、受光層８０３ｂに入射する光によって電荷を発生させ、電流として取り出すことができる。この時、電極８０１ｂと電極８０２との間に電圧を印加してもよい。受光層８０３ｂに入射する光量に基づき、発生する電荷量が決まる。
受光デバイス８０５ｂは、可視光を検出する機能を有する。受光デバイス８０５ｂは、可視光に感度を有する。受光デバイス８０５ｂは、可視光及び赤外光を検出する機能を有するとさらに好ましい。受光デバイス８０５ｂは、可視光、及び赤外光に感度を有することが好ましい。
なお、本明細書等における青色（Ｂ）の波長領域とは、４００ｎｍ以上４９０ｎｍ未満であり、青色（Ｂ）の光は、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルのピークを有するとする。また、緑色（Ｇ）の波長領域とは、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ未満であり、緑色（Ｇ）の光は、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルのピークを有するとする。また、赤色（Ｒ）の波長領域とは、５８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満であり、赤色（Ｒ）の光は、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルのピークを有するとする。また、本明細書等において、可視光の波長領域とは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ未満とし、可視光とは、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルのピークを有するとする。また、赤外（ＩＲ）の波長領域とは、７００ｎｍ以上９００ｎｍ未満とし、赤外（ＩＲ）光は、該波長領域に少なくとも一つの発光スペクトルのピークを有するとする。
受光デバイス８０５ｂの活性層は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、及び、有機化合物を含む有機半導体等が挙げられる。受光デバイス８０５ｂとしては、活性層に有機半導体を含む、有機半導体デバイス（または有機フォトダイオード）を用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、及び大面積化が容易であり、また、形状及びデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。また、有機半導体を用いることで、発光デバイス８０５ａが有するＥＬ層８０３ａと、受光デバイス８０５ｂが有する受光層８０３ｂと、を同じ方法（例えば、真空蒸着法）で形成することができ、共通の製造装置を使用できるため好ましい。なお、受光デバイス８０５ｂの受光層８０３ｂには、本発明の一態様である有機化合物を用いることができる。
本発明の一態様の表示装置は、発光デバイス８０５ａとして有機ＥＬデバイスを用い、受光デバイス８０５ｂとして有機フォトダイオードを好適に用いることができる。有機ＥＬデバイス及び有機フォトダイオードは、同一基板上に形成することができる。したがって、有機ＥＬデバイスを用いた表示装置に有機フォトダイオードを内蔵することができる。本発明の一態様である表示装置は、画像を表示する機能に加えて、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方も有する。
電極８０１ａ及び電極８０１ｂは、同一面上に設けられる。図１４（Ａ）は、電極８０１ａ及び電極８０１ｂが基板８００上に設けられる構成を示している。なお、電極８０１ａ及び電極８０１ｂは、例えば、基板８００上に形成された導電膜を島状に加工することにより形成できる。つまり、電極８０１ａ及び電極８０１ｂは、同じ工程を経て形成することができる。
基板８００は、発光デバイス８０５ａ及び受光デバイス８０５ｂの形成に耐えうる耐熱性を有する基板を用いることができる。基板８００として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコンまたは炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などの半導体基板を用いることができる。
特に、基板８００として、前述の絶縁性基板または半導体基板上に、トランジスタなどの半導体素子を含む半導体回路が形成された基板を用いることが好ましい。当該半導体回路は、例えば、画素回路、ゲート線駆動回路（ゲートドライバ）、ソース線駆動回路（ソースドライバ）などを構成していることが好ましい。また、上記に加えて演算回路、記憶回路などが構成されていてもよい。
また、電極８０２は、発光デバイス８０５ａ及び受光デバイス８０５ｂで共通する層からなる電極である。これらの電極のうち、光を射出させる、または光を入射させる側の電極には、可視光及び赤外光を透過する導電膜を用いる。光を射出させない、または光を入射させない側の電極には、可視光及び赤外光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
本発明の一態様である表示装置における電極８０２は、発光デバイス８０５ａおよび受光デバイス８０５ｂのそれぞれの一方の電極として機能する。
図１４（Ｂ）は、発光デバイス８０５ａの電極８０１ａが、電極８０２よりも高い電位を有する場合について示す。この時、電極８０１ａは、発光デバイス８０５ａの陽極として機能し、電極８０２は、陰極として機能する。また、受光デバイス８０５ｂの電極８０１ｂは、電極８０２より低い電位を有する。なお、図１４（Ｂ）では、電流の流れる向きを分かりやすくするため、発光デバイス８０５ａの左側に発光ダイオードの回路記号を示し、受光デバイス８０５ｂの右側にフォトダイオードの回路記号を示している。また、キャリア（電子及びホール）の流れる向きを各デバイス中に模式的に矢印で示している。
図１４（Ｂ）に示す構成の場合、電極８０１ａに第１の配線を介して第１の電位が供給され、電極８０２に第２の配線を介して第２の電位が供給され、電極８０１ｂに第３の配線を介して第３の電位が供給される時、各電位の大きさの関係は、第１の電位＞第２の電位＞第３の電位となる。
また、図１４（Ｃ）は、発光デバイス８０５ａの電極８０１ａが、電極８０２よりも低い電位を有する場合について示す。この時、電極８０１ａは、発光デバイス８０５ａの陰極として機能し、電極８０２は、陽極として機能する。また、受光デバイス８０５ｂの電極８０１ｂは、電極８０２より低い電位を有し、かつ電極８０１ａよりも高い電位を有する。なお、図１４（Ｃ）では、電流の流れる向きを分かりやすくするため、発光デバイス８０５ａの左側に発光ダイオードの回路記号を示し、受光デバイス８０５ｂの右側にフォトダイオードの回路記号を示している。また、キャリア（電子及びホール）の流れる向きを各デバイス中に模式的に矢印で示している。
図１４（Ｃ）に示す構成の場合、電極８０１ａに第１の配線を介して第１の電位が供給され、電極８０２に第２の配線を介して第２の電位が供給され、電極８０１ｂに第３の配線を介して第３の電位が供給される時、各電位の大きさの関係は、第２の電位＞第３の電位＞第１の電位となる。
なお、本実施の形態で示す受光デバイス８０５ｂの精細度としては、１００ｐｐｉ以上、好ましくは２００ｐｐｉ以上、より好ましくは３００ｐｐｉ以上、より好ましくは４００ｐｐｉ以上、さらに好ましくは５００ｐｐｉ以上であって、２０００ｐｐｉ以下、１０００ｐｐｉ以下、または６００ｐｐｉ以下などとすることができる。特に、２００ｐｐｉ以上６００ｐｐｉ以下、好ましくは３００ｐｐｉ以上６００ｐｐｉ以下の精細度で受光デバイス８０５ｂを配置することで、指紋の撮像に好適に用いることができる。本発明の一態様の表示装置を用いて指紋認証を行う場合、受光デバイス８０５ｂの精細度を高くすることで、例えば、指紋の特徴点（Ｍｉｎｕｔｉａ）を高い精度で抽出でき、指紋認証の精度を高めることができる。また、精細度が、５００ｐｐｉ以上であると、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ：Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）などの規格に準拠できるため、好適である。なお、受光デバイスの精細度を５００ｐｐｉと仮定した場合、１画素あたり５０．８μｍのサイズとなり、指紋の幅（代表的には、３００μｍ以上５００μｍ以下）を撮像するには、十分な精細度であることがわかる。
