JP7304818B2 - 発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

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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、ＥＬ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ＥＬ層との間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）。
特開２００１－１０２１７５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、該金属や該金属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ＥＬ層との間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。
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、耐酸素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、耐湿性が高い発光素子に用いることができる有機化合物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。
上述のように、耐湿性が高く、電子注入特性が高い発光素子の開発が求められている。そのため、仕事関数が小さい金属を用いない発光素子の開発が求められている。
従って、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の有機化合物及び金属を有し、金属は周期表における第３族乃至第１３族のいずれかに属し、第１の有機化合物は、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を有し、複素芳香環は、窒素を含み、第１の有機化合物は、窒素において３座または４座で前記金属と相互作用する機能を有し、第１の有機化合物と金属はＳＯＭＯ（半占軌道：Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）を形成する、発光素子である。
また、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の有機化合物及び金属を有し、金属は周期表における第３族乃至第１３族のいずれかに属し、第１の有機化合物は、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を有し、複素芳香環は、窒素を含み、第１の有機化合物は、窒素において３座または４座で金属と相互作用する機能を有し、第１の有機化合物と金属はＳＯＭＯを形成する、発光素子である。
上記構成において、第１の有機化合物は一般式（Ｇ０）で表される有機化合物であると好ましい。
Figure 0007304818000001
一般式（Ｇ０）中において、Ａ１、Ａ２及びＡ３はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を表し、Ａ１、Ａ２及びＡ３は互いに縮合環を形成していても良い。
また、上記構成において、第１の有機化合物は一般式（Ｇ１）で表される有機化合物であると好ましい。
Figure 0007304818000002
一般式（Ｇ１）中において、Ｘ１乃至Ｘ６はそれぞれ独立に、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）を表し、炭素は、水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を有し、Ｒ１乃至Ｒ４は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を表し、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数２以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
また、上記構成において、第１の有機化合物は一般式（Ｇ２）で表される有機化合物であると好ましい。
Figure 0007304818000003
一般式（Ｇ２）中において、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）を表し、炭素は、水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を有し、Ｒ１乃至Ｒ８は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を表し、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数２以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
また、上記構成において、第１の有機化合物は一般式（Ｇ３－１）乃至（Ｇ３－３）のいずれか一で表される有機化合物であると好ましい。
Figure 0007304818000004
一般式（Ｇ３－１）乃至（Ｇ３－３）中において、Ｒ１乃至Ｒ８は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を表し、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数２以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
また、上記構成において、第１の有機化合物は一般式（Ｇ４－１）乃至（Ｇ４－３）のいずれか一で表される有機化合物であると好ましい。
Figure 0007304818000005
一般式（Ｇ４－１）乃至一般式（Ｇ４－３）中において、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数２以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数２以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
また、上記構成において、第１の有機化合物は下記構造式（１００）乃至（１０３）のいずれか一で表される有機化合物であると好ましい。
Figure 0007304818000006
また、上記構成において、金属の仕事関数が４．０ｅＶ以上５．３ｅＶ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、金属が遷移金属であると好ましく、より好ましくは、第５族、第７族、第９族、または第１１族のいずれかに属する金属であり、より好ましくは第１１族に属する遷移金属であり、ＡｇまたはＣｕであるとさらに好ましい。
また、上記構成において、複素芳香環は、置換または無置換の電子不足型複素芳香環を有すると好ましく、ピリジン環、ジアジン環、及びトリアジン環のいずれか一を有す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が有するエネルギー準位より低いと好ましい。
上記構成において、第１の層が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の層と同一の金属を含んでいると好ましい。
また、本発明の別の一態様は構造式（２００）乃至（２０３）で表される有機化合物である。
Figure 0007304818000007
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、耐酸素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。または、本発明の一態様により、耐湿性が高い発光素子に用いることができる有機化合物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。 本発明の一態様の電子機器について説明する図。 本発明の一態様の電子機器について説明する図。 本発明の一態様の電子機器について説明する図。 本発明の一態様の照明装置について説明する図。 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、発光素子の信頼性試験結果を説明する図。 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。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験結果を説明する図。 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。 実施例に係る、化合物のＮＭＲスペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲスペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲスペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲスペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲ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。 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、発光素子の信頼性試験結果を説明する図。
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、必要な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、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（混合ホスト）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、蛍光性化合物ともいう）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、発光素子中で酸素や水との反応が生じると、電子注入性が低下し、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、発光層１４０と電極１０２との間の電子注入障壁が大きくなるため、発光素子の駆動電圧が高くなる場合や、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、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と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有機化合物と金属の複合材料を電子注入層に用いることで、陰極から発光層へ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。すなわち、アルカリ金属およびアルカリ土類金属を用いなくても電子注入層１３０が作製できることを見出した。
よって本発明の一態様の発光素子は、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料を電子注入層に用いた発光素子である。
該有機化合物と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、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、有機化合物と金属を効率良く相互作用させるためには、有機化合物は相互作用する原子を多く有すると好ましい。相互作用する原子を多く有する有機化合物は、金属と相互作用しやすいため、該有機化合物と金属を混合することで、容易にＳＯＭＯを形成することができる。そのため、本発明の一態様の発光素子に用いる有機化合物は３座または４座で金属と相互作用する機能を有すると好ましい。また、相互作用する原子を多く有する有機化合物と金属でＳＯＭＯを形成した場合、ＳＯＭＯ準位は高くなりやすく、陰極から発光層への電子注入特性が良好となる。また、高い仕事関数を有する金属とも相互作用し、ＳＯＭＯを形成することができる。そのため、本発明の一態様の発光素子に用いる有機化合物は３座または４座で金属と相互作用する機能を有すると好ましい。
該金属と相互作用する原子としては有機化合物中で非共有電子対を有するヘテロ原子が挙げられる。例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）が挙げられるが窒素であると好ましい。窒素は電気陰性度が高いため、金属と相互作用しやすい。また、本発明の一態様の発光素子に用いる３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物は、電子注入層に用いるため、電子輸送性を有すると好ましい。そのため該有機化合物は共役が分子全体に広がった有機化合物が好ましい。ここで、窒素は有機化合物中において、共役結合を形成することができるため、窒素を分子中、特に複素芳香環中に用いることによって、キャリア輸送性が高い有機化合物とすることができる。よって、相互作用する原子は窒素であると好ましく、さらに窒素は有機化合物中において、複素芳香環に含まれているとより好ましい。該構成とすることによって、金属との相互作用能を有しつつ、キャリア輸送性に優れた有機化合物とすることができる。また、該複素芳香環は６員環や８員環等、偶数環であるとさらに好ましい。該構成とすることによって、窒素上の非共有電子対は共役に関与しないため、金属と相互作用しやすくなる。
３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属とが相互作用することでＳＯＭＯを形成するためには、当該有機化合物と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、当該有機化合物の電子数が偶数である場合、該金属は周期表における奇数の族であると好ましい。また、当該有機化合物の電子数が奇数である場合、該金属は周期表における偶数の族であると好ましい。
また、３座または４座で金属と相互作用する機能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。
また、本発明の一態様に用いる有機化合物は、３座または４座で該金属と相互作用するため、金属と相互作用する機能が高い。そのため、３乃至１１族の遷移金属だけでなく、閉核したｄ軌道を持つ１２族や１３族の金属も本発明の一態様に用いることができる。また、仕事関数が非常に大きい金（Ａｕ）やコバルト（Ｃｏ）等の金属も好適に用いることができる。
第３乃至第１３族に属する金属のような仕事関数が大きい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。具体的には、金属の仕事関数は４．０ｅＶ以上５．３ｅＶ以下であると好ましく、より好ましくは４．２ｅＶ以上５．０ｅＶ以下、さらに好ましくは４．５ｅＶ以上５．０ｅＶ以下、さらに好ましくは４．７ｅＶ以上５．０ｅＶ以下である。該構成とすることで、本発明の一態様は耐湿性、耐酸素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は化合物１３１と金属１３２を有する。化合物１３１は３座または４座で金属１３２と相互作用する機能を有する。
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。金属１３２と化合物１３１を混合すると、化合物１３１が金属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り、さらに電子注入層１３０から電子輸送層１１８を通して発光層１４０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から発光層１４０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、電極１０２から発光層１４０へ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ることが好ましい。
ここで上述の金属は第３族、第５族、第７族、第９族、第１１族、第１３族のいずれかに属すると好ましい。これら奇数族の金属は最外殻の軌道に１つ電子（不対電子）を有するため、化合物１３１とＳＯＭＯを形成しやすく、特に好ましい。
＜量子化学計算による金属１３２と化合物１３１の相互作用におけるＳＯＭＯ準位の見積もり＞
本発明の一態様の発光素子において、化合物１３１と金属１３２がＳＯＭＯを形成するが、ＳＯＭＯ準位が著しく低い場合、電子注入層としては不適当である。そこで、化合物１３１が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、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物としては下記に示す、４’，４’’’’－（１，４－フェニレン）ビス（２，２’：６’，２“－テルピリジン）（略称：ｔＰｙ２Ｐ）、４’，４’’’’－（９，１０－アントリル）ビス（２，２’：６’，２“－テルピリジン）（略称：ｔＰｙ２Ａ）、２，２’－（ピリジン－２，６－ジイル）ビス（４－フェニルベンゾ［ｈ］キナゾリン）（略称：２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ）、２，２’－（２，２’－ビピリジン－６，６’－ジイル）ビス（４－フェニルベンゾ［ｈ］キナゾリン）（略称：６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙ）、２，４，６－トリス（２－ピリジル）－１，３，５－トリアジン（略称：２Ｐｙ３Ｔｚｎ）、２，４，６－トリス（５－フェニルピリミジン－２－イル）－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＰｍ３Ｔｚｎ）を用いた。
