WO2019220283A1

WO2019220283A1 - 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置

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Publication number: WO2019220283A1
Application number: PCT/IB2019/053851
Authority: WO
Inventors: 瀬尾哲史; 佐々木俊毅; 山岡諒平; 野村詩穂
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: US20210234115A1; JP2026020219A; US20250280652A1; TWI902488B; JPWO2019220283A1; US20240292642A1; TW202531970A; TW202005116A; TW202602328A; KR20250069709A; US11917840B2; CN112424969A; JP2024083574A; US12382782B2; KR20210011411A; KR102809218B1; TWI860997B

Abstract

要約書新規発光素子を提供する。発光効率の高い発光素子を提供する。ブルーインデックス（ＢＩ）の高い発光素子を提供する。消費電力の小さい発光素子を提供する。第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まれたＥＬ層とを有し、前記第１の電極および前記第２の電極の一方が、反射電極、他方が半透過半反射電極である発光素子において、前記ＥＬ層は、発光中心物質を有し、前記ＥＬ層における前記発光中心物質は１種のみであるとき、前記発光中心物質が溶液状態において発する光のフォトンエネルギーの平均値と、前記発光中心物質の前記溶液状態における発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギーから、前記発光素子から発する光のピーク波長のフォトンエネルギーが設計された発光素子を提供する。

Description

発光素子、発光装置、電子機器および照明装置

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。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、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、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。

有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子（有機ＥＬ素子）の実用化が進んでいる。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子に電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。

このような発光素子は自発光型であるためディスプレイの画素として用いると、液晶に比べ、視認性が高い、バックライトが不要である等の利点があることから、フラットパネルディスプレイ素子としてより好適である。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。

また、これらの発光素子は発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、当該発光素子は照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。

このように発光素子を用いたディスプレイや照明装置はさまざまな電子機器に適用好適であるが、より良好な特性を有する発光素子を求めて研究開発が進められている。

発光素子の重要な特性の一つに外部量子効率に代表される発光効率がある。発光効率が良好な発光素子は消費電力を低減させることができることから、年々厳しさを増す世界のエネルギー環境を鑑みるに、当該効率は高ければ高いほど良い。

特開２０１５−１８７９８２号公報

本発明の一態様は、新規発光素子を提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様は、発光効率の高い発光素子を提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様は、ブルーインデックス（ＢＩ）の高い発光素子を提供することを目的とする。本発明の他の一態様は、消費電力の小さい発光素子を提供することを目的とする。

または、本発明の他の一態様は、消費電力の小さい発光素子、発光装置、電子機器、照明装置および電子デバイスを各々提供することを目的とする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。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ものとする。明細書、図面、請求項の記載から、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、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まれたＥＬ層とを有し、前記第１の電極および前記第２の電極の一方が、反射電極、他方が半透過半反射電極である発光素子において、前記ＥＬ層は、発光中心物質を有し、前記発光中心物質が溶液状態において発する光のフォトンエネルギーの平均値をＥ_ａｖｅ［ｅＶ］とし、前記発光中心物質の前記溶液状態における発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギーをＥ_ｅｄｇｅ［ｅＶ］とすると、前記発光素子から発する光のピーク波長のフォトンエネルギーＥ_ｅｍ［ｅＶ］が、下記式（１）で表される発光素子である。

Ｅ_ａｖｅ≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ　・・・（１）

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光中心物質が青色発光を呈する発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まれたＥＬ層とを有し、前記第１の電極及び前記第２の電極の一方が反射電極、他方が半透過半反射電極である発光素子において、前記ＥＬ層は青色発光を呈する発光中心物質を有し、前記発光中心物質が溶液状態において発する光のフォトンエネルギーの平均値をＥ_ａｖｅ［ｅＶ］とし、前記発光中心物質の前記溶液状態における発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギーをＥ_ｅｄｇｅ［ｅＶ］とすると、前記発光素子から発する光のピーク波長のフォトンエネルギーＥ_ｅｍ［ｅＶ］が、下記式（２）で表される発光素子である。

Ｅ_ａｖｅ＋０．０２≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ　・・・（２）

または、本発明の他の一態様は上記構成のいずれかにおいて、前記Ｅ_ｅｍが２．６ｅＶ以上２．９ｅＶ以下である発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、上記構成のいずれかにおいて、前記半透過半反射電極における、前記反射電極に対する面と反対の面には、分子量３００以上１２００以下の有機化合物層が形成されている発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、上記構成のいずれかにおいて、前記溶液状態における溶媒は、室温における比誘電率が１以上１０以下の溶媒である発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、上記構成のいずれかにおいて、前記溶液状態における溶媒がトルエンまたはクロロホルムである発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、上記構成のいずれかにおいて、ＥＬ層における前記発光中心物質が１種のみである発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。

または、本発明の他の一態様は、上記発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。

または、本発明の他の一態様は、上記発光装置と、筐体と、を有する照明装置である。

または、本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機化合物を含む電子デバイスである。

なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ　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、又は発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールは、発光装置を有する場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。

本発明の一態様では、新規発光素子を提供することができる。または、本発明の他の一態様では、発光効率の高い発光素子を提供することができる。または、本発明の他の一態様では、外部量子効率の高い発光素子を提供することができる。または、本発明の他の一態様では、ブルーインデックスの高い発光素子を提供することができる。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光素子を提供することができる。

または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光素子、発光装置、電子機器、照明装置および電子デバイスを各々提供することができる。

図１（Ａ）及び１（Ｂ）は発光中心物質が溶液状態において発する光のフォトンエネルギーの平均値（Ｅ_ａｖｅ）の算出方法を説明する図である。図２は発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギー（Ｅ_ｅｄｇｅ）の算出方法を説明する図である。図３は発光素子のＥＬ発光ピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）と、外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係について説明する図である。図４（Ａ）及び４（Ｂ）は発光素子の概念図である。図５（Ａ）及び５（Ｂ）はアクティブマトリクス型発光装置の概念図である。図６（Ａ）及び６（Ｂ）は照明装置を表す図である。図７（Ａ）、７（Ｂ１）、７（Ｂ２）及び７（Ｃ）は電子機器を表す図である。図８（Ａ）乃至８（Ｃ）は光源装置を表す図である。図９は照明装置を表す図である。図１０は照明装置を表す図である。図１１は車載表示装置及び照明装置を表す図である。図１２（Ａ）及び１２（Ｂ）は電子機器を表す図である。図１３（Ａ）乃至１３（Ｃ）は電子機器を表す図である。図１４はＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＦＬＰＡＰｒｎ）のトルエン溶液における発光スペクトルである。図１５は１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端の算出方法を説明する図である。図１６は発光素子１−１乃至発光素子１−８における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフである。図１７はＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）のトルエン溶液における発光スペクトルを表す図である。図１８は１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端の算出方法を説明する図である。図１９は発光素子２−１乃至発光素子２−８における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフである。図２０はＮ，Ｎ’−（ピレン−１，６−ジイル）ビス［（６，Ｎ−ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン）−８−アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）のトルエン溶液における発光スペクトルを表す図である。図２１は１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端の算出方法を説明する図である。図２２は発光素子３−１乃至発光素子３−８における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフである。図２３はＮ，Ｎ’−（ピレン−１，６−ジイル）ビス［（６，Ｎ−ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン）−８−アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）のトルエン溶液における発光スペクトルを表す図である。図２４は１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端の算出方法を説明する図である。図２５は発光素子４−１乃至発光素子４−４における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフである。図２６はＮ，Ｎ‘−（ピレン−１，６−ジイル）ビス（Ｎ−フェニル−６−シクロヘキシルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−８−アミン）（略称：１，６ｃｈＢｎｆＡＰｒｎ）のトルエン溶液における発光スペクトルを表す図である。図２７は１，６ｃｈＢｎｆＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端の算出方法を説明する図である。図２８は発光素子５−１乃至発光素子５−８における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフである。図２９は３，１０−ビス［Ｎ−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフト［２，３−ｂ；６，７−ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）のトルエン溶液における発光スペクトルを表す図である。図３０は３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端の算出方法を説明する図である。図３１は発光素子６−１乃至発光素子６−８における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフである。図３２は３，１０−ビス［Ｎ−（ジベンゾフラン−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフト［２，３−ｂ；６，７−ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）のトルエン溶液における発光スペクトルを表す図である。図３３は３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端の算出方法を説明する図である。図３４は発光素子７−１乃至発光素子７−８における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフである。

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

（実施の形態１）
光を呈する発光素子としては、様々なものが存在するが、無機化合物が発光中心であるＬＥＤに対し、ＯＬＥＤ、いわゆる有機ＥＬ素子は、有機化合物を発光中心物質として用いた発光素子である。有機化合物は振動準位等の影響から、無機化合物と比較してブロードな形状の発光スペクトルを示すことが知られている。

ディスプレイなどの表示素子において色再現性の高い表示を得るためには、色純度の良好な発光を呈する表示素子を用いる必要がある。そのため、上述のように発光スペクトルがブロードであり色純度の比較的低い有機ＥＬ素子をディスプレイ用の表示素子として用いる場合、カラーフィルタやマイクロキャビティ構造などを利用して色純度の向上を図ることがある。