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、本発明の一態様の発光デバイス１および発光デバイス２をそれぞれ作製し、各発光デバイスの特性比較を行った結果を示す。以下に、発光デバイス１および発光デバイス２に用いた有機化合物の構造式を示す。また、発光デバイス１および発光デバイス２の素子構造を示す。
≪発光デバイス１の作製≫
本実施例で示す発光デバイス１は、基板上に形成された第１の電極上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層（第１の電子輸送層および第２の電子輸送層）および電子注入層が順次積層され、電子注入層上に第２の電極が積層され、第２の電極上にキャップ層が積層された構造を有する。
まず、基板上に第１の電極を形成した。電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。また、基板には、ガラス基板を用いた。また、第１の電極は、銀をスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で成膜した後、透明電極として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より１０ｎｍの膜厚で成膜することにより形成した。なお、本実施例において、第１の電極は、陽極として機能する。
ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、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、１×１０－４Ｐａ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、第１の電極上に正孔注入層を形成した。正孔注入層は、真空蒸着装置内を１×１０－４Ｐａに減圧した後、Ｎ－（ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と分子量６７２でフッ素を含む電子アクセプタ材料（ＯＣＨＤ－００３）とを、重量比でＰＣＢＢｉＦ：ＯＣＨＤ－００３＝１：０．０３となるように１０ｎｍ共蒸着することにより形成した。
次に、正孔注入層上に正孔輸送層を形成した。正孔輸送層は、ＰＣＢＢｉＦを用い、１５ｎｍ蒸着して形成した。
次に、正孔輸送層上に発光層を形成した。発光層は、第１の有機化合物として、８－（１，１’：４’，１”－テルフェニル－３－イル）－４－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ、構造式：（２００））を用い、第２の有機化合物として、９－（２－ナフチル）－９’－フェニル－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール（略称：βＮＣＣＰ）を用い、金属錯体として、［２－ｄ３－メチル－８－（２－ピリジニル－κＮ）ベンゾフロ［２，３－ｂ］ピリジン－κＣ］ビス［２－（５－ｄ３－メチル－２－ピリジニル－κＮ２）フェニル－κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）、構造式：（１００））を用いて、重量比で８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ：βＮＣＣＰ：Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）＝０．６：０．４：０．１となるように４０ｎｍ共蒸着することにより形成した。
次に、発光層上に電子輸送層（第１の電子輸送層および第２の電子輸送層）を形成した。第１の電子輸送層は、２－｛３－［３－（Ｎ－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール－９－イル］フェニル｝ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＰＣＣｚＰＤＢｑ）を用い、１０ｎｍの膜厚となるように蒸着することにより形成した。第２の電子輸送層は、２，２’－（１，３－フェニレン）ビス（９－フェニル－１，１０－フェナントロリン）（略称：ｍＰＰｈｅｎ２Ｐ）を用い、２５ｎｍの膜厚となるように蒸着することにより形成した。
次に、電子輸送層上にフッ化リチウム（ＬｉＦ）とイッテルビウム（Ｙｂ）とを体積比でＬｉＦ：Ｙｂ＝２：１となるように１．５ｎｍ共蒸着することにより電子注入層を形成した。
次に、電子注入層上に第２の電極を形成した。第２の電極は、ＡｇとＭｇを体積比で１：０．１、膜厚が２５ｎｍとなるように共蒸着することにより形成した。なお、本実施例において、第２の電極は、陰極として機能する。
次に、第２の電極上にキャップ層を形成した。キャップ層は、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）を用い、７０ｎｍの膜厚となるように蒸着することにより形成した。
以上の工程により、発光デバイス１を作製した。次に、発光デバイス２および比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８の作製方法について説明する。
≪発光デバイス２の作製≫
発光デバイス２は、発光層に用いる金属錯体が、発光デバイス１とは異なる発光デバイスである。すなわち、発光デバイス２は、発光デバイス１の発光層において用いたＩｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）のかわりに、トリス｛２－［５－（メチル－ｄ３）－４－フェニル－２－ピリジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（５ｍ４ｄｐｐｙ－ｄ３）３、構造式：（１０６））を用いた点で発光デバイス１と異なり、そのほかは、発光デバイス１と同様に作製した。
上記発光デバイス１および発光デバイス２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、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、これらの発光デバイスの初期特性について測定を行った。
発光デバイス１および発光デバイス２の輝度－電流密度特性を図１５に、電流効率－輝度特性を図１６に、輝度－電圧特性を図１７に、電流－電圧特性を図１８に、電界発光スペクトルを図１９に示す。また、各発光デバイスの１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表２に示す。なお、輝度、ＣＩＥ色度、電界発光スペクトルの測定には分光放射計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用いた。
図１５乃至図１９および上記表より、発光デバイス１および発光デバイス２は良好な特性を有することがわかった。
また、図２０に発光デバイス１および発光デバイス２に、２ｍＡ（５０ｍＡ／ｃｍ２）の電流をかけ、定電流駆動を行った際の駆動時間に対する輝度変化を表す図を示す。図２０より、発光デバイス１および発光デバイス２は、駆動時間に対する輝度変化が小さく、信頼性の高い発光デバイスであることがわかった。なお、発光デバイス１および発光デバイス２を比較すると、発光デバイス２のほうが、駆動時間に対する輝度変化がさらに小さく、信頼性がより高いことがわかった。
これらの結果より、本発明の一態様の発光デバイスは、良好な特性を有し、寿命が長いことがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイス３と、当該発光デバイス３と発光層の構成が異なる比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８と、をそれぞれ作製し、各発光デバイスの特性比較を行った結果を示す。以下に、発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８に用いた有機化合物の構造式を示す。また、発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８の素子構造を表３および表４に示す。
