JP6023461B2

JP6023461B2 - 発光素子、発光装置

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Publication number: JP6023461B2
Application number: JP2012105579A
Authority: JP
Inventors: 広美瀬尾; 瀬尾　哲史; 哲史瀬尾
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: TWI602334B; KR20120127256A; US20120286252A1; KR101933951B1; US9647228B2; JP2013012467A; TW201308709A

Description

本発明は、一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子に関する。また、本発明は、上記発光素子を用いた発光装置に関する。

一対の電極間にＥＬ層を有する発光素子は、自ら発光するため視認性が高く、液晶表示装置（ＬＣＤ）で必要なバックライトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が無い。そのため発光素子を用いた表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されており、実用化が進められている。また、発光素子は薄型の面光源であり、その形状に制約が少ない。そのため、発光素子を光源とする照明装置は、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤなどを用いた従来の照明装置の代替品としてのみならず、新たな用途への応用が期待されている。

ところで、発光素子の輝度を高めるには、発光素子に供給する電流の値を高めれば良い。しかし、発光素子に供給される電流の値が高いと、ＥＬ層の劣化が促進されるので発光素子の寿命が短くなる。そこで、下記特許文献１では、発光層を含む発光ユニットが陽極と陰極の間において積層されており、なおかつ発光ユニットどうしは電荷発生層によって仕切られている発光素子の構成が、開示されている。上記構成とすることで、各発光層に供給される電流の値を小さく抑えつつ、発光素子の輝度を高めることができる。

特開２００３−２７２８６０号公報

具体的に、特許文献１では、イオン化ポテンシャルが５．７ｅＶより小さく電子供与性を有する有機化合物と、上記有機化合物と酸化還元反応による電荷移動錯体を形成しうる無機物質または有機物質とが、混合または積層されて電荷発生層に含まれていると記載されている。そして、酸化還元反応による電荷移動錯体の形成が、電圧印加時における電荷移動を可能とする重要な要件であり、上記電荷移動錯体中の電荷が、陽極と陰極の間に電圧を印加したときに陽極または陰極に向かって移動することで、電荷発生層から見て陰極側に位置する発光ユニットにホールを、電荷発生層から見て陽極側に位置する発光ユニットに電子を、電気絶縁性である電荷発生層から注入することができるとしている。

そして、特許文献１では、電荷発生層の吸収スペクトルにおいて、８００ｎｍ〜２０００ｎｍの近赤外線領域に観測される新たなピークが、電荷移動錯体の形成を意味するものとしている。しかし、特許文献１の図５〜図７に示す吸収スペクトルから分かるとおり、電荷移動錯体を含むとされる電荷発生層の吸収スペクトルでは、近赤外線領域のみならず、３００ｎｍ〜６００ｎｍの可視光領域にも新たなピークが観測されている。これは、上記電荷発生層が可視光領域の波長の光を吸収することを意味しており、電荷発生層に含まれる電荷移動錯体が、発光素子からの光の取り出し効率を低下させる一因となることを、示唆するものである。

上述したような技術的背景のもと、本発明では、光の取り出し効率を高めることで、消費電力を抑えることができる発光素子、及び上記発光素子を用いた発光装置の提供を課題とする。

本発明者らは、有機化合物と上記有機化合物に対して電子受容性を有する物質（以下、電子受容体とする）とを有する複合材料の正孔注入性は、酸化還元反応で生成された電荷移動錯体によって、もたらされるものではないと考えた。本発明の一態様は、有機化合物と電子受容体との間において酸化還元反応により電荷移動錯体が形成されていなくとも、電圧の印加時に、電子受容体によって有機化合物から電子が引き抜かれることで発生する正孔が、複合材料を含む層から隣接する層へ注入されることで、優れた正孔注入性を確保するものである。

具体的に、本発明の一態様では、正孔輸送性が高い有機化合物と電子受容体とを有する複合材料であって、なおかつ、電子スピン共鳴（ＥＳＲ：ＥｌｅｃｔｒｏｎＳｐｉｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）法により測定されるスピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が１以上の場合において、スピン濃度が３×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が２以上の場合において、スピン濃度が５×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である複合材料を、発光素子に用いる。

複合材料におけるスピン濃度が上記範囲にあれば、それは、複合材料内において電荷移動相互作用により発生する不対電子の数が少ない、すなわち、複合材料内において電荷移動相互作用が生じにくいことを意味する。

なお、上記複合材料の有する有機化合物のイオン化ポテンシャルは、５．７ｅＶ以上であることが好ましい。有機化合物のイオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以上であることは、スピン濃度を低減させる上で望ましいからである。

本発明の一態様は、特許文献１とは異なり、有機化合物と電子受容体の間において電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を用いている。そのため、上記複合材料を含む層において、電荷移動相互作用に基づく、波長が３００ｎｍ〜６００ｎｍである光の吸収を小さく抑えることができ、波長が３６０ｎｍ〜８３０ｎｍである可視光に対する上記層の透過率を高めることができる。

なお、正孔輸送性が高い有機化合物は、低分子化合物、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）などの有機化合物のうち、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物、より望ましくは、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する有機化合物である。具体的に、正孔輸送性が高く、なおかつ電子受容体との間において電荷移動相互作用が生じにくい有機化合物として、例えば、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、９−［３，５−ジ（フェナントレン−９−イル）フェニル］フェナントレン（略称：Ｐｎ３Ｐ）、１−［３，５−ジ（ナフタレン−１−イル）フェニル］ナフタレン（略称：Ｎ３Ｐ）、１，２，３，４−テトラフェニルナフタレン（略称：Ｐ４Ｎ）、１，３，５−トリ（ジベンゾフラン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）が挙げられる。

また、上記電子受容体として、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、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的に、上記酸化物として、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。

具体的に、本発明の一態様に係る発光素子は、少なくとも一のＥＬ層と、前記ＥＬ層を間に挟む一対の電極とを有する。そして、前記ＥＬ層は、有機化合物及び電子受容体で構成される複合材料を含む層を有する。上記複合材料は、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が１以上の場合において、スピン濃度が３×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が２以上の場合において、スピン濃度が５×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である。

また、具体的に、本発明の一態様に係る発光素子は、少なくとも一の電荷発生層と、上記電荷発生層を間に挟むように積層された複数のＥＬ層と、上記電荷発生層及び複数のＥＬ層を間に挟む一対の電極とを有する。そして、電荷発生層、または複数のＥＬ層のいずれか１つは、有機化合物及び電子受容体で構成される複合材料を含む。上記複合材料は、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が１以上の場合において、スピン濃度が３×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が２以上の場合において、スピン濃度が５×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である。

本発明の一態様では、可視光に対する透過率が高い複合材料を発光素子に用いることで、発光素子からの光の取り出し効率を高めることができる。よって、消費電力を小さく抑えつつ、高い輝度が得られる発光素子と、上記発光素子を用いた発光装置を提供することができる。

