WO2019043501A1

WO2019043501A1 - 電子デバイス、発光素子、太陽電池、発光装置、電子機器及び照明装置

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Publication number: WO2019043501A1
Application number: PCT/IB2018/056298
Authority: WO
Inventors: 渡部剛吉; 大澤信晴; 瀬尾哲史
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-03-07

Abstract

要約書新規発光素子を提供する。または、寿命の良好な発光素子を提供する。または、発光効率の良好な発光素子を提供する。第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に挟まれた第１の層を有し、前記第１の層は、少なくとも第２の層と第３の層を有し、前記第２の層は、前記第３の層と前記第１の電極の間に位置し、前記第２の層は第１の物質と第２の物質と第３の物質を含み、前記第１の物質はフッ素を含む化合物であり、前記第２の物質は正孔輸送性を有する有機化合物であり、前記第３の物質は前記第２の物質に電子受容性を示す物質である電子デバイスを提供する。

Description

電子デバイス、発光素子、太陽電池、発光装置、電子機器及び照明装置

本発明の一態様は、発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、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、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法を一例として挙げることができる。

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

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

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

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

有機ＥＬ素子を語る際にしばしば問題とされるものの一つに、光取出し効率の低さが挙げられる。特に、屈折率の違いから起こる反射による発光の減衰は、素子の効率を下げる大きな要因となっており、この影響を低減させるために、ＥＬ層内部に低屈折率材料からなる層を形成する構成が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

この構成を備えた発光素子は、従来の構成を有する発光素子よりも発光効率の高い発光素子とすることが可能であるが、このような層を、発光素子におけるその他の重要な特性に悪影響を与えずにＥＬ層内部に形成するのは容易なことではない。

Ｊａｅｈｏ　Ｌｅｅ、他１２名，「Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｇｒａｐｈｅｎｅ−ｂａｓｅｄ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅｓ」，ｎａｔｕｒｅ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，平成２８年６月２日，ＤＯＩ：１０．１０３８／ｎｃｏｍｍｓ１１７９１

そこで、本発明の一態様では、新規発光素子を提供することを課題とする。または、寿命の良好な発光素子を提供することを目的とする。または、発光効率の良好な発光素子を提供することを目的とする。

または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。

本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。

本発明の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に挟まれた第１の層を有し、前記第１の層は、少なくとも第２の層と第３の層を有し、前記第２の層は、前記第３の層と前記第１の電極の間に位置し、前記第２の層は第１の物質と第２の物質と第３の物質を含み、前記第１の物質はフッ素を含む化合物であり、前記第２の物質は正孔輸送性を有する有機化合物であり、前記第３の物質は前記第２の物質に電子受容性を示す物質である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の層の屈折率が、前記第３の層の屈折率よりも低い電子デバイスである。

または、本発明の他の構成は、上記構成において、前記第２の層の屈折率が、前記第３の層の屈折率よりも０．１以上低い電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の層の屈折率が１．７０以下である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の物質が、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物およびフッ化アルキルのいずれかである電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の物質は、アルカリ土類金属のフッ化物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の物質はフッ化リチウム、フッ化カルシウム、およびフッ化マグネシウムのいずれかである電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の物質はフッ化アルキルである電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の物質は、遷移金属酸化物、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物および電子吸引基を有する有機化合物のいずれかまたは複数である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の物質が電子吸引基を有する有機化合物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記電子吸引基がフルオロ基またはシアノ基である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の物質はチタン酸化物、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、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、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、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、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］から選ばれる一種又は複数種である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の物質は、モリブデン酸化物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の物質は、π電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の物質のＨＯＭＯ準位が−５．７ｅＶ以上である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の物質のＨＯＭＯ準位が−５．５ｅＶ以上である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の電極が可視光を透過する電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の層におけるフッ素原子の原子比率が２０％以上である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の層を構成する材料をＥＳＲ測定した際のスピン密度が１．０×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以上である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層がさらに第４の層を有し、前記第４の層は、前記第２の層と前記第３の層の間に位置し、且つ、前記第２の層に接して設けられ、前記第４の層は、第４の物質と第５の物質を含み、前記第４の物質は、正孔輸送性を有する有機化合物であり、前記第５の物質は、前記第４の物質に電子受容性を示す物質である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第４の物質が、π電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第５の物質が、遷移金属酸化物、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物および電子吸引基を有する有機化合物のいずれかまたは複数である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第５の物質が電子吸引基を有する有機化合物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第５の物質が、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、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、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、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、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］から選ばれる一種又は複数種である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第５の物質が、モリブデン酸化物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層がさらに第５の層を有し、前記第５の層は前記第２の層と前記第３の層の間に位置し、且つ、前記第３の層に接して設けられ、前記第５の層は正孔輸送性を有する物質を含む電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の層がさらに第６の層を有し、前記第６の層は、前記第３の層と前記第２の電極の間に位置し、前記第６の層は、前記第２の層と同様の構成を有する電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第１の物質がアルカリ金属、もしくはアルカリ土類金属のフッ化物である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の層における発光領域から、前記第２の層の前記第１の電極側の界面との光学的距離が、当該発光素子から発する光の波長の四分の一の奇数倍、もしくはその近傍値である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の層に含まれる前記第１の物質と前記第３の物質のモル比が、前記第１の物質の方が高い電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第２の層に含まれる前記第１の物質と前記第３の物質の割合が、前記第１の物質が前記第３の物質の２倍以上である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の層が発光材料を含む発光素子である。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第３の層が光を吸収する材料を含む太陽電池である。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。

または、本発明の他の一態様は、上記発光素子と、トランジスタ、または、基板とを有する発光装置である。

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

または、本発明の他の一態様は、アルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子と、フッ素原子と、遷移金属原子または周期表第４族乃至第８族に属する金属原子と、炭素原子と、酸素原子と、を含む層を有する電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物と、遷移金属の酸化物または周期表第４族乃至第８族に属する金属の酸化物と、炭素原子と、を含む層を有する電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物と、遷移金属の酸化物または周期表第４族乃至第８族に属する金属の酸化物と、正孔輸送性を有する物質と、を含む層を有する電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記層における前記フッ素原子の原子比率が２０％以上である電子デバイスである。

または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記層の屈折率が１．７以下である電子デバイスである。

なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又はＴＣＰ（Ｔａｐｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも発光装置に含む場合がある。さらに、照明器具等は発光装置を有する場合がある。

本発明の一態様では、新規発光素子を提供することができる。または、寿命の良好な発光素子を提供することができる。または、発光効率の良好な発光素子を提供することができる。

または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することができる。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

