JP6488046B2 - 発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、照明装置及び電子機器 - Google Patents

発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、照明装置及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、有機化合物を発光物質として用いた発光素子、表示装置、発光装置、電子機器
及び照明装置に関する。
有機化合物を発光物質として用いた電流励起の発光素子、いわゆる有機ＥＬ素子は、光
源や照明、ディスプレイなどの応用化が進んでいる。
有機ＥＬ素子の励起子の生成割合は一重項励起状態１に対し、三重項励起状態３である
ことが知られている。そのため、一重項励起状態を発光に変換する蛍光発光の内部量子効
率の限界は２５％であるが、三重項励起状態を発光に変換するりん光発光は、一重項励起
状態からの項間交差を介したエネルギー移動を考慮すると、内部量子効率１００％が実現
可能である。このことから、効率良い発光を得るために、りん光発光材料を発光物質とし
て適用した有機ＥＬ素子（りん光発光素子ともいう）が選択されることが多い。
三重項励起状態を発光に変換するための他の手段として、遅延蛍光を利用する方法があ
る。これは、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差を利用したものであり、
発光は一重項励起状態から起こるためりん光ではなく、蛍光である。これは、一重項励起
状態と三重項励起状態とのエネルギー差が小さい場合に起こりやすく、実際に蛍光発光の
理論的限界を超える発光効率が得られたことも報告されている。
また、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さい状態を、二種類の物質
からなる励起錯体（エキサイプレックス）により得、効率の良い発光素子を実現したこと
も報告されている。
Ｋ．合志 他、「アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）」，２０１２年， １０１号，０２３３０６／１−０２３３０６／４頁．
しかし、上記励起錯体を用いた発光素子の場合、用いる物質によっては効率の良い発光
が得られないことが多い。実際、有機ＥＬ素子の開発の歴史において、励起錯体は効率を
落とすものとして、その形成が起きないように設計することが通常であった。
まして、効率良く発光する励起錯体を形成するための構成に至っては殆ど明らかになっ
ていない。
そこで、本発明の一態様では、効率よく発光する励起錯体を形成する新規有機化合物を
提供することを課題とする。また、本発明の一態様では、発光効率の良好な発光素子を提
供することを課題とする。また、本発明の一態様では、励起錯体を利用した発光素子にお
いて、効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。また、本発明の一態様では、
励起錯体からの発光を発する発光素子において、効率の良好な発光素子を提供することを
課題とする。
また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、発光効率の高い発光装
置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを課題とする。
本発明は上述の課題のうちいずれか一を実現すればよいものとする。
上記課題を実現するための本発明の一態様は、トリアリールアミン骨格を有する有機化
合物であって、当該トリアリールアミン骨格の３つのアリール基が、ｐ−ビフェニル基、
フルオレン−２−イル基及びジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基が結合した
フェニル基である有機化合物である。
また、本発明の他の構成は、下記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物である。
但し、式中Ａはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２
はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基のいずれかを表す。な
お、Ｒ１及びＲ２が共にフェニル基である場合、それらが結合し、スピロフルオレン骨格
を形成しても良い。
また、本発明の他の構成は、下記一般式（Ｇ２）で表される有機化合物である。
但し、式中Ａはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２
はそれぞれ独立に、水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基のいずれかを表す。
なお、Ｒ１及びＲ２が共にフェニル基である場合、それらが結合し、スピロフルオレン骨
格を形成しても良い。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する有機化合物において、Ａで表される基が
下記構造式（Ａ−１）乃至（Ａ−４）で表される基のいずれかである有機化合物である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する有機化合物において、Ａで表される基が
下記構造式（Ａ−１）又は（Ａ−２）で表される基である有機化合物である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する有機化合物において、Ａで表される基が
下記構造式（Ａ−１）で表される基である有機化合物である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する有機化合物において、Ｒ１及びＲ２がそ
れぞれ独立に構造式（Ｒ−１）乃至（Ｒ−１２）で表される基のいずれかである有機化合
物である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する有機化合物において、Ｒ１及びＲ２が共
にメチル基である有機化合物である。
また、本発明の他の構成は、下記構造式（１００）で表される有機化合物である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極と、一対の電極に挟まれた有機化合物を含む層
とを有し、有機化合物を含む層は、上述の有機化合物を含む発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極と、一対の電極に挟まれた有機化合物を含む層
とを有し、有機化合物を含む層は、少なくとも発光層を有し、発光層は、上述の有機化合
物を含む発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極と、一対の電極に挟まれた有機化合物を含む層
とを有し、有機化合物を含む層は、少なくとも発光層を有し、発光層は、少なくとも第１
の有機化合物と、第２の有機化合物とを有し、第１の有機化合物は、電子輸送性を有し、
第２の有機化合物は上述の有機化合物である発光素子である。
また、本発明の他の構成は、一対の電極と、一対の電極に挟まれた有機化合物を含む層
とを有し、有機化合物を含む層は、少なくとも発光層を有し、発光層は、少なくとも第１
の有機化合物と、第２の有機化合物と、りん光発光物質とを有し、第１の有機化合物は電
子輸送性を有し、第２の有機化合物は上述の有機化合物である発光素子である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する発光素子において、第１の有機化合物と
第２の有機化合物とが励起錯体を形成する発光素子である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する発光素子において、第１の有機化合物と
第２の有機化合物の三重項励起エネルギーは、第１の有機化合物と第２の有機化合物から
なる励起錯体が発する発光波長に相当するエネルギー（換言すると、第１の有機化合物と
第２の有機化合物からなる励起錯体が発する光の光エネルギー）よりも大きいことを特徴
とする発光素子である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する発光素子を有する照明装置である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する発光素子と、当該発光素子を制御する手段
を備えた発光装置である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する発光素子を表示部に有し、発光素子を制御
する手段を備えた表示装置である。
また、本発明の他の構成は、上記構成を有する発光素子を有する電子機器である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。ま
た、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム、又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒ
ｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板
が設けられたモジュール、又は発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式に
よりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。さ
らに、照明器具等に用いられる発光装置も含むものとする。
本発明の一態様では、効率よく発光する励起錯体を形成する新規有機化合物を提供する
ことができる。本発明の一態様では発光効率の良好な発光素子を提供することができる。
また、本発明の一態様では、励起錯体を利用した発光素子において、効率の良好な発光素
子を提供することができる。また、本発明の一態様では、励起錯体からの発光を発する発
光素子において、効率の良好な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、励起錯体からのエネルギー移動を経て発光するりん光発光素子において、効率の良
好な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、発光効率の高い発光装置、表示装置、電子機器、及び照明
装置を各々提供することができる。
発光素子の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 照明装置の概念図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのＮＭＲチャート。 ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩの吸収スペクトル及び発光スペクトル。 ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのＬＣ／ＭＳ分析結果。 発光素子１及び比較発光素子１の電流密度−輝度特性。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−電流効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の電圧−輝度特性。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−パワー効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−外部量子効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の発光スペクトル。 発光素子２の電流密度−輝度特性。 発光素子２の輝度−電流効率特性。 発光素子２の電圧−輝度特性。 発光素子２の輝度−パワー効率特性。 発光素子２の輝度−外部量子効率特性。 発光素子２の発光スペクトル。 発光素子２の規格化輝度時間変化を表す図。 発光素子３の輝度−電流効率特性。 発光素子３の電圧−輝度特性。 発光素子３の電圧−電流特性。 発光素子３の発光スペクトル。 発光素子３の規格化輝度時間変化を表す図。 ＴｈＢＢｉＦのＮＭＲチャート ＴｈＢＢｉＦのＬＣ／ＭＳ分析結果。 ＴｈＢＢｉＦの吸収スペクトル及び発光スペクトル。 発光素子４の電流密度−輝度特性。 発光素子４の輝度−電流効率特性。 発光素子４の電圧−輝度特性。 発光素子４の輝度−パワー効率特性。 発光素子４の輝度−外部量子効率特性。 発光素子４の発光スペクトル。 発光素子４の規格化輝度時間変化を表す図。 発光素子５の電流密度−輝度特性。 発光素子５の輝度−電流効率特性。 発光素子５の電圧−輝度特性。 発光素子５の輝度−パワー効率特性。 発光素子５の輝度−外部量子効率特性。 発光素子５の発光スペクトル。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示
す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
上記課題を実現するための本発明の一態様として、本実施の形態ではトリアリールアミ
ン骨格を有する有機化合物であって、当該トリアリールアミン骨格の３つのアリール基が
、各々ｐ−ビフェニル基、フルオレン−２−イル基、及びジベンゾフラニル基又はジベン
ゾチオフェニル基が結合したフェニル基である新規有機化合物について説明する。
トリアリールアミン骨格における窒素には、３つのアリール基が結合しているが、本実
施の形態の有機化合物では、その三つのアリール基がそれぞれ、ｐ−ビフェニル基、フル
オレン−２−イル基、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基が結合したフェニ
ル基である。
フルオレン−２−イル基は、９位の炭素が１つ又は２つの置換基を有していても良く、
当該置換基としては、それぞれ独立に炭素数１乃至６のアルキル基及びフェニル基のいず
れかがあげられる。また、当該置換基が二つともフェニル基である場合、当該フェニル基
同士が結合し、スピロフルオレン骨格を形成しても良い。
また、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基が結合したフェニル基について
、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基がフェニル基に結合する位置は、オル
ト位、メタ位、パラ位のいずれでもよいが、パラ位であることが信頼性上好ましい。また
、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基は、４位又は２位でフェニル基に結合
していることが合成上好ましく、より好ましくは４位で結合する構成である。
ここで、本実施の形態で説明する上記有機化合物について重要なことは、アミンの窒素
に結合するアリール基のうち、ｐ−ビフェニル基とフルオレン−２−イル基がいずれも、
ビフェニル骨格を含み、且つ、ターフェニル骨格を含まないことである。フルオレン骨格
は、９位の炭素で架橋されているビフェニル骨格とみなすことができる。
ここで、該ビフェニル骨格がターフェニル基またはそれ以上の数のベンゼン骨格を有す
る基であると、三重項励起準位が低下し、良好な効率で励起錯体からの発光を得ることが
できなくなってしまう。また、該フルオレン−２−イル基は、９位の炭素以外の位置に置
換基としてフェニル基が結合することによっても同様に、ターフェニル骨格が形成されて
しまうため、不都合がある。なお、ｐ−ビフェニル基とフルオレン−２−イル基は信頼性
上も好ましい置換基である。
一方、アミンの窒素に結合するアリール基のうち、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオ
フェニル基が結合したフェニル基も重要な役割を果たす。このフェニル基の部分が、ビフ
ェニル基のようによりベンゼン骨格の多い基である場合、ジベンゾフラニル基又はジベン
ゾチオフェニル基に含まれるベンゼン環の一つと該ビフェニル基とでターフェニル骨格を
形成してしまうため、やはり良好な効率で励起錯体からの発光を得ることが困難である。
以上のような有機化合物は、より具体的に下記一般式（Ｇ１）として表すことができる
。
また、一般式（Ｇ１）において、Ａで表される基が結合するフェニレン基はｐ−フェニ
レン基であることが好ましい。すなわち、下記一般式（Ｇ２）で表される構成が好ましい
。
一般式（Ｇ１）又は（Ｇ２）中、Ａはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基
を表す。
当該ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基は、下記構造式（Ａ−１）乃至（
Ａ−４）のいずれかで表される基であることが好ましく、さらに好ましくは下記構造式（
Ａ−１）又は（Ａ−２）で表される基であることが好ましい。
また、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素、炭素数１乃至６のアルキル基及びフェニ
ル基のいずれか１を表す。また、Ｒ１及びＲ２がどちらもフェニル基である場合、当該フ
ェニル基同士が結合し、スピロフルオレン骨格を形成しても良い。上記Ｒ１及びＲ２の具
体的な例としては下記構造式（Ｒ−１）乃至（Ｒ−１２）で表される基等が挙げられる。
以上のような構成を有する有機化合物の具体的な例を下記構造式（１００）乃至（１０９
）及び（２００）乃至（２０９）に例示する。なお、本発明の有機化合物は以下の例示に
よって限定されない。
また、以上のような有機化合物を合成する方法について説明する。以下の反応スキーム
に示すように、ハロゲン基を有するアリール化合物（ａ１）とアミンを有するアリール化
合物（ａ２）とをカップリングさせることで、一般式（Ｇ１）で表される有機化合物が得
られる。
なお、上記合成スキームにおいて、Ａは、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニ
ル基を表し、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に、水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェ
ニル基のいずれかを表す。なお、Ｒ１及びＲ２が共にフェニル基である場合、それらが結
合し、スピロフルオレン骨格を形成しても良い。また、Ｘ１は、ハロゲンを表し、反応性
の高さから、好ましくは臭素またはヨウ素、より好ましくはヨウ素を表す。
上記合成スキームにおいて、ハロゲン基を有するアリール化合物と、アミンを有するア
リール化合物（２級アリールアミン化合物）とのカップリング反応は様々な反応条件があ
るが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができ
る。
上記合成スキームを、ハートウィッグ・ブッフバルト反応を用いて行う場合について示
す。金属触媒としてはパラジウム触媒を用いることができ、パラジウム触媒としてはパラ
ジウム錯体とその配位子の混合物を用いることができる。パラジウム錯体としては、ビス
（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）、酢酸パラジウム（ＩＩ）等が挙げられる
。また配位子としては、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンや、トリ（ｎ−ヘキシル）
ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィンや、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィ
ノ）フェロセン（略称：ＤＰＰＦ）、ジ（１−アダマンチル）−ｎ−ブチルホスフィン、
トリス（２，６−ジメトキシフェニル）ホスフィン等が挙げられる。また、塩基として用
いることができる物質としては、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド等の有機塩基や、炭
酸カリウム、リン酸三カリウム、炭酸セシウム等の無機塩基等を挙げることができる。ま
た、この反応は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては、トルエ
ン、キシレン、ベンゼン、メシチレン等が挙げられる。ただし、用いることができる触媒
およびその配位子、塩基、溶媒はこれらに限られるものでは無い。またこの反応は窒素や
アルゴンなど不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