発光素子の構造を示す図。有機化合物に対する酸化モリブデン（ＶＩ）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濃度との関係を示すグラフ。有機化合物に対する酸化モリブデン（ＶＩ）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濃度との関係を示すグラフ。発光素子の構造を示す図。発光素子の構造を示す図。発光素子の構造を示す図。発光装置の構成を示す斜視図。発光装置の構成を示す断面図。発光装置の斜視図。電子機器の図。照明装置の図。複合材料の吸収スペクトル。複合材料の吸収スペクトル。発光素子１の電圧−輝度特性。発光素子１の輝度−電流効率特性。発光素子２の電圧−輝度特性。発光素子２の輝度−電流効率特性。発光素子３の輝度−電流効率特性。発光素子３の電圧−電流特性。発光素子３の輝度−色度座標特性。発光素子３の発光スペクトル。発光素子４の電圧−輝度特性。発光素子４の輝度−電流効率特性。発光素子５の電圧−輝度特性。発光素子５の輝度−電流効率特性。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、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。したがって、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。

なお、本発明の発光装置は、発光素子を各画素に有する表示装置、発光素子を光源として用いる照明装置などを、その範疇に含む。また、上記表示装置は、発光素子が封入されたパネルと、該パネルにコントローラなどの集積回路が実装されたモジュールとを、その範疇に含む。

（実施の形態１）
本発明の一態様に係る発光素子は、少なくとも一のＥＬ層と、上記ＥＬ層を間に挟む一対の電極とを有する。そして、ＥＬ層は、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含む層を有する。

図１に、本発明の一態様に係る発光素子の構造を一例として示す。図１に示す発光素子は、一対の電極に相当する陽極１０１及び陰極１０２と、陽極１０１及び陰極１０２に挟まれたＥＬ層１０３とを有する。

図１では、ＥＬ層１０３が、正孔注入層１０４、正孔輸送層１０５、発光層１０６、電子輸送層１０７、電子注入層１０８などを含んでいる場合を例示している。具体的には、陽極１０１上に、正孔注入層１０４と、正孔輸送層１０５と、発光層１０６と、電子輸送層１０７と、電子注入層１０８と、陰極１０２とが順に積層されている。

そして、図１に示す発光素子では、正孔輸送性が高い有機化合物と電子受容体との複合材料が、正孔注入層１０４に用いられている。上記複合材料は、有機化合物と電子受容体との間において、電荷移動相互作用が生じにくく、よって、電荷移動相互作用により発生する不対電子の数が少ない。具体的に、上記複合材料は、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が１以上の場合において、スピン濃度が３×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が２以上の場合において、スピン濃度が５×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である。

上記有機化合物は、低分子化合物、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）などの有機化合物のうち、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物、より望ましくは、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する有機化合物であり、なおかつ電子受容体との間において電荷移動相互作用が生じにくい有機化合物である。特に、正孔を輸送する観点から、縮合芳香族化合物または縮合複素芳香族化合物が好ましい。また、電荷移動相互作用を生じにくい化合物という観点から、窒素原子を含まない縮合芳香族化合物（ナフタレン、フェナントレンなど）、または縮合複素芳香族化合物（ジベンゾチオフェン、ジベンゾフランなど）がより好ましいが、上述したスピン濃度が得られるものであれば、この限りではない。

具体的に、複合材料に用いられる有機化合物として、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、９−［３，５−ジ（フェナントレン−９−イル）フェニル］フェナントレン（略称：Ｐｎ３Ｐ）、１−［３，５−ジ（ナフタレン−１−イル）フェニル］ナフタレン（略称：Ｎ３Ｐ）、１，２，３，４−テトラフェニルナフタレン（略称：Ｐ４Ｎ）、１，３，５−トリ（ジベンゾフラン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）などが挙げられる。これらの有機化合物は、イオン化ポテンシャルが５．７ｅＶ以上である。

また、具体的に、上記電子受容体として、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、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的に、上記酸化物として、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。

陰極１０２の電位に対して陽極１０１の電位が高くなるように、陽極１０１と陰極１０２間に電圧を印加すると、上記複合材料を含む正孔注入層１０４では、電子受容体により有機化合物から電子が引き抜かれることで、正孔が発生する。そして、生成した正孔が、正孔注入層１０４から正孔輸送層１０５を介して発光層１０６に注入される。

本発明の一態様は、正孔輸送性が高い有機化合物と電子受容体の間において電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を、正孔注入層１０４に用いるため、正孔注入層１０４において、電荷移動相互作用に基づく、波長が３００ｎｍ〜６００ｎｍである光の吸収を小さく抑えることができる。よって、波長が３６０ｎｍ〜８３０ｎｍである可視光に対する正孔注入層１０４の透過率を高めることができる。従って、本発明の一態様では、発光素子からの光の取り出し効率を高め、消費電力を小さく抑えつつ、高い輝度が得られる発光素子と、上記発光素子を用いた発光装置を提供することができる。

以下に、本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。

陽極１０１および陰極１０２には、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。具体的には、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪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（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、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、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）、チタン（Ｔｉ）の他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、マグネシウム（Ｍｇ）、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、その他、グラフェン等を用いることができる。なお、陽極１０１および陰極１０２は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。

正孔輸送層１０５に用いる正孔輸送性の高い物質としては、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等が挙げられる。その他、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、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）等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。

さらに、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を、正孔輸送層１０５に用いることもできる。

発光層１０６は、発光性の物質を含む層である。発光層１０６は、発光物質単独の膜で構成されていても、ホスト材料中に発光中心物質を分散された膜で構成されていても良い。

発光層１０６において、上記発光物質、又は発光中心物質として用いることが可能な材料としては特に限定は無く、これら材料が発する光は蛍光であっても燐光であっても良い。上記発光物質又は発光中心物質としては例えば、以下のようなものが挙げられる。蛍光発光性の物質としては、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、２−｛２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２−｛２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。燐光発光性の物質としては、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）アセチルアセトナト（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナト（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、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））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナト（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナト（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）_２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナト（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナト（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナト（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナト（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ））、（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））、（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））、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）、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））などが挙げられる。

また、上記発光中心物質を分散するホスト材料として用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（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、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）などの複素環化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、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）、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）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセン、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）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）などを挙げることができる。

これら及び公知の物質の中から、上記発光中心物質のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択してホスト材料として用いればよい。また、発光中心物質が燐光を発する物質である場合、ホスト材料は該発光中心物質の三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）よりも大きい三重項励起エネルギーを有する物質を選択すれば良い。

なお、発光層１０６は２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層１０５側から順に積層して発光層１０６とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。また、異なる発光物質もしくは発光中心物質をそれぞれ含む発光層同士を積層しても良い。