発光素子の概略図。アクティブマトリクス型発光装置の概念図。アクティブマトリクス型発光装置の概念図。アクティブマトリクス型発光装置の概念図。パッシブマトリクス型発光装置の概念図。照明装置を表す図。電子機器を表す図。電子機器を表す図。照明装置を表す図。照明装置を表す図。車載表示装置及び照明装置を表す図。電子機器を表す図。電子機器を表す図。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の輝度−電流密度特性。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の電流効率−輝度特性。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の輝度−電圧特性。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の電流−電圧特性。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の外部量子効率−輝度特性。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の発光スペクトル。複合材料の薄膜の吸光度測定結果を表す図。発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の輝度−電流密度特性。発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の電流効率−輝度特性。発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の輝度−電圧特性。発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の電流−電圧特性。発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の外部量子効率−輝度特性。発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の発光スペクトル。発光素子６および比較発光素子５の輝度−電流密度特性。発光素子６および比較発光素子５の電流効率−輝度特性。発光素子６および比較発光素子５の輝度−電圧特性。発光素子６および比較発光素子５の電流−電圧特性。発光素子６および比較発光素子５の外部量子効率−輝度特性。発光素子６および比較発光素子５の発光スペクトル。発光素子７および比較発光素子６の輝度−電流密度特性。発光素子７および比較発光素子６の電流効率−輝度特性。発光素子７および比較発光素子６の輝度−電圧特性。発光素子７および比較発光素子６の電流−電圧特性。発光素子７および比較発光素子６の外部量子効率−輝度特性。発光素子７および比較発光素子６の発光スペクトル。複合材料および新規複合材料の可視光領域における屈折率の変化を表す図。

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

また、屈折率ｎには、常光線の屈折率であるｎ　Ｏｒｄｉｎａｒｙと異常光線の屈折率であるｎ　Ｅｘｔｒａ−ｏｒｄｉｎａｒｙと、両者の平均値であるｎ　ａｖｅｒａｇｅがある。本明細書で単に「屈折率」と記載した場合、異方性解析を行わなかった場合はｎ　ａｖｅｒａｇｅを、異方性解析を行った場合はｎ　Ｏｒｄｉｎａｒｙと読み替えても構わない。尚、ｎ　Ｏｒｄｉｎａｒｙの値を２倍した値と、ｎ　Ｅｘｔｒａ−ｏｒｄｉｎａｒｙの値の和を３で割った値がｎ　ａｖｅｒａｇｅである。

（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の一態様の電子デバイスを表す図である。本発明の一態様の電子デバイスは、第１の電極１０、第２の電極１１およびそれらに挟まれた有機化合物を含む第１の層１２を有している。

第１の層１２は、第２の層１３と第３の層１４を有している。第２の層１３は第１の電極１０と第３の層１４との間に位置している。

また、第２の層１３は第１の物質と第２の物質と、第３の物質を含み、第１の物質はフッ素を含む化合物であり、第２の物質は正孔輸送性を有する有機化合物であり、第３の物質は第２の物質へ電子受容性を示す物質である。なお、第２の層１３は、上述の構成を有することにより、その屈折率が隣り合って接する層よりも低いという特徴を有する。また、本明細書中においては、第１の物質と第２の物質と第３の物質を含む材料を新規複合材料と称する場合がある。

一般的には、第２の物質と第３の物質の２種類のみで構成される従来の複合材料の屈折率が１．７より大きいが、第１の物質と第２の物質と第３の物質とから構成される第２の層１３の屈折率は、１．７以下とすることが可能となる。なお、第２の層１３は、第３の層１４よりも屈折率が０．１以上低いことが効果的であり好ましい。

第３の層１４は、発光層や光電変換層などの光を発するまたは吸収するなど、光に関する機能を有する層である。発光層は電流が流れることで光を発し、光電変換層は光を吸収して電圧または電流を生じさせる。

この際、上記屈折率の低い第２の層１３が存在することによって、発光素子内で当該光の反射を起こすことができ、取り出す光を強めること、または、吸収しきれなかった光の再吸収を促すことが可能となる。

加えて、発光素子において、第２の層１３と第３の層１４が当該光の波長よりも近接する場合、屈折率の低い第２の層１３が第３の層１４の屈折率へ影響を与え、基板モードや薄膜モードなどの光閉じ込めを緩和する場合もある。

本発明の最も重要な点は、そのような低屈折率の層を素子内に上記電子デバイスの特性に悪影響を及ぼすことなく形成できる点にある。

通常であるならば、低い屈折率と、高いキャリア輸送性または発光素子に用いた場合の信頼性はトレードオフの関係にある。なぜならば、有機化合物におけるキャリア輸送性や信頼性は不飽和結合の存在に由来するところが大きく、不飽和結合を多く有する有機化合物は、屈折率が高い傾向にあるからである。

ある材質の屈折率は、μを材質の透磁率、εを材質の誘電率、μ_０を真空の透磁率、ε_０を真空の誘電率とした場合、（με／μ_ｏε_ｏ）の平方根で表され、非誘電率が大きいほど屈折率は大きくなりやすい。有機化合物においては、不飽和結合が多い物質の方が分子内における電荷の移動が容易であることから誘電率が大きくなる傾向にあり、結果として不飽和結合の存在は屈折率を大きくさせる要因となる。

ここで、高いキャリア輸送性を示す有機化合物は、広いπ共役系を有する不飽和炭化水素であり、発光素子用材料として用いた場合に高い信頼性を与えうる有機化合物は、不飽和結合により剛直な構造を有し、高いＴｇを有する不飽和炭化水素であることがわかっている。そのため、屈折率の小さい層を形成しようと不飽和結合がより少ない有機化合物を選択してしまうと、当該有機化合物のキャリア輸送性が乏しいことによる駆動電圧の上昇や、剛直な構造を持たないことによる信頼性の低下を招きやすいのである。

また、第３の層１４から発生した光、または第３の層１４が吸収すべき光の損失を小さくするためには、さらに当該低屈折率の層の吸収が小さいことも重要である。

このように、有機材料を用いた電子デバイス内に、当該デバイス特性を犠牲にすることなく屈折率の小さい層を形成することは、非常に困難であった。

本発明では、第１の物質、第２の物質および第３の物質を含む層（第２の層１３）を当該屈折率の小さい層として利用することで、他の特性を犠牲にすることなく、発光効率を向上させることができる。以下に詳しく説明する。

上述したように、低屈折率の層である第２の層１３は、第１の物質、第２の物質および第３の物質を含む新規複合材料より構成される。第１の物質はフッ素を含む化合物、第２の物質は正孔輸送性を有する有機化合物、第３の物質は第２の物質に電子受容性を有する有機化合物である。

第１の物質としては、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物およびフッ化アルキルを挙げることができる。アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化リチウムが好ましい。アルカリ土類金属のフッ化物としては、フッ化カルシウムまたはフッ化マグネシウムが好ましい。フッ化アルキルとしては、パーフルオロテトラコサン、ポリテトラフルオロエチレンなどが好ましい。なお、第１の物質はアルカリ土類金属のフッ化物が、発光素子の寿命が良好となるため好ましく、フッ化アルキルは昇華温度が低く生産性の観点で好ましい。

第２の物質は、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有することが好ましい。また、第２の物質は、π電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物であると電子供与性が高いため好ましい。

第２の物質として用いることのできる材料としては、具体的には、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等の芳香族アミン、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体、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、ペンタセン、コロネン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等の芳香族炭化水素が挙げられる。芳香族炭化水素はビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。また、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−９−Ｈ−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、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、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、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を用いることができる。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、第２の物質は、そのＨＯＭＯ準位が−５．７ｅＶ以上、好ましくは−５．５ｅＶ以上の物質であることが、正孔の注入をスムーズに行うことができ、より特性が良好となるため好ましい構成である。

第３の物質は、遷移金属酸化物又は元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物、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）を有する有機化合物等から、上記第２の物質に電子受容性を示す物質を選択すれば良い。

