JP2017132760A - 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置 - Google Patents

有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ＨＯＭＯ準位が低く、青色から緑色の燐光発光を示す新規有機金属錯体の提供。
【解決手段】下式６００で例示される、イリジウムに結合しているフェニレン基に、イリジウムに配位しているイミダゾール骨格とＮ−カルバゾリル基が結合した、有機金属錯体。

【選択図】なし

Description

本発明の一態様は、有機金属錯体に関する。特に、三重項励起状態におけるエネルギーを発光に変換できる有機金属錯体に関する。また、有機金属錯体を用いた発光素子、発光装置、電子機器、およ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、上記以外にも半導体装置、表示装置、液晶表示装置、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。
一対の電極間に発光物質である有機化合物を有する発光素子（有機ＥＬ素子ともいう）は、薄型軽量・高速応答・低電圧駆動などの特性を有することから、これらを適用したディスプレイは、次世代のフラットパネルディスプレイとして注目されている。この発光素子は、電圧が印加されると電極から注入された電子およびホールが再結合し、それによって発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。なお、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＊）とがあり、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。
また、上記発光物質のうち、一重項励起状態におけるエネルギーを発光に変換することが可能な化合物は蛍光性化合物（蛍光材料）と呼ばれ、三重項励起状態におけるエネルギーを発光に変換することが可能な化合物は燐光性化合物（燐光材料）と呼ばれる。
従って、上記の生成比率を根拠にした時、上記各発光物質を用いた発光素子における内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は、蛍光材料を用いた場合は２５％、燐光材料を用いた場合は７５％となる。
つまり、蛍光材料を用いた発光素子に比べて、燐光材料を用いた発光素子では、より高い効率を得ることが可能となる。そのため、近年では様々な種類の燐光材料の開発が盛んに行われている。特に、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されている（例えば、特許文献１。）。さらに、青色から緑色を示す材料として、イミダゾール誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が報告されている（例えば、特許文献２。）。
特開２００９−２３９３８号公報 米国特許公開第２００６／０００８６７０号公報
上述した特許文献で報告されているように優れた特性を示す燐光材料の開発が進んでいるが、さらに良好な特性を示す新規材料の開発が望まれている。
そこで、本発明の一態様では、新規な有機金属錯体を提供する。また、本発明の一態様では、ＨＯＭＯ準位が低く、青色から緑色の燐光発光を示す新規な有機金属錯体を提供する。また、本発明の一態様では、発光素子に用いることができる新規な有機金属錯体を提供する。また、本発明の一態様では、発光素子のＥＬ層に用いることができる、新規な有機金属錯体を提供する。また、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供する。また、本発明の一態様では、駆動電圧の低い新規な発光素子を提供する。また、消費電力の小さい発光装置を提供する。また、新規な発光装置、新規な電子機器、または新規な照明装置を提供する。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、イリジウムと、配位子とを有し、配位子は、イリジウムと結合する窒素を含むイミダゾール骨格と、イミダゾール骨格の２位とフェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、フェニレン基は、イリジウムと結合することを特徴とする有機金属錯体である。
また、本発明の別の一態様は、イリジウムと、配位子とを有し、配位子は、イミダゾール骨格と、イミダゾール骨格の２位とフェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、イミダゾール骨格の第１の窒素は、オルト位に置換基を有するアリール基を有し、イミダゾール骨格の第２の窒素およびフェニレン基は、イリジウムと結合することを特徴とする有機金属錯体である。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表される構造を含む有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ１）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ２）で表される構造を含む有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ２）中、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ３）で表される構造を含む有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ３）中、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ４）で表される有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ４）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ５）で表される有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ５）中、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ６）で表される有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ６）中、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ７）で表される有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ７）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｎが２を表すときｍは１を表し、ｎが１を表すときｍは２を表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ８）で表される有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ８）中、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｎが２を表すときｍは１を表し、ｎが１を表すときｍは２を表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式（Ｇ９）で表される有機金属錯体である。
但し、一般式（Ｇ９）中、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｍが２を表すときｎは１を表し、ｍが１を表すときｎは２を表す。
本発明の一態様として示した上記複数の構成のいずれかにおいて、Ｌで表されるモノアニオン性の２座の配位子としては、下記一般式（Ｌ１）〜（Ｌ７）のいずれか一であることを特徴とする。
但し、式中、Ａｒは炭素数６〜１３のアリール基を表し、Ａ１〜Ａ１８は、それぞれ独立に、窒素、または置換基Ｒと結合するｓｐ２炭素を表し、置換基Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数５〜８のシクロアルキル基、フェニル基、単数または複数のアルキル基またはシクロアルキル基で置換されたフェニル基、または単数または複数のフェニル基で置換されたフェニル基を表し、Ｒ３０〜Ｒ３４はそれぞれ独立に、水素、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基、単数または複数のアルキル基またはシクロアルキル基で置換されたフェニル基、または単数または複数のフェニル基で置換されたフェニル基を表す。
また、本発明の別の一態様は、下記構造式（１００）、構造式（６００）、構造式（５０９）、構造式（６０９）、構造式（５００）のいずれか一で表される有機金属錯体である。
上述した本発明の一態様である有機金属錯体は、中心金属であるイリジウムと、配位子とを有し、配位子は、イリジウムと結合する窒素を含むイミダゾール骨格と、イミダゾール骨格の２位と、フェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、フェニレン基がイリジウムと結合する構造を有する。このように、配位子において、フェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基を有する構造とすることにより、Ｎ−カルバゾリル基を有さない場合に比べて有機金属錯体のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位を共に低くすることができる。
なお、有機金属錯体のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位を共に低くすることで、素子の発光層における有機金属錯体への電子の注入が容易になり、電子の輸送性を高めると共に、ＨＯＭＯ準位の高い有機金属錯体を用いた素子で起こり得る有機金属錯体によるホールのトラップを緩和することが可能であるため、ホールの輸送性が向上し、駆動電圧を低減させることができる。
また、本発明の一態様である有機金属錯体の配位子において、Ｎ−カルバゾリル基の有無は、有機金属錯体のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分布位置に影響を与えないことから、Ｎ−カルバゾリル基において、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯが分布しにくいことがわかる。従って、本発明の一態様である有機金属錯体のＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギー差にも変化がなく、置換基としてＮ−カルバゾリル基を有することによる発光色の変化を抑えることができる。
また、本発明の一態様である有機金属錯体は燐光を発光することができる、すなわち三重項励起状態からの発光を得られ、かつ発光を呈することが可能であるため、発光素子に適用することにより高効率化が可能となり、非常に有効である。したがって、本発明の一態様である有機金属錯体を用いた発光素子は、本発明の一態様に含まれるものとする。
また、本発明の別の一態様は、一対の電極間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、発光層を有し、発光層は、上記に記載の有機金属錯体のいずれかを有する発光素子である。
また、本発明の別の一態様は、一対の電極間にＥＬ層を有し、ＥＬ層は、発光層を有し、発光層は、複数の有機化合物を有し、複数の有機化合物のうち一は、上記に記載の有機金属錯体のいずれかを有する発光素子である。
なお、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、発光装置を有する照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、または光源（照明装置含む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子に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。
本発明の一態様では、新規な有機金属錯体を提供することができる。また、本発明の一態様では、ＨＯＭＯ準位が低く、青色から緑色の燐光発光を示す新規な有機金属錯体を提供することができる。また、本発明の一態様では、発光素子に用いることができる新規な有機金属錯体を提供することができる。また、本発明の一態様では、発光素子のＥＬ層に用いることができる、新規な有機金属錯体を提供することができる。なお、新たな有機金属錯体を用いた新規な発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様では、駆動電圧の低い新規な発光素子を提供することができる。また、消費電力の小さい発光装置を提供することができる。また、新規な発光装置、新規な電子機器、または新規な照明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。
発光素子の構造について説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光装置について説明する図。 発光装置について説明する図。 電子機器について説明する図。 電子機器について説明する図。 自動車について説明する図。 照明装置について説明する図。 照明装置について説明する図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート。 タッチセンサの回路図。 表示装置のブロック図。 表示装置の回路構成。 表示装置の断面構造。 発光素子について説明する図。 構造式（１００）に示す有機金属錯体の１Ｈ−ＮＭＲチャート。 構造式（１００）に示す有機金属錯体の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式（１００）に示す有機金属錯体のＬＣ−ＭＳ測定結果を示す図。 発光素子の構造について説明する図。 発光素子１および比較発光素子２の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子１および比較発光素子２の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子１および比較発光素子２の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子１および比較発光素子２の電圧−電流特性を示す図。 発光素子１の発光スペクトルを示す図。 発光素子１および比較発光素子２の信頼性を示す図。 構造式（６００）に示す有機金属錯体（ｍｅｒ体）の１Ｈ−ＮＭＲチャート。 構造式（６００）に示す有機金属錯体（ｍｅｒ体）の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式（６００）に示す有機金属錯体（ｍｅｒ体）のＬＣ−ＭＳ測定結果を示す図。 構造式（６００）に示す有機金属錯体（ｆａｃ体）の１Ｈ−ＮＭＲチャート。 構造式（６００）に示す有機金属錯体（ｆａｃ体）の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式（６００）に示す有機金属錯体（ｆａｃ体）のＬＣ−ＭＳ測定結果を示す図。 発光素子３および発光素子４の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子３および発光素子４の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子３および発光素子４の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子３および発光素子４の電圧−電流特性を示す図。 発光素子３および発光素子４の発光スペクトルを示す図。 発光素子３および発光素子４の信頼性を示す図。 構造式（５０９）に示す有機金属錯体の１Ｈ−ＮＭＲチャート。 構造式（６０９）に示す有機金属錯体の１Ｈ−ＮＭＲチャート。 構造式（５００）に示す有機金属錯体の１Ｈ−ＮＭＲチャート。
以下、本発明の実施の形態及び実施例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及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、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。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である有機金属錯体について説明する。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、イリジウムと、配位子とを有し、配位子は、イリジウムと結合する窒素を含むイミダゾール骨格と、イミダゾール骨格の２位とフェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、フェニレン基がイリジウムと結合することを特徴とする有機金属錯体である。
また、本実施の形態で示す有機金属錯体は、イリジウムと、配位子とを有し、配位子は、イミダゾール骨格と、イミダゾール骨格の２位とフェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、イミダゾール骨格の第１の窒素は、オルト位に置換基を有するアリール基を有し、イミダゾール骨格の第２の窒素およびフェニレン基は、イリジウムと結合することを特徴とする有機金属錯体である。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ１）で表される構造を含む有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ１）において、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ２）で表される構造を含む有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ２）において、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ３）で表される構造を含む有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ３）において、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ４）で表される有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ４）において、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ５）で表される有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ５）において、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ６）で表される有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ６）において、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ７）で表される有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ７）において、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｎが２を表すときｍは１を表し、ｎが１を表すときｍは２を表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ８）で表される有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ８）において、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｎが２を表すときｍは１を表し、ｎが１を表すときｍは２を表す。
本実施の形態で示す有機金属錯体は、下記一般式（Ｇ９）で表される有機金属錯体である。
なお、一般式（Ｇ９）において、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｍが２を表すときｎは１を表し、ｍが１を表すときｎは２を表す。
上記複数の構成において、Ｌで表されるモノアニオン性の２座の配位子としては、下記一般式（Ｌ１）〜（Ｌ７）のいずれかが挙げられる。
なお、一般式（Ｌ１）〜（Ｌ７）において、Ａｒは炭素数６〜１３のアリール基を表し、Ａ１〜Ａ１８は、それぞれ独立に、窒素、または置換基Ｒと結合するｓｐ２炭素を表し、置換基Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数５〜８のシクロアルキル基、フェニル基、単数または複数のアルキル基またはシクロアルキル基で置換されたフェニル基、または単数または複数のフェニル基で置換されたフェニル基を表し、Ｒ３０〜Ｒ３４はそれぞれ独立に、水素、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基、単数または複数のアルキル基またはシクロアルキル基で置換されたフェニル基、または単数または複数のフェニル基で置換されたフェニル基を表す。
なお、上記一般式（Ｇ１）〜（Ｇ９）のいずれかにおいて、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれか、が置換基を有する場合、該置換基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基のような炭素数１〜６のアルキル基や、フェニル基、ビフェニル基のような炭素数６〜１３のアリール基が挙げられる。
また、上記一般式（Ｇ１）〜（Ｇ９）のいずれかにおいて、炭素数１〜６のアルキル基を有する場合の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ｓｅｃ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ｓｅｃ−ヘキシル基、ｔｅｒｔ−ヘキシル基、ネオヘキシル基、３−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、２−エチルブチル基、１，２−ジメチルブチル基、２，３−ジメチルブチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
また、上記一般式（Ｇ１）〜（Ｇ９）のいずれかにおいて、炭素数５〜８のシクロアルキル基を有する場合の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
また、上記一般式（Ｇ１）〜（Ｇ９）のいずれかにおいて、炭素数６〜１３のアリール基を有する場合の具体例としては、フェニル基、トリル基（ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基）、ナフチル基（１−ナフチル基、２−ナフチル基）、ビフェニル基（ビフェニル−２−イル基、ビフェニル−３−イル基、ビフェニル−４−イル基）、キシリル基、ペンタレニル基、インデニル基、フルオレニル基、フェナントリル基等が挙げられる。なお、上述の置換基同士が結合して環を形成していても良く、このような例としては、例えば、フルオレニル基の９位の炭素が置換基としてフェニル基を２つ有し、当該フェニル基同士が結合することによって、スピロフルオレン骨格が形成される場合等が挙げられる。
また、上記一般式（Ｇ１）〜（Ｇ９）のいずれかにおいて、炭素数３〜１２のヘテロアリール基を有する場合の具体例としては、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピリダジル基、トリアジル基、ベンゾイミダゾリル基、キノリル基等が挙げられる。
一般式（Ｇ１）〜（Ｇ９）のいずれかに示す本発明の一態様である有機金属錯体は、中心金属であるイリジウムと、配位子とを有し、配位子は、イリジウムと結合する窒素を含むイミダゾール骨格と、イミダゾール骨格の２位と、フェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、フェニレン基がイリジウムと結合する構造を有する。このように、配位子において、フェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基を有する構造とすることにより、Ｎ−カルバゾリル基を有さない場合に比べて有機金属錯体のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位を共に低くすることができる。なお、有機金属錯体のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位を共に低くすることで、素子の発光層における有機金属錯体への電子の注入が容易になり、電子の輸送性を高めると共に、ＨＯＭＯ準位の高い有機金属錯体を用いた素子で起こり得る有機金属錯体によるホールのトラップを緩和することが可能であるため、ホールの輸送性が向上し、駆動電圧を低減させることができる。
