JP2021114624A - 発光素子、照明装置、発光装置、表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率の良好な発光素子を提供する。また、希少金属を発光材料として使用せずに発光効率の良好な発光素子を提供する。【解決手段】第１の電極と、第２の電極と、第１の電極及び第２の電極との間に設けられた層とを有し、層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、第２の有機化合物は、さらにベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格を有し、芳香族炭化水素基は、カルバゾール骨格と結合され、芳香族炭化水素基は、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格と結合され、第１の有機化合物と、第２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素子。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格と、カ
ルバゾール骨格と、を有する化合物に関する。また、電界を加えることにより発光が得ら
れる発光層を一対の電極間に挟んでなる発光素子、または該発光素子を有する表示装置、
電子機器、半導体装置、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。本発明の一態様は、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。特に、本発明の
一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置、それらの駆動方法、または、そ
れらの製造方法に関する。

有機化合物を発光物質として用いた電流励起の発光素子、いわゆる有機ＥＬ素子は、光源
や照明、ディスプレイなどの応用化が進んでいる。

有機ＥＬ素子の励起子の生成割合は一重項励起状態１に対し、三重項励起状態３であるこ
とが知られている。そのため、一重項励起状態を発光に変換する蛍光発光の内部量子効率
の限界は２５％であるが、三重項励起状態を発光に変換するりん光発光は、一重項励起状
態からの項間交差を介したエネルギー移動を考慮すると、内部量子効率１００％が実現可
能である。このことから、効率良い発光を得るために、りん光発光材料を発光物質として
適用した有機ＥＬ素子（りん光発光素子ともいう）が選択されることが多い。

しかし、三重項励起状態を効率良く発光に変換することが可能な物質は、その多くが有機
金属錯体であり、その中心金属は産出量の少ない希少金属であることが殆どである。この
ような希少金属は、高価であることはもちろんのこと、価格の変動が激しく、また、世界
情勢による供給の不安定さも付きまとう。そのため、りん光発光素子は、コストや安定供
給の面で不安がある。

三重項励起状態を発光に変換するための他の手段として、遅延蛍光を利用する方法がある
。これは、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差を利用したものであり、発
光は一重項励起状態から起こるためりん光ではなく、蛍光である。これは、一重項励起状
態と三重項励起状態とのエネルギー差が小さい場合に起こりやすく、実際に蛍光発光の理
論的限界を超える発光効率が得られたことも報告されている。

また、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さい状態を、二種類の物質か
らなる励起錯体（エキサイプレックス）により得、効率の良い発光素子を実現したことも
報告されている。

Ｋ．合志 他、「アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）」，２０１２年， １０１号，０２３３０６／１−０２３３０６／４頁．

しかし、上記励起錯体を用いた発光素子の場合、用いる物質によっては効率の良い発光が
得られないことが多い。実際、有機ＥＬ素子の開発の歴史において、励起錯体は効率を落
とすものとして、その形成が起きないように設計することが通常であった。

そこで、本発明の一態様では、発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。
また、本発明の一態様では、希少金属を発光材料として使用せずに発光効率の良好な発光
素子を提供することを課題とする。また、本発明の一態様では、励起錯体を利用した発光
素子において、効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。また、本発明の一態
様では、励起錯体からの発光を発する発光素子において、効率の良好な発光素子を提供す
ることを課題とする。

また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、発光効率の高い発光装置
、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを課題とする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極及び第２の電極との間に設
けられた層とを有し、層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、第２の
有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を
有し、第２の有機化合物は、さらにベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミ
ジン骨格を有し、芳香族炭化水素基は、カルバゾール骨格と結合され、芳香族炭化水素基
は、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格と結合され、第１の有
機化合物と、第２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素
子である。

また、本発明の他の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極及び第２の電極
との間に設けられた層とを有し、層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有
し、第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水
素基と、を有し、第２の有機化合物は、さらにベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格
またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格を有し、芳香族炭化水素基は、カルバ
ゾール骨格と結合され、芳香族炭化水素基は、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格
またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格と結合され、第１の有機化合物と、第
２の有機化合物とが励起錯体を形成することができる機能を有する発光素子である。

なお、本発明の一態様において、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾ
チエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合されている発光
素子としてもよい。また、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ
［３，２−ｄ］ピリミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合され、他の位置は無置
換である発光素子としてもよい。また、本発明の一態様において、カルバゾール骨格の９
位が、芳香族炭化水素基に結合されている発光素子としてもよい。また、芳香族炭化水素
基は、炭素数が６乃至６０であることを特徴とする発光素子としてもよい。また、芳香族
炭化水素基は、炭素数が６乃至１３であることを特徴とする発光素子としてもよい。また
、芳香族炭化水素基は、ビフェニルジイル基を有することを特徴とする発光素子としても
よい。また、ビフェニルジイル基は、３，３’−ビフェニルジイル基であることを特徴と
する発光素子としてもよい。

また、本発明の一態様において、第２の有機化合物は、構造式（１００）で表される有機
化合物である発光素子としてもよい。

また、本発明の一態様において、第２の有機化合物は、構造式（２００）で表される有機
化合物である発光素子としてもよい。

また、本発明の一態様において、第２の有機化合物は電子輸送性を有する物質であり、第
１の有機化合物は正孔輸送性を有する物質であることを特徴とする発光素子としてもよい
。また、第１の有機化合物は、芳香族アミンであることを特徴とする発光素子としてもよ
い。また、本発明の一態様において、第１の有機化合物および第２の有機化合物の三重項
励起エネルギー準位が、励起錯体の三重項励起エネルギー準位よりも高い発光素子として
もよい。また、発光素子における発光が、遅延蛍光成分を含むことを特徴とする発光素子
としてもよい。

また、本発明の他の一態様は、本発明の一態様に係る発光素子と、スイッチと、を有する
照明装置である。また、本発明の一態様に係る発光素子と、発光素子を制御する手段を備
えた発光装置である。また、本発明の一態様に係る発光素子を表示部に有し、発光素子を
制御する手段を備えた表示装置である。また、本発明の一態様に係る発光素子と、スイッ
チと、を有する電子機器である。

本発明の一態様では発光効率の良好な発光素子を提供することができる。また、本発明の
一態様では、希少金属を発光材料として使用せずに発光効率の良好な発光素子を提供する
ことができる。また、本発明の一態様では、励起錯体を利用した発光素子において、効率
の良好な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、励起錯体からの
発光を発する発光素子において、効率の良好な発光素子を提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

発光素子の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 照明装置の概念図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 発光素子１及び比較発光素子１の電流密度−輝度特性。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−電流効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−パワー効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−外部量子効率特性。 発光素子１及び比較発光素子１の発光スペクトル。

以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施
することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳
細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。

なお、本明細書で説明する各図において、陽極、有機化合物を含む層、電荷発生層、陰極
などの大きさや厚さは、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって
、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさ
に限定されない。

