(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-01
(45)【発行日】2024-11-12
(54)【発明の名称】発光デバイス、発光装置、電子機器および照明装置
(51)【国際特許分類】
H10K 50/17 20230101AFI20241105BHJP
H10K 50/165 20230101ALI20241105BHJP
H10K 85/30 20230101ALI20241105BHJP
H10K 85/60 20230101ALI20241105BHJP
H10K 50/15 20230101ALI20241105BHJP
H10K 50/18 20230101ALI20241105BHJP
H10K 50/12 20230101ALI20241105BHJP
H10K 59/10 20230101ALI20241105BHJP
H10K 101/30 20230101ALN20241105BHJP
H10K 101/40 20230101ALN20241105BHJP
【ＦＩ】
H10K50/17
H10K50/165
H10K85/30
H10K85/60
H10K50/17 171
H10K50/15
H10K50/18
H10K50/12
H10K59/10
H10K101:30
H10K101:40
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2021515311
(86)(22)【出願日】2020-04-13
(86)【国際出願番号】 IB2020053462
(87)【国際公開番号】W WO2020217128
(87)【国際公開日】2020-10-29
【審査請求日】2023-03-28
(31)【優先権主張番号】P 2019085624
(32)【優先日】2019-04-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】奥山 拓夢
(72)【発明者】
【氏名】瀬尾 広美
(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
(72)【発明者】
【氏名】瀬尾 哲史
【審査官】酒井 康博
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第１０－２０１６－００７９２６８（ＫＲ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９６５１１７４（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９４５６３２６（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１５７１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０４０４７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５３１７４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０１２４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２０１０１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０２１６６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｋ ５０／００ － ５０／８８
Ｈ１０Ｋ ５９／００ － ５９／９５
Ｈ１０Ｋ ８５／３０
Ｈ１０Ｋ ８５／６０
Ｈ１０Ｋ １０１／３０
Ｈ１０Ｋ １０１／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極と、陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、正孔輸送材料と、電子受容性材料と、を含み、
前記電子輸送層は、電子輸送材料と、アルカリ金属の単体、アルカリ金属の化合物、アルカリ金属の錯体、アルカリ土類金属の単体、アルカリ土類金属の化合物またはアルカリ土類金属の錯体のいずれかと、を含み、
前記電子受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、
前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物であり、
前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイス。
【請求項2】
陽極と、陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、正孔輸送材料と、電子受容性材料と、を含み、
前記電子輸送層は、電子輸送材料と、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と、を含み、
前記電子受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、
前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物であり、
前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイス。
【請求項3】
陽極と、陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、正孔輸送材料と、電子受容性材料と、を含み、
前記電子輸送層は、電子輸送材料と、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と、を含み、
前記電子受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、
前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物であり、
前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイス。
【請求項4】
陽極と、陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、正孔輸送材料と、電子受容性材料と、を含み、
前記電子輸送層は、電子輸送材料を有し、
前記電子輸送材料のＨＯＭＯ準位は－６．０ｅＶ以上であり、
前記電子受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、
前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物であり、
前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイス。
【請求項5】
陽極と、陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、正孔輸送材料と、電子受容性材料と、を含み、
前記電子輸送層は、電子輸送材料を有し、
前記電子輸送材料は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、
前記電子受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、
前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物であり、
前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイス。
【請求項6】
陽極と、陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、正孔輸送材料と、電子受容性材料と、を含み、
前記電子輸送層の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合における電子移動度が、１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、
前記電子受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、
前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物であり、
前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイス。
【請求項7】
陽極と、陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層と、を有し、
前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、を有し、
前記正孔注入層は、正孔輸送材料と、電子受容性材料と、を含み、
前記電子輸送層は、電子輸送材料と、アルカリ金属の単体、アルカリ金属の化合物、アルカリ金属の錯体、アルカリ土類金属の単体、アルカリ土類金属の化合物またはアルカリ土類金属の錯体のいずれかと、を有し、
前記電子輸送層は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、
前記第１の領域は、前記発光層と前記第２の領域との間に位置し、
前記第１の領域および前記第２の領域における前記アルカリ金属の単体、前記アルカリ金属の化合物、前記アルカリ金属の錯体、前記アルカリ土類金属の単体、前記アルカリ土類金属の化合物または前記アルカリ土類金属の錯体の濃度は異なり、
前記電子受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、
前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物であり、
前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイス。
【請求項8】
請求項７において、前記第１の領域における前記アルカリ金属の単体、前記アルカリ金属の化合物、前記アルカリ金属の錯体、前記アルカリ土類金属の単体、前記アルカリ土類金属の化合物または前記アルカリ土類金属の錯体の濃度が、前記第２の領域における前記アルカリ金属の単体、前記アルカリ金属の化合物、前記アルカリ金属の錯体、前記アルカリ土類金属の単体、前記アルカリ土類金属の化合物または前記アルカリ土類金属の錯体の濃度よりも高い発光デバイス。
【請求項9】
請求項７において、前記第１の領域または前記第２の領域における前記アルカリ金属の単体、前記アルカリ金属の化合物、前記アルカリ金属の錯体、前記アルカリ土類金属の単体、前記アルカリ土類金属の化合物または前記アルカリ土類金属の錯体の濃度が０である発光デバイス。
【請求項10】
請求項１乃至請求項５および請求項７乃至請求項９のいずれか一項において、前記発光層が、ホスト材料と、発光中心材料と、を有し、
前記電子輸送材料の電子移動度が前記ホスト材料の電子移動度よりも小さい発光デバイス。
【請求項11】
請求項１０において、前記発光中心材料が蛍光発光を呈する発光デバイス。
【請求項12】
請求項１０において、前記発光中心材料が青色の蛍光発光を呈する発光デバイス。
【請求項13】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、前記正孔輸送材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合における正孔移動度が、１×１０－３ｃｍ２／Ｖｓ以下である発光デバイス。
【請求項14】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、前記ＥＬ層が、前記正孔注入層と前記発光層との間に正孔輸送層を有する発光デバイス。
【請求項15】
請求項１４において、前記正孔輸送層が、前記正孔注入層側に位置する第１の正孔輸送層と、前記発光層側に位置する第２の正孔輸送層の２層構造である発光デバイス。
【請求項16】
請求項１５において、前記第２の正孔輸送層が電子ブロック層の機能を兼ねる発光デバイス。
【請求項17】
請求項１５または請求項１６において、前記第１の正孔輸送層は、第１の有機化合物を有し、
前記第２の正孔輸送層は、第２の有機化合物を有し、
前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位は、前記第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位よりも深く、
前記第１の有機化合物のＨＯＭＯ準位と前記第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位との差は０．２ｅＶ以下である発光デバイス。
【請求項18】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光デバイスと、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19】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光デバイスと、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置。
【請求項20】
請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光デバイスと、筐体と、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。
【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素子）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。
【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好適であるが、より良好な効率、寿命を有する発光デバイスを求めて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。