また、本発明の一態様である有機金属錯体の配位子において、Ｎ−カルバゾリル基の有無は、有機金属錯体のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分布位置に影響を与えないことから、Ｎ−カルバゾリル基において、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯが分布しにくいことがわかる。従って、本発明の一態様である有機金属錯体のＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギー差にも変化がなく、置換基としてＮ−カルバゾリル基を有することによる発光色の変化を抑えることができる。
次に、上述した本発明の一態様である有機金属錯体の具体的な構造式を下記に示す。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
なお、上記構造式で表される有機金属錯体は、燐光を発光することが可能な新規物質である。なお、これらの物質は、配位子の種類によっては幾何異性体と立体異性体が存在しうるが、本発明の一態様である有機金属錯体にはこれらの異性体も全て含まれる。
次に、本発明の一態様である有機金属錯体の合成方法の一例について説明する。
＜ステップ１；１Ｈ−イミダゾール誘導体の合成法＞
まず、下記一般式（Ｇ０）で表される本発明の１Ｈ−イミダゾール誘導体の合成法の一例について、下記合成スキーム（Ａ）により説明する。なお、一般式（Ｇ０）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
下記合成スキーム（Ａ）に示すように、１Ｈ−イミダゾール誘導体のハロゲン化合物（Ａ１）と、カルバゾール誘導体（Ａ２）とを反応させることにより、本発明の１Ｈ−イミダゾール誘導体を得ることができる。
上記合成スキーム（Ａ）において、Ｘはハロゲンを表し、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
なお、上記合成スキーム（Ａ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、１−メチルエチル基（イソプロピル基）、プロピル基、ブチル基、１−メチルプロピル基（ｓｅｃ−ブチル基）、２−メチルプロピル基（イソブチル基）、１，１−ジメチルエチル基（ｔｅｒｔ−ブチル基）、ペンチル基、２，２−ジメチルプロピル基（ネオペンチル基）、３−メチルブチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
また、上記合成スキーム（Ａ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、１−メチルシクロヘキシル基、２，６−ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
また、上記合成スキーム（Ａ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、単数または複数のメチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のエチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のイソプロピル基で置換されたフェニル基、ｔｅｒｔ−ブチル基で置換されたフェニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基等が挙げられる。
また、上記合成スキーム（Ａ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジル基、ビピリジル基、単数または複数のメチル基で置換されたピリジル基、単数または複数のエチル基で置換されたピリジル基、単数または複数のイソプロピル基で置換されたピリジル基、ｔｅｒｔ−ブチル基で置換されたピリジル基等が挙げられる。
ただし、本実施の形態で示す１Ｈ−イミダゾール誘導体の合成法は、合成スキーム（Ａ）のみに限定されるものではない。なお、上述したように、１Ｈ−イミダゾール誘導体は、ごく簡便な合成スキームにより合成することができる。
＜ステップ２−１；一般式（Ｇ４）で表される有機金属錯体の合成法＞
次に、一般式（Ｇ１）で表される構造を含む有機金属錯体の合成方法のうち、一般式（Ｇ４）で表される有機金属錯体の合成法の一例について、下記合成スキーム（Ｂ）により説明する。
上記合成スキーム（Ａ）により得られた、一般式（Ｇ０）で表される１Ｈ−イミダゾール誘導体と、ハロゲンを含むイリジウム金属化合物（塩化イリジウム水和物、ヘキサクロロイリジウム酸アンモニウム等）、またはイリジウム有機金属錯体化合物（アセチルアセトナト錯体、ジエチルスルフィド錯体等）とを混合した後、加熱することにより、一般式（Ｇ４）で表される構造を有する有機金属錯体を得ることができる。また、この加熱プロセスは、一般式（Ｇ０）で表される１Ｈ−イミダゾール誘導体と、ハロゲンを含むイリジウム金属化合物、またはイリジウム有機金属錯体化合物とをアルコール系溶媒（グリセロール、エチレングリコール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール等）に溶解した後に行ってもよい。
上記合成スキーム（Ｂ）において、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。
なお、合成スキーム（Ｂ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、１−メチルエチル基（イソプロピル基）、プロピル基、ブチル基、１−メチルプロピル基（ｓｅｃ−ブチル基）、２−メチルプロピル基（イソブチル基）、１，１−ジメチルエチル基（ｔｅｒｔ−ブチル基）、ペンチル基、２，２−ジメチルプロピル基（ネオペンチル基）、３−メチルブチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
なお、合成スキーム（Ｂ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、１−メチルシクロヘキシル基、２，６−ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
また、上記合成スキーム（Ｂ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、単数または複数のメチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のエチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のイソプロピル基で置換されたフェニル基、ｔｅｒｔ−ブチル基で置換されたフェニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基等が挙げられる。
また、上記合成スキーム（Ｂ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジル基、ビピリジル基、単数または複数のメチル基で置換されたピリジル基、単数または複数のエチル基で置換されたピリジル基、単数または複数のイソプロピル基で置換されたピリジル基、ｔｅｒｔ−ブチル基で置換されたピリジル基等が挙げられる。
ただし、本発明の有機金属錯体の合成法は、合成スキーム（Ｂ）のみに限定されるものではない。
＜ステップ２−２；一般式（Ｇ７）で表される有機金属錯体の合成法＞
次に、一般式（Ｇ１）で表される構造を含む有機金属錯体の合成方法のうち、一般式（Ｇ７）で表される有機金属錯体の合成法の一例について、下記合成スキーム（Ｃ）（Ｄ）により説明する。
下記合成スキーム（Ｃ）では、上記合成スキーム（Ａ）により得られた、一般式（Ｇ０）で表される１Ｈ−イミダゾール誘導体またはＬと、ハロゲンを含むイリジウム化合物（塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウム等）とを無溶媒、またはアルコール系溶媒（グリセロール、エチレングリコール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール等）単独、あるいはアルコール系溶媒１種類以上と水との混合溶媒を用いて、不活性ガス雰囲気にて加熱することにより、ハロゲンで架橋された構造を有する有機金属錯体の一種であり、新規物質である１Ｈ−イミダゾール誘導体の複核錯体（Ｐ１）、またはモノアニオン性の２座の配位子を含む複核錯体（Ｐ２）を得ることができる。
上記合成スキーム（Ｃ）において、Ｘはハロゲン原子を表し、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。
次に、下記合成スキーム（Ｄ）では、上記合成スキーム（Ｃ）により得られた、複核錯体（Ｐ１）または（Ｐ２）と、一般式（Ｇ０）で表される１Ｈ−イミダゾール誘導体またはＬとを、不活性ガス雰囲気にて反応させることにより、一般式（Ｇ７）で表される構造を有する有機金属錯体を得ることができる。
上記合成スキーム（Ｄ）において、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。なお、一般式（Ｇ７）中において、ｍが２を表すときｎは１を表し、ｍが１を表すときｎは２を表す。
上記合成スキーム（Ｄ）で得られた一般式（Ｇ７）で表される有機金属錯体に光や熱を照射し、さらに反応させることにより幾何異性体、光学異性体等の異性体を得ても良い。なお、これらも一般式（Ｇ７）で表される本発明の一態様である有機金属錯体に含まれるものとする。
なお、上記合成スキーム（Ｃ）（Ｄ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、１−メチルエチル基（イソプロピル基）、プロピル基、ブチル基、１−メチルプロピル基（ｓｅｃ−ブチル基）、２−メチルプロピル基（イソブチル基）、１，１−ジメチルエチル基（ｔｅｒｔ−ブチル基）、ペンチル基、２，２−ジメチルプロピル基（ネオペンチル基）、３−メチルブチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
なお、上記合成スキーム（Ｃ）（Ｄ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、１−メチルシクロヘキシル基、２，６−ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
また、上記合成スキーム（Ｃ）（Ｄ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、単数または複数のメチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のエチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のイソプロピル基で置換されたフェニル基、ｔｅｒｔ−ブチル基で置換されたフェニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基等が挙げられる。
また、上記合成スキーム（Ｃ）（Ｄ）中のＲ１〜Ｒ１４における置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジル基、ビピリジル基、単数または複数のメチル基で置換されたピリジル基、単数または複数のエチル基で置換されたピリジル基、単数または複数のイソプロピル基で置換されたピリジル基、ｔｅｒｔ−ブチル基で置換されたピリジル基等が挙げられる。
なお、上述した本発明の一態様である有機金属錯体は、燐光を発光することが可能であるため、発光材料や発光素子の発光物質として利用できる。
また、本発明の一態様である有機金属錯体を用いることで、発光効率の高い発光素子、発光装置、電子機器、または照明装置を実現することができる。また、消費電力が低い発光素子、発光装置、電子機器、または照明装置を実現することができる。
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、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。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、発光素子に適用した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。また、状況に応じて、本発明の一態様は、発光素子以外のものに適用してもよい。
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２）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について図１を用いて説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、一対の電極（第１の電極（陽極）１０１と第２の電極（陰極）１０３）間に発光層１１３を含むＥＬ層１０２が挟まれており、ＥＬ層１０２は、発光層１１３の他に、正孔（または、ホール）注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１４、電子注入層１１５などを含んで形成される。
このような発光素子に対して電圧を印加すると、第１の電極１０１側から注入された正孔と第２の電極１０３側から注入された電子とが、発光層１１３において再結合し、それにより生じたエネルギーに起因して、発光層１１３に含まれる有機金属錯体などの発光物質が発光する。
なお、ＥＬ層１０２における正孔注入層１１１は、正孔輸送層１１２または発光層１１３に対して正孔を注入することができる層であり、例えば、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質により形成することができる。この場合、アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い物質から電子が引き抜かれることにより正孔が発生する。従って、正孔注入層１１１から正孔輸送層１１２を介して発光層１１３に正孔が注入される。なお、正孔注入層１１１には、正孔注入性の高い物質を用いることもできる。例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層１１１を形成することができる。
以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での好ましい具体例について説明する。
第１の電極（陽極）１０１および第２の電極（陰極）１０３には、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジウム−酸化スズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（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、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）の他、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、マグネシウム（Ｍｇ）、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第１の電極（陽極）１０１および第２の電極（陰極）１０３は、例えばスパッタリング法や蒸着法（真空蒸着法を含む）等により形成することができる。
正孔注入層１１１、および正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。また、正孔輸送性の高い物質を用いてなる層は、単層だけでなく、二層以上の積層であってもよい。以下に、正孔輸送性の物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα−ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）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−（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。その他にも、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から４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、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。
さらに、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。
また、正孔注入層１１１、および正孔輸送層１１２に用いるアクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル、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（ＨＡＴ−ＣＮ）等の電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物を挙げることができる。特に、ＨＡＴ−ＣＮのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
発光層１１３は、発光物質を含む層である。なお、発光物質としては、蛍光性の発光物質と燐光性の発光物質とが挙げられるが、本発明の一態様である発光素子においては、実施の形態１で示した有機金属錯体を発光物質として発光層１１３に用いることが好ましい。また、発光層１１３は、この有機金属錯体（ゲスト材料）よりも三重項励起エネルギーの大きい物質をホスト材料として含むことが好ましい。また、発光層１１３は、発光物質に加えて、発光層１１３におけるキャリア（電子及びホール）の再結合の際に励起錯体（エキサイプレックスとも言う）を形成することができる組み合わせとなる２種類の有機化合物（上記ホスト材料のいずれかであってもよい）を含む構成としてもよい。なお、効率よく励起錯体を形成するためには、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。このように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。
なお、上記励起錯体を形成する上で用い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、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体や、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、９−［４−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ−ＩＩ）などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（ジベンゾチオフェン−４−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ−ＩＩ）、２−［３’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）ビフェニル−３−イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、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が挙げられる。上述した中でも、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。
また、上記励起錯体を形成するために用いる上で好ましい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。具体的には、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）、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）、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，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−（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）、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）、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）、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）、ＮＰＢ、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（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）、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）、ＰＣｚＰＣＡ１、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）、ＤＮＴＰＤ、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）、ＰＣｚＰＣＡ２、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）、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）、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）、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）などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、ＣＢＰ、３，６−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）−９−フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）などのカルバゾール骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）、２，８−ジフェニル−４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＩＩ）、４−［４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］−６−フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ−ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物や、４，４’，４’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ−ＩＩ）、４−｛３−［３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ−ＩＩ）などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
なお、発光層１１３において、上述した有機金属錯体（ゲスト材料）とホスト材料とを含んで形成することにより、発光層１１３からは、発光効率の高い燐光発光を得ることができる。
また、発光層１１３は、発光素子において図１（Ａ）に示す単層構造だけに限らず、図１（Ｂ）に示すような２層以上の積層構造であってもよい。但し、この場合には、積層された各層からそれぞれの発光が得られる構成とする。例えば、１層目の発光層１１３（ａ１）からは、蛍光発光が得られる構成とし、１層目の発光層１１３（ａ１）に積層される２層目の発光層１１３（ａ２）からは燐光発光が得られる構成とすればよい。なお、積層順については、この逆であってもよい。また、燐光発光が得られる層においては、励起錯体からドーパントへのエネルギー移動による発光が得られる構成とするのが好ましい。また、発光色については、一方の層から得られる発光色と、他方の層から得られる発光色とが同一であっても異なっていてもよいが、異なっている場合には、例えば、一方の層から青色発光が得られる構成とし、他方の層からは橙色発光または黄色発光などが得られる構成とすることができる。また、各層において、複数種のドーパントが含まれる構成としてもよい。
