特開 2024-138021 発光デバイス、電子機器および照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024138021

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】発光デバイス、電子機器および照明装置

(51)【国際特許分類】

   H10K 50/17 20230101AFI20240927BHJP

   H10K 50/12 20230101ALI20240927BHJP

   H10K 85/30 20230101ALI20240927BHJP

   H10K 85/60 20230101ALI20240927BHJP

   H10K 50/15 20230101ALI20240927BHJP

   H10K 50/165 20230101ALI20240927BHJP

   H10K 101/30 20230101ALN20240927BHJP

   H10K 101/40 20230101ALN20240927BHJP

【ＦＩ】

H10K50/17

H10K50/12

H10K85/30

H10K85/60

H10K50/15

H10K50/165

H10K101:30

H10K101:40

【審査請求】有

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024114430

(22)【出願日】2024-07-18

(62)【分割の表示】P 2021520481の分割

【原出願日】2020-05-07

(31)【優先権主張番号】P 2019094017

(32)【優先日】2019-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019216119

(32)【優先日】2019-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 哲史

(72)【発明者】

【氏名】門間 裕史

(72)【発明者】

【氏名】奥山 拓夢

(72)【発明者】

【氏名】橋本 直明

(72)【発明者】

【氏名】滝田 悠介

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 恒徳

(57)【要約】

【課題】長寿命な発光デバイスを提供する。
【解決手段】一対の電極間にＥＬ層を有する発光デバイスにおいて、ＥＬ層が有する正孔注入層および電子輸送層に特定の構成を用いることにより、駆動時のキャリアバランスが自発的に変化するように制御し、発光デバイスの初期劣化を抑制するものである。さらにこの時、ＥＬ層が有する発光層と電子輸送層との積層界面の電子注入障壁を大きくすることにより、その自発的変化の速度が遅くなるため、長期劣化の観点でも優れた発光デバイスを実現できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極と陰極との間の発光層と、
前記陽極と前記発光層との間の正孔注入層と、
前記陰極と前記発光層との間の電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、前記陽極と接し、
前記正孔注入層は、第１の物質と第２の物質とを有し、
前記第１の物質は、ハロゲンを有し、
前記発光層は、第３の物質と第４の物質とを有し、
前記第４の物質は、ホスト材料であり、
前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と第２の電子輸送層とを有し、
前記第１の電子輸送層は、前記発光層と接し、
前記第１の電子輸送層は、第５の物質を有し、
前記第２の電子輸送層は、第６の物質と第７の物質とを有し、
前記第５の物質は、電子輸送性材料であり、
前記第６の物質は、金属錯体であり、
前記第７の物質は、電子輸送性材料であり、
前記第５の物質のＬＵＭＯ準位は、前記第４の物質のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が０．１５ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下である発光デバイス。

【請求項2】

陽極と陰極との間の発光層と、
前記陽極と前記発光層との間の正孔注入層と、
前記陰極と前記発光層との間の電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、前記陽極と接し、
前記正孔注入層は、第１の物質と第２の物質とを有し、
前記第１の物質は、ハロゲンを有し、
前記第２の物質のＨＯＭＯ準位は、－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下であり、
前記発光層は、第３の物質と第４の物質とを有し、
前記第４の物質は、ホスト材料であり、
前記電子輸送層は、第１の電子輸送層と第２の電子輸送層とを有し、
前記第１の電子輸送層は、前記発光層と接し、
前記第１の電子輸送層は、第５の物質を有し、
前記第２の電子輸送層は、第６の物質と第７の物質とを有し、
前記第５の物質は、電子輸送性材料であり、
前記第６の物質は、金属錯体であり、
前記第７の物質は、電子輸送性材料であり、
前記第５の物質のＬＵＭＯ準位は、前記第４の物質のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が０．１５ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下である発光デバイス。

【請求項3】

請求項１又は請求項２において、
前記第５の物質又は前記第７の物質の少なくとも一方は、ジアジン骨格又はトリアジン骨格と、他の複素芳香環とを有する、発光デバイス。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記正孔注入層と、前記発光層との間に、正孔輸送層を有し、
前記正孔輸送層は、第１０の物質を有し、
前記第１０の物質は、前記第２の物質のＨＯＭＯ準位以下であり、かつ前記第４の物質のＨＯＭＯ準位よりも大きい、発光デバイス。

【請求項5】

請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記正孔注入層と、前記発光層との間に、第１の正孔輸送層を有し、
前記第１の正孔輸送層と、前記発光層との間に、第２の正孔輸送層を有し、
前記第１の正孔輸送層は、前記第２の物質と同じ物質を有し、
前記第２の正孔輸送層は、第１０の物質を有し、
前記第１０の物質は、前記第２の物質のＨＯＭＯ準位以下であり、かつ前記第４の物質のＨＯＭＯ準位よりも大きい、発光デバイス。

【請求項6】

請求項４又は請求項５において、
前記第１０の物質のＨＯＭＯ準位は前記第２の物質のＨＯＭＯ準位より深く、
前記第１０の物質のＨＯＭＯ準位と、前記第２の物質のＨＯＭＯ準位との差は、０．２ｅＶ以下である、発光デバイス。

【請求項7】

請求項４乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１０の物質は、カルバゾール骨格を有する、発光デバイス。

【請求項8】

請求項４乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１０の物質は、ジベンゾフラン骨格を有する、発光デバイス。

【請求項9】

請求項４乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１０の物質は、ジベンゾチオフェン骨格を有する、発光デバイス。

【請求項10】

請求項４乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１０の物質は、フルオレン骨格を有する、発光デバイス。

【請求項11】

請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、
前記第５の物質は、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上である、発光デバイス。

【請求項12】

請求項１乃至請求項１１のいずれか一おいて、
前記第５の物質の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００の場合における電子移動度が、１×１０^－７ｃｍ^２／Ｖｓ以上５×１０^－５ｃｍ^２／Ｖｓ以下である、発光デバイス。

【請求項13】

請求項１乃至請求項１２のいずれか一において、
前記第６の物質は、窒素及び酸素を有する配位子とアルカリ金属またはアルカリ土類金属とを有する金属錯体、のいずれか一である、発光デバイス。

【請求項14】

請求項１乃至請求項１３のいずれか一において、
前記第６の物質は、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子と１価の金属イオンとを有する金属錯体である、発光デバイス。

【請求項15】

請求項１乃至請求項１４のいずれか一において、
前記第６の物質は、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するリチウム錯体である、発光デバイス。

【請求項16】

請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の発光デバイスと、
マイク、カメラ、操作用ボタン、外部接続部、または、スピーカの少なくとも一と、
を有する電子機器。

【請求項17】

請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の発光デバイスと、
筐体、またはカバーの少なくとも一と、
を有する照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置に関する。但し、本発明の一態様は、それらに限定されない。すなわち、本発明の一態様は、物、方法、製造方法、または駆動方法に関する。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。

【背景技術】

【0002】

有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光デバイス（有機ＥＬデバイス、有機ＥＬ素子ともいう）の実用化が進んでいる。これら発光デバイスの基本的な構成は、一対の電極間に発光物質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、発光物質からの発光を得ることができる。

【0003】

このような発光デバイス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、液晶に比べて視認性が高く、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、このような発光デバイス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。

【0004】

また、これらの発光デバイス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。

【0005】

このように発光デバイス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されており、より良好な効率、寿命を有する発光デバイスを求めて、更なる研究開発が進められている。

【0006】

特許文献１では正孔注入層に接する第１の正孔輸送層と、発光層との間に、第１の正孔注入層のＨＯＭＯ準位とホスト材料のＨＯＭＯ準位の間のＨＯＭＯ準位を有する正孔輸送性材料を設ける構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０６５１３６号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

発光デバイスの特性は、これまで目覚ましく向上してきたが、効率や信頼性などの特性に対する高度な要求に対応するには未だ十分とは言えない。

【0009】

そこで、本発明の一態様では、新規発光デバイス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デバイスを提供することを目的とする。または、長寿命な発光デバイスを提供することを目的とする。または、駆動電圧の低い発光デバイスを提供することを目的とする。

【0010】

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。

【0011】

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様は、一対の電極間にＥＬ層を有する発光デバイスにおいて、ＥＬ層が有する正孔注入層および電子輸送層に特定の構成を用いることにより、駆動時のキャリアバランスが自発的に変化するように制御し、発光デバイスの初期劣化を抑制するものである。さらに、ＥＬ層が有する発光層と電子輸送層との積層界面の電子注入障壁を大きくすることにより、その自発的変化の速度が遅くなるため、長期劣化の観点でも優れた発光デバイスを実現できる。結果として、発光デバイスを駆動した際の劣化曲線は、駆動初期・長期のいずれにおいてもよりフラットな形状に近づく。なお、該電子注入障壁は、陰極側から発光層に注入された電子が正孔輸送層に到達することを抑制し、電子の注入に伴うホール輸送層の劣化を抑えることもできる。

【0013】

本発明の一態様は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、陽極側から正孔注入層、発光層、および電子輸送層を有し、正孔注入層は、陽極と接し、正孔注入層は、第１の物質と第２の物質を有し、第１の物質は、第２の物質に対する電子受容性を有し、第２の物質のＨＯＭＯ準位は－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下であり、発光層は、第３の物質と第４の物質とを有し、第４の物質はホスト材料であり、電子輸送層は、第１の電子輸送層および第２の電子輸送層を有し、第１の電子輸送層は、発光層と接し、第１の電子輸送層は、第５の物質を有し、第２の電子輸送層は、第６の物質を有し、第５の物質は、電子輸送性材料であり、第６の物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体であり、第５の物質のＬＵＭＯ準位は、第４の物質のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が０．１５ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下である発光デバイスである。この時、第２の電子輸送層は、電子輸送性材料である第７の物質をさらに含むことができる。

【0014】

本発明の別の一態様は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、陽極側から正孔注入層、発光層、および電子輸送層を有し、正孔注入層は、陽極と接し、正孔注入層は、第１の物質と第２の物質を有し、第１の物質は、第２の物質に対する電子受容性を有し、第２の物質のＨＯＭＯ準位は－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下であり、発光層は、第３の物質と第４の物質とを有し、第４の物質はホスト材料であり、電子輸送層は、第１の電子輸送層および第２の電子輸送層を有し、第１の電子輸送層は、発光層と接し、第１の電子輸送層は、第５の物質および第６の物質を有し、第２の電子輸送層は、第７の物質を有し、第５の物質および第７の物質は、電子輸送性材料であり、第６の物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体であり、第５の物質のＬＵＭＯ準位は、第４の物質のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が０．１５ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下である発光デバイスである。

【0015】

本発明の別の一態様は、陽極と陰極との間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、陽極側から正孔注入層、発光層、および電子輸送層を有し、正孔注入層は、陽極と接し、正孔注入層は、第１の物質と第２の物質を有し、第１の物質は、第２の物質に対する電子受容性を有し、第２の物質のＨＯＭＯ準位は－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下であり、発光層は、第３の物質と第４の物質とを有し、第４の物質はホスト材料であり、電子輸送層は、第１の電子輸送層および第２の電子輸送層を有し、第１の電子輸送層は、発光層と接し、第１の電子輸送層は、第５の物質および第６の物質を有し、第２の電子輸送層は、第７の物質および第８の物質を有し、第１の電子輸送層における第６の物質の割合は、第２の電子輸送層における第８の物質の割合よりも多く、第５の物質および第７の物質は、電子輸送性材料であり、第６の物質および第８の物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体であり、第５の物質のＬＵＭＯ準位は、第４の物質のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が０．１５ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下である発光デバイスである。この時、第６の物質や第８の物質の各層における割合は、重量％であることが好ましい。

【0016】

また、上記構成において、第６の物質と第８の物質が同じであることが好ましい。さらに、上記各構成において、第５の物質と第７の物質が同じであることが好ましい。

【0017】

上記各構成において、第５の物質のＬＵＭＯ準位は、第４の物質のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が０．２０ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下であることが好ましい。

【0018】

上記各構成において、第５の物質は、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上であることが好ましい。

【0019】

上記各構成において、第５の物質の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００の場合における電子移動度が、１×１０^－７ｃｍ^２／Ｖｓ以上５×１０^－５ｃｍ^２／Ｖｓ以下であることが好ましい。

【0020】

上記各構成において、発光層は、さらに、第９の物質を有し、第４の物質と第９の物質は、励起錯体を形成する組み合わせであることが好ましい。なお、第４の物質は、電子輸送性材料であり、第９の物質は、正孔輸送性材料であることが好ましい。

【0021】

上記各構成において、ＥＬ層は、正孔輸送層を有し、正孔輸送層は、正孔注入層と発光層との間に位置し、正孔輸送層は、第１０の物質を有し、第１０の物質は、第２の物質のＨＯＭＯ準位以下であり、かつ第４の物質のＨＯＭＯ準位よりも大きいことが好ましい。なお、第１０の物質は、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びフルオレン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。なお、第１０の物質は、第２の物質と同じであることが好ましい。

【0022】

上記各構成において、第６の物質および第８の物質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体であることが好ましい。

【0023】

上記各構成において、第６の物質および第８の物質は、窒素及び酸素を有する配位子とアルカリ金属またはアルカリ土類金属とを有する金属錯体であることが好ましい。

【0024】

上記各構成において、第６の物質および第８の物質は、窒素及び酸素を有する配位子と１価の金属イオンとを有する金属錯体であることが好ましい。

【0025】

上記各構成において、第６の物質および第８の物質は、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子と１価の金属イオンとを有する金属錯体であることが好ましい。

【0026】

上記各構成において、第６の物質および第８の物質は、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するリチウム錯体であることが好ましい。

【0027】

なお、本発明の一態様は、上述した発光デバイス（発光素子ともいう）を有する発光装置だけでなく、発光デバイスや発光装置を適用した電子機器（具体的には、発光デバイスや発光装置と、接続端子、または操作キーとを有する電子機器）および照明装置（具体的には、発光デバイスや発光装置と、筐体とを有する照明装置）も範疇に含めるものである。従って、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、発光装置にコネクター、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、または発光デバイスに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全て発光装置に含むものとする。