≪発光デバイス３の作製≫
本実施例で示す発光デバイス３は、発光層における第１の有機化合物、第２の有機化合物および金属錯体の混合比と、第２の電子輸送層の膜厚が、実施例１で示した発光デバイス１と異なる発光デバイスである。すなわち、発光デバイス３は、発光層における８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ、βＮＣＣＰ、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）の混合比を、重量比で８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ：βＮＣＣＰ：Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）＝０．５：０．５：０．１とした点、および第２の電子輸送層の膜厚を２０ｎｍとした点で、発光デバイス１と異なり、そのほかは発光デバイス１と同様に作製した。
≪比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８の作製≫
比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８は、発光層の第１の有機化合物および金属錯体の一方または両方が発光デバイス３と異なる発光デバイスである。比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８のその他の構成は、発光デバイス３と同様に作製した。
第１の有機化合物として、比較発光デバイス４では、発光デバイス３と同様に８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍを用い、比較発光デバイス５および比較発光デバイス６では、８－（ビフェニル－４－イル）－４－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ）を用い、比較発光デバイス７および比較発光デバイス８では、４，８－ビス［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４，８ｍＤＢｔＰ２Ｂｆｐｍ）を用いた。
金属錯体として、比較発光デバイス５および比較発光デバイス７では、発光デバイス３と同様に、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）を用い、比較発光デバイス４、比較発光デバイス６および比較発光デバイス８では、［２－ｄ３－メチル－（２－ピリジニル－κＮ）ベンゾフロ［２，３－ｂ］ピリジン－κＣ］ビス［２－（２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３））を用いた。
上記発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、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、これらの発光デバイスの初期特性について測定を行った。
また、発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス６の輝度－電流密度特性を図２１に、電流効率－輝度特性を図２２に、輝度－電圧特性を図２３に、電流－電圧特性を図２４に、電界発光スペクトルを図２５に示す。また、発光デバイス３、比較発光デバイス４、比較発光デバイス７および比較発光デバイス８の輝度－電流密度特性を図２６に、電流効率－輝度特性を図２７に、輝度－電圧特性を図２８に、電流－電圧特性を図２９に、電界発光スペクトルを図３０に示す。なお、図２１乃至図２５に示す特性の測定に用いた発光デバイス３および比較発光デバイス４と、図２６乃至図３０に示す特性の測定に用いた発光デバイス３および比較発光デバイス４とは、構造が同じであるが、別の試料である。そのため、図２１乃至図２５に示す発光デバイス３および比較発光デバイス４の特性と、図２６乃至図３０に示す発光デバイス３および比較発光デバイス４の特性は、全く同じではない。
また、各発光デバイスの１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表５に示す。なお、輝度、ＣＩＥ色度、電界発光スペクトルの測定には分光放射計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用いた。
図２１乃至図３０より、発光デバイス３、比較発光デバイス５および比較発光デバイス７は、比較発光デバイス４、比較発光デバイス６および比較発光デバイス８と比較して、駆動電圧は低く、電流効率は高いことがわかった。このことから、発光層の金属錯体として、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）を用いることにより、駆動電圧を低減し、電流効率を向上させることができるとわかった。
これは、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）は、配位子のピリジン環に電子供与基である重水素化メチル基を有する金属錯体であることから、配位子のピリジン環に置換基をもたないＩｒ（ｐｐｙ）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）と比べ、ＨＯＭＯ準位が高い（浅い）ことによる。金属錯体のＨＯＭＯ準位を高くすることで、正孔輸送層と発光層との界面での正孔の注入障壁が小さくなり、その結果、発光デバイス３の駆動電圧を低減させ、電流効率を向上させることができた。
なお、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）、及びＩｒ（ｐｐｙ）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）のＨＯＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定で算出した。測定には電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。その結果、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）のＨＯＭＯ準位は、－５．３２ｅＶであり、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）のＨＯＭＯ準位は、－５．３６ｅＶであり、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）は、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）よりＨＯＭＯ準位が高い。
また、図３１および図３２に発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス８に、２ｍＡ（５０ｍＡ／ｃｍ２）の電流をかけ、定電流駆動を行った際の駆動時間に対する輝度変化を表す図を示す。なお、図３１には発光デバイス３および比較発光デバイス４乃至比較発光デバイス６の結果を示し、図３２には発光デバイス３および比較発光デバイス４、比較発光デバイス７および比較発光デバイス８の結果を示す。
図３１および図３２より、発光デバイス３は各比較発光デバイスと比べて、駆動時間に対する輝度変化が最も小さく、最も信頼性の高い発光デバイスであることがわかった。このことから、第１の有機化合物として、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍを用い、金属錯体として、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）を用いることで、発光デバイスの駆動時間に対する輝度変化を減少させ、信頼性を向上させることができるとわかった。
これは、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの最低三重項励起がターフェニル基に由来することに起因する。ターフェニル基が励起する場合のＴ１準位は他の部分構造が励起する場合のＴ１準位よりも低くすることができるため、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍを用いることにより、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。