なお、発光層１１３が積層構造を有する場合には、実施の形態１で示した有機金属錯体の他、一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質、または三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質等を各々単独または組み合わせて用いることができる。この場合には、例えば、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物質としては、例えば、蛍光を発する物質（蛍光性化合物）が挙げられる。
蛍光を発する物質としては、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’−（２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン−９，１０−ジイルジ−４，１−フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ−［４−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’−オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン−２，７，１０，１５−テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２−（２−｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−６−メチル−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２−｛２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）、｛２−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−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２−（２，６−ビス｛２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２−｛２，６−ビス［２−（８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）などが挙げられる。
三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、燐光を発する物質（燐光性化合物）や熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）を示すＴＡＤＦ材料（熱活性化遅延蛍光性化合物）が挙げられる。なお、ＴＡＤＦ材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１×１０−６秒以上、好ましくは１×１０−３秒以上である。
燐光を発する物質としては、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒａｃａｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２−フェニルピリジナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，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）］）、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−ａ］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）］）、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）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（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）］）、（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（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（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）］）、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）］）、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ）］）などが挙げられる。
また、ＴＡＤＦ材料としては、例えば、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ−４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体（略称：ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等が挙げられる。さらに、２−（ビフェニル−４−イル）−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ）等のπ電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物を用いることもできる。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なり、Ｓ１とＴ１のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
さらに、発光層１１３には、独特な光学特性を有する量子ドット（ＱＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）を用いることもできる。なお、ＱＤは、ナノスケールの半導体結晶のことを指し、具体的にはおよそ数ｎｍ〜数十ｎｍの直径を有する。また、結晶の大きさを変えることで光学的特性や電子的特性を変えることができるので、発光色などの調整が容易である。また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。
量子ドットを構成する材料としては、元素周期表第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、複数の第１４族元素からなる化合物、第４族から第１４族に属する元素と第１６族元素との化合物、第２族元素と第１６族元素との化合物、第１３族元素と第１５族元素との化合物、第１３族元素と第１７族元素との化合物、第１４族元素と第１５族元素との化合物、第１１族元素と第１７族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、各種半導体クラスターなどを挙げることができる。
具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、酸化鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物およびこれらの組合せなどを挙げることができる。但し、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
また、量子ドットの構造としては、コア型、コア−シェル型、コア−マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良い。なお、コアを覆ってシェルが形成されるコア−シェル型やコア−マルチシェル型の量子ドットの場合には、コアに用いる無機材料よりも広いバンドギャップを持つ別の無機材料を用いてシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減させることができ、発光の量子効率を大きく改善させることができるため好ましい。
また、ＱＤは、溶液に分散させることができるため、塗布法、インクジェット法、印刷法などにより発光層１１３を形成することができる。なお、ＱＤは、発色が明るく鮮やかなだけでなく、広範囲の波長の光を発光可能で、高効率、長寿命であることから、発光層１１３に用いることで素子特性を向上させることができる。
電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質（電子輸送性化合物ともいう）を含む層である。電子輸送層１１４には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体を用いることができる。また、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）、ＴＡＺ、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、４，４’−ビス（５−メチルベンゾオキサゾール−２−イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ（２，５−ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ピリジン−３，５−ジイル）］（略称：ＰＦ−Ｐｙ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，２’−ビピリジン−６，６’−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に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１１４として用いてもよい。
また、電子輸送層１１４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が２層以上積層された構造としてもよい。
電子注入層１１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層１１５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１１５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。なお、上述した電子輸送層１１４を構成する物質を用いることもできる。
また、電子注入層１１５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１１４を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
なお、上述した正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、電子注入層１１５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、印刷法（例えば、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等）、インクジェット法、塗布法等の方法を単独または組み合わせて用いて形成することができる。また、上述した、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、電子輸送層１１４、及び電子注入層１１５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。
上述した発光素子は、第１の電極１０１および第２の電極１０３との間に与えられる電位差により電流が流れ、ＥＬ層１０２において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第１の電極１０１および第２の電極１０３のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０１および第２の電極１０３のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
以上により説明した発光素子は、有機金属錯体に基づく燐光発光が得られることから、蛍光性化合物のみを用いた発光素子に比べて、高効率な発光素子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て用いることができるものとする。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様であり、ＥＬ層を複数有する構造の発光素子（以下、タンデム型発光素子という）について説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図２（Ａ）に示すように一対の電極（第１の電極２０１および第２の電極２０４）間に、電荷発生層２０５を介して複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））を有するタンデム型発光素子である。
本実施の形態において、第１の電極２０１は、陽極として機能する電極であり、第２の電極２０４は陰極として機能する電極である。なお、第１の電極２０１および第２の電極２０４は、実施の形態２と同様な構成を用いることができる。また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））は、実施の形態２で示したＥＬ層と両方とも同様な構成であっても良いが、いずれか一方が同様の構成であっても良い。すなわち、第１のＥＬ層２０２（１）と第２のＥＬ層２０２（２）は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、同じ構成である場合は、実施の形態２を適用することができる。
また、複数のＥＬ層（第１のＥＬ層２０２（１）、第２のＥＬ層２０２（２））の間に設けられている電荷発生層２０５は、第１の電極２０１と第２の電極２０４に電圧を印加したときに、一方のＥＬ層に電子を注入し、他方のＥＬ層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第１の電極２０１に第２の電極２０４よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層２０５から第１のＥＬ層２０２（１）に電子が注入され、第２のＥＬ層２０２（２）に正孔が注入される。
なお、電荷発生層２０５は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する（具体的には、電荷発生層２０５の可視光の透過率が、４０％以上）ことが好ましい。また、電荷発生層２０５は、第１の電極２０１や第２の電極２０４よりも低い導電率であっても機能する。
電荷発生層２０５は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体（アクセプター）が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体（ドナー）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。
正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、実施の形態２で正孔注入層１１１、および正孔輸送層１１２に用いる正孔輸送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、ＮＰＢやＴＰＤ、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、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有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、実施の形態２で電子輸送層１１４に用いる電子輸送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、Ａｌｑ、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、ＰＢＤやＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなども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有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第２、第１３族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、インジウム（Ｉｎ）、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
なお、上述した材料を用いて電荷発生層２０５を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。また、電荷発生層２０５の形成方法としては、蒸着法（真空蒸着法を含む）、印刷法（例えば、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等）、インクジェット法、塗布法等の方法を単独または組み合わせて用いて形成することができる。
本実施の形態では、ＥＬ層を２層有する発光素子について説明したが、図２（Ｂ）に示すように、ｎ層（ただし、ｎは、３以上）のＥＬ層（２０２（１）〜２０２（ｎ））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。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のＥＬ層を有する場合、ＥＬ層とＥＬ層との間にそれぞれ電荷発生層（２０５（１）〜２０５（ｎ−１））を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現できる。
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色の光を互いに混合すると、白色発光を得ることができる。具体的には、第１のＥＬ層から青色発光が得られ、第２のＥＬ層から黄色発光または橙色発光が得られる組み合わせが挙げられる。この場合、青色発光と黄色発光（または橙色発光）が両方とも同じ蛍光発光、または燐光発光である必要はなく、青色発光が蛍光発光であり、黄色発光（または橙色発光）が燐光発光である組み合わせや、その逆の組み合わせとしてもよい。
また、３つのＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第１のＥＬ層の発光色が赤色であり、第２のＥＬ層の発光色が緑色であり、第３のＥＬ層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
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、本発明の一態様である発光装置について説明する。
なお、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の発光装置でもよい。また、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発光素子を適用することが可能である。
本実施の形態では、まずアクティブマトリクス型の発光装置について図３を用いて説明する。
なお、図３（Ａ）は発光装置を示す上面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）を鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図である。本実施の形態に係る発光装置は、素子基板３０１上に設けられた画素部３０２と、駆動回路部（ソース線駆動回路）３０３と、駆動回路部（ゲート線駆動回路）（３０４ａ、３０４ｂ）と、を有する。画素部３０２、駆動回路部３０３、及び駆動回路部（３０４ａ、３０４ｂ）は、シール材３０５によって、素子基板３０１と封止基板３０６との間に封止されている。
また、素子基板３０１上には、駆動回路部３０３、及び駆動回路部（３０４ａ、３０４ｂ）に外部からの信号（例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等）や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線３０７が設けられる。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）３０８を設ける例を示している。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図３（Ｂ）を用いて説明する。素子基板３０１上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部３０３と、画素部３０２が示されている。
駆動回路部３０３はＦＥＴ３０９とＦＥＴ３１０とを組み合わせた構成について例示している。なお、駆動回路部３０３は、単極性（ｎチャネル型またはｐチャネル型のいずれか一方のみ）のトランジスタを含む回路で形成されても良いし、ｎチャネル型のトランジスタとｐチャネル型のトランジスタを含むＣＭＯＳ回路で形成されても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
また、画素部３０２はスイッチング用ＦＥＴ（図示せず）と、電流制御用ＦＥＴ３１２とを有し、電流制御用ＦＥＴ３１２の配線（ソース電極又はドレイン電極）は、発光素子３１７ａおよび発光素子３１７ｂの第１の電極（陽極）（３１３ａ、３１３ｂ）と電気的に接続されている。また、本実施の形態においては、画素部３０２に２つのＦＥＴ（スイッチング用ＦＥＴ、電流制御用ＦＥＴ３１２）を用いて構成する例について示したが、これに限定されない。例えば、３つ以上のＦＥＴと、容量素子とを組み合わせる構成としてもよい。
ＦＥＴ３０９、３１０、３１２としては、例えば、スタガ型や逆スタガ型のトランジスタを適用することができる。ＦＥＴ３０９、３１０、３１２に用いることのできる半導体材料としては、例えば、第１３族半導体、第１４族（シリコン等）半導体、化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体を用いることができる。また、該半導体材料の結晶性については、特に限定されず、例えば、非晶質半導体、または結晶性半導体を用いることができる。特に、ＦＥＴ３０９、３１０、３１２としては、酸化物半導体を用いると好ましい。なお、酸化物半導体としては、例えば、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＨｆまたはＮｄ）等が挙げられる。ＦＥＴ３０９、３１０、３１２として、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。
また、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）には、光学調整のための導電膜（３２０ａ、３２０ｂ）を積層した構造を含む。例えば、図３（Ｂ）に示すように発光素子３１７ａと発光素子３１７ｂとで取り出す光の波長が異なる場合には、導電膜３２０ａと導電膜３２０ｂとの膜厚は異なる。また、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）の端部を覆って絶縁物３１４が形成されている。ここでは、絶縁物３１４として、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。また、本実施の形態においては、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）を陽極として用いる。
また、絶縁物３１４の上端部または下端部に曲率を有する面を形成するのが好ましい。絶縁物３１４の形状を上記のように形成することで、絶縁物３１４の上層に形成される膜の被覆性を良好なものとすることができる。例えば、絶縁物３１４の材料として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれかを使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を使用することができる。