Figure 0007304818000008
Figure 0007304818000009
また、表１中の有機化合物のＬＵＭＯ準位は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。
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、金属単体の基底状態、及び有機化合物と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）－（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に、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）、第１３族の金属であるアルミニウム（Ａｌ）とインジウム（Ｉｎ）について、各有機化合物と各金属とが形成するＳＯＭＯ準位の計算結果を示す。また、電子注入層材料として広く用いられている、リチウム（Ｌｉ）と各有機化合物が形成するＳＯＭＯ準位も合わせて計算した。計算の結果、表１に示す有機化合物と金属との組み合わせで、いずれも有機化合物が有する複素芳香環中の窒素付近において有機化合物と金属とが相互作用し安定化し、安定化エネルギーが負の値を示す結果が得られた。すなわち、これら有機化合物と金属とを混合した場合、有機化合物と金属とが相互作用した方が相互作用しない場合と比較して、エネルギーが安定になる。このように、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属とが相互作用することで安定な複合材料となる。また、表１より、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と各金属で形成するＳＯＭＯ準位は、各有機化合物とＬｉとが形成するＳＯＭＯ準位と概ね同等であった。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と該金属との複合材料は、高い電子注入性を有していることが分かった。また、特に第１１族元素である、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕや第９族元素であるＣｏを用いた複合材料は高いＳＯＭＯ準位を示し、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と第９族または第１１族に属する金属の複合材料は高い電子注入特性を有していることが分かった。
また、表１より、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と各金属で形成するＳＯＭＯ準位は、各金属が有する仕事関数よりも、該有機化合物のＬＵＭＯ準位に影響を受けることが示唆される。よって、ＬＵＭＯ準位が高い有機化合物を用いることによって、高いＳＯＭＯ準位を有する、電子注入特性に優れた、有機化合物と金属の複合材料を作製することができる。上述の通り、該有機化合物のＬＵＭＯ準位は－３．６ｅＶ以上－２．３ｅＶ以下であると好ましい。
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、すなわち融点や沸点、昇華点が低い材料を用いることが好ましく、真空蒸着時の蒸気圧となる温度が低い材料を用いることが好ましい。ここで、第１１族、第１３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。特に、ＡｇやＡｌ等の第１１族元素や第１３族元素は融点が低いため、真空蒸着法を用いることにより、簡便に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、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎ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。
また、本発明の一態様の発光素子においては、仕事関数が大きい金属を電子注入層１３０へ用いることができる。そのため、電極１０２に含まれる金属の仕事関数以上の仕事関数を有する金属を電子注入層１３０へ用いることができる。本発明の一態様の発光素子においては仕事関数が大きい金属を用いても、電極１０２と電子注入層１３０との電子注入障壁を低減することができるため、駆動電圧を低減することができる。
また、化合物１３１が金属１３２と相互作用した場合、金属１３２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は複数の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、金属１３２原子と相互作用したときＳＯＭＯを形成しやすい。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。
なお、本計算に用いた有機化合物は、配位原子であるＮが複素環上に存在し、さらに複数の複素環を介し、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。キレート環を形成できる化合物１３１と金属１３２の組合せは相互作用をしやすく、ＳＯＭＯを形成しやすいため好ましい。
よって、本発明の一態様に係る発光素子に好適に用いることができる、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物は以下の一般式（Ｇ０）で表される構造である。
Figure 0007304818000010
一般式（Ｇ０）中において、Ａ１、Ａ２及びＡ３はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を表し、Ａ１、Ａ２及びＡ３は互いに縮合環を形成していても良い。
一般式（Ｇ０）で表される有機化合物は、複素芳香環上のＮがＮ－Ｃ－Ｃ－Ｎの順に並んだ共役二重結合を有しており、三座以上で金属と相互作用する機能を有している。上述のように、このような構造を有する有機化合物は、金属と混合した際に、ＳＯＭＯを形成しやすいため、本発明の一態様の発光素子に好適に用いることができる。
また、上記一般式（Ｇ０）中、Ａ１、Ａ２及びＡ３で表される置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環としては、例えばピリジン環、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、キノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、ベンゾキナゾリン環、フェナントロリン環、アザフルオランテン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環等があげられる。具体的には、以下（Ａ－１）乃至（Ａ－１６）で示す複素芳香環があげられる。ただし、Ａ１、Ａ２及びＡ３で表される置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環はこれらに限られない。Ａ１、Ａ２及びＡ３は互いに縮合環を形成していても良い。例えば、Ａ１とＡ２が互いに結合し、フェナントロリン環を形成しても構わない。
Figure 0007304818000011
また、本発明の一態様に係る発光素子に好適に用いることができる、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物は以下の一般式（Ｇ１）で表される構造である。
Figure 0007304818000012
一般式（Ｇ１）中において、Ｘ１乃至Ｘ６はそれぞれ独立に、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）を表し、炭素は、水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を有し、Ｒ１乃至Ｒ４は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を表し、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数２以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
一般式（Ｇ１）で表される有機化合物のように、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物がピリジン環、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。
また、本発明の一態様に係る発光素子に好適に用いることができる、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物は以下の一般式（Ｇ２）で表される構造である。
Figure 0007304818000013
一般式（Ｇ２）中において、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）を表し、炭素は、水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を有し、Ｒ１乃至Ｒ８は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を表し、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数３以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
ピリジン骨格を有する有機化合物は、高いＬＵＭＯ準位を有する傾向がある。よって、一般式（Ｇ２）で表されるようなピリジン骨格を有する有機化合物を金属と混合した際に、高いＳＯＭＯ準位を有する複合材料を作製できる。すなわち、ピリジン環を有し、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物を金属と混合することで、高い電子注入性を有する複合材料を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に好適に用いることができる、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物は以下の一般式（Ｇ３－１）乃至（Ｇ３－３）のいずれか一で表される。
Figure 0007304818000014
一般式（Ｇ３－１）乃至（Ｇ３－３）中において、Ｒ１乃至Ｒ８は、それぞれ独立に水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基を表し、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数２以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
また、本発明の一態様に係る発光素子に好適に用いることができる、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物は以下の一般式（Ｇ４－１）乃至（Ｇ４－３）のいずれか一で表される。
Figure 0007304818000015
一般式（Ｇ４－１）乃至一般式（Ｇ４－３）中において、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数２以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数２以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。
＜置換基の例＞
一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）において、Ｒ１乃至Ｒ８で表される置換基またはＣが有する置換基としては、水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６以上２５以下の芳香族炭化水素基または置換若しくは無置換の炭素数３以上３０以下の複素芳香族炭化水素基があげられる。該アルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基などを挙げることができ、該シクロアルキル基としては例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができ、該アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基などを具体例として挙げることができる。より具体的には例えば、下記構造式（Ｒ－１）乃至（Ｒ－５６）で表される基が挙げられる。なお、Ｒ１乃至Ｒ８で表される置換基またはＣが有する置換基はこれらに限定されない。
Figure 0007304818000016
また、一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）において、Ａｒは水素、炭素数１乃至４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、または炭素数３以上６０以下の複素芳香族炭化水素基を表す。該アルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基などを挙げることができ、該シクロアルキル基としては例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができ、該アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基などを具体例として挙げることができる。より具体的には例えば、下記構造式（Ａｒ－１）乃至（Ａｒ－４８）で表される基が挙げられる。なお、Ａｒで表される基はこれらに限定されず、置換基を有していても良い。
Figure 0007304818000017
＜化合物の具体例＞
一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）として表される化合物の具体的な構造としては、下記構造式（１００）乃至（１１１）及び構造式（２００）乃至（２１１）で表される有機化合物等を挙げることができる。なお、一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）として表される有機化合物は、下記例示に限られない。
Figure 0007304818000018
Figure 0007304818000019
また、金属１３２の化合物１３１に対するモル比率が、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、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、上記割合よりも金属１３２のモル比率が少なすぎる場合は、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、化合物１３１に対して、上記割合よりも金属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、電子輸送層１１８に含まれる有機化合物のＬＵＭＯ準位は、電子注入層１３０において形成されるＳＯＭＯ準位よりも低いと好ましい。該構成とすることで、電子注入層１３０と電子輸送層１１８との間の電子注入障壁が小さくなるため、駆動電圧を低減することができる。また、電子輸送層１１８に含まれる有機化合物は電子輸送性が求められるため、電子不足型の複素芳香環を有すると好ましい。
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、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。
＜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）を用いて、以下説明を行う。
図２（Ａ）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）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を用い、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。さらにバッファ層１２７を有する。バッファ層１２７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１００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。
本発明の一態様は電子注入層１３０には上述の化合物１３１と金属１３２の複合材料を用い、バッファ層１２７には電子不足型複素芳香環を有する化合物１３３を用いる。電子不足型複素芳香環は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１２７を挟むことによって、電極１０２と電子注入層１３０との電子注入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１２７の膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。該構成にすることで、高い電子輸送性を保ちつつ、電子注入障壁を低減することができる。