次に８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍのＴ１準位を算出した。石英基板上に８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍを５０ｎｍ成膜した薄膜を用い、測定温度１０Ｋにて発光スペクトル（りん光スペクトル）を測定した。測定は、顕微ＰＬ装置 ＬａｂＲＡＭ ＨＲ－ＰＬ （（株）堀場製作所）を用い、励起光としてＨｅ－Ｃｄレーザ（３２５ｎｍ）を用いた。その結果、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの発光スペクトル（りん光スペクトル）の最も短波長に位置するピークは、５００ｎｍ（２．４８ｅＶ）であり、最も短波長に位置する発光端は、４８６ｎｍ（２．５５ｅＶ）であった。
また、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）のＴ１準位を算出するために、吸収スペクトル及び発光スペクトル（りん光スペクトル）を測定した。Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）を溶解させたトルエン溶液を作製し、室温（２３℃に保たれた雰囲気）にて、吸収スペクトル及び発光スペクトルを測定した。その結果、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）の吸収スペクトルの最も長波長に位置する吸収端は、５２６ｎｍ（２．３６ｅＶ）であり、発光スペクトル（りん光スペクトル）の最も短波長に位置する発光端は、５０３ｎｍ（２．４６ｅＶ）であった。
なお、吸収端は、吸収スペクトルの最も長波長に観測されるピーク（またはショルダーピーク）の長波長側の傾きが最小となる値において接線を引き、その接線と横軸（波長）あるいはベースラインとの交点から算出した。また、発光端は、発光スペクトルの最も短波長に観測されるピーク（またはショルダーピーク）の短波長側の傾きが最大となる値において接線を引き、その接線と横軸（波長）あるいはベースラインとの交点から算出した。
８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍとＩｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）の発光端で算出したＴ１準位を比較すると、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの最低三重項励起エネルギーは、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）の最低三重項励起エネルギーより０．０９ｅＶ高い。
また、Ｉｒ（５ｍｐｐｙ－ｄ３）２（ｍｂｆｐｙｐｙ－ｄ３）は、配位子のピリジン環に重水素化メチル基を有することから、配位子のピリジン環に重水素化されていないメチル基を有する場合と比較して、メチル基内の水素－炭素結合の振動による結合の切断が起こりにくく、より安定化した金属錯体である。このような金属錯体の安定性および信頼性の高さが、発光デバイスの信頼性の向上につながった。
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイスに用いることのできる第１の有機化合物について計算により解析を行った結果について図３３乃至図３５を用いて説明する。
第１の有機化合物の具体例の一である８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ（構造式（２００））、構造式（２１６）で表される有機化合物、および比較例である８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍについて、ＨＯＭＯの分布、ＬＵＭＯの分布、および最低三重項励起状態の局在の解析を行った。
＜計算方法＞
ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯの分布の解析は、化合物の一重項基底状態（Ｓ０）に関して、Ｓ０準位が最も低くなる最安定構造における振動（スピン密度）解析により行った。最低三重項励起状態の局在の解析は、化合物の最低三重項励起状態（Ｔ１）に関して、Ｔ１準位が最も低くなる最安定構造におけるスピン密度解析により行った。計算方法は密度汎関数法（ＤＦＴ：Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ）を用いた。ＤＦＴで算出される全エネルギーは、ポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギーと複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で交換相関相互作用を近似しているため、計算は高速である。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＬＹＰを用いて、交換相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。また、基底関数として、６－３１１Ｇ（ｄ，ｐ）を用いた。計算プログラムには、Ｇａｕｓｓｉａｎ ０９を用いた。
８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの解析結果を図３３に、構造式（２１６）で表される有機化合物の解析結果を図３４に、８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの解析結果を図３５に示す。図３３乃至図３５において、図中の球は、化合物を構成する原子を表しており、原子の周辺に存在する雲状物は、同密度値を０．００３としたときのスピン密度分布を表すものである。図３３（Ａ）、図３４（Ａ）および図３５（Ａ）において、雲状物は、当該分子におけるＬＵＭＯの分布を示す。図３３（Ｂ）、図３４（Ｂ）および図３５（Ｂ）において、雲状物は、当該分子におけるＨＯＭＯの分布を示す。図３３（Ｃ）、図３４（Ｃ）および図３５（Ｃ）において、雲状物は、当該分子における最低三重項励起状態の局在を示す。
図３３および図３４より、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍおよび構造式（２１６）で表される有機化合物において、最低三重項励起状態は、第１の有機化合物の第１の置換基に相当するターフェニル基に局在しており、ＬＵＭＯは電子輸送性骨格に相当する［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン環および第２の置換基に相当する３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル基の一部に分布している。従って、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍおよび構造式（２１６）で表される有機化合物においては、ＬＵＭＯの分布する位置と、最低三重項励起状態の局在する位置とが、それぞれ異なることがわかった。
一方で、図３５より、８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの最低三重項励起状態は、第１の有機化合物の第１の置換基に相当する１，１’－ビフェニル－４－イル基だけでなく、電子輸送性骨格に相当する［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン環にも分布しており、ＬＵＭＯは電子輸送性骨格に相当する［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン環および第２の置換基に相当する３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル基の一部に分布している。従って、８ＢＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍにおいては、最低三重項励起状態の局在する位置と、ＬＵＭＯの分布位置と、が重なってしまうことが分かった。
