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JP6076153B2 - 発光素子、発光装置、表示装置、電子機器及び照明装置 - Google Patents

発光素子、発光装置、表示装置、電子機器及び照明装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機化合物を発光物質として用いた発光素子、表示装置、発光装置、電子機器及び照明装置に関する。
近年、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光物質を含む層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光物質からの発光を得ることができる。
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、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と考えられている。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
これらの発光素子は発光層を膜状に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。よって、大面積の素子を容易に形成することができる。このことは、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。
発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該ＥＬ層を設けた有機ＥＬ素子の場合、一対の電極間に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔（ホール）がそれぞれ発光性のＥＬ層に注入され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正孔が再結合することによって発光性の有機化合物が励起状態となり、励起された発光性の有機化合物から発光を得ることができる。
有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態があり、一重項励起状態（Ｓ＊）からの発光が蛍光、三重項励起状態（Ｔ＊）からの発光がりん光と呼ばれている。また、当該発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であると考えられている。
一重項励起状態から発光する化合物（以下、蛍光性化合物と称す）では室温において、通常、三重項励起状態からの発光（りん光）は観測されず、一重項励起状態からの発光（蛍光）のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた発光素子における内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は、Ｓ＊：Ｔ＊＝１：３であることを根拠に２５％とされている。
一方、三重項励起状態から発光する化合物（以下、りん光性化合物と称す）を用いれば、三重項励起状態からの発光（りん光）が観測される。また、りん光性化合物は項間交差（一重項励起状態から三重項励起状態へ移ること）が起こりやすいため、内部量子効率は１００％まで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物より高い発光効率が実現可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、りん光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。
特許文献１では、複数の発光ドーパントを含む発光領域を有し、当該発光ドーパントがりん光を発する白色発光素子が開示されている。
特表２００４−５２２２７６号公報
理論的に内部量子効率１００％が可能なりん光性化合物ではあるが、素子構造や、他の材料との組み合わせの最適化無しでは、高い効率を実現することは難しい。特に、異なるバンド（発光色）のりん光性化合物を発光ドーパントとし複数種類用いる発光素子においては、エネルギー移動を考慮するのはもちろんのこと、当該エネルギー移動自体の効率を最適化せずには高い効率の発光を得ることは困難である。実際、上記特許文献１では、発光ドーパントがすべてりん光の素子であってもその外部量子効率は３〜４％程度である。これは、光取り出し効率を考慮したとしても、内部量子効率は２０％以下であると考えられ、りん光発光素子としては低い値であると言わざるを得ない。
また、発光効率を高めるだけでなく、異なる発光色のドーパントを用いた多色発光素子においては、各発光色のドーパントがバランス良く発光することが必要である。高い発光効率を達成しつつ、各ドーパントの発光バランスをも保つのは、容易なことではない。
そこで、本発明の一態様では、複数の発光ドーパントを用いた発光素子において、発光効率が高い発光素子を提供することを目的とする。また、本発明の一態様は、上述の発光素子を用いることにより、消費電力の低減された発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを目的とする。
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
本発明では、分子間のエネルギー移動機構の一つであるフェルスター機構に注目し、エネルギーを与える側の分子の発光スペクトルの山と、エネルギーを受け取る側の分子の吸収スペクトルに波長の４乗を掛け合わせた特性曲線における最も長波長側の極大を有する山とが重なりあうような分子の組み合わせを適用することによって上記フェルスター機構におけるエネルギー移動を効率よく可能とする。ここで、上記エネルギー移動は、一般的なホストからドーパントへのエネルギー移動ではなく、ドーパント間でのエネルギー移動であることが特徴の一つである。このように、ドーパント間でのエネルギー移動効率が高くなるような組み合わせのドーパントを適用し、さらには各ドーパント分子間を適切に隔離する素子構造を設計することで、本発明の一態様の発光素子を得ることができる。
すなわち、本発明の一態様は、一対の電極間に、第１のりん光性化合物が、第１のホスト材料に分散された第１の発光層と、第１のりん光性化合物よりも長波長の発光を呈する第２のりん光性化合物が、第２のホスト材料に分散された第２の発光層と、を含み、第２のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値の波長が第１のりん光性化合物のりん光発光スペクトルＦ（λ）と重なる発光素子である。（ただし、ε（λ）は各りん光性化合物のモル吸光係数を表し、波長λの関数。）
また、本発明の他の一態様は、一対の電極間に、第１のりん光性化合物が、第１のホスト材料に分散された第１の発光層と、第１のりん光性化合物よりも長波長の発光を呈する第２のりん光性化合物が、第２のホスト材料に分散された第２の発光層と、を含み、第１のりん光性化合物におけるりん光発光スペクトルの最大値が含まれる山と、第２のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が含まれる山とが重なり合う発光素子である。（ただし、ε（λ）は各りん光性化合物のモル吸光係数を表し、波長λの関数。）
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の発光層はさらに、第１の有機化合物を含み、第１のホスト材料と第１の有機化合物は励起錯体を形成し、第１のりん光性化合物の発光が励起錯体の発光より長波長である発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、励起錯体の発光スペクトルと、第１のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値の波長が重なる発光素子である。（ただし、ε（λ）は各りん光性化合物のモル吸光係数を表し、波長λの関数。）
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、励起錯体の発光スペクトルの最大値が含まれる山と、第１のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が含まれる山とが重なり合う発光素子である。（ただし、ε（λ）は各りん光性化合物のモル吸光係数を表し、波長λの関数。）
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１のりん光性化合物は、５００ｎｍ乃至６００ｎｍの範囲にりん光の発光ピークを有し、第２のりん光性化合物は、６００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲にりん光の発光ピークを有する発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、電子と正孔の再結合領域が第１の発光層である発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の発光層が第２の発光層より陽極側に位置しており、少なくとも第２の発光層は正孔輸送性よりも電子輸送性が高い発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の発光層が第２の発光層より陽極側に位置しており、第１のホスト材料及び第２のホスト材料が共に電子輸送性を有する発光素子である。なお、電子輸送性を有する材料としては正孔輸送性よりも電子輸送性が高い材料が好ましい
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の発光層が第２の発光層より陰極側に位置しており、少なくとも第２の発光層は電子輸送性よりも正孔輸送性が高い発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の発光層が第２の発光層より陰極側に位置しており、第１のホスト材料及び第２のホスト材料が共に正孔輸送性を有する発光素子である。なお、正孔輸送性を有する材料としては電子輸送性よりも正孔輸送性が高い材料が好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、第１の発光層及び第２の発光層は互いに接して積層されている発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子を備えた発光装置、発光表示装置、電子機器及び照明装置である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム、もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。さらに、照明器具等に用いられる発光装置も含むものとする。
本発明の一態様は、発光効率が高い発光素子を提供できる。本発明の一態様は、該発光素子を用いることにより、消費電力の低減された発光装置、発光表示装置、電子機器、及び照明装置を提供できる。
発光素子の概念図。 発光層のエネルギー移動を表す図 フェルスター移動を説明する図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 照明装置の概念図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置および表示装置を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 発光素子１の輝度−電流効率特性。 発光素子１の電圧−輝度特性。 発光素子１の輝度−外部量子効率特性。 発光素子１の輝度−パワー効率特性。 発光素子１の発光スペクトル。 発光素子１のフェルスター移動を説明する図。 発光素子１のフェルスター移動を説明する図。 発光素子１のフェルスター移動を説明する図。 ２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及びそれらの混合膜のＰＬスペクトル。 発光素子２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−外部量子効率特性。 発光素子２の輝度−パワー効率特性。 発光素子２の発光スペクトル。 発光素子２の信頼性試験結果を表す図。 発光素子３の輝度−電流効率特性。 発光素子３の電圧−輝度特性。 発光素子３の輝度−外部量子効率特性。 発光素子３の輝度−パワー効率特性。 発光素子３の発光スペクトル。 発光素子４の輝度−電流効率特性。 発光素子４の電圧−輝度特性。 発光素子４の輝度−外部量子効率特性。 発光素子４の輝度−パワー効率特性。 発光素子４の発光スペクトル。 発光素子５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−外部量子効率特性。 発光素子５の輝度−パワー効率特性。 発光素子５の発光スペクトル。 発光素子４のフェルスター移動を説明する図。 発光素子４のフェルスター移動を説明する図。 発光素子５のフェルスター移動を説明する図。 発光素子５のフェルスター移動を説明する図。 発光素子５のフェルスター移動を説明する図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ること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。
（実施の形態１）
まず、本発明の一態様の発光素子の動作原理について説明する。本発明の主旨は、第１のりん光性化合物と、該第１のりん光性化合物よりも長波長の発光を示す第２のりん光性化合物を用い、第１のりん光性化合物及び第２のりん光性化合物の両方を効率良く発光させることにより、高効率な多色発光素子を得るというものである。
りん光性化合物を用いた多色発光素子を得る一般的な手法としては、何らかのホスト材料中に、異なる発光色の複数のりん光性化合物を適当な比率で分散する手法が考えられる。しかしながらこのような手法の場合、最も長波長の発光を示すりん光性化合物が発光しやすくなってしまうため、多色発光を得るための素子構造（特にホスト材料中の各りん光性化合物の濃度）の設計・制御は非常に困難である。
多色発光素子を得る他の手法として、異なる発光色の発光素子を直列に積層する、いわゆるタンデム構造が挙げられる。例えば、青色発光素子と、緑色発光素子と、赤色発光素子の３つを直列に積層して同時に発光させれば、容易に多色光（この場合白色光）が得られる。素子構造も、青、緑、赤色の各素子をそれぞれに最適化すればよいので、その設計・制御は比較的容易である。しかしながら、３つの素子を積層するため、層数は増大し、作製は煩雑となる。また、各素子の接続部（いわゆる中間層）での電気的接触に問題が生じると、駆動電圧の増大、すなわち電力ロスを招いてしまう場合がある。
一方、本発明の一態様の発光素子は、一対の電極間に、第１のりん光性化合物が第１のホスト材料に分散された第１の発光層と、第１のりん光性化合物よりも長波長の発光を呈する第２のりん光性化合物が第２のホスト材料に分散された第２の発光層とが積層された発光素子である。この時、第１の発光層及び第２の発光層は、タンデム構造とは異なり、互いに接して設けられていても良い。
図１に、上述した本発明の一態様の発光素子の素子構造を模式的に示す。図１（Ｃ）には第１の電極１０１、第２の電極１０２、ＥＬ層１０３が記載されている。ＥＬ層１０３には少なくとも発光層１１３が設けられており、その他の層については適宜設ければよい。図１（Ｃ）においては、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４及び電子注入層１１５が設けられている構成を仮に示してある。なお、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとする。
また、図１（ａ）、（ｂ）は、当該発光素子における発光層１１３を拡大して示した図である。図１（ａ）、（ｂ）には第１の発光層１１３ａ、第２の発光層１１３ｂ、当該２層を合わせた発光層１１３、第１のりん光性化合物１１３Ｄａ、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂ、第１のホスト材料１１３Ｈａ、第２のホスト材料１１３Ｈｂが示されている。なお、図１（ｂ）は、第１の発光層１１３ａにさらに第１の有機化合物１１３Ａが含まれている場合の模式図である。いずれの場合においても、各りん光性化合物（第１及び第２のりん光性化合物）はホスト材料中に分散されているため、各りん光性化合物は各ホスト材料によって互いに隔離されている。なお、第１及び第２の各ホスト材料は、同一であっても異なっていても良い。また、第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂはそのどちらが陽極側であっても、陰極側であってもよい。
この場合、各りん光性化合物間において、電子交換相互作用（いわゆるデクスター機構）によるエネルギー移動は抑制される。すなわち、第１のりん光性化合物１１３Ｄａが励起された後、その励起エネルギーがデクスター機構により第２のりん光性化合物１１３Ｄｂへ移動する現象を防ぐことができる。したがって、最も長波長の発光を示す第２のりん光性化合物１１３Ｄｂが主として発光してしまう現象を抑制することができる。なお、第２の発光層１１３ｂにて直接励起子が生成すると、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂが主として発光してしまうため、キャリアの再結合領域は、第１の発光層１１３ａ内とする（すなわち、第１のりん光性化合物１１３Ｄａを主として励起する）ことが好ましい。
ただし、第１のりん光性化合物１１３Ｄａからのエネルギー移動が完全に抑制されてしまうと、今度は第２のりん光性化合物１１３Ｄｂの発光が得られないことになる。そこで本発明の一態様では、第１のりん光性化合物１１３Ｄａの励起エネルギーが、部分的に第２のりん光性化合物１１３Ｄｂへ移動するような素子設計を行う。このような隔離された分子間でのエネルギー移動は、双極子−双極子相互作用（フェルスター機構）を利用することによって可能となる。
ここで、フェルスター機構について説明する。以下では、励起エネルギーを与える側の分子をエネルギードナー、励起エネルギーを受け取る側の分子をエネルギーアクセプターと記す。すなわち、本発明の一態様においては、エネルギードナー、エネルギーアクセプターのいずれもりん光性化合物であり、ホスト材料によって互いに隔離されている。
フェルスター機構は、エネルギー移動に、分子間の直接的接触を必要としない。エネルギードナー及びエネルギーアクセプター間の双極子振動の共鳴現象を通じてエネルギー移動が起こる。双極子振動の共鳴現象によってエネルギードナーがエネルギーアクセプターにエネルギーを受け渡し、励起状態のエネルギードナーが基底状態になり、基底状態のエネルギーアクセプターが励起状態になる。フェルスター機構によるエネルギー移動の速度定数ｋＦを数式（１）に示す。