また、化合物１３３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。
＜発光素子の構成例３＞
また、図１（Ａ）に示す発光素子１５０及び図２（Ａ）に示す発光素子１５２と異なる構成例について、図２（Ｂ）を用いて、以下説明を行う。
図２（Ｂ）は、本発明の一態様の発光素子を示す断面模式図である。なお、図２（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を用い、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。さらに電荷発生層１２９を有する。電荷発生層１２９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１００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１２９を図２（Ｂ）に示すように電極１０２と電子注入層１３０の間に設けることによって、電子注入層１３０が酸素や水分に接触する確率が低下するため、さらに発光素子の耐湿性や耐酸化性の向上が期待できる。
電荷発生層１２９は、正孔輸送性材料に電子受容性材料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性材料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が、正孔輸送性材料に電子受容性材料が添加された構成であると、耐湿性が良好になり、積層数も少なくなるため好ましい。
上述のように、電荷発生層１２９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１２９の電子受容性材料が電子を引き抜くため、電荷発生層１２９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。該空乏層の発生を抑制するためには、電子注入層１３０と電荷発生層１２９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３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物との複合材料を用いることによって、上述の空乏層を発生させることなく電荷発生層１２９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１２９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１２９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１２９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１００との間の電子注入障壁を低減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１２９と電子注入層１３０が接しているとより好ましい。本発明の一態様では、電荷発生層１２９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１００の積層数を低減することができる。
また、電荷発生層１２９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と電荷発生層１２９の間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１２９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１２９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１２９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１２９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１２９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。
なお、上記、金属１３２と３座または４座で金属と相互作用する機能を有する化合物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。
＜発光素子の構成要素＞
次に、図１及び図２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は、電子注入性の高い物質を含む層であり、上述の金属と３座または４座で金属と相互作用する機能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。該３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物としては、一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ４－３）で表される有機化合物を用いることができ、具体的には構造式（１００）乃至（１１１）及び構造式（２００）乃至（２１１）で表される有機化合物を用いることができる。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ため好ましい。また、金属と３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物は、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有すると好ましい。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にて用いてもよい。
≪正孔注入層≫
正孔注入層１１１及び電荷発生層１２９は、一対の電極の一方（電極１０１または電極１０２）からのホール注入障壁を低減することでホー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及び電荷発生層１２９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）、１，３，４，５，７，８－ヘキサフルオロテトラシアノ－ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６－ＴＣＮＮＱ）等の電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する化合物を挙げることができる。特に、ＨＡＴ－ＣＮのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する［３］ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［４－シアノ－２，３，５，６－テトラフルオロベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［２，６－ジクロロー３，５－ジフルオロ－４－（トリフルオロメチル）ベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［２，３，４，５，６－ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル］などが挙げられる。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が、二つ以上含む炭素数１から２０の複素芳香族骨格を有すると特に好ましい。特に含窒素複素五員環骨格が好ましい。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、ピロール骨格、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は正孔輸送性材料を含む層であり、正孔注入層１１１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は正孔注入層１１１から注入された正孔を発光層１４０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。また、正孔輸送層１１２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へとＨＯＭＯ準位が順に低くなるよう正孔輸送層性材料を積層することが好ましい。正孔輸送層１１２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、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選んでも良い。
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。また、電荷発生層１２９に用いられる正孔輸送材料としても好適に用いることができる。
≪発光層≫
発光層１４０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む。
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：２Ｐｙ３Ｔｚ）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。
≪電子輸送層及びバッファ層≫
電子輸送層１１８及びバッファ層１２７は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層１１８及びバッファ層１２７に用いることができる有機化合物としては、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。また、電子注入層１３０に用いることができる化合物として例示した３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物も用いることができる。
上述のキノリン配位子、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、ビピリジン誘導体として具体的には、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’－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－フェニル－５－（４’’－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－（４－エチルフェニル）－５－（４－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ｐ－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：２Ｐｙ３Ｔｚ）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に用いてもよい。
また、電子輸送層１１８及びバッファ層１２７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、Ｎ，Ｎ－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）（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（Ｎ－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及び電極１０２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及び電極１０２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の一方は、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る発光素子の作製コストを低減することができる。また、銀（Ａｇ）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及び電極１０２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。
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。
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。
電極１０１及び電極１０２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。
≪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。
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、本明細書等においては、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等の無機膜の積層構造や、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。
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を用い、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４＞
図３は、発光素子２５０ａ及び発光素子２５０ｂの断面模式図である。
発光素子２５０ａ及び発光素子２５０ｂは、基板２００上に電極１０１と、電極１０２と、電極１０３と、電極１０４とを有する。また、電極１０１と電極１０２との間、及び電極１０２と電極１０３との間、及び電極１０２と電極１０４との間に、少なくとも発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８と電子注入層１３０と、を有する。また、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。
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、例えば電極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１において、電極１０２の電位の方が電極１０１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、発光ユニット１０６は、例えば正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２と、発光層１４０と、電子輸送層１１３と、を有する。また発光ユニット１０８は、例えば正孔注入層１１６と、正孔輸送層１１７と、発光層１７０と、電子輸送層１１８と、電子注入層１１９と、を有する。
ここで、図３に示すように、電子注入層１３０は電子輸送層１１３と隣接し且つ、発光ユニット１０８と電子輸送層１１３との間に設けられると好ましい。また、図３に示すように、電荷発生層１１５が電子注入層１３０に隣接しかつ、電子注入層１３０と発光ユニット１０８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１０６へ効率良く電子を輸送することができる。
なお、本実施の形態においては、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４を陽極として、電極１０２を陰極として説明するが、発光素子２５０ａ及び発光素子２５０ｂの構成としては、その限りではない。つまり、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４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、発光ユニット１０６は、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１１３と、電子注入層１３０と、が積層する順番とすればよく、発光ユニット１０８は、陽極側から、正孔注入層１１６と、正孔輸送層１１７と、発光層１７０と、電子輸送層１１８と、電子注入層１１９と、が積層する順番とすればよい。
また、発光素子２５０ａ及び発光素子２５０ｂの構成としては、図３に示す構成に限定されず、少なくとも発光層１４０、発光層１７０、電荷発生層１１５、及び電子注入層１３０を有し、正孔注入層１１１、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１２、正孔輸送層１１７、電子輸送層１１３、電子輸送層１１８、電子注入層１１９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、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１０８のように、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層１１５に接している場合は、電荷発生層１１５が発光ユニット１０８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３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としてもよい。発光素子２５０ａ及び発光素子２５０ｂ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２５０ａにおいて、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４は、可視光を反射する機能を有し、電極１０２は、可視光を透過する機能を有する。また、発光素子２５０ｂにおいて、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４は、可視光を透過する機能を有し、電極１０２は、可視光を反射する機能を有する。