【0007】
発光デバイスの特性は、目覚ましく向上してきたが効率や耐久性をはじめ、あらゆる特性に対する高度な要求に対応するには未だ不十分と言わざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】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】
【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、寿命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、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】
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。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一態様は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層とを有し、正孔注入層が正孔輸送材料と電子受容性材料とを含み、前記電子輸送層は、電子輸送材料とアルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体を含み、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイスである。
【0013】
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層とを有し、正孔注入層が正孔輸送材料と電子受容性材料とを含み、前記電子輸送層は、電子輸送材料と、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と、を含み、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイスである。
【0014】
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層とを有し、正孔注入層が正孔輸送材料と電子受容性材料とを含み、前記電子輸送層は、電子輸送材料と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と、を含み、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイスである。
【0015】
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、前記陽極と陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層とを有し、正孔注入層が正孔輸送材料と電子受容性材料とを含み、前記電子輸送層は、電子輸送材料を有し、前記電子輸送材料のＨＯＭＯ準位は－６．０ｅＶ以上であり、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイスである。
【0016】
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、正孔注入層と発光層と電子輸送層とを有し、正孔注入層が正孔輸送材料と電子受容性材料とを含み、前記電子輸送層は、電子輸送材料を有し、前記電子輸送材料は、アントラセン骨格を有する有機化合物であり、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイスである。
【0017】
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、正孔注入層と発光層と電子輸送層とを有し、正孔注入層が正孔輸送材料と電子受容性材料とを含み、前記電子輸送層の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合における電子移動度が、１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であり、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイスである。
【0018】
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置するＥＬ層とを有し、前記ＥＬ層は、正孔注入層と発光層と電子輸送層とを有し、正孔注入層が正孔輸送材料と電子受容性材料とを含み、前記電子輸送層は、電子輸送材料と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体を有し、前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体の濃度は、前記電子輸送層において前記陰極側の領域よりも前記発光層側の領域の方が高い部分を有し、前記電子輸送層は、第１の領域と第２の領域とを有し、前記第１の領域は、前記発光層と前記第２の領域との間に位置し、前記第１の領域と前記第２の領域の前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体の濃度は異なり、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が、１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である発光デバイスである。
【0019】
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の領域の前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体の濃度が高い発光デバイスである。
【0020】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記電子輸送層が複数の層により構成され、前記第２の領域の前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体の濃度が高い発光デバイスである。
【0021】
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の領域または前記第２の領域における前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体の濃度が０である発光デバイスである。
【0022】
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受容性材料は、前記正孔輸送材料に電子受容性を示す材料であり、前記正孔輸送材料は、ＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の有機化合物である発光デバイスである。
【0023】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記正孔輸送材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合における正孔移動度が、１×１０－３ｃｍ２／Ｖｓ以下である発光デバイスである。
【0024】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上である発光デバイスである。
【0025】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上である発光デバイスである。
【0026】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において前記正孔注入層のＥＳＲ法により測定されるスピン密度が３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上である発光デバイスである。
【0027】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記ＥＬ層が、前記正孔注入層と前記発光層との間に正孔輸送層を有する発光デバイスである。
【0028】
または、本発明の他の一態様は上記構成において、前記正孔輸送層が、前記正孔注入層側に位置する第１の正孔輸送層と、前記発光層側に位置する第２の正孔輸送層の２層構造である発光デバイスである。
【0029】
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の正孔輸送層が電子ブロック層の機能を兼ねる発光デバイスである。
【0030】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において前記発光層が、ホスト材料と発光中心材料とを有し、前記電子輸送材料の電子移動度が前記ホスト材料の電子移動度よりも小さい発光デバイスである。
【0031】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において前記発光中心材料が蛍光発光を呈する発光デバイスである。
【0032】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光中心材料が青色の蛍光発光を呈する発光デバイスである。
【0033】
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、マイクの少なくとも一を有する電子機器である。
【0034】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、トランジスタ、および基板と、を有する発光装置である。
【0035】
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、筐体と、を有する照明装置である。
【0036】
なお、本明細書中における発光装置とは、発光デバイスを用いた画像表示デバイスを含む。また、発光デバイスにコネクター、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、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。
【発明の効果】
【0037】
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、寿命の良好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。または、駆動電圧の低い発光デバイスを提供することができる。
【0038】
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。
【0039】
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】
【0040】
図１Ａ１、図１Ａ２、図１Ｂ、及び図１Ｃは発光デバイスの概略図である。
図２Ａ１、図２Ａ２、図２Ｂ１、図２Ｂ２およびは電子輸送層における第８の物質の濃度分布について表す図である。
図３Ａおよび図３Ｂは発光デバイスの再結合領域について説明する図である。
図４Ａおよび図４Ｂはアクティブマトリクス型発光装置の概念図である。
図５Ａおよび図５Ｂはアクティブマトリクス型発光装置の概念図である。
図６はアクティブマトリクス型発光装置の概念図である。
図７Ａおよび図７Ｂは照明装置を表す図である。
図８Ａ、図８Ｂ１、図８Ｂ２はおよび図８Ｃは電子機器を表す図である。
図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは電子機器を表す図である。
図１０は照明装置を表す図である。
図１１は照明装置を表す図である。
図１２は車載表示装置を表す図である。
図１３Ａおよび図１３Ｂは電子機器を表す図である。
図１４Ａ、図１４Ｂおよび図１４Ｃは電子機器を表す図である。
図１５は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの輝度－電流密度特性を表す図である。
図１６は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの電流効率－輝度特性を表す図である。
図１７は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの輝度－電圧特性を表す図である。
図１８は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの電流－電圧特性を表す図である。
図１９は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を表す図である。
図２０は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの発光スペクトルを表す図である。
図２１は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの規格化輝度－時間変化特性を表す図である。
図２２は試料１－１、１－２、１－３、２－１、２－２、３－１および３－２の電子スピン共鳴スペクトルの測定により算出されたスピン密度を表す図である。
図２３は測定用素子の構造を示す図である。
図２４は測定用素子の電流密度－電圧特性である。
図２５は直流電源７．０ＶにおけるＺＡＤＮ：Ｌｉｑ（１：１）の算出されたキャパシタンスＣの周波数特性である。
図２６は直流電圧７．０ＶにおけるＺＡＤＮ：Ｌｉｑ（１：１）の－ΔＢの周波数特性である。
図２７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２Ａ１、図２Ａ２、図２Ｂ１、図２Ｂ２およびは電子輸送層における第８の物質の濃度分布について表す図である。
図３Ａおよび図３Ｂは発光デバイスの再結合領域について説明する図である。