電子輸送層１０７は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層１０７には、Ａｌｑ_３、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）_２、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などの金属錯体を用いることができる。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。

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

電子注入層１０８は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層１０８には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、リチウム酸化物（ＬｉＯ_ｘ）等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。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。また、上述した電子輸送層１０７を構成する物質を用いることもできる。

あるいは、電子注入層１０８に、有機化合物と電子供与性を有する物質（以下、電子供与体とする）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層１０７を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。

なお、上述した正孔注入層１０４、正孔輸送層１０５、発光層１０６、電子輸送層１０７、電子注入層１０８は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

上述した発光素子は、陽極１０１および陰極１０２との間に生じた電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０３において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、陽極１０１および陰極１０２のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、陽極１０１および陰極１０２のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、正孔輸送性が高い有機化合物と電子受容体とを含む複合材料について、ＥＳＲ法を用いて評価した結果について説明する。

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２．８ｍｍ×２０ｍｍである石英基板上に、有機化合物及び電子受容体を共蒸着させることで形成した。共蒸着により形成された層には、有機化合物及び電子受容体で構成される複合材料が含まれることになる。

具体的な試料の作製方法は、以下の通りである。まず、複合材料の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た。そして、真空装置内を１０^−４Ｐａに減圧した後、有機化合物と、電子受容体の一つである酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することにより、石英基板上に複合材料を含む層を形成した。上記複合材料を含む層の膜厚は、全ての試料において５０ｎｍとなるように調整した。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。

そして、試料は、有機化合物として、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、９−［３，５−ジ（フェナントレン−９−イル）フェニル］フェナントレン（略称：Ｐｎ３Ｐ）、１−［３，５−ジ（ナフタレン−１−イル）フェニル］ナフタレン（略称：Ｎ３Ｐ）、１，２，３，４−テトラフェニルナフタレン（略称：Ｐ４Ｎ）、１，３，５−トリ（ジベンゾフラン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）を用いた。また、上記試料と対比させるために、電荷移動相互作用が生じやすいとされる複合材料を用いた試料も、用意した。具体的に、対比用の試料は、有機化合物として、ＮＰＢ（略称）、ＣｚＰＡ（略称）を用いた。用いた化合物の構造式（１０１）〜（１０７）を以下に示す。

また、各試料に用いられた有機化合物の、光電子分光装置（ＡＣ−２）（理研計器社製）を用い、光電子分光法で測定したＨＯＭＯ準位を、以下の表１に示す。

また、試料Ａ及び試料Ｅに用いられた有機化合物の、光電子分光装置（ＡＣ−３）（理研計器社製）を用い、光電子分光法で測定したＨＯＭＯ準位を、以下の表２に示す。

また、各試料における有機化合物と酸化モリブデンのモル比は、蒸着レートにより調節した。有機化合物として、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ（略称）を用いた試料を試料Ａ、Ｐｎ３Ｐ（略称）を用いた試料を試料Ｂ、Ｎ３Ｐ（略称）を用いた試料を試料Ｃ、Ｐ４Ｎ（略称）を用いた試料を試料Ｄ、ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ（略称）を用いた試料を試料Ｅ、ＮＰＢ（略称）を用いた試料を試料Ｆ、ＣｚＰＡ（略称）を用いた試料を試料Ｇとし、各試料における有機化合物と酸化モリブデンの質量比及びモル比を、以下の表３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、４つ重ねて測定を行った。

また、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ（略称）及び酸化モリブデン（ＶＩ）の複合材料と、Ｐｎ３Ｐ（略称）及び酸化モリブデン（ＶＩ）の複合材料と、Ｎ３Ｐ（略称）及び酸化モリブデン（ＶＩ）の複合材料と、Ｐ４Ｎ（略称）及び酸化モリブデン（ＶＩ）の複合材料と、ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ（略称）及び酸化モリブデン（ＶＩ）の複合材料と、ＮＰＢ（略称）及び酸化モリブデン（ＶＩ）の複合材料と、ＣｚＰＡ（略称）及び酸化モリブデン（ＶＩ）の複合材料について、吸収スペクトルの測定を行った。各試料における有機化合物と酸化モリブデンの割合は、重量比で４：２とした。また、上記複合材料を含む層の膜厚は、全ての試料において５０ｎｍとなるように調整した。

以下、吸収スペクトルの測定に用いた試料の作製方法について説明する。まず、複合材料の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た。そして、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ（略称）、Ｐｎ３Ｐ（略称）、Ｎ３Ｐ（略称）、Ｐ４Ｎ（略称）、ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ（略称）、ＮＰＢ（略称）、及びＣｚＰＡ（略称）のいずれか一つと、酸化モリブデン（ＶＩ）とを、それぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、共蒸着することにより、石英基板上に複合材料を含む層を形成した。

このようにして作製した各試料について、吸収スペクトルの測定結果を、図１２に示す。また、図１３は、波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍの可視光領域において、図１２示した吸収スペクトルを拡大したものに相当する。図１２及び図１３は、横軸が波長であり、縦軸が吸光度を示している。図１２及び図１３から、複合材料に含まれる有機化合物としてＮＰＢ（略称）を用いている試料は、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲に大きなピークが見られた。また、複合材料に含まれる有機化合物としてＣｚＰＡ（略称）を用いている試料は、波長３７０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に大きなピークが見られた。しかし、複合材料に含まれる有機化合物としてＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ（略称）、Ｐｎ３Ｐ（略称）、Ｎ３Ｐ（略称）、Ｐ４Ｎ（略称）、ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ（略称）を用いている試料は、波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍの可視光領域において、大きなピークは見られず、上記試料の可視光に対する透過率が、他の二つの試料のものより高いことが分かった。

また、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ＪＥＳＦＡ２００型（日本電子製）を用いて行った。上記測定は、共振周波数（約９．４ＧＨｚ）、変調周波数（１００ｋＨｚ）、変調幅（０．６ｍＴ）、時定数（０．１ｓｅｃ）、掃引時間（４ｍｉｎ．）、室温下にて行った。そして、Ｍｎ^２＋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、スピン濃度を算出した。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。よって、算出されたスピン濃度は、不対電子の数を反映しており、スピン濃度の定量化により有機化合物と電子受容体の間における電荷移動相互作用の生じやすさを間接的に把握することができる。

図２は、各試料における有機化合物に対する酸化モリブデンのモル比と、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濃度との関係を示すグラフである。図２から、試料Ａ乃至試料Ｅについては、有機化合物に対する電子受容体のモル比が０から１の範囲内において、スピン濃度が増加傾向にあることが分かった。しかし、試料にもよるが、モル比が１を超えてからは、スピン濃度の増加は飽和し、モル比が３よりも大きくなると、スピン濃度の値は変化しないか、若しくは減少する傾向が見られた。