第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）上には、ＥＬ層３１５及び第２の電極３１６が積層形成される。ＥＬ層３１５は、少なくとも発光層が設けられており、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）、ＥＬ層３１５及び第２の電極３１６からなる発光素子（３１７ａ、３１７ｂ）は、ＥＬ層３１５の端部が、第２の電極３１６で覆われた構造を有する。また、ＥＬ層３１５の構成については、実施の形態２や実施の形態３に示す単層構造または積層構造と同様であっても異なっていてもよい。さらに、発光素子ごとに異なっていてもよい。
なお、第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）、ＥＬ層３１５及び第２の電極３１６に用いる材料としては、実施の形態２に示す材料を用いることができる。また、発光素子（３１７ａ、３１７ｂ）の第１の電極（３１３ａ、３１３ｂ）は、領域３２１において、引き回し配線３０７と電気的に接続されＦＰＣ３０８を介して外部信号が入力される。さらに、発光素子（３１７ａ、３１７ｂ）の第２の電極３１６は、領域３２２において、引き回し配線３２３と電気的に接続され、ここでは図示しないが、ＦＰＣ３０８を介して外部信号が入力される。
また、図３（Ｂ）に示す断面図では発光素子（３１７ａ、３１７ｂ）を２つのみ図示しているが、画素部３０２において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。すなわち、画素部３０２には、２種類（例えば（Ｂ、Ｙ））の発光が得られる発光素子だけでなく、３種類（例えば（Ｒ、Ｇ、Ｂ））の発光が得られる発光素子や、４種類（例えば（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ）または（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）等）の発光が得られる発光素子等をそれぞれ形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。なお、この時の発光層の形成には、発光素子の発光色などに応じて異なる材料を用いた発光層を形成（いわゆる塗り分け形成）してもよいし、複数の発光素子が同じ材料を用いて形成された共通の発光層を有し、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー化を実現させてもよい。このように数種類の発光が得られる発光素子を組み合わせることにより、色純度の向上、消費電力の低減等の効果が得ることができる。さらに、量子ドットとの組み合わせにより発光効率を向上させ、消費電力を低減させた発光装置としてもよい。
さらに、シール材３０５で封止基板３０６を素子基板３０１と貼り合わせることにより、素子基板３０１、封止基板３０６、およびシール材３０５で囲まれた空間３１８に発光素子３１７ａ、３１７ｂが備えられた構造になっている。
また、封止基板３０６には、有色層（カラーフィルタ）３２４が設けられており、隣り合う有色層の間には、黒色層（ブラックマトリクス）３２５が設けられている。なお、黒色層（ブラックマトリクス）３２５と一部重なるように隣り合う有色層（カラーフィルタ）３２４の一方または両方が設けられていてもよい。なお、発光素子３１７ａ、３１７ｂで得られた発光は、有色層（カラーフィルタ）３２４を介して外部に取り出される。
なお、空間３１８には、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３０５で充填される構成も含むものとする。また、シール材を塗布して貼り合わせる場合には、ＵＶ処理や熱処理等のいずれか、またはこれらを組み合わせて行うのが好ましい。
また、シール材３０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板３０６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樹脂等からなるプラスチック基板を用いることができる。シール材としてガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から素子基板３０１及び封止基板３０６はガラス基板であることが好ましい。
なお、発光素子と電気的に接続されるＦＥＴの構造は、図３（Ｂ）とはゲート電極の位置が異なる構造、すなわち図３（Ｃ）に示すＦＥＴ３２６、ＦＥＴ３２７、ＦＥＴ３２８に示す構造としてもよい。また、封止基板３０６に設けられる有色層（カラーフィルタ）３２４は、図３（Ｃ）に示すように黒色層（ブラックマトリクス）３２５と重なる位置でさらに隣り合う有色層（カラーフィルタ）３２４とも重なるように設けられていてもよい。
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
また、本発明の一態様である発光装置としては、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置とすることもできる。
図４（Ａ）（Ｂ）にパッシブマトリクス型の発光装置を示す。図４（Ａ）には、パッシブマトリクス型の発光装置の上面図、図４（Ｂ）には、断面図をそれぞれ示す。
図４に示すように、基板４０１上には、第１の電極４０２と、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）と、第２の電極４０４とを有する発光素子４０５が形成される。なお、第１の電極４０２は、島状であり、一方向（図４（Ａ）では、横方向）にストライプ状に複数形成されている。また、第１の電極４０２上の一部には、絶縁膜４０６が形成されている。絶縁膜４０６上には絶縁材料を用いてなる隔壁４０７が設けられる。隔壁４０７の側壁は、図４（Ｂ）に示すように基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなるような傾斜を有する。
なお、絶縁膜４０６は、第１の電極４０２上の一部に開口部を有するため、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）および第２の電極４０４を第１の電極４０２上に所望の形状に分離形成することができる。図４（Ａ）および図４（Ｂ）には、メタルマスク等のマスクと絶縁膜４０６上の隔壁４０７とを組み合わせてＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）および第２の電極４０４を形成する例を示す。また、ＥＬ層４０３ａ、ＥＬ層４０３ｂ、ＥＬ層４０３ｃは、それぞれ異なる発光色（例えば、赤、緑、青、黄、橙、白等）を呈する場合の例を示す。
また、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）を形成した後、第２の電極４０４が形成される。従って、第２の電極４０４は、ＥＬ層（４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ）上に第１の電極４０２と接することなく形成される。
なお、封止の方法については、アクティブマトリクス型の発光装置の場合と同様に行うことができるので、説明は省略する。
以上のようにして、パッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
例えば、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタまたは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）、ポリエーテルサルフォン（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、アクリル等の合成樹脂などがある。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。特に、半導体基板、単結晶基板、又はＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流供給能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタまたは発光素子を形成してもよい。または、基板とトランジスタまたは発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置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、トランジスタまたは発光素子は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。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有機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、ある基板を用いてトランジスタまたは発光素子を形成し、その後、別の基板にトランジスタまたは発光素子を転置し、別の基板上にトランジスタまたは発光素子を配置してもよい。トランジスタまたは発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトランジスタまたは発光素子を形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、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、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
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を適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用して完成させた様々な電子機器や自動車の一例について、説明する。
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図５、図６に示す。
図５（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７１０３が組み込まれている。表示部７１０３により、映像を表示することが可能であり、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。なお、本発明の一態様である発光装置を表示部７１０３に用いることができる。また、ここでは、スタンド７１０５により筐体７１０１を支持した構成を示している。
テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０９により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０３に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１０に、当該リモコン操作機７１１０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図５（Ｂ）はコンピュータであり、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様である発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製することができる。また、表示部７２０３は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。
図５（Ｃ）は、スマートウオッチであり、筐体７３０２、表示部７３０４、操作ボタン７３１１、７３１２、接続端子７３１３、バンド７３２１、留め金７３２２、等を有する。
ベゼル部分を兼ねる筐体７３０２に搭載された表示部７３０４は、非矩形状の表示領域を有している。表示部７３０４は、時刻を表すアイコン７３０５、その他のアイコン７３０６等を表示することができる。また、表示部７３０４は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。
なお、図５（Ｃ）に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（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又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。
また、筐体７３０２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。なお、スマートウオッチは、発光装置をその表示部７３０４に用いることにより作製することができる。
図５（Ｄ）、図５（Ｄ’−１）、及び図５（Ｄ’−２）は、携帯電話機（スマートフォンを含む）の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に、表示部７４０２、マイク７４０６、スピーカ７４０５、カメラ７４０７、外部接続部７４０４、操作用ボタン７４０３などを備えている。また、本発明の一態様に係る発光素子を、可撓性を有する基板に形成して発光装置を作製した場合、図５（Ｄ）に示すような曲面を有する表示部７４０２に適用することが可能である。
図５（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作用ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト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。
さらに、携帯電話機（スマートフォンを含む）の別の構成として、図５（Ｄ’−１）や図５（Ｄ’−２）のような構造を有する携帯電話機に適用することもできる。
なお、図５（Ｄ’−１）や図５（Ｄ’−２）のような構造を有する場合には、文字情報や画像情報などを筐体７５００（１）、７５００（２）の第１面７５０１（１）、７５０１（２）だけでなく、第２面７５０２（１）、７５０２（２）に表示させることができる。このような構造を有することにより、携帯電話機を胸ポケットに収納したままの状態で、第２面７５０２（１）、７５０２（２）などに表示された文字情報や画像情報などを使用者が容易に確認することができる。
また、発光装置を適用した電子機器として、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すような折りたたみ可能な携帯情報端末が挙げられる。図６（Ａ）には、展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。また、図６（Ｂ）には、展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末９３１０を示す。さらに、図６（Ｃ）には、折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０を示す。携帯情報端末９３１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示部９３１１はヒンジ９３１３によって連結された３つの筐体９３１５に支持されている。なお、表示部９３１１は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。また、表示部９３１１は、ヒンジ９３１３を介して２つの筐体９３１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末９３１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示部９３１１に用いることができる。表示部９３１１における表示領域９３１２は折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０の側面に位置する表示領域である。表示領域９３１２には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。
また、発光装置を適用した自動車を図７（Ａ）（Ｂ）に示す。すなわち、発光装置を、自動車と一体にして設けることができる。具体的には、図７（Ａ）に示す自動車の外側のライト５１０１（車体後部も含む）、タイヤのホイール５１０２、ドア５１０３の一部または全体などに適用することができる。また、図７（Ｂ）に示す自動車の内側の表示部５１０４、ハンドル５１０５、シフトレバー５１０６、座席シート５１０７、インナーリアビューミラー５１０８等に適用することができる。その他、ガラス窓の一部に適用してもよい。
以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用して電子機器や自動車を得ることができる。なお、適用できる電子機器や自動車は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野において適用することが可能である。
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６）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製される照明装置の構成について図８を用いて説明する。
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）には、照明装置の断面図の一例を示す。なお、図８（Ａ）、（Ｂ）は基板側に光を取り出すボトムエミッション型の照明装置であり、図８（Ｃ）、（Ｄ）は、封止基板側に光を取り出すトップエミッション型の照明装置である。
図８（Ａ）に示す照明装置４０００は、基板４００１上に発光素子４００２を有する。また、基板４００１の外側に凹凸を有する基板４００３を有する。発光素子４００２は、第１の電極４００４と、ＥＬ層４００５と、第２の電極４００６を有する。
第１の電極４００４は、電極４００７と電気的に接続され、第２の電極４００６は電極４００８と電気的に接続される。また、第１の電極４００４と電気的に接続される補助配線４００９を設けてもよい。なお、補助配線４００９上には、絶縁層４０１０が形成されている。
また、基板４００１と封止基板４０１１は、シール材４０１２で接着されている。また、封止基板４０１１と発光素子４００２の間には、乾燥剤４０１３が設けられていることが好ましい。なお、基板４００３は、図８（Ａ）のような凹凸を有するため、発光素子４００２で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。
また、基板４００３に代えて、図８（Ｂ）の照明装置４１００のように、基板４００１の外側に拡散板４０１５を設けてもよい。
図８（Ｃ）の照明装置４２００は、基板４２０１上に発光素子４２０２を有する。発光素子４２０２は第１の電極４２０４と、ＥＬ層４２０５と、第２の電極４２０６とを有する。
第１の電極４２０４は、電極４２０７と電気的に接続され、第２の電極４２０６は電極４２０８と電気的に接続される。また第２の電極４２０６と電気的に接続される補助配線４２０９を設けてもよい。また、補助配線４２０９の下部に、絶縁層４２１０を設けてもよい。
基板４２０１と凹凸のある封止基板４２１１は、シール材４２１２で接着されている。また、封止基板４２１１と発光素子４２０２の間にバリア膜４２１３および平坦化膜４２１４を設けてもよい。なお、封止基板４２１１は、図８（Ｃ）のような凹凸を有するため、発光素子４２０２で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。
また、封止基板４２１１に代えて、図８（Ｄ）の照明装置４３００のように、発光素子４２０２の上に拡散板４２１５を設けてもよい。
なお、本実施の形態で示すＥＬ層４００５、４２０５に、本発明の一態様である有機金属錯体を適用することができる。この場合、消費電力の低い照明装置を提供することができる。
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７）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用した応用品である照明装置の一例について、図９を用いて説明する。
図９は、発光装置を室内の照明装置８００１として用いた例である。なお、発光装置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８００２を形成することもできる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる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、室内の壁面に照明装置８００３を備えても良い。
なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に発光装置を適用することにより、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、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態８）
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光素子または本発明の一態様の発光装置を有するタッチパネルについて、図１０〜図１４を用いて説明を行う。
図１０（Ａ）（Ｂ）は、タッチパネル２０００の斜視図である。なお、図１０（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、表示パネル２５０１とタッチセンサ２５９５とを有する（図１０（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。
表示パネル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。
基板２５９０には、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２５９９を構成する。そして、端子２５９９はＦＰＣ２５０９（２）と電気的に接続される。なお、図１０（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。
まず、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用する場合について、図１０（Ｂ）を用いて説明する。なお、投影型静電容量方式の場合には、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と電極２５９２は、複数の配線２５９８のうちのそれぞれ異なる配線と電気的に接続する。また、電極２５９２は、図１０（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配線２５９４により、一方向に接続される形状を有する。電極２５９１も同様に複数の四辺形が角部で接続される形状を有するが、接続される方向は、電極２５９２が接続される方向と交差する方向となる。なお、電極２５９１が接続される方向と、電極２５９２が接続される方向とは、必ずしも直交する関係にある必要はなく、０度を超えて９０度未満の角度をなすように配置されてもよい。
なお、配線２５９４の電極２５９２との交差部の面積は、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。
次に、図１１を用いて、タッチパネル２０００の詳細について説明する。図１１は、図１０（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間の断面図に相当する。
タッチパネル２０００は、タッチセンサ２５９５と表示パネル２５０１とを有する。
タッチセンサ２５９５は、基板２５９０に接して千鳥格子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。なお、隣り合う電極２５９１の間には、電極２５９２が設けられている。
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ことができる。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。また、グラフェン化合物を用いることもできる。なお、グラフェン化合物を用いる場合は、例えば膜状に形成された酸化グラフェン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、熱を加える方法やレーザを照射する方法等を挙げることができる。
電極２５９１及び電極２５９２の形成方法としては、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ニング技術により、不要な部分を除去することで形成することができる。
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ができる。
