JP2024015208A - 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】光取出し効率が高い発光素子を提供する。【解決手段】一対の電極間に発光層を有する発光素子において、発光層と陽極の間または発光層と陰極の間に有機化合物と無機化合物とを含む低屈折率層を有し、低屈折率層の屈折率が発光層から取り出される光の波長において１．８０以下である発光素子である。【選択図】図３５

Description

本発明の一態様は、新規な発光素子に関する。または、一対の電極間に低屈折率層を有する発光素子に関する。または該発光素子を有する発光装置、電子機器、及び照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様は物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、照明装置、発光素子、それらの製造方法に関する。
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子（有機ＥＬ素子）の実用化が進んでいる。該発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に有機化合物を含む半導体層を挟んだものである。
このような発光素子は軽量、フレキシブルで意匠性が高い、塗布プロセスが可能等、様々な利点があるため、研究開発が盛んに進められている。特に、発光素子は自発光型であるため、ディスプレイの画素として用いると、視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適である。
このような発光素子は主として有機化合物を薄膜化した、有機半導体層が形成され、有機化合物及び層構造が発光素子に大きな影響を与えることから、有機化合物及び層構造の選択が重要である。さらに、発光素子においては、光取出し効率が高い構造が重要である。
有機ＥＬ素子の光取出し効率向上には様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１では電極やＥＬ層の一部に凹凸形状を作製することで、光取出し効率を向上させている。また、特許文献２では電極の外側に低屈折率層と高屈折率層を設けることで、光取出し効率を向上させている。
また、有機ＥＬ素子においてしばしば問題となるものの一つに、光取出し効率の低さが挙げられる。特に、屈折率の違いから起こる反射による減衰は、素子の効率を下げる大きな要因となっており、この影響を低減させるために、ＥＬ層内部に低屈折率材料からなる層を形成する構成が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２０１３－３３７０６号公報 特開２００８－２７０２２５号公報 Ｊ．－Ｊ． Ｋｉｍ， Ａｄｖ， Ｍａｔｅｒ． ２８， ４９２０（２０１６）
発光素子においては、上述のように光取出し効率を向上させる方法として、発光素子中に低屈折率層を設ける方法が知られている。しかし、低屈折率層に用いることができる材料はキャリア輸送性が低い材料が多く、一対の電極間に低屈折率層を設けると、発光素子のキャリア輸送性が阻害される問題がある。また、電極の外側に低屈折率層を設ける場合、作製プロセスが複雑になる問題がある。そこで、簡便に作製でき、光取出し効率が向上できる層構造の開発が求められている。
上述した課題に鑑み、本発明の一態様は光取出し効率が高い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、低屈折率層を含む発光素子を提供すること課題とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧が低い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、消費電力が低減された発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、信頼性の高い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、発光効率が高い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、新規な電子機器を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、新規な照明装置を提供することを課題とする。
なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げない。なお、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。上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかであり、明細書等の記載から上記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、第１の電極と、第２の電極と、発光層と、有機層と、を有する発光素子であり、第１の電極と、第２の電極との間に発光層及び第１の層を有し、第２の電極は第１の電極と有機層の間に設けられ、有機層は、第２の電極に接して設けられ、第１の電極は光を反射する機能を有し、第２の電極は光を反射する機能及び光を透過する機能を有し、発光層からピーク波長λの発光が得られ、第１の層は、発光層の第１の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域または、発光層の第２の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域に設けられ、第１の層の屈折率が１．８０以下である発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、発光層と、有機層と、を有する発光素子であり、第１の電極と、第２の電極との間に発光層及び第１の層を有し、第２の電極は第１の電極と有機層の間に設けられ、有機層は、第２の電極に接して設けられ、第１の電極は光を反射する機能を有し、第２の電極は光を反射する機能及び光を透過する機能を有し、発光層からピーク波長λの発光が得られ、第１の層は、発光層の第１の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域または、発光層の第２の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域に設けられ、第１の層は第１の有機化合物を有し、第１の有機化合物の屈折率が１．８０以下である発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、第３の電極と、発光層と、有機層と、を有する発光素子であり、第１の電極と、第２の電極との間に発光層及び第１の層を有し、第２の電極は第１の電極と有機層の間に設けられ、有機層は、第２の電極に接して設けられ、第１の電極と第３の電極は接し、第１の電極は光を反射する機能を有し、第２の電極は光を反射する機能及び光を透過する機能を有し、発光層からピーク波長λの発光が得られ、第１の層は、発光層の第１の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域または、発光層の第２の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域に設けられ、発光層の第１の電極側界面または第２の電極側界面のどちらか一方から第３の電極までの光学距離はλ／４±５０ｎｍの範囲であり、発光層の第１の電極側界面または第２の電極側界面のどちらか一方から第１の電極までの光学距離は３λ／４±５０ｎｍの範囲であり、第１の層の屈折率が１．８０以下である発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、第３の電極と、発光層と、有機層と、を有する発光素子であり、第１の電極と、第２の電極との間に発光層及び第１の層を有し、第２の電極は第１の電極と有機層の間に設けられ、有機層は、第２の電極に接して設けられ、第１の電極と第３の電極は接し、第１の電極は光を反射する機能を有し、第２の電極は光を反射する機能及び光を透過する機能を有し、発光層からピーク波長λの発光が得られ、第１の層は、発光層の第１の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域または、発光層の第２の電極側界面からの光学距離がλ／２以内の領域に設けられ、発光層の第１の電極側界面または第２の電極側界面のどちらか一方から第３の電極までの光学距離はλ／４±５０ｎｍの範囲であり、発光層の第１の電極側界面または第２の電極側界面のどちらか一方から第１の電極までの光学距離は３λ／４±５０ｎｍの範囲であり、第１の層は第１の有機化合物を有し、第１の有機化合物の屈折率が１．８０以下である発光素子である。
上記構成において、第１の層の膜厚が５ｎｍ以上であると好ましい。
また、上記構成において、第１の電極が陽極であり、第２の電極が陰極であると好ましい。
また、上記構成において、第１の層の屈折率は、第３の電極の屈折率よりも低いと好ましい。
また、上記構成において、第３の電極は光透過性を有すると好ましい。
また、上記構成において、第１の有機化合物は電子供与性を有すると好ましい。
また、上記構成において、第１の層の屈折率は発光層の屈折率より低いと好ましい。
また、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、ＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、陽極と陰極との間に位置し、ＥＬ層は、有機化合物と無機化合物とを有し、無機化合物はその少なくとも一部が微結晶状態として存在する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層は発光層を有し、微結晶状態として存在する無機化合物が、発光層と陰極との間に存在する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層は電子輸送層を有し、電子輸送層は発光層と陰極との間に位置し、微結晶状態として存在する無機化合物が、電子輸送層に存在する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、微結晶状態として存在する化合物が前記陰極と接する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、ＥＬ層とを有し、ＥＬ層は、陽極と陰極との間に位置し、ＥＬ層は、発光層を有し、ＥＬ層は、発光層と陰極との間に有機化合物と無機化合物とを含む低屈折率層を有する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、無機化合物が、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、低屈折率層の屈折率が、発光層から取り出される光の波長において１．７０以下である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層がさらに電子輸送層を有し、電子輸送層は、発光層と陰極との間に位置し、低屈折率層の少なくとも一部が、電子輸送層の役割を担う発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、低屈折率層が電子輸送層である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層は、発光層と陽極との間に第２の低屈折率層を有する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層は、発光層と陽極との間に、第１の物質と、第２の物質と、第３の物質を含む低屈折率層を有し、第１の物質はフッ素を含む化合物であり、第２の物質は正孔輸送性を有する有機化合物であり、第３の物質は第２の物質に電子受容性を示す物質である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の物質が、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物またはフッ化アルキルである発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の物質が、アルカリ土類金属のフッ化物である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の物質はフッ化リチウム、フッ化カルシウム、およびフッ化マグネシウムのいずれかである発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第３の物質は、遷移金属酸化物、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物および電子吸引基を有する有機化合物のいずれかまたは複数である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第３の物質はチタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、銀酸化物、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、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、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、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］から選ばれる一種又は複数種である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第３の物質が、モリブデン酸化物である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第２の物質が、π電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第２の物質のＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第２の物質のＨＯＭＯ準位が－５．５ｅＶ以上である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、低屈折率層の屈折率が１．７０以下である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は上記構成において、ＥＬ層は、発光層と低屈折率層の間に正孔輸送層を有し、正孔輸送層は正孔輸送性を有する有機化合物を含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層は陽極に接する正孔注入層を有し、正孔注入層は第１の正孔注入層と第２の正孔注入層を含み、第１の正孔注入層は第２の正孔注入層と陽極との間に位置し、第１の正孔注入層が低屈折率層であり、第２の正孔注入層は、第４の物質と第５の物質とを有し、第４の物質は、正孔輸送性を有する有機化合物であり、第５の物質は、第４の物質にアクセプタ性を示す物質である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、第５の物質と第３の物質が同じである発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、ＥＬ層とを有し、ＥＬ層は、陽極と陰極との間に位置し、ＥＬ層は、有機化合物と無機化合物とを有し、無機化合物は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物であり、ＥＬ層をエネルギー分散型Ｘ線分析により分析した際に、フッ素の原子数が窒素の原子数よりも多い部分が存在する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、フッ素の原子数が窒素の原子数の３倍以上である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層は、発光層を有し、フッ素の原子数が窒素の原子数よりも多い部分が、発光層と陰極との間に存在する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、ＥＬ層は、電子輸送層をさらに有し、電子輸送層は、発光層と陰極との間に位置し、フッ素の原子数が窒素の原子数よりも多い部分が、電子輸送層に存在する発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、ＥＬ層とを有し、ＥＬ層は、陽極と陰極との間に位置し、ＥＬ層は、発光層と電子輸送層とを有し、電子輸送層は、発光層と陰極との間に位置し、電子輸送層には、有機化合物と無機化合物が含まれており、無機化合物は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物であり、電子輸送層における無機化合物の濃度が５０ｖｏｌ％以上である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、電子輸送層における無機化合物の濃度が５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％未満である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、有機化合物が電子輸送性を有する有機化合物である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、有機化合物がπ電子不足型複素芳香族である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、有機化合物がビピリジン骨格を有する有機化合物である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、有機化合物がフェナントロリン骨格を有する有機化合物である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物が２，９－ビス（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリンである発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、無機化合物が、フッ化リチウム、フッ化カルシウムおよびフッ化マグネシウムのいずれか一である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記発光素子と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記発光素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記発光素子と、筐体と、を有する照明装置である。
または、本発明の他の一態様は、結晶化したアルカリ金属の塩または結晶化したアルカリ土類金属の塩と、有機化合物とを含む材料である。
または、本発明の他の一態様は、結晶化したアルカリ金属のフッ化物または結晶化したアルカリ土類金属のフッ化物と、有機化合物とを含む材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する材料において有機化合物がビピリジン骨格を有する有機化合物である材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する材料において、有機化合物がフェナントロリン骨格を有する有機化合物である材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する材料において、有機化合物が２，９－ビス（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリンである材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する材料において、結晶化したアルカリ金属のフッ化物または結晶化したアルカリ土類金属のフッ化物が、フッ化リチウム、フッ化カルシウムおよびフッ化マグネシウムのいずれか一である材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記材料を含む発光素子用材料である。
または、本発明の他の一態様は、上記材料を含む膜である。
または、本発明の他の一態様は、上記材料よりなる層を有する発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成の発光素子と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一と、を有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、筐体、接続端子または保護カバーの少なくとも一と、を有する照明装置である。また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器も範疇に含める。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられた表示モジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられた表示モジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装された表示モジュールも本発明の一態様である。
本発明の一態様は光取出し効率が高い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様では、低屈折率層を含む発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様では、駆動電圧が低い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様では、消費電力が低減された発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様では、信頼性の高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、発光効率が高い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な電子機器を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な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ない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の一態様の発光素子の断面模式図と光路長を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図と光路長を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図と光路長を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図、及び発光層に係るエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図、及び発光層に係るエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、電子機器の概略図。 本発明の一態様に係る、電子機器の概略図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 実施例に係る、屈折率を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度－電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率とピーク波長の関係を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率とピーク波長の関係を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度－電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度－電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光スペクトルを説明する図。 参考例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 参考例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 参考例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 参考例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 本発明の一態様の発光素子の概略図。 ＢＰｈｅｎとフッ化リチウムとを有する膜の屈折率を表す図。 ＬｉＦ比率と外部量子効率の関係を表す図。 ３Ｖ時におけるＬｉＦ比率と電流の関係を表す図。 ＥＤＸスペクトルデータを表す図。 ＢＰｈｅｎおよびＬｉＦ混合膜の制限視野電子回折分析結果。 ＢＰｈｅｎおよびＣａＦ２混合膜の制限視野電子回折分析結果。 ＢＰｈｅｎおよびＣａＦ２混合膜の高倍率ＴＥＭ写真。 ＢＰｈｅｎおよびＬｉＦ混合膜のＩＲ測定結果。 ＢＰｈｅｎおよびＬｉＦ混合膜の混合比と吸光度の関係。 本発明の一態様に係る、発光素子の概略図。 本発明の一態様に係る、パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 本発明の一態様に係る、車載表示装置及び照明装置を表す図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 実施例に係る、発光素子２２乃至発光素子２９の輝度－電流密度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子２２乃至発光素子２９の電流効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子２２乃至発光素子２９の輝度－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子２２乃至発光素子２９の電流－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子２２乃至発光素子２９の外部量子効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子２２乃至発光素子２６の発光スペクトルを表す図。 実施例に係る、発光素子３０乃至発光素子３６の輝度－電流密度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３０乃至発光素子３６の電流効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３０乃至発光素子３６の輝度－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３０乃至発光素子３６の電流－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３０乃至発光素子３６の外部量子効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３０乃至発光素子３６の発光スペクトルを表す図。 実施例に係る、発光素子３７乃至発光素子４４の輝度－電流密度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３７乃至発光素子４４の電流効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３７乃至発光素子４４の輝度－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３７乃至発光素子４４の電流－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３７乃至発光素子４４の外部量子効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子３７乃至発光素子４４の発光スペクトルを表す図。 実施例に係る、発光素子４５乃至発光素子４８の輝度－電流密度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４５乃至発光素子４８の電流効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４５乃至発光素子４８の輝度－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４５乃至発光素子４８の電流－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４５乃至発光素子４８の外部量子効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４５乃至発光素子４８の発光スペクトルを表す図。 実施例に係る、発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２の輝度－電流密度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２の電流効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２の輝度－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２の電流－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２の外部量子効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２の発光スペクトルを表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の輝度－電流密度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の電流効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の輝度－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の電流－電圧特性を表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の外部量子効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の発光スペクトルを表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の視野角依存性を表す図。 実施例に係る、発光素子５３乃至発光素子５６の規格化輝度－時間変化特性を表す図。 実施例に係る、発光素子５７の外部量子効率－輝度特性を表す図。 実施例に係る、ＥＳＲ測定結果を説明する図。 実施例に係る、吸光度測定結果を説明する図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されない。
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、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、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
また、本明細書等において、第１、第２等として付される序数詞は便宜上用いており、工程順又は積層順を示さない場合がある。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等において、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合がある。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
また、屈折率ｎには、常光線の屈折率であるｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙと異常光線の屈折率であるｎ Ｅｘｔｒａ－ｏｒｄｉｎａｒｙと、両者の平均値であるｎ ａｖｅｒａｇｅがある。本明細書で単に「屈折率」と記載した場合、異方性解析を行わなかった場合はｎ ａｖｅｒａｇｅを、異方性解析を行った場合はｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙと読み替えても構わない。また、異方性とは、ｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙとｎ Ｅｘｔｒａ－ｏｒｄｉｎａｒｙとの差で表される。尚、ｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙの値を２倍した値と、ｎ Ｅｘｔｒａ－ｏｒｄｉｎａｒｙの値の和を３で割った値がｎ ａｖｅｒａｇｅである。
なお、本明細書等において、室温とは、０℃以上４０℃以下の範囲の温度をいう。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について、図１を用いて以下説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子１５０の断面模式図である。
発光素子１５０は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）を有し、該一対の電極間に設けられたＥＬ層１００を有する。ＥＬ層１００は、少なくとも発光層１３０、低屈折率層１６０を有する。また、電極１０２に接し、ＥＬ層と反対側にキャップ層１４５を有する。
図１（Ａ）では、低屈折率層１６０は発光層１３０と電極１０１の間に設けられているが、発光素子１５０の構成はこれに限られない。図１（Ｂ）に示す発光素子１５２ように、低屈折率層１６０が発光層１３０と電極１０２の間に設けられても構わない。
低屈折率層１６０の屈折率は１．８０以下が好ましく、より好ましくは、１．７５以下、さらに好ましくは１．７０以下である。
また、図２（Ａ）に示す発光素子１５４のように、ＥＬ層１００は、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９等の機能層を有し、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９の少なくとも一つが低屈折率層１６０の特性を兼ねると好ましい。図２（Ａ）では正孔注入層１１１が低屈折率層１６０の特性を合わせて有する構成を示しており、図２（Ｂ）では電子注入層１１９が低屈折率層１６０の特性を合わせて有する構成を示している。
なお、本実施の形態においては、電極１０１は光を反射する機能を有する電極、電極１０２は光を反射する機能及び光を透過する機能を有する電極として説明するが、発光素子１５０の構成としてはその限りではない。つまり、電極１０１が光を反射する機能及び光を透過する機能を有する電極とし、電極１０２が光を反射する機能を有する電極としても構わない。
また、本実施の形態においては、一対の電極のうち、電極１０１を陽極として、電極１０２を陰極として説明するが、発光素子１５０の構成としては、その限りではない。つまり、電極１０１を陰極とし、電極１０２を陽極とし、当該電極間の各層の積層を、逆の順番にしてもよい。すなわち、陽極側から、正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２と、発光層１３０と、電子輸送層１１８と、電子注入層１１９と、が積層する順番とすればよい。
また、本実施の形態においては、図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２（Ａ）、（Ｂ）に示す矢印の方向、すなわち電極１０２（陰極）側を光取出し側として説明するが、発光素子１５０の構成としては、その限りではない。つまり、光取出し側を電極１０１（陽極）側にしてもよく、また、電極１０１、電極１０２双方から光を取り出しても構わない。光取出し側を電極１０１とする場合は、電極１０１に接し、ＥＬ層と反対側にキャップ層１４５を形成することが好ましい。電極１０１、電極１０２双方から光を取り出す場合、電極１０１及び電極１０２に接するようにそれぞれキャップ層１４５を形成することが好ましい。
なお、ＥＬ層１００の構成は、図１（Ａ）に示す構成に限定されず、少なくとも発光層１３０を有していればよく、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９はそれぞれ有していても、有していなくても良い。また、ＥＬ層１００は、正孔または電子の注入障壁を低減する、正孔または電子の輸送性を向上する、正孔または電子の輸送性を阻害する、または電極による消光現象を抑制する、励起子拡散を抑制する、ことができる等の機能を有する機能層を有する構成としてもよい。なお、機能層はそれぞれ単層であっても、複数の層が積層された構成であってもよい。
≪マイクロキャビティ構造≫
また、本発明の一態様である発光素子において、電極１０１は光を反射する機能を有し、電極１０２は光を反射する機能及び光を透過する機能を有する。そのため、電極１０１、電極１０２及びＥＬ層１００を微小光共振器（マイクロキャビティ）構造とすることにより、ＥＬ層１００に含まれる発光層１３０から得られる発光を両電極間で共振させ、電極１０２から射出される発光を強めることができる。