そのため、発光素子２５０ａが呈する光は、電極１０２を通して外部へ射出され、発光素子２５０ｂが呈する光は、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４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２００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１０１は、導電層１０１ａと、導電層１０１ａ上に接する導電層１０１ｂと、を有する。また、電極１０３は、導電層１０３ａと、導電層１０３ａ上に接する導電層１０３ｂと、を有する。電極１０４は、導電層１０４ａと、導電層１０４ａ上に接する導電層１０４ｂと、を有する。
導電層１０１ｂ、導電層１０３ｂ、及び導電層１０４ｂは、可視光を透過する機能を有する。また、発光素子２５０ａにおいて導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、及び導電層１０４ａは、可視光を反射する機能を有する。また、発光素子２５０ｂにおいて、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、及び導電層１０４ａは、可視光を透過する機能を有する。
図３（Ａ）に示す発光素子２５０ａ、及び図３（Ｂ）に示す発光素子２５０ｂは、電極１０１と電極１０２とで挟持された領域２２２Ｂ、電極１０２と電極１０３とで挟持された領域２２２Ｇ、及び電極１０２と電極１０４とで挟持された領域２２２Ｒ、の間に、隔壁１４５を有する。隔壁１４５は、絶縁性を有する。隔壁１４５は、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４の端部を覆い、該電極と重畳する開口部を有する。隔壁１４５を設けることによって、各領域の基板２００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３においては、正孔注入層１１１、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１２、正孔輸送層１１７、発光層１４０、発光層１７０、電子輸送層１１３、電子輸送層１１８、電子注入層１１９、電荷発生層１１５、及び電極１０２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２５０ａ及び発光素子２５０ｂにおいては、領域２２２Ｂの一対の電極（電極１０１及び電極１０２）間、領域２２２Ｇの一対の電極（電極１０２及び電極１０３）間、及び領域２２２Ｒの一対の電極（電極１０２及び電極１０４）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１１９に注入され、陽極から正孔（ホール）が正孔注入層１１１に注入されることで電流が流れる。また、電荷発生層１１５から電子が電子注入層１３０に注入され、電荷発生層１１５から正孔（ホール）が正孔注入層１１６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１４０及び発光層１７０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１４０及び発光層１７０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１４０及び発光層１７０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１４０及び発光層１７０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１４０及び発光層１７０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１４０及び発光層１７０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２５０ａ及び発光素子２５０ｂは、領域２２２Ｂ、領域２２２Ｇ、及び領域２２２Ｒ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２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｒが設けられた基板２２０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２２２Ｂから呈される光は、光学素子２２４Ｂを介して射出され、領域２２２Ｇから呈される光は、光学素子２２４Ｇを介して射出され、領域２２２Ｒから呈される光は、光学素子２２４Ｒを介して射出される。
また、光学素子２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｒ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２２４Ｂを介して射出される領域２２２Ｂから呈される光は、青色を呈する光となり、光学素子２２４Ｇを介して射出される領域２２２Ｇから呈される光は、緑色を呈する光となり、光学素子２２４Ｒを介して射出される領域２２２Ｒから呈される光は、赤色を呈する光となる。
なお、図３（Ａ）および図３（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３（Ａ）に示す発光素子２５０ａはトップエミッション型の発光素子であり、図３（Ｂ）に示す発光素子２５０ｂ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２２３を有する。遮光層２２３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２２３を設けない構成としても良い。また、光学素子２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、または光学素子２２４Ｒ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２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、または光学素子２２４Ｒ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１１５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１１５から電子輸送層１１３への電子注入障壁を低減させ、電荷発生層１１５で発生した電子を電子輸送層１１３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１１５及び電子輸送層１１３の間に電子注入層１３０を設けることが好ましい。電子注入層１１９や電子注入層１３０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１３０に用いると、例えば図４に示すように電極１０３及び電極１０２の間に電圧を印加し領域２２２Ｇに電流を流した際に、電子注入層１３０及び電子輸送層１１３を介して、領域２２２Ｇに隣接する領域２２２Ｂ及び領域２２２Ｒにも電流が流れ、領域２２２Ｇから発光が呈されるだけでなく隣接する領域２２２Ｂ及び領域２２２Ｒ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４において領域２２２Ｇ、領域２２２Ｒ及び領域２２２Ｂに流れる電流を実線の矢印で表している。
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２２２Ｇ）から発光が呈されるだけでなく、他の領域（例えば領域２２２Ｂ及び２２２Ｒ）からも発光が呈されるため、発光素子２５０ａ及び発光素子２５０ｂ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１１５及び電子輸送層１１３に挟持された電子注入層１３０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１１３に拡散し電子輸送層１１３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１３０に用いられると、該原子番号が小さい金属が電子輸送層１１３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１３０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１３０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１１５から電子輸送層１１３への電子注入障壁が高くなるため、電子輸送層１１３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、有機化合物と混合した場合に、該有機化合物中を拡散しにくい金属を電子注入層１３０に用いることが好ましい。電子注入層１３０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。
ここで、本発明の一態様の発光素子は、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属との複合材料を有する。該金属には第３族乃至第１３族に属する原子量または原子半径が大きい金属を好適に用いることができる。そのため、本発明の一態様は、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。
特に、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、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で説明した発光素子を用いた発光装置について、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を用いて説明する。
図５（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）を線Ａ－Ｂおよび線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は乾燥材、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、ＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた発光装置も含むものとする。
次に、上記発光装置の断面構造について図５（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、ネガ型の感光材料、ポジ型の感光材料のいずれも使用することができる。
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、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、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物（ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）等）を用いることが好ましい。なお、第２の電極６１７にＥＬ層６１６で生じた光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、画素部に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、該充填材としては、不活性気体（窒素やアルゴン等）、樹脂若しくは乾燥材又はその両方が用いられる場合もある。
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６には表示装置の一例として、白色発光を呈する発光素子および着色層（カラーフィルタ）を形成した発光装置を示す。
図６（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、赤色画素１０４４Ｒ、緑色画素１０４４Ｇ、青色画素１０４４Ｂ、白色画素１０４４Ｗなどが図示されている。
また、図６（Ａ）、図６（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６（Ａ）においては、着色層を透過せずに外部へ出る光と、各色の着色層を透過して外部に出る光がある。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６（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６（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構造）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構造）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７（Ａ）及び（Ｂ）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の工程は、ボトムエミッション型の発光装置と同様に行う。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。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。
発光素子の下部電極１０２５Ｗ、下部電極１０２５Ｒ、下部電極１０２５Ｇ、下部電極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７（Ａ）及び（Ｂ）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、下部電極１０２５Ｒ、下部電極１０２５Ｇ、下部電極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、下部電極１０２５Ｒ、下部電極１０２５Ｇ、下部電極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と好ましい。ＥＬ層１０２８は、実施の形態１及び実施の形態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６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７（Ａ）及び（Ｂ）において、白色の発光が得られるＥＬ層の構成は、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７（Ａ）及び（Ｂ）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）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）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、図７（Ａ）では赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行う構成を示したが、図７（Ｂ）に示すように、赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行っても構わない。また、フルカラー表示を行う構成はこれらに限定されない。例えば、赤、緑、青、黄の４色でフルカラー表示を行ってもよい。
本発明の一態様に係る発光素子は、ゲスト材料として蛍光材料を用いる。蛍光材料は燐光材料と比較し、スペクトルがシャープであるため、色純度が高い発光を得ることができる。そのため、本実施の形態に示す発光装置に該発光素子を用いることによって、色再現性が高い発光装置を得ることができる。
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。
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）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器及び表示装置について説明する。
本発明の一態様によって、平面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器及び表示装置を作製できる。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及び表示装置を作製できる。本発明の一態様の発光素子からは色純度が高い発光を得ることができる。そのため、本実施の形態に示す発光装置に該発光素子を用いることによって、色再現性が高い電子機器及び表示装置を得ることができる。
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、高信頼性を有する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が曲率半径が大きい状態で保持される。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、高信頼性を有する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、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