また、本明細書等において、第１、第２、第３などとして付される序数詞は、便宜上用い
るものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。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、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部
分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また
、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さ
ない場合がある。

また、本明細書において色とは、色相（単色光の波長に相当）、彩度（あざやかさ即ち白
みを帯びていない度合）および明度（明るさ即ち光の強弱）の三要素によって規定された
ものである。また、本明細書において色とは、上述の三要素のうちのいずれか一つの要素
のみ、または任意で選んだ２つの要素のみを示してもよい。また、本明細書において、２
つの光の色が異なるとは、上述の三要素のうちいずれか少なくとも一つが異なることをい
い、さらに、２つの光のスペクトルの形状若しくは各ピークの相対強度比の分布が異なる
ことをも含む。

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

（実施の形態１）
三重項励起状態を発光に変換するためには、三重項励起状態からの直接発光であるりん光
を利用する方法と、三重項励起状態が逆項間交差を経て一重項励起状態となり、一重項励
起状態から発光する遅延蛍光を利用する方法などがある。

りん光発光材料を用いた発光素子は、非常に高い効率で発光する構成の報告も見られ、三
重項励起状態を発光に利用することの優位性は実際に証明されている。しかし、りん光発
光材料は、中心金属がレアメタルであることが殆どであるため、量産化された際のコスト
や安定供給に不安がある。

一方、遅延蛍光材料を用いた発光素子も、近年では一定の成果が報告されている。しかし
、比較的高い効率で遅延蛍光を発する物質は、一重項励起状態と三重項励起状態が近接す
るという、非常に稀な状態を有する物質である必要があり、そのため、特殊な分子構造を
有し、種類も限られているのが現実である。

励起錯体（エキサイプレックス、エキシプレックスともいう）は、２種類の分子から電荷
移動相互作用によって形成される、励起状態の錯体であり、その一重項励起状態と三重項
励起状態は近接することが報告されている。

そのため、励起錯体は室温環境下においても遅延蛍光を発現しやすく、効率の良好な蛍光
発光素子を得られる可能性がある。さらに、励起錯体の発光は、当該錯体を形成する二つ
の物質のうち、浅い方のＨＯＭＯ準位と深い方のＬＵＭＯ準位との差に対応して発光波長
が変化する。このため、励起錯体を形成する物質の選択によって所望の波長の光を得るこ
とが比較的容易である。

しかし、励起錯体からの発光を積極的に利用するための研究は未だ途上であり、どのよう
な物質を用いれば良好な発光効率が得られるといった指針は少なく、そして、何の指針も
なく素子を作製しても良好な発光はまず得られない。

そこで、本実施の形態では、励起錯体を発光中心として用いた高効率で発光する発光素子
の構成について説明する。

本実施の形態における発光素子は、一対の電極間に有機化合物を含む層（無機化合物を含
んでいても良い）を挟んで構成されており、当該有機化合物を含む層は、少なくとも発光
層を有する。発光層は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と、電子輸送性を有する第
２の有機化合物とを含む。

第１の有機化合物と第２の有機化合物は、電流により励起されると、または、電流が流れ
ることにより、励起錯体を形成する組み合わせである。励起錯体を形成するためには、第
１の有機化合物のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位が第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位及び
ＬＵＭＯ準位よりも各々浅いことが好ましい。

励起錯体の形成過程については、以下の２つの過程が考えられる。

１つ目の形成過程は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物と電子輸送性を有する第２の
有機化合物がそれぞれキャリアを持った状態（カチオン又はアニオン）から、励起錯体を
形成する過程である。

２つ目の形成過程は、正孔輸送性を有する第１の有機化合物及び電子輸送性を有する第２
の有機化合物のうち、一方が一重項励起子を形成した後、基底状態の他方と相互作用して
励起錯体を形成する過程である。

本実施の形態における励起錯体はそのどちらの過程で生成されたものであっても良い。

ここで、電子輸送性を有する第２の有機化合物が、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリ
ミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格とが、置換または無置換の２価の芳香族炭
化水素基を介して結合された構造を有すると、励起錯体からの効率良い発光を得ることが
できる。特に、ベンゾフロピリミジン骨格を用いることで、発光効率のより良好な発光素
子を得ることができるため好ましい。なお、ベンゾフロピリミジン骨格は、ベンゾチエノ
ピリミジン骨格よりもわずかにＬＵＭＯ準位が深くなるため、励起錯体の形成により好適
でもある。

ベンゾフロピリミジン骨格としてはベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格が、ベンゾ
チエノピリミジン骨格としてはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格が好ましい。
ピリミジンの６位にベンゼン環が導入される骨格となり、電子輸送性が高まるためである
。また、これらの骨格は、ＬＵＭＯ準位がピリミジン骨格よりも深くなり、励起錯体の形
成に好適となる。

また、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリ
ミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合していることが好ましい。これにより、ピ
リミジンの４位および６位が置換される形となるため、電子輸送性が高くなる。また、Ｌ
ＵＭＯ準位が深くなるため、励起錯体の形成により好適となる。

さらに、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピ
リミジン骨格の４位が、芳香族炭化水素基に結合し、他の位置は無置換であることが好ま
しい。４位以外が無置換となることで、ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格または
ベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格が第１の有機化合物と相互作用を起こしやす
くなるため、励起錯体を形成しやすくなる。

一方、カルバゾール骨格に関しては、カルバゾール骨格の９位が、芳香族炭化水素基に結
合していることが好ましい。これにより、電気化学的に安定な化合物を得ることができる
。

ここで、上記カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミ
ジン骨格とが、２価の芳香族炭化水素基によって結合されていることで、第２の有機化合
物中での電荷移動励起状態よりも、第２の有機化合物と第１の有機化合物で構成される励
起錯体の形成の方が支配的になりやすい。換言すれば、第１の骨格と第２の骨格を物理的
に離すことにより、分子内でのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ遷移ではなく、分子間でのＨＯＭＯ−
ＬＵＭＯ遷移（例えば第１の有機化合物のＨＯＭＯから第２の有機化合物のＬＵＭＯへの
遷移）が支配的になりやすいとも言える。

２価の芳香族炭化水素基は、炭素数が６乃至６０であることが好ましい。また、２価の芳
香族炭化水素基は、炭素数６乃至１３であると昇華性に優れるため、より好適である。２
価の芳香族炭化水素基により、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリミジン骨格またはベ
ンゾチエノピリミジン骨格とを離すことに加え、昇華性をも考慮すると、これら芳香族炭
化水素基としては、ビフェニルジイル基が好ましい。特に、三重項励起準位を高くする観
点から、３，３’−ビフェニルジイル基であるとより好ましい。また、２価の芳香族炭化
水素基は、カルバゾール骨格中の窒素原子に結合されていることが好ましい。なお、これ
らの基が置換基を有する場合、当該置換基としては、炭素数１乃至６のアルキル基、及び
炭素数６乃至１２のアリール基（フェニル基やビフェニルジイル基）が挙げられる。

