JP6860989B2 - 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、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置に関する。また、本発明の別の一態様は、照明システムに関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。

近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光物質を含む層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子の電極間に電圧を印加することにより、発光物質からの発光が得られる。

上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れ、バックライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作製でき、応答速度が高いなどの利点を有する。

発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光物質を含む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。

分子励起子を形成する有機化合物の励起状態には、一重項励起状態（Ｓ^＊）と三重項励起状態（Ｔ^＊）があり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるそれらの統計的な生成比率は、Ｓ^＊：Ｔ^＊＝１：３であると考えられている。そのため、蛍光を発する化合物を用いた発光素子より、燐光を発する化合物を用いた発光素子の方が、高い発光効率を得ることが可能となる。したがって、三重項励起状態を発光に変換することが可能な燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。

燐光性化合物を用いた発光素子のうち、特に青色の発光を呈する発光素子においては、高い三重項励起エネルギー準位を有する安定な化合物の開発が困難であるため、未だ実用化に至っていない。そのため、青色の発光を呈する発光素子においては、より安定な蛍光性化合物を用いた発光素子の開発が行われており、蛍光性化合物を用いた発光素子（蛍光発光素子）の高効率化が求められている。

蛍光性化合物を用いた発光素子において、三重項励起状態の一部を発光に変換することが可能な発光機構として、三重項−三重項消滅（ＴＴＡ：ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）が知られている。ＴＴＡとは、２つの三重項励起子が近接することによって、励起エネルギーおよびスピン角運動量の交換、および受け渡しが行われるものであり、結果として、一重項励起子が生成されるとされている。

なお、ＴＴＡを発生させる化合物として、アントラセン骨格を有する化合物が知られている。非特許文献１では、アントラセン骨格を有する化合物を発光素子のホスト材料に用いることで、青色の発光を呈する発光素子において高い外部量子効率を示すことが報告されている。また、アントラセン骨格を有する化合物を用いた発光素子の発光全体に対するＴＴＡによる遅延蛍光の割合は、１０％程度であることが報告されている。

ツネノリ スズキ、他６名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．５３、０５２１０２（２０１４）

本発明の一態様では、蛍光性化合物を有する発光素子において、高効率な発光素子を提供する。また、本発明の別の一態様では、発光素子から得られる発光全体に占める遅延蛍光の割合が従来よりも高い発光素子を提供する。また、本発明の別の一態様では、新規な発光素子を提供する。また、本発明の別の一態様では、新規な発光装置を提供する。また、新規な発光装置、新規な電子機器、または新規な照明装置を提供する。また、本発明の別の一態様では、光源となる発光素子の省エネルギー化を図る照明システムを提供する。なお、このような課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、蛍光性化合物を有する発光素子において、ＥＬ層での有機化合物によるＴＴＡの発生確率を高め、発光に寄与しない三重項励起子のエネルギーを一重項励起子のエネルギーに変換し、一重項励起子によるエネルギー移動により蛍光性化合物を発光させることで、発光素子の発光効率を向上させることができる。

三重項励起子のエネルギーを、効率よく一重項励起子のエネルギーに変換する方法の一つとして、フェルスター（Ｆｏｒｓｔｅｒ）機構によるエネルギー移動と項間交差の利用が考えられる。フェルスター機構とは、共鳴によりエネルギーが移動する機構であり、三重項励起子を有する有機化合物（ホスト材料）同士が、１〜１０ｎｍの分子間距離で近接すること、また、有機化合物（ホスト材料）単体のＴ_１準位（最低三重項励起準位）から、Ｔ_１準位よりもエネルギーの高い三重項励起状態の準位（Ｔ_ｎ準位）のいずれか一への遷移に関わる振動子強度が大きい（遷移に関わるエネルギーの吸収が大きい）こと、などの条件を満たす場合に起こりやすくなる。

そこで、本発明の一態様は、発光素子のＥＬ層におけるＴＴＡの発生確率を高めるためにフェルスター（Ｆｏｒｓｔｅｒ）機構によるエネルギー移動を起こしやすい発光素子を提供することを特徴とする。

本発明の一態様は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、発光層を有し、発光層は、第１の有機化合物を有し、第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のうち一以上は、第１の有機化合物のＴ_１準位との差がＴ_１準位＋０．６ｅＶ未満であることを特徴とする。なお、Ｔ_１準位よりもエネルギーの高い三重項励起状態の準位を本発明ではＴ_ｎ準位と称する。つまり、第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のうち一以上が、第１の有機化合物のＴ_１準位の２倍のエネルギーレベルに近い方が、Ｔ_１準位からＴ_ｎ準位へのエネルギー移動が容易となるため好ましい。

上記構成において、第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のいずれか一と、第１の有機化合物の一重項励起状態の準位のいずれか一と、のエネルギー差が１ｅＶ以下であることを特徴とする。なお、第１の有機化合物の一重項励起状態の準位には、Ｓ_１準位（最低一重項励起準位）と、Ｓ_ｎ準位（Ｓ_１準位よりも高い一重項励起状態の準位）を含む。これら第１の有機化合物のＴ_ｎ準位とＳ_１準位またはＳ_ｎ準位のエネルギーレベルが近い程、項間交差が容易となり好ましい。

従って、上記構成は、第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のいずれか一と、第１の有機化合物のＳ_１準位またはＳ_ｎ準位のいずれか一とのエネルギー差が１ｅＶ以下であることを特徴とする。

また、上記各構成において、第１の有機化合物のＴ_１準位から、第１の有機化合物のＴ_１準位よりも高い三重項励起状態の準位のうち一以上への励起の際の振動子強度が０．００１５以上であることを特徴とする。

また、上記各構成において、第１の有機化合物は、ＴＴＡを効率よく発生させることができる有機化合物（ホスト材料）であって、発光に寄与しない三重項励起子を効率よく一重項励起子に変換することができる有機化合物である。従って、第１の有機化合物は、テトラセン骨格またはアントラセン骨格を有することが好ましい。

また、上記各構成において、第１の有機化合物は、下記構造式（１００）または下記構造式（１１０）であることを特徴とする。

また、上述した第１の有機化合物は、ＴＴＡを効率よく発生させることができる有機化合物（ホスト材料）であって、発光に寄与しない三重項励起子を効率よく一重項励起子に変換することができる有機化合物であり、励起寿命の長い三重項励起子を経由するため、有機化合物の発光全体に対する遅延蛍光の割合が高くなることを特徴とする。

したがって、発光層に第１の有機化合物を有し、上述した構成を有する発光素子において、発光素子からの発光は、遅延蛍光を示し、遅延蛍光成分の発光強度は、発光素子からの全発光の発光強度に対して少なくとも５％以上、好ましくは１０％以上、より高い効率が得られるのは１５％以上であることを特徴とする。なお、ＴＴＡによって三重項励起子のエネルギーが一重項励起子のエネルギーに変換される場合、（発光性の）一重項励起子の生成割合が増加することに起因して、発光素子の発光全体に対するＴＴＡに基づく遅延蛍光の割合を高めることができる。なお、発光層にゲスト材料となる第２の有機化合物を有する場合、ホスト材料を介さないゲスト材料でのキャリア直接再結合による発光が生じる場合などがあるため、ゲスト材料を含まない同様の素子構成の場合に比べて、全発光に対する遅延蛍光の割合が減少する可能性がある。

また、上記構成において、発光層は、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、第２の有機化合物よりも高いＳ_１準位を有し、発光素子からの発光は、第２の有機化合物に由来することを特徴とする。

また、上記構成において、第２の有機化合物は、ピレン骨格を有することを特徴とする。

また、上記構成において、第２の有機化合物のＴ_１準位は、第１の有機化合物のＴ_１準位よりも高いことを特徴とする。

また、上記各構成において、ＥＬ層は、正孔輸送層と、発光層とを有し、陽極と発光層との間に発光層と接する正孔輸送層を有し、正孔輸送層は、第３の有機化合物を有し、第３の有機化合物のＴ_１準位は、第１の有機化合物のＴ_１準位よりも高いことを特徴とする。

また、上記各構成において、ＥＬ層は、電子輸送層と、発光層とを有し、陰極と発光層との間に発光層と接する電子輸送層を有し、電子輸送層は、第４の有機化合物を有し、第４の有機化合物のＴ_１準位は、第１の有機化合物のＴ_１準位よりも高いことを特徴とする。

また、本発明の別の一態様は、上記記載の各構成を有する発光素子と、トランジスタ、または基板のいずれか一と、を有する発光装置である。

また、本発明の別の一態様は、上記記載の構成を有する発光装置と、マイク、カメラ、操作用ボタン、外部接続部、または、スピーカのいずれか一と、を有する電子機器である。

また、本発明の別の一態様は、上記記載の構成を有する発光装置と、筐体またはタッチセンサ機能と、を有する電子機器である。

また、本発明の別の一態様は、上記記載の構成を有する発光装置と、筐体、カバー、または、支持台のいずれか一と、を有する照明装置である。

また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する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、または光源（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 ｃｉｒｃｕｉｔ）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。

また、本発明の別の一態様である照明システムは、センサから得られる外部情報に応じて光源となる発光素子の駆動が制御される構成を有する。なお、照明システムにおける発光素子は、上述した本発明の一態様である発光素子を用いることが好ましい。

すなわち、本発明の一態様は、センサと、制御部と、発光素子と、を有し、センサにより検出された情報が制御部に入力され、制御部は、その情報に基づき、電気的に接続された発光素子を駆動させる機能を有し、発光素子は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、発光層を有し、発光層は、第１の有機化合物を有し、第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のうち一以上は、第１の有機化合物のＴ_１準位との差がＴ_１準位＋０．６ｅＶ未満であることを特徴とする照明システムである。

また、本発明の別の構成は、センサと、制御部と、発光素子と、を有し、制御部は、通信部と、ＣＰＵと、メモリとを有し、メモリは、外部情報に基づき発光素子を駆動させるためのプログラムを有し、通信部は、センサにより検出された外部情報をＣＰＵに送り、ＣＰＵは、メモリからプログラムを読み出し、プログラムを実行することにより発光素子を駆動させる機能を有し、発光素子は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、発光層を有し、発光層は、第１の有機化合物を有し、第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のうち一以上は、第１の有機化合物のＴ_１準位との差がＴ_１準位＋０．６ｅＶ未満であることを特徴とする照明システムである。

本発明の一態様では、蛍光性化合物を有する発光素子において、高効率な発光素子を提供することができる。また、本発明の別の一態様では、発光素子から得られる発光全体に占める遅延蛍光の割合が従来よりも高い発光素子を提供することができる。また、本発明の別の一態様では、新規な発光素子を提供することができる。また、本発明の別の一態様では、新規な発光装置を提供することができる。また、新規な発光装置、新規な電子機器、または新規な照明装置を提供することができる。また、光源となる発光素子の省エネルギー化を図る照明システムを提供することができる。

ＴＴＡのメカニズムを説明する図。 分子構造における遷移双極子モーメントの向きと振動子強度を示す図。 分子構造における遷移双極子モーメントの向きと振動子強度を示す図。 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。 自動車について説明する図。 照明装置について説明する図。 照明装置について説明する図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート。 タッチセンサの回路図。 発光素子について説明する図。 減衰曲線を示す図。 発光素子１および発光素子３の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子１および発光素子３の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子１および発光素子３の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子１および発光素子３の電圧−電流特性を示す図。 発光素子２および発光素子４の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子２および発光素子４の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子２および発光素子４の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子２および発光素子４の電圧−電流特性を示す図。 発光素子１および発光素子３の発光スペクトルを示す図。 発光素子２および発光素子４の発光スペクトルを示す図。 構造式（１００）に示す有機化合物の^１Ｈ−ＮＭＲチャート。 構造式（１００）に示す有機化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式（１００）に示す有機化合物のＬＣ−ＭＳ分析結果を示す図。 構造式（１１０）に示す有機化合物の^１Ｈ−ＮＭＲチャート。 構造式（１１０）に示す有機化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式（１１０）に示す有機化合物のＬＣ−ＭＳ分析結果を示す図。 表示装置のブロック図。 表示装置の回路構成。 表示装置の断面構造。 発光素子について説明する図。 照明システムの構成を説明する図。

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

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。

（実施の形態１）
本実施の形態では、発光素子のＥＬ層において、ＴＴＡが発生するメカニズムについて説明する。

ＴＴＡ（三重項−三重項消滅）のメカニズムの詳細はこれまで諸説あり、明らかにされていないが、本発明の一態様において、図１のスキームに示すようなエネルギー移動が行われていると考えている。

まず、図１（Ａ）に示すように同種の２分子（分子Ａと分子Ｂ）の三重項励起子がそれぞれ隣接して存在する場合、分子ＢがＴ_１準位からＳ_０準位へ遷移する際に放出したエネルギーを分子Ａが吸収し、分子ＡのＴ_１準位の電子がＴ_ｎ準位へ遷移する。そのため、分子ＡのＴ_１準位からさらに分子ＢのＴ_１準位分高いエネルギー準位付近までが、分子Ａの遷移可能なＴ_ｎ準位と考えられる。

次に、図１（Ｂ）に示すように分子ＡのＴ_ｎ準位へ遷移した電子が、ある確率でエネルギー準位が近いＳ_ｎ準位へ項間交差する。さらに、内部転換によりＳ_ｎ準位の電子はＳ_１準位に遷移する（図１（Ｃ））。

そして、図１（Ｄ）に示すようにＳ_１準位の電子がＳ_０準位に遷移することで、遅延蛍光が生じる。

この様に、２分子の一方の励起エネルギーを用いて、他方がさらに高い準位へと遷移するため、最大でＴ_１励起子７５％の半分が発光として取り出せることとなる。電流励起で生成したＳ_１励起子２５％と合わせると最大６２．５％の内部量子効率が期待できる。

なお、図１で説明したＴＴＡにおけるエネルギー移動が分子間で行われるとすれば、図１（Ａ）に示した分子Ｂから分子Ａへのエネルギー移動効率を高めることで、Ｔ_１準位からＴ_ｎ準位への遷移確率が高まり、最終的に生成するＳ_１励起子を増加させることができる。このような分子間におけるエネルギー移動については、電子交換相互作用のデクスター機構と双極子−双極子相互作用のフェルスター機構の２種類が挙げられる。以下には、いずれの機構を経ても三重項励起子間（Ｔ_１−Ｔ_１間）のエネルギー移動が可能であることを説明する。

デクスター機構は、エネルギー移動の前後で２分子全体の電子スピンが保存される。従って、エネルギー移動の前後で２分子全体の電子スピンが保存される場合において、デクスター機構によるエネルギー移動は許容となる。なお、ＴＴＡにおけるエネルギー移動については、これまで主としてデクスター機構により説明されてきた。