上記の遷移金属酸化物、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物としては、バナジウム酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、クロム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、レニウム酸化物、チタン酸化物、ルテニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物及び銀酸化物が高いアクセプタ性を示すため好ましい。中でも特に、モリブデン酸化物は大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好適である。

上記電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する有機化合物としては７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、クロラニル、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（略量：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−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。

第２の物質と第３の物質の２種類の材料を共蒸着して得られる複合材料（以下単に複合材料と言う場合もある）は、以前より発光素子の正孔注入層を構成する材料として好適に用いられている。しかし、この複合材料は、キャリア（正孔）輸送性の高い（すなわち、不飽和結合が多く屈折率の比較的高い）有機化合物と、当該有機化合物よりも屈折率の高い金属の酸化物を用いるため、その屈折率は通常１７より大きいことが多い。

本発明の一態様では、従来であれば第２の物質と第３の物質の２種類の材料を共蒸着して形成していた複合材料よりなる層（主に正孔注入層として用いられる）を、上記第１の物質、第２の物質および第３の物質の３種類の材料を共蒸着して形成する。第１の物質であるアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物、およびフッ化アルキルはその屈折率が１．２乃至１．４と小さいため、第２の物質および第３の物質と共蒸着することで、第２の層１３の屈折率を低下させることができる。

しかし、これら第１の物質は、有機ＥＬ素子において電子注入性を向上させるために陰極と有機層の界面に用いられる場合があることからもわかるように、電子供与性を有する物質である。すなわち、本発明の一態様における第２の層１３は、電子供与性である第１の物質と電子受容性である第３の物質を同時に含む層ということもできる。電子受容性の物質と電子供与性の物質を同じ層に用いれば、その効果を相殺してしまい、当該デバイスの特性が悪化する恐れがあると考えるのが普通である。

また、そもそも第１の物質であるアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物は、基本的には絶縁体である。上述のように第１の物質を有機ＥＬ素子の電子注入層として用いる場合は、駆動電圧の上昇を防ぐために０．１ｎｍ~１ｎｍ程度の極薄膜として用いられている。そのため、第１の物質を第２の層１３に用いることは、駆動電圧の上昇などの懸念もあった。

このように、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物または、フッ化アルキルである第１の物質が含まれる層を、上述のような電子デバイス、特に、わざわざ正孔輸送性を有する有機化合物である第２の物質と電子受容性を有する第３の物質と混合して用いることは通常では考えられないことである。

ところが、本発明者らは、第１の物質、第２の物質および第３の物質からなる新規複合材料を含む第２の層１３は、電子デバイスに用いた際、上記第２の物質と第３の物質のみからなる従前の複合材料の層と同様の電気的特性を示すことを見出した。第１の物質、第２の物質および第３の物質からなる新規複合材料の層である第２の層１３は、第２の物質と第３の物質とからなる従来の複合材料の層と同様の特性を有しながらも、屈折率の低い第１の物質を含むことによって、屈折率の低い層とすることができる。すなわち、従来用いられている正孔注入層と同じような特性を有し、且つ屈折率の低い層を実現できることを見出したのである。

その上、本発明者らは、第１の物質と第３の物質のモル比や第１の物質と第２の物質とのモル比が、第１の物質の方が大きい場合にも同様に良好な特性を示すことを見出した。このため、本発明の一態様では第２の層１３の中に低屈折率の第１の物質を多く含ませることができ、第２の層１３の屈折率を大きく下げることができる。

すなわち、本発明の一態様では、第１の物質の電気的な特徴による悪影響を殆ど受けることなく、第２の物質と第３の物質とからなる従来の複合材料と同等の特性を有し、且つ屈折率の低い層を提供することができる。また、それは、第１の物質が前記第２の層１３の最多成分であっても変わらないのである。

ここで、ＥＳＲ法を用いて各種材料のスピン密度の測定を行った。第２の物質および第３の物質からなる複合材料は、複合材料となることで各々の材料単独である場合よりもスピン密度の上昇がみられることがわかっている。この複合材料を構成する第２の物質と第３の物質と同じ物質を第２の物質および第３の物質として用いた新規複合材料において、第１の物質をそれぞれ変えてスピン密度の測定を行ったところ、第１の物質の種類によってスピン密度の値が異なることがわかった。

第１の物質として用いたのは、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウムおよびフッ化マグネシウムであるが、いずれのフッ化物を用いた新規複合材料においても、フッ化物を添加しない複合材料よりもスピン密度の低下がみられた。

また、スピン密度の低下が著しい材料に関しては、当該材料を用いた電子デバイスの特性に悪影響を及ぼすこともわかった。すなわち、フッ化物は電子供与性を有するために、電子受容性を有する第３の物質と競合してスピン密度の低下を引き起こすが、その抑制効果が大きすぎないフッ化物およびその濃度を選択することによって、上記複合材料を用いた層と同等の特性を有していながら、屈折率の低い新規複合材料を得ることができるのである。

具体的には、１．０×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以上のスピン密度を有する新規複合材料であれば、電子デバイスのその他の特性に悪影響を及ぼすことなく素子内に形成することができる。

また、併せて当該材料の吸収スペクトルの測定も行った。電荷移動錯体を形成する複合材料においては、材料単独の場合には見られない当該電荷移動錯体の吸収に基づく吸収が現れることがわかっている。この際、第２の物質および第３の物質を同一とする、従来の複合材料（第２の物質と第３の物質の共蒸着膜）と新規複合材料（第１の物質、第２の物質および第３の物質の共蒸着膜）を比較すると、上記スピン密度と同様に、第１の物質の有無及びその種類によって、当該吸収の強度に違いがあることがわかった。

第１の物質として用いたのは、上記ＥＳＲ測定と同様に、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウムおよびフッ化マグネシウムである。いずれのフッ化物を用いた新規複合材料においても、フッ化物を添加しない複合材料よりも電荷移動錯体由来の吸収が小さくなることがわかった。

中でも、フッ化ナトリウムはその低下が著しく、また、フッ化カリウムは測定を行うことができなかった。なお、吸収の低下度合いの序列は、上記ＥＳＲ測定におけるスピン密度と整合性があった。

なお、このように、新規複合材料とすることによって、電荷移動錯体由来の吸収が小さくなり、材料の透明性が増すという効果もある。

なお、当該第２の層１３と第３の層１４との距離は、第３の層１４が発光を呈する層、すなわち発光層である場合には、当該発光層が発する光の波長の４分の１の奇数倍であると、干渉による増幅効果により取り出すことができる光が増えるため好ましい構成である。また、同様に、第３の層１４が光電変換層である場合は、例えば第３の層１４の吸光度が小さい波長の４分の１の整数倍に設定することで吸収が小さい波長の光を反射しやすくなり、第３の層１４で吸収する機会が増えることによる効率向上が見込める。

以上のような構成を有する、本発明の一態様の電子デバイスでは当該第２の層の屈折率を、周辺材料の屈折率よりも大きく低下させることができ、当該電子デバイスの性能を向上させることが可能となる。