また、第２の有機化合物は、下記一般式（Ｇ１）を用いて表すこともできる。

上記一般式（Ｇ１）において、Ｒ^１乃至Ｒ^５は各々独立に水素、炭素数１乃至６のアルキ
ル基、置換もしくは無置換の炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素、置換もしくは無置換
の炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素、又は、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１
３のアリール基のいずれか一を表す。また、αは置換又は無置換の芳香族炭化水素基を表
し、ｎは１乃至４の整数を表す。またＣｚはカルバゾール骨格を表す。また、Ｘは酸素原
子又は硫黄原子を表す。

また、第２の有機化合物は、下記一般式（Ｇ２）を用いて表すこともできる。

上記一般式（Ｇ２）において、Ｒ^１乃至Ｒ^１３は各々独立に水素、炭素数１乃至６のアル
キル基、置換もしくは無置換の炭素数５乃至７の単環式飽和炭化水素、置換もしくは無置
換の炭素数７乃至１０の多環式飽和炭化水素、又は、置換もしくは無置換の炭素数６乃至
１３のアリール基のいずれか一を表す。また、αは置換又は無置換の芳香族炭化水素基を
表し、ｎは１乃至４の整数を表す。また、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表す。

なお、特に、下記構造式（１００）で表される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：４
ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ）を第２の有機化合物として用いた発光素子は非常に良好な発光効率
を示す。このことから、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍは励起錯体を用いた発光素子用の材料とし
て非常に有益な材料であると言うことができる。また、下記構造式（２００）で表される
４−｛３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル−３−イル｝ベンゾ
チエノ［３，２−ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＣｚＢＰＢｔｐｍ）を第２の有機化合物と
して用いた発光素子についても同様である。

なお、上記各置換基の説明で、置換又は無置換の、と述べた場合において、当該置換基が
置換基を有する場合、その置換基として、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基及び
ビフェニル基を適用することができる。

上述のような第２の有機化合物としては、具体的には下記構造式（１００）乃至（１１２
）、及び、構造式（２００）乃至（２１２）のようなものを挙げることができる。但し、
本実施の形態で用いることが可能な第２の有機化合物は以下の例示に限られない。

なお、第１の有機化合物及び第２の有機化合物の三重項励起エネルギー（三重項励起準位
と一重項励起準位との差に当たるエネルギー）は、励起錯体の三重項励起エネルギーより
も大きいことが好ましい。第１の有機化合物と第２の有機化合物の三重項励起エネルギー
が励起錯体のそれよりも小さいと、励起錯体の三重項励起エネルギーが移動してしまい、
良好な効率の発光を得ることが困難となるからである。

このような不都合を排除するために、第１の有機化合物及び第２の有機化合物には、ナフ
タレン骨格が含まれていないことが好ましい。

なお、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギー差が小さい励起錯体の三重項励起エ
ネルギーは、励起錯体が発する発光波長に相当するエネルギーとして見積もることができ
る。

正孔輸送性を有する第１の有機化合物としては、例えば、ピロール環、チオフェン環、ま
たはフラン環を含む化合物、カルバゾール誘導体、あるいはインドール誘導体のようなπ
電子過剰型複素芳香族化合物や、芳香族アミン化合物が好ましく、特に芳香族アミン化合
物は励起錯体の生成効率を高くでき、好ましい。具体的には、２−［Ｎ−（９−フェニル
カルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略
称：ＰＣＡＳＦ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルア
ミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）、２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフ
ェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略
称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ，Ｎ
’−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ−（９，９−ジメ
チル−２−ジフェニルアミノ−９Ｈ−フルオレン−７−イル）ジフェニルアミン（略称：
ＤＰＮＦ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニル−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリス（９−フェニ
ルカルバゾール−３−イル）ベンゼン−１，３，５−トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、
２−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’
−ビフルオレン（略称：ＤＰＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（カルバゾール−９−イル
）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２，７−ジアミン
（略称：ＹＧＡ２Ｆ）、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：ｍＢＰＡＦ
ＬＰ）、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：ＰＣｚＴ
ＰＮ２）、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：ＰＣＢＡ
１ＢＰ）、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：ＰＣＢＡ
ＮＢ）、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：ＰＣＢ
ＡＦ）、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−Ｉ
Ｉ）、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。

以上のような第１の有機化合物と第２の有機化合物が形成する励起錯体からは、非常に良
好な効率で発光を得ることができ、本実施の形態における発光素子は良好な効率で発光す
る発光素子とすることができる。取り出し効率の対策を施さない蛍光発光素子における外
部量子効率の理論的限界は、５％以上７％以下程度と一般に言われているが、それを超え
る外部量子効率を示す発光素子を提供することも本実施の形態の発光素子の構成を用いる
ことで容易に可能となる。

また、上述のように、励起錯体の発光波長は、第１の有機化合物と第２の有機化合物のう
ち、浅い方のＨＯＭＯ準位と深い方のＬＵＭＯ準位との差に相当するため、適当な準位の
組み合わせを選択することによって所望の波長の発光素子を得ることも容易である。

このように、本実施の形態の構成を用いることによって、三重項励起状態を発光に変換す
ることが可能な高効率の発光素子を、レアメタル供給に不安のある材料を用いずに簡便に
得ることが可能となる。また、このような特徴を有する発光素子を発光波長のバリエーシ
ョンに大きな制限なく提供することができる。

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。例えば、本発明の一態様として、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基も
しくはベンゾチエノピリジル基とが、芳香族炭化水素基を介して結合している構造を有す
る場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、また
は、状況に応じて、本発明の一態様は、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もし
くはベンゾチエノピリジル基とが、芳香族炭化水素基を介して結合した構造以外の骨格を
有していてもよい。例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は
、カルバゾール骨格と、ベンゾフロピリジル基もしくはベンゾチエノピリジル基とが、芳
香族炭化水素基を介して結合している構造を有していなくてもよい。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では実施の形態１で説明した発光素子の詳細な構造の例について図１（Ａ）
（Ｂ）を用いて以下に説明する。

図１（Ａ）において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電
極１０１と第２の電極１０２との間に設けられた有機化合物を含む層１０３とから構成さ
れている。なお、本形態では第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は
陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極１０１の方が第２
の電極１０２よりも電位が高くなるように、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電圧
を印加したときに、発光が得られる構成となっている。有機化合物を含む層１０３は少な
くとも発光層１１３を有していればよい。図１（Ａ）に示した正孔注入層１１１、正孔輸
送層１１２、電子輸送層１１４及び電子注入層１１５は例示であり、設けても設けなくと
もよい。また、これら以外の機能を有する他の層が設けられていても良い。