一方、フェルスター機構は、エネルギー移動における速度定数ｋ_ＥＴを式で表すと、以下の式（１）のように表すことができる。

なお、式（１）中のτ_０は、輻射速度ｋ_ｒの逆数であることから、ｘを以下のようにおくと、

式（１）は、以下の式（１’）のように表すことができる。

また、フェルスター機構によるエネルギー移動効率φ_ＥＴは以下の式（２）で表される。

上記の式（２）と式（１’）とから、以下の式（２’）が導出される。

なお、分子Ａおよび分子Ｂが、アントラセン誘導体である場合、アントラセン誘導体から得られる燐光発光の輻射速度定数（ｋ_ｒ）は、１×１０^３〜１×１０^４（ｓ^−１）、無輻射速度定数（ｋ_ｎｒ）は、１×１０^７〜１×１０^８（ｓ^−１）であることから、燐光量子収率（φ_Ｐ）は、１×１０^−３〜１×１０^−５と見積もることができる。

ここで、仮に、燐光量子収率（φ_Ｐ）を１×１０^−４とした場合、ｘ＝１００であれば、エネルギー移動効率（φ_ＥＴ）は１．０％となる。また、ｘ＝１０００であれば、エネルギー移動効率（φ_ＥＴ）は９．１％となる。なお、ｘと吸光係数は正の相関関係にあり、吸光係数が大きくなるとｘも大きくなる。すなわち、ドナー側の分子（図１の分子Ｂ）の燐光量子収率が低い場合でも、アクセプター側の分子（図１の分子Ａ）の吸光係数が大きければ、フェルスター機構によるエネルギー移動が起こり得ると説明することができる。

以上より、三重項励起子間のエネルギー移動の一部はフェルスター機構により起こる可能性があることが示された。そのため、ここでは、ＴＴＡにおけるエネルギー移動は、デクスター機構だけでなくフェルスター機構によるエネルギー移動をも考慮することとする。

フェルスター機構によるエネルギー移動が生じる場合、下記式（３）で示すように一般的に、分子の吸光係数は、分子の振動子強度（ｆ）が大きい場合に大きくなる。

そこで、量子化学計算を用いて、最低準位である三重項励起状態（Ｔ_１）と、Ｔ_１よりも準位の高い三重項励起状態（Ｔ_ｎ）との間の振動子強度（ｆ）を大きくするべく分子設計を行った。但し、Ｔ_１よりも準位の高い三重項励起状態（Ｔ_ｎ）が複数の場合には、それぞれの三重項励起状態における振動子強度の和を振動子強度（ｆ）とする。なお、分子設計により、アントラセン骨格を有する化合物において、分子の振動子強度（ｆ）が大きくなることがわかった。また、アントラセン骨格を有する化合物の構造式を以下に示す。

上記の化合物に対する量子化学計算の計算方法に関しては以下の通りである。なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９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、ＩＣＥ Ｘ）を用いて行った。

まず、一重項基底状態（Ｓ_０）とＴ_１状態における安定構造と電子状態について、密度汎関数法（ＤＦＴ）を用いて計算した。その後、振動解析を行い、Ｓ_０状態とＴ_１状態の安定構造同士のエネルギー差からＴ_１準位を求めた。基底関数として、６−３１１Ｇ（ｄ，ｐ）を用いた。汎関数はＢ３ＬＹＰを用いた。なお、ＤＦＴにおいて、分子の全エネルギーは、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と複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。また、ＤＦＴでは、電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で交換相関相互作用を近似しているため、電子状態をより高精度に求めることができる。

次に、時間依存密度汎関数法（ＴＤ−ＤＦＴ）を用いて、Ｔ_１準位からＴ_ｎ準位への遷移に関わる遷移双極子モーメント及び振動子強度（ｆ）を算出した。基底関数には６−３１１Ｇ（ｄ，ｐ）、汎関数にはＣＡＭ−Ｂ３ＬＹＰを用いた。ＴＤ−ＤＦＴを用いた計算では、ＤＦＴの汎関数にＣＡＭ−Ｂ３ＬＹＰを用いた計算から得られたＴ_１状態の安定構造と電子状態とを用いた。

なお、ＴＤ−ＤＦＴにおけるＴ_ｎ状態とは、ＴＤ−ＤＦＴを用いた計算により、Ｔ_１準位の２倍に相当する励起エネルギーに０．６ｅＶを加えた値よりもエネルギー準位の小さい三重項励起状態を指す。但し、アントラセン骨格を有する化合物中のアントラセン骨格以外の部分に上記の条件を満たす励起状態を有していたとしても、化合物全体の三重項励起に関与しないとしてＴ_ｎ状態から除く。

ＴＤ−ＤＦＴを用いた計算から、上記の１，５ＣｚＰ２ＡのＴ_１準位は１．６７ｅＶ、１，８ＣｚＰ２ＡのＴ_１準位は１．６６ｅＶと求まった。また、ＴＤ−ＤＦＴを用いた計算から、上記の１，５ＣｚＰ２Ａと１，８ＣｚＰ２Ａにおいて、Ｔ_１準位からの励起エネルギーが、それぞれのＴ_１準位＋０．６ｅＶ未満であるＴ_ｎ準位に該当する三重項励起状態は、それぞれ２つずつ存在することがわかった。なお、１，５ＣｚＰ２ＡのＴ_１準位からＴ_ｎ準位への励起エネルギーは、１．８０ｅＶ、２．０７ｅＶであり、１，８ＣｚＰ２ＡのＴ_１準位からＴ_ｎ準位への励起エネルギーは、１．８１ｅＶ、２．０６ｅＶである。

１，５ＣｚＰ２Ａと１，８ＣｚＰ２Ａの各分子について、ＴＤ−ＤＦＴを用いた計算で得られたＴ_１−Ｔ_ｎ準位間の遷移双極子モーメントの向きの和と、振動子強度（ｆ）の和を図２に示す。なお、図２に示す各分子の分子配置は、アントラセン骨格の長軸をｘ軸、短軸をｙ軸にそれぞれ合わせた。

図２に示すように、１，８ＣｚＰ２Ａの遷移双極子モーメントは主にｘ軸方向の成分（図中の矢印ａ）で構成されるが、１，５ＣｚＰ２Ａの遷移双極子モーメントはｘ軸とｙ軸方向の成分（図中の矢印ｂ）で構成されている。なお、計算から１，８ＣｚＰ２Ａの振動子強度（ｆ）は、０．００２０、１，５ＣｚＰ２Ａの振動子強度（ｆ）は、０．００３２とそれぞれ算出された。この結果から、１，５ＣｚＰ２Ａは、１，８ＣｚＰ２Ａよりも振動子強度（ｆ）が大きく、１，８ＣｚＰ２ＡよりもＴ_１−Ｔ_ｎ準位間の遷移が起こりやすいことがわかった。すなわち、フェルスター機構によるエネルギー移動に起因するＴＴＡの発生確率は、１，８ＣｚＰ２Ａよりも１，５ＣｚＰ２Ａの方が高いということが示唆された。

上述した遷移双極子モーメントの大きさと、振動子強度（ｆ）との間には、振動子強度（ｆ）が、遷移双極子モーメントの大きさの２乗に比例するという下記式（４）に示す関係が成り立つ。

そこで、１，５ＣｚＰ２Ａと１，８ＣｚＰ２Ａのそれぞれについて、化合物を構成するユニット（骨格）として、アントラセン骨格５０１と、カルバゾール骨格５０２とで分け、Ｔ_１準位からＴ_ｎ準位への遷移における遷移双極子モーメントについて解析を行った。なお、ここでは、Ｔ_１準位からＴ_ｎ準位への遷移のうち振動子強度が最も大きい遷移について、主要な分子軌道間の遷移のみを対象にして解析を行った。結果を図３に示す。

図３の結果から、１，８ＣｚＰ２Ａでは、２つのカルバゾール骨格５０２の遷移双極子モーメントのｙ軸方向の成分がそれぞれ逆方向にあるため、互いに弱め合うが、１，５ＣｚＰ２Ａでは、２つのカルバゾール骨格５０２の遷移双極子モーメントのｙ軸方向の成分がいずれも同一方向にあるため、互いに強め合うことがわかる。この結果、１，５ＣｚＰ２Ａ全体では、カルバゾール骨格５０２に由来するｙ軸方向の遷移双極子モーメントの大きさが大きくなる。従って、上記式（４）で示したように、遷移双極子モーメントの大きさが大きい１，５ＣｚＰ２Ａの方が、１，８ＣｚＰ２Ａよりも振動子強度（ｆ）が大きいことが示された。すなわち、分子構造の面からも１，５ＣｚＰ２Ａは、１，８ＣｚＰ２Ａよりも振動子強度（ｆ）が大きく、Ｔ_１−Ｔ_ｎ準位間の遷移が起こりやすく、フェルスター機構によるエネルギー移動に起因したＴＴＡの発生確率は、１，８ＣｚＰ２Ａよりも１，５ＣｚＰ２Ａの方が高いということができる。

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２）
本実施の形態では、有機化合物について説明する。なお、本実施の形態で説明する有機化合物は、実施の形態１で一例として挙げた１，５ＣｚＰ２Ａや１，８ＣｚＰ２Ａと同様にフェルスター機構によるエネルギー移動に起因するＴＴＡの発生確率を高めることができる有機化合物である。

本実施の形態で示す有機化合物は、アントラセン骨格にカルバゾール骨格が直接、または、アリーレン基を介して結合することを特徴とする有機化合物である。なお、本実施の形態で説明する、有機化合物は、下記一般式（Ｇ１）で表される構造を有する有機化合物である。

但し、上記一般式（Ｇ１）のＡ^１またはＡ^２のいずれか一方は、上記一般式（Ｇ１−１）に示す置換基であり、他方は水素または置換基である。つまり、α^２は一般式（Ｇ１）のアントラセン骨格の５位または８位に結合している。また、α^１およびα^２は、置換または無置換のフェニレン基を表す。また、ｎおよびｍは、それぞれ独立して１又は２である。また、一般式（Ｇ１）は、１以上の置換基を有していてよく、これらの置換基およびＡ^１またはＡ^２のいずれか一方が置換基の場合は、それぞれ独立して炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のシクロアルキル基、アルキルフェニル基、フェニル基が挙げられる。

なお、一般式（Ｇ１−１）の置換位置は一般式（Ｇ１）のＡ^２よりもＡ^１である方がＴ_１準位からＴ_ｎ準位へ励起する振動子強度の和が強い傾向があるため、好ましい。

また、一般式（Ｇ１−１）の置換位置は、一般式（Ｇ１）のＡ^２よりもＡ^１である方が、カルバゾール骨格を有する２つの置換基がアントラセン骨格の１位と５位に置換することになり、置換基同士の立体反発を防げるため、好ましい。同様に、一般式（Ｇ１）が置換基を有する場合、隣同士（例えば、１位と２位、２位と３位、１位と９位）に同時に置換基を有しない方が立体反発を防げるため、好ましい。

なお、上記一般式（Ｇ１）または一般式（Ｇ１−１）において、α^１およびα^２で示されるフェニレン基としては、パラフェニレン基、メタフェニレン基、オルトフェニレン基などが挙げられる。

また、上記一般式（Ｇ１または一般式（Ｇ１−１））のα^１およびα^２で示されるフェニレン基の具体例を下記構造式（α−１）〜（α−５）に示す。

なお、上記一般式（Ｇ１）および一般式（Ｇ１−１）のα^１およびα^２で示すフェニレン基の、アントラセン骨格とカルバゾール骨格の置換位置は、パラ位、メタ位、オルト位のいずれかとすることが可能であるが、パラ位とする場合には、キャリア輸送性が高くなるため好ましく、メタ位とすることにより嵩高い構造となり、蒸着温度を低くすることができるので好ましい。

また、上記一般式（Ｇ１）および一般式（Ｇ１−１）のα^１およびα^２で示すフェニレン基が置換基を有する場合には、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のシクロアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。

また、上記一般式（Ｇ１）および一般式（Ｇ１−１）のα^１およびα^２で示すフェニレン基が有する置換基の具体例を下記構造式（Ｒ−１）〜（Ｒ−１１）に示す。

なお、上記一般式（Ｇ１）および一般式（Ｇ１−１）のα^１およびα^２で示すフェニレン基が置換基を有する場合には溶解性の向上や熱物性の向上が期待できるため好ましいが、置換基を有さない場合は、合成が簡便となるため好ましい。

また、有機化合物の別の構成は、下記一般式（Ｇ２）で表される構造を有する有機化合物である。

但し、上記一般式（Ｇ２）のＡ^１またはＡ^２のいずれか一方は、上記一般式（Ｇ２−１）であり、他方は水素または置換基である。また、一般式（Ｇ２）は、１以上の置換基を有していてよく、これらの置換基およびＡ^１またはＡ^２のいずれか一方が置換基の場合は、それぞれ独立して炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のシクロアルキル基、アルキルフェニル基、フェニル基が挙げられる。

次に、上述した有機化合物の具体的な構造式を下記に示す。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。

次に、下記一般式（Ｇ１）および一般式（Ｇ１−１）で表される有機化合物の合成方法の一例について、合成スキーム（Ｆ１−１）および（Ｆ１−２）により示す。すなわち、合成スキーム（Ｆ１−１）および（Ｆ１−２）に示すようなカップリング反応を適用することにより、一般式（Ｇ１）および一般式（Ｇ１−１）で表される有機化合物を合成することができる。なお、上記と同様に一般式（Ｇ１）のＡ^１またはＡ^２のいずれか一方は、一般式（Ｇ１−１）に示す置換基で、他方は水素または置換基である。

上記合成スキーム（Ｆ１−１）および（Ｆ１−２）において、Ｘ^１およびＸ^２のいずれか１と、Ｘ^３はハロゲンを表し、具体的にはヨウ素、臭素、塩素の順で反応性が高く、好ましい。また、Ｂ^１、Ｂ^２はホウ素化合物を表し、ボロン酸、アルコキシホウ素を表す。なお、アリールアルミニウム化合物、アリールジルコニウム化合物、アリール亜鉛化合物、またはアリールスズ化合物等を用いても良い。また、α^１およびα^２は、置換または無置換のフェニレン基を表す。また、ｎおよびｍは、それぞれ独立して１又は２である。

上記合成スキーム（Ｆ１−１）および（Ｆ１−２）で示される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、鈴木・宮浦反応など、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。また、上記の合成方法では、合成スキーム（Ｆ１−１）に示す合成ステップと、合成スキーム（Ｆ１−２）に示す合成ステップとの２ステップで合成を行っているが、化合物（ａ２）のα^１と、化合物（ａ４）のα^２と、が同じで、化合物（ａ２）のｎと、化合物（ａ４）のｍと、が同じものである場合は、化合物（ａ２）を化合物（ａ１）に対して２等量以上加えれば、１ステップで合成することができ簡便である。