【発明の効果】

【0028】

本発明の一態様では、新規発光デバイスを提供することができる。または、長寿命な発光デバイスを提供することができる。または、発光効率の良好な発光デバイスを提供することができる。

【0029】

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。

【0030】

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。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃは、発光デバイスの構造を示す図である。

【図2】図２Ａおよび図２Ｂは、発光デバイスのメカニズムを説明する図である。

【図3】図３Ａおよび図３Ｂは、発光デバイスの構造について説明する図である。

【図4】図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、発光装置について説明する図である。

【図5】図５Ａは、発光装置について説明する上面図である。図５Ｂは、発光装置について説明する断面図である。

【図6】図６Ａは、モバイルコンピュータについて説明する図である。図６Ｂは、携帯型の画像再生装置について説明する図である。図６Ｃは、デジタルカメラについて説明する図である。図６Ｄは、携帯情報端末について説明する図である。図６Ｅは、携帯情報端末について説明する図である。図６Ｆは、テレビジョン装置について説明する図である。図６Ｇは、携帯情報端末について説明する図である。

【図7】図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃは、電子機器について説明する図である。

【図8】図８Ａおよび図８Ｂは、自動車について説明する図である。

【図9】図９Ａおよび図９Ｂは、照明装置について説明する図である。

【図10】図１０は、電子オンリー素子の構造を示す図である。

【図11】図１１は、電子オンリー素子の電流密度－電圧特性である。

【図12】図１２は、キャパシタンスＣの周波数特性である。

【図13】図１３は、－ΔＢの周波数特性である。

【図14】図１４は、各有機化合物における電子移動度の電界強度依存特性である。

【図15】図１５は、発光デバイスについて説明する図である。

【図16】図１６は、発光デバイス１および比較発光デバイス２の電流密度－輝度特性を示す図である。

【図17】図１７は、発光デバイス１および比較発光デバイス２の電圧－輝度特性を示す図である。

【図18】図１８は、発光デバイス１および比較発光デバイス２の輝度－電流効率特性を示す図である。

【図19】図１９は、発光デバイス１および比較発光デバイス２の電圧－電流特性を示す図である。

【図20】図２０は、発光デバイス１および比較発光デバイス２の輝度－電力効率特性を示す図である。

【図21】図２１は、発光デバイス１および比較発光デバイス２の輝度－外部量子効率特性を示す図である。

【図22】図２２は、発光デバイス１、および比較発光デバイス２の発光スペクトルを示す図である。

【図23】図２３は、発光デバイス１、および比較発光デバイス２の信頼性を示す図である。

【図24】図２４は、発光デバイス３および発光デバイス４の電流密度－輝度特性を示す図である。

【図25】図２５は、発光デバイス３および発光デバイス４の電圧－輝度特性を示す図である。

【図26】図２６は、発光デバイス３および発光デバイス４の輝度－電流効率特性を示す図である。

【図27】図２７は、発光デバイス３および発光デバイス４の電圧－電流特性を示す図である。

【図28】図２８は、発光デバイス３および発光デバイス４の輝度－電力効率特性を示す図である。

【図29】図２９は、発光デバイス３および発光デバイス４の輝度－外部量子効率特性を示す図である。

【図30】図３０は、発光デバイス３および発光デバイス４の発光スペクトルを示す図である。

【図31】図３１は、発光デバイス３および発光デバイス４の信頼性を示す図である。

【図32】図３２は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の電流密度－輝度特性を示す図である。

【図33】図３３は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の電圧－輝度特性を示す図である。

【図34】図３４は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の輝度－電流効率特性を示す図である。

【図35】図３５は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の電圧－電流特性を示す図である。

【図36】図３６は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の輝度－電力効率特性を示す図である。

【図37】図３７は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の輝度－外部量子効率特性を示す図である。

【図38】図３８は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の発光スペクトルを示す図である。

【図39】図３９は、発光デバイス５、発光デバイス６、および発光デバイス７の信頼性を示す図である。

【図40】図４０は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の電流密度－輝度特性を示す図である。

【図41】図４１は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の電圧－輝度特性を示す図である。

【図42】図４２は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の輝度－電流効率特性を示す図である。

【図43】図４３は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の電圧－電流特性を示す図である。

【図44】図４４は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の輝度－電力効率特性を示す図である。

【図45】図４５は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の輝度－外部量子効率特性を示す図である。

【図46】図４６は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の発光スペクトルを示す図である。

【図47】図４７は、発光デバイス８、発光デバイス９、発光デバイス１０、発光デバイス１１、および発光デバイス１２の信頼性を示す図である。

【図48】図４８は、構造式（３００）に示す有機化合物の^１Ｈ－ＮＭＲチャートである。

【図49】図４９は、構造式（３０１）に示す有機化合物の^１Ｈ－ＮＭＲチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0032】

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。

【0033】

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である、発光デバイスの構造について図１を用いて説明する。

【0034】

図１Ａには、陽極として機能する第１の電極１０１と、陰極として機能する第２の電極１０２と、の間にＥＬ層１０３が挟まれた構造を有する発光デバイスを示す。ＥＬ層１０３は、正孔（ホール）注入層１１１、正孔（ホール）輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５が機能層として、順次積層された構造を有する。

【0035】

正孔注入層１１１には、第１の物質と第２の物質とが含まれる。第１の物質は第２の物質に対し、電子受容性を示す物質である。また、第２の物質はそのＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有する物質であり、正孔輸送性材料であることが好ましい。この第２の物質が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔輸送層１１２および発光層１１３への正孔の注入が容易となる。一方で、第２の物質の比較的深いＨＯＭＯ準位は、電子受容性を示す第１の物質との相互作用を適度に弱めるため、正孔注入層１１１における正孔の生成量は比較的少なくなり、第１の電極１０１（陽極）から正孔注入層１１１への正孔注入は適度に制御される。上記のＨＯＭＯ準位の範囲は、このバランスを適切に取るためのものである。第１の物質と第２の物質の具体例については、実施の形態２で詳述する。

【0036】

また、発光層１１３には、第３の物質と第４の物質が含まれる。第３の物質はゲスト材料であることが好ましく、発光層１１３における発光材料であることが好ましい。第４の物質はホスト材料であることが好ましい。第３の物質と第４の物質の具体例については、実施の形態２で詳述する。

【0037】

ここで、本発明の一態様である発光デバイスは、ＥＬ層１０３中の発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面において、電子注入障壁を有する。なお、電子輸送層１１４が、複数の積層構造を有し、例えば、図１Ａに示すように第１の電子輸送層１１４－１および第２の電子輸送層１１４－２の２層からなる積層構造を有する場合には、発光層１１３と第１の電子輸送層１１４－１とが接する界面において、電子注入障壁を有する。

【0038】

また、発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面において、電子注入障壁を有するとは、電子輸送層１１４が有する電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位が、発光層１１３が有するホスト材料のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が所望の範囲を有することをいう。したがって、発光層１１３と第１の電子輸送層１１４－１とが接する図１Ａの構造の場合には、第１の電子輸送層１１４－１が有する電子輸送性材料（第５の物質）のＬＵＭＯ準位が、発光層１１３が有するホスト材料（第４の物質）のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が所望の範囲を有することをいう。当該所望の範囲については後述する。

【0039】

さらに、本発明の一態様である発光デバイスにおける電子輸送層１１４は、第６の物質として、金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体を有する。金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属が挙げられる。

【0040】

また、第６の物質として金属錯体が好ましい。ここでは特に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体を用いるのが好ましい。また、窒素及び酸素を有する配位子と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属とを有する金属錯体であることがより好ましい。上記アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属としては、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが挙げられる。

【0041】

また、上記金属錯体としては、窒素及び酸素を有する配位子と１価の金属イオンとを有する金属錯体であることが好ましい。１価の金属イオンとしては、上述したアルカリ金属イオンの他、ＡｇやＡｕが好ましい。

【0042】

なお、窒素及び酸素を有する配位子としては、当該窒素と当該酸素が金属に対してキレートを形成するような配位子であることが好ましい。

【0043】

また、上記金属錯体としては、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子と、１価の金属イオンと、を有する金属錯体であることが好ましい。８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子としては、８－ヒドロキシキノリナト、及び、８－ヒドロキシキノリナトのメチル置換体（例えば２－メチル置換体、５－メチル置換体）などが挙げられる。なお、８－ヒドロキシキノリナト構造とは、置換もしくは無置換の８－ヒドロキシキノリノールにおける－ＯＨ基のプロトンが脱離した構造をいう。１価の金属イオンとしては、上述したアルカリ金属イオンの他、ＡｇやＡｕが好ましい。

【0044】

したがって、上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体としては、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するリチウム錯体である、８－（ヒドロキシキノリナト）リチウム（略称：Ｌｉｑ）、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するナトリウム錯体である、８－（ヒドロキシキノリナト）ナトリウム（略称：Ｎａｑ）、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するカリウム錯体である、８－（ヒドロキシキノリナト）カリウム（略称：Ｋｑ）、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するマグネシウム錯体である、ビス（８－ヒドロキシキノリナト）マグネシウム（略称：Ｍｇｑ_２）、その他の金属錯体としては、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有する亜鉛錯体である、ビス（８－ヒドロキシキノリナト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ_２）などが挙げられる。なお、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子としては、８－ヒドロキシキノリナトだけでなく、８－ヒドロキシキノリナトのメチル置換体（例えば２－メチル置換体、５－メチル置換体）なども含まれる。また、８－ヒドロキシキノリナト構造とは、置換もしくは無置換の８－ヒドロキシキノリノールにおける－ＯＨ基のプロトンが脱離した構造をいう。

【0045】

なお、これらの金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体（すなわち第６の物質）は、電子輸送層１１４のいずれかの領域に存在していればよく、例えば、電子輸送層１１４が積層構造を有する場合には、そのいずれかの層または双方に存在していればよい。

【0046】

例えば、発光層１１３に接する電子輸送層１１４－１が第５の物質（電子輸送性材料）を有し、電子輸送層１１４－２が上記第６の物質を有する構成が好ましい。この時、電子輸送層１１４－２は、さらに第７の物質（電子輸送性材料）を有することがより好ましい。また、他の好ましい構成は、発光層１１３に接する電子輸送層１１４－１が第５の物質（電子輸送性材料）および上記第６の物質を有し、電子輸送層１１４－２が第７の物質（電子輸送性材料）を有する構成である。また、他の好ましい構成は、発光層に接する第１の電子輸送層１１４－１が第５の物質（電子輸送性材料）および第６の物質を有し、第２の電子輸送層１１４－２は、第７の物質（電子輸送性材料）および第８の物質（第６の物質と同様に金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体）を有し、第１の電子輸送層１１４－１における第６の物質の割合が、第２の電子輸送層１１４－２における第８の物質の割合よりも多い構成である。なお、この場合、第６の物質や第８の物質の各層における割合は、重量％であることが好ましい。

【0047】

なお、上記構成において、第６の物質と第８の物質は、同じ材料を用いても良い。これにより、製造コストを低減することができる。また、以下で述べる本発明の長寿命化の効果を得やすくなる。

【0048】

また、上記構成において、第５の物質と第７の物質（いずれも電子輸送性材料）が同じ材料であってもよい。これにより、製造コストを低減することができる。また、以下で述べる本発明の長寿命化の効果を得やすくなる。

【0049】

以上のような構成とすることで、長寿命な発光デバイスを得ることができる。以下、図１Ｂおよび図１Ｃを用いて説明する。図１Ｂには、本発明の一態様である発光デバイスの初期のキャリア移動の様子を示す。本発明の一態様である発光デバイスは、上述した通り、第２の物質が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔輸送層（ＨＴＬ）１１２および発光層（ＥＭＬ）１１３への正孔の注入が容易となる。一方で、電子輸送層１１４（ＥＴＬ）が有する電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位が、発光層１１３が有するホスト材料のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が所望の範囲を有するため、発光効率を大きく損なわない程度に、第２の電極１０２（陰極）から発光層１１３への電子注入・輸送は抑制される。その結果、発光デバイスの初期状態は、発光層１１３における再結合領域１１３－１が電子輸送層１１４の一部である、第１の電子輸送層１１４－１にまでわずかに広がった状態となる（図１Ｂ）。

【0050】

次に、この発光デバイスを駆動した際に、駆動初期において以下のような変化が生じる。まず、電子輸送層１１４に含まれる第６の物質（および第８の物質）の変質により、電子輸送層１１４の電子輸送性が徐々に向上する。一方、上述した通り、正孔注入層１１１における正孔の生成量は比較的少なく、第１の電極１０１（陽極）から正孔注入層１１１への正孔注入は適度に制御されている。そのため、電子輸送層の一部にまでわずかに広がっていた再結合領域は変化し、より発光層内部で再結合が生じるようになる（図１Ｃ）。

【0051】

このことは、駆動により、発光効率がわずかに向上する方向に自発的な変化が生じることを意味する。この変化は劣化を相殺するため、初期劣化の小さい発光デバイスが得られる。場合によっては、図２Ａに示す発光デバイスの信頼性のグラフにおける領域（ｄ）に見られるように輝度が一旦上昇する傾向を示す。

【0052】

さらに、発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面に電子注入障壁が存在するため、電子輸送層（ＥＴＬ）１１４から発光層１１３に向かって注入される電子の割合は制御されている。このことは、上述した自発的変化の速度を遅くし、長期にわたって自発的変化の効果が得られることを意味するため、長期劣化の観点でも優れた発光デバイスを実現できる。結果として、発光デバイスを駆動した際の劣化曲線は、駆動初期・長期のいずれにおいてもよりフラットな形状に近づく。なお、発光層１１３を通過して、正孔輸送層１１２にまで注入させる電子の割合も低減されるため、電子が注入されることによる正孔輸送層１１２の劣化を抑制することができ、発光デバイスの信頼性を高めることができる効果も発現される。

