JP2017120867A - 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】蛍光を発する材料を発光物質として有する発光素子において、発光効率の高い発光素子を提供する。【解決手段】一対の電極間に挟まれたＥＬ層は、有機化合物を有し、有機化合物は、第１の骨格と第２の骨格とを有し、ＥＬ層が呈する発光は、三重項−三重項消滅による遅延蛍光成分を有する発光素子を提供する。有機化合物における第１の三重項励起状態は、第１の骨格に分子軌道を有する。有機化合物における第２の三重項励起状態は、第２の骨格に分子軌道を有する。有機化合物における第３の三重項励起状態は、第１の骨格に分子軌道を有する。第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより低い。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、電界を加えることにより発光が得られる発光層を一対の電極間に挟んでなる発光素子、または該発光素子を有する表示装置、電子機器、及び照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）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性の物質を含む層（ＥＬ層）を挟んだものである。この素子の電極間に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光が得られる。
上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れ、バックライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作製でき、応答速度が高いなどの利点も有する。
発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該発光物質を含むＥＬ層を設けた発光素子（例えば、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（Ｓ＊）と三重項励起状態（Ｔ＊）があり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるそれら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。そのため、蛍光を発する化合物を用いた発光素子より、燐光を発する化合物を用いた発光素子の方が、高い発光効率を得ることが可能となる。したがって、三重項励起状態を発光に変換することが可能な燐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。
燐光性化合物を用いた発光素子のうち、特に青色の発光を呈する発光素子においては、高い三重項励起エネルギー準位を有する安定な化合物の開発が困難であるため、未だ実用化に至っていない。そのため、青色の発光を呈する発光素子においては、より安定な蛍光性化合物を用いた発光素子の開発が行われており、蛍光性化合物を用いた発光素子（蛍光発光素子）の発光効率を高める手法が探索されている。
三重項励起状態の一部を発光に変換することが可能な発光機構として、三重項−三重項消滅（ＴＴＡ：ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）が知られている。ＴＴＡとは、２つの三重項励起子が近接することによって、励起エネルギーおよびスピン角運動量の交換、および受け渡しが行われるものであり、結果として、一重項励起子が生成されるとされている。
ＴＴＡが生じる化合物として、アントラセン骨格を有する化合物が知られている。非特許文献１では、アントラセン骨格を有する化合物を発光素子のホスト材料に用いることで、青色の発光を呈する発光素子において、１０％より高い外部量子効率を示すことが報告されている。また、アントラセン骨格を有する化合物を用いた発光素子が呈する発光成分のうち、ＴＴＡによる遅延蛍光成分の占める割合は、１０％程度であることが報告されている。
一方、ＴＴＡによる遅延蛍光成分の割合が高い化合物として、テトラセン骨格を有する化合物が知られている。非特許文献２では、テトラセン骨格を有する化合物からの発光のうち、ＴＴＡによる遅延蛍光成分の割合は、アントラセン骨格を有する化合物より高いことが報告されている。
ツネノリ スズキ、他６名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．５３、０５２１０２（２０１４） Ｄ．Ｙ．Ｋｏｎｄａｋｏｖ、他３名、ジャーナル オブ アプライド フィジックス、ｖｏｌ．１０６、１２４５１０（２００９）
蛍光性化合物を有する発光素子において、発光効率を高めるためには、発光に寄与しない三重項励起子のエネルギーを、発光性の一重項励起子のエネルギーに変換すること、及びその変換効率を高めることが重要となる。すなわち、ＴＴＡによって三重項励起子のエネルギーを一重項励起子のエネルギーに変換することが重要となる。また、蛍光性化合物を有する発光素子において、発光効率を高めるためには、発光素子が呈する発光成分のうち、ＴＴＡに基づく遅延蛍光成分の割合を高めることが重要である。なぜならば、ＴＴＡに基づく遅延蛍光成分の割合が高いということは、発光性の一重項励起子の生成割合が増加していることを意味するためである。
なお、アントラセン骨格あるいはテトラセン骨格を有する化合物の全てにおいて、効率よくＴＴＡが生じるわけではなく、ＴＴＡが生じる化合物もあるが、ＴＴＡがほとんど生じない化合物もある。しかしながら、その理由は明らかになっていない。したがって、ＴＴＡが生じる化合物、あるいはＴＴＡに基づく遅延蛍光成分の割合が高い化合物を設計する方法が求められている。また、発光素子において発光層のホスト材料にキャリア輸送性が高い化合物を用いることで、発光素子の駆動電圧を低減することができる。そのため、キャリア輸送性が高く、且つＴＴＡが生じる化合物を設計することができれば、低い駆動電圧で、且つ高い発光効率となる発光素子、すなわち消費電力が低減された発光素子を作製することができるが、ＴＴＡが生じる化合物を設計する方法が明らかになっていないため、キャリア輸送性が高く、且つＴＴＡが生じる化合物を設計することは困難である。
したがって、本発明の一態様では、蛍光性化合物を有する発光素子において、発光効率が高い発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、青色を呈する発光素子において、発光効率が高い発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、発光成分のうちＴＴＡによる遅延蛍光成分の割合が高い発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、消費電力が低減された発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な発光装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様では、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。
なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、発光素子が、少なくともＥＬ層を有し、ＥＬ層においてＴＴＡを効率よく発生させることにより、発光に寄与しない三重項励起子を一重項励起子に変換し、一重項励起子から発光させる、または一重項励起子からのエネルギー移動によりゲスト材料（蛍光材料）を発光させることで、発光素子の発光効率を向上させることを特徴とする。
また、ＥＬ層において、ＴＴＡを効率良く発生させるためには、発光成分のうちＴＴＡによる遅延蛍光成分の占める割合が高い化合物をホスト材料に用いることが重要である。また、特に青色を呈する発光素子においては、高い励起エネルギーを有する化合物をホスト材料に用いることが重要である。
したがって、本発明の一態様は、一対の電極と、一対の電極間に挟まれたＥＬ層と、を有する発光素子であって、ＥＬ層は、有機化合物を有し、有機化合物は、第１の骨格と、第２の骨格と、を有し、ＥＬ層が呈する発光は、三重項−三重項消滅による遅延蛍光成分を有し、有機化合物における第１の三重項励起状態は、有機化合物における最も低い励起エネルギー準位を有する励起状態であり、第１の三重項励起状態は、第１の骨格に分子軌道を有し、有機化合物における第２の三重項励起状態は、第２の骨格に分子軌道を有し、且つ、第２の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、有機化合物における第３の三重項励起状態は、第１の骨格に分子軌道を有し、且つ、第１の三重項励起状態以外の第１の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより低い、ことを特徴とする発光素子である。
また、本発明の他の一態様は、一対の電極と、一対の電極間に挟まれたＥＬ層と、を有する発光素子であって、ＥＬ層は、有機化合物を有し、有機化合物は、第１の骨格と、第２の骨格と、を有し、ＥＬ層が呈する発光は、三重項−三重項消滅による遅延蛍光成分を有し、有機化合物における第１の三重項励起状態は、有機化合物における最も低い励起エネルギー準位を有する励起状態であり、第１の三重項励起状態は、第１の骨格に分子軌道を有し、有機化合物における第２の三重項励起状態は、第２の骨格に分子軌道を有し、且つ、第２の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、有機化合物における第３の三重項励起状態は、第１の骨格に分子軌道を有し、且つ、第１の三重項励起状態以外の第１の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、有機化合物における最も低い励起エネルギー準位を有する一重項励起状態は、第２の三重項励起状態の励起エネルギー準位より高く、且つ、第３の三重項励起状態の励起エネルギー準位以下である励起エネルギー準位を有する、ことを特徴とする発光素子である。
また、上記構成において、一重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第３の三重項励起状態のエネルギー以下であり、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態のエネルギーより高いと好ましい。
また、上記構成において、有機化合物の吸収スペクトルにおける吸収端のエネルギー換算値は、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第３の三重項励起状態のエネルギー以下であり、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態のエネルギーより高いと好ましい。
また、上記各構成において、第１の骨格は、アントラセン骨格を有し、第２の骨格は、第１の骨格に結合すると好ましい。
また、上記各構成において、ＥＬ層が呈する発光は、青色に発光スペクトルピークを有すると好ましい。
また、上記各構成において、ＥＬ層は、蛍光を呈するゲスト材料を有すると好ましい。
また、上記構成において、ゲスト材料が呈する発光は、青色に発光スペクトルピークを有すると好ましい。また、上記構成において、ゲスト材料が呈する発光は、遅延蛍光成分を有すると好ましい。また、上記構成において、ゲスト材料は、ピレン骨格を有すると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、カラーフィルタ、シール、またはトランジスタと、を有する表示装置である。また、本発明の他の一態様は、当該表示装置と、筐体またはタッチセンサと、を有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、筐体またはタッチセンサと、を有する照明装置である。また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子に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。
本発明の一態様により、蛍光性化合物を有する発光素子において、発光効率が高い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、青色を呈する発光素子において、発光効率が高い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、発光成分のうちＴＴＡによる遅延蛍光成分の割合が高い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、消費電力が低減された発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な発光装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な表示装置を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の一態様の発光素子の断面模式図、及びエネルギー準位の相関を説明する模式図。 本発明の一態様に係る、化合物の分子軌道を説明する図。 本発明の一態様に係る、化合物の分子軌道を説明する図。 本発明の一態様に係る、化合物の分子軌道を説明する図。 本発明の一態様に係る、化合物の分子軌道を説明する図。 本発明の一態様に係る、化合物の分子軌道を説明する図。 本発明の一態様に係る、化合物のエネルギー準位を説明する図。 本発明の一態様に係る、化合物のエネルギー準位を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図、及びエネルギー準位の相関を説明する模式図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図、及びエネルギー準位の相関を説明する模式図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図。 本発明の一態様の発光素子の断面模式図。 本発明の一様態の発光素子の作製方法を説明する断面模式図。 本発明の一様態の発光素子の作製方法を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する上面図及び断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明する断面模式図。 本発明の一態様の表示装置を説明するブロック図及び回路図。 本発明の一態様の表示装置の画素回路を説明する回路図。 本発明の一態様の表示装置の画素回路を説明する回路図。 タッチパネルの一例を示す斜視図。 表示装置、及びタッチセンサの一例を示す断面図。 タッチパネルの一例を示す断面図。 タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート図。 タッチセンサの回路図。 表示モジュールを説明する斜視図。 電子機器について説明する図。 本発明の一態様の発光装置を説明する斜視図及び断面図。 本発明の一態様の発光装置を説明する断面図。 本発明の一態様の照明装置及び電子機器を説明する図。 本発明の一態様の照明装置について説明する図。 実施例１に係る、発光素子の蛍光寿命特性を説明する図。 実施例１に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例１に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例１に係る、発光素子の輝度−電圧特性を説明する図。 実施例１に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例２に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例２に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例２に係る、発光素子の輝度−電圧特性を説明する図。 実施例２に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例２に係る、発光素子の発光角度分布を説明する図。 実施例２に係る、発光素子の信頼性試験結果を説明する図。 実施例３に係る、発光素子を説明する断面模式図。 実施例３に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例３に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例３に係る、発光素子の輝度−電圧特性を説明する図。 実施例３に係る、発光素子の輝度−電圧特性を説明する図。 実施例３に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例３に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例３に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例３に係る、発光素子の電界発光スペクトルを説明する図。 実施例３に係る、発光素子の色度角度依存性を説明する図。 実施例３に係る、発光素子の信頼性試験結果を説明する図。 実施例３に係る、発光素子の信頼性試験結果を説明する図。 実施例３に係る、発光素子の信頼性試験結果を説明する図。
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が可能である。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。
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
また、本明細書等において、第１、第２等として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示さない場合がある。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等において、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合がある。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
また、本明細書等において、一重項励起状態（Ｓ＊）は、励起エネルギーを有する一重項状態のことである。一重項励起状態のうち、最も低いエネルギーを有する励起状態を、最低一重項励起状態という。また、一重項励起エネルギー準位は、一重項励起状態の励起エネルギー準位のことである。一重項励起エネルギー準位のうち、最も低い励起エネルギー準位を、最低一重項励起エネルギー（Ｓ１）準位という。
また、本明細書等において、三重項励起状態（Ｔ＊）は、励起エネルギーを有する三重項状態のことである。三重項励起状態のうち、最も低いエネルギーを有する励起状態を、最低三重項励起状態という。また、最低三重項励起状態より高いエネルギーを有する三重項励起状態を、高三重項励起状態という。また、三重項励起エネルギー準位は、三重項励起状態の励起エネルギー準位のことである。三重項励起エネルギー準位のうち、最も低い励起エネルギー準位を、最低三重項励起エネルギー（Ｔ１）準位という。また、最低三重項励起エネルギー準位より高いエネルギー準位を、高三重項励起エネルギー準位という。
また、本明細書等において蛍光材料とは、一重項励起状態から基底状態へ緩和する際に可視光領域に発光を与える材料である。燐光材料とは、三重項励起状態から基底状態へ緩和する際に、室温において可視光領域に発光を与える材料である。換言すると燐光材料とは、三重項励起エネルギーを可視光へ変換可能な材料の一つである。
なお、本明細書等において、室温とは、０℃乃至４０℃のいずれかの温度をいう。
また、本明細書等において、青色の波長領域とは、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長領域であり、青色の発光とは該領域に少なくとも一つの発光スペクトルピークを有する発光である。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子について、図１乃至図８を用いて以下説明する。
＜発光素子の構成例＞
まず、本発明の一態様の発光素子の構成について、図１（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）を用いて、以下説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一態様の発光素子１２０の断面模式図である。
発光素子１２０は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）を有し、該一対の電極間に設けられたＥＬ層１００を有する。ＥＬ層１００は、少なくとも発光層１３０を有する。
また、図１（Ａ）に示すＥＬ層１００は、発光層１３０の他に、機能層を有する。機能層は、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９を有する。
なお、本実施の形態においては、一対の電極のうち、電極１０１を陽極として、電極１０２を陰極として説明するが、発光素子１２０の構成としては、その限りではない。つまり、電極１０１を陰極とし、電極１０２を陽極とし、当該電極間の各層の積層を、逆の順番にしてもよい。すなわち、陽極側から、正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２と、発光層１３０と、電子輸送層１１８と、電子注入層１１９と、が積層する順番としてもよい。
なお、ＥＬ層１００の構成は、図１（Ａ）に示す構成に限定されず、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９の中から選ばれた少なくとも一つを有する構成とすればよい。あるいは、ＥＬ層１００は、正孔または電子の注入障壁を低減する、正孔または電子の輸送性を向上する、正孔または電子の輸送性を阻害する、または電極による消光現象を抑制する、ことができる等の機能を有する機能層を有する構成としてもよい。なお、発光層１３０、または機能層は、それぞれ単層であっても、複数の層が積層された構成であってもよい。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す発光層１３０の一例を示す断面模式図である。図１（Ｂ）に示す発光層１３０は、ホスト材料１３１と、ゲスト材料１３２と、を有する。
ホスト材料１３１は、三重項励起エネルギーをＴＴＡによって一重項励起エネルギーに変換する機能を有すると好ましい。そうすることで、発光層１３０で生成した三重項励起エネルギーの一部を、ホスト材料１３１におけるＴＴＡによって一重項励起エネルギーに変換し、ゲスト材料１３２に移動することで、蛍光発光として取り出すことが可能となる。そのためには、ホスト材料１３１の最低一重項励起エネルギー（Ｓ１）準位は、ゲスト材料１３２のＳ１準位より高いことが好ましい。また、ホスト材料１３１の最低三重項励起エネルギー（Ｔ１）準位は、ゲスト材料１３２のＴ１準位より低いことが好ましい。
なお、ホスト材料１３１は単一の化合物で構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。また、ゲスト材料１３２としては、発光性の有機化合物を用いればよく、該発光性の有機化合物としては、蛍光を発することができる物質（以下、蛍光材料ともいう）であると好適である。以下の説明においては、ゲスト材料１３２として、蛍光材料を用いる構成について説明する。なお、ゲスト材料１３２を蛍光材料として読み替えてもよい。
＜発光素子の発光機構＞
まず、発光素子１２０の発光機構について、以下説明を行う。
本発明の一態様の発光素子１２０においては、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）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ＥＬ層１００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、励起子が形成される。キャリアの再結合によって生じる励起子のうち、一重項励起子と三重項励起子の比（以下、励起子生成確率）は、統計的確率により、１：３となる。
なお、以下の２つの過程により、ＥＬ層１００において一重項励起子が生成し、ゲスト材料１３２からの発光が得られる。
（α）直接生成過程
（β）ＴＴＡ過程
＜（α）直接生成過程＞
まず、ＥＬ層１００が有する発光層１３０においてキャリア（電子及び正孔）が再結合し、一重項励起子が形成される場合を説明する。
なお、励起子は、キャリア（電子及び正孔）対のことである。励起子はエネルギーを有するため、励起子が生成された材料は、励起状態となる。
ホスト材料１３１においてキャリアが再結合する場合、励起子の生成によってホスト材料１３１の励起状態（一重項励起状態または三重項励起状態）が形成される。このとき、ホスト材料１３１の励起状態が一重項励起状態であるとき、ホスト材料１３１のＳ１準位から、ゲスト材料１３２のＳ１準位へ、一重項励起エネルギーがエネルギー移動し、ゲスト材料１３２の一重項励起状態が形成される。なお、ホスト材料１３１の励起状態が三重項励起状態であるときは、後述の（β）ＴＴＡ過程にて説明する。
また、キャリアが、ゲスト材料１３２において再結合する場合、励起子の生成によってゲスト材料１３２の励起状態（一重項励起状態または三重項励起状態）が形成される。
形成されたゲスト材料１３２の励起状態が一重項励起状態であるとき、ゲスト材料１３２の一重項励起状態から発光が得られる。このとき、高い発光効率を得るためには、ゲスト材料１３２の蛍光量子収率は、高いことが好ましい。具体的には、ゲスト材料１３２の蛍光量子収率は、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。
一方、ゲスト材料１３２の三重項励起状態が形成されるとき、ゲスト材料１３２の三重項励起状態は、熱失活するため発光に寄与しない。しかしながら、ホスト材料１３１のＴ１準位が、ゲスト材料１３２のＴ１準位より低い場合、ゲスト材料１３２の三重項励起エネルギーは、ゲスト材料１３２のＴ１準位から、ホスト材料１３１のＴ１準位へ、エネルギー移動することが可能となる。その場合、後述の（β）ＴＴＡ過程によって、三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへの変換が可能となる。
＜（β）ＴＴＡ過程＞
次に、発光層１３０におけるキャリアの再結合過程において形成された三重項励起子によって、一重項励起子が形成される場合について、説明する。
ここでは、ホスト材料１３１のＴ１準位がゲスト材料１３２のＴ１準位よりも低い場合について説明する。このときのエネルギー準位の相関を表す模式図を図１（Ｃ）に示す。また、図１（Ｃ）における表記及び符号は、以下の通りである。なお、ホスト材料１３１のＴ１準位がゲスト材料１３２のＴ１準位よりも高くても構わない。
・Ｈｏｓｔ（１３１）：ホスト材料１３１
・Ｇｕｅｓｔ（１３２）：ゲスト材料１３２（蛍光材料）
・ＳＦＨ：ホスト材料１３１のＳ１準位
・ＴＦＨ：ホスト材料１３１のＴ１準位
・ＳＦＧ：ゲスト材料１３２（蛍光材料）のＳ１準位
・ＴＦＧ：ゲスト材料１３２（蛍光材料）のＴ１準位
キャリアがホスト材料１３１において再結合し、励起子の生成によってホスト材料１３１の励起状態が形成される。このとき、生成した励起子が三重項励起子であるとき、生成した２つの三重項励起子同士が近接することにより、それらの三重項励起エネルギーの一部が一重項励起エネルギーに変換されて、ホスト材料１３１の一重項励起状態が生じる（図１（Ｃ） ＴＴＡ参照）。これは、以下の一般式（Ｇ１）で表される。
３Ｈ＋３Ｈ → １Ｈ＊＋１Ｈ （Ｇ１）
３Ｈ＋３Ｈ → ３Ｈ＊＋１Ｈ （Ｇ２）
一般式（Ｇ１）は、ホスト材料１３１において、２つの三重項励起子（３Ｈ）から一重項励起子（１Ｈ＊）が生成する反応である。また、一般式（Ｇ２）は、ホスト材料１３１において、２つの三重項励起子（３Ｈ）から、電子的または振動的に励起された三重項励起子（３Ｈ＊）が生成する反応である。なお、一般式（Ｇ１）（Ｇ２）中、１Ｈはホスト材料１３１における一重項基底状態を表す。
なお、発光層１３０における三重項励起子の密度が十分に高い場合（１×１０−１２ｃｍ−３以上）では、三重項励起子単体の失活を無視し、２つの近接した三重項励起子による反応のみを考えることができる。
また、一般式（Ｇ２）で形成される電子的または振動的に励起された三重項励起子（３Ｈ＊）は、速やかに内部転換または項間交差により、三重項励起子（３Ｈ）または一重項励起子（１Ｈ＊）に変換される。したがって、一般式（Ｇ２）において、全ての電子的または振動的に励起された三重項励起子（３Ｈ＊）が一重項励起子（１Ｈ＊）に変換されるとすると、２個の三重項励起子（３Ｈ）から最大で１個の一重項励起子（１Ｈ＊）が生成することになる。
一方、一対の電極から注入されたキャリアの再結合により直接生成する一重項励起子（１Ｈ＊）と三重項励起子（３Ｈ）の統計的な生成比率は、１Ｈ＊：３Ｈ＝１：３である。すなわち、一対の電極から注入されたキャリアの再結合によって一重項励起子が直接生成する確率は、２５％である。
したがって、一対の電極から注入されたキャリアの再結合により直接生成した一重項励起子と、ＴＴＡにより生成した一重項励起子とをあわせることで、一対の電極から注入されたキャリアの再結合により直接生成した８個の励起子（一重項励起子および三重項励起子の合計）から５個の一重項励起子が生成可能となる（一般式（Ｇ３））。すなわち、ＴＴＡによって、一重項励起子生成確率を従来の２５％から最大で６２．５％まで向上させることが可能となる。
２１Ｈ＊＋６３Ｈ → ２１Ｈ＊＋（３１Ｈ＊＋３１Ｈ） （Ｇ３）
上記過程により生成した一重項励起子によって形成されるホスト材料１３１の一重項励起状態において、ホスト材料１３１のＳ１準位（ＳＦＨ）からは、それよりも低い励起エネルギー準位であるゲスト材料１３２のＳ１準位（ＳＦＧ）へのエネルギー移動が生じる（図１（Ｃ） Ｒｏｕｔｅ Ａ参照）。そして、一重項励起状態となったゲスト材料１３２が蛍光発光する。
なお、ゲスト材料１３２においてキャリアが再結合し、生成した励起子によって形成される励起状態が三重項励起状態である場合、ホスト材料１３１のＴ１準位（ＴＦＨ）がゲスト材料のＴ１準位（ＴＦＧ）よりも低い場合、ＴＦＧは失活することなくＴＦＨにエネルギー移動（図１（Ｃ） Ｒｏｕｔｅ Ｂ参照）し、ＴＴＡに利用される。
また、ゲスト材料１３２のＴ１準位（ＴＦＧ）がホスト材料１３１のＴ１準位（ＴＦＨ）よりも低い場合においては、ホスト材料１３１とゲスト材料１３２との重量比は、ゲスト材料１３２の重量比が低い方が好ましい。具体的には、ホスト材料１３１が１に対するゲスト材料１３２の重量比としては、０より大きく０．０５以下が好ましい。そうすることで、ゲスト材料１３２でキャリアが再結合する確率を低減させることができる。また、ホスト材料１３１のＴ１準位（ＴＦＨ）からゲスト材料１３２のＴ１準位（ＴＦＧ）へのエネルギー移動が生じる確率を低減させることができる。
以上のように、ＴＴＡによって、発光層１３０で形成する三重項励起子は、一重項励起子へと変換されるため、ゲスト材料１３２からの発光を、効率よく得ることが可能となる。
＜ＴＴＡ効率について＞
上記のように、ＴＴＡによって、一重項励起子の生成確率を向上させ、発光素子の発光効率を向上させることが可能となるが、高い発光効率を得るためには、ＴＴＡが生じる確率（ＴＴＡ効率ともいう）を高めることが重要である。すなわち、発光素子が呈する発光のうち、ＴＴＡによる遅延蛍光成分の占める割合が高いことが重要である。
ＴＴＡが生じる確率を高めるためには、ホスト材料１３１はゲスト材料１３２より一重項励起状態のエネルギーが高く、三重項励起状態のエネルギーが低いことが好ましい。そのような化合物としてホスト材料１３１は、縮合芳香環骨格を有することが好ましく、アントラセン骨格やテトラセン骨格といったアセン骨格を有することが、さらに好ましい。
また、青色の発光を呈する発光素子においては、大きな励起エネルギーを有する化合物をホスト材料１３１として用いる必要がある。すなわち、青色の発光を呈する発光素子において発光材料またはホスト材料１３１として用いることができ、且つ、ＴＴＡによる遅延蛍光を示す化合物としては、アントラセン骨格を有する化合物が好ましい。中でも、高い発光効率を得るためには、アントラセン骨格を有し、高いＴＴＡ効率を示す化合物が好ましい。
陽極から正孔が、陰極から電子が、それぞれＥＬ層に注入され、電流が流れる際、正孔及び電子は、それぞれＥＬ層が有する化合物の最高被占軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、ＨＯＭＯともいう）及び最低空軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、ＬＵＭＯともいう）に注入され、輸送される。
注入された正孔及び電子がホスト材料で再結合する場合において、ホスト材料におけるＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ軌道とが同じ領域に分子軌道を有するときには、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位とのエネルギーギャップに相当するエネルギーを有する励起子が生成される。
なお、注入された正孔及び電子がホスト材料で再結合する場合において、ホスト材料におけるＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ軌道とが異なる領域に分子軌道を有するときには、ＬＵＭＯ＋ｎ軌道（ＨＯＭＯ軌道と同じ領域に分子軌道を有しＬＵＭＯ軌道より高いエネルギーを有する軌道、ただしｎは自然数）とＨＯＭＯ軌道とのエネルギーギャップに相当するエネルギーを有する励起子が生成される、あるいはＨＯＭＯ−ｎ’軌道（ＬＵＭＯ軌道と同じ領域に分子軌道を有しＨＯＭＯ軌道よりエネルギーが低い軌道、ただしｎ’は自然数）とＬＵＭＯ軌道とのエネルギーギャップに相当するエネルギーを有する励起子が生成される。
ホスト材料における当該エネルギーギャップに相当するエネルギーは、最低一重項励起状態のエネルギーに相当する。したがって、キャリアの再結合によって形成されるホスト材料の一重項励起状態は、最低一重項励起状態となる。
また同様に、キャリアの再結合によって形成されるホスト材料の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する第１の三重項励起状態となる。第１の三重項励起状態は、最低三重項励起状態である。
なお、分子軌道は、電子が見出される可能性が高い化合物中の領域、または電子を見出す確率を表す。分子軌道によって、分子の電子配置（電子の空間的分布ならびにエネルギー）を詳細に記述することが可能である。