第１の電極１０１は陽極として機能する電極とし、仕事関数の大きい（具体的には４．０
ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成すること
が好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ
、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム
（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法に
より成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例とし
ては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下
の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある
。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化
インジウムに対し酸化タングステンを０．５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、酸化亜鉛を０．１
ｗｔ％以上１ｗｔ％以下含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成するこ
ともできる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ
）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）
、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる
。グラフェンも用いることができる。なお、有機化合物を含む層１０３における第１の電
極１０１と接する層に、後述する複合材料を用いることで、仕事関数に関わらず、電極材
料を選択することができるようになる。

有機化合物を含む層１０３の積層構造については、発光層１１３が実施の形態１に示した
ような構成となっていれば他は特に限定されない。図１（Ａ）では例えば、正孔注入層、
正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、電荷発生層等を適
宜組み合わせて構成することができる。本実施の形態では、有機化合物を含む層１０３は
、第１の電極１０１の上に順に積層した正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１
１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を有する構成について説明する。各層を構成
する材料について以下に具体的に示す。

正孔注入層１１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。モリブデン酸化物やバナジ
ウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることが
できる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等
のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）
−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（
３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェ
ニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或いはポリ
（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／
ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層１１１を形成することができる。

また、正孔注入層１１１として、正孔輸送性を有する材料にアクセプター性物質を含有さ
せた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性を有する材料にアクセプター性物
質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を
選ぶことができる。つまり、第１の電極１０１として仕事関数の大きい材料だけでなく、
仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。アクセプター性物質としては、
７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：
Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げる
ことができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げる
ことができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、
酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いた
め好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱い
やすいため好ましい。

複合材料に用いる正孔輸送性を有する材料としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール
誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など
、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては
、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０^−６ｃｍ^２／Ｖ
ｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。以下では、複合材料における正
孔輸送性を有する材料として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。

例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェ
ニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジ
フェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，
Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェ
ニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，
５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（
略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。

複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、ＰＣｚＰＣＡ
１、ＰＣｚＰＣＡ２、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−
３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げるこ
とができる。

また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、ＣＢＰ、１，
３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９
−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：
ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テ
トラフェニルベンゼン等を用いることができる。

また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−
ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔ
ｅｒｔ−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−ＢｕＡｎｔ
ｈ）、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^−６ｃ
ｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４以上４２以下である芳香族炭化水素を用
いることがより好ましい。

なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい
。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジ
フェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジ
フェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。

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

正孔注入層を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光
素子を得ることが可能となる。

正孔輸送層は、正孔輸送性を有する材料を含む層である。正孔輸送性を有する材料として
は、例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）
トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチ
ルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、ＢＳ
ＰＢ、ＢＰＡＦＬＰなどの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物
質は、正孔輸送性が高く、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であ
る。また、上述の複合材料における正孔輸送性を有する材料として挙げた有機化合物も正
孔輸送層に用いることができる。また、ＰＶＫやＰＶＴＰＡ等の高分子化合物を用いるこ
ともできる。なお、正孔輸送性を有する材料を含む層は、単層のものだけでなく、上記物
質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。

発光層１１３は正孔輸送性を有する第１の有機化合物と電子輸送性を有する第２の有機化
合物とを含む層である。又は、さらに蛍光発光物質を含んでいても良い。各物質の材料、
構成などは実施の形態１に記載のとおりである。このような構成を有することで、本実施
の形態の発光素子は、レアメタルなどを用いない蛍光発光素子でありながら、非常に良好
な外部量子効率を示す。また、発光波長の調整も容易であるため、高い効率を維持しなが
ら所望の波長帯の発光を得やすいというメリットも有する。

電子輸送層１１４は、電子輸送性を有する材料を含む層である。例えば、トリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）
アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）
ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニ
ルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリ
ン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシ
フェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２−ヒ
ドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などのオキサゾ
ール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属
錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１
，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−
ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰ
ｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた
物質は、電子輸送性が高く、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質で
ある。なお、上述した電子輸送性を有する第２の有機化合物を電子輸送層１１４に用いて
も良い。

また、電子輸送層１１４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層
したものとしてもよい。

また、電子輸送層１１４と発光層１１３との間に電子キャリアの移動を制御する層を設け
ても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を
少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバラン
スを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうこ
とにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。

また、電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、第２の電極１０２に接して電子注
入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フ
ッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等のようなアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する
物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させた
ものを用いることができる。なお、電子注入層１１５として、電子輸送性を有する物質か
らなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、
第２の電極１０２からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。

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

また、有機化合物を含む層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の
方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート
法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成して
も構わない。

電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペースト
を用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を
用いて形成しても良い。

以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に生
じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層１１３において正
孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３に発光領域が形成され
るような構成となっている。

発光は、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方を通って外
部に取り出される。従って、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方ま
たは両方は、透光性を有する電極で成る。第１の電極１０１のみが透光性を有する電極で
ある場合、発光は第１の電極１０１を通って取り出される。また、第２の電極１０２のみ
が透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０２を通って取り出される。第１
の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は
第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、両方から取り出される。

なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のもの
には限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接
することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極１
０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。

また、発光層１１３に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における発光領
域に近い方に接するキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を
抑制するため、そのバンドギャップが発光層に含まれる励起錯体のバンドギャップより大
きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。

図１（Ｂ）には図１（Ａ）と異なる構成を有する発光素子を示した。図１（Ｂ）を参照し
て、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子ともいう）の態様
を説明する。この発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを
有する発光素子である。一つの発光ユニットは、図１（Ａ）で示した有機化合物を含む層
１０３と同様な構成を有する。つまり、図１（Ａ）で示した発光素子は、１つの発光ユニ
ットを有する発光素子であり、図１（Ｂ）で示した発光素子は、複数の発光ユニットを有
する発光素子ということができる。

図１（Ｂ）において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニ
ット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１と
第２の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５
０１と第２の電極５０２はそれぞれ図１（Ａ）における第１の電極１０１と第２の電極１
０２に相当し、図１（Ａ）の説明で述べたものと同じものを適用することができる。また
、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構
成であってもよい。

電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機化
合物と金属酸化物の複合材料は、図１（Ａ）で示した正孔注入層に用いることができる複
合材料を用いることができる。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール
化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など
、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１×１
０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔
の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化
物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電
流駆動を実現することができる。なお、陽極側の界面が電荷発生層に接している発光ユニ
ットは、電荷発生層が正孔輸送層の役割も担うことができるため、正孔輸送層を設けなく
とも良い。

なお、電荷発生層５１３は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と他の材料によ
り構成される層を積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複
合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合
物とを含む層とを積層して形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を
含む層と、透明導電膜とを積層して形成してもよい。

いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電荷
発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の
発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。
例えば、図１（Ｂ）において、第１の電極５０１の電位の方が第２の電極５０２の電位よ
りも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１
１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。

図１（Ｂ）では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の
発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。図１（
Ｂ）で示した発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切
って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命
な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現すること
ができる。