【0053】

このような電子注入・輸送性の自発的変化は、第６の物質（および第８の物質）を電子輸送層内に一定以上含有させることによって誘発されることが分かっている。特に、第６の物質（および第８の物質）が、上述したような金属錯体である場合に効果が得られやすい。またその効果は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体、窒素及び酸素を有する配位子とアルカリ金属またはアルカリ土類金属とを有する金属錯体、窒素及び酸素を有する配位子と１価の金属イオンとを有する金属錯体、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子と１価の金属イオンとを有する金属錯体である場合に顕著である。これら金属錯体は平面性が比較的高いという共通点がある。したがって、これら金属錯体の相変化、あるいはこれら金属錯体と電子輸送性材料（第５の物質や第７の物質）との相互作用の変化が、上述した電子注入・輸送性の自発的変化を引き起こしているものと考えられる。ただし、本発明の一態様である発光デバイスにおける長寿命化の機構は、必ずしもこの機構に限定されることはない。

【0054】

なお、上記の通り、第６の物質（および第８の物質）は電子輸送層内に一定以上含有させる必要がある。その割合は、第６の物質（および第８の物質）が含まれる各層において、重量％で５５％以上８０％以下が好ましい。より好ましくは６５％以上８０％以下である。

【0055】

次に、上述した、発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面における電子注入障壁の所望の範囲について述べる。当該電子注入障壁は、電子輸送層１１４が有する電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位と発光層１１３が有するホスト材料のＬＵＭＯ準位との差であり、図１Ｂ、図１Ｃ中のａで表される段差に相当する。

【0056】

但し、発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面に設ける電子注入障壁が大きすぎると、キャリアの再結合が阻害されてしまうため、発光効率の低下が生じる。そこで、発光層１１３に用いるホスト材料として、９－（１－ナフチル）－１０－［４－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）を用いた場合を例に、電子輸送層１１４に用いる電子輸送性材料の異なる発光デバイスを複数作製し、上記の所望の範囲を求めるべく、各発光デバイスの信頼性について評価を行った。実際の評価結果は、実施例１及び実施例２にそれぞれ示す。

【0057】

なお、実施例１及び実施例２で用いた電子輸送性材料は、２－｛４－［９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）－２－アントリル］フェニル｝－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ＺＡＤＮ）、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－フェニル－３－｛４－［１０－（３－ピリジル）－９－アントリル］フェニル｝キノキサリン（略称：ＰｙＡ１ＰＱ）である。なお、電子輸送層１１４に用いたこれらの電子輸送性材料と、発光層１１３に用いたαＮ－βＮＰＡｎｔｈのＬＵＭＯ準位、およびこれらの電子輸送性材料とαＮ－βＮＰＡｎｔｈとのＬＵＭＯ準位の差は、以下の表１に示す通りである。

【0058】

【表1】

【0059】

実施例１及び実施例２において、αＮ－βＮＰＡｎｔｈとの差が０．２０ｅＶ以上と大きい、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩおよびＰｙＡ１ＰＱは、αＮ－βＮＰＡｎｔｈとの差が０．１３ｅＶと小さいＺＡＤＮに比べて、信頼性において良好な結果が得られた。すなわち、初期劣化が抑制されると同時に、長期劣化も抑制されたデバイスが達成できた。したがって、発光デバイスのデバイス特性に極力悪影響を与えない範囲でデバイスの信頼性を向上させるべく、発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面に電子注入障壁を形成するために、電子輸送層１１４が有する電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位と、発光層１１３が有するホスト材料のＬＵＭＯ準位を、以下の関係にすることが好ましいことが分かった。すなわち、電子輸送層１１４に用いる電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位は、発光層１１３が有するホスト材料のＬＵＭＯ準位よりも深く、かつその差が０．１５ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下、または、０．２０ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下、または、０．２０ｅＶ以上０．３５ｅＶ以下、とすることが好ましいことが分かった。

【0060】

上記を踏まえて、本発明の一態様である発光デバイスの発光層１１３に用いるホスト材料としては、上記のαＮ－βＮＰＡｎｔｈに加えて、例えば、同様の物性を示すと考えられる以下の構造式で示す、９－（１－ナフチル）－１０－［３－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－ｍαＮＰＡｎｔｈ）、９－（２－ナフチル）－１０－［３－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：βＮ－ｍαＮＰＡｎｔｈ）、９－（２－ナフチル）－１０－［３－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：βＮ－ｍβＮＰＡｎｔｈ）などを用いることができる。ただし、ホスト材料はこれらに限られることはない。

【0061】

【化1】

【0062】

なお、これらのホスト材料のＬＵＭＯ準位は、以下の表２に示すとおりである。

【0063】

【表2】

【0064】

また、本発明の一態様である発光デバイスの電子輸送層１１４に用いる電子輸送性材料（特に第５の物質）としては、比較的深いＬＵＭＯ準位が要求される。したがって、二つ乃至三つの窒素を有する６員環の複素芳香環を有する化合物が好ましい。具体的には、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）あるいはトリアジン骨格を有することが好ましい。特に、上記ジアジン骨格に芳香環あるいは複素芳香環がさらに縮合した縮合複素芳香環を有する化合物が好ましい。このような縮合複素芳香環としては、キノキサリン環、ジベンゾキノキサリン環、ベンゾフロピリミジン環、ベンゾチオピリミジン環、ナフトフロピラジン環、フェナントロフロピラジン環などが挙げられる。また、上述した二つ乃至三つの窒素を有する６員環の複素芳香環を有する化合物は、さらに他の複素芳香環（例えばピリジン環やジベンゾチオフェン環）を有することが好ましい。これは、先に述べた電子輸送層１１４の電子注入・輸送性の自発的変化とも関係するためである。具体的な化合物としては、上記の２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ、ＰｙＡ１ＰＱに加えて、例えば、以下の構造式で示す、２－フェニル－３－｛４－［１０－（ピリミジン－５－イル）－９－アントリル］フェニル｝キノキサリン（略称：１ＰＱＰｍＡ）、２－フェニル－３－｛４－［１０－（ピラジン－２－イル）－９－アントリル］フェニル｝キノキサリン（略称：１ＰＱＰｒＡ）、２－フェニル－３－｛４－［４－（３－ピリジル）－１－ナフチル］フェニル｝キノキサリン（略称：ＰｙＮ１ＰＱ）、２－フェニル－３－｛４－［５－（３－ピリジル）－１－ナフチル］フェニル｝キノキサリン（略称：ＰｙＮ１ＰＱ－０２）、２－フェニル－３－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］キノキサリン（略称：ＰＡ１ＰＱ）、２－フェニル－３－［４－（２－ピリジル）フェニル］キノキサリン（略称：２Ｐｙ１ＰＱ）、２－フェニル－３－［４－（３－ピリジル）フェニル］キノキサリン（略称：３Ｐｙ１ＰＱ）、２，３－ビス［４－（３－ピリジル）フェニル］キノキサリン（略称：３Ｐｙ２ＰＱ）、２－フェニル－３－［４’－（３－ピリジル）ビフェニル－４－イル］キノキサリン（略称：ＰＰｙ１ＰＱ）、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－［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－（ジベンゾフラン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＦＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３－（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：２ｍＣｚＰＤＢｑ－ＩＩＩ）、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－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：ＰＣＰＤＢｑ）、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）、４－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４ｍＤＢＴＢＰＢｆｐｍ－ＩＩ）、４－［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）、４，８－ビス［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４，８ｍＤＢｔＰ２Ｂｆｐｍ）、４，８－ビス［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ベンゾチオ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４，８ｍＤＢｔＰ２Ｂｔｐｍ）、４，６－ビス［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢｔＰ２Ｂｆｐｍ）、４，８－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４，８ｍＣｚＰ２Ｂｆｐｍ）、９－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｍＤＢｔＢＰＮｆｐｒ）、１０－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：１０ｍＤＢｔＢＰＮｆｐｒ）、１２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］フェナントロ［９’，１０’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：１２ｍＤＢｔＢＰＰｎｆｐｒ）、９－［３’－（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）ビフェニル－３－イル］ナフト［１’，２’：４，５］フロ［２，３－ｂ］ピラジン（略称：９ｍＢｎｆＢＰＮｆｐｒ）、などを用いることができるが、これらに限られることはない。なお、これらの物質は第７の物質としても適用可能である。

【0065】

【化2】

【0066】

【化3】

【0067】

【化4】

【0068】

なお、これらの電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位は、以下の表３に示すとおりである。

【0069】

【表3】

【0070】

また、本発明の一態様である発光デバイスにおける電子輸送層１１４に用いる電子輸送性材料としては、上記のＬＵＭＯ準位の条件に加えて、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上である電子輸送性材料を用いることが好ましい。これは、駆動初期の状態において、わずかに正孔を受け取ることが図１で示したメカニズムを誘発するからである。さらに、この電子輸送性材料としては、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が、１×１０^－７ｃｍ^２／Ｖｓ以上１×１０^－５ｃｍ^２／Ｖｓ以下であると好ましいが、１×１０^－７ｃｍ^２／Ｖｓ以上５×１０^－５ｃｍ^２／Ｖｓ以下であるとより好ましい。

【0071】

また、本発明の一態様である発光デバイスにおいて、正孔注入層１１１に用いる正孔輸送性材料（第２の物質）と、正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料（第９の物質）とのＨＯＭＯ準位の関係は、正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が、正孔注入層１１１に用いる正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位以下（等しい、もしくは深い）であり、その差が０．２ｅＶ以内であることが好ましい。また、これらの正孔輸送性材料としては、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびフルオレン骨格を有する正孔輸送性材料が好ましい。なお、正孔注入層１１１に用いる正孔輸送性材料（第２の物質）と、正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料（第９の物質）は、同じ物質であることが好ましい。これにより、製造コストを低減することができる。また、製造装置を簡易にすることができる。具体的な化合物については、実施の形態２で詳述する。

【0072】

なお、図１において図示していないが、正孔輸送層１１２と発光層の間に、第２の正孔輸送層（例えば電子ブロック層）を設けても良い。この場合、第２の正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位は、正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料（第９の物質）のＨＯＭＯ準位よりも深く、その差が０．２ｅＶ以内であることが好ましい。第２の正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料としては、ＨＯＭＯ準位を発光層１１３のホスト材料のＨＯＭＯ準位に近づける（深いＨＯＭＯ準位を保有させる）ために、トリアリールアミン構造を有さない化合物を用いることが好適である。具体的な化合物については、実施の形態２で詳述する。

【0073】

図２Ａには、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示した本発明の一態様である発光デバイスの劣化曲線（ｆ）を実線で示し、図２Ｂに示すデバイス構造を有する、別の発光デバイスの劣化曲線（ｇ）を破線で示す。なお、図２Ａに示すグラフは、横軸に時間、縦軸に発光輝度を示す。なお、図２Ｂに示すデバイス構造を有する、発光デバイスは、発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面において、図１Ｂ、図１Ｃ中のａで表される段差（電子注入障壁）を有さず、ｂ（但し、ｂ＜ａ）で表される段差を有する。（但し、図２Ｂは、駆動開始から一定時間経過後を示す）。

【0074】

ここで仮に、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃおよび図２Ｂで示した発光デバイスは、いずれも電子輸送層１１４の電子注入・輸送性が、発光効率がわずかに向上する方向に自発的に変化するものとする（電子注入・輸送性が駆動により上昇するものとする）。この場合、上述したように、初期劣化が抑制され、場合によっては図２Ａの（ｄ）で示したようなわずかな輝度上昇が生じる。一方で、図２Ｂで示される発光デバイスでは、発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面における段差ｂ（但し、ｂ＜ａ）が、電子注入障壁として不十分である。したがって、自発的変化の速度を遅くすることができず、長期にわたって自発的変化の効果が得られないため、長期劣化の観点では不利になる。また、電子輸送層１１４から発光層１１３に注入された電子が、矢印（ｃ）で表されるように正孔輸送層１１２まで注入される確率が高まる。通常、電子が正孔輸送層１１２でトラップされると発光デバイスの劣化を招き、発光デバイスの信頼性が低下する（長期劣化の傾き（図２Ａの（ｅ））が大きくなる）という問題が生じる。

【0075】

したがって、図２Ｂで示される発光デバイスの劣化曲線が、図１Ａに示す発光デバイスに比べて、長期劣化の観点で信頼性が悪くなることがわかる。

【0076】

以上より、ＥＬ層１０３に含まれる発光層１１３と電子輸送層１１４とが接する界面において、電子注入障壁を有する本発明の一態様である発光デバイスは、電子輸送層１１４から発光層に注入される電子が正孔輸送層１１２まで注入されにくい構造であるため、電子が正孔輸送層１１２でトラップされることによる発光デバイスの劣化を抑制し、信頼性の高い発光デバイスを得ることができる。

【0077】

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光デバイスについて説明する。

【0078】

＜発光デバイスの構成例＞
図３Ａには、一対の電極間に発光層を含むＥＬ層を有する発光デバイスの一例を示す。具体的には、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間にＥＬ層１０３が挟まれた構造を有する。なお、ＥＬ層１０３は、例えば、第１の電極１０１を陽極とした場合、正孔（ホール）注入層１１１、正孔（ホール）輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５が機能層として、順次積層された構造を有する。

【0079】

また、その他の発光デバイスの構造として、一対の電極間に電荷発生層を挟んで形成される複数のＥＬ層を有する構成（タンデム構造）とすることにより低電圧駆動を可能とする発光デバイスや、一対の電極間に微小光共振器（マイクロキャビティ）構造を形成することにより光学特性を向上させた発光デバイス等も本発明の一態様に含めることとする。なお、電荷発生層は、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電圧を印加したときに、隣り合う一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。

【0080】

なお、上記発光デバイスの第１の電極１０１と第２の電極１０２の少なくとも一方は、透光性を有する電極（透明電極、半透過・半反射電極など）とする。透光性を有する電極が透明電極の場合、透明電極の可視光の透過率は、４０％以上とする。また、半透過・半反射電極の場合、半透過・半反射電極の可視光の反射率は、２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下とする。また、これらの電極は、抵抗率が１×１０^－２Ωｃｍ以下とするのが好ましい。

