JP2018201012A - 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動電圧が低く、信頼性が良好な発光素子を提供する。【解決手段】陰極と発光層の間に電子注入層を有する発光素子である。該電子注入層は遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物の混合膜であり、遷移金属原子と該有機化合物はＳＯＭＯを形成する。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、新規な電子注入層を有する発光素子に関する。または該発光素子を有する表示装置、電子機器、及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。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。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、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層（ＥＬ層）を挟んだ構成である。この素子の電極間に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得られる。
上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れ、バックライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作製でき、応答速度が高いなどの利点も有する。
一般に、発光素子は駆動電圧を低減させるため、陰極と発光層の間に電子注入層を設ける。該電子注入層は陰極との電子注入障壁を低減させるため、リチウム（Ｌｉ）やカルシウム（Ｃａ）に代表される、アルカリ金属やアルカリ土類金属のような仕事関数の小さい金属やこれらの化合物が用いられる（例えば特許文献１）。
また、上述の発光素子を発光装置に用いる場合、画素中の各副画素にそれぞれ互いに異なる色の光を呈する機能を有するＥＬ層を設ける方法（以下、塗り分け方式と呼ぶ）と、画素中の副画素に例えば白色の光を呈する機能を有する共通のＥＬ層を設け、各副画素にそれぞれ異なる色の光を透過する機能を有するカラーフィルタを設ける方法（以下、カラーフィルタ方式と呼ぶ）がある。
カラーフィルタ方式の利点としては、全副画素でＥＬ層を共通とすることができるため、塗り分け方式と比較して、ＥＬ層の材料の損失が少なく、またＥＬ層形成時に要する工程を少なくできるため、発光装置を低コストで高い生産性をもって製造できることが挙げられる。次に、塗り分け方式においては、各副画素のＥＬ層の材料が互いに混入することを防ぐために、各副画素間に余白が必要となるが、カラーフィルタ方式では当該余白が不要であるため、より画素の密度が高く高精細な発光装置を実現することが挙げられる。
上記発光素子は、ＥＬ層に含まれる発光性の物質の種類によって、様々な発光色を提供することができる。照明装置への応用を考えた場合、白色またはそれに近い色の発光を呈する高効率な発光素子が求められている。また、カラーフィルタ方式の発光装置への応用を考えた場合、色純度が高い発光を呈する高効率な発光素子が求められている。また、これらに用いる発光素子としては、消費電力の少ない発光素子が求められている。
発光素子の発光効率を向上させるためには、発光装置からの光の取出し効率を向上させることが重要である。発光素子からの光の取り出し効率を向上させるために、一対の電極間で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）構造を採用し、特定波長における光強度を増加させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、白色を発光する発光素子として、複数のＥＬ層の間に電荷発生層を設ける素子（タンデム素子ともいう）が提案されている。
この様な発光素子に関しては、その素子特性を向上させる為に、素子構造の改良や材料開発等が盛んに行われている。
特開２００１−１０２１７５号公報 特開２０１５−１３０３１９号公報
仕事関数の小さい金属やこれらの化合物は酸素や水との反応性が高く、取扱いが困難である。また、該金属や化合物を発光素子に用いると酸素や水の影響を受け、発光素子の発光効率の低下、駆動電圧の上昇、または信頼性の低下などが生じる場合がある。そのため、酸素や水の影響を受けにくく、且つ陰極との電子注入障壁が小さい電子注入層の開発が求められている。
また、タンデム素子の電荷発生層に隣接する電子注入層には高い電子注入性が求められる。そのため、該電子注入層にはリチウムやセシウムのようなアルカリ金属やこれらの化合物、カルシウムのようなアルカリ土類金属やこれらの化合物が用いられる。しかし、該金属及び該化合物を電子注入層に用いると、該金属が電子輸送層中に分散され、クロストークの要因になる場合がある。
上述した課題に鑑み、本発明の一態様では、駆動電圧が低い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、耐湿性が高い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、耐酸化性が高い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、消費電力が低減された発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、信頼性の高い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、新規な半導体装置を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、クロストークの発生が抑制された発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、色純度の高い発光を呈する発光素子を提供することを課題とする。
または、本発明の一態様は、上記発光素子を適用した耐湿性が高い電子機器および照明装置を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、上記発光素子を適用した消費電力が低減された発光装置を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、上記発光素子を適用した長寿命な発光装置を提供することを課題とする。
なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかであり、明細書等の記載から上記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、陽極と陰極との間に発光層を有し、発光層と陰極の間に第１の層を有し、第１の層は非共有電子対を有する第１の有機化合物と、遷移金属を有し、第１の有機化合物と遷移金属はＳＯＭＯ（半占軌道：Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）を形成する、発光素子である。
本発明の別の一態様は、陽極と、陰極との間に、第１の発光ユニットと、第２の発光ユニットを有し、第１の発光ユニットと、第２の発光ユニットとの間に第１の層を有し、第１の層は第１の有機化合物及び遷移金属を有し、第１の有機化合物は非共有電子対を有し、第１の有機化合物と遷移金属はＳＯＭＯを形成する、発光素子である。
本発明の別の一態様は、陽極と、陰極との間に、第１の発光ユニットと、第２の発光ユニットを有し、第１の発光ユニットと前記第２の発光ユニットと間に第１の層及び電荷発生層を有し、第１の層と電荷発生層は互いに接して設けられ、第１の層は第１の有機化合物及び第１の遷移金属を有し、第１の有機化合物は非共有電子対を有し、第１の有機化合物と第１の遷移金属はＳＯＭＯを形成する、発光素子である。
上記構成において、第１の有機化合物は電子不足型複素芳香環を有すると好ましい。また、第１の有機化合物が、ピリジン環、ジアジン環、トリアジン環の少なくとも一を有するとさらに好ましい。
また、上記構成において、第１の有機化合物を構成する炭素数が２５以上１００以下であると好ましい。
また、上記構成において、第１の有機化合物は１，１０−フェナントロリン骨格を有さないと好ましい。
また、上記構成において、第１の有機化合物が有するＬＵＭＯ（最低空軌道：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位が−３．６ｅＶ以上−２．３ｅＶ以下であると好ましい。
また、上記構成において、遷移金属は周期表における第５族、第７族、第９族または第１１族のいずれかに属すると好ましい。遷移金属が第１１族の属するとより好ましく、Ａｇであるとさらに好ましい。
また、上記構成において、陰極と第１の層の間にさらに第２の層を有し、第２の層は電子不足型複素芳香環を有する第２の有機化合物を含むと好ましい。
上記構成において、第２の有機化合物が有するＬＵＭＯ準位は、ＳＯＭＯ準位より低いと好ましい。
上記構成において、アルカリ金属及びアルカリ土類金属を有さない発光素子であると好ましい。
上記構成において、第１の層における、金属のモル比率が第１の有機化合物に対して、０．２以上０．８以下であると好ましい。
上記構成において、陰極が第１の層の金属と同一の物質を含んでいると好ましい。または、発光層が第１の有機化合物を含んでいると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記各構成の表示装置と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一とを有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一とを有する照明装置である。また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電気機器も範疇に含める。したがって、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、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられた表示モジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられた表示モジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装された表示モジュールも本発明の一態様である。
本発明の一態様により、駆動電圧が低い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、耐湿性が高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、耐酸化性が高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、消費電力が低減された発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、信頼性の高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な半導体装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、クロストークの発生が抑制された発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様によって、色純度の高い発光を呈する発光素子を提供することができる。
また、本発明の一態様により、上記発光素子を適用した耐湿性が高い電子機器および照明装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、上記発光素子を適用した消費電力が低減された発光装置を提供することができる。本発明の一態様により、上記発光素子を適用した長寿命な発光装置を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の一態様の発光素子を説明する断面模式図及び電子注入層に係るエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面模式図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する上面図及び断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 トランジスタの一例を示す断面図。 本発明の一態様の電子機器について説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する斜視図。 本発明の一態様の照明装置について説明する図。 本発明の一態様の照明装置について説明する図。 実施例に係る、発光素子を説明する断面模式図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、薄膜の吸収スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子を説明する断面模式図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の駆動寿命試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の駆動寿命試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の駆動寿命試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面模式図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面模式図。 実施例に係る、発光素子を説明する断面模式図。 実施例に係る、発光素子の拡大写真。 実施例に係る、明るさ−隣接画素からの距離の関係を説明する図。 実施例に係る、発光素子を説明する断面模式図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子を説明する断面模式図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、有機化合物のＬＵＭＯ準位と恒温恒湿保存試験後の発光面積比の関係を説明する図。 実施例に係る、発光素子を説明する断面模式図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電力効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の駆動寿命試験の結果を説明する図。 実施例に係る、ＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）測定結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されない。
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
また、本明細書等において、第１、第２等として付される序数詞は便宜上用いており、工程順又は積層順を示さない場合がある。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等において、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について、図１を用いて以下説明する。
＜発光素子の構成例１＞
図１（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子１５０の断面模式図である。
発光素子１５０は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）を有し、該一対の電極間に設けられたＥＬ層１００を有する。ＥＬ層１００は、少なくとも発光層１４０及び電子注入層１３０を有する。
また、図１（Ａ）に示すＥＬ層１００は、発光層１４０、電子注入層１３０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２及び電子輸送層１１８等の機能層を有する。
なお、本実施の形態においては、一対の電極のうち、電極１０１を陽極として、電極１０２を陰極として説明するが、発光素子１５０の構成としては、その限りではない。つまり、電極１０１を陰極とし、電極１０２を陽極とし、当該電極間の各層の積層を、逆の順番にしてもよい。すなわち、陽極側から、正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２と、発光層１４０と、電子輸送層１１８と、電子注入層１３０と、が積層する順番とすればよい。
なお、ＥＬ層１００の構成は、図１（Ａ）に示す構成に限定されず、少なくとも発光層１４０及び電子注入層１３０を有し、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、はそれぞれ有していても、有していなくても良い。
また、一対の電極間のＥＬ層には、その機能に応じて、各層が形成されれば良く、これに限らない。すなわち、一対の電極間のＥＬ層は、正孔または電子の注入障壁を低減する、正孔または電子の輸送性を向上する、正孔または電子の輸送性を阻害する、または電極による消光現象を抑制する、ことができる等の機能を有する層を有する構成としても良い。
また、発光層１４０は、ホスト材料と、ゲスト材料（発光材料）と、を有すると好ましい。
また、ホスト材料としては、正孔を輸送する機能（正孔輸送性）を有する材料（正孔輸送性材料）、及び電子を輸送する機能（電子輸送性）を有する材料（電子輸送性材料）のいずれか一方または双方を用いることが好ましく、正孔輸送性及び電子輸送性を有する材料を用いてもよい。
また、ホスト材料が、電子輸送性材料と正孔輸送性材料との組み合わせである場合、その混合比によってキャリアバランスを容易に制御することが可能となる。具体的には、電子輸送性材料：正孔輸送性材料＝１：９から９：１（重量比）の範囲が好ましい。また、該構成を有することで、容易にキャリアバランスを制御することができることから、キャリア再結合領域の制御も簡便に行うことができる。
また、ゲスト材料としては、発光性の化合物を用いればよく、該発光性の化合物としては、蛍光を発することができる物質（以下、蛍光性化合物）または燐光を発することができる物質（以下、燐光性化合物ともいう）であると好適である。
発光素子の駆動電圧を低減させるためには、発光層１４０と電極１０２との間の電子注入障壁を小さくする必要がある。そのため、発光層１４０と電極１０２との間に電子注入層１３０を設けることが好ましい。従来の発光素子においては電子注入層１３０には仕事関数が小さい、アルカリ金属やアルカリ土類金属を有する金属材料が用いられている。しかし、仕事関数が小さい金属材料は酸素や水との反応性が高いため、発光素子に用いると、発光効率の低下、駆動電圧の上昇、素子寿命の低下や、シュリンク（発光部端部における非発光領域）発生等の原因になり、発光素子の特性低下や信頼性の低下に繋がる場合がある。換言すると、仕事関数が小さい金属材料が、素子劣化の要因となり得る。したがって、発光素子の特性低下や信頼性の低下を抑制するためには、発光素子がアルカリ金属およびアルカリ土類金属を有さないことが好ましい。
一方、仕事関数が大きい金属は酸素や水との反応性は低いものの、電子注入層１３０に用いた場合、電極１０２との間で電子注入障壁を形成するため、発光素子の駆動電圧の上昇や、発光効率が低下してしまうという問題点がある。
ここで、本発明者らは、非共有電子対を有する化合物と遷移金属とが相互作用することでＳＯＭＯを形成し、当該ＳＯＭＯを形成する組み合わせの化合物と遷移金属の複合材料を電子注入層に用いることで、電子注入層と陰極との電子注入障壁を低減し、且つ耐湿性に優れた発光素子が得られることを見出した。
非共有電子対を有する化合物と遷移金属とが相互作用することでＳＯＭＯを形成するためには、当該化合物と遷移金属の電子数の合計が奇数であると好ましい。したがって、当該化合物の電子数が偶数である場合、遷移金属は周期表における奇数の族であると好ましい。また、当該化合物の電子数が奇数である場合、遷移金属は周期表における偶数の族であると好ましい。
また、非共有電子対を有する化合物としては、電子を輸送する機能を有する有機化合物が好ましい。また、該遷移金属に対して電子受容体として機能する有機化合物が好ましい。
よって本発明の一態様の発光素子は、非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料を電子注入層に用いた発光素子である。
遷移金属は水や酸素との反応性が乏しいため、発光素子に用いた場合、仕事関数が小さい金属を用いた場合に懸念される、水や酸素による素子劣化が少ない。そのため、本発明の一態様は耐湿性、耐酸化性に優れた発光素子を提供することができる。
図１（Ｂ）は本発明の一態様の発光素子における、電子注入層１３０の概略図を示す。電子注入層１３０は非共有電子対を有する、化合物１３１と遷移金属１３２を有する。
図１（Ｃ）は本発明の一態様の発光素子における、電子注入層１３０におけるエネルギーダイヤグラムを示す。遷移金属１３２と化合物１３１を混合すると、化合物１３１が遷移金属１３２の原子と相互作用することで、ＳＯＭＯが形成される。このとき、化合物１３１が遷移金属１３２の原子と相互作用して形成されるＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位は元の化合物１３１が有するＨＯＭＯ準位と同様であると好ましい。化合物１３１に電子を輸送する機能を有する有機化合物を用いる場合、化合物１３１が有するＨＯＭＯ準位は低く、化合物１３１に正孔が注入されにくい。そのため、化合物１３１と遷移金属１３２の原子とが相互作用して形成するＨＯＭＯ準位が元の化合物１３１が有するＨＯＭＯ準位と同等である場合、電子注入層１３０と電極１０２との間の正孔注入障壁が大きくなるため、電子注入層１３０から電極１０２へ正孔が抜けにくく発光素子中のキャリアバランスを向上できるため好ましい。なお、本明細書等の中でＨＯＭＯとは、電子で満たされている最もエネルギーが高い分子軌道を指す。
ＳＯＭＯは一つだけ電子を有する軌道であるため、発光素子１５０に電圧を印加するとＳＯＭＯ中の電子が発光素子中のキャリアとなり、電子輸送層１１８、及び発光層１４０へ輸送される。また、電極１０２から電子注入層１３０へ容易に電子注入することが可能となる。すなわち、電子注入層１３０がＳＯＭＯを形成する組み合わせの材料を有することで、電極１０２からＥＬ層１００中に容易に電子注入を行うことができる。また、ＳＯＭＯ準位は化合物１３１が有するＬＵＭＯ準位より、低いと好ましい。そのため、化合物１３１のＬＵＭＯ準位は高い方が好ましい。具体的には、化合物１３１のＬＵＭＯ準位が−３．６ｅＶ以上−２．３ｅＶ以下であると好ましい。このようなＬＵＭＯ準位を有する有機化合物を遷移金属と混合すると、相互作用により形成されるＳＯＭＯ準位は電子注入に好適な準位となるため、電子注入層１３０と電極１０２との間の電子注入障壁を低減することができる。
なお、有機化合物のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位は一般にＣＶ（サイクリックボルタンメトリー）や光電子分光法、光吸収分光法、逆光電子分光法等によって見積もられる。異なる化合物間の値を比較する場合は、同じ測定で見積もられた値を用いて比較することが好ましい。
ここで上述の遷移金属は第５族、第７族、第９族、第１１族のいずれかに属すると好ましい。これら奇数族の遷移金属のうち最外殻の軌道に１つ電子（不対電子）を有する金属は、化合物１３１とＳＯＭＯを形成しやすいため特に好ましい。
＜量子化学計算による遷移金属１３２と化合物１３１の相互作用におけるＳＯＭＯ準位の見積もり＞
ここで、化合物１３１と遷移金属１３２がＳＯＭＯを形成するためには、化合物１３１が遷移金属１３２と相互作用する必要がある。そこで、有機化合物が種々の遷移金属原子と相互作用した場合における安定化エネルギー及び、有機化合物が遷移金属原子と相互作用した際に形成されるＳＯＭＯの準位について量子化学計算による見積もりを行った。その結果を表１に示す。なお、非共有電子対を有する有機化合物としては下記に示す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）を用いた。
量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、ＩＣＥ Ｘ）を用いて行った。まず、有機化合物単体の基底状態、遷移金属単体の基底状態、及び有機化合物と遷移金属との複合材料の基底状態における最安定構造を密度汎関数法（ＤＦＴ）で計算した。基底関数としては６−３１１Ｇ（ｄ，ｐ）およびＬａｎＬ２ＤＺを用い、汎関数としてはＢ３ＬＹＰを用いた。次に、有機化合物と遷移金属との複合材料の全エネルギーと、有機化合物単体の全エネルギーと遷移金属単体の全エネルギーの和と、の差より安定化エネルギーを算出した。すなわち、（安定化エネルギー）＝（有機化合物と遷移金属との複合材料の全エネルギー）−（有機化合物単体の全エネルギー）−（遷移金属単体の全エネルギー）とした。なお、ＤＦＴの全エネルギーは、ポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギーと複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で交換相関相互作用を近似しているため、計算は高精度である。
表１より上記複合材料の遷移金属として第７族の遷移金属であるマンガン（Ｍｎ）、第９族の遷移金属であるコバルト（Ｃｏ）、第１１族の遷移金属である銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）を用いた場合、安定化エネルギーは負の値となっている。これは非共有電子対を有する有機化合物（この場合ＮＢＰｈｅｎ）と遷移金属を混合した場合、有機化合物が遷移金属原子と相互作用した方が、相互作用しない場合と比較し、安定であることを示している。すなわち、表１より、遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物を混合すると、該有機化合物が遷移金属と相互作用し、該有機化合物と遷移金属の複合材料が安定になることが分かる。なお、表１及び後述する表２中のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのエネルギー準位は計算により求めた値であり、実測値と異なる場合がある。
また、該有機化合物と遷移金属とが相互作用することによりＳＯＭＯを形成する。該ＳＯＭＯは、金属が有する不対電子に由来する軌道であるが、有機化合物の軌道上にも分布する。このことから、遷移金属の電子軌道と有機化合物との電子軌道が相互作用していることが分かる。また、このＳＯＭＯ準位を表１に示す。電子注入層１３０に化合物１３１と遷移金属１３２の複合材料を用いる場合、ＳＯＭＯ準位が高い方が電子注入性に有利であるため好ましい。よって化合物１３１と相互作用する遷移金属１３２としては、電子注入層に用いる材料として広く用いられているＬｉと同等のＳＯＭＯ準位を有する、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｍｎが本発明の一態様に特に好適に用いることができる。
また、化合物１３１と遷移金属１３２が相互作用しＳＯＭＯを形成することで、電子注入層１３０に不対電子が形成される。そのため、ＳＯＭＯの形成は、電子スピン共鳴法（ＥＳＲ）で観測することができる。また、電極１０２から発光層１４０中への電子注入を良好にするためには、ＳＯＭＯに起因するスピン密度が、１×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上が好ましく、５×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上がより好ましく、１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上がさらに好ましい。
一方、発光素子の作製工程を考慮すると、一般に発光素子のＥＬ層、特に電子注入層や陰極は真空蒸着法によって成膜される場合が多い。このとき、用いる材料としては簡便に真空蒸着が行える材料、すなわち融点が低い材料を用いることが好ましい。ここで、第１１族元素は第７族や第９族元素と比較し、融点が低いため、真空蒸着に好適に用いることができる。また、第１１族元素の中でもＡｇは、融点が低く特に好ましい。また、真空蒸着法を用いることにより、簡便に遷移金属原子と有機化合物を混合することができるため好ましい。
また、ＡｇやＣｕは陰極材料としても用いることができる。電子注入層１３０及び電極１０２に同一の材料を用いることによって発光素子の作製を簡便に行うことができるため好ましい。また、電子注入層１３０と電極１０２に同一の材料を用いることによって、電子注入層１３０と電極１０２の密着性を高めることができ、発光素子の信頼性を向上させることができる。また、発光素子の製造コストを低減することができる。
次に遷移金属１３２にＡｇを用いた場合における化合物１３１として、非共有電子対を有する種々の有機化合物を用いた場合における、化合物１３１とＡｇ原子とが相互作用した場合の安定化エネルギーとＳＯＭＯ準位を量子化学計算による見積もりを行った。その結果を表２に示す。また、用いた有機化合物とその略称を以下に示す。なお、量子化学計算の計算方法としては、表１の算出を行った計算方法と同様である。
表２より非共有電子対を有する種々の有機化合物は遷移金属（この場合はＡｇ）と混合した場合、安定化エネルギーが負の値を取るため、非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料は相互作用することで安定化することが分かる。
化合物１３１が遷移金属１３２原子と相互作用した場合、遷移金属１３２原子が電子ドナー、化合物１３１が電子のアクセプターになると好ましい。この場合、化合物１３１は電子不足型複素芳香環を有すると好ましい。このような構成の場合、化合物１３１は電子を受け取りやすいため、遷移金属１３２の原子と相互作用したときの安定化エネルギーを小さくすることができる。また、電子不足型複素芳香環を有する化合物は電子輸送性が良好なため、電子注入層に用いた場合、発光素子の駆動電圧を低減することができるため化合物１３１として好ましい。
該電子不足型複素芳香環は含窒素複素芳香環であると好ましく、ピリジン環、ジアジン環（ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環）、トリアジン環の少なくとも一つを有するとより好ましい。これらの環は電気化学的安定性に優れるため、信頼性の良好な発光素子を提供することができる。また、電子輸送性に優れるため、駆動電圧が低減された発光素子を提供することができる。なお、当該電子不足型複素芳香環を有する化合物としては、金属錯体であってもよい。
また、化合物１３１として有機化合物を用いる場合の炭素数は２５以上１００以下であると好ましい。このような炭素数とすることで、昇華性に優れた有機化合物とすることができるため、真空蒸着において有機化合物の熱分解を抑制することができ、良好な材料使用効率を得ることができる。さらに、ガラス転移点（Ｔｇ）が１００℃以上であると好ましい。このようなＴｇを有する有機化合物をＥＬ層に用いることで耐熱性に優れた発光素子とすることができる。
表１及び表２より、ＮＢＰｈｅｎ、ジキノキサリノ［２，３−ａ：２’，３’−ｃ］フェナジン（略称：ＨＡＴＮＡ）、２，４，６−トリス［３’−（ピリジン−３−イル）ビフェニル−３−イル］−１，３，５−トリアジン（略称：ＴｍＰＰＰｙＴｚ）は他の有機化合物と比較し、Ａｇ原子と相互作用した場合の安定化エネルギーが小さい。これらの化合物が有する複素環は複数の複素環に渡って、Ｎ−Ｃ−Ｃ−Ｎの順に並んだ共役二重結合を有している。このような結合部位を有していると、化合物１３１と遷移金属１３２とが相互作用した際にキレート環を形成する（化合物１３１と遷移金属１３２とが相互作用し、環構造を形成する）ことが可能なためである。よって、化合物１３１が遷移金属１３２原子に配位した際、キレート環を形成すると安定化エネルギーが小さくなるため好ましい。
また、遷移金属１３２と化合物１３１のモル比率が、化合物１３１に対して、好ましくは０．１以上１０以下であると好ましく、０．２以上２以下であるとより好ましく、０．２以上０．８以下であるとさらに好ましい。このような比率で、遷移金属１３２と化合物１３１を混合することで、良好な電子注入性を有する発光素子を提供することができる。化合物１３１に対して、上記割合よりも遷移金属１３２のモル比率が少なすぎる場合は、遷移金属１３２と相互作用しＳＯＭＯを形成する化合物１３１の量が少ないため、電子注入性が低下する場合がある。また、上記割合よりも遷移金属１３２のモル比率が多すぎる場合は、電子注入層１３０の透過率が低下するため、発光素子の発光効率が低下する場合がある。
また、電子注入層１３０の膜厚としては３ｎｍ以上が好ましく、５ｎｍ以上がより好ましい。該構成とすることで、遷移金属１３２と化合物１３１とが混合された複合材料として良好に機能させることができる。また、電子注入層１３０の膜厚としては、５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好ましい。該構成とすることで、電子注入層１３０による光吸収の影響を小さくし、高い発光効率を示す発光素子を提供することができる。
次に遷移金属１３２に偶数族の遷移金属である鉄（Ｆｅ）を用い、化合物１３１として銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）を用いた場合における、化合物１３１と遷移金属１３２とが相互作用した場合の安定化エネルギーとＳＯＭＯ準位を量子化学計算による見積もりを行った。その結果を表３に示す。なお、量子化学計算の計算方法としては、表１の算出を行った計算方法と同様である。
銅フタロシアニンは、電子数が奇数であり、ＨＯＭＯ準位より低いエネルギー準位にＳＯＭＯを有する化合物である。表３より非共有電子対を有する有機化合物として銅フタロシアニンを用いた場合、偶数族の遷移金属（この場合はＦｅ）と混合することで、安定化エネルギーが負の値となる。すなわち、非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属原子とが相互作用することで安定化することが分かる。
また、銅フタロシアニンとＦｅとが相互作用することで、銅フタロシアニンとＦｅの複合材料のＳＯＭＯが形成される。該ＳＯＭＯのエネルギー準位は銅フタロシアニンのＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位の間に位置する。したがって、当該複合材料を電子注入層１３０に用いることで、電子注入性に優れた発光素子を提供することができる。
＜発光素子の構成例２＞
次に、図１に示す発光素子１５０と異なる構成例について、図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、以下説明を行う。
図２は、本発明の一態様の発光装置を示す断面模式図である。なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）において、図１に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
図２（Ａ）に示す発光素子１５２は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）を有し、該一対の電極間に設けられたＥＬ層１０５を有する。ＥＬ層１０５は、少なくとも発光層１４０及び電子注入層１３０を有する。さらにバッファ層１１７を有する。バッファ層１１７は電子注入層１３０と電極１０２の間に設けられる。
また、図２（Ａ）に示すＥＬ層１０５は、発光層１４０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２及び電子輸送層１１８等の機能層を有する。
バッファ層１１７を電極１０２と電子輸送層１１８の間に設けることによって、電子輸送層１１８、電子注入層１３０、発光層１４０等が酸素や水分に接触する確率が低下するため、発光素子の耐湿性や耐酸化性の向上が期待できる。
本発明の一態様は電子注入層１３０には上述の化合物１３１と遷移金属１３２の複合材料を用い、バッファ層１１７には電子不足型複素芳香環を有する有機化合物を用いる。電子不足型複素芳香環は上述の通り、電子輸送性に優れるため発光素子の駆動電圧を低減することができる。
電子注入層１３０と電極１０２の間にバッファ層１１７を挟むことによって、電極１０２と電子注入層１３０とのエネルギー障壁を低減することができるため好ましい。また、バッファ層の膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。このような構成にすることで、高い電子輸送性を保ったまま電子注入障壁を低減することができる。
また、バッファ層１１７に用いる有機化合物のＬＵＭＯ準位は、電子注入層１３０で形成されるＳＯＭＯ準位よりも低いと好ましい。このような構成にすることによって、電子注入層１３０と電極１０２との間の電子注入障壁を小さくすることができるため好ましい。
なお、上記、遷移金属１３２と非共有電子対を有する化合物１３１の複合材料は、薄膜太陽電池に用いることができる。より具体的には、薄膜太陽電池の電子注入層としても好適に用いることができる。
＜発光素子の構成例３＞
図２（Ｂ）に示す発光素子１５４は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）を有し、該一対の電極間に設けられたＥＬ層１０７を有する。ＥＬ層１０７は、少なくとも発光層１４０及び電子注入層１３０を有する。さらに電荷発生層１６０を有する。電荷発生層１６０は電子注入層１３０と電極１０２の間に設けられる。
また、図２（Ｂ）に示すＥＬ層１０７は、発光層１４０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２及び電子輸送層１１８等の機能層を有する。
電荷発生層１６０を電極１０２と電子輸送層１１８の間に設けることによって、電子輸送層１１８、電子注入層１３０、発光層１４０等に入り込む酸素や水分の量が低下するため、発光素子の耐湿性や耐酸化性の向上が期待できる。
上述のように、電荷発生層１６０は、正孔輸送性材料と電子受容性材料を有する構成の場合、電子注入層１３０に仕事関数が小さい、アルカリ金属やアルカリ土類金属を有する金属材料を用いると、電子注入層１３０に用いた材料から、電荷発生層１６０の電子受容性材料が電子を引き抜くため、電荷発生層１６０及び電子注入層１３０の界面近傍において空乏層が発生する。そのため駆動電圧が上昇する場合がある。該空乏層を抑制するためには、電子注入層１３０と電荷発生層１６０との間に電子を受け渡す機能を有する層を設ける必要があった。