また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として
、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子に
おいて、第１の発光ユニットで赤と緑の発光色、第２の発光ユニットで青の発光色を得る
ことで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。

本実施の形態における発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すれ
ばよい。基板上に作製する順番としては、第１の電極１０１側から順に積層しても、第２
の電極１０２側から順に積層しても良い。発光装置は一基板上に一つの発光素子を形成し
たものでも良いが、複数の発光素子を形成しても良い。一基板上にこのような発光素子を
複数作製することで、素子分割された照明装置やパッシブマトリクス型の発光装置を作製
することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えばトランジ
スタを形成し、トランジスタと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。
これにより、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の
発光装置を作製できる。なお、トランジスタの構造は、トップゲートでもボトムゲートで
も良く、特に限定されない。スタガ型のトランジスタでもよいし逆スタガ型のトランジス
タでもよい。また、トランジスタに用いる半導体の結晶性についても特に限定されず、非
晶質半導体を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。また、素子基板に形成され
る駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のトランジスタからなるものでもよいし、若し
くはＮ型のトランジスタまたはＰ型のトランジスタのいずれか一方からのみなるものであ
ってもよい。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いた
発光装置について説明する。

本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いて
作製された発光装置について図２を用いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置を示
す上面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）をＡ−ＢおよびＣ−Ｄで切断した断面図である。この
発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース
線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んでい
る。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側
は、空間６０７になっている。

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

次に、断面構造について図２（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部
及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース線駆動回路６０１と
、画素部６０２中の一つの画素が示されている。

なお、ソース線駆動回路６０１はｎチャネル型トランジスタ６２３とｐチャネル型トラン
ジスタ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、ＴＦＴで
形成される種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。
また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずし
もその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。

また、画素部６０２はスイッチング用トランジスタ６１１と、電流制御用トランジスタ６
１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形
成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここ
では、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。

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

第１の電極６１３上には、有機化合物を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれぞ
れ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては
、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含
有したインジウム錫酸化物膜、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、
窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを
主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造と
すると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極とし
て機能させることができる。

また、有機化合物を含む層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、ス
ピンコート法等の種々の方法によって形成される。有機化合物を含む層６１６は、実施の
形態１及び実施の形態２のいずれかで説明したような構成を含んでいる。また、有機化合
物を含む層６１６を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オ
リゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。

さらに、有機化合物を含む層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７
に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれら
の合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）を用いることが好ましい。なお、有
機化合物を含む層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電
極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２ｗｔ％以上２０ｗ
ｔ％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、有機化合物を含む層６１６、第２の電極６１７でもって、発光
素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態１及び実施の形態２のいずれかの構成
を有する発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されているが、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のいずれかに記載の発光素子
と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。

さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素
子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子
６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており
、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される
場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材６２５を設けると水分の影響によ
る劣化を抑制することができ、好ましい構成である。

なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また
、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、
封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒ
ｅｉｎｆｏｒｃｅｄ 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のいずれかに記載の発光素子を用いて
作製された発光装置を得ることができる。

本実施の形態における発光装置は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発
光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には
、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子は発光効率の良好な発光素
子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態１及び
実施の形態２のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性の
高い発光装置を提供することができる。

図３には白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）等を設けること
によってフルカラー化した発光装置の例を示す。図３（Ａ）には基板１００１、下地絶縁
膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の
層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆
動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２
４Ｂ、隔壁１０２５、有機化合物を含む層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封
止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。

また、図３（Ａ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色
の着色層１０３４Ｂ）は透明な基材１０３３に設けている。また、黒色層（ブラックマト
リックス）１０３５をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材１
０３３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で覆われていてもよい。また、図３（Ａ）においては、光が着色層
を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とが
あり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、４
色の画素で映像を表現することができる。

図３（Ｂ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色
層１０３４Ｂ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例
を示した。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていて
も良い。

また、以上に説明した発光装置では、トランジスタが形成されている基板１００１側に光
を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発
光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。トップエミッショ
ン型の発光装置の断面図を図４に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用
いることができる。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボ
トムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、電極１０２２を覆うよう第３
の層間絶縁膜１０３７を形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３
の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形
成することができる。

発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極
とするが、陰極であっても構わない。また、図４のようなトップエミッション型の発光装
置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。有機化合物を含む層１０２
８の構成は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかにおいて有機化合物を含む層１０
３として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする。

図４のようなトップエミッションの構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着
色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うこと
ができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層（ブラックマ
トリックス）１０３５を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層
１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）や黒色層（ブラックマトリックス）１０３５はオ
ーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基
板を用いることとする。

また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定され
ず、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。

本実施の形態における発光装置は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発
光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には
、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子は発光効率の良好な発光素
子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態１及び
実施の形態２のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性の
高い発光装置を提供することができる。

ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッシ
ブマトリクス型の発光装置について説明する。図５には本発明を適用して作製したパッシ
ブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図５（
Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には、
電極９５２と電極９５６との間には有機化合物を含む層９５５が設けられている。電極９
５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が
設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方
の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向
の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５
３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と
接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因し
た発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置において
も、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光効率の良好な発光素子であり
、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、実施の形態１及び実施の形
態２のいずれかで示した発光素子は、所望の波長帯の発光が得やすい、汎用性の高い発光
装置を提供することができる。

以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞれ
制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光
装置である。

また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を照明装
置として用いる例を図６を参照しながら説明する。図６（Ｂ）は照明装置の上面図、図６
（Ａ）は図６（Ｂ）におけるｅ−ｆ断面図である。

本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１の
電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態２における第１の電極１０
１に相当する。第１の電極４０１側から発光を取り出す場合、第１の電極４０１は透光性
を有する材料により形成する。

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

第１の電極４０１上には有機化合物を含む層４０３が形成されている。有機化合物を含む
層４０３は実施の形態２における有機化合物を含む層１０３の構成、又は発光ユニット５
１１、５１２及び電荷発生層５１３を合わせた構成などに相当する。なお、これらの構成
については当該記載を参照されたい。また、黒色層（ブラックマトリックス）４０２が形
成されている。

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

以上、第１の電極４０１、有機化合物を含む層４０３、及び第２の電極４０４を有する発
光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は耐久性に優れ、且つ
、安価な発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は発光効率が高い照明装置
とすることができる。

以上の構成を有する発光素子が形成された基板４００と、封止基板４０７をシール材４０
５を用いて貼り合わせ、発光素子を封止する。空間４０８は減圧雰囲気であることが好ま
しい。

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

以上、本実施の形態に記載の照明装置は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記
載の発光素子を有することから、発光効率が高い照明装置とすることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をその一
部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記
載の発光素子は発光効率の良好な発光素子であるため、当該発光素子を含む本実施の形態
における電子機器は消費電力の小さい電子機器とすることができる。

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

図７（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０
１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体
７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可
能であり、表示部７１０３は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素
子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率の高い発光素子
とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７１０３を有する
テレビジョン装置は消費電力の小さいテレビジョン装置とすることができる。

