JP6386136B2 - 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置 - Google Patents

Description

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

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

発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光体を含むＥＬ層を挟んで電圧を印加するこ
とにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がＥＬ層の発光中心で
再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを
放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光
はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。

この様な発光素子に関しては、その素子特性を向上させる為に、素子構造の改良や材料
開発等が盛んに行われている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−１８２６９９号公報

しかしながら、現状における発光素子の光取り出し効率は２０％〜３０％程度と言われ
ており、反射電極や透明電極による光の吸収を考慮しても、燐光性化合物を用いた発光素
子の外部量子効率の限界は、２５％程度と考えられている。

そこで、本発明の一態様では、外部量子効率が高い発光素子を提供する。また、本発明
の一態様は、寿命の長い発光素子を提供する。

本発明の一態様は、一対の電極（陽極および陰極）間に発光層を有し、発光層は、三重
項励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物質（ゲスト材料）、電子輸送性を有する
第１の有機化合物（ホスト材料）、および正孔輸送性を有する第２の有機化合物（アシス
ト材料）を少なくとも含み、かつ陽極側に形成された第１の発光層と、三重項励起エネル
ギーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）、電子輸送性を有する第３の有機化
合物（ホスト材料）、および正孔輸送性を有する第２の有機化合物（アシスト材料）を少
なくとも含み形成された第２の発光層との積層構造であり、第１の発光層では、第１の有
機化合物（ホスト材料）と第２の有機化合物（アシスト材料）とは、励起錯体を形成する
組み合わせであり、第２の発光層では、第３の有機化合物（ホスト材料）と第２の有機化
合物（アシスト材料）とが、励起錯体を形成する組み合わせであることを特徴とする発光
素子である。

また、本発明の別の一態様は、陽極と陰極との間に発光層を有し、陽極と発光層との間
に正孔輸送層を有し、陰極と発光層との間に電子輸送層を有し、発光層は、三重項励起エ
ネルギーを発光に変える第１の発光性物質、電子輸送性を有する第１の有機化合物、およ
び正孔輸送性を有する第２の有機化合物とを少なくとも含み、かつ正孔輸送層と接して形
成された第１の発光層と、三重項励起エネルギーを発光に変える第２の発光性物質、電子
輸送性を有する第３の有機化合物、および正孔輸送性を有する第２の有機化合物とを少な
くとも含み、かつ電子輸送層と接して形成された第２の発光層との積層であり、第１の発
光層では、第１の有機化合物（ホスト材料）と第２の有機化合物（アシスト材料）とは、
励起錯体を形成する組み合わせであり、第２の発光層では、第３の有機化合物（ホスト材
料）と第２の有機化合物（アシスト材料）とが、励起錯体を形成する組み合わせであるこ
とを特徴とする発光素子である。

なお、上記各構成において、第１の発光層の第１の有機化合物（ホスト材料）と第２の
有機化合物（アシスト材料）により形成された励起錯体の発光波長は、第１の有機化合物
（ホスト材料）と第２の有機化合物（アシスト材料）のそれぞれの発光波長（蛍光波長）
に比べて、長波長側に存在することから、励起錯体を形成することにより、第１の有機化
合物（ホスト材料）の蛍光スペクトルや第２の有機化合物（アシスト材料）の蛍光スペク
トルを、より長波長側に位置する発光スペクトルに変換することができる。また、第２の
発光層の第３の有機化合物（ホスト材料）と第２の有機化合物（アシスト材料）により形
成された励起錯体の発光波長は、第３の有機化合物（ホスト材料）と第２の有機化合物（
アシスト材料）のそれぞれの発光波長（蛍光波長）に比べて、長波長側に存在することか
ら、励起錯体を形成することにより、第３の有機化合物（ホスト材料）の蛍光スペクトル
や第２の有機化合物（アシスト材料）の蛍光スペクトルを、より長波長側に位置する発光
スペクトルに変換することができる。

なお、上記各構成において、第１の発光層では第１の有機化合物のアニオンおよび第２
の有機化合物のカチオンから励起錯体が形成され、第２の発光層では第３の有機化合物の
アニオンおよび第２の有機化合物のカチオンから励起錯体が形成されることを特徴とする
。

また、上記構成において、第１の発光層と第２の発光層のそれぞれが同じ第２の有機化
合物（アシスト材料）を含み、かつ第１の発光層に含まれる第１の有機化合物（ホスト材
料）は、第２の発光層に含まれる第３の有機化合物（ホスト材料）よりも最低空軌道準位
（ＬＵＭＯ準位）が高いことを特徴とする。

さらに、上記構成において、第１の発光層に含まれる第１の発光性物質は、第２の発光
層に含まれる第２の発光性物質よりも短波長の発光を示す物質であることを特徴とする。

また、上記構成において、第１の発光性物質および第２の発光性物質は、三重項励起エ
ネルギーを発光に変える発光性物質であり、有機金属錯体などの燐光性化合物や、熱活性
化遅延蛍光を示す材料、すなわち熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ：Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａ
ｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）材料を用いることがで
きる。また、第１の有機化合物および第３の有機化合物は、主として１０^−６ｃｍ^２／Ｖ
ｓ以上の電子移動度を有する電子輸送性材料、具体的にはπ不足型複素芳香族化合物であ
り、第２の有機化合物は、主として１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する正孔
輸送性材料、具体的にはπ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
を特徴とする。

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

なお、本発明の一態様である発光素子は、発光層を構成する第１の発光層と第２の発光
層のそれぞれにおいて励起錯体を形成することができるため、エネルギー移動効率が高く
、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。

また、本発明の一態様である発光素子において、上述した素子構造とすることにより第
１の発光層で形成される励起錯体が、第２の発光層で形成される励起錯体よりも高い励起
エネルギーを有する構成となるため、第１の発光層に含まれる三重項励起エネルギーを発
光に変える第１の発光性物質（ゲスト材料）として、第２の発光層に含まれる三重項励起
エネルギーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）よりも短波長の発光を示す物
質を用いることにより、同時に第１の発光層および第２の発光層からの発光を得ることが
でき、さらに、第１の発光層において形成された励起錯体の励起エネルギーのうち、発光
に寄与しえなかった一部のエネルギーを第２の発光層における三重項励起エネルギーを発
光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）への励起エネルギーとして利用することがで
きるため、発光素子における発光効率をより高めることができる。

本発明の一態様の概念を説明する図。 本発明の一態様の概念を説明する図。 本発明の一態様に係る計算結果を示す図。 本発明の一態様に係る計算結果を示す図。 発光素子の構造について説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光装置について説明する図。 発光装置について説明する図。 電子機器について説明する図。 電子機器について説明する図。 照明装置について説明する図。 発光素子について説明する図。 発光素子１の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子１の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子１の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子１の電圧−電流特性を示す図。 発光素子１の発光スペクトルを示す図。 発光素子１に用いた物質の発光スペクトルを示す図。 発光素子１に用いた物質の発光スペクトルを示す図。

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

（発光素子における発光の素過程について）
まず、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（燐光性化合物や熱活性化遅延
蛍光（ＴＡＤＦ）材料を含む）をゲスト材料として用いる発光素子における発光の一般的
な素過程について説明する。なお、ここでは、励起エネルギーを与える側の分子をホスト
分子、励起エネルギーを受け取る側の分子をゲスト分子と記す。

（１）電子及び正孔（ホール）がゲスト分子において再結合し、ゲスト分子が励起状態
となる場合（直接再結合過程）。

（１−１）ゲスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ゲスト分子は燐光を発する。

（１−２）ゲスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
一重項励起状態のゲスト分子は三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。

つまり、上記（１）の直接再結合過程においては、ゲスト分子の項間交差効率、及び燐
光量子収率さえ高ければ、高い発光効率が得られることになる。なお、ホスト分子のＴ１
準位はゲスト分子のＴ１準位よりも高いことが好ましい。

（２）電子及び正孔（ホール）がホスト分子において再結合し、ホスト分子が励起状態
となる場合（エネルギー移動過程）。

（２−１）ホスト分子の励起状態が三重項励起状態のとき
ホスト分子のＴ１準位がゲスト分子のＴ１準位よりも高い場合、ホスト分子からゲスト
分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が三重項励起状態となる。三重項励起状態と
なったゲスト分子は燐光を発する。なお、ホスト分子のＴ１準位からゲスト分子の一重項
励起エネルギーの準位（Ｓ１準位）へのエネルギー移動は、ホスト分子が燐光発光しない
限り禁制であり、主たるエネルギー移動過程になりにくいため、ここでは省略する。つま
り、下記式（２−１）の通り、ホスト分子の三重項励起状態（３Ｈ＊）からゲスト分子の
三重項励起状態（３Ｇ＊）へのエネルギー移動が重要である（式中、１Ｇはゲスト分子の
一重項基底状態、１Ｈはホスト分子の一重項基底状態を表す）。

３Ｈ＊＋１Ｇ → １Ｈ＋３Ｇ＊ （２−１）

（２−２）ホスト分子の励起状態が一重項励起状態のとき
ホスト分子のＳ１準位がゲスト分子のＳ１準位およびＴ１準位よりも高い場合、ホスト
分子からゲスト分子に励起エネルギーが移動し、ゲスト分子が一重項励起状態又は三重項
励起状態となる。三重項励起状態となったゲスト分子は燐光を発する。また、一重項励起
状態となったゲスト分子は、三重項励起状態に項間交差し、燐光を発する。

つまり、下記式（２−２Ａ）の通り、ホスト分子の一重項励起状態（１Ｈ＊）からゲス
ト分子の一重項励起状態（１Ｇ＊）へエネルギー移動し、その後項間交差によってゲスト
分子の三重項励起状態（３Ｇ＊）が生成する過程と、下記式（２−２Ｂ）の通り、ホスト
分子の一重項励起状態（１Ｈ＊）からゲスト分子の三重項励起状態（３Ｇ＊）へ直接エネ
ルギー移動する過程が考えられる。

１Ｈ＊＋１Ｇ → １Ｈ＋１Ｇ＊ →（項間交差）→ １Ｈ＋３Ｇ＊ （２−２Ａ）
１Ｈ＊＋１Ｇ → １Ｈ＋３Ｇ＊ （２−２Ｂ）

上記（２）で述べた全てのエネルギー移動過程が効率よく生じれば、ホスト分子の三重
項励起エネルギー及び一重項励起エネルギーの双方が効率よくゲスト分子の三重項励起状
態（３Ｇ＊）に変換されるため、高効率な発光が可能となる。逆に、ホスト分子からゲス
ト分子に励起エネルギーが移動する前に、ホスト分子自体がその励起エネルギーを光又は
熱として放出して失活してしまうと、発光効率が低下することになる。