一方、本発明の一態様の発光素子では、電子注入層１３０に遷移金属と非共有電子対を有する化合物との複合材料を用いることによって、電荷発生層１６０の電子受容性材料による電子の引き抜きが起こりにくい。従って、上述の空乏層を発生させることなく電荷発生層１６０を設けることができるため、積層数が少なく、駆動電圧が低い発光素子が作製できる。
また、電荷発生層１６０の膜厚は特に制限は無く、適宜調整することができる。例えば、発光層１４０から電極１０２までの膜厚を調整することによって、発光層１４０から得られる発光を効率良く発光素子外部へ取り出すことができる。すなわち、電荷発生層１６０の膜厚を調整することによって、光取出し効率を向上させることができる。
また、電荷発生層１６０と電極１０２は接して設けられると好ましい。該構成とすることによって、電極１０２とＥＬ層１０７との電子注入障壁を抑制できるため発光素子の駆動電圧を低減することができる。さらに、電荷発生層１６０と電子注入層１３０が接しているとより好ましい。上述のように、本発明の一態様では、電荷発生層１６０と電子注入層１３０が接している場合でも駆動電圧が低い発光素子が作製できるため、該構成とすることで、ＥＬ層１０７の積層数を抑制することができる。
また、電荷発生層１６０が有する電子受容性材料としては、遷移金属酸化物を好適に用いることができる。該遷移金属酸化物としては、例えば、チタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、銀酸化物が挙げられる。特にモリブデン酸化物は大気中で安定であり、吸湿性も低く、安価であるため好ましい。該遷移金属酸化物を用いることによって、電極１０２との電子注入障壁を低減できるため好ましい。したがって、本発明の一態様は、電子注入層１３０が遷移金属元素を有し、且つ電荷発生層１６０が遷移金属元素を有する発光素子である。なお、電荷発生層１６０が有する電子受容性材料としては、上述の化合物に限られない。
また、電荷発生層１６０が有する正孔輸送性材料としては、ピロール骨格、チオフェン骨格、フラン骨格または芳香族アミン骨格のいずれか一を含む有機化合物を用いると好ましい。該骨格を有する有機化合物は、正孔輸送性が高いため、電荷発生層１６０に用いることによって発光素子の駆動電圧を低減することができる。電荷発生層１６０が有する正孔輸送性材料としては、上述の化合物に限られない。
＜発光素子の構成例４＞
次に、図１に示す発光素子１５０、図２に示す発光素子１５２及び発光素子１５４と異なる構成例について、図４９を用いて、以下説明を行う。
図４９は、発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂの断面模式図である。
発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂは、基板２２００上に電極２１０１と、電極２１０２と、電極２１０３と、電極２１０４とを有する。また、電極２１０１と電極２１０２との間、及び電極２１０２と電極２１０３との間、及び電極２１０２と電極２１０４との間に、少なくとも発光ユニット２１０６及び発光ユニット２１０８と電子注入層２１３０と、を有する。また、発光ユニット２１０６と発光ユニット２１０８との間には電荷発生層２１１５が設けられる。なお、発光ユニット２１０６と発光ユニット２１０８は、同じ構成でも異なる構成でもよい。
発光ユニット２１０６と発光ユニット２１０８とに挟まれる電荷発生層２１１５は、例えば電極２１０１と電極２１０２とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図４９において、電極２１０２の電位の方が電極２１０１の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層２１１５は、発光ユニット２１０６に電子を注入し、発光ユニット２１０８に正孔を注入する。
また、発光ユニット２１０６は、例えば正孔注入層２１１１と、正孔輸送層２１１２と、発光層２１４０と、電子輸送層２１１３と、を有する。また発光ユニット２１０８は、例えば正孔注入層２１１６と、正孔輸送層２１１７と、発光層２１７０と、電子輸送層２１１８と、電子注入層２１１９と、を有する。
ここで、図４９に示すように、電子注入層２１３０は電子輸送層２１１３と隣接し且つ、発光ユニット２１０８と電子輸送層２１１３との間に設けられると好ましい。また、電荷発生層２１１５が電子注入層２１３０に隣接しかつ、電子注入層２１３０と発光ユニット２１０８との間に設けられると好ましい。このような構成にすることで、発光ユニット２１０６へ効率良く電子を輸送することができる。
なお、発光素子の構成例においては、電極２１０１、電極２１０３、及び電極２１０４を陽極として、電極２１０２を陰極として説明するが、発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂの構成としては、その限りではない。つまり、電極２１０１、電極２１０３、及び電極２１０４を陰極とし、電極２１０２を陽極とし、当該電極間の各層の積層を、逆の順番にしてもよい。すなわち、発光ユニット２１０６は、陽極側から、正孔注入層２１１１と、正孔輸送層２１１２と、発光層２１４０と、電子輸送層２１１３と、電子注入層２１３０と、が積層する順番とすればよく、発光ユニット２１０８は、陽極側から、正孔注入層２１１６と、正孔輸送層２１１７と、発光層２１７０と、電子輸送層２１１８と、電子注入層２１１９と、が積層する順番とすればよい。
また、発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂの構成としては、図４９に示す構成に限定されず、少なくとも発光層２１４０、発光層２１７０、電荷発生層２１１５、及び電子注入層２１３０を有し、正孔注入層２１１１、正孔注入層２１１６、正孔輸送層２１１２、正孔輸送層２１１７、電子輸送層２１１３、電子輸送層２１１８、電子注入層２１１９はそれぞれ有していても、有していなくても良い。
また、一対の電極間には、その機能に応じた層が形成されれば良く、これに限らない。すなわち、一対の電極間には、正孔または電子の注入障壁を低減する、正孔または電子の輸送性を向上する、正孔または電子の輸送性を阻害する、または電極による消光現象を抑制する、ことができる等の機能を有する層を有する構成としても良い。
なお、発光ユニット２１０８のように、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層２１１５に接している場合は、電荷発生層２１１５が発光ユニット２１０８の正孔注入層の役割も担うことができる場合があるため、該発光ユニットには正孔注入層を設けなくとも良い場合がある。
また、図４９においては、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂに示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
発光素子２２５０ａにおいて、電極２１０１、電極２１０３、及び電極２１０４は、可視光を反射する機能を有し、電極２１０２は、可視光を透過する機能を有する。また、発光素子２２５０ｂにおいて、電極２１０１、電極２１０３、及び電極２１０４は、可視光を透過する機能を有し、電極２１０２は、可視光を反射する機能を有する。
そのため、発光素子２２５０ａが呈する光は、電極２１０２を通して外部へ射出され、発光素子２２５０ｂが呈する光は、電極２１０１、電極２１０３、及び電極２１０４を通して外部へ射出される。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、発光素子が形成される基板２２００の上方及び下方の双方に光を取り出す発光素子であってもよい。
また、電極２１０１は、導電層２１０１ａと、導電層２１０１ａ上に接する導電層２１０１ｂと、を有する。また、電極２１０３は、導電層２１０３ａと、導電層２１０３ａ上に接する導電層２１０３ｂと、を有する。電極２１０４は、導電層２１０４ａと、導電層２１０４ａ上に接する導電層２１０４ｂと、を有する。
導電層２１０１ｂ、導電層２１０３ｂ、及び導電層２１０４ｂは、可視光を透過する機能を有する。また、発光素子２２５０ａにおいて導電層２１０１ａ、導電層２１０３ａ、及び導電層２１０４ａは、可視光を反射する機能を有する。また、発光素子２２５０ｂにおいて、導電層２１０１ａ、導電層２１０３ａ、及び導電層２１０４ａは、可視光を透過する機能を有する。
図４９（Ａ）に示す発光素子２２５０ａ、及び図４９（Ｂ）に示す発光素子２２５０ｂは、電極２１０１と電極２１０２とで挟持された領域２２２２Ｂ、電極２１０２と電極２１０３とで挟持された領域２２２２Ｇ、及び電極２１０２と電極２１０４とで挟持された領域２２２２Ｒ、の間に、隔壁２１４５を有する。隔壁２１４５は、絶縁性を有する。隔壁２１４５は、電極２１０１、電極２１０３、及び電極２１０４の端部を覆い、該電極と重畳する開口部を有する。隔壁２１４５を設けることによって、各領域の基板２２００上の該電極を、それぞれ島状に分離することが可能となる。
なお、図４９においては、正孔注入層２１１１、正孔注入層２１１６、正孔輸送層２１１２、正孔輸送層２１１７、発光層２１４０、発光層２１７０、電子輸送層２１１３、電子輸送層２１１８、電子注入層２１１９、電荷発生層２１１５、及び電極２１０２は、各領域でそれぞれ分離せずに共通して設けた状態で例示されているが、各領域でそれぞれ分離して設けても良い。
本発明の一態様の発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂにおいては、領域２２２２Ｂの一対の電極（電極２１０１及び電極２１０２）間、領域２２２２Ｇの一対の電極（電極２１０２及び電極２１０３）間、及び領域２２２２Ｒの一対の電極（電極２１０２及び電極２１０４）間に電圧を印加することにより、それぞれ陰極から電子が電子注入層２１１９に注入され、陽極から正孔（ホール）が正孔注入層２１１１に注入されることで電流が流れる。また、電荷発生層２１１５から電子が電子注入層２１３０に注入され、電荷発生層２１１５から正孔（ホール）が正孔注入層２１１６に注入される。そして、注入されたキャリア（電子及び正孔）が再結合することによって、励起子が形成される。発光材料を有する発光層２１４０及び発光層２１７０において、キャリア（電子及び正孔）が再結合し、励起子が形成されると、発光層２１４０及び発光層２１７０が有する発光材料が励起状態となり、発光材料から発光が得られる。
発光層２１４０及び発光層２１７０は、紫色、青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄橙色、橙色、または赤色の光を呈する発光材料の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好ましい。
また、発光層２１４０及び発光層２１７０は、２層が積層された構成としてもよい。２層の発光層に、第１の化合物及び第２の化合物という、異なる色を呈する機能を有する２種類の発光材料をそれぞれ用いることで、複数の発光を同時に得ることができる。特に発光層２１４０及び発光層２１７０が呈する発光によって白色またはそれに近い色となるよう、各発光層に用いる発光材料を選択すると好ましい。
また、発光層２１４０及び発光層２１７０は、３層以上が積層された構成としても良く、発光材料を有さない層が含まれていても良い。
また、発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂは、領域２２２２Ｂ、領域２２２２Ｇ、及び領域２２２２Ｒから呈される光が取り出される方向に、それぞれ光学素子２２２４Ｂ、光学素子２２２４Ｇ、及び光学素子２２２４Ｒを有する基板２２２０を有する。各領域から呈される光は、各光学素子を介して発光素子外部に射出される。すなわち、領域２２２２Ｂから呈される光は、光学素子２２２４Ｂを介して射出され、領域２２２２Ｇから呈される光は、光学素子２２２４Ｇを介して射出され、領域２２２２Ｒから呈される光は、光学素子２２２４Ｒを介して射出される。
また、光学素子２２２４Ｂ、光学素子２２２４Ｇ、及び光学素子２２２４Ｒは、入射される光から特定の色を呈する光を選択的に透過する機能を有する。例えば、光学素子２２２４Ｂを介して射出される領域２２２２Ｂから呈される光は、青色を呈する光となり、光学素子２２２４Ｇを介して射出される領域２２２２Ｇから呈される光は、緑色を呈する光となり、光学素子２２２４Ｒを介して射出される領域２２２２Ｒから呈される光は、赤色を呈する光となる。
なお、図４９（Ａ）（Ｂ）において、各光学素子を介して各領域から射出される光を、青色（Ｂ）を呈する光、緑色（Ｇ）を呈する光、赤色（Ｒ）を呈する光、として、それぞれ破線の矢印で模式的に図示している。図４９（Ａ）に示す発光素子２２５０ａはトップエミッション型の発光素子であり、図４９（Ｂ）に示す発光素子２２５０ｂはボトムエミッション型の発光素子である。
また、各光学素子の間には、遮光層２２２３を有する。遮光層２２２３は、隣接する領域から発せられる光を遮光する機能を有する。なお、遮光層２２２３を設けない構成としても良い。また、光学素子２２２４Ｂ、光学素子２２２４Ｇ、または光学素子２２２４Ｒのいずれか一つまたは２以上を設けない構成としてもよい。光学素子２２２４Ｂ、光学素子２２２４Ｇ、または光学素子２２２４Ｒを設けない構成とすることで、発光素子から呈される光の取出し効率を高めることができる。
また、電荷発生層２１１５としては、正孔輸送性材料に電子受容体（アクセプター）が添加された材料、または電子輸送性材料に電子供与体（ドナー）が添加された材料により、形成することができる。
ここで、発光素子の駆動電圧を低減させるためには、電荷発生層２１１５から電子輸送層２１１３への電子注入障壁を低減させ、電荷発生層２１１５で発生した電子を電子輸送層２１１３へ円滑に注入および輸送させる構成が好ましい。したがって、電荷発生層２１１５及び電子輸送層２１１３の間に電子注入層２１３０を設けることが好ましい。電子注入層２１１９や電子注入層２１３０は高い電子注入性が求められるため、該電子注入層にはリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属やこれらの化合物、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類金属やこれらの化合物が用いられる。しかし、該金属及び該化合物を電子注入層２１３０に用いると、例えば図５０に示すように電極２１０３及び電極２１０２の間に電圧を印加し領域２２２２Ｇに電流を流した際に、電子注入層２１３０及び電子輸送層２１１３を介して、領域２２２２Ｇに隣接する領域２２２２Ｂ及び領域２２２２Ｒにも電流が流れ、領域２２２２Ｇから発光が呈されるだけでなく隣接する領域２２２２Ｂ及び領域２２２２Ｒからも発光が呈される現象（クロストークという）が生じる場合がある。なお、図５０において領域２２２２Ｇ、領域２２２２Ｒ及び領域２２２２Ｂに流れる電流を実線の矢印で表している。
このように発光素子においてクロストークが生じると、所望の領域（例えば領域２２２２Ｇ）から発光が呈されるだけでなく、他の領域（例えば領域２２２２Ｂ及び２２２２Ｒ）からも発光が呈されるため、発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂが呈する発光の色純度が低下する場合や、発光強度が低下する場合がある。
クロストークは、電荷発生層２１１５及び電子輸送層２１１３に挟持された電子注入層２１３０に用いるアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が電子輸送層２１１３に拡散し電子輸送層２１１３の導電性（特に電圧を印加する方向に垂直な方向の導電性）が向上することが一因である。中でもＬｉやＣａのような原子番号が小さい金属やこれらの化合物が電子注入層２１３０に用いられると、該原子番号が小さい金属が電子輸送層２１１３に拡散しやすい。したがって、クロストークを抑制するためには、電子注入層２１３０がアルカリ金属およびアルカリ土類金属を有さないことが好ましい。一方、電子注入層２１３０にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いない場合、電荷発生層２１１５から電子輸送層２１１３への電子注入障壁が高くなるため、電子輸送層２１１３に電子が注入されにくくなり、発光素子の駆動電圧が高くなる場合や発光効率が低下する場合がある。
したがって、発光素子の駆動電圧を低減し、発光効率を向上させ、クロストークを抑制するためには、電子注入性に優れ、拡散しにくい金属を電子注入層２１３０に用いることが好ましい。電子注入層２１３０に用いる拡散しにくい金属としては、原子半径が大きい金属が好ましい。また、原子量が大きい金属が好ましい。
一方、原子半径が大きい金属や原子量が大きい金属は拡散しにくいものの、電子注入層２１３０に用いた場合、電荷発生層２１１５と電子輸送層２１１３との間で電子注入障壁を形成し、発光素子の駆動電圧が高くなる場合や、発光効率が低下する場合がある。
ここで、本発明者らは、上述のＳＯＭＯを形成する組み合わせの化合物と遷移金属の複合材料を電荷発生層２１１５に隣接する電子注入層２１３０に用いることで、電子注入特性が良好且つ、クロストークが抑制された発光素子が得られることを見出した。
よって本発明の一態様の発光素子は、複数の発光ユニットを有する発光素子において、非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料を発光ユニット間に設けられた電子注入層２１３０に用いた発光素子である。
遷移金属は原子量が大きく有機化合物中を拡散しにくいため、クロストークが抑制された発光素子を提供することができる。
なお、上記非共有電子対を有する有機化合物は電子の輸送を担うため、少なくともπ共役系を有することが好ましい。この場合、π電子（Ｐｚ軌道）を有する原子が該非共有電子対を有するか、または、π電子（Ｐｚ軌道）を有する原子に結合する（隣接する）原子が該非共有電子対を有することが好ましい。
ここで、図１に示す遷移金属１３２と化合物１３１の複合材料を電子注入層２１３０に用いた場合、化合物１３１と遷移金属１３２の原子と相互作用して形成されるＨＯＭＯ準位は元の化合物１３１が有するＨＯＭＯ準位と同様であると好ましい。化合物１３１として電子を輸送する機能を有する有機化合物を用いる場合、化合物１３１が有するＨＯＭＯ準位は低く化合物１３１に正孔が注入されにくい。そのため、化合物１３１と遷移金属１３２とが相互作用して形成するＨＯＭＯ準位が元の化合物１３１が有するＨＯＭＯ準位と同等である場合、電子注入層２１３０と電荷発生層２１１５との間の正孔注入障壁が大きくなるため、電子注入層２１３０から電荷発生層２１１５へ正孔が抜けにくく発光素子中のキャリアバランスを向上できるため好ましい。
また、電子注入層２１１９及び電子注入層２１３０に上述の複合材料を用いた場合、ＳＯＭＯは一つだけ電子を有する軌道であるため、発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂに電圧を印加するとＳＯＭＯ中の電子が発光素子中のキャリアとなり、電子輸送層２１１３、及び発光層２１４０へ輸送される。また、電荷発生層２１１５から電子注入層２１３０へ容易に電子注入することが可能となる。すなわち、電子注入層２１３０がＳＯＭＯを形成する組み合わせの材料を有することで、電荷発生層２１１５から発光ユニット２１０６中に容易に電子注入を行うことができる。また、ＳＯＭＯ準位は化合物２１３１が有するＬＵＭＯ準位より、低いと好ましい。そのため、化合物１３１のＬＵＭＯ準位は高い方が好ましい。具体的には、化合物１３１のＬＵＭＯ準位が−３．６ｅＶ以上−２．３ｅＶ以下であると好ましい。このようなＬＵＭＯ準位を有する有機化合物を遷移金属と混合すると、相互作用により形成されるＳＯＭＯ準位は電子注入に好適な準位となるため、電子注入層２１３０と電荷発生層２１１５との間の電子注入障壁を低減することができる。
化合物１３１と遷移金属１３２が相互作用しＳＯＭＯを形成することで、電子注入層１３０に不対電子が形成される。そのため、ＳＯＭＯの形成は、ＥＳＲで観測することができる。また、電荷発生層２１１５から発光層２１４０中への電子注入を良好にするためには、ＳＯＭＯに起因するスピン密度が、１×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上が好ましく、５×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上がより好ましく、１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上がさらに好ましい。また、クロストークを抑制するためには、ＳＯＭＯに起因するスピン密度が、５×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下が好ましい。
＜発光素子の構成要素＞
次に、図１、図２、図４９及び図５０に示す発光素子の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
≪電子注入層≫
電子注入層１３０、電子注入層２１３０及び電子注入層２１１９は、電子注入性の高い物質を含む層であり、上述の遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物の複合材料を好適に用いることができる。また、電子注入層１３０、電子注入層２１３０及び電子注入層２１１９に用いる有機化合物としては、電子輸送性に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば以下に挙げる金属錯体や複素芳香族化合物等を用いることができる。
電子注入層１３０、電子注入層２１３０及び電子注入層２１１９には、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。具体的には、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、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）、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）、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）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）、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）などのアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、２−［４−（３，６−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ−ＩＩＩ）、７−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、及び、６−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス［３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）、４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２，４，６−トリス［３’−（ピリジン−３−イル）ビフェニル−３−イル］−１，３，５−トリアジン（略称：ＴｍＰＰＰｙＴｚ）、２，４，６−トリス（２−ピリジル）−１，３，５−トリアジン（略称：２Ｐｙ３Ｔｚｎ）などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。ここに述べた物質は、主に１×１０−６ｃｍ２／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注入層１３０、電子注入層２１３０及び電子注入層２１１９にて用いてもよい。
≪正孔注入層≫
正孔注入層１１１及び正孔注入層２１１１は、一対の電極の一方（電極１０１または電極１０２、電極２１０１または電極２１０２）からの、正孔注入層２１１６は電荷発生層２１１５からのホ−ル注入障壁を低減することでホ−ル注入を促進する機能を有し、例えば遷移金属酸化物、フタロシアニン誘導体、あるいは芳香族アミンなどによって形成される。遷移金属酸化物としては、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、マンガン酸化物などが挙げられる。フタロシアニン誘導体としては、フタロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなどの高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）などがその代表例である。
正孔注入層１１１、正孔注入層２１１１及び正孔注入層２１１６として、正孔輸送性材料と、これに対して電子受容性を示す材料の複合材料を有する層を用いることもできる。あるいは、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送性材料を含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下において電荷の授受が可能である。電子受容性を示す材料としては、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることができる。具体的には、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、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）等の電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物である。また、遷移金属酸化物、例えば第４族から第８族金属の酸化物を用いることができる。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、酸化レニウムなどである。中でも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。
正孔輸送性材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。具体的には、発光層１４０に用いることができる正孔輸送性材料として挙げた芳香族アミン、カルバゾ−ル誘導体、芳香族炭化水素、スチルベン誘導体などを用いることができる。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
また、正孔輸送性材料として他には芳香族炭化水素が挙げられ、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４乃至炭素数４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
また、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）、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）、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）、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）、４−［３−（トリフェニレン−２−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ）等のチオフェン化合物、フラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。上述した化合物の中でも、ピロ−ル骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、芳香族アミン骨格を有する化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する化合物は、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
≪正孔輸送層≫
正孔輸送層１１２、正孔輸送層２１１２及び正孔輸送層２１１７は正孔輸送性材料を含む層であり、正孔注入層１１１、２１１１及び正孔注入層２１１６の材料として例示した材料を使用することができる。正孔輸送層１１２、正孔輸送層２１１２及び正孔輸送層２１１７はそれぞれ正孔注入層１１１、正孔注入層２１１１及び正孔注入層２１１６から注入された正孔を発光層１４０、発光層２１４０及び発光層２１７０へ輸送する機能を有する。
このとき、正孔注入層１１１が有するアクセプター材料のＬＵＭＯ準位と、発光層１４０が有する材料のＨＯＭＯ準位との、間のＨＯＭＯ準位を有する正孔輸送性材料を、正孔輸送層１１２に用いることが好ましい。同様に、正孔注入層２１１１が有するアクセプター材料のＬＵＭＯ準位と、発光層２１４０が有する材料のＨＯＭＯ準位との、間のＨＯＭＯ準位を有する正孔輸送性材料を、正孔輸送層２１１２に用いることが好ましい。また、正孔輸送層１１２、正孔輸送層２１１２及び正孔輸送層２１１７は、単層だけでなく、二層以上積層してもよい。この場合、正孔注入層１１１側から発光層１４０側、正孔注入層２１１１側から発光層２１４０側、正孔注入層２１１６側から発光層２１７０側へとＨＯＭＯ準位が順に低くなるよう正孔輸送性材料を積層することが好ましい。正孔輸送層１１２、正孔輸送層２１１２及び正孔輸送層２１１７を二層以上積層する場合、正孔を円滑に輸送するためには用いる各正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位の差としては、好ましくは０ｅＶ以上０．５ｅＶ以下、より好ましくは０ｅＶ以上０．３ｅＶ以下、より好ましくは０ｅＶ以上０．２ｅＶ以下である。
正孔輸送性を有する材料としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、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。また、以上で述べた正孔輸送性材料の他、様々な物質の中から正孔輸送性材料を用いても良い。
さらに、正孔輸送性の高い物質として、例えば、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）、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）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４、４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、４−フェニルジフェニル−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）アミン（略称：ＰＣＡ１ＢＰ）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−（４−フェニル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、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）、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−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−［３−（トリフェニレン−２−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物、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：ＰＣｚＰＣＮ１）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）等のカルバゾール化合物やアミン化合物、ジベンゾチオフェン化合物、ジベンゾフラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。ここに挙げた物質は、主に１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。
なお、これら正孔輸送層として用いることが出来る化合物を、正孔注入層として用いても良い。
≪電荷発生層≫
電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５は、正孔輸送性材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質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。
電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５に、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料が含まれる場合、該複合材料には上述の正孔注入層１１１に用いることができる複合材料を用いればよい。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である物質を適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外の物質を用いてもよい。有機化合物とアクセプター性物質の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５に接している場合は、電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５が該発光ユニットの正孔注入層または正孔輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには正孔注入層または正孔輸送層を設けない構成であっても良い。
なお、電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、透明導電膜を含む層とを組み合わせて形成してもよい。
なお、電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５は、光取出し効率の点から、可視光に対して透光性（具体的には、電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５に対する可視光の透過率が４０％以上）を有することが好ましい。また、電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５は、一対の電極（電極２１０１、電極２１０２、電極２１０３、及び電極２１０４）よりも低い導電率であっても機能する。
上述した材料を用いて電荷発生層１６０及び電荷発生層２１１５を形成することにより、発光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。
≪発光層≫
発光層１４０、発光層２１４０及び発光層２１７０は、紫色、青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、または赤色の少なくとも一つの発光を呈する機能を有する発光材料を有する。また、発光層１４０、発光層２１４０及び発光層２１７０は、発光材料に加えて、ホスト材料として電子輸送性材料または正孔輸送性材料の一方または双方を含んで構成される。
また、発光材料としては、一重項励起エネルギーを発光に変換できる発光性物質や三重項励起エネルギーを発光に変換できる発光性物質を用いることができる。なお、上記発光性物質としては、以下のようなものが挙げられる。
一重項励起エネルギーを発光に変換できる発光性物質としては、蛍光を発する物質（蛍光性化合物）が挙げられる。蛍光性化合物としては、特に限定はないが、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などが好ましく、例えば以下の物質を用いることができる。
具体的には、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−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｔＢｕ−ＦＬＰＡＰｒｎ）、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］−３，８−ジシクロヘキシルピレン−１，６−ジアミン（略称：ｃｈ−１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、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）、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６、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、２，８−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５，１１−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−６，１２−ジフェニルテトラセン（略称：ＴＢＲｂ）、ナイルレッド、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）、５，１０，１５，２０−テトラフェニルビスベンゾ［５，６］インデノ［１，２，３−ｃｄ：１’，２’，３’−ｌｍ］ペリレン、などが挙げられる。
また、三重項励起エネルギーを発光に変換できる発光性物質としては、例えば、燐光を発する物質（燐光性化合物）が挙げられる。燐光性化合物としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられる。また、ポルフィリン配位子を有する白金錯体や有機イリジウム錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては４Ｈ−トリアゾール配位子、１Ｈ−トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。このとき、燐光性化合物は三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移の吸収帯を有する。