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

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

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

図７（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成され
ており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には、実施の
形態１及び実施の形態２のいずれかで説明した発光素子をマトリクス状に配列して作製さ
れた表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている
。また、図７（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入
部７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、
センサ７３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気
、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、
傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）
等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも
表示部７３０４および表示部７３０５の両方、または一方に実施の形態１及び実施の形態
２のいずれかに記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部を用いていれ
ばよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図７（Ｃ）に示す携
帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表
示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお
、図７（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有する
ことができる。上述のような表示部７３０４を有する携帯型遊技機は、表示部７３０４に
実施の形態１及び実施の形態２のいずれかで示した発光素子を用いていることから、消費
電力の小さい携帯型遊技機を提供することができる。

図７（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、筐体７４０１に組み込ま
れた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４
０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機は、実施の形態１及び実施の
形態２のいずれかに記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２
を有している。そのため、消費電力の小さい携帯電話機を提供することができる。

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

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

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

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

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

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

表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４
０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。ま
た、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光
源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。

なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１及び実施の形態２に示した構成を適宜組
み合わせて用いることができる。

以上の様に実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を備えた発光装置
の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能
である。実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いることにより
、消費電力の小さい電子機器を得ることができる。

図８は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子をバックライトに適
用した液晶表示装置の一例である。図８に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９
０２、バックライトユニット９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ
９０５と接続されている。また、バックライトユニット９０３には、実施の形態１及び実
施の形態２のいずれかに記載の発光素子が用いられおり、端子９０６により、電流が供給
されている。

実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を液晶表示装置のバックライ
トに適用したことにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、実施の
形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いることで、面発光の照明装置
が作製でき、また大面積化も可能である。これにより、バックライトの大面積化が可能で
あり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、実施の形態１及び実施の形態２の
いずれかに記載の発光素子を適用した発光装置は従来と比較し厚みを小さくできるため、
表示装置の薄型化も可能となる。

図９（Ａ）は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を、照明装置
である電気スタンドに用いた例である。図９（Ａ）に示す電気スタンドは、筐体２００１
と、光源２００２を有し、光源２００２として、実施の形態４に記載の照明装置が用いら
れている。

図１０は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を、室内の照明装
置３００１として用いた例である。実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発
光素子は消費電力の小さい発光装置であるため、消費電力の小さい照明装置とすることが
できる。また、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は大面積化が
可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態１及び
実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は、薄型であるため、薄型化した照明装置とし
て用いることが可能となる。

実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は、自動車のフロントガラス
やダッシュボードにも搭載することができる。図１１に実施の形態１及び実施の形態２の
いずれかに記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を
示す。表示領域５０００乃至表示領域５００５は実施の形態１及び実施の形態２のいずれ
かに記載の発光素子を用いて設けられた表示である。

表示領域５０００と表示領域５００１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態
１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態
１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性を
有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の
表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラス
に設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のた
めのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸
化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。

表示領域５００２はピラー部分に設けられた実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに
記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示領域５００２には、車体に設けられた撮
像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができ
る。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域５００３は車体によって遮
られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、
死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すこ
とによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。

表示領域５００４や表示領域５００５はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメ
ーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供す
ることができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更す
ることができる。なお、これら情報は表示領域５０００乃至表示領域５００３にも設ける
ことができる。また、表示領域５０００乃至表示領域５００５は照明装置として用いるこ
とも可能である。

実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子は消費電力の小さくすること
ができる。

このため、表示領域５０００乃至表示領域５００５のような大きな画面を数多く設けても
、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから実施の
形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光素子を用いた発光装置または照明装置は
、車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図１２
（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、
表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電
力モード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する
。なお、当該タブレット端末は、実施の形態１及び実施の形態２のいずれかに記載の発光
素子を備えた発光装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両方に用いるこ
とにより作製される。

表示部９６３１ａは、一部をタッチパネル領域９６３２ａとすることができ、表示された
操作キー９６３７にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１
ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域が
タッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１
ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３
１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画
面として用いることができる。

また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部
をタッチパネル領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表
示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表
示部９６３１ｂにキーボードボタンを表示することができる。

また、タッチパネル領域９６３２ａとタッチパネル領域９６３２ｂに対して同時にタッチ
入力することもできる。

また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向きを
切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えス
イッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光
の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セン
サだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を
内蔵させてもよい。

また、図１２（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示し
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよい。また
、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示
パネルとしてもよい。

図１２（Ｂ）は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐体
９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣ
コンバータ９６３６を備える例を示す。なお、図１２（Ｂ）では充放電制御回路９６３４
の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示
している。

なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態に
することができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐
久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。

また、この他にも図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情
報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻など
を表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入
力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有するこ
とができる。

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、
表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、
筐体９６３０の一面または二面に設けられていると効率的なバッテリー９６３５の充電を
行う構成とすることができるため好適である。

また、図１２（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１２（Ｃ
）にブロック図を示し説明する。図１２（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６
３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、
表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６
、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１２（Ｂ）に示す充放電制御回
路９６３４に対応する箇所となる。

まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤ
Ｃコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太
陽電池９６３３で充電された電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバ
ータ９６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、
表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッ
テリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。

なお、太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に限
定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手
段によってバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。無線（非接触）で電力
を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行
う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。

また、上記表示部９６３１を具備していれば、図１２に示した形状のタブレット型端末に
限定されない。

図９（Ｂ）に別の照明装置の例を示す。図９（Ｂ）に示す卓上照明装置は、照明部９５０
１、支柱９５０３、支持台９５０５等を含む。照明部９５０１は、本発明の一態様の発光
素子を含む。可撓性を有する基板上に、本発明の一態様に係る発光素子を作製することで
、曲面を有する照明装置、またはフレキシブルに曲がる照明部を有する照明装置とするこ
とができる。このように、フレキシブルな発光装置を照明装置として用いることで、照明
装置のデザインの自由度が向上するのみでなく、例えば、自動車の天井、ダッシュボード
等の曲面を有する場所にも照明装置を設置することが可能となる。

以上のように、本発明の一態様の発光素子を適用することで、照明装置は高い発光効率を
実現することができる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性の高い照明装置
を提供することができる。また、本発明の一態様を適用することで消費電力の低い照明装
置を作製することができる。

上述のように、発光素子を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。発光素子の
適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

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

≪参考例≫
本参考例では、実施の形態１で説明したベンゾフロピリミジン骨格を有する化合物である
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）（構造式（１００））の
合成例を具体的に例示する。４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍの構造式を以下に示す。