図４Ａおよび図４Ｂはアクティブマトリクス型発光装置の概念図である。
図５Ａおよび図５Ｂはアクティブマトリクス型発光装置の概念図である。
図６はアクティブマトリクス型発光装置の概念図である。
図７Ａおよび図７Ｂは照明装置を表す図である。
図８Ａ、図８Ｂ１、図８Ｂ２はおよび図８Ｃは電子機器を表す図である。
図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは電子機器を表す図である。
図１０は照明装置を表す図である。
図１１は照明装置を表す図である。
図１２は車載表示装置を表す図である。
図１３Ａおよび図１３Ｂは電子機器を表す図である。
図１４Ａ、図１４Ｂおよび図１４Ｃは電子機器を表す図である。
図１５は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの輝度－電流密度特性を表す図である。
図１６は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの電流効率－輝度特性を表す図である。
図１７は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの輝度－電圧特性を表す図である。
図１８は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの電流－電圧特性を表す図である。
図１９は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を表す図である。
図２０は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの発光スペクトルを表す図である。
図２１は発光デバイス１－１、１－２、２－１、２－２及び比較発光デバイスの規格化輝度－時間変化特性を表す図である。
図２２は試料１－１、１－２、１－３、２－１、２－２、３－１および３－２の電子スピン共鳴スペクトルの測定により算出されたスピン密度を表す図である。
図２３は測定用素子の構造を示す図である。
図２４は測定用素子の電流密度－電圧特性である。
図２５は直流電源７．０ＶにおけるＺＡＤＮ：Ｌｉｑ（１：１）の算出されたキャパシタンスＣの周波数特性である。
図２６は直流電圧７．０ＶにおけるＺＡＤＮ：Ｌｉｑ（１：１）の－ΔＢの周波数特性である。
図２７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。
【発明を実施するための形態】
【0041】
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。
【0042】
（実施の形態１）
図１Ａ１、図１Ａ２に、本発明の一態様の発光デバイスを表す図を示す。本発明の一態様の発光デバイスは、陽極１０１と、陰極１０２、ＥＬ層１０３を有しており、当該ＥＬ層は、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３および電子輸送層１１４を有している。なお、正孔輸送層１１２は第１の正孔輸送層１１２－１および第２の正孔輸送層１１２－２を有し、電子輸送層１１４は図１Ａ２のように第１の電子輸送層１１４－１および第２の電子輸送層１１４－２を有していることが好ましい。
図１Ａ１、図１Ａ２に、本発明の一態様の発光デバイスを表す図を示す。本発明の一態様の発光デバイスは、陽極１０１と、陰極１０２、ＥＬ層１０３を有しており、当該ＥＬ層は、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３および電子輸送層１１４を有している。なお、正孔輸送層１１２は第１の正孔輸送層１１２－１および第２の正孔輸送層１１２－２を有し、電子輸送層１１４は図１Ａ２のように第１の電子輸送層１１４－１および第２の電子輸送層１１４－２を有していることが好ましい。
【0043】
なお、図１Ａ１、図１Ａ２におけるＥＬ層１０３には、これらに加えて電子注入層１１５が図示されているが、発光デバイスの構成はこれに限られることはない。上述の構成を有していれば、他の機能を有する層が含まれていても良い。
【0044】
正孔注入層１１１は、ＥＬ層１０３に正孔を注入しやすくするための層であり、正孔注入性の高い材料を用いて構成される。正孔注入層１１１は、単独の材料で構成されていても良いが、第１の物質と第２の物質とが含まれた材料で構成されることが好ましい。第１の物質はアクセプタ性物質であり第２の物質に対し、電子受容性を示す物質である。また、第２の物質は正孔輸送材料であり、そのＨＯＭＯ準位が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有することが好ましい。第２の物質が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔の誘起が程よく抑制されるが、一方で、誘起された正孔の正孔輸送層１１２への注入が容易となる。
【0045】
ここで、本発明の一態様の発光デバイスでは、当該正孔注入層１１１を構成する材料は、電子スピン共鳴（ＥＳＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法により測定されるスピン密度が１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であるものとする。当該発光デバイスは寿命が良好であり、また、当該発光デバイスを用いた発光装置はクロストークが抑制された表示品質の良好な発光装置とすることが可能となる。ただし、スピン密度が小さすぎる場合、陽極からの正孔注入が難しくなってしまうことから、該スピン密度は、１×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下が好ましく、より好ましくは１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは３×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下である。
【0046】
第１の物質は、無機化合物と有機化合物のどちらも用いることが可能であるが、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好ましい。第１の物質としては、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、７，７，８，８－テトラシアノ－２，３，５，６－テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４－ＴＣＮＱ）、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１－ヘキサシアノ－１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ－ＣＮ）、１，３，４，５，７，８－ヘキサフルオロテトラシアノ－ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６－ＴＣＮＮＱ）、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。第１の物質が無機化合物である場合、遷移金属酸化物を用いることもできる。特に、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が好適であり、当該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、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電子受容性の高さから好ましい。中でも、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0047】
第２の物質は正孔輸送材料であり、正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましく、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アントラセン骨格のいずれかを有していることがより好ましい。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が好ましく、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。なお、これら第２の物質が、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）アミノ基を有する物質であると、寿命の良好な発光デバイスを作製することができるため好ましい。以上のような第２の物質としては、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）等を挙げることができる。
【0048】
なお、第２の物質は、その電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００である場合、正孔移動度が１×１０－３ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましい。
【0049】
正孔注入層１１１における第１の物質と第２の物質との組成は、１：０．０１乃至１：０．１５（重量比）であることが好ましい。なお、より好ましくは１：０．０１乃至１：０．１（重量比）である。
【0050】
正孔輸送層１１２は、第１の正孔輸送層１１２－１と第２の正孔輸送層１１２－２とを有することが好ましい。第１の正孔輸送層１１２－１は第２の正孔輸送層１１２－２よりも陽極１０１側に位置するものとする。なお、第２の正孔輸送層１１２－２は電子ブロック層の機能を同時に担う場合もある。
【0051】
第１の正孔輸送層１１２－１は第３の物質を、第２の正孔輸送層１１２－２は第４の物質を有している。
【0052】
第３の物質および第４の物質は正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。第３の物質および第４の物質は上記第２の物質として用いることが可能な有機化合物として挙げた物質を同様に用いることができる。
【0053】
第２の物質のＨＯＭＯ準位と第３の物質のＨＯＭＯ準位では、第３の物質のＨＯＭＯ準位の方が深く、その差が０．２ｅＶ以下になるように各々材料を選択することが好ましい。
【0054】
また、第３の物質のＨＯＭＯ準位と、第４の物質のＨＯＭＯ準位では、第４の物質のＨＯＭＯ準位の方が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。第２の物質乃至第４の物質のＨＯＭＯ準位が以上のような関係であることによって、各層にスムーズに正孔が注入され、駆動電圧の上昇や発光層における正孔の過少状態を防ぐことができる。
【0055】
なお、第２の物質乃至第４の物質は、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、これら有機化合物の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アントラセン骨格が好ましい。また、これら正孔輸送性骨格が、隣り合う層同士の材料（例えば第２の物質と第３の物質または第３の物質と第４の物質）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。
【0056】
また、隣り合う層に含まれる材料（例えば第２の物質と第３の物質または第３の物質と第４の物質）が同じ材料であるとより正孔の注入がスムーズとなるため好ましい。特に第２の物質と第３の物質が同じ材料である構成が好ましい。
【0057】
発光層１１３は第５の物質と第６の物質を有している。第５の物質は発光中心物質であり、第６の物質は、第５の物質を分散するためのホスト材料である。なお、発光層１１３は、第５の物質および第６の物質とも異なるその他の材料を同時に含んでいても構わない。また、組成の異なる２層の積層であっても良い。
【0058】
発光中心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、その他の発光材料であっても構わない。また、単層であっても、複数の層からなっていても良い。なお、本発明の一態様は、発光層１１３が蛍光発光を呈する層、特に、青色の蛍光発光を呈する層である場合により好適に適用することができる。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
発光層１１３において、発光中心材料としてりん光発光物質を用いる場合、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。
【0062】
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，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１－ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２－［３’，５’－ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：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。
【0063】
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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）３］）、トリス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）３］）、ビス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、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。
【0064】