一方、図２から、対比用の試料である試料Ｆ及び試料Ｇは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が３を超えてもスピン濃度が増加傾向にあることが分かった。そして、同一のモル比で比較すると、試料Ａ乃至試料Ｅは、試料Ｆ及び試料Ｇよりも、そのスピン濃度が低かった。よって、上記スピン濃度の値から、試料Ａ乃至試料Ｅは、試料Ｆ及び試料Ｇよりも、電荷移動相互作用により発生する不対電子の数が少ないことが示唆された。そして、図１２及び図１３からわかるように、試料Ａ乃至試料Ｅは電荷移動相互作用に基づく吸収が生じない一方で、試料Ｆ及び試料Ｇではその吸収が生じていることがわかる。特に、イオン化ポテンシャルが５．４ｅＶであるＮＰＢを用いた試料Ｆは、その吸収が大きい。

以上のことから、本発明の一態様に係る発光素子では、試料Ａ乃至試料Ｅのような複合材料を含む層において、電荷移動相互作用が生じにくいことが分かった。よって、複合材料を含む層において、電荷移動相互作用に基づく、波長が３００ｎｍ〜６００ｎｍである光の吸収を小さく抑えることができ、波長が３６０ｎｍ〜８３０ｎｍである可視光に対する上記層の透過率を高めることができる。

また、図２に示したグラフにおいて、スピン濃度が６×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下の範囲において拡大したグラフを、図３に示す。図３から、本発明の一態様において、複合材料を含む層における具体的なスピン濃度の範囲は、スピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する酸化モリブデンのモル比が１以上の場合において、スピン濃度が３×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する酸化モリブデンのモル比が２以上の場合において、スピン濃度が５×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下が望ましいことが分かった。

なお、図１２及び図１３の吸収スペクトルのデータと図２のデータとを考慮すると、複合材料における電荷移動相互作用が、吸収スペクトルとして観測されるほどの十分な量のキャリアとして実質的に存在しているのは、上述したスピン濃度よりも大きいスピン濃度の領域においてであると言える。

（実施の形態３）
本実施の形態では、正孔輸送性が高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含む層を、陰極１０２に接するように、ＥＬ層１０３に設けた場合について説明する。

図４に、本発明の一態様に係る発光素子の構造を一例として示す。図４に示す発光素子は、一対の電極に相当する陽極１０１及び陰極１０２と、陽極１０１及び陰極１０２に挟まれたＥＬ層１０３とを有する。

図４では、ＥＬ層１０３が、正孔注入層１０４、正孔輸送層１０５、発光層１０６、電子輸送層１０７、電子注入層１０８などの他に、電荷発生層１１０を含んでいる場合を例示している。具体的には、陽極１０１上に、正孔注入層１０４と、正孔輸送層１０５と、発光層１０６と、電子輸送層１０７と、電子注入層１０８と、電荷発生層１１０と、陰極１０２とが、順に積層されている。

そして、図４に示す発光素子では、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料が、電荷発生層１１０に用いられている。上記複合材料は、有機化合物と電子受容体との間において、電荷移動相互作用が生じにくく、よって、電荷移動相互作用により発生する不対電子の数が少ない。具体的に、上記複合材料は、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が１以上の場合において、スピン濃度が３×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下、或いは、有機化合物に対する電子受容体のモル比が２以上の場合において、スピン濃度が５×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である。

具体的に、上記有機化合物は、実施の形態１で示した物質を用いることができる。また、具体的に、上記電子受容体は、実施の形態１で示した物質を用いることができる。

陰極１０２の電位に対して陽極１０１の電位が高くなるように、陽極１０１と陰極１０２間に電圧を印加すると、上記複合材料を含む電荷発生層１１０では、電子受容体により有機化合物から電子が引き抜かれる。そして、引き抜かれた電子が、電子注入層１０８から電子輸送層１０７を介して発光層１０６に注入される。

本発明の一態様は、正孔輸送性が高い有機化合物と電子受容体の間において電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を、電荷発生層１１０に用いるため、電荷発生層１１０において、電荷移動相互作用に基づく、波長が３００ｎｍ〜６００ｎｍである光の吸収を小さく抑えることができる。よって、波長が３６０ｎｍ〜８３０ｎｍである可視光に対する電荷発生層１１０の透過率を高めることができる。従って、本発明の一態様では、発光素子からの光の取り出し効率を高め、消費電力を小さく抑えつつ、高い輝度が得られる発光素子と、上記発光素子を用いた発光装置を提供することができる。

なお、陽極１０１、陰極１０２、正孔注入層１０４、正孔輸送層１０５、発光層１０６、電子輸送層１０７、または電子注入層１０８は、実施の形態１と同様の構成を用いることができる。

本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態４）
本発明の一態様に係る発光素子は、少なくとも一の電荷発生層と、上記電荷発生層を間に挟むように積層された複数のＥＬ層と、上記電荷発生層及び複数のＥＬ層を間に挟む一対の電極とを有する。図５に、本発明の一態様に係る発光素子の構造を一例として示す。

図５に示す発光素子は、一対の電極に相当する陽極１０１及び陰極１０２と、複数のＥＬ層の一例に相当するＥＬ層１０３（１）及びＥＬ層１０３（２）と、電荷発生層１０９とを有する。具体的に、図５に示す発光素子では、陽極１０１に接してＥＬ層１０３（１）が位置し、ＥＬ層１０３（１）に接して電荷発生層１０９が位置する。また、電荷発生層１０９に接してＥＬ層１０３（２）が位置し、ＥＬ層１０３（２）に接して陰極１０２が位置する。

そして、本発明の一態様では、電荷発生層１０９に、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料が用いられている。

陰極１０２の電位に対して陽極１０１の電位が高くなるように、陽極１０１と陰極１０２の間に電圧を印加すると、上記複合材料を含む電荷発生層１０９では、電子受容体により有機化合物から電子が引き抜かれる。そして、引き抜かれた電子が、電荷発生層１０９から見て陽極１０１側に位置するＥＬ層１０３（１）に注入され、電子が引き抜かれることで発生する正孔が、電荷発生層１０９から見て陰極１０２側に位置するＥＬ層１０３（２）に注入される。

上記構成を有する発光素子では、電荷発生層１０９において、有機化合物と、電子受容体との間に電荷移動相互作用が起きにくい。その結果、電荷発生層１０９において、電荷移動相互作用に基づく、波長が３００ｎｍ〜６００ｎｍである光の吸収を小さく抑えることができ、波長が３６０ｎｍ〜８３０ｎｍである可視光に対する電荷発生層の透過率を高めることができる。

また、電荷発生層を間に挟んだ複数のＥＬ層が積層されている構成を、発光素子に適用することで、各ＥＬ層に供給される電流の値を小さく抑えつつ、発光素子の輝度を高めることができる。