＜ステップ１；９−［３−（３−ブロモフェニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールの合
成＞
まず、３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニルボロン酸１６ｇ（５６ｍｍｏｌ）
、３−ヨードブロモベンゼン１９ｇ（６７ｍｍｏｌ）、トリ（オルト−トリル）ホスフィ
ン０．６８ｇ（２．２ｍｍｏｌ）、２Ｍ炭酸カリウム水溶液５６ｍＬ、トルエン２５０ｍ
Ｌ、エタノール３０ｍＬを１Ｌ三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混
合物に酢酸パラジウム０．１３ｇ（０．５６ｍｍｏｌ）を入れ、８０℃で１４時間加熱撹
拌した。得られた反応混合物の水層をトルエンで抽出し、得られた抽出溶液と有機層を合
わせて水、飽和食塩水で洗浄した。この有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得
られた混合物を自然ろ過して、ろ液を得た。このろ液を濃縮して油状物を得た。得られた
油状物をリサイクル分取ＨＰＬＣ ＬＣ−ＳａｋｕｒａＮＥＸＴにより精製した。得られ
たフラクションを濃縮し、トルエンとメタノールで洗浄して９−［３−（３−ブロモフェ
ニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾールを得た（白色固体１３ｇ、収率５８％）。ステッ
プ１の合成スキームを下記（ａ−２）に示す。

＜ステップ２；３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニルボロン酸の
合成＞
９−［３−（３−ブロモフェニル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール１３ｇ（３３ｍｍｏ
ｌ）を５００ｍＬ三口フラスコに入れ、フラスコ内を脱気、窒素置換した後、テトラヒド
ロフラン１６０ｍＬを加え、−７８℃で撹拌した。この混合溶媒に、ｎ−ブチルリチウム
（１．６５ｍｏｌ／Ｌヘキサン溶液）２４ｍＬ（４０ｍｍｏｌ）を滴下し、−７８℃で１
時間撹拌した。所定時間経過後、この混合溶液にホウ酸トリメチル４．７ｍＬ（４３ｍｍ
ｏｌ）を加え、２０℃に昇温しながら１８時間撹拌した。所定時間経過後、反応溶液に１
ｍｏｌ／Ｌ塩酸１００ｍＬを加え、３０分間室温で撹拌した。この混合物の水層を酢酸エ
チルで抽出し、得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄した。有機層に無水硫酸マグネシウ
ムを加えて乾燥させ、得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。この固
体をトルエンで洗浄して、３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニル
ボロン酸を得た（白色固体６．０ｇ、収率５１％）。ステップ２の合成スキームを下記（
ｂ−２）に示す。

＜ステップ３：４−｛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）の合成＞
３−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）］ビフェニルボロン酸３．０ｇ（８．３
ｍｍｏｌ）、４−クロロベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン１．７ｇ（８．３ｍｍｏｌ
）、２Ｍ炭酸カリウム水溶液８．３ｍＬ、トルエン４０ｍＬ、エタノール４ｍＬを２００
ｍＬ三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。この混合物にビス（トリフェニルホ
スフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２）６８．３ｍｇ（
０．０５９ｍｍｏｌ）を加え、８０℃で６時間加熱撹拌した。得られた反応溶液の水層を
トルエンで抽出し、得られた抽出溶液と有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄した。有機層
に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得られた混合物を自然ろ過してろ液を得た。
このろ液を濃縮して得た固体を再度トルエンに溶解し、セライト（和光純薬工業株式会社
、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、セライトを通してろ過した。得られ
たろ液を濃縮して得た固体を、トルエンにより再結晶して白色固体を得た（収量２．０ｇ
、収率５０％）。この白色固体２．０ｇを、トレインサブリメーション法により昇華精製
した。昇華精製条件は、圧力２．３Ｐａ、アルゴンガスを流量１０ｍＬ／ｍｉｎで流しな
がら、２５０℃で固体を加熱した。昇華精製後、目的物の白色固体を１．３ｇ、回収率６
５％で得た。ステップ３の合成スキームを下記（ｃ−２）に示す。

なお、上記ステップ３で得られた白色固体の核磁気共鳴分光法（^１Ｈ−ＮＭＲ）による分
析結果を下記に示す。測定結果から、目的物である４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍが得られたこと
を確認した。

^１Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ_３）：７．３２（ｍ，２Ｈ），７．４４（ｍ，２Ｈ），７．
５２−７．５５（ｍ，３Ｈ），７．６３−７．６４（ｍ，１Ｈ），７．６９−７．７７（
ｍ，４Ｈ），７．８５−７．８８（ｍ，２Ｈ），７．９７（ｔ，１Ｈ），８．１８（ｄ，
２Ｈ），８．３１（ｄ，１Ｈ），８．６５（ｍ，１Ｈ），８．９２（ｔ，１Ｈ），９．２
７（ｓ，１Ｈ）．

≪発光素子１及び比較発光素子１≫
次に、本発明の一態様の発光素子（発光素子１）及び比較発光素子（比較発光素子１）に
ついて説明する。なお、発光層１１３における第２の有機化合物として発光素子１は、４
ｍＣｚＢＰＢｆｐｍ（構造式（１００））を用いた。一方で、比較発光素子１においては
、４−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−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：４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩ）（構造式（ｖ））を用
いた。

なお、本実施例で用いた化合物の分子構造を下記構造式（ｉ）乃至（ｖ）、及び（１００
）に示す。素子構造は図１（Ａ）の構造である。

≪発光素子１の作製≫
まず、第１の電極１０１として７０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴ
ＳＯ）が成膜されたガラス基板を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大きさで表面が
露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。この基板上
に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼
成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０^−４Ｐａ程度まで内部が減圧
された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０℃で３０分
間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。

次に、第１の電極１０１が設けられた面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、有機化合物を含む層１
０３を構成する正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４
、電子注入層１１５が順次形成される場合について説明する。

真空蒸着装置内を１０^−４Ｐａに減圧した後、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）（構造式（ｉ）
）と酸化モリブデンとを、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン＝２：１（質量比）となる
ように共蒸着することにより、第１の電極１０１上に正孔注入層１１１を形成した。膜厚
は６０ｎｍとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同
時に蒸発させる蒸着法である。

次に、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン
（略称：ＢＰＡＦＬＰ）（構造式（ｉｉ））を２０ｎｍ蒸着することにより、正孔輸送層
１１２を形成した。

次に、正孔輸送層１１２上に発光層１１３を形成した。

発光層１１３は、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）（構造
式（１００））と、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）（構造式（ｉｉｉ））と、を、４ｍＣｚＢＰＢｆｐ
ｍ：ＰＣＢＢｉＦ＝０．８：０．２（質量比）となるよう共蒸着することにより４０ｎｍ
の膜厚で形成した。次に、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
）（構造式（１００））を２０ｎｍの膜厚で形成した。

次に、発光層１１３上に電子輸送層１１４を形成した。バソフェナントロリン（略称：Ｂ
Ｐｈｅｎ）（構造式（ｉｖ））を１０ｎｍ蒸着することにより電子輸送層１１４を形成し
た。

次に、電子輸送層１１４上に、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着することにより、電子注入層
１１５を形成した。