発光を単純にカットするカラーフィルタと比較して、目的の波長の光を増幅することが可能なマイクロキャビティ構造の適用は、発光のロスが少なく効率的に有利である。また、適切な光路長のマイクロキャビティ構造を有する発光素子と、カラーフィルタとを併用することによって、カットされる波長の光を減らすことができ、高効率且つ高い色純度を有する発光を呈する発光素子を得る事ができる。このように、マイクロキャビティ構造の採用は、色純度の向上、発光効率の維持に好適である。

ところで、有機ＥＬ素子は、上述のように有機化合物を発光中心物質として用いた発光素子であるが、有機化合物が発する光のスペクトルは、当該有機化合物の構造を由来とする波長、形状を有しており、物質固有のものである。そのため、効率良く発光を得られる波長範囲はその発光素子にどのような発光中心物質が用いられているかによって異なる。

本発明者らは、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、下記式（１）を満たす発光素子が、発光効率（正面輝度から算出した量子効率）の良好な発光素子となることを見出した。

Ｅ_ａｖｅ≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ　・・・（１）

なお、上記式中、Ｅ_ａｖｅは、当該発光素子に用いられる発光中心物質が溶液状態において発する光のフォトンエネルギーの平均値、Ｅ_ｅｍは当該発光素子から発する光のピーク波長のフォトンエネルギー、Ｅ_ｅｄｇｅは当該発光中心物質の前記溶液状態における発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギーであり、単位は全て［ｅＶ］である。

＜発光中心物質が溶液状態において発する光のフォトンエネルギーの平均値（Ｅ_ａｖｅ）の算出方法＞
Ｅ_ａｖｅの算出方法について図１（Ａ）を参照しながら説明する。図１（Ａ）は青色発光を呈する有機化合物のトルエン溶液における規格化発光スペクトルである。縦軸はフォトンカウントに比例する。当該発光スペクトルをＦ（λ）（λは波長）の関数として表すと、各波長の単位時間当たりのフォトン数Ｎ_ｐ（λ）はＮ_ｐ（λ）＝Ｆ_０Ｆ（λ）（Ｆ_０は比例定数）となる。よって当該有機化合物のトルエン溶液における単位時間当たりの総フォトン数Ｎ_ｐは下記式（Ｉ）と表すことができる。なお、下記式（Ｉ）において∫Ｆ（λ）ｄλは図１（Ａ）における発光スペクトルの積分値となる。

Ｎ_ｐ＝∫Ｎ_ｐ（λ）ｄλ＝Ｆ_０∫Ｆ（λ）ｄλ　　・・・　　（Ｉ）

一方、ある波長のフォトンの単位時間当たりエネルギーφ_ｐ（λ）は、下記式（ＩＩ）のように表すことができる。なお、下記式（ＩＩ）において、ｃは光速、ｈはプランク定数を表す。

φ_ｐ（λ）＝Ｎ_ｐ（λ）・ｃｈ／λ＝Ｆ_０Ｆ（λ）・ｃｈ／λ　　・・・　　（ＩＩ）

よって、当該有機化合物のトルエン溶液における発光の単位時間当たりの全波長領域における総エネルギーは、下記式（ＩＩＩ）と表すことができる。

φ_ｐ＝∫φ_ｐ（λ）ｄλ＝Ｆ_０ｃｈ∫Ｆ（λ）／λｄλ　　・・・　　（ＩＩＩ）

発光の平均フォトンエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は、上記式（ＩＩＩ）で表される総エネルギーを、上記式（Ｉ）で表される総フォトン数で割った値であるため、下記式（ＩＶ）で表すことができる。

図１（Ａ）に発光スペクトルを示した有機化合物のトルエン溶液における発光の平均フォトンエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は、上記式（ＩＶ）より２．６５ｅＶ、すなわち４６８ｎｍと算出することができる（図１（Ｂ））。なお、有効数字は３桁としている。

ここで、計測機器によっては、ＰＬスペクトルの縦軸がフォトン数Ｎ_ｐ（λ）ではなく、エネルギーφ_ｐ（λ）そのもの（例えば分光放射輝度計の場合）であったり、あるいはエネルギーφ_ｐ（λ）に比例する規格化スペクトルＩ（λ）であったりする場合がある。その場合は、以下のように発光の平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求めることができる。

まず、上記式（Ｉ）および（ＩＩ）より、単位時間当たりの総フォトン数Ｎ_ｐは下記式（Ｖ）のように表すことができる。

Ｎ_ｐ＝∫Ｎ_ｐ（λ）ｄλ＝（１／ｃｈ）∫φ_ｐ（λ）λｄλ　　・・・　　（Ｖ）

したがって、発光の平均フォトンエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は、ＰＬスペクトルの縦軸がエネルギーφ_ｐ（λ）そのものである場合、式（ＩＩＩ）乃至（Ｖ）より、下記式（ＶＩ）のように求めることができる。

またはエネルギーに比例する規格化スペクトルＩ（λ）を用いた場合は、下記式（ＶＩＩ）のように求めることができる。

以上のように、発光の平均フォトンエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は、有機化合物のトルエン溶液における発光スペクトルを計測する機器に応じて上記式（ＩＶ）、（ＶＩ）または（ＶＩＩ）のいずれかを用いて求めることができる。

＜発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギー（Ｅ_ｅｄｇｅ）の算出方法＞
Ｅ_ｅｄｇｅの算出方法について説明する。図２は図１で用いた発光中心物質の短波長側の発光端付近を拡大した図である。Ｅ_ｅｄｇｅは図２のように、発光スペクトルＦ（λ）の短波長側の裾において、半値付近で接線を引き、その接線とｘ軸の交点から求めることができる。

図２に示した発光スペクトルの短波長側の裾において、半値付近で接線を引き、その接線とｘ軸の交点を求めると４３２ｎｍであるため、当該発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギー（Ｅ_ｅｄｇｅ）は、２．８７ｅＶと算出することができる。

なお、これらＥ_ａｖｅ、Ｅ_ｅｄｇｅを算出する為に用いた発光中心物質のＰＬスペクトルは、溶液状態のスペクトルである。各エネルギー準位は媒体の比誘電率等の影響を受ける。発光素子のＥＬ層を構成する有機化合物の比誘電率は３程度であるため、室温において１以上１０以下、より好ましくは２以上５以下の比誘電率の溶媒中で測定することで、およそ正確な値を測定できる。具体的な溶媒として、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、酢酸エチル、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロメタンが挙げられる。特に、トルエンやクロロホルムは室温における比誘電率が２以上５以下で、溶解性が高く、汎用的な溶媒であるので、トルエンやクロロホルム中で測定すると、発光素子中での値とそれらの溶媒中での値の差は多くの場合、実験誤差範囲内となる。

＜発光素子のＥＬ発光ピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）と、外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係について＞
図３は、図１および図２で用いた発光物質を発光中心とし、マイクロキャビティ構造を有する有機ＥＬ素子（トップエミッション）に関し、Ｅ_ｅｍとＥＱＥとの関係、およびＥ_ｅｍとＢＩとの関係を調査したものである。なお、ここでのＥＱＥは、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正ＥＱＥである。また、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時のＥＱＥを用いている。

なお、ブルーインデックス（ＢＩ）とは、電流効率（ｃｄ／Ａ）をさらにｙ色度で割った値であり、青色発光の発光特性を表す指標の一つである。青色発光は、ｙ色度が小さいほど色純度の高い発光となる傾向にある。色純度の高い青色発光は、輝度成分が小さくても広い範囲の青色を表現することが可能であり、色純度の高い青色発光を用いることで、青色を表現するための必要輝度が低下することから消費電力の低減効果が得られる。そのため、青色純度の指標の一つとなるｙ色度を考慮したＢＩが青色発光の効率を表す手段として好適に用いられ、ＢＩが高い発光素子ほどディスプレイに用いられる青色発光素子としての効率が良好であるということができる。

図３の横軸に示されている、ＥＬ発光ピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）は、有機ＥＬ素子の光路長を変え、マイクロキャビティ効果によって増幅させる波長を変化させることで、調整することができる。当該Ｅ_ｅｍに対するＥＱＥをプロットすると、２．６５ｅＶ乃至２．７３ｅＶの間の範囲（図中Ａの範囲）で良好な効率を示し、それ以上のＥ_ｅｍを呈する発光素子のＥＱＥは大きく減少していることがわかる。また、同様の範囲ではＢＩも良好な値を示す。なお、上記で算出したように、２．６５ｅＶはこれらの発光素子に用いられている発光中心物質のトルエン溶液における発光の平均フォトンエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）に相当する。

また、図中範囲Ａの上限値である２．７３ｅＶは、上で算出したこれらの有機ＥＬ素子に用いられている発光中心物質のトルエン溶液におけるＰＬ発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギー（Ｅ_ｅｄｇｅ）２．８７ｅＶの０．９５倍に相当する。

このように、マイクロキャビティ構造を有する有機ＥＬ素子に関して、下記式（１）のような関係となるようにマイクロキャビティ構造のキャビティ長（光路長）を制御することで、ＥＱＥの良好な発光素子とすることができる。なお、この範囲においてはＢＩも同様に良好な数値を示す。

Ｅ_ａｖｅ≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ　・・・　（１）
（但し、Ｅ_ａｖｅは発光素子に用いられている発光中心物質のトルエン溶液における発光の平均フォトンエネルギー（単位［ｅＶ］）を表し、Ｅ_ｅｄｇｅは発光中心物質のトルエン溶液におけるＰＬ発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギー（単位［ｅＶ］）を表し、Ｅ_ｅｍはＥＬ発光ピークエネルギー（単位［ｅＶ］）を表すものとする。）