数式（１）において、νは、振動数を表し、Ｆ（ν）は、エネルギードナーの規格化された発光スペクトル（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合はりん光スペクトル）を表し、ε（ν）は、エネルギーアクセプターのモル吸光係数を表し、Ｎは、アボガドロ数を表し、ｎは、媒体の屈折率を表し、Ｒは、エネルギードナーとエネルギーアクセプターの分子間距離を表し、τは、実測される励起状態の寿命（蛍光寿命やりん光寿命）を表し、ｃは、光速を表し、φは、発光量子収率（一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光量子収率、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合はりん光量子収率）を表し、Ｋ２は、エネルギードナーとエネルギーアクセプターの遷移双極子モーメントの配向を表す係数（０〜４）である。なお、ランダム配向の場合はＫ２＝２／３である。
式（１）からわかるように、フェルスター機構によるエネルギー移動（フェルスター移動）の条件は、１．エネルギードナーとエネルギーアクセプターが離れすぎないこと（距離Ｒに関連）、２．エネルギードナーが発光すること（発光量子収率φに関連）、３．エネルギードナーの発光スペクトルとエネルギーアクセプターの吸収スペクトルが重なりを有すること（積分項に関連）、が挙げられる。
ここで、図１にて説明したように、各りん光性化合物（第１及び第２のりん光性化合物）は各ホスト材料中に分散されており、各りん光性化合物は各ホスト材料によって互いに隔離されているため、距離Ｒは少なくとも一分子以上（１ｎｍ以上）の距離を有している。したがって、第１のりん光性化合物で生じた励起エネルギーの全てが、フェルスター機構によって第２のりん光性化合物にエネルギー移動してしまうことはない。一方で、Ｒが１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度までであれば、フェルスター移動は可能である。第１及び第２のりん光性化合物間に、少なくとも１分子以上の距離Ｒを確保するためには、ホスト材料中に分散させる各りん光性化合物の体積を一定以下にすることが好ましい。これに対応する各りん光性化合物の発光層内における濃度は、１０ｗｔ％以下である。りん光性化合物の濃度があまり薄すぎても良好な特性は得にくいため、本実施の形態におけるりん光性化合物の濃度は０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることが好ましい。特に、第１のりん光性化合物は、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の濃度で第１の発光層１１３ａに含まれることがより好ましい。
第１のりん光性化合物１１３Ｄａと、第１のりん光性化合物よりも長波長の発光を呈する第２のりん光性化合物１１３Ｄｂを用いた本発明の一態様の発光素子における、各りん光性化合物間でのフェルスター移動の模式図を図２に示す。図２においては、電極１０、電極１１の間に第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂが積層された構成を示した。なお、電極１０及び電極１１はどちらか一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する電極である。図２（Ａ）に示すように、まず第１のりん光性化合物１１３Ｄａで生じた一重項励起状態（Ｓａ）は、項間交差により三重項励起状態（Ｔａ）に変換される。すなわち、第１の発光層１１３ａにおける励起子は、基本的にＴａに集約される。
次に、このＴａ状態の励起子のエネルギーは、一部はそのまま発光に変換されるが、フェルスター機構を利用することにより、一部は第２のりん光性化合物１１３Ｄｂの三重項励起状態（Ｔｂ）に移動することができる。これは、第１のりん光性化合物１１３Ｄａが発光性である（りん光量子収率φが高い）ことと、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂが一重項基底状態から三重項励起状態への電子遷移に相当する直接吸収を有している（三重項励起状態の吸収スペクトルが存在する）ことに起因している。これらの条件を満たせば、ＴａからＴｂへの三重項−三重項フェルスター移動が可能となる。
なお、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂの一重項励起状態（Ｓｂ）は、第１のりん光性化合物１１３Ｄａの三重項励起状態（Ｔａ）よりもエネルギーが高い場合が多いため、上述したエネルギー移動にあまり寄与しない場合が多い。したがってここでは割愛している。もちろん、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂの一重項励起状態（Ｓｂ）が第１のりん光性化合物１１３Ｄａの三重項励起状態（Ｔａ）よりエネルギーが低い場合は、同様にエネルギー移動が起こりうる。この場合、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂの一重項励起状態（Ｓｂ）に移動したエネルギーは項間交差を経て第２のりん光性化合物１１３Ｄｂの三重項励起状態（Ｔｂ）にエネルギー移動し、発光に関与する。
なお、上述のフェルスター移動を効率よく、ドーパントであるりん光性化合物間で発生させ、ホスト材料にはエネルギー移動しないように設計するためには、第１及び第２のホスト材料は、第１のりん光性化合物１１３Ｄａの発光領域に吸収スペクトルを有さないことが好ましい。このように、ホスト材料（具体的には第２のホスト材料）を介することなく、ドーパント間で直接エネルギー移動を行わせることにより、余分なエネルギー移動の経路の発生を抑制し、高い発光効率に結びつけることができるため、好ましい構成である。
また、第１のホスト材料は、第１のりん光性化合物を消光させないよう、該第１のりん光性化合物よりも高い三重項励起エネルギーを有していることが好ましい。
以上で述べたように、本発明の一態様の基本コンセプトは、まず第１及び第２の各りん光性化合物をホスト材料および積層構造を用いて隔離しつつ、短波長の発光を示す第１のりん光性化合物を主として励起する素子構造とすることである。このような素子構造においては、ある程度の距離以内（〜２０ｎｍ）であればフェルスター型のエネルギー移動が一部で生じるため、第１のりん光性化合物の励起エネルギーが、部分的に第２のりん光性化合物へ移動し、第１及び第２の各りん光性化合物から発光を得ることができる。
しかし、ここで本発明の一態様においてさらに重要な点は、そのエネルギー移動を考慮した材料の選択および素子構造である。
まず、フェルスター移動を発生させるためには、エネルギードナー側の発光量子収率φが高い必要があるが、本発明の一態様においてはりん光性化合物（具体的には、りん光量子収率が０．１以上の発光性化合物）を用いるため、問題は生じない。重要な点は、式（１）の積分項を大きくする、すなわち、エネルギードナーの発光スペクトルＦ（ν）とエネルギーアクセプターのモル吸光係数ε（ν）をうまくオーバーラップさせることである。
一般には、エネルギーアクセプターのモル吸光係数ε（ν）が大きい波長領域で、エネルギードナーの発光スペクトルＦ（ν）を重ねればよい（つまり、Ｆ（ν）ε（ν）の積を大きくすればよい）と考えられている。しかし、これはフェルスター機構においては必ずしも真ではない。なぜならば、式（１）の積分項は、振動数νの４乗に反比例しており、波長依存性が存在するためである。
より分かりやすくするために、まず式（１）を変形する。光の波長をλとすると、ν＝ｃ／λであるから、式（１）は下記式（２）の通り書き換えることができる。
つまり、積分項は波長λが大きいほど大きくなることがわかる。端的には、長波長側ほどエネルギー移動は起こりやすくなることを意味している。つまり、モル吸光係数ε（λ）が大きい波長領域でＦ（λ）が重なればよいという単純なものではなく、ε（λ）λ４が大きい領域においてＦ（λ）が重なるようにしなければならない。
したがって、本発明の一態様の発光素子における第２のりん光性化合物１１３Ｄｂとしては、第１のりん光性化合物１１３Ｄａからのエネルギー移動効率を高めるために、第１のりん光性化合物１１３Ｄａの発光スペクトルの最大値が存在するスペクトルの山と、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂのε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が存在する山が重なるようなりん光性化合物を用いる。
なお、第２のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値の波長が第１のりん光性化合物のりん光発光スペクトルＦ（λ）と重なっていることが好ましい。また、第１のりん光性化合物１１３Ｄａの発光スペクトルの上記最大値が存在する山における、上記最大値の半分の強度を有する波長範囲と、第２のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の上記極大値が存在する山における、上記極大値の半分の強度を有する波長範囲に重なりがあると、スペクトル同士の重なりが大きくなるためより好ましい。
以上のような構成を有する発光素子は、発光効率が高く、且つ、バランスよく各々のりん光性化合物から発光を得ることが可能な発光素子とすることができる。
このようなりん光性化合物の構成に関し、理解を深めるため、以下では具体例を用いて説明する。ここでは、第１のりん光性化合物１１３Ｄａとして、下記化合物（１）（ビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）））を、第１のりん光性化合物１１３Ｄａよりも長波長の発光を示す第２のりん光性化合物１１３Ｄｂとして、下記化合物（２）（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）））を、それぞれ用いた場合を例に説明する。
図３（ａ）は、第２のりん光性化合物である化合物（２）のモル吸光係数ε（λ）と、ε（λ）λ４とを示したものである。モル吸光係数ε（λ）は、長波長側になるにつれて低下していくが、ε（λ）λ４は５５０ｎｍ付近（化合物（２）の三重項ＭＬＣＴ吸収帯に相当する）で極大値を有している。この例からわかるように、λ４の項の影響で、第２のりん光性化合物のε（λ）λ４は、最も長波長側に位置する吸収帯（三重項ＭＬＣＴ吸収帯）に極大値を有する。
一方、図３（ｂ）は、化合物（１）のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルＦ（λ）と、化合物（２）のε（λ）λ４とを示したものである。化合物（１）は第１のりん光性化合物であり、５４５ｎｍ付近に発光ピークを有する緑色発光を呈する。この第１のりん光性化合物のＰＬスペクトルＦ（λ）は、第２のりん光性化合物のε（λ）λ４の極大値付近において、ε（λ）λ４と大きな重なりを有しており、第１のりん光性化合物から第２のりん光性化合物へフェルスター機構によるエネルギー移動が発生する。なおこの場合、極大値は三重項ＭＬＣＴ吸収帯に対応しているため、三重項−三重項のフェルスター型エネルギー移動である（図２におけるＴａ−Ｔｂエネルギー移動）。この際、第１のりん光性化合物のＰＬスペクトルＦ（λ）の発光ピーク波長と、第２のりん光性化合物のε（λ）λ４の極大値の波長の差が０．２ｅＶ以下であると、エネルギー移動が効率的に行われるため好ましい構成である。化合物（１）のＰＬスペクトルＦ（λ）の発光ピーク波長は５４６ｎｍ、化合物（２）のε（λ）λ４の極大値の波長は５４３ｎｍでありその差は３ｎｍで０．０１ｅＶに相当する。そのため、化合物（１）と化合物（２）との間のエネルギー移動は非常に効率よく行われることがわかる。
なお、以上のことから、第２のりん光性化合物は、吸収スペクトルの最も長波長側に、一重項基底状態から三重項励起状態への電子遷移に相当する直接吸収（例えば、三重項ＭＬＣＴ吸収）を有していることが好ましい。このような構成とすることで、図２に示したような三重項−三重項のエネルギー移動が効率よく生じることになる。
また、上述した再結合領域を得るために、第１の発光層１１３ａが陽極側に位置する場合、少なくとも第２の発光層１１３ｂは電子輸送性であることが好ましく、第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂの双方が電子輸送性であってもよい。また第１の発光層１１３ａが陰極側に位置する場合、少なくとも第２の発光層１１３ｂは正孔輸送性であることが好ましく、第１の発光層１１３ａ及び第２の発光層１１３ｂの双方が正孔輸送性であってもよい。
ここで、第１の発光層１１３ａにおいては、さらに、第１のホスト材料１１３Ｈａのフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルＦ（λ）の極大値が存在する山と、第１のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が存在する山の重なりが大きくなることが好ましい。
しかしながら、通常、ホスト材料のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルＦ（λ）の極大値が存在する山と、ゲスト材料（第１のりん光性化合物１１３Ｄａ）のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が存在する山とを重ねることは困難である。なぜならば、通常、ホスト材料のフォトルミネッセンス（ＰＬ）は蛍光発光であり、蛍光発光は、りん光発光より高いエネルギー準位からの発光であるため、蛍光スペクトルがゲスト材料の最も長波長側の吸収スペクトル（ゲスト材料の三重項励起状態）に近接するような波長にあるホスト材料の三重項励起エネルギー準位は、ゲスト材料の三重項励起エネルギー準位を下回ってしまう蓋然性が高いからである。ホスト材料の三重項励起エネルギー準位がゲスト材料の三重項励起エネルギー準位を下回ってしまうと、ゲスト材料の三重項励起エネルギーがホスト材料に移動してしまい、発光効率の低下を招いてしまう。
そこで本実施の形態においては、第１の発光層１１３ａはさらに第１の有機化合物１１３Ａを含み、第１のホスト材料１１３Ｈａ及び第１の有機化合物１１３Ａは、励起錯体１１３Ｅｃ（エキサイプレックスとも言う）を形成する組み合わせであることが好ましい（図１（ｂ）、図２（Ｂ））。図２（Ｂ）中、１０及び１１は電極であり、電極１０及び電極１１はどちらか一方が陽極、他方が陰極として機能する。なお、図中、励起錯体１１３Ｅｃの一重項励起状態はＳｅ、三重項励起状態はＴｅで表され、第１のりん光性化合物１１３Ｄａの一重項励起状態はＳａ、三重項励起状態はＴａで表され、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂの一重項励起状態はＳｂ、三重項励起状態はＴｂで表されている。
この場合、第１の発光層１１３ａにおけるキャリア（電子及びホール）の再結合の際に第１の有機化合物１１３Ａと第１のホスト材料１１３Ｈａは、電子及び正孔の再結合によってエネルギーを得ると、励起錯体１１３Ｅｃを形成する。励起錯体１１３Ｅｃからの蛍光発光は、第１の有機化合物１１３Ａ単体、及び第１のホスト材料１１３Ｈａ単体の蛍光スペクトルより長波長側にスペクトルを有する発光となるが、励起錯体１１３Ｅｃの一重項励起状態Ｓｅと三重項励起状態Ｔｅはエネルギーが非常に近いという特徴を有する。したがって、励起錯体１１３Ｅｃの一重項励起状態からの発光であるＰＬスペクトルＦ（λ）の極大値が存在する山と、ゲスト材料（第１のりん光性化合物１１３Ｄａ）のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が存在する山（ゲスト材料の三重項励起状態Ｔａの吸収スペクトルに相当）とを重ねることにより、ＳｅからＴａへのエネルギー移動と、ＴｅからＴａへのエネルギー移動の双方を最大限に高めることができる。この際、励起錯体１１３Ｅｃの発光ピーク波長と、ゲスト材料（第１のりん光性化合物１１３Ｄａ）のε（λ）λ４の極大値の波長の差は０．２ｅＶ以下であると、エネルギー移動が効率的に行われるため好ましい構成である。また、第１の有機化合物１１３Ａ及び第１のホスト材料１１３Ｈａの三重項励起エネルギー準位を第１のりん光性化合物１１３Ｄａの三重項励起エネルギー準位より高く保つことが好ましい。
以上のようにして第１のりん光性化合物１１３Ｄａへ移動したエネルギーは、上述のように、一部が第２のりん光性化合物１１３Ｄｂへ移動し、第１のりん光性化合物１１３Ｄａ及び第２のりん光性化合物１１３Ｄｂが共に効率よく発光する。
なお、励起錯体１１３Ｅｃの三重項励起状態（Ｔｅ）から第１のりん光性化合物１１３Ｄａへのエネルギー移動は、デクスター機構により効率よく起こる。一重項励起状態（Ｓｅ）からのエネルギー移動は、上記構成のフェルスター機構により効率よく起こるため、トータルで効率よいエネルギー移動が実現する。
第１の有機化合物１１３Ａ及び第１のホスト材料１１３Ｈａとしては、励起錯体を生じる組み合わせであればよいが、電子を受け取りやすい化合物（電子トラップ性化合物）と、ホールを受け取りやすい化合物（正孔トラップ性化合物）とを組み合わせることが好ましい。
電子を受け取りやすい化合物としては、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などの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。
ホールを受け取りやすい化合物としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−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。
第１の有機化合物１１３Ａ及び第１のホスト材料１１３Ｈａは、これらに限定されることなく、励起錯体を形成できる組み合わせであり、励起錯体のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルＦ（λ）の極大値が存在する山と、第１のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が存在する山とが重なり、励起錯体の発光スペクトルのピークが、第１のりん光性化合物１１３Ｄａの発光スペクトルのピークよりも長波長であればよい。
なお、電子を受け取りやすい化合物とホールを受け取りやすい化合物で第１の有機化合物１１３Ａ及び第１のホスト材料１１３Ｈａを構成する場合、その混合比によってキャリアバランスを制御することができる。具体的には、第１の有機化合物１１３Ａ及び第１のホスト材料１１３Ｈａ＝１：９〜９：１の範囲が好ましい。