具体的には、発光層１３０から得られる光のピーク波長λに対して、電極１０１と、電極１０２との電極間距離がｍλ／２（ただし、ｍは自然数）近傍となるように調整するのが好ましい。また、該電極間距離は理想的な距離（ｍλ／２）から±５０ｎｍの範囲にあると好ましく、±２０ｎｍの範囲にあるとさらに好ましい。該構成とすることで、マイクロキャビティの効果を効率良く得ることができる。
また、発光層１３０から得られる所望の光（ピーク波長：λ）を増幅させるために、電極１０１から発光層の所望の光が得られる領域（発光領域）までの光学距離と、電極１０２から発光層１３０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’は自然数）近傍となるように調節するのが好ましい。また、該光学距離は理想的な距離（２ｍ’－１）λ／４から±５０ｎｍの範囲にあると好ましく、±２０ｎｍの範囲にあるとさらに好ましい。該構成とすることで、マイクロキャビティの効果を効率良く得ることができる。なお、本明細書において発光領域とは、発光層１３０における正孔（ホール）と電子との再結合領域を示す。図１（Ａ）では発光層１３０の中央付近に発光領域が存在する場合を示している。
このような光学調整を行うことにより、発光層１３０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。
上記発光素子１５０から効率良く発光を得るためには、発光素子１５０の光取出し効率が良好なことが好ましい。ここで、光を反射する機能を有する層とＥＬ層の間に低屈折率層を設けることによって光取出し効率が向上することが知られている。しかし、低屈折率層に用いることができる材料は導電性が低い材料が多く、ＥＬ層中に用いると導電性を阻害する場合があるため、電極１０１とＥＬ層の反対側に設けられていた。該構成では、作製工程数が煩雑になり、製造コストが高騰する等の問題があった。
ここで、本発明者らは一対の電極（電極１０１と電極１０２）の間に発光層１３０と低屈折率層１６０を有し、発光層１３０から得られる発光のピーク波長をλとしたとき、図２に示すように低屈折率層１６０を発光層１３０から光学距離が０ｎｍ以上λ／２以内の領域に設け、光取出し側である電極１０２に接してキャップ層１４５を設けることによって、簡便な作製工程で光取出し効率が向上する発光素子を提供できることを見出した。
低屈折率層１６０を発光層１３０からの光学距離が０ｎｍ以上λ／２以内の領域に設けることで、マイクロキャビティ構造による光取出し効果及び、低屈折率層１６０を導入することによる光取出し効果を効率良く得ることができるため好ましい。また、ＥＬ層１００に低屈折率層１６０を設けることによって、電極１０１や電極１０２または後述する電極１０３付近で生じる、エバネッセントモードによる光の減衰を抑制することができる。また、該構成とすることで、ＥＬ層１００の膜厚が厚くならないため、駆動電圧を低減することができる。また、該構成とすることで、発光層から光を反射する機能を有する電極１０１までの光学距離を小さくすることができるため、発光層から得られた光の導波モードによる損失を抑制することができる。また、低屈折率層１６０を発光層１３０から光学距離がλ／４以内に設けるとより好ましい。
また、図２（Ａ）に示すように、低屈折率層１６０が陽極と発光層１３０の間に設けられ、発光層１３０の陽極側界面と低屈折率層１６０の発光層１３０側界面の光学距離が０ｎｍ以上λ／２以内であると好ましい。さらに好ましくは、該光学距離が０ｎｍ以上λ／４以内である。該構成とすることで、光学設計（ＥＬ層１００が有する各層の膜厚の設計）を容易にすることができる。
また、図２（Ｂ）に示す発光素子１５６ように、低屈折率層１６０が陰極と発光層１３０の間に設けられ、発光層１３０の陰極側界面と低屈折率層１６０の発光層１３０側界面の光学距離が０ｎｍ以上λ／２以内であると好ましい。さらに好ましくは、該光学距離が０ｎｍ以上λ／４以内である。該構成とすることで、光学設計を容易にすることができる。
また、該低屈折率層１６０の屈折率は１．８０以下であると好ましい。より好ましくは１．７５以下、さらに好ましくは１．７０以下である。該構成とすることによって、光取出し効率が高い発光素子を提供することができる。
また、該低屈折率層１６０の屈折率は発光層１３０の屈折率より低いと好ましい。該構成とすることによって、導波モードによる減衰を抑制することができるため、光取出し効率を向上させることができる。
また、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８及び電子注入層１１９のうち、少なくとも一つの屈折率が低いと好ましい。すなわち、本発明の一態様の発光素子においては、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８及び電子注入層１１９の少なくとも一つが低屈折率層１６０の機能を兼ねると好ましい。該構成とすることによって、従来の発光素子の作製工程数を維持したまま、低屈折率層１６０をＥＬ層１００中に導入することができるため、簡便に光取出し効率が高い発光素子を提供することができる。
また、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８及び電子注入層１１９の少なくとも一つが低屈折率層１６０の機能を兼ねる場合、低屈折率層１６０の機能を有する層の膜厚は５ｎｍ以上であると好ましい。該構成とすることで、本来の層の機能（正孔注入層１１１ならば正孔注入性）を保ったまま、低屈折率層の機能を有する層を作製することができる。
また、光取出し側の電極に接しＥＬ層１００と反対側にキャップ層１４５を設けることで光取出し効率を向上させることができる。発光素子１５０においては、電極１０２と接するようにキャップ層１４５を設けることによって、電極１０２と空気界面における屈折率差を低減できるため、光取出し効率を向上させることができる。膜厚は５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは３０ｎｍ以上９０ｎｍ以下である。該構成とすることで、膜質の良好なキャップ層１４５とすることができる。また、キャップ層は導電性を有する材料、例えばＩＴＯを用いると好ましい。電極１０２のような、光を反射する機能及び光を透過する機能を有する電極は膜厚を薄くする必要があるため、膜質が不十分になり導電性が悪化する場合がある。ここでキャップ層１４５に導電性を有する材料を用いることで、光取出し効率を向上させつつ、導電性を確保し、発光素子作製の歩留まりを向上させることができる。また、キャップ層１４５には有機化合物を好適に用いることができる。特に、可視光領域の吸収が少ない有機化合物を好適に用いることができる。また、ＥＬ層１００に用いた有機化合物をキャップ層１４５として用いることができるため、ＥＬ層１００を成膜した成膜装置若しくは成膜室でキャップ層１４５を成膜できるため、簡便にキャップ層１４５を成膜することができる。
また、図３に示す発光素子１５８のように、電極１０１とＥＬ層１００に接するように電極１０３を導入すると好ましい。電極１０１は光を反射する機能を有し、該機能のためＡｇやＣｕ等表面が反応しやすい材料を用いる場合がある。そのため、電極１０１の作製工程や作製後に大気に曝すことで表面が変質する場合がある。電極１０３を電極１０１上に作製することで、該変質を抑制することができる。ここで電極１０３は透明電極であると好ましく、インジウム（Ｉｎ）及びスズ（Ｓｎ）を含むとより好ましい。例えばＩＴＯや後述するＩＴＳＯを好適に用いることができる。加えて、屈折率の高い電極として酸化チタンを採用することも好適である。
本発明の一態様の発光素子においては、発光層１３０と第３の電極１０３の間に低屈折率層を有する。ここで、第３の電極の屈折率が第３の電極と接する層（図３においては正孔注入層１１１）の屈折率より高いとき、発光層から射出された光が、第３の電極と接する層の界面において反射する場合、固定端反射となるため、反射光の位相は発光層から射出された光の位相と比較しπずれる。そのため、電極１０３と電極１０２間でマイクロキャビティ構造を形成し光取出し効率を向上させるためには、発光層１３０と電極１０３の光学距離はλ／４±５０ｎｍの範囲であることが好ましい。該構成とすることで、発光層から射出される光と電極１０３で反射した光が強め合うことができる。また、発光層１３０と電極１０３の光学距離は理想的な膜厚（λ／４）から±５０ｎｍの範囲にあると好ましく、±２０ｎｍの範囲にあるとさらに好ましい。該構成とすることで、マイクロキャビティの効果を効率良く得ることができる。
よって、第３の電極１０３と接する正孔注入層１１１が低屈折率層１６０の機能を兼ねる時、光路長を調整することによって、マイクロキャビティの効果を効率良く得ることができるため好ましい。また、該構成とすることによって、エバネッセントモードによる発光の減衰も抑制できるため好ましい。
また、発光層１３０から射出され、電極１０３を透過した光は電極１０１で反射する。電極１０３と電極１０２間でマイクロキャビティ構造を形成し光取出し効率を向上させるためには発光層１３０と電極１０３の光学距離（ｄ）が下記式を満たす値から±５０ｎｍの範囲であると好ましい。

上記式において、ｍは自然数、Φは反射で生じる位相シフトである。位相シフトとは反射時による入射光と反射光の位相差であり、理想的な固定端反射の場合、位相シフトはπとなる。該構成とすることで、発光層から射出される光と電極１０３で反射した光が強め合うことができる。理想的な固定端反射の場合、ｄ＝（２ｍ－１）λ／４となる。
また、本発明の一態様の発光素子において、正孔注入層１１１が低屈折率層１６０の機能を兼ねると好ましい。すなわち、正孔注入層１１１は屈折率が低く（屈折率が１．８０以下）、かつ正孔注入性を有すると好ましい。正孔注入層１１１には正孔注入特性を得るために、電子受容性を有する物質と電子供与性を有する有機化合物と混合する。該構成の薄膜は膜厚の変化による正孔注入性の変化が小さい。すなわち正孔注入層１１１の膜厚を変化させることで、ＥＬ層のキャリアバランスを保ちつつ、電極１０１や電極１０３と発光層間の光学調整を容易に行うことができる。
また、屈折率が低い有機化合物を正孔注入層１１１に用いることによって、屈折率の高い電子受容性を有する物質を用いても、正孔注入特性を有しつつ屈折率が低い層を作製できる。また、正孔注入層１１１に低い屈折率の有機化合物を用いることで、発光素子の特性に特に大きな影響を与える発光層及び発光層周辺の層（発光層１３０、正孔輸送層１１２及び電子輸送層１１８）に低い屈折率を有する材料を用いない場合でも光取出し効率を向上させることができる。つまり、発光層及び発光層周辺の層へ使用できる有機化合物の選択の幅を広げることができる。すなわち、正孔注入層１１１の屈折率を低下させる、若しくは正孔注入層１１１に屈折率の低い有機化合物を使用することによって、ＥＬ層の特性を維持しつつ、光取出し効率及びマイクロキャビティの効果を向上させることができる。
ここで、上述の電子供与性を有する有機化合物と電子受容性を有する物質との混合比は、該電子受容性を有する物質の体積比率が該有機化合物に対して０．０１以上０．３以下であると好ましい。該構成とすることで、電子受容性を有する物質に屈折率が高い物質を用いても、該有機化合物に屈折率が低い有機化合物を用いることによって、屈折率の低い正孔注入層１１１を作製することができる。
また、該電子供与性を有する有機化合物の屈折率が１．８０以下であると好ましい。より好ましくは１．７５以下であり、さらに好ましくは１．７０以下である。該構成とすることで、屈折率の低い正孔注入層１１１を作製することができる。
＜屈折率が低くかつキャリア輸送性を有する有機化合物＞
ＥＬ層が有する層（正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８及び電子注入層１１９）にはキャリア（電子または正孔）輸送性が求められる。ここで、本発明の一態様の発光素子における、低屈折率層には屈折率が低く、かつキャリア輸送性を有する有機化合物が好適に用いられる。
高分子の屈折率は以下に示すＬｏｒｅｎｔｚ－Ｌｏｒｅｎｔｚ式（数式（２））で表される。
数式（２）を変形することで数式（３）が得られる。
数式（２）、数式（３）中、ｎは屈折率、αは分極率、Ｎは単位体積中の分子数、ρは密度、ＮＡはアボガドロ数、Ｍは分子量、Ｖ０はモル体積、［Ｒ］は原子屈折を表す。
数式（３）より屈折率ｎを小さくするためには、φを小さくすれば良く、数式（２）よりφを小さくするためには、原子屈折［Ｒ］を小さくすれば良い。すなわち、屈折率ｎを小さくするためには、原子屈折［Ｒ］が小さくなるような有機化合物を選択すればよい。
上述の式は高分子における式であるため、低分子化合物に適用した場合、算出される値に多少のズレが生じることが予想されるが、概ね傾向は同様であると考えられるため、低屈折率層に用いる有機化合物は、原子屈折［Ｒ］が小さくなるような有機化合物を選択することが好ましい。さらに、分子中にπ共役系を有する有機化合物はキャリア輸送性が良好である。低屈折率層にはキャリア輸送性が必要であるため、低屈折率層に用いる有機化合物は原子屈折［Ｒ］が小さく、分子中にπ共役系を有する有機化合物であるとより好ましい。
原子屈折［Ｒ］はフルオロ基やトリフルオロメチル基等のフッ素を含む置換基や、シクロヘキシル基や、芳香環を介する結合にｓｐ３混成軌道に代表される、芳香環間の共役が切れている構造を有すると小さくなる傾向にある。そのため、低屈折率層に用いる有機化合物には、上記置換基や結合を有する有機化合物が好ましい。
低屈折率層に用いる有機化合物には、芳香族アミン骨格、ピロール骨格、フルオレン骨格を有する有機化合物や、メチル基やｔ－ブチル基、イソプロピル基のような嵩高い置換基を有する芳香環を有する有機化合物も好適に用いることができる。該有機化合物は分子中にπ共役系を有し、さらに屈折率が低い傾向にある。
＜材料＞
次に、本発明の一態様に係る発光素子の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
≪発光層≫
図１（Ｃ）に示すように、発光層１３０は少なくとも、ホスト材料１３１を有し、さらにゲスト材料１３２を有すると好ましい。また、ホスト材料１３１は有機化合物１３１＿１及び有機化合物１３１＿２を有していても良い。発光層１３０中では、ホスト材料１３１が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料１３２は、ホスト材料１３１中に分散される。ゲスト材料１３２が蛍光性化合物の場合、発光層１３０のホスト材料１３１（有機化合物１３１＿１及び有機化合物１３１＿２）のＳ１準位は、発光層１３０のゲスト材料（ゲスト材料１３２）のＳ１準位よりも高いことが好ましい。また、ゲスト材料１３２が燐光性化合物の場合、発光層１３０のホスト材料１３１（有機化合物１３１＿１及び有機化合物１３１＿２）のＴ１準位は、発光層１３０のゲスト材料（ゲスト材料１３２）のＴ１準位よりも高いことが好ましい。
有機化合物１３１＿１としては、窒素を二つ以上含む炭素数１～２０の複素芳香族骨格を有すると好ましい。ピリミジン骨格、及びトリアジン骨格を有する化合物であると好ましい。有機化合物１３１＿１としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料（電子輸送性材料）を用いることができ、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。
具体的には、例えば、４，６－ビス［３－（フェナントレン－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６－ビス［３－（４－ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ）、４，６－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、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－｛３－［３－（ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－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：ｍＢｎｆＢＰＴｚｎ）、２，４，６－トリス（ビフェニル－３－イル）－１，３，５－トリアジン（略称：Ｔ２Ｔ）、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）、９－［４－（３，５－ジフェニル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－１－イル）］フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣｚＴＡＺ（１Ｈ））などのトリアジン骨格、ピリミジン骨格、トリアゾール骨格を有する複素環化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。ここに述べた物質は、主に１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
また、有機化合物１３１＿１としては、ピリジン誘導体やピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、ビピリジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、プリン誘導体などの化合物も好適に用いることができる。このような有機化合物が１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。
具体的には、例えば、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、２，９－ビス（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）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物や、２－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、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－［３－（３，９’－ビ－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：２ｍＣｚＣｚＰＤＢｑ）、などのピラジン骨格を有する複素芳香環化合物や３，５－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５－トリ［３－（３－ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５－ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９－ジヘキシルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（ピリジン－３，５－ジイル）］（略称：ＰＦ－Ｐｙ）、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（２，２’－ビピリジン－６，６’－ジイル）］（略称：ＰＦ－ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
有機化合物１３１＿２としては、窒素を二つ以上含む炭素数１～２０の複素芳香族骨格を有すると好ましい。特に含窒素複素五員環骨格が好ましい。例えば、イミダゾール骨格、トリアゾール骨格、及びテトラゾール骨格が挙げられる。また、有機化合物１３１＿２としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料（正孔輸送性材料）を用いることができ、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
具体的には、例えば、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）、９－［４－（４，５－ジフェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣｚＴＡＺ１）、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）等を用いることができる。
有機化合物１３１＿２としては、その他の含窒素五員複素環骨格または３級アミン骨格を有する化合物も好適に用いることができる。具体的には、ピロール骨格または芳香族アミン骨格が挙げられる。例えば、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体などが挙げられる。また、有機化合物１３１＿２としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料（正孔輸送性材料）を用いることができ、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
これら正孔輸送性の高い材料として、具体的には、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’－ジ（ｐ－トリル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ｐ－フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’－ビス｛４－［ビス（３－メチルフェニル）アミノ］フェニル｝－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－（１，１’－ビフェニル）－４，４’－ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５－トリス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、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）、３－［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６－ビス［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３－［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）アミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、４，４’－ビス（９－カルバゾリル）－２，２’－ジメチル－ビフェニル（略称：ｄｍＣＢＰ）等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、他に、４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５－トリス［４－（Ｎ－カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、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）１，４－ビス［４－（Ｎ－カルバゾリル）フェニル］－２，３，５，６－テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、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）、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）、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）、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－ジフェニル－Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、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）、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）、等を用いることができる。
また、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４－ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ－（４－｛Ｎ’－［４－（４－ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル－Ｎ’－フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもできる。
さらに、正孔輸送性の高い材料としては、例えば、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）やＮ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’－トリス（カルバゾール－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（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）、４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、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）、４－フェニル－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４－（１－ナフチル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’－ジ（１－ナフチル）－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、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）、Ｎ－（４－ビフェニル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）、９，９－ジメチル－Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、２－［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２，７－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ－［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）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。また、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）、３－［４－（９－フェナントリル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、３，６－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）－９－フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，６－ジ（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰｈＣｚＧＩ）、２，８－ジ（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－ジベンゾチオフェン（略称：Ｃｚ２ＤＢＴ）等のアミン化合物、カルバゾール化合物等を用いることができる。上述した化合物の中でも、ピロ－ル骨格、芳香族アミン骨格を有する化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する化合物は、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
また、発光層１３０において、ゲスト材料１３２としては、特に限定はないが、蛍光性化合物としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などが好ましく、例えば以下の物質を用いることができる。
具体的には、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’－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（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｔＢｕ－ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－３，８－ジシクロヘキシルピレン－１，６－ジアミン（略称：ｃｈ－１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルスチルベン－４，４’－ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１－テトラ（ｔｅｒｔ－ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’－（２－ｔｅｒｔ－ブチルアントラセン－９，１０－ジイルジ－４，１－フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン－２，７，１０，１５－テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－Ｎ，９－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ－［９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－２－アントリル］－Ｎ，９－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ－［９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－２－アントリル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－フェニルアントラセン－２－アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９－トリフェニルアントラセン－９－アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン６、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、２，８－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５，１１－ビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－６，１２－ジフェニルテトラセン（略称：ＴＢＲｂ）、ナイルレッド、５，１２－ビス（１，１’－ビフェニル－４－イル）－６，１１－ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２－（２－｛２－［４－（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝－６－メチル－４Ｈ－ピラン－４－イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２－｛２－メチル－６－［２－（２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メチルフェニル）テトラセン－５，１１－ジアミン（略称：ｐ－ｍＰｈＴＤ）、７，１４－ジフェニル－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メチルフェニル）アセナフト［１，２－ａ］フルオランテン－３，１０－ジアミン（略称：ｐ－ｍＰｈＡＦＤ）、２－｛２－イソプロピル－６－［２－（１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２－｛２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－［２－（１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２－（２，６－ビス｛２－［４－（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝－４Ｈ－ピラン－４－イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２－｛２，６－ビス［２－（８－メトキシ－１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）、５，１０，１５，２０－テトラフェニルビスベンゾ［５，６］インデノ［１，２，３－ｃｄ：１’，２’，３’－ｌｍ］ペリレン、などが挙げられる。
ゲスト材料１３２（燐光性化合物）としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては４Ｈ－トリアゾール配位子、１Ｈ－トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。金属錯体としては、ポルフィリン配位子を有する白金錯体などが挙げられる。
青色または緑色に発光ピークを有する物質としては、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－トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス［３－メチル－１－（２－メチルフェニル）－５－フェニル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１－ｍｐ）３）、トリス（１－メチル－５－フェニル－３－プロピル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１－Ｍｅ）３）のような１Ｈ－トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ－トリス［１－（２，６－ジイソプロピルフェニル）－２－フェニル－１Ｈ－イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３）、トリス［３－（２，６－ジメチルフェニル）－７－メチルイミダゾ［１，２－ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ－Ｍｅ）３）トリス｛２－［１－（４－シアノ－２，６－ジイソブチルフェニル）－１Ｈ－ベンゾイミダゾール－２－イル－κＮ３］フェニル－κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ－ｄｉＢｕＣＮｐ）３）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１－ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２－［３’，５’－ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。上述した中でも、４Ｈ－トリアゾール骨格、１Ｈ－トリアゾール骨格およびイミダゾール骨格のような含窒素五員複素環骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、高い三重項励起エネルギーを有し、信頼性や発光効率にも優れるため、特に好ましい。
また、緑色または黄色に発光ピークを有する物質としては、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［４－（２－ノルボルニル）－６－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骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（３，５－ジメチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ－Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（５－イソプロピル－３－メチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ－ｉＰｒ）２（ａｃａｃ））のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）、トリス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、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））など有機金属イリジウム錯体の他、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））のような希土類金属錯体が挙げられる。上述した中でも、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、黄色または赤色に発光ピークを有する物質としては、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））、ビス［４，６－ジ（ナフタレン－１－イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ））のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３－ビス（４－フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（１－フェニルイソキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（１－フェニルイソキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）のような白金錯体や、トリス（１，３－ジフェニル－１，３－プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１－（２－テノイル）－３，３，３－トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））のような希土類金属錯体が挙げられる。上述した中でも、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