青色または緑色に発光ピークを有する物質としては、例えば、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）、トリス［３−（５−ビフェニル）−５−イソプロピル−４−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｉＰｒ５ｂｔｚ）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，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：ＦＩｒ（ａｃａｃ））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。上述した中でも、４Ｈ−トリアゾール骨格、１Ｈ−トリアゾール骨格およびイミダゾール骨格のような含窒素五員複素環骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、高い三重項励起エネルギーを有し、信頼性や発光効率にも優れるため、特に好ましい。
また、緑色または黄色に発光ピークを有する物質としては、例えば、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［４−（２−ノルボルニル）−６−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−ジメチル−２−［６−（２，６−ジメチルフェニル）−４−ピリミジニル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｐｐｍ−ｄｍｐ）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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：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や、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））など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。上述した中でも、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、黄色または赤色に発光ピークを有する物質としては、例えば、（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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）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。上述した中でも、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
なお、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料としては、燐光性化合物の他に、熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料が挙げられる。したがって、燐光性化合物と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光性化合物と読み替えても構わない。熱活性化遅延蛍光性化合物は、一重項励起エネルギー準位と三重項励起エネルギー準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーへ変換する機能を有する材料である。そのため、わずかな熱エネルギーによって三重項励起状態を一重項励起状態にアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態からの発光（蛍光）を効率よく呈することができる。熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、一重項励起エネルギー準位と三重項励起エネルギー準位との差が、好ましくは０ｅＶより大きく０．３ｅＶ以下、より好ましくは０ｅＶより大きく０．２ｅＶ以下、さらに好ましくは０ｅＶより大きく０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。
熱活性化遅延蛍光性化合物が、一種類の材料から構成される場合、例えば以下の材料を用いることができる。
まず、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（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（ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等が挙げられる。
また、一種の材料から構成される熱活性化遅延蛍光性化合物としては、π電子過剰型複素芳香族骨格及びπ電子不足型複素芳香族骨格を有する複素環化合物も用いることができる。具体的には、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）、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、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）等が挙げられる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香族骨格及びπ電子不足型複素芳香族骨格を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香族骨格のうち、ジアジン骨格（ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格）、またはトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため、好ましい。また、π電子過剰型複素芳香族骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、及びピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有することが、好ましい。なお、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、及び９−フェニル−３，３’−ビ−９Ｈ−カルバゾール骨格、が特に好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香族骨格とπ電子不足型複素芳香族骨格とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香族骨格のドナー性とπ電子不足型複素芳香族骨格のアクセプター性が共に強く、一重項励起エネルギー準位と三重項励起エネルギー準位の差が小さくなるため、特に好ましい。
また、熱活性化遅延蛍光を示す材料は、単独で逆項間交差により三重項励起状態から一重項励起状態を生成できる材料であっても良いし、励起錯体（エキサイプレックス、またはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）を形成する複数の材料から構成されても良い。
また、発光層１４０、発光層２１４０及び発光層２１７０に用いるホスト材料としては、正孔輸送性材料および電子輸送性材料を用いることができる。
また、発光層のホスト材料として用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（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（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（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、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−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）、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）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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）などの複素環化合物、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）、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）などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［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：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、ＹＧＡＰＡ、ＰＣＡＰＡ、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、２ＰＣＡＰＡ、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、ＤＢＣ１、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）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、１，３，５−トリ（１−ピレニル）ベンゼン（略称：ＴＰＢ３）などを挙げることができる。これら及び様々な物質の中から、上記発光材料のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。また、発光材料が燐光性化合物である場合、ホスト材料としては、発光材料の三重項励起エネルギーよりも三重項励起エネルギーの大きい物質を選択すれば良い。
また、発光層のホスト材料として、複数の材料を用いる場合、励起錯体を形成する２種類の化合物を組み合わせて用いることが好ましい。この場合、様々なキャリア輸送材料を適宜用いることができるが、効率よく励起錯体を形成するために、電子輸送性材料と、正孔輸送性材料とを組み合わせることが特に好ましい。
なぜならば、電子輸送性材料と、正孔輸送性材料とを組み合わせて励起錯体を形成するホスト材料とする場合、電子輸送性材料及び正孔輸送性材料の混合比率を調節することで、発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することが容易となる。発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することにより、発光層中で電子と正孔の再結合が起こる領域が偏ることを抑制できる。再結合が起こる領域の偏りを抑制することで、発光素子の信頼性を向上させることができる。
電子輸送性材料としては、亜鉛やアルミニウムを有する金属錯体や、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などを用いることができる。具体的には、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（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）などのアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、２−［４−（３，６−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ−ＩＩＩ）、７−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、及び、６−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス［３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）、４，６−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）、４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２，４，６−トリス［３’−（ピリジン−３−イル）ビフェニル−３−イル］−１，３，５−トリアジン（略称：ＴｍＰＰＰｙＴｚ）、２，４，６−トリス（２−ピリジル）−１，３，５−トリアジン（略称：２Ｐｙ３Ｔｚｎ）などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格及びトリアジン骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族（例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体）又は芳香族アミンなどを好適に用いることができる。具体的には、２−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）、２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−２−ジフェニルアミノ−９Ｈ−フルオレン−７−イル）ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニル−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）ベンゼン−１，３，５−トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、２−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２，７−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｆ）、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−（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）、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）、Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−Ｎ−｛９，９−ジメチル−２−［Ｎ’−フェニル−Ｎ’−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ］−９Ｈ−フルオレン−７−イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、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）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−（１−ナフチル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、Ｎ−（４−ビフェニル）−Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、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）、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
なお、励起錯体を形成するホスト材料の組み合わせとしては、上述した化合物に限定されることなく、キャリアを輸送でき、且つ励起錯体を形成できる組み合わせであり、当該励起錯体の発光が、発光材料の吸収スペクトルにおける最も長波長側の吸収帯（発光材料の一重項基底状態から一重項励起状態への遷移に相当する吸収）と重なっていればよく、他の材料を用いても良い。
また、発光層に用いるホスト材料として、熱活性化遅延蛍光材料を用いても良い。
また、発光層に用いる電子輸送性材料に、電子注入層に用いる電子輸送性材料と同じ材料を用いることができる。そうすることで、発光素子の作製を簡便に行うことができ、発光素子の製造コストを低減することができる。
≪電子輸送層≫
電子輸送層１１８、電子輸送層２１１３及び電子輸送層２１１８は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層１１８、電子輸送層２１１３及び電子輸送層２１１８には、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体などが挙げられる。具体的には、電子注入層１３０、電子注入層２１３０及び電子注入層２１１９に用いることができる化合物として例示した金属錯体や複素芳香族化合物を用いることができる。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１１８、電子輸送層２１１３及び電子輸送層２１１８として用いてもよい。
また、電子輸送層１１８、電子輸送層２１１３及び電子輸送層２１１８は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が２層以上積層してもよい。
また、電子輸送層１１８と発光層１４０、電子輸送層２１１３と発光層２１４０の間及び電子輸送層２１１８と発光層２１７０、との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
また、電子輸送層に用いる電子輸送性材料に、電子注入層に用いる電子輸送性材料と同じ材料を用いることができる。また、電子輸送層に用いる電子輸送性材料に、発光層に用いる電子輸送性材料と同じ材料を用いることができる。そうすることで、発光素子の作製を簡便に行うことができ、発光素子の製造コストを低減することができる。
なお、上述した、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層は、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、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いてもよい。
なお、量子ドットとしては、コロイド状量子ドット、合金型量子ドット、コア・シェル型量子ドット、コア型量子ドット、などを用いてもよい。また、２族と１６族、１３族と１５族、１３族と１７族、１１族と１７族、または１４族と１５族の元素グループを含む量子ドットを用いてもよい。または、カドミウム（Ｃｄ）、セレン（Ｓｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、インジウム（Ｉｎ）、テルル（Ｔｅ）、鉛（Ｐｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、アルミニウム（Ａｌ）、等の元素を有する量子ドットを用いてもよい。
ウェットプロセスに用いる液媒体としては、たとえば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の有機溶媒を用いることができる。
また、発光層に用いることができる高分子化合物としては、例えば、ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジオクチル−１，４−フェニレンビニレン）等のポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）誘導体、ポリ（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレニル−２，７−ジイル）（略称：ＰＦ８）、ポリ［（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ａｌｔ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，８−ジイル）］（略称：Ｆ８ＢＴ）、ポリ［（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ａｌｔ−（２，２’−ビチオフェン−５，５’−ジイル）］（略称Ｆ８Ｔ２）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−（９，１０−アントラセン）］、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−（２，５−ジメチル−１，４−フェニレン）］等のポリフルオレン誘導体、ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｐ３ＨＴ）等のポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）誘導体、ポリフェニレン誘導体等が挙げられる。また、これらの高分子化合物や、ポリ（９−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（２−ビニルナフタレン）、ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］（略称：ＰＴＡＡ）等の高分子化合物に、発光性の低分子化合物をドープして発光層に用いてもよい。発光性の低分子化合物としては、先に挙げた蛍光性化合物を用いることができる。
≪一対の電極≫
電極１０１、電極１０２、電極２１０１、電極２１０２、電極２１０３及び電極２１０４は、発光素子の陽極または陰極としての機能を有する。電極１０１、電極１０２、電極２１０１、電極２１０２、電極２１０３及び電極２１０４は、金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。
電極１０１または電極１０２、電極２１０１、電極２１０３及び電極２１０４または電極２１０２のどちらか一方は、光を反射する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、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って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）は光の反射率が高いため電極材料として好適に用いることができる。また、Ａｇは１１族の遷移金属であり、本発明の一態様である、電子注入層にＡｇを用いた発光素子の陰極としてＡｇを用いると、電極と電子注入層との密着性が向上するため好ましい。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。
また、発光層から得られる発光は、電極１０１及び電極１０２の一方または双方、電極２１０１、電極２１０３及び電極２１０４または電極２１０２の一方または双方を通して取り出される。したがって、電極１０１または電極１０２の少なくとも一方、電極２１０１、電極２１０３及び電極２１０４または電極２１０２の少なくとも一方は、光を透過する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、可視光の透過率が４０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。
また、電極１０１、電極１０２、電極２１０１、電極２１０２、電極２１０３及び電極２１０４は、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有する導電性材料により形成されても良い。該導電性材料としては、可視光の反射率が２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。例えば、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。
導電層２１０１ｂ、導電層２１０３ｂ、及び導電層２１０４ｂは、上記の光を透過する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。また、導電層２１０１ａ、導電層２１０３ａ、導電層２１０４ａは、上記の光を反射する機能を有する導電性材料、光を透過する機能を有する導電性材料、または光を透過する機能と反射する機能とを有する導電性材料により形成されると好ましい。
なお、本明細書等において、光を透過する機能を有する材料は、可視光を透過する機能を有し、且つ導電性を有する材料であればよく、例えば上記のようなＩＴＯに代表される酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、または有機物を含む有機導電体を含む。有機物を含む有機導電体としては、例えば、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、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料等が挙げられる。また、グラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。また、当該材料の抵抗率としては、好ましくは１×１０５Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１×１０４Ω・ｃｍ以下である。
また、上記の材料の複数を積層することによって電極１０１及び電極１０２の一方または双方、電極２１０１、電極２１０３及び電極２１０４または電極２１０２のどちらか一方または双方を形成してもよい。
また、光取り出し効率を向上させるため、光を透過する機能を有する電極と接して、該電極より屈折率の高い材料を形成してもよい。このような材料としては、可視光を透過する機能を有する材料であればよく、導電性を有する材料であっても有さない材料であってもよい。例えば、上記のような酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、有機物が挙げられる。有機物としては、例えば、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、または電子注入層に例示した材料が挙げられる。また、無機炭素系材料や光が透過する程度の金属薄膜も用いることができ、数ｎｍ乃至数十ｎｍの層を複数積層させてもよい。
電極１０１または電極１０２が陰極としての機能を有する場合には、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を有することが好ましい。電極２１０１、電極２１０３及び電極２１０４または電極２１０２のどちらか一方が陰極としての機能を有する場合には、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を有することが好ましい。
また、電極１０１または電極１０２を陽極として用いる場合、仕事関数の大きい（４．０ｅＶ以上）材料を用いることが好ましい。また、電極２１０１、電極２１０３及び電極２１０４または電極２１０２のどちらか一方を陽極として用いる場合、仕事関数の大きい（４．０ｅＶ以上）材料を用いることが好ましい。
また、電極１０１及び電極１０２は、光を反射する機能を有する導電性材料と、光を透過する機能を有する導電性材料との積層としてもよい。その場合、電極１０１及び電極１０２は、各発光層からの所望の波長の光を共振させ、所望の波長の光を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有することができるため好ましい。同様に、電極２１０１、電極２１０３及び電極２１０４または電極２１０２のどちらか一方は、光を反射する機能を有する導電性材料と、光を透過する機能を有する導電性材料との積層としてもよい。その場合、電極２１０１、電極２１０２、電極２１０３及び電極２１０４は、各発光層からの所望の波長の光を共振させ、所望の波長の光を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有することができるため好ましい。
電極１０１、電極１０２、電極２１０１、電極２１０２、電極２１０３及び電極２１０４の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、塗布法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
≪マイクロキャビティ構造≫
また、本発明の一態様である発光素子において、例えば、図４９に示す電極２１０１を光を反射する機能を有する導電性材料により形成し、電極２１０２を光を透過する機能と反射する機能とを有する導電性材料により形成し、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造とすることにより、発光層２１４０または発光層２１７０から得られる発光を両電極間で共振させ、電極２１０２から射出される発光のうち所望の波長の光の強度を強めることができる。
なお、ここでは、電極２１０２側（陰極側）に光を取り出す場合について説明するが、電極２１０１側（陽極側）に光を取り出す構成としても構わない。その場合、電極２１０１を光を反射する機能と透過する機能とを有する導電性材料で形成とし、電極２１０２を光を反射する機能を有する導電性材料で形成すれば良い。
発光層２１４０、及び発光層２１７０から射出される光は、一対の電極（例えば、電極２１０１と電極２１０２）の間で共振される。また、発光層２１４０及び発光層２１７０は、射出される光のうち所望の波長の光の強度が強まる位置に形成される。例えば、電極２１０１の反射領域から発光層２１７０の発光領域までの光学距離と、電極２１０２の反射領域から発光層２１７０の発光領域までの光学距離と、を調整することにより、発光層２１７０から射出される光のうち所望の波長の光の強度を強めることができる。また、電極２１０１の反射領域から発光層２１４０の発光領域までの光学距離と、電極２１０２の反射領域から発光層２１４０の発光領域までの光学距離と、を調整することにより、発光層２１４０から射出される光のうち所望の波長の光の強度を強めることができる。すなわち、複数の発光層（ここでは、発光層２１４０及び発光層２１７０）を積層する発光素子の場合、発光層２１４０及び発光層２１７０のそれぞれの光学距離を最適化することが好ましい。
例えば、発光層２１４０から得られる所望の波長の光（波長：λ）を増幅させるために、電極２１０１の反射領域から発光層２１４０の所望の波長の光が得られる領域（発光領域）までの光学距離と、電極２１０２の反射領域から発光層２１４０の所望の波長の光が得られる領域（発光領域）までの光学距離と、をそれぞれ（２ｍ’−１）λ／４（ただし、ｍ’は自然数）近傍となるように調節するのが好ましい。なお、ここでいう発光領域とは、発光層２１４０における正孔（ホール）と電子との再結合領域を示す。
このような光学調整を行うことにより、発光層２１４０から得られる発光スペクトルを狭線化させることができ、色純度の良い発光を得ることができる。
≪基板≫
また、本発明の一態様に係る発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい。基板上に作製する順番としては、電極１０１側から順に積層しても、電極１０２側から順に積層しても良い。発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂにおいては、電極２１０１、電極２１０２及び電極２１０３側から順に積層しても、電極２１０２側から順に積層しても良い。
なお、本発明の一態様に係る発光素子を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる（フレキシブル）基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレートからなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子、及び光学素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。あるいは、発光素子、及び光学素子を保護する機能を有するものであればよい。
例えば、本発明等においては、様々な基板を用いて発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特に限定されない。その基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含むセルロースナノファイバ（ＣＮＦ）や紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよい。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置し、別の基板上に発光素子を配置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、または薄型化された発光素子とすることができる。
また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成し、ＦＥＴと電気的に接続された電極上に発光素子１５０、発光素子２２５０ａ及び発光素子２２５０ｂを作製してもよい。これにより、ＦＥＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
また、光学素子が形成される基板２２２０としては、上記にあげた基板を用いることができる。
≪遮光層≫
遮光層２２２３としては、外光の反射を抑制する機能を有する。または、遮光層２２２３としては、隣接する発光素子から発せられる光の混色を防ぐ機能を有する。遮光層２２２３としては、金属、黒色顔料を含んだ樹脂、カーボンブラック、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を用いることができる。
≪光学素子≫
光学素子２２２４Ｂ、光学素子２２２４Ｇ、及び光学素子２２２４Ｒは、入射される光から特定の色を呈する光を選択的に透過する機能を有する。例えば、光学素子２２２４Ｂを介して射出される領域２２２２Ｂから呈される光は、青色を呈する光となり、光学素子２２２４Ｇを介して射出される領域２２２２Ｇから呈される光は、緑色を呈する光となり、光学素子２２２４Ｒを介して射出される領域２２２２Ｒから呈される光は、赤色を呈する光となる。
光学素子２２２４Ｒ、光学素子２２２４Ｇ、及び光学素子２２２４Ｂには、例えば、着色層（カラーフィルタともいう）、バンドパスフィルタ、多層膜フィルタなどを適用できる。また、光学素子に色変換素子を適用することができる。色変換素子は、入射される光を、当該光の波長より長い波長の光に変換する光学素子である。色変換素子として、量子ドットを用いる素子であると好適である。量子ドットを用いることにより、表示装置の色再現性を高めることができる。
なお、光学素子２２２４Ｒ、光学素子２２２４Ｇ、及び光学素子２２２４Ｂ上に他の光学素子を一または複数、重ねて設けてもよい。他の光学素子としては、例えば円偏光板や反射防止膜などを設けることができる。円偏光板を、表示装置の発光素子が発する光が取り出される側に設けると、表示装置の外部から入射した光が、表示装置の内部で反射されて、外部に射出される現象を防ぐことができる。また、反射防止膜を設けると、表示装置の表面で反射される外光を弱めることができる。これにより、表示装置が発する発光を、鮮明に観察できる。
≪隔壁≫
隔壁２１４５としては、絶縁性であればよく、無機材料または有機材料を用いて形成される。該無機材料としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。該有機材料としては、例えば、アクリル樹脂、またはポリイミド樹脂等の感光性の樹脂材料が挙げられる。
なお、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い膜を指し、好ましくは酸素が５５原子％以上６５原子％以下、窒素が１原子％以上２０原子％以下、シリコンが２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の範囲で含まれる膜をいう。窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い膜を指し、好ましくは窒素が５５原子％以上６５原子％以下、酸素が１原子％以上２０原子％以下、シリコンが２５原子％以上３５原子％以下、水素が０．１原子％以上１０原子％以下の濃度範囲で含まれる膜をいう。
以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態においては、実施の形態１に示す発光素子の構成と異なる構成の発光素子、及び当該発光素子の発光機構について、図３を用いて、以下説明を行う。なお、図３において、図１（Ａ）に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
＜発光素子の構成例５＞
図３は、発光素子２５０及び発光素子２５２の断面模式図である。
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す発光素子２５０及び発光素子２５２は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）の間に、複数の発光ユニット（図３（Ａ）及び（Ｂ）においては、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８）を有する。なお、発光素子２５０及び発光素子２５２において、電極１０１が陽極として機能し、電極１０２が陰極として機能するとして、以下説明するが、発光素子２５０の構成としては、逆であっても構わない。
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す発光素子２５０及び発光素子２５２において、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とが積層されており、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８との間には電荷発生層１１５が設けられる。なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８は、同じ構成でも異なる構成でもよい。
また、発光素子２５０及び発光素子２５２は、発光層１４０と、発光層１７０と、を有する。また、発光ユニット１０６は、発光層１７０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１３、及び電子注入層１１４を有する。また、発光ユニット１０８は、発光層１４０の他に、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１９、電子輸送層１１８、及び電子注入層１３０を有する。