以上の結果より、実施の形態１で説明したとおり、第１の有機化合物の第１の置換基を、置換または無置換のｏ－フェニレン基および置換または無置換のｍ－フェニレン基のいずれかに、置換または無置換の芳香環および置換または無置換の複素芳香環のいずれかが連結した基とすることにより、最低三重項励起状態を、第１の置換基に分布させることができるとわかった。
本実施例では、第１の有機化合物として用いることのできる有機化合物の２－メチルテトラヒドロフラン（２Ｍｅ－ＴＨＦ）溶液を液体窒素により冷却して発光スペクトル及び発光量子収率を測定した結果を示す。
まず、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ（構造式（２００））と、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの第１の置換基および第２の置換基を重水素置換した化合物である８－（１，１’：４’，１’’－テルフェニル－３－イル－２，４，５，６，２’，３’，５’，６’，２’’，３’’，４’’，５’’，６’’－ｄ１３）－４－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル－１，２，３，６，７，８，９－ｄ７）フェニル－２，４，６－ｄ３］－［１］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３）（構造式（２１９））を試料として測定を行った。なお、実施例２で示した８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍのＴ１準位の測定方法と同様の方法にて、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３のＴ１準位を測定したところ、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の発光スペクトル（りん光スペクトル）の最も短波長に位置するピークは、５０１ｎｍ（２．４８ｅＶ）であり、最も短波長に位置する発光端は、４８４ｎｍ（２．５６ｅＶ）であった。
発光スペクトル及び発光量子収率の測定には、絶対ＰＬ量子収率測定装置（（株）浜松ホトニクス製 Ｃ１１３４７－０１）を用い、グローブボックス（（株）ブライト製 ＬＡＢｓｔａｒＭ１３（１２５０／７８０））にて、窒素雰囲気下で各試料の２Ｍｅ－ＴＨＦ脱酸素溶液（０．１２０ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、密栓し、液体窒素により冷却して測定を行った。
８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍおよび８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の発光スペクトルの測定結果を図３６に示す。横軸は波長、縦軸は発光強度を表す。
図３６に示す通り、いずれの試料においても、蛍光と燐光が混ざった状態の発光スペクトルが観測された。３５１ｎｍ～４５５ｎｍ付近のスペクトルは室温測定及び発光寿命測定結果より、蛍光であることを確認した。また、４５５ｎｍ～６６０ｎｍ付近のスペクトルは低温の測定のみで観測されることから、燐光に由来することを確認した。
また、発光量子収率の測定結果より、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍにおいて、低温（液体窒素で冷却した温度）における、蛍光成分（３５１ｎｍ～４５５ｎｍ）の量子収率（Φｆ（Ｈ））は８．５％であることがわかった。また、燐光成分（４５５ｎｍ～６６０ｎｍ）の量子収率（Φｐ（Ｈ））は１０％であることがわかった。
また、発光量子収率の測定結果より、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３において、低温（液体窒素で冷却した温度）における、蛍光成分（３５１ｎｍ～４５５ｎｍ）の量子収率（Φｆ（Ｄ））は８．５％であることがわかった。また、燐光成分（４５５ｎｍ～６６０ｎｍ）の量子収率（Φｐ（Ｄ））は１５％であることがわかった。
すなわち、低温（液体窒素で冷却した温度）において、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の燐光成分の量子収率は、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの燐光成分の量子収率の１．５倍の大きさであり、蛍光成分の量子収率はほぼ同じであったことがわかった。
また、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍと、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３それぞれの２Ｍｅ－ＴＨＦ溶液（０．１２０ｍｍｏｌ／Ｌ）を液体窒素により冷却して発光寿命を測定した結果を示す。
発光寿命の測定には、蛍光光度計（（株）日本分光製 ＦＰ－８６００）を用いた。大気下で試料溶液を石英セルに入れ、液体窒素により冷却して測定を行った。本測定においては、励起光の波長を３２０ｎｍ、測定する光の波長を５１５ｎｍとし、溶液の入った石英セルに励起光を３０秒程度照射し、励起光をシャッターで遮断してから減衰していく発光の強度を１０ｍｓ間隔で測定することにより時間分解測定を行った。なお、励起光および測定光のバンド幅は１０ｎｍとした。得られた時間減衰曲線を図３９に示す。横軸は時間、縦軸は発光強度を表す。
図３９に示す通り、発光強度は単一指数関数的に減衰していることがわかった。得られた減衰曲線から発光寿命を算出した。８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの発光寿命は２．８ｓであった。８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の発光寿命は５．３ｓであった。発光寿命を測定した光の波長は５１５ｎｍであることから、これらは、燐光成分の発光寿命であると言える。従って、低温（液体窒素で冷却した温度）において、重水素化体の方が非重水素化体よりも１．９倍、燐光の発光寿命が長いことがわかった。
ここで、燐光発光量子収率（Φｐ）および燐光発光寿命（τｐ）は有機化合物の最低三重項励起状態（Ｔ１）からの輻射遷移速度定数ｋｒｐと無輻射遷移速度定数ｋｎｒｐ、および最低一重項励起状態（Ｓ１）から最低三重項励起状態（Ｔ１）への項間交差の量子収率（Φｉｓｃ）から、下記式（１）、および式（２）のように表すことができる。
この式より、ｋｒｐおよびｋｎｒｐは、Φおよびτを用いて各々下記式（３）、および式（４）のように表すことができる。
ここで、上記測定結果より、重水素化された８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の燐光量子収率Φｐ（Ｄ）は、重水素化されていない８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの燐光量子収率Φｐ（Ｈ）の１．５倍、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の燐光発光寿命τｐ（Ｄ）は、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの燐光発光寿命τｐ（Ｈ）の１．９倍であることがわかっている。また、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の蛍光量子収率Φｆ（Ｄ）と、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの蛍光量子収率Φｆ（Ｈ）は、ほぼ同じであった。
なお、液体窒素で冷却した温度において、蛍光の無輻射遷移の速度定数は輻射遷移および項間交差の速度定数と比較して非常に小さいため、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍおよび８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の項間交差の量子収率Φｉｓｃ（Ｈ）およびΦｉｓｃ（Ｄ）は、それぞれの物質の蛍光量子収率（Φｆ（Ｈ）、Φｆ（Ｄ））を用いて、