次に、上述したホスト分子とゲスト分子との分子間のエネルギー移動過程の支配因子に
ついて説明する。分子間のエネルギー移動の機構としては、以下の２つの機構が提唱され
ている。

まず、１つ目の機構であるフェルスター機構（双極子−双極子相互作用）は、エネルギ
ー移動に、分子間の直接的接触を必要とせず、ホスト分子及びゲスト分子間の双極子振動
の共鳴現象を通じてエネルギー移動が起こる機構である。双極子振動の共鳴現象によって
ホスト分子がゲスト分子にエネルギーを受け渡し、ホスト分子が基底状態になり、ゲスト
分子が励起状態になる。なお、フェルスター機構の速度定数ｋ_ｈ＊→ｇを数式（１）に示
す。

数式（１）において、νは、振動数を表し、ｆ’_ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化され
た発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル
、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、ε_ｇ（
ν）は、ゲスト分子のモル吸光係数を表し、Ｎは、アボガドロ数を表し、ｎは、媒体の屈
折率を表し、Ｒは、ホスト分子とゲスト分子の分子間距離を表し、τは、実測される励起
状態の寿命（蛍光寿命や燐光寿命）を表し、ｃは、光速を表し、φは、発光量子収率（一
重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からの
エネルギー移動を論じる場合は燐光量子収率）を表し、Ｋ^２は、ホスト分子とゲスト分子
の遷移双極子モーメントの配向を表す係数（０〜４）である。なお、ランダム配向の場合
はＫ^２＝２／３である。

次に、２つ目の機構であるデクスター機構（電子交換相互作用）では、ホスト分子とゲ
スト分子が軌道の重なりを生じる接触有効距離に近づき、励起状態のホスト分子の電子と
基底状態のゲスト分子の電子の交換を通じてエネルギー移動が起こる。なお、デクスター
機構の速度定数ｋ_ｈ＊→ｇを数式（２）に示す。

数式（２）において、ｈは、プランク定数であり、Ｋ’は、エネルギーの次元を持つ定
数であり、νは、振動数を表し、ｆ’_ｈ（ν）は、ホスト分子の規格化された発光スペク
トル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起
状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル）を表し、ε’_ｇ（ν）は、ゲ
スト分子の規格化された吸収スペクトルを表し、Ｌは、実効分子半径を表し、Ｒは、ホス
ト分子とゲスト分子の分子間距離を表す。

ここで、ホスト分子からゲスト分子へのエネルギー移動効率Φ_ＥＴは、数式（３）で表
されると考えられる。ｋ_ｒは、ホスト分子の発光過程（一重項励起状態からのエネルギー
移動を論じる場合は蛍光、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光）の
速度定数を表し、ｋ_ｎは、ホスト分子の非発光過程（熱失活や項間交差）の速度定数を表
し、τは、実測されるホスト分子の励起状態の寿命を表す。

数式（３）より、エネルギー移動効率Φ_ＥＴを高くするためには、エネルギー移動の速
度定数ｋ_ｈ＊→ｇを大きくし、他の競合する速度定数ｋ_ｒ＋ｋ_ｎ（＝１／τ）が相対的に
小さくなれば良いことがわかる。

（（２−１）のエネルギー移動効率について）
ここでまず、（２−１）のエネルギー移動過程を考えてみる。この場合、フェルスター
型（数式（１））は禁制となるため、デクスター型（数式（２））のみを考えれば良い。
数式（２）によれば、速度定数ｋ_ｈ＊→ｇを大きくするにはホスト分子の発光スペクトル
（三重項励起状態からのエネルギー移動を論じているので燐光スペクトル）とゲスト分子
の吸収スペクトル（一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収）と
の重なりが大きい方が良いことがわかる。

本発明の一態様では、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（燐光性化合物
や熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料を含む）をゲスト材料として用いるが、燐光性化合
物の吸収スペクトルにおいては、一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当
する吸収が観測される場合があり、それは最も長波長側に現れる吸収帯である。特に発光
性のイリジウム錯体では、最も長波長側の吸収帯は、５００〜６００ｎｍ付近にブロード
な吸収帯として現れる場合が多い（無論、発光波長によっては、より短波長側やより長波
長側に現れる場合もある）。この吸収帯は、主として、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔ
ｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移に由来する。ただし、該吸収
帯には三重項π−π＊遷移や一重項ＭＬＣＴ遷移に由来する吸収も一部含まれ、これらが
重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成していると考えられ
る。換言すれば、最低一重項励起状態と最低三重項励起状態の差は小さく、これらに由来
する吸収が重なって、吸収スペクトルの最も長波長側にブロードな吸収帯を形成している
と考えられる。したがって、ゲスト材料に、有機金属錯体（特にイリジウム錯体）を用い
るときは、このように最も長波長側に存在するブロードな吸収帯と、ホスト材料の燐光ス
ペクトルが大きく重なることによって、速度定数ｋ_ｈ＊→ｇを大きくし、エネルギー移動
効率を高めることができる。

さらに、通常、ホスト材料には蛍光性化合物を用いるため、燐光寿命（τ）はミリ秒以
上と非常に長い（ｋ_ｒ＋ｋ_ｎが小さい）。これは、三重項励起状態から基底状態（一重項
）への遷移が禁制遷移のためである。数式（３）から、このことはエネルギー移動効率Φ
_ＥＴに対して有利に働く。

以上のことを考慮すると、ホスト材料の三重項励起状態からゲスト材料の三重項励起状
態へのエネルギー移動、すなわち式（２−１）の過程は、ホスト材料の燐光スペクトルと
、ゲスト材料の一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収スペクト
ルとを重ねさえすれば、総じて起こりやすい傾向にある。

（（２−２）のエネルギー移動効率について）
次に、（２−２）のエネルギー移動過程を考えてみる。式（２−２Ａ）の過程は、ゲス
ト材料の項間交差効率が影響してしまう。したがって、極限まで発光効率を高めるために
は、式（２−２Ｂ）の過程が重要であると考えられる。この場合、デクスター型（数式（
２））は禁制となるため、フェルスター型（数式（１））のみを考えれば良い。

数式（１）と数式（３）からτを消去すると、エネルギー移動効率Φ_ＥＴは、量子収率
φ（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じているので、蛍光量子収率）が高い方が
良いと言える。しかし実際は、さらに重要なファクターとして、ホスト分子の発光スペク
トル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じているので蛍光スペクトル）とゲスト
分子の吸収スペクトル（一重項基底状態から三重項励起状態への直接遷移に相当する吸収
）との重なりが大きいことも必要である（なお、ゲスト分子のモル吸光係数も高い方が好
ましい）。このことは、ホスト材料の蛍光スペクトルと、ゲスト材料である燐光性化合物
の最も長波長側に現れる吸収帯とが重なることを意味する。

しかしながら、このことを実現することは、従来は非常に困難であった。なぜならば、
上述した（２−１）の過程と（２−２）の過程の双方を効率よく行おうとすると、上述の
議論から、ホスト材料の燐光スペクトルだけでなく、蛍光スペクトルをもゲスト材料の最
も長波長側の吸収帯と重ねるように設計しなければならないためである。換言すれば、ホ
スト材料の蛍光スペクトルが、燐光スペクトルと同じような位置に来るようにホスト材料
を設計しなければならないということになる。

ところが、一般に、Ｓ１準位とＴ１準位は大きく異なる（Ｓ１準位＞Ｔ１準位）ため、
蛍光の発光波長と燐光の発光波長も大きく異なる（蛍光の発光波長＜燐光の発光波長）。
例えば、燐光性化合物を用いた発光素子において、ホスト材料として良く用いられる４，
４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）は、５００ｎｍ付近に燐光ス
ペクトルを有するが、一方で蛍光スペクトルは４００ｎｍ付近であり、１００ｎｍもの隔
たりがある。この例から考えてみても、ホスト材料の蛍光スペクトルが燐光スペクトルと
同じような位置に来るようにホスト材料を設計することは、極めて困難である。したがっ
て、ホスト材料の一重項励起状態からのゲスト材料へのエネルギー移動効率の向上は、と
ても重要である。

従って、本発明の一態様は、このようなホスト材料の一重項励起状態からのゲスト材料
へのエネルギー移動効率に関する問題点を克服できる、有用な手法を提供するものである
。以下に、その具体的な態様を説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を構成する上での概念および具体的
な発光素子の構成について説明する。なお、本発明の一態様である発光素子は、一対の電
極（陽極及び陰極）間に発光層を含むＥＬ層を挟んで形成されており、発光層は、三重項
励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物質（ゲスト材料）、電子輸送性を有する第
１の有機化合物（ホスト材料）、および正孔輸送性を有する第２の有機化合物（アシスト
材料）を少なくとも含み、かつ陽極側に形成された第１の発光層と、三重項励起エネルギ
ーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）、電子輸送性を有する第３の有機化合
物（ホスト材料）、および正孔輸送性を有する第２の有機化合物（アシスト材料）を少な
くとも含み形成された第２の発光層との積層構造を有する。

なお、第１の発光層に含まれる第１の有機化合物（ホスト材料）は、第２の発光層に含
まれる第３の有機化合物（ホスト材料）よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高いこ
ととする。従って、第１の発光層において形成される励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ａ）
を第２の発光層において形成される励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ｂ）よりも大きくなる
ように設計することができる。

また、第１の発光層に含まれる第１の発光性物質は、第２の発光層に含まれる第２の発
光性物質よりも短波長の発光を示す物質であることとする。

まず、本発明の一例である発光素子の素子構造について、図１（Ａ）により説明する。

図１（Ａ）に示す素子構造は、一対の電極（陽極１０１、陰極１０２）間に発光層１０
６を含むＥＬ層１０３が挟まれており、ＥＬ層１０３は、陽極１０１側から正孔（ホール
）注入層１０４、正孔（ホール）輸送層１０５、発光層１０６（１０６ａ、１０６ｂ）、
電子輸送層１０７、電子注入層１０８等が順次積層された構造を有する。

