JP7104211B2 - 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置 - Google Patents

発光素子、発光装置、電子機器および照明装置 Download PDF

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Description

本発明の一態様は、電界を加えることにより発光が得られる有機化合物を一対の電極間
に挟んでなる発光素子、また、このような発光素子を有する発光装置、電子機器、及び照
明装置に関する。
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として
用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特
に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視
野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光物質を含む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。発光物質に有機化合物を用いた場合の励起状態の種
類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態（Ｓ１）か
らの発光が蛍光、三重項励起状態（Ｔ１）からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光
素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ１：Ｔ１＝１：３であると考えられている。
そのため、この様な発光素子に関して、新たなドーパントを加えることにより、蛍光発
光だけでなく燐光発光をも利用した素子構造とするなど素子特性を向上させるための開発
が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１０－１８２６９９号公報
本発明の一態様では、上述したような新たなドーパントを加えて燐光発光を利用するこ
とで発光素子の発光効率を高めるという手法とは異なり、発光素子の発光層において、一
重項励起状態（Ｓ１）の生成確率を理論値（２５％）以上とすることにより、発光効率を
高めることができる発光素子を提供する。また、本発明の一態様は、寿命の長い発光素子
を提供する。
本発明の一態様は、発光素子の発光層において、第１の有機化合物および第２の有機化
合物により、励起錯体（エキサイプレックス）が生成される構成であり、生成された励起
錯体は、励起錯体形成前のそれぞれの物質（第１の有機化合物および第２の有機化合物）
におけるＳ１準位とＴ１準位の差に比べＳ１準位とＴ１準位が非常に近接した位置にある
。そして、励起錯体のＴ１の励起寿命が長いため、励起錯体のＴ１におけるエネルギーの
一部が熱失活することなくＳ１へ移動しやすい。すなわち、キャリアが再結合した直後の
Ｓ１の理論上の生成確率が２５％であっても、上記のプロセスを経ることにより、最終的
にはより多くのＳ１が生成することになる。従って、本発明の一態様は、Ｓ１からの発光
を利用した発光素子の発光効率を高めることを特徴とする。
本発明の一態様は、一対の電極間に、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、ｐ－フ
ェニレンジアミン骨格を有する第２の有機化合物と、を含む層を有することを特徴とする
発光素子である。また、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、ｐ－フェニレンジアミ
ン骨格を有する第２の有機化合物は、励起錯体を形成する組み合わせであることを特徴と
する。
本発明の一態様は、一対の電極間に、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、４－（
９Ｈ－カルバゾール－９－イル）アニリン骨格を有する第２の有機化合物と、を含む層を
有することを特徴とする発光素子である。また、電子輸送性を有する第１の有機化合物と
、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）アニリン骨格を有する第２の有機化合物は、励
起錯体を形成する組み合わせであることを特徴とする。
本発明の一態様は、一対の電極間に、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、９－ア
リール－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン骨格を有する第２の有機化合物と、を含む層を
有することを特徴とする発光素子である。また、電子輸送性を有する第１の有機化合物と
、９－アリール－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン骨格を有する第２の有機化合物は、励
起錯体を形成する組み合わせであることを特徴とする。
本発明の一態様は、一対の電極間に、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、下記一
般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物と、を含む層を有することを特徴
とする発光素子である。また、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、下記一般式（Ｇ
１）で表される骨格を有する第２の有機化合物は、励起錯体を形成する組み合わせである
ことを特徴とする。
Figure 0007104211000001
（式中、Ｒ１～Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素、炭素数１～４のアルキル基、フェニル
基、ビフェニル基のいずれかを表し、Ｒ２１～Ｒ２４は、それぞれ独立に、水素、炭素数
１～４のアルキル基のいずれかを表す。Ａｒ１とＡｒ２は、それぞれ独立に置換または無
置換のフェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、カルバゾリ
ル基のいずれかを表し、前記Ａｒ１および前記Ａｒ２が置換基を有する場合、前記置換基
は、それぞれ独立に、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、炭素数１
８～３０の９－アリールカルバゾリル基、炭素数１２～６０のジアリールアミノ基のいず
れかである。また、Ｒ１とＲ２４、Ｒ５とＲ６、Ｒ１０とＲ２１、Ｒ２２とＡｒ１、Ａｒ
２とＲ２３のいずれか一または複数は、単結合を形成していても良い。）
本発明の一態様は、一対の電極間に、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、下記一
般式（Ｇ２）で表される骨格を有する第２の有機化合物と、を含む層を有することを特徴
とする発光素子である。また、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、下記一般式（Ｇ
２）で表される骨格を有する第２の有機化合物は、励起錯体を形成する組み合わせである
ことを特徴とする。
Figure 0007104211000002
（式中、Ｒ１～Ｒ９は、それぞれ独立に、水素、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基
、ビフェニル基のいずれかを表し、Ｒ２２～Ｒ２４は、それぞれ独立に、水素、炭素数１
～４のアルキル基のいずれかを表す。Ａｒ１とＡｒ２は、それぞれ独立に置換または無置
換のフェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、カルバゾリル
基のいずれかを表し、前記Ａｒ１および前記Ａｒ２が置換基を有する場合、前記置換基は
、それぞれ独立に、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、炭素数１８
～３０の９－アリールカルバゾリル基、炭素数１２～６０のジアリールアミノ基のいずれ
かである。また、Ｒ１とＲ２４、Ｒ５とＲ６、Ｒ２２とＡｒ１、Ａｒ２とＲ２３のいずれ
か一または複数は、単結合を形成していても良い。）
なお、上記各構成において、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、ｐ－フェニレン
ジアミン骨格、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）アニリン骨格、９－アリール－９
Ｈ－カルバゾール－３－アミン骨格、上記一般式（Ｇ１）で表される骨格、または上記一
般式（Ｇ２）で表される骨格、のいずれかを有する第２の有機化合物と、により形成され
た励起錯体における一重項励起状態（Ｓ１）の生成確率は理論値（２５％）以上であるこ
とを特徴とする。
従って、本発明の一態様である発光素子は、一対の電極間にある発光層において励起錯
体を形成することにより、発光効率の高い発光素子を実現することができる。
また、発光層で形成される励起錯体は、上述したようにＳ１準位とＴ１準位が非常に近
接した位置にある。従って、発光層に三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質を
新たに加える構成とする場合には、励起錯体の発光スペクトルと、三重項励起エネルギー
を発光に変える発光性物質の吸収スペクトルとの重なりを大きくすることができるため、
励起錯体のＴ１から三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質へのエネルギーの移
動効率を高めることができ、発光効率の高い発光素子を実現することができる。
上記構成において、電子輸送性を有する第１の有機化合物は、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、具体的にはπ電子不足型複素芳香族化
合物であることを特徴とする。
また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電
子機器および照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置
とは、画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネ
クター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、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。
本発明の一態様は、発光素子の発光層において、励起錯体（エキサイプレックス）が生
成される構成であり、生成された励起錯体のＳ１の生成確率を理論値（２５％）以上とす
ることができるため、発光効率の高い発光素子を実現することができる。
本発明の一態様の概念を説明する図。 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。 電子機器について説明する図。 電子機器について説明する図。 照明器具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。 発光素子１および発光素子２の輝度－電圧特性を示す図。 発光素子１および発光素子２の輝度－外部量子効率特性を示す図。 発光素子１および発光素子２の発光スペクトルを示す図。 発光素子３および発光素子４の輝度－電圧特性を示す図。 発光素子３および発光素子４の輝度－外部量子効率特性を示す図。 発光素子３および発光素子４の発光スペクトルを示す図。 発光素子５および発光素子６の輝度－電圧特性を示す図。 発光素子５および発光素子６の輝度－外部量子効率特性を示す図。 発光素子５および発光素子６の発光スペクトルを示す図。 発光素子６の信頼性を示す図。 発光素子７、発光素子８および発光素子９の輝度－電圧特性を示す図。 発光素子７、発光素子８および発光素子９の輝度－外部量子効率特性を示す図。 発光素子７、発光素子８および発光素子９の発光スペクトルを示す図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内
容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である励起錯体（エキサイプレックス）を利用した
発光素子を構成する上での概念および具体的な発光素子の構成について説明する。
本発明の一態様である発光素子は、一対の電極間に、発光層を挟んで形成されており、
発光層は、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、ｐ－フェニレンジアミン骨格を有す
る第２の有機化合物と、を含んで形成される。
このとき、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、ｐ－フェニレンジアミン骨格を有
する第２の有機化合物とは、励起状態において励起錯体を形成する組み合わせである。
また、本発明の一態様である発光素子は、一対の電極間に、発光層を挟んで形成されて
おり、発光層は、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、４－（９Ｈ－カルバゾール－
９－イル）アニリン骨格を有する第２の有機化合物と、を含んで形成される。
このとき、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－
イル）アニリン骨格を有する第２の有機化合物とは、励起状態において励起錯体を形成す
る組み合わせである。
また、本発明の一態様である発光素子は、一対の電極間に、発光層を挟んで形成されて
おり、発光層は、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、９－アリール－９Ｈ－カルバ
ゾール－３－アミン骨格を有する第２の有機化合物と、を含んで形成される。
このとき、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、９－アリール－９Ｈ－カルバゾー
ル－３－アミン骨格を有する第２の有機化合物とは、励起状態において励起錯体を形成す
る組み合わせである。なお、本実施の形態の中であげられる発光素子の素子構成としては
、この構成が、最も高い外部量子効率が得られるので、第２の有機化合物としては、９－
アリール－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン骨格を有する材料を用いることがより好まし
い。
さらに、本発明の一態様である発光素子は、一対の電極間に、発光層を挟んで形成され
ており、発光層は、電子輸送性を有する第１の有機化合物と、下記一般式（Ｇ１）で表さ
れる骨格を有する第２の有機化合物とを含んで形成される。
このとき、発光層に含まれる電子輸送性を有する第１の有機化合物と、下記一般式（Ｇ
１）で表される骨格を有する第２の有機化合物とは、励起状態において励起錯体を形成す
る組み合わせである。
Figure 0007104211000003
（式中、Ｒ１～Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素、炭素数１～４のアルキル基、フェニル
基、ビフェニル基のいずれかを表し、Ｒ２１～Ｒ２４は、それぞれ独立に、水素、炭素数
１～４のアルキル基のいずれかを表す。Ａｒ１とＡｒ２は、それぞれ独立に置換または無
置換のフェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、カルバゾリ