【0081】

また、上述した本発明の一態様である発光デバイスにおいて、第１の電極１０１と第２の電極１０２の一方が、反射性を有する電極（反射電極）である場合、反射性を有する電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、この電極は、抵抗率が１×１０^－２Ωｃｍ以下とするのが好ましい。

【0082】

＜第１の電極および第２の電極＞
第１の電極１０１および第２の電極１０２を形成する材料としては、上述した両電極の機能が満たせるのであれば、以下に示す材料を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、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適宜用いることができる。具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第１族または第２族に属する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類金属およびこれらを適宜組み合わせて含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。

【0083】

なお、これらの電極の作製には、スパッタ法や真空蒸着法を用いることができる。

【0084】

＜正孔注入層＞
正孔注入層１１１は、ＥＬ層１０３に正孔を注入しやすくする機能を有する。例えば、正孔注入層１１１は、陽極から注入された正孔を、正孔輸送層１１２（または発光層１１３など）に注入する機能を有することができる。例えば、正孔注入層１１１は、正孔を発生させ、当該正孔を正孔輸送層１１２（または発光層１１３など）に注入する機能を有することができる。また、正孔注入層１１１は、有機アクセプタ材料（電子受容性材料：第１の物質）および比較的ＨＯＭＯ準位の深い正孔輸送性材料（第２の物質）を有する。有機アクセプタ材料は、ＨＯＭＯ準位の深い正孔輸送性材料に対し、電子受容性を示す物質である。また、ＨＯＭＯ準位の深い正孔輸送性材料は、そのＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有する物質である。このように正孔輸送性材料が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔輸送層１１２への正孔の注入が容易となる。

【0085】

有機アクセプタ材料は、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を用いることができ、そのような物質の中から、上記第２の物質に対して電子受容性を示す物質を適宜選択すれば良い。このような有機化合物としては、例えば、キノジメタン誘導体、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が挙げられる。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：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）、２－（７－ジシアノメチレン－１，３，４，５，６，８，９，１０－オクタフルオロ－７Ｈ－ピレン－２－イリデン）マロノニトリル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。

【0086】

上記のＨＯＭＯ準位の深い正孔輸送性材料としては、正孔輸送性骨格を有することが好ましい。当該正孔輸送性骨格としては、正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が高く（浅く）なりすぎない、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびフルオレン骨格などが挙げられ、これらのいずれかを有していることが好ましい。特に、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または９－フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであっても良い。

【0087】

なお、上記のＨＯＭＯ準位の深い正孔輸送性材料としては、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いることができる。なお、これらの材料が、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）アミノ基を有する物質であると、長寿命な発光デバイスを作製することができるため好ましい。

【0088】

以上のようなＨＯＭＯ準位の深い正孔輸送性材料としては、具体的には、Ｎ－（４－ビフェニル）－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：ＢｎｆＡＢＰ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）－６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ）、４，４’－ビス（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＢｎｆＢＢ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－６－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（６））、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（８））、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）ベンゾ［ｂ］ナフト［２，３－ｄ］フラン－４－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ（ＩＩ）（４））、Ｎ，Ｎ－ビス［４－（ジベンゾフラン－４－イル）フェニル］－４－アミノ－ｐ－ターフェニル（略称：ＤＢｆＢＢ１ＴＰ）、Ｎ－［４－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－Ｎ－フェニル－４－ビフェニルアミン（略称：ＴｈＢＡ１ＢＰ）、４－（２－ナフチル）－４’，４’’－ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢ）、４－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’，４’’－ジフェニルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮＢｉ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（６；１’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７；１’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡαＮβＮＢ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７－フェニル）ナフチル－２－イルトリフェニルアミン（略称：ＢＢＡＰβＮＢ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（６；２’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（７；２’－ビナフチル－２－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡ（βＮ２）Ｂ－０３）、４，４’－ジフェニル－４’’－（４；２’－ビナフチル－１－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（５；２’－ビナフチル－１－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＢＡβＮαＮＢ－０２）、４－（４－ビフェニリル）－４’－（２－ナフチル）－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢ）、４－（３－ビフェニリル）－４’－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ｍＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、４－（４－ビフェニリル）－４’－［４－（２－ナフチル）フェニル］－４’’－フェニルトリフェニルアミン（略称：ＴＰＢｉＡβＮＢｉ）、４－フェニル－４’－（１－ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ビス（１－ナフチル）トリフェニルアミン（略称：αＮＢＢ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－４’’－［４’－（カルバゾール－９－イル）ビフェニル－４－イル］トリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ）、４’－［４－（３－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］トリス（１，１’－ビフェニル－４－イル）アミン（略称：ＹＧＴＢｉ１ＢＰ－０２）、４－ジフェニル－４’－（２－ナフチル）－４’’－｛９－（４－ビフェニリル）カルバゾール）｝トリフェニルアミン（略称：ＹＧＴＢｉβＮＢ）、Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－Ｎ－［４－（１－ナフチル）フェニル］－９，９’－スピロビ（９Ｈ－フルオレン）－２－アミン（略称：ＰＣＢＮＢＳＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニリル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－２－アミン（略称：ＢＢＡＳＦ）、Ｎ，Ｎ－ビス（１，１’－ビフェニル－４－イル）－９，９’－スピロビ［９Ｈ－フルオレン］－４－アミン（略称：ＢＢＡＳＦ（４））、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９，９’－スピロビ（９Ｈ－フルオレン）－４－アミン（略称：ｏＦＢｉＳＦ）、Ｎ－（４－ビフェニル）－Ｎ－（ジベンゾフラン－４－イル）－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＦｒＢｉＦ）、Ｎ－［４－（１－ナフチル）フェニル］－Ｎ－［３－（６－フェニルジベンゾフラン－４－イル）フェニル］－１－ナフチルアミン（略称：ｍＰＤＢｆＢＮＢＮ）、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’－［４－（９－フェニルフルオレン－９－イル）フェニル］トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＢｉ）、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）、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－（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）、３，３’－（ナフタレン－１，４－ジイル）ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣｚＮ２）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＦＬＰＡＰＡ）等を挙げることができる。

【0089】

なお、正孔注入層１１１は、公知の様々な成膜方法を用いて形成することができるが、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができる。

【0090】

＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１１２は、正孔注入層１１１によって、第１の電極１０１から注入された正孔を発光層１１３に輸送する層である。

【0091】

正孔輸送層１１２には、正孔輸送性材料を用いる。なお、上述した正孔輸送性材料を用いることもできる。但し、正孔注入層１１１に用いる正孔輸送性材料と、正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料とのＨＯＭＯ準位の関係は、正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が、正孔注入層１１１に用いる正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位以下（等しい、もしくは深い）であり、その差が０．２ｅＶ以内であることが好ましい。なお、両方とも同じ材料であると正孔の注入がスムーズとなるため、より好ましい。

【0092】

なお、正孔輸送層１１２と発光層１１３の間に、第２の正孔輸送層を有していても良い。なお、第２の正孔輸送層を有する場合、当該層は電子ブロック層としての機能を持たせても良い。

【0093】

また、正孔輸送層１１２と発光層１１３の間に、第２の正孔輸送層を有する場合、正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位と、第２の正孔輸送層に用いる正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位との比較において、後者のＨＯＭＯ準位が前者のＨＯＭＯ準位よりも深いほうが好ましい。さらに、その差が０．２ｅＶ以下になるように各々材料を選択するとよい。なお、正孔注入層１１１、および積層構造を有する正孔輸送層に用いる、これらの正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が上記の関係を有することにより、各層への正孔注入がスムーズに行われ、駆動電圧の上昇や発光層１１３における正孔の過少状態を防ぐことができる。

【0094】

なお、正孔注入層１１１、および積層構造を有する正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料は、各々正孔輸送性骨格を有することが好ましい。当該正孔輸送性骨格としては、これらの正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が浅くなりすぎないカルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびフルオレン骨格が好ましい。また、正孔注入層１１１、および積層構造を有する正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料の正孔輸送性骨格が、隣り合う層同士で共通していると、正孔の注入がスムーズになるため好ましい。特にこれらの正孔輸送性骨格としては、ジベンゾフラン骨格が好ましい。また、トリアリールアミン構造を有することが好ましい。

【0095】

また、正孔注入層１１１、および積層構造を有する正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性材料が、隣り合う層で同一であると、陰極方向に隣り合う層への正孔の注入がよりスムーズとなるため好ましい。

【0096】

また、正孔輸送層１１２と発光層１１３の間に、第２の正孔輸送層を有する場合、第２の正孔輸送層は、電子ブロック層としての機能を有することが好ましい。なお、この場合、電子ブロック層として機能する第２の正孔輸送層には、正孔注入層１１１に用いることができるとして前述した正孔輸送性材料を用いることができる。具体的には、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、およびジベンゾチオフェン骨格、フルオレン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。また、積層される正孔輸送層に用いる正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位以下であり、その差が０．２ｅＶ以内であることが好ましい。また、第２の正孔輸送層に用いる化合物としてより好ましくは、トリアリールアミン構造を有さない化合物である。これは、ＨＯＭＯ準位を発光層１１３のホスト材料のＨＯＭＯ準位に近づける（深いＨＯＭＯ準位を保有させる）ためである。具体的には、３，３’－（ナフタレン－１，４－ジイル）ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣｚＮ２）、３，３’－（ナフタレン－１，５－ジイル）ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：１，５ＰＣ２Ｎ）、８，８’－（ナフタレン－１，４－ジイル）ビス（１１－フェニル－１１Ｈ－ベンゾ［ａ］カルバゾール）（略称：ＰａＢＣ２Ｎ）、１２，１２’－（ナフタレン－１，４－ジイル）ビス（９－フェニル－９Ｈ－ジベンゾ［ａ，ｃ］カルバゾール）（略称：ＰａｃＤＢＣ２Ｎ）、１０，１０’－（ナフタレン－１，４－ジイル）ビス（７－フェニルベンゾ［ｃ］カルバゾール）（略称：ＰｃＢＣ２Ｎ）、１１－フェニル－８－［４－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－１－ナフチル］ベンゾ［ａ］カルバゾール（略称：ＰＣＮＰａＢＣ）、７－フェニル－１０－［４－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－１－ナフチル］ベンゾ［ｃ］カルバゾール（略称：ＰＣＮＰｃＢＣ）、７－フェニル－１０－［５－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－１－ナフチル］ベンゾ［ｃ］カルバゾール（略称：１，５ＰＣＮＰｃＢＣ）、２，２’－（ナフタレン－１，４－ジイル）ビス（５－フェニル－５Ｈ－ベンゾ［ｂ］カルバゾール）（略称：ＰｂＢＣ２Ｎ）のような、カルバゾール骨格を有する化合物、あるいはナフタレン環を有する化合物が挙げられる。

【0097】

＜発光層＞
本発明の一態様である、発光デバイスにおいて、発光層１１３は、発光物質（ゲスト材料）と、発光物質を分散させるホスト材料を有する。

【0098】

なお、発光物質（ゲスト材料）としては、蛍光を発する物質（蛍光発光物質）、燐光を発する物質（燐光発光物質）、熱活性化遅延蛍光を示す熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料、その他の発光物質等を用いることができる。また、ホスト材料としては、電子輸送性材料や正孔輸送性材料の他、上記ＴＡＤＦ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。また、ホスト材料としては、正孔輸送性材料や電子輸送性材料などを用いることができる。なお、正孔輸送性材料や電子輸送性材料等の具体例としては、本明細書中に記載された材料や公知の材料を適宜、単数もしくは複数種用いることができる。

【0099】

発光層１１３のゲスト材料として用いることができる蛍光発光物質としては、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。

【0100】

５，６－ビス［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６－ビス［４’－（１０－フェニル－９－アントリル）ビフェニル－４－イル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルスチルベン－４，４’－ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’－（２－ｔｅｒｔ－ブチルアントラセン－９，１０－ジイルジ－４，１－フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン－２，７，１０，１５－テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－Ｎ，９－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ－［９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－２－アントリル］－Ｎ，９－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ－［９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－２－アントリル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－フェニルアントラセン－２－アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９－トリフェニルアントラセン－９－アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’－ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２－ビス（１，１’－ビフェニル－４－イル）－６，１１－ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２－（２－｛２－［４－（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝－６－メチル－４Ｈ－ピラン－４－イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２－｛２－メチル－６－［２－（２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メチルフェニル）テトラセン－５，１１－ジアミン（略称：ｐ－ｍＰｈＴＤ）、７，１４－ジフェニル－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メチルフェニル）アセナフト［１，２－ａ］フルオランテン－３，１０－ジアミン（略称：ｐ－ｍＰｈＡＦＤ）、２－｛２－イソプロピル－６－［２－（１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２－｛２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－［２－（１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２－（２，６－ビス｛２－［４－（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝－４Ｈ－ピラン－４－イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２－｛２，６－ビス［２－（８－メトキシ－１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－（１，６－ピレン－ジイル）ビス［（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）、３，１０－ビス［Ｎ－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）、３，１０－ビス［Ｎ－（ジベンゾフラン－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＦｒＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）などが挙げられる。特に、１，６ＦＬＰＡＰｒｎや１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ、１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３のようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。

【0101】

また、発光層１１３のゲスト材料として用いることができる燐光発光物質としては、例えば以下のようなものが挙げられる。

【0102】

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。これらは青色の燐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。

【0103】

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燐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。

【0104】

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、赤色の燐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。

【0105】

また、以上で述べた以外にも公知の燐光発光物質を用いることができる。

【0106】

また、発光層１１３のゲスト材料として用いることができるＴＡＤＦ材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。

【0107】

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

【0108】

【化5】

【0109】

その他にも、下記の構造式に示すように、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）、４－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４ＰＣＣｚＢｆｐｍ）、４－［４－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４ＰＣＣｚＰＢｆｐｍ）、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）等の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複素環化合物を用いてもよい。