なお、青色発光を呈する有機ＥＬ素子の場合、ＢＩに着目することが適当である。そしてＢＩとＥＱＥは、各々ピークを迎えるＥ_ｅｍが異なることを本発明者らは見出した。図３に示すように、ＢＩはＥＱＥに比べ、Ｅ_ｅｍが比較的エネルギーの高い領域に位置する場合に最大値を有するため、下記式（２）のような関係となるようにマイクロキャビティ構造のキャビティ長（光路長）を制御することが好ましい。

Ｅ_ａｖｅ＋０．０２≦Ｅ_ｅｍ　≦　０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ　・・・（２）

なお、本発明の一態様の有機ＥＬ素子は、Ｅ_ｅｍが２．６ｅＶ以上２．９ｅＶ以下であることが好ましい。

また、本発明の一態様の有機ＥＬ素子は、マイクロキャビティ構造を有する発光素子である。有機ＥＬ素子は、一対の電極の間に、有機化合物を含むＥＬ層を挟んで、電流を流すことで発光するが、マイクロキャビティ構造は、一対の電極のうち、一方を反射電極、他方を半透過・半反射電極とすることによって反射を繰り返し、電極間の距離（キャビティ長、光路長ともいう）に相当する波長の光を増幅することができる構造となっている。キャビティ長は、ＥＬ層や電極の厚さを調整することによって変化させることができる。電極を用いてキャビティ長を調整する場合には、ＩＴＯなどの透明電極を用いることができる。ＥＬ層で調整する場合には、キャリア輸送層や、キャリア注入層の厚みを調整することで光路長を制御することができる。

有機ＥＬ素子の発光方向については、トップエミッション構造であっても、ボトムエミッション構造であっても構わない。トップエミッションの発光素子においては、光の取出し効率をより効果的に行うために、半透過半反射電極における、前記反射電極に対する面と反対の面に、分子量３００以上１２００以下の有機化合物層が形成されていることが好ましい。

なお本発明の一態様の発光素子において、一つの発光素子における発光中心物質は一種類であることが好ましい。

以上のような構成を有する本発明の一態様の発光素子は、発光効率の良好な発光素子とすることが可能となる。

続いて、本発明の一態様である発光素子の例について図４（Ａ）を用いて以下、詳細に説明する。

本実施の形態における発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２とからなる一対の電極と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。図４（Ａ）では、作製基板側に設けられた電極を第１の電極１０１として説明を行う。

本発明の一態様の発光素子は、マイクロキャビティ構造を有する発光素子である。マイクロキャビティ構造を有する発光素子は、発光素子の一対の電極を、反射電極と半透過・半反射電極とから構成することにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極は上述の第１の電極１０１と第２の電極１０２に相当する。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともＥＬ層を有し、少なくとも発光領域となる発光層を有している。

マイクロキャビティ構造を有する発光素子は、ＥＬ層に含まれる発光層から全方向に射出される発光が、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。

反射電極は、可視光の反射率が４０％乃至１００％、好ましくは７０％乃至１００％であり、かつ抵抗率が１×１０^−２Ωｃｍ以下であるとする。反射電極を形成する材料としては、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌを含む合金等が挙げられる。Ａｌを含む合金としては、ＡｌとＬ（Ｌは、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びランタン（Ｌａ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等が挙げられ、例えばＡｌとＴｉ、またはＡｌとＮｉとＬａを含む合金等である。アルミニウムは、抵抗値が低く、光の反射率が高い。また、アルミニウムは、地殻における存在量が多く、安価であるため、アルミニウムを用いることによる発光素子の作製コストを低減することができる。また、銀（Ａｇ）、またはＡｇとＮ（Ｎは、イットリウム（Ｙ）、Ｎｄ、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、Ａｌ、Ｔｉ、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、または金（Ａｕ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等を用いても良い。銀を含む合金としては、例えば、銀とパラジウムと銅を含む合金、銀と銅を含む合金、銀とマグネシウムを含む合金、銀とニッケルを含む合金、銀と金を含む合金、銀とイッテルビウムを含む合金等が挙げられる。その他、タングステン、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅、チタンなどの遷移金属を用いることができる。なお、反射電極とＥＬ層との間に光透過性を有する導電材料で透明電極層を形成し、反射電極と透明電極の２層で第１の電極１０１とすることもでき、これにより、マイクロキャビティ構造の光路長（キャビティ長）を調整することもできる。光透過性を有する導電材料としては、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、チタンを含有した酸化インジウム−錫酸化物、インジウム−チタン酸化物、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムなどの金属酸化物を挙げることができる。図４（Ａ）では反射電極１０１−１、透明電極１０１−２により第１の電極１０１が構成されている。

また、半透過・半反射電極は、可視光の反射率が２０％乃至８０％、好ましくは４０％乃至７０％であり、抵抗率が１×１０^−２Ωｃｍ以下であるとする。半透過・半反射電極としては、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することができる。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、チタンを含有した酸化インジウム−錫酸化物、インジウム−チタン酸化物、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムなどの金属酸化物を用いることができる。また、光を透過する程度（好ましくは、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さ）の金属薄膜を用いることができる。金属としては、例えば、Ａｇ、またはＡｇとＡｌ、ＡｇとＭｇ、ＡｇとＡｕ、ＡｇとＹｂなどの合金等を用いることができる。

反射電極と、半透過・半反射電極は、第１の電極１０１、第２の電極１０２のどちらであっても良い。図４（Ａ）では、上述したように第１の電極１０１が作製基板側にある場合を説明しているため、反射電極が第１の電極である場合、当該発光素子はトップエミッション構造となり、反射電極が第２の電極１０２である場合はボトムエミッションの発光素子となる。なお、第１の電極１０１および第２の電極１０２は陽極であっても陰極であっても構わないが、図４（Ａ）では第１の電極１０１が陽極である場合を示している。

なお、トップエミッション構造を有する発光素子である場合、第２の電極１０２のＥＬ層１０３に接する面と反対の面に有機キャップ層１０４を設けることで光取出し効率を向上させることができる。発光素子においては、電極１０２と接するように有機キャップ層１０４を設けることによって、電極１０２と空気界面における屈折率差を低減できるため、光取出し効率を向上させることができる。膜厚は５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは３０ｎｍ以上９０ｎｍ以下である。また、有機キャップ層１０４は分子量３００以上１２００以下の有機化合物層を用いると良い。また、導電性を有する有機材料であることが好ましい。当該構成では第２の電極１０２は、半透過・半反射電極であり、ある程度の透光性を維持するため膜厚を薄くする必要があり導電性が悪化する場合がある。ここで有機キャップ層１０４に導電性を有する材料を用いることで、光取出し効率を向上させつつ、導電性を確保し、発光素子作製の歩留まりを向上させることができる。なお、可視光領域の吸収が少ない有機化合物を好適に用いることができる。有機キャップ層には、ＥＬ層１０３に用いた有機化合物を有機キャップ層１０４として用いることもできる。この場合、ＥＬ層１０３を成膜した成膜装置若しくは成膜室で有機キャップ層１０４を成膜できるため、簡便に有機キャップ層１０４を成膜することができる。

当該発光素子は、上述の反射電極に接して設けられた透明電極や、正孔注入層、正孔輸送層などキャリア輸送層の厚みを変え反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離（キャビティ長）を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。図４（Ａ）では第１の電極１０１の一部である透明電極１０１−２により光路長を調整している例をしめしたが、図４（Ｂ）のように正孔注入層１１１によって光路長を調整してもよいし、正孔輸送層１１２によって調整しても良いし、これらのうち２以上を組み合わせて用いても良い。

なお、発光のうち、反射電極によって反射されて戻ってきた光（第１の反射光）は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光（第１の入射光）と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を（２ｎ−１）λ／４（ただし、ｎは１以上の自然数、λは増幅したい発光の波長）に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第１の反射光と第１の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。

マイクロキャビティ構造を有することで、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。

ＥＬ層１０３は積層構造を有していることが好ましいが、当該積層構造については特に限定はなく、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することができる。本実施の形態では、図４（Ａ）に示すように、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３に加えて、電子輸送層１１４及び電子注入層１１５を有する構成、及び図４（Ｂ）に示すように、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３に加えて、電子輸送層１１４、電子注入層１１５及び電荷発生層１１６を有する構成の２種類の構成について説明する。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。

正孔注入層１１１は、アクセプタ性を有する物質を含む層である。アクセプタ性を有する物質としては、有機化合物と無機化合物のいずれも用いることが可能である。

アクセプタ性を有する物質としては、電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物を用いることができ、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）、３，６−ジフルオロ−２，５，７，７，８，８−ヘキサシアノキノジメタン、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）、１，３，４，５，７，８−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６−ＴＣＮＮＱ）等の電子吸引基を有する化合物等を用いることができる。アクセプタ性を有する有機化合物としては、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、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する［３］ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα，α’，α’’−１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス［４−シアノ−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’−１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス［２，６−ジクロロー３，５−ジフルオロ−４−（トリフルオロメチル）ベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’−１，２，３−シクロプロパントリイリデントリス［２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル］などが挙げられる。アクセプタ性を有する物質としては以上で述べた有機化合物以外にも、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錯体化合物、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。アクセプタ性を有する物質は、隣接する正孔輸送層（あるいは正孔輸送材料）から、電界の印加により電子を引き抜くことができる。