電子注入層１１４及び電子注入層１３０に上記実施の形態１で述べた、遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物の複合材料を好適に用いることができる。このような構成にすることで、耐湿性に優れ、良好な信頼性を有し、駆動電圧が低い発光素子を提供することができる。また、図３（Ｂ）に示す発光素子２５２のように、電子注入層１３０と電極１０２の間に電荷発生層１６０を設けても良い。該構成とすることで、さらに耐湿性、耐酸化性に優れた素子を提供することができる。
電荷発生層１１５と電荷発生層１６０には上述の通り、正孔輸送性材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質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。該構成とすることで、耐湿性に優れた発光素子を簡便に作製することができる。
また、本発明の一態様の発光素子において、電荷発生層１１５と電荷発生層１６０はそれぞれ同じ材料で構成しても良い。例えば、電荷発生層１１５と電荷発生層１６０は同じ正孔輸送性材料と同じアクセプター材料から構成されても良い。該構成とすることで、耐湿性に優れた発光素子を簡便に作製することができるため好ましい。
なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とに挟まれる電荷発生層１１５は、電極１０１と電極１０２とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図３（Ａ）及び（Ｂ）において、電極１０１の電位の方が電極１０２の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層１１５は、発光ユニット１０６に電子を注入し、発光ユニット１０８に正孔を注入する。
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）においては、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子２５０に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
なお、上記各構成において、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８、に用いるゲスト材料が呈する発光色としては、互いに同じであっても異なっていてもよい。発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８、で互いに同じ色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０及び発光素子２５２は少ない電流値で高い発光輝度を呈する発光素子となり好ましい。また、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８、で互いに異なる色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０は多色発光を呈する発光素子となり好ましい。この場合、発光層１４０及び発光層１７０のいずれか一方もしくは双方、に発光波長の異なる複数の発光材料を用いることによって、発光素子２５０が呈する発光スペクトルは異なる発光ピークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペクトルとなる。
上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。発光層１４０及び発光層１７０、の光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができる。特に、演色性の高い白色発光、あるいは少なくとも赤色と緑色と青色とを有する発光、になるようゲスト材料を選択することが好適である。
また、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子の場合、それぞれの発光ユニットに用いるゲスト材料が呈する発光色は、互いに同じであっても異なっていてもよい。同色の発光を呈する発光ユニットを複数有する場合、この複数の発光ユニットが呈する発光色は、その他の色と比較して、少ない電流値で高い発光輝度を得ることができる。このような構成は、発光色の調整に好適に用いることができる。特に、発光効率が異なり、且つ異なる発光色を呈するゲスト材料を用いる場合に好適である。例えば、３層の発光ユニットを有する場合、同色の蛍光性化合物を有する発光ユニットを２層、該蛍光性化合物とは異なる発光色を呈する燐光性化合物を有する発光ユニットを１層とすることで、蛍光発光と燐光発光の発光強度を調整することができる。すなわち、発光ユニットの数によって発光色の強度を調整が可能である。
このような蛍光発光ユニットを２層、燐光発光ユニットを１層有する発光素子の場合、青色蛍光性化合物を含む発光ユニットを２層と黄色燐光性化合物を含む発光ユニットを１層含有する発光素子または、青色蛍光性化合物を含む発光ユニットを２層と赤色燐光性化合物及び緑色燐光性化合物を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、青色蛍光性化合物を含む発光ユニットを２層と赤色燐光性化合物、黄色燐光性化合物、緑色燐光性化合物を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、であると効率良く白色発光が得られるため好ましい。
また、発光層１４０または発光層１７０の少なくとも一つを層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を含有させるようにしても良い。すなわち、発光層１４０、または発光層１７０の少なくとも一つが２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する材料を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する材料を用いる構成などがある。この場合、第１の発光層と第２の発光層とが有する発光材料は、同じ材料であっても異なる材料であってもよく、同じ色の発光を呈する機能を有する材料であっても、異なる色の発光を呈する機能を有する材料であってもよい。互いに異なる色の発光を呈する機能を有する複数の発光材料を有する構成により、三原色や、４色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。
なお、発光ユニット１０６、発光ユニット１０８、及び電荷発生層１１５は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示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３）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２に示す発光素子を用いた発光装置の例について、図４乃至図６を用いて以下に説明する。
図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（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（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６２５は乾燥剤、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はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路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：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）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含むものとする。
次に、上記発光装置の断面構造について図４（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上に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側駆動回路６０１と画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路、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、駆動回路を基板上ではなく、外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆うように絶縁物６１４が形成されている。絶縁物６１４は、ポジ型の感光性樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、絶縁物６１４上に形成される膜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の材料として感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲面をもたせることが好ましい。該曲面の曲率半径は０．２μｍ以上０．３μｍ以下が好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型、ポジ型、いずれの感光材料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、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、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を構成する材料としては、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、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下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により、発光素子６１８が形成されている。発光素子６１８は実施の形態１及び実施の形態２の構成を有する発光素子であると好ましい。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及び実施の形態２で説明した構成を有する発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、樹脂若しくは乾燥剤又はその両方で充填される場合もある。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態１及び実施の形態２で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
＜発光装置の構成例１＞
図５には発光装置の一例として、白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）を形成した発光装置の例を示す。
図５（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２６、ＥＬ層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）には着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を透明な基材１０３３に設けている。また、黒色層（ブラックマトリックス）１０３５をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材１０３３は、位置合わせし、基板１００１に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、図５（Ａ）においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
図５（Ｂ）では赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂをゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示した。図５（Ｂ）に示すように着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられても良い。
また、以上に説明した発光装置では、ＴＦＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。
＜発光装置の構成例２＞
トップエミッション型の発光装置の断面図を図６に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を、電極１０２２を覆うように形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜１０２１と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の第１の下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図６のようなトップエミッション型の発光装置である場合、下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂは反射電極とすることが好ましい。なお、第２の電極１０２９は光を反射する機能と、光を透過する機能を有すると好ましい。また、第２の電極１０２９と下部電極１０２５Ｗ、１０２５Ｒ、１０２５Ｇ、１０２５Ｂとの間でマイクロキャビティ構造を適用し特定波長の光を増幅する機能を有すると好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態２で説明したような構成とし、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６において、白色の発光が得られるＥＬ層の構成としては、発光層を複数層用いること、複数の発光ユニットを用いることなどにより実現すればよい。なお、白色発光を得る構成はこれらに限られない。
図６のようなトップエミッション構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層（ブラックマトリックス）１０３０を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）や黒色層（ブラックマトリックス）はオーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いる。
また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。また、赤、緑、青、黄の４色でフルカラー表示を行ってもよい。
以上のようにして、実施の形態１及び実施の形態２で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態４）
本実施の形態においては、本発明の一態様の表示装置に用いることができるトランジスタについて、図７を参照して説明する。
図７（Ａ）に示すトランジスタは、いわゆるボトムゲート・チャネルエッチ構造のトランジスタである。トランジスタは、基板４１１上に、ゲート電極として機能する導電層４３１と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層４３４と、半導体層４３２と、ソース電極及びドレイン電極として機能する一対の導電層４３３ａ及び導電層４３３ｂと、を有する。半導体層４３２の、導電層４３１と重畳する部分は、チャネル形成領域として機能する。半導体層４３２は、導電層４３３ａ及び導電層４３３ｂと接続されている。
また、図７（Ａ）に示すトランジスタは、ソース領域及びドレイン領域として機能する一対の不純物半導体層４３５を有する。不純物半導体層４３５は、半導体層４３２と導電層４３３ａの間、及び、半導体層４３２と導電層４３３ｂの間に設けられている。半導体層４３２と不純物半導体層４３５とは接して設けられ、不純物半導体層４３５と導電層４３３ａまたは導電層４３３ｂとは接して設けられる。
半導体層４３２には、例えばシリコンを含む半導体を用いることができる。シリコンを含む半導体としては、例えば、水素化アモルファスシリコン、微結晶シリコン、または多結晶シリコン等を用いることができる。特に、水素化アモルファスシリコンを用いると、大型の基板上に歩留り良く形成できるため好ましい。本発明の一態様の表示装置は、電界効果移動度が比較的低いアモルファスシリコンが適用されたトランジスタであっても、良好な表示が可能である。
また、半導体層４３２には、有機物を用いることもできる。該有機物としては例えば、上述の電子輸送性材料や正孔輸送性材料をもちいることができる。また、ポリチオフェンやポリ−パラフェニレンビニレン、ポリジアセチレン等の高分子化合物も用いることができる。なお、該有機物はこれに限定されない。
不純物半導体層４３５を構成する不純物半導体膜は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。トランジスタがｎチャネル型である場合には、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体として、例えば、Ｐ又はＡｓを添加したシリコンが挙げられる。または、トランジスタがｐチャネル型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えばＢを添加することも可能であるが、トランジスタはｎチャネル型とすることが好ましい。なお、不純物半導体層は、非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。なお、不純物半導体層４３５に実施の形態１で示した遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物からなる複合材料を好適に用いることができる。
図７（Ｂ）に示すトランジスタは、半導体層４３２と不純物半導体層４３５の間に、半導体層４３７を有する。
半導体層４３７は、半導体層４３２と同様の半導体膜により形成されていてもよい。半導体層４３７は、不純物半導体層４３５のエッチングの際に、半導体層４３２がエッチングにより消失することを防ぐためのエッチングストッパーとして機能させることができる。なお、図７（Ａ）において、半導体層４３７が左右に分離している例を示しているが、半導体層４３７の一部が半導体層４３２のチャネル形成領域を覆っていてもよい。
また、半導体層４３７は、不純物半導体層４３５よりも低濃度の不純物が含まれていてもよい。これにより、半導体層４３７をＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域として機能させることができ、トランジスタを駆動させたときのホットキャリア劣化を抑制することができる。
図７（Ｃ）に示すトランジスタは、半導体層４３２のチャネル形成領域上に、絶縁層４８４が設けられている。絶縁層４８４は、不純物半導体層４３５のエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する。
図７（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体層４３２に代えて、半導体層４３２ｐを有する。半導体層４３２ｐは、結晶性の高い半導体膜を含む。例えば半導体層４３２ｐは、多結晶半導体または単結晶半導体を含む。これにより、電界効果移動度の高いトランジスタとすることができる。
図７（Ｅ）に示すトランジスタは、半導体層４３２のチャネル形成領域に半導体層４３２ｐを有する。例えば図７（Ｅ）に示すトランジスタは、半導体層４３２となる半導体膜に対してレーザ光などを照射することにより、局所的に結晶化することにより形成することができる。これにより、電界効果移動度の高いトランジスタを実現できる。
図７（Ｆ）に示すトランジスタは、図７（Ｂ）で示したトランジスタの半導体層４３２のチャネル形成領域に、結晶性の半導体層４３２ｐを有する。
図７（Ｇ）に示すトランジスタは、図７（Ｃ）で示したトランジスタの半導体層４３２のチャネル形成領域に、結晶性の半導体層４３２ｐを有する。
以下に、トランジスタに含まれる構成要素について、詳細に説明する。
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ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し、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
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、また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。
トランジスタのチャネルが形成される半導体には、例えばシリコンを用いることができる。シリコンとして、特にアモルファスシリコンを用いることが好ましい。アモルファスシリコンを用いることで、大型の基板上に歩留り良くトランジスタを形成でき、量産性に優れる。
また、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどの結晶性を有するシリコンを用いることもできる。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
本実施の形態で例示したボトムゲート構造のトランジスタは、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能なため、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、トップゲート型のトランジスタは、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することができるため好ましい。このとき特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している場合がある。
≪基板≫
基板４１１の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板４１１として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板４１１として用いてもよい。なお、基板４１１として、ガラス基板を用いる場合、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）、第８世代（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）などの大面積基板を用いることで、大型の表示装置を作製することができる。このような大面積基板を用いることで製造コストを低減させることができるため好ましい。
また、基板４１１として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、上記トランジスタを形成してもよい。または、基板４１１と上記トランジスタの間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上にトランジスタを一部あるいは全部完成させた後、基板４１１より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、上記トランジスタを耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
≪導電層≫
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインに用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
また、トランジスタのゲート、ソースおよびドレインに用いることのできる、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線および電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
≪絶縁層≫
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
なお、本実施の形態に示すトランジスタが有する、導電膜、絶縁膜、半導体膜などの様々な膜は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、真空蒸着法、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ）法、を用いて形成することができる。ただし、これに限定されず、例えば、塗布法、印刷法、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、または原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いて、導電膜、絶縁膜、半導体膜などを形成してもよい。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
本発明の一態様は有機ＥＬを用いた発光素子であるため、平面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、曲面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、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。
図８（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末９００は、筐体９０１、筐体９０２、表示部９０３、及びヒンジ部９０５等を有する。
筐体９０１と筐体９０２は、ヒンジ部９０５で連結されている。携帯情報端末９００は、折り畳んだ状態（図８（Ａ））から、図８（Ｂ）に示すように展開させることができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
携帯情報端末９００には、ヒンジ部９０５により連結された筐体９０１と筐体９０２に亘って、フレキシブルな表示部９０３が設けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９０３に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
表示部９０３は、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末９００を電子書籍端末として用いることができる。
携帯情報端末９００を展開すると、表示部９０３が大きく湾曲した形態で保持される。例えば、曲率半径１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に湾曲した部分を含んで、表示部９０３が保持される。表示部９０３の一部は、筐体９０１から筐体９０２にかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
表示部９０３は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
表示部９０３は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体９０１と筐体９０２の間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体９０１と筐体９０２のそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
ヒンジ部９０５は、携帯情報端末９００を展開したときに、筐体９０１と筐体９０２との角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、１５０度、または１７５度などとすることができる。これにより、携帯情報端末９００の利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
ヒンジ部９０５がロック機構を有すると、表示部９０３に無理な力がかかることなく、表示部９０３が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い携帯情報端末を実現できる。
筐体９０１及び筐体９０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
筐体９０１または筐体９０２のいずれか一方には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
図８（Ｃ）に示す携帯情報端末９１０は、筐体９１１、表示部９１２、操作ボタン９１３、外部接続ポート９１４、スピーカ９１５、マイク９１６、カメラ９１７等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９１２に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
携帯情報端末９１０は、表示部９１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部９１２に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン９１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部９１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯情報端末９１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末９１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部９１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部９１２に触れること、操作ボタン９１３の操作、またはマイク９１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
携帯情報端末９１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末９１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
図８（Ｄ）に示すカメラ９２０は、筐体９２１、表示部９２２、操作ボタン９２３、シャッターボタン９２４等を有する。またカメラ９２０には、着脱可能なレンズ９２６が取り付けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９２２に用いることができる。これにより、消費電力の小さいカメラを作製することができる。
ここではカメラ９２０を、レンズ９２６を筐体９２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ９２６と筐体９２１とが一体となっていてもよい。
カメラ９２０は、シャッターボタン９２４を押すことにより、静止画または動画を撮像することができる。また、表示部９２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部９２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ９２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体９２１に組み込まれていてもよい。
図９（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図９（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
図９（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図９（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図９（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図９（Ｂ）においては円形状）である。
図９（Ｃ）から（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図９（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図９（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図９（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末９２０２は、折り畳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。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２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。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を様々な照明装置に適用する一例について、図１０及び図１１を用いて説明する。本発明の一態様である発光素子を用いることで、発光効率が良好な、信頼性の高い照明装置を作製できる。
本発明の一態様の発光素子を、可撓性を有する基板上に作製することで、曲面を有する発光領域を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様の発光素子を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、フロントガラス、天井等に照明を設置することもできる。
図１０（Ａ）は、多機能端末３５００の一方の面の斜視図を示し、図１０（Ｂ）は、多機能端末３５００の他方の面の斜視図を示している。多機能端末３５００は、筐体３５０２に表示部３５０４、カメラ３５０６、照明３５０８等が組み込まれている。本発明の一態様の発光装置を照明３５０８に用いることができる。
照明３５０８は、本発明の一態様の発光装置を用いることで、面光源として機能する。したがって、ＬＥＤに代表される点光源と異なり、指向性が少ない発光が得られる。例えば、照明３５０８とカメラ３５０６とを組み合わせて用いる場合、照明３５０８を点灯または点滅させて、カメラ３５０６により撮像することができる。照明３５０８としては、面光源としての機能を有するため、自然光の下で撮影したような写真を撮影することができる。
なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す多機能端末３５００は、図９（Ａ）から図９（Ｃ）に示す電子機器と同様に、様々な機能を有することができる。
また、筐体３５０２の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。また、多機能端末３５００の内部に、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、多機能端末３５００の向き（縦か横か）を判断して、表示部３５０４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。
表示部３５０４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３５０４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３５０４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。なお、表示部３５０４に本発明の一態様の発光装置を適用してもよい。
図１０（Ｃ）は、防犯用のライト３６００の斜視図を示している。ライト３６００は、筐体３６０２の外側に照明３６０８を有し、筐体３６０２には、スピーカ３６１０等が組み込まれている。本発明の一態様の発光素子を照明３６０８に用いることができる。
ライト３６００としては、例えば、照明３６０８を握持する、掴持する、または保持することで発光することができる。また、筐体３６０２の内部には、ライト３６００からの発光方法を制御できる電子回路を備えていてもよい。該電子回路としては、例えば、１回または間欠的に複数回、発光が可能なような回路としてもよいし、発光の電流値を制御することで発光の光量が調整可能なような回路としてもよい。また、照明３６０８の発光と同時に、スピーカ３６１０から大音量の警報音が出力されるような回路を組み込んでもよい。
ライト３６００としては、あらゆる方向に発光することが可能なため、例えば、暴漢等に向けて光、または光と音で威嚇することができる。また、ライト３６００にデジタルスチルカメラ等のカメラ、撮影機能を有する機能を備えてもよい。
図１１は、発光素子を室内の照明装置８５０１として用いた例である。なお、発光素子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８５０２を形成することもできる。本実施の形態で示す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８５０３を備えても良い。また、照明装置８５０１、８５０２、８５０３に、タッチセンサを設けて、電源のオンまたはオフを行ってもよい。
また、発光素子をテーブルの表面側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８５０４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光素子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。
以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して照明装置及び電子機器を得ることができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