ホスト材料の第２の三重項励起状態および第３の三重項励起状態は、高三重項励起状態（第１の三重項励起状態より高いエネルギーを有する三重項励起状態）であり、第２の三重項励起状態は第１の三重項励起状態と異なる領域に分子軌道を有する高三重項励起状態のうち最も低い励起エネルギーを有する三重項励起状態であり、第３の三重項励起状態は第１の三重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する高三重項励起状態のうち最も低い励起エネルギーを有する三重項励起状態であるとする。ＴＴＡによって高三重項励起状態が生成する場合においては、第１の三重項励起状態と異なる領域に分子軌道を有する第２の三重項励起状態よりも、第１の三重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する第３の三重項励起状態の方が形成されやすい。なぜならば、ＴＴＡは、最低三重項励起状態である第１の三重項励起状態から生じる反応だからである。なお、形成された第３の三重項励起状態が、さらに振動励起された状態であっても、速やかに振動緩和することで、最もエネルギーが安定な振動状態を有する第３の三重項励起状態が形成され得る。
なお、化合物の基底状態における最もエネルギーが安定な状態の立体構造（以下、最安定構造）と、励起状態（一重項励起状態および三重項励起状態）における最安定構造は、異なる立体構造を有する。また、異なる励起状態における最安定構造は、それぞれ異なる立体構造を有する。また、化合物が基底状態あるいは励起状態（一重項励起状態または三重項励起状態）の電子状態であるとき、さらに振動エネルギーあるいは回転エネルギーを有する場合、振動励起あるいは回転励起された状態となる。化合物が、ある電子状態において振動励起された状態においては、該電子状態の最もエネルギーが安定な状態と、分子構造は同じであっても立体構造が異なる構造となる。例えば、第１の三重項励起状態における最安定構造（最もエネルギーが安定な状態における立体構造）と、第３の三重項励起状態の最安定構造は異なる構造である。また、第１の三重項励起状態において振動励起された状態であり、且つ第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態の構造は、第１三重項励起状態における最安定構造とは異なる構造となる。換言すると、化合物が、ある電子状態において、異なる立体構造を有すると、異なるエネルギーを有することになる。
本発明の一態様においては、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより低いことが好ましい。そうすることで、最安定構造を有する第３の三重項励起状態から第２の三重項励起状態への内部転換が生じにくくなる。なお、第３の三重項励起状態は、第１の三重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有し、第１の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する。すなわち、第３の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する。したがって、形成された第３の三重項励起状態から最低一重項励起状態への項間交差およびエネルギー移動が生じる確率が高くなる。すなわち、ＴＴＡによって一重項励起状態の生成する確率が高くなるため、好ましい。なお、このとき、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより、０．１ｅＶ以上低いことが好ましく、０．２ｅＶ以上低いことが、さらに好ましい。
一方、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギー以上である場合、形成された第３の三重項励起状態は、内部転換によって第２の三重項励起状態へ遷移しやすくなる。なお、第２の三重項励起状態は、第１の三重項励起状態と異なる領域に分子軌道を有し、第１の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する。すなわち、第２の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と異なる領域に分子軌道を有する。したがって、第２の三重項励起状態から最低一重項励起状態への項間交差およびエネルギー移動が生じる確率は低くなる。すなわち、ＴＴＡによって一重項励起状態の生成する確率は低くなってしまう。
なお、第３の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有するため、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギー以上の場合であっても、最低一重項励起状態のエネルギーが、第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態のエネルギー以下であると好ましい。より好ましくは、最低一重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギー以下である。そうすることで、形成された第３の三重項励起状態から最低一重項励起状態への項間交差およびエネルギー移動が生じる確率が高くなる。すなわち、ＴＴＡによって一重項励起状態の生成する確率が高くなるため、好ましい。なお、このとき、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより、０．１ｅＶ以上高いことが好ましく、０．２ｅＶ以上高いことが、さらに好ましい。
なお、ＴＴＡが効率よく生じるためには、ＴＴＡが生じる有機化合物において、最低一重項励起エネルギー準位と、最低三重項励起エネルギー準位と、のエネルギー差が０．５ｅＶ以上であることが好ましい。また、最低一重項励起エネルギー準位は、最低三重項励起エネルギー準位の２倍以下のエネルギーであることが好ましい。
なお、最低一重項励起エネルギー準位は、有機化合物が一重項基底状態から最低一重項励起状態へ遷移する際の吸収スペクトルから観測することができる。もしくは、有機化合物の蛍光発光スペクトルのピーク波長から最低一重項励起エネルギー準位を推定しても良い。また、最低三重項励起エネルギー準位は、有機化合物が一重項基底状態から最低三重項励起状態へ遷移する際の吸収スペクトルから観測することができるが、該遷移が禁制であることから、観測することが困難な場合がある。その場合には、有機化合物の燐光スペクトルピーク波長より、最低三重項励起エネルギー準位を推定しても良い。
したがって、本発明の一態様の発光素子が有する有機化合物における、蛍光発光スペクトルのピーク波長と、燐光発光スペクトルのピーク波長と、のエネルギー換算値差が０．５ｅＶ以上である、ことが好ましい。
＜量子化学計算による分子軌道の計算＞
次に、本発明の一態様に用いることができる化合物について、量子化学計算による分子軌道の計算、及び三重項励起エネルギー準位の算出を行った一例を示す。計算に用いた化合物の構造及び略称を以下に示す。
計算方法に関しては以下の通りである。なお、量子化学計算プログラムとしては、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ（ＳＧＩ社製、ＩＣＥ Ｘ）を用いて行った。
まず、一重項基底状態における最安定構造を密度汎関数法（ＤＦＴ）で計算した。基底関数として、６−３１１Ｇ（ｄ，ｐ）を用いた。汎関数はＣＡＭ−Ｂ３ＬＹＰを用いた。次に、時間依存密度汎関数法（ＴＤ−ＤＦＴ）を用いて、一重項基底状態の最安定構造から三重項励起状態への遷移に係わるエネルギー及び分子軌道の分布を算出した。なお、ＤＦＴの全エネルギーは、ポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギーと複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。ＤＦＴでは、電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数（関数の関数の意）で交換相関相互作用を近似しているため、計算は高精度である。
一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に係わる分子軌道のうち、寄与が大きい分子軌道の分布を図２乃至図６に示す。
図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、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）において、一重項基底状態から三重項励起状態１５１への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１５２への遷移は、ＨＯＭＯ−２軌道とＬＵＭＯ＋１軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではフェニルカルバゾール骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１５３への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ＋８軌道との間の遷移、及びＨＯＭＯ−５軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。したがって、三重項励起状態１５１はアントラセン骨格に分子軌道を有し、三重項励起状態１５２はアントラセン骨格と結合する置換基に分子軌道を有し、三重項励起状態１５３はアントラセン骨格に分子軌道を有する三重項励起状態である。なお、ＨＯＭＯ−２軌道およびＨＯＭＯ−５軌道は、ＨＯＭＯ軌道より低いエネルギーを有する２つ目および５つ目の軌道を表し、ＬＵＭＯ＋１軌道およびＬＵＭＯ＋８軌道は、ＬＵＭＯ軌道より高いエネルギーを有する１つ目および８つ目の軌道を表す。また、一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に係わるエネルギーは、三重項励起状態１５１、１５２、１５３の順に大きく、三重項励起状態１５１はＣｚＰＡにおける最低三重項励起状態である。
また、図３（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）において、一重項基底状態から三重項励起状態１６１への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１６２への遷移は、ＨＯＭＯ−１軌道とＬＵＭＯ＋２軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではナフタレン骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１６３への遷移は、ＨＯＭＯ−２軌道とＬＵＭＯ＋１軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではナフタレン骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１６４への遷移は、ＨＯＭＯ−６軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移、及びＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ＋６軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。したがって、三重項励起状態１６１はアントラセン骨格に分子軌道を有し、三重項励起状態１６２及び１６３はアントラセン骨格と結合する置換基に分子軌道を有し、三重項励起状態１６４はアントラセン骨格に分子軌道を有する三重項励起状態である。なお、ＨＯＭＯ−１軌道、ＨＯＭＯ−２軌道およびＨＯＭＯ−６軌道は、ＨＯＭＯ軌道より低いエネルギーを有する１つ目、２つ目および６つ目の軌道を表し、ＬＵＭＯ＋１軌道、ＬＵＭＯ＋２軌道およびＬＵＭＯ＋６軌道とは、ＬＵＭＯ軌道より高いエネルギーを有する１つ目、２つ目および６つ目の軌道を表す。また、一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に係わるエネルギーは、三重項励起状態１６１、１６２、１６３、１６４の順に大きく、三重項励起状態１６１はｔ−ＢｕＤＮＡにおける最低三重項励起状態である。
また、図４（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、７−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−７Ｈ−ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）において、一重項基底状態から三重項励起状態１７１への遷移は、ＨＯＭＯ−１軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１７２への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ＋１軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではフェニルジベンゾカルバゾール骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１７３への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ＋３軌道との間の遷移、及びＨＯＭＯ−３軌道とＬＵＭＯ＋１軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではフェニルジベンゾカルバゾール骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１７４への遷移は、ＨＯＭＯ−１軌道とＬＵＭＯ＋１０軌道との間の遷移、及びＨＯＭＯ−７軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。したがって、三重項励起状態１７１はアントラセン骨格に分子軌道を有し、三重項励起状態１７２及び１７３はアントラセン骨格と結合する置換基に分子軌道を有し、三重項励起状態１７４はアントラセン骨格に分子軌道を有する三重項励起状態である。なお、ＨＯＭＯ−１軌道、ＨＯＭＯ−３軌道およびＨＯＭＯ−７軌道は、ＨＯＭＯ軌道より低いエネルギーを有する１つ目、３つ目および７つ目の軌道を表し、ＬＵＭＯ＋１軌道、ＬＵＭＯ＋３軌道およびＬＵＭＯ＋１０軌道とは、ＬＵＭＯ軌道より高いエネルギーを有する１つ目、３つ目および１０つ目の軌道を表す。また、一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に係わるエネルギーは、三重項励起状態１７１、１７２、１７３、１７４の順に大きく、三重項励起状態１７１はｃｇＤＢＣｚＰＡにおける最低三重項励起状態である。
また、図５（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、９−（２−ナフチル）−１０−［４−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＨ−１）において、一重項基底状態から三重項励起状態１８１への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１８２への遷移は、ＨＯＭＯ−１軌道とＬＵＭＯ＋１軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではフェニルナフタレン骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１８３への遷移は、ＨＯＭＯ−２軌道とＬＵＭＯ＋２軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではナフタレン骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１８４への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ＋８軌道との間の遷移、及びＨＯＭＯ−７軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。したがって、三重項励起状態１８１はアントラセン骨格に分子軌道を有し、三重項励起状態１８２及び１８３はアントラセン骨格と結合する置換基に分子軌道を有し、三重項励起状態１８４はアントラセン骨格に分子軌道を有する三重項励起状態である。なお、ＨＯＭＯ−１軌道、ＨＯＭＯ−２軌道およびＨＯＭＯ−７軌道は、ＨＯＭＯ軌道より低いエネルギーを有する１つ目、２つ目および７つ目の軌道を表し、ＬＵＭＯ＋１軌道、ＬＵＭＯ＋２軌道およびＬＵＭＯ＋８軌道とは、ＬＵＭＯ軌道より高いエネルギーを有する１つ目、２つ目および８つ目の軌道を表す。また、一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に係わるエネルギーは、三重項励起状態１８１、１８２、１８３、１８４の順に大きく、三重項励起状態１８１はＢＨ−１における最低三重項励起状態である。
また、図６（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、９−（１−ナフチル）−１０−（２−ナフチル）アントラセン（略称：α，β−ＡＤＮ）において、一重項基底状態から三重項励起状態１９１への遷移は、ＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１９２への遷移は、ＨＯＭＯ−１軌道とＬＵＭＯ＋２軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではナフタレン骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１９３への遷移は、ＨＯＭＯ−２軌道とＬＵＭＯ＋１軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格と結合する置換基（ここではナフタレン骨格）に分子軌道を有している。また、一重項基底状態から三重項励起状態１９４への遷移は、ＨＯＭＯ−６軌道とＬＵＭＯ軌道との間の遷移、及びＨＯＭＯ軌道とＬＵＭＯ＋６軌道との間の遷移であり、それぞれアントラセン骨格に分子軌道を有している。したがって、三重項励起状態１９１はアントラセン骨格に分子軌道を有し、三重項励起状態１９２及び１９３はアントラセン骨格と結合する置換基に分子軌道を有し、三重項励起状態１９４はアントラセン骨格に分子軌道を有する三重項励起状態である。なお、ＨＯＭＯ−１軌道、ＨＯＭＯ−２軌道およびＨＯＭＯ−６軌道は、ＨＯＭＯ軌道より低いエネルギーを有する１つ目、２つ目および６つ目の軌道を表し、ＬＵＭＯ＋１軌道、ＬＵＭＯ＋２軌道およびＬＵＭＯ＋６軌道とは、ＬＵＭＯ軌道より高いエネルギーを有する１つ目、２つ目および６つ目の軌道を表す。また、一重項基底状態から三重項励起状態への遷移に係わるエネルギーは、三重項励起状態１９１、１９２、１９３、１９４の順に大きく、三重項励起状態１９１はα，β−ＡＤＮにおける最低三重項励起状態である。
次に、各化合物において、アントラセン骨格に分子軌道を有する高三重項励起状態（最低三重項励起状態より高い励起エネルギーを有する三重項励起状態）のうち最も低い励起エネルギーを有する三重項励起状態（三重項励起状態１５３、１６４、１７４、１８４、１９４）における最安定構造を時間依存密度汎関数法（ＴＤ−ＤＦＴ）にて計算した。基底関数として、６−３１１Ｇ（ｄ，ｐ）を用いた。また、汎関数はＣＡＭ−Ｂ３ＬＹＰを用いた。さらに、一重項基底状態の最安定構造のエネルギーを基準とし、当該三重項励起状態の最安定構造を有する高三重項励起状態のエネルギーを算出した。ここで、最低三重項励起状態が第１の三重項励起状態（三重項励起状態１５１、１６１、１７１、１８１、１９１）である。また、アントラセン骨格と結合する置換基に分子軌道を有し、且つアントラセン骨格と結合する置換基に分子軌道を有する三重項励起状態のうち最も低い励起エネルギーを有する三重項励起状態が第２の三重項励起状態（三重項励起状態１５２、１６２、１７２、１８２、１９２）である。また、アントラセン骨格に分子軌道を有し、且つ第１の三重項励起状態（最低三重項励起状態）以外のアントラセン骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち最も低い励起エネルギーを有する三重項励起状態が第３の三重項励起状態（三重項励起状態１５３、１６４、１７４、１８４、１９４）である。
以上のように見積もった、各化合物における第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態、及び第３の三重項励起状態の励起エネルギー準位を図７、図８、及び表１に示す。なお、上記計算方法では、三重項励起エネルギー準位を過小評価する傾向があるため、計算値を１．０６６倍に補正した値を示す。
ＣｚＰＡ及びｔ−ＢｕＤＮＡにおいては、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより低い。そのため、最安定構造を有する第３の三重項励起状態から第２の三重項励起状態への内部転換が生じにくい。また、第３の三重項励起状態は、第１の三重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有し、第１の三重項励起状態は最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する。すなわち、第３の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する。したがって、形成された第３の三重項励起状態から最低一重項励起状態への項間交差及びエネルギー移動が生じる確率が高くなる。すなわち、ＴＴＡによって一重項励起状態の生成する確率が高くなるため、好ましい。
一方、ＢＨ−１及びα，β−ＡＤＮにおいては、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギー以上である。そのため、形成された第３の三重項励起状態は内部転換によって、速やかに第２の三重項励起状態に遷移しやすくなる。また、第２の三重項励起状態は、第１の三重項励起状態と異なる領域に分子軌道を有し、第１の三重項励起状態は最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有する。すなわち、第２の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と異なる領域に分子軌道を有する。したがって、第２の三重項励起状態から最低一重項励起状態への項間交差およびエネルギー移動が生じる確率は低くなる。すなわち、ＴＴＡによって一重項励起状態の生成する確率は低くなってしまう。
なお、ｃｇＤＢＣｚＰＡにおいては、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギー以上である。また、該エネルギーの差は０．２ｅＶ以上である。また、後述するように、ｃｇＤＢＣｚＰＡの吸収スペクトルの測定から算出した最低一重項励起エネルギー準位は、２．９５ｅＶである。したがって、ｃｇＤＢＣｚＰＡは最低一重項励起状態のエネルギーが、第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態のエネルギー以下である、あるいは、最低一重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギー以下である。上記のように、第３の三重項励起状態は、最低一重項励起状態と同じ領域に分子軌道を有するため、形成された第３の三重項励起状態から最低一重項励起状態への項間交差及びエネルギー移動が生じる確率が高くなる。すなわち、ＴＴＡによって一重項励起状態の生成する確率が高くなるため、好ましい。
なお、後述するように、ＣｚＰＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、及びｃｇＤＢＣｚＰＡの低温（１０Ｋ）における燐光発光スペクトル測定から算出した最低三重項励起エネルギー準位は、それぞれ１．７２ｅＶ、１．７０ｅＶ、及び１．７２ｅＶである。したがって、当該化合物における第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態、及び第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態は、それぞれ第１の三重項励起状態（最低三重項励起状態）より高いエネルギーを有する三重項励起状態である。
＜材料＞
次に、本発明の一態様に係る発光素子の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
≪発光層≫
発光層１３０において、ホスト材料１３１に用いることができる材料としては、呈する発光のうち三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）による遅延蛍光成分を有する有機化合物が好ましい。具体的には、第１の骨格としてアントラセン骨格を有する化合物が好ましく、アントラセン骨格に結合する置換基を第２の骨格として有する化合物が好ましい。アントラセン骨格に結合する置換基（第２の骨格）はカルバゾール骨格を有ることが好ましく、カルバゾール骨格の９位によって、第１の骨格であるアントラセン骨格またはアントラセン骨格に結合するアリール基と結合することが、さらに好ましい。あるいは、アントラセン骨格に結合する置換基（第２の骨格）はナフチル基を有し、ナフチル基の２位によって、第１の骨格であるアントラセン骨格またはアントラセンン骨格に結合するアリール基と結合することが好ましい。なお、該アリール基は、別の置換基を有していてもよい。
また、アントラセン骨格を有する有機化合物において、アントラセン骨格に結合する置換基の三重項励起エネルギー準位は、アントラセン骨格の三重項励起エネルギー準位より高いことが好ましく、該励起エネルギー準位とのエネルギー差が０．５ｅＶ以上であると、さらに好ましい。
なお、発光層１３０において、ホスト材料１３１は、一種の化合物から構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。
また、発光層１３０において、ゲスト材料１３２としては、特に限定はないが、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などが好ましく、例えば以下の材料を用いることができる。
５，６−ビス［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６−ビス［４’−（１０−フェニル−９−アントリル）ビフェニル−４−イル］−２，２’−ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン６、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）、５，１０，１５，２０−テトラフェニルビスベンゾ［５，６］インデノ［１，２，３−ｃｄ：１’，２’，３’−ｌｍ］ペリレン、などが挙げられる。
なお、発光層１３０において、ホスト材料１３１およびゲスト材料１３２以外の材料を有していても良い。
なお、発光層１３０に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：Ａｌｍｑ３）、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、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。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料１３２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用いればよい。
なお、発光層１３０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側から順に積層して発光層１３０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。
≪一対の電極≫
電極１０１及び電極１０２は、発光層１３０へ正孔と電子を注入する機能を有する。電極１０１及び電極１０２は、金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。金属としてはアルミニウム（Ａｌ）が典型例であり、その他、銀（Ａｇ）、タングステン、クロム、モリブデン、銅、チタンなどの遷移金属、リチウム（Ｌｉ）やセシウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム（Ｍｇ）などの第２族金属を用いることができる。遷移金属としてイッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類金属を用いても良い。合金としては、上記金属を含む合金を使用することができ、例えばＭｇＡｇ、ＡｌＬｉなどが挙げられる。導電性化合物としては、例えば、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム−酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、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などの金属酸化物が挙げられる。導電性化合物としてグラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。上述したように、これらの材料の複数を積層することによって電極１０１及び電極１０２の一方または双方を形成しても良い。
また、発光層１３０から得られる発光は、電極１０１及び電極１０２の一方または双方を通して取り出される。したがって、電極１０１及び電極１０２の少なくとも一つは可視光を透過する機能を有する。光を透過する機能を有する導電性材料としては、可視光の透過率が４０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。また、光を取り出す方の電極は、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有する導電性材料により形成されても良い。該導電性材料としては、可視光の反射率が２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下であり、かつその抵抗率が１×１０−２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。光を取り出す方の電極に金属や合金などの光透過性の低い材料を用いる場合には、可視光を透過できる程度の厚さ（例えば、１ｎｍから１０ｎｍの厚さ）で電極１０１及び電極１０２の一方または双方を形成すればよい。
なお、本明細書等において、光を透過する機能を有する電極には、可視光を透過する機能を有し、且つ導電性を有する材料を用いればよく、例えば上記のようなＩＴＯに代表される酸化物導電体層に加えて、酸化物半導体層、または有機物を含む有機導電体層を含む。有機物を含む有機導電体層としては、例えば、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を含む層、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料を含む層等が挙げられる。また、透明導電層の抵抗率としては、好ましくは１×１０５Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１×１０４Ω・ｃｍ以下である。
また、電極１０１及び電極１０２の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、塗布法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
≪正孔注入層≫
正孔注入層１１１は、一対の電極の一方（電極１０１または電極１０２）からのホール注入障壁を低減することでホール注入を促進する機能を有し、例えば遷移金属酸化物、フタロシアニン誘導体、あるいは芳香族アミンなどによって形成される。遷移金属酸化物としては、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、マンガン酸化物などが挙げられる。フタロシアニン誘導体としては、フタロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなどの高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）などがその代表例である。
正孔注入層１１１として、正孔輸送性材料と、これに対して電子受容性を示す材料の複合材料を有する層を用いることもできる。あるいは、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送性材料を含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下において電荷の授受が可能である。電子受容性を示す材料としては、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることができる。具体的には、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ−ＣＮ）等の電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物である。また、遷移金属酸化物、例えば第４族から第８族金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどである。中でも酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
正孔輸送性材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。具体的には、芳香族アミン、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、スチルベン誘導体などを用いることができる。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
これら正孔輸送性の高い材料として、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。