ここで、本構成では、励起錯体のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルＦ（λ）の極大値が存在する山と、第１のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値が存在する山が重なるような励起錯体を構成する第１のホスト材料１１３Ｈａと第１の有機化合物１１３Ａとを選択する。この山の重なりは大きいほど好ましい。
なお、第１のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側に位置する極大値の波長が、励起錯体のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルＦ（λ）と重なっていることが好ましい。また、励起錯体のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルＦ（λ）の最大値が存在する山における、上記最大値の半分の強度を有する波長範囲と、第１のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の極大値が存在する山における、上記極大値の半分の強度を有する波長範囲に重なりがあると、スペクトル同士の重なりが大きくなるためより好ましい。
本構成において、第１のホスト材料１１３Ｈａ及び第１の有機化合物１１３Ａからなる励起錯体から第１のりん光性化合物１１３Ｄａへ効率よくエネルギーを移動させることが可能になることから、よりエネルギー移動効率を高めることができるため、さらに外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では実施の形態１で説明した発光素子の詳細な構造の例について図１を用いて以下に説明する。
本実施の形態における発光素子は、一対の電極間に複数の層からなるＥＬ層を有する。本実施の形態において、発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお、本形態では第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０２は陰極として機能するものとして、以下説明をする。つまり、第１の電極１０１の方が第２の電極１０２よりも電位が高くなるように、第１の電極１０１と第２の電極１０２に電圧を印加したときに、発光が得られる構成となっている。
第１の電極１０１は陽極として機能するため、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をＥＬ層１０３における第１の電極１０１と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
ＥＬ層１０３の積層構造については、発光層１１３が実施の形態１に示したような構成となって入れば他は特に限定されない。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、中間層等を適宜組み合わせて構成することができる。本実施の形態では、ＥＬ層１０３は、第１の電極１０１の上に順に積層した正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５を有する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。
正孔注入層１１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層１１１を形成することができる。
また、正孔注入層１１１として、正孔輸送性の物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極１０１として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、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、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、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。
複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。以下では、複合材料における正孔輸送性の物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、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）等を挙げることができる。
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（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）等の高分子化合物を用いることもできる。
正孔注入層を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光素子を得ることが可能となる。
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の物質を含む層である。正孔輸送性の物質としては、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）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（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）、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）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、正孔輸送性が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。また、上述の複合材料における正孔輸送性の物質として挙げた有機化合物も正孔輸送層１１２に用いることができる。また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。なお、正孔輸送性の物質を含む層は、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。
発光層１１３は、第１のりん光性化合物及び第２のりん光性化合物を含む層である。発光層１１３は、実施の形態１で説明したような構成を有していることから、本実施の形態における発光素子は非常に発光効率の良好な発光素子とすることができる。発光層１１３の主な構成については実施の形態１の記載を参照されたい。
発光層１１３において、第１のりん光性化合物及び第２のりん光性化合物として用いることが可能な材料としては、実施の形態１で説明したような関係を有する組み合わせであれば、特に限定は無い。第１のりん光性化合物及び第２のりん光性化合物としては例えば、以下のようなものが挙げられる。
トリス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジメチルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｍｐ）３）、トリス（５−メチル−３，４−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３）、トリス［４−（３−ビフェニル）−５−イソプロピル−３−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ−３ｂ）３）のような４Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス［３−メチル−１−（２−メチルフェニル）−５−フェニル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１−ｍｐ）３）、トリス（１−メチル−５−フェニル−３−プロピル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１−Ｍｅ）３）のような１Ｈ−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ｆａｃ−トリス［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３）、トリス［３−（２，６−ジメチルフェニル）−７−メチルイミダゾ［１，２−ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ−Ｍｅ）３）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，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。上述した中でも、４Ｈ−トリアゾール、１Ｈ−トリアゾール、イミダゾールのようなポリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、正孔トラップ性が高い。したがって、これらの化合物を本発明の一態様の発光素子における第１のりん光性化合物として用い、且つ第１の発光層が第２の発光層よりも陰極側に設けられ、且つ第２の発光層が正孔輸送性である場合（具体的には、第２のホスト材料が正孔輸送材料である場合）、キャリアの再結合領域を第１の発光層内に制御することが容易となるため好ましい。なお、４Ｈ−トリアゾール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優れるため、特に好ましい。
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。上述した中でも、ピリミジン、ピラジンのようなジアジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、正孔トラップ性が弱く、電子トラップ性が高い。したがって、これらの化合物を本発明の一態様の発光素子における第１のりん光性化合物として用い、且つ第１の発光層が第２の発光層よりも陽極側に設けられ、且つ第２の発光層が電子輸送性である場合（具体的には、第２のホスト材料が電子輸送材料である場合）、キャリアの再結合領域を第１の発光層内に制御することが容易となるため好ましい。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジイソブチリルメタノ）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。上述した中でも、ピリミジン、ピラジンのようなジアジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、正孔トラップ性が弱く、電子トラップ性が高い。したがって、ジアジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体を第２のりん光性化合物として用い、且つ第１の発光層が第２の発光層よりも陰極側に設けられ、且つ第２の発光層が正孔輸送性である場合（具体的には、第２のホスト材料が正孔輸送材料である場合）、キャリアの再結合領域を第１の発光層内に制御することが容易となるため好ましい。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。また、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ため、白色発光素子に適用すると演色性を高めることができる。
また、以上で述べたりん光性化合物の他、公知のりん光性発光材料の中から、実施の形態１に示したような関係を有する第１のりん光材料及び第２のりん光材料を選択し、用いてもよい。
なお、りん光性化合物（第１のりん光性化合物１１３ａおよび第２のりん光性化合物１１３ｂ）に換えて、熱活性化遅延蛍光を示す材料、すなわち熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料を用いても良い。ここで、遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１０−６秒以上、好ましくは１０−３秒以上である。熱活性化遅延蛍光材料として、具体的には、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：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（略称：ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（略称：ＰｔＣｌ２（ＯＥＰ））等が挙げられる。さらに、２−（ビフェニル−４−イル）−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）等のπ過剰系複素芳香環及びπ欠如系複素芳香環を有する複素環化合物を用いることもできる。なお、π過剰系複素芳香環とπ欠如系複素芳香環とが直接結合した物質は、π過剰系複素芳香環のドナー性とπ欠如系複素芳香環のアクセプター性が共に強くなり、Ｓ１とＴ１のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
上記第１及び第２のホスト材料として用いることが可能な材料としては、特に限定はなく、種々のキャリア輸送材料を選択し、図１に示した素子構造が得られるように適宜組み合わせればよい。
例えば、電子輸送性を有するホスト材料としては、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などの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。
また、正孔輸送性を有するホスト材料としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−３’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’−ジフェニル−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４−（１−ナフチル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’−ジ（１−ナフチル）−４’’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
また、以上で述べたホスト材料の他、公知の物質の中からホスト材料を用いても良い。なお、ホスト材料としては、りん光性化合物の三重項準位（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準位を有する物質を選択することが好ましい。また、これらホスト材料は青色の領域に吸収スペクトルを有さないことが好ましい。具体的には、吸収スペクトルの吸収端が４４０ｎｍ以下であることが好ましい。
以上のような構成を有する発光層１１３は、真空蒸着法での共蒸着や、混合溶液としてインクジェット法やスピンコート法やディップコート法などを用いて作製することができる。
電子輸送層１１４は、電子輸送性の物質を含む層である。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（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（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：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）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、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）や、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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、電子輸送性が高く、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、上述した電子輸送性のホスト材料を電子輸送層１１４に用いても良い。
また、電子輸送層１１４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。
また、電子輸送層と発光層との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
また、電子輸送層１１４と第２の電極１０２との間に、第２の電極１０２に接して電子注入層１１５を設けてもよい。電子注入層１１５としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（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用いることができる。例えば、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を用いることができる。なお、電子注入層１１５として、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を含有させたものを用いることにより、第２の電極１０２からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
第２の電極１０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、リチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等の元素周期表の第１族または第２族に属する元素、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０２と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第２の電極１０２として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、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、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、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層１１３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３に発光領域が形成されるような構成となっている。