掃除ロボット５１００は、上面に配置されたディスプレイ５１０１、側面に配置された複数のカメラ５１０２、ブラシ５１０３、操作ボタン５１０４を有する。また図示されていないが、掃除ロボット５１００の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット５１００は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット５１００は、無線による通信手段を備えている。
掃除ロボット５１００は自走し、ゴミ５１２０を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。
また、掃除ロボット５１００はカメラ５１０２が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ５１０３に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ５１０３の回転を止めることができる。
ディスプレイ５１０１には、バッテリーの残量や、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット５１００が走行した経路をディスプレイ５１０１に表示させてもよい。また、ディスプレイ５１０１をタッチパネルとし、操作ボタン５１０４をディスプレイ５１０１に設けてもよい。
掃除ロボット５１００は、スマートフォンなどの携帯電子機器５１４０と通信することができる。カメラ５１０２が撮影した画像は、携帯電子機器５１４０に表示させることができる。そのため、掃除ロボット５１００の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ５１０１の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器で確認することもできる。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ５１０１に用いることができる。
図９（Ｂ）に示すロボット２１００は、演算装置２１１０、照度センサ２１０１、マイクロフォン２１０２、上部カメラ２１０３、スピーカ２１０４、ディスプレイ２１０５、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７、移動機構２１０８を備える。
マイクロフォン２１０２は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ２１０４は、音声を発する機能を有する。ロボット２１００は、マイクロフォン２１０２およびスピーカ２１０４を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
ディスプレイ２１０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット２１００は、使用者の望みの情報をディスプレイ２１０５に表示することが可能である。ディスプレイ２１０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ２１０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット２１００の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
上部カメラ２１０３および下部カメラ２１０６は、ロボット２１００の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ２１０７は、移動機構２１０８を用いてロボット２１００が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット２１００は、上部カメラ２１０３、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ２１０５に用いることができる。
図９（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、第２の表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。
本発明の一態様の発光装置は表示部５００１および第２の表示部５００２に用いることができる。
また、図１０（Ａ）、（Ｂ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０は筐体５１５１、表示領域５１５２および屈曲部５１５３を有している。図１０（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末５１５０を示す。図１０（Ｂ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末５１５０を示す。携帯情報端末５１５０は、大きな表示領域５１５２を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。
表示領域５１５２は屈曲部５１５３により半分に折りたたむことができる。屈曲部５１５３は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されている。表示領域を折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸びて、屈曲部５１５３は２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上の曲率半径を有する。
なお、表示領域５１５２は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域５１５２に用いることができる。
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５）
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、本発明の一態様の発光装置は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の照明装置および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５及び比較発光素子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１（Ａ）に、素子構造の詳細を表２及び表３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。
Figure 0007304818000020
Figure 0007304818000021
Figure 0007304818000022
＜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５は本発明の一態様である、電子注入層に３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と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≫
ガラス基板上に電極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、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になるように形成した。
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乃至発光素子５の作製≫
発光素子２乃至発光素子５は、電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１と同様の工程で作製した。
＜発光素子２の作製＞
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ｔＰｙ２ＰとＡｇを重量比（ｔＰｙ２Ｐ：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３の作製＞
電子輸送層１１８（２）上に電字注入層１３０として、２Ｐｙ３ＴｚｎとＣｕを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ｃｕ）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４の作製＞
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、Ｐｍ３ＴｚｎとＣｕを重量比（Ｐｍ３Ｔｚｎ：Ｃｕ）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５の作製＞
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、ｔＰｙ２ＰとＣｏを重量比（ｔＰｙ２Ｐ：Ｃｏ）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５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５の電流効率－輝度特性を図１２に、電流－電圧特性を図１３に、外部量子効率－輝度特性を図１４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１５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５の素子特性を表４に示す。
Figure 0007304818000023
図１４及び表４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５はいずれも外部量子効率が２５％を超える、高い発光効率を示した。また、本発明の一態様である、発光素子２乃至発光素子５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１３及び表４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５は良好な電流－電圧特性を示した。発光素子２乃至発光素子５は比較発光素子１と同等の電流－電圧特性を示し、ＣｕやＡｇ、Ｃｏのような仕事関数が大きい（４．５ｅＶ以上）遷移金属と３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物との複合材料は、電子注入層に一般的に用いられる材料であるＬｉＦと同等の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５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った。
＜発光素子の定電流駆動試験結果＞
次に、比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子５の１．０ｍＡにおける定電流駆動試験を大気雰囲気下にて行った。その結果を図１６に示す。なお、前述の通り、比較発光素子１及び発光素子２乃至発光素子５は封止を行っていない。図１６から分かるように発光素子２乃至発光素子５は大気雰囲気下で比較発光素子１より良好な信頼性を有することが分かった。比較発光素子１には、仕事関数の小さな金属を有する材料を電子注入層に用いている。仕事関数の小さな金属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恐れがある。そのため、発光素子１を大気雰囲気下で駆動させた場合、水分の影響により信頼性が低下する。一方、本発明の一態様である発光素子は、水との反応性が乏しい仕事関数が大きな金属を電子注入層に用いることができる。そのため、本発明の一態様の発光素子は、発光素子内部に水分が侵入しにくく、大気雰囲気下で駆動させても信頼性の高い発光素子を実現することができる。また、発光素子３乃至発光素子５は、優れた信頼性を示している。このことから、ＣｕやＣｏのような仕事関数が４．７ｅＶ以上の金属を用いることで、優れた信頼性を有する発光素子を実現することができる。
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７乃至発光素子１０及び比較発光素子６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１（Ａ）に、素子構造の詳細を表５及び表６にそれぞれ示す。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、先の実施の形態１及び実施例１を参酌すれば良い。
Figure 0007304818000024
Figure 0007304818000025
＜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６は電子注入層が形成されていない、電極と電子輸送層が接している発光素子であり、発光素子７乃至発光素子１０は本発明の一態様である、電子注入層に３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料を用いた発光素子である。
≪比較発光素子６の作製≫
比較発光素子６は、電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１と同様の工程で作製した。
比較発光素子６の電子注入層１３０は成膜せず、電子輸送層１１８上に電極１０２としてＡｌを厚さが２００ｎｍとなるように蒸着した。すなわち、比較発光素子６は電極１０２と電子輸送層１１８が接している。
≪発光素子７乃至発光素子１０の作製≫
発光素子７乃至発光素子１０は、電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１と同様の工程で作製した。
〈発光素子７の作製〉
電子輸送層１１８（２）上に発光素子７の電子注入層１３０として、ｔＰｙ２ＰとＡｕを重量比（ｔＰｙ２Ｐ：Ａｕ）が１：０．６、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
〈発光素子８の作製〉
電子輸送層１１８（２）上に発光素子８の電子注入層１３０として、２Ｐｙ３ＴｚｎとＡｇを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ａｇ）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９の作製〉
電子輸送層１１８（２）上に発光素子９の電子注入層１３０として、ｔＰｙ２ＰとＣｕを重量比（ｔＰｙ２Ｐ：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１０の作製〉
電子輸送層１１８（２）上に発光素子１０の電子注入層１３０として、２Ｐｙ３ＴｚｎとＣｏを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ｃｏ）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６及び発光素子７乃至発光素子１０の素子特性を測定した。測定は実施例１と同様に行った。
作製した比較発光素子６及び発光素子７乃至発光素子１０の電流効率－輝度特性を図１７に、電流－電圧特性を図１８に、外部量子効率－輝度特性を図１９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２０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６及び発光素子７乃至発光素子１０の素子特性を表７に示す。
Figure 0007304818000026
図１９及び表７で示すように、発光素子７乃至発光素子１０は比較発光素子６よりも高い外部量子効率を示すことが分かった。特に発光素子９及び発光素子１０は２５％を超える高い外部量子効率を示した。また、図１８に示すように、発光素子７乃至発光素子１０は比較発光素子６よりも良好な電流－電圧特性を示した。特に、発光素子９では優れた電流－電圧特性を示した。これらの結果より、発光素子７乃至発光素子１０は比較発光素子６よりも良好な電子注入特性を有していることが分かる。
比較発光素子６は電極と電子輸送層が接しており、発光素子７乃至発光素子１０は、電極に使用したＡｌの仕事関数よりも仕事関数が高い金属を電子注入層に使用している。よって金属の仕事関数に着目すると、比較発光素子６の方が、発光素子７乃至発光素子１０よりも、電子注入特性が良好であると予想される。しかし、上述の通り、発光素子７乃至発光素子１０の方が、比較発光素子６よりも良好な電子注入特性を有している。よって、本発明の一態様の発光素子では、電子注入層に３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料を用いることによって、電子注入層に該複合材料のＳＯＭＯが形成されるため、電極材料の仕事関数より高い仕事関数を有する金属を電子注入層に用いても、良好な電子注入特性を得ることができる。
また、図２０に示すように、比較発光素子６及び発光素子７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６１９ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも５８ｎｍ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った。
＜発光素子の定電流駆動試験結果＞