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，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］）、ビス（１－フェニルイソキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）のような白金錯体や、トリス（１，３－ジフェニル－１，３－プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）］）、トリス［１－（２－テノイル）－３，３，３－トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。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。
【0065】
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。
【0066】
ＴＡＤＦ材料としては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（ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ－４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン－フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン－塩化白金錯体（ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等も挙げられる。
【0067】
【化1】
【0068】
また、以下の構造式に示される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）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一方または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。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ー性が高く、信頼性が良好なため好ましい。また、π電子過剰型複素芳香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。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、Ｓ１準位とＴ１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。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。
【0069】
【化2】
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
また、ＴＡＤＦ材料を発光中心材料として用いる場合、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。
【0074】
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、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。
【0075】
正孔輸送性を有する材料としては、アミン骨格やπ電子過剰型複素芳香環骨格を有する有機化合物が好ましい。例えば、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－３’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４－（１－ナフチル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’－ジ（１－ナフチル）－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、９，９－ジメチル－Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）－９－フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）、２，８－ジフェニル－４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＩＩ）、４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－６－フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ－ＩＩ）、４－｛３－［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ－ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。また、上記第２の物質の例として挙げた正孔輸送材料も用いることができる。
【0076】
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：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、π電子不足型複素芳香環骨格を有する有機化合物が好ましい。π電子不足型複素芳香環骨格を有する有機化合物としては、例えば、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。
【0077】
ホスト材料として用いることが可能なＴＡＤＦ材料としては、先にＴＡＤＦ材料として挙げたものを同様に用いることができる。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、発光デバイス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。
【0078】
これは、上記発光中心物質が蛍光発光物質である場合に、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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
蛍光発光物質を発光中心物質として用いる場合、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。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）、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、好ましい選択である。
【0082】
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重量比は、正孔輸送性を有する材料：電子輸送性を有する材料＝１：１９～１９：１とすればよい。
【0083】
なお、上記混合された材料の一部として、りん光発光物質を用いることができる。りん光発光物質は、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。
【0084】
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。混合される材料の組み合わせとしては、当該励起錯体が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、当該構成を用いることで駆動電圧も低下するため好ましい。
【0085】
なお、励起錯体を形成する材料の少なくとも一方は、りん光発光物質であってもよい。そうすることで、三重項励起エネルギーを逆項間交差によって効率よく一重項励起エネルギーへ変換することができる。
【0086】
効率よく励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性を有する材料のＨＯＭＯ準位が電子輸送性を有する材料のＨＯＭＯ準位以上であると好ましい。また、正孔輸送性を有する材料のＬＵＭＯ準位が電子輸送性を有する材料の
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。
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。
【0087】
なお、励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性を有する材料の発光スペクトル、電子輸送性を有する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、正孔輸送性を有する材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性を有する材料の過渡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、正孔輸送性を有する材料の過渡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。
【0088】
電子輸送層１１４は、図１Ａ１のように発光層１１３に接して設けられ第７の物質と第８の物質を有することが好ましい。第７の物質は、正孔輸送性よりも電子輸送性が優勢な有機化合物である。また、電子輸送層１１４はその電子移動度が電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００において１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましい。
【0089】
第８の物質はアルカリ金属またはアルカリ金属の単体、化合物もしくは錯体であり、８－ヒドロキシキノリナト構造を含むことが好ましい。具体的には、例えば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－ナトリウム（略称：Ｎａｑ）などを挙げることができる。特に、一価の金属イオンの錯体、中でもリチウムの錯体が好ましく、Ｌｉｑがより好ましい。なお、８－ヒドロキシキノリナト構造を含む場合、そのメチル置換体（例えば２－メチル置換体や５－メチル置換体）などを用いることもできる。
【0090】
また、電子輸送層１１４における上記第８の物質は、その厚さ方向において濃度差（第８の物質の濃度が０である場合も含む）が存在することが好ましい。これにより、本発明の一態様の発光デバイスは良好な寿命や信頼性を有する発光デバイスとすることが可能となる。
【0091】
電子輸送層１１４における上記第８の物質の、厚さ方向における濃度差が存在するという構成には多数の態様が存在しうるが、例えば、第８の物質の濃度が、電子輸送層１１４における発光層側から陰極側へ向かって低く（０である場合も含む）なる濃度勾配を有する態様や、図１Ａ２のように、発光層１１３側から第１の電子輸送層１１４－１および第２の電子輸送層１１４－２といったように、電子輸送層１１４が複数の層を有し、当該複数の層におけるより発光層側の層が、より陰極側の層よりも第８の物質の濃度が高い態様や、電子輸送層１１４が発光層側に位置する第１の電子輸送層と陰極側に位置する第２の電子輸送層とを有し、第１の電子輸送層における第８の物質の濃度が第２の電子輸送層における第８の物質の濃度よりも高い態様などがあげられる。また、別の態様として、電子輸送層１１４が複数の層を有し、当該複数の層のうち最も陰極側の層の第８の物質の濃度よりも高い第８の物質の濃度を有する層が、当該複数の層における残りの層のいずれかに存在する態様であっても良い。また、電子輸送層１１４が発光層側に位置する第１の領域と陰極側に位置する第２の領域とを有し、第１の領域と第２の領域に上記第８の物質の濃度差が存在すると言うこともできる。なお、第８の物質の濃度は、第１の領域が高い場合と、第２の領域が高い場合と両方の態様が存在するが、第１の領域が高い態様の方が、寿命の良好な発光デバイスを得やすいためより好ましい。なお、電子輸送層１１４は、第１の領域および第２の領域以外の領域を有していても良い。
【0092】
また、第８の物質の濃度は、図１Ａ１のように、明確な層としての境界が無い場合、図２Ａ１、図２Ａ２のように連続的に変化していても良いし、図１Ａ２のように層として分かれていることがわかる場合は、図２Ｂ１、図２Ｂ２のように階段状に変化していてもよい。
【0093】
なお、第７の物質は、電子輸送性を有し且つそのＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上であることが好ましい。
【0094】
その他第７の物質として用いることが可能な電子輸送性を有する有機化合物としては、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有機化合物、または上記蛍光発光物質のホスト材料として用いることが可能な有機化合物として挙げたものを用いることができる。
【0095】
また、第８の物質の濃度が低い領域として、当該第８の物質の濃度が０である領域も含むものとする。
【0096】
なお、第８の物質の濃度が高い領域と、第８の物質の濃度が低い領域とは、第７の物質と第８の物質の混合比を変えることで形成することが可能であるが、第７の物質および第８の物質は、第８の物質の濃度が高い領域と、第８の物質の濃度が低い領域とで異なる物質を用いても良い。
【0097】
また、第７の物質の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度は、第６の物質または発光層１１３のそれよりも小さいことが好ましい。
【0098】
発光層が電子過多の状態になると、図３Ａに示したように発光領域１１３－１が一部に限定されることによりその部分の負担が大きくなり、劣化が促進されてしまう。また、再結合できずに発光層を電子が通過してしまうことでも、寿命や発光効率が低下する。本発明の一態様では、電子輸送層１１４における電子の輸送性を落とすことにより、図３Ｂのように発光領域１１３－１を広げ、発光層１１３を構成する材料への負担を分散させることで、寿命が長く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。