また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、３，６−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−（１−ナフチル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、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、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、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乃至炭素数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、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。
≪正孔輸送層≫
正孔輸送層１１２は正孔輸送性材料を含む層であり、正孔注入層１１１の材料として例示した材料を使用することができる。正孔輸送層１１２は正孔注入層１１１に注入された正孔を発光層１３０へ輸送する機能を有するため、正孔注入層１１１のＨＯＭＯ準位と同じ、あるいは近いＨＯＭＯ準位を有することが好ましい。
上記正孔輸送性材料として、正孔注入層１１１の材料として例示した材料の他に、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−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’−ＴＮＡＴＡ）、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）、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）、Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−Ｎ−｛９，９−ジメチル−２−［Ｎ’−フェニル−Ｎ’−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）アミノ］−９Ｈ−フルオレン−７−イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、Ｎ−（９，９−ジメチル−２−ジフェニルアミノ−９Ｈ−フルオレン−７−イル）ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、２−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡＳＦ）、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）、４−フェニルジフェニル−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）アミン（略称：ＰＣＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンゼン−１，３−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリフェニル−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’−トリス（９−フェニルカルバゾール−３−イル）ベンゼン−１，３，５−トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、Ｎ−（４−ビフェニル）−Ｎ−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）、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）、２−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２，７−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］−スピロ−９，９’−ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−（４−フェニル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−９，９−ジメチルフルオレン−２，７−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｆ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。また、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）、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）、３，３’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、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）、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）、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）、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）、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）、４−［３−（トリフェニレン−２−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ｍＤＢＴＰＴｐ−ＩＩ）等のアミン化合物、カルバゾール化合物、チオフェン化合物、フラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１×１０−６ｃｍ２／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。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、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。
なお、これら正孔輸送層１１２として用いることが出来る化合物を、正孔注入層１１１に用いても良い。
≪電子輸送層≫
電子輸送層１１８は、電子注入層１１９を経て一対の電極の他方（電極１０１または電極１０２）から注入された電子を発光層１３０へ輸送する機能を有する。電子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する材料）としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族や金属錯体などを用いることができる。具体的には、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体などが挙げられる。
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：Ａｌｍｑ３）、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）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−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）、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）、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）、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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、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）、２−［４−（３，６−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ−ＩＩＩ）、７−［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：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、及び、６−［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：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、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）、４，６−ビス［３−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）などのトリ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、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１×１０−６ｃｍ２／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構わない。また、電子輸送層１１８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１１８と発光層１３０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。
≪電子注入層≫
電子注入層１１９は電極１０２からの電子注入障壁を低減することで電子注入を促進する機能を有し、例えば第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩などを用いることができる。また、先に示す電子輸送性材料と、これに対して電子供与性を示す材料の複合材料を用いることもできる。電子供与性を示す材料としては、第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物などを挙げることができる。具体的には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）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（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層１１９にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。また、電子注入層１１９に、電子輸送層１１８で用いることが出来る物質を用いても良い。
また、電子注入層１１９に、有機化合物と電子供与体（ドナー）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１１８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、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層は、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、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いてもよい。
なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料、などを用いてもよい。また、２族と１６族、１３族と１５族、１３族と１７族、１１族と１７族、または１４族と１５族の元素グループを含む材料を用いてもよい。あるいは、カドミウム（Ｃｄ）、セレン（Ｓｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、インジウム（Ｉｎ）、テルル（Ｔｅ）、鉛（Ｐｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、アルミニウム（Ａｌ）、等の元素を有する量子ドット材料を用いてもよい。
≪基板≫
また、本発明の一態様に係る発光素子は、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、電極１０１側から順に積層しても、電極１０２側から順に積層しても良い。
なお、本発明の一態様に係る発光素子を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる（フレキシブル）基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレートからなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子、及び光学素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。あるいは、発光素子、及び光学素子を保護する機能を有するものであればよい。
例えば、本発明等においては、様々な基板を用いて発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよい。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置し、別の基板上に発光素子を配置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、または薄型化された発光素子とすることができる。
また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成し、ＦＥＴと電気的に接続された電極上に発光素子１２０を作製してもよい。これにより、ＦＥＴによって発光素子１２０の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。例えば、本発明の一態様では、ＥＬ層が有する有機化合物はアントラセン骨格を有し、且つ、ＥＬ層が呈する発光は、三重項−三重項消滅による遅延蛍光成分を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、例えば、ＥＬ層が有する有機化合物はアントラセン骨格を有さなくともよい。または、ＥＬ層が呈する発光は、遅延蛍光成分を有さなくてもよい。または、例えば、本発明の一態様では、ＥＬ層が有する有機化合物において、第１の三重項励起状態は、アントラセン骨格に分子軌道を有し、第２の三重項励起状態は、置換基に分子軌道を有し、第３の三重項励起状態は、アントラセン骨格に分子軌道を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、例えば、ＥＬ層が有する有機化合物において、第１の三重項励起状態は、アントラセン骨格に分子軌道を有さなくてもよい。または、第２の三重項励起状態は、置換基に分子軌道を有さなくてもよい。または、第３の三重項励起状態は、アントラセン骨格に分子軌道を有さなくてもよい。または、例えば、本発明の一態様では、ＥＬ層が有する有機化合物において、第３の三重項励起状態の最安定構造における第３の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造における第１の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造における第２の三重項励起状態のエネルギーより低い場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、例えば、ＥＬ層が有する有機化合物において、第３の三重項励起状態の最安定構造における第３の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造における第１の三重項励起状態のエネルギーより高くなくてもよい。または、第３の三重項励起状態の最安定構造における第３の三重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造における第２の三重項励起状態のエネルギーより低くなくてもよい。または、例えば、本発明の一態様では、ＥＬ層が有する有機化合物において、一重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造における第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造における第３の三重項励起状態のエネルギー以下である場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、例えば、ＥＬ層が有する有機化合物において、一重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造における第２の三重項励起状態のエネルギーより高くなくてもよい。または、一重項励起状態のエネルギーは、第３の三重項励起状態の最安定構造における第３の三重項励起状態のエネルギー以下でなくてもよい。
以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態においては、実施の形態１に示す構成と異なる構成の発光素子、及び当該発光素子の発光機構について、図９及び図１０を用いて、以下説明を行う。なお、図９及び図１０において、図１（Ａ）に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
＜発光素子の構成例１＞
図９（Ａ）は、発光素子４５０の断面模式図である。
図９（Ａ）に示す発光素子４５０は、一対の電極（電極４０１及び電極４０２）の間に、複数の発光ユニット（図９（Ａ）においては、発光ユニット４４１及び発光ユニット４４２）を有する。１つの発光ユニットは、図１で示すＥＬ層１００と同様な構成を有する。つまり、図１で示した発光素子１２０は、１つの発光ユニットを有し、発光素子４５０は、複数の発光ユニットを有する。なお、発光素子４５０において、電極４０１が陽極として機能し、電極４０２が陰極として機能するとして、以下説明するが、発光素子４５０の構成としては、逆であっても構わない。
また、図９（Ａ）に示す発光素子４５０において、発光ユニット４４１と発光ユニット４４２とが積層されており、発光ユニット４４１と発光ユニット４４２との間には電荷発生層４４５が設けられる。なお、発光ユニット４４１と発光ユニット４４２は、同じ構成でも異なる構成でもよい。例えば、発光ユニット４４１に、図１で示すＥＬ層１００を用い、発光ユニット４４２に発光材料として燐光材料を有する発光層を用いると好適である。
すなわち、発光素子４５０は、発光層４２０と、発光層４３０と、を有する。また、発光ユニット４４１は、発光層４２０の他に、正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、電子輸送層４１３、及び電子注入層４１４を有する。また、発光ユニット４４２は、発光層４３０の他に、正孔注入層４１６、正孔輸送層４１７、電子輸送層４１８、及び電子注入層４１９を有する。
電荷発生層４４５は、正孔輸送性材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
電荷発生層４４５に、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料が含まれる場合、該複合材料には実施の形態１に示す正孔注入層１１１に用いることができる複合材料を用いればよい。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、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、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。ただし、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。有機化合物とアクセプター性物質の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニット４４２のように、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層４４５に接している場合は、電荷発生層４４５が発光ユニットの正孔注入層または正孔輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには正孔注入層または正孔輸送層を設けなくとも良い。
なお、電荷発生層４４５は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、透明導電膜を含む層とを組み合わせて形成してもよい。
なお、発光ユニット４４１と発光ユニット４４２とに挟まれる電荷発生層４４５は、電極４０１と電極４０２とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図９（Ａ）において、電極４０１の電位の方が電極４０２の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層４４５は、発光ユニット４４１に電子を注入し、発光ユニット４４２に正孔を注入する。
なお、電荷発生層４４５は、光取出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する（具体的には、電荷発生層４４５に対する可視光の透過率が４０％以上）ことが好ましい。また、電荷発生層４４５は、一対の電極（電極４０１及び電極４０２）よりも低い導電率であっても機能する。
上述した材料を用いて電荷発生層４４５を形成することにより、発光層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
また、図９（Ａ）においては、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子４５０に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、図１で示すＥＬ層１００の構成を適用することによって、発光効率の高い、発光素子を提供することができる。
また、発光層４２０は、ホスト材料４２１と、ゲスト材料４２２とを有する。また、発光層４３０は、ホスト材料４３１と、ゲスト材料４３２とを有する。また、ホスト材料４３１は、有機化合物４３１＿１と、有機化合物４３１＿２と、を有する。
また、本実施の形態において、発光層４２０は、図１に示す発光層１３０と同様の構成とする。すなわち、発光層４２０が有するホスト材料４２１、及びゲスト材料４２２は、発光層１３０が有するホスト材料１３１、及びゲスト材料１３２に、それぞれ相当する。また、発光層４３０が有するゲスト材料４３２が燐光材料として、以下説明する。なお、電極４０１、電極４０２、正孔注入層４１１及び４１６、正孔輸送層４１２及び４１７、電子輸送層４１３及び４１８、電子注入層４１４及び４１９は、実施の形態１に示す、電極１０１、電極１０２、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１８、電子注入層１１９に、それぞれ相当する。したがって、本実施の形態においては、その詳細な説明は省略する。
≪発光層４２０の発光機構≫
発光層４２０の発光機構としては、図１に示す発光層１３０と同様の発光機構である。
≪発光層４３０の発光機構≫
次に、発光層４３０の発光機構について、以下説明を行う。
発光層４３０が有する、有機化合物４３１＿１と、有機化合物４３１＿２とは励起錯体を形成する。
発光層４３０における励起錯体を形成する有機化合物４３１＿１と有機化合物４３１＿２との組み合わせは、励起錯体を形成することが可能な組み合わせであればよいが、一方が正孔輸送性を有する化合物であり、他方が電子輸送性を有する化合物であることが、より好ましい。
発光層４３０における有機化合物４３１＿１と、有機化合物４３１＿２と、ゲスト材料４３２とのエネルギー準位の相関を図９（Ｂ）に示す。なお、図９（Ｂ）における表記及び符号は、以下の通りである。
・Ｈｏｓｔ（４３１＿１）：ホスト材料（有機化合物４３１＿１）
・Ｈｏｓｔ（４３１＿２）：ホスト材料（有機化合物４３１＿２）
・Ｇｕｅｓｔ（４３２）：ゲスト材料４３２（燐光材料）
・ＳＰＨ：ホスト材料（有機化合物４３１＿１）の一重項励起状態の最も低い準位
・ＴＰＨ：ホスト材料（有機化合物４３１＿１）の三重項励起状態の最も低い準位
・ＴＰＧ：ゲスト材料４３２（燐光材料）の三重項励起状態の最も低い準位
・ＳＰＥ：励起錯体の一重項励起状態の最も低い準位
・ＴＰＥ：励起錯体の三重項励起状態の最も低い準位
有機化合物４３１＿１と有機化合物４３１＿２とにより励起錯体が形成される。該励起錯体の一重項励起状態の最も低い準位（ＳＰＥ）と励起錯体の三重項励起状態の最も低い準位（ＴＰＥ）とは互いに隣接することになる（図９（Ｂ）Ｒｏｕｔｅ Ｃ参照）。
そして、励起錯体のＳＰＥとＴＰＥの双方のエネルギーを、ゲスト材料４３２（燐光材料）の三重項励起状態の最も低い準位（ＴＰＧ）へ移動させて発光が得られる（図９（Ｂ）Ｒｏｕｔｅ Ｄ参照）。
なお、上記に示すＲｏｕｔｅ Ｃ及びＲｏｕｔｅ Ｄの過程を、本明細書等においてＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ−Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）と呼称する場合がある。
また、有機化合物４３１＿１及び有機化合物４３１＿２は、一方がホールを、他方が電子を受け取ることで励起錯体を形成する。あるいは、一方が励起状態となると、他方と相互作用することで励起錯体を形成する。したがって、発光層４３０における励起子のほとんどが励起錯体として存在する。励起錯体は、有機化合物４３１＿１及び有機化合物４３１＿２のどちらよりもバンドギャップは小さくなるため、一方のホールと他方の電子の再結合から励起錯体が形成されることにより、駆動電圧を下げることができる。
発光層４３０を上述の構成とすることで、発光層４３０のゲスト材料４３２（燐光材料）からの発光を、効率よく得ることが可能となる。
なお、発光層４２０からの発光が、発光層４３０からの発光よりも短波長側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。短波長の発光を呈する燐光材料を用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長の発光を蛍光発光とすることによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
また、発光層４２０と発光層４３０とで異なる発光波長の光を得ることによって、多色発光の素子とすることができる。この場合、発光スペクトルは異なる発光ピークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペクトルとなる。
また、上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。発光層４２０と発光層４３０との光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができる。
また、発光層４２０及び発光層４３０のいずれか一方または双方に発光波長の異なる複数の発光物質を用いることによって、三原色や、４色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。この場合、発光層４２０及び発光層４３０のいずれか一方または双方を層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を含有させるようにしても良い。
＜発光素子の構成例２＞
次に、図９に示す発光素子と異なる構成例について、図１０（Ａ）（Ｂ）を用いて、以下説明を行う。
図１０（Ａ）は、発光素子４５２の断面模式図である。
図１０（Ａ）に示す発光素子４５２は、一対の電極（電極４０１及び電極４０２）の間にＥＬ層４００が挟まれた構造である。なお、発光素子４５２において、電極４０１が陽極として機能し、電極４０２が陰極として機能する。
また、ＥＬ層４００は、発光層４２０と、発光層４３０と、を有する。また、発光素子４５２おいて、ＥＬ層４００として、発光層４２０及び発光層４３０の他に、正孔注入層４１１、正孔輸送層４１２、電子輸送層４１８、及び電子注入層４１９が図示されているが、これらの積層構造は一例であり、発光素子４５２におけるＥＬ層４００の構成はこれらに限定されない。例えば、ＥＬ層４００において、上記各層の積層順を変えてもよい。または、ＥＬ層４００において、上記各層以外の機能層を設けてもよい。該機能層としては、例えば、キャリア（電子またはホール）を注入する機能、キャリアを輸送する機能、キャリアを抑止する機能、キャリアを発生する機能を有する構成とすればよい。
また、発光層４２０は、ホスト材料４２１と、ゲスト材料４２２とを有する。また、発光層４３０は、ホスト材料４３１と、ゲスト材料４３２とを有する。ホスト材料４３１は、有機化合物４３１＿１と、有機化合物４３１＿２とを有する。なお、ゲスト材料４２２が蛍光材料、ゲスト材料４３２が燐光材料として、以下説明する。
≪発光層４２０と発光層４３０の発光機構≫
発光層４２０の発光機構としては、図１（Ｃ）に示す発光層１３０と同様の発光機構である。また、発光層４３０の発光機構としては、図９（Ｂ）に示す発光層４３０と同様の発光機構である。
発光素子４５２に示すように、発光層４２０と、発光層４３０とが互いに接する構成を有する場合、発光層４２０と発光層４３０の界面において、励起錯体から発光層４２０のホスト材料４２１へのエネルギー移動（とくに三重項励起準位のエネルギー移動）が起こったとしても、発光層４２０にて上記三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。
なお、発光層４２０のホスト材料４２１のＴ１準位が、発光層４３０が有する有機化合物４３１＿１及び有機化合物４３１＿２のＴ１準位よりも低いと好ましい。また、発光層４２０において、ホスト材料４２１のＳ１準位がゲスト材料４２２（蛍光材料）のＳ１準位よりも高く、且つ、ホスト材料４２１のＴ１準位がゲスト材料４２２（蛍光材料）のＴ１準位よりも低いと好ましい。
具体的には、発光層４２０にＴＴＡを用い、発光層４３０にＥｘＴＥＴを用いる場合のエネルギー準位の相関を図１０（Ｂ）に示す。なお、図１０（Ｂ）における表記及び符号は、以下の通りである。
・Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ＥＭＬ（４２０）：蛍光発光層（発光層４２０）
・Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ＥＭＬ（４３０）：燐光発光層（発光層４３０）
・ＳＦＨ：ホスト材料４２１の一重項励起状態の最も低い準位
・ＴＦＨ：ホスト材料４２１の三重項励起状態の最も低い準位
・ＳＦＧ：ゲスト材料４２２（蛍光材料）の一重項励起状態の最も低い準位
・ＴＦＧ：ゲスト材料４２２（蛍光材料）の三重項励起状態の最も低い準位
・ＳＰＨ：ホスト材料（有機化合物４３１＿１）の一重項励起状態の最も低い準位
・ＴＰＨ：ホスト材料（有機化合物４３１＿１）の三重項励起状態の最も低い準位
・ＴＰＧ：ゲスト材料４３２（燐光材料）の三重項励起状態の最も低い準位
・ＳＥ：励起錯体の一重項励起状態の最も低い準位
・ＴＥ：励起錯体の三重項励起状態の最も低い準位
図１０（Ｂ）に示すように、励起錯体は励起状態でしか存在しないため、励起錯体と励起錯体との間の励起子拡散は生じにくい。また、励起錯体の励起準位（ＳＥ、ＴＥ）は、発光層４３０の有機化合物４３１＿１（すなわち、燐光材料のホスト材料）の励起準位（ＳＰＨ、ＴＰＨ）よりも低いので、励起錯体から有機化合物４３１＿１へのエネルギーの拡散も生じない。すなわち、燐光発光層（発光層４３０）内において、励起錯体の励起子拡散距離は短いため、燐光発光層（発光層４３０）の効率を保つことが可能となる。また、蛍光発光層（発光層４２０）と燐光発光層（発光層４３０）の界面において、燐光発光層（発光層４３０）の励起錯体の三重項励起エネルギーの一部が、蛍光発光層（発光層４２０）に拡散したとしても、その拡散によって生じた蛍光発光層（発光層４２０）の三重項励起エネルギーは、ＴＴＡを通じて発光されるため、エネルギー損失を低減することが可能となる。
以上のように、発光素子４５２は、発光層４３０にＥｘＴＥＴを利用し、且つ発光層４２０にＴＴＡを利用することで、エネルギー損失が低減されるため、高い発光効率の発光素子とすることができる。また、発光素子４５２に示すように、発光層４２０と、発光層４３０とが互いに接する構成とする場合、上記エネルギー損失が低減されるとともに、ＥＬ層４００の層数を低減させることができる。したがって、製造コストの少ない発光素子とすることができる。
なお、発光層４２０と発光層４３０とは互いに接していない構成であっても良い。この場合、発光層４３０中で生成する、有機化合物４３１＿１、有機化合物４３１＿２、またはゲスト材料４３２（燐光材料）の励起状態から発光層４２０中のホスト材料４２１、またはゲスト材料４２２（蛍光材料）へのデクスター機構によるエネルギー移動（特に三重項エネルギー移動）を防ぐことができる。したがって、発光層４２０と発光層４３０の間に設ける層は数ｎｍ程度の厚さがあればよい。
発光層４２０と発光層４３０の間に設ける層は単一の材料で構成されていても良いが、正孔輸送性材料と電子輸送性材料の両者が含まれていても良い。単一の材料で構成する場合、バイポーラー性材料を用いても良い。ここでバイポーラー性材料とは、電子と正孔の移動度の比が１００以下である材料を指す。また、正孔輸送性材料または電子輸送性材料などを使用しても良い。もしくは、そのうちの少なくとも一つは、発光層４３０のホスト材料（有機化合物４３１＿１または有機化合物４３１＿２）と同一の材料で形成しても良い。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。さらに、正孔輸送性材料と電子輸送性材とで励起錯体を形成しても良く、これによって励起子の拡散を効果的に防ぐことができる。具体的には、発光層４３０のホスト材料（有機化合物４３１＿１）あるいはゲスト材料４３２（燐光材料）の励起状態から、発光層４２０のホスト材料４２１あるいはゲスト材料４２２（蛍光材料）へのエネルギー移動を防ぐことができる。
なお、発光素子４５２では、キャリアの再結合領域はある程度の分布を持って形成されることが好ましい。このため、発光層４２０または発光層４３０において、適度なキャリアトラップ性があることが好ましく、特に、発光層４３０が有するゲスト材料４３２（燐光材料）が電子トラップ性を有していることが好ましい。