また、本発明の一態様における発光層１０６は、図１（Ａ）に示すように三重項励起エ
ネルギーを発光に変える第１の発光性物質（ゲスト材料）１０９ａ、電子輸送性を有する
第１の有機化合物（ホスト材料）１１０、および正孔輸送性を有する第２の有機化合物（
アシスト材料）１１１を少なくとも含み、かつ陽極側に形成された第１の発光層１０６ａ
と、三重項励起エネルギーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）１０９ｂ、電
子輸送性を有する第３の有機化合物（ホスト材料）１１２、および正孔輸送性を有する第
２の有機化合物（アシスト材料）１１１を少なくとも含んで形成された第２の発光層１０
６ｂが積層された構造を有し、第１の有機化合物１１０および第３の有機化合物１１２と
しては、主として１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する電子輸送性材料を用い
、第２の有機化合物１１１としては、主として１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を
有する正孔（ホール）輸送性材料を用いることとする。また、本明細書中では、第１の有
機化合物１１０および第３の有機化合物１１２をホスト材料と呼び、第２の有機化合物１
１１をアシスト材料と呼ぶこととする。

また、第１の発光層１０６ａにおける第１の有機化合物（ホスト材料）１１０と第２の
有機化合物（アシスト材料）１１１との組み合わせは、励起錯体（ｅｘｃｉｐｌｅｘ：エ
キサイプレックスとも言う）を形成する組み合わせであることを特徴とする。さらに、第
１の有機化合物（ホスト材料）１１０と第２の有機化合物（アシスト材料）１１１により
形成された励起錯体の発光波長は、第１の有機化合物（ホスト材料）１１０と第２の有機
化合物（アシスト材料）１１１のそれぞれの発光波長（蛍光波長）に比べて、長波長側に
存在することから、第１の有機化合物（ホスト材料）１１０の蛍光スペクトルや第２の有
機化合物（アシスト材料）１１１の蛍光スペクトルをより長波長側に位置する発光スペク
トルに変換することができる。

このことは、第２の発光層１０６ｂにおいても同様である。従って、第２の発光層１０
６ｂにおける第３の有機化合物（ホスト材料）１１２と第２の有機化合物（アシスト材料
）１１１との組み合わせは、励起錯体（ｅｘｃｉｐｌｅｘ：エキサイプレックスとも言う
）を形成する組み合わせであることを特徴とする。さらに、第３の有機化合物（ホスト材
料）１１２と第２の有機化合物（アシスト材料）１１１により形成された励起錯体の発光
波長は、第３の有機化合物（ホスト材料）１１２と第２の有機化合物（アシスト材料）１
１１のそれぞれの発光波長（蛍光波長）に比べて、長波長側に存在することから、第３の
有機化合物（ホスト材料）１１２の蛍光スペクトルや、第２の有機化合物（アシスト材料
）１１１の蛍光スペクトルを、より長波長側に位置する発光スペクトルに変換することが
できる。

なお、上記構成において、第１の有機化合物（ホスト材料）１１０及び第２の有機化合
物（アシスト材料）１１１のそれぞれの三重項励起エネルギーの準位（Ｔ１準位）は、三
重項励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物質（ゲスト材料）１０９ａのＴ１準位
よりも高いことが好ましい。第１の有機化合物１１０（又は第２の有機化合物１１１）の
Ｔ１準位が第１の発光性物質（ゲスト材料）１０９ａのＴ１準位よりも低いと、発光に寄
与する第１の発光性物質（ゲスト材料）１０９ａの三重項励起エネルギーを第１の有機化
合物１１０（又は第２の有機化合物１１１）が消光（クエンチ）してしまい、発光効率の
低下を招くためである。

同様にして、第３の有機化合物（ホスト材料）１１２及び第２の有機化合物（アシスト
材料）１１１のそれぞれの三重項励起エネルギーの準位（Ｔ１準位）は、三重項励起エネ
ルギーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）１０９ｂのＴ１準位よりも高いこ
とが好ましい。第３の有機化合物１１２（又は第２の有機化合物１１１）のＴ１準位が第
２の発光性物質（ゲスト材料）１０９ｂのＴ１準位よりも低いと、発光に寄与する第２の
発光性物質（ゲスト材料）１０９ｂの三重項励起エネルギーを第３の有機化合物１１２（
又は第２の有機化合物１１１）が消光（クエンチ）してしまい、発光効率の低下を招くた
めである。

また、発光層１０６を構成する第１の発光層１０６ａにおいて、第１の有機化合物（ホ
スト材料）１１０および第２の有機化合物（アシスト材料）１１１が含まれる割合、また
発光層１０６を構成する第２の発光層１０６ｂにおいて、第３の有機化合物（ホスト材料
）１１２および第２の有機化合物（アシスト材料）１１１が含まれる割合については、ど
ちらが多くても良く、本発明では、どちらの場合も含めることとする。

なお、上記構造の発光層１０６（第１の発光層１０６ａおよび第２の発光層１０６ｂ）
における、第１の有機化合物（ホスト材料）１１０、第２の有機化合物（アシスト材料）
１１１、第３の有機化合物（ホスト材料）１１２のエネルギー関係を説明するバンド図を
図１（Ｂ）に示す。

図１（Ｂ）に示すように第１の発光層１０６ａにおいて、第１の有機化合物（ホスト材
料）１１０と第２の有機化合物（アシスト材料）１１１によって形成される励起錯体の励
起エネルギー（Ｅ_Ａ）は、第２の有機化合物（アシスト材料）１１１のＨＯＭＯ準位と、
第１の有機化合物（ホスト材料）１１０のＬＵＭＯ準位によって決まる。また、第２の発
光層１０６ｂにおいて、第３の有機化合物（ホスト材料）１１２と第２の有機化合物（ア
シスト材料）１１１によって形成される励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ｂ）は、第２の有
機化合物（アシスト材料）１１１のＨＯＭＯ準位と、第３の有機化合物（ホスト材料）１
１２のＬＵＭＯ準位によって決まる。なお、第１の発光層１０６ａに含まれる第１の有機
化合物（ホスト材料）１１０は、第２の発光層１０６ｂに含まれる第３の有機化合物（ホ
スト材料）１１２よりもＬＵＭＯ準位が高いことから、第１の発光層１０６ａにおいて形
成される励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ａ）を第２の発光層１０６ｂにおいて形成される
励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ｂ）よりも大きくなるように設計できることが分かる。

なお、上述した素子構造とすることにより第１の発光層１０６ａで形成される励起錯体
が、第２の発光層１０６ｂで形成される励起錯体よりも高い励起エネルギーを有する構成
となるため、第１の発光層１０６ａに含まれる三重項励起エネルギーを発光に変える第１
の発光性物質（ゲスト材料）１０９ａとして、第２の発光層１０６ｂに含まれる三重項励
起エネルギーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）１０９ｂよりも短波長の発
光を示す物質を用いることにより、同時に第１の発光層１０６ａおよび第２の発光層１０
６ｂからの発光を得ることができる。さらに、第１の発光層１０６ａにおいて形成された
励起錯体の励起エネルギーのうち、発光に寄与しえなかった一部のエネルギーを第２の発
光層１０６ｂにおける三重項励起エネルギーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材
料）１０９ｂへの励起エネルギーとして利用することができるため、発光素子における発
光効率をより高めることができる。

本実施の形態で説明する発光素子は、発光層１０６（第１の発光層１０６ａ、第２の発
光層１０６ｂ）において、それぞれ励起錯体を形成する構成であるが、第１の有機化合物
（ホスト材料）１１０の蛍光スペクトル、第３の有機化合物（ホスト材料）１１２の蛍光
スペクトル、または第２の有機化合物（アシスト材料）１１１の蛍光スペクトルを、より
長波長側に位置する発光スペクトルに変換することができるということは、図２に示すよ
うに第１の有機化合物１１０、第２の有機化合物１１１、または第３の有機化合物１１２
の蛍光スペクトルが、たとえ三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質１０９（第
１の発光性物質（ゲスト材料）１０９ａ、および第２の発光性物質（ゲスト材料）１０９
ｂ）の最も長波長側に位置する吸収帯に比べて短波長側に位置し、三重項励起エネルギー
を発光に変える発光性物質１０９（第１の発光性物質（ゲスト材料）１０９ａ、および第
２の発光性物質（ゲスト材料）１０９ｂ）の最も長波長側に位置する吸収帯との重なりが
なかったとしても、励起錯体を形成することで、その重なりを大きくできることを意味す
る。このことにより、上述した式（２−２Ｂ）のエネルギー移動効率を高めることができ
る。

さらに、励起錯体は一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーの差が極めて小さい
と考えられる。換言すれば、励起錯体の一重項状態からの発光スペクトルと三重項状態か
らの発光スペクトルは、極めて近接することになる。したがって、上述したように励起錯
体の発光スペクトル（一般には、励起錯体の一重項状態からの発光スペクトル）を、三重
項励起エネルギーを発光に変える発光性物質１０９の最も長波長側に位置する吸収帯に重
ねるよう設計した場合、励起錯体の三重項状態からの発光スペクトル（常温では観測され
ず、低温でも観測されない場合が多い）も、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性
物質１０９の最も長波長側に位置する吸収帯に重なることになる。つまり、一重項励起状
態からのエネルギー移動（（２−２））だけでなく、三重項励起状態からのエネルギー移
動（（２−１））の効率も高まり、結果的に、一重項・三重項励起状態の双方からのエネ
ルギーを効率よく発光に変換することができる。

そこで、実際に励起錯体がこのような特性を有しているかどうかに関し、以下では、分
子軌道計算を用いて検証した。一般に、複素芳香族化合物と芳香族アミンとの組み合わせ
は、芳香族アミンの最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位に比べて深い複素芳香族化合物のＬＵＭＯ準
位（電子が入りやすい性質）と複素芳香族化合物の最高被占有軌道（ＨＯＭＯ：Ｈｉｇｈ
ｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位に比べて浅い芳
香族アミンのＨＯＭＯ準位（ホールが入りやすい性質）の影響で、励起錯体を形成するこ
とが多い。そこで、本発明の一態様における第１の有機化合物１１０（または、第３の有
機化合物１１２）のモデルとして複素芳香族化合物のＬＵＭＯ準位を構成する代表的な骨
格のジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＤＢｑ）を用い、本発明の一態様における
第２の有機化合物１１１のモデルとして芳香族アミンのＨＯＭＯ準位を構成する代表的な
骨格のトリフェニルアミン（略称：ＴＰＡ）を用い、これらを組み合わせて計算を行った
。