【0099】
また、このような構成を有する発光デバイスでは、電流密度一定の条件における駆動試験によって得られた輝度の劣化曲線において、極大値を有する形状を示す場合がある。すなわち、本発明の一態様の発光デバイスの劣化曲線は、時間の経過に従って輝度が上昇する部分を有する形状となる場合がある。このような劣化挙動を示す発光デバイスは、いわゆる初期劣化と呼ばれる駆動初期の急激な劣化を当該輝度上昇により相殺することが可能となり、初期劣化が小さく、且つ非常に良好な駆動寿命を有する発光デバイスとすることが可能となる。このような発光デバイスの事をＲｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ－Ｓｉｔｅ Ｔａｉｌｏｒｉｎｇ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ素子（ＲｅＳＴＩ素子）と呼ぶものとする。
【0100】
なおこのような極大値を有する劣化曲線の微分を取ると、その値が０である部分が存在することになる。そのため、劣化曲線の微分に０となる部分が存在する本発明の一態様の発光デバイスは初期劣化が小さく、非常に寿命が良好な発光デバイスであるということができる。
【0101】
以上のような構成を有する本発明の一態様の発光デバイスは、非常に寿命の良好な発光デバイスとすることが可能である。特に、ＬＴ９５程度までの劣化が極小さい領域における寿命を大幅に伸ばすことが可能である。
【0102】
なお、初期劣化を抑えることが可能であることで、有機ＥＬデバイスの大きな弱点の一つとして未だ論われる焼き付きの問題、その低減のためになされる出荷前のエイジングの手間を大きく低減することが可能となる。
【0103】
上記で述べた通り、本発明の発光デバイスの一形態における正孔注入層は、ＨＯＭＯ準位の深い正孔輸送材料を有しているため、誘起された正孔は正孔輸送層および発光層に容易に注入される。そのため駆動の初期の段階では、ごく一部であるが、正孔が発光層を通り抜け、電子輸送層に到達している状態を作りやすい。
【0104】
ここで、本発明の一態様における発光デバイスの電子輸送層は、電子輸送材料とアルカリ金属またはアルカリ土類金属の単体、化合物または錯体を含む（あるいは電子輸送材料と、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と、を含む）ため、該発光デバイスを連続点灯させると、該電子輸送層の電子注入・輸送性が向上する現象が観測される。一方、上記で述べた通り、正孔注入層は正孔の誘起が程よく抑制されているため、多くの正孔を電子輸送層にまで供給することができない。結果として、経時的に電子輸送層に到達できる正孔は減少し、正孔は発光層内で電子と再結合を起こす確率が高くなる。つまり、連続点灯中に、再結合がより発光層内で起こりやすくなるようなキャリアバランスのシフトが生じる。このシフトにより初期劣化が抑制された発光デバイスが得られる。
【0105】
（実施の形態２）
続いて、上述の発光デバイスの詳細な構造や材料の例について説明する。本実施の形態では、陽極１０１と陰極１０２の一対の電極間に複数の層からなるＥＬ層１０３を有し、当該ＥＬ層１０３は少なくとも陽極１０１側より、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２－１、第２の正孔輸送層１１２－２、発光層１１３および電子輸送層１１４を含む構成を例に説明するが、ＥＬ層１０３に含まれる層については、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することができる。
続いて、上述の発光デバイスの詳細な構造や材料の例について説明する。本実施の形態では、陽極１０１と陰極１０２の一対の電極間に複数の層からなるＥＬ層１０３を有し、当該ＥＬ層１０３は少なくとも陽極１０１側より、正孔注入層１１１、第１の正孔輸送層１１２－１、第２の正孔輸送層１１２－２、発光層１１３および電子輸送層１１４を含む構成を例に説明するが、ＥＬ層１０３に含まれる層については、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することができる。
【0106】
陽極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、ここでは仕事関数が大きく、陽極を形成する材料として代表的な物質を列挙したが、本発明の一態様では、正孔注入層１１１に、正孔輸送性を有する有機化合物と、当該有機化合物に対し電子受容性を示す物質とを含む複合材料を用いるため、仕事関数に関わらず電極材料を選択することができる。
【0107】
ＥＬ層１０３の積層構造については、本実施の形態では、図１Ａ１、図１Ａ２に示すように、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２（第１の正孔輸送層１１２－１、第２の正孔輸送層１１２－２）、発光層１１３、電子輸送層１１４（第１の電子輸送層１１４－１、第２の電子輸送層１１４－２）に加えて電子注入層１１５を有する構成、及び図１Ｂに示すように、電子注入層１１５に代えて電荷発生層１１６を有する構成の２種類の構成について説明する。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
【0108】
正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２（正孔輸送層１１２－１、正孔輸送層１１２－２）、発光層１１３および電子輸送層１１４（電子輸送層１１４－１、電子輸送層１１４－２）に関しては、実施の形態１で詳述したため、繰り返しとなる記載を省略する。実施の形態１の記載を参照されたい。
【0109】
電子輸送層１１４と陰極１０２との間には、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（ＣａＦ２）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含む層を設けても良い。電子注入層１１５は、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。
【0110】
また、電子注入層１１５の代わりに電子輸送層１１４と陰極１０２との間に電荷発生層１１６を設けても良い（図１Ｂ）。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電子受容性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１０２に正孔が注入され、発光デバイスが動作する。
【0111】
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。
【0112】
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における電子受容性物質の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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
陰極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、陰極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陰極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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
なお、陽極１０１と陰極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、陽極１０１および陰極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。
【0119】
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。
【0120】
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光デバイス（積層型素子、タンデム型素子ともいう）の態様について、図１Ｃを参照して説明する。この発光デバイスは、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する発光デバイスである。一つの発光ユニットは、図１Ａ１または図１Ａ２で示したＥＬ層１０３とほぼ同様な構成を有する。つまり、図１Ｃで示す発光デバイスは複数の発光ユニットを有する発光デバイスであり、図１Ａ１、図１Ａ２、図１Ｂで示した発光デバイスは、１つの発光ユニットを有する発光デバイスであるということができる。
【0121】
図１Ｃにおいて、陽極５０１と陰極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。陽極５０１と陰極５０２はそれぞれ図１Ａ１における陽極１０１と陰極１０２に相当し、図１Ａ１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。
【0122】
電荷発生層５１３は、陽極５０１と陰極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１Ｃにおいて、陽極の電位の方が陰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。
【0123】
電荷発生層５１３は、図１Ｂ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。
【0124】
また、電荷発生層５１３に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。
【0125】
図１Ｃでは、２つの発光ユニットを有する発光デバイス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デバイスについても、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デバイスのように、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。
【0126】
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、発光デバイス全体として、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デバイスにおいて、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、発光デバイス全体として白色発光する発光デバイスを得ることも可能である。また、３つ以上の発光ユニットを積層した発光デバイスの構成としては、例えば、第１の発光ユニットが第１の青色の発光層を有し、第２の発光ユニットが黄色または黄緑色の発光層と、赤色の発光層とを有し、第３の発光ユニットが第２の青色の発光層を有するタンデム型デバイスとすることができる。当該タンデム型デバイスは、上述の発光デバイスと同様に、白色の発光を得ることができる。
【0127】
また、上述のＥＬ層１０３や第１の発光ユニット５１１、第２の発光ユニット５１２及び電荷発生層などの各層や電極は、例えば、蒸着法（真空蒸着法を含む）、液滴吐出法（インクジェット法ともいう）、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて形成することができる。また、それらは低分子材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子材料を含んでも良い。
【0128】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイス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および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いた発光装置について説明する。
【0129】
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いて作製された発光装置について図４を用いて説明する。なお、図４Ａは、発光装置を示す上面図、図４Ｂは図４Ａ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、発光デバイス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。
【0130】
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。
【0131】
次に、断面構造について図４Ｂ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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
ここで、本発明の一態様に用いることができる酸化物半導体について、以下に説明を行う。
【0138】
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、および非晶質酸化物半導体などがある。
【0139】
ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
【0140】
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形、および七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。