以上、有機化合物の合成方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他のどのような合成方法によって合成されても良い。

なお、上述した有機化合物は、発光物質（ゲスト）や、その他の有機化合物等と組み合わせや単独での利用により、発光素子に適用することができる。

その他にも、上述した有機化合物は、有機薄膜太陽電池に用いることができる。より具体的には、キャリア輸送性があるため、キャリア輸送層、キャリア注入層に用いることができる。また、アクセプター性物質との混合膜を用いることで、電荷発生層として用いることができる。また、光励起するため、発電層として用いることができる。

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。また、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。

（実施の形態３）
本実施の形態では、発光素子について図４を用いて説明する。

本実施の形態に示す発光素子は、一対の電極（第１の電極（陽極）１０１と第２の電極（陰極）１０３）間に発光層１１３を含むＥＬ層１０２が挟まれており、ＥＬ層１０２は、発光層１１３の他に、正孔（または、ホール）注入層１１１、正孔（または、ホール）輸送層１１２、電子輸送層１１４、電子注入層１１５などを含んで形成される。

このような発光素子に対して電圧を印加すると、第１の電極１０１側から注入された正孔と第２の電極１０３側から注入された電子とが、発光層１１３において再結合し、それにより生じたエネルギーに起因して、発光層１１３に含まれる有機金属錯体などの発光物質が発光する。

なお、ＥＬ層１０２における正孔注入層１１１は、正孔輸送層１１２または発光層１１３に対して正孔を注入することができる層であり、例えば、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質により形成することができる。この場合、アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い物質から電子が引き抜かれることにより正孔（ホール）が発生する。従って、正孔注入層１１１から正孔輸送層１１２を介して発光層１１３に正孔が注入される。なお、正孔注入層１１１には、正孔注入性の高い物質を用いることもできる。例えば、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：Ｈ_２Ｐｃ）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。

以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での好ましい具体例について説明する。

第１の電極（陽極）１０１および第２の電極（陰極）１０３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（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 Ｚｉｎｃ 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（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、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（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、マグネシウム（Ｍｇ）、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、その他グラフェンや酸化グラフェン等のグラフェン化合物を用いることができる。なお、第１の電極（陽極）１０１および第２の電極（陰極）１０３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１１１、および正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性の高い物質としては、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、１×１０^−６ｃｍ^２／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。また、正孔輸送性の高い物質を用いてなる層は、単層だけでなく、二層以上の積層であってもよい。

なお、正孔輸送層１１２に用いる物質は、隣接した発光層１１３よりもＳ_１準位やＴ_１準位が高い方が、正孔輸送層１１２への励起エネルギーの拡散が抑制できるので好ましい。また、正孔輸送層１１２に用いる物質は、隣接した発光層１１３よりもＬＵＭＯ準位が高い（値が大きい）方が正孔輸送層１１２への電子の抜けを抑制でき好ましい。また、正孔輸送層１１２に用いる物質は、隣接した発光層１１３よりもＨＯＭＯ準位が深い（値が小さい）か近い方が発光層１１３へのホールの注入性が良くなり好ましい。以下に、正孔輸送性の物質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）、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）、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：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）等を挙げることができる。

また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−（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。その他にも、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、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）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４から４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、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。

さらに、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。

また、正孔注入層１１１、および正孔輸送層１１２に用い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：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ）等の電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物を挙げることができる。特に、ＨＡＴ−ＣＮのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、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。

発光層１１３は、発光物質（ゲスト材料）を含む層である。なお、発光物質としては、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質と三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質とが挙げられるが、実施の形態１で示したようにＴＴＡを利用して三重項励起子を一重項励起子に変換し、一重項励起子による発光の高効率化を図る構成とする場合には、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質を用いることが好ましい。なお、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、蛍光を発する物質（蛍光性化合物）が挙げられる。

蛍光を発する物質としては、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。

なお、発光層１１３において、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質を用いる構成とする場合には、発光物質（ドーパントまたはゲスト材料という）と共に用いる有機化合物（ホスト材料）が、ＴＴＡの発生確率が高い材料であることが好ましい。具体的には、振動子強度（ｆ）が０．００１５以上、より好ましくは０．００２０以上と大きく、Ｔ_１−Ｔ_ｎ間の遷移が起こりやすく、フェルスター機構によるエネルギー移動に起因したＴＴＡの発生確率が高い材料が好ましい。また、ＴＴＡの発生確率が高い材料の一例としては、実施の形態２に示した有機化合物を用いることができる。

発光層１１３において、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質を用いる構成とする場合、発光物質（ドーパント）と共に用いる有機化合物（ホスト材料）のＴ_１準位が最も低くなる様に設計すると、三重項励起エネルギーがホスト材料に集まるためＴＴＡの発生確率が高くなると考えられる。

また、本実施の形態で示す発光素子の発光層１１３では、ＴＴＡを利用して発光物質に蛍光を発する物質（蛍光性化合物）を用いる構成だけでなく、発光物質として、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質を用いる構成を組み合わせることが可能である。この構成としては、例えば、燐光を発する物質（燐光性化合物）や熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示すＴＡＤＦ材料（熱活性化遅延蛍光性化合物）が挙げられる。なお、ＴＡＤＦ材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１×１０^−６秒以上、好ましくは１×１０^−３秒以上である。

燐光を発する物質としては、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）］）、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）］）、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（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_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（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、ＴＡＤＦ材料としては、例えば、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ_２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ_２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ_２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ_２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ_２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ_２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（略称：ＰｔＣｌ_２ＯＥＰ）等が挙げられる。さらに、２−（ビフェニル−４−イル）−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）等のπ電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物を用いることもできる。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強くなり、Ｓ_１とＴ_１のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。

上述した、三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質を用いる場合の発光層１１３の構成としては、発光物質に加えて１種類の有機化合物（ホスト材料）を用いる構成の他、発光層１１３におけるキャリア（電子及びホール）の再結合の際に励起錯体（エキサイプレックスとも言う）を形成することができる組み合わせとなる２種類の有機化合物（上記ホスト材料を含んでもよい）を含む構成としてもよい。なお、効率よく励起錯体を形成するためには、電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する材料）と、正孔を受け取りやすい化合物（正孔輸送性を有する材料）とを組み合わせることが特に好ましい。このように電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを組み合わせて励起錯体を形成するホスト材料とする場合、電子輸送性を有する材料及び正孔輸送性を有する材料の混合比率を調節することで、発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することが容易となる。発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することにより、発光層中で電子と正孔の再結合が起こる領域が偏ることを抑制できる。再結合が起こる領域の偏りを抑制することで、発光素子の信頼性を向上させることができる。

なお、上記励起錯体を形成する上で用いることが好ましい電子輸送性を有する材料としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族や金属錯体などを用いることができる。具体的には、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ、ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ、ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、２−［４−（３，６−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ−ＩＩＩ）、７−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、及び、６−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス〔３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル〕ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。

また、上記励起錯体を形成するために用いる上で好ましい正孔輸送性を有する材料としては、π電子過剰型複素芳香族（例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体）又は芳香族アミンなどを好適に用いることができる。具体的には、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）、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：ＰＣＡ２Ｂ）、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−（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：ＹＧＡ２Ｆ）、ＮＰＢ、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（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）、ＢＳＰＢ、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−Ｎ−｛９，９−ジメチル−２−［Ｎ’−フェニル−Ｎ’−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ］−９Ｈ−フルオレン−７−イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、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）、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）、ＰＣｚＰＣＡ２、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、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）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、Ｎ−（４−ビフェニル）−Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、ＣＢＰ、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。

また、発光層１１３は、発光素子において図４（Ａ）に示す単層構造だけに限らず、図４（Ｂ）に示すような２層以上の積層構造であってもよい。但し、この場合には、積層された各層からそれぞれの発光が得られる構成とする。例えば、１層目の発光層１１３（ａ１）からは、上述したＴＴＡを利用した蛍光発光が得られる構成とし、１層目に積層される２層目の発光層１１３（ａ２）からは燐光発光が得られる構成とすればよい。なお、積層順については、この逆であってもよい。また、燐光発光が得られる層においては、励起錯体からドーパントへのエネルギー移動による発光が得られる構成とするのが好ましい。また、発光色については、一方の層から得られる発光色と、他方の層から得られる発光色とが同一であっても異なっていてもよいが、異なっている場合には、例えば、一方の層から青色発光が得られる構成とし、他方の層からは橙色発光または黄色発光などが得られる構成とすることができる。また、各層において、複数種のドーパントが含まれる構成としてもよい。

なお、発光層１１３が積層構造を有する場合には、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質、または三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質等を各々単独または組み合わせて用いることができる。この場合には、例えば、以下のようなものが挙げられる。

電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質（電子輸送性化合物ともいう）を含む層である。電子輸送層１１４には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：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）、ＢｅＢｑ_２、ＢＡｌｑ、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）などの金属錯体を用いることができる。また、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）、ＴＡＺ、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、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：ＢｚＯｓ）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１×１０^−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１１４として用いてもよい。

なお、電子輸送層１１４に用いる物質は、隣接した発光層１１３よりもＳ_１準位やＴ_１準位が高い方が、電子輸送層１１４への励起エネルギーの拡散が抑制でき好ましい。また、電子輸送層１１４に用いる物質は、隣接した発光層１１３よりもＨＯＭＯ準位が深い（値が小さい）方が電子輸送層１１４への正孔の抜けを抑制でき好ましい。また、電子輸送層１１４に用いる物質は、隣接した発光層１１３よりもＬＵＭＯ準位が高い（値が大きい）か近い方が発光層１１３への電子の注入性が良くなり好ましい。

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２層以上積層された構造としてもよい。

電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層１１５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、電子注入層１１５にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。なお、上述した電子輸送層１１４を構成する物質を用いることもできる。

また、電子注入層１１５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１１４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１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、印刷法（例えば、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等）、インクジェット法、塗布法等の方法を単独または組み合わせて用いて形成することができる。また、上述した、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、及び電子注入層１１５には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いてもよい。

上述した発光素子は、第１の電極１０１および第２の電極１０３との間に与えられる電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０２において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０１および第２の電極１０３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および第２の電極１０３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。

以上より、本実施の形態で示した発光素子は、発光層における構成を上述した所望の構造とすることにより、発光素子の特性向上を実現することができる。特に、ＴＴＡを利用する場合には一重項励起エネルギーに基づく発光効率を高めることができるため、従来の蛍光発光素子に比べて、高効率な発光素子を実現することができる。

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

（実施の形態４）
本実施の形態では、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５（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極２０１および第２の電極２０４）間に、電荷発生層２０５を介して複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（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２０１は、陽極として機能する電極であり、第２の電極２０４は陰極として機能する電極である。なお、第１の電極２０１および第２の電極２０４は、実施の形態３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２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））は、実施の形態３で示したＥＬ層と両方とも同様な構成であっても良いが、いずれか一方が同様の構成であっても良い。すなわち、第１のＥＬ層２０２（１）と第２のＥＬ層２０２（２）は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、同じ構成である場合は、実施の形態３を適用することができる。

また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））の間に設けられている電荷発生層２０５は、第１の電極２０１と第２の電極２０４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２０１に第２の電極２０４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２０５から第１のＥＬ層２０２（１）に電子が注入され、第２のＥＬ層２０２（２）に正孔が注入される。

なお、電荷発生層２０５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２０５の可視光の透過率が、４０％以上）ことが好ましい。また、電荷発生層２０５は、第１の電極２０１や第２の電極２０４よりも低い導電率であっても機能する。

電荷発生層２０５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、実施の形態３で正孔注入層１１１、および正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、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１×１０^−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：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウム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、実施の形態３で電子輸送層１１４に用いる電子輸送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ_３、ＢｅＢｑ_２、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１×１０^−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２、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２０５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。また、電荷発生層２０５の形成方法としては、蒸着法（真空蒸着法を含む）、印刷法（例えば、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等）、インクジェット法、塗布法等の方法を単独または組み合わせて用いて形成することができる。

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５（Ｂ）に示すように、ｎ層（ただし、ｎは、３以上）のＥＬ層（２０２（１）〜２０２（ｎ））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層との間にそれぞれ電荷発生層（２０５（１）〜２０５（ｎ−１））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、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の光を互いに混合すると、白色発光を得ることができる。具体的には、第１のＥＬ層から青色発光が得られ、第２のＥＬ層から黄色発光または橙色発光が得られる組み合わせが挙げられる。この場合、青色発光と黄色発光（または橙色発光）が両方とも同じ蛍光発光、または燐光発光である必要はなく、青色発光が蛍光発光であり、黄色発光（または橙色発光）が燐光発光である組み合わせや、その逆の組み合わせとしてもよい。

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５）
本実施の形態では、発光装置について説明する。

なお、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。また、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、まずアクティブマトリクス型の発光装置について図６を用いて説明する。

なお、図６（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図６（Ｂ）は図６（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発光装置は、素子基板３０１上に設けられた画素部３０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）３０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）３０４ａおよび３０４ｂと、を有する。画素部３０２、駆動回路部３０３、及び駆動回路部３０４ａおよび３０４ｂは、シール材３０５によって、素子基板３０１と封止基板３０６との間に封止されている。

また、素子基板３０１上には、駆動回路部３０３、及び駆動回路部３０４ａおよび３０４ｂ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３０７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）３０８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６（Ｂ）を用いて説明する。素子基板３０１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３０３と、画素部３０２が示されている。

駆動回路部３０３はＦＥＴ３０９とＦＥＴ３１０とを組み合わせた構成について例示している。なお、駆動回路部３０３は、単極性（Ｎ型またはＰ型のいずれか一方のみ）のトランジスタを含む回路で形成されても良いし、Ｎ型のトランジスタとＰ型のトランジスタを含むＣＭＯＳ回路で形成されても良い。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３０２はスイッチング用ＦＥＴ（図示せず）と、電流制御用ＦＥＴ３１２とを有し、電流制御用ＦＥＴ３１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）は、発光素子３１７ａおよび発光素子３１７ｂの第１の電極（陽極）（３１３ａ、３１３ｂ）と電気的に接続されている。また、本実施の形態においては、画素部３０２に２つのＦＥＴ（スイッチング用ＦＥＴ、電流制御用ＦＥＴ３１２）を用いて構成する例について示したが、これに限定されない。例えば、３つ以上のＦＥＴと、容量素子とを組み合わせる構成としてもよい。