まず、ＤＢｑ（略称）一分子とＴＰＡ（略称）一分子の最低励起一重項状態（Ｓ１）と
最低励起三重項状態（Ｔ１）における最適分子構造及び励起エネルギーを、時間依存密度
汎関数法（ＴＤ−ＤＦＴ）を用いて計算した。さらに、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）
の二量体についても励起エネルギーを計算した。

ＤＦＴ（密度汎関数法）の全エネルギーはポテンシャルエネルギー、電子間静電エネル
ギー、電子の運動エネルギー、及び、複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネル
ギーの和で表される。ＤＦＴでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテ
ンシャルの汎関数（関数の関数の意）で近似しているため、計算は高速かつ高精度である
。ここでは、混合汎関数であるＢ３ＬＹＰを用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラ
メータの重みを規定した。

また、基底関数として、６−３１１（それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いた
ｔｒｉｐｌｅ ｓｐｌｉｔ ｖａｌｅｎｃｅ基底系の基底関数）を全ての原子に適用した
。

上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、１ｓ〜３ｓの軌道が考慮され、ま
た、炭素原子であれば、１ｓ〜４ｓ、２ｐ〜４ｐの軌道が考慮されることになる。さらに
、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはｐ関数を、水素原子以外にはｄ
関数を加えた。

なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ ０９を使用した。計算は
、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、Ａｌｔｉｘ４７００）を用いて行った
。

まず、ＤＢｑ（略称）一分子、ＴＰＡ（略称）一分子、及びＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（
略称）の二量体に関し、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を算出した。ＨＯＭＯ準位及びＬ
ＵＭＯ準位を図３に、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の分布を図４に、それぞれ示す。

図４（Ａ１）に、ＤＢｑ（略称）一分子のＬＵＭＯ準位の分布を示し、図４（Ａ２）に
、ＤＢｑ（略称）一分子のＨＯＭＯ準位の分布を示し、図４（Ｂ１）に、ＴＰＡ（略称）
一分子のＬＵＭＯ準位の分布を示し、図４（略称）（Ｂ２）に、ＴＰＡ（略称）一分子の
ＨＯＭＯ準位の分布を示し、図４（Ｃ１）に、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体
のＬＵＭＯ準位の分布を示し、図４（Ｃ２）に、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量
体のＨＯＭＯ準位の分布を示す。

図３に示すように、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体は、ＴＰＡ（略称）のＬ
ＵＭＯ準位に比べて深い（低い）ＤＢｑ（略称）のＬＵＭＯ準位（−１．９９ｅＶ）と、
ＤＢｑ（略称）のＨＯＭＯ準位に比べて浅い（高い）ＴＰＡ（略称）のＨＯＭＯ準位（−
５．２１ｅＶ）との影響で、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の励起錯体を形成すること
が示唆される。実際に図４からわかるように、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体
のＬＵＭＯ準位はＤＢｑ（略称）側に、ＨＯＭＯ準位はＴＰＡ（略称）側に分布している
。

次に、ＤＢｑ（略称）一分子のＳ１準位とＴ１準位における最適分子構造から得られた
励起エネルギーを示す。ここで、Ｓ１準位とＴ１準位の励起エネルギーは、ＤＢｑ（略称
）一分子が発する蛍光と燐光の波長にそれぞれ相当する。ＤＢｑ（略称）一分子のＳ１準
位の励起エネルギーは、３．２９４ｅＶであり、蛍光波長は、３７６．４ｎｍであった。
また、ＤＢｑ（略称）一分子のＴ１準位の励起エネルギーは、２．４６０ｅＶであり、燐
光波長は、５０４．１ｎｍであった。

また、ＴＰＡ（略称）一分子のＳ１準位とＴ１準位における最適分子構造から得られた
励起エネルギーを示す。ここで、Ｓ１準位とＴ１準位の励起エネルギーは、ＴＰＡ（略称
）一分子が発する蛍光と燐光の波長にそれぞれ相当する。ＴＰＡ（略称）一分子のＳ１準
位の励起エネルギーは、３．５０８ｅＶであり、蛍光波長は、３５３．４ｎｍであった。
また、ＴＰＡ（略称）一分子のＴ１準位の励起エネルギーは、２．６１０ｅＶであり、燐
光波長は、４７４．７ｎｍであった。

さらに、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体のＳ１準位とＴ１準位における最適
分子構造から得られた励起エネルギーを示す。Ｓ１準位とＴ１準位の励起エネルギーは、
ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体が発する蛍光と燐光の波長にそれぞれ相当する
。ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体のＳ１準位の励起エネルギーは、２．０３６
ｅＶであり、蛍光波長は、６０９．１ｎｍであった。また、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略
称）の二量体のＴ１準位の励起エネルギーは、２．０３０ｅＶであり、燐光波長は、６１
０．０ｎｍであった。

以上のことから、ＤＢｑ（略称）一分子、ＴＰＡ（略称）一分子のいずれにおいても、
燐光波長が１００ｎｍ近く長波長シフトしていることがわかる。これは、上述したＣＢＰ
（略称）（実測値）と同様の傾向であり、計算の妥当性を支持する結果である。

一方、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体の蛍光波長は、ＤＢｑ（略称）一分子
やＴＰＡ（略称）一分子の蛍光波長に比べ、より長波長側に存在することがわかる。また
、ＤＢｑ（略称）とＴＰＡ（略称）の二量体の蛍光波長と燐光波長の差はわずか０．９ｎ
ｍであり、ほぼ同じ波長であることがわかる。

この結果から、励起錯体の一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーは、ほぼ同じ
エネルギーであると言える。したがって、上述したように、励起錯体はその一重項状態、
及び三重項状態の双方から、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（上述した
第１の発光物質および第２の発光物質を含むゲスト材料）に対して効率よくエネルギー移
動できることが示唆された。

このように、本発明の一態様である発光素子は、発光層において形成された励起錯体の
発光スペクトルと三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（上述した第１の発光
物質および第２の発光物質を含むゲスト材料）の吸収スペクトルとの重なりを利用して、
エネルギー移動をするため、エネルギー移動効率が高い。したがって、外部量子効率の高
い発光素子を実現することができる。

また、励起錯体は励起状態でのみ存在するため、エネルギーを吸収できる基底状態が存
在しない。したがって、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）
の一重項励起状態及び三重項励起状態から励起錯体へのエネルギー移動により三重項励起
エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）が発光する前に失活する（すなわち
発光効率を損なう）という現象は、原理的に生じないと考えられる。このことも、外部量
子効率を高くできる一因である。

なお、上述した励起錯体は、励起状態における異種分子間の相互作用によって形成され
る。また、励起錯体は、比較的深いＬＵＭＯ準位をもつ材料と、浅いＨＯＭＯ準位をもつ
材料との間で形成しやすいことが一般に知られている。

励起錯体の発光波長は、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位間のエネルギー差に依存する。大
まかな傾向として、エネルギー差が大きいと発光波長は短くなり、エネルギー差が小さい
と発光波長は長くなる。

従って、本実施の形態における第１の有機化合物（ホスト材料）１１０、第２の有機化
合物（アシスト材料）１１１、第３の有機化合物（ホスト材料）１１２のＨＯＭＯ準位及
びＬＵＭＯ準位は、図１（Ｂ）に示したようにそれぞれ異なる。具体的には、第１の有機
化合物１１０のＨＯＭＯ準位および第３の有機化合物１１２のＨＯＭＯ準位＜第２の有機
化合物１１１のＨＯＭＯ準位＜第３の有機化合物１１２のＬＵＭＯ準位＜第１の有機化合
物１１０のＬＵＭＯ準位＜第２の有機化合物１１１のＬＵＭＯ準位という順でエネルギー
準位が異なる。

そして、各発光層において、２つの有機化合物（第１の発光層１０６ａにおいては、第
１の有機化合物１１０と第２の有機化合物１１１、第２の発光層１０６ｂにおいては、第
３の有機化合物１１２と第２の有機化合物１１１）により励起錯体が形成された場合、第
１の発光層１０６ａおよび第２の発光層１０６ｂにおける励起錯体のＨＯＭＯ準位は、第
２の有機化合物（アシスト材料）１１１に由来し、第１の発光層１０６ａにおける励起錯
体のＬＵＭＯ準位は、第１の有機化合物（ホスト材料）１１０に由来し、第２の発光層１
０６ｂにおける励起錯体のＬＵＭＯ準位は、第３の有機化合物（ホスト材料）１１２のＬ
ＵＭＯ準位に由来する。したがって、第１の発光層１０６ａにおける励起錯体の励起エネ
ルギー（Ｅ_Ａ）は、第２の発光層１０６ｂにおける励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ｂ）よ
りも大きくなる。すなわち、第１の発光層に含まれる三重項励起エネルギーを発光に変え
る第１の発光性物質１０９ａとして、第２の発光層に含まれる三重項励起エネルギーを発
光に変える第２の発光性物質１０９ｂよりも短波長の発光を示す物質を用いることで発光
効率の高い発光素子を形成することができる。また、発光波長の異なる発光材料を、同時
に効率よく発光させることができる。

なお、本発明の一態様における励起錯体の形成過程には、以下の２つの過程が考えられ
る。

１つ目の形成過程は、第２の有機化合物（アシスト材料）がキャリアを持った状態（具
体的にはカチオン）から、励起錯体を形成する形成過程である。

一般には、電子及び正孔（ホール）がホスト材料中で再結合した場合、励起状態のホス
ト材料からゲスト材料に励起エネルギーが移動し、ゲスト材料が励起状態に至り、発光す
るが、ホスト材料からゲスト材料に励起エネルギーが移動する前に、ホスト材料自体が発
光する、又は励起エネルギーが熱エネルギーとなることで、励起エネルギーの一部を失活
してしまう。特に、ホスト材料が一重項励起状態である場合は、（２−２）で述べたよう
にエネルギー移動が生じにくい。このような励起エネルギーの失活は、発光素子の寿命の
低下につながる要因の一つである。

しかし、本発明の一態様においては、第１の有機化合物（または第３の有機化合物）（
ホスト材料）及び第２の有機化合物（アシスト材料）がキャリアを持った状態（カチオン
又はアニオン）から、励起錯体を形成するため、第１の有機化合物（または第３の有機化
合物）（ホスト材料）の一重項励起子の形成を抑制することができる。つまり、一重項励
起子を形成することなく、直接励起錯体を形成する過程が存在しうる。これにより、上記
一重項励起エネルギーの失活も抑制することができる。したがって、寿命が長い発光素子
を実現することができる。