【0141】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、および酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、および酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
【0142】
ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い酸化物半導体である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（ＶＯ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう）など）の少ない酸化物半導体ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。
【0143】
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
【0144】
なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する酸化物半導体の一種である、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
【0145】
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳおよびＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。
【0146】
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
【0147】
また、上述の酸化物半導体以外として、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳを用いてもよい。
【0148】
ＣＡＣ－ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ－ＯＳを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳに付与することができる。ＣＡＣ－ＯＳにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【0149】
また、ＣＡＣ－ＯＳは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
【0150】
また、ＣＡＣ－ＯＳにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
【0151】
また、ＣＡＣ－ＯＳは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ－ＯＳは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
【0152】
すなわち、ＣＡＣ－ＯＳは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
【0153】
半導体層として上述の酸化物半導体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。
【0154】
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。
【0155】
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。
【0156】
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。
【0157】
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陽極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。
【0158】
なお、陽極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を用いることにより形成することができる。
【0159】
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。
【0160】
陽極６１３上には、ＥＬ層６１６、および陰極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極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。
【0161】
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および実施の形態２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。
【0162】
さらに、ＥＬ層６１６上に形成された陰極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で生じた光が陰極６１７を透過させる場合には、陰極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。
【0163】
なお、陽極６１３、ＥＬ層６１６、陰極６１７でもって、発光デバイスが形成されている。当該発光デバイスは実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスである。なお、画素部は複数の発光デバイス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および実施の形態２に記載の発光デバイスと、それ以外の構成を有する発光デバイスの両方が含まれていても良い。
【0164】
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に発光デバイス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る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。
【0165】
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。
【0166】
図４には示されていないが、陰極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。
【0167】
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。
【0168】
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。
【0169】
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。
【0170】
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。
【0171】
以上のようにして、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いて作製された発光装置を得ることができる。
【0172】
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いているため、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および実施の形態２に記載の発光デバイスは寿命の長い発光デバイスであるため、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および実施の形態２に記載の発光デバイス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。
【0173】
図５には白色発光を呈する発光デバイスを形成し、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５Ａ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、発光デバイスの陽極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光デバイスの陰極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
【0174】
また、図５Ａ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５Ａ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。
【0175】
図５Ｂ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。
【0176】
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６に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。ＦＥＴと発光デバイス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。
【0177】
発光デバイスの陽極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極であるが、陰極として形成しても構わない。また、図６のようなトップエミッション型の発光装置である場合、陽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および実施の形態２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。
【0178】
図６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。
【0179】
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デバイスは、陽極を反射電極、陰極を半透過・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。
【0180】
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。
【0181】
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。
【0182】
当該発光デバイスは、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。
【0183】
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。
【0184】
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デバイスの構成と組み合わせて、一つの発光デバイス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。
【0185】
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。
【0186】
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いているため、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および実施の形態２に記載の発光デバイスは寿命の長い発光デバイスであるため、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および実施の形態２に記載の発光デバイス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。
【0187】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを照明装置として用いる例を図７を参照しながら説明する。図７Ｂは照明装置の上面図、図７Ａは図７Ｂにおけるｅ－ｆ断面図である。
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを照明装置として用いる例を図７を参照しながら説明する。図７Ｂは照明装置の上面図、図７Ａは図７Ｂにおけるｅ－ｆ断面図である。
【0188】
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、陽極４０１が形成されている。陽極４０１は実施の形態２における陽極１０１に相当する。陽極４０１側から発光を取り出す場合、陽極４０１は透光性を有する材料により形成する。
【0189】
陰極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。
【0190】
陽極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および実施の形態２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。
【0191】
ＥＬ層４０３を覆って陰極４０４を形成する。陰極４０４は実施の形態２における陰極１０２に相当する。発光を陽極４０１側から取り出す場合、陰極４０４は反射率の高い材料によって形成される。陰極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。
【0192】
以上、陽極４０１、ＥＬ層４０３、及び陰極４０４を有する発光デバイスを本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光デバイスは発光効率の高い発光デバイスであるため、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。
【0193】