図１（Ｂ）は、本発明の一態様である発光素子を表す図である。本発明の一態様の発光素子は、第１の電極１０１、第２の電極１０２、およびＥＬ層１０３を有し、ＥＬ層１０３は、正孔注入層１１１の一部または全部である低屈折率層１１１−Ｌ、発光層１１３を有する。ＥＬ層１０３は他に、正孔輸送層１１２や電子輸送層１１４および電子注入層１１５等を有していても良い。図１（Ｂ）では第１の電極１０１側から順に低屈折率層１１１−Ｌと第１の正孔注入層１１１−１からなる正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４および電子注入層１１５からなる発光素子の構成について例示しているが、本発明の一態様の発光素子は、これら以外の機能層を有する構造であっても、低屈折率層１１１−Ｌと発光層１１３以外のいずれかまたは複数の層を有さない構造であっても良い。

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

本発明の一態様の発光素子において低屈折率層１１１−Ｌは、先に図１（Ａ）で説明した第２の層１３と同様の構成を有する。第１の正孔注入層１１１−１は、上記第２の層１３を構成する物質として説明した第２の物質と第３の物質とを含む複合材料からなる層である。

なお、図１（Ｂ）において正孔注入層１１１は、第１の電極側に形成された低屈折率層１１１−Ｌと正孔輸送層１１２側に形成された第１の正孔注入層１１１−１の２層で形成する例を示したが、正孔注入層１１１の構成はこれに限られず、少なくとも低屈折率層１１１−Ｌがあればよい。例えば、正孔注入層１１１は低屈折率層１１１−Ｌのみから構成されていても良いし、さらに低屈折率層１１１−Ｌと第１の電極１０１との間に第２の正孔注入層が形成されていても、第１の正孔注入層１１１−１と正孔輸送層１１２との間に第２の低屈折率層が形成されていても良い。

正孔輸送層１１２は、正孔輸送性を有する材料を含んで形成され、その材料としては、上述の第２の層１３に用いられた第２の物質と同様の材料を用いることができる。なお、正孔注入層１１１に金属酸化物（第３の物質）が含まれていることから、正孔注入層１１１と発光層１１３が接すると消光してしまう恐れがあるため、正孔輸送層１１２は形成することが好ましい。

発光層１１３は発光材料を含み、ホスト材料を含んでいても良い。発光材料は蛍光発光物質であっても、りん光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示す物質であってもいずれでも構わない。また、単層であっても、異なる発光材料が含まれる複数の層からなっていても良い。

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

５，６−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６−ビス［４’−（１０−フェニル−９−アントリル）ビフェニル−４−イル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン、（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。特に、１，６ＦＬＰＡＰｒｎや１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。

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

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

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

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

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

ＴＡＤＦ材料としてはフラーレン及びその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等を用いることができる。またマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンを用いることができる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｐｒｏｔｏ　ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｍｅｓｏ　ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｈｅｍａｔｏ　ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｃｏｐｒｏ　ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ_２（Ｅｔｉｏ　Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（ＰｔＣｌ_２ＯＥＰ）等も挙げられる。

また、以下の構造式に示される２−ビフェニル−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）や、９−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＴｚｎ）、９−［４−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）フェニル］−９’−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２−［４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル］−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＸＺ−ＴＲＺ）、３−［４−（５−フェニル−５，１０−ジヒドロフェナジン−１０−イル）フェニル］−４，５−ジフェニル−１，２，４−トリアゾール（略称：ＰＰＺ−３ＴＰＴ）、３−（９，９−ジメチル−９Ｈ−アクリジン−１０−イル）−９Ｈ−キサンテン−９−オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４−（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ−ＤＰＳ）、１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン（略称：ＡＣＲＳＡ）、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の両方を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプタ性が共に強くなり、Ｓ_１準位とＴ_１準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。

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

正孔輸送性を有する材料としては、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−９−Ｈ−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。

電子輸送性を有する材料としては、例えば、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、４，６−ビス［３−（フェナントレン−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６−ビス〔３−（４−ジベンゾチエニル）フェニル〕ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ−ＩＩ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５−トリ［３−（３−ピリジル）−フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン（ピリミジンやピラジン）骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。

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

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

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

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

電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、電子注入層１１５として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を設けても良い。電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものや、エレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。

また、電子注入層１１５の代わりに電荷発生層１１６を設けても良い（図１（Ｃ））。電荷発生層１１６は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層１１６には、少なくともＰ型層１１７が含まれる。Ｐ型層１１７は、上述の正孔注入層１１１を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またＰ型層１１７は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。Ｐ型層１１７に電位をかけることによって、電子輸送層１１４に電子が、陰極である第２の電極１０２に正孔が注入され、発光素子が動作する。

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

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

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

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

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

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

また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。

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

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

続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（積層型素子、タンデム型素子ともいう）の態様について、図１（Ｄ）を参照して説明する。この発光素子は、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。一つの発光ユニットは、図１（Ｂ）で示したＥＬ層１０３とほぼ同様な構成を有する。つまり、図１（Ｄ）で示す発光素子は複数の発光ユニットを有する発光素子であり、図１（Ｂ）又は図１（Ｃ）で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子であるということができる。

図１（Ｄ）において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極５０１と第２の電極５０２はそれぞれ図１（Ｂ）における第１の電極１０１と第２の電極１０２に相当し、図１（Ｂ）の説明で述べたものと同じものを適用することができる。また、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。

電荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。すなわち、図１（Ｄ）において、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。

電荷発生層５１３は、図１（Ｃ）にて説明した電荷発生層１１６と同様の構成で形成することが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層５１３に接している場合は、電荷発生層５１３が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。

また、電子注入バッファ層１１９を設ける場合、当該電子注入バッファ層１１９が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、陽極側の発光ユニットには必ずしも電子注入層を形成する必要はない。

図１（Ｄ）では、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層５１３で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。

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

なお、上記構成は、他の実施の形態や本実施の形態中の他の構成と適宜組み合わせることが可能である。

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

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

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

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

素子基板６１０はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いて作製すればよい。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図２には示されていないが、第２の電極６１７上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜や無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材６０５の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層、等の露出した側面を覆って設けることができる。

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

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

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

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

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

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

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

また、図３（Ａ）では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）は透明な基材１０３３に設けている。また、ブラックマトリクス１０３５をさらに設けても良い。着色層及びブラックマトリクス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、及びブラックマトリクス１０３５は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、図３（Ａ）においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、緑、青となることから、４色の画素で映像を表現することができる。

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

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

発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図４のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態１においてＥＬ層１０３として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする。

図４のようなトップエミッションの構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するようにブラックマトリクス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）やブラックマトリックスはオーバーコート層１０３６によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いることとする。また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、黄、緑、青の４色や赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。

トップエミッション型の発光装置では、マイクロキャビティ構造の適用が好適に行える。マイクロキャビティ構造を有する発光素子は、第１の電極を反射電極、第２の電極を半透過・半反射電極とすることにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともＥＬ層を有し、少なくとも発光領域となる発光層を有している。

なお、反射電極は、可視光の反射率が４０％乃至１００％、好ましくは７０％乃至１００％であり、かつその抵抗率が１×１０^−２Ωｃｍ以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極は、可視光の反射率が２０％乃至８０％、好ましくは４０％乃至７０％であり、かつその抵抗率が１×１０^−２Ωｃｍ以下の膜であるとする。

ＥＬ層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。

当該発光素子は、透明導電膜や上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。

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

なお、上記構成においては、ＥＬ層に複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム型発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のＥＬ層を設け、それぞれのＥＬ層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。