また、正孔注入層１１１として、正孔輸送性を有する物質にアクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることもできる。なお、正孔輸送性の物質にアクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることにより、仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０１として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。当該アクセプタ性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル、１，３，４，５，７，８−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６−ＴＣＮＮＱ）等のアクセプタ性を有する有機化合物や、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も用いることができる。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としては、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、酸化レニウムなどが電子受容性の高さから好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。

複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、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、複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、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。以下では、複合材料における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。

複合材料に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン（略称：ＴＡＰＣ）等を挙げることができる。カルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、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−フェニルアントラセン−９−イル）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。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。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。なお、本発明の一態様の有機化合物も用いることができる。なお、この場合、アクセプタ性物質としては、Ｆ６−ＴＣＮＮＱを用いることが好ましい。

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

正孔注入層１１１を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光素子を得ることができる。また、アクセプタ性を有する有機化合物は蒸着が容易で成膜がしやすいため、用いやすい材料である。

なお、正孔注入層を上記複合材料で形成する場合、当該複合材料は導電性が良好であるため、厚膜として形成しても駆動電圧の悪化を招きにくく、マイクロキャビティ構造におけるキャビティ長を調整する層として非常に好適である。

正孔輸送層１１２は、正孔輸送性を有する材料を含んで形成される。正孔輸送性を有する材料としては、１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有していることが好ましい。正孔輸送層１１２には本発明の一態様の有機化合物を含んでいることが好ましい。実施の形態１に記載の有機化合物を正孔輸送層１１２に含むことによって、ＥＬ層１０３内部に屈折率の低い層を形成することができ、発光素子の外部量子効率の向上させることが可能となる。

上記正孔輸送性を有する材料としては、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、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）、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）、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）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）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：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）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−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。なお、正孔注入層１１１の複合材料に用いられる正孔輸送性を有する材料として挙げた物質も正孔輸送層１１２を構成する材料として好適に用いることができる。

発光層１１３は、ホスト材料と発光材料を含む層である。発光材料は蛍光発光物質であっても、りん光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示す物質であっても、その他の発光材料であっても構わない。また、単層であっても、異なる発光材料が含まれる複数の層からなっていても良い。

発光層１１３において、蛍光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。

５，６−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６−ビス［４’−（１０−フェニル−９−アントリル）ビフェニル−４−イル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（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）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（１，６−ピレン−ジイル）ビス［（６−フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン）−８−アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）などが挙げられる。特に、１，６ＦＬＰＡＰｒｎや１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。

発光層１１３において、りん光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。

トリス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジメチルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｍｐ）_３］）、トリス（５−メチル−３，４−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）_３］）、トリス［４−（３−ビフェニル）−５−イソプロピル−３−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ−３ｂ）_３］）のような４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス［３−メチル−１−（２−メチルフェニル）−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−ｍｐ）_３］）、トリス（１−メチル−５−フェニル−３−プロピル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１−Ｍｅ）_３］）のような１Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ−トリス［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）_３］）、トリス［３−（２，６−ジメチルフェニル）−７−メチルイミダゾ［１，２−ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ−Ｍｅ）_３］）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）］）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、４４０ｎｍから５２０ｎｍに発光のピークを有する化合物である。

また、トリス（４−メチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）_３］）、トリス（４−ｔ−ブチル−６−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_３］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−メチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［６−（２−ノルボルニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［５−メチル−６−（２−メチルフェニル）−４−フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）_２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）_３］）、ビス（２−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（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）_２（ａｃａｃ）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）_３］）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）_３］）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）_２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｔｂ（ａｃａｃ）_３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、５００ｎｍ~６００ｎｍに発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。

また、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）_２（ｄｉｂｍ）］）、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）_２（ｄｐｍ）］）、ビス［４，６−ジ（ナフタレン−１−イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）_２（ｄｐｍ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ｄｐｍ］）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）_３］）、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）のような白金錯体や、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＤＢＭ）_３（Ｐｈｅｎ）］）、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＴＴＡ）_３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは、赤色のりん光発光を示す化合物であり、６００ｎｍから７００ｎｍに発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。

また、以上で述べたりん光性化合物の他、公知のりん光性発光材料を選択し、用いてもよい。

ＴＡＤＦ材料としてはフラーレン及びその誘導体、アクリジン及びその誘導体、エオシン誘導体等を用いることができる。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、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｐｒｏｔｏ　ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｍｅｓｏ　ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（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（ＳｎＦ_２（Ｃｏｐｒｏ　ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｅｔｉｏ　Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（ＰｔＣｌ_２ＯＥＰ）等も挙げられる。

また、以下の構造式に示される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）や、９−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＴｚｎ）、９−［４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル］−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２−［４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル］−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＸＺ−ＴＲＺ）、３−［４−（５−フェニル−５，１０−ジヒドロフェナジン−１０−イル）フェニル］−４，５−ジフェニル−１，２，４−トリアゾール（略称：ＰＰＺ−３ＴＰＴ）、３−（９，９−ジメチル−９Ｈ−アクリジン−１０−イル）−９Ｈ−キサンテン−９−オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４−（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ−ＤＰＳ）、１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン（略称：ＡＣＲＳＡ）、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の両方を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプタ性が共に強くなり、Ｓ_１準位とＴ_１準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。

発光層のホスト材料としては、電子輸送性を有する材料や正孔輸送性を有する材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。

正孔輸送性を有する材料としては、上記正孔輸送層１１２に含まれる正孔輸送性を有する材料として挙げた物質を好適に用いることができる。

電子輸送性を有する材料としては、例えば、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）、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）などのジ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。

蛍光発光物質を発光材料として用いる場合、ホスト材料としては、アントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。アントラセン骨格を有する材料はＨＯＭＯ準位が深い材料が多い為、本発明の一態様に好適に適用することができる。ホスト材料として用いるアントラセン骨格を有する物質としては、ジフェニルアントラセン骨格、特に９，１０−ジフェニルアントラセン骨格を有する物質が化学的に安定であるため好ましい。また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯ準位が０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯ準位が０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。したがって、さらにホスト材料として好ましいのは、９，１０−ジフェニルアントラセン骨格およびカルバゾール骨格（あるいはベンゾカルバゾール骨格やジベンゾカルバゾール骨格）を同時に有する物質である。なお、上記の正孔注入・輸送性の観点から、カルバゾール骨格に換えて、ベンゾフルオレン骨格やジベンゾフルオレン骨格を用いてもよい。このような物質の例としては、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、３−［４−（１−ナフチル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、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）、７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）、６−［３−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン（略称：２ｍＢｎｆＰＰＡ）、９−フェニル−１０−｛４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ビフェニル−４’−イル｝アントラセン（略称：ＦＬＰＰＡ）等が挙げられる。特に、ＣｚＰＡ、ｃｇＤＢＣｚＰＡ、２ｍＢｎｆＰＰＡ、ＰＣｚＰＡは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。

なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、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混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料を混合することによって、発光層１１３の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の比は、正孔輸送性を有する材料：電子輸送性を有する材料＝１：９~９：１とすればよい。

また、これら混合された材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は発光材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため好ましい。また、当該構成を用いることで駆動電圧も低下するため好ましい。

本発明の一態様では、特に青色発光を呈する発光素子に好適である。

電子輸送層１１４は、電子輸送性を有する物質を含む層である。電子輸送性を有する物質としては、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性を有する物質として挙げたものを用いることができる。

電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、電子注入層１１５として、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）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含む層を設けても良い。電子注入層１１５は、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものや、エレクトライドを用いてもよい。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、電子注入層１１５として、電子輸送性を有する物質（好ましくはビピリジン骨格を有する有機化合物）に上記アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物を微結晶状態となる濃度以上（５０ｗｔ％以上）含ませた層を用いることも可能である。当該層は、屈折率の低い層であることから、より外部量子効率の良好な発光素子を提供することが可能となる。

また、電子注入層１１５の代わりに電荷発生層１１６を設けても良い（図４（Ｂ））。電荷発生層１１６は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層１１６には、少なくともＰ型層１１７が含まれる。Ｐ型層１１７は、上述の正孔注入層１１１を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またＰ型層１１７は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。Ｐ型層１１７に電位をかけることによって、電子輸送層１１４に電子が、陰極である第２の電極１０２に正孔が注入され、発光素子が動作する。また、本発明の一態様の有機化合物は屈折率が低い有機化合物であることから、Ｐ型層１１７に用いることによって、外部量子効率の良好な発光素子を得ることができる。

なお、電荷発生層１１６はＰ型層１１７の他に電子リレー層１１８及び電子注入バッファ層１１９のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。

電子リレー層１１８は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層１１９とＰ型層１１７との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層１１８に含まれる電子輸送性を有する物質のＬＵＭＯ準位は、Ｐ型層１１７におけるアクセプタ性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層１１４における電荷発生層１１６に接する層に含まれる物質のＬＵＭＯ準位との間であることが好ましい。電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質におけるＬＵＭＯ準位の具体的なエネルギー準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。なお、電子リレー層１１８に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。

電子注入バッファ層１１９には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。

また、電子注入バッファ層１１９が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層１１４を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。

第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等の元素周期表の第１族または第２族に属する元素、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０２と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０２として用いることができる。これら導電性材料は、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、インクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。また、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。