次に、比較発光素子６及び発光素子７乃至発光素子１０の１．０ｍＡにおける定電流駆動試験を大気雰囲気下にて行った。その結果を図２１に示す。なお、比較発光素子６及び発光素子７乃至発光素子１０は封止を行っていない。図２１より、発光素子７乃至発光素子１０は比較発光素子６よりも良好な信頼性を有していることが分かった。ここで、図１８及び図１９より比較発光素子６の電子注入特性は発光素子７乃至発光素子１０よりも劣っており、比較発光素子６のキャリアバランスは悪く、信頼性にも悪影響を及ぼしている。一方、本発明の一態様である発光素子は、電子注入特性が良好なため、それぞれの発光素子中でのキャリアバランスが良好であるため、高い信頼性を有する発光素子を実現することができる。
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１２乃至発光素子１５及び比較発光素子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１（Ａ）に、素子構造の詳細を表８及び表９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、先の実施例及び実施の形態１を参酌すれば良い。
Figure 0007304818000027
Figure 0007304818000028
Figure 0007304818000029
＜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１１は電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物であるＬｉＦを使用した発光素子であり、発光素子１２乃至発光素子１５は本発明の一態様である、電子注入層に３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料を用いた発光素子である。
≪比較発光素子１１の作製≫
ガラス基板上に電極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４０ｎｍ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、ＰＣＣＰ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、９－［３－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）フェニル］－９’－フェニル－２，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール（略称：ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ－０２）と、ＰＣＣＰとＧＤ２７０（吉林ＯＬＥＤ社製）と、を重量比（ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ：ＰＣＣＰ：ＧＤ２７０）が０．５：０．５：０．１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、ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ及びＰＣＣＰがホスト材料であり、ＧＤ２７０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、ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ－０２を厚さが１０ｎｍ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。
電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０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になるように形成した。
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１１を得た。
≪発光素子１２乃至発光素子１５の作製≫
発光素子１２乃至発光素子１５は、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１１と同様の工程で作製した。
＜発光素子１２の作製＞
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、ｔＰｙ２ＰとＡｇを重量比（ｔＰｙ２Ｐ：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１３の作製＞
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。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１：０．３、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着し、その上にｔＰｙ２ＰとＡｕを重量比（ｔＰｙ２Ｐ：Ａｕ）が１：０．６、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＞
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、２Ｐｙ３ＴｚｎとＣｕを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ｃｕ）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１５の作製＞
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。次に、電子輸送層１１８（２）上に電子注入層１３０として、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、その上に２Ｐｙ３ＴｚｎとＣｏを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ｃｏ）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１５の素子特性を測定した。測定は実施例１と同様に行った。
作製した比較発光素子１１及び発光素子１２乃至発光素子１５の電流効率－輝度特性を図２２に、電流－電圧特性を図２３に、外部量子効率－輝度特性を図２４にそれぞれ示す。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２５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１１及び発光素子１２乃至発光素子１５の素子特性を表１０に示す。
Figure 0007304818000030
図２４及び表１０で示すように、比較発光素子１１と発光素子１２乃至発光素子１５とは同等の外部量子効率を示すことが分かった。また、発光素子１２乃至発光素子１４の外部量子効率は２０％を超える高い値を示した。また、図２３及び表１０で示すように、比較発光素子１１と発光素子１２乃至発光素子１５とは、同等の電流－電圧特性を示した。これらの結果より、発光素子１２乃至発光素子１５は電子注入層に一般的に用いられるＬｉＦを用いた比較発光素子１１と同等な電子注入性を有していることが分かる。
また、図２５に示すように、比較発光素子１１と発光素子１２乃至発光素子１５の、電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも５２０ｎｍ付近であり、半値全幅はいずれも６３ｎｍ程度である緑色の発光を示した。得られた電界発光スペクトルから、ゲスト材料であるＧＤ２７０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１１と発光素子１２乃至発光素子１５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１１及び発光素子１２乃至発光素子１５をそれぞれ温度が４０℃、湿度が９０％の一定に保たれた恒温槽内に３５０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１１にその結果を示す。
Figure 0007304818000031
表１１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１１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１１は、保存試験により劣化し非発光となった。一方、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１５は、比較発光素子１１よりも発光面積比が大きい結果となった。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、仕事関数が大きな金属を用いることができ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。
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、仕事関数が高い材料を用いることが可能であるため、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、本発明の一態様に係る発光素子に用いることができる、有機化合物の例とその合成例について説明する。
＜４’－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－２，２’：６’，２’’－ターピリジン（略称：ＰＡｔＰｙ）（構造式（２００））の合成＞
１００ｍＬ３口フラスコに４’－（４－ブロモフェニル）－２，２’：６’，２’’－ターピリジン１．０ｇ（２．６ｍｍｏｌ）、１０－フェニル－９－アントリルボロン酸０．８６ｇ（２．９ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム０．８５ｇ（８．０ｍｍｏｌ）、トルエン２０ｍＬ、エタノール５ｍＬ、水５ｍＬを加えた。この混合物を減圧下において攪拌しながら脱気し、その後、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）６５ｍｇ（５６μｍｏｌ）を加え、窒素気流下、１００℃で８時間還流した。撹拌後、反応混合物を室温まで冷却し、析出した固体を吸引濾過にて回収した。得られた固体のクロロホルム溶液を、水、飽和炭酸水素ナトリウム、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。クロロホルム溶液と硫酸マグネシウムの混合物を自然濾過し、濾液を濃縮して固体を得た。得られた固体のメタノール懸濁液に超音波を照射し、固体を吸引濾過により回収した。さらに、トルエンにより再結晶したところ、目的物の淡赤色粉末を収量１．２ｇ、収率８１％で得た。本合成スキームを下記式（ａ－１）に示す。
Figure 0007304818000032
得られた淡赤色粉末１．２ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力４．５Ｐａ、アルゴン流量１０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、ＰＡｔＰｙを２９０℃で加熱して行った。昇華精製後のＰＡｔＰｙの淡赤色粉末を０．５５ｇ、回収率４７％で得た。
上記得られた淡赤色粉末を核磁気共鳴分光法（１Ｈ－ＮＭＲ）により測定した。分析結果を下記に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．３４－７．４０（ｍ、６Ｈ）、７．４９－７．７９（ｍ、１１Ｈ）、７．９１（ｄｔ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、７．２Ｈｚ、２Ｈ）、８．１６（ｄ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、２Ｈ）、８．７２－８．７８（ｍ、４Ｈ）、８．９３（ｓ、２Ｈ）。
また、得られた淡赤色粉末の１Ｈ ＮＭＲチャートを図２６（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図２６（Ｂ）は図２６（Ａ）における７．０ｐｐｍから９．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物であるＰＡｔＰｙが得られたことが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る発光素子に用いることができる、有機化合物の例とその合成例について説明する。
＜２－［４’－（２，２’：６’，２’’－ターピリジン－４’－イル）ビフェニル－４－イル］ベンゾオキサゾール（略称：ＢＯｘｔＰｙ）（構造式（２０１））の合成＞
１００ｍＬ３口フラスコに４’－（４－ブロモフェニル）－２，２’：６’，２’’－ターピリジン１．０ｇ（２．６ｍｍｏｌ）、４－（ベンゾオキサゾール－２－イル）フェニルボロン酸０．６８ｇ（２．９ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム０．６２ｇ（５．８ｍｍｏｌ）、トルエン２０ｍＬ、エタノール５ｍＬ、水３ｍＬを加えた。この混合物を減圧下で攪拌しながら脱気し、その後フラスコ内を窒素置換した。この混合物に、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）６３ｍｇ（５５μｍｏｌ）を加え、窒素気流下において、１００℃で５時間還流した。還流後、この反応混合物を室温まで冷却し、析出した固体を吸引濾過にて回収した。得られた固体のクロロホルム溶液を、水、飽和炭酸水素ナトリウム、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られたクロロホルム溶液と硫酸マグネシウムの混合物を自然濾過し、濾液を濃縮して固体を得た。得られた固体をトルエンにより再結晶し、目的物の淡赤色粉末を収量１．０ｇ、収率７８％で得た。本合成スキームを下記式（ｂ－１）に示す。
Figure 0007304818000033
得られたＢＯｘｔＰｙの粉末１．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力４．４Ｐａ、アルゴン流量１０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、ＢＯｘｔＰｙを２８０℃で加熱して行った。昇華精製後ＢＯｘｔＰｙの淡赤色粉末を０．６４ｇ、回収率６３％で得た。
上記得られた淡赤色粉末を核磁気共鳴分光法（１Ｈ－ＮＭＲ）により測定した。分析結果を下記に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．３２－７．４１（ｍ、４Ｈ）、７．５９－７．６５（ｍ、１Ｈ）、７．７８－７．９３（ｍ、７Ｈ）、８．０５（ｄ、Ｊ＝８．４Ｈｚ、２Ｈ）、８．３７（ｄ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、２Ｈ）、８．７０（ｄ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、２Ｈ）、８．７５－８．７７（ｍ、２Ｈ）、８．８１（ｓ、２Ｈ）。
また、得られた淡赤色粉末の１Ｈ ＮＭＲチャートを図２７（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図２７（Ｂ）は図２７（Ａ）における７．０ｐｐｍから９．０ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物であるＢＯｘｔＰｙが得られたことが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る発光素子に用いることができる、有機化合物の例とその合成例について説明する。
４’－｛４－［４－（５－フェニル－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル）フェニル］フェニル｝－２，２’：６’，２’’－ターピリジン（略称：Ｏ１１ｔＰｙ）（構造式（２０２））の合成＞
１００ｍＬ３口フラスコに４’－（４－ブロモフェニル）－２，２’：６’，２’’－ターピリジン１．０ｇ（２．６ｍｍｏｌ）、４－（５－フェニル－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル）フェニルボロン酸０．７３ｇ（２．７ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム０．７１ｇ（６．７ｍｍｏｌ）、トルエン２０ｍＬ、エタノール５ｍＬ、水３ｍＬを加えた。この混合物を減圧下で攪拌する事で脱気し、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）６８ｍｇ（５９μｍｏｌ）を加えた。この混合物を窒素気流下、１００℃で９時間還流した。撹拌後、この混合物を室温まで冷却し、析出した固体を吸引濾過した。得られた固体のクロロホルム溶液を、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水により洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過し、濾液を濃縮して固体を得た。得られた固体をメタノールで洗浄後、さらに、トルエン／ヘキサンで再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量０．７２ｇ、収率５１％で得た。本合成スキームを下記式（ｃ－１）に示す。
Figure 0007304818000034