マイクロキャビティ構造を有することで、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。なお、赤、黄、緑、青の４色の副画素で映像を表示する発光装置の場合、黄色発光による輝度向上効果のうえ、全副画素において各色の波長に合わせたマイクロキャビティ構造を適用できるため良好な特性の発光装置とすることができる。

ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図５には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態１に記載の発光素子を用いており、信頼性の良好な発光装置、又は消費電力の小さい発光装置とすることができる。

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

また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

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

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

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

第１の電極４０１上にはＥＬ層４０３が形成されている。ＥＬ層４０３は実施の形態１におけるＥＬ層１０３の構成、又は発光ユニット５１１、５１２及び電荷発生層５１３を合わせた構成などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。

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

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

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

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

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

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１に記載の発光素子は寿命が良好であり、信頼性の良好な発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、信頼性の良好な発光部を有する電子機器とすることが可能である。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。

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

図８（Ａ）は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。

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

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

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

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

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

本発明の一態様の発光装置はディスプレイ５１０１に用いることができる。

図８（Ｂ）に示すロボット２１００は、演算装置２１１０、照度センサ２１０１、マイクロフォン２１０２、上部カメラ２１０３、スピーカ２１０４、ディスプレイ２１０５、下部カメラ２１０６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を定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。

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

本発明の一態様の発光装置はディスプレイ２１０５に用いることができる。
図８（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。
ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、第２の表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。

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

図９は、実施の形態１に記載の発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図９に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２としては、実施の形態３に記載の照明装置を用いても良い。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２について説明する。発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（発光素子１の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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

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

次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう１０ｎｍ共蒸着した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）と上記構造式（ｉｉ）で表される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：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で４：０．５：１（＝ＬｉＦ：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：酸化モリブデン）となるように３０ｎｍ共蒸着し、さらにＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように１０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層１１１を形成した。

次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）を膜厚２０ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

続いて、上記構造式（ｉｖ）で表される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）とＰＣＣＰと、上記構造式（ｖ）で表されるトリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）_３］）とを、重量比０．５：０．５：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｐｐｙ）_３］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．１（＝４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ：ＰＣＣＰ：［Ｉｒ（ｐｐｙ）_３］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に、４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍを膜厚２０ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子１を作製した。

（発光素子２の作製方法）
発光素子２は発光素子１における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう１０ｎｍ共蒸着した後、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）とｍ−ＭＴＤＡＴＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で５：０．５：１（＝ＭｇＦ_２：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：酸化モリブデン）となるように３０ｎｍ共蒸着し、さらにＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように１０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層１１１を形成した。

（発光素子３の作製方法）
発光素子３は発光素子１における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう１０ｎｍ共蒸着した後、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）とｍ−ＭＴＤＡＴＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で５：０．５：１（＝ＣａＦ_２：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：酸化モリブデン）となるように３０ｎｍ共蒸着し、さらにＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように１０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層１１１を形成した。

（比較発光素子１の作製方法）
比較発光素子１は、発光素子１における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう１０ｎｍ共蒸着した後、ｍ−ＭＴＤＡＴＡと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：酸化モリブデン）となるように３０ｎｍ共蒸着し、さらにＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＩＶ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように１０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子１と同様に形成した。

（比較発光素子２の作製方法）
比較発光素子２は発光素子１における正孔注入層１１１をＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：１（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるよう５０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子１と同様に形成した。

発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子１乃至発光素子３、比較発光素子１および比較発光素子２の輝度−電流密度特性を図１４に、電流効率−輝度特性を図１５に、輝度−電圧特性を図１６に、電流−電圧特性を図１７に、外部量子効率−輝度特性を図１８に、発光スペクトルを図１９に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ^２付近における主要な特性を表２に示す。

図１４乃至図１９及び表２より、本発明の一態様である発光素子１乃至発光素子３は、総じて外部量子効率２７％以上の非常に良好な発光効率を示す素子であることがわかった。一方比較発光素子１および比較発光素子２は、外部量子効率２４％~２５％と、決して低い効率ではないものの、発光素子１乃至発光素子３と比較してその効率が低いことがわかる。

ここで、比較発光素子１は、発光素子１乃至発光素子３の構造から、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物のみを除いた構成、比較発光素子２は、発光素子１乃至発光素子３では三層からなる正孔注入層を、一種類の正孔輸送材料と電子受容性物質からなる複合材料一層で形成した従来の構成となっている。このことから、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物（第１の物質）と、正孔輸送材料（第２の物質）と、電子受容性物質（第３の物質）とを含む複合材料で形成した低屈折率の層を、正孔注入層に設けることで、発光素子の発光効率が大きく上昇する効果があることがわかった。

なお、信頼性の観点で見た場合、上記正孔注入層に用いるフッ化物がアルカリ金属のフッ化物である構成を有する発光素子より、アルカリ土類金属のフッ化物である構成を有する発光素子の方が、良好な信頼性を示すため好ましい。

ここで、第１の物質、第２の物質および第３の物質として用いることが可能な各材料の単膜の屈折率を表３に、第２の物質と第３の物質の複合材料（以下、ＯＭＯｘとも称する）および、第１の物質と第２の物質と第３の物質からなる新規複合材料（以下、Ｆ−ＯＭＯｘとも称する）の屈折率を表４に示す。なお、第２の物質で形成される膜や、第２の物質を含む混合膜は異方性が生じていたため、屈折率はｎ　ｏｒｄｉｎａｒｙを示している。また屈折率は５３２ｎｍ近傍の値を示している。

表３、表４より、正孔輸送性を有する第２の物質と、屈折率の高い物質である第３の物質とからなる複合材料（ＯＭＯｘ）は、第２の物質の屈折率と同等以上の屈折率を有する材料となっていることがわかる。

一方で、当該複合材料にアルカリ金属のフッ化物をさらに含む材料である新規複合材料（Ｆ−ＯＭＯｘ）は、その屈折率を大きく下げていることも示されている。表３より、第１の物質であるアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物は、屈折率の小さい物質であることがわかるが、そのような材料を多く含むことによって、当該新規複合材料の屈折率は低下していると考えられる。

ここで、発光素子１乃至発光素子３と、比較発光素子１および比較発光素子２とを、図１４乃至図１９を参照して比較すると、当該屈折率の小さい層を形成したことによる不都合（駆動電圧の上昇や、寿命の低下）は、発光素子１乃至発光素子３では起こっていないことがわかる。一方で、外部量子効率に関しては、２~３％程上昇しており、当該低屈折率層による発光効率向上効果が得られていることがわかる。

また、アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物と、正孔輸送材料と、電子受容性物質とを含む複合材料の薄膜の吸光度測定およびＥＳＲ測定を測定した。結果は、図２０および表５に示す。いずれの測定も、石英基板上に上記材料の共蒸着膜を５０ｎｍ成膜することによりサンプルを作製した。吸光度測定は、（株）日立ハイテクノロジーズ社製分光光度計　Ｕ４１００により、室温で行った。ＥＳＲ測定はＢｒｕｋｅｒ社製　電子スピン共鳴装置　Ｅ５００により、磁場変調周波数を１００ｋＨｚとし室温で行った。