発光層１３０に含まれる発光材料としては、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料であれば好ましい。該三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料としては、燐光性化合物の他に、熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料が挙げられる。したがって、燐光性化合物と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光材料と読み替えても構わない。なお、熱活性化遅延蛍光材料とは、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との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起状態から一重項励起状態へエネルギーを変換する機能を有する材料である。そのため、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）を効率よく呈することができる。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好ましくは０ｅＶより大きく０．２ｅＶ以下、さらに好ましくは０ｅＶより大きく０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。
熱活性化遅延蛍光材料が、一種類の材料から構成される場合、例えば以下の材料を用いることができる。
まず、フラーレンやその誘導体、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）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該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（ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ－４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン－塩化白金錯体（ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等が挙げられる。
また、一種の材料から構成される熱活性化遅延蛍光材料としては、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物も用いることができる。具体的には、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）等が挙げられる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ジアジン骨格（ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格）、またはトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため、好ましい。また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、チオフェン骨格、フラン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有することが、好ましい。なお、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、及び３－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール骨格、が特に好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強く、一重項励起状態のエネルギー準位と三重項励起状態のエネルギー準位との差が小さくなるため、特に好ましい。
また、発光層１３０において、ホスト材料１３１およびゲスト材料１３２以外の材料を有していても良い。
発光層１３０に用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、アントラセン誘導体、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、具体的には、９，１０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２－ジメトキシ－５，１１－ジフェニルクリセン、９，１０－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、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）、９，９’－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）などを挙げることができる。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料１３２の励起エネルギー準位より高い一重項励起エネルギー準位または三重項励起エネルギー準位を有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
また、例えば、オキサジアゾール誘導体等の複素芳香族骨格を有する化合物を発光層１３０に用いることができる。具体的には、例えば、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、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）、４，４’－ビス（５－メチルベンゾオキサゾール－２－イル）スチルベン（略称：ＢｚＯＳ）などの複素環化合物が挙げられる。
また、複素環を有する金属錯体（例えば亜鉛及びアルミニウム系金属錯体）などを発光層１３０に用いることができる。例えば、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体が挙げられる。具体的には、例えば、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）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［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、またはチアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。
なお、発光層１３０は２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層１３０とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。また、第１の発光層と第２の発光層とが有する発光材料は、同じ材料であっても異なる材料であってもよく、同じ色の発光を呈する機能を有する材料であっても、異なる色の発光を呈する機能を有する材料であってもよい。２層の発光層に、互いに異なる色の発光を呈する機能を有する発光材料をそれぞれ用いることで、複数の発光を同時に得ることができる。特に、２層の発光層が呈する発光により、白色になるよう、各発光層に用いる発光材料を選択すると好ましい。
なお、発光層１３０は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を有してもよい。
≪正孔注入層≫
正孔注入層１１１は、一対の電極の一方（電極１０１または電極１０２）からのホール注入障壁を低減することでホール注入を促進する機能を有し、例えば電子供与性を有する遷移金属酸化物、フタロシアニン誘導体、芳香族アミン、ヘテロポリ酸などによって形成される。遷移金属酸化物としては、チタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、銀酸化物などが挙げられ、該遷移金属酸化物は電子受容性に優れ、真空蒸着法や湿式法によって簡便に成膜を行うことができるため好ましい。また、フタロシアニン誘導体としては、フタロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなどの高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）などがその代表例である。また、ヘテロポリ酸としては、リンモリブデン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸などが挙げられる。ヘテロポリ酸や高分子化合物は湿式法により簡便に成膜を行うことができるため好ましい。
正孔注入層１１１として、上述したような原子屈折［Ｒ］が小さくなる置換基、骨格または化学結合を有する正孔輸送性材料と、上述の電子受容性を示す材料の複合材料を有する層を用いることが好ましい。このような構成とすることで、正孔注入・輸送性を有しつつ、屈折率が低い層を形成することができる。電子受容性を有する有機材料としては、７，７，８，８－テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、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）、１，３，４，５，７，８－ヘキサフルオロシアノ－ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６ＴＣＮＮＱ）を好適に用いることができる。また、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送性材料を含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下において電荷の授受が可能である。電子受容性を示す有機材料としては、上述のＴＣＮＱ、Ｆ４ＴＣＮＱ、Ｆ６ＴＣＮＮＱに加えて、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることができる。具体的には、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）等の電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物が挙げられる。また電子吸引基を有する［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］なども挙げられる。また、遷移金属、例えば、チタン、バナジウム、タンタル、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、銀などと酸素を含む物質を用いることができる。具体的には、チタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、銀酸化物、リンモリブデン酸、モリブデンブロンズ、タングステンブロンズなどである。中でも酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
なお、正孔注入層１１１に用いる屈折率の低い正孔輸送性材料は、上述した通り、ｓｐ３結合に代表されるような芳香環間の共役を切るような構造を持つ有機化合物や、嵩高い置換基を有する芳香環を有する有機化合物を好適に用いることができる。しかし一方で、このような化合物はキャリア輸送性には乏しくなる傾向にあり、従来正孔注入層には不適当である。一方、上述したような遷移金属と酸素を含む物質単体は、正孔注入性を高める効果が非常に高いが、屈折率が高いという問題がある。しかし、上述したような遷移金属と酸素を含む物質を電子受容性を示す材料として、屈折率の低い正孔輸送性材料と組み合わせて正孔注入層１１１に用いると、正孔注入層１１１の屈折率を低く保ったまま、正孔注入性・輸送性をも確保できることがわかった。すなわち、この構成は両者のデメリットを互いに打ち消し、メリットのみを発現することができる。これは、遷移金属酸化物を含む物質の電子受容性が高く、少量の添加で正孔注入性が確保できることが要因と考えられる。
正孔輸送性材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。また、上述の通り、該正孔輸送性材料としては、屈折率が１以上１．７５以下であることが好ましく、より好ましくは１以上１．７３以下、さらに好ましくは１以上１．７０以下である。具体的には、発光層１３０に用いることができる正孔輸送性材料として挙げた芳香族アミン、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、スチルベン誘導体などを用いることができるが、窒素を二つ以上含む炭素数１～２０の複素芳香族骨格を有すると特に好ましい。特に含窒素複素五員環骨格が好ましい。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
また、正孔輸送性材料として他には芳香族炭化水素が挙げられ、例えば、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（１－ナフチル）アントラセン、９，１０－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ビス（４－フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＢＡ）、９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２－ｔｅｒｔ－ブチルアントラセン（略称：ｔ－ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０－ビス（４－メチル－１－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ビス［２－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０－ビス［２－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７－テトラメチル－９，１０－ジ（１－ナフチル）アントラセン、２，３，６，７－テトラメチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン、９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ジフェニル－９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ビス（２－フェニルフェニル）－９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ビス［（２，３，４，５，６－ペンタフェニル）フェニル］－９，９’－ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１－テトラ（ｔｅｒｔ－ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４乃至炭素数４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’－ビス（２，２－ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０－ビス［４－（２，２－ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
また、４－｛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）、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）、１，３，５－トリ（ジベンゾチオフェン－４－イル）－ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）、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）、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）等のチオフェン化合物、フラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。上述した化合物の中でも、ピロール骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、芳香族アミン骨格を有する化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する化合物は、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
≪正孔輸送層≫
正孔輸送層１１２は正孔輸送性材料を含む層であり、正孔注入層１１１の材料として例示した正孔輸送性材料を使用することができる。正孔輸送層１１２は正孔注入層１１１に注入された正孔を発光層１３０へ輸送する機能を有するため、正孔注入層１１１のＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、最高被占軌道ともいう）準位と同じ、あるいは近いＨＯＭＯ準位を有することが好ましい。
また、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層してもよい。
≪電子輸送層≫
電子輸送層１１８は、電子注入層１１９を経て一対の電極の他方（電極１０１または電極１０２）から注入された電子を発光層１３０へ輸送する機能を有する。電子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する材料）としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族や金属錯体などを用いることができる。具体的には、発光層１３０に用いることができる電子輸送性材料として挙げたピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられるが、窒素を二つ以上含む炭素数１～２０の複素芳香族骨格を有すると好ましい。特に、ピリミジン骨格、及びトリアジン骨格を有する化合物であると好ましい。また、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層１１８は、単層だけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層してもよい。
また、複素環を有する金属錯体が挙げられ、例えば、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体が挙げられる。具体的には、例えば、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）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［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、またはチアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。
また、電子輸送層１１８と発光層１３０との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、電子輸送性材料の電子輸送性が正孔輸送性材料の正孔輸送性と比べて著しく高い場合に発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
≪電子注入層≫
電子注入層１１９は電極１０２からの電子注入障壁を低減することで電子注入を促進する機能を有し、例えば第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩などを用いることができる。また、先に示す電子輸送性材料と、これに対して電子供与性を示す材料の複合材料を用いることもできる。電子供与性を示す材料としては、第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物などを挙げることができる。具体的には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層１１９にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。また、電子注入層１１９に、電子輸送層１１８で用いることが出来る物質を用いても良い。
また、電子注入層１１９に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層１１８を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、ナトリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
なお、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いてもよい。
≪量子ドット≫
量子ドットは、数ｎｍ～数十ｎｍサイズの半導体ナノ結晶であり、１×１０３個～１×１０６個程度の原子から構成されている。量子ドットはサイズに依存してエネルギーシフトするため、同じ物質から構成される量子ドットであっても、サイズによって発光波長が異なる。そのため、用いる量子ドットのサイズを変更することによって、容易に発光波長を変更することができる。
また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。さらに、量子ドットの理論的な内部量子効率はほぼ１００％であると言われており、蛍光発光を呈する有機化合物の２５％を大きく上回り、燐光発光を呈する有機化合物と同等となっている。このことから、量子ドットを発光材料として用いることによって発光効率の高い発光素子を得ることができる。その上、無機材料である量子ドットは、その本質的な安定性にも優れているため、寿命の観点からも好ましい発光素子を得ることができる。
量子ドットを構成する材料としては、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、複数の第１４族元素からなる化合物、第４族～第１４族に属する元素と第１６族元素との化合物、第２族元素と第１６族元素との化合物、第１３族元素と第１５族元素との化合物、第１３族元素と第１７族元素との化合物、第１４族元素と第１５族元素との化合物、第１１族元素と第１７族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、半導体クラスターなどを挙げることができる。
具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、酸化鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物、およびこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
量子ドットの構造としては、コア型、コア－シェル型、コア－マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア－シェル型やコア－マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。
また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着している又は保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着している又は保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤（又は保護基）としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンｎ－オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンｎ－ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ（ｎ－ヘキシル）アミン、トリ（ｎ－オクチル）アミン、トリ（ｎ－デシル）アミン等の第３級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、アルコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、３級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類等が挙げられる。
量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるように、そのサイズを適宜調整する。結晶のサイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へシフトするため、量子ドットのサイズを変更させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調整することができる。量子ドットのサイズ（直径）は、０．５ｎｍ乃至２０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ乃至１０ｎｍの範囲のものが通常良く用いられる。なお、量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、より発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドは、指向性を有する光を呈する機能を有するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。
ところで、有機ＥＬ素子では多くの場合、発光材料をホスト材料に分散し、発光材料の濃度消光を抑制することによって発光効率を高めている。ホスト材料は発光材料以上の一重項励起エネルギー準位または三重項励起エネルギー準位を有する材料であることが必要である。特に、青色燐光材料を発光材料に用いる場合、それ以上の三重項励起エネルギー準位を有し、且つ、寿命の観点で優れたホスト材料が必要であり、その開発は困難を極めている。ここで、量子ドットは、ホスト材料を用いずに量子ドットのみで発光層を構成しても発光効率を保つことができるため、この点でも寿命という観点から好ましい発光素子を得ることができる。量子ドットのみで発光層を形成する場合には、量子ドットはコア－シェル構造（コア－マルチシェル構造を含む）であることが好ましい。
発光層の発光材料に量子ドットを用いる場合、当該発光層の膜厚は３ｎｍ乃至１００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ乃至１００ｎｍとし、発光層中の量子ドットの含有率は１乃至１００体積％とする。ただし、量子ドットのみで発光層を形成することが好ましい。なお、当該量子ドットを発光材料としてホストに分散した発光層を形成する場合は、ホスト材料に量子ドットを分散させる、またはホスト材料と量子ドットとを適当な液媒体に溶解または分散させてウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ラングミュア・ブロジェット法など）により形成すればよい。燐光性の発光材料を用いた発光層については、上記ウェットプロセスの他、真空蒸着法も好適に利用することができる。
ウェットプロセスに用いる液媒体としては、たとえば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の有機溶媒を用いることができる。
≪一対の電極≫
電極１０１及び電極１０２は、発光素子の陽極または陰極としての機能を有する。電極１０１及び電極１０２は、金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。
電極１０１または電極１０２の一方は、光を反射する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌを含む合金等が挙げられる。Ａｌを含む合金としては、ＡｌとＬ（Ｌは、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びランタン（Ｌａ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等が挙げられ、例えばＡｌとＴｉ、またはＡｌとＮｉとＬａを含む合金等である。アルミニウムは、抵抗値が低く、光の反射率が高い。また、アルミニウムは、地殻における存在量が多く、安価であるため、アルミニウムを用いることによる発光素子の作製コストを低減することができる。また、銀（Ａｇ）、またはＡｇとＮ（Ｎは、イットリウム（Ｙ）、Ｎｄ、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、Ａｌ、Ｔｉ、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、または金（Ａｕ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等を用いても良い。銀を含む合金としては、例えば、銀とパラジウムと銅を含む合金、銀と銅を含む合金、銀とマグネシウムを含む合金、銀とニッケルを含む合金、銀と金を含む合金、銀とイッテルビウムを含む合金等が挙げられる。その他、Ｗ、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、Ｃｕ、Ｔｉなどの遷移金属を用いることができる。
また、発光層から得られる発光は、電極１０１及び電極１０２の一方または双方を通して取り出される。したがって、電極１０１または電極１０２の少なくとも一方は、光を透過する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、可視光の透過率が４０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下であり、かつその抵抗率が１×１０－２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。
また、電極１０１及び電極１０２は、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有する導電性材料により形成されても良い。該導電性材料としては、可視光の反射率が２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下であり、かつその抵抗率が１×１０－２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。例えば、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することができる。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム－酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、チタンを含有した酸化インジウム－錫酸化物、インジウム－チタン酸化物、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムなどの金属酸化物を用いることができる。また、光を透過する程度（好ましくは、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さ）の金属薄膜を用いることができる。金属としては、例えば、Ａｇ、またはＡｇとＡｌ、ＡｇとＭｇ、ＡｇとＡｕ、ＡｇとＹｂなどの合金等を用いることができる。
なお、本明細書等において、光を透過する機能を有する材料は、可視光を透過する機能を有し、且つ導電性を有する材料であればよく、例えば上記のようなＩＴＯに代表される酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、または有機物を含む有機導電体を含む。有機物を含む有機導電体としては、例えば、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料等が挙げられる。また、グラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。また、当該材料の抵抗率としては、好ましくは１×１０５Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１×１０４Ω・ｃｍ以下である。
また、上記の材料の複数を積層することによって電極１０１及び電極１０２の一方または双方を形成してもよい。
また、光取り出し効率を向上させるため、光を透過する機能を有する電極と接して、該電極より屈折率の高い材料を形成してもよい。このような材料としては、可視光を透過する機能を有する材料であればよく、導電性を有する材料であっても有さない材料であってもよい。例えば、上記のような酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、有機物が挙げられる。有機物としては、例えば、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、または電子注入層に例示した材料が挙げられる。また、無機炭素系材料や光が透過する程度の金属薄膜も用いることができ、数ｎｍ乃至数十ｎｍの層を複数積層させてもよい。
電極１０１または電極１０２が陰極としての機能を有する場合には、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を有することが好ましい。例えば、元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（リチウム、ナトリウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等）、これら元素を含む合金（例えば、ＡｇとＭｇ、ＡｌとＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、Ｙｂ等の希土類金属、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀を含む合金等を用いることができる。
また、電極１０１または電極１０２を陽極として用いる場合、仕事関数の大きい（４．０ｅＶ以上）材料を用いることが好ましい。
また、電極１０１及び電極１０２は、光を反射する機能を有する導電性材料と、光を透過する機能を有する導電性材料との積層としてもよい。その場合、電極１０１及び電極１０２は、各発光層からの所望の波長の光を共振させ、所望の波長の光を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有することができるため好ましい。
電極１０１及び電極１０２の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、塗布法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
≪基板≫
また、本発明の一態様に係る発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい。基板上に作製する順番としては、電極１０１側から順に積層しても、電極１０２側から順に積層しても良い。
なお、本発明の一態様に係る発光素子を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる（フレキシブル）基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、からなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子、及び光学素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。あるいは、発光素子、及び光学素子を保護する機能を有するものであればよい。
例えば、本発明等においては、様々な基板を用いて発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特に限定されない。その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ある。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ある。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、以下が挙げられる。例えば、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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の樹脂などがある。または、一例としては、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などがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよい。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置し、別の基板上に発光素子を配置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、または薄型化された発光素子とすることができる。