ル基のいずれかを表し、前記Ａｒ１および前記Ａｒ２が置換基を有する場合、前記置換基
は、それぞれ独立に、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、炭素数１
８～３０の９－アリールカルバゾリル基、炭素数１２～６０のジアリールアミノ基のいず
れかである。また、Ｒ１とＲ２４、Ｒ５とＲ６、Ｒ１０とＲ２１、Ｒ２２とＡｒ１、Ａｒ
２とＲ２３のいずれか一または複数は、単結合を形成していても良い。）
ここで、本発明の一態様における励起錯体の形成過程について説明する。形成過程とし
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（例えば、ホスト材料）及
び上記一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物がキャリアを持った状態
（カチオン又はアニオン）から、励起錯体を形成する形成過程である。なお、このような
形成過程の場合には、第１の有機化合物および第２の有機化合物からの一重項励起子の形
成を抑制できるため、寿命が長い発光素子を実現することができる。
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（例えば、ホスト材料）及
び上記一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第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。この場合
は一旦、第１の有機化合物又は第２の有機化合物の一重項励起状態が生成してしまうが、
これは速やかに励起錯体に変換されるため、この場合でも一重項励起エネルギーの失活や
、一重項励起状態からの反応等を抑制することができ、寿命が長い発光素子を実現するこ
とができる。
なお、本発明の発光素子においては、上記２種類の形成過程のいずれの場合で形成され
た励起錯体も含むこととする。
次に、上記に示す形成過程を経て形成された励起錯体の準位の形成と、発光に至るプロ
セスについて図１に示す。すなわち、図１に示すように、発光素子の発光層において形成
された励起錯体１０は、励起錯体形成前のそれぞれの物質（第１の有機化合物および第２
の有機化合物）におけるＳ１準位とＴ１準位の差に比べ、Ｓ１準位とＴ１準位が非常に近
接した位置にある。そのため、励起錯体１０のＴ１におけるエネルギーの一部が熱エネル
ギーによってＳ１へ移動しやすい。そして、励起錯体１０のＴ１の励起寿命が長いため、
励起錯体１０のＴ１におけるエネルギーの一部が熱失活することなくＳ１へ移動しやすい
。従って、キャリアが再結合した直後のＳ１の理論上の生成確率が２５％であっても、上
記のプロセスを経ることにより、最終的にはより多くのＳ１が生成することになる。また
、このようにＴ１からＳ１へ逆項間交差した励起子も、励起錯体のＳ１からの発光に寄与
するため、理論上の外部量子効率５％（Ｓ１の生成確率（２５％）×光の取り出し効率（
２０％））以上とすることができる。別言すれば、蛍光材料を用いた素子における内部量
子効率の理論限界である２５％を、上回ることも可能となる。
次に、本発明の一態様である発光素子の素子構造について、図２により説明する。
図２に示すように本発明の一態様である発光素子は、一対の電極（陽極１０１、陰極１
０２）間に、第１の有機化合物および第２の有機化合物を含む発光層１０４が挟まれた構
造を有する。発光層１０４は、一対の電極と接するＥＬ層１０３を構成する機能層の一部
である。また、ＥＬ層１０３には、発光層１０４の他に、正孔（ホール）注入層、正孔（
ホール）輸送層、電子輸送層、電子注入層等を適宜選択して所望の位置に形成することが
できる。なお、発光層１０４は、電子輸送性を有する第１の有機化合物１０５と、上記一
般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物１０６とを含む層である。
電子輸送性を有する第１の有機化合物１０５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
－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、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：７ｍＤＢＴＰ
ＤＢｑ－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：２
ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－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：４，６ｍ
ＤＢＴＰ２Ｐｍ－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：
ＳＰＰＯ１）、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。
また、上記一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物１０６としては、
特に、下記一般式（Ｇ２）で表される骨格を有する有機化合物が好ましい。下記（Ｇ２）
で表される骨格を有する有機化合物は、９－アリール－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン
骨格を有するため、第２の有機化合物として用いた場合に、特に高い外部量子効率が得ら
れる。すなわち、一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する有機化合物の中でも、特徴的な
骨格と言える。
Figure 0007104211000004
（式中、Ｒ１～Ｒ９は、それぞれ独立に、水素、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基
、ビフェニル基のいずれかを表し、Ｒ２２～Ｒ２４は、それぞれ独立に、水素、炭素数１
～４のアルキル基のいずれかを表す。Ａｒ１とＡｒ２は、それぞれ独立に置換または無置
換のフェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、カルバゾリル
基のいずれかを表し、前記Ａｒ１および前記Ａｒ２が置換基を有する場合、前記置換基は
、それぞれ独立に、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、炭素数１８
～３０の９－アリールカルバゾリル基、炭素数１２～６０のジアリールアミノ基のいずれ
かである。また、Ｒ１とＲ２４、Ｒ５とＲ６、Ｒ２２とＡｒ１、Ａｒ２とＲ２３のいずれ
か一または複数は、単結合を形成していても良い。）
なお、一般式（Ｇ２）で示される物質の具体例としては、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）（構造式１００）、Ｎ，Ｎ’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール
－３－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－スピロ－９，９’－ビフルオレン－２，７－ジア
ミン（略称：ＰＣＡ２ＳＦ）（構造式１０１）などを用いることができる。
また、上述したＰＣＡＳＦ（略称）およびＰＣＡ２ＳＦ（略称）に加えて、上記一般式
（Ｇ１）および上記一般式（Ｇ２）に表される物質の具体例を以下に示す。
Figure 0007104211000005
Figure 0007104211000006
Figure 0007104211000007
Figure 0007104211000008
上記、電子輸送性を有する第１の有機化合物１０５、および一般式（Ｇ１）で表される
骨格を有する第２の有機化合物は、上述した物質に限らず、励起錯体を形成することがで
き、励起錯体のＴ１におけるエネルギーの一部がＳ１へ移動しやすい構成となる組み合わ
せであれば良い。
本実施の形態では、発光素子の発光層において励起錯体（エキサイプレックス）が生成
され、生成された励起錯体のＳ１の生成確率を理論値（２５％）以上とすることができる
ため、発光効率の高い発光素子を実現することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の一例について図３を用いて説明す
る。
本実施の形態に示す発光素子は、図３に示すように一対の電極（第１の電極（陽極）２
０１と第２の電極（陰極）２０２）間に発光層２０６を含むＥＬ層２０３が挟まれており
、ＥＬ層２０３は、発光層２０６の他に、正孔（または、ホール）注入層２０４、正孔（
または、ホール）輸送層２０５、電子輸送層２０７、電子注入層２０８などを含んで形成
される。
また、発光層２０６は、実施の形態１で説明した発光素子と同様に、電子輸送性を有す
る第１の有機化合物と、下記一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物と
、を含んで形成される。なお、電子輸送性を有する第１の有機化合物および一般式（Ｇ１
）で表される骨格を有する第２の有機化合物は、実施の形態１で示したものと同じ物質を
用いることができるため、説明は省略する。
Figure 0007104211000009
（式中、Ｒ１～Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素、炭素数１～４のアルキル基、フェニル
基、ビフェニル基のいずれかを表し、Ｒ２１～Ｒ２４は、それぞれ独立に、水素、炭素数
１～４のアルキル基のいずれかを表す。Ａｒ１とＡｒ２は、それぞれ独立に置換または無
置換のフェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、カルバゾリ
ル基のいずれかを表し、前記Ａｒ１および前記Ａｒ２が置換基を有する場合、前記置換基
は、それぞれ独立に、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、炭素数１
８～３０の９－アリールカルバゾリル基、炭素数１２～６０のジアリールアミノ基のいず
れかである。また、Ｒ１とＲ２４、Ｒ５とＲ６、Ｒ１０とＲ２１、Ｒ２２とＡｒ１、Ａｒ
２とＲ２３のいずれか一または複数は、単結合を形成していても良い。）
発光層２０６は、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物を含む構成
に加えて、発光層２０６において形成された励起錯体におけるＴ１からのエネルギーを発
光に変えることができる発光性物質（三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質）
をさらに含む構成としても良い。
本発明の一態様における励起錯体は、Ｓ１準位とＴ１準位のエネルギー差が非常に小さ
いという特徴がある。したがって、発光層２０６において形成された励起錯体の発光スペ
クトルと、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質の吸収スペクトルとの重なり
を大きくすることにより、励起錯体で生じたＴ１だけでなく、Ｓ１のエネルギーをも効率
よく三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質に移動させることができる。その結
果、発光素子の発光効率を非常に高めることができる。また、このような構成の際に、励
起錯体の発光ピーク波長と、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質の発光ピー
ク波長との差を０．１［ｅＶ］以内の範囲に収めるような構成とすることにより、高い発
光効率を達成しつつ、かつ発光開始電圧を従来よりも低減することができる。このような
構成においては、励起錯体のピーク波長が、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性
物質の発光ピーク波長と同じか、より長波長であっても、効率を損なうことなく低電圧化
できるという特徴がある。
なお、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質としては、燐光性化合物（有機
金属錯体等）や、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料等であることが好ましい。
なお、上記有機金属錯体としては、例えば、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェ
ニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１－ピラゾリル）ボ
ラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト
－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス［２－
（３’，５’－ビストリフルオロメチルフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム
（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２－（４
’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチ
ルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２－フェニルピリジナト）イリジウ
ム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２－フェニルピリジナト）イリジウム
（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベン
ゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ
）２（ａｃａｃ））、ビス（２，４－ジフェニル－１，３－オキサゾラト－Ｎ，Ｃ２’）
イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、
ビス｛２－［４’－（パーフルオロフェニル）フェニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリ
ジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ－ＰＦ－ｐｈ）２（ａｃａｃ）
）、ビス（２－フェニルベンゾチアゾラト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチル
アセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、ビス［２－（２’－ベンゾ［４，
５－α］チエニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ３’］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，
Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａ
ｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３－ビス（４－フルオロフェニル）キノキサ
リナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチル
アセトナト）ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称
：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オク
タエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（
アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａ
ｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３－ジフェニル－１，３－プロパンジオナト）
（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ
））、トリス［１－（２－テノイル）－３，３，３－トリフルオロアセトナト］（モノフ
ェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））など
が挙げられる。
次に、本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。
第１の電極（陽極）２０１および第２の電極（陰極）２０２には、金属、合金、電気伝
導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジ
ウム－酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素
を含有した酸化インジウム－酸化スズ、酸化インジウム－酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉ
ｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブ
デン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタ
ン（Ｔｉ）の他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌ
ｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（
Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ
Ａｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およ
びこれらを含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第１の電極（陽
極）２０１および第２の電極（陰極）２０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空
蒸着法を含む）等により形成することができる。
正孔注入層２０４および正孔輸送層２０５に用いる正孔輸送性の高い物質としては、例
えば、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称
：ＮＰＢまたはα－ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフ
ェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，
４’’－トリス（カルバゾール－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４
，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤ
ＡＴＡ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミ
ノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，
９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）
などの芳香族アミン化合物、３－［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－
フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６－ビス
［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニル
カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３－［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－（９－フェ
ニルカルバゾール－３－イル）アミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣ
Ｎ１）等が挙げられる。その他、４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略称：
ＣＢＰ）、１，３，５－トリス［４－（Ｎ－カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：
ＴＣＰＢ）、９－［４－（１０－フェニル－９－アントラセニル）フェニル］－９Ｈ－カ
ルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここ
に述べた物質は、主に１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し
、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
さらに、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４－ビニルトリフ
ェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ－（４－｛Ｎ’－［４－（４－ジフェニ
ルアミノ）フェニル］フェニル－Ｎ’－フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］
（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビ
ス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いるこ
ともできる。
また、正孔注入層２０４に用いることができるアクセプター性物質としては、遷移金属
酸化物や元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができ
る。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。
発光層２０６は、上述した通りであり、電子輸送性を有する第１の有機化合物２０９と
、一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物２１０と、を含み（三重項励
起エネルギーを発光に変える発光性物質をさらに含んでも良い）形成される。
なお、発光層２０６に接する正孔輸送層２０５には、第２の有機化合物と同様の化合物
、すなわち、ｐ－フェニレンジアミン骨格を有する有機化合物、４－（９Ｈ－カルバゾー
ル－９－イル）アニリン骨格を有する有機化合物、または９－アリール－９Ｈ－カルバゾ
ール－３－アミン骨格を有する有機化合物のいずれかを用いることが好ましい。より具体
的には、上述の一般式（Ｇ１）や（Ｇ２）で表される有機化合物を用いることが好ましい
。この様な構成とすることで、正孔輸送層２０５と、発光層２０６との間の正孔注入障壁
を低減することができるため、発光効率を高めるのみならず、駆動電圧を低減することが
できる。すなわち、高輝度でも電圧ロスによる電力効率の低下が少ない発光素子を得るこ
とができる。また、正孔注入障壁の観点から、特に好ましい態様は、正孔輸送層２０５が
第２の有機化合物と同一の有機化合物を含む構成である。
電子輸送層２０７は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層２０７には、
Ａｌｑ３、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）、
ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト
］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体を用いることができる。また、２－（
４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジア
ゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，
３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、３－（４－ｔｅ
ｒｔ－ブチルフェニル）－４－フェニル－５－（４－ビフェニリル）－１，２，４－トリ
アゾール（略称：ＴＡＺ）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－（４－エチル
フェニル）－５－（４－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ｐ－ＥｔＴ
ＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ
）、４，４’－ビス（５－メチルベンゾオキサゾール－２－イル）スチルベン（略称：Ｂ
ｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５－ピリジン
－ジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９－ジヘキシルフルオレン－２，７－ジイル
）－ｃｏ－（ピリジン－３，５－ジイル）］（略称：ＰＦ－Ｐｙ）、ポリ［（９，９－ジ
オクチルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（２，２’－ビピリジン－６，６’－ジ
イル）］（略称：ＰＦ－ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述
べた物質は、主に１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正
孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層２０７に用いて
もよい。
また、電子輸送層２０７は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積
層したものとしてもよい。
電子注入層２０８は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層２０８には、
フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）
、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれ
らの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類
金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層２０７を構成する物質を用
いることもできる。
あるいは、電子注入層２０８に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる
複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子
が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物とし
ては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述
した電子輸送層２０７を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることが
できる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具
体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウ
ム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、ア
ルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸
化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用
いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用い
ることもできる。
なお、上述した正孔注入層２０４、正孔輸送層２０５、発光層２０６、電子輸送層２０
７、電子注入層２０８は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、
塗布法等の方法で形成することができる。
上述した発光素子の発光層２０６で得られた発光は、第１の電極２０１および第２の電
極２０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、本実施の形態
における第１の電極２０１および第２の電極２０２のいずれか一方、または両方が透光性
を有する電極となる。
本実施の形態では、発光素子の発光層において励起錯体（エキサイプレックス）が生成
され、生成された励起錯体のＳ１の生成確率を理論値（２５％）以上とすることができる
ため、発光効率の高い発光素子を実現することができる。
なお、本実施の形態で示した発光素子は、本発明の一態様であり、特に発光層の構成に
特徴を有する。従って、本実施の形態で示した構成を適用することで、パッシブマトリク
ス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置などを作製することができ、これら
は、いずれも本発明に含まれるものとする。
なお、アクティブマトリクス型の発光装置の場合において、ＴＦＴの構造は、特に限定
されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のＴＦＴを適宜用いることができる。また、Ｔ
ＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでも
よいし、Ｎ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方のみからなるものであってもよ
い。さらに、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。例えば
、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用い
ることができるものとする。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでＥＬ層を複数有する構
造の発光素子（以下、タンデム型発光素子という）について説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図４（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極３０
１および第２の電極３０４）間に、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層３０２（１）、第２のＥ
Ｌ層３０２（２））を有するタンデム型発光素子である。