ＦＥＴ３０９、３１０、３１２としては、例えば、スタガ型や逆スタガ型のトランジスタを適用することができる。ＦＥＴ３０９、３１０、３１２に用いることのできる半導体材料としては、例えば、第１３族半導体、第１４族（ケイ素等）半導体、化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体を用いることができる。また、該半導体材料の結晶性については、特に限定されず、例えば、非晶質半導体、または結晶性半導体を用いることができる。特に、ＦＥＴ３０９、３１０、３１２としては、酸化物半導体を用いると好ましい。なお、酸化物半導体としては、例えば、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＨｆまたはＮｄ）等が挙げられる。ＦＥＴ３０９、３１０、３１２として、例えば、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、さらに好ましくは３ｅＶ以上の酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。

また、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）には、光学調整のための導電膜（３２０ａ、３２０ｂ）を積層した構造を含む。例えば、図６（Ｂ）に示すように発光素子３１７ａと発光素子３１７ｂとで取り出す光の波長が異なる場合には、導電膜３２０ａと導電膜３２０ｂとの膜厚は異なる。また、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）の端部を覆って絶縁物３１４が形成されている。ここでは、絶縁物３１４として、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、本実施の形態においては、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）を陽極として用いる。

また、絶縁物３１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面を形成するのが好ましい。絶縁物３１４の形状を上記のように形成することで、絶縁物３１４の上層に形成される膜の被覆性を良好なものとすることができる。例えば、絶縁物３１４の材料として、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かを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、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を使用することができる。

第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）上には、ＥＬ層３１５及び第２の電極３１６が積層形成される。ＥＬ層３１５は、少なくとも発光層が設けられており、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）、ＥＬ層３１５及び第２の電極３１６からなる発光素子（３１７ａ、３１７ｂ）は、ＥＬ層３１５の端部が、第２の電極３１６で覆われた構造を有する。また、ＥＬ層３１５の構成については、実施の形態２や実施の形態３に示す単層構造または積層構造と同様であっても異なっていてもよい。さらに、発光素子ごとに異なっていてもよい。

なお、第１の電極３１３、ＥＬ層３１５及び第２の電極３１６に用いる材料としては、実施の形態３に示す材料を用いることができる。また、発光素子（３１７ａ、３１７ｂ）の第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）は、領域３２１において、引き回し配線３０７と電気的に接続されＦＰＣ３０８を介して外部信号が入力される。さらに、発光素子（３１７ａ、３１７ｂ）の第２の電極３１６は、領域３２２において、引き回し配線３２３と電気的に接続され、ここでは図示しないが、ＦＰＣ３０８を介して外部信号が入力される。

また、図６（Ｂ）に示す断面図では発光素子３１７を２つのみ図示しているが、画素部３０２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。すなわち、画素部３０２には、２種類（例えば（Ｂ、Ｙ））の発光が得られる発光素子だけでなく、３種類（例えば（Ｒ、Ｇ、Ｂ））の発光が得られる発光素子や、４種類（例えば（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ）または（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）等）の発光が得られる発光素子等をそれぞれ形成し、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。なお、この時の発光層の形成には、発光素子の発光色などに応じて異なる材料を用いた発光層を形成（いわゆる塗り分け形成）してもよいし、複数の発光素子が同じ材料を用いて形成された共通の発光層を有し、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー化を実現させてもよい。このように数種類の発光が得られる発光素子を組み合わせることにより、色純度の向上、消費電力の低減等の効果が得ることができる。さらに、量子ドットとの組み合わせにより発光効率を向上させ、消費電力を低減させた発光装置としてもよい。

さらに、シール材３０５で封止基板３０６を素子基板３０１と貼り合わせることにより、素子基板３０１、封止基板３０６、およびシール材３０５で囲まれた空間３１８に発光素子３１７ａ、３１７ｂが備えられた構造になっている。

また、封止基板３０６には、有色層（カラーフィルタ）３２４が設けられており、隣り合う有色層の間には、黒色層（ブラックマトリクス）３２５が設けられている。なお、黒色層（ブラックマトリクス）３２５と一部重なるように隣り合う有色層（カラーフィルタ）３２４の一方または両方が設けられていてもよい。なお、発光素子３１７ａ、３１７ｂで得られた発光は、有色層（カラーフィルタ）３２４を介して外部に取り出される。

なお、空間３１８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３０５で充填される構成も含むものとする。また、シール材を塗布して貼り合わせる場合には、ＵＶ処理や熱処理等のいずれか、またはこれらを組み合わせて行うのが好ましい。

また、シール材３０５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３０６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。シール材としてガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から素子基板３０１及び封止基板３０６はガラス基板であることが好ましい。

なお、発光素子と電気的に接続されるＦＥＴの構造は、図６（Ｂ）とはゲート電極の位置が異なる構造、すなわち図６（Ｃ）に示すＦＥＴ３２６、ＦＥＴ３２７、ＦＥＴ３２８に示す構造としてもよい。また、封止基板３０６に設けられる有色層（カラーフィルタ）３２４は、図６（Ｃ）に示すように黒色層（ブラックマトリクス）３２５と重なる位置でさらに隣り合う有色層（カラーフィルタ）３２４とも重なるように設けられていてもよい。

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、発光装置としては、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置とすることもできる。

図７（Ａ）（Ｂ）にパッシブマトリクス型の発光装置を示す。図７（Ａ）には、パッシブマトリクス型の発光装置の上面図、図７（Ｂ）には、断面図をそれぞれ示す。

図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、基板４０１上には、第１の電極４０２と、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）と、第２の電極４０４とを有する発光素子４０５が形成される。なお、第１の電極４０２は、島状であり、一方向（図７（Ａ）では、横方向）にストライプ状に複数形成されている。また、第１の電極４０２上の一部には、絶縁膜４０６が形成されている。絶縁膜４０６上には絶縁材料を用いてなる隔壁４０７が設けられる。隔壁４０７の側壁は、図７（Ｂ）に示すように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るような傾斜を有する。

なお、絶縁膜４０６は、第１の電極４０２上の一部に開口部を有するため、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）および第２の電極４０４を第１の電極４０２上に所望の形状に分離形成することができる。図７（Ａ）および図７（Ｂ）には、メタルマスク等のマスクと絶縁膜４０６上の隔壁４０７とを組み合わせてＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）および第２の電極４０４を形成する例を示す。また、ＥＬ層４０３ａ、ＥＬ層４０３ｂ、ＥＬ層４０３ｃは、それぞれ異なる発光色（例えば、赤、緑、青、黄、橙、白等）を呈する場合の例を示す。

また、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）を形成した後、第２の電極４０４が形成される。従って、第２の電極４０４は、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）上に第１の電極４０２と接することなく形成される。

なお、封止の方法については、アクティブマトリクス型の発光装置の場合と同様に行うことができるので、説明は省略する。

以上のようにして、パッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

例えば、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタまたは発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流供給能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。

また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタまたは発光素子を形成してもよい。または、基板とトランジスタまたは発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、トランジスタまたは発光素子は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。

つまり、ある基板を用いてトランジスタまたは発光素子を形成し、その後、別の基板にトランジスタまたは発光素子を転置し、別の基板上にトランジスタまたは発光素子を配置してもよい。トランジスタまたは発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトランジスタまたは発光素子を形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。

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装置を適用して完成させた様々な電子機器や自動車の一例について、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８、図９に示す。

図８（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、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。なお、本発明の一態様である発光装置を表示部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８（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、本発明の一態様である発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製することができる。また、表示部７２０３は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。

図８（Ｃ）は、スマートウオッチであり、筐体７３０２、表示部７３０４、操作ボタン７３１１、７３１２、接続端子７３１３、バンド７３２１、留め金７３２２、等を有する。

ベゼル部分を兼ねる筐体７３０２に搭載された表示部７３０４は、非矩形状の表示領域を有している。表示部７３０４は、時刻を表すアイコン７３０５、その他のアイコン７３０６等を表示することができる。また、表示部７３０４は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。

なお、図８（Ｃ）に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。

また、筐体７３０２の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。なお、スマートウオッチは、発光装置をその表示部７３０４に用いることにより作製することができる。

図８（Ｄ）は、携帯電話機（スマートフォンを含む）の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に、表示部７４０２、マイク７４０６、スピーカ７４０５、カメラ７４０７、外部接続部７４０４、操作用ボタン７４０３などを備えている。また、本発明の一態様である発光素子を、可撓性を有する基板に形成して発光装置を作製した場合、図８（Ｄ）に示すような曲面を有する表示部７４０２に適用することが可能である。

図８（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、ジャイロセンサや加速度センサ等の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の操作用ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。

また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。

表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト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。

さらに、携帯電話機（スマートフォンを含む）の別の構成として、図８（Ｄ’−１）や図８（Ｄ’−２）のような構造を有する携帯電話機に適用することもできる。

なお、図８（Ｄ’−１）や図８（Ｄ’−２）のような構造を有する場合には、文字情報や画像情報などを筐体７５００（１）、７５００（２）の第１面７５０１（１）、７５０１（２）だけでなく、第２面７５０２（１）、７５０２（２）に表示させることができる。このような構造を有することにより、携帯電話機を胸ポケットに収納したままの状態で、第２面７５０２（１）、７５０２（２）などに表示された文字情報や画像情報などを使用者が容易に確認することができる。

また、発光装置を適用した電子機器として、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すような折りたたみ可能な携帯情報端末が挙げられる。図９（Ａ）には、展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。また、図９（Ｂ）には、展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末９３１０を示す。さらに、図９（Ｃ）には、折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０を示す。携帯情報端末９３１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。

表示部９３１１はヒンジ９３１３によって連結された３つの筐体９３１５に支持されている。なお、表示部９３１１は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。また、表示部９３１１は、ヒンジ９３１３を介して２つの筐体９３１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末９３１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様である発光装置を表示部９３１１に用いることができる。表示部９３１１における表示領域９３１２は折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０の側面に位置する表示領域である。表示領域９３１２には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。

また、発光装置を適用した自動車を図１０（Ａ）（Ｂ）に示す。すなわち、発光装置を、自動車と一体にして設けることができる。具体的には、図１０（Ａ）に示す自動車の外側のライト５１０１（車体後部も含む）、タイヤのホイール５１０２、ドア５１０３の一部または全体などに適用することができる。また、図１０（Ｂ）に示す自動車の内側の表示部５１０４、ハンドル５１０５、シフトレバー５１０６、座席シート５１０７、インナーリアビューミラー５１０８等に適用することができる。その他、ガラス窓の一部に適用してもよい。

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や自動車を得ることができる。なお、適用できる電子機器や自動車は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野において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適用して作製される照明装置の構成について図１１を用いて説明する。

図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）には、照明装置の断面図の一例を示す。なお、図１１（Ａ）、（Ｂ）は基板側に光を取り出すボトムエミッション型の照明装置であり、図１１（Ｃ）、（Ｄ）は、封止基板側に光を取り出すトップエミッション型の照明装置である。

図１１（Ａ）に示す照明装置４０００は、基板４００１上に発光素子４００２を有する。また、基板４００１の外側に凹凸を有する基板４００３を有する。発光素子４００２は、第１の電極４００４と、ＥＬ層４００５と、第２の電極４００６を有する。

第１の電極４００４は、電極４００７と電気的に接続され、第２の電極４００６は電極４００８と電気的に接続される。また、第１の電極４００４と電気的に接続される補助配線４００９を設けてもよい。なお、補助配線４００９上には、絶縁層４０１０が形成されている。

また、基板４００１と封止基板４０１１は、シール材４０１２で接着されている。また、封止基板４０１１と発光素子４００２の間には、乾燥剤４０１３が設けられていることが好ましい。なお、基板４００３は、図１１（Ａ）のような凹凸を有するため、発光素子４００２で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。

また、基板４００３に代えて、図１１（Ｂ）の照明装置４１００のように、基板４００１の外側に拡散板４０１５を設けてもよい。

図１１（Ｃ）の照明装置４２００は、基板４２０１上に発光素子４２０２を有する。発光素子４２０２は第１の電極４２０４と、ＥＬ層４２０５と、第２の電極４２０６とを有する。

第１の電極４２０４は、電極４２０７と電気的に接続され、第２の電極４２０６は電極４２０８と電気的に接続される。また第２の電極４２０６と電気的に接続される補助配線４２０９を設けてもよい。また、補助配線４２０９の下部に、絶縁層４２１０を設けてもよい。

基板４２０１と凹凸のある封止基板４２１１は、シール材４２１２で接着されている。また、封止基板４２１１と発光素子４２０２の間にバリア膜４２１３および平坦化膜４２１４を設けてもよい。なお、封止基板４２１１は、図１１（Ｃ）のような凹凸を有するため、発光素子４２０２で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。

また、封止基板４２１１に代えて、図１１（Ｄ）の照明装置４３００のように、発光素子４２０２の上に拡散板４２１５を設けてもよい。

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８）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用した応用品である照明装置の一例について、図１２を用いて説明する。

図１２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、室内の壁面に照明装置８００３を備えても良い。

なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に発光装置を適用することにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。

以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。

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

（実施の形態９）
本実施の形態においては、本発明の一態様である発光素子または本発明の一態様である発光装置を有するタッチパネルについて、図１３〜図１７を用いて説明を行う。

図１３（Ａ）（Ｂ）は、タッチパネル２０００の斜視図である。なお、図１３（Ａ）（Ｂ）において、明瞭化のため、タッチパネル２０００の代表的な構成要素を示す。

タッチパネル２０００は、表示パネル２５０１とタッチセンサ２５９５とを有する（図１３（Ｂ）参照）。また、タッチパネル２０００は、基板２５１０、基板２５７０、及び基板２５９０を有する。

表示パネル２５０１は、基板２５１０上に複数の画素及び該画素に信号を供給することができる複数の配線２５１１を有する。複数の配線２５１１は、基板２５１０の外周部にまで引き回され、その一部が端子２５１９を構成している。端子２５１９はＦＰＣ２５０９（１）と電気的に接続する。

基板２５９０には、タッチセンサ２５９５と、タッチセンサ２５９５と電気的に接続する複数の配線２５９８とを有する。複数の配線２５９８は、基板２５９０の外周部に引き回され、その一部は端子２５９９を構成する。そして、端子２５９９はＦＰＣ２５０９（２）と電気的に接続される。なお、図１３（Ｂ）では明瞭化のため、基板２５９０の裏面側（基板２５１０と対向する面側）に設けられるタッチセンサ２５９５の電極や配線等を実線で示している。

タッチセンサ２５９５として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。

投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。

まず、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用する場合について、図１３（Ｂ）を用いて説明する。なお、投影型静電容量方式の場合には、指等の検知対象の近接または接触を検知することができる、様々なセンサを適用することができる。

投影型静電容量方式のタッチセンサ２５９５は、電極２５９１と電極２５９２とを有する。電極２５９１と電極２５９２は、複数の配線２５９８のうちのそれぞれ異なる配線と電気的に接続する。また、電極２５９２は、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、一方向に繰り返し配置された複数の四辺形が角部で配線２５９４により、一方向に接続される形状を有する。電極２５９１も同様に複数の四辺形が角部で接続される形状を有するが、接続される方向は、電極２５９２が接続される方向と交差する方向となる。なお、電極２５９１が接続される方向と、電極２５９２が接続される方向とは、必ずしも直交する関係にある必要はなく、０度を超えて９０度未満の角度をなすように配置されてもよい。