【0110】

【化6】

【0111】

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。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ピリジン骨格、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）、およびトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため好ましい。特に、ベンゾフロピリミジン骨格、ベンゾチエノピリミジン骨格、ベンゾフロピラジン骨格、ベンゾチエノピラジン骨格はアクセプタ性が高く、信頼性が良好なため好ましい。

【0112】

また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、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、当該骨格の少なくとも一を有することが好ましい。なお、フラン骨格としてはジベンゾフラン骨格が、チオフェン骨格としてはジベンゾチオフェン骨格が、それぞれ好ましい。また、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、インドロカルバゾール骨格、ビカルバゾール骨格、３－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール骨格が特に好ましい。

【0113】

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電子供与性とπ電子不足型複素芳香環の電子受容性が共に強くなり、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。また、π電子過剰型骨格として、芳香族アミン骨格、フェナジン骨格等を用いることができる。また、π電子不足型骨格として、キサンテン骨格、チオキサンテンジオキサイド骨格、オキサジアゾール骨格、トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、アントラキノン骨格、フェニルボランやボラントレン等の含ホウ素骨格、ベンゾニトリルまたはシアノベンゼン等のニトリル基またはシアノ基を有する芳香環や複素芳香環、ベンゾフェノン等のカルボニル骨格、ホスフィンオキシド骨格、スルホン骨格等を用いることができる。

【0114】

このように、π電子不足型複素芳香環およびπ電子過剰型複素芳香環の少なくとも一方の代わりにπ電子不足型骨格およびπ電子過剰型骨格を用いることができる。

【0115】

なお、ＴＡＤＦ材料とは、Ｓ１準位とＴ１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から一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。

【0116】

また、２種類の物質で励起状態を形成する励起錯体（エキサイプレックス、エキシプレックスまたはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）は、Ｓ１準位とＴ１準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なＴＡＤＦ材料としての機能を有する。

【0117】

なお、Ｔ１準位の指標としては、低温（例えば７７Ｋから１０Ｋ）で観測される燐光スペクトルを用いればよい。ＴＡＤＦ材料としては、その蛍光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＳ１準位とし、燐光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＴ１準位とした際に、そのＳ１とＴ１の差が０．３ｅＶ以下であることが好ましく、０．２ｅＶ以下であることがさらに好ましい。

【0118】

また、発光層１１３のゲスト材料として、ＴＡＤＦ材料を用いる場合、ホスト材料のＳ１準位はＴＡＤＦ材料のＳ１準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のＴ１準位はＴＡＤＦ材料のＴ１準位より高いことが好ましい。

【0119】

発光層１１３のホスト材料としては、本発明の一態様である発光デバイスに用いるホスト材料として好ましい材料を実施の形態１に示したが、以下に示すホスト材料を必要に応じて用いても良い。

【0120】

発光層１１３のホスト材料として用いることができる正孔輸送性材料としては、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が好ましく、例えば以下のようなものが挙げられる。

【0121】

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、上記第２の有機化合物の例として挙げた有機化合物も用いることができる。

【0122】

また、発光層１１３のホスト材料として用いることができる電子輸送性材料としては、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましく、例えば以下のようなものが挙げられる。その他にも、後述する電子輸送層１１４に用いることができる電子輸送性材料を用いることもできる。

【0123】

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。

【0124】

また、発光層１１３のホスト材料としてＴＡＤＦ材料を用いる場合にも、先に挙げたものを同様に用いることができる。なお、ＴＡＤＦ材料をホスト材料として用いると、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが、逆項間交差によって一重項励起エネルギーに変換され、さらに発光中心物質へエネルギー移動することで、発光素子の発光効率を高めることができる。このとき、ＴＡＤＦ材料がエネルギードナーとして機能し、発光中心物質がエネルギーアクセプターとして機能する。従って、ホスト材料としてＴＡＤＦ材料を用いることは、ゲスト材料として蛍光発光物質を用いる場合に非常に有効である。また、このとき、高い発光効率を得るためには、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位は、蛍光発光物質のＳ１準位より高いことが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光物質のＳ１準位より高いことが好ましい。したがって、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光物質のＴ１準位より高いことが好ましい。

【0125】

また、蛍光発光物質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ＴＡＤＦ材料を用いることが好ましい。そうすることで、ＴＡＤＦ材料から蛍光発光物質への励起エネルギーの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。

【0126】

また、効率よく三重項励起エネルギーから逆項間交差によって一重項励起エネルギーが生成されるためには、ＴＡＤＦ材料でキャリア再結合が生じることが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが蛍光発光物質の三重項励起エネルギーに移動しないことが好ましい。そのためには、蛍光発光物質は、蛍光発光物質が有する発光団（発光の原因となる骨格）の周囲に保護基を有すると好ましい。該保護基としては、π結合を有さない置換基が好ましく、飽和炭化水素が好ましく、具体的には炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、炭素数３以上１０以下のトリアルキルシリル基が挙げられ、保護基が複数あるとさらに好ましい。π結合を有さない置換基は、キャリアを輸送する機能に乏しいため、キャリア輸送やキャリア再結合に影響をほとんど与えずに、ＴＡＤＦ材料と蛍光発光物質の発光団との距離を遠ざけることができる。ここで、発光団とは、蛍光発光物質において発光の原因となる原子団（骨格）を指す。発光団は、π結合を有する骨格が好ましく、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環を有すると好ましい。縮合芳香環または縮合複素芳香環としては、フェナントレン骨格、スチルベン骨格、アクリドン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格等が挙げられる。特にナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、クリセン骨格、トリフェニレン骨格、テトラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格、クマリン骨格、キナクリドン骨格、ナフトビスベンゾフラン骨格を有する蛍光発光物質は蛍光量子収率が高いため好ましい。

【0127】

また、発光層１１３のゲスト材料として蛍光発光物質を用いる場合、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。なお、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。

【0128】

また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯ準位が０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもＨＯＭＯ準位が０．１ｅＶ程度浅くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。

【0129】

したがって、アントラセン骨格である、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）を両方有する物質が、ホスト材料としてより好ましい。なお、上記の正孔注入・輸送性を向上させる観点から、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）、９－（１－ナフチル）－１０－［４－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）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。

【0130】

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、電子輸送性材料と、正孔輸送性材料とを混合することが好ましい。電子輸送性材料と、正孔輸送性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。正孔輸送性材料と電子輸送性材料の含有量の重量比は、正孔輸送性材料：電子輸送性材料＝１：１９～１９：１とすればよい。

【0131】

なお、上記のように、ホスト材料が複数種の物質を混合してなる場合、その一部に燐光発光物質を用いることができる。燐光発光物質は、発光中心材料として蛍光発光物質を用いる際に蛍光発光物質へ励起エネルギーを供与するエネルギードナーとして用いることができる。

【0132】

また、上記のように混合された材料同士が、励起錯体を形成しても良い。この場合の材料の組み合わせとして、発光物質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、効率よく発光を得ることができる。また、このような構成を用いることで駆動電圧を低下させることができるため好ましい。

【0133】

なお、励起錯体を形成する材料の少なくとも一方は、燐光発光物質であってもよい。この場合、逆項間交差により三重項励起エネルギーを効率良く一重項励起エネルギーへと変換することができる。

【0134】

なお、励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が電子輸送性材料のＨＯＭＯ準位以上であると好ましい。また、正孔輸送性材料のＬＵＭＯ準位が電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位以上であると好ましい。なお、材料のＬＵＭＯ準位およびＨＯＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって測定される材料の電気化学特性（還元電位および酸化電位）から導出することができる。

【0135】

なお、励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性材料の発光スペクトル、電子輸送性材料の発光スペクトル、およびこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする（あるいは長波長側に新たなピークを持つ）現象を観測することにより確認することができる。あるいは、正孔輸送性材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性材料の過渡ＰＬ、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡ＰＬを比較し、混合膜の過渡ＰＬ寿命が、各材料の過渡ＰＬ寿命よりも長寿命成分を有する、あるいは遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡ＰＬは過渡エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性材料の過渡ＥＬ、電子輸送性を有する材料の過渡ＥＬ及びこれらの混合膜の過渡ＥＬを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。

【0136】

＜電子輸送層＞
電子輸送層１１４は、第２の電極１０２から注入された電子を発光層１１３に輸送する層であり、発光層１１３に接して設けられる。なお、電子輸送層１１４は、電子輸送性材料、に加えて、金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体のいずれかを有する。特にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体を用いるのが好ましい。なお、これらの金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体は、電子輸送層１１４のいずれかの領域に存在していればよく、例えば、電子輸送層１１４が積層構造を有する場合には、そのいずれかの層に存在していればよい。また、発光層１１３と接する電子輸送層１１４（積層構造を有する場合は、そのうちの発光層と接する層）に用いる電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位は、発光層１１３に用いるホスト材料のＬＵＭＯ準位よりも深く（または、小さく）、かつその差が０．１５ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下、または、０．２０ｅＶ以上０．４０ｅＶ以下が好ましく、０．２０ｅＶ以上０．３５ｅＶ以下がより好ましい。

【0137】

電子輸送層１１４の電子輸送性材料（すなわち第５の物質や第７の物質）としては、本発明の一態様である発光デバイスに用いる電子輸送性材料として好ましい材料を実施の形態１に示したが、以下に示す電子輸送性材料を必要に応じて用いても良い。

【0138】

なお、電子輸送層１１４に用いる電子輸送性材料としては、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上の電子輸送性材料が好ましく、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上の電子輸送性材料としては、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が、１×１０^－７ｃｍ^２／Ｖｓ以上１×１０^－５ｃｍ^２／Ｖｓ以下であると好ましいが、１×１０^－７ｃｍ^２／Ｖｓ以上５×１０^－５ｃｍ^２／Ｖｓ以下であるとより好ましい。

【0139】

なお、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上の電子輸送性材料としては、アントラセン骨格を有することが好ましく、アントラセン骨格と複素環骨格を含むことがさらに好ましい。

【0140】

その他、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性材料の一部、または上記蛍光発光物質に組み合わせてホスト材料として用いることが可能な材料として挙げたものを電子輸送層１１４に用いることができる。

【0141】

電子輸送層１１４の金属、金属塩、金属酸化物、または金属錯体（すなわち第６の物質や第８の物質）としては、好ましい例を実施の形態１に示したが、以下に示す物質を必要に応じて用いても良い。

【0142】

金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属が挙げられる。具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが挙げられる。

【0143】

金属塩としては、例えば、上記金属のハロゲン化物、及び上記金属の炭酸塩が挙げられる。具体的には、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＭｇＣｌ_２、ＣａＣｌ_２、ＳｒＣｌ_２、ＢａＣｌ_２、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｃｓ_２ＣＯ_３などが挙げられる。

【0144】

金属酸化物としては、例えば、上記金属の酸化物が挙げられる。具体的には、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯなどが挙げられる。

【0145】

また、実施の形態１で述べた通り、第６の物質（および第８の物質）としては金属錯体が好ましい。金属錯体としては、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子と、１価の金属イオンと、を有する金属錯体であることが好ましい。８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子としては、８－ヒドロキシキノリナト、及び、８－ヒドロキシキノリナトのメチル置換体（例えば２－メチル置換体、５－メチル置換体）などが挙げられる。なお、８－ヒドロキシキノリナト構造とは、置換もしくは無置換の８－ヒドロキシキノリノールにおける－ＯＨ基のプロトンが脱離した構造をいう。

【0146】

したがって、上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する金属錯体としては、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するリチウム錯体である、８－（ヒドロキシキノリナト）リチウム（略称：Ｌｉｑ）、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するナトリウム錯体である、８－（ヒドロキシキノリナト）ナトリウム（略称：Ｎａｑ）、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するカリウム錯体である、８－（ヒドロキシキノリナト）カリウム（略称：Ｋｑ）、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有するマグネシウム錯体である、ビス（８－ヒドロキシキノリナト）マグネシウム（略称：Ｍｇｑ_２）、その他の金属錯体としては、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む配位子を有する亜鉛錯体である、ビス（８－ヒドロキシキノリナト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ_２）などが挙げられる。

【0147】

＜電子注入層＞
電子注入層１１５は、陰極１０２からの電子の注入効率を高めるための層であり、陰極１０２に用いる材料の仕事関数の値と、電子注入層１１５に用いる材料のＬＵＭＯ準位の値とを比較した際、その差が小さい（０．５ｅＶ以下）材料を用いることが好ましい。従って、電子注入層１１５には、リチウム、セシウム、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）、８－（ヒドロキシキノリナト）リチウム（略称：Ｌｉｑ）、２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰ）、２－（２－ピリジル）－３－ピリジノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰｙ）、４－フェニル－２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰＰ）リチウム酸化物（ＬｉＯ_ｘ）、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ_３）のような希土類金属化合物を用いることができる。

【0148】

また、図３Ｂに示す発光デバイスのように、２つのＥＬ層（１０３ａ、１０３ｂ）の間に電荷発生層１０４を設けることにより、複数のＥＬ層が一対の電極間に積層された構造（タンデム構造ともいう）とすることもできる。なお、本実施の形態において図３Ａで説明する、正孔注入層（１１１）、正孔輸送層（１１２）、発光層（１１３）、電子輸送層（１１４）、電子注入層（１１５）のそれぞれは、図３Ｂで説明する、正孔注入層（１１１ａ、１１１ｂ）、正孔輸送層（１１２ａ、１１２ｂ）、発光層（１１３ａ、１１３ｂ）、電子輸送層（１１４ａ、１１４ｂ）、電子注入層（１１５ａ、１１５ｂ）のそれぞれと、機能や用いる材料は共通である。

【0149】

＜電荷発生層＞
なお、図３Ｂの発光デバイスにおける電荷発生層１０４は、第１の電極（陽極）１０１と第２の電極（陰極）１０２との間に電圧を印加したときに、陽極である第１の電極１０１側のＥＬ層１０３ａに電子を注入し、陰極である第２の電極１０２側のＥＬ層１０３ｂに正孔を注入する機能を有する。なお、電荷発生層１０４は、正孔輸送性材料に電子受容体（アクセプタ）が添加された構成（Ｐ型層）であっても、電子輸送性材料に電子供与体（ドナー）が添加された構成（Ｎ型層）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。また、上記Ｐ型層と、後述する電子リレー層および電子注入バッファ層のいずれか一又は両方を組み合わせて形成されていても良い。なお、上述した材料を用いて電荷発生層１０４を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。