例えば、第１の有機化合物（または第３の有機化合物）が、電子輸送性材料の中でも電
子（キャリア）を捕獲しやすい性質を有する（ＬＵＭＯ準位の深い）電子トラップ性の化
合物であり、第２の有機化合物が、正孔輸送性の材料の中でもホール（キャリア）を捕獲
しやすい性質を有する（ＨＯＭＯ準位の浅い）ホールトラップ性の化合物である場合には
、第１の有機化合物（または第３の有機化合物）のアニオンと第２の有機化合物のカチオ
ンから、直接励起錯体が形成されることになる。このような過程で形成される励起錯体の
ことを特にエレクトロプレックス（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌｅｘ）と呼ぶこととする。このよ
うにして第１の有機化合物（または第３の有機化合物）（ホスト材料）の一重項励起状態
の発生を抑制し、エレクトロプレックスから三重項励起エネルギーを発光に変える発光性
物質（ゲスト材料）にエネルギー移動を行うことにより、発光効率が高い発光素子が得ら
れる。なお、この場合、第１の有機化合物（または第３の有機化合物）（ホスト材料）の
三重項励起状態の発生も同様に抑制され、直接励起錯体が形成されるため、励起錯体から
三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）にエネルギー移動すると
考えられる。

２つ目の形成過程は、第１の有機化合物（ホスト材料）、第２の有機化合物（アシスト
材料）、または第３の有機化合物（ホスト材料）のいずれかが一重項励起子を形成した後
、基底状態の他方と相互作用して励起錯体を形成する素過程である。エレクトロプレック
スとは異なり、この場合は一旦、第１の有機化合物（ホスト材料）、第２の有機化合物（
アシスト材料）、または第３の有機化合物（ホスト材料）の一重項励起状態が生成してし
まうが、これは速やかに励起錯体に変換されるため、やはり一重項励起エネルギーの失活
を抑制することができる。したがって、第１の有機化合物（ホスト材料）、第２の有機化
合物（アシスト材料）、または第３の有機化合物（ホスト材料）が励起エネルギーを失活
することを抑制することができる。なお、この場合、ホスト材料の三重項励起状態も同様
に、速やかに励起錯体に変換され、励起錯体から三重項励起エネルギーを発光に変える発
光性物質（ゲスト材料）にエネルギー移動すると考えられる。

なお、第１の有機化合物（または第３の有機化合物）（ホスト材料）が電子トラップ性
の化合物であり、一方で第２の有機化合物（アシスト材料）がホールトラップ性の化合物
であり、これら化合物のＨＯＭＯ準位の差、及びＬＵＭＯ準位の差が大きい場合（具体的
には差が０．３ｅＶ以上）、電子は選択的に第１の有機化合物（または第３の有機化合物
）（ホスト材料）に入り、ホールは選択的に第２の有機化合物（アシスト材料）に入る。
この場合、一重項励起子を経て励起錯体が形成される過程よりも、エレクトロプレックス
が形成される過程の方が優先されると考えられる。

なお、励起錯体の発光スペクトルと三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（
ゲスト材料）の吸収スペクトルを十分に重ねるためには、発光スペクトルのピークのエネ
ルギー値と、吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯のピークのエネルギー値との
差が０．３ｅＶ以内であることが好ましい。より好ましくは０．２ｅＶ以内であり、最も
好ましいのは０．１ｅＶ以内である。

また、本発明の一態様である発光素子において、励起錯体の励起エネルギーは三重項励
起エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）に十分にエネルギー移動し、励起
錯体からの発光は実質的に観察されないことが好ましい。したがって、励起錯体を介して
三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質にエネルギーを移動して、三重項励起エ
ネルギーを発光に変える発光性物質が、発光することが好ましい。なお、三重項励起エネ
ルギーを発光に変える発光性物質としては、燐光性化合物（有機金属錯体等）や、熱活性
化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料等であることが好ましい。

また、本発明の一態様である発光素子の第１の発光層１０６ａにおいて、第１の有機化
合物（第２の発光層１０６ｂの場合には第３の有機化合物）（ホスト材料）に三重項励起
エネルギーを発光に変える発光性物質を用いると、第１の有機化合物（第２の発光層１０
６ｂの場合には第３の有機化合物）（ホスト材料）自体が発光しやすくなり、三重項励起
エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）にエネルギー移動されにくくなる。
この場合、第１の有機化合物（第２の発光層１０６ｂの場合には第３の有機化合物）が効
率よく発光すればよいが、ホスト材料は濃度消光の問題が発生するため、高い発光効率を
達成するのは困難である。従って、第１の有機化合物（第２の発光層１０６ｂの場合には
第３の有機化合物）（ホスト材料）および第２の有機化合物（アシスト材料）の少なくと
も一方が蛍光性化合物（すなわち、一重項励起状態から発光や熱失活が起こりやすい化合
物）である場合が有効となる。したがって、第１の有機化合物（第２の発光層１０６ｂの
場合には第３の有機化合物）（ホスト材料）および第２の有機化合物（アシスト材料）の
少なくとも一方が蛍光性化合物であり、励起錯体をエネルギー移動の媒体に用いる構成で
あることが好ましい。

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

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の一例について図５を用いて説明す
る。

本実施の形態に示す発光素子は、図５に示すように一対の電極（第１の電極（陽極）２
０１と第２の電極（陰極）２０２）間に発光層２０６を含むＥＬ層２０３が挟まれており
、ＥＬ層２０３は、第１の発光層２０６ａと第２の発光層２０６ｂとの積層構造を有する
発光層２０６の他に、正孔（または、ホール）注入層２０４、正孔（または、ホール）輸
送層２０５、電子輸送層２０７、電子注入層２０８などを含んで形成される。

なお、本実施の形態に示す発光層２０６は、第１の発光層２０６ａと第２の発光層２０
６ｂとの積層構造を有するが、発光層２０６のうち、第１の発光層２０６ａには、三重項
励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物質（ゲスト材料）２０９ａ、電子輸送性を
有する第１の有機化合物（ホスト材料）２１０、および正孔輸送性を有する第２の有機化
合物（アシスト材料）２１１が含まれており、第２の発光層２０６ｂには、三重項励起エ
ネルギーを発光に変える第２の発光性物質（ゲスト材料）２０９ｂ、電子輸送性を有する
第３の有機化合物（ホスト材料）２１２、および正孔輸送性を有する第２の有機化合物（
アシスト材料）２１１が含まれている。

なお、第１の発光層に含まれる第１の有機化合物（ホスト材料）は、第２の発光層に含
まれる第３の有機化合物（ホスト材料）よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高いこ
ととする。従って、第１の発光層において形成される励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ａ）
を第２の発光層において形成される励起錯体の励起エネルギー（Ｅ_Ｂ）よりも大きくなる
ように設計することができる。

なお、発光層２０６（第１の発光層２０６ａおよび第２の発光層２０６ｂ）において、
第１の発光層２０６ａの場合には、三重項励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物
質２０９ａを第１の有機化合物（ホスト材料）２１０及び第２の有機化合物（アシスト材
料）２１１中に分散させ、第２の発光層２０６ｂの場合には、三重項励起エネルギーを発
光に変える第２の発光性物質２０９ｂを、第３の有機化合物（ホスト材料）２１２及び第
２の有機化合物（アシスト材料）２１１に分散させた構成とすることにより、発光層２０
６（第１の発光層２０６ａおよび第２の発光層２０６ｂ）の結晶化を抑制することができ
る。また、発光性物質２０９（２０９ａ、２０９ｂ）の濃度が高いことによる濃度消光を
抑制し、発光素子の発光効率を高くすることができる。

また、第１の有機化合物２１０、第２の有機化合物２１１、および第３の有機化合物２
１２のそれぞれの三重項励起エネルギーの準位（Ｔ１準位）は、三重項励起エネルギーを
発光に変える発光性物質２０９（２０９ａ、２０９ｂ）のＴ１準位よりも高いことが好ま
しい。第１の有機化合物２１０、第２の有機化合物２１１、および第３の有機化合物２１
２のＴ１準位が三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質２０９（２０９ａ、２０
９ｂ）のＴ１準位よりも低いと、発光に寄与する三重項励起エネルギーを発光に変える発
光性物質２０９（２０９ａ、２０９ｂ）の三重項励起エネルギーを第１の有機化合物２１
０（または、第２の有機化合物２１１、または、第３の有機化合物２１２）が消光（クエ
ンチ）してしまい、発光効率の低下を招くためである。

本実施の形態では、発光層２０６において、第１の発光層２０６ａでは、両電極からそ
れぞれ注入されるキャリア（電子及びホール）の再結合の際に、第１の有機化合物２１０
と第２の有機化合物２１１から励起錯体（エキサイプレックス）が形成され、第２の発光
層２０６ｂでは、第３の有機化合物２１２と第２の有機化合物２１１から励起錯体が形成
される。これにより、第１の発光層２０６ａにおける第１の有機化合物２１０の蛍光スペ
クトル、および第２の有機化合物２１１の蛍光スペクトルは、より長波長側に位置する励
起錯体の発光スペクトルに変換することができ、第２の発光層２０６ｂにおける第３の有
機化合物２１２の蛍光スペクトル、および第２の有機化合物２１１の蛍光スペクトルは、
より長波長側に位置する励起錯体の発光スペクトルに変換することができる。従って、一
重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めるために励起錯体の発光スペクトルと
三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）２０９の吸収スペクトル
との重なりが大きくなるように、第１の発光層２０６ａでは、第１の有機化合物２１０と
第２の有機化合物２１１、第２の発光層２０６ｂでは、第３の有機化合物２１２と第２の
有機化合物２１１とをそれぞれ選択することとする。すなわち、ここでは三重項励起状態
に関しても、ホスト材料ではなく励起錯体からのエネルギー移動が生じるものと考える。

なお、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質２０９（第１の発光性物質２０
９ａ、第２の発光性物質２０９ｂ）としては、燐光性化合物（有機金属錯体等）や、熱活
性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料等であることが好ましい。また、第１の有機化合物（ホス
ト材料）２１０、および第３の有機化合物（ホスト材料）２１２としては、電子輸送性材
料を用いることが好ましい。また、第２の有機化合物（アシスト材料）２１１としては、
正孔（ホール）輸送性材料を用いることが好ましい。