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、本発明の一態様の発光素子である発光素子２乃至発光素子４、及びその比較である比較発光素子１の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図１２に、素子構造の詳細を表４にそれぞれ示す。また、本実施例で用いる有機化合物の化学式を以下に示す。なお、他の化合物の構造と略称については、先の実施の形態１を参酌すれば良い。
また、発光素子２乃至発光素子４の電子注入層１３０に用いた有機化合物のＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により算出した。
測定装置としては電気化学アナライザー（ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａまたは６００Ｃ）を用いた。ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（（株）アルドリッチ製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ７非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０℃以上２５℃以下）で行った。また、ＣＶ測定時のスキャン速度は、０．１Ｖ／ｓｅｃに統一し、参照電極に対する酸化電位Ｅａ［Ｖ］および還元電位Ｅｃ［Ｖ］を測定した。Ｅａは酸化−還元波の中間電位とし、Ｅｃは還元−酸化波の中間電位とした。ここで、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．９４［ｅＶ］であることが分かっているため、ＨＯＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅａ、ＬＵＭＯ準位［ｅＶ］＝−４．９４−Ｅｃという式から、ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位をそれぞれ求めることができる。
上記測定から、ＮＢＰｈｅｎのＬＵＭＯは−２．８３ｅＶ、Ａｌｑ３のＬＵＭＯは−２．８０ｅＶ、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩのＬＵＭＯは−２．９４ｅＶと算出された。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。比較発光素子１は電子注入層に一般的に用いられる、Ｌｉ化合物であるＬｉＦを用いた発光素子であり、発光素子２乃至発光素子４は本発明の一態様である、電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料を用いた発光素子である。
≪比較発光素子１の作製≫
基板２１０上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが６５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１４０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとビス｛４，６−ジメチル−２−［５−（２，６−ジメチルフェニル）−３−（３，５−ジメチルフェニル）−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝（２，２’，６，６’−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１４０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層１４０上に電子輸送層１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（１）上に電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層１３０上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子１を得た。
≪発光素子２の作製≫
発光素子２は、先に示す比較発光素子１の作製と、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子１と同様の作製方法とした。
発光素子２の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．３８、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子３及び発光素子４の作製≫
発光素子３及び発光素子４は、先に示す発光素子２の作製と、電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子２と同様の作製方法とした。
＜発光素子３の作製＞
発光素子３の電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、Ａｌｑ３とＡｇを重量比（Ａｌｑ３：Ａｇ）が１：０．４８、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子４の作製＞
発光素子４の電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩとＡｇを重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：Ａｇ）が１：０．４０、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４の素子特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には色彩輝度計（トプコン社製、ＢＭ−５Ａ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ−１１）を用いた。
作製した比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４の電流効率−輝度特性を図１３に、電流密度−電圧特性を図１４に、電力効率−輝度特性を図１５に、外部量子効率−輝度特性を図１６にそれぞれ示す。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図１７に示す。なお、測定は室温で行った。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４の素子特性を表５に示す。
図１６及び表５で示すように、比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４はいずれも外部量子効率２０％を超える、高い発光効率を示した。図１３及び図１５に示すように、比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４はいずれも電流効率、電力効率も高い効率を示した。特に、比較発光素子１、発光素子２及び発光素子４は外部量子効率２５％を超える非常に高い効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子２及び発光素子４は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉＦを用いた比較発光素子１と同等の高い効率を示した。
また、図１４に示すように、比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４は良好な電流密度−電圧特性を示した。特に、発光素子２は比較発光素子１と同等の電流密度−電圧特性を示し、ＮＢＰｈｅｎとＡｇの複合材料は非常に良好な電子注入性を有していることが分かった。
また、図１７に示すように、比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１９ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５８ｎｍ、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陰極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。一般に、発光素子に水分が侵入すると、ダークスポット（発光部内部における非発光領域）やシュリンク（発光部端部における非発光領域）が発生し、発光素子の信頼性に悪影響を及ぼす。そのため、恒温恒湿保存試験を行うことで、発光素子の水分に対する信頼性を評価することができる。
比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子４をそれぞれ温度が６５℃、湿度が９５％の一定に保たれた恒温槽内に４８時間放置した後、それぞれの発光素子の発光状態を調査した。
発光状態の評価は、恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を見積もることで行った。表６にその結果を示す。
表６中、発光面積比（％）＝恒温恒湿保存試験後の発光面積／恒温恒湿試験前の発光面積×１００である。表６より、アルカリ金属化合物である、ＬｉＦを電子注入層に用いた比較発光素子１よりも、本発明の一態様の発光素子である、発光素子２乃至発光素子４はいずれも発光面積比が大きいことが分かった。すなわち、本発明の一態様である発光素子は、アルカリ金属のような仕事関数の小さな材料を電子注入層に用いた発光素子よりも、耐湿性に優れることが示された。これは、仕事関数の小さな材料は水との反応性が高く、発光素子内部に水分が侵入してしまうためである。一方、本発明の一態様である発光素子は、水との反応性に乏しい遷移金属を用いているため、発光素子内部に水分が侵入しにくい。そのため、耐湿性が高い発光素子を実現することができる。
＜有機化合物と遷移金属の複合材料の吸収スペクトル＞
次に、発光素子２乃至発光素子４の電子注入層に用いた有機化合物とＡｇの複合材料の薄膜の吸収スペクトルを測定した。合わせて、Ａｇ薄膜及び有機化合物薄膜の吸収スペクトルを測定した。その結果を図１８乃至図２０に示す。有機化合物とＡｇの複合材料の薄膜は、石英基板上にモル比（有機化合物：Ａｇ）が１：１になるように、且つ厚さが５０ｎｍになるように真空蒸着することで形成した。また、有機化合物の薄膜は、石英基板上に厚さが５０ｎｍになるよう真空蒸着することで形成した。また、Ａｇ薄膜は、石英基板上に厚さが２ｎｍになるよう真空蒸着することで形成した。なお、膜厚が２ｎｍのＡｇ薄膜に含まれるＡｇの物質量は、厚さが５０ｎｍの有機化合物とＡｇの複合材料の薄膜に含まれるＡｇの物質量と同程度である。吸収スペクトルの測定には分光光度計（（株）日立ハイテクノロジーズ製 分光光度計Ｕ４１００）を用いた。
図１８乃至図２０より、Ａｇ薄膜からは４５０ｎｍ付近に金属薄膜特有の表面プラズモンピークが観測された。一方、有機化合物とＡｇの複合材料からは該表面プラズモンピークは観測されなかった。表面プラズモンは、金属薄膜や金属ナノ粒子のような、微細（ナノメートルスケール）な金属表面に見られる。よって、有機化合物とＡｇの複合材料において、Ａｇは、Ａｇ薄膜やＡｇナノ粒子のようなＡｇ原子の集合体ではなく、Ａｇ原子として、有機化合物と相互作用する状態で存在していることを示唆している。すなわち、有機化合物と遷移金属であるＡｇは、混合膜中において、有機化合物と遷移金属とが相互作用している状態であると言える。
以上より、本発明の一態様である発光素子は、電子注入性に優れるため、駆動電圧が低く、発光効率の高い発光素子である。また、仕事関数が小さい材料を用いていないため、耐湿性に優れた発光素子である。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子６と、その比較である比較発光素子５の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図１２に、素子構造の詳細を表７に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
また、発光素子６の電子注入層１３０に用いた４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍのＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により算出した。測定方法は実施例１と同様の方法で行った。
その結果、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍのＬＵＭＯは−２．８３ｅＶ、Ａｌｑ３のＬＵＭＯは−２．９７ｅＶと算出された。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。本実施例では、電子輸送層を１層とし、比較発光素子５は電子注入層に一般的に用いられる、Ｌｉ化合物であるＬｉＦを用いた発光素子であり、発光素子６は本発明の一態様である、電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料を用いた発光素子である。本実施例では、非共有電子対を有する有機化合物としてピリミジン環を有する有機化合物を用いた発光素子を例示する。
≪比較発光素子５の作製≫
基板２１０上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが７０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１４０として、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍとＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１４０において、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層１４０上に電子輸送層１１８として、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍを厚さが４０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８上に電子注入層１３０として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層１３０上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子５を得た。
≪発光素子６の作製≫
発光素子６は、先に示す比較発光素子５の作製と、電子輸送層１１８及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子５と同様の作製方法とした。
発光素子６の電子輸送層１１８として、発光層１４０上に、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍを厚さが２５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８上に電子注入層１３０として、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍとＡｇを重量比（４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ：Ａｇ）が１：０．２２、且つ厚さが１５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子５及び発光素子６の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子５及び発光素子６の電流効率−輝度特性を図２１に、電流−電圧特性を図２２に、電力効率−輝度特性を図２３に、外部量子効率−輝度特性を図２４にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図２５に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子５及び発光素子６の素子特性を表８に示す。
図２２に示すように、比較発光素子５と比較すると、発光素子６は良好な電流密度−電圧特性を示した。これは発光層のホスト材料を電子輸送層として用い、電子注入層と電子輸送層が接する構造とした場合、一般的な電子注入層材料であるＬｉＦを用いた発光素子よりも、本発明の一態様である発光素子の方が、良好な電子注入性を有していることを示している。
図２１、図２３、図２４及び表８で示すように、比較発光素子５よりも発光素子６の方が良好な発光効率（電流効率、電力効率、及び外部量子効率）を示した。これは、上述のように比較発光素子５よりも発光素子６の方が、電子注入性に優れるため、キャリアバランスが良好であることを示している。
また、図２５に示すように、比較発光素子５及び発光素子６の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１６ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５３ｎｍ、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
次に、比較発光素子５及び発光素子６の駆動寿命試験を行った。駆動寿命試験の測定結果を図４３に示す。なお、駆動寿命試験は、各発光素子の電流密度を２５ｍＡ／ｃｍ２に設定し、電流密度を一定の条件で各発光素子を連続駆動させた。
図４３に示すように、発光素子６は、比較発光素子５より駆動寿命が良好な結果であり、優れた駆動寿命を示した。
すなわち、本発明の一態様の電子注入層を有する発光素子は、優れた駆動寿命を示す結果であった。
＜有機化合物と遷移金属の複合材料の吸収スペクトル＞
次に、発光素子６の電子注入層に用いた４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍとＡｇの複合材料の吸収スペクトルを測定した。その結果を図２６に示す。サンプルの作製方法及び測定方法は先に示す、実施例１と同様に行なった。
図２６より、Ａｇの薄膜からは４５０ｎｍ付近に金属薄膜特有の表面プラズモンピークが観測された。一方、実施例１と同様に、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍとＡｇの複合材料からは該表面プラズモンピークは観測されなかった。よって、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍとＡｇの複合材料は、薄膜において、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍとＡｇとが相互作用している状態であると言える。
以上より、本発明の一態様である発光素子は、電子注入層と電子輸送層に発光層が有するホスト材料と同一の材料を用い、電子注入層と電子輸送層が隣接した素子にも好適に用いることができることが分かった。また、ピリミジン環を有する材料も好適に用いることができることが分かった。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子８乃至発光素子１０と、その比較である比較発光素子７の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図１２に、素子構造の詳細を表９に、それぞれ示す。なお、本実施例で用いる化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
また、発光素子９及び発光素子１０の電子注入層１３０に用いた有機化合物のＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により算出した。測定方法は実施例１と同様の方法で行った。
その結果、２Ｐｙ３ＴｚｎのＬＵＭＯは−３．１５ｅＶ、ＴｍＰＰＰｙＴｚのＬＵＭＯは−３．００ｅＶと算出された。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。比較発光素子７は電子注入層に一般的に用いられる、Ｌｉ化合物であるＬｉ２０を用いた発光素子であり、発光素子８乃至発光素子１０は本発明の一態様である、電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料を用いた発光素子である。本実施例では、非共有電子対を有する有機化合物としてトリアジン環を有する有機化合物を用いた発光素子を例示する。
≪比較発光素子７の作製≫
比較発光素子７は、先に示す比較発光素子１の作製と、電子輸送層１１８及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子１と同様の作製方法とした。
発光層１４０上に電子輸送層１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるよう蒸着し、続いて、電子輸送層１１８（２）としてＮＢＰｈｅｎを厚さが２０ｎｍになるよう蒸着した。次に、電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、Ｌｉ２Ｏを０．２ｎｍになるように蒸着した。
≪発光素子８乃至発光素子１０の作製≫
発光素子８乃至発光素子１０は、先に示す比較発光素子７の作製と、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子７と同様の作製方法とした。
＜発光素子８の作製＞
発光素子８の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子９の作製＞
発光素子９の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるよう蒸着し、続いて、電子輸送層１１８（３）として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子輸送層１１８（３）上に電子注入層１３０として、２Ｐｙ３ＴｚｎとＡｇを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ａｇ）が１：０．３５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子１０の作製＞
発光素子１０の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ＴｍＰＰＰｙＴｚとＡｇを重量比（ＴｍＰＰＰｙＴｚ：Ａｇ）が１：０．１５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子７及び発光素子８乃至発光素子１０の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子７及び発光素子８乃至発光素子１０の電流効率−輝度特性を図２７に、電流密度−電圧特性を図２８に、電力効率−輝度特性を図２９に、外部量子効率−輝度特性を図３０にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図３１に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子７及び発光素子８乃至発光素子１０の素子特性を表１０に示す。
図３０及び表１０で示すように、比較発光素子７及び発光素子８乃至発光素子１０はいずれも外部量子効率２５％を超える、高い発光効率を示した。図２７及び図２９に示すように、電流効率、電力効率も高い効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子８乃至発光素子１０は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子７と同等の高い効率を示した。
また、図２８に示すように、比較発光素子７及び発光素子８乃至発光素子１０は良好な電流密度−電圧特性を示した。また、本発明の一態様である、発光素子８乃至発光素子１０は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子７と同等の電子注入性を有していることが分かった。
また、図３１に示すように、比較発光素子７及び発光素子８乃至発光素子１０の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１６ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５３ｎｍ程度、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かる。
次に、比較発光素子７及び発光素子８乃至発光素子１０の駆動寿命試験を行った。駆動寿命試験の測定結果を図４４に示す。なお、駆動寿命試験は、各発光素子の電流密度を２５ｍＡ／ｃｍ２に設定し、電流密度を一定の条件で各発光素子を連続駆動させた。
図４４に示すように、発光素子８乃至発光素子１０は、比較発光素子７と同等の駆動寿命を示した。
以上より、本発明の一態様である発光素子には、トリアジン環を有する有機化合物も好適に用いることができることが分かった。以上、本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子１２乃至発光素子１４、及びその比較である比較発光素子１１の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図１２に、素子構造の詳細を表１１に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
また、発光素子１３及び発光素子１４の電子注入層１３０に用いたＨＡＴＮＡのＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により算出した。測定方法は実施例１と同様の方法で行った。
その結果、ＨＡＴＮＡのＬＵＭＯは−３．５０ｅＶと算出された。
≪比較発光素子１１の作製≫
比較発光素子１１は、先に示す比較発光素子１の作製と、電子輸送層１１８及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子１と同様の作製方法とした。
比較発光素子１１の電子輸送層１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（１）上に電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。また、比較発光素子１１は電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０を設けない構成とした。
≪発光素子１２の作製≫
発光素子１２は、先に示す比較発光素子１１の作製と、電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子１１と同様の作製方法とした。
発光素子１２の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上に、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子１３の作製＞
発光素子１３は、先に示す比較発光素子１１の作製と、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子１１と同様の作製方法とした。
発光素子１３の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。さらに、ＨＡＴＮＡとＡｇを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ａｇ）が１：０．２８、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子１４の作製≫
発光素子１４は、先に示す発光素子１３にさらにバッファ層１１７を形成した発光素子であり、それ以外の工程は発光素子１３と同様の作製方法とした。
電子注入層１３０上にバッファ層１１７として、ＨＡＴ−ＣＮを５ｎｍ蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子１１及び発光素子１２乃至発光素子１４の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子１１及び発光素子１２乃至発光素子１４の電流効率−輝度特性を図３２に、電流−電圧特性を図３３に、電力効率−輝度特性を図３４に、外部量子効率−輝度特性を図３５にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図３６に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子１１、発光素子１２乃至発光素子１４の素子特性を表１２に示す。
図３５及び表１２で示すように、発光素子１２乃至発光素子１４はいずれも外部量子効率３０％前後の、高い発光効率を示した。図３２及び図３４に示すように、電流効率、電力効率も高い効率を示した。一方、電子注入層１３０を有さない比較発光素子１１は低い効率となっている。これは、本発明の一態様の電子注入層を有することで、発光素子のキャリアバランスが良好となっていることを示している。また、発光素子１３及び発光素子１４が発光素子１２と同様な効率が得られたことから、ＨＡＴＮＡは非共有電子対を有する有機化合物として好適に用いることができることが分かった。また、陰極と電子注入層の間にバッファ層を積層した発光素子１４も、発光素子１２と同様な特性を示した。
また、図３３に示すように、発光素子１２乃至発光素子１４は良好な電流−電圧特性を示した。また、いずれかの電流−電圧特性も同等であることから、ＨＡＴＮＡと遷移金属との複合材料は、電子注入層として良好な特性を示すことが分かった。また、陰極と電子注入層の間にバッファ層を積層した発光素子１４も、発光素子１２と同様な特性を示した。一方、電子注入層１３０を有さない比較発光素子１１は高い駆動電圧となっている。これは、本発明の一態様の電子注入層を有することで、発光素子の電子注入性が向上していることを示している。
また、図３６に示すように比較発光素子１１、発光素子１２、発光素子１３、発光素子１４の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１８ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５８ｎｍ、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
以上より、本発明の一態様である発光素子には、ＨＡＴＮＡのような複数の環構造にわたって、Ｎ−Ｃ−Ｃ−Ｎの順に共役二重結合を有する有機化合物を好適に用いることができることが分かった。また、本発明の一態様の発光素子である、非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料を用いた電子注入層と陰極との間にバッファ層を積層した発光素子も、発光効率が高く、駆動電圧が低減された、消費電力が小さい発光素子を提供することができる。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に、比較発光素子１１及び発光素子１２乃至発光素子１４の駆動寿命試験を行った。駆動寿命試験の測定結果を図４５に示す。なお、駆動寿命試験は、各発光素子の電流密度を２５ｍＡ／ｃｍ２に設定し、電流密度を一定の条件で各発光素子を連続駆動させた。
図４５に示すように、発光素子１２乃至発光素子１４は比較発光素子１１より優れた駆動寿命を示した。また、発光素子１３及び発光素子１４は、発光素子１２より良好な駆動寿命を示した。このことから、本発明の一態様の電子注入層を有する発光素子は、信頼性の良好な発光素子であることが示された。
次に発光素子１３及び発光素子１４について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陰極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。
発光素子１３及び発光素子１４をそれぞれ温度が６５℃、湿度が９５％の一定に保たれた恒温槽内に４８時間放置した後、それぞれの発光素子の発光状態を調査した。評価方法は実施例１と同様である。表１３に評価結果を示す。
恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を見積もったところ、発光素子１３及び１４の発光面積比はそれぞれ８３％及び６７％であった。すなわち、本発明の一態様である発光素子は、耐湿性に優れることが示された。
以上、本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子１６乃至発光素子１８、及びその比較である比較発光素子１５の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図３７に、素子構造の詳細を表１４にそれぞれ示す。本実施例で示す素子構造は陰極上にＥＬ層を設ける、いわゆる逆積み（陽極にＥＬ層を設ける構造を順積み構造という）構造である。また、本実施例で用いる有機化合物の構造と略称については、先の実施例や実施の形態１を参酌すれば良い。
≪比較発光素子１５の作製≫
基板２１０上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上に電子注入層１３０として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。続いて、Ｌｉ２Ｏを厚さ０．２ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層１３０上に電子輸送層１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを３０ｎｍ蒸着した。続いて、電子輸送層１１８（２）として２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが３０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（２）上に発光層１４０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１４０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層１４０上に正孔輸送層１１２として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わず大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子１３を得た。
≪発光素子１６乃至発光素子１８の作製≫
発光素子１６乃至発光素子１８は、先に示す比較発光素子１５の作製と、電子注入層１３０及び電子輸送層１１８（１）の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子１５と同様の作製方法とした。
＜発光素子１６の作製＞
電極１０１上に発光素子１６の電子注入層１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層１３０上に電子輸送層１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを３０ｎｍ蒸着した。
＜発光素子１７の作製＞
電極１０１上に発光素子１７の電子注入層１３０として、２Ｐｙ３ＴｚｎとＡｇとを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ａｇ）が１：０．３５、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ＮＢＰｈｅｎとＡｇとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層１３０上に電子輸送層１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを２５ｎｍ蒸着した。
＜発光素子１８の作製＞
電極１０１上に発光素子１８の電子注入層１３０として、ＴｍＰＰＰｙＴｚとＡｇとを重量比（ＴｍＰＰＰｙＴｚ：Ａｇ）が１：０．１５、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ＮＢＰｈｅｎとＡｇとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層１３０上に電子輸送層１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを２５ｎｍ蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子１５及び発光素子１６乃至発光素子１８の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子１５及び発光素子１６乃至発光素子１８の電流効率−輝度特性を図３８に、電流密度−電圧特性を図３９に、電力効率−輝度特性を図４０に、外部量子効率−輝度特性を図４１にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図４２に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子１５及び発光素子１６乃至発光素子１８の素子特性を表１５に示す。
図４１及び表１５で示すように、比較発光素子１５及び発光素子１６乃至発光素子１８はいずれも外部量子効率２５％を超える非常に高い発光素子を示した。図３８及び図４０に示すように、電流効率、電力効率も高い効率を示した。また、発光素子１６乃至発光素子１８も比較発光素子１５と同様な効率が得られたことから、本発明の一態様である発光素子を逆積み素子に適応すると、良好な発光効率が得られることが分かった。
また、図３９に示すように、比較発光素子１５及び発光素子１６乃至発光素子１８は良好な電流密度−電圧特性を示した。また、いずれかの電流密度−電圧特性も同等であることから、本発明の一態様である発光素子を逆積み素子に適応すると、良好な電流密度−電圧特性が得られることが分かった。
また、図４２に示すように、比較発光素子１５及び発光素子１６乃至発光素子１８の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１９ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５８ｎｍ、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かる。
以上より、本発明の一態様である発光素子は逆積み素子にも適応することができる。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子１９の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図は図１２と同様である。素子構造の詳細を表１６に示す。なお、本実施例で用いる有機化合物の構造と略称については、先の実施の形態１を参酌すれば良い。