なお、配線２５９４の電極２５９２との交差部の面積は、できるだけ小さくなる形状が好ましい。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のバラツキを低減できる。その結果、タッチセンサ２５９５を透過する光の輝度のバラツキを低減することができる。

なお、電極２５９１及び電極２５９２の形状はこれに限定されず、様々な形状を取りうる。例えば、複数の電極２５９１をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介して電極２５９２を複数設ける構成としてもよい。このとき、隣接する２つの電極２５９２の間に、これらとは電気的に絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい。

次に、図１４を用いて、タッチパネル２０００の詳細について説明する。図１４は、図１３（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図に相当する。

タッチパネル２０００は、タッチセンサ２５９５と表示パネル２５０１とを有する。

タッチセンサ２５９５は、基板２５９０に接して千鳥格子状に配置された電極２５９１及び電極２５９２と、電極２５９１及び電極２５９２を覆う絶縁層２５９３と、隣り合う電極２５９１を電気的に接続する配線２５９４とを有する。なお、隣り合う電極２５９１の間には、電極２５９２が設けられている。

電極２５９１及び電極２５９２は、透光性を有する導電材料を用いて形成することができる。透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。また、グラフェン化合物を用いることもできる。なお、グラフェン化合物を用いる場合は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法やレーザを照射する方法等を挙げることができる。

電極２５９１及び電極２５９２の形成方法としては、例えば、透光性を有する導電性材料を基板２５９０上にスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターニング技術により、不要な部分を除去することで形成することができる。

絶縁層２５９３に用いる材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることができる。

また、絶縁層２５９３の一部に形成された配線２５９４により、隣接する電極２５９１が電気的に接続される。なお、配線２５９４に用いる材料は、電極２５９１及び電極２５９２に用いる材料よりも導電性の高い材料を用いることにより電気抵抗を低減することができるため好ましい。

また、配線２５９８は、電極２５９１または電極２５９２と電気的に接続される。なお、配線２５９８の一部は、端子として機能する。配線２５９８には、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。

また、端子２５９９により、配線２５９８とＦＰＣ２５０９（２）とが電気的に接続される。なお、端子２５９９には、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。

また、配線２５９４に接して接着層２５９７が設けられる。すなわち、タッチセンサ２５９５は、接着層２５９７を介して、表示パネル２５０１に重なるように貼り合わされる。なお、接着層２５９７と接する表示パネル２５０１の表面は、図１４（Ａ）に示すように基板２５７０を有していてもよいが、必ずしも必要ではない。

接着層２５９７は、透光性を有する。例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることができ、具体的には、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロキサン系樹脂を用いることができる。

図１４（Ａ）に示す表示パネル２５０１は、基板２５１０と基板２５７０との間にマトリクス状に配置された複数の画素と駆動回路とを有する。また、各画素は発光素子と、発光素子を駆動する画素回路とを有する。

図１４（Ａ）には、表示パネル２５０１の画素の一例として、画素２５０２Ｒを示し、駆動回路の一例として走査線駆動回路２５０３ｇを示す。

画素２５０２Ｒは、発光素子２５５０Ｒと、発光素子２５５０Ｒに電力を供給することができるトランジスタ２５０２ｔとを有する。

トランジスタ２５０２ｔは、絶縁層２５２１で覆われている。なお、絶縁層２５２１は、先に形成されたトランジスタ等に起因する凹凸を平坦化するための機能を有する。また、絶縁層２５２１に不純物の拡散を抑制できる機能を付与してもよい。この場合、不純物の拡散によるトランジスタ等の信頼性の低下を抑制できるので好ましい。

発光素子２５５０Ｒは、トランジスタ２５０２ｔと配線を介して電気的に接続される。なお、配線と直接接続されるのは、発光素子２５５０Ｒの一方の電極である。なお、発光素子２５５０Ｒの一方の電極の端部は、絶縁体２５２８で覆われている。

発光素子２５５０Ｒは、一対の電極間にＥＬ層を有してなる。また、発光素子２５５０Ｒと重なる位置に着色層２５６７Ｒが設けられており、発光素子２５５０Ｒが発する光の一部は、着色層２５６７Ｒを透過して、図中に示す矢印の方向に射出される。また、着色層の端部に遮光層２５６７ＢＭが設けられており、発光素子２５５０Ｒと着色層２５６７Ｒとの間には、封止層２５６０を有する。

なお、発光素子２５５０Ｒからの光を取り出す方向に封止層２５６０が設けられている場合には、封止層２５６０は、透光性を有するのが好ましい。また、封止層２５６０は、空気より大きい屈折率を有すると好ましい。

走査線駆動回路２５０３ｇは、トランジスタ２５０３ｔと、容量素子２５０３ｃとを有する。なお、駆動回路を画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。従って、画素回路のトランジスタ２５０２ｔと同様に、駆動回路（走査線駆動回路２５０３ｇ）のトランジスタ２５０３ｔも絶縁層２５２１で覆われている。

また、トランジスタ２５０３ｔに信号を供給することができる配線２５１１が設けられている。なお、配線２５１１と接して端子２５１９が設けられる。また、端子２５１９は、ＦＰＣ２５０９（１）と電気的に接続されており、ＦＰＣ２５０９（１）は、画像信号及び同期信号等の信号を供給する機能を有する。なお、ＦＰＣ２５０９（１）にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。

図１４（Ａ）において示す表示パネル２５０１には、ボトムゲート型のトランジスタを適用する場合について示したが、トランジスタの構造はこれに限られることはなく様々な構造のトランジスタを適用することができる。また、図１４（Ａ）に示す、トランジスタ２５０２ｔ及びトランジスタ２５０３ｔには、酸化物半導体を含む半導体層をチャネル領域として用いることができる。その他、アモルファスシリコンを含む半導体層や、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層をチャネル領域として用いることができる。

また、図１４（Ａ）に示すボトムゲート型のトランジスタとは異なるトップゲート型のトランジスタを表示パネル２５０１に適用する場合の構成について、図１４（Ｂ）に示す。なお、トランジスタの構造が変わった場合でも、チャネル領域に用いることができるバリエーションについては同様とする。

図１４（Ａ）で示したタッチパネル２０００は、図１４（Ａ）に示すように画素からの光が外部に射出される側の表面に、少なくとも画素と重なるように反射防止層２５６７ｐを有するのが好ましい。なお、反射防止層２５６７ｐとして、円偏光板等を用いることができる。

図１４（Ａ）で示した基板２５１０、基板２５７０、基板２５９０としては、例えば、水蒸気の透過率が１×１０^−５ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）以下、好ましくは１×１０^−６ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）以下である可撓性を有する材料を好適に用いることができる。または、これらの基板の熱膨張率が、およそ等しい材料を用いることが好ましい。例えば、線膨張率が１×１０^−３／Ｋ以下、好ましくは５×１０^−５／Ｋ以下、より好ましくは１×１０^−５／Ｋ以下である材料が挙げられる。

次に、図１４に示すタッチパネル２０００と構成の異なるタッチパネル２０００’について、図１５を用いて説明する。但し、タッチパネル２０００と同様にタッチパネルとして適用することができる。

図１５には、タッチパネル２０００’の断面図を示す。図１５に示すタッチパネル２０００’は、図１４に示すタッチパネル２０００と、表示パネル２５０１に対するタッチセンサ２５９５の位置が異なる。ここでは異なる構成についてのみ説明し、同様の構成を用いることができる部分は、タッチパネル２０００の説明を援用することとする。

着色層２５６７Ｒは、発光素子２５５０Ｒと重なる位置にある。また、図１５（Ａ）に示す発光素子２５５０Ｒからの光は、トランジスタ２５０２ｔが設けられている方向に射出される。すなわち、発光素子２５５０Ｒからの光（一部）は、着色層２５６７Ｒを透過して、図中に示す矢印の方向に射出される。なお、着色層２５６７Ｒの端部には遮光層２５６７ＢＭが設けられている。

また、タッチセンサ２５９５は、表示パネル２５０１の発光素子２５５０Ｒから見てトランジスタ２５０２ｔが設けられている側に設けられている（図１５（Ａ）参照）。

また、接着層２５９７は、表示パネル２５０１が有する基板２５１０と接しており、図１５（Ａ）に示す構造の場合には、表示パネル２５０１とタッチセンサ２５９５とを貼り合わせている。但し、接着層２５９７により貼り合わされる表示パネル２５０１とタッチセンサ２５９５との間に基板２５１０を設けない構成としてもよい。

また、タッチパネル２０００の場合と同様にタッチパネル２０００’の場合も表示パネル２５０１には、様々な構造のトランジスタを適用することができる。なお、図１５（Ａ）においては、ボトムゲート型のトランジスタを適用する場合について示したが、図１５（Ｂ）に示すようにトップゲート型のトランジスタを適用してもよい。

次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図１６を用いて説明を行う。

図１６（Ａ）は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図１６（Ａ）では、パルス電圧出力回路２６０１、電流検出回路２６０２を示している。なお、図１６（Ａ）では、パルス電圧が与えられる電極２６２１をＸ１−Ｘ６として、電流の変化を検知する電極２６２２をＹ１−Ｙ６として、それぞれ６本の配線で例示している。また、図１６（Ａ）は、電極２６２１と、電極２６２２とが重畳することで形成される容量２６０３を示している。なお、電極２６２１と電極２６２２とはその機能を互いに置き換えてもよい。

パルス電圧出力回路２６０１は、Ｘ１−Ｘ６の配線に順にパルス電圧を印加するための回路である。Ｘ１−Ｘ６の配線にパルス電圧が印加されることで、容量２６０３を形成する電極２６２１と電極２６２２との間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量２６０３の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。

電流検出回路２６０２は、容量２６０３での相互容量の変化による、Ｙ１〜Ｙ６の配線での電流の変化を検出するための回路である。Ｙ１−Ｙ６の配線では、被検知体の近接、または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、積分回路等を用いて行えばよい。

次に、図１６（Ｂ）には、図１６（Ａ）で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形のタイミングチャートを示す。図１６（Ｂ）では、１フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図１６（Ｂ）では、被検知体を検出しない場合（非タッチ）と被検知体を検出する場合（タッチ）との２つの場合について示している。なおＹ１−Ｙ６の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。

Ｘ１−Ｘ６の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってＹ１−Ｙ６の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、Ｘ１−Ｘ６の配線の電圧の変化に応じてＹ１−Ｙ６の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。

また、図１６（Ａ）ではタッチセンサとして配線の交差部に容量２６０３のみを設けるパッシブ型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブ型のタッチセンサとしてもよい。図１７にアクティブ型のタッチセンサに含まれる一つのセンサ回路の例を示している。

図１７に示すセンサ回路は、容量２６０３と、トランジスタ２６１１と、トランジスタ２６１２と、トランジスタ２６１３とを有する。

トランジスタ２６１３はゲートに信号Ｇ２が与えられ、ソースまたはドレインの一方に電圧ＶＲＥＳが与えられ、他方が容量２６０３の一方の電極およびトランジスタ２６１１のゲートと電気的に接続する。トランジスタ２６１１は、ソースまたはドレインの一方がトランジスタ２６１２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧ＶＳＳが与えられる。トランジスタ２６１２は、ゲートに信号Ｇ１が与えられ、ソースまたはドレインの他方が配線ＭＬと電気的に接続する。容量２６０３の他方の電極には電圧ＶＳＳが与えられる。

次に、図１７に示すセンサ回路の動作について説明する。まず信号Ｇ２としてトランジスタ２６１３をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ２６１１のゲートが接続されるノードｎに電圧ＶＲＥＳに対応した電位が与えられる。次に、信号Ｇ２としてトランジスタ２６１３をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードｎの電位が保持される。続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量２６０３の相互容量が変化することに伴い、ノードｎの電位がＶＲＥＳから変化する。

読み出し動作は、信号Ｇ１にトランジスタ２６１２をオン状態とする電位を与える。ノードｎの電位に応じてトランジスタ２６１１に流れる電流、すなわち配線ＭＬに流れる電流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出することができる。

トランジスタ２６１１、トランジスタ２６１２、及びトランジスタ２６１３としては、酸化物半導体層をチャネル領域が形成される半導体層に用いることが好ましい。とくにトランジスタ２６１３にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードｎの電位を長期間に亘って保持することが可能となり、ノードｎにＶＲＥＳを供給しなおす動作（リフレッシュ動作）の頻度を減らすことができる。

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態１０）
本実施の形態においては、発光素子を有する表示装置として、反射型の液晶素子と、発光素子と、を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる表示装置について、図３６〜図３８を用いて説明する。

なお、本実施の形態で示す表示装置は、屋外など外光の明るい場所において、反射モードを用いた表示により、極めて電力消費が低い駆動を行うことができる。一方、夜間や室内など外光が暗い場所では、透過モードを用いた表示により、最適な輝度で画像を表示することができるという特徴を有する。従って、これらを組み合わせて表示させることにより、従来の表示パネルに比べて、低い消費電力で、且つコントラストの高い表示を行うことができる。

本実施の形態で示す表示装置の一例としては、反射電極を備えた液晶素子と、発光素子とが積層され、発光素子と重なる位置に反射電極の開口部が設けられ、反射モードの際には可視光を反射電極によって反射させ、透過モードの場合には、反射電極の開口部から発光素子の光が射出される構成を有する表示装置について示す。なお、これらの素子（液晶素子および発光素子）の駆動に用いるトランジスタは、同一平面上に配置されていることが好ましい。また、積層される液晶素子と、発光素子とは、絶縁層を介して形成されることが好ましい。

図３６（Ａ）には、本実施の形態で説明する表示装置のブロック図を示す。表示装置６００は、回路（Ｇ）６０１、回路（Ｓ）６０２、および表示部６０３を有する。なお、表示部６０３には、画素６０４が、方向Ｒ及び方向Ｃにマトリクス状に複数配置されている。また、回路（Ｇ）６０１は、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、及び配線ＣＳＣＯＭが、それぞれ複数電気的に接続されており、さらにこれらの配線は、方向Ｒに複数配列された画素６０４とも電気的に接続されている。回路（Ｓ）６０２は、配線Ｓ１及び配線Ｓ２が、それぞれ複数電気的に接続されており、さらにこれらの配線は、方向Ｃに複数配列された画素６０４とも電気的に接続されている。

また、画素６０４は、液晶素子と発光素子を有し、これらは、互いに重なる部分を有する。

図３６（Ｂ１）には、画素６０４が有する液晶素子の反射電極として機能する導電膜６０５の形状について示す。なお、導電膜６０５の一部で発光素子と重なる位置６０６に開口部６０７が設けられている。すなわち、発光素子からの光は、この開口部６０７を介して射出される。