Φｉｓｃ（Ｈ）＝１－Φｆ（Ｈ）
Φｉｓｃ（Ｄ）＝１－Φｆ（Ｄ）
と各々表すことができ、Φｆ（Ｈ）およびΦｆ（Ｄ）はほぼ同じ値であったため、Φｉｓｃ（Ｈ）およびΦｉｓｃ（Ｄ）は同じとみなすことができる。
すなわち、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの燐光量子収率をΦｐ（Ｈ）、速度定数をτｐ（Ｈ）、項間交差の量子収率をΦｉｓｃ（Ｈ）、輻射遷移の速度定数をｋｒｐ（Ｈ）、無輻射遷移の速度定数をｋｎｒｐ（Ｈ）であるとし、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の燐光量子収率をΦｐ（Ｄ）、速度定数をτｐ（Ｄ）、項間交差の量子収率をΦｉｓｃ（Ｄ）、輻射遷移の速度定数をｋｒｐ（Ｄ）、無輻射遷移の速度定数をｋｎｒｐ（Ｄ）とすると、ｋｒｐ（Ｈ）は、下式（３－１）、ｋｒｐ（Ｄ）は、下式（３－２）、ｋｎｒｐ（Ｈ）は、下式（４－１）、ｋｎｒｐ（Ｄ）は、下式（４－２）のように表すことができる。
このように、ｋｎｒｐ（Ｄ）は、ｋｎｒｐ（Ｈ）の０．５０倍であり、ｋｎｒｐ（Ｄ）＜ｋｎｒｐ（Ｈ）となり、ｋｒｐ（Ｄ）は、ｋｒｐ（Ｈ）の０．７９倍であり、ｋｒｐ（Ｄ）＜ｋｒｐ（Ｈ）となり、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍと比較して、重水素化された８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の無輻射遷移の速度定数および輻射遷移の速度定数のどちらも小さくなることがわかったが、輻射遷移の速度定数よりも無輻射遷移の速度定数がより小さくなるため、輻射遷移よりも無輻射遷移の方がより抑制されていることがわかった。
このように、重水素化された有機化合物は、輻射遷移の速度定数と無輻射遷移の速度定数が小さくなるが、無輻射遷移の方がより抑制されることから、結果として生成した三重項励起子をより多く輻射遷移させることができるようになる。輻射遷移は、エネルギー移動に関わる遷移であることから、重水素化された有機化合物は重水素化されていない有機化合物と比較して、励起エネルギーを他の化合物（ここではゲスト材料である燐光発光物質）へ移動させるエネルギー移動効率が向上する。エネルギー移動効率が向上することにより、当該重水素化された有機化合物が劣化することを抑制することが可能となり、当該有機化合物をホスト材料として用いた発光デバイスは、ホスト材料の劣化が抑制され、信頼性の良好な発光デバイスとすることができる。
なお、低温（液体窒素で冷却した温度）において、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３の輻射遷移の速度定数ｋｒｐ（Ｄ）は、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの輻射遷移の速度定数ｋｒｐ（Ｈ）の０．７９倍となっているが、無輻射遷移の速度定数ｋｎｒｐ（Ｄ）はｋｎｒｐ（Ｈ）の０．５０倍となり、相対的に無輻射遷移の速度定数ｋｎｒｐ（Ｄ）の方が減少幅が大きい。そのため、輻射遷移の速度定数ｋｒｐ（Ｄ）の減少を考慮しても、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３において輻射遷移する三重項励起子の割合は大きくなることから、重水素化することでエネルギー移動効率が向上すると言うことができる。
また、蛍光量子収率に関しては、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３と、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍにおいてほとんど差がなかった。また、７７Ｋの低温における無輻射遷移の速度定数は輻射遷移および項間交差の速度定数と比較して非常に小さい。このことから、重水素化することによる８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３と、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの蛍光発光過程における輻射遷移および無輻射遷移の速度定数には有意差はなく、重水素化を行ったことに関する効果は主として三重項励起子の挙動に影響を及ぼしていると言うことができる。
ここで、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍの第１の置換基のみを重水素置換した８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１３（構造式（２２３））および第２の置換基のみを重水素置換した８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１０（構造式（２２５））について、同様に測定を行った。
８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１３の発光スペクトルの測定結果を図３７に示し、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１０の発光スペクトルの測定結果を図３８に示す。横軸は波長、縦軸は発光強度を表す。
図３７および図３８に示す通り、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１３（構造式（２２３））は８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３と同等の、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１０（構造式（２２５））は８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍと同等の結果であった。
８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３と同等の結果を示した８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ１３は、第１の有機化合物の第１の置換基のみを重水素置換した有機化合物である。従って、第１の有機化合物は、第１の置換基のみの重水素置換により、りん光発光過程の無輻射遷移を抑制することができることが明らかとなった。これは、第１の有機化合物においては第１の置換基にＴ１が局在することから、第１の置換基を重水素化することにより、最低三重項励起状態における分子内振動が抑制された結果、第１の有機化合物のＴ１からの無輻射遷移を抑制することができるためと考えられる。
また、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動効率φＥＴの観点から考えると、エネルギー移動効率φＥＴは以下の数式（５）で表され、エネルギー移動効率φＥＴを高くするためには、エネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇが大きくなり、他の競合する速度定数ｋｒ＋ｋｎｒ（＝１／τ）が相対的に小さくなれば良いことがわかる。
なお、数式（５）において、ｋｒは、ホスト材料の発光過程（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光）の速度定数を表し、ｋｎｒは、ホスト材料の非発光過程（熱失活および項間交差）の速度定数を表し、τは、実測されるホスト材料の励起状態の寿命を表す。また、ｋｈ＊→ｇはエネルギー移動（フェルスター機構またはデクスター機構）の速度定数を表す。
エネルギー移動の速度定数ｋｈ＊→ｇは、重水素化されている有機化合物（８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３）とされていない有機化合物（８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ）では、分子の原子配置、スペクトル形状などがほぼ変わらないことから、当該２材料ではほぼ同一である（下記式（６）または（７）参照）。このため、重水素化されている有機化合物とされていない有機化合物との比較においては、発光寿命（りん光寿命）τに大きく影響されることがわかる。