発光は、第１の電極１０１または第２の電極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、第１の電極１０１または第２の電極１０２のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極で成る。第１の電極１０１のみが透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１を通って取り出される。また、第２の電極１０２のみが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０２を通って取り出される。第１の電極１０１および第２の電極１０２がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極１０１および第２の電極１０２を通って、両方から取り出される。
なお、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層１１３に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における発光領域に近い方に接するキャリア輸送層は、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物質もしくは、発光層に含まれる発光中心物質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。
本実施の形態における発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい。基板上に作製する順番としては、第１の電極１０１側から順に積層しても、第２の電極１０２側から順に積層しても良い。発光装置は一基板上に一つの発光素子を形成したものでも良いが、複数の発光素子を形成しても良い。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、素子分割された照明装置やパッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、ＴＦＴと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いる半導体の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。また、ＴＦＴ基板に形成される駆動用回路についても、Ｎ型およびＰ型のＴＦＴからなるものでもよいし、若しくはＮ型のＴＦＴまたはＰ型のＴＦＴのいずれか一方からのみなるものであってもよい。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いて作製された発光装置について図４を用いて説明する。なお、図４（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をＡ−ＢおよびＣ−Ｄで切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース線駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート線駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６２５は乾燥剤、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース線駆動回路６０１及びゲート線駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図４（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース線駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース線駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができる。
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６は、実施の形態１及び実施の形態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。
さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７でもって、発光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５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６２５を設けると水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態１及び実施の形態２で示した発光効率の良好な発光素子であり、消費電力の低減された発光装置とすることができる。また、駆動電圧の小さい発光素子であり、駆動電圧の小さい発光装置を得ることができる。
以上のように、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図５には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図５（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図５において、基板９５１上には、電極９５２と電極９５６との間にはＥＬ層９５５が設けられている。電極９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を有することによって、低消費電力で駆動させることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を有することによって信頼性の高い発光装置とすることが可能となる。
また、フルカラー表示とするためには、発光素子からの光が発光装置の外部に出る為の光路上に着色層もしくは色変換層を設ければ良い。着色層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図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図６（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。また、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に設ける。また、黒色層（ブラックマトリックス）１０３５をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材１０３３は、位置合わせし、基板１００１に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、本実施の形態においては、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、青、緑となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
また、以上に説明した発光装置では、ＴＦＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）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７に示す。この場合、基板１００１は光を通さない基板を用いることができる。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、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。この第３の層間絶縁膜１０３７は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図７のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第１の電極を反射電極とすることが好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態１及び実施の形態２で説明したような構成とし、白色の発光が得られるような素子構造とする。白色の発光が得られる構成としては、ＥＬ層を２層用いた場合には一方のＥＬ層における発光層から青色の光が、もう一方のＥＬ層における発光層から橙色の光が得られるような構成や、一方のＥＬ層における発光層から青色の光が、もう一方のＥＬ層における発光層からは赤色と緑色の光が得られるような構成などが考えられる。また、ＥＬ層を３層用いた場合には、それぞれの発光層から、赤色、緑色、青色の発光が得られるようにすることで白色発光を呈する発光素子を得ることができる。なお、実施の形態１及び実施の形態２で示した構成を適用しているのであれば、白色発光を得る構成はこれに限らないことはもちろんである。
着色層は、発光素子からの光が外部へとでる光路上に設ける。図６（Ａ）のようなボトムエミッション型の発光装置の場合、透明な基材１０３３に着色層１０３４Ｒ、１０３４Ｇ、１０３４Ｂを設けて基板１００１に固定することによって設けることができる。また、図６（Ｂ）のように着色層をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に設ける構成としても良い。図７のようなトップエミッションの構造であれば着色層（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で封止を行うこともできる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層（ブラックマトリックス）１０３５を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）や黒色層（ブラックマトリックス）１０３５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もちいることとする。
こうして得られた有機発光素子の一対の電極間に電圧を印加すると白色の発光領域１０４４Ｗが得られる。また、着色層と組み合わせることで、赤色の発光領域１０４４Ｒと、青色の発光領域１０４４Ｂと、緑色の発光領域１０４４Ｇとが得られる。本実施の形態の発光装置は実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いていることから、消費電力の小さい発光装置の実現が可能である。
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、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。また、マイクロキャビティー構造を設けることによって色純度を向上させても良い。この際、マイクロキャビティー構造は全画素に設けても良いが、青色の画素のみに設けても良い。
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を照明装置として用いる例を図８を参照しながら説明する。図８（Ｂ）は照明装置の上面図、図８（Ａ）は図８（Ｂ）におけるｅ−ｆ断面図である。
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１の電極４０１が形成されている。第１の電極４０１は実施の形態３における第１の電極１０１に相当する。
第１の電極４０１上には補助電極４０２が設けられている。本実施の形態では、第１の電極４０１側から発光を取り出す例を示したため、第１の電極４０１は透光性を有する材料により形成する。補助電極４０２は透光性を有する材料の導電率の低さを補うために設けられており、第１の電極４０１の抵抗が高いことによる電圧降下を起因とする発光面内の輝度むらを抑制する機能を有する。補助電極４０２は少なくとも第１の電極４０１の材料よりも導電率の大きい材料を用いて形成し、好ましくはアルミニウムなどの導電率の大きい材料を用いて形成すると良い。なお、補助電極４０２における第１の電極４０１と接する部分以外の表面は絶縁層で覆われていることが好ましい。これは、取り出すことができない補助電極４０２上部からの発光を抑制するためであり、無効電流を低減し、電力効率の低下を抑制するためである。なお、補助電極４０２の形成と同時に第２の電極４０４に電圧を供給するためのパッド４１２を形成しても良い。
第１の電極４０１と補助電極４０２上にはＥＬ層４０３が形成されている。ＥＬ層４０３は実施の形態１及び実施の形態２に説明した構成を有する。なお、これら構成については当該記載を参照されたい。なお、ＥＬ層４０３は第１の電極４０１よりも平面的に見て少し大きく形成することが、第１の電極４０１と第２の電極４０４とのショートを抑制する絶縁層の役割も担えるため好ましい構成である。
ＥＬ層４０３を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は実施の形態３における第２の電極１０２に相当し、同様の構成を有する。本実施の形態においては、発光は第１の電極４０１側から取り出されるため、第２の電極４０４は反射率の高い材料によって形成されることが好ましい。本実施の形態において、第２の電極４０４はパッド４１２と接続することによって、電圧が供給されるものとする。
以上、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０４（及び補助電極４０２）を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、当該発光素子は信頼性の高い発光素子であることから、本実施の形態における照明装置は信頼性の高い照明装置とすることができる。
以上の構成を有する発光素子を、シール材４０５、４０６を用いて封止基板４０７を固着し、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には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
また、パッド４１２、第１の電極４０１及び補助電極４０２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などを搭載したＩＣチップ４２０などを設けても良い。
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、ＥＬ素子に実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を有することから、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、駆動電圧の低い照明装置とすることができる。また、信頼性の高い照明装置とすることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は発光効率が良好であり、消費電力が低減された発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が低減された発光部を有する電子機器とすることが可能である。また、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は、駆動電圧の小さい発光素子であるため、駆動電圧の小さい電子機器とすることが可能である。
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図９（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、表示部７１０３は、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。また、寿命の長い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７１０３を有するテレビジョン装置は消費電力の低減されたテレビジョン装置とすることができる。また、駆動電圧の小さいテレビジョン装置とすることが可能である。また、信頼性の高いテレビジョン装置とすることができる。
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図９（Ｂ１）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態２又は実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。図９（Ｂ１）のコンピュータは、図９（Ｂ２）のような形態であっても良い。図９（Ｂ２）のコンピュータは、キーボード７２０４、ポインティングデバイス７２０６の代わりに第２の表示部７２１０が設けられている。第２の表示部７２１０はタッチパネル式となっており、第２の表示部７２１０に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第２の表示部７２１０は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部７２０３もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。当該発光素子は発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７２０３を有するコンピュータは消費電力の低減されたコンピュータとすることができる。
図９（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成されており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には、実施の形態１及び実施の形態２で説明した発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれている。また、図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３１１（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７３１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３０４および表示部７３０５の両方、または一方に実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図９（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。上述のような表示部７３０４を有する携帯型遊技機は、表示部７３０４に用いられている発光素子が、良好な発光効率を有することから、消費電力の低減された携帯型遊技機とすることができる。また、表示部７３０４に用いられている発光素子が低い駆動電圧で駆動させることができることから、駆動電圧の小さい携帯型遊技機とすることができる。また、表示部７３０４に用いられている発光素子が寿命の長い発光素子であることから、信頼性の高い携帯型遊技機とすることができる。