最後に、電子注入層１１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し、陰
極となる第２の電極１０２を形成し、発光素子１を得た。なお、上述した蒸着過程におい
て、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。

以上により発光素子１を得た。

≪比較発光素子１の作製≫
次に比較発光素子１の作製方法について説明する。

比較発光素子１は、発光層１１３以外は発光素子１と同種の材料を用いた膜であるため、
発光素子１の作製方法の記載を参照されたい。比較発光素子１の第１の電極１０１はＩＴ
ＳＯを１１０ｎｍの膜厚で形成した。また、正孔注入層１１１は、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸
化モリブデン＝２：１（質量比）となるように共蒸着して形成し、膜厚は２０ｎｍとした
。正孔輸送層１１２として、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚で形成した。発光層１１３は
、４−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−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：４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩ）（構造式（ｖ））と、
ＰＣＢＢｉＦと、を、４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ＝０．８：０．２（
質量比）となるよう共蒸着することにより４０ｎｍの膜厚で形成した。次に、４ｍＤＢＴ
ＢＰＢｆｐｍ−ＩＩを１０ｎｍの膜厚で形成した。次に、ＢＰｈｅｎを１５ｎｍ蒸着する
ことにより電子輸送層１１４を形成した。電子注入層１１５及び第２の電極１０２は、発
光素子１と同種の材料を用い同じ膜厚で形成した。

以上により得られた発光素子１及び比較発光素子１の素子構造を表１に示す。

≪発光素子１及び比較発光素子１の動作特性≫
ここで、９００ｃｄ／ｍ^２付近における各発光素子の発光特性を以下の表２に示す。また
、各発光素子の電流密度−輝度特性を図１３に、各発光素子の輝度−電流効率特性を図１
４に、輝度−パワー効率特性を図１５に、輝度−外部量子効率特性を図１６に示す。また
、発光スペクトルを図１７に示す。

図１４および図１６から、発光素子１は比較発光素子１に比べ、良好な輝度−電流効率特
性および輝度−外部量子効率特性を示し、発光効率（電流効率・外部量子効率共に）が高
い発光素子であることがわかった。また、駆動電圧も低く、結果として、図１５に示すよ
うに発光素子１は非常に良好なパワー効率を示した。なお、発光素子１に用いている４ｍ
ＣｚＢＰＢｆｐｍと、比較発光素子１に用いている４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ−ＩＩとの違
いは、カルバゾール骨格を用いているか、ジベンゾチオフェン骨格を用いているかの違い
である。すなわち、単にベンゾフロピリミジン骨格を有しているだけではなく、カルバゾ
ール骨格とベンゾフロピリミジン骨格の双方を併せ持つことが高効率の達成には不可欠で
あり、一体不可分の効果と言える。

なお、４ｍＣｚＢＰＢｆｐｍの三重項励起準位（Ｔ１準位）は、１０Ｋにおけるりん光ス
ペクトルのピークから、２．６８ｅＶ（４６２ｎｍ）と見積もられている。また、ＰＣＢ
ＢｉＦのＴ１準位も同様の測定から、２．４４ｅＶ（５０９ｎｍ）と見積もられており、
いずれも励起錯体の発光エネルギー（一重項励起準位；Ｓ１準位）である２．２６ｅＶ（
５４９ｎｍ）よりも大きい。励起錯体のＳ１準位はＴ１準位とほぼ同等であるから、この
結果から、第１の有機化合物および第２の有機化合物の三重項励起エネルギー準位（Ｔ１
準位）が、励起錯体の三重項励起エネルギー準位（Ｔ１準位）よりも高くなっていること
がわかる。

以上、本実施例に示す構成は、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。

１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ 有機化合物を含む層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
４００ 基板
４０１ 第１の電極
４０２ 黒色層（ブラックマトリックス）
４０３ 有機化合物を含む層
４０４ 第２の電極
４０５ シール材
４０７ 封止基板
４０８ 空間
４１２ パッド
４２０ ＩＣチップ
５０１ 第１の電極
５０２ 第２の電極
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 電荷発生層
６０１ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
６０２ 画素部
６０３ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用トランジスタ
６１２ 電流制御用トランジスタ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 有機化合物を含む層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型トランジスタ
６２４ ｐチャネル型トランジスタ
６２５ 乾燥材
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライトユニット
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 有機化合物を含む層
９５６ 電極
１００１ 基板
１００２ 下地絶縁膜
１００３ ゲート絶縁膜
１００６ ゲート電極
１００７ ゲート電極
１００８ ゲート電極
１０２０ 第１の層間絶縁膜
１０２１ 第２の層間絶縁膜
１０２２ 電極
１０２４Ｗ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｒ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｇ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｂ 発光素子の第１の電極
１０２５ 隔壁
１０２８ 有機化合物を含む層
１０２９ 発光素子の第２の電極
１０３１ 封止基板
１０３２ シール材
１０３３ 透明な基材
１０３４Ｒ 赤色の着色層
１０３４Ｇ 緑色の着色層
１０３４Ｂ 青色の着色層
１０３５ 黒色層（ブラックマトリックス）
１０３６ オーバーコート層
１０３７ 第３の層間絶縁膜
１０４０ 画素部
１０４１ 駆動回路部
１０４２ 周辺部
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
５０００ 表示領域
５００１ 表示領域
５００２ 表示領域
５００３ 表示領域
５００４ 表示領域
５００５ 表示領域
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７２１０ 第２の表示部
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
９０３３ 留め具
９０３４ スイッチ
９０３５ 電源スイッチ
９０３６ スイッチ
９０３８ 操作スイッチ
９５０１ 照明部
９５０３ 支柱
９５０５ 支持台
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ タッチパネル領域
９６３２ｂ タッチパネル領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ 操作キー
９６３８ コンバータ
９６３９ ボタン

Claims (2)

1. 第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極との間に設けられた層とを有し、
   前記層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、
   前記第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、
   前記第２の有機化合物は、さらにベンゾフロピリミジン骨格またはベンゾチエノピリミジン骨格を有し、
   前記芳香族炭化水素基は、前記カルバゾール骨格と結合され、
   前記芳香族炭化水素基は、前記ベンゾフロピリミジン骨格または前記ベンゾチエノピリミジン骨格と結合され、
   前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とが励起錯体を形成する組み合わせである、発光素子。
2. 第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極との間に設けられた層とを有し、
   前記層は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有し、
   前記第２の有機化合物は、カルバゾール骨格と、置換または無置換の２価の芳香族炭化水素基と、を有し、
   前記第２の有機化合物は、さらにベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格またはベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格を有し、
   前記芳香族炭化水素基は、前記カルバゾール骨格と結合され、
   前記芳香族炭化水素基は、前記ベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格または前記ベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジン骨格と結合され、
   前記第１の有機化合物と、前記第２の有機化合物とが励起錯体を形成する組み合わせである、発光素子。

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