なお、発光層４２０からの発光が、発光層４３０からの発光よりも短波長側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。短波長の発光を呈する燐光材料を用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長の発光を蛍光発光とすることによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
また、発光層４２０と発光層４３０とで異なる発光波長の光を得ることによって、多色発光の素子とすることができる。この場合、発光スペクトルは異なる発光ピークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペクトルとなる。
また、上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。発光層４２０と発光層４３０との光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができる。
また、発光層４２０に発光波長の異なる複数の発光物質を用いることによって、三原色や、４色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。この場合、発光層４２０を層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を含有させるようにしても良い。
＜発光層に用いることができる材料の例＞
次に、発光層４２０及び発光層４３０に用いることのできる材料について、以下説明する。
≪発光層４２０に用いることのできる材料≫
発光層４２０中では、ホスト材料４２１が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料４２２（蛍光材料）は、ホスト材料４２１中に分散される。ホスト材料４２１のＳ１準位は、ゲスト材料４２２（蛍光材料）のＳ１準位よりも高く、ホスト材料４２１のＴ１準位は、ゲスト材料４２２（蛍光材料）のＴ１準位よりも低いことが好ましい。
発光層４２０に用いることのできる材料としては、先の実施の形態１に示す発光層１３０に用いることのできる材料を援用すればよい。そうすることで、発光の遅延蛍光の占める割合が高く、発光効率の高い発光素子を作製することができる。
≪発光層４３０に用いることのできる材料≫
発光層４３０中では、ホスト材料４３１が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料４３２（燐光材料）は、ホスト材料４３１中に分散される。発光層４３０のホスト材料４３１（有機化合物４３１＿１及び有機化合物４３１＿２）のＴ１準位は、発光層４２０のゲスト材料４２２（蛍光材料）のＴ１準位よりも高いことが好ましい。
有機化合物４３１＿１としては、亜鉛やアルミニウム系金属錯体の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。他の例としては、芳香族アミンやカルバゾール誘導体などが挙げられる。具体的には、実施の形態１で示した電子輸送性材料および正孔輸送性材料を用いることができる。
有機化合物４３１＿２としては、有機化合物４３１＿１と励起錯体を形成できる組み合わせとする。具体的には、実施の形態１で示した電子輸送性材料および正孔輸送性材料を用いることができる。この場合、有機化合物４３１＿１と有機化合物４３１＿２とで形成される励起錯体の発光ピークが、ゲスト材料４３２（燐光材料）の三重項ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ ｔｏ Ｌｉｇａｎｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）遷移の吸収帯、より具体的には、最も長波長側の吸収帯と重なるように、有機化合物４３１＿１、有機化合物４３１＿２、およびゲスト材料４３２（燐光材料）を選択することが好ましい。これにより、発光効率が飛躍的に向上した発光素子とすることができる。ただし、燐光材料に替えて熱活性化遅延蛍光材料を用いる場合においては、最も長波長側の吸収帯は一重項の吸収帯であることが好ましい。
ゲスト材料４３２（燐光材料）としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては４Ｈ−トリアゾール配位子、１Ｈ−トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。金属錯体としては、ポルフィリン配位子を有する白金錯体などが挙げられる。
青色または緑色に発光ピークを有する物質としては、例えば、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）、トリス［３−（５−ビフェニル）−５−イソプロピル−４−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｉＰｒ５ｂｔｚ）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：ＦＩｒ（ａｃａｃ））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。上述した中でも、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、緑色または黄色に発光ピークを有する物質としては、例えば、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−ジメチル−２−［６−（２，６−ジメチルフェニル）−４−ピリミジニル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｐｐｍ−ｄｍｐ）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や、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（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−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））など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。上述した中でも、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、黄色または赤色に発光ピークを有する物質としては、例えば、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｉｂｍ））、ビス［４，６−ビス（３−メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｐｍ））、ビス［４，６−ジ（ナフタレン−１−イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ））のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）のような白金錯体や、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））のような希土類金属錯体が挙げられる。上述した中でも、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。
発光層４３０に含まれる発光材料としては、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料であればよい。該三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料としては、燐光材料の他に、熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料が挙げられる。したがって、燐光材料と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光材料と読み替えても構わない。なお、熱活性化遅延蛍光材料とは、三重項励起エネルギー準位と一重項励起エネルギー準位との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起状態から一重項励起状態へエネルギーを変換する機能を有する材料である。そのため、三重項励起状態をわずかな熱エネルギーによって一重項励起状態にアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態からの発光（蛍光）を効率よく呈することができる。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、三重項励起エネルギー準位と一重項励起エネルギー準位のエネルギー差が好ましくは０ｅＶより大きく０．２ｅＶ以下、さらに好ましくは０ｅＶより大きく０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。
また、熱活性化遅延蛍光を示す材料は、単独で三重項励起状態から逆項間交差により一重項励起状態を生成できる材料であっても良いし、励起錯体（エキサイプレックス、またはＥｘｃｉｐｌｅｘともいう）を形成する複数の材料から構成されても良い。
熱活性化遅延蛍光材料が、一種類の材料から構成される場合、例えば以下の材料を用いることができる。
まず、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（ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等が挙げられる。
また、一種の材料から構成される熱活性化遅延蛍光材料としては、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物も用いることができる。具体的には、２−（ビフェニル−４−イル）−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）、２−｛４−［３−（Ｎ−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−９Ｈ−カルバゾール−９−イル］フェニル｝−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、２−［４−（１０Ｈ−フェノキサジン−１０−イル）フェニル］−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＸＺ−ＴＲＺ）、３−［４−（５−フェニル−５，１０−ジヒドロフェナジン−１０−イル）フェニル］−４，５−ジフェニル−１，２，４−トリアゾール（略称：ＰＰＺ−３ＴＰＴ）、３−（９，９−ジメチル−９Ｈ−アクリジン−１０−イル）−９Ｈ−キサンテン−９−オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４−（９，９−ジメチル−９，１０−ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ−ＤＰＳ）、１０−フェニル−１０Ｈ，１０’Ｈ−スピロ［アクリジン−９，９’−アントラセン］−１０’−オン（略称：ＡＣＲＳＡ）等が挙げられる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強く、一重項励起状態の準位と三重項励起状態の準位の差が小さくなるため、特に好ましい。
また、熱活性化遅延蛍光材料をホスト材料として用いる場合、励起錯体を形成する２種類の化合物を組み合わせて用いることが好ましい。この場合、上記に示した励起錯体を形成する組み合わせである電子を受け取りやすい化合物と、正孔を受け取りやすい化合物とを用いることが特に好ましい。
また、発光層４２０に含まれる発光材料と発光層４３０に含まれる発光材料の発光色に限定は無く、同じでも異なっていても良い。各々から得られる発光が混合されて素子外へ取り出されるので、例えば両者の発光色が互いに補色の関係にある場合、発光素子は白色の光を与えることができる。発光素子の信頼性を考慮すると、発光層４２０に含まれる発光材料の発光ピーク波長は発光層４３０に含まれる発光材料のそれよりも短いことが好ましい。
なお、発光ユニット４４１、発光ユニット４４１、及び電荷発生層４４５は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
（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に示す構成と異なる構成の発光素子の例について、図１１乃至図１４を用いて以下に説明する。
＜発光素子の構成例１＞
図１１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一態様の発光素子を示す断面図である。なお、図１１（Ａ）（Ｂ）において、図１（Ａ）に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
図１１（Ａ）（Ｂ）に示す発光素子２５０及び発光素子２５２は、基板２００側に光を取り出す下面射出（ボトムエミッション）型の発光素子であってもよく、基板２００と反対方向に光を取り出す上面射出（トップエミッション）型の発光素子であってもよい。なお、本発明の一態様はこれに限定されず、発光素子が呈する光を基板２００の上方および下方の双方に取り出す両面射出（デュアルエミッション）型の発光素子であっても良い。
発光素子２５０及び発光素子２５２が、ボトムエミッション型である場合、電極１０１は、光を透過する機能を有することが好ましい。また、電極１０２は、光を反射する機能を有することが好ましい。あるいは、発光素子２５０及び発光素子２５２が、トップエミッション型である場合、電極１０１は、光を反射する機能を有することが好ましい。また、電極１０２は、光を透過する機能を有することが好ましい。
発光素子２５０及び発光素子２５２は、基板２００上に電極１０１と、電極１０２とを有する。また、電極１０１と電極１０２との間に、発光層１２３Ｂと、発光層１２３Ｇと、発光層１２３Ｒと、を有する。また、正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２と、電子輸送層１１８と、電子注入層１１９と、を有する。
また、発光素子２５２は、電極１０１の構成の一部として、導電層１０１ａと、導電層１０１ａ上の導電層１０１ｂと、導電層１０１ａ下の導電層１０１ｃとを有する。すなわち、発光素子２５２は、導電層１０１ａが、導電層１０１ｂと、導電層１０１ｃとで挟持された電極１０１の構成を有する。
発光素子２５２において、導電層１０１ｂと、導電層１０１ｃとは、異なる材料で形成されてもよく、同じ材料で形成されても良い。電極１０１が、同じ導電性材料で挟持される構成を有する場合、エッチング工程によるパターン形成が容易になるため好ましい。
なお、発光素子２５２において、導電層１０１ｂまたは導電層１０１ｃにおいて、いずれか一方のみを有する構成としてもよい。
なお、電極１０１が有する導電層１０１ａ、１０１ｂ、導電層１０１ｃは、それぞれ実施の形態１で示した電極１０１または電極１０２と同様の構成および材料を用いることができる。
図１１（Ａ）（Ｂ）においては、電極１０１と電極１０２とで挟持された領域２２１Ｂ、領域２２１Ｇ、及び領域２２１Ｒ、の間に隔壁１４０を有する。隔壁１４０は、絶縁性を有する。隔壁１４０は、電極１０１の端部を覆い、該電極と重畳する開口部を有する。隔壁１４０を設けることによって、各領域の基板２００が有する電極１０１を、それぞれ島状に分離することが可能となる。
なお、発光層１２３Ｂと、発光層１２３Ｇとは、隔壁１４０と重畳する領域において、互いに重なる領域を有していてもよい。あるいは、発光層１２３Ｇと、発光層１２３Ｒとは、隔壁１４０と重畳する領域において、互いに重なる領域を有していてもよい。あるいは、発光層１２３Ｒと、発光層１２３Ｂとは、隔壁１４０と重畳する領域において、互いに重なる領域を有していてもよい。
隔壁１４０としては、絶縁性であればよく、無機材料または有機材料を用いて形成される。該無機材料としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。該有機材料としては、例えば、アクリル樹脂、またはポリイミド樹脂等の感光性の樹脂材料が挙げられる。
また、発光層１２３Ｒ、発光層１２３Ｇ、発光層１２３Ｂは、それぞれ異なる色を呈する機能を有する発光材料を有することが好ましい。例えば、発光層１２３Ｒが赤色を呈する機能を有する発光材料を有することで、領域２２１Ｒは赤色の発光を呈し、発光層１２３Ｇが緑色を呈する機能を有する発光材料を有することで、領域２２１Ｇは緑色の発光を呈し、発光層１２３Ｂが青色を呈する機能を有する発光材料を有することで、領域２２１Ｂは青色の発光を呈する。このような構成を有する発光素子２５０または発光素子２５２を、表示装置の画素に用いることで、フルカラー表示が可能な表示装置を作製することができる。また、それぞれの発光層の膜厚は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
また、発光層１２３Ｂ、発光層１２３Ｇ、発光層１２３Ｒ、のいずれか一つまたは複数の発光層は、実施の形態１で示したＴＴＡによる遅延蛍光成分を有する化合物を有することが好ましい。そうすることで、該発光層が呈する発光のうち、発光効率の良好な発光素子を作製することができる。
なお、発光層１２３Ｂ、発光層１２３Ｇ、発光層１２３Ｒ、のいずれか一つまたは複数の発光層は、２層以上が積層された構成としても良い。
以上のように、少なくとも一つの発光層が実施の形態１で示したＴＴＡによる遅延蛍光成分を有する化合物を有し、該発光層を有する発光素子２５０または発光素子２５２を、表示装置の画素に用いることで、発光効率の高い表示装置を作製することができる。すなわち、発光素子２５０または発光素子２５２を有する表示装置は、消費電力を低減することができる。
なお、光を取り出す電極上に、カラーフィルタを設けることで、発光素子２５０及び発光素子２５２の色純度を向上させることができる。そのため、発光素子２５０または発光素子２５２を有する表示装置の色純度を高めることができる。
また、光を取り出す電極上に、偏光板を設けることで、発光素子２５０及び発光素子２５２の外光反射を低減することができる。そのため、発光素子２５０または発光素子２５２を有する表示装置のコントラスト比を高めることができる。
なお、発光素子２５０及び発光素子２５２における他の構成については、実施の形態１または実施の形態２における発光素子の構成を参酌すればよい。
＜発光素子の構成例２＞
次に、図１１に示す発光素子と異なる構成例について、図１２（Ａ）（Ｂ）を用いて、以下説明を行う。
図１２（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一態様の発光素子を示す断面図である。なお、図１２（Ａ）（Ｂ）において、図１１に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
図１２（Ａ）（Ｂ）は、一対の電極間に、複数の発光層が電荷発生層１１５を介して積層されるタンデム型発光素子の構成例である。図１２（Ａ）に示す発光素子２５４は、基板２００と反対の方向に光を取り出す上面射出（トップエミッション）型の発光素子、図１２（Ｂ）に示す発光素子２５６は、基板２００側に光を取り出す下面射出（ボトムエミッション）型の発光素子である。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、発光素子が呈する光を発光素子が形成される基板２００の上方および下方の双方に取り出す両面射出（デュアルエミッション）型であっても良い。
発光素子２５４及び発光素子２５６は、基板２００上に電極１０１と、電極１０２と、電極１０３と、電極１０４とを有する。また、電極１０１と電極１０２との間、及び電極１０２と電極１０３との間、及び電極１０２と電極１０４との間に、発光層１６０と、電荷発生層１１５と、発光層１７０と、を有する。また、正孔注入層１１１と、正孔輸送層１１２と、電子輸送層１１３と、電子注入層１１４と、正孔注入層１１６と、正孔輸送層１１７と、電子輸送層１１８と、電子注入層１１９と、を有する。
また、電極１０１は、導電層１０１ａと、導電層１０１ａ上に接する導電層１０１ｂと、を有する。また、電極１０３は、導電層１０３ａと、導電層１０３ａ上に接する導電層１０３ｂと、を有する。電極１０４は、導電層１０４ａと、導電層１０４ａ上に接する導電層１０４ｂと、を有する。
図１２（Ａ）に示す発光素子２５４、及び図１２（Ｂ）に示す発光素子２５６は、電極１０１と電極１０２とで挟持された領域２２２Ｂ、電極１０２と電極１０３とで挟持された領域２２２Ｇ、及び電極１０２と電極１０４とで挟持された領域２２２Ｒ、の間に、隔壁１４０を有する。隔壁１４０は、絶縁性を有する。隔壁１４０は、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４の端部を覆い、該電極と重畳する開口部を有する。隔壁１４０を設けることによって、各領域の基板２００が有する該電極を、それぞれ島状に分離することが可能となる。
また、発光素子２５４及び発光素子２５６は、領域２２２Ｂ、領域２２２Ｇ、及び領域２２２Ｒから呈される光が取り出される方向に、それぞれ光学素子２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｒを有する基板２２０を有する。各領域から呈される光は、各光学素子を介して発光素子外部に射出される。すなわち、領域２２２Ｂから呈される光は、光学素子２２４Ｂを介して射出され、領域２２２Ｇから呈される光は、光学素子２２４Ｇを介して射出され、領域２２２Ｒから呈される光は、光学素子２２４Ｒを介して射出される。
また、光学素子２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｒは、入射される光から特定の色を呈する光を選択的に透過する機能を有する。例えば、光学素子２２４Ｂを介して射出される領域２２２Ｂから呈される光は、青色を呈する光となり、光学素子２２４Ｇを介して射出される領域２２２Ｇから呈される光は、緑色を呈する光となり、光学素子２２４Ｒを介して射出される領域２２２Ｒから呈される光は、赤色を呈する光となる。
光学素子２２４Ｒ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｂには、例えば、着色層（カラーフィルタともいう）、バンドパスフィルタ、多層膜フィルタなどを適用できる。また、光学素子に色変換素子を適用することができる。色変換素子は、入射される光を、当該光の波長より長い波長の光に変換する光学素子である。色変換素子として、量子ドット方式を用いる素子であると好適である。量子ドット方式を用いることにより、表示装置の色再現性を高めることができる。
なお、光学素子２２４Ｒ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｂ上に複数の光学素子を重ねて設けてもよい。他の光学素子としては、例えば円偏光板や反射防止膜などを設けることができる。円偏光板を、表示装置の発光素子が発する光が取り出される側に設けると、表示装置の外部から入射した光が、表示装置の内部で反射されて、外部に射出される現象を防ぐことができる。また、反射防止膜を設けると、表示装置の表面で反射される外光を弱めることができる。これにより、表示装置が発する発光を、鮮明に観察できる。
なお、図１２（Ａ）（Ｂ）において、各光学素子を介して各領域から射出される光を、青色（Ｂ）を呈する光、緑色（Ｇ）を呈する光、赤色（Ｒ）を呈する光、として、それぞれ破線の矢印で模式的に図示している。
また、各光学素子の間には、遮光層２２３を有する。遮光層２２３は、隣接する領域から発せられる光を遮光する機能を有する。なお、遮光層２２３を設けない構成としても良い。
遮光層２２３としては、外光の反射を抑制する機能を有する。または、遮光層２２３としては、隣接する発光素子から発せられる光の混色を防ぐ機能を有する。遮光層２２３としては、金属、黒色顔料を含んだ樹脂、カーボンブラック、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を用いることができる。
なお、光学素子を有する基板２２０及び基板２００としては、実施の形態１を参酌すればよい。
≪マイクロキャビティ構造≫
さらに、発光素子２５４及び発光素子２５６は、マイクロキャビティ構造を有する。
発光層１６０、及び発光層１７０から射出される光は、一対の電極（例えば、電極１０１と電極１０２）の間で共振される。また、発光層１６０及び発光層１７０は、射出される光のうち所望の波長の光が強まる位置に形成される。例えば、電極１０１の反射領域から発光層１６０の発光領域までの光学距離と、電極１０２の反射領域から発光層１６０の発光領域までの光学距離と、を調整することにより、発光層１６０から射出される光のうち所望の波長の光を強めることができる。また、電極１０１の反射領域から発光層１７０の発光領域までの光学距離と、電極１０２の反射領域から発光層１７０の発光領域までの光学距離と、を調整することにより、発光層１７０から射出される光のうち所望の波長の光を強めることができる。すなわち、電荷発生層１１５を介して複数の発光層（ここでは、発光層１６０及び発光層１７０）を積層するタンデム型の発光素子の場合、発光層１６０及び発光層１７０のそれぞれの光学距離を最適化すると好ましい。
また、発光素子２５４及び発光素子２５６においては、各領域で導電層（導電層１０１ｂ、導電層１０３ｂ、及び導電層１０４ｂ）の厚さを調整することで、発光層１６０及び発光層１７０から呈される光のうち所望の波長の光を強めることができる。なお、各領域で正孔注入層１１１及び正孔輸送層１１２のうち、少なくとも一つの厚さを異ならせることで、発光層１６０及び発光層１７０から呈される光を強めても良い。
例えば、電極１０１乃至電極１０４において、光を反射する機能を有する導電性材料の屈折率が、発光層１６０または発光層１７０の屈折率よりも小さい場合においては、電極１０１が有する導電層１０１ｂの膜厚を、電極１０１と電極１０２との間の光学距離がｍλＢ／２（ｍは自然数、λＢは領域２２２Ｂで強める光の波長を、それぞれ表す）となるよう調整する。同様に、電極１０３が有する導電層１０３ｂの膜厚を、電極１０３と電極１０２との間の光学距離がｍ’λＧ／２（ｍ’は自然数、λＧは領域２２２Ｇで強める光の波長を、それぞれ表す）となるよう調整する。さらに、電極１０４が有する導電層１０４ｂの膜厚を、電極１０４と電極１０２との間の光学距離がｍ’’λＲ／２（ｍ’’は自然数、λＲは領域２２２Ｒで強める光の波長を、それぞれ表す）となるよう調整する。
上記のように、マイクロキャビティ構造を設け、各領域の一対の電極間の光学距離を調整することで、各電極近傍における光の散乱および光の吸収を抑制し、高い光取り出し効率を実現することができる。なお、上記構成においては、導電層１０１ｂ、導電層１０３ｂ、導電層１０４ｂは、光を透過する機能を有することが好ましい。また、導電層１０１ｂ、導電層１０３ｂ、導電層１０４ｂ、を構成する材料は、互いに同じであっても良いし、異なっていても良い。また、導電層１０１ｂ、導電層１０３ｂ、導電層１０４ｂは、それぞれ２層以上の層が積層された構成であっても良い。
なお、図１２（Ａ）に示す発光素子２５４、上面射出型の発光素子であるため、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、及び導電層１０４ａは、光を反射する機能を有することが好ましい。また、電極１０２は、光を透過する機能と、光を反射する機能とを有することが好ましい。
また、図１２（Ｂ）に示す発光素子２５６は、下面射出型の発光素子であるため、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、導電層１０４ａは、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有することが好ましい。また、電極１０２は、光を反射する機能を有することが好ましい。
また、発光素子２５４及び発光素子２５６において、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、または導電層１０４ａ、に同じ材料を用いても良いし、異なる材料を用いても良い。導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、導電層１０４ａ、に同じ材料を用いる場合、発光素子２５４及び発光素子２５６の製造コストを低減できる。なお、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、導電層１０４ａは、それぞれ２層以上の層が積層された構成であっても良い。
また、発光層１６０、または発光層１７０の少なくとも一つの発光層に、実施の形態１で示したＴＴＡによる遅延蛍光成分を有する化合物を用いることが好ましい。そうすることで、高い発光効率を示す発光素子を作製することができる。特に、領域２２２Ｂにおいては、発光効率の良好な青色に発光スペクトルピークを有する発光素子とすることができる。
また、発光層１６０及び発光層１７０は、例えば発光層１７０ａ及び発光層１７０ｂのように、それぞれ２層が積層された構成とすることができる。２層の発光層に、第１の化合物及び第２の化合物という、異なる色を呈する機能を有する２種類の発光材料をそれぞれ用いることで、複数の発光を同時に得ることができる。特に発光層１６０と、発光層１７０と、が呈する発光により、白色となるよう、各発光層に用いる発光材料を選択すると好ましい。
また、発光層１６０または発光層１７０は、それぞれ３層以上が積層された構成としても良く、発光材料を有さない層が含まれていても良い。
以上のように、少なくとも一つの発光層に実施の形態１で示したＴＴＡによる遅延蛍光成分を有する化合物を有し、該発光層を有する発光素子２５４または発光素子２５６を、表示装置の画素に用いることで、発光効率の高い表示装置を作製することができる。すなわち、発光素子２５４または発光素子２５６を有する表示装置は、消費電力を低減することができる。
なお、発光素子２５４及び発光素子２５６における他の構成については、発光素子２５０または発光素子２５２、あるいは実施の形態１または実施の形態２で示した発光素子の構成を参酌すればよい。
＜発光層の構成要素＞
次に、図１１及び図１２に示す発光素子における発光層の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
発光層１２３Ｂ、発光層１２３Ｇ、発光層１２３Ｒ、発光層１６０または発光層１７０は、紫色、青色、または青緑色の中から選ばれる少なくともいずれか一つの発光を呈する機能を有する第１のゲスト材料である発光性物質を有する。または、緑色、黄緑色、黄色、橙色、または赤色の中から選ばれる少なくともいずれか一つの発光を呈する機能を有する第２のゲスト材料である発光性物質を有する。また、各発光層は、第１のゲスト材料である発光性物質に加えて、電子輸送性材料または正孔輸送性材料の一方または双方を含んで構成される。また、各発光層は、第２のゲスト材料である発光性物質に加えて、電子輸送性材料または正孔輸送性材料の一方または双方を含んで構成される。
また、第１のゲスト材料としては、一重項励起エネルギーを発光に変換できる機能を有する発光性物質を用いることができる。また、第２のゲスト材料としては、一重項励起エネルギーを発光に変換できる機能を有する発光性物質、または三重項励起エネルギーを発光に変換できる機能を有する発光性物質を用いることができる。なお、上記発光性物質としては、以下のようなものが挙げられる。
一重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質としては、実施の形態１で示したゲスト材料１３２に用いることができる物質が挙げられる。
また、三重項励起エネルギーを発光に変える発光性物質としては、例えば、燐光を発する物質が挙げられる。
発光層のホスト材料として用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、実施の形態１及び実施の形態２で示したホスト材料１３１、有機化合物４３１＿１及び有機化合物４３１＿２に用いることができる物質が挙げられる。それら及び様々な物質の中から、上記発光材料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用いればよい。また、発光物質が燐光を発する物質である場合、ホスト材料としては、発光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）よりも三重項励起エネルギーの大きい物質を選択すれば良い。
また、発光層のホスト材料として、複数の材料を用いる場合、励起錯体を形成する２種類の化合物を組み合わせて用いることが好ましい。この場合、様々なキャリア輸送材料を適宜用いることができるが、効率よく励起錯体を形成するために、電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する材料）と、正孔を受け取りやすい化合物（正孔輸送性を有する材料）とを組み合わせることが特に好ましい。
なぜならば、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを組み合わせて励起錯体を形成するホスト材料とする場合、電子輸送性を有する材料及び正孔輸送性を有する材料の混合比率を調節することで、発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することが容易となる。発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することにより、発光層中で電子と正孔の再結合が起こる領域が偏ることを抑制できる。再結合が起こる領域の偏りを抑制することで、発光素子の信頼性を向上させることができる。
電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する材料）としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族や金属錯体などを用いることができる。中でも、ジアジン骨格及びトリ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）骨格及びトリア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。
正孔を受け取りやすい化合物（正孔輸送性を有する材料）としては、π電子過剰型複素芳香族（例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体）又は芳香族アミンなどを好適に用いることができる。また、チオフェン骨格を有する化合物、フラン骨格を有する化合物が挙げられる。中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