図９（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。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。なお、携帯電話機７４００は、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部７４０２を有している。当該発光素子は発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。また、寿命の長い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７４０２を有する携帯電話機は消費電力の低減された携帯電話機とすることができる。また、駆動電圧の小さい携帯電話機とすることが可能である。また、信頼性の高い携帯電話機とすることが可能である。
図９（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯電話機内部に、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、携帯電話機の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
以上の様に実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。
図１０は、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子をバックライトに適用した液晶表示装置の一例である。図１０に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、バックライトユニット９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５と接続されている。また、バックライトユニット９０３には、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を液晶表示装置のバックライトに適用したことにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、実施の形態２に記載の発光素子を用いることで、面発光の照明装置が作製でき、また大面積化も可能である。これにより、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、実施の形態２に記載の発光素子を適用した発光装置は従来と比較し厚みを小さくできるため、表示装置の薄型化も可能となる。
図１１は、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図１１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、実施の形態４に記載の発光装置が用いられている。
図１２は、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を、室内の照明装置３００１および表示装置３００２として用いた例である。実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は消費電力の低減された発光素子であるため、消費電力の低減された照明装置とすることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。
実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図１３に実施の形態２に記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示５０００乃至表示５００５は実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いて設けられた表示である。
表示５０００と表示５００１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示５００２はピラー部分に設けられた実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示５００２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５００３は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示５００４や表示５００５はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示５０００乃至表示５００３にも設けることができる。また、表示５０００乃至表示５００５は照明装置として用いることも可能である。
実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子は発光効率の高い発光素子とすることができる。また、消費電力の小さい発光素子とすることができる。このことから、表示５０００乃至表示５００５のような大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を用いた発光装置または照明装置は、車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図１４（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。なお、当該タブレット端末は、実施の形態１及び実施の形態２に記載の発光素子を備えた発光装置を表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂの一方又は両方に用いることにより作製される。
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネル領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３７にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部をタッチパネル領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部９６３１ｂにキーボードボタンを表示することができる。
また、タッチパネル領域９６３２ａとタッチパネル領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
また、図１４（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
図１４（Ｂ）は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を備える例を示す。なお、図１４（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示している。
なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態にすることができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
また、この他にも図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の片面又は両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができる。
また、図１４（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１４（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１４（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３８、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１４（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３で充電された電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３８で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
なお、太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によってバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。
また、上記表示部９６３１を具備していれば、図１４に示した形状のタブレット型端末に限定されない。
本実施例では実施の形態１及び実施の形態２に記載の本発明の一態様に相当する発光素子の作製方法及び特性について説明する。以下に、本実施例で使用した有機化合物の構造式を示す。
次に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１を形成した。その膜厚は、３３ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表される、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）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される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）と上記構造式（ｉｖ）で表される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）と上記構造式（ｖ）で表されるビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））とを、重量比０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着して第１の発光層１１３ａとし、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと上記構造式（ｖｉ）で表されるビス（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））とを、重量比１：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））となるように２０ｎｍ共蒸着して第２の発光層１１３ｂを形成した。なお、ホスト材料である２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰとは励起錯体を形成する。
その後、発光層１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、さらに、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１５ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように蒸着し、電子注入層１１５を形成した。
最後に、陰極として機能する第２の電極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１に示す。
発光素子１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８０℃にて１時間熱処理）を行った。
発光素子１では第１のりん光性化合物１１３ＤａとしてＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）を、第２のりん光性化合物１１３ＤｂとしてＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）を用いている。ここで、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルと、Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４の関係について述べる。なお、λは波長、ε（λ）はモル吸光係数である。
まず、図２０（ａ）にＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のモル吸光係数ε（λ）と、ε（λ）λ４とを表すグラフを示した。モル吸光係数ε（λ）には長波長側の領域に目立ったピークが存在しないのに対し、ε（λ）λ４のグラフにおいては、５４３ｎｍに極大値を有するピーク（山）が存在する。このピークはＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）の三重項ＭＬＣＴ吸収であり、このピークに第１のりん光性化合物１１３Ｄａの発光のピークを重ね合わせることで、エネルギー移動の効率を大きく高めることが可能となる。
図２０（ｂ）に、第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルＦ（λ）と第２のりん光性化合物１１３ＤｂであるＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４を表すグラフを示した。このグラフより、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルＦ（λ）のピークが存在する山とＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４の最も長波長側の極大値を有する山とは大きく重なっており、エネルギー移動が非常に効率よく行われる組み合わせであることがわかる。また、第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）の発光のピークは５４６ｎｍに存在し、第２のりん光性化合物１１３ＤｂであるＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける長波長側の極大は５４３ｎｍに存在するため、その差は３ｎｍである。５４６ｎｍは２．２７ｅＶ、５４３ｎｍは２．２８ｅＶに相当するため、その差は０．０１ｅＶとなり、０．２ｅＶよりその差が小さいことから、ピーク位置からも効率的なエネルギー移動が行われることが示唆される。
続いて、図２１（ａ）に第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のモル吸光係数ε（λ）と、ε（λ）λ４とを表すグラフを示した。モル吸光係数ε（λ）を表すグラフにおける長波長側の領域のピークは、短波長側のピークと比較してその強度が小さいのに対して、ε（λ）λ４のグラフにおいては、４９４ｎｍに大きな強度を有する極大値が存在する。この極大値が存在するピーク（山）はＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）の三重項ＭＬＣＴ吸収であり、このピークにエネルギードナーの発光ピークを重ね合わせることで、エネルギー移動の効率を大きく高めることが可能となる。
ここで、本実施例の発光素子１では、第１のホスト材料である２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと第１の有機化合物であるＰＣＢＡ１ＢＰとが励起錯体１１３Ｅｃを形成し、当該励起錯体１１３Ｅｃから第１のりん光性化合物１１３Ｄａにエネルギーが供給される構成となっている。図２３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、およびそれらの混合膜（質量比にして０．８：０．２）のＰＬスペクトルを示す図であり、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと第１の有機化合物であるＰＣＢＡ１ＢＰとが励起錯体１１３Ｅｃを形成していることがわかる。また、図２１（ｂ）にはその励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）と第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４を表すグラフを示した。このグラフより、励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）のピークが存在する山とＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４の最も長波長側の極大値を有する山とが重なっており、エネルギー移動が効率よく行われる組み合わせであることがわかる。また、励起錯体のＰＬスペクトルのピークは５１９ｎｍに存在し、第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける、長波長側の極大は４９４ｎｍに存在するため、その差は２５ｎｍである。５１９ｎｍはエネルギーに換算すると２．３９ｅＶ、４９４ｎｍはエネルギーに換算すると２．５１ｅＶに相当するため、その差は０．１２ｅＶとなり、０．２ｅＶよりその差が小さいことから、ピーク位置からも効率的なエネルギー移動が行われることが示唆される。
なお、図２３からわかるように、第１のホスト材料１１３Ｈａである２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩのＰＬスペクトルのピークは４２６ｎｍであり、エネルギーに換算すると２．９１ｅＶに相当する。また、第１の有機化合物１１３ＡであるＰＣＢＡ１ＢＰのＰＬスペクトルのピークは４０５ｎｍであり、エネルギーに換算すると３．０６ｅＶに相当する。Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける、長波長側の極大値は４９４ｎｍに存在するため、エネルギーに換算すると２．５１ｅＶに相当し、それぞれの差は０．４ｅＶ（第１のホスト材料１１３Ｈａ：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、０．５５ｅＶ（第１の有機化合物１１３Ａ：ＰＣＢＡ１ＢＰ）となり、どちらも０．２ｅＶ以上のエネルギー差を有することから２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰからＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）へはエネルギー移動がしにくいことがわかる。