＜発光素子１９の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。
基板２１０上に電極１０１として、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、またはＡＰＣともいう）を厚さが１００ｎｍになるよう形成し、続いてＩＴＳＯを厚さが１１０ｎｍになるよう形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが６５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１４０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１４０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層１４０上に電子輸送層１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（１）上に電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電子注入層１３０上に、電極１０２として、Ａｇを厚さが２５ｎｍになるように蒸着し、続いて、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを厚さが７０ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子１９を得た。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子１９の素子特性を測定した。測定方法は、先に示す実施例１と同様である。
作製した発光素子１９の電流効率−輝度特性を図４６に、電流−電圧特性を図４７にそれぞれ示す。また、発光素子１９に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図４８に示す。なお、測定は室温で行った。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子１９の素子特性を表１７に示す。
図４８に示すように、発光素子１９の電界発光スペクトルのピーク波長は６１６ｎｍであり、半値全幅は２４ｎｍである赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
また、図４６及び表１７で示すように、発光素子１９は深い赤色の発光でありながら、電流効率が９６ｃｄ／Ａを超える優れた効率を示した。
また、図４７に示すように、発光素子１９は良好な電流−電圧特性を示したことから、ＮＢＰｈｅｎとＡｇの複合材料は良好な電子注入性を有していることが分かった。このことから、電子注入層１３０に用いる金属と、陰極である電極１０２に用いる金属とで同一の金属を有する発光素子は、良好な特性を有する発光素子であることが示された。
本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、クロストークを評価するために、解像度が３２６ｐｐｉであるパッシブパネルを作製した。ＲＧＢ画素をストライプ状に並べたパネルで、画素サイズは７８μｍ角とした。サブピクセル（ＲＧＢ各画素）は２６μｍ×７８μｍとし、開口率は６５．７％とした。
本発明の一態様の発光素子である発光素子２０、及びその比較である比較発光素子２１の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図５１に、素子構造の詳細を表１８、表１９にそれぞれ示す。図５１中、領域２６２２Ｒは赤色画素、領域２６２２Ｇは緑色画素、領域２６２２Ｂは青色画素を表す。また、本実施例で作製した発光素子は赤色（Ｒ）画素、緑（Ｇ）画素、青色（Ｂ）画素の三色の画素を複数有する。また、本実施例で作製した発光素子は複数の画素がＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に配置されている。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。発光素子２０は本発明の一態様である、２つの発光ユニット間に設けられた電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の混合膜を用いた発光素子である。比較発光素子２１は該電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物である酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた発光素子である。
≪発光素子２０の作製≫
基板２６５０上に電極２６６１、電極２６６３、電極２６６４として、アルミニウム（Ａｌ）−ニッケル（Ｎｉ）−ランタン（Ｌａ）合金膜を厚さが２００ｎｍになるように形成した。続いてチタン（Ｔｉ）膜を厚さが６ｎｍになるように形成し、３００℃で１時間熱処理した。続いてＩＴＳＯ膜をＲ画素は８０ｎｍ、Ｇ画素は４０ｎｍとなるように形成した。
次に、電極２６６１、電極２６６３、電極２６６４上に正孔注入層２６３１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１３ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層２６３１上に正孔輸送層２６３２として、ＰＣＰＰｎを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層２６３２上に発光層２６４４として、ｃｇＤＢＣｚＰＡと１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが３０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層２６４４において、ｃｇＤＢＣｚＰＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎがゲスト材料（蛍光性化合物）である。
次に、発光層２６４４上に電子輸送層２６３３（１）として、ｃｇＤＢＣｚＰＡを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層２６３３（１）上に電子輸送層２６３３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層２６３３（２）上に電子注入層２６３４として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電子注入層２６３４上に電荷発生層２６３５として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１３ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電荷発生層２６３５上に正孔輸送層２６３７として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層２６３７上に発光層２６４６として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．７：０．３：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。続いて、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．８：０．２：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層２６４６において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）及びＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層２６４６上に電子輸送層２６３８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層２６３８（１）上に電子輸送層２６３８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層２６３８（２）上に電子注入層２６３９として、Ｌｉ２Ｏを厚さが０．２ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層２６３９上に、電極２６６２として、Ａｇを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＤＢＴ３Ｐ−ＩＩを７０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用シール材を用いて封止するための基板２６５２を、有機化合物を形成した基板２６５０に固定することで、発光素子２０を封止した。具体的には、基板２６５２の周囲にシール材を塗布し、該基板２６５２と有機化合物を形成した基板２６５０とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子２０を得た。
≪比較発光素子２１の作製≫
比較発光素子２１は、先に示す発光素子２０の作製と、電子輸送層２６３３（２）及び電子注入層２６３４の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子２０と同様の作製方法とした。
比較発光素子２１の電子輸送層２６３３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。次に、電子注入層２６３４として、Ｌｉ２Ｏを厚さが０．２ｎｍになるように蒸着し、続いてＣｕＰｃを厚さが１ｎｍとなるように蒸着した。
＜各発光素子のクロストークの観察＞
発光素子２０及び比較発光素子２１におけるクロストークの様子について評価を行った。その結果を図５２に示す。図５２（Ａ）は発光素子２０の青色画素を発光させた際の画素を観察した拡大写真であり、図５２（Ｂ）は比較発光素子２１の青色画素を発光させた際の画素を観察した拡大写真である。図５２（Ａ）（Ｂ）中の矢印で示す青色画素より左側の青色画素（矢印で示す画素も含む）は電流を入力しているが、赤色画素、緑色画素、及び矢印で示す青色画素より右側の画素には電流を流していない。
図５２（Ａ）（Ｂ）より、比較発光素子２１は電流を流した青色画素の隣接する緑色画素及び赤色画素も発光していることが分かる。一方、比較発光素子２１と比較し、発光素子２０では隣接する緑色画素及び赤色画素の発光が抑制されていることが分かる。比較発光素子２１は電荷発生層に隣接する電子輸送層にアルカリ金属化合物であるＬｉ２Ｏを用いているため、該電子輸送層にＬｉが拡散しやすく、発光させる青色画素に流した電流が該電子輸送層を通して隣接する緑色画素及び赤色画素に流れてしまうためクロストークが生じてしまう。一方、本発明の一態様である発光素子２０は電子輸送層に遷移金属を用いているため、上記金属の拡散が生じにくいため、クロストークを抑制できる。
次に、発光させた青色画素に隣接する画素のクロストークによる発光強度を、該青色画素からの距離に対して見積もりを行った。その結果を図５３に示す。図５３は図５２に示したデータから赤色画素について抽出した赤色発光の明るさを縦軸に、図５２に示したデータから抽出した、図５２中矢印で示した青色画素から右側の赤色画素への距離を横軸とした。縦軸及び横軸の単位は任意単位である。図５３より発光素子２０は比較発光素子２１よりも発光強度が弱いことが分かる。すなわち、発光素子２０は比較発光素子２１よりクロストークが生じている距離が短いことが分かった。
以上より、本発明の一態様に係る発光素子はクロストークの抑制に有効であることが示された。
本発明の一態様の発光素子である発光素子２２、及びその比較である比較発光素子２３の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図５４に、素子構造の詳細を表２０にそれぞれ示す。また、本実施例で用いた有機化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態１を参酌すれば良い。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。発光素子２２は本発明の一態様である、２つの発光ユニット間に設けられた電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の混合膜を用いた発光素子である。比較発光素子２３は該電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物であるＬｉ２Ｏを用いた発光素子である。
≪発光素子２２の作製≫
基板３６５０上に電極３６４２として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。電極面積は４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極３６４２上に正孔注入層３６３１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層３６３１上に正孔輸送層３６３２として、ＰＣＰＰｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層３６３２上に発光層３６４４として、ｃｇＤＢＣｚＰＡと１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層３６４４において、ｃｇＤＢＣｚＰＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎがゲスト材料（蛍光性化合物）である。
次に、発光層３６４４上に電子輸送層３６３３（１）として、ｃｇＤＢＣｚＰＡを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層３６３３（１）上に電子輸送層３６３３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電子注入層３６３４上に電荷発生層３６３５として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが３０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電荷発生層３６３５上に正孔輸送層３６３７として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層３６３７上に発光層３６４６として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．７：０．３：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。続いて、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．８：０．２：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層３６４６において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）及びＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層３６４６上に電子輸送層３６３８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層３６３８（１）上に電子輸送層３６３８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３８（２）上に電子注入層３６３９として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電子注入層３６３９上に、電極３６４１として、Ａｌを厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用シール材を用いて封止するための基板３６５２を、有機化合物を形成した基板３６５０に固定することで、発光素子２２を封止した。具体的には、基板３６５２の周囲にシール材を塗布し、該基板３６５２と有機化合物膜を形成した基板３６５０とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子２２を得た。
≪比較発光素子２３の作製≫
比較発光素子２３は、先に示す発光素子２２の作製と、電子輸送層３６３３（２）、電子注入層３６３４、電子輸送層３６３８（２）、及び電子注入層３６３９の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子２２と同様の作製方法とした。
比較発光素子２３の電子輸送層３６３３（２）として、電子輸送層３６３３（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、Ｌｉ２Ｏを厚さが０．２ｎｍとなるように蒸着し、続いてＣｕＰｃを厚さが１ｎｍとなるように蒸着した。
電子輸送層３６３８（２）として、電子輸送層３６３８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３８（２）上に電子注入層３６３９として、ＬｉＦを厚さが１ｎｍとなるように蒸着した。
≪各発光素子の測定≫
上記作製した発光素子２２及び比較発光素子２３の素子特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には色彩輝度計（トプコン社製、ＢＭ−５Ａ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ−１１）を用いた。
作製した発光素子２２及び比較発光素子２３の電流効率−輝度特性を図５５に、電流密度−電圧特性を図５６に、電力効率−輝度特性を図５７に、外部量子効率−輝度特性を図５８にそれぞれ示す。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図５９に示す。なお、測定は室温で行った。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子２２及び比較発光素子２３の素子特性を表２１に示す。
図５８及び表２１で示すように、発光素子２２及び比較発光素子２３はいずれも外部量子効率３０％を超える、高い発光効率を示した。図５５及び図５７に示すように、電流効率、電力効率も高い効率を示した。また、図５５、図５７及び図５８より、発光素子２２及び比較発光素子２３は同等の発光効率を示した。よって、本発明の一態様である、発光素子２２は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏ及びＬｉＦを用いた比較発光素子２３と同等の高い効率を示した。
また、図５６に示すように、発光素子２２及び比較発光素子２３は良好な電流密度−電圧特性を示した。また、ＮＢＰｈｅｎとＡｇの混合膜は非常に良好な電子注入性を有していることが分かった。
また、図５９に示すように、発光素子２２及び比較発光素子２３の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも４６７ｎｍ、５３８ｎｍ、６１７ｎｍ付近であり、発光素子２２及び比較発光素子２３は青、緑、赤の３色すべての波長領域にピークを有する白色発光を呈することが分かった。また、発光素子２２及び比較発光素子２３が示す電界発光スペクトルはほぼ同一であるため、本発明の一態様である発光素子２２は、電子注入層として一般的に用いられるＬｉ化合物を用いた比較発光素子２３と同等の優れた電子注入性を有することが分かった。
以上より、本発明の一態様である発光素子は、電子注入層として一般的に用いられるＬｉ化合物を用いた発光素子と同等の優れた電子注入性を有するため、駆動電圧が低く、発光効率の高い発光素子を提供することができる。
本発明の一態様の発光素子である発光素子２４乃至発光素子２６の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図５４に、素子構造の詳細を表２２にそれぞれ示す。なお、本実施例で用いる化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態１を参酌すれば良い。
≪発光素子２４の作製≫
基板３６５０上に電極３６４２として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。電極面積は４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極３６４２上に正孔注入層３６３１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが６５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層３６３１上に正孔輸送層３６３２として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層３６３２上に発光層３６４４として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層３６４４において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層３６４４上に電子輸送層３６３３（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層３６３３（１）上に電子輸送層３６３３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電子注入層３６３４上に電荷発生層３６３５として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが８０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電荷発生層３６３５上に正孔輸送層３６３７として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層３６３７上に発光層３６４６として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層３６４６において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層３６４６上に電子輸送層３６３８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層３６３８（１）上に電子輸送層３６３８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３８（２）上に電子注入層３６３９として、ＬｉＦを厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層３６３９上に、電極３６４１として、Ａｌを厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用シール材を用いて封止するための基板３６５２を、有機化合物を形成した基板３６５０に固定することで、発光素子２４を封止した。具体的には、基板３６５２の周囲にシール材を塗布し、該基板３６５２と有機化合物膜を形成した基板３６５０とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子２４を得た。
≪発光素子２５及び発光素子２６の作製≫
発光素子２５及び発光素子２６は、先に示す発光素子２４の作製と、電子注入層３６３４の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子２４と同様の作製方法とした。
〈発光素子２５の作製〉
発光素子２５の電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、Ａｌｑ３とＡｇを重量比（Ａｌｑ３：Ａｇ）が１：０．２４且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
〈発光素子２６の作製〉
発光素子２６の電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩとＡｇを重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：Ａｇ）が１：０．２０且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪各発光素子の測定≫
上記作製した発光素子２４乃至発光素子２６の素子特性を測定した。測定方法は実施例１と同様の方法で行った。
作製した発光素子２４乃至発光素子２６の電流効率−輝度特性を図６０に、電流密度−電圧特性を図６１に、電力効率−輝度特性を図６２に、外部量子効率−輝度特性を図６３にそれぞれ示す。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図６４に示す。なお、測定は室温で行った。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子２４乃至発光素子２６の素子特性を表２３に示す。
図６３及び表２３で示すように、発光素子２４乃至発光素子２６はいずれも外部量子効率５０％を超える、高い発光効率を示した。図６０及び図６２に示すように、電流効率、電力効率も高い効率を示した。特に、発光素子２４及び発光素子２６は高い効率を示した。よって、本発明の一態様である発光素子は、発光効率が良好な発光素子を提供することができる。
また、図６１に示すように、発光素子２４乃至発光素子２６は良好な電流密度−電圧特性を示した。特に、発光素子２４及び発光素子２６は良好な電流密度−電圧特性を示した。よって、非共有電子対を有する有機化合物と、遷移金属の複合材料は良好な電子注入性を有していることが分かった。
また、図６４に示すように、発光素子２４乃至発光素子２６の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１９ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも６０ｎｍ前後、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
以上より、本発明の一態様である発光素子は、電子注入性に優れるため、駆動電圧が低く、発光効率の高い発光素子である。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子２７乃至発光素子２９と、その比較である比較発光素子３０の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図５４に、素子構造の詳細を表２４及び表２５に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称は、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。比較発光素子３０は電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物である、Ｌｉ２Ｏ及びＬｉＦを用いた発光素子であり、発光素子２７乃至発光素子２９は本発明の一態様である、電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の混合膜を用いた発光素子である。発光素子２７及び発光素子２９では、非共有電子対を有する有機化合物としてトリアジン環を有する有機化合物を用いた発光素子を例示する。
＜発光素子２７の作製＞
発光素子２７は、先に示す発光素子２４の作製と、電子輸送層３６３８、電子注入層３６３９の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子２４と同様の作製方法とした。
発光素子２７の電子輸送層３６３８（１）上に電子輸送層３６３８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３８（２）上に電子注入層３６３９として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子２８及び発光素子２９の作製＞
発光素子２８及び発光素子２９は、先に示す発光素子２７の作製と、電子輸送層３６３３（２）、及び電子注入層３６３４の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子２７と同様の作製方法とした。
＜発光素子２８の作製＞
発光素子２８の電子輸送層３６３３（１）上に電子輸送層３６３３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、２Ｐｙ３ＴｚｎとＡｇを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ａｇ）が１：０．３５且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子２９の作製＞
発光素子２９の電子輸送層３６３３（１）上に電子輸送層３６３３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ＴｍＰＰＰｙＴｚとＡｇを重量比（ＴｍＰＰＰｙＴｚ：Ａｇ）が１：０．１５且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜比較発光素子３０の作製＞
比較発光素子３０は、先に示す発光素子２７の作製と、電子輸送層３６３３（２）、電子注入層３６３４、電子輸送層３６３８（２）、電子注入層３６３９の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子２７と同様の作製方法とした。
比較発光素子３０の電子輸送層３６３３（１）上に電子輸送層３６３３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３３（２）上に電子注入層３６３４として、Ｌｉ２Ｏを厚さが０．２ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３８（１）上に電子輸送層３６３８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層３６３８（２）上に電子注入層３６３９として、ＬｉＦを厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子２７乃至発光素子２９及び比較発光素子３０の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した発光素子２７乃至発光素子２９及び比較発光素子３０の電流効率−輝度特性を図６５に、電流密度−電圧特性を図６６に、電力効率−輝度特性を図６７に、外部量子効率−輝度特性を図６８にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図６９に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子２７乃至発光素子２９及び比較発光素子３０の素子特性を表２６に示す。
図６８及び表２６で示すように、発光素子２７乃至発光素子２９及び比較発光素子３０はいずれも外部量子効率５０％を超える、高い発光効率を示した。図６５及び図６７に示すように、発光素子２７乃至発光素子２９及び比較発光素子３０はいずれも電流効率、電力効率共に高い効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子２７乃至発光素子２９は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏ及びＬｉＦを用いた比較発光素子３０と同等の高い効率を示した。
また、図６６に示すように、発光素子２７乃至発光素子２９及び比較発光素子３０は良好な電流密度−電圧特性を示した。また、本発明の一態様である、発光素子２７乃至発光素子２９は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏ及びＬｉＦを用いた比較発光素子３０よりも良好な電子注入性を有していることが分かった。
また、図６９に示すように、発光素子２７乃至発光素子２９及び比較発光素子３０の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６２０ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも６０ｎｍ程度、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かる。
以上より、本発明の一態様である発光素子には、トリアジン環を有する有機化合物も好適に用いることができることが分かった。以上、本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子３２乃至発光素子３４、及びその比較である比較発光素子３１、比較発光素子３５乃至比較発光素子３７の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図７０に、素子構造の詳細を表２７乃至表２９にそれぞれ示す。また、本実施例で用いた化合物の構造と略称については、先の実施例１を参酌すれば良い。
また、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３１、比較発光素子３５乃至比較発光素子３７の電子注入層４１３０に用いた有機化合物のＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により算出した。測定は実施例１に記載の方法と同様に行った。その結果を表３０に示す。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。比較発光素子３１は電子注入層として一般的に用いられる、Ｌｉ化合物である酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）を用いた発光素子であり、発光素子３２乃至発光素子３４は本発明の一態様である、電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料を用いた発光素子である。また、比較発光素子３５乃至比較発光素子３７は発光素子３２乃至発光素子３４からそれぞれ電荷発生層４１３５を省いた発光素子である。
≪比較発光素子３１の作製≫
基板４２１０上に電極４１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが１１０ｎｍになるように形成した。なお、電極４１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極４１０１上に正孔注入層４１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層４１１１上に正孔輸送層４１１２として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層４１１２上に発光層４１４０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層４１４０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層４１４０上に電子輸送層４１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層４１１８（１）上に電子輸送層４１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、Ｌｉ２Ｏを厚さが０．２ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層４１３０上に、電荷発生層４１３５として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電荷発生層４１３５上に、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子３１を得た。
≪発光素子３２乃至発光素子３４の作製≫
発光素子３２乃至発光素子３４の作製工程は、先に示す比較発光素子３１の作製工程と、電子輸送層４１１８（２）及び電子注入層４１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子３１と同様の作製方法とした。
＜発光素子３２の作製＞
発光素子３２の電子輸送層４１１８（２）として、電子輸送層４１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子３３の作製＞
発光素子３３の電子輸送層４１１８（２）として、電子輸送層４１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、Ａｌｑ３とＡｇを重量比（Ａｌｑ３：Ａｇ）が１：０．２４、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子３４の作製＞
発光素子３４の電子輸送層４１１８（２）として、電子輸送層４１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ＨＡＴＮＡとＡｇを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ａｇ）が１：０．２８、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪比較発光素子３５の作製≫
比較発光素子３５の作製工程は、先に示す発光素子３２の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子３２と同様の作製方法とした。
比較発光素子３５の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
≪比較発光素子３６の作製≫
比較発光素子３６の作製工程は、先に示す発光素子３２の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子３２と同様の作製方法とした。
比較発光素子３６の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
≪比較発光素子３７の作製≫
比較発光素子３７の作製工程は、先に示す発光素子３２の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子３２と同様の作製方法とした。