なお、励起錯体を形成するホスト材料の組み合わせとしては、上述した化合物に限定されることなく、キャリアを輸送でき、且つ励起錯体を形成できる組み合わせであり、当該励起錯体の発光が、発光物質の吸収スペクトルにおける最も長波長側の吸収帯（発光物質の一重項基底状態から一重項励起状態への遷移に相当する吸収）と重なっていればよく、他の材料を用いても良い。
また、発光層の発光材料またはホスト材料として、熱活性化遅延蛍光材料を用いても良い。
＜発光素子の作製方法＞
次に、本発明の一態様の発光素子の作製方法について、図１３及び図１４を用いて以下説明を行う。なお、ここでは、図１２（Ａ）に示す発光素子２５４の作製方法について説明する。
図１３及び図１４は、本発明の一態様の発光素子の作製方法を説明するための断面図である。
以下で説明する発光素子２５４の作製方法は、第１乃至第７の７つのステップを有する。
≪第１のステップ≫
第１のステップは、発光素子の電極（具体的には、電極１０１を構成する導電層１０１ａ、電極１０３を構成する導電層１０３ａ、及び電極１０４を構成する導電層１０４ａ）を、基板２００上に形成する工程である（図１３（Ａ）参照）。
本実施の形態においては、基板２００上に、光を反射する機能を有する導電層を形成し、該導電層を所望の形状に加工することで、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、及び導電層１０４ａを形成する。上記光を反射する機能を有する導電層としては、銀とパラジウムと銅の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ膜、ＡＰＣともいう）を用いる。このように、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、及び導電層１０４ａを、同一の導電層を加工する工程を経て形成することで、製造コストを安くすることができるため好適である。
なお、第１のステップの前に、基板２００上に複数のトランジスタを形成してもよい。また、上記複数のトランジスタと、導電層１０１ａ、導電層１０３ａ、及び導電層１０４ａとを、それぞれ電気的に接続させてもよい。
≪第２のステップ≫
第２のステップは、電極１０１を構成する導電層１０１ａ上に光を透過する機能を有する導電層１０１ｂを、電極１０３を構成する導電層１０３ａ上に光を透過する機能を有する導電層１０３ｂを、電極１０４を構成する導電層１０４ａ上に光を透過する機能を有する導電層１０４ｂを、形成する工程である（図１３（Ｂ）参照）
本実施の形態においては、光を反射する機能を有する導電層１０１ａ、１０３ａ、及び１０４ａ、の上にそれぞれ、光を透過する機能を有する導電層１０１ｂ、１０３ｂ、及び１０４ｂを形成し、これら導電層を所望の形状に加工することで、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４を形成する。上記の導電層１０１ｂ、１０３ｂ、及び１０４ｂとしては、ＩＴＳＯ膜を用いる。
なお、光を透過する機能を有する導電層１０１ｂ、１０３ｂ、及び１０４ｂの形成方法としては、複数回に分けて形成してもよい。複数回に分けて形成することで、各領域で適したマイクロキャビティ構造となる膜厚で、導電層１０１ｂ、１０３ｂ、及び１０４ｂを形成することができる。
≪第３のステップ≫
第３のステップは、発光素子の各電極の端部を覆う隔壁１４０を形成する工程である（図１３（Ｃ）参照）。
隔壁１４０は、電極と重なるように開口部を有する。該開口部によって露出する導電膜が発光素子の陽極として機能する。本実施の形態では、隔壁１４０として、ポリイミド樹脂を用いる。
なお、第１乃至第３のステップにおいては、ＥＬ層（有機化合物を含む層）を損傷するおそれがないため、さまざまな成膜方法及び微細加工技術を適用できる。本実施の形態では、スパッタリング法を用いて反射性の導電層を成膜し、リソグラフィ法を用いて、該導電層をパターン形成し、その後ドライエッチング法またはウエットエッチング法を用いて、該導電層を島状に加工することで、電極１０１を構成する導電層１０１ａ、電極１０３を構成する導電層１０３ａ、及び電極１０４を構成する導電層１０４ａ、を形成する。その後、スパッタリング法を用いて透明性を有する導電膜を成膜し、リソグラフィ法を用いて、該透明性を有する導電膜にパターンを形成し、その後ウエットエッチング法を用いて、該透明導電膜を島状に加工して、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４を形成する。
≪第４のステップ≫
第４のステップは、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１７０、電子輸送層１１３、電子注入層１１４、及び電荷発生層１１５を形成する工程である（図１４（Ａ）参照）。
正孔注入層１１１としては、正孔輸送性材料とアクセプター性物質を含む材料とを共蒸着することで形成することができる。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。また、正孔輸送層１１２としては、正孔輸送性材料を蒸着することで形成することができる。
発光層１７０としては、緑色、黄緑色、黄色、橙色、または赤色の中から選ばれる少なくともいずれか一つの発光を呈する第２のゲスト材料を蒸着することで形成することができる。第２のゲスト材料としては、蛍光または燐光を呈する発光性の有機化合物を用いることができる。また、該発光性の有機化合物は、単独で蒸着してもよいが、他の物質と混合して蒸着してもよい。また、発光性の有機化合物をゲスト材料とし、ゲスト材料より励起エネルギーが大きなホスト材料に該ゲスト材料を分散して蒸着してもよい。また、発光層１７０として、発光層１７０ａ及び発光層１７０ｂの２層の構成とすることが好適である。その場合、発光層１７０ａ及び発光層１７０ｂは、それぞれ互いに異なる発光色を呈する発光物質を有することが好ましい。
電子輸送層１１３としては、電子輸送性の高い物質を蒸着することで形成することができる。また、電子注入層１１４としては、電子注入性の高い物質を蒸着することで形成することができる。
電荷発生層１１５としては、正孔輸送性材料に電子受容体（アクセプター）が添加された材料、または電子輸送性材料に電子供与体（ドナー）が添加された材料を蒸着することで形成することができる。
≪第５のステップ≫
第５のステップは、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１７、発光層１６０、電子輸送層１１８、電子注入層１１９、及び電極１０２を形成する工程である（図１４（Ｂ）参照）。
正孔注入層１１６としては、先に示す正孔注入層１１１と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。また、正孔輸送層１１７としては、先に示す正孔輸送層１１２と同様の材料及び同様の方法により形成することができる。
発光層１６０としては、紫色、青色、または青緑色の中から選ばれる少なくともいずれか一つの発光を呈する第１のゲスト材料を蒸着することで形成することができる。第１のゲスト材料としては、蛍光性の有機化合物を用いることができる。また、該蛍光性の有機化合物は、単独で蒸着してもよいが、他の材料と混合して蒸着してもよい。また、蛍光性の有機化合物をゲスト材料とし、ゲスト材料より励起エネルギーが大きなホスト材料に該ゲスト材料を分散して蒸着してもよい。
電子輸送層１１８としては、電子輸送性の高い物質を蒸着することで形成することができる。また、電子注入層１１９としては、電子注入性の高い物質を蒸着することで形成することができる。
電極１０２としては、反射性を有する導電膜と、透光性を有する導電膜を積層することで形成することができる。また、電極１０２としては、単層構造、または積層構造としてもよい。
上記工程を経て、電極１０１、電極１０３、及び電極１０４上に、それぞれ領域２２２Ｂ、領域２２２Ｇ、及び領域２２２Ｒを有する発光素子が基板２００上に形成される。
≪第６のステップ≫
第６のステップは、基板２２０上に遮光層２２３、光学素子２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｒを形成する工程である（図１４（Ｃ）参照）。
遮光層２２３としては、黒色顔料の含んだ樹脂膜を所望の領域に形成する。その後、基板２２０及び遮光層２２３上に、光学素子２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｒを形成する。光学素子２２４Ｂとしては、青色顔料の含んだ樹脂膜を所望の領域に形成する。また、光学素子２２４Ｇとしては、緑色顔料の含んだ樹脂膜を所望の領域に形成する。また、光学素子２２４Ｒとしては、赤色顔料の含んだ樹脂膜を所望の領域に形成する。
≪第７のステップ≫
第７のステップは、基板２００上に形成された発光素子と、基板２２０上に形成された遮光層２２３、光学素子２２４Ｂ、光学素子２２４Ｇ、及び光学素子２２４Ｒと、を貼り合わせ、封止材を用いて封止する工程である（図示しない）。
以上の工程により、図１２（Ａ）に示す発光素子２５４を形成することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について、図１５乃至図２１を用いて説明する。
＜表示装置の構成例１＞
図１５（Ａ）は表示装置６００を示す上面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ｂ、及び一点鎖線Ｃ−Ｄで切断した断面図である。表示装置６００は、駆動回路部（信号線駆動回路部６０１、及び走査線駆動回路部６０３）、並びに画素部６０２を有する。なお、信号線駆動回路部６０１、走査線駆動回路部６０３、及び画素部６０２は、発光素子の発光を制御する機能を有する。
また、表示装置６００は、素子基板６１０と、封止基板６０４と、シール材６０５と、シール材６０５で囲まれた領域６０７と、引き回し配線６０８と、ＦＰＣ６０９と、を有する。
なお、引き回し配線６０８は、信号線駆動回路部６０１及び走査線駆動回路部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ＦＰＣ６０９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ＦＰＣ６０９しか図示されていないが、ＦＰＣ６０９にはプリント配線基板（ＰＷＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）が取り付けられていても良い。
また、信号線駆動回路部６０１は、Ｎチャネル型のトランジスタ６２３とＰチャネル型のトランジスタ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。なお、信号線駆動回路部６０１または走査線駆動回路部６０３は、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路、またはＮＭＯＳ回路を用いることが出来る。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路部を形成したドライバと画素とを同一の表面上に設けた表示装置を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路部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、スイッチング用のトランジスタ６１１と、電流制御用のトランジスタ６１２と、電流制御用のトランジスタ６１２のドレインに電気的に接続された下部電極６１３と、を有する。なお、下部電極６１３の端部を覆って隔壁６１４が形成されている。隔壁６１４としては、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることができる。
また、被覆性を良好なものとするため、隔壁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、隔壁６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、隔壁６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ以上３μｍ以下）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、隔壁６１４として、ネガ型の感光性樹脂、また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。
なお、トランジスタ（トランジスタ６１１、６１２、６２３、６２４）の構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型のトランジスタを用いてもよい。また、トランジスタの極性についても特に限定はなく、Ｎチャネル型およびＰチャネル型のトランジスタを有する構造、及びＮチャネル型のトランジスタまたはＰチャネル型のトランジスタのいずれか一方のみからなる構造を用いてもよい。また、トランジスタに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定はない。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜を用いることができる。また、半導体材料としては、１４族（ケイ素等）半導体、化合物半導体（酸化物半導体を含む）、有機半導体等を用いることができる。トランジスタとしては、例えば、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、さらに好ましくは３ｅＶ以上の酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができるため好ましい。該酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、Ｓｎ、ハフニウム（Ｈｆ）、またはネオジム（Ｎｄ）を表す）等が挙げられる。
下部電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および上部電極６１７がそれぞれ形成されている。なお、下部電極６１３は、陽極として機能し、上部電極６１７は、陰極として機能する。
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。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。
なお、下部電極６１３、ＥＬ層６１６、及び上部電極６１７により、発光素子６１８が形成される。発光素子６１８は、実施の形態１または実施の形態２の構成を有する発光素子である。なお、画素部は複数の発光素子が形成される場合、実施の形態１または実施の形態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。
また、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で囲まれた領域６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、領域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に用いることができる紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂で充填される場合もあり、例えば、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）系樹脂、またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）系樹脂を用いることができる。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材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。
また、発光素子６１８と互いに重なるように、光学素子６２１が封止基板６０４の下方に設けられる。また、封止基板６０４の下方には、遮光層６２２が設けられる。光学素子６２１及び遮光層６２２としては、それぞれ、実施の形態３に示す光学素子、及び遮光層と同様の構成とすればよい。
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にくい材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態１乃至実施の形態３に記載の発光素子及び光学素子を有する表示装置を得ることができる。
＜表示装置の構成例２＞
次に、表示装置の別の一例について、図１６（Ａ）（Ｂ）及び図１７を用いて説明を行う。なお、図１６（Ａ）（Ｂ）及び図１７は、本発明の一態様の表示装置の断面図である。
図１６（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、発光素子の下部電極１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光素子の上部電極１０２６、封止層１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
また、図１６（Ａ）では、光学素子の一例として、着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、及び青色の着色層１０３４Ｂ）を透明な基材１０３３に設けている。また、遮光層１０３５をさらに設けても良い。着色層及び遮光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、及び遮光層は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、図１６（Ａ）においては、着色層を透過する光は赤、緑、青となることから、３色の画素で映像を表現することができる。
図１６（Ｂ）では、光学素子の一例として、着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示している。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていても良い。
図１７では、光学素子の一例として、着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を第１の層間絶縁膜１０２０と第２の層間絶縁膜１０２１との間に形成する例を示している。このように、着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した表示装置では、トランジスタ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）の表示装置としたが、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）の表示装置としても良い。
＜表示装置の構成例３＞
トップエミッション型の表示装置の断面図の一例を図１８（Ａ）（Ｂ）に示す。図１８（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一態様の表示装置を説明する断面図であり、図１６（Ａ）（Ｂ）及び図１７に示す駆動回路部１０４１、周辺部１０４２等を省略して例示している。
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。トランジスタ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表示装置と同様に形成する。その後、電極１０２２を覆うように、第３の層間絶縁膜１０３７を形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の下部電極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１８（Ａ）（Ｂ）のようなトップエミッション型の表示装置である場合、下部電極１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂは光を反射する機能を有することが好ましい。また、ＥＬ層１０２８上に上部電極１０２６が設けられる。上部電極１０２６は光を反射する機能と、光を透過する機能を有し、下部電極１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂと、上部電極１０２６との間で、マイクロキャビティ構造を採用し、特定波長における光強度を増加させると好ましい。
図１８（Ａ）のようなトップエミッションの構造では、着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、及び青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように遮光層１０３５を設けても良い。なお、封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いると好適である。
また、図１８（Ａ）においては、複数の発光素子と、該複数の発光素子にそれぞれ着色層を設ける構成を例示したが、これに限定されない。例えば、図１８（Ｂ）に示すように、緑色の着色層を設けずに、赤色の着色層１０３４Ｒ、及び青色の着色層１０３４Ｂを設けて、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行う構成としてもよい。図１８（Ａ）に示すように、発光素子と、該発光素子にそれぞれ着色層を設ける構成とした場合、外光反射を抑制できるといった効果を奏する。一方で、図１８（Ｂ）に示すように、発光素子と、緑色の着色層を設けずに、赤色の着色層、及び青色の着色層を設ける構成とした場合、緑色の発光素子から射出された光のエネルギー損失が少ないため、消費電力を低くできるといった効果を奏する。
＜表示装置の構成例４＞
以上に示す表示装置は、３色（赤色、緑色、青色）の副画素を有する構成を示したが、４色（赤色、緑色、青色、黄色、あるいは赤色、緑色、青色、白色）の副画素を有する構成としてもよい。図１９乃至図２１は、下部電極１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、及び１０２４Ｙを有する表示装置の構成である。図１９（Ａ）（Ｂ）及び図２０は、トランジスタ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）の表示装置であり、図２１（Ａ）（Ｂ）は、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）の表示装置である。
図１９（Ａ）は、光学素子（着色層１０３４Ｒ、着色層１０３４Ｇ、着色層１０３４Ｂ、着色層１０３４Ｙ）を透明な基材１０３３に設ける表示装置の例である。また、図１９（Ｂ）は、光学素子（着色層１０３４Ｒ、着色層１０３４Ｇ、着色層１０３４Ｂ、着色層１０３４Ｙ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する表示装置の例である。また、図２０は、光学素子（着色層１０３４Ｒ、着色層１０３４Ｇ、着色層１０３４Ｂ、着色層１０３４Ｙ）を第１の層間絶縁膜１０２０と第２の層間絶縁膜１０２１との間に形成する表示装置の例である。
着色層１０３４Ｒは赤色の光を透過し、着色層１０３４Ｇは緑色の光を透過し、着色層１０３４Ｂは青色の光を透過する機能を有する。また、着色層１０３４Ｙは黄色の光を透過する機能、あるいは青色、緑色、黄色、赤色の中から選ばれる複数の光を透過する機能を有する。着色層１０３４Ｙが青色、緑色、黄色、赤色の中から選ばれる複数の光を透過する機能を有するとき、着色層１０３４Ｙを透過した光は白色であってもよい。黄色あるいは白色の発光を呈する発光素子は発光効率が高いため、着色層１０３４Ｙを有する表示装置は、消費電力を低減することができる。
また、図２１に示すトップエミッション型の表示装置においては、下部電極１０２４Ｙを有する発光素子においても、図１８（Ａ）の表示装置と同様に、上部電極１０２６との間で、マイクロキャビティ構造を有する構成が好ましい。また、図２１（Ａ）の表示装置では、着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ、及び黄色の着色層１０３４Ｙ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。
マイクロキャビティ、及び黄色の着色層１０３４Ｙを介して呈される発光は、黄色の領域に発光スペクトルを有する発光となる。黄色は視感度が高い色であるため、黄色の発光を呈する発光素子は発光効率が高い。すなわち、図２１（Ａ）の構成を有する表示装置は、消費電力を低減することができる。
また、図２１（Ａ）においては、複数の発光素子と、該複数の発光素子にそれぞれ着色層を設ける構成を例示したが、これに限定されない。例えば、図２１（Ｂ）に示すように、黄色の着色層を設けずに、赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、及び青色の着色層１０３４Ｂを設けて、赤、緑、青、黄の４色、または赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う構成としてもよい。図２１（Ａ）に示すように、発光素子と、該発光素子にそれぞれ着色層を設ける構成とした場合、外光反射を抑制できるといった効果を奏する。一方で、図２１（Ｂ）に示すように、発光素子と、黄色の着色層を設けずに、赤色の着色層、緑色の着色層、及び青色の着色層を設ける構成とした場合、黄色または白色の発光素子から射出された光のエネルギー損失が少ないため、消費電力を低くできるといった効果を奏する。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態や本実施の形態中の他の構成と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する表示装置について、図２２乃至図２４を用いて説明を行う。
なお、図２２（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置を説明するブロック図であり、図２２（Ｂ）は、本発明の一態様の一態様の表示装置が有する画素回路を説明する回路図である。
＜表示装置に関する説明＞
図２２（Ａ）に示す表示装置は、表示素子の画素を有する領域（以下、画素部８０２という）と、画素部８０２の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部（以下、駆動回路部８０４という）と、素子の保護機能を有する回路（以下、保護回路８０６という）と、端子部８０７と、を有する。なお、保護回路８０６は、設けない構成としてもよい。
駆動回路部８０４の一部、または全部は、画素部８０２と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことが出来る。駆動回路部８０４の一部、または全部が、画素部８０２と同一基板上に形成されていない場合には、駆動回路部８０４の一部、または全部は、ＣＯＧやＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって、実装することができる。
画素部８０２は、Ｘ行（Ｘは２以上の自然数）Ｙ列（Ｙは２以上の自然数）に配置された複数の表示素子を駆動するための回路（以下、画素回路８０１という）を有し、駆動回路部８０４は、画素を選択する信号（走査信号）を出力する回路（以下、走査線駆動回路８０４ａという）、画素の表示素子を駆動するための信号（データ信号）を供給するための回路（以下、信号線駆動回路８０４ｂ）などの駆動回路を有する。
走査線駆動回路８０４ａは、シフトレジスタ等を有する。走査線駆動回路８０４ａは、端子部８０７を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力する。例えば、走査線駆動回路８０４ａは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力され、パルス信号を出力する。走査線駆動回路８０４ａは、走査信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿１乃至ＧＬ＿Ｘという）の電位を制御する機能を有する。なお、走査線駆動回路８０４ａを複数設け、複数の走査線駆動回路８０４ａにより、走査線ＧＬ＿１乃至ＧＬ＿Ｘを分割して制御してもよい。または、走査線駆動回路８０４ａは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、走査線駆動回路８０４ａは、別の信号を供給することも可能である。
信号線駆動回路８０４ｂは、シフトレジスタ等を有する。信号線駆動回路８０４ｂは、端子部８０７を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元となる信号（画像信号）が入力される。信号線駆動回路８０４ｂは、画像信号を元に画素回路８０１に書き込むデータ信号を生成する機能を有する。また、信号線駆動回路８０４ｂは、スタートパルス、クロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信号の出力を制御する機能を有する。また、信号線駆動回路８０４ｂは、データ信号が与えられる配線（以下、データ線ＤＬ＿１乃至ＤＬ＿Ｙという）の電位を制御する機能を有する。または、信号線駆動回路８０４ｂは、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、信号線駆動回路８０４ｂは、別の信号を供給することも可能である。
信号線駆動回路８０４ｂは、例えば複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。信号線駆動回路８０４ｂは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。また、シフトレジスタなどを用いて信号線駆動回路８０４ｂを構成してもよい。
複数の画素回路８０１のそれぞれは、走査信号が与えられる複数の走査線ＧＬの一つを介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線ＤＬの一つを介してデータ信号が入力される。また、複数の画素回路８０１のそれぞれは、走査線駆動回路８０４ａによりデータ信号のデータの書き込み及び保持が制御される。例えば、ｍ行ｎ列目の画素回路８０１は、走査線ＧＬ＿ｍ（ｍはＸ以下の自然数）を介して走査線駆動回路８０４ａからパルス信号が入力され、走査線ＧＬ＿ｍの電位に応じてデータ線ＤＬ＿ｎ（ｎはＹ以下の自然数）を介して信号線駆動回路８０４ｂからデータ信号が入力される。
図２２（Ａ）に示す保護回路８０６は、例えば、走査線駆動回路８０４ａと画素回路８０１の間の配線である走査線ＧＬに接続される。または、保護回路８０６は、信号線駆動回路８０４ｂと画素回路８０１の間の配線であるデータ線ＤＬに接続される。または、保護回路８０６は、走査線駆動回路８０４ａと端子部８０７との間の配線に接続することができる。または、保護回路８０６は、信号線駆動回路８０４ｂと端子部８０７との間の配線に接続することができる。なお、端子部８０７は、外部の回路から表示装置に電源及び制御信号、及び画像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。
保護回路８０６は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該配線と別の配線とを導通状態にする回路である。
図２２（Ａ）に示すように、画素部８０２と駆動回路部８０４にそれぞれ保護回路８０６を設けることにより、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：静電気放電）などにより発生する過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。ただし、保護回路８０６の構成はこれに限定されず、例えば、走査線駆動回路８０４ａに保護回路８０６を接続した構成、または信号線駆動回路８０４ｂに保護回路８０６を接続した構成とすることもできる。あるいは、端子部８０７に保護回路８０６を接続した構成とすることもできる。
また、図２２（Ａ）においては、走査線駆動回路８０４ａと信号線駆動回路８０４ｂによって駆動回路部８０４を形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、走査線駆動回路８０４ａのみを形成し、別途用意された信号線駆動回路が形成された基板（例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板）を実装する構成としても良い。
＜画素回路の構成例＞
図２２（Ａ）に示す複数の画素回路８０１は、例えば、図２２（Ｂ）に示す構成とすることができる。
図２２（Ｂ）に示す画素回路８０１は、トランジスタ８５２、８５４と、容量素子８６２と、発光素子８７２と、を有する。
トランジスタ８５２のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる配線（データ線ＤＬ＿ｎ）に電気的に接続される。さらに、トランジスタ８５２のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線（走査線ＧＬ＿ｍ）に電気的に接続される。
トランジスタ８５２は、データ信号のデータの書き込みを制御する機能を有する。
容量素子８６２の一対の電極の一方は、電位が与えられる配線（以下、電位供給線ＶＬ＿ａという）に電気的に接続され、他方は、トランジスタ８５２のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
容量素子８６２は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
トランジスタ８５４のソース電極及びドレイン電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ａに電気的に接続される。さらに、トランジスタ８５４のゲート電極は、トランジスタ８５２のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
発光素子８７２のアノード及びカソードの一方は、電位供給線ＶＬ＿ｂに電気的に接続され、他方は、トランジスタ８５４のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
発光素子８７２としては、実施の形態１に示す発光素子を用いることができる。
なお、電位供給線ＶＬ＿ａ及び電位供給線ＶＬ＿ｂの一方には、高電源電位ＶＤＤが与えられ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。
図２２（Ｂ）の画素回路８０１を有する表示装置では、例えば、図２２（Ａ）に示す走査線駆動回路８０４ａにより各行の画素回路８０１を順次選択し、トランジスタ８５２をオン状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