また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。

また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。

なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。

また、発光層１１３に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における再結合領域に近いキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光材料もしくは、発光層に含まれる発光材料が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。

本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光素子を用いて作製された発光装置について図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、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＡ−ＢおよびＣ−Ｄで切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。

なお、引き回し配線６０８はソース線駆動回路６０１及びゲート線駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。

次に、断面構造について図５（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース線駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。

素子基板６１０はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、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樹脂等からなるプラスチック基板を用いて作製すればよい。

画素や駆動回路に用いられるトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、逆スタガ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型のトランジスタでもボトムゲート型トランジスタでもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等を用いることができる。または、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。

トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

ここで、上記画素や駆動回路に設けられるトランジスタの他、後述するタッチセンサ等に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ状態における電流を低減できる。

上記酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）で表記される酸化物を含む酸化物半導体であることがより好ましい。

特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はｃ軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。

半導体層としてこのような材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。

また、上述の半導体層を有するトランジスタはその低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。

トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　ＣＶＤ）法など）、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。

なお、ＦＥＴ６２３は駆動回路部６０１に形成されるトランジスタの一つを示すものである。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成すれば良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。

また、画素部６０２はスイッチング用ＦＥＴ６１１と、電流制御用ＦＥＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成されているが、これに限定されず、３つ以上のＦＥＴと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。

なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成することができる。

また、後に形成するＥＬ層等の被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ~３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。

第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２~２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。

また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、実施の形態１で説明したような構成を含んでいる。また、ＥＬ層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。

さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２~２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。

なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７でもって、発光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態１に記載の発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態１に記載の発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が混在していても良い。

さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材で充填される場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けることで水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。

なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。

図５には示されていないが、第２の電極上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜や無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材６０５の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層、等の露出した側面を覆って設けることができる。

保護膜には、水などの不純物を透過しにくい材料を用いることができる。したがって、水などの不純物が外部から内部に拡散することを効果的に抑制することができる。

保護膜を構成する材料としては、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料や、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。

保護膜は、段差被覆性（ステップカバレッジ）の良好な成膜方法を用いて形成することが好ましい。このような手法の一つに、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がある。ＡＬＤ法を用いて形成することができる材料を、保護膜に用いることが好ましい。ＡＬＤ法を用いることで緻密な、クラックやピンホールなどの欠陥が低減された、または均一な厚さを備える保護膜を形成することができる。また、保護膜を形成する際に加工部材に与える損傷を、低減することができる。

例えばＡＬＤ法を用いて保護膜を形成することで、複雑な凹凸形状を有する表面や、タッチパネルの上面、側面及び裏面にまで均一で欠陥の少ない保護膜を形成することができる。

以上のようにして、実施の形態１に記載の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。

本実施の形態における発光装置は、実施の形態１に記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態１に記載の発光素子は発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。

また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光素子を照明装置として用いる例を図６を参照しながら説明する。図６（Ｂ）は照明装置の上面図、図６（Ａ）は図６（Ｂ）におけるｅ−ｆ断面図である。

本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１の電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態１における第１の電極１０１に相当する。第１の電極４０１側から発光を取り出す場合、第１の電極４０１は透光性を有する材料により形成する。

第２の電極４０４に電圧を供給するためのパッド４１２が基板４００上に形成される。

第１の電極４０１上にはＥＬ層４０３が形成されている。ＥＬ層４０３は実施の形態１におけるＥＬ層１０３の構成に相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。

ＥＬ層４０３を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は実施の形態１における第２の電極１０２に相当する。発光を第１の電極４０１側から取り出す場合、第２の電極４０４は反射率の高い材料によって形成される。第２の電極４０４はパッド４１２と接続することによって、電圧が供給される。

以上、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０４を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。

以上の構成を有する発光素子が形成された基板４００と、封止基板４０７とをシール材４０５、４０６を用いて固着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材４０５、４０６はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材４０６（図６（Ｂ）では図示せず）には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。

また、パッド４１２と第１の電極４０１の一部をシール材４０５、４０６の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したＩＣチップ４２０などを設けても良い。

以上、本実施の形態に記載の照明装置は、ＥＬ素子に実施の形態１に記載の発光素子を用いており、消費電力の小さい発光装置とすることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１に記載の発光素子は発光効率が良好であり、消費電力の小さい発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が小さい発光部を有する電子機器とすることが可能である。

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

図７（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示部７１０３は、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。

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

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

図７（Ｂ１）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。図７（Ｂ１）のコンピュータは、図７（Ｂ２）のような形態であっても良い。図７（Ｂ２）のコンピュータは、キーボード７２０４、ポインティングデバイス７２０６の代わりに第２の表示部７２１０が設けられている。第２の表示部７２１０はタッチパネル式となっており、第２の表示部７２１０に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第２の表示部７２１０は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部７２０３もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。

図７（Ｃ）は、携帯端末の一例を示している。携帯電話機は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、実施の形態１に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２を有している。

図７（Ｃ）に示す携帯端末は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。

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

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

また、携帯端末内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯端末の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。

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

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

表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。

なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態３に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。

以上の様に実施の形態１に記載の発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態１に記載の発光素子を用いることにより消費電力の小さい電子機器を得ることができる。

図８（Ａ）は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。

掃除ロボット５１００は、上面に配置されたディスプレイ５１０１、側面に配置された複数のカメラ５１０２、ブラシ５１０３、操作ボタン５１０４を有する。また図示されていないが、掃除ロボット５１００の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット５１００は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット５１００は、無線による通信手段を備えている。

掃除ロボット５１００は自走し、ゴミ５１２０を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。

また、掃除ロボット５１００はカメラ５１０２が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ５１０３に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ５１０３の回転を止めることができる。

ディスプレイ５１０１には、バッテリーの残量や、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット５１００が走行した経路をディスプレイ５１０１に表示させてもよい。また、ディスプレイ５１０１をタッチパネルとし、操作ボタン５１０４をディスプレイ５１０１に設けてもよい。

掃除ロボット５１００は、スマートフォンなどの携帯電子機器５１４０と通信することができる。カメラ５１０２が撮影した画像は、携帯電子機器５１４０に表示させることができる。そのため、掃除ロボット５１００の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ５１０１の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器５１４０で確認することもできる。

本発明の一態様の発光装置はディスプレイ５１０１に用いることができる。

図８（Ｂ）に示すロボット２１００は、演算装置２１１０、照度センサ２１０１、マイクロフォン２１０２、上部カメラ２１０３、スピーカ２１０４、ディスプレイ２１０５、下部カメラ２１０６、障害物センサ２１０７および移動機構２１０８を備える。

マイクロフォン２１０２は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ２１０４は、音声を発する機能を有する。ロボット２１００は、マイクロフォン２１０２およびスピーカ２１０４を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。

ディスプレイ２１０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット２１００は、使用者の望みの情報をディスプレイ２１０５に表示することが可能である。ディスプレイ２１０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ２１０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット２１００の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。

上部カメラ２１０３および下部カメラ２１０６は、ロボット２１００の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ２１０７は、移動機構２１０８を用いてロボット２１００が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット２１００は、上部カメラ２１０３、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。本発明の一態様の発光装置はディスプレイ２１０５に用いることができる。

図８（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、第２の表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。

本発明の一態様の発光装置は表示部５００１および第２の表示部５００２に用いることができる。

図９は、実施の形態１に記載の発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図９に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２としては、実施の形態２に記載の照明装置を用いても良い。

図１０は、実施の形態１に記載の発光素子を、室内の照明装置３００１として用いた例である。実施の形態１に記載の発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、実施の形態１に記載の発光素子は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態１に記載の発光素子は、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。

実施の形態１に記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図１１に実施の形態１に記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域５２００乃至表示領域５２０３は実施の形態１に記載の発光素子を用いて設けられた表示領域である。

表示領域５２００と表示領域５２０１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態１に記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態１に記載の発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。

表示領域５２０２はピラー部分に設けられた実施の形態１に記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示領域５２０２には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域５２０３は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。

表示領域５２０３はまたナビゲーション情報、速度計や回転計、走行距離、燃料計、ギア状態、エアコンの設定などを表示することで、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域５２００乃至表示領域５２０２にも設けることができる。また、表示領域５２００乃至表示領域５２０３は照明装置として用いることも可能である。

また、図１２（Ａ）、（Ｂ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０は筐体５１５１、表示領域５１５２および屈曲部５１５３を有している。図１２（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末５１５０を示す。図１２（Ｂ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末５１５０を示す。携帯情報端末５１５０は、大きな表示領域５１５２を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。

表示領域５１５２は屈曲部５１５３により半分に折りたたむことができる。屈曲部５１５３は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸びて、屈曲部５１５３は２ｍｍ以上、好ましくは３ｍｍ以上の曲率半径を有して折りたたまれる。

なお、表示領域５１５２は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域５１５２に用いることができる。

また、図１３（Ａ）~（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末９３１０を示す。図１３（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。図１３（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末９３１０を示す。図１３（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０を示す。携帯情報端末９３１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。

表示パネル９３１１はヒンジ９３１３によって連結された３つの筐体９３１５に支持されている。なお、表示パネル９３１１は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。また、表示パネル９３１１は、ヒンジ９３１３を介して２つの筐体９３１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末９３１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル９３１１に用いることができる。表示パネル９３１１における表示領域９３１２は折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０の側面に位置する表示領域である。