なお、上記有機金属錯体としては、例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェ
ニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボ
ラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト
−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２−
（３’，５’−ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム
（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４
’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチ
ルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウ
ム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム
（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、ビス（ベン
ゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ
）_２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）
イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）_２（ａｃａｃ））、
ビス｛２−［４’−（パーフルオロフェニル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’｝イリ
ジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）_２（ａｃａｃ）
）、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチル
アセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，
５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナー
ト（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，
Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａ
ｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサ
リナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチル
アセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称
：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オク
タエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（
アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａ
ｃａｃ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）
（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）_３（Ｐｈｅｎ
））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフ
ェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）_３（Ｐｈｅｎ））など
が挙げられる。

また、上記電子輸送性材料としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ不足型複素芳
香族化合物が好ましく、例えば、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−［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：２ＣｚＰ
ＤＢｑ−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：６ｍＤＢ
ＴＰＤＢｑ−ＩＩ）等のキノキサリンないしはジベンゾキノキサリン誘導体が挙げられる
。

また、上記正孔（ホール）輸送性材料としては、π過剰型複素芳香族化合物（例えばカ
ルバゾール誘導体やインドール誘導体）や芳香族アミン化合物が好ましく、例えば、４−
フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン
（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−
９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、３−［Ｎ
−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェ
ニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナ
フチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）、２，
７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９
，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニルカルバゾ
ール−３−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（略称：ＰＣＡ２
Ｂ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−２−ジフェニルアミノ−９Ｈ−フルオレン−７−イル）
ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニル−Ｎ，Ｎ’，Ｎ
’’−トリス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）ベンゼン−１，３，５−トリアミ
ン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、２−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フ
ェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２−［Ｎ−（４
−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン
（略称：ＤＰＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２，７−ジアミン（略称：ＹＧＡ
２Ｆ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニ
ル（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フ
ェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオ
レン−２−イル）−Ｎ−｛９，９−ジメチル−２−［Ｎ’−フェニル−Ｎ’−（９，９−
ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ］−９Ｈ−フルオレン−７−イル｝フェ
ニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、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
−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカル
バゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニ
ル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、４
，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フ
ェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、３，６−ビス［Ｎ−
（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−（１−ナフチル）アミノ］−９−フェニルカル
バゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、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
）が挙げられる。

但し、上述した三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）２０９
（第１の発光性物質２０９ａ、第２の発光性物質２０９ｂ）、第１の有機化合物（ホスト
材料）２１０、第２の有機化合物（アシスト材料）２１１、および第３の有機化合物（ホ
スト材料）２１２にそれぞれ用いることができる材料は、これらに限定されることなく、
励起錯体を形成できる組み合わせであり、励起錯体の発光スペクトルが、三重項励起エネ
ルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）２０９（第１の発光性物質２０９ａまた
は第２の発光性物質２０９ｂ）の吸収スペクトルと重なり、励起錯体の発光スペクトルの
ピークが、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質（ゲスト材料）２０９（第１
の発光性物質２０９ａまたは第２の発光性物質２０９ｂ）の吸収スペクトルのピークより
も長波長なものであればよい。

また、第１の有機化合物２１０に電子輸送性材料を用い、第２の有機化合物２１１に正
孔（ホール）輸送性材料を用いる場合、その混合比によってキャリアバランスを制御する
ことができる。具体的には、第１の有機化合物２１０：第２の有機化合物２１１＝１：９
〜９：１の範囲とするのが好ましい。

以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。

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

正孔注入層２０４および正孔輸送層２０５に用いる正孔輸送性の高い物質としては、例
えば、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，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤ
ＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミ
ノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，
９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）
などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−
フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス
［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニル
カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（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：ＰＣｚＰＣ
Ｎ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：
ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：
ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントラセニル）フェニル］−９Ｈ−カ
ルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここ
に述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し
、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。

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

また、正孔注入層２０４に用いることができるアクセプター性物質としては、遷移金属
酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができ
る。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。

発光層２０６（２０６ａ、２０６ｂ）は、上述した通りであり、第１の発光層２０６ａ
は、第１の発光性物質２０９ａ、第１の有機化合物（ホスト材料）２１０、および第２の
有機化合物（アシスト材料）２１１を少なくとも有し、第２の発光層２０６ｂは、第２の
発光性物質２０９ｂ、第３の有機化合物（ホスト材料）２１２、および第２の有機化合物
（アシスト材料）２１１を少なくとも有して形成される。

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

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

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

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

なお、上述した正孔注入層２０４、正孔輸送層２０５、発光層２０６（２０６ａ、２０
６ｂ）、電子輸送層２０７、電子注入層２０８は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む
）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

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

本実施の形態で示した発光素子は、励起錯体の発光スペクトルと三重項励起エネルギー
を発光に変える発光性物質（ゲスト材料）の吸収スペクトルとの重なりを利用したエネル
ギー移動により、エネルギー移動効率を高めることができるため、外部量子効率の高い発
光素子を実現することができる。

なお、本実施の形態で示した発光素子は、本発明の一態様であり、特に発光層の構成に
特徴を有する。従って、本実施の形態で示した構成を適用することで、パッシブマトリク
ス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置などを作製することができ、これら
は、いずれも本発明に含まれるものとする。

なお、アクティブマトリクス型の発光装置の場合において、ＴＦＴの構造は、特に限定
されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。また、Ｔ
ＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでも
よいし、Ｎ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方のみからなるものであってもよ
い。さらに、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。例えば
、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。

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

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

本実施の形態に示す発光素子は、図６（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極３０
１および第２の電極３０４）間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層３０２（１）、第２のＥ
Ｌ層３０２（２））を有するタンデム型発光素子である。

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

また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層３０２（１）、第２のＥＬ層３０２（２））の間に
は、電荷発生層（Ｉ）３０５が設けられている。電荷発生層（Ｉ）３０５は、第１の電極
３０１と第２の電極３０４に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方
のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第１の電極３０１に
第２の電極３０４よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層（Ｉ）３０
５から第１のＥＬ層３０２（１）に電子が注入され、第２のＥＬ層３０２（２）に正孔が
注入される。

なお、電荷発生層（Ｉ）３０５は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性
を有する（具体的には、電荷発生層（Ｉ）３０５に対する可視光の透過率が、４０％以上
）ことが好ましい。また、電荷発生層（Ｉ）３０５は、第１の電極３０１や第２の電極３
０４よりも低い導電率であっても機能する。

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

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

また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラ
フルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。
また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族
に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ
、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化
レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安
定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

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

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

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

本実施の形態では、ＥＬ層を２層有する発光素子について説明したが、図６（Ｂ）に示
すように、ｎ層（ただし、ｎは、３以上）のＥＬ層を積層した発光素子についても、同様
に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複
数のＥＬ層を有する場合、ＥＬ層とＥＬ層との間に電荷発生層（Ｉ）を配置することで、
電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるた
め、長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による
電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可
能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。

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

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

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

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

本実施の形態に示す発光装置は、一対の電極間での光の共振効果を利用した微小光共振
器（マイクロキャビティー）構造を有しており、図７に示す様に一対の電極（反射電極４
０１及び半透過・半反射電極４０２）間に少なくともＥＬ層４０５を有する構造である発
光素子を複数、有している。また、ＥＬ層４０５は、少なくとも発光領域となる発光層４
０４（４０４Ｒ、４０４Ｇ、４０４Ｂ）を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子
輸送層、電子注入層、電荷発生層（Ｅ）などが含まれていても良い。なお、発光層４０４
（４０４Ｒ、４０４Ｇ、４０４Ｂ）には、実施の形態１や２で説明したような本発明の一
態様である発光層の構成を含めることができる。

本実施の形態では、図７に示すように構造の異なる発光素子（第１の発光素子（Ｒ）４
１０Ｒ、第２の発光素子（Ｇ）４１０Ｇ、第３の発光素子（Ｂ）４１０Ｂ）を有して構成
される発光装置について説明する。

第１の発光素子（Ｒ）４１０Ｒは、反射電極４０１上に第１の透明導電層４０３ａと、
第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂ、第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇ、第３の発光層（Ｒ）４０４
Ｒを一部に含むＥＬ層４０５と、半透過・半反射電極４０２とが順次積層された構造を有
する。また、第２の発光素子（Ｇ）４１０Ｇは、反射電極４０１上に第２の透明導電層４
０３ｂと、ＥＬ層４０５と、半透過・半反射電極４０２とが順次積層された構造を有する
。また、第３の発光素子（Ｂ）４１０Ｂは、反射電極４０１上にＥＬ層４０５と、半透過
・半反射電極４０２とが順次積層された構造を有する。

なお、上記発光素子（第１の発光素子（Ｒ）４１０Ｒ、第２の発光素子（Ｇ）４１０Ｇ
、第３の発光素子（Ｂ）４１０Ｂ）において、反射電極４０１、ＥＬ層４０５、半透過・
半反射電極４０２は共通である。また、第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂでは、４２０ｎｍ以
上４８０ｎｍ以下の波長領域にピークをもつ光（λ_Ｂ）を発光させ、第２の発光層（Ｇ）
４０４Ｇでは、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長領域にピークを持つ光（λ_Ｇ）を発
光させ、第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒでは、６００ｎｍ以上７６０ｎｍ以下の波長領域に
ピークを持つ光（λ_Ｒ）を発光させる。これにより、いずれの発光素子（第１の発光素子
（Ｒ）４１０Ｒ、第２の発光素子（Ｇ）４１０Ｇ、第３の発光素子（Ｂ）４１０Ｂ）でも
、第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂ、第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇ、および第３の発光層（Ｒ
）４０４Ｒからの発光が重ね合わされた、すなわち可視光領域に渡るブロードな光を発光
させることができる。なお、上記より、波長の長さは、λ_Ｂ＜λ_Ｇ＜λ_Ｒなる関係である
とする。

本実施の形態に示す各発光素子は、それぞれ反射電極４０１と半透過・半反射電極４０
２との間にＥＬ層４０５を挟んでなる構造を有しており、ＥＬ層４０５に含まれる各発光
層から全方向に射出される発光は、微小光共振器（マイクロキャビティー）としての機能
を有する反射電極４０１と半透過・半反射電極４０２とによって共振される。なお、反射
電極４０１は、反射性を有する導電性材料により形成され、その膜に対する可視光の反射
率が４０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％であり、かつその抵抗率が１×１０
^−２Ωｃｍ以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極４０２は、反射性を有する
導電性材料と光透過性を有する導電性材料とにより形成され、その膜に対する可視光の反
射率が２０％〜８０％、好ましくは４０％〜７０％であり、かつその抵抗率が１×１０^−
２Ωｃｍ以下の膜であるとする。