また、絶縁層２５９３の一部に形成された配線２５９４により、隣接する電極２５９１が電気的に接続される。なお、配線２５９４に用いる材料は、電極２５９１及び電極２５９２に用いる材料よりも導電性の高い材料を用いることにより電気抵抗を低減することができるため好ましい。
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。なお、配線２５９８の一部は、端子として機能する。配線２５９８には、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。
また、端子２５９９により、配線２５９８とＦＰＣ２５０９（２）とが電気的に接続される。なお、端子２５９９には、様々な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。
また、配線２５９４に接して接着層２５９７が設けられる。すなわち、タッチセンサ２５９５は、接着層２５９７を介して、表示パネル２５０１に重なるように貼り合わされる。なお、接着層２５９７と接する表示パネル２５０１の表面は、図１１（Ａ）に示すように基板２５７０を有していてもよいが、必ずしも必要ではない。
接着層２５９７は、透光性を有する。例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることができ、具体的には、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。
図１１（Ａ）に示す表示パネル２５０１は、基板２５１０と基板２５７０との間にマトリクス状に配置された複数の画素と駆動回路とを有する。また、各画素は発光素子と、発光素子を駆動する画素回路とを有する。
図１１（Ａ）には、表示パネル２５０１の画素の一例として、画素２５０２Ｒを示し、駆動回路の一例として走査線駆動回路２５０３ｇを示す。
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。
トランジスタ２５０２ｔは、絶縁層２５２１で覆われている。なお、絶縁層２５２１は、先に形成されたトランジスタ等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。この場合、不純物の拡散によるトランジスタ等の信頼性の低下を抑制できるので好ましい。
発光素子２５５０Ｒは、トランジスタ２５０２ｔと配線を介して電気的に接続される。なお、配線と直接接続されるのは、発光素子２５５０Ｒの一方の電極である。なお、発光素子２５５０Ｒの一方の電極端部は、絶縁体２５２８で覆われている。
発光素子２５５０Ｒは、一対の電極間にＥＬ層を有してなる。また、発光素子２５５０Ｒと重なる位置に着色層２５６７Ｒが設けられており、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に射出される。また、着色層の端部に遮光層２５６７ＢＭが設けられており、発光素子２５５０Ｒと着色層２５６７Ｒとの間には、封止層２５６０を有する。
なお、発光素子２５５０Ｒからの光を取り出す方向に封止層２５６０が設けられている場合には、封止層２５６０は、透光性を有するのが好ましい。また、封止層２５６０は、空気より大きい屈折率を有すると好ましい。
走査線駆動回路２５０３ｇ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。従って、画素回路のトランジスタ２５０２ｔと同様に、駆動回路（走査線駆動回路２５０３ｇ）のトランジスタ２５０３ｔも絶縁層２５２１で覆われている。
また、トランジスタ２５０３ｔに信号を供給することができる配線２５１１が設けられている。なお、配線２５１１と接して端子２５１９が設けられる。また、端子２５１９は、ＦＰＣ２５０９（１）と電気的に接続されており、ＦＰＣ２５０９（１）は、画像信号及び同期信号等の信号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。
図１１（Ａ）において示す表示パネル２５０１には、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示したが、トランジスタの構造はこれに限られることはなく様々な構造のトランジスタを適用することができる。また、図１１（Ａ）に示す、トランジスタ２５０２ｔ及びトランジスタ２５０３ｔには、酸化物半導体を含む半導体層をチャネル領域として用いることができる。その他、アモルファスシリコンを含む半導体層や、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層をチャネル領域として用いることができる。
また、図１１（Ａ）に示すボトムゲート型のトランジスタとは異なるトップゲート型のトランジスタを表示パネル２５０１に適用する場合の構成について、図１１（Ｂ）に示す。なお、トランジスタの構造が変わった場合でも、チャネル領域に用いることができるバリエーションについては同様とする。
図１１（Ａ）で示したタッチパネル２０００は、図１１（Ａ）に示すように画素からの光が外部に射出される側の表面に、少なくとも画素と重なるように反射防止層２５６７ｐを有するのが好ましい。なお、反射防止層２５６７ｐとして、円偏光板等を用いることができる。
図１１（Ａ）で示した基板２５１０、基板２５７０、基板２５９０としては、例えば、水蒸気の透過率が１×１０−５ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）以下、好ましくは１×１０−６ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）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、これらの基板の熱膨張率が、およそ等しい材料を用いることが好ましい。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以下である材料が挙げられる。
次に、図１１に示すタッチパネル２０００と構成の異なるタッチパネル２０００’について、図１２を用いて説明する。但し、タッチパネル２０００と同様にタッチパネルとして適用することができる。
図１２には、タッチパネル２０００’の断面図を示す。図１２に示すタッチパネル２０００’は、図１１に示すタッチパネル２０００と、表示パネル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のみ説明し、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の説明を援用することとする。
着色層２５６７Ｒは、発光素子２５５０Ｒと重なる位置にある。また、図１２（Ａ）に示す発光素子２５５０Ｒからの光は、トランジスタ２５０２ｔが設けられている方向に射出される。すなわち、発光素子２５５０Ｒからの光（一部）は、着色層２５６７Ｒを透過して、図中に示す矢印の方向に射出される。なお、着色層２５６７Ｒの端部には遮光層２５６７ＢＭが設けられている。
また、タッチセンサ２５９５は、表示パネル２５０１の発光素子２５５０Ｒから見てトランジスタ２５０２ｔが設けられている側に設けられている（図１２（Ａ）参照）。
また、接着層２５９７は、表示パネル２５０１が有する基板２５１０と接しており、図１２（Ａ）に示す構造の場合には、表示パネル２５０１とタッチセンサ２５９５とを貼り合わせている。但し、接着層２５９７により貼り合わされる表示パネル２５０１とタッチセンサ２５９５との間に基板２５１０を設けない構成としてもよい。
また、タッチパネル２０００の場合と同様にタッチパネル２０００’の場合も表示パネル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。なお、図１２（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示したが、図１２（Ｂ）に示すようにトップゲート型のトランジスタを適用してもよい。
次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図１３を用いて説明を行う。
図１３（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１３（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１３（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１３（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電圧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１３（Ｂ）には、図１３（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１３（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１３（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。
また、図１３（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備えたアクティブ型のタッチセンサとしてもよい。図１４にアクティブ型のタッチセンサに含まれる一つのセンサ回路の例を示している。
図１４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１４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。
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９）
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として、反射型の液晶素子と、発光素子と、を有し、透過モードと反射モードの両方の表示を行うことのできる表示装置について、図１５〜図１７を用いて説明する。なお、このような表示装置は、ＥＲ−ｈｙｂｒｉｄ ｄｉｓｐｌａｙ（Ｅｍｉｓｓｉｖｅ ＯＬＥＤ ａｎｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ＬＣ Ｈｙｂｒｉｄ ｄｉｓｐｌａｙ）とも呼ぶことができる。
なお、本実施の形態で示す表示装置は、屋外など外光の明るい場所において、反射モードを用いた表示により、極めて電力消費が低い駆動を行うことができる。一方、夜間や室内など外光が暗い場所では、透過モードを用いた表示により、最適な輝度で画像を表示することができるという特徴を有する。従って、これらを組み合わせて表示させることにより、従来の表示パネルに比べて、低い消費電力で、且つコントラストの高い表示を行うことができる。
本実施の形態で示す表示装置の一例としては、反射電極を備えた液晶素子と、発光素子とが積層され、発光素子と重なる位置に反射電極の開口部が設けられ、反射モードの際には可視光を反射電極によって反射させ、透過モードの場合には、反射電極の開口部から発光素子の光が射出される構成を有する表示装置について示す。なお、これらの素子（液晶素子および発光素子）の駆動に用いるトランジスタは、同一平面上に配置されていることが好ましい。また、積層される液晶素子と、発光素子とは、絶縁層を介して形成されることが好ましい。
図１５（Ａ）には、本実施の形態で説明する表示装置のブロック図を示す。表示装置５００は、回路（Ｇ）５０１、回路（Ｓ）５０２、および表示部５０３を有する。なお、表示部５０３には、画素５０４が、方向Ｒ及び方向Ｃにマトリクス状に複数配置されている。また、回路（Ｇ）５０１は、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、及び配線ＣＳＣＯＭが、それぞれ複数電気的に接続されており、さらにこれらの配線は、方向Ｒに複数配列された画素５０４とも電気的に接続されている。回路（Ｓ）５０２は、配線Ｓ１及び配線Ｓ２が、それぞれ複数電気的に接続されており、さらにこれらの配線は、方向Ｃに複数配列された画素５０４とも電気的に接続されている。
また、画素５０４は、液晶素子と発光素子を有し、これらは、互いに重なる部分を有する。
図１５（Ｂ１）には、画素５０４が有する液晶素子の反射電極として機能する導電膜５０５の形状について示す。なお、導電膜５０５の一部で発光素子と重なる位置５０６に開口部５０７が設けられている。すなわち、発光素子からの光は、この開口部５０７を介して射出される。
図１５（Ｂ１）に示す画素５０４は、方向Ｒに隣接する画素５０４が異なる色を呈するように配列されている。さらに、開口部５０７は、方向Ｒに一列に配列されることのないように設けられている。このような配列にすることは、隣接する画素５０４が有する発光素子間におけるクロストークを抑制する効果を有する。さらに、素子形成が容易になるといったメリットも有する。
開口部５０７の形状としては、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状等の形状としてもよい。
なお、導電膜５０５の配列のバリエーションとしては、図１５（Ｂ２）に示す配列としてもよい。
導電膜５０５の総面積（開口部５０７を除く）に対する開口部５０７の割合は、表示装置の表示に影響を与える。すなわち、開口部５０７の面積が大きいと液晶素子による表示が暗くなり、開口部５０７の面積が小さいと発光素子による表示が暗くなるという問題が生じる。また、上記の比率だけでなく、開口部５０７の面積そのものが小さい場合にも、発光素子から射出される光の取り出し効率が低下するという問題が生じる。なお、上記導電膜５０５の総面積（開口部５０７を除く）に対する開口部５０７の面積の割合としては、５％以上６０％以下とするのが液晶素子および発光素子を組み合わせた際の表示品位を保つ上で好ましい。
次に、画素５０４の回路構成の一例について図１６を用いて説明する。図１６では、隣接する２つの画素５０４を示す。
画素５０４は、トランジスタＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子５１０、トランジスタＳＷ２、トランジスタＭ、容量素子Ｃ２、及び発光素子５１１等を有する。なお、これらは、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、及び配線Ｓ２のいずれかと画素５０４において、電気的に接続されている。また、液晶素子５１０は配線ＶＣＯＭ１と、発光素子５１１は配線ＶＣＯＭ２と、それぞれ電気的に接続されている。
また、トランジスタＳＷ１のゲートは、配線Ｇ１と接続され、トランジスタＳＷ１のソース又はドレインの一方は、配線Ｓ１と接続され、ソース又はドレインの他方は、容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子５１０の一方の電極と接続されている。なお、容量素子Ｃ１の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭと接続されている。また、液晶素子５１０の他方の電極は、配線ＶＣＯＭ１と接続されている。
また、トランジスタＳＷ２のゲートは、配線Ｇ２と接続され、トランジスタＳＷ２のソース又はドレインの一方は、配線Ｓ２と接続され、ソース又はドレインの他方は、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭのゲートと接続されている。なお、容量素子Ｃ２の他方の電極は、トランジスタＭのソース又はドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。また、トランジスタＭのソース又はドレインの他方は、発光素子５１１の一方の電極と接続されている。また、発光素子５１１の他方の電極は、配線ＶＣＯＭ２と接続されている。
なお、トランジスタＭは、半導体を挟む２つのゲートを有し、これら２つのゲートは、電気的に接続されている。このような構造とすることにより、トランジスタＭが流す電流量を増大させることができる。
配線Ｇ１から与えられる信号によって、トランジスタＳＷ１の導通状態または非導通状態が制御される。また、配線ＶＣＯＭ１からは、所定の電位が与えられる。また、配線Ｓ１から与えられる信号によって、液晶素子５１０の液晶の配向状態を制御することができる。また、配線ＣＳＣＯＭからは、所定の電位が与えられる。
配線Ｇ２から与えられる信号によって、トランジスタＳＷ２の導通状態または非導通状態が制御される。また、配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯからそれぞれ与えられる電位の電位差によって、発光素子５１１を発光させることができる。また、配線Ｓ２から与えられる信号によって、トランジスタＭの導通状態を制御することができる。
したがって、本実施の形態で示す構成において、例えば反射モードの場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１から与えられる信号により液晶素子５１０を制御し、光学変調を利用して表示させることができる。また、透過モードの場合には、配線Ｇ２及び配線Ｓ２から与えられる信号により発光素子５１１を発光させることができる。さらに両方のモードを同時に用いる場合には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｓ１及び配線Ｓ２のそれぞれから与えられる信号に基づき所望の駆動を行うことができる。
次に、本実施の形態で説明する表示装置５００の断面概略図を図１７に示し、詳細を説明する。
表示装置５００は、基板５２１と基板５２２との間に、発光素子５２３および液晶素子５２４を有する。なお、発光素子５２３および液晶素子５２４は、絶縁層５２５を介してそれぞれ形成される。すなわち、基板５２１と絶縁層５２５との間に発光素子５２３を有し、基板５２２と絶縁層５２５との間に液晶素子５２４を有する。
絶縁層５２５と発光素子５２３との間には、トランジスタ５１５、トランジスタ５１６、トランジスタ５１７、および着色層５２８等を有する。
基板５２１と発光素子５２３との間には、接着層５２９を有する。また、発光素子５２３は、絶縁層５２５側から一方の電極となる導電層５３０、ＥＬ層５３１、他方の電極となる導電層５３２の順に積層された積層構造を有する。なお、発光素子５２３は、ボトムエミッション型の発光素子であるため、導電層５３２は可視光を反射する材料を含み、導電層５３０は可視光を透過する材料を含む。発光素子５２３が発する光は、着色層５２８、絶縁層５２５を透過し、さらに開口部５３３を通って液晶素子５２４を透過した後、基板５２２から外部に射出される。
絶縁層５２５と基板５２２との間には、液晶素子５２４の他、着色層５３４、遮光層５３５、絶縁層５４６および構造体５３６等を有する。また、液晶素子５２４は、一方の電極となる導電層５３７、液晶５３８、他方の電極となる導電層５３９、および配向膜５４０、５４１等を有する。なお、液晶素子５２４は、反射型の液晶素子であり、導電層５３９は、反射電極として機能するため反射率の高い材料を用いる。また、導電層５３７は、透明電極として機能するため可視光を透過する材料を含む。さらに、導電層５３７および導電層５３９の液晶５３８側には、それぞれ配向膜５４０、５４１を有する。また、絶縁層５４６は、着色層５３４及び遮光層５３５を覆うように設けられており、オーバーコートとしての機能を有する。なお、配向膜５４０、５４１は不要であれば設けなくてもよい。
導電層５３９の一部には、開口部５３３が設けられている。なお、導電層５３９に接して導電層５４３を有しており、導電層５４３は、透光性を有するため、導電層５４３には可視光を透過する材料を用いる。
構造体５３６は、絶縁層５２５と基板５２２とが必要以上に接近することを抑制するスペーサとしての機能を有する。なお、構造体５３６は不要であれば設けなくてもよい。
トランジスタ５１５のソース又はドレインのいずれか一方は、発光素子５２３の導電層５３０と電気的に接続されている。例えばトランジスタ５１５は、図１６に示すトランジスタＭに対応する。
トランジスタ５１６のソース又はドレインのいずれか一方は、端子部５１８を介して液晶素子５２４の導電層５３９及び導電層５４３と電気的に接続されている。すなわち、端子部５１８は、絶縁層５２５の両面に設けられる導電層同士を電気的に接続する機能を有する。なお、トランジスタ５１６は、図１６に示すトランジスタＳＷ１に対応する。
基板５２１と基板５２２とが重ならない領域には、端子部５１９が設けられている。端子部５１９は端子部５１８と同様に、絶縁層５２５の両面に設けられる導電層同士を電気的に接続する。端子部５１９は、導電層５４３と同一の導電膜を加工して得られた導電層と電気的に接続されている。これにより、端子部５１９とＦＰＣ５４４とを接続層５４５を介して電気的に接続することができる。
また、接着層５４２が設けられる一部の領域には、接続部５４７が設けられている。接続部５４７において、導電層５４３と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、導電層５３７の一部が、接続体５４８によって電気的に接続されている。したがって、導電層５３７に、ＦＰＣ５４４から入力される信号または電位を、接続体５４８を介して供給することができる。
導電層５３７と導電層５４３の間に、構造体５３６が設けられている。構造体５３６は、液晶素子５２４のセルギャップを保持する機能を有する。
導電層５４３としては、金属酸化物、金属窒化物、または低抵抗化された酸化物半導体等の酸化物を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いる場合には、水素、ボロン、リン、窒素、及びその他の不純物の濃度、並びに酸素欠損量の少なくとも一が、トランジスタに用いる半導体層に比べて高められた材料を、導電層５４３に用いればよい。
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１０）
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について説明する。なお、本実施の形態で説明する発光素子は、実施の形態２で説明した発光素子と異なる構成を有する。従って、発光素子の素子構造およびその作製方法について図１８（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。但し、実施の形態２で説明した発光素子と共通する部分については、実施の形態２の説明を参照することとして、説明を省略する。
本実施の形態で説明する発光素子は、基板３２００上に形成された一対の電極（陰極３２０１と陽極３２０３）間に発光層３２１３を含むＥＬ層３２０２が挟まれた構造を有する。なお、ＥＬ層３２０２は、実施の形態２におけるＥＬ層と同様に発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を積層して形成することができる。
本実施の形態では、図１８（Ａ）に示すように、基板３２００上に形成された陰極３２０１上に、電子注入層３２１４、発光層３２１３、正孔輸送層３２１５、および正孔注入層３２１６を順次積層してなるＥＬ層３２０２を有し、正孔注入層３２１６上に陽極３２０３が形成された構造を有する発光素子について説明する。なお、ここでは、電子輸送層を設けていないが、電子注入層３２１４に電子輸送性の高い材料を含めることにより、電子輸送層の機能を兼ねるように形成することもできる。
上述した発光素子は、陰極３２０１および陽極３２０３の間に与えられる電位差により電流が流れ、ＥＬ層３２０２において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、陰極３２０１および陽極３２０３のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、陰極３２０１および陽極３２０３のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極であり、透光性を有する電極側から光を取り出すことができる。
本実施の形態で示す発光素子は、図１８（Ａ）に示すように陰極３２０１の端部が、絶縁物３２１７で覆われている。なお、絶縁物３２１７は、図１８（Ｂ）に示すように隣り合う陰極３２０１同士（例えば、３２０１ａと３２０１ｂ）の間を埋めるように形成される。
また、絶縁物３２１７は、絶縁性の有機化合物や無機化合物を用いることができる。有機化合物としては、感光性の樹脂（レジスト材料など）を用いることができ、例えばアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等を用いることができる。また、無機化合物としては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を用いることができる。なお、絶縁物３２１７の表面は、撥水性を有することが好ましく、その処理方法としては、プラズマ処理の他、薬液（アルカリ性溶液、有機溶媒）処理などが挙げられる。