また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成し、ＦＥＴと電気的に接続された電極上に発光素子１５０を作製してもよい。これにより、ＦＥＴによって発光素子１５０の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
本発明の一態様に係る電子デバイスの一例である太陽電池の構成要素について、以下説明を行う。
太陽電池には上述の発光素子に用いることができる材料を援用することができる。太陽電池のキャリア輸送層には上述の正孔輸送性材料及び電子輸送性材料を、光発電層としては上述の正孔輸送性材料及び電子輸送性材料や発光材料及びシリコンやＣＨ３ＮＨ３ＰｂＩ３に代表されるペロブスカイト結晶等を用いることができる。また、基板や電極に関しても、上述の発光素子に用いることができる材料を援用することができる。
以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態２）
図３５（Ａ）は本発明の一態様の発光素子を表す。本発明の一態様の発光素子は、陽極３１０、陰極３１１およびそれらに挟まれた有機化合物を含むＥＬ層３１２を有している。
ＥＬ層３１２は発光層３１４と第１の層３１３を有している。発光層３１４は発光素子における発光の機能を担う層であり、当該発光素子は主に発光層３１４から発光を得る。また、第１の層３１３は有機化合物と無機化合物とを含む層である。
第１の層３１３における有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物であることが好ましく、無機化合物は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物を含む層であることが好ましい。
ここで、有機電子デバイスに用いられるキャリア輸送性の良好な有機化合物の屈折率は１．７程度である。アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の屈折率は１．３５程度であることから、有機化合物と、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物とを含む第１の層３１３は、通常の発光素子に用いられる材料を用いた層と比較して屈折率が低い層とすることができる。
図３６はＢＰｈｅｎとフッ化リチウムとからなる混合膜の屈折率を表すグラフである。本グラフは横軸がＢＰｈｅｎの濃度になっている。右端のプロットがＢＰｈｅｎ自体の屈折率を表し、左端のプロットがフッ化リチウム自体の屈折率を表す。図３６より、各波長で違いはあるものの、フッ化リチウムとＢＰｈｅｎの含有率にしたがって、当該膜の屈折率が変化するため、上述の通りアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物とを含む第１の層３１３は、通常の発光素子に用いられる材料を用いた層と比較して屈折率が低い層となることがわかる。
このように、本発明の一態様によって、発光層と陰極との間に屈折率の小さい層を設けることが可能になる。発光素子内部に低屈折率の層を設けることによって、非特許文献１に記載があるように、発光素子の発光効率を向上させることができる。効率が向上する理由は、薄膜モードと表面プラズモン・ポラリトンモードの抑制に由来すると考えられている。そのため本発明の一態様のように、屈折率の小さい第１の層３１３を発光素子内に設けることで、本発明の一態様の発光素子は、発光効率の良好な発光素子とすることができる。
なお、当該第１の層３１３におけるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量が０ｖｏｌ％より大きければ、第１の層３１３は有機化合物のみで構成される場合と比較して屈折率が低くなるため当該発光素子は、発光効率が向上する。そして、上述したように第１の層３１３における当該フッ化物の含有量が増加するにつれて屈折率が低下することから、発光素子の発光効率は向上するが、本発明者らの検討の結果、フッ化リチウムの含有率が９５ｖｏｌ％以上になると著しく効率が低下することがわかった（図３７参照）。このため、当該第１の層３１３におけるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量は９５ｖｏｌ％未満であることが好ましい。
また、駆動電圧は、当該第１の層３１３におけるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量が０ｖｏｌ％以上５０ｖｏｌ％未満の発光素子では、当該フッ化物の含有量が増加するにつれて同一電圧における電流量が低下する傾向にあることもわかった（図３８参照）。すなわち、この濃度範囲においては、発光素子の駆動電圧は上昇する。しかし驚くべきことに、フッ化物の含有量が５０ｖｏｌ％以上になると、当該フッ化物の含有量が増えるにつれて同一電圧における電流量が増加する傾向に転じることが、本発明者の検討の結果判明した。結果として、フッ化物の含有量が５０ｖｏｌ％以上の領域では駆動電圧も低下することから、当該第１の層３１３におけるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量は５０ｖｏｌ％以上であることが好ましい。
なお、後述するが、このフッ化リチウム５０ｖｏｌ％という含有量は、第１の層３１３中でアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物が結晶化し始める濃度である。すなわち、この電流量増加に伴う駆動電圧の低下は、第１の層３１３中のアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量が増し、結晶化したことに関係があると考えられる。なお、含有量５０ｖｏｌ％以上で第１の層３１３中に含まれるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物は、当該層中において微結晶状態で存在することもわかっている。
以上より、本発明の一態様では、第１の層３１３におけるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量は、５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％未満であることが好ましい。なお、駆動電圧がより良好となる６０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下がより好ましく、７５ｖｏｌ％で最も特性が良好になるため、７０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であることがさらに好ましい。
このように、本発明の一態様では、第１の層３１３におけるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量は、５０ｖｏｌ％以上であることが好ましい構成であるが、従来、電子注入層、電子輸送層として用いられる材料において、本発明の一態様のようにアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物を多量に含有させる構成は検討されてこなかった。これは、本来アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物が絶縁性であることから、特性の悪化が当然とされたためと考えられる。実際当該フッ化物の含有量が５０ｖｏｌ％未満の領域ではその想定通り駆動電圧の悪化がみられることも大きな阻害要因となったと考えられる。しかし、このような状況の中で、本発明の一態様は、５０ｖｏｌ％以上の領域で駆動電圧特性が逆に向上し、駆動電圧が良好で、且つ低屈折率の層を備えることで効率が向上した発光素子を実現した点で非常に画期的であると言える。
なお、第１の層３１３に用いられる有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物であることが好ましく、第１の層３１３は発光層３１４と陰極３１１との間に設けられることが好ましい。また、第１の層３１３は電子輸送層の一部として機能することができる。特に、電子輸送性の有機化合物とアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物とを含み、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の含有量が５０ｖｏｌ％以上の第１の層は、当該フッ化物の微結晶を含み、電子輸送性が高い。そのため、このような第１の層３１３を電子輸送層の一部または全部として用いることは駆動電圧の低下が見込めることから、好ましい構成である。また、当該第１の層３１３は、直接陰極３１１と接していても良好な特性を示すことから、電子注入層も兼ねることが可能である。第１の層３１３が電子輸送層を兼ねることで、発光素子を構成する層の数を削減することができ、当該構成はコスト的に有利である。
また、電子輸送性を有する有機化合物は、π電子不足型複素芳香族化合物であることが好ましく、その中でもフェナントロリン骨格などのビピリジン骨格を有する有機化合物が好ましい。具体的にはバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）や２，９－ビス（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）が好ましいが、特に高いガラス転移点（Ｔｇ）を示し、耐熱性の高いＮＢＰｈｅｎが好適である。
ここで、本発明の一態様の構成を有する発光素子における第１の層３１３に相当する部分を日立ハイテク社製 走査透過電子顕微鏡（ＨＤ－２７００）を用い、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で分析した結果を図３９に示す。ＥＤＸ測定は試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性Ｘ線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するＥＤＸスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のＥＤＸスペクトルのピークエネルギーから元素を同定し、ＨＤ－２７００付属ソフトを用いピーク強度比から元素濃度比を算出した。
サンプルとして用いた発光素子における第１の層３１３は、下記構造式で表されるＢＰｈｅｎと、フッ化リチウムとを含む膜であり、フッ化リチウムの含有量は７５ｖｏｌ％とした。
表１１は、図３９のスペクトルピークより算出した各々の原子の存在比率である。
図３９および表１１より、当該層はフッ素の原子数が窒素の原子数よりも明らかに多く、窒素の強度に対し３倍以上検出された。また、当該膜にフッ化リチウムが含まれることは、ＴＯＦ－ＳＩＭＳ、ＴＥＭ－ＥＥＬＳ、ＸＰＳ等で確認することができる。本発明の一態様の膜および発光素子は、上述のような分析によって特徴的な測定結果を示す。なお、一部有機化合物としてフッ素を多く含む物質が存在するが、そのような有機化合物の存在においてもＴＯＦ－ＳＩＭＳ、ＴＥＭ－ＥＥＬＳ、ＸＰＳで確認することができるので、本発明の結果とは切り分けることが可能である。
続いて、本発明の一態様の発光素子に対し、制限視野電子回折分析を行った結果を示す。図４０に示した図は、本発明の一態様の発光素子の断面透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真であり、図中に示された４つの丸が、制限視野電子回折分析を行った箇所である。断面透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察および制限視野電子回折分析は日立ハイテクノロジーズ製 Ｈ－９０００ＮＡＲを用いて行った。
各々の測定箇所を制限視野電子回折分析した結果が図４０下に示され、図４０上のＴＥＭ写真における同じ符号が付された写真と対応している。第１の層３１３は、ＢＰｈｅｎとフッ化リチウムとからなる層であり、第１の層３１３中のフッ化リチウムの含有量は７５ｖｏｌ％のサンプルを用いた。
図４０上図より、第１の層３１３が含まれる測定箇所は＊１と＊２であり、＊３、＊４は第１の層３１３を含まない測定箇所であることがわかるが、下図＊１と＊２のみに、リング状のパターン中の粒子状の明点が見られた。このパターンは、層中に向きの異なる結晶が存在していることを示唆している。なお、＊３および＊４にはそれらは存在せず、アモルファスを示すハローパターンおよび陰極に採用しているアルミニウム由来のスポットが現れた。このように、第１の層３１３には微結晶が含まれている蓋然性が高いことがわかった。
また、同様の分析を、フッ化リチウムの代わりにフッ化カルシウムを用いた発光素子でも行った。図４１上のＴＥＭ写真における第１の層３１３は、ＢＰｈｅｎとフッ化カルシウムとからなる層であり、第１の層３１３中のフッ化カルシウムの含有量は７５ｖｏｌ％の層である。また、当該ＴＥＭ写真に示された３つの丸が、制限視野電子回折分析を行った箇所である。
図４１上図より、第１の層３１３が含まれる測定箇所は＊１と＊２であり、＊３は第１の層３１３を含まない測定箇所であることがわかるが、下図＊１と＊２のみに、リング状のパターン中に粒子状の明点が見られた。このパターンは、層中に向きの異なる結晶が存在していることを示唆している。なお、＊３にはそれらは存在せず、アモルファスを示すハローパターンのみが現れた。このように、第１の層３１３には微結晶が含まれている蓋然性が高いことがわかった。
続いて、また、本サンプルを高倍率ＴＥＭ観察したところ、格子縞が確認された（図４２）。図４２には結晶化を示す格子縞が、１０ｎｍ程度のサイズで確認される。また、その格子縞の線の方位はランダムであった。本結果からも、ＢＰｈｅｎとフッ化カルシウムとからなる第１の層３１３では結晶方位がランダムな微結晶が形成されていることがわかる。
ここで、ＢＰｈｅｎとフッ化リチウムの混合膜に対して、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ：Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）における全反射測定法（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、ＡＴＲ法）を実施した結果を図４３（Ａ）乃至（Ｃ）に示す。ＦＴ－ＩＲ測定は、サーモフィッシャーサイエンティフィック製 Ｎｉｃｏｌｅｔ ｉＳ５０ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌを用いて行った。測定サンプルは、石英基板上に５０ｎｍ程度形成した蒸着膜を採用した。
当該測定ではＢＰｈｅｎとフッ化リチウムの混合膜を測定したが、混合比の異なる膜を複数種サンプルとした。図４３（Ｂ）は図４３（Ａ）における１３００ｃｍ－１乃至１７００ｃｍ－１の範囲を、図４３（Ｃ）は４００ｃｍ－１乃至８００ｃｍ－１の範囲を拡大して示したグラフである。１４００ｃｍ－１乃至１７００ｃｍ－１の範囲の吸収は主にＢＰｈｅｎに由来する吸収であり、６５０ｃｍ－１にピークを有する５００ｃｍ－１乃至７００ｃｍ－１の範囲の吸収は主にフッ化リチウムの振動に由来する吸収である。
１４００ｃｍ－１乃至１７００ｃｍ－１のＢＰｈｅｎに由来する吸収は、ＢＰｈｅｎの含有率が高くなるにつれて大きくなってゆく傾向が見て取れた。一方、５００ｃｍ－１乃至７００ｃｍ－１のフッ化リチウムに由来する吸収は、フッ化リチウムの含有量が５０ｖｏｌ％程度までは殆ど変化せず、それ以上になると上昇する傾向があった。
図４４に、１４９１ｃｍ－１と６４４ｃｍ－１においてＢＰｈｅｎ比率と吸光度の関係をプロットした結果を示す。図４４から、１４９１ｃｍ－１にピークを有するＢＰｈｅｎに由来する吸収はＢＰｈｅｎ濃度が上昇するにつれて大きくなるのに対して、６４４ｃｍ－１にピークを有する吸収強度は、フッ化リチウム濃度が低い段階では上昇せず、５０ｖｏｌ％辺りより上昇し始めることがより明確にわかる。６４４ｃｍ－１にピークを有するフッ化リチウムのＩＲ吸収は、フッ化リチウム結晶の縦型光学格子振動由来であるため、フッ化リチウムは、含有率５０ｖｏｌ％を超えると結晶化が始まり、濃度が増すごとに結晶化された部分が多くなることがわかった。
すなわち、上述の制限視野電子回折分析の結果とも併せて考えると、フッ化リチウムの含有量が５０ｖｏｌ％以上の第１の層３１３はフッ化リチウムの微結晶を有している層であると言える。そしてまた、これらの結果および図３８の結果（フッ化リチウムの含有率を増やすと、電流量が低下し駆動電圧が上昇するが、５０ｖｏｌ％を超えると電流量が増加に転じ駆動電圧が低下する）より、発光素子の駆動電圧は第１の層３１３の結晶化にともなって低下すると考えられる。
このように、有機化合物とアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物とを含む第１の層３１３を有する発光素子は、第１の層３１３に無機化合物であるアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物の微結晶が含まれることで駆動電圧の低い発光素子を得る事ができる。
なお、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物のようなアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩は安価であることから、それらを半分以上含む電子輸送層を用いた発光素子は、安価な発光素子とすることができコスト的に有利である。
なお、本発明の重要な点は、以上のような第１の層３１３を素子内に設置しても、上記発光素子の特性に大きな悪影響を及ぼすことなく形成できる点にある。
通常であるならば、低い屈折率と、高いキャリア輸送性または発光素子に用いた場合の信頼性はトレードオフの関係にある。なぜならば、有機化合物におけるキャリア輸送性や信頼性は不飽和結合の存在に由来するところが大きく、不飽和結合を多く有する有機化合物は、屈折率が高い傾向があるからである。
ある材質の屈折率は、μを材質の透磁率、εを材質の誘電率、μ０を真空の透磁率、ε０を真空の誘電率とした場合、（με／μｏεｏ）の平方根で表され、非誘電率が大きいほど屈折率は大きくなりやすい。有機化合物においては不飽和結合が多い物質の方が分子内における電荷の移動が容易であることから誘電率が大きくなる傾向にあり、結果として不飽和結合の存在は屈折率を大きくさせる要因となる。
ここで、高いキャリア輸送性を示す有機化合物は、広いπ共役系を有する不飽和炭化水素であり、発光素子用材料として用いた場合に高い信頼性を与えうる有機化合物は、不飽和結合により剛直な構造を有し、高いＴｇを有する不飽和炭化水素であることがわかっている。そのため、屈折率の小さい層を形成しようと不飽和結合がより少ない有機化合物を選択してしまうと、当該有機化合物のキャリア輸送性が乏しいことによる駆動電圧の上昇や、剛直な構造を持たないことによる信頼性の低下を招きやすい。そのため、有機材料を用いた発光素子内に、当該デバイス特性に大きな犠牲を強いることなく屈折率の小さい層を形成することは、非常に困難であった。
本発明の一態様では、従来用いることのない高い含有率でアルカリ金属のフッ化物およびアルカリ土類金属のフッ化物を含有させた有機化合物を第１の層３１３として利用する。これにより、発光効率が向上する、駆動電圧が低下する、安価に作製できるなどの効果を得ることができる。
続いて、第１の層３１３に用いることが可能な材料について具体的に述べる。上述したように、第１の層３１３は、有機化合物と無機化合物とを含む層である。
当該無機化合物は、アルカリ金属の塩またはアルカリ土類金属の塩であり、好ましくはアルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物である。アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化リチウムが好ましい。アルカリ土類金属のフッ化物としては、フッ化カルシウムまたはフッ化マグネシウムが好ましい。
上記有機化合物としては、電子輸送性を有する有機化合物、特に１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する有機化合物が好ましい。また、π電子不足型複素芳香族化合物であることが好ましい。電子輸送性を有する材料としては例えば、上述の金属錯体及びアゾール骨格、ジアジン骨格またはピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。中でも、フェナントロリン骨格などのビピリジン骨格を有するＢＰｈｅｎやＮＢＰｈｅｎが好ましく、特にＮＢＰｈｅｎが好適である。
以上、本発明の一態様の発光素子では当該第１の層３１３の屈折率を、周辺材料の屈折率よりも大きく低下させることができ、当該アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物の濃度が０ｖｏｌ％より大きく９５ｖｏｌ％よりも小さい発光素子においては当該発光素子の発光効率を向上させることが可能となる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩を５０ｖｏｌ％以上含む第１の層３１３は、駆動電圧の向上した発光素子とすることができる。
＜発光素子の構成例＞
図３５（Ｂ）は、本発明の一態様である発光素子を表す図である。本発明の一態様の発光素子は、陽極４０１、陰極４０２、およびＥＬ層４０３を有し、ＥＬ層４０３は、発光層４１３と第１の層を有するが、図３５（Ｂ）では、上述の第１の層が電子輸送層である場合を例示している。
図３５（Ｂ）において、電子輸送層は第１の電子輸送層４１４－１、第２の電子輸送層４１４－２の２層である場合を例示した。図３５（Ａ）における第１の層３１３は第２の電子輸送層４１４－２に相当する。第１の電子輸送層４１４－１は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物を含まない電子輸送層である。
ＥＬ層４０３は他に、正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２および電子注入層４１５等を有していても良い。
図３５（Ｂ）では陽極４０１側から順に正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、発光層４１３、第１の電子輸送層４１４－１、第２の電子輸送層４１４－２および電子注入層４１５からなる発光素子の構成について例示しているが、本発明の一態様の発光素子は、これら以外の機能層を有する構造であっても、第２の電子輸送層４１４－２と発光層４１３以外のいずれかまたは複数の層を有さない構造であっても良い。なお、陽極４０１、陰極４０２、正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、発光層４１３、第１の電子輸送層４１４－１および電子注入層４１５は実施の形態１で例示した材料を用いることができる。
なお、上記構成は、他の実施の形態や本実施の形態中の他の構成と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態３）
本実施の形態では、発光層３１４と陽極３１０の間にも低屈折率の層を設けた構成について図４５を参照しながら説明する。なお、発光層３１４と陰極３１１との間の構成については実施の形態２と同様であるため記載を省略する。実施の形態２の記載を参照されたい。本実施の形態では、ＥＬ層３１２の内の、陽極と発光層との間に低屈折率の層である第２の層３１５を有し、発光層と陰極との間に低屈折率の層である第１の層３１３を有することによって、さらに発光効率の向上した発光素子を提供することができる。
本実施の形態では、図４５に示したように低屈折率の層である第１の層３１３に加えて、低屈折率の層である第２の層３１５を発光層３１４と陽極３１０との間に設ける。第２の層３１５は、フッ素を含む物質である第１の物質と、正孔輸送性の有機化合物である第２の物質と、第２の物質に電子受容性を示す第３の物質を含む層である。第２の層３１５は、フッ素を含む第１の物質を含むことによって、低屈折率の層とすることができる。
また、正孔輸送性を有する有機化合物である第２の物質と、当該第２の物質に電子受容性を示す第３の物質が含まれることによって、第２の層３１５は電極からの正孔の注入性および正孔の輸送性に優れた層である。
第１の物質の存在は、前記第２の物質と第３の物質との相互作用によりもたらされる正孔注入性、および正孔輸送性には大きな影響を及ぼさないため、第１の物質による低屈折率化と、第２の層３１５の正孔注入性および輸送性は両立することができる。このように、正孔の注入性および正孔の輸送性に優れた層である第２の層３１５は陽極に接する正孔注入層として機能させることができる。
なお、第２の層３１５は、第２の物質として選んだ有機化合物のＨＯＭＯ準位によっては、第１の物質を含まない膜と比較して駆動電圧が上昇する場合もあるが、その場合は、当該第２の層３１５の陰極側の面に接して、第１の物質を含まない、第２の物質と第３の物質のみからなる第３の層を形成することによって、その影響を低減させることが可能である。この場合、第３の層に用いられる第２の物質及び第３の物質は、第２の層３１５に用いられる第２の物質および第３の物質と同じであっても、異なっていても構わない。
また、第２の層３１５を構成する膜が、１．０×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上のスピン密度を有することで良好な特性を得る事ができるため、第２の層３１５のスピン密度は１．０×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上であることが好ましい。スピン密度はＥＳＲ法により測定することができ、第１の物質乃至第３の物質の含有量や、種類によって増減する。
フッ素を含む第１の物質は、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物またはフッ化アルキルであることが好ましい。特に、フッ化リチウム、フッ化マグネシウムおよびフッ化カルシウムのいずれかであることが好ましい。
また、第３の物質は、遷移金属酸化物、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物および電子吸引基を有する有機化合物のいずれかまたは複数であることが好ましく、具体的には、チタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、銀酸化物、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、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、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、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］などを挙げることができる。なお、この中でも、特にモリブデン酸化物が電子の受容性に優れ、安定性も高いため好ましい。
正孔輸送性を有する有機化合物である第２の物質は、実施の形態１において、正孔輸送性を有する有機化合物として挙げた物質を用いることができるが、π電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物であることが好ましい。特に、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上、より好ましくは－５．５ｅＶの物質であると、駆動電圧の上昇が無く、より良好な特性を有する発光素子とすることができる。
なお、第２の層３１５の屈折率は、第１の物質の含有量によって変化させることが可能であるが、第２の層３１５の屈折率は、１．７０以下であると、発光効率向上効果が高く、好ましい。なお、第２の層３１５における第１の物質の含有量が、第２の物質や第１の物質よりも大きくても発光素子の特性に大きな影響を及ぼさず、当該層の屈折率を大きく下げることができることが本構成の特徴の一つである。
また、第２の層３１５が発光層３１４と接すると、消光してしまう場合があるため、第２の層３１５と発光層３１４との間には正孔輸送層が存在することが好ましい。
また、第２の層３１５は発光層の陽極側の界面からおよそ１／４λの光学距離の範囲内に設置されることが好ましい。一方で、第２の層３１５と陽極の界面は、発光層の中心からおよそ１／４λになるように設置することが好ましい。
このような構成を有する発光素子は、陽極側と陰極側に存在する低屈折率層である第１の層３１３および第２の層３１５の効果により、非常に効率の良好な発光素子とすることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態においては、実施の形態１に示す発光素子の構成と異なる構成の発光素子、及び当該発光素子の発光機構について、図４及び図５を用いて、以下説明を行う。なお、図４及び図５において、図１（Ａ）に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
＜発光素子の構成例１＞
図４（Ａ）は、発光素子２５０の断面模式図である。
図４（Ａ）に示す発光素子２５０は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）の間に、複数の発光ユニット（図４（Ａ）においては、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８）を有する。なお、発光素子２５０において、電極１０１が陽極として機能し、電極１０２が陰極として機能するとして、以下説明するが、発光素子２５０の構成としては、逆であっても構わない。
また、図４（Ａ）に示す発光素子２５０において、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８と、が積層されており、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８との間には電荷発生層１１５が設けられる。なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８は、同じ構成でも異なる構成でもよい。
また、発光素子２５０は、発光層１２０と、発光層１７０と、を有する。また、発光ユニット１０６は、発光層１７０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１３、及び電子注入層１１４を有する。また、発光ユニット１０８は、発光層１２０の他に、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１７、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９を有する。
電荷発生層１１５は、正孔輸送性材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
電荷発生層１１５に、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料が含まれる場合、該複合材料には実施の形態１に示す正孔注入層１１１に用いることができる複合材料を用いればよい。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上である物質を適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。有機化合物とアクセプター性物質の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層１１５に接している場合は、電荷発生層１１５が該発光ユニットの正孔注入層または正孔輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには正孔注入層または正孔輸送層を設けない構成であっても良い。あるいは、発光ユニットの陰極側の面が電荷発生層１１５に接している場合は、電荷発生層１１５が該発光ユニットの電子注入層または電子輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには電子注入層または電子輸送層を設けない構成であっても良い。
なお、電荷発生層１１５は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、透明導電膜を含む層とを組み合わせて形成してもよい。
なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とに挟まれる電荷発生層１１５は、電極１０１と電極１０２とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図４（Ａ）において、電極１０１の電位の方が電極１０２の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層１１５は、発光ユニット１０６に電子を注入し、発光ユニット１０８に正孔を注入する。
なお、電荷発生層１１５は、光取出し効率の点から、可視光に対して透光性（具体的には、電荷発生層１１５に対する可視光の透過率が４０％以上）を有することが好ましい。また、電荷発生層１１５は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）よりも低い導電率であっても機能する。
上述した材料を用いて電荷発生層１１５を形成することにより、発光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。
また、図４（Ａ）においては、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子２５０に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
なお、上記各構成において、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８、に用いるゲスト材料が呈する発光色としては、互いに同じであっても異なっていてもよい。発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８、で互いに同じ色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０は少ない電流値で高い発光輝度を呈する発光素子となり好ましい。また、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８、で互いに異なる色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０は多色発光を呈する発光素子となり好ましい。この場合、発光層１２０及び発光層１７０のいずれか一方もしくは双方、に発光波長の異なる複数の発光材料を用いることによって、発光素子２５０が呈する発光スペクトルは異なる発光ピークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペクトルとなる。
上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。発光層１２０及び発光層１７０、の光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができる。特に、演色性の高い白色発光、あるいは少なくとも赤色と緑色と青色とを有する発光、になるようゲスト材料を選択することが好適である。
また、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子の場合、それぞれの発光ユニットに用いるゲスト材料が呈する発光色は、互いに同じであっても異なっていてもよい。同色の発光を呈する発光ユニットを複数有する場合、この複数の発光ユニットが呈する発光色は、その他の色と比較して、少ない電流値で高い発光輝度を得ることができる。このような構成は、発光色の調整に好適に用いることができる。特に、発光効率が異なり且つ、異なる発光色を呈するゲスト材料を用いる場合に好適である。例えば、３層の発光ユニットを有する場合、同色の蛍光材料を有する発光ユニットを２層、該蛍光材料とは異なる発光色を呈する燐光材料を有する発光ユニットを１層とすることで、蛍光発光と燐光発光の発光強度を調整することができる。すなわち、発光ユニットの数によって発光色の強度を調整が可能である。
このような蛍光発光ユニットを２層、燐光発光ユニットを１層有する発光素子の場合、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層と黄色燐光材料を含む発光ユニットを１層含有する発光素または、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層と赤燐光材料及び緑燐光材料を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層と赤燐光材料、黄色燐光材料、緑燐光材料を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、であると効率良く白色発光が得られるため好ましい。
また、発光層１２０または発光層１７０の少なくとも一つを層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を含有させるようにしても良い。すなわち、発光層１２０、または発光層１７０の少なくとも一つが２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する材料を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する材料を用いる構成などがある。この場合、第１の発光層と第２の発光層とが有する発光材料は、同じ材料あっても異なる材料であってもよく、同じ色の発光を呈する機能を有する材料であっても、異なる色の発光を呈する機能を有する材料であってもよい。互いに異なる色の発光を呈する機能を有する複数の発光材料を有する構成により、三原色や、四色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。
なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、実施の形態１で示した構成を適用することによって、光取出し効率が良好な発光素子を提供することができる。具体的には、発光層１７０から０ｎｍ以上λ／２以下の領域に低い屈折率を有すると好ましい。図４では、正孔注入層１１１が低屈折率層を兼ねると特に好ましい。
また、発光ユニット１０８が有する発光層１２０は、図４（Ｂ）に示すように、ゲスト材料１２１と、ホスト材料１２２とを有する。なお、ゲスト材料１２１は蛍光材料として、以下説明する。
≪発光層１２０の発光機構≫
発光層１２０の発光機構について、以下説明を行う。
一対の電極（電極１０１及び電極１０２）あるいは電荷発生層から注入された電子および正孔が発光層１２０において再結合することにより、励起子が生成する。ゲスト材料１２１と比較してホスト材料１２２は大量に存在するので、励起子の生成により、ほぼホスト材料１２２の励起状態が形成される。なお、励起子はキャリア（電子および正孔）対のことである。
形成されたホスト材料１２２の励起状態が一重項励起状態である場合、ホスト材料１２２のＳ１準位からゲスト材料１２１のＳ１準位へ一重項励起エネルギーがエネルギー移動し、ゲスト材料１２１の一重項励起状態が形成される。
ゲスト材料１２１は蛍光材料であるため、ゲスト材料１２１において一重項励起状態が形成されると、ゲスト材料１２１は速やかに発光する。このとき、高い発光効率を得るためには、ゲスト材料１２１の蛍光量子収率は高いことが好ましい。なお、ゲスト材料１２１において、キャリアが再結合し、生成した励起状態が一重項励起状態である場合も同様である。
次に、キャリアの再結合によってホスト材料１２２の三重項励起状態が形成される場合について説明する。この場合のホスト材料１２２およびゲスト材料１２１のエネルギー準位の相関を図４（Ｃ）に示す。また、図４（Ｃ）における表記および符号は、以下の通りである。なお、ホスト材料１２２のＴ１準位がゲスト材料１２１のＴ１準位より低いことが好ましいため、図４（Ｃ）では、この場合を図示するが、ホスト材料１２２のＴ１準位がゲスト材料１２１のＴ１準位よりも高くてもよい。
・Ｇｕｅｓｔ（１２１）：ゲスト材料１２１（蛍光材料）
・Ｈｏｓｔ（１２２）：ホスト材料１２２
・ＳＦＧ：ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＳ１準位
・ＴＦＧ：ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＴ１準位
・ＳＦＨ：ホスト材料１２２のＳ１準位
・ＴＦＨ：ホスト材料１２２のＴ１準位
・Ｅｎｅｒｇｙ：エネルギー
図４（Ｃ）に示すように、三重項－三重項消滅（ＴＴＡ：Ｔｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）によって、キャリアの再結合によって生成した三重項励起子同士が相互作用し、互いに励起エネルギーの受け渡し、及びスピン角運動量の交換を行うことで、結果としてホスト材料１２２のＳ１準位（ＳＦＨ）のエネルギーを有する一重項励起子に変換される反応が生じる（図４（Ｃ） ＴＴＡ参照）。ホスト材料１２２の一重項励起エネルギーは、ＳＦＨから、それよりもエネルギーの低いゲスト材料１２１のＳ１準位（ＳＦＧ）へエネルギー移動が生じ（図４（Ｃ） ルートＥ１参照）、ゲスト材料１２１の一重項励起状態が形成され、ゲスト材料１２１が発光する（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）。
なお、発光層１２０における三重項励起子の密度が十分に高い場合（例えば、１×１０１２ｃｍ－３以上）では、三重項励起子単体の失活（ｑｕｅｎｃｈ）を無視し、２つの近接した三重項励起子による反応のみを考えることができる。
また、ゲスト材料１２１においてキャリアが再結合し三重項励起状態が形成されるとき、ゲスト材料１２１の三重項励起状態は熱失活するため、発光に利用することが困難となる。しかしながら、ホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）がゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）より低い場合、ゲスト材料１２１の三重項励起エネルギーは、ゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）からホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）へエネルギー移動する（図４（Ｃ） ルートＥ２参照）ことが可能であり、その後ＴＴＡに利用される。
すなわち、ホスト材料１２２は、三重項励起エネルギーをＴＴＡによって一重項励起エネルギーに変換する機能を有すると好ましい。そうすることで、発光層１２０で生成した三重項励起エネルギーの一部を、ホスト材料１２２におけるＴＴＡによって一重項励起エネルギーに変換し、該一重項励起エネルギーをゲスト材料１２１に移動することで、蛍光発光として取り出すことが可能となる。そのためには、ホスト材料１２２のＳ１準位（ＳＦＨ）は、ゲスト材料１２１のＳ１準位（ＳＦＧ）より高いことが好ましい。また、ホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）は、ゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）より低いことが好ましい。
なお、特に、ゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）がホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）よりも低い場合においては、ホスト材料１２２に対するゲスト材料１２１の重量比は、低い方が好ましい。具体的には、ホスト材料１２２を１としたときのゲスト材料１２１の重量比は、０より大きく０．０５以下が好ましい。そうすることで、ゲスト材料１２１でキャリアが再結合する確率を低減させることができる。また、ホスト材料１２２のＴ１準位（ＴＦＨ）からゲスト材料１２１のＴ１準位（ＴＦＧ）へのエネルギー移動が生じる確率を低減させることができる。
なお、ホスト材料１２２は単一の化合物で構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。
また、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とで発光色が異なるゲスト材料を有する場合、発光層１２０からの発光が、発光層１７０からの発光よりも短波長側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。高い三重項励起エネルギー準位を有する材料を用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長な発光を呈する発光層にＴＴＡを用いることによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
＜発光素子の構成例２＞
図５（Ａ）は、発光素子２５２の断面模式図である。
図５（Ａ）に示す発光素子２５２は、先に示した発光素子２５０と同様に、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）の間に、複数の発光ユニット（図５（Ａ）においては、発光ユニット１０６及び発光ユニット１１０）を有する。少なくとも１つの発光ユニットは、ＥＬ層１００と同様な構成を有する。なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１１０は、同じ構成でも異なる構成でもよい。
また、図５（Ａ）に示す発光素子２５２において、発光ユニット１０６と発光ユニット１１０とが積層されており、発光ユニット１０６と発光ユニット１１０との間には電荷発生層１１５が設けられる。例えば、発光ユニット１０６に、ＥＬ層１００を用いると好ましい。
また、発光素子２５２は、発光層１４０と、発光層１７０と、を有する。また、発光ユニット１０６は、発光層１７０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１３、及び電子注入層１１４を有する。また、発光ユニット１１０は、発光層１４０の他に、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１７、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９を有する。
なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、実施の形態１で示した構成を適用することによって、光取出し効率が良好な発光素子を提供することができる。具体的には、発光層１７０から０ｎｍ以上λ／２以下の領域に低い屈折率を有すると好ましい。図５では、正孔注入層１１１が低屈折率層を兼ねると特に好ましい。
発光ユニット１１０が有する発光層１４０は、図５（Ｂ）で示すように、ゲスト材料１４１と、ホスト材料１４２とを有する。また、ホスト材料１４２は、有機化合物１４２＿１と、有機化合物１４２＿２と、を有する。なお、発光層１４０が有するゲスト材料１４１が燐光材料として、以下説明する。
≪発光層１４０の発光機構≫
次に、発光層１４０の発光機構について、以下説明を行う。
発光層１４０が有する、有機化合物１４２＿１と、有機化合物１４２＿２とは励起錯体を形成する。
有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２との組み合わせは、互いに励起錯体を形成することが可能な組み合わせであればよいが、一方が正孔輸送性を有する化合物であり、他方が電子輸送性を有する化合物であることが、より好ましい。
発光層１４０における有機化合物１４２＿１と、有機化合物１４２＿２と、ゲスト材料１４１とのエネルギー準位の相関を図５（Ｃ）に示す。なお、図５（Ｃ）における表記及び符号は、以下の通りである。
・Ｇｕｅｓｔ（１４１）：ゲスト材料１４１（燐光材料）
・Ｈｏｓｔ（１４２＿１）：有機化合物１４２＿１（ホスト材料）
・Ｈｏｓｔ（１４２＿２）：有機化合物１４２＿２（ホスト材料）
・ＴＰＧ：ゲスト材料１４１（燐光材料）のＴ１準位
・ＳＰＨ１：有機化合物１４２＿１（ホスト材料）のＳ１準位
・ＴＰＨ１：有機化合物１４２＿１（ホスト材料）のＴ１準位
・ＳＰＨ２：有機化合物１４２＿２（ホスト材料）のＳ１準位
・ＴＰＨ２：有機化合物１４２＿２（ホスト材料）のＴ１準位
・ＳＰＥ：励起錯体のＳ１準位
・ＴＰＥ：励起錯体のＴ１準位
・Ｅｎｅｒｇｙ：エネルギー
有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２とは励起錯体を形成し、該励起錯体のＳ１準位（ＳＰＥ）とＴ１準位（ＴＰＥ）は互いに隣接するエネルギーとなる（図５（Ｃ） ルートＥ３参照）。
有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２は、一方がホールを、他方が電子を受け取ることで速やかに励起錯体を形成する。あるいは、一方が励起状態となると、速やかに他方と相互作用することで励起錯体を形成する。したがって、発光層１４０における励起子のほとんどが励起錯体として存在する。励起錯体の励起エネルギー準位（ＳＰＥまたはＴＰＥ）は、励起錯体を形成するホスト材料（有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２）のＳ１準位（ＳＰＨ１及びＳＰＨ２）より低くなるため、より低い励起エネルギーでホスト材料１４２の励起状態を形成することが可能となる。これによって、発光素子の駆動電圧を下げることができる。
そして、励起錯体の（ＳＰＥ）と（ＴＰＥ）の双方のエネルギーを、ゲスト材料１４１（燐光材料）のＴ１準位へ移動させて（図５（Ｃ） ルートＥ４、Ｅ５参照）、発光が得られる（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）。
なお、励起錯体のＴ１準位（ＴＰＥ）は、ゲスト材料１４１のＴ１準位（ＴＰＧ）より大きいことが好ましい。そうすることで、生成した励起錯体の一重項励起エネルギーおよび三重項励起エネルギーを、励起錯体のＳ１準位（ＳＰＥ）およびＴ１準位（ＴＰＥ）からゲスト材料１４１のＴ１準位（ＴＰＧ）へエネルギー移動することができる。
また、励起錯体からゲスト材料１４１へ効率よく励起エネルギーを移動させるためには、励起錯体のＴ１準位（ＴＰＥ）が、励起錯体を形成する各有機化合物（有機化合物１４２＿１および有機化合物１４２＿２）のＴ１準位（ＴＰＨ１およびＴＰＨ２）と同等か、より小さいことが好ましい。これにより、各有機化合物（有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２）による励起錯体の三重項励起エネルギーのクエンチが生じにくくなり、効率よく励起錯体からゲスト材料１４１へエネルギー移動が発生する。
また、有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２とが、効率よく励起錯体を形成するためには、有機化合物１４２＿１および有機化合物１４２＿２の一方のＨＯＭＯ準位が他方のＨＯＭＯ準位より高く、一方のＬＵＭＯ準位が他方のＬＵＭＯ準位より高いことが好ましい。例えば、有機化合物１４２＿１が正孔輸送性を有し、有機化合物１４２＿２が電子輸送性を有する場合、有機化合物１４２＿１のＨＯＭＯ準位が有機化合物１４２＿２のＨＯＭＯ準位より高いことが好ましく、有機化合物１４２＿１のＬＵＭＯ準位が有機化合物１４２＿２のＬＵＭＯ準位より高いことが好ましい。あるいは、有機化合物１４２＿２が正孔輸送性を有し、有機化合物１４２＿１が電子輸送性を有する場合、有機化合物１４２＿２のＨＯＭＯ準位が有機化合物１４２＿１のＨＯＭＯ準位より高いことが好ましく、有機化合物１４２＿２のＬＵＭＯ準位が有機化合物１４２＿１のＬＵＭＯ準位より高いことが好ましい。具体的には、有機化合物１４２＿１のＨＯＭＯ準位と有機化合物１４２＿２のＨＯＭＯ準位とのエネルギー差は、好ましくは０．０５ｅＶ以上であり、より好ましくは０．１ｅＶ以上であり、さらに好ましくは０．２ｅＶ以上である。また、有機化合物１４２＿１のＬＵＭＯ準位と有機化合物１４２＿２のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差は、好ましくは０．０５ｅＶ以上であり、より好ましくは０．１ｅＶ以上であり、さらに好ましくは０．２ｅＶ以上である。
また、有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２との組み合わせが、正孔輸送性を有する化合物と電子輸送性を有する化合物との組み合わせである場合、その混合比によってキャリアバランスを容易に制御することが可能となる。具体的には、正孔輸送性を有する化合物：電子輸送性を有する化合物＝１：９～９：１（重量比）の範囲が好ましい。また、該構成を有することで、容易にキャリアバランスを制御することができることから、キャリア再結合領域の制御も簡便に行うことができる。
発光層１４０を上述の構成とすることで、発光層１４０のゲスト材料１４１（燐光材料）からの発光を、効率よく得ることが可能となる。
なお、上記に示すルートＥ３乃至Ｅ５の過程を、本明細書等においてＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）と呼称する場合がある。別言すると、発光層１４０は、励起錯体からゲスト材料１４１への励起エネルギーの供与がある。なお、この場合は必ずしもＴＰＥからＳＰＥへの逆項間交差効率が高い必要はなく、ＳＰＥからの発光量子収率が高い必要もないため、材料を幅広く選択することが可能となる。
また、発光層１７０からの発光が、発光層１４０からの発光よりも短波長側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。短波長の発光を呈する燐光材料を用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長の発光を蛍光発光とすることによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
＜発光層に用いることができる材料の例＞
次に、発光層１２０、発光層１４０、及び発光層１７０に用いることのできる材料について、以下説明する。
≪発光層１２０に用いることのできる材料≫
発光層１２０中では、ホスト材料１２２が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料１２１（蛍光材料）は、ホスト材料１２２中に分散される。ホスト材料１２２のＳ１準位は、ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＳ１準位よりも高く、ホスト材料１２２のＴ１準位は、ゲスト材料１２１（蛍光材料）のＴ１準位よりも低いことが好ましい。
発光層１２０において、ゲスト材料１２１としては、特に限定はないが、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などが好ましく、実施の形態１で示した蛍光性化合物を好適に用いることができる。
また、発光層１２０において、ホスト材料１２２に用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、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）、ビス［２－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、３－（４－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）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）などの複素環化合物、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα－ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、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、具体的には、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）、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）、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）、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－ジフェニル－Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－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）、９－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、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）、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）、９，９’－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）、３，３’，３’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などを挙げることができる。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料１２１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。
なお、発光層１２０は２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層１２０とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
また、発光層１２０において、ホスト材料１２２は、一種の化合物から構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。あるいは、発光層１２０において、ホスト材料１２２およびゲスト材料１２１以外の材料を有していても良い。
≪発光層１４０に用いることのできる材料≫
発光層１４０中では、ホスト材料１４２が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料１４１（燐光材料）は、ホスト材料１４２中に分散される。発光層１４０のホスト材料１４２（有機化合物１４２＿１及び有機化合物１４２＿２）のＴ１準位は、ゲスト材料１４１のＴ１準位よりも高いことが好ましい。
有機化合物１４２＿１としては、亜鉛やアルミニウム系金属錯体の他、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、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。他の例としては、芳香族アミンやカルバゾール誘導体などが挙げられる。具体的には、実施の形態１で示した電子輸送性材料および正孔輸送性材料を用いることができる。
有機化合物１４２＿２としては、有機化合物１４２＿１と励起錯体を形成できる組み合わせが好ましい。具体的には、実施の形態１で示した電子輸送性材料および正孔輸送性材料を用いることができる。この場合、有機化合物１４２＿１と有機化合物１４２＿２とで形成される励起錯体の発光ピークが、ゲスト材料１４１（燐光材料）の三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移の吸収帯、より具体的には、最も長波長側の吸収帯と重なるように、有機化合物１４２＿１、有機化合物１４２＿２、およびゲスト材料１４１（燐光材料）を選択することが好ましい。これにより、発光効率が飛躍的に向上した発光素子とすることができる。ただし、燐光材料に替えて熱活性化遅延蛍光材料を用いる場合においては、最も長波長側の吸収帯は一重項の吸収帯であることが好ましい。
ゲスト材料１４１（燐光材料）としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては４Ｈ－トリアゾール配位子、１Ｈ－トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。金属錯体としては、ポルフィリン配位子を有する白金錯体などが挙げられる。具体的には、実施の形態１で示したゲスト材料１３２として例示した材料を用いることができる。
発光層１４０に含まれる発光材料としては、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料であればよい。該三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料としては、燐光材料の他に、熱活性化遅延蛍光材料が挙げられる。したがって、燐光材料と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光材料と読み替えても構わない。
また、熱活性化遅延蛍光を示す材料は、単独で逆項間交差により三重項励起状態から一重項励起状態を生成できる材料であっても良いし、励起錯体（エキサイプレックス、またはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）を形成する複数の材料から構成されても良い。
熱活性化遅延蛍光材料が、一種類の材料から構成される場合、具体的には、実施の形態１で示した熱活性化遅延蛍光材料を用いることができる。
また、熱活性化遅延蛍光材料をホスト材料として用いる場合、励起錯体を形成する２種類の化合物を組み合わせて用いることが好ましい。この場合、上記に示した励起錯体を形成する組み合わせである電子を受け取りやすい化合物と、正孔を受け取りやすい化合物とを用いることが特に好ましい。
≪発光層１７０に用いることのできる材料≫
発光層１７０に用いることのできる材料としては、実施の形態１に示す発光層に用いることのできる材料を援用すればよく、そうすることで、発光効率の高い発光素子を作製することができる。
また、発光層１２０、発光層１４０、及び発光層１７０に含まれる発光材料の発光色に限定は無く、それぞれ同じでも異なっていても良い。各々から得られる発光が混合されて素子外へ取り出されるので、例えば両者の発光色が互いに補色の関係にある場合、発光素子は白色の光を与えることができる。発光素子の信頼性を考慮すると、発光層１２０に含まれる発光材料の発光ピーク波長は発光層１７０に含まれる発光材料のそれよりも短いことが好ましい。
なお、発光ユニット１０６、発光ユニット１０８、発光ユニット１１０、及び電荷発生層１１５は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。
以上、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５）
図６（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）をＡ－ＢおよびＣ－Ｄで切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６２５は乾燥材、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態を含むものとする。
次に、上記発光装置の断面構造について図６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上に駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路、ＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく、外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆うように絶縁物６１４が形成されている。絶縁物６１４は、ポジ型の感光性樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、絶縁物６１４上に形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料として感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲面をもたせることが好ましい。該曲面の曲率半径は０．２μｍ以上０．３μｍ以下が好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型、ポジ型、いずれの感光材料も使用することができる。
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）を用いることが好ましい。なお、第２の電極６１７にＥＬ層６１６で生じた光を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７により、発光素子６１８が形成されている。発光素子６１８は実施の形態１乃至実施の形態４の構成を有する発光素子であると好ましい。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態１乃至実施の形態４で説明した構成を有する発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、樹脂若しくは乾燥材又はその両方で充填される場合もある。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態１及び実施の形態２で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
＜発光装置の構成例１＞
図７には発光装置の一例として、白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）を形成した発光装置の例を示す。
図７（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２６、ＥＬ層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
また、図７（Ａ）、図７（Ｂ）には着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を透明な基材１０３３に設けている。また、黒色層（ブラックマトリックス）１０３５をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材１０３３は、位置合わせし、基板１００１に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、図７（Ａ）においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
図７（Ｂ）では赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示した。図７（Ｂ）に示すように着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられても良い。
また、以上に説明した発光装置では、ＴＦＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。
＜発光装置の構成例２＞
トップエミッション型の発光装置の断面図を図８に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜１０２１と同様の材料の他、様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の第１の下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図８のようなトップエミッション型の発光装置である場合、下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂは反射電極とすることが好ましい。なお、第２の電極１０２９は光を反射する機能と、光を透過する機能を有すると好ましい。また、第２の電極１０２９と下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂとの間でマイクロキャビティ構造を適用し特定波長の光を増幅する機能を有すると好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態２で説明したような構成とし、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８において、白色の発光が得られるＥＬ層の構成としては、発光層を複数層用いること、複数の発光ユニットを用いることなどにより実現すればよい。なお、白色発光を得る構成はこれらに限られない。
図８のようなトップエミッション構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層（ブラックマトリックス）１０３５を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）や黒色層（ブラックマトリックス）はオーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いる。
また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。また、赤、緑、青、黄の４色でフルカラー表示を行ってもよい。
ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図４６には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図４６（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図４６（Ｂ）は図４６（Ａ）をＸ－Ｙで切断した断面図である。図４６において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子を用いており消費電力の小さい発光装置とすることができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
本発明の一態様は有機ＥＬを用いた発光素子であるため、本発明の一態様の発光素子を用いることで、平面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、曲面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、可撓性を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。
電子機器としては、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、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様の発光装置は、外光の強さによらず、高い視認性を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに好適に用いることができる。
図９（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末９００は、筐体９０１、筐体９０２、表示部９０３、及びヒンジ部９０５等を有する。
筐体９０１と筐体９０２は、ヒンジ部９０５で連結されている。携帯情報端末９００は、折り畳んだ状態（図９（Ａ））から、図９（Ｂ）に示すように展開させることができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
携帯情報端末９００には、ヒンジ部９０５により連結された筐体９０１と筐体９０２に亘って、フレキシブルな表示部９０３が設けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９０３に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
表示部９０３は、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末９００を電子書籍端末として用いることができる。
携帯情報端末９００を展開すると、表示部９０３が大きく湾曲した形態で保持される。例えば、曲率半径１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に湾曲した部分を含んで、表示部９０３が保持される。表示部９０３の一部は、筐体９０１から筐体９０２にかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
表示部９０３は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
表示部９０３は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体９０１と筐体９０２の間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体９０１と筐体９０２のそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
ヒンジ部９０５は、携帯情報端末９００を展開したときに、筐体９０１と筐体９０２との角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、１５０度、または１７５度などとすることができる。これにより、携帯情報端末９００の利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
ヒンジ部９０５がロック機構を有すると、表示部９０３に無理な力がかかることなく、表示部９０３が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い携帯情報端末を実現できる。
筐体９０１及び筐体９０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
筐体９０１または筐体９０２のいずれか一方には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
図９（Ｃ）に示す携帯情報端末９１０は、筐体９１１、表示部９１２、操作ボタン９１３、外部接続ポート９１４、スピーカ９１５、マイク９１６、カメラ９１７等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９１２に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
携帯情報端末９１０は、表示部９１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部９１２に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン９１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部９１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯情報端末９１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末９１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部９１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部９１２に触れること、操作ボタン９１３の操作、またはマイク９１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