本実施例では、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、その光路長を変化させた場合の外部量子効率およびブルーインデックス（ＢＩ）の挙動について詳しく説明する。本実施例で作製した発光素子１−１乃至発光素子１−８に用いた有機化合物の構造を以下に示す。

＜発光素子１−１乃至発光素子１−８の作製方法＞
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）膜）をスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で成膜した後、透明電極として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、８５ｎｍの膜厚で成膜して第１の電極１０１を形成した。なお、その電極面積は４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。

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

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

次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される３−［４−（９−フェナントリル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比１：０．５（＝ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン）となるように、共蒸着して正孔注入層１１１を形成した。

発光素子の光路長の変更は、上記正孔注入層１１１の膜厚を変化させることによって実現した。発光素子１−１では当該正孔注入層１１１の膜厚を１０ｎｍ、発光素子１−２では１５ｎｍ、発光素子１−３では２０ｎｍ、発光素子１−４では２５ｎｍ、発光素子１−５では３０ｎｍ、発光素子１−６では３５ｎｍ、発光素子１−７では４０ｎｍ、発光素子１−８では４５ｎｍとして作製した。

正孔注入層１１１上に、ＰＣＰＰｎを１５ｎｍ蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

続いて、上記構造式（ｉｉ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｉｉｉ）で表されるＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＦＬＰＡＰｒｎ）とを、重量比で１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡを膜厚５ｎｍとなるように蒸着し、上記構造式（ｉｖ）で表される２，９−ビス（ナフタレン−２−イル）−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１：０．１、膜厚１０ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して発光素子１−１乃至発光素子１−８を作製した。なお、第２の電極１０２は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光素子は第２の電極１０２から光を取り出すトップエミッションの素子である。また、第２の電極１０２上には上記構造式（ｖ）で表される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）を７０ｎｍ蒸着して、取出し効率を向上させている。

発光素子１−１乃至発光素子１−８の素子構造を以下の表１および表２にまとめた。表２は、各発光素子における正孔注入層の膜厚を示している。

作製した発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、測定を行った。なお、測定は室温で行った。

発光素子１−１乃至発光素子１−８の測定結果を以下に示す。測定結果は全て、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時の値である。また外部量子効率は、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正の外部量子効率である。

また、発光中心物質である１，６ｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルを図１４に示す。当該ＰＬスペクトルの測定には蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製、　Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＦＳ９２０）を用い、平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求める際には、実施の形態１に示した式（Ｉ）を用いた。これにより、１，６ｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの平均のエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は２．６１ｅＶと算出された。また、１，６ｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端を、図１５のように求めたところ、４３８ｎｍであり、そのエネルギーは２．８３ｅＶであった。

図１６は、各発光素子における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフであり、横軸がＥ_ｅｍであり、縦軸がＥＱＥおよびＢＩを表している。

図より、ＥＱＥおよびＢＩ共に、Ｅ_ｅｍがＥ_ａｖｅ（本実施例では２．６１ｅＶ）と２．６９ｅＶの間となるようなキャビティ長を有する発光素子において良好な値を示すことがわかった。

なお、２．６９ｅＶという数値は、Ｅ_ｅｄｇｅである２．８３ｅＶの０．９５倍に相当するエネルギーである。

このように、マイクロキャビティ構造を有する青色発光素子は、Ｅ_ａｖｅ以上Ｅ_ｅｄｇｅの０．９５倍以下のエネルギーに相当する波長を得ることができるキャビティ長を有する発光素子において、良好な効率で発光を呈することが可能であることがわかった。すなわち、Ｅ_ａｖｅ≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ（図中範囲Ａ）となるように、キャビティ長を制御することで、ＥＱＥとＢＩの双方を最大化することができる。

また、特にＢＩを考慮すると、Ｅ_ａｖｅ＋０．０２（ｅＶ）以上Ｅ_ｅｄｇｅ×０．９５（ｅＶ）以下のＥ_ｅｍを有する発光素子が好ましいことから、Ｅ_ａｖｅ＋０．０２≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ（図中範囲Ｂ）となるようにキャビティ長を制御することが好ましいことがわかった。

本実施例では、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、その光路長を変化させた場合の外部量子効率およびブルーインデックス（ＢＩ）の挙動について詳しく説明する。本実施例で作製した発光素子２−１乃至発光素子２−８に用いた有機化合物の構造を以下に示す。

＜発光素子２−１乃至発光素子２−８の作製方法＞
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）膜）をスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で成膜した後、透明電極として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、８５ｎｍの膜厚で成膜して第１の電極１０１を形成した。なお、その電極面積は４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。

発光素子の光路長の変更は、上記正孔注入層１１１の膜厚を変化させることによって実現した。発光素子２−１では当該正孔注入層１１１の膜厚を１０ｎｍ、発光素子２−２では１５ｎｍ、発光素子２−３では２０ｎｍ、発光素子２−４では２５ｎｍ、発光素子２−５では３０ｎｍ、発光素子２−６では３５ｎｍ、発光素子２−７では４０ｎｍ、発光素子２−８では４５ｎｍとして作製した。

続いて、上記構造式（ｉｉ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｖｉ）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）とを、重量比で１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１：０．１、膜厚１５ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して発光素子２−１乃至発光素子２−８を作製した。なお、第２の電極１０２は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光素子は第２の電極１０２から光を取り出すトップエミッションの素子である。また、第２の電極１０２上には上記構造式（ｖ）で表される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）を７０ｎｍ蒸着して、取出し効率を向上させている。

発光素子２−１乃至発光素子２−８の素子構造を以下の表４および表５にまとめた。表５は、各発光素子における正孔注入層の膜厚を示している。

発光素子２−１乃至発光素子２−８の測定結果を以下に示す。測定結果は全て、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時の値である。また外部量子効率は、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正の外部量子効率である。

また、発光中心物質である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルを図１７に示す。当該ＰＬスペクトルの測定には蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製、　Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＦＳ９２０）を用い、平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求める際には、実施の形態１に示した式（Ｉ）を用いた。これにより、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの平均のエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は２．５９ｅＶと算出された。また、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの短波長側における発光端を、図１８のように求めたところ、４４０ｎｍであり、そのエネルギーは２．８２ｅＶであった。

図１９は、各発光素子における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフであり、横軸がＥ_ｅｍであり、縦軸がＥＱＥおよびＢＩを表している。

図より、ＥＱＥおよびＢＩ共に、Ｅ_ｅｍがＥ_ａｖｅ（本実施例では２．５９ｅＶ）と２．６８ｅＶの間となるようなキャビティ長を有する発光素子において良好な値を示すことがわかった。

なお、２．６８ｅＶという数値は、Ｅ_ｅｄｇｅである２．８２ｅＶの０．９５倍に相当するエネルギーである。

本実施例では、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、その光路長を変化させた場合の外部量子効率およびブルーインデックス（ＢＩ）の挙動について詳しく説明する。本実施例で作製した発光素子３−１乃至発光素子３−８に用いた有機化合物の構造を以下に示す。

＜発光素子３−１乃至発光素子３−８の作製方法＞
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）膜）をスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で成膜した後、透明電極として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、９５ｎｍの膜厚で成膜して第１の電極１０１を形成した。なお、その電極面積は４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。

発光素子の光路長の変更は、上記正孔注入層１１１の膜厚を変化させることによって実現した。発光素子３−１では当該正孔注入層１１１の膜厚を１０ｎｍ、発光素子３−２では１５ｎｍ、発光素子３−３では２０ｎｍ、発光素子３−４では２５ｎｍ、発光素子３−５では３０ｎｍ、発光素子３−６では３５ｎｍ、発光素子３−７では４０ｎｍ、発光素子３−８では４５ｎｍとして作製した。

続いて、上記構造式（ｉｉ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるＮ，Ｎ’−（ピレン−１，６−ジイル）ビス［（６，Ｎ−ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン）−８−アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）とを、重量比で１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１：０．１、膜厚１５ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して発光素子３−１乃至発光素子３−８を作製した。なお、第２の電極１０２は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光素子は第２の電極１０２から光を取り出すトップエミッションの素子である。また、第２の電極１０２上には上記構造式（ｖ）で表される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）を７０ｎｍ蒸着して、取出し効率を向上させている。

発光素子３−１乃至発光素子３−８の素子構造を以下の表７および表８にまとめた。表８は、各発光素子における正孔注入層の膜厚を示している。

発光素子３−１乃至発光素子３−８の測定結果を以下に示す。測定結果は全て、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時の値である。また外部量子効率は、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正の外部量子効率である。

また、発光中心物質である１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルを図２０に示す。当該ＰＬスペクトルの測定には蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製、　Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＦＳ９２０）を用い、平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求める際には、実施の形態１に示した式（Ｉ）を用いた。これにより、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの平均のエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は２．６５ｅＶと算出された。また、当該ＰＬスペクトルの短波長側における発光端を、図２１のように求めたところ、４３２ｎｍであり、そのエネルギーは２．８７ｅＶであった。

図２２は、各発光素子における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフであり、横軸がＥ_ｅｍであり、縦軸がＥＱＥおよびＢＩを表している。

図より、ＥＱＥおよびＢＩ共に、Ｅ_ｅｍがＥ_ａｖｅ（本実施例では２．６５ｅＶ）と２．７３ｅＶの間となるようなキャビティ長を有する発光素子において良好な値を示すことがわかった。