本実施の形態において、第１の電極３０１は、陽極として機能する電極であり、第２の
電極３０４は陰極として機能する電極である。なお、第１の電極３０１および第２の電極
３０４は、実施の形態１と同様な構成を用いることができる。また、複数のＥＬ層（第１
のＥＬ層３０２（１）、第２のＥＬ層３０２（２））は、実施の形態１または実施の形態
２で示したＥＬ層と同様な構成であっても良いが、いずれかが同様の構成であっても良い
。すなわち、第１のＥＬ層３０２（１）と第２のＥＬ層３０２（２）は、同じ構成であっ
ても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態１または実施の形態２と同様なも
のを適用することができる。
また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層３０２（１）、第２のＥＬ層３０２（２））の間に
は、電荷発生層３０５が設けられている。電荷発生層３０５は、第１の電極３０１と第２
の電極３０４に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正
孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第１の電極３０１に第２の電極３
０４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３０５から第１のＥＬ層
３０２（１）に電子が注入され、第２のＥＬ層３０２（２）に正孔が注入される。
なお、電荷発生層３０５は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有す
る（具体的には、電荷発生層３０５の可視光に対する透過率が、４０％以上）ことが好ま
しい。また、電荷発生層３０５は、第１の電極３０１や第２の電極３０４よりも低い導電
率であっても機能する。
電荷発生層３０５は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体（アクセプター）が添
加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体（ドナー）が添加さ
れた構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔
輸送性の高い有機化合物としては、例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ
、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ―フェニル
アミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができ
る。ここに述べた物質は、主に１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であ
る。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いて
も構わない。
また、電子受容体としては、７，７，８，８－テトラシアノ－２，３，５，６－テトラ
フルオロキノジメタン（略称：Ｆ４－ＴＣＮＱ）、クロラニルのようなハロゲン化合物や
、ピラジノ［２，３－ｆ］［１，１０］フェナントロリン－２，３－ジカルボニトリル（
略称：ＰＰＤＮ）、ジピラジノ［２，３－ｆ：２’，３’－ｈ］キノキサリン－２，３，
６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル（略称：ＨＡＴ－ＣＮ）のようなシアノ化合
物等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期
表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、
酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タング
ステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸
化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において
、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、Ｂ
Ａｌｑなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることが
できる。また、この他、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チ
アゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外に
も、ＰＢＤやＯＸＤ－７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなども用いることができる。ここ
に述べた物質は、主に１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお
、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わな
い。
また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属ま
たは元素周期表における第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることが
できる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カ
ルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸
セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物
を電子供与体として用いてもよい。
なお、上述した材料を用いて電荷発生層３０５を形成することにより、ＥＬ層が積層さ
れた場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
本実施の形態では、ＥＬ層を２層有する発光素子について説明したが、図４（Ｂ）に示
すように、ｎ層（ただし、ｎは、３以上）のＥＬ層を積層した発光素子についても、同様
に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複
数のＥＬ層を有する場合、ＥＬ層とＥＬ層との間に電荷発生層を配置することで、電流密
度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長
寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降
下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消
費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所
望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第
１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光
素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合す
ると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から
得られた光と混合すると、白色発光を得ることができる。
また、３つのＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１のＥＬ層の
発光色が赤色であり、第２のＥＬ層の発光色が緑色であり、第３のＥＬ層の発光色が青色
である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
さらに、本実施の形態に示したＥＬ層が電荷発生層を介して積層された構成に加えて、
電極（第１の電極３０１および第２の電極３０４）間の距離を所望のものとすることによ
り、光の共振効果を利用した微小光共振器（マイクロキャビティー）構造を有する発光素
子としても良い。
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４）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を有する発光装置について説明する
。
なお、発光素子としては、他の実施形態で説明した発光素子を適用することができる。
また、発光装置としては、パッシブマトリクス型の発光装置、アクティブマトリクス型の
発光装置のいずれでもよいが、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置に
ついて図５を用いて説明する。
なお、図５（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）を鎖線Ａ－
Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は
、素子基板５０１上に設けられた画素部５０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）５０
３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）５０４ａ、５０４ｂと、を有する。画素部５０２
、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂは、シール材５０５によって、
素子基板５０１と封止基板５０６との間に封止されている。
また、素子基板５０１上には、駆動回路部５０３、及び駆動回路部５０４ａ、５０４ｂ
に外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信
号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線５０７が設けられる
。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）５０８を設
ける例を示している。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプ
リント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には
、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含む
ものとする。
次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板５０１上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部５０３
と、画素部５０２が示されている。
駆動回路部５０３はｎチャネル型ＴＦＴ５０９とｐチャネル型ＴＦＴ５１０とを組み合
わせたＣＭＯＳ回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、
種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実
施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必
要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
また、画素部５０２はスイッチング用ＴＦＴ５１１と、電流制御用ＴＦＴ５１２と電流
制御用ＴＦＴ５１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）に電気的に接続された第１の
電極（陽極）５１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極（陽極）５
１３の端部を覆って絶縁物５１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル
樹脂を用いることにより形成する。
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物５１４の上端
部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁
物５１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物５１４の上端部
に曲率半径（０．２μｍ～３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁
物５１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用するこ
とができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、
の両者を使用することができる。
第１の電極（陽極）５１３上には、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６が積層
され、発光素子５１７が形成されている。なお、ＥＬ層５１５は、少なくとも実施の形態
１で説明した発光層を有している。また、ＥＬ層５１５には、発光層の他に正孔注入層、
正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。
また、第１の電極（陽極）５１３、ＥＬ層５１５及び第２の電極（陰極）５１６に用い
る材料としては、実施の形態２に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示し
ないが、第２の電極（陰極）５１６は、外部入力端子であるＦＰＣ５０８に電気的に接続
されている。
また、図５（Ｂ）に示す断面図では発光素子５１７を１つのみ図示しているが、画素部
５０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部５
０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、
フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、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表示可能な発光装置としてもよい。
さらに、シール材５０５で封止基板５０６を素子基板５０１と貼り合わせることにより
、素子基板５０１、封止基板５０６、およびシール材５０５で囲まれた空間５１８に発光
素子５１７が備えられた構造になっている。なお、空間５１８には、不活性気体（窒素や
アルゴン等）が充填される場合の他、シール材５０５で充填される構成も含むものとする
。
なお、シール材５０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板５０６
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ－Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステル
またはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用
いることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された発光装置を用
いて完成させた様々な電子機器の一例について、図６、図７を用いて説明する。