本実施の形態において、陰極３２０１上に形成される電子注入層３２１４は、高分子化合物を用いて形成する。但し、非水溶媒に溶解しにくく、電子輸送性の高い高分子化合物を用いるのが好ましい。具体的には、実施の形態２において、電子注入層１１５および電子輸送層１１４に用いることができる材料として挙げたもの（高分子化合物だけでなくアルカリ金属やアルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含む）を適宜組み合わせて用い、これらを極性溶媒に溶解させ、塗布法により形成する。
なお、ここで用いる極性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブチルアルコール、エチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。
電子注入層３２１４上には、発光層３２１３が形成される。発光層３２１３は、実施の形態２において、発光層３２１３に用いることができる材料（発光物質）として挙げたものを適宜組み合わせて非極性溶媒に溶解（または、分散）させたインクを湿式法（インクジェット法または印刷法）により成膜（または塗布）し、形成する。なお、電子注入層３２１４は、発光色の異なる発光素子に対して共通であるが、発光層３２１３には、発光色に応じた材料を選択する。また、非極性溶媒としては、トルエンやキシレン等の芳香族系の溶媒やピリジンなどの複素芳香族系の溶媒を用いることができる。その他にもヘキサン、２−メチルヘキサン、シクロヘキサン、クロロホルムなどの溶媒を用いることができる。
図１８（Ｂ）に示すように、溶液を塗布するための装置（以下、溶液塗布装置という。）のヘッド部３３００から発光層３２１３を形成するためのインクが塗布される。なお、ヘッド部３３００は、インクを噴射する機能を持つ複数の噴射部３３０１ａ〜３３０１ｃを有しており、それぞれに圧電素子（ピエゾ素子）３３０２ａ〜３３０２ｃが設けられる。また、噴射部３３０１ａ〜３３０１ｃのそれぞれには異なる発光色を示す発光物質を含むインク３３０３ａ〜３３０３ｃが充填されている。
噴射部３３０１ａ〜３３０１ｃからインク３３０３ａ〜３３０３ｃがそれぞれ噴射されることにより、発光色の異なる発光層（３２１３ａ、３２１３ｂ、３２１３ｃ）がそれぞれ形成される。
発光層３２１３上には、正孔輸送層３２１５が形成される。正孔輸送層３２１５は、実施の形態２において、正孔輸送層３２１５に用いることができる材料として挙げたものを適宜組み合わせて用いることができる。なお、正孔輸送層３２１５の形成方法として、真空蒸着法や塗布方法を用いることができる。なお、塗布法を用いる場合には、溶媒に溶解させたものを発光層３２１３および絶縁物３２１７上に塗布する。なお、塗布方法としては、インクジェット法、スピンコート法、印刷法等を用いることができる。
また、正孔輸送層３２１５上には、正孔注入層３２１６が形成され、正孔注入層３２１６上には、陽極３２０３が形成される。なお、これらの形成は、実施の形態２に示した材料を適宜組み合わせて用い、真空蒸着法により形成することができる。
以上により発光素子を形成することができる。なお、発光層において、本発明の一態様である有機金属錯体を用いる場合には、有機金属錯体に基づく燐光発光が得られるため、蛍光性化合物のみを用いた発光素子に比べて、高効率な発光素子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て用いることができるものとする。
≪合成例１≫
本実施例では、実施の形態１の構造式（１００）で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］）の合成方法について説明する。なお、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］の構造を以下に示す。
＜ステップ１：４−ブロモ−Ｎ−２，６−ジイソプロピルフェニル−ベンズアミドの合成＞
３００ｍＬ三口フラスコに２，６−ジイソプロピルアミンを２０．９ｇ（１１８ｍｍｏｌ）、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（ＮＭＰ）を１００ｍＬ入れた。別途滴下ロートに、４−ブロモベンゾイルクロリド２５．８ｇ（１１８ｍｍｏｌ）を２０ｍＬのＮＭＰに溶解した溶液を入れ、３００ｍＬ三口フラスコに取り付けた。この三口フラスコを氷冷及び撹拌しながら、滴下ロートから４−ブロモベンゾイルクロリドが溶解した溶液をゆっくり滴下し、４．５時間撹拌した。所定時間反応後、反応溶液を水１Ｌに加えることで白色固体を析出させ、ブッフナーロートでろ過することで白色固体を得た。この白色固体に２００ｍＬの１Ｍ塩酸を加え、超音波洗浄を３回行った。その後、ブッフナーロートでろ過し、水で洗浄することで白色固体を収量３９．７ｇ（１１０ｍｍｏｌ）、収率９３．６％で得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により、得られた白色固体が４−ブロモ−Ｎ−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−ベンズアミドであることを確認した。ステップ１の合成スキームを下記式（ａ−１）に示す。
＜ステップ２：２−（４−ブロモフェニル）−１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾールの合成＞
２Ｌ三口フラスコに、４−ブロモ−Ｎ−２，６−ジイソプロピルフェニル−ベンズアミド３９．７ｇ（１１０ｍｍｏｌ）を入れ、窒素置換した後、キシレン７００ｍＬを入れ脱気した。その後、窒素雰囲気下で五塩化リン４５．９ｇ（２２０ｍｍｏｌ）を撹拌しながら加えた後、１５０℃で９時間加熱を行った。所定時間反応後、溶媒のキシレンを蒸留により除いた。この残渣に超脱水ＴＨＦ５００ｍＬを加え、２Ｌ三口フラスコに接続した２００ｍＬ滴下ロートに超脱水ＴＨＦを２００ｍＬと２，２−ジメトキシエタナミン２３．１ｇ（２３．７ｍＬ、２２０ｍｍｏｌ）を加えた。２Ｌ三口フラスコを氷浴しながら、１時間かけて２，２−ジメトキシエタナミンが溶解したＴＨＦ溶液を滴下した。その後、室温で７０時間撹拌した。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、橙色溶液を得た。溶媒を留去し、残渣とＴＨＦ６００ｍＬを２Ｌ三口フラスコに加えた。さらに１２Ｍ塩酸を４５ｍＬ加え、９０℃で１２．５時間撹拌した。所定時間反応後、蒸留によりＴＨＦ溶媒を除いた後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で中和して得た溶液にトルエンを添加し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄することで有機層を得た。これに無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、溶媒を留去することで茶色固体を得た。この茶色固体をシリカカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒にはトルエンを用いた。得られたフラクションの溶媒を留去することで褐色油状物を得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により、得られた褐色油状物は２−（４−ブロモフェニル）−１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾールであることを確認した。収量は２６．３ｇ（６８．７ｍｍｏｌ）、収率は６２．６％であった。ステップ２の合成スキームを下記式（ａ−２）に示す。
＜ステップ３：２−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール（略称：ＨｉＰｒＣｚｐｉｍ）の合成＞
１００ｍＬ三口フラスコに、２−（４−ブロモフェニル）−１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾールを２．５ｇ（６．６ｍｍｏｌ）、カルバゾールを３．３ｇ （２０ｍｍｏｌ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル（１−メチル−２，２−ジフェニルシクロプロピル）ホスフィン（略称：ｃＢＲＩＤＰ（登録商標）、東京化成製）４６５ｍｇ（１３２μｍｏｌ）、ナトリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド９６１ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）、脱水キシレンを３０ｍＬ入れ脱気した後、アリルパラジウム（ＩＩ）クロリドダイマー１２ｍｇ（３３μｍｏｌ）を加え、１２０℃で加熱を５時間行った。所定時間反応後、ブッフナーロートでろ過することで得たろ液の溶媒を留去し、褐色を帯びた固体を得た。この固体をシリカカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒にはトルエンと酢酸エチルを用いた。得られたフラクションの溶媒を留去した後、再結晶により白色固体を得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により、得られた白色固体は、ＨｉＰｒＣｚｐｉｍ（略称）であることを確認した。収量は２．５ｇ（５．３ｍｍｏｌ）、収率は８０．３％であった。ステップ３の合成スキームを下記式（ａ−３）に示す。
＜ステップ４：トリス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］）の合成＞
ステップ３で合成したＨｉＰｒＣｚｐｉｍ１．４ｇ（３．０ｍｍｏｌ）とトリス（アセチルアセトナト）イリジウム（ＩＩＩ）４９０ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）を、反応容器に入れ、アルゴン気流下、２７０℃で３４時間撹拌した。所定時間反応後、得られた反応混合物に酢酸エチルを加えてろ過し、ろ液を得た。このろ液から酢酸エチルを留去し固体を得た。この固体をシリカカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒にはトルエンとヘキサンの混合溶媒を用いた。得られたフラクションから溶媒を留去し、トルエンとヘキサンの混合溶媒による再結晶を行った後、得られた固体をトレインサブリメーション法により昇華精製し、黄色固体を得た。収量は０．５２ｇ（０．３３ｍｍｏｌ）、収率は３３％であった。ステップ４の合成スキームを下記式（ａ−４）に示す。
上記ステップ４で得られた黄色固体のプロトン（１Ｈ）を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。以下に得られた値を示す。また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図１９に示す。このことから、本合成例において、上述の構造式（１００）で表される有機金属錯体、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］が得られたことがわかった。
１Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＤＭＳＯ−ｄ６）：０．４７（ｄ，９Ｈ），０．８２（ｄ，９Ｈ），０．９９（ｄ，９Ｈ），１．２４（ｄ，９Ｈ），２．２８（ｍ，３Ｈ），２．６１（ｍ，３Ｈ），６．１９（ｄ，３Ｈ），６．４６（ｄｄ，３Ｈ），６．７１−６．９３（ｂｒ，１５Ｈ），６．９７（ｔ，６Ｈ），７．２２（ｄ，３Ｈ），７．３２（ｄ，３Ｈ），７．４７（ｄ，３Ｈ），７．５５（ｔ，６Ｈ），８．０２（ｄ，６Ｈ）．
次に、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトル）及び発光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（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、絶対ＰＬ量子収率測定装置（（株）浜松ホトニクス製 Ｃ１１３４７−０１）を用い、グローブボックス（（株）ブライト製 ＬＡＢｓｔａｒＭ１３（１２５０／７８０））にて、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、密栓し、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図２０に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。なお、図２０に示す吸収強度は、ジクロロメタン溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れて測定した吸光度から、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸光度を差し引いた結果を用いて示している。
図２０に示す通り、有機金属錯体、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］は、４７５、５１１、５５０ｎｍに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは青緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られた［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］を液体クロマトグラフ質量分析（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（略称：ＬＣ／ＭＳ分析））によって質量（ＭＳ）分析した。
ＬＣ／ＭＳ分析は、ＬＣ（液体クロマトグラフィー）分離をウォーターズ社製Ａｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣ（登録商標）により、ＭＳ分析（質量分析）をウォーターズ社製Ｘｅｖｏ Ｇ２ Ｔｏｆ ＭＳにより行った。ＬＣ分離で用いたカラムはＡｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣ ＢＥＨ Ｃ８ （２．１×１００ｍｍ １．７μｍ）、カラム温度は４０℃とした。移動相は移動相Ａをアセトニトリル、移動相Ｂを０．１％ギ酸水溶液とした。また、サンプルは任意の濃度の［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］をクロロホルムに溶解し、アセトニトリルで希釈して調製し、注入量は５．０μＬとした。
ＬＣ分離は、測定開始後１分における移動相Ａと移動相Ｂとの比が移動相Ａ：移動相Ｂ＝９０：１０、１０分における移動相Ａと移動相Ｂとの比が移動相Ａ：移動相Ｂ＝９５：５０となるようにした。
ＭＳ分析では、エレクトロスプレーイオン化法（ＥｌｅｃｔｒｏＳｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ（略称：ＥＳＩ））によるイオン化を行った。この時のキャピラリー電圧は３．０ｋＶ、サンプルコーン電圧は３０Ｖとし、検出はポジティブモードで行った。以上の条件でイオン化されたｍ／ｚ＝１５９７．６９の成分を衝突室（コリジョンセル）内でアルゴンガスに衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー（コリジョンエネルギー）は７０ｅＶとした。なお、測定する質量範囲はｍ／ｚ（質量電荷の比）＝１００〜２０００とした。図２１に解離させたプロダクトイオンを飛行時間（ＴＯＦ）型ＭＳで検出した結果を示す。
図２１の結果から、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］は、主としてｍ／ｚ＝１１２９付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図２１に示す結果は、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］を同定する上での重要なデータであるといえる。
また、このｍ／ｚ＝１１２９付近のプロダクトイオンは、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］における配位子ＨｉＰｒＣｚｐｉｍ（略称）が離脱した状態のカチオンと推定され、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］の特徴の一つである。
本実施例では、本発明の一態様である有機金属錯体、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］（構造式（１００））を用いた発光素子１を作製した。また、比較として、トリス｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）３］）を用いた比較発光素子２を作製した。なお、これらの発光素子の作製については、図２２を用いて説明する。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
≪発光素子の作製≫
まず、ガラス製の基板９００上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）をスパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第１の電極９０１を形成した。なお、その膜厚は７０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
次に、基板９００上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。
その後、１×１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板９００を３０分程度放冷した。
次に、第１の電極９０１が形成された面が下方となるように、基板９００を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、ＥＬ層９０２を構成する正孔注入層９１１、正孔輸送層９１２、発光層９１３、電子輸送層９１４、電子注入層９１５が順次形成される場合について説明する。
真空装置内を１×１０−４Ｐａに減圧した後、１，３，５−トリ（ジベンゾチオフェン−４−イル）ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ）と酸化モリブデンとを、ＤＢＴ３Ｐ−ＩＩ：酸化モリブデン＝２：１（質量比）となるように共蒸着し、第１の電極９０１上に正孔注入層９１１を形成した。膜厚は２０ｎｍとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
次に、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）を２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層９１２を形成した。
次に、正孔輸送層９１２上に発光層９１３を形成した。
発光素子１の場合は、９−フェニル−９Ｈ−３−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）カルバゾール（略称：ＰＣＣＰ）、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）、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］を、ＰＣＣＰ：３５ＤＣｚＰＰｙ：［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］＝０．８：０．２：０．０３（質量比）となるように共蒸着し、３０ｎｍの膜厚で形成した後、３５ＤＣｚＰＰｙ：［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］＝１：０．０３（質量比）となるよう共蒸着し、１０ｎｍの膜厚で形成することにより積層構造を有する発光層９１３を４０ｎｍの膜厚で形成した。
比較発光素子２の場合は、ＰＣＣＰ、３５ＤＣｚＰＰｙ、［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）３］を、ＰＣＣＰ：３５ＤＣｚＰＰｙ：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）３］＝０．８：０．２：０．０３（質量比）となるように共蒸着し、３０ｎｍの膜厚で形成した後、３５ＤＣｚＰＰｙ：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）３］＝１：０．０３（質量比）となるよう共蒸着し、１０ｎｍの膜厚で形成することにより積層構造を有する発光層９１３を４０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、発光層９１３上に、３５ＤＣｚＰＰｙを１０ｎｍ蒸着した後、Ｂｐｈｅｎを１５ｎｍ蒸着し、電子輸送層９１４を形成した。
さらに、電子輸送層９１４上に、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着し、電子注入層９１５を形成した。
最後に、電子注入層９１５上にアルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着し、陰極となる第２の電極９０３を形成し、発光素子１および比較発光素子２を得た。なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により、得られた発光素子１および比較発光素子２の素子構造を表１に示す。
また、作製した各発光素子は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した（シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にＵＶ処理、及び８０℃にて１時間熱処理）。
≪発光素子の動作特性≫
作製した発光素子１および比較発光素子２について、その動作特性を測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子１および比較発光素子２の電流密度−輝度特性を図２３、電圧−輝度特性を図２４、輝度−電流効率特性を図２５、電圧−電流特性を図２６にそれぞれ示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における発光素子１および比較発光素子２の主な初期特性値を以下の表２に示す。
また、発光素子１に２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図２７に示す。図２７において、発光素子１の発光スペクトルは４７８ｎｍ付近、および５１３ｎｍ付近にピークを有しており、発光素子１のＥＬ層に用いた有機金属錯体［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）３］の青色発光に由来していることが示唆される。
次に、各発光素子に対する信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図２８に示す。図２８において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。なお、信頼性試験は、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を駆動させた。
図２８に示す結果より、本発明の一態様である有機金属錯体を用いた発光素子１は、比較発光素子２に比べて高い信頼性を示すことがわかった。これは、有機金属錯体のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位を共に低くすることで、駆動電圧を低減できたことに起因していると考えられる。従って、本発明の一態様である有機金属錯体を用いることで発光素子の長寿命化を実現できることがわかる。
本実施例では、本発明の一態様である有機金属錯体として一般式（Ｇ４）で表される構造をモデルとしたＣｏｍｐｏｕｎｄ−Ａ、比較とする有機金属錯体として、イリジウムと結合するフェニレン基がＮ−カルバゾリル基を有していない有機金属錯体をモデルとしたＣｏｍｐｏｕｎｄ−Ｂ、について、具体的に計算した結果を示す。なお、Ｃｏｍｐｏｕｎｄ−ＡおよびＣｏｍｐｏｕｎｄ−Ｂの構造を以下に示す。
分子軌道計算には、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９プログラムを使用した。基底関数に６−３１１Ｇを使用して、各分子の一重項基底状態（Ｓ０）を、Ｂ３ＬＹＰ＼６−３１１Ｇを用い、構造最適化を行った。