上記のように低温（液体窒素で冷却した温度）で測定された燐光寿命は、重水素化されている有機化合物（８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３）がされていない有機化合物（８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ）の１．９倍であった。室温においても重水素化されている有機化合物とされていない有機化合物の燐光寿命に差があると仮定すると、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動効率φＥＴの式（５）からも、重水素化されている有機化合物（８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３）をホスト材料に用いた発光デバイスは、されていない有機化合物（８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ）をホスト材料に用いた発光デバイスよりもエネルギー移動効率が向上するということができる。
エネルギー移動効率が向上することにより、当該重水素化された有機化合物が劣化することを抑制することが可能となる。これにより、重水素化されている有機化合物をホスト材料として用いた発光デバイスは、重水素化されていない有機化合物をホスト材料に用いた発光デバイスよりもホスト材料の劣化が抑制され、信頼性の良好な発光デバイスとすることができる。
数式（６）はフェルスター機構の、数式（７）はデクスター機構の速度定数ｋｈ＊→ｇの式である。
数式（６）において、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト材料の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、εｇ（ν）は、ゲスト材料のモル吸光係数を表し、Ｎは、アボガドロ数を表し、ｎは、媒体の屈折率を表し、Ｒは、ホスト材料とゲスト材料の分子間距離を表し、τは、実測される励起状態の寿命（蛍光寿命または燐光寿命）を表し、φは、発光量子収率（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光量子収率）を表し、Ｋ２は、ホスト材料とゲスト材料の遷移双極子モーメントの配向を表す係数（０～４）である。なお、ランダム配向の場合はＫ２＝２／３である。
数式（７）において、ｈは、プランク定数であり、Ｋは、エネルギーの次元を持つ定数であり、νは、振動数を表し、ｆ’ｈ（ν）は、ホスト材料の規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、ε’ｇ（ν）は、ゲスト材料の規格化された吸収スペクトルを表し、Ｌは、実効分子半径を表し、Ｒは、ホスト材料とゲスト材料の分子間距離を表す。
なお、三重項励起子のエネルギーが高い場合、当該励起子の寿命が長いと劣化が促進されてしまう場合がある。しかし、本発明の一態様においては第１の有機化合物はＴ１準位が比較的低い材料であることから、三重項励起子の寿命が長くなったことに対する信頼性への影響は小さい。さらに、第１の有機化合物（ホスト材料）における第１の置換基および第２の置換基を重水素化した物質が、無輻射遷移を抑制することから、当該物質から発光材料へのエネルギー移動効率が高まり、発光デバイスの信頼性を向上させることができることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイスである発光デバイス９と、発光デバイス１０とをそれぞれ作製し、各発光デバイスの特性比較を行った結果を示す。以下に、発光デバイス９および発光デバイス１０に用いた有機化合物の構造式を示す。また、発光デバイス９および発光デバイス１０の素子構造を表６に示す。
《発光デバイス９の作製》
発光デバイス９は、第２の電子輸送層の膜厚が、実施例２で示した発光デバイス３と異なる発光デバイスである。すなわち、発光デバイス９は、第２の電子輸送層の膜厚を１０ｎｍとした点で、発光デバイス３と異なり、そのほかは発光デバイス３と同様に作製した。
《発光デバイス１０の作製》
発光デバイス１０は、発光デバイス９において発光層の第１の有機化合物として用いた８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍを、８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３に置き換えた発光デバイスであり、そのほかは発光デバイス９と同様に作製した。
発光デバイス９および発光デバイス１０の輝度－電流密度特性を図４０に、電流効率－輝度特性を図４１に、輝度－電圧特性を図４２に、電流－電圧特性を図４３、発光スペクトルを図４４に示した。また、１０００ｃｄ／ｃｍ２付近における電圧、電流、電流密度、ＣＩＥ色度、電流効率の値を以下に示した。なお、輝度、ＣＩＥ色度、及び発光スペクトルの測定には分光放射計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用い、常温で測定した。
図４０乃至図４４より、発光デバイス９と発光デバイス１０は、いずれも良好な特性を有する発光デバイスであることがわかる。
続いて、発光デバイス９と発光デバイス１０の電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２における定電流駆動時の駆動時間に対する輝度の変化を測定した結果を図４５に示す。図４５より、発光デバイス９と発光デバイス１０はいずれも良好な信頼性を有する発光デバイスであることがわかった。
さらに、発光デバイス１０は発光デバイス９より長寿命な発光デバイスであることがわかった。すなわち、第１の有機化合物の第１の置換基および第２の置換基を重水素化した８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍ－ｄ２３を用いた発光デバイスは、非重水素化体である８ｍｐＴＰ－４ｍＤＢｔＰＢｆｐｍを用いた発光デバイスと比べて信頼性が向上したことがわかった。これは、実施例４で示した通り、第１の有機化合物（ホスト材料）における第１の置換基および第２の置換基を重水素化した物質が無輻射遷移を抑制することから、当該物質から発光材料へのエネルギー移動効率が高まり、発光デバイスの信頼性がより向上したといえる。
ＧＤ 回路
ＩＲ 副画素
ＭＳ 配線
ＰＳ 副画素
ＲＥＧ レジストマスク
ＲＥＳ 配線
ＳＥ１ 配線
ＳＥ 距離
ＴＸ 配線
ＶＧ 配線
ＶＳ 配線
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ ＥＬ層
１０３ａ ＥＬ層
１０３ｂ ＥＬ層
１０３Ｂ ＥＬ層
１０３Ｇ ＥＬ層
１０３Ｒ ＥＬ層
１０３ＰＳ 受光層
１０４Ｂ ホール注入・輸送層
１０４Ｇ ホール注入・輸送層
１０４Ｒ ホール注入・輸送層
１０４ＰＳ ホール注入・輸送層
１０５ 発光層
１０５Ｂ 発光層
１０５Ｇ 発光層
１０５Ｒ 発光層
１０５ＰＳ 活性層
１０６ 電荷発生層
１０６ａ 電荷発生層
１０６ｂ 電荷発生層
１０７ 絶縁層
１０８ 電子輸送層
１０８Ｂ 電子輸送層
１０８Ｇ 電子輸送層
１０８Ｒ 電子輸送層
１０８ＰＳ 電子輸送層
１０９ 電子注入層
１１０Ｂ 犠牲層
１１０Ｇ 犠牲層
１１０Ｒ 犠牲層
１１０ＰＳ 犠牲層
１１１ 正孔注入層
１１１ａ 正孔注入層
１１１ｂ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１２ａ 正孔輸送層
１１２ｂ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１３ａ 発光層
１１３ｂ 発光層
１１３ｃ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１４ａ 電子輸送層
１１４ｂ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
１１５ａ 電子注入層
１１５ｂ 電子注入層
１３０ 接続部
４００ 基板
４０１ 第１の電極
４０３ ＥＬ層
４０４ 第２の電極
４０５ シール材
４０６ シール材
４０７ 封止基板
４１２ パッド