【0150】

電荷発生層１０４において、正孔輸送性材料に電子受容体が添加された構成（Ｐ型層）とする場合、正孔輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子受容体としては、７，７，８，８－テトラシアノ－２，３，５，６－テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ_４－ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどが挙げられる。

【0151】

また、電荷発生層１０４において、電子輸送性材料に電子供与体が添加された構成（Ｎ型層）とする場合、電子輸送性材料としては、本実施の形態で示した材料を用いることができる。また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第２、第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。

【0152】

上記で、Ｐ型層との組み合わせが好ましいとして示した電子リレー層は、電子注入バッファ層とＰ型層との間に設けることで、電子注入バッファ層とＰ型層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。なお、電子リレー層は、少なくとも電子輸送性材料を含み、電子リレー層に含まれる電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位は、Ｐ型層における電子受容性物質のＬＵＭＯ準位と、電子注入バッファ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。電子リレー層に用いられる電子輸送性材料における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、電子リレー層に用いられる電子輸送性材料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。

【0153】

電子注入バッファ層には、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。

【0154】

また、電子注入バッファ層が、電子輸送性材料と電子供与性物質を含んで形成される場合には、電子供与性物質として、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、電子輸送性材料としては、先に説明した電子輸送層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。

【0155】

なお、図３Ｂでは、ＥＬ層１０３が２層積層された構成を示したが、異なるＥＬ層の間に電荷発生層を設けることにより３層以上のＥＬ層の積層構造としてもよい。

【0156】

また、上記の電荷発生層は、上述した電子注入層の代わりに用いることもできる。なお、この場合には、陽極側から電子注入バッファ層、電子リレー層、Ｐ型層の順に積層されることが好ましい。

【0157】

＜基板＞
本実施の形態で示した発光デバイスは、様々な基板上に形成することができる。なお、基板の種類は、特定のものに限定されることはない。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紙、又は基材フィルムなどが挙げられる。

【0158】

なお、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挙げられる。また、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、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）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチック、アクリル樹脂等の合成樹脂、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、ポリアミド、ポリイミド、アラミド樹脂、エポキシ樹脂、無機蒸着フィルム、又は紙類などが挙げられる。

【0159】

なお、本実施の形態で示す発光デバイスの作製には、蒸着法などの真空プロセスや、スピンコート法やインクジェット法などの溶液プロセスを用いることができる。蒸着法を用いる場合には、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）や、化学蒸着法（ＣＶＤ法）等を用いることができる。特に発光デバイスのＥＬ層に含まれる機能層（正孔注入層（１１１、１１１ａ、１１１ｂ）、正孔輸送層（１１２、１１２ａ、１１２ｂ）、発光層（１１３、１１３ａ、１１３ｂ）、電子輸送層（１１４、１１４ａ、１１４ｂ）、電子注入層（１１５、１１５ａ、１１５ｂ））、および電荷発生層（１０４）については、蒸着法（真空蒸着法等）、塗布法（ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等）、印刷法（インクジェット法、スクリーン（孔版印刷）法、オフセット（平版印刷）法、フレキソ（凸版印刷）法、グラビア法、マイクロコンタクト法、ナノインプリント法等）などの方法により形成することができる。

【0160】

なお、本実施の形態で示す発光デバイスのＥＬ層（１０３、１０３ａ、１０３ｂ）を構成する各機能層（正孔注入層（１１１、１１１ａ、１１１ｂ）、正孔輸送層（１１２、１１２ａ、１１２ｂ）、発光層（１１３、１１３ａ、１１３ｂ）、電子輸送層（１１４、１１４ａ、１１４ｂ）、電子注入層（１１５、１１５ａ、１１５ｂ））や電荷発生層（１０４）は、上述した材料に限られることはなく、それ以外の材料であっても各層の機能を満たせるものであれば組み合わせて用いることができる。一例としては、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）、中分子化合物（低分子と高分子の中間領域の化合物：分子量４００乃至４０００）、無機化合物（量子ドット材料等）等を用いることができる。なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。

【0161】

以上のような構成を有する本発明の一態様の発光装置に用いられる発光デバイスは、長寿命な発光デバイスとすることが可能である。

【0162】

本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。

【0163】

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。なお、図４Ａに示す発光装置は、第１の基板２０１上のトランジスタ（ＦＥＴ）２０２と発光デバイス（２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂ、２０３Ｗ）が電気的に接続されてなるアクティブマトリクス型の発光装置であり、複数の発光デバイス（２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂ、２０３Ｗ）は、共通のＥＬ層２０４を有し、また、各発光デバイスの発光色に応じて、各発光デバイスの電極間の光学距離が調整されたマイクロキャビティ構造を有する。また、ＥＬ層２０４から得られた発光が第２の基板２０５に形成されたカラーフィルタ（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ）を介して射出されるトップエミッション型の発光装置である。

【0164】

図４Ａに示す発光装置において、第１の電極２０７は、反射電極として機能するように形成する。また、第２の電極２０８は、光（可視光または近赤外光）に対する透過性および反射性の両機能を有する、半透過・半反射電極として機能するように形成する。なお、第１の電極２０７および第２の電極２０８を形成する電極材料としては、他の実施形態の記載を参照し、適宜用いることができる。

【0165】

また、図４Ａにおいて、例えば、発光デバイス２０３Ｒを赤色発光デバイス、発光デバイス２０３Ｇを緑色発光デバイス、発光デバイス２０３Ｂを青色発光デバイス、発光デバイス２０３Ｗを白色発光デバイスとする場合、図４Ｂに示すように発光デバイス２０３Ｒは、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間が光学距離２００Ｒとなるように調整し、発光デバイス２０３Ｇは、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間が光学距離２００Ｇとなるように調整し、発光デバイス２０３Ｂは、第１の電極２０７と第２の電極２０８との間が光学距離２００Ｂとなるように調整する。なお、図４Ｂに示すように、発光デバイス２０３Ｒにおいて導電層２１０Ｒを第１の電極２０７に積層し、発光デバイス２０３Ｇにおいて導電層２１０Ｇを積層することにより、光学調整を行うことができる。

【0166】

第２の基板２０５には、カラーフィルタ（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ）が形成されている。なお、カラーフィルタは、可視光のうち特定の波長域を通過させ、特定の波長域を阻止するフィルタである。従って、図４Ａに示すように、発光デバイス２０３Ｒと重なる位置に赤の波長域のみを通過させるカラーフィルタ２０６Ｒを設けることにより、発光デバイス２０３Ｒから赤色発光を得ることができる。また、発光デバイス２０３Ｇと重なる位置に緑の波長域のみを通過させるカラーフィルタ２０６Ｇを設けることにより、発光デバイス２０３Ｇから緑色発光を得ることができる。また、発光デバイス２０３Ｂと重なる位置に青の波長域のみを通過させるカラーフィルタ２０６Ｂを設けることにより、発光デバイス２０３Ｂから青色発光を得ることができる。但し、発光デバイス２０３Ｗは、カラーフィルタを設けることなく白色発光を得ることができる。なお、１種のカラーフィルタの端部には、黒色層（ブラックマトリックス）２０９が設けられていてもよい。さらに、カラーフィルタ（２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂ）や黒色層２０９は、透明な材料を用いたオーバーコート層で覆われていても良い。

【0167】

図４Ａでは、第２の基板２０５側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置を示したが、図４Ｃに示すようにＦＥＴ２０２が形成されている第１の基板２０１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としても良い。なお、ボトムエミッション型の発光装置の場合には、第１の電極２０７を半透過・半反射電極として機能するように形成し、第２の電極２０８を反射電極として機能するように形成する。また、第１の基板２０１は、少なくとも透光性の基板を用いる。また、カラーフィルタ（２０６Ｒ’、２０６Ｇ’、２０６Ｂ’）は、図４Ｃに示すように発光デバイス（２０３Ｒ、２０３Ｇ、２０３Ｂ）よりも第１の基板２０１側に設ければよい。

【0168】

また、図４Ａにおいて、発光デバイスが、赤色発光デバイス、緑色発光デバイス、青色発光デバイス、白色発光デバイスの場合について示したが、本発明の一態様である発光デバイスはその構成に限られることはなく、黄色の発光デバイスや橙色の発光デバイスを有する構成であっても良い。なお、これらの発光デバイスを作製するためにＥＬ層（発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層など）に用いる材料としては、他の実施形態の記載を参照し、適宜用いればよい。なお、その場合には、また、発光デバイスの発光色に応じてカラーフィルタを適宜選択する必要がある。

【0169】

以上のような構成とすることにより、複数の発光色を呈する発光デバイスを備えた発光装置を得ることができる。

【0170】

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。

【0171】

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。

【0172】

本発明の一態様である発光デバイスのデバイス構成を適用することで、アクティブマトリクス型の発光装置やパッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。なお、アクティブマトリクス型の発光装置は、発光デバイスとトランジスタ（ＦＥＴ）とを組み合わせた構成を有する。従って、パッシブマトリクス型の発光装置、アクティブマトリクス型の発光装置は、いずれも本発明の一態様に含まれる。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発光デバイスを適用することが可能である。

【0173】

本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図５を用いて説明する。

【0174】

なお、図５Ａは発光装置を示す上面図であり、図５Ｂは図５Ａを鎖線Ａ－Ａ’で切断した断面図である。アクティブマトリクス型の発光装置は、第１の基板３０１上に設けられた画素部３０２、駆動回路部（ソース線駆動回路）３０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）（３０４ａ、３０４ｂ）を有する。画素部３０２および駆動回路部（３０３、３０４ａ、３０４ｂ）は、シール材３０５によって、第１の基板３０１と第２の基板３０６との間に封止される。

【0175】

また、第１の基板３０１上には、引き回し配線３０７が設けられる。引き回し配線３０７は、外部入力端子であるＦＰＣ３０８と電気的に接続される。なお、ＦＰＣ３０８は、駆動回路部（３０３、３０４ａ、３０４ｂ）に外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等）や電位を伝達する。また、ＦＰＣ３０８にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。なお、これらＦＰＣやのＰＷＢが取り付けられた状態は、発光装置に含まれる。

【0176】

次に、図５Ｂに断面構造を示す。

【0177】

画素部３０２は、ＦＥＴ（スイッチング用ＦＥＴ）３１１、ＦＥＴ（電流制御用ＦＥＴ）３１２、およびＦＥＴ３１２と電気的に接続された第１の電極３１３を有する複数の画素により形成される。なお、各画素が有するＦＥＴの数は、特に限定されることはなく、必要に応じて適宜設けることができる。

【0178】

ＦＥＴ３０９、３１０、３１１、３１２は、特に限定されることはなく、例えば、スタガ型や逆スタガ型などのトランジスタを適用することができる。また、トップゲート型やボトムゲート型などのトランジスタ構造であってもよい。

【0179】

なお、これらのＦＥＴ３０９、３１０、３１１、３１２に用いることのできる半導体の結晶性については特に限定されず、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。なお、結晶性を有する半導体を用いることで、トランジスタ特性の劣化を抑制することができるため好ましい。

【0180】

また、これらの半導体としては、例えば、第１４族の元素、化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体などを用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体、インジウムを含む酸化物半導体などを適用することができる。

【0181】

駆動回路部３０３は、ＦＥＴ３０９とＦＥＴ３１０とを有する。なお、駆動回路部３０３は、単極性（Ｎ型またはＰ型のいずれか一方のみ）のトランジスタを含む回路で形成されても良いし、Ｎ型のトランジスタとＰ型のトランジスタを含むＣＭＯＳ回路で形成されても良い。また、外部に駆動回路を有する構成としても良い。

【0182】

第１の電極３１３の端部は、絶縁物３１４により覆われている。なお、絶縁物３１４には、ネガ型の感光性樹脂や、ポジ型の感光性樹脂（アクリル樹脂）などの有機化合物や、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等の無機化合物を用いることができる。絶縁物３１４の上端部または下端部には、曲率を有する曲面を有するのが好ましい。これにより、絶縁物３１４の上層に形成される膜の被覆性を良好なものとすることができる。

【0183】

第１の電極３１３上には、ＥＬ層３１５及び第２の電極３１６が積層形成される。ＥＬ層３１５は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を有する。

【0184】

なお、本実施の形態で示す発光デバイス３１７の構成は、他の実施の形態で説明した構成や材料を適用することができる。なお、ここでは図示しないが、第２の電極３１６は外部入力端子であるＦＰＣ３０８に電気的に接続されている。

【0185】

また、図５Ｂに示す断面図では発光デバイス３１７を１つのみ図示しているが、画素部３０２において、複数の発光デバイスがマトリクス状に配置されているものとする。画素部３０２には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光デバイスをそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光デバイスの他に、例えば、ホワイト（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）等の発光が得られる発光デバイスを形成してもよい。例えば、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光が得られる発光デバイスに上述の数種類の発光が得られる発光デバイスを追加することにより、色純度の向上、消費電力の低減等の効果が得ることができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。なお、カラーフィルタの種類としては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等を用いることができる。

【0186】

第１の基板３０１上のＦＥＴ（３０９、３１０、３１１、３１２）や、発光デバイス３１７は、第２の基板３０６と第１の基板３０１とをシール材３０５により貼り合わせることにより、第１の基板３０１、第２の基板３０６、およびシール材３０５で囲まれた空間３１８に備えられた構造を有する。なお、空間３１８には、不活性気体（窒素やアルゴン等）や有機物（シール材３０５を含む）で充填されていてもよい。

【0187】

シール材３０５には、エポキシ樹脂やガラスフリットを用いることができる。なお、シール材３０５には、できるだけ水分や酸素を透過しない材料を用いることが好ましい。また、第２の基板３０６は、第１の基板３０１に用いることができるものを同様に用いることができる。従って、他の実施形態で説明した様々な基板を適宜用いることができるものとする。基板としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ－Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。シール材としてガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から第１の基板３０１及び第２の基板３０６はガラス基板であることが好ましい。