上記計算により求めたＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の分布図、ＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、およびＨＯＭＯ‐ＬＵＭＯ準位間のエネルギーギャップ（Ｅｇ）、の値をそれぞれ以下の表３に示す。但し、Ｃｏｍｐｏｕｎｄ−ＢのＬＵＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の分布を示す図は、発光に関与していると考えられるＬＵＭＯ準位よりも３つ上（ＬＵＭＯ準位＋３）の分子軌道を採用し、エネルギーギャップは、［ＨＯＭＯ準位−（ＬＵＭＯ準位＋３）］間のエネルギーギャップとする。
表３に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体をモデルとしたＣｏｍｐｏｕｎｄ−Ａは、比較であるＣｏｍｐｏｕｎｄ−ＢよりもＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位が共に低くなる結果が得られた。また、Ｃｏｍｐｏｕｎｄ−ＡとＣｏｍｐｏｕｎｄ−Ｂとの比較において、エネルギーギャップは変わらないという結果が得られた。さらに、Ｃｏｍｐｏｕｎｄ−ＡとＣｏｍｐｏｕｎｄ−Ｂとの比較から、Ｎ−カルバゾリル基の有無による、有機金属錯体のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分布位置への影響はないという結果が得られており、Ｎ−カルバゾリル基において、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯが分布しにくくなるという結果が得られた。
≪合成例２≫
本実施例では、実施の形態１において構造式（６００）で表される本発明の一態様である有機金属錯体、（ＯＣ−６−２１）−ビス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］）の合成方法について説明する。［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の構造を以下に示す。
＜ステップ１：ジ−μ−クロロ−テトラキス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝ジイリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
２００ｍＬ三口フラスコにＨｉＰｒＣｚｐｉｍ（略称）を２．８ｇ（６．０ｍｍｏｌ）、塩化イリジウム（ＩＩＩ）水和物を９４０ｍｇ（３．０ｍｍｏｌ）、２−エトキシエタノールを５０ｍＬ、水を１５ｍＬ加え、窒素気流下、１００℃で加熱撹拌を６時間行った。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、得られたろ物をメタノールで洗浄することで黄土色固体を得た。収量は２．８ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、収率８１％であった。ステップ１の合成スキームを下記式（ｂ−１）に示す。
＜ステップ２：ビス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝（２，４−ペンタンジオナト−κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ａｃａｃ）］）の合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに、ステップ１で得た［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２Ｃｌ］２を２．７ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、アセチルアセトンを１．５ｇ（１．５ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３を４．０ｇ（２９ｍｍｏｌ）、２−エトキシエタノールを５０ｍＬ加え、窒素気流下、８０℃で加熱撹拌を６時間行った。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、得られたろ物をメタノールと水で洗浄することで黄色固体を得た。核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により、得られた黄色固体は、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ａｃａｃ）］であることを確認した。収量は２．８ｇ（２．３ｍｍｏｌ）、収率は９８％であった。ステップ２の合成スキームを下記式（ｂ−２）に示す。
＜ステップ３：（ＯＣ−６−２１）−ビス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］）の合成＞
１００ｍＬ三口フラスコに、ステップ２で得た［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ａｃａｃ）］（略称）を２．８ｇ（２．３ｍｍｏｌ）、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（略称：ＨｉＰｒｐｉｍ）を１ｇ（３．３ｍｍｏｌ）、グリセロールを２０ｍＬ入れ、１５０℃で１２時間加熱撹拌を行った。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、得られたろ物をメタノールで洗浄することで黄色固体を得た。この黄色固体を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用いて再結晶を行い、黄色固体を得た。収量は２．１ｇ（１．５ｍｍｏｌ）、収率は６４％であった。この黄色固体１．０ｇを、トレインサブリメーション法により昇華精製し、黄色固体を７９０ｍｇ（０．５２ｍｍｏｌ）得た。ステップ３の合成スキームを下記式（ｂ−３）に示す。
上記ステップ３で得られた黄色固体のプロトン（１Ｈ）を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。以下に得られた値を示す。また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図２９に示す。このことから、本合成例において、上述の構造式（６００）で表される有機金属錯体、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］が得られたことがわかった。
１Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤ２Ｃｌ２）：０．２６（ｄｄ，６Ｈ），０．３２（ｄ，６Ｈ），１．００（ｍ，１８Ｈ），１．１３（ｄ，３Ｈ），１．２６（ｄ，３Ｈ），２．１０（ｍ，２Ｈ），２．２３（ｍ，１Ｈ），２．３８（ｍ，２Ｈ），２．８６（ｍ，１Ｈ），６．２５（ｄｄ，２Ｈ），６．３２（ｄ，１Ｈ），６．４８（ｄ，１Ｈ），６．５６（ｍ，２Ｈ），６．６３（ｄｄ，１Ｈ），６．６９（ｄｄ，１Ｈ），６．７０（ｄ，１Ｈ），６．７６（ｄ，１Ｈ），６．８４（ｍ，２Ｈ），６．８８（ｄ，１Ｈ），７．０７（ｄ，１Ｈ），７．１６（ｍ，８Ｈ），７．２８（ｍ，８Ｈ），７．４１（ｍ，６Ｈ），７．５６（ｔ，１），８．０６（ｄｄ，４Ｈ）．
次に、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトル）及び発光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（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、絶対ＰＬ量子収率測定装置（（株）浜松ホトニクス製 Ｃ１１３４７−０１）を用い、グローブボックス（（株）ブライト製 ＬＡＢｓｔａｒＭ１３（１２５０／７８０））にて、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、密栓し、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図３０に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。なお、図３０に示す吸収強度は、ジクロロメタン溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れて測定した吸光度から、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸光度を差し引いた結果を用いて示している。
図３０に示す通り、有機金属錯体、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］は、４８１、５１５ｎｍに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは青緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られた［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］を液体クロマトグラフ質量分析（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，略称：ＬＣ／ＭＳ分析）によって分析した。
ＬＣ／ＭＳ分析は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製Ｕｌｔｉｍａｔｅ３０００によりＬＣ（液体クロマトグラフィー）分離を行い、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製Ｑ ＥｘａｃｔｉｖｅによりＭＳ分析（質量分析）を行った。
ＬＣ分離は、任意のカラムを用いてカラム温度は４０℃とし、送液条件は溶媒を適宜選択し、サンプルは任意の濃度の［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］を有機溶媒に溶かして調製し、注入量は５．０μＬとした。
Ｔａｒｇｅｔｅｄ−ＭＳ２法により、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］由来のイオンであるｍ／ｚ＝１４３２．６４のＭＳ２測定を行なった。Ｔａｒｇｅｔｅｄ−ＭＳ２の測定は、ターゲットイオンの質量範囲をｍ／ｚ＝１４３２．６４±２．０（ｉｓｏｒａｔｉｏｎ ｗｉｎｄｏｗ＝４）とし、検出はポジティブモードで行った。コリジョンセル内でターゲットイオンを加速するエネルギーＮＣＥ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）を３０として測定した。得られたＭＳスペクトルを図３１に示す。
図３１の結果から、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］は、主としてｍ／ｚ＝１１２９、９６４付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図３１に示す結果は、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］を同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、このｍ／ｚ＝１１２９付近のプロダクトイオンは、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］における配位子ＨｉＰｒｐｉｍ（略称）が離脱した状態のカチオンと推定され、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の特徴の一つである。
なお、このｍ／ｚ＝９６４付近のプロダクトイオンは、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］における配位子ＨｉＰｒＣｚｐｉｍが離脱した状態のカチオンと推定され、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の特徴の一つである。
≪合成例３≫
本実施例では、実施の形態１において構造式（６００）で表される本発明の一態様である有機金属錯体、（ＯＣ−６−２２）−ビス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］）の合成方法について説明する。［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の構造を以下に示す。
＜（ＯＣ−６−２２）−ビス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］）の合成＞
まず、２００ｍＬ三口フラスコに、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２Ｃｌ］２を１．８ｇ（０．８ｍｍｏｌ）、ジクロロメタンを１５０ｍＬ入れた。また、この２００ｍＬ三口フラスコに取り付けた滴下ロートに、暗所でトリフルオロメタンスルホン酸銀０．６ｇ（２．３ｍｍｏｌ）をメタノール６２ｍＬに溶解した溶液を入れた。このトリフルオロメタンスルホン酸銀メタノール溶液を反応溶液に滴下し、室温で撹拌を２６時間行った。所定時間反応後、反応溶液をセライトに通し、得られたろ液の溶媒を留去することで黄土色固体を得た。次に２００ｍＬ三口フラスコに、得られた黄土色固体の全量、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（略称：ＨｉＰｒｐｉｍ）を０．９４ｇ（３．１ｍｍｏｌ）、メタノールを１５ｍＬ、エタノールを１５ｍＬ入れ、加熱還流を３６時間行った。所定時間反応後、反応溶液の溶媒を留去し、黄色固体を得た。この黄色固体をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で溶解した溶液を、セライト／中性シリカ／セライトの順で積層したろ過補助剤を通すことで黄色溶液を得た。この黄色溶液の溶媒を留去し、黄色固体を得た。この黄色固体をシリカカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒はトルエンを用いた。得られたフラクションの溶媒を留去し、黄色油状物を得た。この黄色油状物を酢酸エチルとヘキサンによる再結晶を行い、黄色固体を得た。この黄色固体をトレインサブリメーション法により昇華精製し、黄色固体を２４０ｍｇ（０．１７ｍｍｏｌ）、収率１１％で得た。合成スキームを下記式（ｃ−１）に示す。
上記で得られた黄色固体のプロトン（１Ｈ）を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。以下に得られた値を示す。また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図３２に示す。このことから、本合成例において、上述の構造式（６００）で表される有機金属錯体、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］が得られたことがわかった。
１Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤ２Ｃｌ２）：０．５７（ｄ，３Ｈ），０．７０（ｄ，３Ｈ），０．９２（ｍ，１８Ｈ），１．１４（ｄ，３Ｈ），１．１９（ｄｄ，６Ｈ），１．２４（ｄ，３Ｈ），２．２７（ｍ，１Ｈ），２．３４（ｍ，１Ｈ），２．５４（ｍ，１Ｈ），２．６２（ｍ，２Ｈ），２．８１（ｍ，１Ｈ），６．０７（ｄ，１Ｈ），６．２７（ｔ，２Ｈ），６．３９（ｄ，１Ｈ），６．４４（ｄｄ，１Ｈ），６．５２（ｔ，１Ｈ），６．６７（ｄｄ，１Ｈ），６．８２（ｄ，１Ｈ），６．９０（ｍ，７Ｈ），６．９９（ｍ，８Ｈ），７．１２（ｄ，１Ｈ），７．２２（ｄ，１Ｈ），７．３４（ｍ，９Ｈ），７．４９（ｍ，３Ｈ），７．９０（ｄ，２Ｈ），７．９５（ｍ，２Ｈ）．
次に、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル（吸収スペクトル）及び発光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（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用い、ジクロロメタン溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、絶対ＰＬ量子収率測定装置（（株）浜松ホトニクス製 Ｃ１１３４７−０１）を用い、グローブボックス（（株）ブライト製 ＬＡＢｓｔａｒＭ１３（１２５０／７８０）にて、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れ、密栓し、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図３３に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。なお、図３３に示す吸収強度は、ジクロロメタン溶液（０．０１００ｍｍｏｌ／Ｌ）を石英セルに入れて測定した吸光度から、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸光度を差し引いた結果を用いて示している。
図３３に示す通り、有機金属錯体、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］は、４７９、５１４ｎｍに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは青緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られた［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］を液体クロマトグラフ質量分析（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，略称：ＬＣ／ＭＳ分析）によって分析した。
ＬＣ／ＭＳ分析は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製Ｕｌｔｉｍａｔｅ３０００によりＬＣ（液体クロマトグラフィー）分離を行い、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製Ｑ ＥｘａｃｔｉｖｅによりＭＳ分析（質量分析）を行った。
ＬＣ分離は、任意のカラムを用いてカラム温度は４０℃とし、送液条件は溶媒を適宜選択し、サンプルは任意の濃度の［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］を有機溶媒に溶かして調製し、注入量は５．０μＬとした。
Ｔａｒｇｅｔｅｄ−ＭＳ２法により、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］由来のイオンであるｍ／ｚ＝１４３２．６４のＭＳ２測定を行なった。Ｔａｒｇｅｔｅｄ−ＭＳ２の測定は、ターゲットイオンの質量範囲をｍ／ｚ＝１４３２．６４±２．０（ｉｓｏｒａｔｉｏｎ ｗｉｎｄｏｗ＝４）とし、検出はポジティブモードで行った。コリジョンセル内でターゲットイオンを加速するエネルギーＮＣＥ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）を４０として測定した。得られたＭＳスペクトルを図３４に示す。
図３４の結果から、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］は、主としてｍ／ｚ＝１１２９、９６４付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図３４に示す結果は、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］を同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、このｍ／ｚ＝１１２９付近のプロダクトイオンは、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］における配位子ＨｉＰｒｐｉｍ（略称）が離脱した状態のカチオンと推定され、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の特徴の一つである。
また、このｍ／ｚ＝９６４付近のプロダクトイオンは、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］における配位子ＨｉＰｒＣｚｐｉｍ（略称）が離脱した状態のカチオンと推定され、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の特徴の一つである。
本実施例では、本発明の一態様である発光素子として、実施例４で説明した、［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］（構造式（６００））を発光層に用いた発光素子３、実施例５で説明した、［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］（構造式（６００））を発光層に用いた発光素子４、をそれぞれ作製し、これらの素子特性について示す。なお、本実施例で説明する発光素子３および発光素子４の具体的な構成については、表４に示す。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
≪発光素子の動作特性≫
作製した各発光素子の動作特性について測定した。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。また、結果を図３５〜図３８に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における各発光素子の主な初期特性値を以下の表５に示す。
また、発光素子３および発光素子４に２５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図３９に示す。図３９において、発光素子３の発光スペクトルは５１６ｎｍ付近、および４８１ｎｍ付近にピークを有しており、発光素子３のＥＬ層に用いた有機金属錯体［ｍｅｒ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の青色発光に由来していることが示唆される。また、発光素子４の発光スペクトルは５１６ｎｍ付近、および４８１ｎｍ付近にピークを有しており、発光素子４のＥＬ層に用いた有機金属錯体［ｆａｃ−Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｉＰｒｐｉｍ）］の青色発光に由来していることが示唆される。
次に、各発光素子に対する信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図４０に示す。図４０において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。なお、信頼性試験は、０．１２５ｍＡの電流一定の条件で発光素子を駆動させた。
図４０に示す結果より、本発明の一態様である有機金属錯体を用いた発光素子３および発光素子４は、いずれも高い信頼性を示すことがわかった。これは、有機金属錯体のＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位を共に低くすることで、駆動電圧を低減できたことに起因していると考えられる。従って、本発明の一態様である有機金属錯体を用いることで発光素子の長寿命化を実現できることがわかる。
≪合成例４≫
本実施例では、実施の形態１において構造式（５０９）で表される本発明の一態様である有機金属錯体、｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝ビス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−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−ｄｉＰｒｐ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］）の合成方法について説明する。［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］の構造を以下に示す。
＜ステップ１：ジ−μ−クロロ−テトラキス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イル−κＮ２］フェニル−κＣ｝ジイリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）２Ｃｌ］２）の合成＞