４２０ ＩＣチップ
５０１Ｃ 絶縁膜
５０１Ｄ 絶縁膜
５０４ 導電膜
５０６ 絶縁膜
５０８ 半導体膜
５０８Ａ 領域
５０８Ｂ 領域
５０８Ｃ 領域
５１０ 第１の基板
５１２Ａ 導電膜
５１２Ｂ 導電膜
５１６ 絶縁膜
５１６Ａ 絶縁膜
５１６Ｂ 絶縁膜
５１８ 絶縁膜
５２０ 機能層
５２４ 導電膜
５２８ 隔壁
５２８ａ 樹脂膜
５３０Ｓ 画素回路
５３０Ｘ 画素回路
５５０ 発光デバイス
５５０Ｘ 発光デバイス
５５０Ｓ 受光デバイス
５５０Ｂ 発光デバイス
５５０Ｇ 発光デバイス
５５０Ｒ 発光デバイス
５５０ＰＳ 受光デバイス
５５１ 電極
５５１Ｂ 電極
５５１Ｃ 接続電極
５５１Ｇ 電極
５５１Ｒ 電極
５５１ＰＳ 電極
５５２ 電極
５８０ 間隙
５９１Ｓ 配線
５９１Ｘ 配線
７００ 受発光装置
７０１ 表示領域
７０２Ｇ 副画素
７０２ＰＳ 副画素
７０２Ｒ 副画素
７０２ＩＲ 副画素
７０２Ｂ 副画素
７０３ 画素
７０４ 回路
７０５ 絶縁層
７０６ 配線
７１０ 基板
７１１ 基板
７１２ ＩＣ
７１３ ＦＰＣ
７２０ 装置
７７０ 基板
８００ 基板
８０１ａ 電極
８０１ｂ 電極
８０２ 電極
８０３ａ ＥＬ層
８０３ｂ 受光層
８０５ａ 発光デバイス
８０５ｂ 受光デバイス
８１０ 受発光装置
５２００Ｂ 電子機器
５２１０ 演算装置
５２２０ 入出力装置
５２３０ 表示部
５２４０ 入力部
５２５０ 検知部
５２９０ 通信部
８００１ シーリングライト
８００２ 足元灯
８００３ シート状照明
８００４ 照明装置
８００５ 電気スタンド
８００６ 光源

Claims (11)

  1. 陽極と、陰極と、発光層と、を有し、
    前記発光層は、前記陽極と、前記陰極との間に位置し、
    前記発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、
    前記発光物質は、中心金属と、配位子と、を有する有機金属錯体であり、
    前記配位子の少なくとも一は、環Ａ１と、ピリジン環と、が結合した骨格を有し、
    前記環Ａ１は、芳香環または複素芳香環を表し、
    前記ピリジン環は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基を有し、
    前記配位子は、前記環Ａ１の有するいずれかの原子および前記ピリジン環の窒素において前記中心金属に配位し、
    前記第１の有機化合物は、電子輸送性骨格と、それぞれ前記電子輸送性骨格に結合する第１の置換基と、第２の置換基と、を有し、
    前記電子輸送性骨格は、２以上の窒素を有する複素芳香環を有し、
    前記第１の置換基は、芳香環および複素芳香環の一方または双方を有する基であり、
    前記第２の置換基は、正孔輸送性を有する骨格を有し、
    前記第１の有機化合物の最低三重項励起状態が、前記第１の置換基に局在する、発光デバイス。
  2. 陽極と、陰極と、発光層と、を有し、
    前記発光層は、前記陽極と、前記陰極との間に位置し、
    前記発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、
    前記発光物質は、中心金属と、配位子と、を有する有機金属錯体であり、
    前記配位子の少なくとも一は、一般式（Ｌ１）で表される構造を有し、
    前記第１の有機化合物は、一般式（Ｇ１０）で表される有機化合物である、発光デバイス。

    （ただし、一般式（Ｌ１）において、＊は前記中心金属への結合手を表し、破線は前記中心金属への配位を表し、環Ａ１は芳香環または複素芳香環を表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表す。また、一般式（Ｇ１０）において、環Ｂは２以上の窒素を有する複素芳香環を表し、Ａｒ１およびＡｒ２は各々独立に、芳香環または複素芳香環を表し、αおよびβは各々独立に、置換または無置換のフェニル基を表し、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性を有する骨格を表し、ｎおよびｍは各々独立に０乃至４の整数を表す。）
  3. 陽極と、陰極と、発光層と、を有し、
    前記発光層は、前記陽極と、前記陰極との間に位置し、
    前記発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、
    前記発光物質は、一般式（Ｇ１）で表される有機金属錯体であり、
    前記第１の有機化合物は、一般式（Ｇ１０）で表される有機化合物である、発光デバイス。

    （ただし、一般式（Ｇ１）において、Ｍは中心金属を表し、破線は配位を表し、環Ａ１および環Ａ２は各々独立に芳香環または複素芳香環を表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表し、Ｒ５乃至Ｒ８は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、および置換または無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基のいずれかを表し、ｋは０乃至２の整数を表す。また、一般式（Ｇ１０）において、環Ｂは２以上の窒素を有する複素芳香環を表し、Ａｒ１およびＡｒ２は各々独立に、芳香環または複素芳香環を表し、αおよびβは各々独立に置換または無置換のフェニル基を表し、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性を有する骨格を表し、ｎおよびｍは各々独立に０乃至４の整数を表す。）
  4. 陽極と、陰極と、発光層と、を有し、
    前記発光層は、前記陽極と、前記陰極との間に位置し、
    前記発光層は、発光物質と、第１の有機化合物と、を有し、
    前記発光物質は、一般式（Ｇ２）で表される有機金属錯体であり、
    前記第１の有機化合物は、一般式（Ｇ１０）で表される有機化合物である、発光デバイス。

    （ただし、一般式（Ｇ２）において、Ｍは中心金属を表し、破線は配位を表し、Ｑは酸素または硫黄を表し、Ｘ１乃至Ｘ８はそれぞれ独立に、窒素および炭素（ＣＨを含む）のいずれかを表し、Ｒ１乃至Ｒ４のうちの少なくとも一は、重水素置換された炭素数１乃至６のアルキル基であり、その他は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基を表し、Ｒ５乃至Ｒ１４は各々独立に水素（重水素を含む）、炭素数１乃至６のアルキル基、または置換もしくは無置換の環を形成する炭素の数が６乃至１３のアリール基を表し、ｋは０乃至２の整数を表す。また、一般式（Ｇ１０）において、環Ｂは２以上の窒素を有する複素芳香環を表し、Ａｒ１およびＡｒ２は各々独立に、芳香環または複素芳香環を表し、αおよびβはは各々独立に、置換または無置換のフェニル基を表し、Ｈｔｕｎｉは、正孔輸送性を有する骨格を表し、ｎおよびｍは各々独立に０乃至４の整数を表す。）
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記第１の有機化合物の最低三重項励起エネルギーは、前記有機金属錯体の最低三重項励起エネルギーより大きい、発光デバイス。
  6. 請求項５において、
    前記第１の有機化合物の最低三重項励起エネルギーと、前記有機金属錯体の最低三重項励起エネルギーとの差が０ｅＶより大きく０．４０ｅＶ以下である、発光デバイス。
  7. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記中心金属は、イリジウムである、発光デバイス。
  8. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記２以上の窒素を有する複素芳香環は、構造式（Ｂ－１）乃至（Ｂ－３２）のいずれかである、発光デバイス。
  9. 請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置。
  10. 請求項９に記載の発光装置と、検知部、入力部、または、通信部と、を有する電子機器。
  11. 請求項９に記載の発光装置と、筐体と、を有する照明装置。
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