比較発光素子３６の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子３１、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７の素子特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には色彩輝度計（トプコン社製、ＢＭ−５Ａ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ−１１）を用いた。
作製した比較発光素子３１、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７の電流効率−輝度特性を図７１に、電流−電圧特性を図７２に、電力効率−輝度特性を図７３に、外部量子効率−輝度特性を図７４にそれぞれ示す。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図７５に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子３１、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７の素子特性を表３１に示す。
図７４及び表３１で示すように、比較発光素子３１、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７はいずれも外部量子効率２５％を超える、高い発光効率を示した。図７１及び図７３に示すように、比較発光素子３１、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７はいずれも電流効率、電力効率も高い効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子３２乃至発光素子３４は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子３１と同等の高い効率を示した。また、発光素子３２乃至発光素子３４は電荷発生層４１３５を省いた比較発光素子３５乃至比較発光素子３７と同様の高い効率を示した。
また、図７２に示すように、比較発光素子３１、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７は良好な電流−電圧特性を示した。特に、発光素子３２乃至発光素子３４は比較発光素子３１よりも良好な電流−電圧特性を示した。よって、電子注入層と電荷発生層が接する構造とした場合、電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物よりも、遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物の複合材料は良好な電子注入性を有していることが分かった。また、電荷発生層を有する発光素子３２乃至発光素子３４は電荷発生層を有さない比較発光素子３５乃至比較発光素子３７と同等の良好な電流−電圧特性を示した。
また、図７５に示すように、比較発光素子３１、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１６ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５８ｎｍ前後、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陰極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。一般に、発光素子に水分が侵入すると、ダークスポット（発光部内部における非発光領域）やシュリンク（発光部端部における非発光領域）が発生し、発光素子の信頼性に悪影響を及ぼす。そのため、恒温恒湿保存試験を行うことで、発光素子の水分に対する信頼性を評価することができる。
ここで、恒温恒湿保存試験に用いた比較発光素子Ａの素子構造を表３２に示す。なお、比較発光素子Ａの作製方法は実施例１で示した方法と同様であるため、作製方法の説明は省略する。また、比較発光素子Ａは発光素子３２乃至発光素子３４と同様に封止を行っていない。
比較発光素子Ａ、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７をそれぞれ温度が６５℃、湿度が９５％の一定に保たれた恒温槽内に４８時間放置した後、それぞれの発光素子の発光状態を調査した。
発光状態の評価は、恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を算出することで行った。比較発光素子Ａ、発光素子３２乃至発光素子３４及び比較発光素子３５乃至比較発光素子３７をそれぞれ６サンプルずつ作製し、恒温恒湿保存試験を行った。発光面積比が大きかった上位３サンプルの平均値を表３３に示す。
表３３中、発光面積比（％）＝恒温恒湿保存試験後の発光面積／恒温恒湿試験前の発光面積×１００である。表３３より、本発明の一態様である発光素子３２乃至発光素子３４は、恒温恒湿保存試験後においても発光面積比を７９％以上有する、耐湿性に優れた発光素子であることが示された。また、本発明の一態様である発光素子３２乃至発光素子３４は、電子注入層４１３０にＬｉ化合物であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子Ａよりも劇的に耐湿性が向上した。また、電荷発生層４１３５を有さない、比較発光素子３５乃至比較発光素子３７も本発明の一態様である発光素子と同等の耐湿性を示した。本発明の一態様である発光素子は、水との反応性に乏しい遷移金属を用いているため、発光素子内部に水分が侵入しにくい。そのため、耐湿性が高い発光素子を実現することができる。また、発光素子３２乃至発光素子３４は通常の発光素子では行われる封止を行っていない。よって、封止を行うことによってさらに耐湿性の向上が見込まれる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子４３乃至発光素子４６と、その比較である比較発光素子３８乃至比較発光素子４２の作製例を示す。本実施例では、非共有電子対を有する有機化合物としてトリアジン環及び／またはピリジン環を有する有機化合物を用いた発光素子を例示する。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図７０に、素子構造の詳細を表３４乃至表３６に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
また、発光素子４３乃至発光素子４６及び比較発光素子３９乃至比較発光素子４２の電子注入層４１３０に用いた有機化合物のＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により算出した。測定方法は実施例１と同様の方法で行った。その結果を表３７に示す。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。
≪比較発光素子３８の作製≫
比較発光素子３８の作製工程は、先に示す比較発光素子３１の作製工程と、電極４１０１及び正孔注入層４１１１の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子３１と同様の作製方法とした。
基板４２１０上に電極４１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極４１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極４１０１上に正孔注入層４１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが６５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子４３乃至発光素子４６の作製≫
発光素子４３乃至発光素子４６の作製工程は、先に示す比較発光素子３８の作製工程と、電子輸送層４１１８（２）及び電子注入層４１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子３８と同様の作製方法とした。
＜発光素子４３の作製＞
発光素子４３の電子輸送層４１１８（２）として、電子輸送層４１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、２Ｐｙ３ＴｚｎとＡｇを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ａｇ）が１：０．３５且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
＜発光素子４４の作製＞
発光素子４４の電子輸送層４１１８（２）として、電子輸送層４１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＴｍＰＰＰｙＴｚとＡｇを重量比（ＴｍＰＰＰｙＴｚ：Ａｇ）が１：０．２４且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
＜発光素子４５の作製＞
発光素子４５の電子輸送層４１１８（２）として、電子輸送層４１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．３、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ｔＰｙ２ＡとＡｇを重量比（ｔＰｙ２Ａ：Ａｇ）が１：０．３０且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
＜発光素子４６の作製＞
発光素子４６の電子輸送層４１１８（２）として、電子輸送層４１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ＢＴＢとＡｇを重量比（ＢＴＢ：Ａｇ）が１：０．１８且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
≪比較発光素子３９の作製≫
比較発光素子３９の作製工程は、先に示す発光素子４３の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子４３と同様の作製方法とした。
比較発光素子３９の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
≪比較発光素子４０の作製≫
比較発光素子４０の作製工程は、先に示す発光素子４４の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子４４と同様の作製方法とした。
比較発光素子４０の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
≪比較発光素子４１の作製≫
比較発光素子４１の作製工程は、先に示す発光素子４５の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子４５と同様の作製方法とした。
比較発光素子４１の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
≪比較発光素子４２の作製≫
比較発光素子４２の作製工程は、先に示す発光素子４６の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子４６と同様の作製方法とした。
比較発光素子４２の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子３８乃至比較発光素子４２及び発光素子４３乃至発光素子４６の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子３８乃至比較発光素子４０、発光素子４３及び発光素子４４の電流効率−輝度特性を図７６に、電流−電圧特性を図７７に、外部量子効率−輝度特性を図７８に、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図７９にそれぞれ示す。また、作製した比較発光素子３８、比較発光素子４１、比較発光素子４２、発光素子４５及び発光素子４６の電流効率−輝度特性を図８０に、電流−電圧特性を図８１に、外部量子効率−輝度特性を図８２に、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図８３それぞれ示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子３８乃至比較発光素子４２及び発光素子４３乃至発光素子４６の素子特性を表３８に示す。
また、図７７及び図８１に示すように、比較発光素子３８乃至比較発光素子４２及び発光素子４３乃至発光素子４６は良好な電流−電圧特性を示した。特に、発光素子４３乃至発光素子４６は比較発光素子３８よりも良好な電流−電圧特性を示した。よって、電子注入層と電荷発生層が接する構造とした場合、電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物よりも、遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物の複合材料は良好な電子注入性を有していることが分かった。また、電荷発生層を有する発光素子４３乃至発光素子４６は電荷発生層を有さない比較発光素子３９乃至比較発光素子４２と同等の良好な電流−電圧特性を示した。
図７８及び表３８で示すように、比較発光素子３８乃至比較発光素子４２及び発光素子４３乃至発光素子４６はいずれも外部量子効率２０％を超える、高い発光効率を示した。図７６及び図８０に示すように、比較発光素子３８乃至比較発光素子４２及び発光素子４３乃至発光素子４６はいずれも電流効率も高い効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子４３乃至発光素子４６は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子３８よりも高い効率を示した。よって、比較発光素子３８よりも発光素子４３乃至発光素子４６の方がキャリアバランスが優れていることが示唆される。また、発光素子４３乃至発光素子４６は電荷発生層４１３５を省いた比較発光素子３９乃至比較発光素子４２と同様の高い効率を示した。
また、図７９及び図８３に示すように、比較発光素子３８乃至比較発光素子４２及び発光素子４３乃至発光素子４６の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１６ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５４ｎｍ、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に比較発光素子Ａ及び発光素子４３乃至発光素子４６について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陰極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。評価方法は先に示す実施例１１と同様に行った。
発光状態の評価は、恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を算出することで行った。発光素子４３乃至発光素子４６及び比較発光素子Ａをそれぞれ３サンプルずつ作製し、恒温恒湿保存試験を行った。３サンプルの平均値を表３９に示す。
表３９中、発光面積比（％）＝恒温恒湿保存試験後の発光面積／恒温恒湿試験前の発光面積×１００である。表３９より、本発明の一態様である発光素子４３乃至発光素子４６は、恒温恒湿保存試験後においても発光面積比を７６％以上有する、耐湿性に優れた発光素子であることが示された。また、本発明の一態様である発光素子４３乃至発光素子４６は、電子注入層４１３０にＬｉ化合物であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子Ａよりも劇的に耐湿性が向上した。本発明の一態様である発光素子は、水との反応性に乏しい遷移金属を用いているため、発光素子内部に水分が侵入しにくい。そのため、耐湿性が高い発光素子を実現することができる。また、発光素子４３乃至発光素子４６は通常の発光素子では行われる封止を行っていない。よって、封止を行うことによってさらに耐湿性の向上が見込まれる。
以上より、本発明の一態様である発光素子には、トリアジン環及び／またはピリジン環を有する材料も好適に用いることができることが分かった。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子４９及び発光素子５０と、その比較である比較発光素子４７及び比較発光素子４８の作製例を示す。表４０に、比較発光素子４７及び比較発光素子４８と同時に比較発光素子３８の構造を示す。発光素子４９及び発光素子５０の構造を表４１に示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図７０に示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
また、発光素子４９及び発光素子５０及び比較発光素子４７及び比較発光素子４８の電子注入層４１３０に用いた有機化合物のＬＵＭＯ準位をサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定により算出した。測定方法は実施例１と同様の方法で行った。その結果を表４２に示す。
≪発光素子４９及び発光素子５０の作製≫
発光素子４９及び発光素子５０は、先に示す発光素子４５の作製工程と、電子注入層４１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子４５と同様の作製方法とした。
＜発光素子４９の作製＞
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、Ｚｎ（ＢＴＺ）２とＡｇを重量比（Ｚｎ（ＢＴＺ）２：Ａｇ）が１：０．２１、且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
＜発光素子５０の作製＞
電子輸送層４１１８（２）上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．３０、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、Ｚｎｍｑ２とＡｇを重量比（Ｚｎｍｑ２：Ａｇ）が１：０．３０且つ厚さが５ｎｍとなるように共蒸着した。
≪比較発光素子４７の作製≫
比較発光素子４７の作製工程は、先に示す発光素子４９の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子４９と同様の作製方法とした。
比較発光素子４７の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
≪比較発光素子４８の作製≫
比較発光素子４８の作製工程は、先に示す発光素子５０の作製工程と、電子輸送層４１１８及び電荷発生層４１３５の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５０と同様の作製方法とした。
比較発光素子４８の発光層４１４０上に電子輸送層４１１８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。続いてＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層４１３０上に電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子３８、比較発光素子４７、比較発光素子４８、発光素子４９及び発光素子５０の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子３８、比較発光素子４７、比較発光素子４８、発光素子４９及び発光素子５０の電流効率−輝度特性を図８４に、電流−電圧特性を図８５に、外部量子効率−輝度特性を図８６にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図８７に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子３８、比較発光素子４７、比較発光素子４８、発光素子４９及び発光素子５０の素子特性を表４３に示す。
また、図８５に示すように、比較発光素子３８、比較発光素子４７、比較発光素子４８、発光素子４９及び発光素子５０は同等の良好な電流−電圧特性を示した。よって、電子注入層に亜鉛化合物を用い、電荷発生層が接する構造とした場合、遷移金属と非共有電子対を有する有機化合物の複合材料は、電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物と同等の良好な電子注入性を有していることが分かった。また、電荷発生層を有する発光素子４９及び発光素子５０は電荷発生層を有さない比較発光素子４７及び比較発光素子４８と同等の良好な電流−電圧特性を示した。
図８６及び表４３で示すように、比較発光素子３８、比較発光素子４７、比較発光素子４８、発光素子４９及び発光素子５０はいずれも外部量子効率２０％を超える、高い発光効率を示した。図８４に示すように、比較発光素子３８、比較発光素子４７、比較発光素子４８、発光素子４９及び発光素子５０はいずれも良好な電流効率を示した。
また、図８７に示すように、比較発光素子３８、比較発光素子４７、比較発光素子４８、発光素子４９及び発光素子５０の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１８ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも６０ｎｍ、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かった。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に比較発光素子Ａ、発光素子４９及び発光素子５０について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陰極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。評価方法は先に示す実施例１１と同様に行った。
発光状態の評価は、恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を算出することで行った。発光素子４９及び発光素子５０及び比較発光素子Ａをそれぞれ３サンプルずつ作製し、恒温恒湿保存試験を行った。３サンプルの平均値を表４４に示す。
表４４中、発光面積比（％）＝恒温恒湿保存試験後の発光面積／恒温恒湿試験前の発光面積×１００である。表４４より、本発明の一態様である発光素子４９及び発光素子５０は、恒温恒湿保存試験後においても発光面積比を８０％以上有する、耐湿性に優れた発光素子であることが示された。また、本発明の一態様である発光素子４９及び発光素子５０は、電子注入層４１３０にＬｉ化合物であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子Ａよりも劇的に耐湿性が向上した。本発明の一態様である発光素子は、水との反応性に乏しい遷移金属を用いているため、発光素子内部に水分が侵入しにくい。そのため、耐湿性が高い発光素子を実現することができる。また、発光素子４９及び発光素子５０は通常の発光素子では行われる封止を行っていない。よって、封止を行うことによってさらに耐湿性の向上が見込まれる。
以上より、本発明の一態様である発光素子には、亜鉛錯体のような金属錯体も好適に用いることができることが分かった。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
＜恒温恒湿保存試験における信頼性と電子注入層材料のＬＵＭＯ準位との相関＞
上述の実施例１１乃至実施例１３に記載した発光素子の恒温恒湿保存試験の結果をＬＵＭＯ準位に対してプロットした。その結果を図８８（Ａ）及び図８８（Ｂ）に示す。なお、各発光素子について同一の素子構造を有するサンプルを３乃至７個作製し、恒温恒湿保存試験を行った。図８８（Ａ）は電荷発生層を有する、本発明の一態様の発光素子における恒温恒湿保存試験の結果であり、図８８（Ｂ）は電荷発生層を有さない、比較発光素子における恒温恒湿保存試験の結果である。図８８（Ａ）と図８８（Ｂ）を比較すると、図８８（Ｂ）ではＬＵＭＯ準位が高い領域（ＬＵＭＯ準位が−３．０ｅＶ以上の領域）において、恒温恒湿保存後の発光面積比が７５％を下回る場合もあり、耐湿性にバラつきが見られる。一方、図８８（Ａ）では当該領域でもすべての発光素子が恒温恒湿保存後の発光面積比が７５％を上回る高い耐湿性を有していることが分かる。すなわち、陰極と電子注入層の間に電荷発生層を有する本発明の一態様に係る発光素子は、作製バラつきが少なく、良好な歩留まりで作製することができる。また、本発明の一態様に係る発光素子は、電子注入層に用いる材料選択の幅が広い。そのため、本発明の一態様に係る発光素子は、生産性に優れた発光素子である。
上述の実施例では、基板上に陽極を設け、該陽極上にＥＬ層を積層する順積み構造の作製例を示したが、本実施例では、基板上に陰極を設け、該陰極上にＥＬ層を積層する逆積み構造における本発明の一態様の発光素子である発光素子５２乃至発光素子５４、及びその比較である比較発光素子５１、比較発光素子５５乃至比較発光素子５７の作製例を示す。比較発光素子５１は電子注入層４１３０にＬｉ２Ｏを用いた発光素子であり、比較発光素子５５乃至比較発光素子５７は電荷発生層４１３５を有さない発光素子である。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図８９に、素子構造の詳細は表４５乃至表４７に示す。なお、使用した化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
≪比較発光素子５１の作製≫
基板４２１０上に電極４１０２として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極４１０２の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極４１０２上に電荷発生層４１３５として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電荷発生層４１３５上に電子注入層４１３０として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。続いて、Ｌｉ２Ｏを厚さ０．２ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層４１３０上に電子輸送層４１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを１５ｎｍ蒸着した。続いて、電子輸送層４１１８（２）として２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが５ｎｍとなるように蒸着した。
次に、電子輸送層４１１８（２）上に発光層４１４０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０６になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層４１４０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層４１４０上に正孔輸送層４１１２として、ＢＰＡＦＬＰを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層４１１２上に正孔注入層４１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層４１１１上に、電極４１０１として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わず大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子５１を得た。
≪発光素子５２の作製≫
発光素子５２は、先に示す比較発光素子５１の作製と、電子注入層４１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子５１と同様の作製方法とした。
発光素子５２の電子注入層４１３０として、電荷発生層４１３５上に、ＮＢＰｈｅｎとＡｇとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子５３の作製≫
発光素子５３は、先に示す比較発光素子５１の作製と、電子注入層４１３０及び電子輸送層４１１８（１）の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子５１と同様の作製方法とした。
発光素子５３の電子注入層４１３０として、電荷発生層４１３５上に、Ａｌｑ３とＡｇとを重量比（Ａｌｑ３：Ａｇ）が１：０．２４、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ＮＢＰｈｅｎとＡｇとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層４１３０上に電子輸送層４１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを１０ｎｍ蒸着した。続いて、電子輸送層４１１８（２）として２ｍＤＢＴＢＴＤＢｑ−ＩＩを５ｎｍ蒸着した。
≪発光素子５４の作製≫
発光素子５４は、先に示す比較発光素子５１の作製と、電子注入層４１３０及び電子輸送層４１１８（１）の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子５１と同様の作製方法とした。
発光素子５４の電子注入層４１３０として、電荷発生層４１３５上に、ＨＡＴＮＡとＡｇとを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ａｇ）が１：０．２８、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。続いて、ＮＢＰｈｅｎとＡｇとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９、かつ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層４１３０上に電子輸送層４１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを１０ｎｍ蒸着した。続いて、電子輸送層４１１８（２）として２ｍＤＢＴＢＴＤＢｑ−ＩＩを５ｎｍ蒸着した。
≪比較発光素子５５の作製≫
比較発光素子５５は、先に示す発光素子５２の作製と、電荷発生層４１３５及び電子輸送層４１１８の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５２と同様の作製方法とした。
比較発光素子５５は、電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２上に電子注入層４１３０を形成した。
電子注入層４１３０上に電子輸送層４１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを３０ｎｍ蒸着した。続いて、電子輸送層４１１８（２）として２ｍＤＢＴＢＴＤＢｑ−ＩＩを３０ｎｍ蒸着した。
≪比較発光素子５６の作製≫
比較発光素子５６は、先に示す発光素子５３の作製と、電荷発生層４１３５及び電子輸送層４１１８の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５３と同様の作製方法とした。
比較発光素子５６は、電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２上に電子注入層４１３０を形成した。
電子注入層４１３０上に電子輸送層４１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを２５ｎｍ蒸着した。続いて、電子輸送層４１１８（２）として２ｍＤＢＴＢＴＤＢｑ−ＩＩを３０ｎｍ蒸着した。
≪比較発光素子５７の作製≫
比較発光素子５７は、先に示す発光素子５４の作製と、電荷発生層４１３５及び電子輸送層４１１８の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５４と同様の作製方法とした。
比較発光素子５７は、電荷発生層４１３５を形成せず、電極４１０２上に電子注入層４１３０を形成した。
電子注入層４１３０上に電子輸送層４１１８（１）として、ＮＢＰｈｅｎを２５ｎｍ蒸着した。続いて、電子輸送層４１１８（２）として２ｍＤＢＴＢＴＤＢｑ−ＩＩを３０ｎｍ蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子５１、発光素子５２乃至発光素子５４及び比較発光素子５５乃至比較発光素子５７の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子５１、発光素子５２乃至発光素子５４及び比較発光素子５５乃至比較発光素子５７の電流効率−輝度特性を図９０に、電流−電圧特性を図９１に、電力効率−輝度特性を図９２にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図９３に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子５１、発光素子５２乃至発光素子５４及び比較発光素子５５乃至比較発光素子５７の素子特性を表４８に示す。
表４８で示すように、比較発光素子５１、発光素子５２乃至発光素子５４及び比較発光素子５５乃至比較発光素子５７はいずれも外部量子効率２５％前後の非常に高い発光効率を示した。また、各発光素子は図９０に示すように、良好な電流効率を示した。また、図９２及び表４８に示すように、発光素子５２乃至発光素子５４は比較発光素子５５乃至比較発光素子５７よりもおよそ２００ｃｄ／ｍ２以上の領域において、良好な電力効率を示すことが分かった。よって、本発明の一態様である発光素子を逆積み素子においても、良好な発光効率が得られることが分かった。
また、図９１に示すように、比較発光素子５１、発光素子５２乃至発光素子５４及び比較発光素子５５乃至比較発光素子５７は良好な電流−電圧特性を示した。また、本発明の一態様の発光素子である、発光素子５２乃至発光素子５４は電荷発生層４１３５を有さない比較発光素子５５乃至比較発光素子５７よりも良好な電流−電圧特性を有していることが分かった。よって、本発明の一態様である発光素子は逆積み素子においても、良好な電流−電圧特性が得られることが分かった。
また、図９３に示すように、比較発光素子５１、発光素子５２乃至発光素子５４及び比較発光素子５５乃至比較発光素子５７の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１７ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５４ｎｍ、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かる。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に発光素子５２乃至発光素子５４について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陽極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。評価方法は先に示す実施例と同様に行った。
発光状態の評価は、恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を算出することで行った。発光素子５２乃至発光素子５４をそれぞれ６サンプルずつ作製し、恒温恒湿保存試験を行った。発光面積比が大きかった上位３サンプルの平均値を表４９に示す。
本発明の一態様である発光素子５２乃至発光素子５４は、高温高湿試験後も７０％以上の発光面積比を有しており、優れた耐湿性を有していることが分かった。よって本発明の一態様である発光素子は逆積み素子においても、良好な耐湿性を有していることが分かった。
以上より、本発明の一態様である発光素子は逆積み素子にも適応することができる。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子５８乃至発光素子６３の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図１２に、素子構造の詳細を表５０及び表５１に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料における遷移金属として、発光素子５８及び発光素子５９ではＡｕを、発光素子６０及び発光素子６１ではＣｕを、発光素子６２ではＭｎを、発光素子６３ではＣｏをそれぞれ用いた発光素子である。
≪発光素子５８の作製≫
基板２１０上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが１１０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＢＢｉＦを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１４０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０８になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１４０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層１４０上に電子輸送層１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（１）上に電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０（１）として、ＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．３、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層１３０（１）上に電子注入層１３０（２）として、Ａｌｑ３とＡｕを重量比（Ａｌｑ３：Ａｕ）が１：０．４、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電子注入層１３０（２）上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子５８を得た。