３００ｍＬ三口フラスコに３−フェニル−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−５−（２−メチルフェニル）−１，２，４−４Ｈ−トリアゾール（略称：Ｈｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）を５ｇ（１２．６ｍｍｏｌ）、塩化イリジウム（ＩＩＩ）水和物を２ｇ（６．３ｍｍｏｌ）、２−エトキシエタノールを１００ｍＬ、水を３０ｍＬ加え、窒素気流下、１００℃で撹拌を４．５時間行った。所定時間反応後、反応溶液の溶媒を留去し、褐色油状物を得た。この褐色油状物を酢酸エチルとヘキサンによる再結晶を行い、黄色固体を得た。収量は４．２ｇ（２．１ｍｍｏｌ）、収率は６５％であった。ステップ１の合成スキームを下記式（ｄ−１）に示す。
＜ステップ２：｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝ビス｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−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−ｄｉＰｒｐ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］）の合成＞
５００ｍＬ三口フラスコに、［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）２Ｃｌ］２を１．７ｇ（０．８４ｍｍｏｌ）、ジクロロメタンを１５０ｍＬ入れた。また、この５００ｍＬ三口フラスコに取り付けた滴下ロートに暗所でトリフルオロメタンスルホン酸銀６４０ｍｇ（２．５ｍｍｏｌ）を、メタノール６０ｍＬに溶解した溶液を入れた。このトリフルオロメタンスルホン酸銀メタノール溶液を反応溶液に滴下し、窒素雰囲気下、室温で撹拌を１８時間行った。所定時間反応後、反応溶液をセライトに通し、得られた黄色溶液の溶媒を留去することで黄色固体を得た。
次に、１Ｌフラスコに、得られた黄色固体の全量、２−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール（略称：ＨｉＰｒＣｚｐｉｍ）を１．６ｇ（３．３ｍｍｏｌ）、メタノールを３０ｍＬ、エタノールを３０ｍＬ入れ、窒素雰囲気下、９０℃で加熱還流を２９時間行った。所定時間反応後、析出物を含む反応溶液をろ過し、得られたろ液の溶媒を留去することで黄色油状物を得た。この黄色油状物をトルエンによる再結晶を行い、黄色固体を得た。収量は１．７ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、収率は４８％であった。合成スキームを下記式（ｄ−２）に示す。
上記で得られた黄色固体の質量分析の結果を以下に示す。
ＥＳＩ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：Ｃａｌｃｄ．Ｃ８７Ｈ８６ＩｒＮ９：１４４９．７，ｆｏｕｎｄ：１４５０．７［Ｍ＋Ｈ＋］
このことから、本合成例において、上述の構造式（５０９）で表される有機金属錯体、［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］が得られたことがわかった。
さらに、上記で得られた黄色固体のプロトン（１Ｈ）を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。得られた１Ｈ−ＮＭＲチャートを図４１に示す。
≪合成例５≫
本実施例では、実施の形態１において構造式（６０９）で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−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（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）］）の合成方法について説明する。［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）］の構造を以下に示す。
＜ビス｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝｛２−［５−（２−メチルフェニル）−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−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（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）］）の合成＞
１Ｌ三口フラスコに、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２Ｃｌ］２を３．４ｇ（１．５ｍｍｏｌ）、ジクロロメタンを３００ｍＬ入れた。また、この１Ｌ三口フラスコに取り付けた滴下ロートに暗所でトリフルオロメタンスルホン酸銀１．１ｇ（４．４ｍｍｏｌ）を、メタノール１２５ｍＬに溶解した溶液を入れた。このトリフルオロメタンスルホン酸銀メタノール溶液を反応溶液に滴下し、窒素雰囲気下、室温で撹拌を４６時間行った。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、得られた褐色溶液の溶媒を留去することで褐色固体を得た。
次に、５００ｍＬフラスコに、得られた褐色固体の全量、３−フェニル−４−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−５−（２−メチルフェニル）−１，２，４−４Ｈ−トリアゾール（略称：Ｈｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）を２．３ｇ（５．８ｍｍｏｌ）、メタノールを３０ｍＬ、エタノールを３０ｍＬ入れ、窒素雰囲気下、９０℃で加熱還流を５２時間行った。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、得られたろ物をメタノールで洗浄することで淡黄色固体を得た。この淡黄色固体をトルエンによる再結晶を行い、淡黄色固体を得た。収量は２．０ｇ（１．３ｍｍｏｌ）、収率は４５％であった。合成スキームを下記式（ｅ−１）に示す。
上記で得られた淡黄色固体の質量分析の結果を以下に示す。
ＥＳＩ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：Ｃａｌｃｄ．Ｃ９３Ｈ８８ＩｒＮ９：１５２３．７，ｆｏｕｎｄ：１５２４．７［Ｍ＋Ｈ＋］
このことから、本合成例において、上述の構造式（６０９）で表される有機金属錯体、［Ｉｒ（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）２（ｍｐｐｔｚ−ｄｉＰｒｐ）］が得られたことがわかった。
さらに、上記で得られた淡黄色固体のプロトン（１Ｈ）を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。得られた１Ｈ−ＮＭＲチャートを図４２に示す。
≪合成例６≫
本実施例では、実施の形態１において構造式（５００）で表される本発明の一態様である有機金属錯体、｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝ビス｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］）の合成方法について説明する。［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］の構造を以下に示す。
＜ステップ１：ジ−μ−クロロ−テトラキス｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝ジイリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）２Ｃｌ］２）の合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに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（略称：ＨｉＰｒｐｉｍ）を２．０ｇ（６．６ｍｍｏｌ）、塩化イリジウム（ＩＩＩ）水和物を１ｇ（３．２ｍｍｏｌ）、２−エトキシエタノールを６５ｍＬ、水を２０ｍＬ加え、窒素気流下、１００℃で加熱撹拌を６．５時間行った。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、得られたろ物をメタノールで洗浄することで黄色固体を得た。収量は１．９ｇ（１．１ｍｍｏｌ）、収率７１％であった。ステップ１の合成スキームを下記式（ｆ−１）に示す。
＜ステップ２：｛５−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝ビス｛２−［１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール−２−イル−κＮ３］フェニル−κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］）の合成＞
まず、１Ｌ三口フラスコに、［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）２Ｃｌ］２を２．９ｇ（１．８ｍｍｏｌ）、ジクロロメタンを３５０ｍＬ入れた。また、この１Ｌ三口フラスコに取り付けた滴下ロートに、暗所でトリフルオロメタンスルホン酸銀１．４ｇ（５．３ｍｍｏｌ）をメタノール１６０ｍＬに溶解した溶液を入れた。このトリフルオロメタンスルホン酸銀メタノール溶液を反応溶液に滴下し、室温で撹拌を７０時間行った。所定時間反応後、反応溶液をセライトに通し、得られたろ液の溶媒を留去することで黄色固体を得た。
次に５００ｍＬ三口フラスコに、得られた黄色固体の全量、２−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−１−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール（略称：ＨｉＰｒＣｚｐｉｍ）を１．７ｇ（３．５ｍｍｏｌ）、メタノールを３０ｍＬ、そしてエタノールを３０ｍＬ入れ、加熱還流を１５時間行った。所定時間反応後、反応溶液の溶媒を留去し、黄色固体を得た。この黄色固体をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒はトルエンとヘキサンを用いた。得られたフラクションの溶媒を留去し、黄色固体を得た。ステップ２の合成スキームを下記式（ｆ−２）に示す。
上記で得られた黄色固体の質量分析の結果を以下に示す。
ＥＳＩ−ＭＳ（ｍ／ｚ）：Ｃａｌｃｄ．Ｃ７５Ｈ７６ＩｒＮ７：１２６７．６，ｆｏｕｎｄ：１２６７．６［Ｍ＋］
このことから、本合成例において、上述の構造式（５００）で表される有機金属錯体、［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］が得られたことがわかった。
さらに、上記で得られた黄色固体のプロトン（１Ｈ）を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。以下に得られた値を示す。また、１Ｈ−ＮＭＲチャートを図４３に示す。このことから、本合成例において、上述の構造式（５００）で表される有機金属錯体、［Ｉｒ（ｉＰｒｐｉｍ）２（ｉＰｒＣｚｐｉｍ）］が得られたことがわかった。
１Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤ２Ｃｌ２）：０．４７（ｄ，３Ｈ），０．８６（ｔ，６Ｈ），０．９０（ｄ，３Ｈ），０．９３（ｄ，３Ｈ），０．９５（ｄ，３Ｈ），１．０２（ｄｄ，６Ｈ），１．０８（ｄ，３Ｈ），１．１７（ｄ，３Ｈ），１．２１（ｄ，３Ｈ），１．２４（ｄ，３Ｈ），２．２７（ｍ，２Ｈ），２．３９（ｍ，１Ｈ），２．６２（ｍ，１Ｈ），２．７３（ｍ，２Ｈ），６．０３（ｄ，１Ｈ），６．１８（ｄｄ，１Ｈ），６．２２（ｔ，１Ｈ），６．３６（ｄ，１Ｈ），６．４５（ｑ，２Ｈ），６．６３（ｄｄ，１Ｈ），６．６８（ｔ，１Ｈ），６．７６（ｄ，１Ｈ），６．７８（ｄ，１Ｈ），６．８３（ｄ，１Ｈ），６．８９（ｄｄ，２Ｈ），６．９１（ｄｄ，２Ｈ），６．９３（ｄ，１Ｈ），７．１１（ｍ，３Ｈ），７．１８（ｄｄ，１Ｈ），７．２１（ｔ，２Ｈ），７．２８（ｄｄ，１Ｈ），７．３１（ｄｄ，１Ｈ），７．３７（ｄｄｄ，５Ｈ），７．４４（ｔ，１Ｈ），７．５３（ｑ，２Ｈ），７．９９（ｄ，２Ｈ）。
１０１ 第１の電極
１０２ ＥＬ層
１０３ 第２の電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ 電子輸送層
１１５ 電子注入層
２０１ 第１の電極
２０２（１） 第１のＥＬ層
２０２（２） 第２のＥＬ層
２０２（ｎ−１） 第（ｎ−１）のＥＬ層
２０２（ｎ） 第（ｎ）のＥＬ層
２０４ 第２の電極
２０５ 電荷発生層
２０５（１） 第１の電荷発生層
２０５（２） 第２の電荷発生層
２０５（ｎ−２） 第（ｎ−２）の電荷発生層
２０５（ｎ−１） 第（ｎ−１）の電荷発生層
３０１ 素子基板
３０２ 画素部
３０３ 駆動回路部（ソース線駆動回路）
３０４ａ、３０４ｂ 駆動回路部（ゲート線駆動回路）
３０５ シール材
３０６ 封止基板
３０７ 配線
３０８ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
３０９ ＦＥＴ
３１０ ＦＥＴ
３１２ 電流制御用ＦＥＴ
３１３ａ、３１３ｂ 第１の電極（陽極）
３１４ 絶縁物
３１５ ＥＬ層
３１６ 第２の電極（陰極）
３１７ａ、３１７ｂ 発光素子
３１８ 空間
３２０ａ、３２０ｂ 導電膜
３２１、３２２ 領域
３２３ 引き回し配線
３２４ 有色層（カラーフィルタ）
３２５ 黒色層（ブラックマトリクス）
３２６、３２７、３２８ ＦＥＴ
４０１ 基板
４０２ 第１の電極
４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ ＥＬ層
４０４ 第２の電極
４０５ 発光素子
４０６ 絶縁膜
４０７ 隔壁
５００ 表示装置
５０３ 表示部
５０４ 画素
５０５ 導電膜
５０６ 位置
５０７ 開口部
５１０ 液晶素子
５１１ 発光素子
５１５ トランジスタ
５１６ トランジスタ
５１７ トランジスタ
５１８ 端子部
５１９ 端子部
５２１ 基板
５２２ 基板
５２３ 発光素子
５２４ 液晶素子
５２５ 絶縁層
５２８ 着色層
５２９ 接着層
５３０ 導電層
５３１ ＥＬ層
５３２ 導電層
５３３ 開口部
５３４ 着色層
５３５ 遮光層
５３６ 構造体
５３７ 導電層
５３８ 液晶
５３９ 導電層
５４０ 配向膜
５４１ 配向膜
５４２ 接着層
５４３ 導電層
５４４ ＦＰＣ
５４５ 接続層
５４６ 絶縁層
５４７ 接続部
５４８ 接続体
９００ 基板
９０１ 第１の電極
９０２ ＥＬ層
９０３ 第２の電極
９１１ 正孔注入層
９１２ 正孔輸送層
９１３ 発光層
９１４ 電子輸送層
９１５ 電子注入層
２０００ タッチパネル
２０００’ タッチパネル
２５０１ 表示パネル
２５０２Ｒ 画素
２５０２ｔ トランジスタ
２５０３ｃ 容量素子
２５０３ｇ 走査線駆動回路
２５０３ｔ トランジスタ
２５０９ ＦＰＣ
２５１０ 基板
２５１１ 配線
２５１９ 端子
２５２１ 絶縁層
２５２８ 絶縁体
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
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 端子
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
３２００ 基板
３２０１ 陰極
３２０２ ＥＬ層
３２０３ 陽極
３２１３ 発光層
３２１４ 電子注入層
３２１５ 正孔輸送層
３２１６ 正孔注入層
３２１７ 絶縁物
３３００ ヘッド部
３３０１ａ 噴射部
３３０１ｃ 噴射部
３３０２ａ 圧電素子
３３０２ｃ 圧電素子
３３０３ａ インク
３３０３ｃ インク
４０００ 照明装置
４００１ 基板
４００２ 発光素子
４００３ 基板
４００４ 電極
４００５ ＥＬ層
４００６ 電極
４００７ 電極
４００８ 電極
４００９ 補助配線
４０１０ 絶縁層
４０１１ 封止基板
４０１２ シール材
４０１３ 乾燥剤
４０１５ 拡散板
４１００ 照明装置
４２００ 照明装置
４２０１ 基板
４２０２ 発光素子
４２０４ 電極
４２０５ ＥＬ層
４２０６ 電極
４２０７ 電極
４２０８ 電極
４２０９ 補助配線
４２１０ 絶縁層
４２１１ 封止基板
４２１２ シール材
４２１３ バリア膜
４２１４ 平坦化膜
４２１５ 拡散板
４３００ 照明装置
５１０１ ライト
５１０２ ホイール
５１０３ ドア
５１０４ 表示部
５１０５ ハンドル
５１０６ シフトレバー
５１０７ 座席シート
５１０８ インナーリアビューミラー
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 表示部
７１０９ 操作キー
７１１０ リモコン操作機
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７３０２ 筐体
７３０４ 表示部
７３０５ 時刻を表すアイコン
７３０６ その他のアイコン
７３１１ 操作ボタン
７３１２ 操作ボタン
７３１３ 接続端子
７３２１ バンド
７３２２ 留め金
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作用ボタン
７４０４ 外部接続部
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
７４０７ カメラ
７５００（１）、７５００（２） 筐体
７５０１（１）、７５０１（２） 第１面
７５０２（１）、７５０２（２） 第２面
８００１ 照明装置
８００２ 照明装置
８００３ 照明装置
９３１０ 携帯情報端末
９３１１ 表示部
９３１２ 表示領域
９３１３ ヒンジ
９３１５ 筐体

Claims (21)

  1. イリジウムと、配位子とを有し、
    前記配位子は、前記イリジウムと結合する窒素を含むイミダゾール骨格と、前記イミダゾール骨格の２位とフェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、
    前記フェニレン基は、前記イリジウムと結合することを特徴とする有機金属錯体。
  2. イリジウムと、配位子とを有し、
    前記配位子は、イミダゾール骨格と、前記イミダゾール骨格の２位とフェニレン基を介して結合するＮ−カルバゾリル基と、を有し、
    前記イミダゾール骨格の第１の窒素は、オルト位に置換基を有するアリール基を有し、
    前記イミダゾール骨格の第２の窒素および前記フェニレン基は、前記イリジウムと結合することを特徴とする有機金属錯体。
  3. 一般式（Ｇ１）で表される構造を含む有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ１）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。）
  4. 一般式（Ｇ２）で表される構造を含む有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ２）中、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。）
  5. 一般式（Ｇ３）で表される構造を含む有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ３）中、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。）
  6. 一般式（Ｇ４）で表される有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ４）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。）
  7. 一般式（Ｇ５）で表される有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ５）中、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。）
  8. 一般式（Ｇ６）で表される有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ６）中、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。）
  9. 一般式（Ｇ７）で表される有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ７）中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｎが２を表すときｍは１を表し、ｎが１を表すときｍは２を表す。）
  10. 一般式（Ｇ８）で表される有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ８）中、Ｒ１〜Ｒ１３およびＲ１５〜Ｒ１９は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｎが２を表すときｍは１を表し、ｎが１を表すときｍは２を表す。）
  11. 一般式（Ｇ９）で表される有機金属錯体。

    （一般式（Ｇ９）中、Ｒ１〜Ｒ１３、Ｒ１５、およびＲ１６は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜８のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜１３のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜１２のヘテロアリール基のいずれかを表す。Ｌは、モノアニオン性の２座の配位子を表す。ｍが２を表すときｎは１を表し、ｍが１を表すときｎは２を表す。）
  12. 請求項９乃至請求項１１のいずれか一において、
    前記Ｌは、一般式（Ｌ１）〜（Ｌ７）のいずれか一である有機金属錯体。

    （式中、Ａｒは炭素数６〜１３のアリール基を表し、Ａ１〜Ａ１８は、それぞれ独立に、窒素、または置換基Ｒと結合するｓｐ２炭素を表し、前記置換基Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数５〜８のシクロアルキル基、フェニル基、単数または複数のアルキル基またはシクロアルキル基で置換されたフェニル基、または単数または複数のフェニル基で置換されたフェニル基を表し、Ｒ３０〜Ｒ３４はそれぞれ独立に、水素、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基、単数または複数のアルキル基またはシクロアルキル基で置換されたフェニル基、または単数または複数のフェニル基で置換されたフェニル基を表す。）
  13. 構造式（１００）、構造式（６００）、構造式（５０９）、構造式（６０９）、構造式（５００）のいずれか一で表される有機金属錯体。
  14. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の有機金属錯体を用いた発光素子。
  15. 一対の電極間にＥＬ層を有し、
    前記ＥＬ層は、請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の有機金属錯体を有する発光素子。
  16. 一対の電極間にＥＬ層を有し、
    前記ＥＬ層は、発光層を有し、
    前記発光層は、請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の有機金属錯体を有する発光素子。
  17. 一対の電極間にＥＬ層を有し、
    前記ＥＬ層は、発光層を有し、
    前記発光層は、複数の有機化合物を有し、
    前記複数の有機化合物のうち一は、
    請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の有機金属錯体である発光素子。
  18. 請求項１４乃至請求項１７のいずれか一に記載の発光素子と、
    トランジスタ、または基板と、
    を有する発光装置。
  19. 請求項１８に記載の発光装置と、
    マイク、カメラ、操作用ボタン、外部接続部、または、スピーカと、
    を有する電子機器。
  20. 請求項１８に記載の発光装置と、
    筐体またはタッチセンサ機能と、
    を有する電子機器。
  21. 請求項１８に記載の発光装置と、
    筐体、カバー、または、支持台と、
    を有する照明装置。
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