携帯情報端末９１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末９１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
図９（Ｄ）に示すカメラ９２０は、筐体９２１、表示部９２２、操作ボタン９２３、シャッターボタン９２４等を有する。またカメラ９２０には、着脱可能なレンズ９２６が取り付けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９２２に用いることができる。これにより、高い歩留まりでカメラを作製することができる。
ここではカメラ９２０を、レンズ９２６を筐体９２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ９２６と筐体９２１とが一体となっていてもよい。
カメラ９２０は、シャッターボタン９２４を押すことにより、静止画または動画を撮像することができる。また、表示部９２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部９２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ９２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体９２１に組み込まれていてもよい。
図１０（Ａ）～（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチまたは操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９００１に好適に用いることができる。これにより、高い歩留まりで電子機器を作製することができる。
図１０（Ａ）～（Ｅ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図１０（Ａ）～（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
図１０（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図１０（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
図１０（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図１０（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図１０（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図１０（Ｂ）においては円形状）である。
図１０（Ｃ）～（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図１０（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図１０（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図１０（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を様々な照明装置に適用する一例について、図１１及び図１２を用いて説明する。本発明の一態様である発光素子を用いることで、発光効率が良好な、信頼性の高い照明装置を作製できる。
本発明の一態様の発光素子を、可撓性を有する基板上に作製することで、曲面を有する発光領域を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様の発光素子を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、フロントガラス、天井等に照明を設置することもできる。
図１１（Ａ）は、多機能端末３５００の一方の面の斜視図を示し、図１１（Ｂ）は、多機能端末３５００の他方の面の斜視図を示している。多機能端末３５００は、筐体３５０２に表示部３５０４、カメラ３５０６、照明３５０８等が組み込まれている。本発明の一態様の発光装置を照明３５０８に用いることができる。
照明３５０８は、本発明の一態様の発光装置を用いることで、面光源として機能する。したがって、ＬＥＤに代表される点光源と異なり、指向性が少ない発光が得られる。例えば、照明３５０８とカメラ３５０６とを組み合わせて用いる場合、照明３５０８を点灯または点滅させて、カメラ３５０６により撮像することができる。照明３５０８としては、面光源としての機能を有するため、自然光の下で撮影したような写真を撮影することができる。
なお、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す多機能端末３５００は、図１０（Ａ）～図１０（Ｃ）に示す電子機器と同様に、様々な機能を有することができる。
また、筐体３５０２の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。また、多機能端末３５００の内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、多機能端末３５００の向き（縦か横か）を判断して、表示部３５０４の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
表示部３５０４は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部３５０４に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部３５０４に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。なお、表示部３０５４に本発明の一態様の発光装置を適用してもよい。
図１１（Ｃ）は、防犯用のライト３６００の斜視図を示している。ライト３６００は、筐体３６０２の外側に照明３６０８を有し、筐体３６０２には、スピーカ３６１０等が組み込まれている。本発明の一態様の発光素子を照明３６０８に用いることができる。
ライト３６００としては、例えば、照明３６０８を握持する、掴持する、または保持することで発光することができる。また、筐体３６０２の内部には、ライト３６００からの発光方法を制御できる電子回路を備えていてもよい。該電子回路としては、例えば、１回または間欠的に複数回、発光が可能な回路としてもよいし、発光の電流値を制御することで発光の光量が調整可能な回路としてもよい。また、照明３６０８の発光と同時に、スピーカ３６１０から大音量の警報音が出力されるような回路を組み込んでもよい。
ライト３６００としては、あらゆる方向に発光することが可能なため、例えば、暴漢等に向けて光、または光と音で威嚇することができる。また、ライト３６００は、デジタルスチルカメラ等のカメラを備えることで、撮影機能を有していてもよい。
図１２は、発光素子を室内の照明装置８５０１として用いた例である。なお、発光素子は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８５０２を形成することもできる。本実施の形態で示す発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置８５０３を備えても良い。また、照明装置８５０１、８５０２、８５０３に、タッチセンサを設けて、電源のオンまたはオフを行ってもよい。
また、発光素子をテーブルの表面側に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置８５０４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光素子を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して照明装置及び電子機器を得ることができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
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、実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子を照明装置として用いる例を図４７を参照しながら説明する。図４７（Ｂ）は照明装置の上面図、図４７（Ａ）は図４７（Ｂ）におけるｅ－ｆ断面図である。
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４４００上に、陽極４４０１が形成されている。陽極４４０１は実施の形態１乃至実施の形態４における電極１０１、１０３または陽極４０１に相当する。陽極４４０１側から発光を取り出す場合、陽極４４０１は透光性を有する材料により形成する。
陰極４４０４に電圧を供給するためのパッド４４１２が基板４４００上に形成される。
陽極４４０１上にはＥＬ層４４０３が形成されている。ＥＬ層４４０３は実施の形態１乃至実施の形態４におけるＥＬ層の構成、発光ユニット１０６、１０８、１１０、発光ユニットの構成などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。
ＥＬ層４４０３を覆って陰極４４０４を形成する。陰極４４０４は実施の形態１乃至実施の形態４における電極１０２または陰極４０２に相当する。発光を陽極４４０１側から取り出す場合、陰極４４０４は反射率の高い材料によって形成される。陰極４４０４はパッド４４１２と接続することによって、電圧が供給される。
以上、陽極４４０１、ＥＬ層４４０３、及び陰極４４０４を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。
以上の構成を有する発光素子が形成された基板４４００と、封止基板４４０７とをシール材４４０５、４４０６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４４０５、４４０６はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材４４０６（図４７（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４４１２と陽極４４０１の一部をシール材４４０５、４４０６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４４２０などを設けても良い。
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、ＥＬ素子に実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子を用いており消費電力の小さい発光装置とすることができる。
（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子は発光効率や駆動電圧が良好な発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力の小さな電子機器とすることが可能である。
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図４８（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示部７１０３は、実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子のいずれか一をマトリクス状に配列して構成されている。
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図４８（Ｂ１）はコンピュータを示し、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。図４８（Ｂ１）のコンピュータは、図４８（Ｂ２）のような形態であっても良い。図４８（Ｂ２）のコンピュータは、キーボード７２０４、ポインティングデバイス７２０６の代わりに第２の表示部７２１０が設けられている。第２の表示部７２１０はタッチパネル式となっており、第２の表示部７２１０に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第２の表示部７２１０は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部７２０３もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。
図４８（Ｃ）は、携帯端末の一例を示している。携帯端末は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯端末は、実施の形態１乃至実施の形態４に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２を有している。
図４８（Ｃ）に示す携帯端末は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯端末内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯端末の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
以上の様に実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を用いることにより消費電力の小さい電子機器を得ることができる。
図４９（Ａ）は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
掃除ロボット５１００は、上面に配置されたディスプレイ５１０１、側面に配置された複数のカメラ５１０２、ブラシ５１０３、操作ボタン５１０４を有する。また図示されていないが、掃除ロボット５１００の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット５１００は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット５１００は、無線による通信手段を備えている。
掃除ロボット５１００は自走し、ゴミ５１２０を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。
また、掃除ロボット５１００はカメラ５１０２が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ５１０３に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ５１０３の回転を止めることができる。
ディスプレイ５１０１には、バッテリーの残量や、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット５１００が走行した経路をディスプレイ５１０１に表示させてもよい。また、ディスプレイ５１０１をタッチパネルとし、操作ボタン５１０４をディスプレイ５１０１に設けてもよい。
掃除ロボット５１００は、スマートフォンなどの携帯電子機器５１４０と通信することができる。カメラ５１０２が撮影した画像は、携帯電子機器５１４０に表示させることができる。そのため、掃除ロボット５１００の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ５１０１の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器で確認することもできる。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ５１０１に用いることができる。
図４９（Ｂ）に示すロボット２１００は、演算装置２１１０、照度センサ２１０１、マイクロフォン２１０２、上部カメラ２１０３、スピーカ２１０４、ディスプレイ２１０５、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７、移動機構２１０８を備える。
マイクロフォン２１０２は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ２１０４は、音声を発する機能を有する。ロボット２１００は、マイクロフォン２１０２およびスピーカ２１０４を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
ディスプレイ２１０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット２１００は、使用者の望みの情報をディスプレイ２１０５に表示することが可能である。ディスプレイ２１０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ２１０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット２１００の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
上部カメラ２１０３および下部カメラ２１０６は、ロボット２１００の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ２１０７は、移動機構２１０８を用いてロボット２１００が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット２１００は、上部カメラ２１０３、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ２１０５に用いることができる。
図４９（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、第２の表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。
本発明の一態様の発光装置は表示部５００１および第２の表示部５００２に用いることができる。
図５０は、実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図５０に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２としては、実施の形態８に記載の照明装置を用いても良い。
図５１は、実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を、室内の照明装置３００１として用いた例である。実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子は、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。
実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図５２に実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域５２００乃至表示領域５２０３は実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を用いて設けられた表示である。
表示領域５２００と表示領域５２０１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子は、陽極と陰極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域５２０２はピラー部分に設けられた実施の形態１乃至実施の形態４のうちいずれかに記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示領域５２０２には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域５２０３は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示領域５２０３はまたナビゲーション情報、速度計や回転計、走行距離、燃料、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域５２００乃至表示領域５２０２にも設けることができる。また、表示領域５２００乃至表示領域５２０３は照明装置として用いることも可能である。
また、図５３（Ａ）、（Ｂ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０は筐体５１５１、表示領域５１５２および屈曲部５１５３を有している。図５３（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末５１５０を示す。図５３（Ｂ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末を示す。携帯情報端末５１５０は、大きな表示領域５１５２を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。
表示領域５１５２は屈曲部５１５３により半分に折りたたむことができる。屈曲部５１５３は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸び。屈曲部５１５３は２ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上の曲率半径を有して折りたたまれる。
なお、表示領域５１５２は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域５１５２に用いることができる。
また、図５４（Ａ）～（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末９３１０を示す。図５４（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。図５４（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末９３１０を示す。図５４（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０を示す。携帯情報端末９３１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示パネル９３１１はヒンジ９３１３によって連結された３つの筐体９３１５に支持されている。なお、表示パネル９３１１は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。また、表示パネル９３１１は、ヒンジ９３１３を介して２つの筐体９３１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末９３１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル９３１１に用いることができる。表示パネル９３１１における表示領域９３１２は折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０の側面に位置する表示領域である。表示領域９３１２には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。
本実施例では、本発明の一態様に係る発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。また、正孔注入層に用いた有機化合物の屈折率及び正孔注入層の屈折率について説明する。本実施例で作製した素子構造の断面図を図３に示す。また、素子構造の詳細を表１に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。
＜屈折率の測定＞
発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子１６の正孔注入層１１１に用いた有機化合物と正孔注入層１１１の屈折率を測定した。屈折率はＪ．Ａ．Ｗｏｏｌａｍ社製回転補償子型多入射角光速分光エリプソメーター（Ｍ－２０００Ｕ）を用いて室温で測定した。測定サンプルは石英基板上に真空蒸着法にて作製した。ｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙ及びｎ Ｅｘｔｒａ－ｏｒｄｉｎａｒｙを測定し、ｎ ａｖｅｒａｇｅを算出した。
波長が５３２ｎｍの光における各膜の屈折率測定の結果を図１３に示す。図１３より、発光素子１～発光素子４及び比較発光素子９～比較発光素子１２に用いたＴＡＰＣはｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙが１．７０以下である非常に屈折率が低い有機化合物であることが分かった。比較発光素子５～比較発光素子８及び比較発光素子１３～比較発光素子１６に用いたＤＢＴ３Ｐ－ＩＩはｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙが１．８０を超える高い屈折率を有していることが分かった。
また、正孔注入層１１１には正孔注入性が求められるため電子供与性材料を有することが好ましい。電子供与性材料として屈折率が高いＭｏＯ３を用いた各発光素子の正孔注入層１１１は、屈折率が高いと予想される。しかし、図１３より、各発光素子の正孔注入層１１１であるＭｏＯ３をそれぞれの有機化合物に加えた膜の屈折率は、それぞれの有機化合物の屈折率よりも若干上昇する程度であることが分かった。すなわち、正孔注入層１１１に有機化合物の屈折率を用いることで、電子供与性を有する材料に屈折率の高い材料を用いても屈折率が低い正孔注入層１１１が得られることが分かった。
また、図１３より各発光素子の正孔注入層１１１はそれぞれの有機化合物の膜よりもｎ ＯｒｄｉｎａｒｙとＥｘｔｒａ－ｏｒｄｉｎａｒｙの差が小さいことが分かった。すなわち電子供与性材料であるＭｏＯ３と有機化合物の混合膜は、有機化合物膜と比較し、異方性が低下することが分かった。
＜発光素子の作製＞
≪発光素子１～発光素子４の作製≫
基板２００上に第１の陽極（１）として銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ、またはＡＰＣともいう）を、第２の陽極（２）としてＩＴＳＯ膜を厚さがそれぞれ１００ｎｍ、１１０ｎｍになるよう順次形成することで、電極１０１を形成した。ＩＴＳＯ膜は、光を透過する機能を有し、ＡＰＣ膜は、光を反射する機能と光を透過する機能とを有する導電膜である。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。なお、ＩＴＳＯ膜の５３２ｎｍの光における屈折率（ｎ Ｏｒｄｉｎａｒｙ）は２．０７である。
次に、第１の電極１０１（２）上に正孔注入層１１１として、１，１－ビス－（４－ビス（４－メチル－フェニル）－アミノ－フェニル）－シクロヘキサン（略称：ＴＡＰＣ）と、ＭｏＯ３と、を重量比（ＴＡＰＣ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｘ１ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｘ１の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｘ１の値は表３に示す値である。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＣＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に第１の発光層１３０（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍと、ＰＣＣＰとＩｒ（ｐｐｙ）３とを重量比が（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）＝０．５：０．５：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて第２の発光層１３０（２）として、重量比（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）＝０．８：０．２：０．１になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、第１の発光層１３０（１）及び第２の発光層１３０（２）において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が燐光発光を呈するゲスト材料である。
次に、第２の発光層１３０（２）上に、第１の電子輸送層１１８（１）として、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いて、第１の電子輸送層１１８（１）上に第２の電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを膜厚１５ｎｍとなるように、蒸着した。
次に、第２の電子輸送層１１８（２）上に、電子注入層１１９として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層１１９上に、第１の電極１０２（１）として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが１ｎｍになるように形成した。続いて、第１の電極１０２（１）上に第２の電極１０２（２）として、Ａｇを膜厚２４ｎｍとなるように、蒸着した。
次に、第２の電極１０２（２）上にキャップ層１４５としてＤＢＴ３Ｐ－ＩＩを膜厚７０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、発光素子１～発光素子４を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子１～発光素子４を得た。
≪比較発光素子５～比較発光素子８の作製≫
比較発光素子５～比較発光素子８の作製工程は上記発光素子１～発光素子４の作製工程と正孔注入層１１１の作製工程のみ異なり、他の工程は発光素子１～発光素子４と同様に行った。
電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩとＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さがｘ１ｎｍになるように共蒸着した。なお、ｘ１の値は各発光素子によって異なり、各発光素子におけるｘ１の値は表３に示す値である。
≪比較発光素子９～比較発光素子１２の作製≫
比較発光素子９～比較発光素子１２の作製工程は上記発光素子１～発光素子４の作製工程とキャップ層１４５の作製工程のみ異なり、他の工程は発光素子１～発光素子４と同様に行った。
比較発光素子９～比較発光素子１２はキャップ層１４５を成膜しなかった。すなわち、電極１０２（２）を成膜した後、封止を行うことで、比較発光素子９～比較発光素子１２を得た。
≪比較発光素子１３～比較発光素子１６の作製≫
比較発光素子１３～比較発光素子１６の作製工程は上記比較発光素子５～比較発光素子８の作製工程とキャップ層１４５の作製工程のみ異なり、他の工程は比較発光素子５～比較発光素子８と同様に行った。
比較発光素子１３～比較発光素子１６はキャップ層１４５を成膜しなかった。すなわち、電極１０２（２）を成膜した後、封止を行うことで、比較発光素子１３～比較発光素子１６を得た。
なお、発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子１６は、トップエミッション型の発光素子であり、光取出し側は電極１０２側である。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子１６の特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には色彩輝度計（トプコン社製、ＢＭ－５Ａ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ－１１）を用いた。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。
作製した発光素子の中から、発光素子１、比較発光素子５、比較発光素子９、比較発光素子１３の電流効率－輝度特性を図１４に示す。また、電流密度－電圧特性を図１５に示す。また、外部量子効率－輝度特性を図１６に示す。なお、上述の通り、正孔注入層１１１の有機化合物として、発光素子１及び比較発光素子９は屈折率が低いＴＡＰＣを、比較発光素子５及び比較発光素子１３はＤＢＴ３Ｐ－ＩＩをそれぞれ用いた素子である。また、発光素子１及び比較発光素子５はキャップ層１４５を有する発光素子であり、比較発光素子９及び比較発光素子１３はキャップ層１４５を有さない発光素子である。正孔注入層１１１に用いた有機化合物及びキャップ層１４５の有無以外の部分は全て同じ素子構造である。
図１５より、発光素子１、比較発光素子５、比較発光素子９及び比較発光素子１３は同等の電流密度－電圧特性を有していることが分かった。よって、正孔注入層１１１に屈折率が低い有機化合物を用いても、良好な正孔注入特性を有していることが分かった。
また、図１４及び図１６より、発光素子１、比較発光素子５、比較発光素子９及び比較発光素子１３は１００ｃｄ／Ａを超える高い電流効率及び２０％を超える高い外部量子効率を有していることが分かった。また、発光素子１及び比較発光素子９を比較すると、発光素子１の方が電流効率、外部量子効率共に良好である。発光素子１はキャップ層１４５を有するが、比較発光素子９はキャップ層１４５を有さない。そのため、光取出し効率が良好である発光素子１の方が電流効率及び外部量子効率が良好である。比較発光素子５及び比較発光素子１３の関係も同様である。
また、発光素子１、比較発光素子５、比較発光素子９及び比較発光素子１３に２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図１７に示す。図１７に示す通り、発光素子１、比較発光素子５、比較発光素子９及び比較発光素子１３の発光スペクトルはそれぞれ、５３０ｎｍ、５３８ｎｍ、５４８ｎｍ及び５５６ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１３０に含まれるゲスト材料である、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の発光に由来していることがわかった。
また、発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子１６の１０００ｃｄ／ｍ２付近における素子特性を表４に示す。
上記結果から、本実施例で作製した発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子１６は、正孔注入層１１１の構造に関わらず、良好な駆動電圧、発光効率を示していることが分かる。また、キャップ層１４５を有する発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子８の方が比較発光素子９～比較発光素子１６と比較し効率が良好であることが分かる。
また、発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子１６はそれぞれゲスト材料のＩｒ（ｐｐｙ）３が発光していると考えられる。よって発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子１６から得られる発光のピーク波長は図１７より５３０ｎｍ～５８０ｎｍ程度であると考えられる。ここで、発光素子１～発光素子４及び比較発光素子９～比較発光素子１２は低屈折率層である正孔注入層１１１と発光層１３０との光学距離がピーク波長のλ／２以下である。また、発光層１３０の陽極（電極１０１）側若しくは陰極（電極１０２）側から電極１０１（２）までの光学距離はλ／４±５０ｎｍ以下であり、発光層１３０の陽極（電極１０１）側若しくは陰極（電極１０２）側から電極１０１（２）から電極１０１（１）までの光学距離は３λ／４±５０ｎｍ以下である。
＜正孔注入層１１１の屈折率と外部量子効率の関係＞
図１８に比較発光素子９～比較発光素子１６の１０００ｃｄ／ｍ２付近における外部量子効率と各発光素子から得られる発光ピーク波長との関係を示す。図１８中、「ＴＡＰＣ」の曲線のデータには比較発光素子９～比較発光素子１２の値を、「ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ」の曲線のデータには比較発光素子１３～比較発光素子１６の値を、それぞれ用いた。
また、図１９に発光素子１～発光素子４及び比較発光素子５～比較発光素子８の１０００ｃｄ／ｍ２付近における外部量子効率と各発光素子から得られる発光ピーク波長との関係を示す。図１９中、「ＴＡＰＣ」の曲線のデータには発光素子１～発光素子４の値を、「ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ」の曲線のデータには比較発光素子５～比較発光素子８の値を、それぞれ用いた。
図１８及び図１９より、外部量子効率とピーク波長の関係は、本実施例で作製した正孔注入層１１１の膜厚の範囲においては、ピーク波長が長くなると外部量子効率が低下する傾向があることが分かる。キャップ層１４５を有さない発光素子では、図１８中、「ＴＡＰＣ」の曲線のデータと「ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ」の曲線のデータが重なっており、正孔注入層１１１の屈折率に関わらず、ほぼ同じ効率を示している。一方、図１９より、キャップ層１４５を有する発光素子では、「ＴＡＰＣ」の曲線のデータの方が「ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ」の曲線のデータよりも良好な効率を示していることが分かる。すなわち、キャップ層１４５を有する発光素子において、屈折率が低い正孔注入層を用いることによって、発光効率を向上させることができることが分かった。