また、上記合成スキームを、ウルマン反応を用いて行う場合について示す。金属触媒とし
ては銅触媒を用いることができ、ヨウ化銅（Ｉ）、又は酢酸銅（ＩＩ）が挙げられる。ま
た、塩基として用いることができる物質としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられ
る。また、この反応は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては、
１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）ピリミジノン（ＤＭＰＵ
）、トルエン、キシレン、ベンゼン、メシチレン等が挙げられる。ただし、用いることが
できる触媒、塩基、溶媒はこれらに限られるものでは無い。またこの反応は窒素やアルゴ
ンなど不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
なお、ウルマン反応では、反応温度が１００℃以上の方がより短時間かつ高収率で目的
物が得られるため、ＤＭＰＵ、キシレン、メシチレンなど沸点の高い溶媒を用いることが
好ましい。また、反応温度は１５０℃より高い温度が更に好ましいため、より好ましくは
ＤＭＰＵやメシチレンを用いる。
以上のように、本実施の形態で説明した有機化合物を合成することができる。
本実施の形態で示す有機化合物を用いることによって、励起錯体を発光中心とする発光
素子において、非常に良好な外部量子効率を示す発光素子を実現することができる。また
、当該有機化合物を発光中心である励起錯体を形成する物質の一つとして用いた発光素子
は、駆動電圧の小さい発光素子とすることができる。結果として、当該発光素子は、非常
に良好なパワー効率を示す発光素子とすることができる。なお、本実施の形態で示す有機
化合物は、正孔輸送性を有するため、正孔輸送層を構成する材料としても好適である。
また、上記励起錯体をりん光発光物質へのエネルギーホストとして用いた発光素子にお
いても、良好な外部量子効率を実現することが可能である。また、駆動電圧も低いため、
上記励起錯体をりん光発光物質へのエネルギーホストとして用いた発光素子においても、
非常に良好なパワー効率を有する発光素子の提供を可能とする。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した有機化合物を励起錯体を形成する２つの物
質のうちの一方に用いた発光素子の構成について説明する。
三重項励起状態を発光に変換するためには、三重項励起状態からの直接発光であるりん
光を利用する方法と、三重項励起状態が逆項間交差を経て一重項励起状態となり、一重項
励起状態から発光する遅延蛍光を利用する方法などがある。
りん光発光材料を用いた発光素子は、実際に非常に高い効率で発光する構成の報告も見ら
れ、三重項励起状態を発光に利用することの優位性は実際に証明されている。
一方、遅延蛍光材料を用いた発光素子も、近年では一定の成果が報告されている。しか
し、比較的高い効率で遅延蛍光を発する物質は、一重項励起状態と三重項励起状態が近接
するという、非常に稀な状態を有する物質である必要があり、そのため、特殊な分子構造
を有し、種類も限られているのが現実である。
励起錯体（エキサイプレックス、エキシプレックスともいう）は、２種類の分子から電
荷移動相互作用によって形成される、励起状態の錯体であり、その一重項励起状態と三重
項励起状態は近接している場合が多いことが報告されている。
そのため、励起錯体は室温環境下においても遅延蛍光を発現しやすく、効率の良好な蛍
光発光素子を得られる可能性がある。さらに、励起錯体の発光は、当該錯体を形成する二
つの物質のうち、浅い方のＨＯＭＯ準位と深い方のＬＵＭＯ準位との差に相当する波長の
光となる。このため、励起錯体を形成する物質の選択によって所望の波長の光を得ること
が比較的容易である。
しかし、励起錯体からの発光を積極的に利用するための研究は未だ途上であり、どのよ
うな物質を用いれば良好な発光効率が得られるといった指針は少なく、そして、何の指針
もなく素子を作製しても良好な発光はまず得られない。
そこで、本実施の形態では、励起錯体を発光中心として用いた高効率で発光する発光素
子の構成について説明する。
本実施の形態における発光素子は、一対の電極間に有機化合物を含む層（無機化合物を
含んでいても良い）を挟んで構成されており、当該有機化合物を含む層は、少なくとも発
光層を有する。発光層は、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、正孔輸送性を有する
第２の有機化合物とを含む。
第１の有機化合物と第２の有機化合物は、電流により励起されると、または、電流が流
れることにより、励起錯体を形成する組み合わせである。励起錯体を形成するためには、
第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位が第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位とＬ
ＵＭＯ準位よりも各々深い位置にあることが好ましい。
励起錯体の形成過程については、以下の２つの過程が考えられる。
１つ目の形成過程は、電子輸送性を有する第１の有機化合物と正孔輸送性を有する第２
の有機化合物がそれぞれ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
を形成する形成過程である。
２つ目の形成過程は、電子輸送性を有する第１の有機化合物又は正孔輸送性を有する第
２の有機化合物の一方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。
本実施の形態における励起錯体はそのどちらの過程で生成されたものであっても良い。
ここで、正孔輸送性を有する第２の有機化合物が実施の形態１で説明した有機化合物で
あると、励起錯体からの効率良い発光を得ることができる。
なお、第１の有機化合物及び第２の有機化合物の三重項励起エネルギー（三重項励起準
位と一重項励起準位との差に当たるエネルギー）は、励起錯体の三重項励起エネルギーよ
りも大きいことが好ましい。第１の有機化合物と第２の有機化合物の三重項励起エネルギ
ーが励起錯体のそれよりも小さいと、励起錯体の三重項励起エネルギーが移動してしまい
、良好な効率の発光を得ることが困難となるからである。
なお、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さい励起錯体の三重項励起
エネルギーは、励起錯体が発する発光波長に相当するエネルギーとして見積もることがで
きる。
電子輸送性を有する第１の有機化合物としては、主として１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の
電子移動度を有する電子輸送性材料を用いることができ、具体的には、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化合物が好ましく、例えば、２−（４−ビフェニ
リル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称
：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフ
ェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅ
ｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：
ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）
フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５
−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰ
ＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ
−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する
複素環化合物、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，
ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、７−［３−（ジベンゾチオフェ
ン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ
−ＩＩ）、６−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］
キノキサリン（略称：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン
−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢ
ＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３
−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）などのキノキサ
リン骨格又はジベンゾキノキサリン骨格を有する複素環化合物、４，６−ビス［３−（フ
ェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，
６−ビス［３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴ
Ｐ２Ｐｍ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピ
リミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）などのジアジン骨格（ピリミジン骨格やピラジ
ン骨格）を有する複素環化合物、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）
フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジ
ル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）、３，３’，５，５’−テトラ［（ｍ−
ピリジル）−フェン−３−イル］ビフェニル（略称：ＢＰ４ｍＰｙ）などのピリジン骨格
を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、キノキサリン骨格又はジベンゾキ
ノキサリン骨格を有する複素環化合物、ジアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨
格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。その他、第１の有機化合物と
しては、フェニル−ジ（１−ピレニル）ホスフィンオキシド（略称：ＰＯＰｙ２）、スピ
ロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル−ジフェニルホスフィンオキシド（略称：ＳＰＰ
Ｏ１）、２，８−ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン（略称：
ＰＰＴ）、３−（ジフェニルホスホリル）−９−［４−（ジフェニルホスホリル）フェニ
ル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＰＯ２１）のようなトリアリールホスフィンオキシ
ドや、トリス［２，４，６−トリメチル−３−（３−ピリジル）フェニル］ボラン（略称
：３ＴＰＹＭＢ）のようなトリアリールボランなども挙げられる。なお、特に、ジアジン
骨格を有する複素環化合物、特にピリミジン骨格を有する複素環化合物を用いると、さら
に良好な効率で発光を得ることができるため、好ましい構成である。
以上のような第１の有機化合物と実施の形態１で説明した有機化合物である第２の有機
化合物が形成する励起錯体からは、非常に良好な効率で発光を得ることができ、本実施の
形態における発光素子は良好な効率で発光する発光素子とすることができる。取り出し効
率の対策を施さない蛍光発光素子における外部量子効率の理論的限界は、５〜７％と一般
に言われているが、それを超える外部量子効率を示す発光素子を提供することも本実施の
形態の発光素子の構成を用いることで容易に可能となる。
また、上述のように、励起錯体の発光波長は、第１の有機化合物と第２の有機化合物の
うち、浅い方のＨＯＭＯ準位と深い方のＬＵＭＯ準位との差に相当するため、適当な準位
の組み合わせを選択することによって所望の波長の発光素子を得ることも容易である。
このように、本実施の形態の構成を用いることによって、三重項励起状態を発光に変換
することが可能な高効率の発光素子を、得ることが可能となる。また、このような特徴を
有する発光素子を発光波長のバリエーションに大きな制限なく提供することができる。
なお、本実施の形態に記載の構成を有する発光素子における発光層に、さらに蛍光発光
物質を添加し、当該蛍光発光物質からの発光を得ても良い。三重項励起状態を一重項励起
状態に変換することができる励起錯体をエネルギーホストとして用いることによって、良
好な効率で発光させることができる上、安定な蛍光発光物質から発光を得ることによって
、寿命の良好な発光素子を得ることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で説明した発光素子における発光層が、さらにりん光
発光物質を含み、当該りん光発光物質より発光を得る発光素子について説明する。本実施
の形態の発光素子は、発光層にりん光発光物質を含む他は、実施の形態２で説明した発光
素子と同様の構成を有する。共通する構成、材料に関しては、重複となる説明を省略する
。実施の形態２における該当する記載を参照されたい。
当該発光層にりん光発光物質をさらに含むことによって、励起錯体からりん光発光物質
へ効率良くエネルギーを移動させることができる。
ここで、りん光発光物質を用いた場合に、より発光効率の高い発光素子を得るための、
ホスト材料と、りん光物質とのエネルギー移動について考える。キャリアの再結合は、ホ
スト材料とりん光物質との両方で行われるため、発光効率の向上のためには、ホスト材料
からりん光物質へのエネルギー移動を効率化する必要がある。
ホスト材料からりん光物質へのエネルギー移動には二つの機構が提唱されている。一つは
デクスター機構、もう一つがフェルスター機構である。以下に各機構について説明する。
ここで、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。
≪フェルスター機構（双極子−双極子相互作用）≫
フェルスター機構は、エネルギー移動に、分子間の直接的接触を必要としない。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。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。フェルスター機構の速度定数ｋｈ ＊ →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、εｇ（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、Ｋ２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
Ｋ２＝２／３である。
≪デクスター機構（電子交換相互作用）≫
デクスター機構は、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。デクスター機構の速度定数ｋｈ ＊ →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φＥＴは、数式（３）で表さ
れる。ｋｒは、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、ｋｎは、非
発光過程（熱失活や項間交差）の速度定数を表し、τは、実測される励起状態の寿命を表
す。
まず、数式（３）より、エネルギー移動効率ΦＥＴを高くするためには、エネルギー移動
の速度定数ｋｈ ＊ →ｇを、他の競合する速度定数ｋｒ＋ｋｎ（＝１／τ）に比べて遙かに
大きくすれば良いことがわかる。そして、そのエネルギー移動の速度定数ｋｈ ＊ →ｇを大
きくするためには、数式（１）及び数式（２）より、フェルスター機構、デクスター機構
のどちらの機構においても、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）とゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりが大きい方が良いこと
がわかる。
ここで、ホスト分子の発光スペクトルとゲスト分子の吸収スペクトルとの重なりを考える
上で、ゲスト分子の吸収スペクトルにおける最も長波長（低エネルギー）側の吸収帯が重
要である。
本実施の形態では、ゲスト材料としてりん光発光物質を用いる。りん光発光物質の吸収ス
ペクトルにおいて、最も発光に強く寄与すると考えられている吸収帯は、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波長近傍にあり、それは最も長波長側に現れる
吸収帯である。このことから、ホスト材料の発光スペクトル（蛍光スペクトル及び燐光ス
ペクトル）は、りん光発光物質の吸収スペクトルの最も長波長側の吸収帯と重なることが
好ましいと考えられる。
例えば、有機金属錯体、特に発光性のイリジウム錯体において、最も長波長側の吸収帯と
して、５００〜６００ｎｍ付近にブロードな吸収帯が現れる場合が多い。この吸収帯は、
主として、三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎ
ｓｆｅｒ）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。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、ホスト材料の発光スペクトルが大きく重なる状態が好ましい。
ここでまず、ホスト材料の三重項励起状態からのエネルギー移動を考えてみる。上述の議
論から、三重項励起状態からのエネルギー移動においては、ホスト材料の燐光スペクトル
とゲスト材料の最も長波長側の吸収帯との重なりが大きくなればよい。
しかしながら、このとき問題となるのは、ホスト分子の一重項励起状態からのエネルギー
移動である。三重項励起状態からのエネルギー移動に加え、一重項励起状態からのエネル
ギー移動も効率よく行おうとすると、上述の議論から、ホスト材料のりん光スペクトルだ
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。換言すれば、ホスト材料の蛍光スペクトルが、りん光スペクトルと同
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、ホスト材料の一重項励起状態及
び三重項励起状態の双方からのエネルギー移動を効率よく行うことはできないということ
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、りん光発光物質を用いた発光素子において良く用いられる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。
また、Ｓ１準位はＴ１準位よりも高いため、蛍光スペクトルがゲスト材料の最も長波長側
の吸収スペクトルに近接するような波長にあるホスト材料のＴ１準位は、ゲスト材料のＴ
１準位を下回ってしまう。
そこで、本実施の形態のように、励起錯体を利用することによってエネルギー移動の効率
化を図ることができる。
励起錯体の蛍光スペクトルは、第１の有機化合物及び第２の有機化合物単体の蛍光スペ
クトルより長波長側にスペクトルを有する発光となるため、第１の有機化合物及び第２の
有機化合物のＴ１準位をゲスト材料のＴ１準位より高く保ったまま、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ことができる。また、励起錯体はＴ１準位とＳ１準位
が近接している状態であるため、蛍光スペクトルとりん光スペクトルがほぼ同じ位置に存
在する。このことから、ゲスト分子の一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に相当
する吸収（ゲスト分子の吸収スペクトルにおける最も長波長側に存在するブロードな吸収
帯）に励起錯体の蛍光スペクトル及びりん光スペクトルの両方を大きく重ねることが可能