サンプル１がｍ−ＭＴＤＡＴＡ単膜、サンプル２がｍ−ＭＴＤＡＴＡとモリブデン酸化物の共蒸着膜（２：１）、サンプル３がフッ化ナトリウムとｍ−ＭＴＤＡＴＡとモリブデン酸化物の共蒸着膜（４：０．５：１）、サンプル４がフッ化カリウムとｍ−ＭＴＤＡＴＡとモリブデン酸化物の共蒸着膜（４：０．５：１）、サンプル５がフッ化リチウムとｍ−ＭＴＤＡＴＡとモリブデン酸化物の共蒸着膜（４：０．５：１）、サンプル６がフッ化カルシウムとｍ−ＭＴＤＡＴＡとモリブデン酸化物の共蒸着膜（５：０．５：１）、サンプル７がフッ化マグネシウムとｍ−ＭＴＤＡＴＡとモリブデン酸化物の共蒸着膜（５：０．５：１）である。なお、混合比は重量比で表している。

まず、ＥＳＲ測定の結果を以下の表に示す。

表５より、スピン密度は、第１の物質が含まれていない従来の複合材料であるサンプル２で最も高い値を示した。また、第１の物質が含まれる新規複合材料においては、含まれる第１の物質の種類によってスピン密度の値が大きく変化することもわかった。

サンプル５乃至サンプル７は、上記発光素子１乃至発光素子３の正孔注入層に用いられた層と同じ組成の膜である。良好な特性が得られた発光素子に用いられた膜のスピン密度は、いずれも１×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以上を示している。

一方、フッ化ナトリウムまたはフッ化カリウムを第１の物質とした膜（サンプル３およびサンプル４）のスピン密度は、表５からわかるように、測定不能または１×１０^１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下であった。これらの材料は、他の材料よりもスピン密度の低下が著しいことがわかった。また、これらの膜と同じ組成の膜を正孔輸送層に用いた発光素子は、特性の低下が著しく、発光素子としてほとんど機能しないことがわかっている。

これらのことから、ドナーとなりうる第１の物質を添加した複合材料において、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が１．０×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以上である新規複合材料が良好な駆動特性と発光効率を両立することが可能であることがわかった。

続いて、吸光度測定の結果について示す。吸光度αは、上記サンプルの透過率Ｔ（％）と、反射率Ｒ（％）を測定し、下記式に基づいて算出した。なお、本方法では、基板として用いた石英の吸収も重なって測定されている。

α＝−ｌｏｇ_１０（Ｉ／Ｉ０）＝−ｌｏｇ_１０［（Ｔ％）／（１−Ｒ％）］　式（１）

図２０に結果を示す。図中、４５０ｎｍ付近および１２００ｎｍ付近にピークを有する吸収は、第２の物質である正孔輸送材料と第３の物質であるモリブデン酸化物との電荷移動錯体由来の吸収である。サンプル１、サンプル３およびサンプル４はこれらの吸収が見られず、サンプル２およびサンプル５乃至サンプル７にはこれらの吸収が現れているのがわかる。

本来、第１の物質であるアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物は不活性であるが、サンプル５に用いられているフッ化リチウムが電子注入層に用いられる場合があることからもわかるように、これらアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物は電子供与性を示す物質として発光素子には用いられる場合がある。一方、酸化モリブデンなどは電子受容性の物質であり、これらの物質は相反する性質を有するものである。

すなわち、同じ層の中に同時に存在していれば、互いにその効果を打ち消しあうと想定され、そのため、通常であれば上記サンプル３乃至サンプル７のような構成は、正孔注入層を構成する材料としては選択され得ない構成である。

サンプル５乃至サンプル７と同じ共蒸着膜を正孔注入層の一部として用いた発光素子（発光素子１乃至発光素子３）の輝度−電圧特性（図１６）や、電流−電圧特性（図１７）は、用いない発光素子（比較発光素子１および比較発光素子２）の特性とほぼ同様であることが本実施例でも示されており、これは、少なくともフッ化物を含む正孔注入層が正常に機能していることを表すものである。すなわち、ＥＳＲ測定において、１．０×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３のスピン密度を有していれば、フッ化物を有する複合材料は正孔注入層１１１として正常に機能するということができる。

なお、吸光度測定の結果より、新規複合材料は、同じ第２の物質と第３の物質を用いた従来の複合材料よりも、電荷移動錯体の形成に由来する吸収が小さくなるため、可視光の吸収が小さくなり、透明性の高い材料となることがわかった。すなわち、正孔注入層における吸収によるロスが小さくなるため、その点においても発光素子の効率向上に寄与する。

また、特筆すべきは、この際のフッ化物の量である。アルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物はそもそも絶縁体であり、電子注入層に用いられる際にも１ｎｍ程度の極薄膜で採用される。

発光素子１乃至発光素子３では当該フッ化物層は３０ｎｍ程度の比較的厚い膜であり、且つ当該フッ化物は、モリブデン酸化物の量の重量比でおよそ４倍、材料全体のおよそ４分の３も用いられ、膜を構成する主成分となっている。すなわち、本発明の一態様に用いられる新規複合材料は絶縁性材料であるフッ化物が主成分であり、且つ比較的厚い膜であったとしても、正孔注入層として正常に機能する点も特徴である。

本実施例では、実施の形態で説明した本発明の一態様の発光素子である発光素子４および発光素子５について説明する。また比較として、比較発光素子３および比較発光素子４も作製した。発光素子４および発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（発光素子４の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）と、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で３：１：０．５（＝ＣａＦ_２：ＰＣＢＢｉＦ：酸化モリブデン）となるよう５０ｎｍ共蒸着して、正孔注入層１１１を形成した。

次に、正孔注入層１１１上に、ＰＣＢＢｉＦを膜厚１５ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

　続いて、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）と、ＰＣＢＢｉＦと、（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）］）とを、重量比０．７：０．３：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着した後、重量比０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。

その後、発光層１１３上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚２５ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｖｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１０ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを膜厚２００ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子４を作製した。

（発光素子５の作製方法）
発光素子５は発光素子４における正孔注入層１１１を、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）と、ＰＣＢＢｉＦと、酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で３：１：０．５（＝ＣａＦ_２：ＰＣＢＢｉＦ：酸化モリブデン）となるよう５０ｎｍ共蒸着した後、上記構造式（ｉ）で表される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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子４と同様に形成した。

（比較発光素子３の作製方法）
比較発光素子３は発光素子４における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子４と同様に形成した。

（比較発光素子４の作製方法）
比較発光素子４は発光素子４における正孔注入層１１１を、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５５ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子４と同様に形成した。

発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子４、発光素子５、比較発光素子３および比較発光素子４の輝度−電流密度特性を図２１に、電流効率−輝度特性を図２２に、輝度−電圧特性を図２３に、電流−電圧特性を図２４に、外部量子効率−輝度特性を図２５に、発光スペクトルを図２６に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ^２付近における主要な特性を表７に示す。

図２１乃至図２６及び表７より、本発明の一態様である発光素子４および発光素子５は、その外部量子効率が３５％乃至３６％と非常に良好な効率を示す発光素子とすることができる。比較発光素子３および比較発光素子４の外部量子効率は３２％程度であり、こちらも非常に良好な発光効率を示す発光素子ではあるが、本発明の構成を用いることによって、さらに発光効率の良好な発光素子を得られることがわかる。

本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子６と、比較発光素子５について説明する。発光素子６および比較発光素子５で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（発光素子６の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを膜厚２００ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子６を作製した。