データが書き込まれた画素回路８０１は、トランジスタ８５２がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ８５４のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子８７２は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
また、画素回路に、トランジスタのしきい値電圧等の変動の影響を補正する機能を持たせてもよい。図２３（Ａ）（Ｂ）及び図２４（Ａ）（Ｂ）に画素回路の一例を示す。
図２３（Ａ）に示す画素回路は、６つのトランジスタ（トランジスタ３０３＿１乃至３０３＿６）と、容量素子３０４と、発光素子３０５と、を有する。また、図２３（Ａ）に示す画素回路には、配線３０１＿１乃至３０１＿５、並びに配線３０２＿１及び配線３０２＿２が電気的に接続されている。なお、トランジスタ３０３＿１乃至３０３＿６については、例えばＰチャネル型のトランジスタを用いることができる。
図２３（Ｂ）に示す画素回路は、図２３（Ａ）に示す画素回路に、トランジスタ３０３＿７を追加した構成である。また、図２３（Ｂ）に示す画素回路には、配線３０１＿６及び配線３０１＿７が電気的に接続されている。ここで、配線３０１＿５と配線３０１＿６とは、それぞれ電気的に接続されていてもよい。なお、トランジスタ３０３＿７については、例えばＰチャネル型のトランジスタを用いることができる。
図２４（Ａ）に示す画素回路は、６つのトランジスタ（トランジスタ３０８＿１乃至３０８＿６）と、容量素子３０４と、発光素子３０５と、を有する。また、図２４（Ａ）に示す画素回路には、配線３０６＿１乃至３０６＿３、並びに配線３０７＿１乃至３０７＿３が電気的に接続されている。ここで配線３０６＿１と配線３０６＿３とは、それぞれ電気的に接続されていてもよい。なお、トランジスタ３０８＿１乃至３０８＿６については、例えばＰチャネル型のトランジスタを用いることができる。
図２４（Ｂ）に示す画素回路は、２つのトランジスタ（トランジスタ３０９＿１及びトランジスタ３０９＿２）と、２つの容量素子（容量素子３０４＿１及び容量素子３０４＿２）と、発光素子３０５と、を有する。また、図２４（Ｂ）に示す画素回路には、配線３１１＿１乃至配線３１１＿３、配線３１２＿１、及び配線３１２＿２が電気的に接続されている。また、図２４（Ｂ）に示す画素回路の構成とすることで、例えば、電圧入力−電流駆動方式（ＣＶＣＣ方式ともいう）とすることができる。なお、トランジスタ３０９＿１及び３０９＿２については、例えばＰチャネル型のトランジスタを用いることができる。
また、本発明の一態様の発光素子は、表示装置の画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、表示装置の画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式のそれぞれの方式に適用することができる。
アクティブマトリクス方式では、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いることが出来る。例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）、又はＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。
アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることが出来る。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光素子を有する表示装置、及び該表示装置に入力装置を取り付けた電子機器について、図２５乃至図２９を用いて説明を行う。
＜タッチパネルに関する説明１＞
なお、本実施の形態において、電子機器の一例として、表示装置と、入力装置とを合わせたタッチパネル２０００について説明する。また、入力装置の一例として、タッチセンサを有する場合について説明する。
図２５（Ａ）（Ｂ）は、タッチパネル２０００の斜視図である。なお、図２５（Ａ）（Ｂ）において、明瞭化のため、タッチパネル２０００の代表的な構成要素を示す。
タッチパネル２０００は、表示装置２５０１とタッチセンサ２５９５とを有する（図２５（Ｂ）参照）。また、タッチパネル２０００は、基板２５１０、基板２５７０、及び基板２５９０を有する。なお、基板２５１０、基板２５７０、及び基板２５９０はいずれも可撓性を有する。ただし、基板２５１０、基板２５７０、及び基板２５９０のいずれか一つまたは全てが可撓性を有さない構成としてもよい。
表示装置２５０１は、基板２５１０上に複数の画素及び該画素に信号を供給することができる複数の配線２５１１を有する。複数の配線２５１１は、基板２５１０の外周部にまで引き回され、その一部が端子２５１９を構成している。端子２５１９はＦＰＣ２５０９（１）と電気的に接続する。また、複数の配線２５１１は、信号線駆動回路２５０３ｓ（１）からの信号を複数の画素に供給することができる。
基板２５９０は、タッチセンサ２５９５と、タッチセンサ２５９５と電気的に接続する複数の配線２５９８とを有する。複数の配線２５９８は、基板２５９０の外周部に引き回され、その一部は端子を構成する。そして、該端子はＦＰＣ２５０９（２）と電気的に接続される。なお、図２５（Ｂ）では明瞭化のため、基板２５９０の裏面側（基板２５１０と対向する面側）に設けられるタッチセンサ２５９５の電極や配線等を実線で示している。
タッチセンサ２５９５として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。
投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
なお、図２５（Ｂ）に示すタッチセンサ２５９５は、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用した構成である。
なお、タッチセンサ２５９５には、指等の検知対象の近接または接触を検知することができる、様々なセンサを適用することができる。
投影型静電容量方式のタッチセンサ２５９５は、電極２５９１と電極２５９２とを有する。電極２５９１は、複数の配線２５９８のいずれかと電気的に接続し、電極２５９２は複数の配線２５９８の他のいずれかと電気的に接続する。
電極２５９２は、図２５（Ａ）（Ｂ）に示すように、一方向に繰り返し配置された複数の四辺形が角部で接続される形状を有する。
電極２５９１は四辺形であり、電極２５９２が延在する方向と交差する方向に繰り返し配置されている。
配線２５９４は、電極２５９２を挟む二つの電極２５９１と電気的に接続する。このとき、電極２５９２と配線２５９４の交差部の面積ができるだけ小さくなる形状が好ましい。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のバラツキを低減できる。その結果、タッチセンサ２５９５を透過する光の輝度のバラツキを低減することができる。
なお、電極２５９１及び電極２５９２の形状はこれに限定されず、様々な形状を取りうる。例えば、複数の電極２５９１をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介して電極２５９２を、電極２５９１と重ならない領域ができるように離間して複数設ける構成としてもよい。このとき、隣接する２つの電極２５９２の間に、これらとは電気的に絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい。
＜表示装置に関する説明＞
次に、図２６（Ａ）を用いて、表示装置２５０１の詳細について説明する。図２６（Ａ）は、図２５（Ｂ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図に相当する。
表示装置２５０１は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。該画素は表示素子と、該表示素子を駆動する画素回路とを有する。
以下の説明においては、白色の光を射出する発光素子を表示素子に適用する場合について説明するが、表示素子はこれに限定されない。例えば、隣接する画素毎に射出する光の色が異なるように、発光色が異なる発光素子を適用してもよい。
基板２５１０及び基板２５７０としては、例えば、水蒸気の透過率が１×１０−５ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１以下、好ましくは１×１０−６ｇ・ｍ−２・ｄａｙ−１以下である可撓性を有する材料を好適に用いることができる。または、基板２５１０の熱膨張率と、基板２５７０の熱膨張率とが、およそ等しい材料を用いると好適である。例えば、線膨張率が１×１０−３／Ｋ以下、好ましくは５×１０−５／Ｋ以下、より好ましくは１×１０−５／Ｋ以下である材料を好適に用いることができる。
なお、基板２５１０は、発光素子への不純物の拡散を防ぐ絶縁層２５１０ａと、可撓性基板２５１０ｂと、絶縁層２５１０ａ及び可撓性基板２５１０ｂを貼り合わせる接着層２５１０ｃと、を有する積層体である。また、基板２５７０は、発光素子への不純物の拡散を防ぐ絶縁層２５７０ａと、可撓性基板２５７０ｂと、絶縁層２５７０ａ及び可撓性基板２５７０ｂを貼り合わせる接着層２５７０ｃと、を有する積層体である。
接着層２５１０ｃ及び接着層２５７０ｃとしては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミド等）、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂を用いることができる。もしくは、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を用いることができる。
また、基板２５１０と基板２５７０との間に封止層２５６０を有する。封止層２５６０は、空気より大きい屈折率を有すると好ましい。また、図２６（Ａ）に示すように、封止層２５６０側に光を取り出す場合は、封止層２５６０は光学的な接合層を兼ねることができる。
また、封止層２５６０の外周部にシール材を形成してもよい。当該シール材を用いることにより、基板２５１０、基板２５７０、封止層２５６０、及びシール材で囲まれた領域に発光素子２５５０Ｒを有する構成とすることができる。なお、封止層２５６０として、不活性気体（窒素やアルゴン等）を充填してもよい。また、当該不活性気体内に、乾燥材を設けて、水分等を吸着させる構成としてもよい。また、上述のシール材としては、例えば、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、シール材に用いる材料としては、水分や酸素を透過しない材料を用いると好適である。
また、表示装置２５０１は、画素２５０２Ｒを有する。また、画素２５０２Ｒは発光モジュール２５８０Ｒを有する。
画素２５０２Ｒは、発光素子２５５０Ｒと、発光素子２５５０Ｒに電力を供給することができるトランジスタ２５０２ｔとを有する。なお、トランジスタ２５０２ｔは、画素回路の一部として機能する。また、発光モジュール２５８０Ｒは、発光素子２５５０Ｒと、着色層２５６７Ｒとを有する。
発光素子２５５０Ｒは、下部電極と、上部電極と、下部電極と上部電極の間にＥＬ層とを有する。発光素子２５５０Ｒとして、例えば、実施の形態１乃至実施の形態３に示す発光素子を適用することができる。
また、下部電極と上部電極との間で、マイクロキャビティ構造を採用し、特定波長における光強度を増加させてもよい。
また、封止層２５６０が光を取り出す側に設けられている場合、封止層２５６０は、発光素子２５５０Ｒと着色層２５６７Ｒに接する。
着色層２５６７Ｒは、発光素子２５５０Ｒと重なる位置にある。これにより、発光素子２５５０Ｒが発する光の一部は着色層２５６７Ｒを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール２５８０Ｒの外部に射出される。
また、表示装置２５０１には、光を射出する方向に遮光層２５６７ＢＭが設けられる。遮光層２５６７ＢＭは、着色層２５６７Ｒを囲むように設けられている。
着色層２５６７Ｒとしては、特定の波長帯域の光を透過する機能を有していればよく、例えば、赤色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタ、黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。各カラーフィルタは、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などで形成することができる。
また、表示装置２５０１には、絶縁層２５２１が設けられる。絶縁層２５２１はトランジスタ２５０２ｔを覆う。なお、絶縁層２５２１は、画素回路に起因する凹凸を平坦化するための機能を有する。また、絶縁層２５２１に不純物の拡散を抑制できる機能を付与してもよい。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ２５０２ｔ等の信頼性の低下を抑制できる。
また、発光素子２５５０Ｒは、絶縁層２５２１の上方に形成される。また、発光素子２５５０Ｒが有する下部電極には、該下部電極の端部に重なる隔壁２５２８が設けられる。なお、基板２５１０と、基板２５７０との間隔を制御するスペーサを、隔壁２５２８上に形成してもよい。
走査線駆動回路２５０３ｇ（１）は、トランジスタ２５０３ｔと、容量素子２５０３ｃとを有する。なお、駆動回路を画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。
また、基板２５１０上には、信号を供給することができる配線２５１１が設けられる。また、配線２５１１上には、端子２５１９が設けられる。また、端子２５１９には、ＦＰＣ２５０９（１）が電気的に接続される。また、ＦＰＣ２５０９（１）は、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を供給する機能を有する。なお、ＦＰＣ２５０９（１）にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。
また、表示装置２５０１には、様々な構造のトランジスタを適用することができる。図２６（Ａ）においては、ボトムゲート型のトランジスタを適用する場合について、例示しているが、これに限定されず、例えば、図２６（Ｂ）に示す、トップゲート型のトランジスタを表示装置２５０１に適用する構成としてもよい。
また、トランジスタ２５０２ｔ及びトランジスタ２５０３ｔの極性については、特に限定はなく、Ｎチャネル型およびＰチャネル型のトランジスタを有する構造、Ｎチャネル型のトランジスタまたはＰチャネル型のトランジスタのいずれか一方のみからなる構造を用いてもよい。また、トランジスタ２５０２ｔ及び２５０３ｔに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定はない。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜を用いることができる。また、半導体材料としては、１４族の半導体（例えば、ケイ素を有する半導体）、化合物半導体（酸化物半導体を含む）、有機半導体等を用いることができる。トランジスタ２５０２ｔ及びトランジスタ２５０３ｔのいずれか一方または双方に、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、さらに好ましくは３ｅＶ以上の酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができるため好ましい。当該酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｈｆ、またはＮｄを表す）等が挙げられる。
＜タッチセンサに関する説明＞
次に、図２６（Ｃ）を用いて、タッチセンサ２５９５の詳細について説明する。図２６（Ｃ）は、図２５（Ｂ）に示す一点鎖線Ｘ３−Ｘ４間の断面図に相当する。
タッチセンサ２５９５は、基板２５９０上に千鳥状に配置された電極２５９１及び電極２５９２と、電極２５９１及び電極２５９２を覆う絶縁層２５９３と、隣り合う電極２５９１を電気的に接続する配線２５９４とを有する。
電極２５９１及び電極２５９２は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法等を挙げることができる。
例えば、透光性を有する導電性材料を基板２５９０上にスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターン形成技術により、不要な部分を除去して、電極２５９１及び電極２５９２を形成することができる。
また、絶縁層２５９３に用いる材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
また、電極２５９１に達する開口が絶縁層２５９３に設けられ、配線２５９４が隣接する電極２５９１と電気的に接続する。透光性の導電性材料は、タッチパネルの開口率を高めることができるため、配線２５９４に好適に用いることができる。また、電極２５９１及び電極２５９２より導電性の高い材料は、電気抵抗を低減できるため配線２５９４に好適に用いることができる。
電極２５９２は、一方向に延在し、複数の電極２５９２がストライプ状に設けられている。また、配線２５９４は電極２５９２と交差して設けられている。
一対の電極２５９１が１つの電極２５９２を挟んで設けられる。また、配線２５９４は一対の電極２５９１を電気的に接続している。
なお、複数の電極２５９１は、１つの電極２５９２と必ずしも直交する方向に配置される必要はなく、０度より大きく９０度未満の角度をなすように配置されてもよい。
また、配線２５９８は、電極２５９１または電極２５９２と電気的に接続される。また、配線２５９８の一部は、端子として機能する。配線２５９８としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。
なお、絶縁層２５９３及び配線２５９４を覆う絶縁層を設けて、タッチセンサ２５９５を保護してもよい。
また、接続層２５９９は、配線２５９８とＦＰＣ２５０９（２）を電気的に接続させる。
接続層２５９９としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
＜タッチパネルに関する説明２＞
次に、図２７（Ａ）を用いて、タッチパネル２０００の詳細について説明する。図２７（Ａ）は、図２５（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ５−Ｘ６間の断面図に相当する。
図２７（Ａ）に示すタッチパネル２０００は、図２６（Ａ）で説明した表示装置２５０１と、図２６（Ｃ）で説明したタッチセンサ２５９５と、を貼り合わせた構成である。
また、図２７（Ａ）に示すタッチパネル２０００は、図２６（Ａ）及び図２６（Ｃ）で説明した構成の他、接着層２５９７と、反射防止層２５６７ｐと、を有する。
接着層２５９７は、配線２５９４と接して設けられる。なお、接着層２５９７は、タッチセンサ２５９５が表示装置２５０１に重なるように、基板２５９０を基板２５７０に貼り合わせている。また、接着層２５９７は、透光性を有すると好ましい。また、接着層２５９７としては、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化樹脂を用いることができる。例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロキサン系樹脂を用いることができる。
反射防止層２５６７ｐは、画素に重なる位置に設けられる。反射防止層２５６７ｐとして、例えば円偏光板を用いることができる。
次に、図２７（Ａ）に示す構成と異なる構成のタッチパネルについて、図２７（Ｂ）を用いて説明する。
図２７（Ｂ）は、タッチパネル２００１の断面図である。図２７（Ｂ）に示すタッチパネル２００１は、図２７（Ａ）に示すタッチパネル２０００と、表示装置２５０１に対するタッチセンサ２５９５の位置が異なる。ここでは異なる構成について詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分は、タッチパネル２０００の説明を援用する。
着色層２５６７Ｒは、発光素子２５５０Ｒと重なる位置にある。また、図２７（Ｂ）に示す発光素子２５５０Ｒは、トランジスタ２５０２ｔが設けられている側に光を射出する。これにより、発光素子２５５０Ｒが発する光の一部は、着色層２５６７Ｒを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール２５８０Ｒの外部に射出される。
また、タッチセンサ２５９５は、表示装置２５０１の基板２５１０側に設けられている。
接着層２５９７は、基板２５１０と基板２５９０の間にあり、表示装置２５０１とタッチセンサ２５９５を貼り合わせる。
図２７（Ａ）（Ｂ）に示すように、発光素子から射出される光は、基板２５１０側及び基板２５７０側のいずれか一方または双方を通して射出されればよい。
＜タッチパネルの駆動方法に関する説明＞
次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図２８（Ａ）（Ｂ）を用いて説明を行う。
図２８（Ａ）は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図２８（Ａ）では、パルス電圧出力回路２６０１、電流検出回路２６０２を示している。なお、図２８（Ａ）では、パルス電圧が与えられる電極２６２１をＸ１−Ｘ６として、電流の変化を検知する電極２６２２をＹ１−Ｙ６として、それぞれ６本の配線で例示している。また、図２８（Ａ）は、電極２６２１と、電極２６２２とが重畳することで形成される容量２６０３を示している。なお、電極２６２１と電極２６２２とはその機能を互いに置き換えてもよい。
パルス電圧出力回路２６０１は、Ｘ１−Ｘ６の配線に順にパルスを印加するための回路である。Ｘ１−Ｘ６の配線にパルス電圧が印加されることで、容量２６０３を形成する電極２６２１と電極２６２２との間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量２６０３の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。
電流検出回路２６０２は、容量２６０３での相互容量の変化による、Ｙ１−Ｙ６の配線での電流の変化を検出するための回路である。Ｙ１−Ｙ６の配線では、被検知体の近接、または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、積分回路等を用いて行えばよい。
次に、図２８（Ｂ）には、図２８（Ａ）で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出力波形のタイミングチャートを示す。図２８（Ｂ）では、１フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図２８（Ｂ）では、被検知体を検出しない場合（非タッチ）と被検知体を検出する場合（タッチ）との２つの場合について示している。なおＹ１−Ｙ６の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。
Ｘ１−Ｘ６の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってＹ１−Ｙ６の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、Ｘ１−Ｘ６の配線の電圧の変化に応じてＹ１−Ｙ６の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。
このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。
＜センサ回路に関する説明＞
また、図２８（Ａ）ではタッチセンサとして配線の交差部に容量２６０３のみを設けるパッシブマトリクス型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを有するアクティブマトリクス型のタッチセンサとしてもよい。アクティブマトリクス型のタッチセンサに含まれるセンサ回路の一例を図２９に示す。
図２９に示すセンサ回路は、容量２６０３と、トランジスタ２６１１と、トランジスタ２６１２と、トランジスタ２６１３とを有する。
トランジスタ２６１３はゲートに信号Ｇ２が与えられ、ソースまたはドレインの一方に電圧ＶＲＥＳが与えられ、他方が容量２６０３の一方の電極およびトランジスタ２６１１のゲートと電気的に接続する。トランジスタ２６１１は、ソースまたはドレインの一方がトランジスタ２６１２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧ＶＳＳが与えられる。トランジスタ２６１２は、ゲートに信号Ｇ１が与えられ、ソースまたはドレインの他方が配線ＭＬと電気的に接続する。容量２６０３の他方の電極には電圧ＶＳＳが与えられる。
次に、図２９に示すセンサ回路の動作について説明する。まず、信号Ｇ２としてトランジスタ２６１３をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ２６１１のゲートが接続されるノードｎに電圧ＶＲＥＳに対応した電位が与えられる。次に、信号Ｇ２としてトランジスタ２６１３をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードｎの電位が保持される。
続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量２６０３の相互容量が変化することに伴い、ノードｎの電位がＶＲＥＳから変化する。
読み出し動作は、信号Ｇ１にトランジスタ２６１２をオン状態とする電位を与える。ノードｎの電位に応じてトランジスタ２６１１に流れる電流、すなわち配線ＭＬに流れる電流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出することができる。
トランジスタ２６１１、トランジスタ２６１２、及びトランジスタ２６１３としては、酸化物半導体層をチャネル領域が形成される半導体層に用いることが好ましい。とくにトランジスタ２６１３にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードｎの電位を長期間に亘って保持することが可能となり、ノードｎにＶＲＥＳを供給しなおす動作（リフレッシュ動作）の頻度を減らすことができる。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する表示モジュール及び電子機器について、図３０及び図３１を用いて説明を行う。
＜表示モジュールに関する説明＞
図３０に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチセンサ８００４、ＦＰＣ８００５に接続された表示装置８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、バッテリ８０１１を有する。
本発明の一態様の発光素子は、例えば、表示装置８００６に用いることができる。
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチセンサ８００４及び表示装置８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチセンサ８００４は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチセンサを表示装置８００６に重畳して用いることができる。また、表示装置８００６の対向基板（封止基板）に、タッチセンサ機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示装置８００６の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチセンサとすることも可能である。
フレーム８００９は、表示装置８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
＜電子機器に関する説明＞
図３１（Ａ）乃至図３１（Ｇ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（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９００８、等を有することができる。
図３１（Ａ）乃至図３１（Ｇ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチセンサ機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、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、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図３１（Ａ）乃至図３１（Ｇ）に示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。また、図３１（Ａ）乃至図３１（Ｇ）には図示していないが、電子機器には、複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図３１（Ａ）乃至図３１（Ｇ）に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図３１（Ａ）は、携帯情報端末９１００を示す斜視図である。携帯情報端末９１００が有する表示部９００１は、可撓性を有する。そのため、湾曲した筐体９０００の湾曲面に沿って表示部９００１を組み込むことが可能である。また、表示部９００１はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部９００１に表示されたアイコンに触れることで、アプリケーションを起動することができる。
図３１（Ｂ）は、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を省略して図示しているが、図３１（Ａ）に示す携帯情報端末９１００と同様の位置に設けることができる。また、携帯情報端末９１０１は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、３つの操作ボタン９０５０（操作アイコンまたは単にアイコンともいう）を表示部９００１の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することができる。なお、情報９０５１の一例としては、電子メールやＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）や電話などの着信を知らせる表示、電子メールやＳＮＳなどの題名、電子メールやＳＮＳなどの送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置に、情報９０５１の代わりに、操作ボタン９０５０などを表示してもよい。
図３１（Ｃ）は、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携帯情報端末９１０２の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、その表示（ここでは情報９０５３）を確認することができる。具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
図３１（Ｄ）は、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図３１（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図３１（Ｅ）が携帯情報端末９２０１を展開した状態の斜視図であり、図３１（Ｆ）が携帯情報端末９２０１を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図３１（Ｇ）が携帯情報端末９２０１を折り畳んだ状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０１を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０１は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。ただし、本発明の一態様の発光素子は、表示部を有さない電子機器にも適用することができる。また、本実施の形態において述べた電子機器の表示部においては、可撓性を有し、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる構成、または折り畳み可能な表示部の構成について例示したが、これに限定されず、可撓性を有さず、平面部に表示を行う構成としてもよい。
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する発光装置について、図３２及び図３３を用いて説明する。
本実施の形態で示す、発光装置３０００の斜視図を図３２（Ａ）に、図３２（Ａ）に示す一点鎖線Ｅ−Ｆ間に相当する断面図を図３２（Ｂ）に、それぞれ示す。なお、図３２（Ａ）において、図面の煩雑さを避けるために、構成要素の一部を破線で表示している。
図３２（Ａ）（Ｂ）に示す発光装置３０００は、基板３００１と、基板３００１上の発光素子３００５と、発光素子３００５の外周に設けられた第１の封止領域３００７と、第１の封止領域３００７の外周に設けられた第２の封止領域３００９と、を有する。
また、発光素子３００５からの発光は、基板３００１及び基板３００３のいずれか一方または双方から射出される。図３２（Ａ）（Ｂ）においては、発光素子３００５からの発光が下方側（基板３００１側）に射出される構成について説明する。
また、図３２（Ａ）（Ｂ）に示すように、発光装置３０００は、発光素子３００５が第１の封止領域３００７と、第２の封止領域３００９とに、囲まれて配置される二重封止構造である。二重封止構造とすることで、発光素子３００５側に入り込む外部の不純物（例えば、水、酸素など）を、好適に抑制することができる。ただし、第１の封止領域３００７及び第２の封止領域３００９を、必ずしも設ける必要はない。例えば、第１封止領域３００７のみの構成としてもよい。
なお、図３２（Ｂ）において、第１の封止領域３００７及び第２の封止領域３００９は、基板３００１及び基板３００３と接して設けられる。ただし、これに限定されず、例えば、第１の封止領域３００７及び第２の封止領域３００９の一方または双方は、基板３００１の上方に形成される絶縁膜、あるいは導電膜と接して設けられる構成としてもよい。または、第１の封止領域３００７及び第２の封止領域３００９の一方または双方は、基板３００３の下方に形成される絶縁膜、あるいは導電膜と接して設けられる構成としてもよい。