となるため、エネルギー移動効率が高い発光素子を得ることができる。
また、電子輸送性を有する第１の有機化合物と正孔輸送性を有する第２の有機化合物の
混合比によってキャリアバランスを制御することもできる。具体的には、第１の有機化合
物：第２の有機化合物（又は添加物）＝１：９〜９：１の範囲が好ましい。なお、この際
、一種類のりん光発光物質が分散した発光層を２層に分割し、第１の有機化合物と第２の
有機化合物の混合割合を異ならせる構成としても良い。これにより、発光素子のキャリア
バランスを最適化することができ、寿命を向上させることが可能となる。また、この場合
、一方の発光層を正孔輸送性の層とし、他方の発光層を電子輸送性の層としても良い。
りん光発光物質として用いることが可能な材料としては特に限定は無い。青色りん光発
光性の物質としては、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（ｉＰｒ
ｐｔｚ−３ｂ）３）のような４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や
、トリス［３−メチル−１−（２−メチルフェニル）−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４
−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−ｍｐ）３）、トリス
（１−メチル−５−フェニル−３−プロピル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジ
ウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１−Ｍｅ）３）のような１Ｈ−トリアゾール骨
格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ−トリス［１−（２，６−ジイソプロピル
フェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（
ｉＰｒｐｍｉ）３）、トリス［３−（２，６−ジメチルフェニル）−７−メチルイミダゾ
［１，２−ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐ
ｔ−Ｍｅ）３）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス［２
−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，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（ＣＦ３ｐｐ
ｙ）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：ＦＩｒａｃａｃ）のような
電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙
げられる。なお、４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や
発光効率にも優れるため、特に好ましい。また、緑色発光のりん光発光物質の例としては
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（Ｉ
ＩＩ）（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（ａｃａ
ｃ））、ビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κ
Ｃ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（
ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［６−（２−ノルボルニ
ル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）２
（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［５−メチル−６−（２−メチルフェニル
）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２
（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリ
ジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ））のようなピリミジン骨格を
有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２
−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃ
ａｃ））、（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：Ｉ
ｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他
、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称
：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））のような希土類金属錯体が挙げられる。なお、ピリ
ミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるた
め、特に好ましい。赤色発光のりん光発光物質の例としては、（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（５ｍｄ
ｐｐｍ）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（ｔｐ
ｐｒ）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，Ｃ
２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ
））のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、２，３，７，８，１２
，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称
：ＰｔＯＥＰ）のような白金錯体や、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジ
オナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（
Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］
（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ
））のような希土類金属錯体が挙げられる。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリ
ジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。また、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ため、白色発
光素子に適用することで演色性を高めることができる。なお、ベンゾフロピリミジン骨格
を有する有機化合物も、青〜紫外領域の発光を呈することから、発光中心材料としての使
用も可能である。ベンゾフロピリミジン骨格を有する化合物を用いても良い。
また、以上で述べた物質の他、様々な物質の中から選択してもよい。
以上のような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動効率が良好であるため、良好な
外部量子効率を有する発光素子とすることができる。また、励起錯体からのエネルギー移
動を介して発光するりん光発光素子は低い電圧で駆動することが可能である。以上のこと
から、本実施の形態における発光素子は、パワー効率の非常に良好な発光素子とすること
が可能となる。
（実施の形態４）
本実施の形態では実施の形態２又は実施の形態３で説明した発光素子の詳細な構造の例
について図１（Ａ）（Ｂ）を用いて以下に説明する。
図１（Ａ）において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の
電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられた有機化合物を含む層１０３とから構成
されている。なお、本形態では第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２
は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極１０１の方が第
２の電極１０２よりも電位が高くなるように、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電
圧を印加したときに、発光が得られる構成となっている。有機化合物を含む層１０３は少
なくとも発光層１１３を有していればよい。図１（Ａ）に示した正孔注入層１１１、正孔
輸送層１１２、電子輸送層１１４及び電子注入層１１５は例示であり、設けても設けなく
ともよい。また、これら以外の機能を有する他の層が設けられていても良い。
第１の電極１０１は陽極として機能する電極とし、仕事関数の大きい（具体的には４．
０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成するこ
とが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化ス
ズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウ
ム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法
により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例と
しては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛
を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。また、酸
化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウム
に対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したター
ゲットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他、金（Ａｕ）、白
金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材
料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。
なお、後述する複合材料を有機化合物を含む層１０３における第１の電極１０１と接する
層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
有機化合物を含む層１０３の積層構造については、発光層１１３が実施の形態２又は実
施の形態３に示したような構成となっていれば他は特に限定されない。図１（Ａ）では例
えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層
、電荷発生層等を適宜組み合わせて構成することができる。本実施の形態では、有機化合
物を含む層１０３は、第１の電極１０１の上に順に積層した正孔注入層１１１、正孔輸送
層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を有する構成について説
明する。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
正孔注入層１１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。モリブデン酸化物やバナ
ジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いること
ができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）
等のフタロシアニン系の化合物、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）等の芳香族アミン化合物、或いはポ
リ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ
／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層１１１を形成することができる。
また、正孔注入層１１１として、正孔輸送性を有する材料にアクセプター性物質を含有
させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性を有する材料にアクセプター性
物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料
を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０１として仕事関数の大きい材料だけでなく
、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。アクセプター性物質としては
、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。
複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、芳香族アミン化合物、カルバゾー
ル誘導体、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、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物として
は、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、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。以下では、複合材料における
正孔輸送性を有する材料として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、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。
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−
（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバ
ゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３
−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）
、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］
−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
また、複合材料に用いることのできる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）、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、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、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）、９，１
０−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−ＢｕＡｎ
ｔｈ）、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、１０，１
０’−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、１×１０−６
ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２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、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよ
い。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−
ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−
ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
また、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。なお、実施の形態１で示した有機化合物も複合材料を構成する正孔輸送性を有す
る材料として用いることができる。
正孔注入層を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発
光素子を得ることが可能となる。
正孔輸送層は、正孔輸送性を有する材料を含む層である。正孔輸送性を有する材料とし
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）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（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
）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、正孔輸送性
が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。また、上述の
複合材料における正孔輸送性を有する材料として挙げた有機化合物も正孔輸送層に用いる
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）等の高分子化合物を用いることもできる
。また、実施の形態１で示した有機化合物も用いることができる。なお、正孔輸送性を有
する材料を含む層は、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。
発光層１１３は発光を担う層であり、様々な構成、材料を用いることができるが、電子
輸送性を有する第１の有機化合物と正孔輸送性を有する第２の有機化合物とを含むことが
好ましい。又は、さらにりん光発光物質や蛍光発光物質を含んでいても良い。より好まし
い材料、構成などは実施の形態２又は実施の形態３に記載のとおりである。このような構
成を有することで、本実施の形態の発光素子は、非常に良好な外部量子効率を示す。また
、発光波長の調整も容易であるため、高い効率を維持しながら所望の波長帯の発光を得や
すいというメリットも有する。
電子輸送層１１４は、電子輸送性を有する材料を含む層である。例えば、トリス（８−
キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト
）アルミニウム（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（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（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノ
リン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキ
シフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−
ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：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、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：ＯＸ
Ｄ−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）、バソフェナントロリン（略称：Ｂ
Ｐｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べ
た物質は、電子輸送性が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質
である。なお、上述した電子輸送性を有する第１の有機化合物を電子輸送層１１４に用い
ても良い。
また、電子輸送層１１４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。
また、電子輸送層と発光層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、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発
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。
また、電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、第２の電極１０２に接して電子
注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、
フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又は
アルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有す
る物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させ
たものを用いることができる。なお、電子注入層１１５として、電子輸送性を有する物質
からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより
、第２の電極１０２からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ
以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる
。このような陰極材料の具体例としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアル
カリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）
等の元素周期表の第１族または第２族に属する元素、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ
、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこ
れらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０２と電子輸送層との間に
、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケ
イ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２
の電極１０２として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やイン
クジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
また、有機化合物を含む層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々
の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコー
ト法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成し
ても構わない。
電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペース
トを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法
を用いて形成しても良い。
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に
生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層１１３において
正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３に発光領域が形成さ
れるような構成となっている。
発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２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、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極で成る。第１の電極１０１のみが透光性を有する電極
である場合、発光は第１の電極１０１を通って取り出される。また、第２の電極１０２の
みが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０２を通って取り出される。第
１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合、発光
は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、両方から取り出される。
なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のも
のには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近
接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極
１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層１１３に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における発光
領域に近い方に接するキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動
を抑制するため、そのバンドギャップが発光層に含まれる励起錯体のバンドギャップより
大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
図１（Ｂ）には図１（Ａ）と異なる構成を有する発光素子を示した。図１（Ｂ）を参照
して、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子ともいう）の態
様を説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニット
を有する発光素子である。一つの発光ユニットは、図１（Ａ）で示した有機化合物を含む
層１０３と同様な構成を有する。つまり、図１（Ａ）で示した発光素子は、１つの発光ユ
ニットを有する発光素子であり、図１（Ｂ）で示した発光素子は、複数の発光ユニットを
有する発光素子ということができる。
図１（Ｂ）において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユ
ニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１
と第２の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極
５０１と第２の電極５０２はそれぞれ図１（Ａ）における第１の電極１０１と第２の電極
１０２に相当し、図１（Ａ）の説明で述べたものと同じものを適用することができる。ま
た、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる
構成であってもよい。
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機
化合物と金属酸化物の複合材料は、図１（Ａ）で示した正孔注入層に用いることができる
複合材料を用いることができる。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以上であるもの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、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸
化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低
電流駆動を実現することができる。なお、陽極側の界面が電荷発生層に接している発光ユ
ニットは、電荷発生層が正孔輸送層の役割も担うことができるため、正孔輸送層を設けな
くとも良い。
なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と他の材料に
より構成される層を積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の
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積層して形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料
を含む層と、透明導電膜とを積層して形成してもよい。
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電
荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方
の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い
。例えば、図１（Ｂ）において、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くな
るように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を
注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。
図１（Ｂ）では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上
の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。図１
（Ｂ）で示した発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕
切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿
命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現するこ
とができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体とし
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子
において、第１の発光ユニットで赤と緑の発光、第２の発光ユニットで青の発光を得るこ
とで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。
なお、上記構成は、他の実施の形態や本実施の形態中の他の構成と適宜組み合わせるこ
とが可能である。
本実施の形態における発光素子は、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、第１の電極１０１側から順に積層しても、第
２の電極１０２側から順に積層しても良い。発光装置は一基板上に一つの発光素子を形成
したものでも良いが、複数の発光素子を形成しても良い。一基板上にこのような発光素子
を複数作製することで、素子分割された照明装置やパッシブマトリクス型の発光装置を作
製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製し
てもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス
型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦ
Ｔでもよいし逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いる半導体の結晶性につい
ても特に限定されず、非晶質半導体を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。ま
た、ＴＦＴ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、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるも
のであってもよい。
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５）
本実施の形態では、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子を用い
た発光装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子を用い
て作製された発光装置について図２を用いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置を
示す上面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）をＡ−ＢおよびＣ−Ｄで切断した断面図である。こ
の発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソー
ス線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んで
いる。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内
側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース線駆動回路６０１及びゲート線駆動回路６０３に入
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプ
リントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号
等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント
配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものと
する。
次に、断面構造について図２（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース線駆動回路６０１
と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース線駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２
４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とを含む複数の画素により形成される。
なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ
型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型の感光性樹脂、
或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
第１の電極６１３上には、有機化合物を含む層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、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒
化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタン
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、有機化合物を含む層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。有機化合物を含む層６１６は、実施
の形態２乃至実施の形態４のいずれかで説明したような構成を含んでいる。また、有機化
合物を含む層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（
オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
さらに、有機化合物を含む層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１
７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、
有機化合物を含む層６１６で生じた光が第２の電極６１７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、２〜２０ｗｔ％の
酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、第１の電極６１３、有機化合物を含む層６１６、第２の電極６１７でもって、発
光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかの構
成を有する発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、
本実施の形態における発光装置では、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の
発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、
素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素
子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されてお
り、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填され
る場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材６２５を設けると水分の影響に
よる劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。ま
た、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また
、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ
Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、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２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子を用い
て作製された発光装置を得ることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の
発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的に
は、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかで示した発光素子は発光効率の良好な発光
素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態２乃
至実施の形態４のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性
の高い発光装置を提供することができる。
図３には白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）等を設けるこ
とによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図３（Ａ）には基板１００１、下地絶
縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１
の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、
駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０
２４Ｂ、隔壁１０２５、有機化合物を含む層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３（Ａ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青
色の着色層１０３４Ｂ）は透明な基材１０３３に設けている。また、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３（Ａ）においては、光が着色層を透
過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり
、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、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３（Ｂ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色
層１０３４Ｂ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例
を示した。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていて
も良い。
また、以上に説明した発光装置では、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。トップエミッション型
の発光装置の断面図を図４に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いる
ことができる。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の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成する
ことができる。
発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽
極とするが、陰極であっても構わない。また、図４のようなトップエミッション型の発光
装置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。有機化合物を含む層１０
２８の構成は、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかにおいて有機化合物を含む層１
０３として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする
。
図４のようなトップエミッションの構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の
着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うこ
とができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層（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）１０３５は
オーバーコート層１０３６によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性
を有する基板を用いることとする。
また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定さ
れず、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の
発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的に
は、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかで示した発光素子は発光効率の良好な発光
素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態２乃
至実施の形態４のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性
の高い発光装置を提供することができる。
ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッ
シブマトリクス型の発光装置について説明する。図５には本発明を適用して作製したパッ
シブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図５
（Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には
、電極９５２と電極９５６との間には有機化合物を含む層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９
５３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２乃至実施の形態４のいずれかで示した発光効率の良好な発光素子を有
することにより、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態
２乃至実施の形態４のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎
用性の高い発光装置を提供することができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞ
れ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発
光装置である。
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子を照明
装置として用いる例を図６を参照しながら説明する。図６（Ｂ）は照明装置の上面図、図
６（Ａ）は図６（Ｂ）におけるｅ−ｆ断面図である。
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１
の電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態４における第１の電極１
０１に相当する。第１の電極４０１側から発光を取り出す場合、第１の電極４０１は透光
性を有する材料により形成する。
第２の電極４０４に電圧を供給するためのパッド４１２が基板４００上に形成される。
第１の電極４０１上には有機化合物を含む層４０３が形成されている。有機化合物を含
む層４０３は実施の形態４における有機化合物を含む層１０３の構成、又は発光ユニット
５１１、５１２及び電荷発生層５１３を合わせた構成などに相当する。なお、これらの構
成については当該記載を参照されたい。
有機化合物を含む層４０３を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は
実施の形態４における第２の電極１０２に相当する。発光を第１の電極４０１側から取り
出す場合、第２の電極４０４は反射率の高い材料によって形成される。第２の電極４０４
はパッド４１２と接続することによって、電圧が供給される。
以上、第１の電極４０１、有機化合物を含む層４０３、及び第２の電極４０４を有する
発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は耐久性に優れ、且
つ、安価な発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は発光効率が高い照明装
置とすることができる。
以上の構成を有する発光素子を、シール材４０５を用いて封止基板４０７を固着し、封
止することによって照明装置が完成する。また、シール材４０５に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で、信頼性の向上につながる。
また、パッド４１２と第１の電極４０１の一部をシール材４０５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などを搭載
したＩＣチップ４２０などを設けても良い。
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに
記載の発光素子を有することから、発光効率が高い照明装置とすることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれか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２乃至実施の形態４のいずれかに
記載の発光素子は発光効率の良好な発光素子であるため、当該発光素子を含む本実施の形
態における電子機器は消費電力の小さい電子機器とすることができる。
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテ
レビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタル
ビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう
）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機など
が挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図７（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０
１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２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素
子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率の高い発光素子
とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７１０３を有する
テレビジョン装置は消費電力の小さいテレビジョン装置とすることができる。
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作
機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９
により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を
操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０
から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般
のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信
ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者
と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図７（Ｂ１）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キ
ーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む
。なお、このコンピュータは、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかで説明したもの
と同様の発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製され
る。図７（Ｂ１）のコンピュータは、図７（Ｂ２）のような形態であっても良い。図７（
Ｂ２）のコンピュータは、キーボード７２０４、ポインティングデバイス７２０６の代わ
りに第２の表示部７２１０が設けられている。第２の表示部７２１０はタッチパネル式と
なっており、第２の表示部７２１０に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作す
ることによって入力を行うことができる。また、第２の表示部７２１０は入力用表示だけ
でなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部７２０３もタッチパネル
であっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする
際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。なお、こ
のコンピュータは、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれか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。そのため、当該発光素
子で構成される表示部７２０３を有するコンピュータは消費電力の小さいコンピュータと
することができる。
図７（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、実施の
形態２乃至実施の形態４のいずれかで説明した発光素子をマトリクス状に配列して作製さ
れた表示部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７（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７３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気
、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、
傾度、振動、におい又は赤外線を測定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７３０４および表示部７３０５の両方、または一方に実施の形態２乃至実施の形態
４のいずれか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７（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７（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。上述のような表示部７３０４を有する携帯型遊技機は、表示部７３０４に
実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかで示した発光素子を用いていることから、消費
電力の小さい携帯型遊技機を提供することができる。
図７（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、筐体７４０１に組み込ま
れた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４
０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機は、実施の形態２乃至実施の
形態４のいずれか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。そのため、消費電力の小さい携帯電話機を提供することができる。
図７（Ｄ）に示す携帯電話機は、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、或いはメールを作製
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、或いはメールを作製する場合は、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、携帯電話機内部に、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７４
０２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。
図８は、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子をバックライトに
適用した液晶表示装置の一例である。図８に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層
９０２、バックライトユニット９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩ
Ｃ９０５と接続されている。また、バックライトユニット９０３には、実施の形態２乃至
実施の形態４のいずれかに記載の発光素子が用いられおり、端子９０６により、電流が供
給されている。
実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子を液晶表示装置のバックラ
イトに適用したことにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、実施
の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子を用いることで、面発光の照明装
置が作製でき、また大面積化も可能である。これにより、バックライトの大面積化が可能
であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、実施の形態２乃至実施の形態４
のいずれかに記載の発光素子を適用した発光装置は従来と比較し厚みを小さくできるため
、表示装置の薄型化も可能となる。
図９は、実施の形態２乃至実施の形態４の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９に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２
００２を有し、光源２００２として、実施の形態６に記載の照明装置が用いられている。
図１０は、実施の形態２乃至実施の形態４の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２乃至実施の形態４のいずれかに記載の
発光素子は消費電力の小さ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２乃至実施の形態４の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２乃
至実施の形態４の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２乃至実施の形態４の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１１に実施の形態２乃至実施の形態４
の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５０００乃至表示領域５００５は実施の形態２乃至実施の形態４のいず
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５０００と表示領域５００１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形
態２乃至実施の形態４の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２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性
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５００２はピラー部分に設けられた実施の形態２乃至実施の形態４のいずれか
に記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示領域５００２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５００３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５００４や表示領域５００５はナビゲーション情報、スピードメーターやタコ
メーター、走行距離、給油量、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５０００乃至表示領域５００３にも設け
ることができる。また、表示領域５０００乃至表示領域５００５は照明装置として用いる
ことも可能である。