（比較発光素子５の作製方法）
比較発光素子５は、発光素子１における正孔注入層１１１を、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）とＰＣＢＢｉＦとを重量比で３：１（＝ＰＣＢＢｉＦ：酸化モリブデン）となるよう５０ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子５と同様に形成した。

発光素子６および比較発光素子５の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子６および比較発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子６および比較発光素子５の輝度−電流密度特性を図２７に、電流効率−輝度特性を図２８に、輝度−電圧特性を図２９に、電流−電圧特性を図３０に、外部量子効率−輝度特性を図３１に、発光スペクトルを図３２に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ^２付近における主要な特性を表９に示す。

図２７乃至図３２及び表９より、正孔注入層がフッ化カルシウムと正孔輸送材料だけからなる比較発光素子５は殆ど発光素子として機能せず、正孔注入層がフッ化カルシウム等のアルカリ土類金属のフッ化物またはアルカリ金属のフッ化物と、正孔輸送材料と、モリブデン酸化物などの電子受容性を有する物質の３つの材料からなる発光素子６は非常に良好な性能を有する発光素子であることがわかった。

本実施例では、実施の形態１で説明した本発明の一態様の発光素子７と、比較発光素子６について説明する。発光素子７および比較発光素子６で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。

（発光素子７の作製方法）
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、上記構造式（ｘ）で表される１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン（略称：ＴＡＰＣ）と、上記構造式（ｘｉ）で表される１，８−ビス（ヘプタデカフルオロオクチル）−１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８−ヘキサデカフルオロオクタン（略称Ｃ_２４Ｆ_５０）と、酸化モリブデン（ＶＩ）と、を重量比で１：１：０．５（＝ＴＡＰＣ：Ｃ_２４Ｆ_５０：酸化モリブデン）となるよう５０ｎｍ共蒸着した後、上記構造式（ｉ）で表される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）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５ｎｍ共蒸着して正孔注入層１１１を形成した。

次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるＮ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着して正孔輸送層１１２を形成した。

その後、発光層１１３上に、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚２５ｎｍとなるように蒸着した後、上記構造式（ｘｉｉ）で表される２，９−ビス（ナフタレン−２−イル）−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。

電子輸送層１１４を形成した後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を膜厚１ｎｍとなるように蒸着して電子注入層１１５を形成し、続いてアルミニウムを膜厚２００ｎｍとなるように蒸着することで第２の電極１０２を形成して本実施例の発光素子７を作製した。

（比較発光素子６の作製方法）
比較発光素子６は、発光素子７における正孔注入層１１１を、ＴＡＰＣと、酸化モリブデン（ＶＩ）と、を重量比で２：０．５（＝ＴＡＰＣ：酸化モリブデン）となるよう５０ｎｍ共蒸着した後、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）とを重量比で２：０．５（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように５ｎｍ共蒸着して形成した他は、発光素子７と同様に形成した。

発光素子７および比較発光素子６の素子構造を以下の表にまとめる。

発光素子７および比較発光素子６を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、８０℃にて１時間熱処理）を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子７および比較発光素子６の輝度−電流密度特性を図３３に、電流効率−輝度特性を図３４に、輝度−電圧特性を図３５に、電流−電圧特性を図３６に、外部量子効率−輝度特性を図３７に、発光スペクトルを図３８に示す。また、各発光素子の１０００ｃｄ／ｍ^２付近における主要な特性を表１１に示す。

またここで、ＴＡＰＣ：Ｃ_２４Ｆ_５０：酸化モリブデンを１：１：０．５（重量比）で共蒸着した膜と、ＴＡＰＣ：酸化モリブデンを２：０．５（重量比）で共蒸着した膜の、可視光領域における屈折率の変化を表したグラフを図３９に示す。図３９より、Ｃ_２４Ｆ_５０を混合した膜は、全波長領域において、０．２から０．３程度屈折率が低下していることがわかった。すなわち、発光素子７は比較発光素子６とほぼ同じ構造を有するが、一部、屈折率の小さい層がＥＬ層内に形成されている構成となっている。

図３３乃至図３８及び表１１より、屈折率の小さい層であるＴＡＰＣ：Ｃ_２４Ｆ_５０：酸化モリブデンからなる層を有する発光素子７は、比較発光素子６と比較して、効率良く発光する発光素子であることがわかった。

１０　第１の電極、１１　第２の電極、１０１：第１の電極、１０２：第２の電極、１０３：ＥＬ層、１１１：正孔注入層、１１１−１：第１の正孔注入層、１１１−Ｌ：低屈折率層、１１２：正孔輸送層、１１３：発光層、１１４：電子輸送層、１１５：電子注入層、１１６：電荷発生層、１１７：Ｐ型層、１１８：電子リレー層、１１９：電子注入バッファ層、４００：基板、４０１：第１の電極、４０３：ＥＬ層、４０４：第２の電極、４０５：シール材、４０６：シール材、４０７：封止基板、４１２：パッド、４２０：ＩＣチップ、５０１：第１の電極、５０２：第２の電極、５１１：第１の発光ユニット、５１２：第２の発光ユニット、５１３：電荷発生層、６０１：駆動回路部（ソース線駆動回路）、６０２：画素部、６０３：駆動回路部（ゲート線駆動回路）、６０４：封止基板、６０５：シール材、６０７：空間、６０８：配線、６０９：ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）、６１０：素子基板、６１１：スイッチング用ＦＥＴ、６１２：電流制御用ＦＥＴ、６１３：第１の電極、６１４：絶縁物、６１６：ＥＬ層、６１７：第２の電極、６１８：発光素子、９５１：基板、９５２：電極、９５３：絶縁層、９５４：隔壁層、９５５：ＥＬ層、９５６：電極、１００１　基板、１００２　下地絶縁膜、１００３　ゲート絶縁膜、１００６　ゲート電極、１００７　ゲート電極、１００８　ゲート電極、１０２０　第１の層間絶縁膜、１０２１　第２の層間絶縁膜、１０２２　電極、１０２４Ｗ　第１の電極、１０２４Ｒ　第１の電極、１０２４Ｇ　第１の電極、１０２４Ｂ　第１の電極、１０２５　隔壁、１０２８　ＥＬ層、１０２９　第２の電極、１０３１　封止基板、１０３２　シール材、１０３３　透明な基材、１０３４Ｒ　赤色の着色層、１０３４Ｇ　緑色の着色層、１０３４Ｂ　青色の着色層、１０３５　ブラックマトリクス、１０３６　オーバーコート層、１０３７　第３の層間絶縁膜、１０４０　画素部、１０４１　駆動回路部、１０４２　周辺部、２００１：筐体、２００２：光源、２１００：ロボット、２１１０：演算装置、２１０１：照度センサ、２１０２：マイクロフォン、２１０３：上部カメラ、２１０４：スピーカ、２１０５：ディスプレイ、２１０６：下部カメラ、２１０７：障害物センサ、２１０８：移動機構、３００１：照明装置、５０００：筐体、５００１：表示部、５００２：第２の表示部、５００３：スピーカ、５００４：ＬＥＤランプ、５００５：操作キー、５００６：接続端子、５００７：センサ、５００８：マイクロフォン、５０１２：支持部、５０１３：イヤホン、５１００：掃除ロボット、５１０１：ディスプレイ、５１０２：カメラ、５１０３：ブラシ、５１０４：操作ボタン、５１５０：携帯情報端末、５１５１：筐体、５１５２：表示領域、５１５３：屈曲部、５１２０：ゴミ、５２００：表示領域、５２０１：表示領域、５２０２：表示領域、５２０３：表示領域、７１０１：筐体、７１０３：表示部、７１０５：スタンド、７１０７：表示部、７１０９：操作キー、７１１０：リモコン操作機、７２０１：本体、７２０２：筐体、７２０３：表示部、７２０４：キーボード、７２０５：外部接続ポート、７２０６：ポインティングデバイス、７２１０：第２の表示部、７４０１：筐体、７４０２：表示部、７４０３：操作ボタン、７４０４：外部接続ポート、７４０５：スピーカ、７４０６：マイク、７４００：携帯電話機、９３１０：携帯情報端末、９３１１：表示パネル、９３１３：ヒンジ、９３１５：筐体