基板３００１及び基板３００３としては、それぞれ先の実施の形態３に記載の基板２００と、基板２２０と同様の構成とすればよい。発光素子３００５としては、先の実施の形態に記載の発光素子と同様の構成とすればよい。
第１の封止領域３００７としては、ガラスを含む材料（例えば、ガラスフリット、ガラスリボン等）を用いればよい。また、第２の封止領域３００９としては、樹脂を含む材料を用いればよい。第１の封止領域３００７として、ガラスを含む材料を用いることで、生産性や封止性を高めることができる。また、第２の封止領域３００９として、樹脂を含む材料を用いることで、耐衝撃性や耐熱性を高めることができる。ただし、第１の封止領域３００７と、第２の封止領域３００９とは、これに限定されず、第１の封止領域３００７が樹脂を含む材料で形成され、第２の封止領域３００９がガラスを含む材料で形成されてもよい。
また、上述のガラスフリットとしては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化セシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化テルル、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化鉛、酸化スズ、酸化リン、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、酸化鉄、酸化銅、二酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、酸化リチウム、酸化アンチモン、ホウ酸鉛ガラス、リン酸スズガラス、バナジン酸塩ガラス又はホウケイ酸ガラス等を含む。赤外光を吸収させるため、少なくとも一種類以上の遷移金属を含むことが好ましい。
また、上述のガラスフリットとしては、例えば、基板上にフリットペーストを塗布し、これに加熱処理、またはレーザ照射などを行う。フリットペーストには、上記ガラスフリットと、有機溶媒で希釈した樹脂（バインダとも呼ぶ）とが含まれる。また、ガラスフリットにレーザ光の波長の光を吸収する吸収剤を添加したものを用いても良い。また、レーザとして、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザや半導体レーザなどを用いることが好ましい。また、レーザ照射の際のレーザの照射形状は、円形でも四角形でもよい。
また、上述の樹脂を含む材料としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミド等）、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂を用いることができる。もしくは、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を用いることができる。
なお、第１の封止領域３００７及び第２の封止領域３００９のいずれか一方または双方にガラスを含む材料を用いる場合、当該ガラスを含む材料と、基板３００１との熱膨張率が近いことが好ましい。上記構成とすることで、熱応力によりガラスを含む材料または基板３００１にクラックが入るのを抑制することができる。
例えば、第１の封止領域３００７にガラスを含む材料を用い、第２の封止領域３００９に樹脂を含む材料を用いる場合、以下の優れた効果を有する。
第２の封止領域３００９は、第１の封止領域３００７よりも、発光装置３０００の外周部に近い側に設けられる。発光装置３０００は、外周部に向かうにつれ、外力等による歪みが大きくなる。よって、歪みが大きくなる発光装置３０００の外周部側、すなわち第２の封止領域３００９に、樹脂を含む材料によって封止し、第２の封止領域３００９よりも内側に設けられる第１の封止領域３００７にガラスを含む材料を用いて封止することで、外力等の歪みが生じても発光装置３０００が壊れにくくなる。
また、図３２（Ｂ）に示すように、基板３００１、基板３００３、第１の封止領域３００７、及び第２の封止領域３００９に囲まれた領域には、第１の領域３０１１が形成される。また、基板３００１、基板３００３、発光素子３００５、及び第１の封止領域３００７に囲まれた領域には、第２の領域３０１３が形成される。
第１の領域３０１１及び第２の領域３０１３としては、例えば、希ガスまたは窒素ガス等の不活性ガスが充填されていると好ましい。なお、第１の領域３０１１及び第２の領域３０１３としては、大気圧状態よりも減圧状態であると好ましい。
また、図３２（Ｂ）に示す構成の変形例を図３２（Ｃ）に示す。図３２（Ｃ）は、発光装置３０００の変形例を示す断面図である。
図３２（Ｃ）は、基板３００３の一部に凹部を設け、該凹部に乾燥剤３０１８を設ける構成である。それ以外の構成については、図３２（Ｂ）に示す構成と同じである。
乾燥剤３０１８としては、化学吸着によって水分等を吸着する物質、または物理吸着によって水分等を吸着する物質を用いることができる。例えば、乾燥剤３０１８として用いることができる物質としては、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物（酸化カルシウムや酸化バリウム等）、硫酸塩、金属ハロゲン化物、過塩素酸塩、ゼオライト、シリカゲル等が挙げられる。
次に、図３２（Ｂ）に示す発光装置３０００の変形例について、図３３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）を用いて説明する。なお、図３３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、図３２（Ｂ）に示す発光装置３０００の変形例を説明する断面図である。
図３３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示す発光装置は、第２の封止領域３００９を設けずに、第１の封止領域３００７とした構成である。また、図３３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示す発光装置は、図３２（Ｂ）に示す第２の領域３０１３の代わりに領域３０１４を有する。
領域３０１４としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド（ナイロン、アラミド等）、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂を用いることができる。もしくは、シリコーンなどのシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を用いることができる。
領域３０１４として、上述の材料を用いることで、いわゆる固体封止の発光装置とすることができる。
また、図３３（Ｂ）に示す発光装置は、図３３（Ａ）に示す発光装置の基板３００１側に、基板３０１５を設ける構成である。
基板３０１５は、図３３（Ｂ）に示すように凹凸を有する。凹凸を有する基板３０１５を、発光素子３００５の光を取り出す側に設ける構成とすることで、発光素子３００５からの光の取出し効率を向上させることができる。なお、図３３（Ｂ）に示すような凹凸を有する構造の代わりに、拡散板として機能する基板を設けてもよい。
また、図３３（Ｃ）に示す発光装置は、図３３（Ａ）に示す発光装置が基板３００１側から光を取り出す構造であったのに対し、基板３００３側から光を取り出す構造である。
図３３（Ｃ）に示す発光装置は、基板３００３側に基板３０１５を有する。それ以外の構成は、図３３（Ｂ）に示す発光装置と同様である。
また、図３３（Ｄ）に示す発光装置は、図３３（Ｃ）に示す発光装置の基板３００３、３０１５を設けずに、基板３０１６を設ける構成である。
基板３０１６は、発光素子３００５の近い側に位置する第１の凹凸と、発光素子３００５の遠い側に位置する第２の凹凸と、を有する。図３３（Ｄ）に示す構成とすることで、発光素子３００５からの光の取出し効率をさらに、向上させることができる。
したがって、本実施の形態に示す構成を実施することにより、水分や酸素などの不純物による発光素子の劣化が抑制された発光装置を実現することができる。または、本実施の形態に示す構成を実施することにより、光取出し効率の高い発光装置を実現することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態９）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を様々な照明装置及び電子機器に適用する一例について、図３４及び図３５を用いて説明する。
本発明の一態様の発光素子を、可撓性を有する基板上に作製することで、曲面を有する発光領域を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、ダッシュボードや、フロントガラス、天井等に照明を設置することもできる。
図３４（Ａ）は、多機能端末３５００の一方の面の斜視図を示し、図３４（Ｂ）は、多機能端末３５００の他方の面の斜視図を示している。多機能端末３５００は、筐体３５０２に表示部３５０４、カメラ３５０６、照明３５０８等が組み込まれている。本発明の一態様の発光装置を照明３５０８に用いることができる。
照明３５０８は、本発明の一態様の発光装置を用いることで、面光源として機能する。したがって、ＬＥＤに代表される点光源と異なり、指向性が少ない発光が得られる。例えば、照明３５０８とカメラ３５０６とを組み合わせて用いる場合、照明３５０８を点灯または点滅させて、カメラ３５０６により撮像することができる。照明３５０８としては、面光源としての機能を有するため、自然光の下で撮影したような写真を撮影することができる。
なお、図３４（Ａ）、（Ｂ）に示す多機能端末３５００は、図３１（Ａ）乃至図３１（Ｇ）に示す電子機器と同様に、様々な機能を有することができる。
また、筐体３５０２の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。また、多機能端末３５００の内部に、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、多機能端末３５００の向き（縦か横か）を判断して、表示部３５０４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。
表示部３５０４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３５０４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３５０４に近赤外光を発光するバックライト又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、表示部３０５４に本発明の一態様の発光装置を適用してもよい。
図３４（Ｃ）は、防犯用のライト３６００の斜視図を示している。ライト３６００は、筐体３６０２の外側に照明３６０８を有し、筐体３６０２には、スピーカ３６１０等が組み込まれている。本発明の一態様の発光装置を照明３６０８に用いることができる。
ライト３６００としては、例えば、照明３６０８を握持する、掴持する、または保持することで発光することができる。また、筐体３６０２の内部には、ライト３６００からの発光方法を制御できる電子回路を備えていてもよい。該電子回路としては、例えば、１回または間欠的に複数回、発光が可能なような回路としてもよいし、発光の電流値を制御することで発光の光量が調整可能なような回路としてもよい。また、照明３６０８の発光と同時に、スピーカ３６１０から大音量の警報音が出力されるような回路を組み込んでもよい。
ライト３６００としては、あらゆる方向に発光することが可能なため、例えば、暴漢等に向けて光、または光と音で威嚇することができる。また、ライト３６００にデジタルスチルカメラ等のカメラ、撮影機能を有する機能を備えてもよい。
図３５は、発光素子を室内の照明装置８５０１として用いた例である。なお、発光素子は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８５０２を形成することもできる。本実施の形態で示す発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置８５０３を備えても良い。また、照明装置８５０１、８５０２、８５０３に、タッチセンサを設けて、電源のオンまたはオフを行ってもよい。
また、発光素子をテーブルの表面側に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置８５０４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光素子を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して照明装置及び電子機器を得ることができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子（発光素子１乃至発光素子３）、及び比較発光素子（比較発光素子１及び比較発光素子２）の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図は、図１（Ａ）に示す発光素子と同じである。素子構造の詳細を表２に示す。また、本実施例で使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、発光層のホスト材料としては、実施の形態１で示した化合物を用いた。
＜発光素子１の作製＞
基板上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を、厚さが１１０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上にＥＬ層１００を形成した。正孔注入層１１１としては、ＰＣＰＰｎと酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが５０ｎｍになるように共蒸着した。また、正孔輸送層１１２としては、ＰＣＰＰｎを厚さが３０ｎｍになるように蒸着した。
次に、発光層１３０としては、ＣｚＰＡおよび１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０４になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、ＣｚＰＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが蛍光材料（ゲスト材料）である。
また、発光層１３０上に、電子輸送層１１８として、ＢＰｈｅｎを厚さが２５ｎｍになるよう蒸着した。次に、電子注入層１１９として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
また、電極１０２としては、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように形成した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止基板を、ＥＬ層１００を形成した基板に固定することで、発光素子１を封止した。なお、具体的には、基板に形成したＥＬ層１００の周囲に封止材を塗布し、該基板と封止基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子１を得た。
＜発光素子２の作製＞
発光素子２は、先に示す発光素子１の作製と、正孔注入層１１１、及び発光層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は、発光素子１と同様の作製方法とした。
発光素子２の正孔注入層１１１としては、ＰＣＰＰｎとＭｏＯ３を重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが６０ｎｍになるように共蒸着した。
また、発光素子２の発光層１３０としては、ｔ−ＢｕＤＮＡおよび１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ｔ−ＢｕＤＮＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３なるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、ｔ−ＢｕＤＮＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが蛍光材料（ゲスト材料）である。
＜発光素子３、比較発光素子１、及び比較発光素子２の作製＞
発光素子３、比較発光素子１、及び比較発光素子２は、先に示す発光素子２の作製と、発光層１３０の形成工程のみ異なり、それ以外の工程は、発光素子２と同様の作製方法とした。
発光素子３の発光層１３０としては、ｃｇＤＢＣｚＰＡおよび１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、ｃｇＤＢＣｚＰＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが蛍光材料（ゲスト材料）である。
比較発光素子１の発光層１３０としては、ＢＨ−１および１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ＢＨ−１：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、ＢＨ−１がホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが蛍光材料（ゲスト材料）である。
比較発光素子２の発光層１３０としては、α，β−ＡＤＮおよび１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（α，β−ＡＤＮ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、α，β−ＡＤＮがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが蛍光材料（ゲスト材料）である。
＜蛍光寿命の測定＞
図３６（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一態様である発光素子（発光素子１乃至発光素子３）、及び比較発光素子（比較発光素子１、及び比較発光素子２）の蛍光寿命を測定した結果である。なお、蛍光寿命の測定においては、蛍光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが呈する青色発光を観測した。
測定にはピコ秒蛍光寿命測定システム（浜松ホトニクス社製）を用いた。本測定では、発光素子における蛍光発光の寿命を測定するため、発光素子に矩形パルス電圧を印加し、その電圧の立下りから減衰していく発光をストリークカメラにより時間分解測定した。パルス電圧は１０Ｈｚの周期で印加し、繰り返し測定したデータを積算することにより、Ｓ／Ｎ比の高いデータを得た。また、測定は室温（３００Ｋ）で、印加パルス電圧が３．５Ｖ、印加パルス時間幅が１００μｓｅｃ、負バイアス電圧が−５Ｖ、測定時間範囲が５０μｓｅｃの条件で行った。測定結果を図３６（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図３６（Ａ）（Ｂ）において、縦軸は、定常的にキャリアが注入されている状態（パルス電圧のＯＮ時）における発光強度で規格化した強度で示す。また、横軸は、パルス電圧の立下りからの経過時間を示す。
図３６（Ａ）（Ｂ）に示す減衰曲線について、指数関数によるフィッティングを行った。その結果、発光素子１、発光素子２、及び発光素子３の蛍光寿命τはそれぞれ２．５μｓｅｃ、３．５μｓｅｃ、及び２．３μｓｅｃと見積もることができた。また、比較発光素子１及び比較発光素子２の蛍光寿命τはそれぞれ４．７μｓｅｃ、及び３．８μｓｅｃと見積もることができた。通常、蛍光発光の寿命は数ｎｓｅｃである。そのため、１μｓｅｃ以上の蛍光寿命を有することから、発光素子１、発光素子２、発光素子３、比較発光素子１、及び比較発光素子２は、いずれも遅延蛍光成分を含む蛍光発光が観測されているといえる。
なお、図３６（Ａ）（Ｂ）で示した蛍光測定において、遅延蛍光が生じる要因として、三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）による一重項励起子生成以外に、パルス電圧ＯＦＦ時に発光素子の内部にキャリアが残存している場合に、この残存キャリアの再結合による一重項励起子生成に起因する遅延蛍光が生じる可能性もある。しかし、本測定は、測定時の条件で負バイアス電圧（−５Ｖ）を印加しているため、該残存キャリアの再結合が抑制されている条件下での測定である。したがって、図３６（Ａ）（Ｂ）の測定結果に示される遅延蛍光成分は、三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）に由来した発光によるものであるといえる。
次に、全発光成分に対する遅延蛍光成分の占める割合を指数関数によるフィッティングによって算出した。その結果、発光素子１、発光素子２、及び発光素子３は、遅延蛍光成分の割合がそれぞれ、１０％、２０％、及び１２％であり、遅延蛍光の割合が高い結果であった。一方、比較発光素子１及び比較発光素子２は、遅延蛍光成分がいずれも１％未満と、遅延蛍光の割合が非常に低い結果であった。
したがって、発光素子１、発光素子２、及び発光素子３の方が、比較発光素子１及び比較発光素子２よりも、ＴＴＡ効率が高いと言える。
＜発光素子の動作特性＞
次に、作製した発光素子１、発光素子２、発光素子３、比較発光素子１、及び比較発光素子２の発光特性について測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
ここで、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子の発光特性を以下の表３に示す。また、発光素子の電流効率−輝度特性を図３７に、外部量子効率−輝度特性を図３８に、輝度−電圧特性を図３９に示す。また、発光素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流したときの電界発光スペクトルを図４０に示す。
図４０に示すように、発光素子１、発光素子２、発光素子３、比較発光素子１及び比較発光素子２の電界発光スペクトルピークはそれぞれ、４６２ｎｍ、４６１ｎｍ、４６４ｎｍ、４６４ｎｍ、及び４６３ｎｍであり、蛍光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが呈する青色発光を観測した。すなわち、いずれの発光素子も、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長帯域に発光スペクトルピークを有する青色の発光を呈している。また、発光素子１乃至発光素子３において、蛍光材料が呈する発光を観測したことから、ＴＴＡによって生成した一重項励起エネルギーは、ホスト材料から蛍光材料へエネルギー移動しているといえる。
また、図３７、図３８、及び表３の結果より、発光素子１乃至発光素子３は、比較発光素子１及び比較発光素子２より高い電流効率および外部量子効率効率を示すことが分かる。なお、ＴＴＡを用いない蛍光発光素子において、一対の電極から注入されたキャリア（正孔及び電子）の再結合によって生成する一重項励起子の生成確率は最大で２５％であるため、外部への光取り出し効率を２５％であるとした場合の外部量子効率は、最大で６．２５％となる。発光素子１乃至発光素子３においては、外部量子効率が６．２５％より高い効率が得られている。これは、発光素子１乃至発光素子３において、一対の電極から注入されたキャリア（正孔及び電子）の再結合によって生成した一重項励起子に加えて、ＴＴＡによって生成した一重項励起子に基づいて、発光が得られているためである。
したがって、実施の形態１で示したように、ホスト材料に用いる化合物の第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより低いことが好ましい。あるいは、ホスト材料に用いる化合物の一重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギー以下であり、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態のエネルギーより高いことが好ましい。このような構成とすることで、ＴＴＡによる遅延蛍光成分を有し、高い発光効率を示す青色発光素子を作製することができる。
また、発光素子１においては、外部量子効率が９％を超える優れた発光効率が得られている。したがって、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより低いことがより好ましく、該エネルギーより０．２ｅＶ以上低いことが、さらに好ましいといえる。
また、図３９及び表３に示すように、発光素子１乃至発光素子３は、比較発光素子１及び比較発光素子２より低い電圧で駆動している。すなわち、ＴＴＡによる遅延蛍光成分を有するホスト材料を用いることで、低い電圧で駆動する青色発光素子を作製することができる。
以上のように、ＴＴＡによる遅延蛍光成分を有するホスト材料を用いることで、消費電力の低減された青色発光素子を作製することができる。
＜一重項励起エネルギーおよび三重項励起エネルギー準位の測定＞
なお、図３６（Ａ）（Ｂ）で示した蛍光測定において、遅延蛍光が生じる要因として、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が生じて熱活性化遅延蛍光を呈している可能性もある。該逆項間交差が効率よく生じるためには、Ｓ１準位とＴ１準位との差が０ｅＶより大きく０．２ｅＶ以下であることが好ましい。したがって、図３６（Ａ）（Ｂ）で示した遅延蛍光がＴＴＡに起因するものであることを確認するため、上記で作製した発光素子の発光層１３０に用いた材料について、そのＳ１準位およびＴ１準位の測定を行った。
Ｓ１準位およびＴ１準位の測定は、ＣｚＰＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ｃｇＤＢＣｚＰＡ、及び１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎについて、行った。
まず、Ｓ１準位を見積もるため、石英基板上に薄膜（約５０ｎｍ）を真空蒸着法により成膜し薄膜サンプルとし、吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５５０型）を用いた。測定したサンプルのスペクトルから石英の吸収スペクトルを差し引いた。薄膜の吸収スペクトルのデータより、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的バンドギャップとしてＳ１準位を見積もった。
次に、Ｔ１準位を見積もるため、燐光発光測定を行った。なお、蛍光性の化合物は項間交差が起こりにくく、Ｔ１準位からの発光が微弱であるため、Ｔ１準位の測定が困難な場合がある。また、本発明の一態様である発光素子に用いる物質は蛍光量子収率が非常に高く、材料単体を用いた薄膜サンプルでは、低温ＰＬ測定法で燐光を直接観測することは非常に困難である。そのため、以下で説明する三重項増感剤を用いた手法により燐光発光測定を行い、Ｔ１準位を見積もった。
Ｔ１準位を測定する材料に、三重項増感剤としてＩｒ（ｐｐｙ）３を添加した共蒸着膜を作製し、これを低温ＰＬ測定法により測定し、測定された燐光スペクトルからＴ１準位を見積もった。測定には、顕微ＰＬ装置 ＬａｂＲＡＭ ＨＲ−ＰＬ （（株）堀場製作所）を用い、測定温度は１０Ｋ、励起光としてＨｅ−Ｃｄレーザ（３２５ｎｍ）を用い、検出器にはＣＣＤ検出器を用いた。Ｉｒ（ｐｐｙ）３を共蒸着させることにより、測定したい蛍光材料の項間交差の確率を高め、共蒸着をしない場合は困難である、蛍光材料からの燐光発光の測定が可能となる。
なお、薄膜は石英基板上に厚さ約５０ｎｍで成膜し、その石英基板に対し、窒素雰囲気中で、蒸着面側から別の石英基板を貼り付けた後、測定に用いた。
以上のように見積もった、Ｓ１準位の測定結果、及びＴ１準位の測定結果を、表４に示す。
表４より、ＣｚＰＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、及びｃｇＤＢＣｚＰＡのＳ１準位は、青色発光を呈するゲスト材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎのＳ１準位より高く、ホスト材料として十分なＳ１準位を有していることが分かる。
また、表４より、ＣｚＰＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、及びｃｇＤＢＣｚＰＡのＳ１準位とＴ１準位のエネルギー差は、０．５ｅＶ以上であることが分かる。遅延蛍光が生じる要因として、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差に由来する熱活性化遅延蛍光もあり得るが、該逆項間交差が効率よく生じるためには、Ｓ１準位とＴ１準位との差が０ｅＶより大きく０．２ｅＶ以下であることが好ましい。したがって、本実施例および実施の形態１で発光素子の発光層１３０に用いた材料においては、その遅延蛍光成分は熱活性化遅延蛍光に由来するものであるとは言えず、ＴＴＡに由来するものであると言える。また、Ｓ１準位のエネルギーは、Ｔ１準位のエネルギーの２倍以下であるため、ＴＴＡによって三重項励起状態から一重項励起状態へのエネルギー移動が可能であると言える。
また、ＣｚＰＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、及びｃｇＤＢＣｚＰＡの薄膜の蛍光発光のスペクトルピークは、それぞれ４５１ｎｍ（２．７５ｅＶ）、４４２ｎｍ（２．８１ｅＶ）、４４２ｎｍ（２．８１ｅＶ）であった。したがって、ＣｚＰＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ及びｃｇＤＢＣｚＰＡの蛍光発光スペクトルのピーク波長と、燐光発光スペクトルのピーク波長と、のエネルギー換算値差は０．５ｅＶ以上であった。このことからも、本実施例および実施の形態１で発光素子の発光層１３０に用いた材料においては、その遅延蛍光成分は熱活性化遅延蛍光に由来するものではなく、ＴＴＡに由来するものであると言える。なお、蛍光スペクトルの測定にはＰＬ−ＥＬ測定装置（浜松ホトニクス社製）を用いた。
以上、本実施例に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子（発光素子４）の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図は、図１（Ａ）に示す発光素子と同様である。素子構造の詳細を表５に示す。また、本実施例で使用した化合物は、実施の形態１および実施例１に示した化合物である。
＜発光素子４の作製＞
基板上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜を、厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極１０１上にＥＬ層１００を形成した。正孔注入層１１１としては、ＰＣＰＰｎとＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように、共蒸着した。また、正孔輸送層１１２としては、ＰＣＰＰｎを厚さが３０ｎｍになるように蒸着した。
次に、発光層１３０としては、ｃｇＤＢＣｚＰＡおよび１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、ｃｇＤＢＣｚＰＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが蛍光材料（ゲスト材料）である。
また、発光層１３０上に、電子輸送層１１８として、ｃｇＤＢＣｚＰＡとＢＰｈｅｎとを厚さがそれぞれ１０ｎｍになるよう、順次蒸着した。次に、電子注入層１１９として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
また、電極１０２としては、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように形成した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止基板を、ＥＬ層１００を形成した基板に固定することで、発光素子４を封止した。具体的な方法は、実施例１と同様である。以上の工程により発光素子４を得た。
＜発光素子４の動作特性＞
次に、作製した発光素子４の発光特性について測定した。なお、測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。
ここで、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子４の発光特性を以下の表６に示す。また、発光素子４の電流効率−輝度特性を図４１に、外部量子効率−輝度特性を図４２に、輝度−電圧特性を図４３に示す。また、発光素子４に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流したときの電界発光スペクトルを図４４に示す。また、発光素子４が呈する発光の角度分布を測定した結果を図４５に示す。
図４４に示すように、発光素子４の電界発光スペクトルピークは４６５ｎｍであり、蛍光材料である１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが呈する青色発光を観測した。すなわち、発光素子４は、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長帯域に発光スペクトルピークを有する青色の発光を呈している。また、発光素子４において、蛍光材料が呈する発光を観測したことから、ＴＴＡによって生成した一重項励起エネルギーは、ホスト材料から蛍光材料へエネルギー移動しているといえる。
また、図４１、図４２、及び表６の結果より、発光素子４は高い電流効率および外部量子効率効率を示すことが分かる。発光素子４においては、外部量子効率が１３％を超える優れた効率が得られている。これは、発光素子４において、一対の電極から注入されたキャリア（正孔及び電子）の再結合によって生成した一重項励起子に加えて、ＴＴＡによって生成した一重項励起子に基づいて、発光が得られているためである。
なお、発光素子４の発光の角度分布を測定した結果、図４５に示すように発光素子４の発光角度分布と完全拡散面（ランバーシアン、またはＬａｍｂｅｒｔｉａｎともいう）との差（ランバーシアン比ともいう）は、９７．５％であった。図４２及び表６に示す外部量子効率は、正面における電流効率の測定結果からランバーシアン配光を仮定して算出された外部量子効率と、ランバーシアン比との積であり、全方位の真の外部量子効率を見積もった値である。
また、図４３及び表６に示すように、発光素子４は低い電圧で駆動している。すなわち、ＴＴＡによる遅延蛍光成分を有するホスト材料を用いることで、低い電圧で駆動する青色発光素子を作製することができる。