また、図２２に励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルＦ（λ）、Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のＰＬスペクトルＦ（λ）、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４、Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４を一つにまとめたグラフを示す。励起錯体のＰＬスペクトルとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４との重なり（極大値Ａ付近）を使って励起錯体からＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）へ、そして、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルとＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４との重なり（極大値Ｂ付近）を使ってＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）からＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）へ、段階的にエネルギー移動が可能であることがわかる。なお、励起錯体から、第２のりん光性化合物であるＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）に直接エネルギー移動することもできる。これは、図２２からわかるように、Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）の三重項ＭＬＣＴ吸収帯（極大値Ｂ付近）の短波長側で、励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）ともＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４が重なっているためである。
この発光素子の素子特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子１の輝度−電流効率特性を図１５に示す。図１５において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−輝度特性を図１６に示す。図１６において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。また、輝度−外部量子効率特性を図１７に示す。図１７において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は外部量子効率（％）を示す。また、輝度−パワー効率特性を図１８に示す。図１８において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸はパワー効率（％）を示す。
以上のように、発光素子１は良好な素子特性を示すことがわかった。特に、図１５、図１７、図１８からわかるように、非常に良好な発光効率を有し、外部量子効率は実用輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）付近において、２０％以上の高い値を示した。また同様に電流効率も６０ｃｄ／Ａ前後、パワー効率も６０ｌｍ／Ｗ前後の非常に良好な値を示している。
また、発光素子１に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図１９に示す。図１９において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。図１９より、発光素子１はビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））由来の緑色の波長の光とビス（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））由来の赤色の波長の光がバランスよく含まれる発光スペクトルを示すことがわかった。
このように本発明の一態様に相当する発光素子１は良好な発光効率を有し、且つ、２種類の発光中心物質からの光がバランスよく得られる発光素子であることがわかった。
本実施例では実施の形態１及び実施の形態２に記載の本発明の一態様に相当する発光素子の作製方法及び特性について説明する。以下に、本実施例で使用した有機化合物の構造式を示す。
次に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｖｉｉｉ）で表される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）、と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１を形成した。その膜厚は、３３．３ｎｍとし、ＰＣＰＰｎと酸化モリブデンの比率は、重量比で１：０．５（＝ＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｉｉ）で表される、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）を２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｘ）で表される２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）と上記構造式（ｘ）で表される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）と上記構造式（ｖ）で表されるビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））とを、重量比０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＮＢＢ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着して第１の発光層１１３ａとし、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと上記構造式（ｖｉ）で表されるビス（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））とを、重量比１：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））となるように２０ｎｍ共蒸着して第２の発光層１１３ｂを形成した。なお、ホスト材料である２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＮＢＢとは励起錯体を形成する。
その後、発光層１１３上に２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、さらに、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１５ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように蒸着し、電子注入層１１５を形成した。
最後に、陰極として機能する第２の電極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２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２の素子構造を表２に示す。
発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、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８０℃にて１時間熱処理）を行った。
発光素子２では発光素子１と同様に第１のりん光性化合物１１３ＤａとしてＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）を、第２のりん光性化合物１１３ＤｂとしてＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）を用いている。そのため、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルと、Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４の関係については、発光素子１と同じであるため、繰り返しとなる説明を割愛する。実施例１の図２０（ａ）（ｂ）に関する記載を参照されたい。このように、発光素子２における第１のりん光性化合物１１３Ｄａと第２のりん光性化合物１１３Ｄｂとの間のエネルギー移動は効率よく行われることが示唆される。
この発光素子の素子特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子２の輝度−電流効率特性を図２４に示す。また、電圧−輝度特性を図２５に示す。また、輝度−外部量子効率特性を図２６に示す。また、輝度−パワー効率特性を図２７に示す。
以上のように、発光素子２は良好な素子特性を示すことがわかった。特に、図２４、図２６、図２７からわかるように、非常に良好な発光効率を有し、外部量子効率は実用輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）付近において、２０％以上の高い値を示した。また同様に電流効率も６０ｃｄ／Ａ付近、パワー効率も６０ｌｍ／Ｗ付近の非常に良好な値を示している。
また、発光素子２に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２８に示す。図２８より、発光素子２はビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））由来の緑色の波長の光とビス（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））由来の赤色の波長の光がバランスよく含まれる発光スペクトルを示すことがわかった。
また、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２として、電流密度一定の条件で、初期輝度を１００とした場合の信頼性試験を行った結果を図２９に示す。図２９から、発光素子２は初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２の信頼性試験にも関わらず、７０時間経過時点で初期輝度の９６％を保っており、信頼性の良好な発光素子であることがわかった。
このように本発明の一態様に相当する発光素子２は良好な発光効率を有し、且つ、２種類の発光中心物質からの光がバランスよく得られる発光素子であることがわかった。さらに、信頼性の良い、寿命の長い発光素子であることもわかった。
本実施例では実施の形態１及び実施の形態２に記載の本発明の一態様に相当する発光素子の作製方法及び特性について説明する。以下に、本実施例で使用した有機化合物の構造式を示す。
次に、本実施例の発光素子の作製方法を示す。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉ）で表される４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１を形成した。その膜厚は、４０ｎｍとし、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩと酸化モリブデンの比率は、重量比で４：２（＝ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
次に、正孔注入層１１１上に、上記構造式（ｘｉ）で表される、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）を１０ｎｍの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、ＴＣＴＡと上記構造式（ｖｉ）で表されるビス（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））とを、重量比１：０．１（＝ＴＣＴＡ：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））となるように１０ｎｍ共蒸着して第２の発光層１１３ｂとし、上記構造式（ｉｉｉ）で表される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）と上記構造式（ｉｖ）で表される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）と上記構造式（ｖ）で表されるビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））とを、重量比０．８：０．２：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように５ｎｍ共蒸着して第１の発光層１１３ａを形成した。なお、ホスト材料である２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰとは励起錯体を形成する。
その後、発光層１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）とを１：０．０５（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着し、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを１０ｎｍ成膜し、さらに、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように蒸着し、電子注入層１１５を形成した。
最後に、陰極として機能する第２の電極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３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３の素子構造を表３に示す。発光素子３は、正孔輸送層の材料と、第２のホスト材料を、発光素子１及び発光素子２と大きく異なる材料を用いて作製した発光素子である。また、第１の発光層と第２の発光層の電極に対する位置や、電子輸送層の構造も大きく異なっている。
発光素子３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８０℃にて１時間熱処理）を行った。
発光素子３では発光素子１と同様に第１のりん光性化合物１１３ＤａとしてＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）を、第２のりん光性化合物１１３ＤｂとしてＩｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）を用いている。そのため、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルと、Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）のε（λ）λ４の関係については、発光素子１と同じであるため、繰り返しとなる説明を割愛する。実施例１の図２０（ａ）（ｂ）に関する記載を参照されたい。このように、発光素子３における第１のりん光性化合物１１３Ｄａと第２のりん光性化合物１１３Ｄｂとの間のエネルギー移動は効率よく行われることが示唆される。
この発光素子の素子特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子３の輝度−電流効率特性を図３０に示す。また、電圧−輝度特性を図３１に示す。また、輝度−外部量子効率特性を図３２に示す。また、輝度−パワー効率特性を図３３に示す。
以上のように、発光素子３は良好な素子特性を示すことがわかった。特に、図３０、図３２、図３３からわかるように、非常に良好な発光効率を有し、外部量子効率は実用輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）付近において、２０％以上の高い値を示した。また同様に電流効率も６０ｃｄ／Ａ付近、パワー効率も７０ｌｍ／Ｗ付近の非常に良好な値を示している。
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３４に示す。図３４より、発光素子３はビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））由来の緑色の波長の光とビス（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））由来の赤色の波長の光がバランスよく含まれる発光スペクトルを示すことがわかった。
このように本発明の一態様に相当する発光素子３は発光素子１及び発光素子２とは異なるホスト材料を用いているが、良好な発光効率を有し、且つ、２種類の発光中心物質からの光がバランスよく得られる発光素子であることがわかった。
本実施例では実施の形態１及び実施の形態２に記載の本発明の一態様に相当する発光素子の作製方法及び特性について説明する。以下に、本実施例で使用した有機化合物の構造式を示す。
次に、本実施例の発光素子（発光素子４、発光素子５）の作製方法を示す。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。ここで、第１の電極１０１は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、第１の電極１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１０１が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式（ｉｉ）で表される、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）、と酸化モリブデン（ＶＩ）を共蒸着することで、正孔注入層１１１を形成した。その膜厚は、３３．３ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、重量比で１：０．５（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