なお、２．７３ｅＶという数値は、Ｅ_ｅｄｇｅである２．８７ｅＶの０．９５倍に相当するエネルギーである。

また、特にＢＩを考慮すると、Ｅ_ａｖｅ＋０．０２（ｅＶ）（本実施例では２．６７ｅＶ）以上Ｅ_ｅｄｇｅ×０．９５（ｅＶ）以下のＥ_ｅｍを有する発光素子が好ましいことから、Ｅ_ａｖｅ＋０．０２≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ（図中範囲Ｂ）となるようにキャビティ長を制御することが好ましいことがわかった。

本実施例では、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、その光路長を変化させた場合の外部量子効率およびブルーインデックス（ＢＩ）の挙動について詳しく説明する。本実施例で作製した発光素子４−１乃至発光素子４−４に用いた有機化合物の構造を以下に示す。

＜発光素子４−１乃至発光素子４−４の作製方法＞
まず、ガラス基板上に、透明電極として酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）を７０ｎｍの膜厚で形成した後、半透過・半反射電極として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）膜）をスパッタリング法により、膜厚２５ｎｍとなるように成膜した後、さらに透明電極としてＩＴＳＯをスパッタリング法により、１０ｎｍの膜厚で成膜して第１の電極１０１を形成した。なお、その電極面積は４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。

発光素子の光路長の変更は、上記正孔注入層１１１の膜厚を変化させることによって実現した。発光素子４−１では当該正孔注入層１１１の膜厚を１０ｎｍ、発光素子４−２では１２．５ｎｍ、発光素子４−３では１５ｎｍ、発光素子４−４では１７．５ｎｍとして作製した。

続いて、上記構造式（ｉｉ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるＮ，Ｎ’−（ピレン−１，６−ジイル）ビス［（６，Ｎ−ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン）−８−アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）とを、重量比で１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着し、上記構造式（ｉｖ）で表される２，９−ビス（ナフタレン−２−イル）−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、アルミニウムを１２０ｎｍ成膜して第２の電極１０２を形成し、発光素子４−１乃至発光素子４−４を作製した。なお、第２の電極１０２は光を反射する電極であり、本実施例の発光素子は第１の電極１０１から光を取り出すボトムエミッションの素子である。

発光素子４−１乃至発光素子４−４の素子構造を以下の表１０および表１１にまとめた。表１１は、各発光素子における正孔注入層の膜厚を示している。

発光素子４−１乃至発光素子４−４の測定結果を以下に示す。測定結果は全て、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時の値である。また外部量子効率は、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正の外部量子効率である。

また、発光中心物質である１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルを図２３に示す。当該ＰＬスペクトルの測定には蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製、　Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＦＳ９２０）を用い、平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求める際には、実施の形態１に示した式（Ｉ）を用いた。これにより、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ−０３のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの平均のエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は２．６５ｅＶと算出された。また、当該ＰＬスペクトルの短波長側における発光端を、図２４のように求めたところ、４３２ｎｍであり、そのエネルギーは２．８７ｅＶであった。

図２５は、各発光素子における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフであり、横軸がＥ_ｅｍであり、縦軸がＥＱＥおよびＢＩを表している。

本実施例では、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、その光路長を変化させた場合の外部量子効率およびブルーインデックス（ＢＩ）の挙動について詳しく説明する。本実施例で作製した発光素子５−１乃至発光素子５−８に用いた有機化合物の構造を以下に示す。

＜発光素子５−１乃至発光素子５−８の作製方法＞
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）膜）をスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で成膜した後、透明電極として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、８５ｎｍの膜厚で成膜して第１の電極１０１を形成した。なお、その電極面積は４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。

発光素子の光路長の変更は、上記正孔注入層１１１の膜厚を変化させることによって実現した。発光素子５−１では当該正孔注入層１１１の膜厚を１０ｎｍ、発光素子５−２では１５ｎｍ、発光素子５−３では２０ｎｍ、発光素子５−４では２５ｎｍ、発光素子５−５では３０ｎｍ、発光素子５−６では３５ｎｍ、発光素子５−７では４０ｎｍ、発光素子５−８では４５ｎｍとして作製した。

続いて、上記構造式（ｉｉ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｉｘ）で表されるＮ，Ｎ’−（ピレン−１，６−ジイル）ビス（Ｎ−フェニル−６−シクロヘキシルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２−ｄ］フラン−８−アミン）（略称：１，６ｃｈＢｎｆＡＰｒｎ）とを、重量比で１：０．０３（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｃｈＢｎｆＡＰｒｎ）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１：０．１（＝Ａｇ：Ｍｇ）、膜厚１０ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して発光素子５−１乃至発光素子５−８を作製した。なお、第２の電極１０２は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光素子は第２の電極１０２から光を取り出すトップエミッションの素子である。また、第２の電極１０２上には上記構造式（ｖ）で表される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）を７０ｎｍ蒸着して、取出し効率を向上させている。

発光素子５−１乃至発光素子５−８の素子構造を以下の表１３および表１４にまとめた。表１４は、各発光素子における正孔注入層の膜厚を示している。

発光素子５−１乃至発光素子５−８の測定結果を以下に示す。測定結果は全て、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時の値である。また外部量子効率は、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正の外部量子効率である。

また、発光中心物質である１，６ｃｈＢｎｆＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルを図２６に示す。当該ＰＬスペクトルの測定には蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製、　Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＦＳ９２０）を用い、平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求める際には、実施の形態１に示した式（Ｉ）を用いた。これにより、１，６ｃｈＢｎｆＡＰｒｎのトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの平均のエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は２．６５ｅＶと算出された。また、当該ＰＬスペクトルの短波長側における発光端を、図２７のように求めたところ、４３２ｎｍであり、そのエネルギーは２．８７ｅＶであった。

図２８は、各発光素子における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフであり、横軸がＥ_ｅｍであり、縦軸がＥＱＥおよびＢＩを表している。

本実施例では、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、その光路長を変化させた場合の外部量子効率およびブルーインデックス（ＢＩ）の挙動について詳しく説明する。本実施例で作製した発光素子６−１乃至発光素子６−８に用いた有機化合物の構造を以下に示す。

＜発光素子６−１乃至発光素子６−８の作製方法＞
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）膜）をスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で成膜した後、透明電極として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、８５ｎｍの膜厚で成膜して第１の電極１０１を形成した。なお、その電極面積は４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。

発光素子の光路長の変更は、上記正孔注入層１１１の膜厚を変化させることによって実現した。発光素子６−１では当該正孔注入層１１１の膜厚を１０ｎｍ、発光素子６−２では１５ｎｍ、発光素子６−３では２０ｎｍ、発光素子６−４では２５ｎｍ、発光素子６−５では３０ｎｍ、発光素子６−６では３５ｎｍ、発光素子６−７では４０ｎｍ、発光素子６−８では４５ｎｍとして作製した。

続いて、上記構造式（ｉｉ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｘ）で表される３，１０−ビス［Ｎ−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフト［２，３−ｂ；６，７−ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）とを、重量比で１：０．０１（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１：０．１（＝Ａｇ：Ｍｇ）、膜厚１０ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して発光素子６−１乃至発光素子６−８を作製した。なお、第２の電極１０２は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光素子は第２の電極１０２から光を取り出すトップエミッションの素子である。また、第２の電極１０２上には上記構造式（ｖ）で表される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）を７０ｎｍ蒸着して、取出し効率を向上させている。

発光素子６−１乃至発光素子６−８の素子構造を以下の表１６および表１７にまとめた。表１７は、各発光素子における正孔注入層の膜厚を示している。

発光素子６−１乃至発光素子６−８の測定結果を以下に示す。測定結果は全て、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時の値である。また外部量子効率は、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正の外部量子効率である。

また、発光中心物質である３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルを図２９に示す。当該ＰＬスペクトルの測定には絶対ＰＬ量子収率測定装置（（株）浜松ホトニクス製　Ｑｕａｎｔａｕｒｕｓ−ＱＹ）を用い、図２９に示すＰＬスペクトルは、縦軸がエネルギーφ_ｐ（λ）に比例する規格化スペクトルＩ（λ）となっているため、本実施例において発光の平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求める際には、実施の形態１に示した式（ＶＩＩ）を用いた。これにより、３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの平均のエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は２．６６ｅＶと算出された。また、当該ＰＬスペクトルの短波長側における発光端を、図３０のように求めたところ、４３１ｎｍであり、そのエネルギーは２．８８ｅＶであった。

図３１は、各発光素子における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフであり、横軸がＥ_ｅｍであり、縦軸がＥＱＥおよびＢＩを表している。

図より、ＥＱＥおよびＢＩ共に、Ｅ_ｅｍがＥ_ａｖｅ（本実施例では２．６６ｅＶ）と２．７３ｅＶの間となるようなキャビティ長を有する発光素子において良好な値を示すことがわかった。

なお、２．７３ｅＶという数値は、Ｅ_ｅｄｇｅである２．８８ｅＶの０．９５倍に相当するエネルギーである。

本実施例では、マイクロキャビティ構造を有する発光素子において、その光路長を変化させた場合の外部量子効率およびブルーインデックス（ＢＩ）の挙動について詳しく説明する。本実施例で作製した発光素子７−１乃至発光素子７−８に用いた有機化合物の構造を以下に示す。