よって、トップエミッション型の発光素子に、屈折率が低い正孔注入層１１１及びキャップ層１４５を用いることによって効率を向上させることができることが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る発光素子として、実施例１とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。素子構造の詳細を表５に示す。使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の有機化合物については先の実施例１を参照すればよい。
≪発光素子１７の作製≫
基板２００上にＡＰＣ及びＩＴＳＯ膜を厚さがそれぞれ１００ｎｍ、８５ｎｍになるよう順次形成することで、電極１０１を形成した。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が２：０．５になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＰＰｎを厚さが３０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０として、ｃｇＤＢＣｚＰＡと、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）とを重量比が（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）＝１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３が青色蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層１３０上に、第１の電子輸送層１１８（１）として、ｃｇＤＢＣｚＰＡを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。続いて、第１の電子輸送層１１８（１）上に第２の電子輸送層１１８（２）として、ＢＰｈｅｎを膜厚５ｎｍとなるように、蒸着した。
次に、第２の電子輸送層１１８（２）上に、電子注入層１１９として、ＢＰｈｅｎとＬｉＦを重量比が（ＢＰｈｅｎ：ＬｉＦ）＝８：１となるようにかつ厚さが１５ｎｍになるように共蒸着した。フッ化物と有機化合物を共蒸着した膜は、有機化合物単膜と比べて屈折率が低くなることが知られている。そのため、発光素子１７では、電子注入層１１９が電子注入層かつ低屈折率層として機能する。
次に、電子注入層１１９上に、電極１０２として、ＡｇとＭｇとを重量比が（Ａｇ：Ｍｇ）＝１：０．０１７となるようにかつ厚さが２５ｎｍになるように形成した。
次に、電極１０２上にキャップ層１４５としてＤＢＴ３Ｐ－ＩＩを膜厚７０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、発光素子１７を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子１７を得た。
≪比較発光素子１８の作製≫
比較発光素子１８の作製工程は上記発光素子１７の作製工程と電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１１９作製工程のみ異なり、他の工程は発光素子１７と同様に行った。
比較発光素子１８の電子輸送層１１８（２）としてＢＰｈｅｎを１５ｎｍ蒸着した。続いて、電子注入層１１９としてＬｉＦを１ｎｍ蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子１７及び比較発光素子１８の特性を測定した。測定は実施例１と同様に行った。
発光素子１７及び比較発光素子１８の電流効率－輝度特性を図２０に示す。また、電流密度－電圧特性を図２１に示す。また、外部量子効率－輝度特性を図２２に示す。
また、発光素子１７及び比較発光素子１８の１０００ｃｄ／ｍ２付近における素子特性を表６に示す。
図２１及び表６より、発光素子１７及び比較発光素子１８は同等の電流密度－電圧特性を有していることが分かった。
また、図２０、図２２及び表６より、発光素子１７及び比較発光素子１８は良好な電流効率及び外部量子効率を有していることが分かった。また、低屈折率層であるＢＰｈｅｎとＬｉＦの混合膜を有する発光素子１７の方が、該混合膜を有さない、すなわち低屈折率層を有さない比較発光素子１８よりも電流効率及び外部量子効率が良好であることが分かった。よって、キャップ層１４５を有する発光素子において、屈折率が低い電子注入層１１９を用いることによって、発光効率を向上させることができる。
また、発光素子１７及び比較発光素子１８に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図２３に示す。図２３に示す通り、発光素子１７及び比較発光素子１８の発光スペクトルは４５７ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１３０に含まれるゲスト材料である、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３の発光に由来していることがわかった。ここで、発光素子１７は低屈折率層である電子注入層１１９と発光層１３０との光学距離がピーク波長のλ／２以下である。また、発光層１３０から電極１０１（２）までの光学距離はλ／４以下であり、発光層１３０から電極１０１（１）までの光学距離は３λ／４以下である。
本実施例では、先の実施例とは異なる本発明の一態様の発光素子と比較発光素子の作製例と該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した素子構造の断面図は図３と同様である。素子構造の詳細を表７に示す。なお、使用した化合物の構造については先の実施例及び実施の形態を参照すればよい。
≪発光素子１９の作製≫
基板２００上にＡＰＣ及びＩＴＳＯ膜を厚さがそれぞれ１００ｎｍ、８５ｎｍになるよう順次形成することで、電極１０１を形成した。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）と、ＴＡＰＣと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＣａＦ２：ＴＡＰＣ：ＭｏＯ３）が３：１：０．５になるように、且つ厚さが３５ｎｍになるように共蒸着した。該正孔注入層１１１は低屈折率層として機能する。続いて、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が２：０．５となるように、且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＰＰｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０として、ｃｇＤＢＣｚＰＡと、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３とを重量比が（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）＝１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３が青色蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層１３０上に、電子輸送層１１８として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８上に、電子注入層１１９として、ＢＰｈｅｎとＬｉＦを重量比が（ＢＰｈｅｎ：ＬｉＦ）＝８：１となるようにかつ厚さが３０ｎｍになるように共蒸着した。該電子注入層１１９は低屈折率層として機能する。
次に、電子注入層１１９上に、電極１０２として、Ａｇとマグネシウム（Ｍｇ）とを重量比が（Ａｇ：Ｍｇ）＝１：０．０１７となるようにかつ厚さが１５ｎｍになるように形成した。
次に、電極１０２上にキャップ層１４５としてＤＢＴ３Ｐ－ＩＩを膜厚７０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、発光素子１９を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子１９を得た。
≪比較発光素子２０の作製≫
発光素子１９の比較として比較発光素子２０を作製した。比較発光素子２０は、正孔注入層１１１及び電子注入層１１９が低屈折率層としての機能を有していない。
基板２００上にＡＰＣ及びＩＴＳＯ膜を厚さがそれぞれ１００ｎｍ、８５ｎｍになるよう順次形成することで、電極１０１を形成した。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が２：１になるように、且つ厚さが３５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＰＰｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０として、ｃｇＤＢＣｚＰＡと、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３とを重量比が（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）＝１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、発光層１３０上に、電子輸送層１１８として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが２５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８上に、電子注入層１１９として、ＬｉＦを厚さが１ｎｍになるように蒸着した。続いて、電子注入層１１９上に、電極１０２として、Ａｇとマグネシウム（Ｍｇ）とを重量比が（Ａｇ：Ｍｇ）＝１：０．０１７となるようにかつ厚さが１５ｎｍになるように形成した。
次に、電極１０２上にキャップ層１４５としてＤＢＴ３Ｐ－ＩＩを膜厚７０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、比較発光素子２０を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子２０を得た。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子１９及び比較発光素子２０の特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には分光放射輝度計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ－１１）を用いた。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子１９及び比較発光素子２０の電流効率－輝度特性を図２４に示す。また、外部量子効率－輝度特性を図２５に示す。
また、発光素子１９及び比較発光素子２０の１０００ｃｄ／ｍ２付近における素子特性を表８に示す。
また、図２４、図２５及び表８より、発光素子１９及び比較発光素子２０は良好な電流効率及び外部量子効率を有していることが分かった。また、低屈折率層を有する発光素子１９の方が、低屈折率層を有さない比較発光素子２０よりも電流効率及び外部量子効率が良好であることが分かった。よって、キャップ層１４５を有する発光素子において、低屈折率層を用いることによって、発光効率を向上させることができる。
また、発光素子１９及び比較発光素子２０に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図２６に示す。図２６に示す通り、発光素子１９及び比較発光素子２０の発光スペクトルは４５７ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１３０に含まれるゲスト材料である、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３の発光に由来していることがわかった。なお、図２６及び表８より、発光素子１９及び比較発光素子２０の発光スペクトルはほぼ同一であり、ほぼ同色度である。
本実施例では、先の実施例とは異なる本発明の一態様の発光素子の作製例と該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した素子構造の断面図は図３と同様である。素子構造の詳細を表９に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の有機化合物については先の実施例及び実施の形態を参照すればよい。
≪発光素子２１の作製≫
基板２００上にＡＰＣ及びＩＴＳＯ膜を厚さがそれぞれ１００ｎｍ、８５ｎｍになるよう順次形成することで、電極１０１を形成した。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）と、ＴＡＰＣと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＣａＦ２：ＴＡＰＣ：ＭｏＯ３）が３：１：０．５になるように、且つ厚さが３０ｎｍになるように共蒸着した。該正孔注入層１１１は低屈折率層として機能する。続いて、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が２：０．５となるように、且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＰＰｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１３０として、ｃｇＤＢＣｚＰＡと、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）とを重量比が（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）＝１：０．０１になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２が青色蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層１３０上に、電子輸送層１１８として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８上に、電子注入層１１９として、ＢＰｈｅｎとＬｉＦを重量比が（ＢＰｈｅｎ：ＬｉＦ）＝８：１となるようにかつ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。該電子注入層１１９は低屈折率層として機能する。
次に、電子注入層１１９上に、電極１０２として、Ａｇとマグネシウム（Ｍｇ）とを重量比が（Ａｇ：Ｍｇ）＝１：０．０１７となるようにかつ厚さが１５ｎｍになるように形成した。
次に、電極１０２上にキャップ層１４５としてＤＢＴ３Ｐ－ＩＩを膜厚７０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止するためのガラス基板を、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、発光素子２１を封止した。具体的には、有機材料を形成したガラス基板上の有機材料の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子２１を得た。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子２１の特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には分光放射輝度計（トプコン社製、ＳＲ－ＵＬ１Ｒ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ－１１）を用いた。なお、発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子２１の電流効率－輝度特性を図２７に、電流密度－電圧特性を図２８に、外部量子効率－輝度特性を図２９に示す。
また、発光素子２１の１０００ｃｄ／ｍ２付近における素子特性を表１０に示す。
また、発光素子２１に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図３０に示す。図３０に示す通り、発光素子２１の発光スペクトルは４５２ｎｍにピークを有し、半値幅が２２ｎｍであった。そのため、該ピークが、発光層１３０に含まれるゲスト材料である、３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２の蛍光発光に由来していることがわかった。
また、図２７、図２９及び表１０より、発光素子２１は非常に良好な電流効率及び外部量子効率を有していることが分かった。発光素子２１は蛍光発光素子であり、視感度が低い領域に発光を示すにも関わらず、電流効率がおよそ７．５ｃｄ／Ａである非常に高い効率を有している。よって、キャップ層１４５を有する発光素子において、低屈折率層を用いることによって、発光効率を向上させることができる。なお、発光層１３０から電極１０１（２）までの光学距離はλ／４以下であり、発光層１３０から電極１０１（１）までの光学距離は３λ／４以下である。
（参考例）
本参考例では、発光素子２１に用いた、３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２の合成法について説明する。
＜ステップ１：３，７－ビス（４－クロロ－２－フルオロフェニル）－２，６－ジメトキシナフタレンの合成＞
５００ｍＬ三口フラスコに１１ｇ（２４ｍｍｏｌ）の３，７－ジヨード－２，６－ジメトキシナフタレンと、１４ｇ（７８ｍｍｏｌ）の４－クロロ－２－フルオロフェニルボロン酸と、２２ｇ（０．１６ｍｏｌ）の炭酸カリウムと、０．７４ｇ（２．４ｍｍｏｌ）のトリス（２－メチルフェニル）ホスフィンを入れた。この混合物に、１２０ｍＬのトルエンを加えた。この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物に０．１１ｇ（０．４９ｍｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加え、窒素気流下、１１０℃で５０．５時間攪拌した。
撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０－００１３５）、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１－１６８５５）、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。濾液を濃縮して固体を得た。
得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン：ヘキサン＝１：１）で精製した。得られた固体を酢酸エチルで再結晶し、白色固体を５．７ｇ、収率５３％で得た。ステップ１の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の１Ｈ ＮＭＲデータを図３１に、数値データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝３．８８（ｓ，６Ｈ），７．１８－７．２４（ｍ，６Ｈ），７．３７（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．６５（ｓ，２Ｈ）．
＜ステップ２：３，７－ビス（４－クロロ－２－フルオロフェニル）－２，６－ジヒドロキシナフタレンの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５．７ｇ（１３ｍｍｏｌ）の３，７－ビス（４－クロロ－２－フルオロフェニル）－２，６－ジメトキシナフタレンを入れ、フラスコ内を窒素置換した。このフラスコに３２ｍＬのジクロロメタンを加えた。この溶液に２８ｍＬ（２８ｍｍｏｌ）の三臭化ホウ素（約１．０ｍｏｌ／Ｌジクロロメタン溶液）と２０ｍＬのジクロロメタンを滴下した。滴下終了後、この溶液を室温で攪拌した。
攪拌後、この溶液に氷冷下で約２０ｍＬの水を加えて、攪拌した。攪拌後、有機層と水層を分離し水層をジクロロメタン、酢酸エチルで抽出した。抽出溶液と有機層を合わせて、飽和食塩水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを加えることにより水分を吸着させ、乾燥後この混合物を自然ろ過した。得られた濾液を濃縮し、白色固体を５．４ｇ得た。ステップ２の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の１Ｈ ＮＭＲデータを図３２に、数値データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝７．２０（ｓ，２Ｈ），７．３７（ｄｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，Ｊ２＝１．８Ｈｚ，２Ｈ），７．４６－７．５２（ｍ，４Ｈ），７．５９（ｓ，２Ｈ），９．７１（ｓ，２Ｈ）．
＜ステップ３：３，１０－ジクロロナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフランの合成＞
２００ｍＬの三口フラスコに５．４ｇ（１３ｍｍｏｌ）の３，７－ビス（４－クロロ－２－フルオロフェニル）－２，６－ジヒドロキシナフタレンと７．１ｇ（５２ｍｍｏｌ）の炭酸カリウムを入れた。この混合物に、Ｎ－メチル－２－ピロリドン１３０ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。脱気後、この混合物を、窒素気流下、１２０℃で７時間攪拌した。撹拌後、この混合物に水を加え、析出した固体を濾取した。この固体を水、エタノールで洗浄した。得られた固体にエタノールを加え、加熱撹拌後、濾過し固体を得た。得られた固体に酢酸エチルを加え、加熱撹拌後、濾過して淡黄色固体を４．５ｇ、収率９２％で得た。ステップ３の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の１Ｈ ＮＭＲデータを図３３に、数値データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（１，１，２，２－Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅ－Ｄ２，３００ＭＨｚ）：δ＝７．４４（ｄｄ，Ｊ１＝８．１Ｈｚ，Ｊ２＝１．５Ｈｚ，２Ｈ），７．６５（ｄ，Ｊ１＝１．８Ｈｚ，２Ｈ），８．０５（ｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．１４（ｓ，２Ｈ），８．５２（ｓ，２Ｈ）．
＜ステップ４：３，１０－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）の合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに１．２ｇ（３．０ｍｍｏｌ）の３，１０－ジクロロナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフランと、２．０ｇ（７．７ｍｍｏｌ）のＮ－（ジベンゾフラン－３－イル）－Ｎ－フェニルアミン、０．１１ｇ（０．３０ｍｍｏｌ）のジ（１－アダマンチル）－ｎ－ブチルホスフィン、１．８ｇ（１８ｍｍｏｌ）のナトリウム ｔｅｒｔ－ブトキシドを入れた。この混合物に、３０ｍＬのキシレンを加えた。この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物に３５ｍｇ（６１μｍｏｌ）のビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を加え、窒素気流下、１５０℃で３２時間攪拌した。
撹拌後、この混合物にトルエン、水を加え、吸引ろ過し、固体を得た。得られた固体にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン）で精製し、固体を得た。得られた固体をトルエンで３回再結晶し、黄色固体を１．８ｇ、収率７１％で得た。
得られた固体１．２ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力２．３×１０－２Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件において、３８０℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を１．０ｇ、回収率８８％で得た。ステップ４の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の１Ｈ ＮＭＲデータを図３４に、数値データを以下に示す。これにより、本合成例において、本発明の一態様の有機化合物である３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２が得られたことがわかった。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，３００ＭＨｚ）：δ＝７．１２－７．２１（ｍ，６Ｈ），７．２３－７．２６（ｍ，４Ｈ），７．２８（ｄ，Ｊ１＝２．１Ｈｚ，２Ｈ），７．３２－７．４０（ｍ，８Ｈ），７．４４（ｄｄ，Ｊ１＝７．５Ｈｚ，Ｊ２＝１．２Ｈｚ，２Ｈ），７．５３（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），７．８８（ｄ，Ｊ１＝８．１Ｈｚ，２Ｈ），７．９１－７．９６（ｍ，４Ｈ），８．０１（ｓ，２Ｈ），８．４１（ｓ，２Ｈ）．
本実施例では、発光素子２２乃至発光素子２９を作製し、本発明の一態様の構成および効果について検証した結果を示す。発光素子２２乃至発光素子２９に用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
（発光素子２２乃至発光素子２９の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、図３５（Ｂ）における陽極４０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極４０１が形成された面が下方となるように、陽極４０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、陽極４０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表されるＤＢＴ３Ｐ－ＩＩと酸化モリブデンとを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう４０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層４１１を形成した。
その後、正孔注入層４１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表される３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）を膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層４１２を形成した。
続いて、上記構造式（ｉｉｉ）で表される４，６－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）とＰＣＣＰと、上記構造式（ｉｖ）で表されるトリス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）とを、重量比０．５：０．５：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層４１３を形成した。
さらに、発光層４１３上に、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第１の電子輸送層を形成した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第２の電子輸送層を形成し、さらに第３の電子輸送層をＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムを蒸着することにより膜厚２０ｎｍとなるように形成し、電子輸送層４１４を形成した。
上記電子輸送層４１４における第３の電子輸送層は、発光素子２２乃至発光素子２９において、その構成するＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの割合を変化させて形成した。各発光素子のＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの濃度を以下に示す。
電子輸送層４１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層４１５を形成し、最後にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで陰極４０２を形成して本実施例の発光素子２２乃至発光素子２９を作製した。
発光素子２２乃至発光素子２９の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子２２乃至発光素子２９を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子２２乃至発光素子２９の輝度－電流密度特性を図５５に、電流効率－輝度特性を図５６に、輝度－電圧特性を図５７に、電流－電圧特性を図５８に、外部量子効率－輝度特性を図５９に、発光スペクトルを図６０に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表１５に示す。以下、図及び表中において、数字における表記はその数字に対応する発光素子の特性を表す。例えば、発光素子２２の特性を表す場合、図及び表においては「２２」と表記する。
図５５乃至図５９及び表１４より、第３の正孔輸送層におけるＬｉＦの割合が５０ｖｏｌ％以上、９５ｖｏｌ％未満にあたる発光素子２４乃至発光素子２６は、駆動電圧、効率共に非常に良好な発光素子であることがわかる。
ここで、図３７に、発光素子２２乃至発光素子２９の１０００ｃｄ／ｍ２付近における第３の電子輸送層のフッ化リチウムの比率と、外部量子効率の関係を表したグラフを示す。これによると、第３の層におけるフッ化リチウムの比率９０ｖｏｌ％程度あたりまではフッ化リチウムの比率が大きくなるにつれて外部量子効率が大きくなることが分かる。これは、第３の電子輸送層にフッ化リチウムが増えることで屈折率が低下した効果であると考えられる。しかし一方で、フッ化リチウムの濃度が９５ｖｏｌ％以上の領域では急激に特性が低下し、外部量子効率が激減した。これは、本来絶縁体であるフッ化リチウムの濃度が大きくなりすぎたため、電子輸送層の電子輸送性低下が原因であると考えられる。図５８からも、フッ化リチウム濃度９５ｖｏｌ％以上である発光素子２７乃至発光素子２９は電圧－電流特性が大幅に悪化していることがわかり、フッ化リチウム濃度がキャリア輸送性に大きく影響していることが裏付けられた。このように、第３の電子輸送層の屈折率は低いほど外部量子効率が向上するが、低屈折率化を担うフッ化リチウムの量が多すぎるとキャリア輸送性が低下するために、大幅な効率低下が生じることがわかった。屈折率の観点からすると、第３の電子輸送層におけるフッ化物の量は０ｖｏｌ％より多く９５ｖｏｌ％未満であることが好ましい。
続いて、図３８に発光素子２２乃至発光素子２９の３Ｖ付近における第３の電子輸送層のフッ化リチウムの比率と、電流の関係表したグラフを示す。フッ化リチウム０ｖｏｌ％の発光素子は、従来の構成の発光素子に相当する。図３８を見ると、第３の電子輸送層にフッ化リチウムを混在させたことによって、フッ化リチウム濃度２０ｖｏｌ％の発光素子では、電流値が４０％程低下した。しかし、よりフッ化リチウムの濃度を増やし、フッ化リチウム濃度５０ｖｏｌ％の発光素子２４では電流値は上昇に転じ、７５ｖｏｌ％の発光素子２５は、発光素子２２よりも多くの電流を流す素子となった。また、さらにフッ化リチウムの濃度を増やした発光素子２６において、電流量はまた減少に転じ、フッ化リチウム濃度が９５ｖｏｌ％以上の発光素子２７乃至発光素子２９では殆ど電流は流れなくなった。このように、駆動電圧の観点においては、第３の電子輸送層におけるフッ化物の量は５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％未満、好ましくは５０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下、より好ましくは７０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であると言える。
なお、この５０ｖｏｌ％以上という数値であるが、実施の形態２で示したようにフッ化リチウムが微結晶を作り始める濃度でもある。すなわち、結晶化が進むにつれて駆動電圧が低下する効果があると考えられる。
このように、電子輸送層の一部にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合した発光素子は、その混合比が小さい（５０ｖｏｌ％未満）の場合は駆動電圧が上昇するが、５０ｖｏｌ％以上になると低下に転じる。また、電子輸送層の一部にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合したことによって、当該部分の屈折率を下げることができ、外部量子効率を向上させることができる。なお、フッ化物の比率が９５ｖｏｌ％以上になると、再度駆動電圧が上昇し始め、外部量子効率も低下してしまう。そのため、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物は９５ｖｏｌ％未満であることが好ましい。なお、外部量子効率の向上効果はアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物の割合が９５ｖｏｌ％未満で得る事ができる。
以上の結果より、本発明の一態様において、電子輸送層にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合させる場合、その比率は５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下であることが好ましく、５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％未満であることがより好ましい。
本実施例では、発光素子３０乃至発光素子３６を作製し、本発明の一態様の構成および効果について検証した結果を示す発光素子３０乃至発光素子３６に用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
（発光素子３０乃至発光素子３６の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極４０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極４０１が形成された面が下方となるように、陽極４０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、陽極４０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデンとを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう４０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層４１１を形成した。
その後、正孔注入層４１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表される３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）を膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層４１２を形成した。
続いて、上記構造式（ｉｉｉ）で表される４，６－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）とＰＣＣＰと、上記構造式（ｉｖ）で表されるトリス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）とを、重量比０．５：０．５：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層４１３を形成した。
さらに、発光層４１３上に、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第１の電子輸送層を形成した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第２の電子輸送層を形成し、さらに第３の電子輸送層を上記構造式（ｖｉ）で表される２，９－ビス（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）および／またはフッ化リチウムを膜厚２０ｎｍとなるように形成することで電子輸送層４１４を形成した。
上記電子輸送層４１４における第３の電子輸送層は、発光素子３０乃至発光素子３６において、その構成するＮＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの割合を変化させて形成した。各発光素子のＮＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの濃度を以下に示す。