Claims

第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極の間に挟まれた第１の層を有し、
前記第１の層は、少なくとも第２の層と第３の層を有し、
前記第２の層は、前記第３の層と前記第１の電極の間に位置し、
前記第２の層は第１の物質と第２の物質と第３の物質を含み、
前記第１の物質はフッ素を含む化合物であり、
前記第２の物質は正孔輸送性を有する有機化合物であり、
前記第３の物質は前記第２の物質に電子受容性を示す物質である電子デバイス。
請求項１において、前記第２の層の屈折率が、前記第２の層における前記第２の電極側に接する層の屈折率よりも低い電子デバイス。
請求項１において、前記第２の層の屈折率が、前記第２の層における前記第２の電極側に接する層の屈折率よりも０．１以上低い電子デバイス。
請求項１において、前記第２の層の屈折率が１．７０以下である電子デバイス。
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の物質が、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物およびフッ化アルキルのいずれかである電子デバイス。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記第１の物質は、アルカリ土類金属のフッ化物である電子デバイス。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記第１の物質はフッ化リチウム、フッ化カルシウム、およびフッ化マグネシウムのいずれかである電子デバイス。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記第１の物質はフッ化アルキルである電子デバイス。
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記第３の物質は、遷移金属酸化物、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物および電子吸引基を有する有機化合物のいずれかまたは複数である電子デバイス。
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記第３の物質が電子吸引基を有する有機化合物である電子デバイス。
請求項１０において、
前記電子吸引基がフルオロ基またはシアノ基である電子デバイス。
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記第３の物質はチタン酸化物、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、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、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、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、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］から選ばれる一種又は複数種である電子デバイス。
請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
前記第３の物質は、モリブデン酸化物である電子デバイス。
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記第２の物質は、π電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物である電子デバイス。
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記第２の物質のＨＯＭＯ準位が−５．７ｅＶ以上である電子デバイス。
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項において、
前記第２の物質のＨＯＭＯ準位が−５．５ｅＶ以上である電子デバイス。
請求項１乃至請求項１６のいずれか一項において、
前記第１の電極が可視光を透過する電子デバイス。
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項において、前記第２の層におけるフッ素原子の原子比率が２０％以上である電子デバイス。
請求項１乃至請求項１８のいずれか一項において、前記第２の層を構成する材料をＥＳＲ測定した際のスピン密度が１．０×１０^１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以上である電子デバイス。
請求項１乃至請求項１９のいずれか一項において、
前記第１の層がさらに第４の層を有し、
前記第４の層は、前記第２の層と前記第３の層の間に位置し、且つ、前記第２の層に接して設けられ、
前記第４の層は、第４の物質と第５の物質を含み、
前記第４の物質は、正孔輸送性を有する有機化合物であり、
前記第５の物質は、前記第４の物質に電子受容性を示す物質である電子デバイス。
請求項２０において、前記第４の物質はπ電子過剰型複素芳香族化合物または芳香族アミン化合物である電子デバイス。
請求項２０または請求項２１において、
前記第５の物質が、遷移金属酸化物、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物および電子吸引基を有する有機化合物のいずれかまたは複数である電子デバイス。
請求項２０乃至請求項２２のいずれか一項において、
前記第５の物質はチタン酸化物、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、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、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、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、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］から選ばれる一種又は複数種である電子デバイス。
請求項２０乃至請求項２１のいずれか一項において、
前記第５の物質が電子吸引基を有する有機化合物である電子デバイス。
請求項２４において、
前記電子吸引基がフルオロ基またはシアノ基である電子デバイス。
請求項２０乃至請求項２３のいずれか一項において、
前記第５の物質は、モリブデン酸化物である電子デバイス。
請求項１乃至請求項２６のいずれか一項において、
前記第１の層がさらに第５の層を有し、
前記第５の層は前記第２の層と前記第３の層の間に位置し、且つ、前記第３の層に接して設けられ、
前記第５の層は正孔輸送性を有する物質を含む電子デバイス。
請求項１乃至請求項２７のいずれか一項において、
前記第３の層における発光領域から、前記第２の層の前記第２の電極側の界面との光学的距離が、当該発光素子から発する光の波長の四分の一の整数倍である電子デバイス。
請求項１乃至請求項２８のいずれか一項において、
前記第１の層がさらに第６の層を有し、
前記第６の層は、前記第３の層と前記第２の電極の間に位置し、
前記第６の層は、前記第２の層と同様の構成を有する電子デバイス。
請求項２９において、前記第１の物質がアルカリ金属、もしくはアルカリ土類金属のフッ化物である電子デバイス。
請求項２９または請求項３０において、
前記第３の層における発光領域から、前記第３の層の前記第１の電極側の界面との光学的距離が、当該発光素子から発する光の波長の四分の一の整数倍である電子デバイス。
請求項１乃至請求項３１のいずれか一項において、
前記第２の層に含まれる前記第１の物質と前記第３の物質のモル比が、前記第１の物質の方が高い電子デバイス。
請求項１乃至請求項３２のいずれか一項において、
前記第２の層に含まれる前記第１の物質と前記第３の物質の割合が、前記第１の物質が前記第３の物質の２倍以上である電子デバイス。
請求項１乃至請求項３３のいずれか一項において、
前記第３の層が発光材料を含む発光素子。
請求項１乃至請求項３４のいずれか一項において、
前記第３の層が光を吸収する材料を含む太陽電池。
請求項３４に記載の発光素子と、
センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、
を有する電子機器。
請求項３４に記載の発光素子と、
トランジスタ、または、基板と、
を有する発光装置。
請求項３７に記載の発光装置と、
筐体と、
を有する照明装置。
アルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子と、
フッ素原子と、
遷移金属原子または周期表第４族乃至第８族に属する金属原子と、
炭素原子と、
酸素原子と、を含む層を有する電子デバイス。
アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物と、
遷移金属の酸化物または周期表第４族乃至第８族に属する金属の酸化物と、
炭素原子と、を含む層を有する電子デバイス。
アルカリ金属のフッ化物またはアルカリ土類金属のフッ化物と、
遷移金属の酸化物または周期表第４族乃至第８族に属する金属の酸化物と、
正孔輸送性を有する物質と、を含む層を有する電子デバイス。
請求項３４乃至請求項４１のいずれか一項において、
前記層における前記フッ素原子の原子比率が２０％以上である電子デバイス。
請求項３９乃至請求項４１のいずれか一項において、
前記層の屈折率が１．７以下である電子デバイス。