実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子は消費電力の小さい発光素
子とすることができる。
このため、表示領域５０００乃至表示領域５００５に大きな画面を数多く設けても、バ
ッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから実施の形態
２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発光素子を用いた発光装置または照明装置は、車
載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図１
２（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、実施の形態２乃至実施の形態４のいずれかに記載の発
光素子を備えた発光装置を表示部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９６３
１ａ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９６３
１ａ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９６
３１ａ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を表示することができる。
また、タッチパネル領域９６３２ａとタッチパネル領域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１２（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い。ま
た、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１２（Ｂ）は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐
体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤ
Ｃコンバータ９６３６を備える例を示す。なお、図１２（Ｂ）では充放電制御回路９６３
４の一例としてバッテリー９６３５、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１２（Ａ）及び図１２（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の一面または二面に設けられていると効率的なバッテリー９６３５の充電
を行う構成とすることができるため好適である。
また、図１２（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１２（
Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１２（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１２（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ＤＣ
ＤＣ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で充電された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、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバ
ッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
なお、太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に
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
手段によってバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。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く、発電手段を有さなくとも良い。
また、上記表示部９６３１を具備していれば、図１２に示した形状のタブレット型端末
に限定されない。
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６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２乃至実施の形態４の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２乃至実施の形態４の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。
本実施例では、下記構造式（１００）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イ
ル）−Ｎ−［４−（ジベンゾフラン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−
フルオレン−２−アミン（略称：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ）の合成方法について説明する。
まず、４−（４−ブロモフェニル）ジベンゾフラン２．１ｇ（６．６ｍｍｏｌ）、Ｎ−
（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミ
ン ２．４ｇ（６．７ｍｍｏｌ）及びナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．９ｇ（２０
ｍｍｏｌ）を２００ｍＬ三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。続いて、この
混合物にトルエン３３ｍＬ、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液
０．３０ｍＬ、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）４８ｍｇ（０．１ｍｍ
ｏｌ）を加え、９０℃にして７．５時間攪拌した。攪拌後、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、ろ液を得た。得られ
たろ液を濃縮し固体を得た。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
開溶媒はヘキサン：トルエン＝３：１）により精製し、固体を得た。得られた固体をトル
エンとヘキサンで再結晶を行い、３．２ｇ 収率８１％で目的の固体を得た。本反応の反
応スキームを以下に示す。
得られた固体１．０ｇを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条
件は、圧力２．６Ｐａ、アルゴンガスを流量５．０ｍＬ／ｍｉｎ、加熱温度２８９℃とし
た。昇華精製後、目的物の固体を０．９９ｇ、回収率９５％で得た。
得られた固体を、核磁気共鳴法（１Ｈ ＮＭＲ）によって、測定した結果を以下に示す
。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）：δ＝１．４６（ｓ、６Ｈ）、７．１８（
ｄｄ、Ｊ＝８．５、２．５Ｈｚ、１Ｈ）、７．２６−７．４８（ｍ、１４Ｈ）、７．５３
−７．５６（ｍ、２Ｈ）、７．６０−７．６８（ｍ、６Ｈ）、７．８６−７．９１（ｍ、
３Ｈ）、７．９９（ｄ、Ｊ＝７．５Ｈｚ、１Ｈ）．
また、得られたＦｒＢＢｉＦ−ＩＩの熱重量測定−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ：Ｔｈｅ
ｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙ
ｓｉｓ）を行った。測定には高真空差動型示差熱天秤（ブルカー・エイエックスエス株式
会社製、ＴＧ−ＤＴＡ２４１０ＳＡ）を用いた。常圧、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、窒素気
流下（流速２００ｍＬ／ｍｉｎ）の条件で測定したところ、重量と温度の関係（熱重量測
定）から、５％重量減少温度は３９３℃であり、良好な耐熱性を示した。
また、ＮＭＲチャートを図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す。図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）に
おける７．００ｐｐｍ乃至８．２５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。これ
らの結果より、得られた化合物が目的物であるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）
−Ｎ−［４−（ジベンゾフラン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フル
オレン−２−アミン（略称：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ）であることを確認した。
≪ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩの物性について≫
次に、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのトルエン溶液の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図１
４（Ａ）に、薄膜の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図１４（Ｂ）に示す。スペクト
ルの測定には紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いた。トルエ
ン溶液のスペクトルは、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのトルエン溶液を石英セルに入れて測定した
。また、薄膜のスペクトルは、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩを石英基板に蒸着してサンプルを作製
した。なお、トルエン溶液の吸収スペクトルは石英セルにトルエンのみを入れて測定した
吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図示し、薄膜の吸収スペクトルは石英基板
の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図示した。
図１４（Ａ）より、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのトルエン溶液は３６０ｎｍ付近に吸収ピーク
が見られ、発光波長のピークは４１５ｎｍ付近（励起波長３６６ｎｍ）であった。また、
図１４（Ｂ）よりＦｒＢＢｉＦ−ＩＩの薄膜は３６８ｎｍ、２９４ｎｍ、２６６ｎｍ、２
４７ｎｍ及び２０９ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４２８ｎｍ付近
（励起波長３７６ｎｍ）であった。このように、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩは非常に短波長な領
域に吸収及び発光を示すことがわかった。
また、薄膜状態のＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのイオン化ポテンシャルの値を大気中にて光電子
分光法（測定機器：理研計器社製、ＡＣ−２）で測定した。得られたイオン化ポテンシャ
ルの値を、負の値に換算した結果、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのＨＯＭＯ準位は−５．６１ｅＶ
であった。図１４（Ｂ）の薄膜の吸収スペクトルのデータより、直接遷移を仮定したＴａ
ｕｃプロットから求めたＦｒＢＢｉＦ−ＩＩの吸収端は３．１１ｅＶであった。従って、
ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩの固体状態の光学的エネルギーギャップは３．１１ｅＶと見積もられ
、先に得たＨＯＭＯ準位と、このエネルギーギャップの値から、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩのＬ
ＵＭＯ準位が−２．５０ｅＶと見積もることができる。このように、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ
は固体状態において３．１１ｅＶの広いエネルギーギャップを有していることがわかった
。
また、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩを液体クロマトグラフ質量分析（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａ
ｔｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，略称：ＬＣ／ＭＳ分析）によ
って分析した。
ＬＣ／ＭＳ分析は、ウォーターズ社製Ａｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣおよびウォーターズ社
製Ｘｅｖｏ Ｇ２ Ｔｏｆ ＭＳを用いて行った。
ＭＳ分析では、エレクトロスプレーイオン化法（ＥｌｅｃｔｒｏＳｐｒａｙ Ｉｏｎｉ
ｚａｔｉｏｎ、略称：ＥＳＩ）によるイオン化を行った。この時のキャピラリー電圧は３
．０ｋＶ、サンプルコーン電圧は３０Ｖとし、検出はポジティブモードで行った。
さらに、以上の条件でイオン化された成分を衝突室（コリジョンセル）内でアルゴンガ
スと衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンを衝突させる際のエネルギー（
コリジョンエネルギー）は５０ｅＶとした。なお、測定する質量範囲はｍ／ｚ＝１００乃
至１２００とした。結果を図１５に示す。
本実施例では、実施の形態２で説明した発光素子（発光素子１）について説明する。なお
、発光素子１は発光層１１３における第２の有機化合物として実施の形態１で説明した有
機化合物であるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾフラン
−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：Ｆ
ｒＢＢｉＦ−ＩＩ）を用い、第１の有機化合物には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）を用いた。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、第１の電極１０１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。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能
する電極である。
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、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成さ
れた基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減
圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表
される４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェ
ン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注
入層１１１を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン
の比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節し
た。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法
である。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）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２０ｎ
ｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、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）
と上記構造式（１００）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４
−（ジベンゾフラン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２
−アミン（略称：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ）とを、重量比０．８：０．２（＝４，６ｍＣｚＰ
２Ｐｍ：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ）となるように４０ｎｍ共蒸着し、発光層１１３を形成した
。
その後、発光層１１３上に４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、さ
らに、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１５
ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚とな
るように蒸着し、電子注入層１１５を形成し、最後に、陰極として機能する第２の電極１
０２として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の
発光素子１を作製した。
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。
（比較発光素子１の作製方法）
比較発光素子１は発光素子１におけるＦｒＢＢｉＦ−ＩＩを上記構造式（ｖ）で表され
るビス（ビフェニル−４−イル）［４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イ
ル）ビフェニル−４−イル］アミン（略称：ＰＣＴＢｉ１ＢＰ）に換え、ＢＰｈｅｎの膜
厚を１０ｎｍとした他は発光素子１と同様に作製した。
発光素子１及び比較発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素
子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗
布し、封止時に８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性につい
て測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子１及び比較発光素子１の電流密度−輝度特性を図１６に、輝度−電流効率特性
を図１７に、電圧−輝度特性を図１８に、輝度−パワー効率特性を図１９に、輝度−外部
量子効率特性を図２０に、発光スペクトルを図２１に示す。
また、発光素子１及び比較発光素子１の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性値
を表１に示す。
以上の結果より、実施の形態１で説明した有機化合物であるＦｒＢＢｉＦ−ＩＩを用い
た発光素子１は良好な特性を示した。具体的には、図２０の外部量子効率を参照すると、
発光素子１の低輝度領域における効率は５％を大きく超えていることがわかる。光の取り
出しに関して何も対策を施さない本実施例のような発光素子の場合、取り出し効率は約２
０〜３０％程度と言われている。電流励起における一重項励起子の生成割合から導かれた
、蛍光発光の内部量子効率における理論的限界は２５％である。このことから、蛍光発光
素子の外部量子効率の理論的限界は５〜７．５％となるが、発光素子１の低輝度側におけ
る外部量子効率はこれを大きく上回っていることがわかる。
この結果は、第１の有機化合物と第２の有機化合物、すなわち、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ
とＦｒＢＢｉＦ−ＩＩとで形成されるエキサイプレックスからの発光が効率良く行われ、