なお、陽極１０１と陰極１０２とは、実施の形態１と同様の構成を用いることができる。また、ＥＬ層１０３（１）及びＥＬ層１０３（２）として例示した複数のＥＬ層は、それぞれが少なくとも発光層を有していれば、全て同じ構成を有していても良いし、少なくとも一つのＥＬ層が他のＥＬ層と異なっていても良い。或いは、ＥＬ層１０３（１）及びＥＬ層１０３（２）として例示した複数のＥＬ層は、少なくとも一つのＥＬ層が、実施の形態１または実施の形態３において示したＥＬ層１０３と、同様の構成を有していても良い。

また、電荷発生層１０９から見て陽極１０１側に位置するＥＬ層１０３（１）への、電子の注入特性を高めるためには、電子輸送性が高い物質を含む層、或いは電子注入性が高い物質を含む層を、電荷発生層１０９に接するように、ＥＬ層１０３（１）内に設けることが望ましい。

また、電荷発生層１０９は、単数の層で構成されていても良いし、積層された複数の層で構成されていても良い。

なお、図５では、ＥＬ層が２層の場合を例示しているが、ＥＬ層は３層以上であっても良い。図６に、ｎ層のＥＬ層を用いた、本発明の一態様に係る発光素子の構造を一例として示す。

図６に示す発光素子は、ｎが３以上の自然数であると仮定すると、一対の電極に相当する陽極１０１及び陰極１０２と、複数のＥＬ層の一例に相当するＥＬ層１０３（１）乃至ＥＬ層１０３（ｎ）と、電荷発生層１０９（１）乃至電荷発生層１０９（ｎ−１）とを有する。具体的に、図６に示す発光素子では、ｔが２以上ｎ以下の自然数と仮定すると、陽極１０１と陰極１０２の間において、ＥＬ層１０３（ｔ−１）、電荷発生層１０９（ｔ−１）、ＥＬ層１０３（ｔ）が、陽極１０１側から順に積層されている。

本発明の一態様では、電荷発生層１０９（１）乃至電荷発生層１０９（ｎ−１）に、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含んでいる。よって、電荷発生層において、電荷移動相互作用に基づく、波長が３００ｎｍ〜６００ｎｍである光の吸収を小さく抑えることができる。そのため、２層以上の電荷発生層を積層させた場合でも、光の取り出し効率の低減を、小さく抑えることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る発光装置の一例である、パッシブマトリクス型の発光装置について説明する。

図７は、パッシブマトリクス型の発光装置の構成例を示す斜視図である。なお、図７では、発光装置の積層構造を明確にするために、基板２００以外の各層が、それぞれ一部除去された様子を示している。

図７に示す発光装置は、絶縁表面を有する基板２００上に、複数の第１電極２０１が並列に配置されている。また、基板２００及び複数の第１電極２０１上に、第１隔壁層２０４が配置されている。第１隔壁層２０４は複数の開口部を有し、上記開口部において複数の第１電極２０１がそれぞれ部分的に露出している。第１隔壁層２０４上には、複数の第２隔壁層２０５が並列に配置されている。そして、複数の第１電極２０１の長手方向と、複数の第２隔壁層２０５の長手方向とは、交差している。

また、複数の第１電極２０１、第１隔壁層２０４、及び複数の第２隔壁層２０５上に、ＥＬ層２０２及び第２電極２０３が、順に積層されている。第１隔壁層２０４の開口部において、第１電極２０１、ＥＬ層２０２、及び第２電極２０３が順に積層されることで、発光素子２０６が形成される。第１電極２０１及び第２電極２０３は、いずれか一方が陽極で、他方が陰極に相当する。

なお、第１電極２０１の長手方向における第２隔壁層２０５の断面は、第１隔壁層２０４の表面と上記断面の側部との間に形成されるテーパー角が９０度未満の形状、所謂逆テーパー形状を有している。第２隔壁層２０５が上記形状を有することで、複数の第２隔壁層２０５により、第２隔壁層２０５上に位置するＥＬ層２０２及び第２電極２０３と、第２隔壁層２０５間に位置するＥＬ層２０２及び第２電極２０３とが分離される。

本発明の一態様に係る発光装置では、ＥＬ層２０２に含まれる層が、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含む。なお、図７では、発光素子２０６が一のＥＬ層２０２を有する場合を例示しているが、実施の形態４に示したように、発光素子２０６が、少なくとも一の電荷発生層と、上記電荷発生層を間に挟むように積層された複数のＥＬ層とを、第１電極２０１と第２電極２０３の間に有していても良い。この場合、電荷発生層が、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含んでいても良い。或いは、複数のＥＬ層のいずれか一つに含まれる層が、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含んでいても良い。

なお、本発明の一態様に係る発光装置では、白色などの単色の光を発する発光素子と、カラーフィルタを組み合わせることで、フルカラー画像の表示を行う、カラーフィルタ方式を採用することができる。或いは、互いに異なる色相の光を発する複数の発光素子を用いて、フルカラー画像の表示を行う方式を採用することもできる。この方式は、発光素子が有する一対の電極間に設けられるＥＬ層を、対応する色ごとに塗り分けるため、塗り分け方式と呼ばれる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る発光装置の一例である、アクティブマトリクス型の発光装置について説明する。

アクティブマトリクス型の発光装置では、様々な回路構成の画素が提案されているが、一般的には、発光素子と、画素へのビデオ信号の入力を制御するトランジスタ（スイッチング用トランジスタ）と、該発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタ（駆動用トランジスタ）とが、各画素に少なくとも設けられている。

図８は、アクティブマトリクス型の発光装置が有する画素の断面図である。図８では、絶縁表面を有する基板３００上に、スイッチング用トランジスタ３０１と、駆動用トランジスタ３０２とが設けられている。そして、スイッチング用トランジスタ３０１及び駆動用トランジスタ３０２は、絶縁膜３０３で覆われており、絶縁膜３０３上に、第１電極３０４が形成されている。なお、第１電極３０４は、絶縁膜３０３が有する開口部を介して、駆動用トランジスタ３０２と電気的に接続されている。

また、絶縁膜３０３及び第１電極３０４上には、開口部を有する隔壁層３０８が形成されており、上記開口部において第１電極３０４は部分的に露出している。そして、第１電極３０４及び隔壁層３０８上には、ＥＬ層３０５、及び第２電極３０６が順に積層されている。隔壁層３０８の開口部において第１電極３０４、ＥＬ層３０５、及び第２電極３０６が順に積層されることで、発光素子３０７が形成される。第１電極３０４及び第２電極３０６は、いずれか一方が陽極で、他方が陰極に相当する。