図３６（Ｂ１）に示す画素６０４は、方向Ｒに隣接する画素６０４が異なる色を呈するように配列されている。さらに、開口部６０７は、方向Ｒに一列に配列されることのないように設けられている。このような配列にすることは、隣接する画素６０４が有する発光素子間におけるクロストークを抑制する効果を有する。

開口部６０７の形状としては、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状等の形状としてもよい。

なお、導電膜６０５の配列のバリエーションとしては、図３６（Ｂ２）に示す配列としてもよい。

導電膜６０５の総面積（開口部６０７を除く）に対する開口部６０７の割合は、表示装置の表示に影響を与える。すなわち、開口部６０７の面積が大きいと液晶素子による表示が暗くなり、開口部６０７の面積が小さいと発光素子による表示が暗くなるという問題が生じる。また、上記の比率だけでなく、開口部６０７の面積そのものが小さい場合にも、発光素子から射出される光の取り出し効率が低下するという問題が生じる。なお、上記導電膜６０５の総面積（開口部６０７を除く）に対する開口部６０７の面積の割合としては、５％以上６０％以下とするのが液晶素子および発光素子を組み合わせた際の表示品位を保つ上で好ましい。

次に、画素６０４の回路構成の一例について図３７を用いて説明する。図３７では、隣接する２つの画素６０４を示す。

画素６０４は、トランジスタＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子６１０、トランジスタＳＷ２、トランジスタＭ、容量素子Ｃ２、及び発光素子６１１等を有する。なお、これらは、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、及び配線Ｓ２のいずれかと画素６０４において、電気的に接続されている。また、液晶素子６１０は配線ＶＣＯＭ１と、発光素子６１１は配線ＶＣＯＭ２と、それぞれ電気的に接続されている。

また、トランジスタＳＷ１のゲートは、配線Ｇ１と接続され、トランジスタＳＷ１のソース又はドレインの一方は、配線Ｓ１と接続され、ソース又はドレインの他方は、容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子６１０の一方の電極と接続されている。なお、容量素子Ｃ１の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭと接続されている。また、液晶素子６１０の他方の電極は、配線ＶＣＯＭ１と接続されている。

また、トランジスタＳＷ２のゲートは、配線Ｇ２と接続され、トランジスタＳＷ２のソース又はドレインの一方は、配線Ｓ２と接続され、ソース又はドレインの他方は、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭのゲートと接続されている。なお、容量素子Ｃ２の他方の電極は、トランジスタＭのソース又はドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。また、トランジスタＭのソース又はドレインの他方は、発光素子６１１の一方の電極と接続されている。また、発光素子６１１の他方の電極は、配線ＶＣＯＭ２と接続されている。

なお、トランジスタＭは、半導体を挟む２つのゲートを有し、これら２つのゲートは、電気的に接続されている。このような構造とすることにより、トランジスタＭが流す電流量を増大させることができる。

配線Ｇ１から与えられる信号によって、トランジスタＳＷ１の導通状態または非導通状態が制御される。また、配線ＶＣＯＭ１からは、所定の電位が与えられる。また、配線Ｓ１から与えられる信号によって、液晶素子６１０の液晶の配向状態を制御することができる。また、配線ＣＳＣＯＭからは、所定の電位が与えられる。

配線Ｇ２から与えられる信号によって、トランジスタＳＷ２の導通状態または非導通状態が制御される。また、配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯからそれぞれ与えられる電位の電位差によって、発光素子６１１を発光させることができる。また、配線Ｓ２から与えられる信号によって、トランジスタＭの導通状態を制御することができる。

したがって、本実施の形態で示す構成において、例えば反射モードの場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１から与えられる信号により液晶素子６１０を制御し、光学変調を利用して表示させることができる。また、透過モードの場合には、配線Ｇ２及び配線Ｓ２から与えられる信号により発光素子６１１を発光させることができる。さらに両方のモードを同時に用いる場合には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｓ１及び配線Ｓ２のそれぞれから与えられる信号に基づき所望の駆動を行うことができる。

次に、本実施の形態で説明する表示装置６００の断面概略図を図３８に示し、詳細を説明する。

表示装置６００は、基板６２１と基板６２２との間に、発光素子６２３および液晶素子６２４を有する。なお、発光素子６２３および液晶素子６２４は、絶縁層６２５を介してそれぞれ形成される。すなわち、基板６２１と絶縁層６２５との間に発光素子６２３を有し、基板６２２と絶縁層６２５との間に液晶素子６２４を有する。

絶縁層６２５と発光素子６２３との間には、トランジスタ６１５、トランジスタ６１６、トランジスタ６１７、および着色層６２８等を有する。

基板６２１と発光素子６２３との間には、接着層６２９を有する。また、発光素子６２３は、絶縁層６２５側から一方の電極となる導電層６３０、ＥＬ層６３１、他方の電極となる導電層６３２の順に積層された積層構造を有する。なお、発光素子６２３は、ボトムエミッション型の発光素子であるため、導電層６３２は可視光を反射する材料を含み、導電層６３０は可視光を透過する材料を含む。発光素子６２３が発する光は、着色層６２８、絶縁層６２５を透過し、さらに開口部６３３を通って液晶素子６２４を透過した後、基板６２２から外部に射出される。

絶縁層６２５と基板６２２との間には、液晶素子６２４の他、着色層６３４、遮光層６３５、絶縁層６４６および構造体６３６等を有する。また、液晶素子６２４は、一方の電極となる導電層６３７、液晶６３８、他方の電極となる導電層６３９、および配向膜６４０、６４１等を有する。なお、液晶素子６２４は、反射型の液晶素子であり、導電層６３９は、反射電極として機能するため反射率の高い材料を用いる。また、導電層６３７は、透明電極として機能するため可視光を透過する材料を含む。さらに、導電層６３７および導電層６３９の液晶６３８側には、それぞれ配向膜６４０、６４１を有する。また、絶縁層６４６は、着色層６３４及び遮光層６３５を覆うように設けられており、オーバーコートとしての機能を有する。なお、配向膜６４０、６４１は不要であれば設けなくてもよい。

導電層６３９の一部には、開口部６３３が設けられている。なお、導電層６３９に接して導電層６４３を有しており、導電層６４３は、可視光を透過する材料を含むため透光性を有する。

構造体６３６は、絶縁層６２５と基板６２２とが必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。なお、構造体６３６は不要であれば設けなくてもよい。

トランジスタ６１５のソース又はドレインのいずれか一方は、発光素子６２３の導電層６３０と電気的に接続されている。例えばトランジスタ６１５は、図３７に示すトランジスタＭに対応する。

トランジスタ６１６のソース又はドレインのいずれか一方は、端子部６１８を介して液晶素子６２４の導電層６３９及び導電層６４３と電気的に接続されている。すなわち、端子部６１８は、絶縁層６２５の両面に設けられる導電層同士を電気的に接続する機能を有する。なお、トランジスタ６１６は、図３７に示すスイッチＳＷ１に対応する。

基板６２１と基板６２２とが重ならない領域には、端子部６１９が設けられている。端子部６１９は端子部６１８と同様に、絶縁層６２５の両面に設けられる導電層同士を電気的に接続する。端子部６１９は、導電層６４３と同一の導電膜を加工して得られた導電層と電気的に接続されている。これにより、端子部６１９とＦＰＣ６４４とを接続層６４５を介して電気的に接続することができる。

また、接着層６４２が設けられる一部の領域には、接続部６４７が設けられている。接続部６４７において、導電層６４３と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層６３７の一部が、接続体６４８によって電気的に接続されている。したがって、導電層６３７に、ＦＰＣ６４４から入力される信号または電位を、接続部６４７を介して供給することができる。

導電層６３７と導電層６４３の間に、構造体６３６が設けられている。構造体６３６は、液晶素子６２４のセルギャップを保持する機能を有する。

導電層６４３としては、金属酸化物、金属窒化物、または低抵抗化された酸化物半導体等の酸化物を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いる場合には、水素、ボロン、リン、窒素、及びその他の不純物の濃度、並びに酸素欠損量の少なくとも一が、トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料を、導電層６４３に用いればよい。

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１１）
本実施の形態では、発光素子について説明する。なお、本実施の形態で説明する発光素子は、実施の形態２で説明した発光素子と異なる構成を有する。従って、発光素子の素子構造およびその作製方法について図３９（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。但し、実施の形態２で説明した発光素子と共通する部分については、実施の形態２の説明を参照することとして、説明を省略する。

本実施の形態で説明する発光素子は、基板３２００上に形成された一対の電極（陰極３２０１と陽極３２０３）間に発光層３２１３を含むＥＬ層３２０２が挟まれた構造を有する。なお、ＥＬ層３２０２は、実施の形態２におけるＥＬ層と同様に発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を積層して形成することができる。

本実施の形態では、図３９（Ａ）に示すように、基板３２００上に形成された陰極３２０１上に、電子注入層３２１４、発光層３２１３、正孔輸送層３２１５、および正孔注入層３２１６を順次積層してなるＥＬ層３２０２を有し、正孔注入層３２１６上に陽極３２０３が形成された構造を有する発光素子について説明する。なお、ここでは、電子輸送層を設けていないが、電子注入層３２１４に電子輸送性の高い材料を含めることにより、電子輸送層の機能を兼ねるように形成することもできる。

上述した発光素子は、陰極３２０１および陽極３２０３の間に与えられる電位差により電流が流れ、ＥＬ層３２０２において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、陰極３２０１および陽極３２０３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、陰極３２０１および陽極３２０３のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極であり、透光性を有する電極側から光を取り出すことができる。

本実施の形態で示す発光素子は、図３９（Ａ）に示すように陰極３２０１の端部が、絶縁物３２１７で覆われている。なお、絶縁物３２１７は、図３９（Ｂ）に示すように隣り合う陰極３２０１同士（例えば、３２０１ａと３２０１ｂ）の間を埋めるように形成される。

また、絶縁物３２１７は、絶縁性の有機化合物や無機化合物を用いることができる。有機化合物としては、感光性の樹脂（レジスト材料など）を用いることができ、例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等を用いることができる。また、無機化合物としては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を用いることができる。なお、絶縁物３２１７の表面は、撥水性を有することが好ましく、その処理方法としては、プラズマ処理の他、薬液（アルカリ性溶液、有機溶媒）処理などが挙げられる。

本実施の形態において、陰極３２０１上に形成される電子注入層３２１４は、高分子化合物を用いて形成する。但し、非水溶媒に溶解しにくく、電子輸送性の高い高分子化合物を用いるのが好ましい。具体的には、実施の形態２において、電子注入層１１５および電子輸送層１１４に用いることができる材料として挙げたもの（高分子化合物だけでなくアルカリ金属やアルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含む）を適宜組み合わせて用い、これらを極性溶媒に溶解させ、塗布法により形成する。

なお、ここで用いる極性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブチルアルコール、エチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。

電子注入層３２１４上には、発光層３２１３が形成される。発光層３２１３は、実施の形態２において、発光層３２１３に用いることができる材料（発光物質）として挙げたものを適宜組み合わせて非極性溶媒に溶解（または、分散）させたインクを湿式法（インクジェット法または印刷法）により成膜（または塗布）し、形成する。なお、電子注入層３２１４は、発光色の異なる発光素子に対して共通であるが、発光層３２１３には、発光色に応じた材料を選択する。また、非極性溶媒としては、トルエンやキシレン等の芳香族系の溶媒やピリジンなどの複素芳香族系の溶媒を用いることができる。その他にもヘキサン、２−メチルヘキサンシクロヘキサン、クロロホルムなどの溶媒を用いることができる。

図３９（Ｂ）に示すように、溶液を塗布するための装置（以下、溶液塗布装置という。）のヘッド部３３００から発光層３２１３を形成するためのインクが塗布される。なお、ヘッド部３３００は、インクを噴射する機能を持つ複数の噴射部３３０１ａ〜３３０１ｃを有しており、それぞれに圧電素子（ピエゾ素子）３３０２ａ〜３３０２ｃが設けられる。また、噴射部３３０１ａ〜３３０１ｃのそれぞれには異なる発光色を示す発光物質を含むインク３３０３ａ〜３３０３ｃが充填されている。

噴射部３３０１ａ〜３３０１ｃからインク３３０３ａ〜３３０３ｃがそれぞれ噴射されることにより、発光色の異なる発光層（３２１３ａ、３２１３ｂ、３２１３ｃ）がそれぞれ形成される。

発光層３２１３上には、正孔輸送層３２１５が形成される。正孔輸送層３２１５は、実施の形態２において、正孔輸送層３２１５に用いることができる材料として挙げたものを適宜組み合わせて用いることができる。なお、正孔輸送層３２１５の形成方法として、真空蒸着法や塗布方法を用いることができる。なお、塗布法を用いる場合には、溶媒に溶解させたものを発光層３２１３および絶縁物３２１７上に塗布する。なお、塗布方法としては、インクジェット法、スピンコート法、印刷法等を用いることができる。

また、正孔輸送層３２１５上には、正孔注入層３２１６が形成され、正孔注入層３２１６上には、陽極３２０３が形成される。なお、これらの形成は、実施の形態２に示した材料を適宜組み合わせて用い、真空蒸着法により形成することができる。

以上により発光素子を形成することができる。なお、発光層において、有機金属錯体を用いる場合には、有機金属錯体に基づく燐光発光が得られるため、蛍光性化合物のみを用いた発光素子に比べて、高効率な発光素子を実現することができる。

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

（実施の形態１２）
本実施の形態では、発光素子を適用した照明システムの一例について、図４０を用いて説明する。

図４０に示すように、照明システム７００は、複数の発光素子７０１と制御部７０２を備える。また、制御部７０２は、電源７０６と電気的に接続されている。なお、制御部７０２は、複数の発光素子７０１のそれぞれと電気的に接続され、それぞれの発光素子７０１の点灯、消灯、及び点灯時の輝度を制御する。すなわち、本実施の形態で示す照明システムは、照明の光源となる発光素子の発光を外部の情報に応じて制御することができる構成を含むことを特徴とする。なお、ここでいう外部の情報には、例えば明るさ情報や、点灯時間情報、温度情報などが挙げられ、外部の情報の検出にはこれらを示す様々なパラメータを信号として用いることができる。

発光素子７０１には、他の実施の形態に示す発光素子を適用することができる。なお、発光素子の陽極および陰極が、それぞれ制御部７０２と電気的に接続され、両電極のいずれか一方または両方の電位が、制御部７０２からの制御信号に基づき制御されることにより、発光素子７０１の点灯、消灯、及び点灯時の輝度が制御される。