且つ遅延蛍光成分を含有することを示唆している。三重項励起状態から一重項励起状態へ
の逆項間交差を経て発光する遅延蛍光が効率良く起こることによって、発光素子１は良好
な発光効率で発光を得ることができた。
また、発光素子１は駆動電圧も低い発光素子であることがわかった。
一方で、ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩと類似の構造を有するＰＣＴＢｉ１ＢＰを同様に用いた比
較発光素子１は、低い効率を示すにとどまっている。これは、主に、９−フェニルカルバ
ゾール−３−イル基とアミンの窒素原子とをつなぐ基がビフェニルジイル基であるため、
ＰＣＴＢｉ１ＢＰの構造中にビフェニル骨格よりも一つフェニル基の多いターフェニル骨
格が存在することによってＴ１準位が低下したことが原因と推察される。そのため、励起
錯体のＴ１準位よりもＰＣＴＢｉ１ＢＰのＴ１準位が下回ってしまい、励起錯体の励起エ
ネルギーが失活してしまうことが、効率が出ない一つの原因となっていると考えられる。
本実施例では、実施の形態３で説明した発光素子（発光素子２）について説明する。なお
、発光素子２は発光層１１３における第２の有機化合物として実施の形態１で説明した有
機化合物であるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾフラン
−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：Ｆ
ｒＢＢｉＦ−ＩＩ）を用い、第１の有機化合物には２−［３’−（ジベンゾチオフェン−
４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴ
ＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、りん光発光を呈する発光中心物質としてビス［２−（６−ｔｅｒｔ
−ブチル−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（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］
）を用いた。本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
（発光素子２の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリン
グ法にて成膜し、第１の電極１０１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。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能
する電極である。
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、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成さ
れた基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減
圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表
される４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェ
ン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注
入層１１１を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン
の比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節し
た。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法
である。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）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２０ｎ
ｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｖｉ）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（１００）で表されるＮ−（１，１’−ビ
フェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾフラン−４−イル）フェニル］−９，９−
ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ）と、上記構造式
（ｖｉｉ）で表されるビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−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（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）とを、重量比０．７：０．３：０．０
５（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（
ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、Ｆ
ｒＢＢｉＦ−ＩＩと、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］とを重量比０．８：０．
２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐ
ｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
その後、発光層１１３上に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１０ｎｍとなるように成膜
し、さらに、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）
を２０ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚とな
るように蒸着し、電子注入層１１５を形成し、最後に、陰極として機能する第２の電極１
０２として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の
発光素子２を作製した。
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。
発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されな
いようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に８０
℃にて１時間熱処理）を行った後、この発光素子の初期特性について測定を行った。なお
、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子２の電流密度−輝度特性を図２２に、輝度−電流効率特性を図２３に、電圧−
輝度特性を図２４に、輝度−パワー効率特性を図２５に、輝度−外部量子効率特性を図２
６に、発光スペクトルを図２７に示す。
また、発光素子２の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性値を表２に示す。
以上の結果より、実施の形態１で説明した有機化合物であるＦｒＢＢｉＦ−ＩＩを用い
た発光素子２は、黄緑色のりん光発光物質を発光中心物質として用いた発光素子において
も非常に良好な特性を示すことがわかった。
特に、外部量子効率は高輝度領域においても効率が低下することなく、高い値を保って
おり、非常に良好な特性を示した。また、駆動電圧も低く、結果として１２０ｌｍ／Ｗ以
上という非常に良好なパワー効率を示した。
また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件で発光素子２を駆動し
て、信頼性試験を行った結果を図２８に示す。図２８では、初期輝度を１００％とした規
格化輝度の変化を示している。この結果から、発光素子２は駆動時間に伴う輝度低下の小
さい、良好な信頼性を有する発光素子であることがわかる。
本実施例では、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾフラン
−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：Ｆ
ｒＢＢｉＦ−ＩＩ）を正孔輸送層に用いた発光素子（発光素子３）について説明する。本
実施例で用いた物質の化学式を以下に示す。
（発光素子３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、第１の電極１０１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。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能
する電極である。
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、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成さ
れた基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減
圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表
される４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェ
ン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注
入層１１１を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン
の比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節し
た。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法
である。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（１００）で表されるＮ−（１，１’−ビフェ
ニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾフラン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメ
チル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＦｒＢＢｉＦ−ＩＩ）を２０ｎｍの膜厚と
なるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｖｉ）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（ｖｉｉｉ）で表される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）
と、上記構造式（ｉｘ）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０．７：０．３：０．０５（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［
Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、２ｍＤＢＴＢ
ＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］とを重量比０
．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｐ
ｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
その後、発光層１１３上に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚２０ｎｍとなるように成膜
し、さらに、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）
を１０ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚とな
るように蒸着し、電子注入層１１５を形成し、最後に、陰極として機能する第２の電極１
０２として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の
発光素子３を作製した。
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。
発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されな
いようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に８０
℃にて１時間熱処理）を行った後、この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３の輝度−電流効率特性を図２９に、電圧−輝度特性を図３０に、電圧−電流
特性を図３１に、発光スペクトルを図３２に示す。
また、発光素子３の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性値を表３に示す。
以上の結果より、実施の形態１で説明した有機化合物であるＦｒＢＢｉＦ−ＩＩを正孔
輸送層に用いた発光素子３は、橙色のりん光発光物質を発光中心物質として用いた発光素
子において非常に良好な特性を示すことがわかった。
特に、外部量子効率は高輝度領域においても効率が低下することなく、高い値を保って
おり、非常に良好な特性を示した。
また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件で発光素子３を駆動し
て、信頼性試験を行った結果を図３３に示す。図３３では、初期輝度を１００％とした規
格化輝度の変化を示している。この結果から、発光素子３は駆動時間に伴う輝度低下の小
さい、良好な信頼性を有する発光素子であることがわかる。
本実施例では、下記構造式（２００）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イ
ル）−Ｎ−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９
Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＴｈＢＢｉＦ）の合成方法について説明する。
まず、４−（４−ブロモフェニル）ジベンゾチオフェン２．２ｇ（６．４ｍｍｏｌ）、
Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−
アミン ２．５ｇ（６．８ｍｍｏｌ）とナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド１．９ｇ（１
９．４ｍｍｏｌ）を２００ｍＬ三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混
合物にトルエン３３．０ｍＬ、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶
液０．４ｍＬを加え、６０℃にしてビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）３
７ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）を加えた後、８０℃にして２．０時間攪拌した。攪拌後、フロ
リジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮し
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（展開溶媒はヘキサ
ン：トルエン＝３：１）により精製し、固体を得た。得られた固体をトルエンとヘキサン
で再結晶を行い、３．４ｇ 収率８５％で目的の固体を得た。
得られた固体１．５ｇを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製条
件は、圧力２．８Ｐａ、アルゴンガスを流量５．０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、２５６℃
で１６．０時間、２６５℃で２．０時間固体を加熱した。昇華精製後、目的物の固体を１
．４ｇ、回収率９５％で得た。
得られた固体を、核磁気共鳴法（１Ｈ ＮＭＲ）によって、測定した結果を以下に示す
。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）：δ＝１．４７（ｓ，６Ｈ），７．１８（ｄ
ｄ，Ｊ＝８．３，２．５Ｈｚ，１Ｈ），７．２７−７．３５（ｍ，８Ｈ），７．４１−７
．５０（ｍ，５Ｈ），７．５１−７．５７（ｍ，４Ｈ），７．６１−７．６８（ｍ，６Ｈ
），７．８４−７．８８（ｍ，１Ｈ），８．１４（ｄｄ，Ｊ＝７．５，１．０Ｈｚ，１Ｈ
），８．１７−８．２１（ｍ，１Ｈ）．
また、ＮＭＲチャートを図３４（Ａ）、（Ｂ）に示す。図３４（Ｂ）は図３４（Ａ）に
おける７．００ｐｐｍ乃至８．２５ｐｐｍの範囲を拡大して表したチャートである。これ
らの結果より、得られた化合物が目的物であるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）
−Ｎ−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−
フルオレン−２−アミン（略称：ＴｈＢＢｉＦ）であることを確認した。
また、得られたＴｈＢＢｉＦの熱重量測定−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏ
ｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ
）を行った。測定には高真空差動型示差熱天秤（ブルカー・エイエックスエス株式会社製
、ＴＧ−ＤＴＡ２４１０ＳＡ）を用いた。常圧、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、窒素気流下（
流速２００ｍＬ／ｍｉｎ）の条件で測定したところ、重量と温度の関係（熱重量測定）か
ら、５％重量減少温度は４０３℃であり、良好な耐熱性を示した。
また、ＴｈＢＢｉＦを液体クロマトグラフ質量分析（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ
ｒａｐｈｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，略称：ＬＣ／ＭＳ分析）によって分
析した。
ＬＣ／ＭＳ分析は、ウォーターズ社製Ａｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣおよびウォーターズ社
製Ｘｅｖｏ Ｇ２ Ｔｏｆ ＭＳを用いて行った。
ＭＳ分析では、エレクトロスプレーイオン化法（ＥｌｅｃｔｒｏＳｐｒａｙ Ｉｏｎｉ
ｚａｔｉｏｎ、略称：ＥＳＩ）によるイオン化を行った。この時のキャピラリー電圧は３
．０ｋＶ、サンプルコーン電圧は３０Ｖとし、検出はポジティブモードで行った。
さらに、以上の条件でイオン化された成分を衝突室（コリジョンセル）内でアルゴンガ
スと衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー（
コリジョンエネルギー）は５０ｅＶとした。なお、測定する質量範囲はｍ／ｚ＝１００乃
至１２００とした。結果を図３５に示す。
≪ＴｈＢＢｉＦの物性について≫
次に、ＴｈＢＢｉＦのトルエン溶液の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図３６（Ａ
）に、薄膜の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図３６（Ｂ）に示す。スペクトルの測
定には紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いた。トルエン溶液
のスペクトルは、ＴｈＢＢｉＦのトルエン溶液を石英セルに入れて測定した。また、薄膜
のスペクトルは、ＴｈＢＢｉＦを石英基板に蒸着してサンプルを作製した。なお、トルエ