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビ
ジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデ
オカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、
携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙
げられる。これらの電子機器の具体例を図６に示す。
図６（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、
筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示
することが可能であり、発光装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここで
は、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。
テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリ
モコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キ
ー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示さ
れる映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作
機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機
により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（
送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図６（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キ
ーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む
。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製される
。
図６（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成さ
れており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には表示部
７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図
６（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７
、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３
１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化
学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動
、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）等を備えて
いる。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３
０４および表示部７３０５の両方、又は一方に発光装置を用いていればよく、その他付属
設備が適宜設けられた構成とすることができる。図６（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６（Ｃ）に示す
携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図６（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１
に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、ス
ピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、発光
装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。
図６（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は
、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする
表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表
示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力
を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場
合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好
ましい。
また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサ
を有する検出装置を設けることで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、
表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操
作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類
によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画
のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表
示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モー
ドから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７
４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。
また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光
源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図７（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９６
３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切
り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。なお、当
該タブレット端末は、発光装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両方に
用いることにより作製される。
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示さ
れた操作キー９６３７にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６
３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領
域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６
３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９
６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表
示画面として用いることができる。
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一
部をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボー
ド表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれること
で表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。
また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時に
タッチ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向き
を切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替え
スイッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外
光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セ
ンサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置
を内蔵させてもよい。
また、図７（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示し
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示
の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネル
としてもよい。
図７（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６
３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有
する。なお、図７（Ｂ）では充放電制御回路９６３４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７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報
（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを
表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力
機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有すること
ができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル
、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は
、筐体９６３０の片面または両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率
的に行う構成とすることができる。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電
池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
また、図７（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図７（Ｃ）
にブロック図を示し説明する。図７（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５
、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９６３６、コ
ンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図７（Ｂ）に示す充放電制御回路９６
３４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からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ
９６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示
部９６３１での表示を行わない際には、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、特に限定されず、
圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバ
ッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送
受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構
成としてもよい。
また、上記実施の形態で説明した表示部を具備していれば、図７に示した電子機器に特
に限定されないことは言うまでもない。
以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用して電子機器を得ることがで
きる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能
である。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用
いることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を含む発光装置を適用した照明装置
の一例について、図８を用いて説明する。
図８は、発光装置を室内の照明装置８００１として用いた例である。なお、発光装置は
大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を
有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８００２を形成することも
できる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザイ
ンの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる
。さらに、室内の壁面に大型の照明装置８００３を備えても良い。
また、発光装置をテーブルの表面に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照
明装置８００４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置を用いること
により、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装
置は本発明の一態様に含まれるものとする。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用
いることができる。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子１、および発光素子２について図９を用
いて説明する。なお、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
Figure 0007104211000010
≪発光素子１および発光素子２の作製≫
まず、ガラス製の基板１１００上に酸化珪素を含む酸化インジウム－酸化スズ（ＩＴＳ
Ｏ）をスパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成し