＜発光素子７−１乃至発光素子７−８の作製方法＞
まず、ガラス基板上に、反射電極として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ（ＡＰＣ）膜）をスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で成膜した後、透明電極として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、８５ｎｍの膜厚で成膜して第１の電極１０１を形成した。なお、その電極面積は４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。

発光素子の光路長の変更は、上記正孔注入層１１１の膜厚を変化させることによって実現した。発光素子７−１では当該正孔注入層１１１の膜厚を１０ｎｍ、発光素子７−２では１５ｎｍ、発光素子７−３では２０ｎｍ、発光素子７−４では２５ｎｍ、発光素子７−５では３０ｎｍ、発光素子７−６では３５ｎｍ、発光素子７−７では４０ｎｍ、発光素子７−８では４５ｎｍとして作製した。

続いて、上記構造式（ｉｉ）で表される７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）と、上記構造式（ｘｉ）で表される３，１０−ビス［Ｎ−（ジベンゾフラン−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ナフト［２，３−ｂ；６，７−ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）とを、重量比で１：０．０１（＝ｃｇＤＢＣｚＰＡ：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２）となるように２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１：０．１（＝Ａｇ：Ｍｇ）、膜厚１０ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して発光素子７−１乃至発光素子７−８を作製した。なお、第２の電極１０２は光を反射する機能と光を透過する機能とを有する半透過・半反射電極であり、本実施例の発光素子は第２の電極１０２から光を取り出すトップエミッションの素子である。また、第２の電極１０２上には上記構造式（ｖ）で表される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）を７０ｎｍ蒸着して、取出し効率を向上させている。

発光素子７−１乃至発光素子７−８の素子構造を以下の表１９および表２０にまとめた。表２０は、各発光素子における正孔注入層の膜厚を示している。

発光素子７−１乃至発光素子７−８の測定結果を以下に示す。測定結果は全て、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２付近の時の値である。また外部量子効率は、正面輝度からランバーシアン配光を仮定して算出した未補正の外部量子効率である。

また、発光中心物質である３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルを図３２に示す。当該ＰＬスペクトルの測定には絶対ＰＬ量子収率測定装置（（株）浜松ホトニクス製　Ｑｕａｎｔａｕｒｕｓ−ＱＹ）を用い、図３２に示すＰＬスペクトルは、縦軸がエネルギーφ_ｐ（λ）に比例する規格化スペクトルＩ（λ）となっているため、本実施例において発光の平均フォトンエネルギーＥ_ａｖｅを求める際には、実施の形態１に示した式（ＶＩＩ）を用いた。これにより、３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）−０２のトルエン溶液におけるＰＬスペクトルの平均のエネルギー（Ｅ_ａｖｅ）は２．７１ｅＶと算出された。また、当該ＰＬスペクトルの短波長側における発光端を、図３３のように求めたところ、４２６ｎｍであり、そのエネルギーは２．９１ｅＶであった。

図３４は、各発光素子における発光のピークエネルギー（Ｅ_ｅｍ）に対する外部量子効率（ＥＱＥ）およびブルーインデックス（ＢＩ）の関係を示したグラフであり、横軸がＥ_ｅｍであり、縦軸がＥＱＥおよびＢＩを表している。

図より、ＥＱＥおよびＢＩ共に、Ｅ_ｅｍがＥ_ａｖｅ（本実施例では２．７１ｅＶ）と２．７６ｅＶの間となるようなキャビティ長を有する発光素子において良好な値を示すことがわかった。

なお、２．７６ｅＶという数値は、Ｅ_ｅｄｇｅである２．９１ｅＶの０．９５倍に相当するエネルギーである。

また、特にＢＩを考慮すると、Ｅ_ａｖｅ＋０．０２（ｅＶ）（本実施例では２．７３ｅＶ）以上Ｅ_ｅｄｇｅ×０．９５（ｅＶ）以下のＥ_ｅｍを有する発光素子が好ましいことから、Ｅ_ａｖｅ＋０．０２≦Ｅ_ｅｍ≦０．９５Ｅ_ｅｄｇｅ（図中範囲Ｂ）となるようにキャビティ長を制御することが好ましいことがわかった。

１０１：第１の電極、１０１−１：反射電極、１０１−２：透明電極、１０２：第２の電極、１０３：ＥＬ層、１０４：有機キャップ層、１１１：正孔注入層、１１２：正孔輸送層、１１３：発光層、１１４：電子輸送層、１１５：電子注入層、１１６：電荷発生層、１１７：Ｐ型層、１１８：電子リレー層、１１９：電子注入バッファ層、４００：基板、４０１：第１の電極、４０３：ＥＬ層、４０４：第２の電極、４０５：シール材、４０６：シール材、４０７：封止基板、４１２：パッド、４２０：ＩＣチップ、６０１：駆動回路部（ソース線駆動回路）、６０２：画素部、６０３：駆動回路部（ゲート線駆動回路）、６０４：封止基板、６０５：シール材、６０７：空間、６０８：配線、６０９：ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）、６１０：素子基板、６１１：スイッチング用ＦＥＴ、６１２：電流制御用ＦＥＴ、６１３：第１の電極、６１４：絶縁物、６１６：ＥＬ層、６１７：第２の電極、６１８：発光素子、２００１：筐体、２００２：光源、２１００：ロボット、２１１０：演算装置、２１０１：照度センサ、２１０２：マイクロフォン、２１０３：上部カメラ、２１０４：スピーカ、２１０５：ディスプレイ、２１０６：下部カメラ、２１０７：障害物センサ、２１０８：移動機構、３００１：照明装置、５０００：筐体、５００１：表示部、５００２：第２の表示部、５００３：スピーカ、５００４：ＬＥＤランプ、５００５：操作キー、５００６：接続端子、５００７：センサ、５００８：マイクロフォン、５０１２：支持部、５０１３：イヤホン、５１００：掃除ロボット、５１０１：ディスプレイ、５１０２：カメラ、５１０３：ブラシ、５１０４：操作ボタン、５１５０：携帯情報端末、５１５１：筐体、５１５２：表示領域、５１５３：屈曲部、５１２０：ゴミ、５２００：表示領域、５２０１：表示領域、５２０２：表示領域、５２０３：表示領域、７１０１：筐体、７１０３：表示部、７１０５：スタンド、７１０７：表示部、７１０９：操作キー、７１１０：リモコン操作機、７２０１：本体、７２０２：筐体、７２０３：表示部、７２０４：キーボード、７２０５：外部接続ポート、７２０６：ポインティングデバイス、７２１０：第２の表示部、７４０１：筐体、７４０２：表示部、７４０３：操作ボタン、７４０４：外部接続ポート、７４０５：スピーカ、７４０６：マイク、７４００：携帯電話機、９３１０：携帯情報端末、９３１１：表示パネル、９３１２：表示領域、９３１３：ヒンジ、９３１５：筐体

Claims

第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まれたＥＬ層とを有し、
前記第１の電極および前記第２の電極の一方が反射電極、他方が半透過半反射電極である発光素子において、
前記ＥＬ層は発光中心物質を有し、
前記発光中心物質が溶液状態において発する光のフォトンエネルギーの平均値をＥ_ａｖｅ［ｅＶ］とし、前記発光中心物質の前記溶液状態における発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギーをＥ_ｅｄｇｅ［ｅＶ］とすると、前記発光素子から発する光のピーク波長のフォトンエネルギーＥ_ｅｍ［ｅＶ］が、下記式（１）で表される発光素子。
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まれたＥＬ層とを有し、
前記第１の電極および前記第２の電極の一方が、反射電極、他方が半透過半反射電極である発光素子において、
前記ＥＬ層は、発光中心物質を有し、
前記発光中心物質が発する光のフォトンエネルギーの平均値をＥ_ａｖｅ［ｅＶ］とし、前記発光中心物質の発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギーをＥ_ｅｄｇｅ［ｅＶ］とすると、前記発光素子から発する光のピーク波長のフォトンエネルギーＥ_ｅｍ［ｅＶ］が、下記式（１）で表される発光素子。
請求項１において、前記発光中心物質が青色発光を呈する発光素子。
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟まれたＥＬ層とを有し、
前記第１の電極及び前記第２の電極の一方が反射電極、他方が半透過半反射電極である発光素子において、
前記ＥＬ層は青色発光を呈する発光中心物質を有し、
前記発光中心物質が発する光のフォトンエネルギーの平均値をＥ_ａｖｅ［ｅＶ］とし、前記発光中心物質の発光スペクトルの短波長側の発光端エネルギーをＥ_ｅｄｇｅ［ｅＶ］とすると、前記発光素子から発する光のピーク波長のフォトンエネルギーＥ_ｅｍ［ｅＶ］が、下記式（２）で表される発光素子。
請求項３または請求項４において、前記Ｅ_ｅｍが２．６ｅＶ以上２．９ｅＶ以下である発光素子。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記半透過半反射電極における、前記反射電極に対する面と反対の面には、分子量３００以上１２００以下の有機化合物層が形成されている発光素子。
請求項２乃至請求項６のいずれか一項において、前記Ｅ_ａｖｅおよび前記Ｅ_ｅｄｇｅは室温における比誘電率が１以上１０以下の溶媒中で測定される、発光素子。
請求項１において、前記溶液状態における溶媒がトルエンまたはクロロホルムである発光素子。
　請求項１乃至請求項７に記載の発光素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置。
　請求項８に記載の発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、
　を有する電子機器。
　請求項８に記載の発光装置と、筐体と、を有する照明装置。