電子輸送層４１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層４１５を形成し、最後にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで陰極４０２を形成して本実施例の発光素子３０乃至発光素子３６を作製した。発光素子３０乃至発光素子３６の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子３０乃至発光素子３６を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子３０乃至発光素子３６の輝度－電流密度特性を図６１に、電流効率－輝度特性を図６２に、輝度－電圧特性を図６３に、電流－電圧特性を図６４に、外部量子効率－輝度特性を図６５に、発光スペクトルを図６６に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表１９に示す。
図６１乃至図６５及び表１６より、第３の正孔輸送層におけるＬｉＦの割合が５０ｖｏｌ％以上、９５ｖｏｌ％未満にあたる発光素子３２乃至発光素子３４は、駆動電圧、効率共に非常に良好な発光素子であることがわかった。また、ＬｉＦ割合が９５ｖｏｌ％である発光素子３５は、外部量子効率は発光素子３２乃至発光素子３４と同様に、非常に良好な発光素子である。
このように、電子輸送層の一部にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合した発光素子は、その混合比が小さい（５０ｖｏｌ％未満）の場合は駆動電圧が上昇するが、５０ｖｏｌ％以上になると低下に転じる。また、電子輸送層の一部にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合したことによって、当該部分の屈折率を下げることができ、外部量子効率を向上させることができる。なお、フッ化物の比率が９５ｖｏｌ％以上になると、再度駆動電圧が上昇し始め、外部量子効率も低下してしまうため、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物は９５ｖｏｌ％未満であることが好ましい。なお、外部量子効率の向上効果はアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物の割合が９５ｖｏｌ％以下で得る事ができる。
以上の結果より、本発明の一態様において、電子輸送層にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合させる場合、その比率は５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下であることが好ましく、５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％未満であることがより好ましい。
本実施例では、発光素子３７乃至発光素子４４を作製し、本発明の一態様の構成および効果について検証した結果を示す。発光素子３７乃至発光素子４４に用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
（発光素子３７乃至発光素子４４の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極４０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極４０１が形成された面が下方となるように、陽極４０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、陽極４０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデンとを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう４０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層４１１を形成した。
その後、正孔注入層４１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表される３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）を膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層４１２を形成した。
続いて、上記構造式（ｉｉｉ）で表される４，６－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）とＰＣＣＰと、上記構造式（ｉｖ）で表されるトリス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）とを、重量比０．５：０．５：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層４１３を形成した。
さらに、発光層４１３上に、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第１の電子輸送層を形成した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第２の電子輸送層を形成し、さらに第３の電子輸送層を上記構造式（ｖｉ）で表される２，９－ビス（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）もしくはＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムを膜厚２０ｎｍとなるように形成することで電子輸送層４１４を形成した。
上記電子輸送層４１４における第３の電子輸送層は、発光素子３７乃至発光素子４４において、その構成するＮＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの割合を変化させて形成した。発光素子４４においては、ＢＰｈｅｎとフッ化リチウムを用いて形成した。各発光素子のＮＢＰｈｅｎもしくはＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの濃度を以下に示す。
最後に、電子輸送層４１４上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで陰極４０２を形成して本実施例の発光素子３７乃至発光素子４４を作製した。
発光素子３７乃至発光素子４４の素子構造を以下の表にまとめる。このように、本実施例で作成した発光素子は、電子注入層としてのフッ化リチウムのみからなる層を形成しない発光素子である。
発光素子３７乃至発光素子４４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子３７乃至発光素子４４の輝度－電流密度特性を図６７に、電流効率－輝度特性を図６８に、輝度－電圧特性を図６９に、電流－電圧特性を図７０に、外部量子効率－輝度特性を図７１に、発光スペクトルを図７２に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表２３に示す。
図６７乃至図７１及び表２０より、第３の正孔輸送層におけるＬｉＦの割合が５０ｖｏｌ％以上、９５ｖｏｌ％未満にあたる発光素子３９乃至発光素子４１及び発光素子４４は、駆動電圧、効率共に非常に良好な発光素子であることがわかった。
このように、電子輸送層の一部にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合した発光素子は、その混合比が小さい（５０ｖｏｌ％未満）の場合は駆動電圧が上昇するが、５０ｖｏｌ％以上になると低下に転じる。また、電子輸送層の一部にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合したことによって、当該部分の屈折率を下げることができ、外部量子効率を向上させることができる。なお、フッ化物の比率が９５ｖｏｌ％以上になると、再度駆動電圧が上昇し始め、外部量子効率も低下してしまうため、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物は９５ｖｏｌ％未満であることが好ましい。なお、外部量子効率の向上効果はアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物の割合が９５ｖｏｌ％までは、当該フッ化物の割合が大きいほど大きいことがわかる。
以上の結果より、本発明の一態様において、電子輸送層にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物を混合させる場合、その比率は５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下であることが好ましく、５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％未満であることがより好ましい。
本実施例では、発光素子４５乃至発光素子４８を作製し、本発明の一態様の構成および効果について検証した結果を示す。発光素子４５乃至発光素子４８に用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
（発光素子４５乃至発光素子４８の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極４０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極４０１が形成された面が下方となるように、陽極４０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、陽極４０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｖｉｉ）で表される３－［４－（９－フェナントリル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）と酸化モリブデンとを重量比で２：１（＝ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン）となるよう１０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層４１１を形成した。
その後、正孔注入層４１１上に、ＰＣＰＰｎを膜厚３０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層４１２を形成した。
続いて、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される７－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｉｘ）で表されるＮ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）とを、重量比１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層４１３を形成した。
さらに、発光層４１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第１の電子輸送層を形成した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の電子輸送層を形成し、さらに第３の電子輸送層をＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムを蒸着することにより膜厚２０ｎｍとなるように形成し、電子輸送層４１４を形成した。
上記電子輸送層４１４における第３の電子輸送層は、発光素子４５乃至発光素子４８において、その構成するＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの割合を変化させて形成した。各発光素子のＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化リチウムの濃度を以下に示す。
発光素子４５は電子輸送層４１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層４１５を形成した。
最後にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで陰極４０２を形成して本実施例の発光素子４５乃至発光素子４８を作製した。発光素子４５乃至発光素子４８の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子４５乃至発光素子４８を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子４５乃至発光素子４８の輝度－電流密度特性を図７３に、電流効率－輝度特性を図７４に、輝度－電圧特性を図７５に、電流－電圧特性を図７６に、外部量子効率－輝度特性を図７７に、発光スペクトルを図７８に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表２７に示す。
図７３乃至図７７及び表２４より、第３の正孔輸送層におけるＬｉＦの割合が５０ｖｏｌ％以上、９５ｖｏｌ％未満にあたる発光素子４７および発光素子４８は、駆動電圧、効率共に非常に良好な発光素子であることがわかった。このように、本発明の一態様は蛍光発光素子にも好適に適用することができる。
本実施例では、発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２を作製し、本発明の一態様の構成および効果について検証した結果を示す。発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２に用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
（発光素子４９、発光素子５０、発光素子５１および発光素子５２の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極４０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極４０１が形成された面が下方となるように、陽極４０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、陽極４０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデンとを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう６０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層４１１を形成した。
その後、正孔注入層４１１上に、上記構造式（ｘ）で表される４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層４１２を形成した。
続いて、上記構造式（ｘｉ）で表される２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）と上記構造式（ｘｉｉ）で表されるＮ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と、上記構造式（ｘｉｉｉ）で表される（アセチルアセトナト）ビス（４，６－ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ））とを、重量比０．７：０．３：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層４１３を形成した。
さらに、発光層４１３上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩを膜厚１５ｎｍとなるように蒸着して第１の電子輸送層を形成した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の電子輸送層を形成し、さらに第３の電子輸送層をＢＰｈｅｎおよび／またはフッ化金属（フッ化カルシウムもしくはフッ化マグネシウム）を膜厚１５ｎｍとなるように形成することで電子輸送層４１４を形成した。
上記電子輸送層における第３の電子輸送層は、発光素子４９では、フッ化カルシウムとＢＰｈｅｎとを、体積比０．７５：０．２５となるように形成し、発光素子５１ではフッ化マグネシウムとＢＰｈｅｎとを体積比０．７５：０．２５となるように形成した。
電子輸送層４１４を形成した後、発光素子５０ではフッ化カルシウムを、発光素子５２ではフッ化マグネシウムをそれぞれ膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層４１５を形成した。
最後に発光素子４９、５０、５１および５２にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで陰極４０２を形成して本実施例の発光素子４９、５０、５１および５２を作製した。発光素子４９、５０、５１および５２の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子４９、５０、５１および５２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子４９、５０、５１および５２の輝度－電流密度特性を図７９に、電流効率－輝度特性を図８０に、輝度－電圧特性を図８１に、電流－電圧特性を図８２に、外部量子効率－輝度特性を図８３に、発光スペクトルを図８４に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表３０に示す。
発光素子４９は、電子輸送層の一部にアルカリ土類金属のフッ化物であるフッ化カルシウムを７５ｖｏｌ％、有機化合物であるＢＰｈｅｎを２５ｖｏｌ％含む層を有する本発明の一態様の発光素子である。また、発光素子５１は電子輸送層の一部にアルカリ土類金属のフッ化物であるフッ化マグネシウムを７５ｖｏｌ％、有機化合物であるＢＰｈｅｎを２５ｖｏｌ％含む層を有する本発明の一態様の発光素子である。
図７９乃至図８３、表３０から、発光素子４９は発光素子５０と比較して、駆動電圧が低く、外部量子効率の高い発光素子であることがわかった。また、同様に、発光素子５１は発光素子５２と比較して、駆動電圧が低く、外部量子効率の高い発光素子であることがわかった。よって、アルカリ金属のフッ化物であるフッ化リチウムの代わりに、アルカリ土類金属のフッ化物であるフッ化カルシウムやフッ化マグネシウムを用いても、特性の良好な素子を得ることができることがわかった。
本実施例では、発光素子５３、発光素子５４、発光素子５５および発光素子５６を作製し、本発明の一態様の構成および効果について検証した結果を示す。発光素子５３乃至発光素子５６に用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
（発光素子５３乃至発光素子５６の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、陽極４０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、陽極４０１が形成された面が下方となるように、陽極４０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、陽極４０１上に正孔注入層４１１を形成した。発光素子５３および発光素子５４は、上記構造式（ｉ）で表される４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデンとを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう抵抗加熱を用いた蒸着法により６０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層４１１を形成した。発光素子５５および発光素子５６は、上記構造式（ｘｖ）で表される４，４’－ビス（９－カルバゾリル）－２，２’－ジメチル－ビフェニル（略称：ｄｍＣＢＰ）と、酸化モリブデンとを、重量比で２：０．５（＝ｄｍＣＢＰ：ＭｏＯ３）となるように５ｎｍ共蒸着した後、上記構造式（ｘｖｉ）で表される４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）と、フッ化カルシウムと、酸化モリブデンとを、重量比で１：２．５：０．５（＝ｍ－ＭＴＤＡＴＡ：ＣａＦ２：ＭｏＯ３）となるように５０ｎｍ共蒸着し、最後にｄｍＣＢＰと酸化モリブデンとを、重量比で２：０．５（＝ｄｍＣＢＰ：ＭｏＯ３）となるように５ｎｍ共蒸着して、正孔注入層４１１を形成した。
その後、正孔注入層４１１上に、上記構造式（ｘ）で表される４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層４１２を形成した。
続いて、上記構造式（ｘｉ）で表される２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）と上記構造式（ｘｉｉ）で表されるＮ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と、上記構造式（ｘｉｖ）で表されるビス｛２－［５－メチル－６－（２－メチルフェニル）－４－ピリミジニル－κＮ３］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（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ））とを、重量比０．７：０．３：０．０５（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層４１３を形成した。
さらに、発光層４１３上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるように蒸着して第１の電子輸送層を形成した後、上記構造式（ｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚５ｎｍとなるように蒸着して第２の電子輸送層を形成し、さらに第３の電子輸送層を、発光素子５３および発光素子５５はＢＰｈｅｎを２５ｎｍ蒸着して、発光素子５４および発光素子５６はフッ化リチウムとＢＰｈｅｎを体積比で０．７５：０．２５（＝ＬｉＦ：ＢＰｈｅｎ）となるように３０ｎｍ共蒸着して電子輸送層４１４を形成した。
電子輸送層４１４を形成した後、発光素子５３および発光素子５５ではフッ化リチウムを膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層４１５を形成した。
最後に発光素子５３乃至発光素子５６にアルミニウムを膜厚２００ｎｍとなるように蒸着することで陰極４０２を形成して発光素子５３乃至発光素子５６を作製した。発光素子５３乃至発光素子５６の構造を以下の表にまとめる。
発光素子５３乃至発光素子５６を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子５３乃至発光素子５６の輝度－電流密度特性を図８５に、電流効率－輝度特性を図８６に、輝度－電圧特性を図８７に、電流－電圧特性を図８８に、外部量子効率－輝度特性を図８９に、発光スペクトルを図９０に、視野角特性を図９１に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表３３に示す。
発光素子５３は、ＥＬ層中に低屈折率の層を含まない、比較の発光素子である。また、発光素子５４は電子輸送層に低屈折率の層を含む本発明の一態様の発光素子である。発光素子５５は、正孔注入層に低屈折率の層を含む参考発光素子である。発光素子５６は、正孔注入層および電子輸送層に低屈折率層を含む本発明の一態様の発光素子である。
各発光素子は、屈折率の異なる層を有することから、光学距離が同じになるように、光路長を調節した。光路長を調整したことから図９０、および図９１からわかるように４種類の発光素子の発光スペクトル・視野角特性は全て一致していた。この結果から、ＥＬ内部の光学距離も一致していると考えられる。このため、発光素子５３乃至発光素子５６は高い精度で効率を比較することが可能である。
外部量子効率は、発光スペクトルの角度依存性を測定し、ランバーシアン分布に対するずれを補正した値を採用している。表３３より、比較の発光素子である発光素子５３の外部量子効率は３０．５％を示している。通常、発光素子の光取出し効率は２５～３０％と報告されていることから、発光素子５３の外部量子効率の充分に高い値であるが、発光素子５４乃至発光素子５６はさらに高い値を示した。
電子輸送層に低屈折率層を適用した本発明の一態様の発光素子である発光素子５４は発光素子５３のおよそ１．０６倍となる３２．２％、正孔注入層に低屈折率層を適用した参考発光素子である発光素子５５では発光素子５３の１．１６倍となる３５．３％、そして両方の低屈折率層を導入した本発明の一態様発光素子である発光素子５６では発光素子５３のおよそ１．２５倍となる３８．１％の外部量子効率を示していた。すなわち、各注入層の屈折率を低下させることで、高い外部量子効率を示す発光素子が得られることが実証された。
図８８より、低屈折率層を導入した発光素子５４乃至５６は発光素子５３とほぼ同じ電流－電圧特性を示していた。また、１，０００ｃｄ／ｍ２付近において駆動電圧はおよそ２．７～２．８Ｖであり、非常に低い値を示していた。我々が開発した屈折率の低いキャリア注入層、輸送層は、高い電荷注入性、輸送性を有していることを確認した。
一定電流密度（５０ｍＡ／ｃｍ２）で実施した、信頼性試験結果を図９２に示す。低屈折率層を導入した発光素子５４乃至５６は発光素子５３と同等の性能を示しており、本発明の一態様における低屈折率層は発光素子の信頼性を損なわないことを確認した。以上の結果から、本発明の一態様の発光素子は高い発光効率を示すだけでなく、優れた駆動電圧と信頼性を兼ね備えていることを確認した。
また、発光素子５６の正孔注入層の材料と膜厚とを変更した発光素子５７は、図９３に示すように、外部量子効率４０％を超える非常に高い効率を示すことがわかった。
発光素子５７の正孔注入層は、ｄｍＣＢＰと、酸化モリブデンとを、重量比で２：０．５（＝ｄｍＣＢＰ：ＭｏＯ３）となるように５ｎｍ共蒸着し、続いて、下記構造式（ｘｖｉｉ）で表される１，１－ビス－［４－ビス（４－メチル－フェニル）－アミノ－フェニル］－シクロヘキサン（略称：ＴＡＰＣ）とフッ化カルシウムと、酸化モリブデンとを、重量比で０．５：４：０．５（＝ＴＡＰＣ：ＣａＦ２：ＭｏＯ３）となるように５０ｎｍ共蒸着してから、ｄｍＣＢＰと酸化モリブデンとを、重量比で２：０．５（＝ｄｍＣＢＰ：ＭｏＯ３）となるように７ｎｍ共蒸着し形成した。ＴＡＰＣの構造式を以下に示す。
また、発光素子５７の正孔注入層の構造を表３４に示す。
このように、本発明の一態様の発光素子は、外部量子効率４０％以上の非常に良好な効率を有する発光素子とすることができる。
本実施例では、本発明の一態様の薄膜のＥＳＲ測定結果及び吸光度の測定結果について説明する。
〈測定用薄膜の作製〉
以下に測定用薄膜の作製法について示す。
薄膜１として、石英基板上にＢＰｈｅｎとＬｉＦとを体積比（ＢＰｈｅｎ：ＬｉＦ）が０．７５：０．２５になるように、且つ厚さが５０ｎｍになるように真空蒸着した。続いて、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着した。
同様に薄膜２乃至薄膜４を作成した。薄膜１乃至薄膜４の構造は表３５に示す通りである。そのため、薄膜２乃至薄膜４の作製方法は省略する。
〈ＥＳＲ測定〉
ＥＳＲの測定には電子スピン共鳴装置（（株）日立ハイテクノロジーズ製 Ｅ５００）を用いた。また、測定条件は下記の条件で行った。測定温度は室温（２３℃）とし、９．２ＧＨｚの高周波電力（マイクロ波パワー）を１ｍＷとし、磁場の向きは薄膜の表面に平行とした。
薄膜１乃至薄膜４のＥＳＲ測定結果の１次微分曲線を図９４に示す。図９４より、薄膜１乃至薄膜３からは、ｇ値２．１６３付近にシグナルが観測された。一方、薄膜４からは該シグナルが観測されなかった。よって、ＬｉＦとＡｌが接することによって、ＢＰｈｅｎとＬｉＦの混合膜中に電子スピンが生じていることが分かる。薄膜２及び薄膜３においては、ＬｉＦの微結晶とＡｌが接することによって、ＢＰｈｅｎとＬｉＦの混合膜中に電子スピンが生じていることが示唆される。
また、薄膜１乃至薄膜４における、スピン量及びスピン密度を表３６に示す。
図９４及び表３５より、薄膜１乃至薄膜３はいずれも１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上のスピン密度を有する。この結果より、薄膜１乃至薄膜３はｎ型化していることが示唆される。このことから薄膜１乃至薄膜３は電子注入性を有することが分かる。よって薄膜１乃至薄膜３はいずれも発光素子の電子注入層として好適に用いることができることが分かった。また、表３５より、ＬｉＦの混合量が増えるに従ってスピン量及びスピン密度が増加していくことが分かった。よって、ＬｉＦの混合量が増えるに従って、電子注入特性が向上することが分かる。これは上記他の実施例の結果と矛盾しない。
〈吸光度測定〉
薄膜の吸収スペクトルの測定には、分光光度計（（株）日立ハイテクノロジーズ製 分光光度計Ｕ４１００）を用いた。測定は室温で行い、各薄膜の透過率（Ｔ％）及び反射率（Ｒ％）を測定し、吸光度＝ｌｏｇ［Ｔ％／（１００－Ｒ％）］により算出した。なお、透過率及び反射率の測定の前に各薄膜からアルミニウムを剥がしてから測定を行った。その結果を図９５に示す。
図９５より薄膜１乃至薄膜３は可視光領域に目立った吸収を有さないことが分かった。すなわち、透明性が非常に高い薄膜であると言える。よって、本発明の一態様によって、屈折率が低く、電子注入性が良好な、透明薄膜を提供することができる。また、ＬｉＦの混合比が高くなるにつれて、吸光度が下がっていく傾向も見られた。
１００：ＥＬ層、１０１：電極、１０２：電極、１０３：電極、１０６：発光ユニット、１０８：発光ユニット、１１０：発光ユニット、１１１：正孔注入層、１１２：正孔輸送層、１１３：電子輸送層、１１４：電子注入層、１１５：電荷発生層、１１６：正孔注入層、１１７：正孔輸送層、１１８：電子輸送層、１１９：電子注入層、１２０：発光層、１２１：ゲスト材料、１２２：ホスト材料、１３０：発光層、１３１：ホスト材料、１３１＿１：有機化合物、１３１＿２：有機化合物、１３２：ゲスト材料、１４０：発光層、１４１：ゲスト材料、１４２：ホスト材料、１４２＿１：有機化合物、１４２＿２：有機化合物、１４５：キャップ層、１５０：発光素子、１５２：発光素子、１５４：発光素子、１５６：発光素子、１５８：発光素子、１６０：低屈折率層、１７０：発光層、２００：基板、２５０：発光素子、２５２：発光素子、３１０：陽極、３１１：陰極、３１２：ＥＬ層、３１３：層、３１４：発光層、３１５：層、４０１：陽極、４０２：陰極、４０３：ＥＬ層、４０５：シール材、４０６：シール材、４１１：正孔注入層、４１２：正孔輸送層、４１３：発光層、４１４－１：電子輸送層、４１４－２：電子輸送層、４１５：電子注入層、６０１：ソース側駆動回路、６０２：画素部、６０３：ゲート側駆動回路、６０４：封止基板、６０５：シール材、６０７：空間、６０８：配線、６１０：素子基板、６１１：スイッチング用ＴＦＴ、６１２：電流制御用ＴＦＴ、６１３：電極、６１４：絶縁物、６１６：ＥＬ層、６１７：電極、６１８：発光素子、６２３：ｎチャネル型ＴＦＴ、６２４：ｐチャネル型ＴＦＴ、６５４：発光素子、９００：携帯情報端末、９０１：筐体、９０２：筐体、９０３：表示部、９０５：ヒンジ部、９１０：携帯情報端末、９１１：筐体、９１２：表示部、９１３：操作ボタン、９１４：外部接続ポート、９１５：スピーカ、９１６：マイク、９１７：カメラ、９２０：カメラ、９２１：筐体、９２２：表示部、９２３：操作ボタン、９２４：シャッターボタン、９２６：レンズ、９５１：基板、９５２：電極、９５３：絶縁層、９５４：隔壁層、９５５：ＥＬ層、９５６：電極、１００１：基板、１００２：下地絶縁膜、１００３：ゲート絶縁膜、１００６：ゲート電極、１００７：ゲート電極、１００８：ゲート電極、１０２０：層間絶縁膜、１０２１：層間絶縁膜、１０２２：電極、１０２４Ｂ：電極、１０２４Ｇ：電極、１０２４Ｒ：電極、１０２５Ｂ：下部電極、１０２５Ｇ：下部電極、１０２５Ｒ：下部電極、１０２６：隔壁、１０２８：ＥＬ層、１０２９：電極、１０３１：封止基板、１０３２：シール材、１０３３：基材、１０３４Ｂ：着色層、１０３４Ｇ：着色層、１０３４Ｒ：着色層、１０３６：オーバーコート層、１０３７：層間絶縁膜、１０４０：画素部、１０４１：駆動回路部、１０４２：周辺部、２００１：筐体、２００２：光源、２１００：ロボット、２１０１：照度センサ、２１０２：マイクロフォン、２１０３：上部カメラ、２１０４：スピーカ、２１０５：ディスプレイ、２１０６：下部カメラ、２１０７：障害物センサ、２１０８：移動機構、２１１０：演算装置、３００１：照明装置、３０５４：表示部、３５００：多機能端末、３５０２：筐体、３５０４：表示部、３５０６：カメラ、３５０８：照明、３６００：ライト、３６０２：筐体、３６０８：照明、３６１０：スピーカ、４４００：基板、４４０１：陽極、４４０３：ＥＬ層、４４０４：陰極、４４０５：シール材、４４０６：シール材、４４０７：封止基板、４４１２：パッド、４４２０：ＩＣチップ、５０００：筐体、５００１：表示部、５００２：表示部、５００３：スピーカ、５００４：ＬＥＤランプ、５００６：接続端子、５００７：センサ、５００８：マイクロフォン、５０１２：支持部、５０１３：イヤホン、５１００：掃除ロボット、５１０１：ディスプレイ、５１０２：カメラ、５１０３：ブラシ、５１０４：操作ボタン、５１２０：ゴミ、５１４０：携帯電子機器、５１５０：携帯情報端末、５１５１：筐体、５１５２：表示領域、５１５３：屈曲部、５２００：表示領域、５２０１：表示領域、５２０２：表示領域、５２０３：表示領域、７１０１：筐体、７１０３：表示部、７１０５：スタンド、７１０７：表示部、７１０９：操作キー、７１１０：リモコン操作機、７２０１：本体、７２０２：筐体、７２０３：表示部、７２０４：キーボード、７２０５：外部接続ポート、７２０６：ポインティングデバイス、７２１０：表示部、７４０１：筐体、７４０２：表示部、７４０３：操作ボタン、７４０４：外部接続ポート、７４０５：スピーカ、７４０６：マイク、８５０１：照明装置、８５０２：照明装置、８５０３：照明装置、８５０４：照明装置、９０００：筐体、９００１：表示部、９００３：スピーカ、９００５：操作キー、９００６：接続端子、９００７：センサ、９００８：マイクロフォン、９０５５：ヒンジ、９２００：携帯情報端末、９２０１：携帯情報端末、９２０２：携帯情報端末、９３１０：携帯情報端末、９３１１：表示パネル、９３１２：表示領域、９３１３：ヒンジ、９３１５：筐体

Claims (7)

  1. 陽極と、陰極との間に、発光層と、第１の層と、を有し、
    前記発光層は、前記陽極と前記第１の層との間に位置し、
    前記第１の層は、前記発光層と前記陰極との間に位置し、
    前記第１の層は、有機化合物及び無機化合物を有し、
    前記有機化合物は、電子輸送性を有する有機化合物であり、
    前記無機化合物は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物のいずれか一であり、
    前記第１の層における前記無機化合物の含有量は、５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下であり、
    前記無機化合物はその少なくとも一部が微結晶状態として存在しており、
    前記微結晶状態として存在する前記無機化合物が、前記陰極と接する発光素子。
  2. 陽極と、陰極との間に、発光層と、第１の層と、を有し、
    前記発光層は、前記陽極と前記第１の層との間に位置し、
    前記第１の層は、前記発光層と前記陰極との間に位置し、
    前記第１の層は、有機化合物及び無機化合物を有し、
    前記有機化合物は、π電子不足型複素芳香族化合物であり、
    前記無機化合物は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物のいずれか一であり、
    前記第１の層における前記無機化合物の含有量は、５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下であり、
    前記無機化合物はその少なくとも一部が微結晶状態として存在しており、
    前記微結晶状態として存在する前記無機化合物が、前記陰極と接する発光素子。
  3. 陽極と、陰極との間に、発光層と、第１の層と、を有し、
    前記発光層は、前記陽極と前記第１の層との間に位置し、
    前記第１の層は、前記発光層と前記陰極との間に位置し、
    前記第１の層は、有機化合物及び無機化合物を有し、
    前記有機化合物は、ビピリジン骨格を有する有機化合物であり、
    前記無機化合物は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物のいずれか一であり、
    前記第１の層における前記無機化合物の含有量は、５０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下であり、
    前記無機化合物はその少なくとも一部が微結晶状態として存在しており、
    前記微結晶状態として存在する前記無機化合物が、前記陰極と接する発光素子。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
    前記無機化合物が、フッ化リチウム、フッ化カルシウムおよびフッ化マグネシウムのいずれか一である発光素子。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光素子と、
    センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器。
  6. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光素子と、
    トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置。
  7. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光素子と、筐体と、を有する照明装置。
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