また、本実施の形態では、各発光素子で、第１の発光素子（Ｒ）４１０Ｒと第２の発光
素子（Ｇ）４１０Ｇにそれぞれ設けられた透明導電層（第１の透明導電層４０３ａ、第２
の透明導電層４０３ｂ）の厚みを変えることにより、発光素子毎に反射電極４０１と半透
過・半反射電極４０２の間の光学距離を変えている。つまり、各発光素子の各発光層から
発光するブロードな光は、反射電極４０１と半透過・半反射電極４０２との間において、
共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができるため、素子毎に
反射電極４０１と半透過・半反射電極４０２の間の光学距離を変えることにより、異なる
波長の光を取り出すことができる。

なお、光学距離（光路長ともいう）とは、実際の距離に屈折率をかけたものであり、本
実施の形態においては、実膜厚にｎ（屈折率）をかけたものを表している。すなわち、「
光学距離＝実膜厚×ｎ」である。

また、第１の発光素子（Ｒ）４１０Ｒでは、反射電極４０１から半透過・半反射電極４
０２までの総厚をｍλ_Ｒ／２（ただし、ｍは自然数）、第２の発光素子（Ｇ）４１０Ｇで
は、反射電極４０１から半透過・半反射電極４０２までの総厚をｍλ_Ｇ／２（ただし、ｍ
は自然数）、第３の発光素子（Ｂ）４１０Ｂでは、反射電極４０１から半透過・半反射電
極４０２までの総厚をｍλ_Ｂ／２（ただし、ｍは自然数）としている。

以上より、第１の発光素子（Ｒ）４１０Ｒからは、主としてＥＬ層４０５に含まれる第
３の発光層（Ｒ）４０４Ｒで発光した光（λ_Ｒ）が取り出され、第２の発光素子（Ｇ）４
１０Ｇからは、主としてＥＬ層４０５に含まれる第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇで発光した
光（λ_Ｇ）が取り出され、第３の発光素子（Ｂ）４１０Ｂからは、主としてＥＬ層４０５
に含まれる第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂで発光した光（λ_Ｂ）が取り出される。なお、各
発光素子から取り出される光は、半透過・半反射電極４０２側からそれぞれ射出される。

また、上記構成において、反射電極４０１から半透過・半反射電極４０２までの総厚は
、厳密には反射電極４０１における反射領域から半透過・半反射電極４０２における反射
領域までの総厚ということができる。しかし、反射電極４０１や半透過・半反射電極４０
２における反射領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極４０１と半
透過・半反射電極４０２の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得
ることができるものとする。

次に、第１の発光素子（Ｒ）４１０Ｒにおいて、反射電極４０１から第３の発光層（Ｒ
）４０４Ｒへの光学距離を所望の膜厚（（２ｍ’＋１）λ_Ｒ／４（ただし、ｍ’は自然数
））に調節することにより、第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒからの発光を増幅させることが
できる。第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒからの発光のうち、反射電極４０１によって反射さ
れて戻ってきた光（第１の反射光）は、第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒから半透過・半反射
電極４０２に直接入射する光（第１の入射光）と干渉を起こすため、反射電極４０１から
第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒへの光学距離を所望の値（（２ｍ’＋１）λ_Ｒ／４（ただし
、ｍ’は自然数））に調節して設けることにより、第１の反射光と第１の入射光との位相
を合わせ、第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒからの発光を増幅させることができる。

なお、反射電極４０１と第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒとの光学距離とは、厳密には反射
電極４０１における反射領域と第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒにおける発光領域との光学距
離ということができる。しかし、反射電極４０１における反射領域や第３の発光層（Ｒ）
４０４Ｒにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極４０
１の任意の位置を反射領域、第３の発光層（Ｒ）４０４Ｒの任意の位置を発光領域と仮定
することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。

次に、第２の発光素子（Ｇ）４１０Ｇにおいて、反射電極４０１から第２の発光層（Ｇ
）４０４Ｇへの光学距離を所望の膜厚（（２ｍ’’＋１）λ_Ｇ／４（ただし、ｍ’’は自
然数））に調節することにより、第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇからの発光を増幅させるこ
とができる。第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇからの発光のうち、反射電極４０１によって反
射されて戻ってきた光（第２の反射光）は、第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇから半透過・半
反射電極４０２に直接入射する光（第２の入射光）と干渉を起こすため、反射電極４０１
から第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇへの光学距離を所望の値（（２ｍ’’＋１）λ_Ｇ／４（
ただし、ｍ’’は自然数））に調節して設けることにより、第２の反射光と第２の入射光
との位相を合わせ、第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇからの発光を増幅させることができる。

なお、反射電極４０１と第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇとの光学距離とは、厳密には反射
電極４０１における反射領域と第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇにおける発光領域との光学距
離ということができる。しかし、反射電極４０１における反射領域や第２の発光層（Ｇ）
４０４Ｇにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極４０
１の任意の位置を反射領域、第２の発光層（Ｇ）４０４Ｇの任意の位置を発光領域と仮定
することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。

次に、第３の発光素子（Ｂ）４１０Ｂにおいて、反射電極４０１から第１の発光層（Ｂ
）４０４Ｂへの光学距離を所望の膜厚（（２ｍ’’’＋１）λ_Ｂ／４（ただし、ｍ’’’
は自然数））に調節することにより、第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂからの発光を増幅させ
ることができる。第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂからの発光のうち、反射電極４０１によっ
て反射されて戻ってきた光（第３の反射光）は、第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂから半透過
・半反射電極４０２に直接入射する光（第３の入射光）と干渉を起こすため、反射電極４
０１から第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂへの光学距離を所望の値（（２ｍ’’’＋１）λ_Ｂ
／４（ただし、ｍ’’’は自然数））に調節して設けることにより、第３の反射光と第３
の入射光との位相を合わせ、第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂからの発光を増幅させることが
できる。

なお、第３の発光素子において、反射電極４０１と第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂとの光
学距離とは、厳密には反射電極４０１における反射領域と第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂに
おける発光領域との光学距離ということができる。しかし、反射電極４０１における反射
領域や第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難
であるため、反射電極４０１の任意の位置を反射領域、第１の発光層（Ｂ）４０４Ｂの任
意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。

なお、上記構成において、いずれの発光素子もＥＬ層に複数の発光層を有する構造を有
しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、実施の形態３で説明したタン
デム型発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のＥＬ
層を設け、それぞれのＥＬ層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成としてもよい。

本実施の形態で示した発光装置は、マイクロキャビティー構造を有しており、同じＥＬ
層を有していても発光素子ごとに異なる波長の光を取り出すことができるためＲＧＢの塗
り分けが不要となる。従って、高精細化を実現することが容易であるなどの理由からフル
カラー化を実現する上で有利である。なお、着色層（カラーフィルタ）との組み合わせも
可能である。また、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消
費電力化を図ることができる。この構成は、３色以上の画素を用いたカラーディスプレイ
（画像表示装置）に適用する場合に、特に有用であるが、照明などの用途に用いても良い
。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を有する発光装置について説明する
。

また、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型
の発光装置でもよい。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した
発光素子を適用することが可能である。

本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図８を用いて説明する
。

なお、図８（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）を鎖線Ａ−
Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は
、素子基板５０１上に設けられた画素部５０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）５０
３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）５０４（５０４ａ及び５０４ｂ）と、を有する。
画素部５０２、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４は、シール材５０５によって、
素子基板５０１と封止基板５０６との間に封止されている。

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

次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５０１上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部５０３
と、画素部５０２が示されている。

駆動回路部５０３はｎチャネル型ＴＦＴ５０９とｐチャネル型ＴＦＴ５１０とを組み合
わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、
種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実
施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必
要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。

また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２と電流
制御用ＴＦＴ５１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された第１の
電極（陽極）５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極（陽極）５
１３の端部を覆って絶縁物５１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル
樹脂を用いることにより形成する。

また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物５１４の上端
部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁
物５１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物５１４の上端部
に曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁
物５１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用するこ
とができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、
の両者を使用することができる。

第１の電極（陽極）５１３上には、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６が積層
形成されている。ＥＬ層５１５は、少なくとも発光層が設けられており、発光層は、実施
の形態１で示したような積層構造を有している。また、ＥＬ層５１５には、発光層の他に
正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることがで
きる。

なお、第１の電極（陽極）５１３、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６との積
層構造で、発光素子５１７が形成されている。第１の電極（陽極）５１３、ＥＬ層５１５
及び第２の電極（陰極）５１６の用いる材料としては、実施の形態２に示す材料を用いる
ことができる。また、ここでは図示しないが、第２の電極（陰極）５１６は外部入力端子
であるＦＰＣ５０８に電気的に接続されている。

また、図８（Ｂ）に示す断面図では発光素子５１７を１つのみ図示しているが、画素部
５０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部５
０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、
フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、着色層（カラーフィルタ
ー）と組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。

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

なお、シール材５０５にはエポキシ系樹脂や低融点ガラス等を用いるのが好ましい。ま
た、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また
、封止基板５０６に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇ
ｌａｓｓ−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、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

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

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された発光装置を用
いて完成させた様々な電子機器の一例について、図９、図１０を用いて説明する。

発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビ
ジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデ
オカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、
携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙
げられる。これらの電子機器の具体例を図９に示す。

図９（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、
筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示
することが可能であり、発光装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここで
は、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。

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

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

図９（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キ
ーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む
。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製される
。

図９（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成さ
れており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には表示部
７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図
９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７
、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３
１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化
学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動
、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）等を備えて
いる。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３
０４および表示部７３０５の両方、又は一方に発光装置を用いていればよく、その他付属
設備が適宜設けられた構成とすることができる。図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録
媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の
携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図９（Ｃ）に示す
携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。

図９（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１
に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、ス
ピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、発光
装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。

図９（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は
、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。

表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする
表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表
示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。

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

また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロ、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、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、
表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操
作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類
によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画
のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。

また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、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７
４０２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。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図１０（Ａ
）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示
部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モ
ード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。な
お、当該タブレット端末は、発光装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は
両方に用いることにより作製される。

表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示さ
れた操作キー９６３７にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６
３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領
域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６
３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９
６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表
示画面として用いることができる。