制御部７０２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０３、メモリ７０４、通信部７０５を有する。なお、通信部７０５は、センサ７０７と電気的に接続されており、センサ７０７によって検出された「発光素子７０１の点灯時間情報」や、「外部の明るさ情報」を受信する。

なお、センサ７０７としては、上記の情報（「発光素子７０１の点灯時間情報」や、「外部の明るさ情報」）を情報信号として検知することができるフォトダイオード、ＣｄＳ光導電性素子といった受光素子、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）、及びＣＭＯＳセンサを含むセンサなどを用いることができる。

メモリ７０４には、「発光素子７０１の点灯時間を制御するプログラム」が予め格納されている。従って、ＣＰＵ７０３は、通信部７０５から入力された「発光素子７０１の点灯時間情報」に応じた「複数の発光素子７０１を点灯または消灯させるための信号（点灯または消灯信号）」をメモリ７０４から読み出し、発光素子７０１の駆動を実行する。なお、「発光素子７０１の点灯時間を制御するプログラム」としては、長時間の無駄な点灯を防止するために連続的な点灯が一定時間で終了するようなプログラムが挙げられる。

また、メモリ７０４には、「発光素子の輝度を制御するプログラム」が予め格納されていてもよい。この場合、ＣＰＵ７０３は、通信部７０５から入力された「外部の明るさ情報」に応じた「複数の発光素子７０１の発光輝度を制御するための信号（輝度制御信号）」をメモリ７０４から読み出し、発光素子７０１の駆動を実行する。なお、「発光素子の輝度を制御するプログラム」としては、センサ７０７により検出された「外部の明るさ情報」が、あらかじめ設けておいた基準の明るさに到達しているか否かによって輝度を強めたり、弱めたりすることが可能なプログラムが挙げられる。また、「複数の発光素子７０１の発光輝度を制御するための信号」は、複数の発光素子７０１それぞれに応じて異なっていても、同じであっても良い。

なお、ＣＰＵ７０３が発光素子７０１の駆動を実行する場合は、具体的には、ＣＰＵ７０３によってメモリ７０４から読み出された信号がＣＰＵ７０３によって変換され、発光素子の一方の電極の電位が制御される。

なお、本実施の形態で示す照明システムに用いる複数の発光素子７０１の素子構造は、すべて同じであっても、異なっていても良い。また、複数の発光素子の７０１発光色もすべて同じであっても、異なっても良い。また、本実施の形態で用いる発光素子の構成は、他の実施形態に示す発光素子の構成を適用することができるものとする。

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。

本実施例では、発光素子を作製し、その特性を示す。なお、発光素子は、発光層に１，５−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］アントラセン（略称：１，５ＣｚＰ２Ａ）（構造式１００）のみを用いた発光素子１、１，５ＣｚＰ２Ａおよびドーパント（発光物質）である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを用いた発光素子２、１，８−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］アントラセン（略称：１，８ＣｚＰ２Ａ）（構造式１１０）のみを用いた発光素子３、１，８ＣｚＰ２Ａおよびドーパント（発光物質）である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを用いた発光素子４、をそれぞれ作製した。なお、発光素子１乃至発光素子４の作製については、図１８を用いて説明する。また、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乃至発光素子４の作製≫
まず、ガラス製の基板９００上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）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９０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

次に、基板９００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、１×１０^−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板９００を３０分程度放冷した。

次に、第１の電極９０１が形成された面が下方となるように、基板９００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９０２を構成する正孔注入層９１１、正孔輸送層９１２、発光層９１３、電子輸送層９１４、電子注入層９１５が順次形成される場合について説明する。

真空装置内を１×１０^−４Ｐａに減圧した後、３−［４−（９−フェナントリル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）と酸化モリブデンとを、ＰＣＰＰｎ：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９０１上に正孔注入層９１１を形成した。膜厚は、１０ｎｍ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、ＰＣＰＰｎを２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層９１２を形成した。

次に、正孔輸送層９１２上に発光層９１３を形成した。

発光素子１の場合は、１，５ＣｚＰ２Ａを蒸着することにより、２５ｎｍの膜厚で発光層９１３を形成した。

発光素子２の場合は、１，５ＣｚＰ２Ａおよびドーパント（発光物質）である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを、１，５ＣｚＰ２Ａ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ＝１：０．０３（質量比）となるように共蒸着し、２５ｎｍの膜厚で発光層９１３を形成した。

発光素子３の場合は、１，８ＣｚＰ２Ａを蒸着することにより、２５ｎｍの膜厚で発光層９１３を形成した。

発光素子４の場合は、１，８ＣｚＰ２Ａおよびドーパント（発光物質）である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを、１，８ＣｚＰ２Ａ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ＝１：０．０３（質量比）となるように共蒸着し、２５ｎｍの膜厚で発光層９１３を形成した。

次に、発光層９１３上に、２，２’−（ピリジン−２，６−ジイル）ビス（４，６−ジフェニルピリミジン）（略称：２，６（Ｐ２Ｐｍ）２Ｐｙ）を２５ｎｍの膜厚で電子輸送層９１４を形成した。

さらに電子輸送層９１４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９１５を形成した。

最後に、電子注入層９１５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９０３形成し、発光素子２および発光素子４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乃至発光素子４の素子構造を表１に示す。

また、作製した発光素子１乃至発光素子４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ＵＶ処理、及び８０℃にて１時間熱処理した。）。

＜発光素子の遅延蛍光測定＞
上記の発光素子１乃至発光素子４について、遅延蛍光測定を行った。測定にはピコ秒蛍光寿命測定システム（浜松ホトニクス社製）を用いた。本測定では、発光素子の発光層から得られる蛍光発光の寿命を測定するため、発光素子に矩形パルス電圧を印加して発光させ、その電圧の立下りから減衰していく発光をストリークカメラにより時間分解測定した。パルス電圧は１０Ｈｚの周期で印加し、繰り返し測定したデータを積算することにより、Ｓ／Ｎ比の高いデータを得た。また、測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で、印加パルス電圧が３Ｖ前後、印加パルス時間幅が１００μｓｅｃ、負バイアス電圧が−５Ｖ、測定時間範囲が５０μｓｅｃの条件で行った。

測定により得られた減衰曲線を図１９に示す。なお、図１９において、横軸は、電圧の立下りからの発光時間（μｓ）を示し、縦軸は、相対発光強度（任意単位）を示す。さらに、図１９に示す減衰曲線について、下記式（５）を用いてフィッティングを行った。

但し、数式（５）において、Ｌは規格化した発光強度を表し、ｔは経過時間を表す。

図１９に示す減衰曲線のフィッティングを行った結果、ｎを１及び２としてフィッティングを行うことができた。なお、減衰曲線のフィッティングを求め、そのフィッティング曲線をｔ＝０に外挿することにより発光素子から得られる全発光に占める遅延蛍光成分の割合を求めた。その結果、発光素子１から得られる遅延蛍光成分は３３％、発光素子２から得られる遅延蛍光成分は２２％、発光素子３から得られる遅延蛍光成分は１０％、発光素子４から得られる遅延蛍光成分は６％と算出された。すなわち、いずれの発光素子からも５％以上の遅延蛍光成分が観測された。

また、本実施例における発光素子１および発光素子２は、発光層に１，５ＣｚＰ２Ａを有し、発光素子３および発光素子４は、発光層に１，８ＣｚＰ２Ａを有する。すなわち、発光層に１，５ＣｚＰ２Ａを有する発光素子１および発光素子２の方が、１，８ＣｚＰ２Ａを有する発光素子３および発光素子４よりも遅延蛍光成分が大きいことがわかった。

なお、発光素子１や発光素子３の遅延蛍光成分が大きい（具体的には、１５％以上である）ことは、有機化合物である１，５ＣｚＰ２Ａや１，８ＣｚＰ２Ａにおいて、三重項励起子から一重項励起子へのエネルギー移動が比較的高い確率で生じており、ＴＴＡの発生確率が高められたことを示唆するものである。ここで、特に遅延蛍光成分の大きい１，５ＣｚＰ２Ａを発光層に用いたことで、ＴＴＡの発生確率の高い発光素子が得られたことが示された。なお、この結果は、振動子強度（ｆ）で比較して、１，８ＣｚＰ２Ａよりも振動子強度（ｆ）の大きい１，５ＣｚＰ２Ａの方が、ＴＴＡの発生確率が高くなると示した実施の形態１の結果と一致する。

≪発光素子１乃至発光素子４の動作特性≫
作製した発光素子のうち、発光層にドーパント（発光物質）を含まない発光素子１および発光素子３、発光層にドーパント（発光物質）を含む発光素子２および発光素子４の動作特性についてそれぞれ測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

まず、発光層にドーパント（発光物質）を含まない発光素子１および発光素子３の電流密度−輝度特性を図２０、電圧−輝度特性を図２１、輝度−電流効率特性を図２２、電圧−電流特性を図２３にそれぞれ示す。

また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における発光素子１および発光素子３の主な初期特性値を以下の表２に示す。

次に、発光層にドーパント（発光物質）を含む発光素子２および発光素子４の電流密度−輝度特性を図２４、電圧−輝度特性を図２５、輝度−電流効率特性を図２６、電圧−電流特性を図２７にそれぞれ示す。

また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における発光素子２および発光素子４の主な初期特性値を以下の表３に示す。

なお、発光層にドーパント（ここでは、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）を含む発光素子２と発光素子４との外部量子効率を比較した場合、発光素子の発光層に用いるホスト材料として１，５ＣｚＰ２Ａを用いた発光素子２の方が、発光素子４よりもより高い外部量子効率が得られた。すなわち、振動子強度（ｆ）の大きい材料（１，５ＣｚＰ２Ａ）を用いたことでホスト材料上でのＴＴＡが生じやすくなったことが要因の一つとして示唆される。

また、発光素子１および発光素子３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２８に示す。また、発光素子２および発光素子４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２９に示す。

≪合成例１≫
本実施例では、有機化合物、１，５−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］アントラセン（略称：１，５ＣｚＰ２Ａ）（構造式１００）の合成方法について説明する。なお、１，５ＣｚＰ２Ａの構造を以下に示す。

＜１，５ＣｚＰ２Ａの合成＞
１．２ｇ（３．６ｍｍｏｌ）の１，５−ジブロモアントラセンと、２．３ｇ（７．９ｍｍｏｌ）の４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニルボロン酸と、２．２ｇ（１６ｍｍｏｌ）の炭酸カリウムと、３０ｍＬのトルエンと、１０ｍＬのエタノールと、８ｍＬの水と８３ｍｇ（７１μｍｏｌ）のテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）の混合物を、窒素気流下、９０℃で１４時間攪拌した。

撹拌後、混合物を濾過し、固体を水、エタノールで洗浄し、回収した。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン）で精製し、固体を得た。得られた固体を再結晶し、淡黄色固体を２．０ｇ、収率８６％で得た。

得られた固体２．０ｇを圧力２．７Ｐａ、アルゴン気流下、３４３℃でトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製後、淡黄色固体を１．８ｇ、回収率９０％で得た。なお、上記の合成方法を示す合成スキームを下記式（ａ）に示す。

なお、上記合成方法で得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法（^１Ｈ−ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、^１Ｈ−ＮＭＲチャートを図３０に示す。この結果から、本合成例において、上述の構造式（１００）で表される有機化合物１，５ＣｚＰ２Ａが得られたことがわかった。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．３６（ｔ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，４Ｈ），７．５１（ｔ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，４Ｈ），７．５７（ｓ，２Ｈ），７．５８（ｄｄ，Ｊ１＝６．９Ｈｚ，Ｊ２＝１１．７Ｈｚ，２Ｈ），７．６５（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，４Ｈ），７．８０（ｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，４Ｈ），７．８８（ｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，４Ｈ），８．０７（ｄｄ，Ｊ１＝２．４Ｈｚ，Ｊ２＝６．６Ｈｚ，２Ｈ），８．２２（ｄ，Ｊ１＝７．５Ｈｚ，４Ｈ），８．７２（ｓ，２Ｈ）．

次に、１，５ＣｚＰ２Ａのトルエン溶液および固体薄膜の紫外可視吸収スペクトル（以下、単に「吸収スペクトル」という）及び発光スペクトルを測定した。固体薄膜は石英基板上に真空蒸着法にて作製した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用いた。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製 ＦＳ９２０）を用いた。得られたトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図３１（Ａ）に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。また、固体薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図３１（Ｂ）に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。なお、図３１（Ａ）（Ｂ）に示す吸収スペクトルは、溶液の場合は、トルエン溶液を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、トルエンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示す。また、薄膜の場合は、１，５ＣｚＰ２Ａ（略称）を蒸着した石英基板の吸収スペクトルから、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示す。

図３１（Ａ）の結果より、１，５ＣｚＰ２Ａのトルエン溶液では、２８７、２９３、３２７、３４１、３５９、３７８及び３９７ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、４２５及び４４８ｎｍ付近に発光波長のピークが見られた。（励起波長３７９ｎｍ）。また、図３１（Ｂ）の結果より、１，５ＣｚＰ２Ａの固体薄膜では、２６５、２８６、２９６、３１４、３３１、３４５、３６９、３８７及び４０４ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、４６２ｎｍ付近に発光波長のピークが見られた。（励起波長３４５ｎｍ）。

次に、ＬＣ／ＭＳ分析を行った。測定結果を図３２に示す。

ＬＣ／ＭＳ分析では、ウォーターズ社製Ａｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣ（登録商標）によりＬＣ（液体クロマトグラフィー）分離を行い、ウォーターズ社製Ｘｅｖｏ Ｇ２ Ｔｏｆ ＭＳによりＭＳ分析（質量分析）を行った。

ＬＣ分離には、Ａｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣ ＢＥＨ Ｃ８ （２．１×１００ｍｍ １．７μｍ）をカラムとして用い、アセトニトリルと０．１％ギ酸水溶液との混合液を移動相として用いた。

ＭＳ分析では、エレクトロスプレーイオン化法（ＥｌｅｃｔｒｏＳｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ（略称：ＥＳＩ））によるイオン化を行い、ポジティブモードで検出した。なお、イオン化された成分は衝突室（コリジョンセル）内でアルゴンガスに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。また、測定する質量範囲はｍ／ｚ＝１００から１２００とした。

結果から、１，５ＣｚＰ２Ａは、ｍ／ｚ＝６６１付近にプレカーサーイオンを検出し、ｍ／ｚ＝４９５付近、７０７付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、この結果は、１，５ＣｚＰ２Ａに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる１，５ＣｚＰ２Ａを同定する上での重要なデータであるといえる。