得られたＯ１１ｔＰｙの粉末０．７１ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力４．０Ｐａ、アルゴン流量１０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、Ｏ１１ｔｐｙを２７０℃で加熱して行った。昇華精製後Ｏ１１ｔｐｙの白色粉末を０．２９ｇ、回収率４１％で得た。
上記得られた白色粉末を核磁気共鳴分光法（１Ｈ－ＮＭＲ）により測定した。分析結果を下記に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．３５－７．３９（ｍ、２Ｈ）、７．５２－７．５８（ｍ、３Ｈ）、７．７９－７．９３（ｍ、６Ｈ）、８．０４（ｄ、Ｊ＝８．４Ｈｚ、２Ｈ）、８．１６－８．１９（ｍ、２Ｈ）、８．２４（ｄ、Ｊ＝８．４Ｈｚ、２Ｈ）、８．６９（ｄ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、２Ｈ）、８．７４－８．７６（ｍ、２Ｈ）、８．８０（ｓ、２Ｈ）。
また、得られた白色粉末の１Ｈ ＮＭＲチャートを図２８（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図２８（Ｂ）は図２８（Ａ）における７．０ｐｐｍから９．０ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物であるＯ１１ｔｐｙが得られたことが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る発光素子に用いることができる、有機化合物の例とその合成例について説明する。
９，９’－［５－（２，２’：６’，２’’－ターピリジン－４’－イル）－１，３－フェニレン］ビス（９Ｈ－カルバゾール）（略称：Ｃｚ２ＰｔＰｙ）（構造式（２０３）の合成＞
１００ｍＬ３口フラスコに４’－ブロモ－２，２’：６’，２’’－ターピリジン０．９４ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、３，５－ビス（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニルボロン酸１．４ｇ（３．２ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム０．８６ｇ（６．２ｍｍｏｌ）、トルエン３０ｍＬ、エタノール５ｍＬ、水３ｍＬを加えた。この混合物を減圧下で攪拌する事で脱気し、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）７２ｍｇ（６２μｍｏｌ）を加えた。この混合物を窒素気流下、８０℃で７時間撹拌した。撹拌後、この混合物の水層をトルエンにより抽出し、抽出溶液と有機層とを合わせ、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水により洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過し、濾液を濃縮して固体を得た。得られた固体をメタノールで洗浄後、さらに、トルエンで再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量１．１ｇ、収率５５％で得た。本合成スキームを下記式（ｄ－１）に示す。
Figure 0007304818000035
得られたＣｚ２ＰｔＰｙの粉末０．８３ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力３．２Ｐａ、アルゴン流量５．０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、Ｃｚ２ＰｔＰｙを２９０℃で加熱して行った。昇華精製後Ｃｚ２ＰｔＰｙの白色粉末を０．７１ｇ、回収率８６％で得た。
上記得られた白色粉末を核磁気共鳴分光法（１Ｈ－ＮＭＲ）により測定した。分析結果を下記に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．３１－７．３７（ｍ、６Ｈ）、７．４７（ｄｔ、Ｊ＝０．９Ｈｚ、７．２Ｈｚ、４Ｈ）、７．５９（ｄ、Ｊ＝８．１Ｈｚ、４Ｈ）、７．８５－７．９２（ｍ、３Ｈ）、８．１７－８．２２（ｍ、６Ｈ）、８．６６－８．６９（ｍ、４Ｈ）、８．８２（ｓ、２Ｈ）。
また、得られた白色粉末の１Ｈ ＮＭＲチャートを図２９（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図２９（Ｂ）は図２９（Ａ）における７．０ｐｐｍから９．０ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物であるＣｚ２ＰｔＰｙが得られたことが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る発光素子に用いることができる、有機化合物の例とその合成例について説明する。
２，４，６－トリス（５－フェニル－２－ピリミジン－２－イル）－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＰｍ３Ｔｚｎ）（構造式（１０５）の合成＞
５０ｍＬ２口フラスコに５－フェニルピリミジン－２－カルボキシミドアミド０．８０ｇ（４．０ｍｍｏｌ）、２－シアノ－５－フェニルピリジン１．４ｇ（７．７ｍｍｏｌ）、ジグライム２ｍＬ、１，２，３，４－テトラヒドロナフタレン１ｍＬを加えた。この混合物を、窒素気流下、１８０℃で２９時間、２００℃で１００時間撹拌した。撹拌後、この混合物を室温まで冷却し、酢酸エチルにより洗浄したところ、褐色粉末を収量０．８２ｇで得た。本合成スキームを下記式（ｅ－１）に示す。また、後述する昇華精製を行う前の１Ｈ－ＮＭＲを測定したところ、プロトン比が、ＰＰｍ３Ｔｚｎ：５－フェニルピリミジン－２－カルボキシミドアミド＝１：１．７であり、褐色粉末は目的物と原料が混在していることが分かった。また、２－シアノ－５－フェニルピリジンに由来するシグナルは観測されなかった。
Figure 0007304818000036
得られた褐色粉末０．７９ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力３．７Ｐａ、アルゴン流量１５ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３１０℃で加熱して行った。昇華精製後２，４，６－トリス（５－フェニル－２－ピリミジン－２－イル）－１，３，５－トリアジンの淡褐色粉末を０．１９ｇで得た。昇華精製後の１Ｈ－ＮＭＲを測定したところ、５－フェニルピリミジン－２－カルボキシミドアミドに由来するシグナルが消失していた。よって、昇華精製により簡便に目的物の精製を行えることが分かった。
上記得られた淡褐色粉末を核磁気共鳴分光法（１Ｈ－ＮＭＲ）により測定した。分析結果を下記に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝７．５２－７．６３（ｍ、９Ｈ）、７．７３（ｄｄ、Ｊ＝１．５Ｈｚ、７．８Ｈｚ、６Ｈ）、９．３５（ｓ、６Ｈ）。
また、得られた淡褐色粉末の１Ｈ ＮＭＲチャートを図３０（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図３０（Ｂ）は図３０（Ａ）における７．０ｐｐｍから９．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物であるＰＰｍ３Ｔｚｎが得られたことが分かった。
本発明の一態様の発光素子として、後述のタンデム素子の一例である発光素子１６乃至発光素子２１及び比較発光素子３３及び比較発光素子３４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３１に、素子構造の詳細を表１２乃至表１４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、先の実施例及び実施の形態１を参酌すれば良い。なお、発光素子１６乃至発光素子２１は一対の電極間に複数層のＥＬ層を電荷発生層を介して直列に接続した素子（タンデム素子ともいう）において、ＥＬ層の間の電荷発生層（図３１における電荷発生層１１５）に接する電子注入層（図３１における電子注入層１１４）に３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料を用いた発光素子の一例である。
Figure 0007304818000037
Figure 0007304818000038
Figure 0007304818000039
Figure 0007304818000040
≪発光素子１６の作製≫
ガラス基板上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を厚さが１１０ｎｍになるように形成した。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）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。続いて、電子輸送層１１３（２）としてＮＢＰｈｅｎを１５ｎｍと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、２，２’－（ピリジン－２，６－ジイル）ビス（４－フェニルベンゾ［ｈ］キナゾリン）（略称：２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ）とＣｕを重量比（２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ：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。
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。続いて、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として、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、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、封止するためのガラス基板を、有機ＥＬ用シール材を用いて、有機材料を形成したガラス基板に固定することで、発光素子１６を封止した。具体的には、ガラス基板に形成した有機材料の周囲にシール材を塗布し、該ガラス基板と封止するためのガラス基板とを貼り合わせ、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１６を得た。
≪発光素子１７乃至発光素子２１、比較発光素子３３及び比較発光素子３４の作製≫
発光素子１７乃至発光素子２１、比較発光素子３３及び比較発光素子３４は、先に示す発光素子１６と同様に作製した。素子構造の詳細は表１２乃至表１４に示す通りであるため、作製方法の詳細は省略する。
≪各発光素子の測定≫
上記作製した発光素子１６乃至発光素子２１、比較発光素子３３及び比較発光素子３４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１６乃至発光素子２１、比較発光素子３３及び比較発光素子３４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。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３６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１６乃至発光素子２１、比較発光素子３３及び比較発光素子３４の素子特性を表１５に示す。
Figure 0007304818000041
図３６に示すように、発光素子１６乃至発光素子２１、比較発光素子３３及び比較発光素子３４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、発光素子１６乃至発光素子２１、比較発光素子３３及び比較発光素子３４は、それぞれの発光素子が有するゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）に由来する発光を示すことがわかった。
また、図３５及び表１５で示すように、発光素子１６乃至発光素子２１はいずれも、比較発光素子３３と同等の外部量子効率５０％を超える、非常に高い発光効率を示した。また、図３２及び図３４に示すように、高い電流効率、高い電力効率を示した。一方、比較発光素子３４は、外部量子効率が２７．２％と低く、タンデム素子として十分な効率が得られなかった。これらの結果より、発光素子１６乃至発光素子２１は、ＥＬ層の間の電荷発生層に接する電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子３３と同等の電子注入性を有していることが分かる。
また、図３３及び表１５に示すように、発光素子１６乃至発光素子２１は、比較発光素子３３及び比較発光素子３４よりも駆動電圧が低く良好な電流－電圧特性を示した。また、比較発光素子３４は、駆動電圧が非常に高く、電荷発生層からの電子注入性に問題があることが分かった。これらの結果より、発光素子１６乃至発光素子２１は、ＥＬ層の間の電荷発生層に接する電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子３３より電子注入性が良好であることが分かる。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料はタンデム素子におけるＥＬ層の間の電荷発生層に接する電子注入層として用いても、良好な駆動電圧特性を示すことがわかった。
＜発光素子の定電流駆動試験結果＞
次に、発光素子１８、発光素子１９、比較発光素子３３、及び比較発光素子３４の１．０ｍＡにおける定電流駆動試験を室温にて行った。その結果を図５２に示す。図５２から分かるように発光素子１８及び発光素子１９は比較発光素子３３及び比較発光素子３４より良好な信頼性を有することが分かった。これらの結果より、発光素子１８及び発光素子１９は、電荷発生層に接する電子注入層に一般的に用いられるＬｉ化合物であるＬｉ２Ｏを用いた比較発光素子３３及び電荷発生層に接する電子注入層を有さない比較発光素子３４より優れた信頼性を有していることが分かる。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料はタンデム素子におけるＥＬ層の間の電荷発生層に接する電子注入層として用いることで、優れた信頼性を有する発光素子を実現することができる。
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、仕事関数が高い材料を用いることが可能であるため、耐湿性に優れ信頼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。
本発明の一態様の発光素子として、発光素子２２乃至発光素子２５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１に、素子構造の詳細を表１６にそれぞれ示す。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１を参酌すれば良い。なお、発光素子２２乃至発光素子２５は３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる金属として第１３族に属する金属であるＩｎを用いた発光素子である。
Figure 0007304818000042
≪発光素子２２の作製≫
発光素子２２は、電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１と同様の工程で作製した。
発光素子２２の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上にｔＰｙ２ＰとＩｎを重量比（ｔＰｙ２Ｐ：Ｉｎ）が１：０．４且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子２３の作製≫
発光素子２３は、電子輸送層１１８（２）及び電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１と同様の工程で作製した。
発光素子２３の電子輸送層１１８（２）として、電子輸送層１１８（１）上に、ＮＢＰｈｅｎを膜厚が１０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、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。続いて、電子注入層１３０（２）として、電子注入層１３０（１）上に２Ｐｙ３ＴｚｎとＩｎを重量比（２Ｐｙ３Ｔｚｎ：Ｉｎ）が１：０．６且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子２４及び発光素子２５の作製≫
発光素子２４及び発光素子２５は、電子注入層１３０（２）の形成工程以外は発光素子２３と同様の工程で作製した。
＜発光素子２４の作製＞
発光素子２４の電子注入層１３０（２）として、電子輸送層１３０（１）上に２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＰｙとＩｎを重量比（２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ：Ｉｎ）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２５の作製＞
発光素子２５の電子注入層１３０（２）として、電子輸送層１３０（１）上に２，６（ＮＰ－ＰＰｍ）２ＰｙとＩｎを重量比（２，６（ＮＰ－ＰＰｍ）２Ｐｙ：Ｉｎ）が１：０．３且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