【0188】

以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。

【0189】

また、アクティブマトリクス型の発光装置を可撓性基板に形成する場合、可撓性基板上にＦＥＴと発光デバイスとを直接形成しても良いが、剥離層を有する別の基板にＦＥＴと発光デバイスを形成した後、熱、力、レーザ照射などを与えることによりＦＥＴと発光デバイスを剥離層で剥離し、さらに可撓性基板に転載して作製しても良い。なお、剥離層としては、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層や、ポリイミド等の有機樹脂膜等を用いることができる。また可撓性基板としては、トランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、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挙げられる。これらの基板を用いることにより、耐久性や耐熱性に優れ、軽量化および薄型化を図ることができる。

【0190】

また、アクティブマトリクス型の発光装置が有する発光デバイスの駆動は、発光デバイスをパルス状（例えば、ｋＨｚ、ＭＨｚ等の周波数を用いる）に発光させ、表示に用いる構成としても良い。上記有機化合物を用いて形成される発光デバイスは、優れた周波数特性を備えるため、発光デバイスを駆動する時間を短縮し、消費電力を低減することができる。また、駆動時間の短縮に伴い発熱が抑制されるため、発光デバイスの劣化を軽減することも可能である。

【0191】

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

【0192】

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光デバイス、本発明の一態様である発光デバイスを有する発光装置を適用して完成させた様々な電子機器や自動車の一例について、説明する。なお、発光装置は、本実施の形態で説明する電子機器において、主に表示部に適用することができる。

【0193】

図６Ａ乃至図６Ｇに示す電子機器は、筐体７０００、表示部７００１、スピーカ７００３、ＬＥＤランプ７００４、操作キー７００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子７００６、センサ７００７（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７００８、等を有することができる。

【0194】

図６Ａはモバイルコンピュータであり、上述したものの他に、スイッチ７００９、赤外線ポート７０１０、等を有することができる。

【0195】

図６Ｂは記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、上述したものの他に、第２表示部７００２、記録媒体読込部７０１１、等を有することができる。

【0196】

図６Ｃはテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、上述したものの他に、アンテナ７０１４、シャッターボタン７０１５、受像部７０１６、等を有することができる。

【0197】

図６Ｄは携帯情報端末である。携帯情報端末は、表示部７００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報７０５２、情報７０５３、情報７０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末を収納した状態で、携帯情報端末の上方から観察できる位置に表示された情報７０５３を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。

【0198】

図６Ｅは携帯情報端末（スマートフォンを含む）であり、筐体７０００に、表示部７００１、操作キー７００５、等を有することができる。なお、携帯情報端末は、スピーカ７００３、接続端子７００６、センサ７００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。ここでは３つのアイコン７０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報７０５１を表示部７００１の他の面に表示することもできる。情報７０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メールやＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリーの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報７０５１が表示されている位置にはアイコン７０５０などを表示してもよい。

【0199】

図６Ｆは、大型のテレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）であり、筐体７０００、表示部７００１、等を有することができる。また、ここでは、スタンド７０１８により筐体７０００を支持した構成を示している。また、テレビジョン装置の操作は、別体のリモコン操作機７１１１、等により行うことができる。なお、表示部７００１にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７００１に触れることで操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７００１に表示される画像を操作することができる。

【0200】

図６Ａ乃至図６Ｆに示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または、複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能、等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図６Ａ乃至図６Ｆに示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。

【0201】

図６Ｇは、腕時計型の携帯情報端末であり、例えばスマートウォッチとして用いることができる。この腕時計型の携帯情報端末は、筐体７０００、表示部７００１、操作用ボタン７０２２、７０２３、接続端子７０２４、バンド７０２５、マイクロフォン７０２６、センサ７０２９、スピーカ７０３０等を有している。表示部７００１は、表示面が湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、この携帯情報端末は、例えば無線通信可能なヘッドセットとの相互通信によりハンズフリーでの通話が可能である。なお、接続端子７０２４により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うことや、充電を行うこともできる。充電動作は無線給電により行うこともできる。

【0202】

ベゼル部分を兼ねる筐体７０００に搭載された表示部７００１は、非矩形状の表示領域を有している。表示部７００１は、時刻を表すアイコン、その他のアイコン等を表示することができる。また、表示部７００１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。

【0203】

なお、図６Ｇに示すスマートウォッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウエア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。

【0204】

また、筐体７０００の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。

【0205】

なお、本発明の一態様である発光装置は、本実施の形態に示す電子機器の各表示部に用いることができ、長寿命な電子機器を実現できる。

【0206】

また、発光装置を適用した電子機器として、図７Ａ乃至図７Ｃに示すような折りたたみ可能な携帯情報端末が挙げられる。図７Ａには、展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。また、図７Ｂには、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。さらに、図７Ｃには、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。

【0207】

表示部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、表示部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、表示部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。なお、本発明の一態様の発光装置は、表示部９３１１に用いることができる。また、長寿命な電子機器を実現できる。表示部９３１１における表示領域９３１２は折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０の側面に位置する表示領域である。表示領域９３１２には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。

【0208】

また、発光装置を適用した自動車について、図８Ａ、図８Ｂに示す。すなわち、発光装置を、自動車と一体にして設けることができる。具体的には、図８Ａに示す自動車の外側のライト５１０１（車体後部も含む）、タイヤのホイール５１０２、ドア５１０３の一部または全体などに適用することができる。また、図８Ｂに示す自動車の内側の表示部５１０４、ハンドル５１０５、シフトレバー５１０６、座席シート５１０７、インナーリアビューミラー５１０８、フロントガラス５１０９等に適用することができる。その他のガラス窓の一部に適用してもよい。

【0209】

以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用した電子機器や自動車を得ることができる。なお、その場合には、長寿命な電子機器を実現できる。また、適用できる電子機器や自動車は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野において適用することが可能である。

【0210】

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。

【0211】

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用して作製される照明装置の構成について図９を用いて説明する。

【0212】

図９Ａ、図９Ｂは、照明装置の断面図の一例を示す。なお、図９Ａは基板側に光を取り出すボトムエミッション型の照明装置であり、図９Ｂは、封止基板側に光を取り出すトップエミッション型の照明装置である。

【0213】

図９Ａに示す照明装置４０００は、基板４００１上に発光デバイス４００２を有する。また、基板４００１の外側に凹凸を有する基板４００３を有する。発光デバイス４００２は、第１の電極４００４と、ＥＬ層４００５と、第２の電極４００６を有する。

【0214】

第１の電極４００４は、電極４００７と電気的に接続され、第２の電極４００６は電極４００８と電気的に接続される。また、第１の電極４００４と電気的に接続される補助配線４００９を設けてもよい。なお、補助配線４００９上には、絶縁層４０１０が形成されている。

【0215】

また、基板４００１と封止基板４０１１は、シール材４０１２で接着されている。また、封止基板４０１１と発光デバイス４００２の間には、乾燥剤４０１３が設けられていることが好ましい。なお、基板４００３は、図９Ａのような凹凸を有するため、発光デバイス４００２で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。

【0216】

図９Ｂの照明装置４２００は、基板４２０１上に発光デバイス４２０２を有する。発光デバイス４２０２は第１の電極４２０４と、ＥＬ層４２０５と、第２の電極４２０６とを有する。

【0217】

第１の電極４２０４は、電極４２０７と電気的に接続され、第２の電極４２０６は電極４２０８と電気的に接続される。また第２の電極４２０６と電気的に接続される補助配線４２０９を設けてもよい。また、補助配線４２０９の下部に、絶縁層４２１０を設けてもよい。

【0218】

基板４２０１と凹凸のある封止基板４２１１は、シール材４２１２で接着されている。また、封止基板４２１１と発光デバイス４２０２の間にバリア膜４２１３および平坦化膜４２１４を設けてもよい。なお、封止基板４２１１は、図９Ｂのような凹凸を有するため、発光デバイス４２０２で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。

【0219】

また、これらの照明装置の応用例としては、室内の照明用であるシーリングライトが挙げられる。シーリングライトには、天井直付型や天井埋め込み型等がある。なお、このような照明装置は、発光装置を筐体やカバーと組み合わせることにより構成される。

【0220】

その他にも床面に灯りを照射し、足元の安全性を高めることができる足元灯などへの応用も可能である。足元灯は、例えば、寝室や階段や通路などに使用するのが有効である。その場合、部屋の広さや構造に応じて適宜サイズや形状を変えることができる。また、発光装置と支持台とを組み合わせて構成される据え置き型の照明装置とすることも可能である。

【0221】

また、シート状の照明装置（シート状照明）として応用することも可能である。シート状照明は、壁面に張り付けて使用するため、場所を取らず幅広い用途に用いることができる。なお、大面積化も容易である。なお、曲面を有する壁面や筐体に用いることもできる。

【0222】

なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に本発明の一態様である発光装置、またはその一部である発光デバイスを適用し、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。

【0223】

以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。

【0224】

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。

【実施例0225】

本実施例では、本発明の一態様である発光デバイスとして、発光層のホスト材料として９－（１－ナフチル）－１０－［４－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）を用い、電子輸送層の電子輸送性材料として、２－フェニル－３－｛４－［１０－（３－ピリジル）－９－アントリル］フェニル｝キノキサリン（略称：ＰｙＡ１ＰＱ）とＬｉｑを用いた発光デバイス１について説明する。なお、発光デバイス１における、発光層のホスト材料（αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）と電子輸送層の電子輸送性材料（ＰｙＡ１ＰＱ）とのＬＵＭＯ準位の差は、０．２６ｅＶである。また、比較のための発光デバイスとして作製した、比較発光デバイス２は、発光層のホスト材料にαＮ－βＮＰＡｎｔｈを用い、電子輸送層の電子輸送性材料に２－｛４－［９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）－２－アントリル］フェニル｝－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ＺＡＤＮ）を用いており、比較発光デバイス２における、発光層のホスト材料（αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）と電子輸送層の電子輸送性材料（ＺＡＤＮ）とのＬＵＭＯ準位の差は、０．１３ｅＶである。

【0226】

以下に、これらの発光デバイスの素子構造、作製方法およびその特性について説明する。なお、本実施例で用いる発光デバイスの素子構造を図１５に示し、具体的な構成について表４に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。

【0227】

【表4】

【0228】

【化7】

【0229】

≪発光デバイスの作製≫
本実施例で示す発光デバイスは、図１５に示すように基板９００上に形成された第１の電極９０１上にＥＬ層９０２を構成する、正孔注入層９１１、正孔輸送層９１２、発光層９１３、電子輸送層９１４が順次積層され、電子輸送層９１４上に第２の電極９０３が積層された構造を有する。

【0230】

まず、基板９００上に第１の電極９０１を形成した。電極面積は、４ｍｍ^２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。また、基板９００には、ガラス基板を用いた。また、第１の電極９０１は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法により、７０ｎｍの膜厚で成膜して形成した。

【0231】

ここで、前処理として、基板の表面を水で洗浄し、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、１×１０^－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。

【0232】

次に、第１の電極９０１上に正孔注入層９１１を形成した。正孔注入層９１１は、真空蒸着装置内を１×１０^－４Ｐａに減圧した後、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）－６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ）と、ＡＬＤ－ＭＰ００１Ｑ（分析工房株式会社、材料シリアル番号：１Ｓ２０１８０３１４）とを、重量比で１：０．１（＝ＢＢＡＢｎｆ：ＡＬＤ－ＭＰ００１Ｑ）となるように、１０ｎｍ共蒸着して形成した。

【0233】

次に、正孔注入層９１１上に正孔輸送層９１２を形成した。本実施例で説明する発光デバイスの正孔輸送層９１２は、第１の正孔輸送層９１２－１と第２の正孔輸送層９１２－２との積層構造を有する。第１の正孔輸送層９１２－１として、ＢＢＡＢｎｆを２０ｎｍとなるように蒸着した後、第２の正孔輸送層９１２－２として、３，３’－（ナフタレン－１，４－ジイル）ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣｚＮ２）を１０ｎｍとなるように蒸着し、正孔輸送層９１２を形成した。なお、第２の正孔輸送層９１２－２は電子ブロック層としても機能する。

【0234】

次に、正孔輸送層９１２上に発光層９１３を形成した。

【0235】

発光層９１３は、αＮ－βＮＰＡｎｔｈと、３，１０－ビス［Ｎ－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ナフト［２，３－ｂ；６，７－ｂ’］ビスベンゾフラン（略称：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）とを、重量比１：０．０１５（＝αＮ－βＮＰＡｎｔｈ：３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２）となるように共蒸着した。なお、膜厚は、２５ｎｍとした。

【0236】

次に、発光層９１３上に電子輸送層９１４を形成した。電子輸送層９１４の形成には、抵抗加熱による蒸着法を用いた。本実施例で説明する発光デバイスの電子輸送層９１４は、第１の電子輸送層９１４－１と第２の電子輸送層９１４－２との積層構造を有する。

【0237】

発光デバイス１の場合は、第１の電子輸送層９１４－１として、２－フェニル－３－｛４－［１０－（３－ピリジル）－９－アントリル］フェニル｝キノキサリン（略称：ＰｙＡ１ＰＱ）と、８－ヒドロキシキノリナトリチウム（略称：Ｌｉｑ）とを重量比１：２（＝ＰｙＡ１ＰＱ：Ｌｉｑ）となるように１２．５ｎｍ共蒸着した後、第２の電子輸送層９１４－２として、ＰｙＡ１ＰＱと、Ｌｉｑとを重量比２：１（＝ＰｙＡ１ＰＱ：Ｌｉｑ）となるように１２．５ｎｍ共蒸着し、電子輸送層９１４を形成した。