た。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄
し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸
着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を
３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、基板１１００を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層１
１０２を構成する正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送
層１１１４、電子注入層１１１５が順次形成される場合について説明する。
真空蒸着装置内を１０－４Ｐａに減圧した後、１，３，５－トリ（ジベンゾチオフェン
－４－イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢ
Ｔ３Ｐ－ＩＩ（略称）：酸化モリブデン＝４：２（質量比）となるように共蒸着すること
により、第１の電極１１０１上に正孔注入層１１１１を形成した。膜厚は２０ｎｍとした
。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸
着法である。
次に、発光素子１の場合には、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－
イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔
輸送層１１１２を形成した。また、発光素子２の場合には、ＰＣＡＳＦ（略称）を２０ｎ
ｍ蒸着することにより、正孔輸送層１１１２を形成した。
次に、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。発光素子１の場合には、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－［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）を、
２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）：ＰＣＡＳＦ（略称）＝０．８：０．２（質量比）と
なるように共蒸着し、膜厚を４０ｎｍとして発光層１１１３を形成した。また、発光素子
２の場合には、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）、ＰＣＡＳＦ（略称）、および（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）］）を、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ
－ＩＩ（略称）：ＰＣＡＳＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称
）＝０．７：０．３：０．０５（質量比）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着した後、
さらに２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）：ＰＣＡＳＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ
）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０５（質量比）となるように２０ｎ
ｍの膜厚で共蒸着することにより発光層１１１３を形成した。
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）を５ｎｍ蒸着した後、バ
ソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、積層構造を有
する電子輸送層１１１４を形成した。さらに電子輸送層１１１４上にフッ化リチウムを１
ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１１１５を形成した。
最後に、電子注入層１１１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し
、陰極となる第２の電極１１０３形成し、発光素子１及び発光素子２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、発光素子１および発光素子２が得られた。発光素子１および発光素子２の
素子構造を表１に示す。
Figure 0007104211000011
また、作製した発光素子１および発光素子２は、大気に曝されないように窒素雰囲気の
グローブボックス内において封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に８０℃
にて１時間熱処理）。
≪発光素子１および発光素子２の動作特性≫
作製した発光素子１および発光素子２の動作特性について測定した。なお、測定は室温
（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
まず、発光素子１および発光素子２の電圧－輝度特性を図１０、輝度－外部量子効率特
性を図１１にそれぞれ示す。
図１１より、本発明の一態様である発光素子１は、最大で６．１％程度の外部量子効率
を示しており、発光層において励起錯体が形成されることにより、理論上のＳ１の生成確
率（２５％）が高まるため、理論上の外部量子効率（５％）を超える結果が得られたこと
が分かる。このように、本発明の一態様の発光素子は、高価なＩｒ錯体を発光材料として
用いなくても、三重項励起エネルギーの一部を発光に寄与させることにより、比較的高い
発光効率を得ることができるという特徴がある。
また、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質を発光層に含む発光素子２では
、最大で２８％程度の高い外部量子効率を示しており、発光層において励起錯体が形成さ
れることにより、励起錯体のＴ１から三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質へ
のエネルギーの移動効率が高まり、外部量子効率が極めて高い発光素子が得られたことが
分かる。
なお、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子１および発光素子２の主な初期特性値
を以下の表２に示す。
Figure 0007104211000012
上記、表２の結果からも本実施例で作製した発光素子１および発光素子２は、高輝度で
あり、高い電流効率を示していることが分かる。
また、発光素子１および発光素子２に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを
、図１２に示す。図１２に示す通り、発光素子１の発光スペクトルは５６１ｎｍ付近にピ
ークを有しており、発光層１１１３において２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）とＰＣＡ
ＳＦ（略称）により形成された励起錯体の発光に由来していることが分かった。また、発
光素子２の発光スペクトルは５４６ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１１１３に含
まれる［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）の発光に由来していることが分
かった。
従って、発光層において励起錯体を形成することができる本発明の一態様である発光素
子は、高い発光効率を示すことが分かった。
なお、発光素子２においては、発光層に用いている２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）
とＰＣＡＳＦ（略称）で形成される励起錯体の発光ピーク波長（発光素子１参照）は、燐
光性の発光物質である［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の発光ピーク波長よりも
長波長であるが、その差は０．１ｅＶ以内の範囲に収まっている。このような構成により
、高い発光効率を達成しつつ、かつ発光開始電圧を従来よりも低減することができる。結
果として、発光素子２では、最大で１４０ｌｍ／Ｗ（３２ｃｄ／ｍ２において）もの高い
電力効率が得られた。
また、発光素子２では、発光層のみならず正孔輸送層にもＰＣＡＳＦ（略称）を用いて
いるため、正孔輸送層と発光層の間の正孔注入障壁が低減される。したがって、実用輝度
領域（例えば１，０００ｃｄ／ｍ２程度）での動作電圧も２．５Ｖとかなり低い。その結
果、実用輝度領域（例えば１，０００ｃｄ／ｍ２程度）での電力効率も約１３０ｌｍ／Ｗ
であり、最大値（１４０ｌｍ／Ｗ）からほとんど低下していないことがわかる（表２参照
）。このように、発光層のみならず、正孔輸送層にも第２の有機化合物と同様の化合物（
特に同一の化合物）を用いることで、高輝度でも電圧ロスによる電力効率の低下が少ない
発光素子を得ることができる。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子３および発光素子４について説明する。
なお、本実施例における発光素子３および発光素子４の説明には、実施例１で発光素子１
及び発光素子２の説明に用いた図９を用いることとする。また、本実施例で用いる材料の
化学式を以下に示す。
Figure 0007104211000013
≪発光素子３および発光素子４の作製≫
まず、ガラス製の基板１１００上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成した。な
お、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄
し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸
着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を
３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、基板１１００を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層１
１０２を構成する正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送
層１１１４、電子注入層１１１５が順次形成される場合について説明する。
真空蒸着装置内を１０－４Ｐａに減圧した後、１，３，５－トリ（ジベンゾチオフェン
－４－イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢ
Ｔ３Ｐ－ＩＩ（略称）：酸化モリブデン＝４：２（質量比）となるように共蒸着すること
により、第１の電極１１０１上に正孔注入層１１１１を形成した。膜厚は２０ｎｍとした
。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸
着法である。
次に、発光素子３の場合には、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－
イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔
輸送層１１１２を形成した。また、発光素子４の場合には、ＰＣＡＳＦ（略称）を２０ｎ
ｍ蒸着することにより、正孔輸送層１１１２を形成した。
次に、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。発光素子３の場合には、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）、Ｎ，Ｎ’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾ
ール－３－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－スピロ－９，９’－ビフルオレン－２，７－
ジアミン（略称：ＰＣＡ２ＳＦ）を、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）：ＰＣＡ２ＳＦ
（略称）＝０．８：０．２（質量比）となるように共蒸着した。なお、膜厚は、４０ｎｍ
とした。また、発光素子４の場合には、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）、ＰＣＡ２Ｓ
Ｆ（略称）、および（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）］）を、２ｍＤＢＴＰＤ
Ｂｑ－ＩＩ（略称）：ＰＣＡ２ＳＦ（略称）：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略
称）＝０．７：０．３：０．０５（質量比）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着した後
、さらに２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）：ＰＣＡ２ＳＦ（略称）：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ
）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８：０．２：０．０５（質量比）となるように２０ｎ
ｍの膜厚で共蒸着することにより発光層１１１３を形成した。
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）を２０ｎｍ蒸着した後、
バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着することにより、積層構造を
有する電子輸送層１１１４を形成した。さらに電子輸送層１１１４上にフッ化リチウムを
１ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１１１５を形成した。
最後に、電子注入層１１１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し
、陰極となる第２の電極１１０３形成し、発光素子３及び発光素子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、発光素子３および発光素子４が得られた。発光素子３および発光素子４の
素子構造を表３に示す。
Figure 0007104211000014
また、作製した発光素子３および発光素子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８０℃
にて１時間熱処理）。
≪発光素子３および発光素子４の動作特性≫
作製した発光素子３および発光素子４の動作特性について測定した。なお、測定は室温
（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
まず、発光素子３および発光素子４の電圧－輝度特性を図１３、輝度－外部量子効率特
性を図１４にそれぞれ示す。
図１４より、本発明の一態様である発光素子３は、最大で１０％程度の外部量子効率を
示しており、発光層において励起錯体が形成されることにより、理論上のＳ１の生成確率
（２５％）が高まるため、理論上の外部量子効率（５％）を大きく超える結果が得られた