なお、発光素子２２乃至発光素子２５は比較発光素子１と同様に陰極を作製した後、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。
≪各発光素子の測定≫
上記作製した発光素子２２乃至発光素子２５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乃至発光素子２５の電流効率－輝度特性を図３７に、電流－電圧特性を図３８に、電力効率－輝度特性を図３９に、外部量子効率－輝度特性を図４０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４１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乃至発光素子２５の素子特性を表１７に示す。
Figure 0007304818000043
図４１に示すように、発光素子２２乃至発光素子２５の電界発光スペクトルのピーク波長はいずれも６１５ｎｍ付近であり、発光素子２２乃至発光素子２５はそれぞれの発光素子が有するゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）に由来する発光を示すことがわかった。
また、図４０及び表１７で示すように、発光素子２２乃至発光素子２５はいずれも外部量子効率２５％を超える、非常に高い発光効率を示した。図３７及び図３９に示すように、高い電流効率、高い電力効率を示した。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる金属としてＩｎは好適であることが分かった。
また、図３８に示すように、発光素子２２乃至発光素子２５は良好な電流－電圧特性を示した。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる金属としてＩｎは好適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。また、仕事関数が高い材料を用いることが可能であるため、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。
本発明の一態様の発光素子の一例である発光素子２６乃至発光素子２８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１に、素子構造の詳細を表１８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、先の実施例及び実施の形態１を参酌すれば良い。なお、発光素子２６乃至発光素子２８は３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる有機化合物として、トリアジン骨格またはビピリジン骨格を有する有機化合物を用いた発光素子の一例である。なお、本実施例において、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料は電子注入層１３０に用いている。
Figure 0007304818000044
Figure 0007304818000045
≪発光素子２６乃至発光素子２８の作製≫
発光素子２６乃至発光素子２８は、電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１と同様の工程で作製した。
発光素子２６の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上にＰＰｍ３ＴｚｎとＣｕを重量比（ＰＰｍ３Ｔｚｎ：Ｃｕ）が１：０．２且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。なお、ＰＰｍ３Ｔｚｎはトリアジン骨格を有する有機化合物の一例である。また、ＰＰｍ３Ｔｚｎはピリミジン骨格を有する有機化合物であるとも言える。
発光素子２７の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上に２，２’－（２，２’－ビピリジン－６，６’－ジイル）ビス（４－フェニルベンゾ［ｈ］キナゾリン）（略称：６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙ）とＡｇを重量比（６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙ：Ａｇ）が１：０．３且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。なお、６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙはビピリジン骨格を有する有機化合物の一例である。また、６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙはキナゾリン骨格を有する有機化合物であるとも言える。
発光素子２８の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上に６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙ）とＣｕを重量比（６，６’（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＢＰｙ：Ｃｕ）が１：０．３且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
なお、発光素子２６乃至発光素子２８は比較発光素子１と同様に陰極を作製した後、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。
≪各発光素子の測定≫
上記作製した発光素子２６乃至発光素子２８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２６乃至発光素子２８の電流効率－輝度特性を図４２に、電流－電圧特性を図４３に、電力効率－輝度特性を図４４に、外部量子効率－輝度特性を図４５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４６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２６乃至発光素子２８の素子特性を表１９に示す。
Figure 0007304818000046
図４６に示すように、発光素子２６乃至発光素子２８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、発光素子２６乃至発光素子２８はそれぞれの発光素子が有するゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）に由来する発光を示すことがわかった。
また、図４５及び表１９で示すように、発光素子２６乃至発光素子２８はいずれも外部量子効率２９％を超える、非常に高い発光効率を示した。図４２及び図４４に示すように、高い電流効率、高い電力効率を示した。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる有機化合物として、トリアジン骨格（またはピリミジン骨格）またはビピリジン骨格（またはキナゾリン骨格）を有する有機化合物は好適であることが分かった。
また、図４３に示すように、発光素子２６乃至発光素子２８は良好な電流－電圧特性を示した。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる有機化合物として、トリアジン骨格（またはピリミジン骨格）またはビピリジン骨格（またはキナゾリン骨格）を有する有機化合物は好適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。また、仕事関数が高い材料を用いることが可能であるため、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。
本発明の一態様の発光素子の一例である発光素子２９乃至発光素子３２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１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、先の実施例及び実施の形態１を参酌すれば良い。なお、発光素子２９乃至発光素子３２は３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる有機化合物として、ピリジン骨格を有する有機化合物を用いた発光素子の一例である。なお、本実施例において、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料は電子注入層１３０に用いている。
Figure 0007304818000047
≪発光素子２９乃至発光素子３２の作製≫
発光素子２９乃至発光素子３２は、電子注入層１３０の形成工程以外は比較発光素子１と同様の工程で作製した。
発光素子２９の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上に２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＰｙとＡｇを重量比（２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ：Ａｇ）が１：０．３且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。なお、２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙはピリジン骨格を有する有機化合物の一例である。また、２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙはキナゾリン骨格を有する有機化合物であるとも言える。
発光素子３０の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上に２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２ＰｙとＣｕを重量比（２，６（Ｐ－Ｂｑｎ）２Ｐｙ：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３１の電子注入層１３０として、電子輸送層１１８（２）上に２，６’（ＮＰ－ＰＰｍ）２ＰｙとＡｇを重量比（２，６’（ＮＰ－ＰＰｍ）２Ｐｙ：Ａｇ）が１：０．３且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。なお、２，６’（ＮＰ－ＰＰｍ）２Ｐｙはピリジン骨格を有する有機化合物の一例である。また、２，６’（ＮＰ－ＰＰｍ）２Ｐｙはピリミジン骨格を有する有機化合物であるとも言える。
なお、発光素子２９乃至発光素子３２は比較発光素子１と同様に陰極を作製した後、封止を行わずに大気中で８０℃にて１時間熱処理した。
≪各発光素子の測定≫
上記作製した発光素子２９乃至発光素子３２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２９乃至発光素子３２の電流効率－輝度特性を図４７に、電流－電圧特性を図４８に、電力効率－輝度特性を図４９に、外部量子効率－輝度特性を図５０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５１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２９乃至発光素子３２の素子特性を表２１に示す。
Figure 0007304818000048
図５１に示すように、発光素子２９乃至発光素子３２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、発光素子２９乃至発光素子３２はそれぞれの発光素子が有するゲスト材料であるＩｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍｐ）２（ｄｐｍ）に由来する発光を示すことがわかった。
また、図５０及び表２１で示すように、発光素子２９乃至発光素子３２はいずれも外部量子効率２８％を超える、非常に高い発光効率を示した。図４７及び図４９に示すように、高い電流効率、高い電力効率を示した。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる有機化合物として、ピリジン骨格（、ピリミジン骨格またはキナゾリン骨格）を有する有機化合物は好適であることが分かった。
また、図４８に示すように、発光素子２９乃至発光素子３２は良好な電流－電圧特性を示した。よって、３座または４座で金属と相互作用する機能を有する有機化合物と金属の複合材料に用いる有機化合物として、トリアジン骨格（またはピリミジン骨格）またはビピリジン骨格（またはキナゾリン骨格）を有する有機化合物は好適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。また、仕事関数が高い材料を用いることが可能であるため、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。
１００：ＥＬ層、１０１：電極、１０１ａ：導電層、１０１ｂ：導電層、１０２：電極、１０３：電極、１０３ａ：導電層、１０３ｂ：導電層、１０４：電極、１０４ａ：導電層、１０４ｂ：導電層、１０６：発光ユニット、１０８：発光ユニット、１１０：ＥＬ層、１１１：正孔注入層、１１２：正孔輸送層、１１３：電子輸送層、１１５：電荷発生層、１１６：正孔注入層、１１７：正孔輸送層、１１８：電子輸送層、１１９：電子注入層、１２７：バッファ層、１２９：電荷発生層、１３０：電子注入層、１３１：化合物、１３２：金属、１３３：化合物、１４０：発光層、１４５：隔壁、１５０：発光素子、１５２：発光素子、１５４：発光素子、１７０：発光層、２００：基板、２２０：基板、２２２Ｂ：領域、２２２Ｇ：領域、２２２Ｒ：領域、２２３：遮光層、２２４Ｂ：光学素子、２２４Ｇ：光学素子、２２４Ｒ：光学素子、２５０ａ：発光素子、２５０ｂ：発光素子、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、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、２１００：ロボット、２１０１：照度センサ、２１０２：マイクロフォン、２１０３：上部カメラ、２１０４：スピーカ、２１０５：ディスプレイ、２１０６：下部カメラ、２１０７：障害物センサ、２１０８：移動機構、２１１０：演算装置、５０００：筐体、５００１：表示部、５００２：表示部、５００３：スピーカ、５００４：ＬＥＤランプ、５００５：操作キー、５００６：接続端子、５００７：センサ、５００８：マイクロフォン、５０１２：支持部、５０１３：イヤホン、５１００：掃除ロボット、５１０１：ディスプレイ、５１０２：カメラ、５１０３：ブラシ、５１０４：操作ボタン、５１２０：ゴミ、５１４０：携帯電子機器、５１５０：携帯情報端末、５１５１：筐体、５１５２：表示領域、５１５３：屈曲部、８５０１：照明装置、８５０２：照明装置、８５０３：照明装置、８５０４：照明装置

Claims (8)

  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の有機化合物及び金属を有し、
    前記金属は周期表における第３族乃至第１３族のいずれかに属し、
    前記第１の有機化合物は、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を有し、
    前記複素芳香環は、窒素を含み、
    前記第１の有機化合物は、前記窒素において３座または４座で前記金属と相互作用する機能を有し、
    前記第１の有機化合物と前記金属はＳＯＭＯを形成し、
    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。
  2. 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の有機化合物及び金属を有し、
    前記金属は周期表における第３族乃至第１３族のいずれかに属し、
    前記第１の有機化合物は、置換または無置換の炭素数１以上３０以下の複素芳香環を有し、
    前記複素芳香環は、窒素を含み、
    前記第１の有機化合物は、前記窒素において３座または４座で前記金属と相互作用する機能を有し、
    前記第１の有機化合物と前記金属はＳＯＭＯを形成する、発光素子。
  3. 請求項２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。
  4. 請求項１または請求項３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。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
    前記第１の層に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。
  6. 請求項１乃至請求項５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、
    を有する発光装置。
  7. 請求項６に記載の発光装置と、
    筐体または表示部の少なくとも一方と、
    を有する電子機器。
  8. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子と、
    筐体を有する照明装置。
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