本発明の一態様に係る発光装置では、ＥＬ層３０５に含まれる層が、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含む。なお、図８では、発光素子３０７が１層のＥＬ層３０５を有する場合を例示しているが、実施の形態４に示したように、発光素子３０７が、少なくとも一の電荷発生層と、上記電荷発生層を間に挟むように積層された複数のＥＬ層とを、第１電極３０４と第２電極３０６の間に有していても良い。この場合、電荷発生層が、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含んでいる方が、可視光に対する透過率を向上できるので、好ましい。或いは、複数のＥＬ層のいずれか一つに含まれる層が、正孔輸送性の高い有機化合物及び電子受容体を有し、なおかつ電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を含んでいても良い。

なお、上記発光装置は、カラーフィルタ方式を採用しても良いし、塗り分け方式を採用しても良い。

（実施の形態７）
図９は、本発明の一態様に係る発光装置の斜視図の一例である。図９に示す発光装置は、表示部１６０１と、回路基板１６０２と、接続部１６０３とを有している。

回路基板１６０２には、画像処理部が設けられており、接続部１６０３を介して各種信号や電源電位が表示部１６０１に入力される。接続部１６０３には、ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）などを用いることができる。また、接続部１６０３にＣＯＦテープを用いる場合、画像処理部の一部の回路、或いは表示部１６０１が有する駆動回路の一部などを別途用意したチップに形成しておき、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）法を用いて当該チップをＣＯＦテープに接続しておいても良い。

本実施の形態は、上記実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態８）
本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子に供給する電流値を低く抑えても、高い輝度を得ることができるため、発光装置を用いた電子機器の消費電力を抑えることができる。また、発光素子の長寿命化に有利であるため、発光装置を用いた電子機器の信頼性を高めることができる。本発明の一態様に係る発光装置を用いた電子機器の具体例を、図１０に示す。

図１０（Ａ）は携帯型ゲーム機であり、筐体５００１、筐体５００２、画像表示部５００３、画像表示部５００４、マイクロホン５００５、スピーカー５００６、操作キー５００７、スタイラス５００８等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、画像表示部５００３または画像表示部５００４に用いることができる。画像表示部５００３または画像表示部５００４に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、低消費電力、或いは高信頼性の携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図１０（Ａ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの画像表示部５００３と画像表示部５００４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する画像表示部の数は、これに限定されない。

図１０（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体５２０１、画像表示部５２０２、キーボード５２０３、ポインティングデバイス５２０４等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、画像表示部５２０２に用いることができる。画像表示部５２０２に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、低消費電力、或いは高信頼性のノート型パーソナルコンピュータを提供することができる。

図１０（Ｃ）は携帯情報端末であり、筐体５４０１、画像表示部５４０２、操作キー５４０３等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、画像表示部５４０２に用いることができる。画像表示部５４０２に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、低消費電力、或いは高信頼性の携帯情報端末を提供することができる。

図１１（Ａ）は卓上型の照明装置であり、筐体５６０１、光源５６０２、支持台５６０３等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、光源５６０２に用いることができる。光源５６０２に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、低消費電力、或いは高信頼性の、卓上型の照明装置を提供することができる。

図１１（Ｂ）は据え付け型の照明装置であり、筐体５８０１、光源５８０２等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、光源５８０２に用いることができる。光源５８０２に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、低消費電力、或いは高信頼性の、据え付け型の照明装置を提供することができる。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。

本実施例では、９−［３，５−ジ（フェナントレン−９−イル）フェニル］フェナントレン（略称：Ｐｎ３Ｐ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを正孔注入層に用いた、発光素子１について、図１を用いて説明する。なお、本実施例で用いる材料の構造式を以下に示す。なお、先の実施の形態で用いた材料の構造式は省略する。

≪発光素子１の作製≫
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）膜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１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

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

その後、１０^−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置にガラス基板を導入し、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、ガラス基板を３０分程度放冷した。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１が形成されたガラス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、１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、陽極１０１上に、Ｐｎ３Ｐと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１０４を形成した。その膜厚は、５０ｎｍとし、Ｐｎ３Ｐと酸化モリブデンの比率は、質量比で４：２（＝Ｐｎ３Ｐ：酸化モリブデン）となるように調節した。

次に、正孔注入層１０４上に、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）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１０５を形成した。

さらに、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、及び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）を共蒸着し、正孔輸送層１０５上に発光層１０６を形成した。ここで、ＣｚＰＡ、及び１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎの質量比は、１：０．０４（＝ＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。また、発光層１０６の膜厚は３０ｎｍとした。

次に、発光層１０６上に、ＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍ、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように、順に成膜し、電子輸送層１０７を形成した。

さらに、電子輸送層１０７上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚で蒸着し、電子注入層１０８を形成した。

最後に、電子注入層１０８上に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚で蒸着することで陰極１０２を形成し、本実施例の発光素子１を作製した。

なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。

以上により得られた発光素子１の素子構造を表４に示す。

また、作製した発光素子１は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子１が大気に曝されないように封止した。

≪発光素子１の動作特性≫
作製した発光素子１の動作特性を測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

まず、発光素子１の電圧−輝度特性を図１４に、輝度−電流効率特性を図１５に、それぞれ示す。図１４において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を表す。図１５において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。

また、輝度８３０ｃｄ／ｍ^２付近における、発光素子１の主な初期特性値を、以下の表５に示す。

表５に示す通り、８３０ｃｄ／ｍ^２の輝度の時の発光素子１のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．１７）であった。この結果から、発光素子１は、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎに由来する青色発光が得られたことがわかった。

また、図１４、図１５から、発光素子１は、駆動電圧が低く、発光効率が高いことがわかった。

以上の結果から、本発明の一態様では、電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を、発光素子の正孔注入層に用いることで、高い発光効率の発光素子、駆動電圧の低い発光素子を実現できることが示された。

本実施例では、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを、正孔注入層に用いた発光素子２について、図１を用いて説明する。なお、本実施例で用いる材料の構造式を以下に示す。なお、先の実施の形態または実施例で用いた材料の構造式は省略する。

≪発光素子２の作製≫
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）膜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１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１が形成されたガラス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、１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、陽極１０１上に、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１０４を形成した。その膜厚は、５０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、質量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。

次に、正孔注入層１０４上に、３−［４−（９−フェナントリル）−フェニル］−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１０５を形成した。

さらに、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、及びＮ，Ｎ’−ビス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６−ＦＬＰＡＰｒｎ）を共蒸着し、正孔輸送層１０５上に発光層１０６を形成した。ここで、ＣｚＰＡ、及び１，６−ＦＬＰＡＰｒｎの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：１，６−ＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。また、発光層１０６の膜厚は３０ｎｍとした。

最後に、電子注入層１０８上に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚で蒸着することで陰極１０２を形成し、本実施例の発光素子２を作製した。

以上により得られた発光素子２の素子構造を表６に示す。

また、作製した発光素子２は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子２が大気に曝されないように封止した。

≪発光素子２の動作特性≫
作製した発光素子２の動作特性を測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