ことが分かる。このように、本発明の一態様の発光素子は、高価なＩｒ錯体を発光材料と
して用いなくても、三重項励起エネルギーの一部を発光に寄与させることにより、比較的
高い発光効率を得ることができるという特徴がある。
また、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質を発光層に含む発光素子４では
、最大で２８％程度の高い外部量子効率を示しており、発光層において励起錯体が形成さ
れることにより、励起錯体のＴ１から三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質へ
のエネルギーの移動効率が高まり、外部量子効率が極めて高い発光素子が得られたことが
分かる。
なお、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子３および発光素子４の主な初期特性値
を以下の表４に示す。
Figure 0007104211000015
上記、表４の結果からも本実施例で作製した発光素子３および発光素子４は、高輝度で
あり、高い電流効率を示していることが分かる。
また、発光素子３および発光素子４に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを
、図１５に示す。図１５に示す通り、発光素子３の発光スペクトルは５８７ｎｍ付近にピ
ークを有しており、発光層１１１３において２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）とＰＣＡ
２ＳＦ（略称）により形成された励起錯体の発光に由来していることが分かった。また、
発光素子４の発光スペクトルは５８７ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１１１３に
含まれる［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）の発光に由来していることが分か
った。
従って、発光層において励起錯体を形成することができる本発明の一態様である発光素
子は、高い発光効率を示すことが分かった。
なお、発光素子４においては、発光層に用いている２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）
とＰＣＡ２ＳＦ（略称）で形成される励起錯体の発光ピーク波長（発光素子３参照）は、
燐光性の発光物質である［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）の発光ピーク波長
とほぼ同等である。このような構成により、高い発光効率を達成しつつ、かつ発光開始電
圧を従来よりも低減することができる。結果として、最大で１１０ｌｍ／Ｗ（１２ｃｄ／
ｍ２において）もの高い電力効率が得られており、橙色素子としては極めて高い。
また、発光素子４では、正孔輸送層に発光層に用いたＰＣＡ２ＳＦ（略称）と同様の化
合物である（すなわち、ＰＣＡ２ＳＦと同じ９－アリール－９Ｈ－カルバゾール－３－ア
ミン骨格を有する）ＰＣＡＳＦ（略称）を用いているため、正孔輸送層と発光層の間の正
孔注入障壁が低減される。したがって、実用輝度領域（例えば１，０００ｃｄ／ｍ２程度
）での動作電圧も２．５Ｖとかなり低い。その結果、実用輝度領域（例えば１，０００ｃ
ｄ／ｍ２程度）での電力効率も約９６ｌｍ／Ｗであり、最大値（１１０ｌｍ／Ｗ）からほ
とんど低下していないことがわかる（表４参照）。このように、発光層のみならず、正孔
輸送層にも第２の有機化合物と同様の化合物を用いることで、高輝度でも電圧ロスによる
電力効率の低下が少ない発光素子を得ることができる。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子５、および発光素子６について説明す
る。なお、本実施例における発光素子５および発光素子６の説明には、実施例１で発光素
子１及び発光素子２の説明に用いた図９を用いることとする。また、本実施例で用いる材
料の化学式を以下に示す。
Figure 0007104211000016
≪発光素子５および発光素子６の作製≫
まず、ガラス製の基板１１００上に酸化珪素を含む酸化インジウム－酸化スズ（ＩＴＳ
Ｏ）をスパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成し
た。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄
し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸
着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を
３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、基板１１００を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層１
１０２を構成する正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送
層１１１４、電子注入層１１１５が順次形成される場合について説明する。
真空蒸着装置内を１０－４Ｐａに減圧した後、１，３，５－トリ（ジベンゾチオフェン
－４－イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢ
Ｔ３Ｐ－ＩＩ（略称）：酸化モリブデン＝４：２（質量比）となるように共蒸着すること
により、第１の電極１１０１上に正孔注入層１１１１を形成した。膜厚は２０ｎｍとした
。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸
着法である。
次に、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミ
ン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層１１１２を形成し
た。
次に、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。発光素子５の場合には、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：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）、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）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）：ＰＣＢ
ｉＦ（略称）＝０．８：０．２（質量比）となるように共蒸着し、膜厚を４０ｎｍとして
発光層１１１３を形成した。また、発光素子６の場合には、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ
（略称）、ＰＣＢｉＦ（略称）、および（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）］）を、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）：ＰＣＢｉＦ（略称）：
［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．７：０．３：０．０５（質量比
）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着した後、さらに２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ（略
称）：ＰＣＢｉＦ（略称）：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）＝０．８
：０．２：０．０５（質量比）となるように２０ｎｍの膜厚で共蒸着することにより発光
層１１１３を形成した。
次に、発光層１１１３上に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）を１０ｎｍ蒸着した後
、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、積層構造
を有する電子輸送層１１１４を形成した。さらに電子輸送層１１１４上にフッ化リチウム
を１ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１１１５を形成した。
最後に、電子注入層１１１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し
、陰極となる第２の電極１１０３形成し、発光素子５及び発光素子６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、発光素子５および発光素子６が得られた。発光素子５および発光素子６の
素子構造を表５に示す。
Figure 0007104211000017
また、作製した発光素子５および発光素子６は、大気に曝されないように窒素雰囲気の
グローブボックス内において封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に８０℃
にて１時間熱処理）。
≪発光素子５および発光素子６の動作特性≫
作製した発光素子５および発光素子６の動作特性について測定した。なお、測定は室温
（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
まず、発光素子５および発光素子６の電圧－輝度特性を図１６、輝度－外部量子効率特
性を図１７にそれぞれ示す。
図１７より、本発明の一態様である発光素子５は、最大で６．４％程度の外部量子効率
を示しており、発光層において励起錯体が形成されることにより、理論上のＳ１の生成確
率（２５％）が高まるため、理論上の外部量子効率（５％）を超える結果が得られたこと
が分かる。このように、本発明の一態様の発光素子は、高価なＩｒ錯体を発光材料として
用いなくても、三重項励起エネルギーの一部を発光に寄与させることにより、比較的高い
発光効率を得ることができるという特徴がある。
また、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質を発光層に含む発光素子６では
、最大で２９％程度の高い外部量子効率を示しており、発光層において励起錯体が形成さ
れることにより、励起錯体のＴ１から三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質へ
のエネルギーの移動効率が高まり、外部量子効率が極めて高い発光素子が得られたことが
分かる。
なお、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子５および発光素子６の主な初期特性値
を以下の表６に示す。
Figure 0007104211000018
上記、表６の結果からも本実施例で作製した発光素子５および発光素子６は、高輝度で
あり、高い電流効率を示していることが分かる。
また、発光素子５および発光素子６に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを
、図１８に示す。図１８に示す通り、発光素子５の発光スペクトルは５５０ｎｍ付近にピ
ークを有しており、発光層１１１３において２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ（略称）とＰＣ
ＢｉＦ（略称）により形成された励起錯体の発光に由来していることが分かった。また、
発光素子６の発光スペクトルは５４６ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１１１３に
含まれる［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）の発光に由来していることが
分かった。
従って、発光層において励起錯体を形成することができる本発明の一態様である発光素
子は、高い発光効率を示すことが分かった。
なお、発光素子６においては、発光層に用いている２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ（略称
）とＰＣＢｉＦ（略称）で形成される励起錯体の発光ピーク波長（発光素子５参照）は、
燐光性の発光物質である［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の発光ピーク波長より
も長波長であるが、その差は０．１ｅＶ以内の範囲に収まっている。このような構成によ
り、高い発光効率を達成しつつ、かつ発光開始電圧を従来よりも低減することができる。
結果として、発光素子６では、１２０ｌｍ／Ｗ（９７０ｃｄ／ｍ２において）もの高い電
力効率が得られた。
また、発光素子６についての信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１９に示す。
図１９において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は
素子の駆動時間（ｈ）を示す。なお、信頼性試験は、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設
定し、電流密度一定の条件で発光素子６を駆動させた。その結果、発光素子６の１００時
間後の輝度は、初期輝度のおよそ９３％を保っていた。
したがって、発光素子６は、高い信頼性を示すことがわかった。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子７、発光素子８、および発光素子９につ
いて説明する。なお、本実施例における発光素子７、発光素子８、および発光素子９の説
明には、実施例１で発光素子１及び発光素子２の説明に用いた図９を用いることとする。
また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
Figure 0007104211000019
≪発光素子７、発光素子８、および発光素子９の作製≫
まず、ガラス製の基板１１００上に酸化珪素を含む酸化インジウム－酸化スズ（ＩＴＳ
Ｏ）をスパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第１の電極１１０１を形成し
た。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板１１００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄
し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸
着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板１１００を
３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、基板１１００を真空蒸
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層１
１０２を構成する正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送
層１１１４、電子注入層１１１５が順次形成される場合について説明する。
真空蒸着装置内を１０－４Ｐａに減圧した後、１，３，５－トリ（ジベンゾチオフェン
－４－イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＤＢ
Ｔ３Ｐ－ＩＩ（略称）：酸化モリブデン＝４：２（質量比）となるように共蒸着すること