なお、ｍ／ｚ＝４９５付近のプロダクトイオンは、Ｃ３８Ｈ２５Ｎ^・＋で表される、カルバゾールが１つ脱離したラジカルの水素イオン付加体と推定され、ｍ／ｚ＝７０７付近のプロダクトイオンは、アセトニトリルと水素イオン付加体と推定された。これは１，５ＣｚＰ２Ａが末端にカルバゾール骨格を含んでいること、アセトニトリルが付加しやすいことを示唆するものである。なお、アセトニトリルは分析時のサンプル調整や移動相に用いていた。なお、プロトンの付加、脱離体として、プロダクトイオンの±１が検出される可能性もある。

なお、本実施例で示した発明の一態様である有機化合物、１，５ＣｚＰ２Ａの合成方法は、好ましい一例を示したものであり、本発明はこれに限定されることはなく他の合成方法により合成することも可能である。

なお、上述した有機化合物、１，５ＣｚＰ２Ａは、発光層におけるホスト材料としてだけでなく、発光物質としても利用することができる。

≪合成例２≫
本実施例では、有機化合物、１，８−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］アントラセン（略称：１，８ＣｚＰ２Ａ）の合成方法について説明する。なお、１，８ＣｚＰ２Ａの構造を以下に示す。

＜１，８ＣｚＰ２Ａの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに１．２ｇ（３．７ｍｍｏｌ）の１，８−ジブロモアントラセンと、２．３ｇ（８．１ｍｍｏｌ）の４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニルボロン酸と、２．２ｇ（１６ｍｍｏｌ）の炭酸カリウムと、３０ｍＬのトルエンと、１０ｍＬのエタノールと、８ｍＬの水と、８５ｍｇ（７４μｍｏｌ）のテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）の混合物を、窒素気流下、９０℃で１４時間攪拌した。

撹拌後、混合物を濾過し、固体を水、エタノールで洗浄し、回収した。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン）で精製し、固体を得た。得られた固体をトルエンで再結晶し、淡黄色固体を２．３ｇ、収率９３％で得た。得られた固体２．２ｇを圧力２．９Ｐａ、アルゴン気流下、２９５℃でトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製後、淡黄色固体を１．９ｇ、回収率８３％で得た。なお、上記の合成方法を示す合成スキームを下記式（ｂ）に示す。

なお、上記合成方法で得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法（^１Ｈ−ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。また、^１Ｈ−ＮＭＲチャートを図３３に示す。この結果から、本合成例において、上述の構造式（１１０）で表される有機化合物１，８ＣｚＰ２Ａが得られたことがわかった。

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，３００ＭＨｚ）：δ＝６．８８（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，４Ｈ），７．０８（ｔ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，４Ｈ），７．３１（ｄ，Ｊ１＝８．１Ｈｚ，４Ｈ），７．５５（ｄｄ，Ｊ１＝１．５Ｈｚ，Ｊ２＝６．９Ｈｚ，２Ｈ），７．６０−７．６８（ｍ，６Ｈ），７．８０（ｄ，Ｊ１＝８．１Ｈｚ，４Ｈ），８．０３（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，４Ｈ），８．１４（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），８．６６（ｓ，１Ｈ），８．９５（ｓ，１Ｈ）．

次に、１，８ＣｚＰ２Ａのトルエン溶液および固体薄膜の紫外可視吸収スペクトル（以下、単に「吸収スペクトル」という）及び発光スペクトルを測定した。溶液及び固体薄膜の測定法は実施例２と同様に行った。得られたトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図３４（Ａ）に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。また、固体薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図３４（Ｂ）に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。

図３４（Ａ）の結果より、１，８ＣｚＰ２Ａのトルエン溶液では、２８７、２９４、３２８、３４１、３６１、３８０及び３９９ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、４２３及び４４５ｎｍ付近に発光波長のピークが見られた。（励起波長３８１ｎｍ）。また、図３４（Ｂ）の結果より、１，８ＣｚＰ２Ａの固体薄膜では、２６５、２８６、２９６、３１５、３３１、３４４、３７０、３８８及び４０４ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、４６８ｎｍ付近に発光波長のピークが見られた。（励起波長３４５ｎｍ）。

次に、ＬＣ／ＭＳ分析を行った。測定方法は、実施例２と同様である。測定結果を図３５に示す。

結果から、１，８ＣｚＰ２Ａは、６６１付近にプレカーサーイオンを検出し、ｍ／ｚ＝２４３付近、３２９付近、４９５付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、この結果は、１，８ＣｚＰ２Ａに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる１，８ＣｚＰ２Ａを同定する上での重要なデータであるといえる。

なお、ｍ／ｚ＝２４３付近のプロダクトイオンは、Ｃ１８Ｈ１３Ｎ^・＋で表される、フェニルカルバゾールのラジカルのプロトン付加体と推定され、ｍ／ｚ＝３２９付近のプロダクトイオンは、Ｃ２６Ｈ１７２^・＋で表される、カルバゾールが２つ脱離したビラジカルの水素イオン付加体と推定され、ｍ／ｚ＝４９５付近のプロダクトイオンは、Ｃ３８Ｈ２５Ｎ^・＋で表される、カルバゾールが１つ脱離したラジカルの水素イオン付加体と推定された。これは１，８ＣｚＰ２Ａが末端にカルバゾール骨格を二つ持ち、フェニルカルバゾール骨格を含んでいることを示唆するものである。なお、プロトンの付加、脱離体として、プロダクトイオンの±１が検出される可能性もある。

なお、本実施例で示した発明の一態様である有機化合物、１，８ＣｚＰ２Ａの合成方法は、好ましい一例を示したものであり、本発明はこれに限定されることはなく他の合成方法により合成することも可能である。

なお、上述した有機化合物、１，８ＣｚＰ２Ａは、発光層におけるホスト材料としてだけでなく、発光物質としても利用することができる。

１０１ 第１の電極
１０２ ＥＬ層
１０３ 第２の電極
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
２０１ 第１の電極
２０２（１） 第１のＥＬ層
２０２（２） 第２のＥＬ層
２０２（ｎ−１） 第（ｎ−１）のＥＬ層
２０２（ｎ） 第（ｎ）のＥＬ層
２０４ 第２の電極
２０５（１）〜２０５（ｎ−１） 電荷発生層
３０１ 素子基板
３０２ 画素部
３０３ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
３０４ａ、３０４ｂ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
３０５ シール材
３０６ 封止基板
３０７ 配線
３０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
３０９ ＦＥＴ
３１０ ＦＥＴ
３１２ 電流制御用ＦＥＴ
３１３ａ、３１３ｂ 第１の電極（陽極）
３１４ 絶縁物
３１５ ＥＬ層
３１６ 第２の電極（陰極）
３１７ａ、３１７ｂ 発光素子
３１８ 空間
３２０ａ、３２０ｂ 導電膜
３２１、３２２ 領域
３２３ 引き回し配線
３２４ 有色層（カラーフィルタ）
３２５ 黒色層（ブラックマトリクス）
３２６、３２７、３２８ ＦＥＴ
４０１ 基板
４０２ 第１の電極
４０４ 第２の電極
４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ ＥＬ層
４０５ 発光素子
４０６ 絶縁膜
４０７ 隔壁
５０１ アントラセン骨格
５０２ カルバゾール骨格
６００ 表示装置
６０３ 表示部
６０４ 画素
６０５ 導電膜
６０６ 位置
６０７ 開口部
６１０ 液晶素子
６１１ 発光素子
６１５ トランジスタ
６１６ トランジスタ
６１７ トランジスタ
６１８ 端子部
６１９ 端子部
６２１ 基板
６２２ 基板
６２３ 発光素子
６２４ 液晶素子
６２５ 絶縁層
６２８ 着色層
６２９ 接着層
６３０ 導電層
６３１ ＥＬ層
６３２ 導電層
６３３ 開口部
６３４ 着色層
６３５ 遮光層
６３６ 構造体
６３７ 導電層
６３８ 液晶
６３９ 導電層
６４０ 配向膜
６４１ 配向膜
６４２ 接着層
６４３ 導電層
６４４ ＦＰＣ
６４５ 接続層
６４６ 絶縁層
６４７ 接続部
６４８ 接続体
７００ 照明システム
７０１ 発光素子
７０２ 制御部
７０３ ＣＰＵ
７０４ メモリ
７０５ 通信部
７０６ 電源
７０７ センサ
９００ 基板
９０１ 第１の電極
９０２ ＥＬ層
９０３ 第２の電極
９１１ 正孔注入層
９１２ 正孔輸送層
９１３ 発光層
９１４ 電子輸送層
９１５ 電子注入層
２０００ タッチパネル
２０００’ タッチパネル
２５０１ 表示パネル
２５０２Ｒ 画素
２５０２ｔ トランジスタ
２５０３ｃ 容量素子
２５０３ｇ 走査線駆動回路
２５０３ｔ トランジスタ
２５０９ ＦＰＣ
２５１０ 基板
２５１１ 配線
２５１９ 端子
２５２１ 絶縁層
２５２８ 絶縁体
２５５０Ｒ 発光素子
２５６０ 封止層
２５６７ＢＭ 遮光層
２５６７ｐ 反射防止層
２５６７Ｒ 着色層
２５７０ 基板
２５９０ 基板
２５９１ 電極
２５９２ 電極
２５９３ 絶縁層
２５９４ 配線
２５９５ タッチセンサ
２５９７ 接着層
２５９８ 配線
２５９９ 端子
２６０１ パルス電圧出力回路
２６０２ 電流検出回路
２６０３ 容量
２６１１ トランジスタ
２６１２ トランジスタ
２６１３ トランジスタ
２６２１ 電極
２６２２ 電極
３２００ 基板
３２０１ 陰極
３２０２ ＥＬ層
３２０３ 陽極
３２１３ 発光層
３２１４ 電子注入層
３２１５ 正孔輸送層
３２１６ 正孔注入層
３２１７ 絶縁物
３３００ ヘッド部
３３０１ａ 噴射部
３３０１ｃ 噴射部
３３０２ａ 圧電素子
３３０２ｃ 圧電素子
３３０３ａ インク
３３０３ｃ インク
４０００ 照明装置
４００１ 基板
４００２ 発光素子
４００３ 基板
４００４ 電極
４００５ ＥＬ層
４００６ 電極
４００７ 電極
４００８ 電極
４００９ 補助配線
４０１０ 絶縁層
４０１１ 封止基板
４０１２ シール材
４０１３ 乾燥剤
４０１５ 拡散板
４１００ 照明装置
４２００ 照明装置
４２０１ 基板
４２０２ 発光素子
４２０４ 電極
４２０５ ＥＬ層
４２０６ 電極
４２０７ 電極
４２０８ 電極
４２０９ 補助配線
４２１０ 絶縁層
４２１１ 封止基板
４２１２ シール材
４２１３ バリア膜
４２１４ 平坦化膜
４２１５ 拡散板
４３００ 照明装置
５１０１ ライト
５１０２ ホイール
５１０３ ドア
５１０４ 表示部
５１０５ ハンドル
５１０６ シフトレバー
５１０７ 座席シート
５１０８ インナーリアビューミラー
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
７３０２ 筐体
７３０４ 表示部
７３０５ 時刻を表すアイコン
７３０６ その他のアイコン
７３１１ 操作ボタン
７３１２ 操作ボタン
７３１３ 接続端子
７３２１ バンド
７３２２ 留め金
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作用ボタン
７４０４ 外部接続部
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
７４０７ カメラ
７５００（１）、７５００（２） 筐体
７５０１（１）、７５０１（２） 第１面
７５０２（１）、７５０２（２） 第２面
８００１ 照明装置
８００２ 照明装置
８００３ 照明装置
９３１０ 携帯情報端末
９３１１ 表示部
９３１２ 表示領域
９３１３ ヒンジ
９３１５ 筐体

Claims (14)

1. 陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、
   前記ＥＬ層は、発光層を有し、
   前記発光層は、第１の有機化合物を有し、
   前記第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のうち一以上は、前記第１の有機化合物のＴ_１準位との差がＴ_１準位＋０．６ｅＶ未満であり、
   前記第１の有機化合物は、式（Ｇ１）で表される構造を有する化合物である発光素子。
   

   

   
   （式（Ｇ１）中、α^１は、置換または無置換のフェニレン基を表し、ｎは１または２であり、Ａ^１またはＡ^２のいずれか一方は、式（Ｇ１−１）に示す置換基であり、他方は水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜６のシクロアルキル基、アルキルフェニル基、フェニル基のいずれか一である。式（Ｇ１−１）中、α^２は置換または無置換のフェニレン基を表し、ｍは１または２であり、α^２は式（Ｇ１）中のアントラセン骨格の５位または８位に結合している。）
2. 請求項１において、
   前記第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のいずれか一と、
   前記第１の有機化合物のＳ_１準位またはＳ_ｎ準位のいずれか一とのエネルギー差が１ｅＶ以下である発光素子。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記第１の有機化合物のＴ_１準位から、前記第１の有機化合物のＴ_ｎ準位のうち一以上への励起の際の振動子強度が０．００１５以上である発光素子。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記第１の有機化合物は、式（１００）または式（１１０）で表される化合物である発光素子。
   

   
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記発光素子からの発光は、遅延蛍光を示し、
   前記遅延蛍光成分の発光強度は、前記発光素子からの全発光の発光強度に対して５％以上である発光素子。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   前記発光層は、前記第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、
   前記第１の有機化合物は、前記第２の有機化合物よりも高いＳ_１準位を有し、
   前記発光素子からの発光は、前記第２の有機化合物に由来する発光素子。
7. 請求項６において、
   前記第２の有機化合物は、ピレン骨格を有する発光素子。
8. 請求項６または請求項７において、
   前記第２の有機化合物のＴ_１準位は、前記第１の有機化合物のＴ_１準位よりも高い発光素子。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
   前記ＥＬ層は、正孔輸送層を有し、
   前記正孔輸送層は、前記陽極と前記発光層との間に、前記発光層と接して設けられ、
   前記正孔輸送層は、第３の有機化合物を有し、
   前記第３の有機化合物のＴ_１準位は、前記第１の有機化合物のＴ_１準位よりも高い発光素子。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
    前記ＥＬ層は、電子輸送層を有し、
    前記電子輸送層は、前記陰極と前記発光層との間に、前記発光層と接して設けられ、
    前記電子輸送層は、第４の有機化合物を有し、
    前記第４の有機化合物のＴ_１準位は、前記第１の有機化合物のＴ_１準位よりも高い発光素子。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の発光素子と、
    トランジスタ、または基板のいずれか一と、を有する発光装置。
12. 請求項１１に記載の発光装置と、
    マイク、カメラ、操作用ボタン、外部接続部、または、スピーカのいずれか一と、を有する電子機器。
13. 請求項１１に記載の発光装置と、
    筐体またはタッチセンサ機能と、を有する電子機器。
14. 請求項１１に記載の発光装置と、
    筐体、カバー、または、支持台のいずれか一と、を有する照明装置。
    
    

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