また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一
部をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボー
ド表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれること
で表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。

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

また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向き
を切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替え
スイッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外
光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セ
ンサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置
を内蔵させてもよい。

また、図１０（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示
しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表
示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネ
ルとしてもよい。

図１０（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９
６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を
有する。なお、図１０（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３
５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示している。

なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態
にすることができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、
耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。

また、この他にも図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な
情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル
、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は
、筐体９６３０の片面または両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率
的に行う構成とすることができる。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電
池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。

また、図１０（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１０（
Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１０（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９
６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３
、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３
６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１０（Ｂ）に示す充放電制御
回路９６３４に対応する箇所となる。

まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する
。太陽電池９６３３で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となる
ようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１
の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コ
ンバータ９６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。ま
た、表示部９６３１での表示を行わない際には、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳ
Ｗ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。

なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、
圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバ
ッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送
受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構
成としてもよい。

また、上記実施の形態で説明した表示部を具備していれば、図１０に示した電子機器に
特に限定されないことは言うまでもない。

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

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

（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を含む発光装置を適用した照明装置
の一例について、図１１を用いて説明する。

図１１は、発光装置を室内の照明装置８００１として用いた例である。なお、発光装置
は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面
を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８００２を形成すること
もできる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザ
インの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができ
る。さらに、室内の壁面に大型の照明装置８００３を備えても良い。

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

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

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

本実施例では、本発明の一態様である発光素子１について図１２を用いて説明する。な
お、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。

≪発光素子１の作製≫
まず、ガラス製の基板１１００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より成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。な
お、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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

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

次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、基板１１００を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層１
１０２を構成する正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送
層１１１４、電子注入層１１１５が順次形成される場合について説明する。

真空装置内を１０^−４Ｐａに減圧した後、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４
−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢＴ３
Ｐ−ＩＩ（略称）：酸化モリブデン＝４：２（質量比）となるように共蒸着することによ
り、第１の電極１１０１上に正孔注入層１１１１を形成した。膜厚は２０ｎｍとした。な
お、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法
である。

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

次に、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。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）、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）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉ
ｒ（ｐｐｙ）_３］）を、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ
（ｐｐｙ）_３］（略称）＝０．７：０．３：０．０５（質量比）となるよう共蒸着し、第
１の発光層１１１３ａを２０ｎｍの膜厚で形成した後、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：２ｍＤ
ＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、ＰＣＢＢｉＦ（略称）、ビス｛４，６−ジメチル−２−［５−
（２，６−ジメチルフェニル）−３−（３，５−ジメチルフェニル）−２−ピラジニル−
κＮ］フェニル−κＣ｝（２，８−ジメチル−４，６−ノナンジオナト−κ^２Ｏ，Ｏ’）
イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）_２（ｄｉｖｍ）］）を、
２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）：ＰＣＢＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−
ｄｍｐ）_２（ｄｉｖｍ）］（略称）＝０．９：０．１：０．０５（質量比）となるように
共蒸着し、第２の発光層１１１３ｂを２０ｎｍの膜厚で形成することで積層構造を有する
発光層１１１３を形成した。

次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ（略称）を１５ｎｍ蒸着した後
、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１０ｎｍ蒸着することにより、電子輸送
層１１１４を形成した。さらに電子輸送層１１１４上に、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着す
ることにより、電子注入層１１１５を形成した。

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

以上により得られた発光素子１の素子構造を表１に示す。

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

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

まず、発光素子１の電流密度−輝度特性を図１３に示す。なお、図１３において、縦軸
は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ^２）を示す。また、発光素子１の
電圧−輝度特性を図１４に示す。なお、図１４において、縦軸は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）、
横軸は、電圧（Ｖ）を示す。また、発光素子１の輝度−電流効率特性を図１５に示す。な
お、図１５において、縦軸は、電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）を示
す。また、発光素子１の電圧−電流特性を図１６に示す。なお、図１６において、縦軸は
、電流（ｍＡ）、横軸は、電圧（Ｖ）を示す。

図１５より、本発明の一態様である発光素子１は、高効率な素子であることがわかった
。また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における発光素子１の主な初期特性値を以下の表２に示
す。

上記結果から、本実施例で作製した発光素子１は、高い外部量子効率を示しているので
、高い発光効率を示すことが分かる。

また、発光素子１に２５ｍＡ／ｃｍ^２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の発光スペクトルは５１９ｎｍと６１５
ｎｍ付近に２つのピークを有しており、それぞれ燐光性有機金属イリジウム錯体［Ｉｒ（
ｐｐｙ）_３］と［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）_２（ｄｉｖｍ）］の発光に由来している
ことが示唆される。

なお、サイクリックボルタンメトリ測定より、電子輸送性を有する第１の有機化合物で
ある４，６ｍＣｚＰ２ＰｍのＬＵＭＯ準位は−２．８８ｅＶであり、電子輸送性を有する
第３の有機化合物である２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩのＬＵＭＯ準位は−２．９４ｅＶと
見積もられた。したがって、第３の有機化合物よりも第１の有機化合物の方が、ＬＵＭＯ
準位が高い構成となっている。

ここで、図１８に、電子輸送性を有する第１の有機化合物である４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ
の薄膜の発光スペクトル、正孔輸送性を有する第２の有機化合物であるＰＣＢＢｉＦの薄
膜の発光スペクトル、及び４，６ｍＣｚＰ２ＰｍとＰＣＢＢｉＦの混合膜（共蒸着膜）の
発光スペクトルを示す。また、図１９に、電子輸送性を有する第３の有機化合物である２
ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩの薄膜の発光スペクトル、正孔輸送性を有する第２の有機化合
物であるＰＣＢＢｉＦの薄膜の発光スペクトル、及び２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣ
ＢＢｉＦの混合膜（共蒸着膜）の発光スペクトルを示す。

図１８および図１９から、混合膜の発光波長は各材料の単膜の発光波長よりも長波長に
位置しているため、第１の有機化合物（４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）と第２の有機化合物（Ｐ
ＣＢＢｉＦ）、および第３の有機化合物（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）と第２の有機化
合物（ＰＣＢＢｉＦ）とは、それぞれ励起錯体を形成していることがわかる。

１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ ＥＬ層
１０４ 正孔注入層
１０５ 正孔輸送層
１０６ 発光層
１０６ａ 第１の発光層
１０６ｂ 第２の発光層
１０７ 電子輸送層
１０８ 電子注入層
１０９ 発光性物質
１０９ａ 三重項励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物質
１０９ｂ 三重項励起エネルギーを発光に変える第２の発光性物質
１１０ 第１の有機化合物
１１１ 第２の有機化合物
１１２ 第３の有機化合物
２０１ 第１の電極（陽極）
２０２ 第２の電極（陰極）
２０３ ＥＬ層
２０４ 正孔注入層
２０５ 正孔輸送層
２０６ 発光層
２０６ａ 第１の発光層
２０６ｂ 第２の発光層
２０７ 電子輸送層
２０８ 電子注入層
２０９ 発光性物質
２０９ａ 三重項励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物質
２０９ｂ 三重項励起エネルギーを発光に変える第２の発光性物質
２１０ 第１の有機化合物
２１１ 第２の有機化合物
２１２ 第３の有機化合物
３０１ 第１の電極
３０２（１） 第１のＥＬ層
３０２（２） 第２のＥＬ層
３０２（ｎ−１） 第（ｎ−１）のＥＬ層
３０２（ｎ） 第（ｎ）のＥＬ層
３０４ 第２の電極
３０５ 電荷発生層（Ｉ）
３０５（１） 第１の電荷発生層（Ｉ）
３０５（２） 第２の電荷発生層（Ｉ）
３０５（ｎ−２） 第（ｎ−２）の電荷発生層（Ｉ）
３０５（ｎ−１） 第（ｎ−１）の電荷発生層（Ｉ）
４０１ 反射電極
４０２ 半透過・半反射電極
４０３ａ 第１の透明導電層
４０３ｂ 第２の透明導電層
４０４Ｂ 第１の発光層（Ｂ）
４０４Ｇ 第２の発光層（Ｇ）
４０４Ｒ 第３の発光層（Ｒ）
４０５ ＥＬ層
４１０Ｒ 第１の発光素子（Ｒ）
４１０Ｇ 第２の発光素子（Ｇ）
４１０Ｂ 第３の発光素子（Ｂ）
５０１ 素子基板
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
５０４ａ、５０４ｂ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
５０５ シール材
５０６ 封止基板
５０７ 引き回し配線
５０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
５０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
５１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 第１の電極（陽極）
５１４ 絶縁物
５１５ ＥＬ層
５１６ 第２の電極（陰極）
５１７ 発光素子
５１８ 空間
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７３１２ マイクロフォン
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
８００１ 照明装置
８００２ 照明装置
８００３ 照明装置
８００４ 照明装置
９０３３ 留め具
９０３４ 表示モード切り替えスイッチ
９０３５ 電源スイッチ
９０３６ 省電力モード切り替えスイッチ
９０３８ 操作スイッチ
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ タッチパネルの領域
９６３２ｂ タッチパネルの領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ 操作キー
９６３８ コンバータ
９６３９ ボタン

Claims (5)

1. 陽極と陰極との間に発光層を有し、
   前記発光層は、第１の発光層と、第２の発光層とを有し、
   前記第１の発光層は、前記陽極と、前記第２の発光層との間に位置し、
   前記第１の発光層は、三重項励起エネルギーを発光に変える第１の発光性物質と、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とを含み、
   前記第２の発光層は、三重項励起エネルギーを発光に変える第２の発光性物質と、前記第２の有機化合物と、第３の有機化合物とを含み、
   前記第１の有機化合物は、前記第３の有機化合物よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、
   前記第１の発光性物質は、前記第２の発光性物質よりも短波長の発光を示し、
   前記第１の有機化合物は、π不足型複素芳香族化合物であり、
   前記第３の有機化合物は、π不足型複素芳香族化合物であり、
   前記第２の有機化合物は、π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。
2. 請求項１において、
   前記第１の発光性物質は、燐光性化合物または熱活性化遅延蛍光材料であり、
   前記第２の発光性物質は、燐光性化合物または熱活性化遅延蛍光材料である発光素子。
3. 請求項１または請求項２に記載の発光素子を有する発光装置。
4. 請求項３に記載の発光装置を有する電子機器。
5. 請求項３に記載の発光装置を有する照明装置。