次に、正孔注入層１１１上に、ＢＰＡＦＬＰを膜厚２０ｎｍとなるように成膜し、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉｉ）で表される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）と上記構造式（ｉｖ）で表される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）と上記構造式（ｖ）で表されるビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））とを、重量比０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））となるように２０ｎｍ共蒸着して第１の発光層１１３ａとし、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと上記構造式（ｘｉｉ）で表されるビス｛４，６−ジメチル−２−［３−（３，５−ジメチルフェニル）−５−フェニル−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝（２，６−ジメチル−３，５−ヘプタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］）とを、重量比１：０．０６（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］）となるように２０ｎｍ共蒸着して第２の発光層１１３ｂを形成した。なお、ホスト材料である２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩとＰＣＢＡ１ＢＰとは励起錯体を形成する。
その後、発光層１１３上に２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、さらに、上記構造式（ｖｉｉ）で表されるバソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を１５ｎｍとなるように成膜して、電子輸送層１１４を形成した。
電子輸送層１１４を形成したら、その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍの膜厚となるように蒸着し、電子注入層１１５を形成した。
最後に、陰極として機能する第２の電極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。
発光素子５は、第１の発光層１１３ａの、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］を上記構造式（ｘｉｉｉ）で表されるトリス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３）］）に代えて作製した他は発光素子４と同様に作製した。
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４の素子構造を表４、発光素子５の素子構造を表５に示す。
発光素子４及び発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、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８０℃にて１時間熱処理）を行った。
発光素子４では第１のりん光性化合物１１３ＤａとしてＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）を、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂとして［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］を用いている。ここで、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルと、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４の関係について述べる。なお、λは波長、ε（λ）はモル吸光係数である。
まず、図４５（ａ）に発光素子４第２のりん光性化合物１１３Ｄｂである［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のモル吸光係数ε（λ）と、ε（λ）λ４とを表すグラフを示した。モル吸光係数ε（λ）には長波長側の領域に目立ったピークが存在しないのに対し、ε（λ）λ４のグラフにおいては、５０９ｎｍの極大値及び５５０ｎｍ、６０５ｎｍ付近の肩を有するピーク（山）が存在する。このピークは［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］の三重項ＭＬＣＴ吸収であり、このピークに第１のりん光性化合物１１３Ｄａの発光のピークを重ね合わせることで、エネルギー移動の効率を大きく高めることが可能となる。
図４５（ｂ）に、発光素子４の第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルＦ（λ）と第２のりん光性化合物１１３Ｄｂである［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すグラフを示した。このグラフより、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルＦ（λ）のピークが存在する山と［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４の最も長波長側の極大値を有する山とは大きく重なっており、エネルギー移動が非常に効率よく行われる組み合わせであることがわかる。また、第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）の発光のピークは５４６ｎｍに存在し、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂである［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける長波長側の極大は５０９ｎｍに存在するため、その差は３７ｎｍである。５４６ｎｍは２．２７ｅＶ、５０９ｎｍは２．４４ｅＶに相当するため、その差は０．１７ｅＶとなり、０．２ｅＶよりその差が小さいことから、ピーク位置からも効率的なエネルギー移動が行われることが示唆される。なお、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける長波長側の極大（極大値Ｃ）とＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）の発光のスペクトルＦ（λ）は殆ど重なっていないが、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける極大値Ｃを有する山は長波長側にブロードな形状をしており、この長波長側のスペクトルとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）の発光のスペクトルＦ（λ）は大きな重なりを有している。そのため、非常に良好なエネルギー移動が実現する
発光素子４では第１のホスト材料である２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと第１の有機化合物であるＰＣＢＡ１ＢＰが励起錯体を形成し、第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）に効率良くエネルギー移動が行われている。これらの関係については発光素子１と同様であり、実施例１で詳しく説明しているため、繰り返しとなる記載を省略する。実施例１の該当する記載を参照されたい。
また、図４６に励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルＦ（λ）、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のＰＬスペクトルＦ（λ）、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を一つにまとめたグラフを示す。励起錯体のＰＬスペクトルとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のε（λ）λ４との重なり（極大値Ａ付近）を使って励起錯体からＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）へ、そして、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）のＰＬスペクトルと［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４との重なり（極大値Ｃから６５０ｎｍ付近）を使ってＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）から［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］へ、段階的にエネルギー移動が可能であることがわかる。なお、励起錯体から、第２のりん光性化合物である［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］に直接エネルギー移動することもできる。これは、図４６からわかるように、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］の三重項ＭＬＣＴ吸収帯（極大値Ｃ付近）で、励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）とも［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４が重なっているためである。
発光素子５では第１のりん光性化合物１１３ＤａとしてＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３を、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂとして［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］を用いている。ここで、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のＰＬスペクトルと、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４の関係について述べる。なお、λは波長、ε（λ）はモル吸光係数である。
まず、図４７（ａ）に発光素子４第２のりん光性化合物１１３Ｄｂである［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のモル吸光係数ε（λ）と、ε（λ）λ４とを表すグラフを示した。モル吸光係数ε（λ）には長波長側の領域に目立ったピークが存在しないのに対し、ε（λ）λ４のグラフにおいては、５０９ｎｍの極大値及び５５０ｎｍ、６０５ｎｍ付近の肩を有するピーク（山）が存在する。このピークは［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］の三重項ＭＬＣＴ吸収であり、このピークに第１のりん光性化合物１１３Ｄａの発光のピークを重ね合わせることで、エネルギー移動の効率を大きく高めることが可能となる。
図４７（ｂ）に、発光素子５の第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のＰＬスペクトルＦ（λ）と第２のりん光性化合物１１３Ｄｂである［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すグラフを示した。このグラフよりＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のＰＬスペクトルＦ（λ）のピークが存在する山と［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４の最も長波長側の極大値を有する山とは大きく重なっており、エネルギー移動が非常に効率よく行われる組み合わせであることがわかる。また、第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３の発光のピークは５４０ｎｍに存在し、第２のりん光性化合物１１３Ｄｂである［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける長波長側の極大は５０９ｎｍに存在するため、その差は３１ｎｍである。５４０ｎｍは２．３０ｅＶ、５０９ｎｍは２．４４ｅＶに相当するため、その差は０．１４ｅＶとなり、０．２ｅＶよりその差が小さいことから、ピーク位置からも効率的なエネルギー移動が行われることが示唆される。なお、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける長波長側の極大（極大値Ｃ）とＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３の発光のスペクトルＦ（λ）は殆ど重なっていないが、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を表すスペクトルにおける極大値Ｃを有する山は長波長側にブロードな形状をしており、この長波長側のスペクトルとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３の発光のスペクトルＦ（λ）は大きな重なりを有している。そのため、非常に良好なエネルギー移動が実現する
続いて、図４８（ａ）に発光素子５の第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のモル吸光係数ε（λ）と、ε（λ）λ４とを表すグラフを示した。ε（λ）λ４のグラフにおいては、４０９及び４６５ｎｍに大きな強度を有する極大値と、４９４ｎｍに肩があるピーク（山）存在する。このピーク（山）はＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３の三重項ＭＬＣＴ吸収であり、このピークにエネルギードナーの発光ピークを重ね合わせることで、エネルギー移動の効率を大きく高めることが可能となる。
ここで、本実施例の発光素子５では、第１のホスト材料である２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと第１の有機化合物であるＰＣＢＡ１ＢＰとが励起錯体１１３Ｅｃを形成し、当該励起錯体１１３Ｅｃから第１のりん光性化合物１１３Ｄａにエネルギーが供給される構成となっている。図２３は、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、およびそれらの混合膜（質量比にして０．８：０．２）のＰＬスペクトルを示す図であり、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩと第１の有機化合物であるＰＣＢＡ１ＢＰとが励起錯体１１３Ｅｃを形成していることがわかる。また、図４８（ｂ）にはその励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）と第１のりん光性化合物１１３ＤａであるＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のε（λ）λ４を表すグラフを示した。このグラフより、励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）のピークが存在する山の半分の強度を有する波長範囲の一部とＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のε（λ）λ４の最も長波長側の極大値を有する山における半分の強度を有する波長範囲の一部とが重なっており、エネルギー移動が効率よく行われる組み合わせであることがわかる。
また、図４９に励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のＰＬスペクトルＦ（λ）、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のＰＬスペクトルＦ（λ）、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のε（λ）λ４、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４を一つにまとめたグラフを示す。励起錯体のＰＬスペクトルとＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のε（λ）λ４との重なり（極大値Ａ付近）を使って励起錯体からＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３へ、そして、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３のＰＬスペクトルと［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４との重なり（極大値Ｃから６５０ｎｍ付近）を使ってＩｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３から［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］へ、段階的にエネルギー移動が可能であることがわかる。なお、励起錯体から、第２のりん光性化合物である［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］に直接エネルギー移動することもできる。これは、図４９からわかるように、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］の三重項ＭＬＣＴ吸収帯（極大値Ｃ付近）で、励起錯体のＰＬスペクトルＦ（λ）とも［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］のε（λ）λ４が重なっているためである。
これらの発光素子の素子特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子４の輝度−電流効率特性を図３５に示す。また、電圧−輝度特性を図３６に示す。また、輝度−外部量子効率特性を図３７に示す。また、輝度−パワー効率特性を図３８に示す。