≪発光素子５９の作製≫
発光素子５９は、先に示す発光素子５８の作製と、電子注入層１３０（２）の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５８と同様の作製方法とした。
発光素子５９の電子注入層１３０（２）として、電子注入層１３０（１）上にＨＡＴＮＡとＡｕを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ａｕ）が１：０．５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子６０の作製≫
発光素子６０は、先に示す発光素子５８の作製と、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５８と同様の作製方法とした。
発光素子６０の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍとなるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、Ａｌｑ３とＣｕを重量比（Ａｌｑ３：Ｃｕ）が１：０．１５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子６１の作製≫
発光素子６１は、先に示す発光素子５８の作製と、電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５８と同様の作製方法とした。
発光素子６１の電子注入層１３０（１）として、電子輸送層１１８（２）上に、ＮＢＰｈｅｎとＣｕを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ｃｕ）が１：０．１５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層１３０（１）上に電子注入層１３０（２）として、ＨＡＴＮＡとＣｕを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ｃｕ）が１：０．１５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子６２の作製≫
発光素子６２は、先に示す発光素子５８の作製と、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５８と同様の作製方法とした。
発光素子６２の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍとなるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、Ａｌｑ３とＭｎを重量比（Ａｌｑ３：Ｍｎ）が１：０．１５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子６３の作製≫
発光素子６３は、先に示す発光素子５８の作製と、電子注入層１３０（２）の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５８と同様の作製方法とした。
発光素子６３の電子注入層１３０（２）として、電子注入層１３０（１）上に、ＨＡＴＮＡとＣｏを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ｃｏ）が１：０．１５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子５８乃至発光素子６３の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した発光素子５８乃至発光素子６３の電流効率−輝度特性を図９４に、電流−電圧特性を図９５に、外部量子効率−輝度特性を図９６にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図９７に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子５８乃至発光素子６３の素子特性を表５２に示す。
図９６及び表５２で示すように、発光素子５８乃至発光素子６３はいずれも外部量子効率２０％を超える、高い発光効率を示した。図９４及び表５２に示すように、発光素子５８乃至発光素子６３は高い電流効率を示した。
また、図９５に示すように、発光素子５８乃至発光素子６３は良好な電流−電圧特性を示した。よって、電子注入層に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料における遷移金属として、Ａｕ、Ｃｕ、ＭｎまたはＣｏを使用可能であることが分かった。
また、図９７に示すように、発光素子５８乃至発光素子６３の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１８ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５７ｎｍ程度、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かる。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に発光素子５８乃至発光素子６３について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陰極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。評価方法は先に示す実施例と同様に行った。
発光状態の評価は、恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を算出することで行った。発光素子５８乃至発光素子６３をそれぞれ３サンプルずつ作製し、恒温恒湿保存試験を行った。３サンプルの平均値を表５３に示す。
本発明の一態様である発光素子５８乃至発光素子６３は、高温高湿試験後も６５％以上の発光面積比を有しており、優れた耐湿性を有していることが分かった。よって本発明の一態様である発光素子にはＡｕ、Ｃｕ、ＭｎまたはＣｏを好適に用いることができる。
以上より、本発明の一態様である発光素子へは、Ａｕ、Ｃｕ、ＭｎまたはＣｏを使用可能である。本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子６５及び発光素子６６と、その比較である比較発光素子６４の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図１２に、素子構造の詳細を表５４に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。
＜発光素子の作製＞
以下に、本実施例で作製した発光素子の作製方法を示す。本実施例で示す発光素子は、蛍光発光を呈する発光素子である。
≪比較発光素子６４の作製≫
基板２１０上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＰＰｎを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１４０として、ｃｇＤＢＣｚＰＡと、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎと、を重量比（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１４０において、ｃｇＤＢＣｚＰＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎがゲスト材料（蛍光性化合物）である。
次に、発光層１４０上に電子輸送層１１８（１）として、ｃｇＤＢＣｚＰＡを厚さが５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（１）上に電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、Ｌｉ２Ｏを厚さが０．２ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層１３０（２）上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子５８を得た。
≪発光素子６５の作製≫
発光素子６５は、先に示す比較発光素子６４の作製と、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子６４と同様の作製方法とした。
発光素子６５の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上にＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層１３０（１）として、電子輸送層１１８（２）上にＮＢＰｈｅｎとＡｇを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．３、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層１３０（２）として、電子注入層１３０（１）上にＡｌｑ３とＡｇを重量比（Ａｌｑ３：Ａｇ）が１：０．３、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子６６の作製≫
発光素子６６は、先に示す発光素子６５の作製と、電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子６５と同様の作製方法とした。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ＨＡＴＮＡとＡｇを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ａｇ）が１：０．３、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６の電流効率−輝度特性を図９８に、電流−電圧特性を図９９に、外部量子効率−輝度特性を図１００にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図１０１に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６の素子特性を表５５に示す。
図１００及び表５５で示すように、比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６は蛍光発光素子であるにも関わらず、いずれも外部量子効率１０％を超える、高い発光効率を示した。また図９８に示すように、電流効率も高い効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子６５及び発光素子６６は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子６４と同等の高い効率を示した。
また、図９９に示すように、比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６は良好な電流−電圧特性を示した。また、本発明の一態様である、発光素子６５及び発光素子６６は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子６４と同等の電子注入性を有していることが分かった。
また、図１０１に示すように、比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも４６６ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも４０ｎｍ程度、である青色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎからの発光であることが分かる。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６について恒温恒湿保存試験を行った。各発光素子は封止を行っていないため、陰極及びＥＬ層が試験環境の雰囲気に曝される状態の発光素子である。評価方法は先に示す実施例と同様に行った。
発光状態の評価は、恒温恒湿保存試験前後における、発光面積の割合を算出することで行った。比較発光素子６４、発光素子６５及び発光素子６６をそれぞれ６サンプルずつ作製し、恒温恒湿保存試験を行った。発光面積比が大きかった上位３サンプルの平均値を表５６に示す。
本発明の一態様である発光素子６５及び発光素子６６は、高温高湿試験後も８０％前後の発光面積比を有しており、優れた耐湿性を有していることが分かった。また、表５６より、比較発光素子６４と比較し、発光素子６５及び発光素子６６は劇的に耐湿性が向上していることが分かる。よって本発明の一態様である発光素子は蛍光発光素子においても、良好な耐湿性を有していることが分かった。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子６８及び発光素子６９と、その比較である比較発光素子６７の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図３（Ｂ）に、素子構造の詳細を表５７及び表５８に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称については、先の実施例及び実施の形態を参酌すれば良い。なお、比較発光素子６７は、電荷発生層１１５に接する電子注入層１１４にＬｉ化合物を用いた発光素子であり、発光素子６８及び発光素子６９は電子注入層１１４に有機化合物と遷移金属の複合材料を用いた、本発明の一態様の発光素子である。
≪比較発光素子６７の作製≫
電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが１１０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＢＢｉＦを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１２上に発光層１７０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０８になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１７０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層１７０上に電子輸送層１１３（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１３（１）上に電子輸送層１１３（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
電子輸送層１１３（２）上に電子注入層１１４として、Ｌｉ２Ｏを厚さが０．２ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層１１４上に電荷発生層１１５として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと、ＭｏＯ３と、を重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが８０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電荷発生層１１５上に正孔輸送層１１９として、ＰＣＢＢｉＦを厚さが２０ｎｍになるように蒸着した。
次に、正孔輸送層１１９上に発光層１４０として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦとＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．７５：０．２５：０．０８になるように、且つ厚さが４０ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１４０において、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ及びＰＣＢＢｉＦがホスト材料であり、Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）がゲスト材料（燐光性化合物）である。
次に、発光層１４０上に電子輸送層１１８（１）として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを厚さが２５ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子輸送層１１８（１）上に電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上にＮＢＰｈｅｎとＣｕを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ｃｕ）が１：０．２、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
次に、電子注入層１３０上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように蒸着した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用シール材を用いて封止するための基板を、有機化合物を形成した基板に固定することで、発光素子６７を封止した。封止の方法は上述の実施例と同様の方法で行った。以上の工程により比較発光素子６７を得た。
≪発光素子６８の作製≫
発光素子６８は、先に示す比較発光素子６７の作製と、電子輸送層１１３（２）及び電子注入層１１４の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子６７と同様の作製方法とした。
発光素子６８の電子輸送層１１３（２）として、電子輸送層１１３（１）上にＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層１１４として、電子輸送層１１３（２）上にＮＢＰｈｅｎとＣｕを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ｃｕ）が１：０．２、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子６９の作製≫
発光素子６９は、先に示す比較発光素子６７の作製と、電子輸送層１１３（２）、電子注入層１１４及び電子注入層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は比較発光素子６７と同様の作製方法とした。
発光素子６９の電子輸送層１１３（２）として、電子輸送層１１３（１）上にＮＢＰｈｅｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
電子注入層１１４として、電子輸送層１１３（２）上にＮＢＰｈｅｎとＭｎを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ｍｎ）が１：０．１５、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
電子注入層１３０として、電子輸送層１１３（２）上にＬｉＦを厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した比較発光素子６７、発光素子６８及び発光素子６９の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した比較発光素子６７、発光素子６８及び発光素子６９の電流効率−輝度特性を図１０２に、電流−電圧特性を図１０３に、外部量子効率−輝度特性を図１０４にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図１０５に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、比較発光素子６７、発光素子６８及び発光素子６９の素子特性を表５９に示す。
図１０４及び表５９で示すように、比較発光素子６７、発光素子６８及び発光素子６９はいずれも外部量子効率４０％を超える、高い発光効率を示した。また、図１０２に示すように、比較発光素子６７、発光素子６８及び発光素子６９は高い電流効率を示した。
また、図１０３に示すように、比較発光素子６７、発光素子６８及び発光素子６９は良好な電流−電圧特性を示した。よって、電子注入層１１４に非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料における遷移金属として、ＣｕまたはＭｎを使用可能であることが分かった。
また、図１０５に示すように、比較発光素子６７、発光素子６８及び発光素子６９の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１８ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５３ｎｍ程度、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かる。
＜発光素子の信頼性評価＞
次に、比較発光素子６７及び発光素子６８の駆動寿命試験を行った。駆動寿命試験の測定結果を図１０６に示す。なお、駆動寿命試験は、各発光素子の電流密度を２５ｍＡ／ｃｍ２に設定し、電流密度を一定の条件で各発光素子を連続駆動させた。
図１０６に示すように、発光素子６８は比較発光素子６７より優れた駆動寿命を示した。このことから、電子注入層１１４に有機化合物と遷移金属の複合材料を有する発光素子は、信頼性の良好な発光素子であることが示された。
本実施例では、有機化合物と遷移金属の複合材料の薄膜のＥＳＲ測定結果について説明する。
〈ＥＳＲ測定用薄膜の作製〉
以下にＥＳＲ測定用薄膜の作製法について示す。
薄膜１として、石英基板上にＮＢＰｈｅｎとＡｇとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：０．１９になるように、且つ厚さが１００ｎｍになるように真空蒸着した。なお、モル比（ＮＢＰｈｅｎ：Ａｇ）が１：１になるように形成した。
薄膜２として、ＮＢＰｈｅｎとＣｕとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ｃｕ）が１：０．１１になるように、且つ厚さが１００ｎｍになるように形成した。
薄膜３として、ＨＡＴＮＡとＡｇとを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ａｇ）が１：０．２８になるように、且つ厚さが１００ｎｍになるように形成した。
薄膜４として、ＨＡＴＮＡとＣｕとを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ｃｕ）が１：０．１７になるように、且つ厚さが１００ｎｍになるように形成した。
薄膜５として、ＨＡＴＮＡとＡｕとを重量比（ＨＡＴＮＡ：Ａｕ）が１：０．５２になるように、且つ厚さが１００ｎｍになるように形成した。
比較薄膜６として、ＮＢＰｈｅｎとＬｉとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ｌｉ）が１：０．０１５になるように、且つ厚さが１００ｎｍになるように形成した。
比較薄膜７として、ＮＢＰｈｅｎとＬｉ２Ｏとを重量比（ＮＢＰｈｅｎ：Ｌｉ２Ｏ）が１：０．０５になるように、且つ厚さが１００ｎｍになるように形成した。
有機化合物単体の薄膜である比較薄膜８として、ＮＢＰｈｅｎを石英基板上に厚さが１００ｎｍになるよう真空蒸着することで形成した。
ＥＳＲの測定には電子スピン共鳴装置（（株）日立ハイテクノロジーズ製 Ｅ５００）を用いた。また、測定条件は下記の条件で行った。測定温度は室温（２３℃）とし、９．２ＧＨｚの高周波電力（マイクロ波パワー）を１ｍＷとし、磁場の向きは薄膜の表面に平行とした。
薄膜１及び比較薄膜８のＥＳＲ測定結果の１次微分曲線を図１０７に示す。図１０７より、薄膜１からはＮＢＰｈｅｎとＡｇとの相互作用により形成されたＳＯＭＯに起因するシグナルが、ｇ値が２．０２９付近に観測された。一方、比較薄膜８からはシグナルが観測されなかった。
薄膜１乃至薄膜５及び比較薄膜６乃至比較薄膜８のＥＳＲ測定結果から算出されたスピン密度を表６０に示す。薄膜１乃至薄膜５、比較薄膜６及び比較薄膜７のスピン密度は、１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上であった。このことから、本発明の一態様に用いることができる薄膜１乃至薄膜５は、図３における電子注入層１３０および電子注入層１１４に好適に用いることができる。
また、薄膜１及び薄膜３のスピン密度は、５×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であった。このことから、本発明の一態様に用いることができる薄膜１及び薄膜３は、電荷発生層に好適に用いることができ、クロストークの抑制に効果的な構成である。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子である発光素子７０乃至発光素子７３と、その比較である比較発光素子７４の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図７０に、素子構造の詳細を表６１及び表６２にそれぞれ示す。なお、素子の作製工程は上述の実施例と同様であるため、作製手順の詳細は省略する。また、本実施例で用いた化合物の構造と略称については、先の実施例を参酌すれば良い。なお、発光素子７０乃至発光素子７３は、電子注入層４１３０に用いる非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料における遷移金属として、それぞれＣｕ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｃｏを用いた発光素子であり、比較発光素子７４は電子注入層４１３０にＬｉ化合物を用いた発光素子である。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子７０乃至発光素子７３及び比較発光素子７４の素子特性を測定した。測定方法は先に示す、実施例１と同様とした。
作製した発光素子７０乃至発光素子７３及び比較発光素子７４の電流効率−輝度特性を図１０８に、電流−電圧特性を図１０９に、外部量子効率−輝度特性を図１１０にそれぞれ示す。また、各発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトルを図１１１に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子７０乃至発光素子７３及び比較発光素子７４の素子特性を表６３に示す。
図１１０及び表６３で示すように、発光素子７０乃至発光素子７３及び比較発光素子７４はいずれも外部量子効率２５％を超える、高い発光効率を示した。また図１０８に示すように、電流効率も高い効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子７０乃至発光素子７３は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子７４と同等の高い効率を示した。
また、図１０８に示すように、発光素子７０乃至発光素子７３及び比較発光素子７４は良好な電流−電圧特性を示した。また、本発明の一態様である、発光素子７０乃至発光素子７３は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子７４と同等の電子注入性を有していることが分かった。
また、図１１１に示すように、発光素子７０乃至発光素子７３及び比較発光素子７４の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１８ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５３ｎｍ程度、である赤色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）からの発光であることが分かる。
よって、本発明の一態様の発光素子の電子注入層４１３０に用いる非共有電子対を有する有機化合物と遷移金属の複合材料における遷移金属として、Ａｕ、Ｃｕ、ＭｎまたはＣｏを使用可能であることが分かった。
１００ ＥＬ層、１０１ 電極、１０２ 電極、１０３ 電極、１０４ 電極、１０５ ＥＬ層、１０６ 発光ユニット、１０７ ＥＬ層、１０８ 発光ユニット、１１１ 正孔注入層、１１２ 正孔輸送層、１１３ 電子輸送層、１１４ 電子注入層、１１５ 電荷発生層、１１６ 正孔注入層、１１７ バッファ層、１１８ 電子輸送層、１１９ 正孔輸送層、１３０ 電子注入層、１３１ 化合物、１３２ 遷移金属、１４０ 発光層、１５０ 発光素子、１５２ 発光素子、１５４ 発光素子、１６０ 電荷発生層、１７０ 発光層、２１０ 基板、２５０ 発光素子、２５２ 発光素子、４１１ 基板、４３１ 導電層、４３２ 半導体層、４３２ｐ 半導体層、４３３ａ 導電層、４３３ｂ 導電層、４３４ 絶縁層、４３５ 不純物半導体層、４３７ 半導体層、４８４ 絶縁層、６０１ ソース側駆動回路、６０２ 画素部、６０３ ゲート側駆動回路、６０４ 封止基板、６０５ シール材、６０７ 空間、６０８ 配線、６１０ 素子基板、６１１ スイッチング用ＴＦＴ、６１２ 電流制御用ＴＦＴ、６１３ 電極、６１４ 絶縁物、６１６ ＥＬ層、６１７ 電極、６１８ 発光素子、６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ、６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ、６３３ 電子輸送層、９００ 携帯情報端末、９０１ 筐体、９０２ 筐体、９０３ 表示部、９０５ ヒンジ部、９１０ 携帯情報端末、９１１ 筐体、９１２ 表示部、９１３ 操作ボタン、９１４ 外部接続ポート、９１５ スピーカ、９１６ マイク、９１７ カメラ、９２０ カメラ、９２１ 筐体、９２２ 表示部、９２３ 操作ボタン、９２４ シャッターボタン、９２６ レンズ、１００１ 基板、１００２ 下地絶縁膜、１００３ ゲート絶縁膜、１００６ ゲート電極、１００７ ゲート電極、１００８ ゲート電極、１０２０ 層間絶縁膜、１０２１ 層間絶縁膜、１０２２ 電極、１０２４Ｂ 電極、１０２４Ｇ 電極、１０２４Ｒ 電極、１０２４Ｗ 電極、１０２５Ｂ 下部電極、１０２５Ｇ 下部電極、１０２５Ｒ 下部電極、１０２５Ｗ 下部電極、１０２６ 隔壁、１０２８ ＥＬ層、１０２９ 電極、１０３１ 封止基板、１０３２ シール材、１０３３ 基材、１０３４Ｂ 着色層、１０３４Ｇ 着色層、１０３４Ｒ 着色層、１０３６ オーバーコート層、１０３７ 層間絶縁膜、１０４０ 画素部、１０４１ 駆動回路部、１０４２ 周辺部、２１０１ 電極、２１０１ａ 導電層、２１０１ｂ 導電層、２１０２ 電極、２１０３ 電極、２１０３ａ 導電層、２１０３ｂ 導電層、２１０４ 電極、２１０４ａ 導電層、２１０４ｂ 導電層、２１０６ 発光ユニット、２１０８ 発光ユニット、２１１１ 正孔注入層、２１１２ 正孔輸送層、２１１３ 電子輸送層、２１１５ 電荷発生層、２１１６ 正孔注入層、２１１７ 正孔輸送層、２１１８ 電子輸送層、２１１９ 電子注入層、２１３０ 電子注入層、２１３１ 化合物、２１４０ 発光層、２１４５ 隔壁、２１７０ 発光層、２２００ 基板、２２２０ 基板、２２２２Ｂ 領域、２２２２Ｇ 領域、２２２２Ｒ 領域、２２２３ 遮光層、２２２４Ｂ 光学素子、２２２４Ｇ 光学素子、２２２４Ｒ 光学素子、２２５０ａ 発光素子、２２５０ｂ 発光素子、２６２２Ｂ 領域、２６２２Ｇ 領域、２６２２Ｒ 領域、２６３１ 正孔注入層、２６３２ 正孔輸送層、２６３３ 電子輸送層、２６３４ 電子注入層、２６３５ 電荷発生層、２６３７ 正孔輸送層、２６３８ 電子輸送層、２６３９ 電子注入層、２６４２ 電極、２６４４ 発光層、２６４６ 発光層、２６５０ 基板、２６５２ 基板、２６６１ 電極、２６６２ 電極、２６６３ 電極、２６６４ 電極、３５００ 多機能端末、３５０２ 筐体、３５０４ 表示部、３５０６ カメラ、３５０８ 照明、３６００ ライト、３６０２ 筐体、３６０８ 照明、３６１０ スピーカ、３６３１ 正孔注入層、３６３２ 正孔輸送層、３６３３ 電子輸送層、３６３４ 電子注入層、３６３５ 電荷発生層、３６３７ 正孔輸送層、３６３８ 電子輸送層、３６３９ 電子注入層、３６４１ 電極、３６４２ 電極、３６４４ 発光層、３６４６ 発光層、３６５０ 基板、３６５２ 基板、４１００ ＥＬ層、４１０１ 電極、４１０２ 電極、４１１１ 正孔注入層、４１１２ 正孔輸送層、４１１８ 電子輸送層、４１３５ 電荷発生層、４１３０ 電子注入層、４１４０ 発光層、４２１０ 基板、８５０１ 照明装置、８５０２ 照明装置、８５０３ 照明装置、８５０４ 照明装置、９０００ 筐体、９００１ 表示部、９００６ 接続端子、９０５５ ヒンジ、９２００ 携帯情報端末、９２０１ 携帯情報端末、９２０２ 携帯情報端末

Claims (21)

  1. 陽極と陰極との間に発光層を有し、
    前記発光層と前記陰極との間に第１の層を有し、
    前記第１の層は第１の有機化合物及び遷移金属を有し、
    前記第１の有機化合物は非共有電子対を有し、
    前記第１の有機化合物と前記遷移金属はＳＯＭＯを形成する、発光素子。
  2. 陽極と陰極との間に発光層を有し、
    前記発光層と前記陰極との間に第１の層を有し、
    前記第１の層は第１の有機化合物及び遷移金属を有し、
    前記第１の有機化合物は非共有電子対を有し、
    前記第１の層を含む膜のスピン密度が１×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上である、発光素子。
  3. 陽極と、陰極との間に、第１の発光ユニットと、第２の発光ユニットを有し、
    前記第１の発光ユニットと、前記第２の発光ユニットとの間に第１の層を有し、
    前記第１の層は第１の有機化合物及び遷移金属を有し、
    前記第１の有機化合物は非共有電子対を有し、
    前記第１の有機化合物と前記遷移金属はＳＯＭＯを形成する、発光素子。
  4. 陽極と、陰極との間に、第１の発光ユニットと、第２の発光ユニットを有し、
    前記第１の発光ユニットと前記第２の発光ユニットとの間に第１の層及び電荷発生層を有し、
    前記第１の層と前記電荷発生層は互いに接して設けられ、
    前記第１の層は第１の有機化合物及び遷移金属を有し、
    前記第１の有機化合物は非共有電子対を有し、
    前記第１の有機化合物と前記遷移金属はＳＯＭＯを形成する、発光素子。
  5. 陽極と、陰極との間に、第１の発光ユニットと、第２の発光ユニットを有し、
    前記第１の発光ユニットと前記第２の発光ユニットとの間に第１の層を有し、
    前記第１の層は第１の有機化合物及び遷移金属を有し、
    前記第１の有機化合物は非共有電子対を有し、
    前記第１の層を含む膜のスピン密度が１×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上５×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である、発光素子。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記遷移金属は周期表における第５族、第７族、第９族、または第１１族のいずれかに属する発光素子。
  7. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記遷移金属は周期表における第１１族に属する、発光素子。
  8. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記遷移金属はＡｇである、発光素子。
  9. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記第１の有機化合物は、電子不足型複素芳香環を有する、発光素子。
  10. 請求項９において、
    前記電子不足型複素芳香環は、ピリジン環、ジアジン環、及びトリアジン環の少なくとも一を有する、発光素子。
  11. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記第１の有機化合物を構成する炭素数は、２５以上１００以下である、発光素子。
  12. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記第１の有機化合物は１，１０−フェナントロリン骨格を有さない、発光素子。
  13. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記第１の有機化合物が有するＬＵＭＯ準位が−３．６ｅＶ以上−２．３ｅＶ以下である、発光素子。
  14. 請求項１、請求項３または請求項５のいずれか一項において、
    前記陰極と前記第１の層との間に第２の層を有し、
    前記第２の層は電子不足型複素芳香環を有する第２の有機化合物を含む、発光素子。
  15. 請求項１４において、
    前記第２の有機化合物が有するＬＵＭＯ準位は、前記ＳＯＭＯが有するエネルギー準位より低い、発光素子。
  16. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    アルカリ金属およびアルカリ土類金属を有さない、発光素子。
  17. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記第１の層における、前記遷移金属のモル比率が前記第１の有機化合物に対して、０．２以上０．８以下である、発光素子。
  18. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記陰極が前記遷移金属と同一の物質を含む、発光素子。
  19. 請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載の発光素子と、
    カラーフィルタまたはトランジスタの少なくとも一方と、
    を有する表示装置。
  20. 請求項１７に記載の表示装置と、
    筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、
    を有する電子機器。
  21. 請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の発光素子と、
    筐体またはタッチセンサの少なくとも一方と、
    を有する照明装置。
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