以上の構成を有する発光デバイスが形成された基板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７Ｂ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。
【0194】
また、パッド４１２と陽極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。
【0195】
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および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いており、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。
【0196】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイス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および実施の形態２に記載の発光デバイスは寿命が良好であり、信頼性の良好な発光デバイスである。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。
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイス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および実施の形態２に記載の発光デバイスは寿命が良好であり、信頼性の良好な発光デバイスである。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。
【0197】
上記発光デバイス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。
【0198】
図８Ａ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および実施の形態２に記載の発光デバイスをマトリクス状に配列して構成されている。
【0199】
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。
【0200】
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。
【0201】
図８Ｂ１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および実施の形態２に記載の発光デバイス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８Ｂ１のコンピュータは、図８Ｂ２のような形態であっても良い。図８Ｂ２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。
【0202】
図８Ｃは、携帯端末の一例を示している。携帯電話機は、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイス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。なお、携帯電話機は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。
【0203】
図８Ｃ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。
【0204】
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。
【0205】
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。
【0206】
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。
【0207】
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。
【0208】
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。
【0209】
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。
【0210】
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。
【0211】
以上の様に実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイス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および実施の形態２に記載の発光デバイス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。
【0212】
図９Ａは、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
【0213】
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。
【0214】
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。
【0215】
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。
【0216】
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。
【0217】
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。
【0218】
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。
【0219】
図９Ｂ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。
【0220】
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。
【0221】
ディスプレイ２１０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット２１００は、使用者の望みの情報をディスプレイ２１０５に表示することが可能である。ディスプレイ２１０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ２１０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット２１００の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
【0222】
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。
【0223】
図９Ｃはゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。
【0224】
本発明の一態様の発光装置は表示部５００１および表示部５００２に用いることができる。
【0225】
図１０は、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図１０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。
【0226】
図１１は、実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスを、室内の照明装置３００１として用いた例である。実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスは信頼性の高い発光デバイスであるため、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および実施の形態２に記載の発光デバイス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および実施の形態２に記載の発光デバイスは、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。
【0227】
実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスは、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１２に実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイス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および実施の形態２に記載の発光デバイスを用いて設けられた表示領域である。
【0228】
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および実施の形態２に記載の発光デバイスを搭載した表示装置である。実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイスは、陽極と陰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。
【0229】
表示領域５２０２はピラー部分に設けられた実施の形態１および実施の形態２に記載の発光デバイス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。
【0230】
表示領域５２０３はまたナビゲーション情報、速度計や回転計、エアコンの設定状況など、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。
【0231】
また、図１３Ａ、図１３Ｂ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１３Ａに展開した状態の携帯情報端末５１５０を示す。図１３Ｂ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。
【0232】
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。
【0233】
なお、表示領域５１５２は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域５１５２に用いることができる。
【0234】
また、図１４Ａ～図１４Ｃに、折りたたみ可能な携帯情報端末９３１０を示す。図１４Ａに展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。図１４Ｂ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１４Ｃ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。
【0235】
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。
【実施例1】
【0236】
本実施例では、本発明の一態様の発光デバイス１について説明する。発光デバイス１で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【0237】
【化3】
【0238】
（発光デバイス１－１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、陽極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。
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、陽極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。
【0239】
次に、基板上に発光デバイス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。
【0240】
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。
【0241】
次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極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、陽極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１：０．０５（＝ＢＢＡＢｎｆ：ＡＬＤ－ＭＰ００１Ｑ）となるように、１０ｎｍ共蒸着して正孔注入層１１１を形成した。
【0242】
次に、正孔注入層１１１上に、第１の正孔輸送層１１２－１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１１２－２として、上記構造式（ｉｉ）で表される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て正孔輸送層１１２を形成した。なお、第２の正孔輸送層１１２－２は電子ブロック層としても機能する。
【0243】
続いて、上記構造式（ｉｉｉ）で表される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）と（ｉｖ）で表される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２５ｎｍ共蒸着して発光層１１３を形成した。
【0244】
その後、発光層１１３上に、上記構造式（ｖ）で表される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）と上記構造式（ｖｉ）で表される８－ヒドロキシキノリナト－リチウム（略称：Ｌｉｑ）とを重量比１：１（＝ＺＡＤＮ：Ｌｉｑ）となるように２５ｎｍ共蒸着し、電子輸送層１１４を形成した。