まず、発光素子２の電圧−輝度特性を図１６に、輝度−電流効率特性を図１７に、それぞれ示す。図１６において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を表す。図１７において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。

また、輝度７２０ｃｄ／ｍ^２付近における、発光素子２の主な初期特性値を、以下の表７に示す。

表７に示す通り、７２０ｃｄ／ｍ^２の輝度の時の発光素子２のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．１５，０．２２）であった。この結果から、発光素子２は、１，６−ＦＬＰＡＰｒｎに由来する青色発光が得られたことがわかった。

また、図１６、図１７から、発光素子２は、駆動電圧が低く、発光効率が高いことがわかった。

本実施例では、９−［３，５−ジ（フェナントレン−９−イル）フェニル］フェナントレン（略称：Ｐｎ３Ｐ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを、電荷発生層に用いた発光素子３について、図５を用いて説明する。また、本実施例で用いる材料の構造式を以下に示す。なお、先の実施の形態または実施例で用いた材料の構造式は省略する。

≪発光素子３の作製≫
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）膜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１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１が形成されたガラス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、１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、陽極１０１上に、Ｐｎ３Ｐと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、ＥＬ層１０３（１）が有する正孔注入層（第１の正孔注入層）を形成した。その膜厚は、３３ｎｍとし、Ｐｎ３Ｐと酸化モリブデンの比率は、質量比で１：０．５（＝Ｐｎ３Ｐ：酸化モリブデン）となるように調節した。

次に、第１の正孔注入層上に、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）を３０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ＥＬ層１０３（１）が有する正孔輸送層（第１の正孔輸送層）を形成した。

さらに、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、及び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）を共蒸着し、第１の正孔輸送層上にＥＬ層１０３（１）が有する発光層（第１の発光層）を形成した。ここで、ＣｚＰＡ、及び１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。また、第１の発光層の膜厚は３０ｎｍとした。

次に、第１の発光層上に、ＣｚＰＡを膜厚５ｎｍ、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように、順に成膜し、ＥＬ層１０３（１）が有する電子輸送層（第１の電子輸送層）を形成した。

さらに、第１の電子輸送層上に、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）を０．１ｎｍの膜厚で蒸着し、ＥＬ層１０３（１）が有する電子注入層（第１の電子注入層）を形成した。

その後、第１の電子注入層上に、銅フタロシアニン（略称ＣｕＰｃ）を膜厚２ｎｍで蒸着することで、電子リレー層を形成した。

次に、電子リレー層上に、Ｐｎ３Ｐと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、電荷発生層を形成した。その膜厚は４０ｎｍとし、Ｐｎ３Ｐと酸化モリブデンの比率は、質量比で１：０．５（＝Ｐｎ３Ｐ：酸化モリブデン）となるように調節した。

次に、電荷発生層上に、ＰＣＰＮを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ＥＬ層１０３（２）が有する正孔輸送層（第２の正孔輸送層）を形成した。

さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、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）、及び、（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）］）を共蒸着し、第２の正孔輸送層上にＥＬ層１０３（２）が有する発光層（第２の発光層）を形成した。なお、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］の質量比は、０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、第２の発光層の膜厚は４０ｎｍとした。

次に、第２の発光層上に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１５ｎｍ、ＢＰｈｅｎを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、ＥＬ層１０３（２）が有する電子輸送層（第２の電子輸送層）を形成した。

さらに、第２の電子輸送層上に、ＬｉＦを１ｎｍの膜厚で蒸着し、ＥＬ層１０３（２）が有する電子注入層（第２の電子注入層）を形成した。

最後に、ＥＬ層１０３（２）が有する陰極１０２として、第２の電子注入層上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子３を作製した。

以上により得られた発光素子３の素子構造を表８に示す。

また、作製した発光素子３は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子３が大気に曝されないように封止した。

≪発光素子３の動作特性≫
作製した発光素子３の動作特性を測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子３の輝度−電流効率特性を図１８に示す。図１８において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−電流特性を図１９に示す。図１９において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。また、輝度−色度座標特性を図２０に示す。図２０において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を、縦軸は色度座標（ｘ座標、又はｙ座標）を示す。また、発光素子３に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２１に示す。図２１において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。また、発光素子３における輝度８９０ｃｄ／ｍ^２のときの電圧（Ｖ）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、外部量子効率（％）、相関色温度（Ｋ）を表９に示す。

表９に示す通り、８９０ｃｄ／ｍ^２の輝度の時の発光素子３のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．４３，０．３８）であった。また、図２１に示す通り、発光素子３は、青色発光材料（１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）及び橙色発光材料（［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）_２（ａｃａｃ）］）がバランス良く発光していることがわかった。図２０に示す通り、発光素子３は、輝度による色度の変化が小さく、キャリアバランスが良好な素子であることがわかった。

また、図１８、図１９から、発光素子３は、駆動電圧が低く、発光効率が高いことがわかった。

以上の結果から、本発明の一態様では、電荷移動相互作用が生じにくい複合材料を、発光素子の電荷発生層及び正孔注入層に用いることで、高い発光効率の発光素子、駆動電圧の低い発光素子を実現できることが示された。

本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図５を用いて説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、先の実施の形態または実施例で用いた材料の構造式は省略する。

以下に、本実施例の発光素子４の作製方法を示す。

≪発光素子４の作製≫
まず、ガラス基板上に、ＩＴＳＯ膜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１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

ガラス基板上に発光素子を形成するための前処理としては、ガラス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。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１が形成されたガラス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、１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、陽極１０１上に、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、ＥＬ層１０３（１）が有する正孔注入層（第１の正孔注入層）を形成した。その膜厚は、５０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、質量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。

次に、第１の正孔注入層上に、ＰＣＰＮを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ＥＬ層１０３（１）が有する正孔輸送層（第１の正孔輸送層）を形成した。

さらに、ＣｚＰＡ、及び１，６−ＦＬＰＡＰｒｎを共蒸着し、第１の正孔輸送層上にＥＬ層１０３（１）が有する発光層（第１の発光層）を形成した。ここで、ＣｚＰＡ、及び１，６−ＦＬＰＡＰｒｎの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：１，６−ＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。また、第１の発光層の膜厚は３０ｎｍとした。

次に、第１の発光層上に、ＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍ、ＢＰｈｅｎを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、ＥＬ層１０３（１）が有する電子輸送層（第１の電子輸送層）を形成した。

次に、電子リレー層上に、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、電荷発生層を形成した。その膜厚は５０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、質量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。

次に、電荷発生層上に、ＰＣＰＮを１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、ＥＬ層１０３（２）が有する正孔輸送層（第２の正孔輸送層）を形成した。