次に、発光素子４の信頼性試験の測定結果を図４６に示す。なお、信頼性試験は、発光素子４の初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で発光素子４を駆動させた。
その結果、初期輝度の９０％に劣化した時間（ＬＴ９０）は１８０時間であり、発光素子４は優れた信頼性を示す結果となった。
したがって、実施の形態１で示したように、ホスト材料に用いる化合物の最低一重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第３の三重項励起状態のエネルギー以下であり、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第２の三重項励起状態のエネルギーが、第３の三重項励起状態の最安定構造を有する第１の三重項励起状態のエネルギーより高い、ことが好ましい。
以上のように、ＴＴＡによる遅延蛍光成分を有するホスト材料を用いることで、消費電力の低減され、信頼性の優れた青色発光素子を作製することができる。また、本実施例に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子（発光素子５乃至発光素子１１）の作製例を示す。本実施例で作製した発光素子の断面模式図を図４７に、素子構造の詳細を表８乃至表１０に、それぞれ示す。また、使用した化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の化合物については、実施の形態１及び実施例１を参酌すればよい。
＜発光素子５乃至１１の作製＞
≪発光素子５の作製≫
基板５１０上に電極５０１を構成する導電層５０１ａとして、銀とパラジウムと銅の合金膜（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ膜、ＡＰＣともいう）を厚さが１００ｎｍになるように形成した。次に、導電層５０１ａ上に接する導電層５０１ｂとして、ＩＴＳＯ膜を厚さが８５ｎｍになるよう形成した。以上の工程により、光を反射する機能を有する電極５０１を形成した。なお、電極５０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。
次に、電極５０１上に正孔注入層５３１として、ＰＣＰＰｎとＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように、共蒸着した。また、正孔輸送層５３２としては、ＰＣＰＰｎを厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
次に、発光層５２１としては、ｃｇＤＢＣｚＰＡおよび１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎを重量比（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層５２１において、ｃｇＤＢＣｚＰＡがホスト材料であり、１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが蛍光材料（ゲスト材料）である。
また、発光層５２１上に、電子輸送層５３３として、ｃｇＤＢＣｚＰＡとＢＰｈｅｎとを、それぞれ厚さが１０ｎｍ、１５ｎｍになるよう、順次蒸着した。
次に、電子輸送層５３３上に電子注入層５３４として、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）及び、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）を、それぞれ厚さが０．１ｎｍ、２ｎｍになるように順次蒸着した。
次に、正孔注入層を兼ねる電荷発生層５３５として、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、ＭｏＯ３とを重量比（ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔輸送層５３７として、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）を厚さが１５ｎｍになるように蒸着した。
次に、発光層５２２として、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ、ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）と、Ｎ−（１，１’−ビフェニル−４−イル）−Ｎ−［４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル］−９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）と、（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））と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．８：０．２：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、ビス［２−（５−（２，６−ジメチルフェニル）−３−（３，５−ジメチルフェニル）−２−ピラジニル−κＮ）−４，６−ジメチルフェニル−κＣ］（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｐｍ））が０．８：０．２：０．０５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着し、続いて、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．８：０．２：０．０５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、発光層５２２上に電子輸送層５３８として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、２，９−ビス（ナフタレン−２−イル）−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）とを、それぞれ厚さが３０ｎｍ及び１５ｎｍになるように順次蒸着した。また、電子輸送層５３８上に電子注入層５３９として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を厚さが１ｎｍになるよう蒸着した。
次に、電子注入層５３９上に電極５０２として、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）とを厚さが１５ｎｍになるよう共蒸着し、さらに、ＩＴＯ膜を厚さが７０ｎｍになるように形成した。以上の工程により、光を反射する機能と、光を透過する機能とを有する電極５０２を形成した。なお、ＡｇとＭｇとの共蒸着膜としては、体積比（Ａｇ：Ｍｇ）が１：０．１となるように蒸着した。
以上の工程により、基板５１０上に形成される一対の電極、及びＥＬ層を形成した。なお、上述した成膜過程において、蒸着は全て抵抗加熱法にて行った。また、電極５０２のＩＴＯ膜はスパッタリング法にて形成した。
また、発光素子５の封止基板５１２には、光学素子５１４として、赤色のカラーフィルタ（ＣＦ Ｒｅｄ）を２．１μｍの厚さで形成した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、有機ＥＬ用封止材を用いて封止基板５１２を基板５１０上に固定することで、発光素子５を封止した。具体的には、基板５１０に形成したＥＬ層の周囲に封止材を塗布し、基板５１０と封止基板５１２とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間の熱処理をした。以上の工程により発光素子５を得た。
≪発光素子６の作製≫
発光素子６は、先に示す発光素子５の作製と、正孔注入層５３１及び発光層５２２の工程のみ異なり、それ以外の工程は発光素子５と同様の作製方法とした。
電極５０１上の正孔注入層５３１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
発光層５２２として、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．８：０．２：０．０６になるように、且つ厚さが２０ｎｍになるように共蒸着し、続いて、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、ビス｛４，６−ジメチル−２−［５−（２，６−ジメチルフェニル）−３−（３，５−ジメチルフェニル）−２−ピラジニル−κＮ］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（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ａｃａｃ））、ビス｛４，６−ジメチル−２−［５−（２，６−ジメチルフェニル）−３−（３，５−ジメチルフェニル）−２−ピラジニル−κＮ］フェニル−κＣ｝（２，８−ジメチル−４，６−ノナンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｉｖｍ））と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ−ｄｍｐ）２（ｄｉｖｍ））が０．８：０．２：０．０５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着し、続いて、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩと、ＰＣＢＢｉＦと、Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）と、を重量比（２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ））が０．８：０．２：０．０５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子７の作製≫
発光素子７は、先に示す発光素子５の作製と、導電層５０１ｂ、正孔注入層５３１、及び光学素子５１４の工程が異なり、それ以外の工程は発光素子５の作製方法とした。
電極５０１を構成する導電層５０１ｂとして、ＩＴＳＯ膜を厚さが４５ｎｍになるように形成した。
電極５０１上に正孔注入層５３１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
また、発光素子７の封止基板５１２には、光学素子５１４として、緑色のカラーフィルタ（ＣＦ Ｇｒｅｅｎ）を１．２μｍの厚さで形成した。
≪発光素子８の作製≫
発光素子８は、先に示す発光素子７の作製と、正孔注入層５３１の工程が異なり、それ以外の工程は発光素子７の作製方法とした。
電極５０１上に正孔注入層５３１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１５ｎｍになるように共蒸着した。
≪発光素子９の作製≫
発光素子９は、先に示す発光素子６の作製と、導電層５０１ｂ、正孔注入層５３１、及び光学素子５１４の工程が異なり、それ以外の工程は発光素子６の作製方法とした。
電極５０１を構成する導電層５０１ｂとして、ＩＴＳＯ膜を厚さが４５ｎｍになるように形成した。
電極５０１上に正孔注入層５３１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
また、発光素子９の封止基板５１２には、光学素子５１４として、緑色のカラーフィルタ（ＣＦ Ｇｒｅｅｎ）を１．２μｍの厚さで形成した。
≪発光素子１０の作製≫
発光素子１０は、先に示す発光素子５の作製と、導電層５０１ｂ、正孔注入層５３１、及び光学素子５１４の工程が異なり、それ以外の工程は発光素子５の作製方法とした。
電極５０１を構成する導電層５０１ｂとして、ＩＴＳＯ膜を厚さが１１０ｎｍになるように形成した。
電極５０１上に正孔注入層５３１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１５ｎｍになるように共蒸着した。
また、発光素子７の封止基板５１２には、光学素子５１４として、青色のカラーフィルタ（ＣＦ Ｂｌｕｅ）を０．８μｍの厚さで形成した。
≪発光素子１１の作製≫
発光素子１１は、先に示す発光素子６の作製と、導電層５０１ｂ、正孔注入層５３１、及び光学素子５１４の工程が異なり、それ以外の工程は発光素子６の作製方法とした。
電極５０１を構成する導電層５０１ｂとして、ＩＴＳＯ膜を厚さが１１５ｎｍになるように形成した。
電極５０１上に正孔注入層５３１として、ＰＣＰＰｎと、ＭｏＯ３とを重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが５ｎｍになるように共蒸着した。
また、発光素子９の封止基板５１２には、光学素子５１４として、青色のカラーフィルタ（ＣＦ Ｂｌｕｅ）を０．８μｍの厚さで形成した。
＜発光素子５乃至１１の特性＞
作製した発光素子５乃至発光素子１１の電流効率−輝度特性を図４８及び図４９に示す。また、輝度−電圧特性を図５０及び図５１に示す。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子５乃至発光素子１１の素子特性を表１１に示す。
また、発光素子５乃至発光素子１１に２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の電界発光スペクトル（ＥＬスペクトル）を図５２及び図５３に示す。
図４８乃至図５３、及び表１１で示すように、発光素子５及び発光素子６は、高い電流効率で、且つ色純度の高い赤色発光が得られた。発光素子７乃至発光素子９は、高い電流効率で、且つ色純度の高い緑色発光が得られた。発光素子１０及び発光素子１１は、高い電流効率で、且つ色純度の高い青色発光が得られた。
＜発光素子の色度の角度依存性＞
次に、発光素子１０において、正面方向（０°）から斜め方向（７０°）で電界発光スペクトルを測定した結果を図５４に示す。また、発光素子１０と、光学素子５１４の構成のみ異なる発光素子（発光素子１２）において、正面方向（０°）から斜め方向（７０°）で電界発光スペクトルを測定した結果を図５５に示す。なお、発光素子１２の光学素子５１４としては、青色のカラーフィルタ（ＣＦ Ｂｌｕｅ）を１．５μｍの厚さで形成した。
図５４及び図５５に示すように、発光素子１０では、斜め方向７０°において、５５０ｎｍ付近の発光が強く表れている。一方、発光素子１２では、斜め方向７０°において、５５０ｎｍ付近の発光が発光素子１０より弱い。
また、発光素子１０及び発光素子１２の色度の視野角依存性について、斜め方向における正面方向からの色度差Δｕ’ｖ’を算出した結果を図５６に示す。
図５６のように、発光素子１２は０°乃至７０°の角度において色度差Δｕ’ｖ’が０．２未満となっており、発光素子１０より色度の視野角依存性が小さい結果が得られた。すなわち、発光素子１２は、発光素子１０より、色度の角度依存性が良好である。
＜発光素子を用いた表示装置の消費電力の見積もり＞
次に、作製した発光素子５乃至発光素子１１を用いて、表示装置を作製した場合における該表示装置の消費電力を見積もった。
表示領域の縦横比が１６：９で、対角サイズが４．５インチで、面積が５５．８２ｃｍ２である表示装置において、開口率が３５％と仮定して、表示装置の消費電力を見積もった。該仕様の表示装置に用いたときの発光素子及び表示装置の特性を表１２に示す。なお、本実施例において、発光素子５、７、１０を表示素子として用いた表示装置を表示装置１と、発光素子５、８、１０を表示素子として用いた表示装置を表示装置２と、発光素子６、９、１１を表示素子として用いた表示装置を表示装置３と、発光素子５、７、１２を表示素子として用いた表示装置を表示装置４と、発光素子５、８、１２を表示素子として用いた表示装置を表示装置５と、それぞれ呼称する。
表１２のように、上記仕様の表示装置の表示素子として発光素子５、７、及び１０を用いた場合（表示装置１）、発光素子５の構造を有する表示素子の輝度が６７５ｃｄ／ｍ２、発光素子７の構造を有する表示素子の輝度が１６３１ｃｄ／ｍ２、発光素子１０の構造を有する表示素子の輝度が２６６ｃｄ／ｍ２の時に、色温度が６５００Ｋの白色（色度（ｘ，ｙ）が（０．３１３，０．３２９））を３００ｃｄ／ｍ２で表示領域全面に表示させることができ、この時にこれらの表示素子の消費電力は４２７ｍＷと見積もることができた。また、全米テレビジョン放送方式標準化委員会（ＮＴＳＣ）が策定した色域規格に対する該表示装置が表示可能なＣＩＥ１９７６色度の面積比（ＮＴＳＣ比）は、１０２％と見積もられた。
また、上記仕様の表示装置の表示素子として発光素子５、８、及び１０を用いた場合（表示装置２）、発光素子５の構造を有する表示素子の輝度が５７６ｃｄ／ｍ２、発光素子８の構造を有する表示素子の輝度が１７２８ｃｄ／ｍ２、発光素子１０の構造を有する表示素子の輝度が２６７ｃｄ／ｍ２の時に、色温度が６５００Ｋの白色（色度（ｘ，ｙ）が（０．３１３，０．３２９））を３００ｃｄ／ｍ２で表示領域全面に表示させることができ、この時にこれらの表示素子の消費電力は３９３ｍＷと見積もることができた。また、ＮＴＳＣ比は、９５％と見積もられた。
また、上記仕様の表示装置の表示素子として発光素子６、９、及び１１を用いた場合（表示装置３）、発光素子６の構造を有する表示素子の輝度が６５８ｃｄ／ｍ２、発光素子９の構造を有する表示素子の輝度が１６２０ｃｄ／ｍ２、発光素子１１の構造を有する表示素子の輝度が２９４ｃｄ／ｍ２の時に、色温度が６５００Ｋの白色（色度（ｘ，ｙ）が（０．３１３，０．３２９））を３００ｃｄ／ｍ２で表示領域全面に表示させることができ、この時にこれらの表示素子の消費電力は４７６ｍＷと見積もることができた。また、ＮＴＳＣ比は、９８％と見積もられた。
また、上記仕様の表示装置の表示素子として発光素子５、７、及び１２を用いた場合（表示装置４）、発光素子５の構造を有する表示素子の輝度が６９７ｃｄ／ｍ２、発光素子７の構造を有する表示素子の輝度が１６４０ｃｄ／ｍ２、発光素子１０の構造を有する表示素子の輝度が２３４ｃｄ／ｍ２の時に、色温度が６５００Ｋの白色（色度（ｘ，ｙ）が（０．３１３，０．３２９））を３００ｃｄ／ｍ２で表示領域全面に表示させることができ、この時にこれらの表示素子の消費電力は４４７ｍＷと見積もることができた。また、ＮＴＳＣ比は、１０６％と見積もられた。
また、上記仕様の表示装置の表示素子として発光素子５、８、及び１２を用いた場合（表示装置５）、発光素子５の構造を有する表示素子の輝度が５９８ｃｄ／ｍ２、発光素子８の構造を有する表示素子の輝度が１７３９ｃｄ／ｍ２、発光素子１０の構造を有する表示素子の輝度が２３５ｃｄ／ｍ２の時に、色温度が６５００Ｋの白色（色度（ｘ，ｙ）が（０．３１３，０．３２９））を３００ｃｄ／ｍ２で表示領域全面に表示させることができ、この時にこれらの表示素子の消費電力は４１３ｍＷと見積もることができた。また、ＮＴＳＣ比は、１００％と見積もられた。
以上のように、発光素子５乃至発光素子１２の構造を有する表示素子は、消費電力が低減された表示素子となることが示された。また、上記のような表示素子を用いることで、消費電力が低減された表示装置を提供することができることが示された。
＜信頼性試験結果＞
次に、発光素子５、発光素子７、発光素子８、及び発光素子１０の信頼性試験の結果を図５７乃至図５９に示す。なお、信頼性試験における発光素子の初期輝度は、上記表示装置１、及び表示装置２を想定した初期輝度とし、電流密度一定の条件で発光素子を駆動させた。また、それぞれ２個の発光素子について信頼性試験を行った。
また、発光素子５において、表示装置１の初期輝度（初期輝度６７５ｃｄ／ｍ２）で試験を行った発光素子を発光素子５（１）及び発光素子５（２）と、表示装置２の初期輝度（初期輝度５７６ｃｄ／ｍ２）で試験を行った発光素子を発光素子５（３）及び発光素子５（４）とした。また、発光素子７において、表示装置１の初期輝度（初期輝度１６３１ｃｄ／ｍ２）で試験を行った発光素子を発光素子７（１）及び発光素子７（２）とした。また、発光素子８において、表示装置２の初期輝度（初期輝度１７２８ｃｄ／ｍ２）で試験を行った発光素子を発光素子８（１）及び発光素子８（２）とした。また、発光素子１０において、表示装置１及び表示装置２の初期輝度（初期輝度２６７ｃｄ／ｍ２）で試験を行った発光素子を発光素子１０（１）及び発光素子１０（２）とした。
発光素子５（１）（２）（３）（４）の信頼性試験の結果を図５７（Ａ）（Ｂ）に、発光素子７（１）（２）及び発光素子８（１）（２）の信頼性試験の図５８（Ａ）（Ｂ）に、発光素子１０（１）（２）の信頼性試験の結果を図５９（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、図５７（Ａ）、図５８（Ａ）、及び図５９（Ａ）は、初期輝度を１００％としたとき規格化輝度の時間変化を示し、図５８（Ｂ）、図５９（Ｂ）、及び図５９（Ｂ）は、初期の電圧を０Ｖとした時の電圧変化を示す。
図５７乃至図５９に示すように、本発明の一態様の発光素子である発光素子５、７、８、及び１０は、いずれも８００時間経過後の輝度が９５％以上と輝度劣化が少なく、且つ８００時間経過後の電圧上昇が０．２Ｖ以下と電圧変化が少なく、信頼性に優れた発光素子であった。すなわち、本発明の一態様の発光素子は、表示装置の表示素子として好適である。
以上のように、本発明の一態様の構成を用いることで、高い電流効率を示し、高い色純度の青色発光を呈する、発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様の構成を有する発光素子を用いることで、信頼性の優れた表示装置を提供できる。また、本発明の一態様の構成を有する発光素子を用いることで、消費電力が低く、高い色純度を示す表示装置を提供することができる。
以上、本実施例に示す構成は、他の実施例及び実施の形態と適宜組み合わせて用いる事ができる。
１００ ＥＬ層
１０１ 電極
１０１ａ 導電層
１０１ｂ 導電層
１０１ｃ 導電層
１０２ 電極
１０３ 電極
１０３ａ 導電層
１０３ｂ 導電層
１０４ 電極
１０４ａ 導電層
１０４ｂ 導電層
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 電子輸送層
１１４ 電子注入層
１１５ 電荷発生層
１１６ 正孔注入層
１１７ 正孔輸送層
１１８ 電子輸送層
１１９ 電子注入層
１２０ 発光素子
１２３Ｂ 発光層
１２３Ｇ 発光層
１２３Ｒ 発光層
１３０ 発光層
１３１ ホスト材料
１３２ ゲスト材料
１４０ 隔壁
１５１ 三重項励起状態
１５２ 三重項励起状態
１５３ 三重項励起状態
１６０ 発光層
１６１ 三重項励起状態
１６２ 三重項励起状態
１６３ 三重項励起状態
１６４ 三重項励起状態
１７０ 発光層
１７０ａ 発光層
１７０ｂ 発光層
１７１ 三重項励起状態
１７２ 三重項励起状態
１７３ 三重項励起状態
１７４ 三重項励起状態
１８１ 三重項励起状態
１８２ 三重項励起状態
１８３ 三重項励起状態
１８４ 三重項励起状態
１９１ 三重項励起状態
１９２ 三重項励起状態
１９３ 三重項励起状態
１９４ 三重項励起状態
２００ 基板
２２０ 基板
２２１Ｂ 領域
２２１Ｇ 領域
２２１Ｒ 領域
２２２Ｂ 領域
２２２Ｇ 領域
２２２Ｒ 領域
２２３ 遮光層
２２４Ｂ 光学素子
２２４Ｇ 光学素子
２２４Ｒ 光学素子
２５０ 発光素子
２５２ 発光素子
２５４ 発光素子
２５６ 発光素子
３０１＿１ 配線
３０１＿５ 配線
３０１＿６ 配線
３０１＿７ 配線
３０２＿１ 配線
３０２＿２ 配線
３０３＿１ トランジスタ
３０３＿６ トランジスタ
３０３＿７ トランジスタ
３０４ 容量素子
３０４＿１ 容量素子
３０４＿２ 容量素子
３０５ 発光素子
３０６＿１ 配線
３０６＿３ 配線
３０７＿１ 配線
３０７＿３ 配線
３０８＿１ トランジスタ
３０８＿６ トランジスタ
３０９＿１ トランジスタ
３０９＿２ トランジスタ
３１１＿１ 配線
３１１＿３ 配線
３１２＿１ 配線
３１２＿２ 配線
４００ ＥＬ層
４０１ 電極
４０２ 電極
４１１ 正孔注入層
４１２ 正孔輸送層
４１３ 電子輸送層
４１４ 電子注入層
４１６ 正孔注入層
４１７ 正孔輸送層
４１８ 電子輸送層
４１９ 電子注入層
４２０ 発光層
４２１ ホスト材料
４２２ ゲスト材料
４３０ 発光層
４３１ ホスト材料
４３１＿１ 有機化合物
４３１＿２ 有機化合物
４３２ ゲスト材料
４４１ 発光ユニット
４４２ 発光ユニット
４４５ 電荷発生層
４５０ 発光素子
４５２ 発光素子
５０１ 電極
５０２ 電極
５０１ａ 導電層
５０１ｂ 導電層
５１０ 基板
５１２ 封止基板
５１４ 光学素子
５２１ 発光層
５２２ 発光層
５３１ 正孔注入層
５３２ 正孔輸送層
５３３ 電子輸送層
５３４ 電子注入層
５３５ 電荷発生層
５３７ 正孔輸送層
５３８ 電子輸送層
５３９ 電子注入層
６００ 表示装置
６０１ 信号線駆動回路部
６０２ 画素部
６０３ 走査線駆動回路部
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 領域
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ
６１０ 素子基板
６１１ トランジスタ
６１２ トランジスタ
６１３ 下部電極
６１４ 隔壁
６１６ ＥＬ層
６１７ 上部電極
６１８ 発光素子
６２１ 光学素子
６２２ 遮光層
６２３ トランジスタ
６２４ トランジスタ
８０１ 画素回路
８０２ 画素部
８０４ 駆動回路部
８０４ａ 走査線駆動回路
８０４ｂ 信号線駆動回路
８０６ 保護回路
８０７ 端子部
８５２ トランジスタ
８５４ トランジスタ
８６２ 容量素子
８７２ 発光素子
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 層間絶縁膜
１０２１ 層間絶縁膜
１０２２ 電極
１０２４Ｂ 下部電極
１０２４Ｇ 下部電極
１０２４Ｒ 下部電極
１０２４Ｙ 下部電極
１０２５ 隔壁
１０２６ 上部電極
１０２８ ＥＬ層
１０２９ 封止層
１０３１ 封止基板
１０３２ シール材
１０３３ 基材
１０３４Ｂ 着色層
１０３４Ｇ 着色層
１０３４Ｒ 着色層
１０３４Ｙ 着色層
１０３５ 遮光層
１０３６ オーバーコート層
１０３７ 層間絶縁膜
１０４０ 画素部
１０４１ 駆動回路部
１０４２ 周辺部
２０００ タッチパネル
２００１ タッチパネル
２５０１ 表示装置
２５０２Ｒ 画素
２５０２ｔ トランジスタ
２５０３ｃ 容量素子
２５０３ｇ 走査線駆動回路
２５０３ｓ 信号線駆動回路
２５０３ｔ トランジスタ
２５０９ ＦＰＣ
２５１０ 基板
２５１０ａ 絶縁層
２５１０ｂ 可撓性基板
２５１０ｃ 接着層
２５１１ 配線
２５１９ 端子
２５２１ 絶縁層
２５２８ 隔壁
２５５０Ｒ 発光素子
２５６０ 封止層
２５６７ＢＭ 遮光層
２５６７ｐ 反射防止層
２５６７Ｒ 着色層
２５７０ 基板
２５７０ａ 絶縁層
２５７０ｂ 可撓性基板
２５７０ｃ 接着層
２５８０Ｒ 発光モジュール
２５９０ 基板
２５９１ 電極
２５９２ 電極
２５９３ 絶縁層
２５９４ 配線
２５９５ タッチセンサ
２５９７ 接着層
２５９８ 配線
２５９９ 接続層
２６０１ パルス電圧出力回路
２６０２ 電流検出回路
２６０３ 容量
２６１１ トランジスタ
２６１２ トランジスタ
２６１３ トランジスタ
２６２１ 電極
２６２２ 電極
３０００ 発光装置
３００１ 基板
３００３ 基板
３００５ 発光素子
３００７ 封止領域
３００９ 封止領域
３０１１ 領域
３０１３ 領域
３０１４ 領域
３０１５ 基板
３０１６ 基板
３０１８ 乾燥剤
３０５４ 表示部
３５００ 多機能端末
３５０２ 筐体
３５０４ 表示部
３５０６ カメラ
３５０８ 照明
３６００ ライト
３６０２ 筐体
３６０８ 照明
３６１０ スピーカ
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチセンサ
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示装置
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリ
８５０１ 照明装置
８５０２ 照明装置
８５０３ 照明装置
８５０４ 照明装置
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５０ 操作ボタン
９０５１ 情報
９０５２ 情報
９０５３ 情報
９０５４ 情報
９０５５ ヒンジ
９１００ 携帯情報端末
９１０１ 携帯情報端末
９１０２ 携帯情報端末
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末

Claims (13)

  1. 一対の電極と、
    前記一対の電極間に挟まれたＥＬ層と、
    を有する発光素子であって、
    前記ＥＬ層は、有機化合物を有し、
    前記有機化合物は、第１の骨格と、第２の骨格と、を有し、
    前記ＥＬ層が呈する発光は、三重項−三重項消滅による遅延蛍光成分を有し、
    前記有機化合物における第１の三重項励起状態は、前記有機化合物における最も低い励起エネルギー準位を有する励起状態であり、
    前記第１の三重項励起状態は、前記第１の骨格に分子軌道を有し、
    前記有機化合物における第２の三重項励起状態は、前記第２の骨格に分子軌道を有し、且つ、前記第２の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、
    前記有機化合物における第３の三重項励起状態は、前記第１の骨格に分子軌道を有し、且つ、前記第１の三重項励起状態以外の前記第１の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、
    前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第３の三重項励起状態のエネルギーは、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第１の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第２の三重項励起状態のエネルギーより低い、
    ことを特徴とする発光素子。
  2. 一対の電極と、
    前記一対の電極間に挟まれたＥＬ層と、
    を有する発光素子であって、
    前記ＥＬ層は、有機化合物を有し、
    前記有機化合物は、第１の骨格と、第２の骨格と、を有し、
    前記ＥＬ層が呈する発光は、三重項−三重項消滅による遅延蛍光成分を有し、
    前記有機化合物における第１の三重項励起状態は、前記有機化合物における最も低い励起エネルギー準位を有する励起状態であり、
    前記第１の三重項励起状態は、前記第１の骨格に分子軌道を有し、
    前記有機化合物における第２の三重項励起状態は、前記第２の骨格に分子軌道を有し、且つ、前記第２の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、
    前記有機化合物における第３の三重項励起状態は、前記第１の骨格に分子軌道を有し、且つ、前記第１の三重項励起状態以外の前記第１の骨格に分子軌道を有する三重項励起状態のうち、最も低い励起エネルギー準位を有する三重項励起状態であり、
    前記有機化合物における最も低い励起エネルギー準位を有する一重項励起状態は、前記第２の三重項励起状態の励起エネルギー準位より高く、且つ、前記第３の三重項励起状態の励起エネルギー準位以下である励起エネルギー準位を有する、
    ことを特徴とする発光素子。
  3. 請求項２において、
    前記一重項励起状態のエネルギーは、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第３の三重項励起状態のエネルギー以下であり、
    前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第２の三重項励起状態のエネルギーは、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第１の三重項励起状態のエネルギーより高い、
    ことを特徴とする発光素子。
  4. 請求項２において、
    前記有機化合物の吸収スペクトルにおける吸収端のエネルギー換算値は、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第２の三重項励起状態のエネルギーより高く、且つ、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第３の三重項励起状態のエネルギー以下であり、
    前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第２の三重項励起状態のエネルギーは、前記第３の三重項励起状態の最安定構造を有する前記第１の三重項励起状態のエネルギーより高い、
    ことを特徴とする発光素子。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
    前記第１の骨格は、アントラセン骨格を有し、
    前記第２の骨格は、前記第１の骨格に結合する、
    ことを特徴とする発光素子。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記ＥＬ層が呈する発光は、青色に発光スペクトルピークを有する、
    ことを特徴とする発光素子。
  7. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
    前記ＥＬ層は、蛍光を呈するゲスト材料を有する、
    ことを特徴とする発光素子。
  8. 請求項７において、
    前記ゲスト材料が呈する発光は、青色に発光スペクトルピークを有する、
    ことを特徴とする発光素子。
  9. 請求項７または請求項８において、
    前記ゲスト材料が呈する発光は、遅延蛍光成分を有する、
    ことを特徴とする発光素子。
  10. 請求項７乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記ゲスト材料は、ピレン骨格を有する、
    ことを特徴とする発光素子。
  11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子と、
    カラーフィルタ、シール、またはトランジスタと、
    を有する表示装置。
  12. 請求項１１に記載の表示装置と、
    筐体またはタッチセンサと、
    を有する電子機器。
  13. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子と、
    筐体またはタッチセンサと、
    を有する照明装置。
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