以上のように、発光素子４は良好な素子特性を示すことがわかった。特に、図３５、図３７、図３８からわかるように、非常に良好な発光効率を有し、外部量子効率は実用輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）付近において、２０％以上の高い値を示した。また同様に電流効率も５０ｃｄ／Ａ前後、パワー効率も５０ｌｍ／Ｗ前後の非常に良好な値を示している。
また、発光素子４に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図３９に示す。図３９において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。図３９より、発光素子４は［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］由来の緑色の波長の光と［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］由来の赤色の波長の光がバランスよく含まれる発光スペクトルを示すことがわかった。
発光素子５の輝度−電流効率特性を図４０に示す。また、電圧−輝度特性を図４１に示す。また、輝度−外部量子効率特性を図４２に示す。また、輝度−パワー効率特性を図４３に示す。
以上のように、発光素子５は良好な素子特性を示すことがわかった。特に、図４０、図４２、図４３からわかるように、非常に良好な発光効率を有し、外部量子効率は実用輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）付近において、２５％付近の高い値を示した。また同様に電流効率も６５ｃｄ／Ａ前後、パワー効率も７０ｌｍ／Ｗ前後の非常に良好な値を示している。
また、発光素子５に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図４４に示す。図４４において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。図４４より、発光素子５は［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］由来の緑色の波長の光と［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］由来の赤色の波長の光がバランスよく含まれる発光スペクトルを示すことがわかった。
このように本発明の一態様に相当する発光素子４及び発光素子５は良好な発光効率を有し、且つ、２種類の発光中心物質からの光がバランスよく得られる発光素子であることがわかった。
（参考例１）
上記実施の形態で用いた有機金属錯体、ビス［２−（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ピリミジニル−κＮ３）フェニル−κＣ］（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成例を示す。なお、［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の構造を以下に示す。
＜ステップ１；４−ｔｅｒｔ−ブチル−６−フェニルピリミジン（略称：ＨｔＢｕｐｐｍ）の合成＞
まず、４，４−ジメチル−１−フェニルペンタン−１，３−ジオン２２．５ｇとホルムアミド５０ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部を窒素置換した。この反応容器を加熱することで反応溶液を５時間還流させた。その後、この溶液を水酸化ナトリウム水溶液に注ぎ、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥させた。乾燥した後の溶液を濾過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１（体積比）を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、ピリミジン誘導体ＨｔＢｕｐｐｍを得た（無色油状物、収率１４％）。ステップ１の合成スキームを以下に示す。
＜ステップ２；ジ−μ−クロロ−ビス［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）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬと水５ｍＬ、上記ステップ１で得たＨｔＢｕｐｐｍ１．４９ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）１．０４ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引濾過、洗浄し、複核錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２を得た（黄緑色粉末、収率７３％）。ステップ２の合成スキームを以下に示す。
＜ステップ３；（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）］の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール４０ｍＬ、上記ステップ２で得た複核錯体［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２Ｃｌ］２ １．６１ｇ、アセチルアセトン０．３６ｇ、炭酸ナトリウム１．２７ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射し、反応させた。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引濾過し、水、エタノールで洗浄した。この固体をジクロロメタンに溶解させ、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した。溶媒を留去して得られた固体をジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、目的物を黄色粉末として得た（収率６８％）。ステップ３の合成スキームを以下に示す。
上記ステップ３で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、有機金属錯体Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）が得られたことがわかった。
１Ｈ ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：１．５０（ｓ，１８Ｈ），１．７９（ｓ，６Ｈ），５．２６（ｓ，１Ｈ），６．３３（ｄ，２Ｈ），６．７７（ｔ，２Ｈ），６．８５（ｔ，２Ｈ），７．７０（ｄ，２Ｈ），７．７６（ｓ，２Ｈ），９．０２（ｓ，２Ｈ）．
（参考例２）
本参考例では、実施例で用いた有機金属イリジウム錯体、ビス｛４，６−ジメチル−２−［３−（３，５−ジメチルフェニル）−５−フェニル−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝（２，６−ジメチル−３，５−ヘプタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］）の合成方法について説明する。なお、［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］（略称）の構造を以下に示す。
＜ステップ１：２，３−ビス（３，５−ジメチルフェニル）ピラジン（略称：Ｈｄｍｄｐｐｒ）の合成＞
まず、２，３−ジクロロピラジン５．００ｇと３，５−ジメチルフェニルボロン酸１０．２３ｇ、炭酸ナトリウム７．１９ｇ、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（略称：Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）０．２９ｇ、水２０ｍＬ、アセトニトリル２０ｍＬを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。ここで更に３，５−ジメチルフェニルボロン酸２．５５ｇ、炭酸ナトリウム１．８０ｇ、Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２ ０．０７０ｇ、水５ｍＬ、アセトニトリル５ｍＬをフラスコに入れ、再度マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。
その後、この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン：酢酸エチル＝５：１（体積比）を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製した。溶媒を留去し、得られた固体をジクロロメタン：酢酸エチル＝１０：１（体積比）を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製し、目的のピラジン誘導体Ｈｄｍｄｐｐｒ（略称）を得た（白色粉末、収率４４％）。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置（ＣＥＭ社製 Ｄｉｓｃｏｖｅｒ）を用いた。ステップ１の合成スキームを下記（ａ−１）に示す。
＜ステップ２：２，３−ビス（３，５−ジメチルフェニル）−５−フェニルピラジン（略称：Ｈｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）の合成＞
まず、上記ステップ１で得たＨｄｍｄｐｐｒ（略称）４．２８ｇとｄｒｙＴＨＦ８０ｍＬを三口フラスコに入れ、内部を窒素置換した。フラスコを氷冷後、フェニルリチウム（１．９Ｍブチルエーテル溶液）９．５ｍＬを滴下し、室温で２３時間半攪拌した。反応溶液を水に注ぎ、クロロホルムで抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた混合物に酸化マンガンを加え、３０分攪拌した。その後、溶液をろ過し、溶媒を留去した。得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピラジン誘導体Ｈｄｍｄｐｐｒ−Ｐ（略称）を得た（橙色オイル、収率２６％）。ステップ２の合成スキームを下記（ａ−２）に示す。
＜ステップ３：ジ−μ−クロロ−テトラキス｛４，６−ジメチル−２−［３−（３，５−ジメチルフェニル）−５−フェニル−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝ジイリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２Ｃｌ］２）の合成＞
次に、２−エトキシエタノール１５ｍＬと水５ｍＬ、上記ステップ２で得たＨｄｍｄｐｐｒ−Ｐ（略称）１．４０ｇ、塩化イリジウム水和物（ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ）（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）０．５１ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １００Ｗ）を１時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過、洗浄し、複核錯体［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２Ｃｌ］２（略称）を得た（赤褐色粉末、収率５８％）。ステップ３の合成スキームを下記（ａ−３）に示す。
＜ステップ４：ビス｛４，６−ジメチル−２−［３−（３，５−ジメチルフェニル）−５−フェニル−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝（２，６−ジメチル−３，５−ヘプタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］の合成＞
さらに、２−エトキシエタノール３０ｍＬ、上記ステップ３で得た複核錯体［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２Ｃｌ］２ ０．９４ｇ、ジイソブチリルメタン（略称：Ｈｄｉｂｍ）０．２３ｇ、炭酸ナトリウム０．５２ｇを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ １２０Ｗ）を６０分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄し、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の有機金属錯体［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］（略称）を暗赤色粉末として得た（収率７５％）。ステップ４の合成スキームを下記（ａ−４）に示す。
なお、上記合成方法で得られた暗赤色粉末の核磁気共鳴分光法（１Ｈ−ＮＭＲ）による分析結果を下記に示す。この結果から、本合成例において有機金属錯体［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］（略称）が得られたことがわかった。
１Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ３）：０．７９（ｄ，６Ｈ），０．９６（ｄ，６Ｈ），１．４１（ｓ，６Ｈ），１．９６（ｓ，６Ｈ），２．２４−２．２８（ｍ，２Ｈ），２．４１（ｓ，１２Ｈ），５．０８（ｓ，１Ｈ），６．４６（ｓ，２Ｈ），６．８２（ｓ，２Ｈ），７．１８（ｓ，２Ｈ），７．３９−７．５０（ｍ，１０Ｈ），８．０３（ｄ，４Ｈ），８．７６（ｓ，２Ｈ）．
１０ 電極
１１ 電極
１０１ 第１の電極
１０２ 第２の電極
１０３ ＥＬ層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１３ａ 第１の発光層
１１３Ｄａ 第１のりん光性化合物
１１３Ｈａ 第１のホスト材料
１１３ｂ 第２の発光層
１１３Ｄｂ 第２のりん光性化合物
１１３Ｈｂ 第２のホスト材料
１１３Ａ 第１の有機化合物
１１３Ｅｃ 励起錯体
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
４００ 基板
４０１ 第１の電極
４０２ 補助電極
４０３ ＥＬ層
４０４ 第２の電極
４０５ シール材
４０６ シール材
４０７ 封止基板
４１２ パッド
４２０ ＩＣチップ
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ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ ＥＬ層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
６２５ 乾燥材
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライトユニット
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ ＥＬ層
９５６ 電極
１００１ 基板
１００２ 下地絶縁膜
１００３ ゲート絶縁膜
１００６ ゲート電極
１００７ ゲート電極
１００８ ゲート電極
１０２０ 第１の層間絶縁膜
１０２１ 第２の層間絶縁膜
１０２２ 電極
１０２４Ｗ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｒ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｇ 発光素子の第１の電極
１０２４Ｂ 発光素子の第１の電極
１０２５ 隔壁
１０２８ ＥＬ層
１０２９ 発光素子の第２の電極
１０３１ 封止基板
１０３２ シール材
１０３３ 透明な基材
１０３４Ｒ 赤色の着色層
１０３４Ｇ 緑色の着色層
１０３４Ｂ 青色の着色層
１０３５ 黒色層（ブラックマトリックス）
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
１０４４Ｗ 白色の発光領域
１０４４Ｒ 赤色の発光領域
１０４４Ｂ 青色の発光領域
１０４４Ｇ 緑色の発光領域
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
３００２ 表示装置
５０００ 表示
５００１ 表示
５００２ 表示
５００３ 表示
５００４ 表示
５００５ 表示
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
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７４００ 携帯電話機
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
９０３３ 留め具
９０３４ スイッチ
９０３５ 電源スイッチ
９０３６ スイッチ
９０３８ 操作スイッチ
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ タッチパネル領域
９６３２ｂ タッチパネル領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ 操作キー
９６３８ コンバータ
９６３９ ボタン

Claims (5)

  1. 第１の電極と、第２の電極と、第１の発光層と、第２の発光層と、を有し、
    前記第１の発光層は、前記第１の電極と前記第２の発光層との間に設けられ、
    前記第２の発光層は、前記第１の発光層と前記第２の電極との間に設けられ、
    前記第１の発光層は、第１のりん光性化合物と、第１のホスト材料と、を有し、
    前記第２の発光層は、第２のりん光性化合物と、第２のホスト材料と、を有し、
    前記第２のりん光性化合物の発光は、前記第１のりん光性化合物の発光よりも長波長であり、
    前記第２のりん光性化合物のε（λ）λ４で表される関数の最も長波長側の極大値を有する山は、前記第１のりん光性化合物のりん光発光スペクトルＦ（λ）の最大値を有する山と重なりを有する発光素子。
    （ただし、ε（λ）はモル吸光係数を表し、波長λの関数である。）
  2. 請求項１に記載の発光素子を有する照明装置。
  3. 請求項１に記載の発光素子と、前記発光素子を制御する手段と、を有する発光装置。
  4. 請求項１に記載の発光素子を表示部に有し、前記発光素子を制御する手段を有する表示装置。
  5. 請求項１に記載の発光素子を有する電子機器。
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