さらに、ＣｚＰＡ、及び１，６−ＦＬＰＡＰｒｎを共蒸着し、第２の正孔輸送層上にＥＬ層１０３（２）が有する発光層（第２の発光層）を形成した。ここで、ＣｚＰＡ、及び１，６−ＦＬＰＡＰｒｎの質量比は、１：０．０５（＝ＣｚＰＡ：１，６−ＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。また、第２の発光層の膜厚は３０ｎｍとした。

次に、第２の発光層上に、ＣｚＰＡを膜厚１０ｎｍ、ＢＰｈｅｎを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、ＥＬ層１０３（２）が有する電子輸送層（第２の電子輸送層）を形成した。

最後に、陰極１０２として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子４を作製した。

以上により得られた発光素子４の素子構造を表１０に示す。

また、作製した発光素子４は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子４が大気に曝されないように封止した。

≪発光素子４の動作特性≫
作製した発光素子４の動作特性を測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

発光素子４の電圧−輝度特性を図２２に示す。図２２において、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を表す。また、輝度−電流効率特性を図２３に示す。図２３において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、発光素子４における輝度１１３０ｃｄ／ｍ^２のときの電圧（Ｖ）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）、外部量子効率（％）を表１１に示す。

表１１に示す通り、１１３０ｃｄ／ｍ^２の輝度の時の発光素子４のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．２０）であった。

また、図２２、図２３から、発光素子４は、駆動電圧が低く、発光効率が高いことがわかった。

本実施例では、１，３，５−トリ（ジベンゾフラン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）と、酸化モリブデン（ＶＩ）とを正孔注入層に用いた発光素子５について、図１を用いて説明する。

≪発光素子５の作製≫
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）膜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１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。

次に、陽極１０１が形成された面が下方となるように、陽極１０１が形成されたガラス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、１０^−４Ｐａ程度まで減圧した後、陽極１０１上に、ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１０４を形成した。その膜厚は、５０ｎｍとし、ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、質量比で４：２（＝ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。

最後に、電子注入層１０８上に、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚で蒸着することで陰極１０２を形成し、本実施例の発光素子５を作製した。

以上により得られた発光素子５の素子構造を表１２に示す。

また、作製した発光素子５は、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子５が大気に曝されないように封止した。

≪発光素子５の動作特性≫
作製した発光素子５の動作特性を測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。

まず、発光素子５の電圧−輝度特性を図２４に、輝度−電流効率特性を図２５に、それぞれ示す。図２４において、横軸は電圧（Ｖ）を、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を表す。図２５において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ^２）を、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。

また、輝度１１８０ｃｄ／ｍ^２付近における、発光素子５の主な初期特性値を、以下の表１３に示す。

表１３に示す通り、輝度１１８０ｃｄ／ｍ^２の輝度の時の発光素子５のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．１５，０．２４）であった。この結果から、発光素子５は、１，６−ＦＬＰＡＰｒｎに由来する青色発光が得られたことがわかった。

また、図２４、図２５から、発光素子５は、駆動電圧が低く、発光効率が高いことがわかった。

１０１陽極
１０２陰極
１０３ＥＬ層
１０４正孔注入層
１０５正孔輸送層
１０６発光層
１０７電子輸送層
１０８電子注入層
１０９電荷発生層
１１０電荷発生層
２００基板
２０１第１電極
２０２ＥＬ層
２０３第２電極
２０４隔壁層
２０５隔壁層
２０６発光素子
３００基板
３０１スイッチング用トランジスタ
３０２駆動用トランジスタ
３０３絶縁膜
３０４第１電極
３０５ＥＬ層
３０６第２電極
３０７発光素子
３０８隔壁層
１６０１表示部
１６０２回路基板
１６０３接続部
５００１筐体
５００２筐体
５００３画像表示部
５００４画像表示部
５００５マイクロホン
５００６スピーカー
５００７操作キー
５００８スタイラス
５２０１筐体
５２０２画像表示部
５２０３キーボード
５２０４ポインティングデバイス
５４０１筐体
５４０２画像表示部
５４０３操作キー
５６０１筐体
５６０２光源
５６０３支持台
５８０１筐体
５８０２光源

Claims

少なくとも一のＥＬ層と、前記ＥＬ層を間に挟む陽極及び陰極とを有し、
前記ＥＬ層が有する層の少なくとも１つは、正孔輸送性が高い有機化合物（ただし、下記式で表される化合物は除く）と電子受容体とを有する複合材料を含み、
前記複合材料は、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である発光素子。
少なくとも一の電荷発生層と、前記少なくとも一の電荷発生層を間に挟むように積層された複数のＥＬ層と、前記電荷発生層及び前記複数のＥＬ層を間に挟む陽極及び陰極とを有し、
前記電荷発生層は、正孔輸送性が高い有機化合物（ただし、下記式で表される化合物は除く）と電子受容体とを有する複合材料を含み、
前記複合材料は、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が１×１０^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ^３以下である発光素子。
少なくとも一のＥＬ層と、前記ＥＬ層を間に挟む陽極及び陰極とを有し、
前記ＥＬ層が有する層の少なくとも１つは、正孔輸送性が高い有機化合物（ただし、下記式で表される化合物は除く）と電子受容体とを有する複合材料を含み、
前記複合材料は、前記有機化合物に対する前記電子受容体のモル比が１以上の場合において、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が３×１０ ^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ ^３以下である発光素子。
少なくとも一の電荷発生層と、前記少なくとも一の電荷発生層を間に挟むように積層された複数のＥＬ層と、前記電荷発生層及び前記複数のＥＬ層を間に挟む陽極及び陰極とを有し、
前記電荷発生層は、正孔輸送性が高い有機化合物（ただし、下記式で表される化合物は除く）と電子受容体とを有する複合材料を含み、
前記複合材料は、前記有機化合物に対する前記電子受容体のモル比が１以上の場合において、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が３×１０ ^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ ^３以下である発光素子。
少なくとも一のＥＬ層と、前記ＥＬ層を間に挟む陽極及び陰極とを有し、
前記ＥＬ層が有する層の少なくとも１つは、正孔輸送性が高い有機化合物（ただし、下記式で表される化合物は除く）と電子受容体とを有する複合材料を含み、
前記複合材料は、前記有機化合物に対する前記電子受容体のモル比が２以上の場合において、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が５×１０ ^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ ^３以下である発光素子。
少なくとも一の電荷発生層と、前記少なくとも一の電荷発生層を間に挟むように積層された複数のＥＬ層と、前記電荷発生層及び前記複数のＥＬ層を間に挟む陽極及び陰極とを有し、
前記電荷発生層は、正孔輸送性が高い有機化合物（ただし、下記式で表される化合物は除く）と電子受容体とを有する複合材料を含み、
前記複合材料は、前記有機化合物に対する前記電子受容体のモル比が２以上の場合において、ＥＳＲ法により測定されるスピン濃度が５×１０ ^１９ｓｐｉｎｓ／ｃｍ ^３以下である発光素子。
請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の発光素子を有する発光装置。