により、第１の電極１１０１上に正孔注入層１１１１を形成した。膜厚は２０ｎｍとした
。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸
着法である。
次に、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミ
ン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層１１１２を形成し
た。
次に、正孔輸送層１１１２上に発光層１１１３を形成した。発光素子７の場合には、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：４，６ｍＤＢ
ＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ）、Ｎ－（４－ビフェニル）－Ｎ－（９，９’－スピロビ－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：ＰＣＢｉ
ＳＦ）を、４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ（略称）：ＰＣＢｉＳＦ（略称）＝０．８：０
．２（質量比）となるように共蒸着し、膜厚を４０ｎｍとして発光層１１１３を形成した
。また、発光素子８の場合には、４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ（略称）、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）を、４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－Ｉ
Ｉ（略称）：ＰＣＢｉＦ（略称）＝０．８：０．２（質量比）となるように共蒸着し、膜
厚を４０ｎｍとして発光層１１１３を形成した。さらに、発光素子９の場合には、４，６
ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ（略称）、Ｎ－（３－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
：ｍＰＣＢｉＦ）を、４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ（略称）：ｍＰＣＢｉＦ（略称）＝
０．８：０．２（質量比）となるように共蒸着し、膜厚を４０ｎｍとして発光層１１１３
を形成した。
次に、発光層１１１３上に４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ（略称）を１０ｎｍ蒸着した
後、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、積層構
造を有する電子輸送層１１１４を形成した。さらに電子輸送層１１１４上にフッ化リチウ
ムを１ｎｍ蒸着することにより、電子注入層１１１５を形成した。
最後に、電子注入層１１１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し
、陰極となる第２の電極１１０３形成し、発光素子７、発光素子８、および発光素子９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、発光素子７、発光素子８、および発光素子９が得られた。発光素子７、発
光素子８、および発光素子９の素子構造を表７に示す。
Figure 0007104211000020
作製した発光素子７、発光素子８、および発光素子９は、大気に曝されないように窒素雰
囲気のグローブボックス内において封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に
８０℃にて１時間熱処理）。
≪発光素子７、発光素子８、および発光素子９の動作特性≫
作製した発光素子７、発光素子８、および発光素子９の動作特性について測定した。な
お、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
まず、発光素子７、発光素子８、および発光素子９の電圧－輝度特性を図２０、輝度－
外部量子効率特性を図２１にそれぞれ示す。
図２１より、本発明の一態様である発光素子７は最大で１１％程度の外部量子効率を、
発光素子８は最大で１２％程度の外部量子効率を、発光素子９は最大で９．９％程度の外
部量子効率を、それぞれ示しており、発光層において励起錯体が形成されることにより、
理論上のＳ１の生成確率（２５％）が高まるため、理論上の外部量子効率（５％）を超え
る結果が得られたことが分かる。このように、本発明の一態様の発光素子は、高価なＩｒ
錯体を発光材料として用いなくても、三重項励起エネルギーの一部を発光に寄与させるこ
とにより、比較的高い発光効率を得ることができるという特徴がある。
なお、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子７、発光素子８、および発光素子９の
主な初期特性値を以下の表８に示す。
Figure 0007104211000021
上記、表８の結果からも本実施例で作製した発光素子７、発光素子８、および発光素子
９は、高輝度であり、高い電流効率を示していることが分かる。
また、発光素子７、発光素子８、および発光素子９に０．１ｍＡの電流を流した際の発
光スペクトルを、図２２に示す。図２２に示す通り、発光素子７～発光素子９の発光スペ
クトルは、いずれも５５０ｎｍ付近にピークを有しており、発光層１１１３において形成
された励起錯体の発光に由来していることが分かった。
従って、発光層において励起錯体を形成することができる本発明の一態様である発光素
子は、高い発光効率を示すことが分かった。
１０ 励起錯体
１０１ 陽極
１０２ 陰極
１０３ ＥＬ層
１０４ 発光層
１０５ 電子輸送性を有する第１の有機化合物
１０６ 一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物
２０１ 第１の電極（陽極）
２０２ 第２の電極（陰極）
２０３ ＥＬ層
２０４ 正孔注入層
２０５ 正孔輸送層
２０６ 発光層
２０７ 電子輸送層
２０８ 電子注入層
２０９ 電子輸送性を有する第１の有機化合物
２１０ 一般式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物
３０１ 第１の電極
３０２（１） 第１のＥＬ層
３０２（２） 第２のＥＬ層
３０２（ｎ－１） 第（ｎ－１）のＥＬ層
３０２（ｎ） 第ｎのＥＬ層
３０４ 第２の電極
３０５ 電荷発生層
３０５（１） 第１の電荷発生層
３０５（２） 第２の電荷発生層
３０５（ｎ－２） 第（ｎ－２）の電荷発生層
３０５（ｎ－１） 第（ｎ－１）の電荷発生層
５０１ 素子基板
５０２ 画素部
５０３ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
５０４ａ、５０４ｂ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
５０５ シール材
５０６ 封止基板
５０７ 配線
５０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
５０９ ｎチャネル型ＴＦＴ
５１０ ｐチャネル型ＴＦＴ
５１１ スイッチング用ＴＦＴ
５１２ 電流制御用ＴＦＴ
５１３ 第１の電極（陽極）
５１４ 絶縁物
５１５ ＥＬ層
５１６ 第２の電極（陰極）
５１７ 発光素子
５１８ 空間
１１００ 基板
１１０１ 第１の電極
１１０２ ＥＬ層
１１０３ 第２の電極
１１１１ 正孔注入層
１１１２ 正孔輸送層
１１１３ 発光層
１１１４ 電子輸送層
１１１５ 電子注入層
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７３１２ マイクロフォン
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
８００１ 照明装置
８００２ 照明装置
８００３ 照明装置
８００４ 照明装置
９０３３ 留め具
９０３４ 表示モード切り替えスイッチ
９０３５ 電源スイッチ
９０３６ 省電力モード切り替えスイッチ
９０３８ 操作スイッチ
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ タッチパネルの領域
９６３２ｂ タッチパネルの領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ 操作キー
９６３８ コンバータ
９６３９ ボタン

Claims (9)

  1. 一対の電極間に、π電子不足型複素芳香族化合物である第１の有機化合物と、ｐ－フェニレンジアミン骨格を有する第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変えることができる物質と、を含む層を有し、
    前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とは、励起錯体を形成する組み合わせであり、
    前記励起錯体の発光ピーク波長のエネルギー値と前記物質の発光ピーク波長のエネルギー値との差が０．１ｅＶ以内である発光素子
    （ただし、前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト１であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト１であり、前記物質が下記化合物Ｄ－９である組み合わせ、
    前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト２であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト２であり、前記物質が下記化合物Ｄ－３である組み合わせ、
    及び前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト３であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト３であり、前記物質が下記化合物Ｄ－３である組み合わせ、を除く）。
    Figure 0007104211000022
  2. 一対の電極間に、π電子不足型複素芳香族化合物である第１の有機化合物と、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）アニリン骨格を有する第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変えることができる物質と、を含む層を有し、
    前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とは、励起錯体を形成する組み合わせであり、
    前記励起錯体の発光ピーク波長のエネルギー値と前記物質の発光ピーク波長のエネルギー値との差が０．１ｅＶ以内である発光素子
    （ただし、前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト１であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト１であり、前記物質が下記化合物Ｄ－９である組み合わせ、
    前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト２であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト２であり、前記物質が下記化合物Ｄ－３である組み合わせ、
    及び前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト３であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト３であり、前記物質が下記化合物Ｄ－３である組み合わせ、を除く）。
    Figure 0007104211000023
  3. 一対の電極間に、π電子不足型複素芳香族化合物である第１の有機化合物と、下記式（Ｇ１）で表される骨格を有する第２の有機化合物と、三重項励起エネルギーを発光に変えることができる物質と、を含む層を有し、
    前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とは、励起錯体を形成する組み合わせであり、
    前記励起錯体の発光ピーク波長のエネルギー値と前記物質の発光ピーク波長のエネルギー値との差が０．１ｅＶ以内である発光素子
    （ただし、前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト１であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト１であり、前記物質が下記化合物Ｄ－９である組み合わせ、
    前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト２であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト２であり、前記物質が下記化合物Ｄ－３である組み合わせ、
    及び前記第１の有機化合物が下記電子輸送ホスト３であり、前記第２の有機化合物が下記正孔輸送ホスト３であり、前記物質が下記化合物Ｄ－３である組み合わせ、を除く）。
    Figure 0007104211000024
    （式中、Ｒ１～Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかを表し、Ｒ２１～Ｒ２４は、それぞれ独立に、水素、炭素数１～４のアルキル基のいずれかを表す。Ａｒ１とＡｒ２は、それぞれ独立に置換または無置換のフェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、カルバゾリル基のいずれかを表し、Ａｒ１およびＡｒ２が置換基を有する場合、前記置換基は、それぞれ独立に、炭素数１～４のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、炭素数１８～３０の９－アリールカルバゾリル基、炭素数１２～６０のジアリールアミノ基のいずれかである。また、Ｒ１とＲ２４、Ｒ５とＲ６、Ｒ１０とＲ２１、Ｒ２２とＡｒ１、Ａｒ２とＲ２３のいずれか一または複数は、単結合を形成していても良い。）
    Figure 0007104211000025
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    前記π電子不足型複素芳香族化合物は、キノキサリン骨格を有する複素環化合物、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のいずれかである発光素子。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記励起錯体の発光スペクトルと前記物質の吸収スペクトルとが重なる発光素子。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記物質は、燐光性化合物、または、熱活性化遅延蛍光材料である発光素子。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の発光素子を用いた発光装置。
  8. 請求項７に記載の発光装置を用いた電子機器。
  9. 請求項７に記載の発光装置を用いた照明装置。

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