【0245】
電子輸送層１１４を形成した後、Ｌｉｑ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陰極１０２を形成して本実施例の発光デバイス１を作製した。
【0246】
（発光デバイス１－２の作製方法）
発光デバイス１－２は、正孔注入層１１１をＢＢＡＢｎｆ：ＡＬＤ－ＭＰ００１Ｑ＝１：０．１（重量比）となるように、１０ｎｍ共蒸着して作製した他は、発光デバイス１－１と同様に作製した。
発光デバイス１－２は、正孔注入層１１１をＢＢＡＢｎｆ：ＡＬＤ－ＭＰ００１Ｑ＝１：０．１（重量比）となるように、１０ｎｍ共蒸着して作製した他は、発光デバイス１－１と同様に作製した。
【0247】
（発光デバイス２－１の作製方法）
発光デバイス２－１は、発光デバイス１－１におけるＢＢＡＢｎｆを上記構造式（ｖｉｉ）で表される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）に変えたほかは、発光デバイス１－１と同様に作製した。
発光デバイス２－１は、発光デバイス１－１におけるＢＢＡＢｎｆを上記構造式（ｖｉｉ）で表される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）に変えたほかは、発光デバイス１－１と同様に作製した。
【0248】
（発光デバイス２－２の作製方法）
発光デバイス２－２は、発光デバイス１－２におけるＢＢＡＢｎｆをＦＬＰＡＰＡに変えたほかは、発光デバイス１－２と同様に作製した。
発光デバイス２－２は、発光デバイス１－２におけるＢＢＡＢｎｆをＦＬＰＡＰＡに変えたほかは、発光デバイス１－２と同様に作製した。
【0249】
（比較発光デバイスの作製方法）
比較発光デバイスは、発光デバイス１－２におけるＢＢＡＢｎｆを、上記構造式（ｖｉｉｉ）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）に変え、ＰＣｚＮ２を上記構造式（ｉｘ）で表される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）に変えた他は発光デバイス１－２と同様に作製した。
比較発光デバイスは、発光デバイス１－２におけるＢＢＡＢｎｆを、上記構造式（ｖｉｉｉ）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）に変え、ＰＣｚＮ２を上記構造式（ｉｘ）で表される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）に変えた他は発光デバイス１－２と同様に作製した。
【0250】
発光デバイス１－１、発光デバイス１－２、発光デバイス２－１、発光デバイス２－２および比較発光デバイスの素子構造を以下の表にまとめる。
【0251】
【表1】
【0252】
ここで、本実施例で使用した有機化合物のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位および電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度をまとめた表を以下に示す。
【0253】
【表2】
【0254】
これら発光デバイスを、窒素雰囲気のグローブボックス内において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、発光デバイス１－１、発光デバイス１－２、発光デバイス２－１、発光デバイス２－２および比較発光デバイスの初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温で行った。
【0255】
発光デバイス１の輝度－電流密度特性を図１５に、電流効率－輝度特性を図１６に、輝度－電圧特性を図１７に、電流－電圧特性を図１８に、外部量子効率－輝度特性を図１９に、発光スペクトルを図２０に示す。また、発光デバイス１の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主要な特性を表３に示す。
【0256】
【表3】
【0257】
【0258】
また、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図２１に示す。図２１で示すように、発光デバイス１－１、１－２、発光デバイス２－１、２－２は、駆動後に輝度が上昇し初期輝度よりも高い輝度を示してから緩やかに下降していることがわかる。このことより特に２～５％劣化程度の少ない劣化状態を基準とした駆動寿命を大幅に向上することができた。
【0259】
続いて、各発光デバイスにおける正孔注入層を構成する材料について、そのＥＳＲ法による電子スピン共鳴スペクトルを得た。
【0260】
以下、測定に使用した試料について説明する。全ての試料は、サイズが３．０ｍｍ×１９～２２ｍｍである石英基板上に、第１の物質であるアクセプタ性材料（本実施例ではＡＬＤ－ＭＰ００１Ｑ）と第２の物質である正孔輸送材料（発光デバイス１－１、１－２ではＢＢＡＢｎｆ、発光デバイス２－１、２－２ではＦＬＰＡＰＡ、比較発光デバイスではＰＣＢＢｉＦ）を共蒸着させることで形成した。
【0261】
試料は蒸着される面が下方となるように、石英基板を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定し、真空装置内を１０－４Ｐａに減圧した後、第１の物質と第２の物質とを共蒸着することにより作製した。当該試料の膜厚は、１００ｎｍから１０００ｎｍの範囲に調整した。
【0262】
また、各試料における第１の物質と第２の物質のモル比は、蒸着レートにより調節した。各試料における第１の物質および第２の物質の重量比及びモル比を、以下の表４に示す。なお、ＥＳＲ測定では、有機化合物の種類が同じであり、なおかつモル比が同じである試料を、２つまたは４つ重ねて測定を行った。また、本実施例では、上記発光デバイスに使用した混合比と異なる混合比の試料も作製し測定を行った。
【0263】
【表4】
【0264】
ＥＳＲ法による電子スピン共鳴スペクトルの測定は、電子スピン共鳴測定装置 ＪＥＳ ＦＡ３００型（日本電子製）を用いて行った。上記測定は、共振周波数（約９．２ＧＨｚ）、出力（１ｍＷ）、変調磁場（５０ｍＴ）、変調幅（０．５ｍＴ）、時定数（０．０３ｓｅｃ）、掃引時間（１ｍｉｎ．）、室温下にて行った。そして、Ｍｎ２＋第３及び第４シグナルの位置により磁場補正を行い、測定により得られた電子スピン共鳴スペクトルのピーク面積から、スピン密度を算出した。なお、上記電子スピン共鳴スペクトルのピークから算出されたｇ値は、約２．００であり、自由電子のｇ値と一致していた。
【0265】
図２２は、各試料における第２の物質に対する第１の物質のモル比と、電子スピン共鳴スペクトルの測定により算出されたスピン密度との関係を表すグラフである。図２２より、発光デバイス１－１、１－２、発光デバイス２－１、２－２の正孔注入層を構成する材料と同じモル比である試料１－１、１－２、試料２－１、２－２および同じ正孔輸送材料を用いた試料１－３のスピン密度は１×１０１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることがわかった。
【0266】
なお、当該スピン密度は低すぎると正孔の注入能力が損なわれることから、１×１０１６ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上、また、より好ましくは１×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上、また、さらに好ましくは３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以上であると良いことがわかった。
【0267】
＜参考例１＞
本参考例では、各実施例で用いた有機化合物の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。
本参考例では、各実施例で用いた有機化合物の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。
【0268】
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。
【0269】
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。
【0270】
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。
【0271】
ＥＬ材料のキャリア移動度の測定としては、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法には実際の有機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。
【0272】
ＩＳ法では、ＥＬ素子に微小正弦波電圧信号（Ｖ＝Ｖ０［ｅｘｐ（ｊωｔ）］）を与え、その応答電流信号（Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ［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。
【0273】
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。
【0274】
【数1】
【0275】
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。
【0276】
【数2】
【0277】
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。
【0278】
実際には、まず、電子移動度を求めたい材料の測定用素子を作製する。この測定用素子は、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）を説明する。用いた測定用素子の模式図を図２３に示す。
【0279】
今回、測定用に作製した測定用素子の構造は、図２３に示したように陽極２０１と陰極２０２との間に第１の層２１０と第２の層２１１と第３の層２１２を有する。電子移動度を求めたい材料は第２の層２１１の材料として用いれば良い。今回はＺＡＤＮとＬｉｑの１：１（重量比）の共蒸着膜についてその電子移動度を測定した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。
【0280】
【表5】
【0281】
ＺＡＤＮとＬｉｑの共蒸着膜を第２の層２１１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２４に示す。
【0282】
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２５に示す。
【0283】
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。
【0284】
【数3】
【0285】
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（＝ωｍａｘ／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。
【0286】
【数4】
【0287】
【0288】
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、今回で言えば電圧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できる。
【0289】
以上のような算出法により、各有機化合物の最終的に得られた電子移動度の電界強度依存性を図２７に、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にそれぞれ示す。
【0290】
【表6】
【0291】
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。
【符号の説明】
【0292】
１０１：陽極、１０２：陰極、１０３：ＥＬ層、１１１：正孔注入層、１１２：正孔輸送層、１１２－１：第１の正孔輸送層、１１２－２：第２の正孔輸送層、１１３：発光層、１１３－１：発光領域、１１４：電子輸送層、１１４－１：第１の電子輸送層、１１４－２：第２の電子輸送層、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、２０１：陽極、２０２：陰極、２１０：第１の層、２１１：第２の層、２１２：第３の層、４００：基板、４０１：陽極、４０３：ＥＬ層、４０４：陰極、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：陽極、５０２：陰極、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：陽極、６１４：絶縁物、６１６：ＥＬ層、６１７：陰極、６１８：発光デバイス、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：陽極、１０２４Ｒ：陽極、１０２４Ｇ：陽極、１０２４Ｂ：陽極、１０２５：隔壁、１０２８：ＥＬ層、１０２９：陰極、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：表示部、５００３：スピーカ、５００４：ＬＥＤランプ、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、９３１０：携帯情報端末、９３１１：表示パネル、９３１３：ヒンジ、９３１５：筐体
【図1A1】
【図1A2】
【図1B】
【図1C】
【図2A1】
【図2A2】
【図2B1】
【図2B2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B1】
【図8B2】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】