ン溶液の吸収スペクトルは石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差
し引いた吸収スペクトルを図示し、薄膜の吸収スペクトルは石英基板の吸収スペクトルを
差し引いた吸収スペクトルを図示した。
図３６（Ａ）より、ＴｈＢＢｉＦのトルエン溶液は３５８ｎｍ付近に吸収ピークが見ら
れ、発光波長のピークは４１１ｎｍ付近（励起波長３６２ｎｍ）であった。また、図３６
（Ｂ）よりＴｈＢＢｉＦの薄膜は３６２ｎｍ、２８９ｎｍ、２４２ｎｍ及び２１０ｎｍ付
近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４３１ｎｍ付近（励起波長３６３ｎｍ）で
あった。このように、ＴｈＢＢｉＦは非常に短波長な領域に吸収及び発光を示すことがわ
かった。
また、薄膜状態のＴｈＢＢｉＦのイオン化ポテンシャルの値を大気中にて光電子分光法
（測定機器：理研計器社製、ＡＣ−２）で測定した。得られたイオン化ポテンシャルの値
を、負の値に換算した結果、ＴｈＢＢｉＦのＨＯＭＯ準位は−５．６０ｅＶであった。図
３６（Ｂ）の薄膜の吸収スペクトルのデータより、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロット
から求めたＴｈＢＢｉＦの吸収端は３．１５ｅＶであった。従って、ＴｈＢＢｉＦの固体
状態の光学的エネルギーギャップは３．１５ｅＶと見積もられ、先に得たＨＯＭＯ準位と
、このエネルギーギャップの値から、ＴｈＢＢｉＦのＬＵＭＯ準位は−２．４５ｅＶと見
積もることができる。このように、ＴｈＢＢｉＦは固体状態において３．１５ｅＶの広い
エネルギーギャップを有していることがわかった。
本実施例では、実施の形態３で説明した発光素子（発光素子４）について説明する。なお
、発光素子４は発光層１１３における第２の有機化合物として実施の形態１で説明した有
機化合物であるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾチオフ
ェン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称
：ＴｈＢＢｉＦ）を用い、第１の有機化合物には２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４
−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢ
ＰＤＢｑ−ＩＩ）、りん光発光を呈する発光中心物質としてビス［２−（６−ｔｅｒｔ−
ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ
２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）
を用いた。本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
（発光素子４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、第１の電極１０１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。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能
する電極である。
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、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成さ
れた基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減
圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表
される４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェ
ン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注
入層１１１を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン
の比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節し
た。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）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２０ｎ
ｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｖｉ）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（２００）で表されるＮ−（１，１’−ビ
フェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−９，
９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＴｈＢＢｉＦ）と、上記構造式（
ｖｉｉ）で表されるビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−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（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）とを、重量比０．７：０．３：０．０５
（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＴｈＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ
）］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＴｈＢＢｉ
Ｆと、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］とを重量比０．８：０．２：０．０５（
＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＴｈＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）
］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
その後、発光層１１３上に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚２０ｎｍとなるように成膜
し、さらに、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）
を１０ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚とな
るように蒸着し、電子注入層１１５を形成し、最後に、陰極として機能する第２の電極１
０２として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の
発光素子４を作製した。
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。
発光素子４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８０
℃にて１時間熱処理）を行った後、この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４の電流密度−輝度特性を図３７に、輝度−電流効率特性を図３８に、電圧−
輝度特性を図３９に、輝度−パワー効率特性を図４０に、輝度−外部量子効率特性を図４
１に、発光スペクトルを図４２に示す。
また、発光素子４の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性値を表４に示す。
以上の結果より、実施の形態１で説明した有機化合物であるＴｈＢＢｉＦを用いた発光
素子４は、黄緑色のりん光発光物質を発光中心物質として用いた発光素子においても非常
に良好な特性を示すことがわかった。
特に、外部量子効率は高輝度領域においても効率が低下することなく、高い値を保って
おり、非常に良好な特性を示した。また、駆動電圧も低く、結果として１２０ｌｍ／Ｗ以
上という非常に良好なパワー効率を示した。
また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２とし、電流密度一定の条件で発光素子４を駆動し
て、信頼性試験を行った結果を図４３に示す。図４３では、初期輝度を１００％とした規
格化輝度の変化を示している。この結果から、発光素子４は駆動時間に伴う輝度低下の小
さい、良好な信頼性を有する発光素子であることがわかる。
本実施例では、実施の形態２で説明した発光素子（発光素子５）について説明する。なお
、発光素子５は発光層１１３における第２の有機化合物として実施の形態１で説明した有
機化合物であるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（ジベンゾチオフ
ェン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称
：ＴｈＢＢｉＦ）を用い、第１の有機化合物には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）を用いた。本実施
例で用いる材料の化学式を以下に示す。
（発光素子５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、第１の電極１０１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。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能
する電極である。
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、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成さ
れた基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減
圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表
される４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェ
ン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注
入層１１１を形成した。その膜厚は、２０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン
の比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節し
た。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法
である。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）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２０ｎ
ｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、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）
と上記構造式（２００）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４
−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン
−２−アミン（略称：ＴｈＢＢｉＦ）とを、重量比０．８：０．２（＝４，６ｍＣｚＰ２
Ｐｍ：ＴｈＢＢｉＦ）となるように４０ｎｍ共蒸着し、発光層１１３を形成した。
その後、発光層１１３上に４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、さ
らに、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１０
ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚とな
るように蒸着し、電子注入層１１５を形成し、最後に、陰極として機能する第２の電極１
０２として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の
発光素子５を作製した。
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。
発光素子５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８０
℃にて１時間熱処理）を行った後、この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５の電流密度−輝度特性を図４４に、輝度−電流効率特性を図４５に、電圧−
輝度特性を図４６に、輝度−パワー効率特性を図４７に、輝度−外部量子効率特性を図４
８に、発光スペクトルを図４９に示す。
また、発光素子５の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性値を表５に示す。
以上の結果より、実施の形態１で説明した有機化合物であるＴｈＢＢｉＦを用いた発光
素子５は良好な特性を示した。具体的には、図４８の外部量子効率を参照すると、発光素
子５の低輝度領域における効率は５％を大きく超えていることがわかる。光の取り出しに
関して何も対策を施さない本実施例のような発光素子の場合、取り出し効率は約２０〜３
０％程度と言われている。電流励起における一重項励起子の生成割合から導かれた、蛍光
発光の内部量子効率における理論的限界は２５％である。このことから、蛍光発光素子の
外部量子効率の理論的限界は５〜７．５％となるが、発光素子５の低輝度側における外部
量子効率はこれを上回っていることがわかる。
この結果は、第１の有機化合物と第２の有機化合物、すなわち、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ
とＴｈＢＢｉＦとで形成されるエキサイプレックスからの発光が効率良く行われ、且つ遅
延蛍光成分を含有することを示唆している。三重項励起状態から一重項励起状態への逆項
間交差を経て発光する遅延蛍光が効率良く起こることによって、発光素子５は良好な発光
効率で発光を得ることができた。
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ 有機化合物を含む層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
４００ 基板
４０１ 第１の電極
４０３ 有機化合物を含む層
４０４ 第２の電極
４０５ シール材
４０７ 封止基板
４１２ パッド
４２０ ＩＣチップ
５０１ 第１の電極
５０２ 第２の電極
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 電荷発生層
６０１ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
６０２ 画素部
６０３ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 有機化合物を含む層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
６２５ 乾燥材
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライトユニット
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 有機化合物を含む層
９５６ 電極
１００１ 基板
１００２ 下地絶縁膜
１００３ ゲート絶縁膜
１００６ ゲート電極
１００７ ゲート電極
１００８ ゲート電極
１０２０ 第１の層間絶縁膜
１０２１ 第２の層間絶縁膜
１０２２ 電極
１０２４Ｗ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｒ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｇ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｂ 発光素子の第１の電極
１０２５ 隔壁
１０２８ 有機化合物を含む層
１０２９ 発光素子の第２の電極
１０３１ 封止基板
１０３２ シール材
１０３３ 透明な基材
１０３４Ｒ 赤色の着色層
１０３４Ｇ 緑色の着色層
１０３４Ｂ 青色の着色層
１０３５ 黒色層（ブラックマトリックス）
１０３６ オーバーコート層
１０３７ 第３の層間絶縁膜
１０４０ 画素部
１０４１ 駆動回路部
１０４２ 周辺部
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
５０００ 表示領域
５００１ 表示領域
５００２ 表示領域
５００３ 表示領域
５００４ 表示領域
５００５ 表示領域
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７２１０ 第２の表示部
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
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
９０３３ 留め具
９０３４ スイッチ
９０３５ 電源スイッチ
９０３６ 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 タッチパネル領域
９６３２ｂ タッチパネル領域
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 (8)

  1. 一対の電極と、前記一対の電極に挟まれた有機化合物を含む層と、を有し、
    前記有機化合物を含む層は、少なくとも発光層を有し、
    前記発光層は、下記式（Ｇ１）で表される有機化合物（但し、下記式（１９４）で表される有機化合物を除く）と、燐光発光物質と、を有する発光素子。

    （但し、式中Ａはジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基のいずれか一を表す。なお、Ｒ１及びＲ２が共にフェニル基である場合、それらが結合し、スピロフルオレン骨格を形成しても良い。）
  2. 一対の電極と、前記一対の電極に挟まれた有機化合物を含む層と、を有し、
    前記有機化合物を含む層は、少なくとも発光層を有し、
    前記発光層は、下記式（Ｇ１）で表される第１の有機化合物（但し、下記式（１９４）で表される有機化合物を除く）と、電子輸送性を有する第２の有機化合物と、燐光発光物質と、を有する発光素子。

    （但し、式中Ａはジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基を表し、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基のいずれか一を表す。なお、Ｒ１及びＲ２が共にフェニル基である場合、それらが結合し、スピロフルオレン骨格を形成しても良い。）
  3. 請求項２において、
    前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とが励起錯体を形成する発光素子。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子を有するディスプレイモジュール。
  5. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子を有する照明モジュール。
  6. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた表示装置。
  7. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子を照明部に有し、前記発光素子を制御する手段を備えた照明装置。
  8. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光素子を有する電子機器。
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