【0238】

発光デバイス２の場合は、第１の電子輸送層９１４－１として、２－｛４－［９，１０－ジ（ナフタレン－２－イル）－２－アントリル］フェニル｝－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ＺＡＤＮ）と、Ｌｉｑとを重量比１：２（＝ＺＡＤＮ：Ｌｉｑ）となるように１２．５ｎｍ共蒸着した後、第２の電子輸送層９１４－２として、ＺＡＤＮと、Ｌｉｑとを重量比２：１（＝ＺＡＤＮ：Ｌｉｑ）となるように１２．５ｎｍ共蒸着し、電子輸送層９１４を形成した。

【0239】

次に、電子輸送層９１４上に第２の電極９０３を形成した。第２の電極９０３は、アルミニウムを蒸着法により、膜厚が２００ｎｍとなるように形成した。なお、本実施例において、第２の電極９０３は、陰極として機能する。

【0240】

以上の工程により、基板９００上に一対の電極間にＥＬ層を挟んでなる発光デバイスを形成した。なお、上記工程で説明した正孔注入層９１１、正孔輸送層９１２、発光層９１３、電子輸送層９１４は、本発明の一態様におけるＥＬ層を構成する機能層である。但し、必要に応じて、本明細書中で説明した、電子注入層９１５や電荷発生層などを設けても良い。また、上述した作製方法における蒸着工程では、全て抵抗加熱法による蒸着法を用いた。

【0241】

また、上記に示すように作製した発光デバイスは、別の基板（図示せず）により封止される。なお、別の基板（図示せず）を用いた封止の際は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、紫外光により固化するシール剤を塗布した別の基板（図示せず）を基板９００上に固定し、基板９００上に形成された発光デバイスの周囲にシール剤が付着するよう基板同士を接着させた。封止時には３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ^２照射しシール剤を固化し、８０℃にて１時間熱処理することによりシール剤を安定化させた。

【0242】

≪発光デバイスの動作特性≫
作製した各発光デバイスの動作特性について測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。また、各発光デバイスの動作特性の結果として電流密度－輝度特性を図１６、電圧－輝度特性を図１７、輝度－電流効率特性を図１８、電圧－電流特性を図１９、輝度－電力効率特性を図２０、輝度－外部量子効率特性を図２１にそれぞれ示す。

【0243】

また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における各発光デバイスの主な初期特性値を以下の表５に示す。

【0244】

【表5】

【0245】

また、各発光デバイスに１２．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図２２に示す。図２２に示す通り、各発光デバイスの発光スペクトルは、４５７ｎｍ付近にピークを有しており、いずれも発光層９１３に含まれる、３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２の発光に由来していることが示唆される。

【0246】

図１６乃至図２１及び表５に示す結果より、発光層９１３にホスト材料としてαＮ－βＮＰＡｎｔｈを用い、電子輸送層９１４に電子輸送性材料としてＰｙＡ１ＰＱとＬｉｑを用いた本発明の一態様である発光デバイス１は、比較発光デバイス２よりも電流－電圧特性、パワー効率、および発光効率の良好な発光デバイスであることがわかった。また、この発光特性は比較発光デバイス２と遜色ない特性を示すことが示された。

【0247】

また、各素子を一定電流密度（５０ｍＡ／ｃｍ^２）で駆動させたときの駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図２３に示す。図２３で示すように、本発明一態様である発光デバイス１は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光デバイスであることがわかった。これは、発光層９１３にホスト材料として用いたαＮ－βＮＰＡｎｔｈと、電子輸送層９１４に電子輸送性材料として用いたＰｙＡ１ＰＱとのＬＵＭＯ準位の差が０．２６ｅＶと非常に大きく、発光層９１３と電子輸送層９１４との積層界面の電子注入障壁が大きくなるために陰極側から発光層に注入された電子が正孔輸送層９１２に到達することを抑制し、電子の注入に伴う正孔輸送層の劣化が抑えられたことに起因する結果であるといえる。一方で比較発光デバイス２は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が発光デバイス１よりも大きい。比較発光デバイス２では電子輸送層９１４に電子輸送性材料として用いたＺＡＤＮのＬＵＭＯ準位がＰｙＡ１ＰＱよりも浅く、発光層９１３のホスト材料として用いたαＮ－βＮＰＡｎｔｈとのＬＵＭＯ準位差が０．１３ｅＶしかない。そのため、陰極側から発光層に注入された電子が正孔輸送層９１２まで到達しやすくなり、正孔注入層の劣化がより見えることが考えられる。

【実施例0248】

本実施例では、実施例１で示した発光デバイス１を構成するＥＬ層のうち、電子輸送層の構成が異なり、さらに電子輸送層と第２の電極との間に電子注入層を有する構造の発光デバイス３及び発光デバイス４について説明する。なお、発光デバイス３および発光デバイス４の電子輸送層は、いずれも電子輸送性材料として２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）を少なくとも有し、発光層のホスト材料として、９－（１－ナフチル）－１０－［４－（２－ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）用いており、発光デバイス３および発光デバイス４における、発光層のホスト材料（αＮ－βＮＰＡｎｔｈ）と電子輸送層の電子輸送性材料（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）とのＬＵＭＯ準位の差は、０．２０ｅＶである。また、本実施例で説明する発光デバイスのデバイス構造は、図１５の構造に加えて、電子輸送層９１４と第２の電極９０３との間に電子注入層９１５を有する構造であり、作製方法は、実施例１と同様である。

【0249】

本実施例で各発光デバイスに用いる材料の化学式を以下に示す。また、各発光デバイスの具体的な構成を以下の表６に示す。

【0250】

【化8】

【0251】

【表6】

【0252】

≪発光デバイスの動作特性≫
作製した各発光デバイスの動作特性について測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。また、各発光デバイスの動作特性の結果として電流密度－輝度特性を図２４、電圧－輝度特性を図２５、輝度－電流効率特性を図２６、電圧－電流特性を図２７、輝度－電力効率特性を図２８、輝度－外部量子効率特性を図２９にそれぞれ示す。

【0253】

また、１０００ｃｄ／ｍ^２付近における各発光デバイスの主な初期特性値を以下の表７に示す。

【0254】

【表7】

【0255】

また、各発光デバイスが輝度１０００ｃｄ／ｍ^２を出すための電圧を印加した際の発光スペクトルを、図３０に示す。図３０に示す通り、各発光デバイスの発光スペクトルは、いずれも４５８ｎｍ付近にピークを有しており、発光層９１３に含まれる、３，１０ＰＣＡ２Ｎｂｆ（ＩＶ）－０２の発光に由来していることが示唆される。

【0256】

図２４乃至図２９及び表７に示す結果より、発光層９１３にホスト材料としてαＮ－βＮＰＡｎｔｈを用い、電子輸送層９１４に電子輸送性材料として少なくとも２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩを用いた本発明の一態様である発光デバイス３および発光デバイス４は、いずれも電流－電圧特性、パワー効率、および発光効率の良好な発光デバイスであることがわかった。

【0257】

また、各素子を一定電流密度（５０ｍＡ／ｃｍ^２）で駆動させたときの駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図３１に示す。図３１で示すように、本発明一態様である発光デバイス３および発光デバイス４は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光デバイスであることがわかった。これは、発光層９１３にホスト材料として用いたαＮ－βＮＰＡｎｔｈと、電子輸送層９１４に電子輸送性材料として用いた２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩとのＬＵＭＯ準位の差が０．２０ｅＶと非常に大きく、発光層９１３と電子輸送層９１４との積層界面の電子注入障壁が大きくなるために陰極側から発光層に注入された電子が正孔輸送層に到達することを抑制し、電子の注入に伴う正孔輸送層の劣化が抑えられたことに起因する結果であるといえる。なお、駆動時間の蓄積に伴う輝度変化は、輝度が初期値よりも大きくなる挙動が見られている。これは前述したとおり、今回の発光素子では電子輸送性の遅い電子輸送材料を用いることで、初期の駆動状態においてはキャリアの再結合する領域が電子輸送層内部にまで広がっているためである。駆動時間が蓄積されるとキャリアの再結合領域のうち、電子輸送層に広がっていた範囲が減少し、相対的に発光効率が増加し、輝度上昇につながっている物と考える。

【0258】

＜参考例＞
本参考例では、各実施例に適用できる有機化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位および電子移動度の算出方法について説明する。

【0259】

ＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位はサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定を元に算出することができる。

【0260】

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（２０～２５℃）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。

【0261】

電子移動度はインピーダンス分光法（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＳ法）により測定することが可能である。

【0262】

ＥＬ材料のキャリア移動度の測定は、過渡光電流法（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ：ＴＯＦ法）や空間電荷制限電流（Ｓｐａｃｅ－ｃｈａｒｇｅ－ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ：ＳＣＬＣ）のＩ－Ｖ特性から求める方法（ＳＣＬＣ法）などが古くから知られている。ＴＯＦ法は実際の有機ＥＬ素子と比較してかなり厚い膜厚の試料が必要となる。ＳＣＬＣ法ではキャリア移動度の電界強度依存性が得られないなどの欠点がある。ＩＳ法では、測定に必要とする有機膜の膜厚が数百ｎｍ程度と薄いため、比較的少量のＥＬ材料でも成膜することが可能であり、実際のＥＬ素子に近い膜厚で移動度を測定できることが特徴であり、キャリア移動度の電界強度依存性も得ることができる。

【0263】

ＩＳ法では、ＥＬ素子に微小正弦波電圧信号（Ｖ＝Ｖ_０［ｅｘｐ（ｊωｔ）］）を与え、その応答電流信号（Ｉ＝Ｉ_０ｅｘｐ［ｊ（ωｔ＋φ）］）の電流振幅と入力信号との位相差より、ＥＬ素子のインピーダンス（Ｚ＝Ｖ／Ｉ）を求める。高周波電圧から低周波電圧まで変化させて素子に印加させれば、インピーダンスに寄与する様々な緩和時間を有する成分を分離、測定することができる。

【0264】

ここで、インピーダンスの逆数であるアドミタンスＹ（＝１／Ｚ）は、下記式（１）のようにコンダクタンスＧとサセプタンスＢで表すことができる。

【0265】

【数1】

【0266】

さらに、単一電荷注入（ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）モデルにより、それぞれ下記式（２）および（３）を算出することができる。ここで、ｇ（式（４））は微分コンダクタンスである。なお、式中Ｃは静電容量（キャパシタンス）、θはωｔであり走行角、ωは角周波数を表す。ｔは走行時間である。解析には電流の式、ポアソンの式、電流連続の式を用い、拡散電流およびトラップ準位の存在を無視している。

【0267】

【数2】

【0268】

静電容量の周波数特性から移動度を算出する方法が－ΔＢ法である。また、コンダクタンスの周波数特性から移動度を算出する方法がωΔＧ法である。

【0269】

実際には、まず、電子移動度を求めたい材料の電子オンリー素子を作製する。電子オンリー素子とは、キャリアとして電子のみが流れるように設計された素子である。本明細書では、静電容量の周波数特性から移動度を算出する方法（－ΔＢ法）について説明する。電子オンリー素子の模式図は、図１０に示すとおりである。

【0270】

また、測定用に作製する電子オンリー素子は、図１０に示すように第１の電極１００１と第２の電極１００２との間に、第１の層１０１０、第２の層１０１１、および第３の層１０１２を有する。なお、電子移動度を測定する材料は、第２の層１０１１に用いれば良い。ここではＺＡＤＮとＬｉｑの１：１（重量比）の共蒸着膜の電子移動度の測定について、例を挙げて説明する。具体的な構成例は以下の表にまとめた。

【0271】

【表8】

【0272】

ＺＡＤＮとＬｉｑの共蒸着膜を第２の層１０１１として作製した電子オンリー素子の電流密度－電圧特性を図１１に示す。

【0273】

インピーダンス測定は、５．０Ｖ～９．０Ｖの範囲で直流電圧を印加しながら、交流電圧が７０ｍＶ、周波数が１Ｈｚ～３ＭＨｚの条件で測定を行った。ここで得られたインピーダンスの逆数であるアドミタンス（前述の（１）式）からキャパシタンスを算出する。印加電圧７．０Ｖにおける算出されたキャパシタンスＣの周波数特性を図１２に示す。

【0274】

キャパシタンスＣの周波数特性は、微小電圧信号により注入されたキャリアによる空間電荷が微小交流電圧に完全には追従できず、電流に位相差が生じることにより得られる。ここで、膜中のキャリアの走行時間は、注入されたキャリアが対向電極に到達する時間Ｔで定義され、以下の式（５）で表される。

【0275】

【数3】

【0276】

負サセプタンス変化（－ΔＢ）は、静電容量変化－ΔＣに角周波数ωを乗じた値（－ωΔＣ）に対応する。その最も低周波側のピーク周波数ｆ’_ｍａｘ（＝ω_ｍａｘ／２π）と走行時間Ｔとの間には、式（３）より、以下の式（６）の関係があることが導出される。

【0277】

【数4】

【0278】

上記測定から算出した（すなわち直流電圧が７．０Ｖの時の）－ΔＢの周波数特性を図１３に示す。図１３より求まる最も低周波側のピーク周波数ｆ’_ｍａｘは、図中の矢印で示す。

【0279】

以上の測定および解析から得られるｆ’_ｍａｘから、走行時間Ｔが求まるため（上記式（６）参照）、上記式（５）より、電圧７．０Ｖにおける電子移動度を求めることができる。同様の測定を、直流電圧５．０Ｖ～９．０Ｖの範囲で行うことで、各電圧（電界強度）での電子移動度が算出できるため、移動度の電界強度依存性も測定することができる。

【0280】

以上のような算出法により最終的に得られる、各有機化合物の電子移動度の電界強度依存性を図１４に示し、図から読み取った、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００［Ｖ／ｃｍ］^１／２の時の電子移動度の値を表９に示す。

【0281】

【表9】

【0282】

以上のように電子移動度を算出することが可能である。なお、詳しい測定方法に関しては、Ｔａｋａｙｕｋｉ Ｏｋａｃｈｉ 他 ”Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ” Ｖｏｌ． ４７， Ｎｏ． １２， ２００８， ｐｐ． ８９６５－８９７２を参照されたい。