JP6132898B2 - 複合材料及び発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子を構成する材料として好適に用いることができる複合材料に関する
。また、当該複合材料を用いた発光素子、発光装置、照明装置及び電子機器に関する。ま
た、当該複合材料に用いることが好適なフルオレン誘導体に関する。
薄型軽量、高い応答性能、低消費電力などのメリットから、次世代の照明装置や表示装
置として有機化合物を発光物質とする発光素子（有機ＥＬ素子）を用いた発光装置の開発
が加速している。
有機ＥＬ素子は一対の電極間に発光物質を含む発光層を挟み、当該電極間に電圧を印加
することにより、電極から注入された電子およびホールが再結合し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。発光物質が発する光の波長はその
発光物質特有のものであり、異なる種類の有機化合物を発光物質として用いることによっ
て、様々な波長すなわち様々な色の発光を呈する発光素子を得ることができる。
ディスプレイなど、画像を表示することを念頭においた表示装置の場合、フルカラーの
映像を再現するためには、少なくとも赤、緑、青の３色の光を得ることが必要になる。ま
た、照明装置として用いる場合は、高い演色性を得るために、可視光領域において満遍な
く波長成分を有する光を得ることが理想的であり、現実的には、異なる波長の光を２種類
以上合成することによって得られる光が照明用途として用いられることが多い。なお、赤
と緑と青の３色の光を合成することによって、高い演色性を有する白色光を得ることがで
きることが知られている。
発光素子の色と共に重要視される発光素子の特性として、発光効率がある。発光効率の
良好な発光素子は、その他の素子と比較して同じ輝度を得るために要するエネルギーが小
さくて済む。このため、省エネルギー性能に優れた発光装置を提供することが可能となる
。エネルギー問題に敏感な昨今、発光効率の向上は非常に大きな課題である。
発光効率、特に、電力効率を向上させるために有効な手段として、駆動電圧の低減が挙
げられる。駆動電圧が低くなると、低い電圧でより大きな電流を流すことができるように
なることから、消費電力が低減し、電力効率が向上する。このため、駆動電圧の低減を目
的として、これまでにも多くの研究がなされてきている（例えば非特許文献１参照）。
また、発光効率と同様に重要視される発光素子の特性として、寿命（信頼性）といった
、商品としての信用にかかわる特性がある。寿命（信頼性）は商品化にあたり当然に要求
される特性の一つであり、また、ある一定以上の特性を有する場合は大きなセールスポイ
ントとなりうるものである。すなわち、寿命（信頼性）は良好であればあるほど好ましい
。このため、様々な方法によって発光素子の寿命（信頼性）を向上させる研究がなされて
いる（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−３２４６５０号公報
Ｙ．Ｙａｎｇ他、「アプライド フィジクス レターズ」、Ｖｏｌ．６４（１０）、１２４５−１２４７（１９９４）
発光効率を向上させるための別のアプローチとして、単位電流密度あたりの輝度（電流
効率）を向上させることが挙げられる。上述したように発光効率は良好であればあるほど
好ましい。有機ＥＬ素子の輝度は電流に比例することから、低い電圧でより大きな電流を
流すことができる（駆動電圧の小さい）発光素子において、単位電流密度あたりの輝度（
電流効率）を向上させることができれば非常に良好な電流効率を有する発光素子を得るこ
とができる。
そこで、本発明では、発光素子に適用することによって、発光効率の良好な発光素子を
提供することが可能となる複合材料を提供することを課題とする。
また、本発明では、発光素子に適用することによって、駆動電圧が低く且つ発光効率の
良好な発光素子を提供することが可能となる複合材料を提供することを課題とする。
また、どのような発光素子であっても寿命（信頼性）といった特性は非常に重要となる
。
そこで、本発明では、発光素子に適用することによって、寿命（信頼性）が良好な発光
素子を提供することが可能となる複合材料を提供することを課題とする。
また、本発明では、発光素子に適用することによって、発光効率が良好で且つ寿命（信
頼性）が良好な発光素子を提供することが可能となる複合材料を提供することを課題とす
る。
また、本発明では、発光素子に適用することによって、駆動電圧が低く、発光効率が良
好で且つ寿命（信頼性）が良好な発光素子を提供することが可能となる複合材料を提供す
ることを課題とする。
また、本発明では、発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。
また、本発明では、駆動電圧が低く且つ発光効率の良好な発光素子を提供することを課
題とする。
また、本発明では、寿命（信頼性）が良好な発光素子を提供することを課題とする。
また、本発明では、発光効率が良好で且つ寿命（信頼性）が良好な発光素子を提供する
ことを課題とする。
また、本発明では、駆動電圧が低く、発光効率が良好で且つ寿命（信頼性）が良好な発
光素子を提供することを課題とする。
また、本発明では、消費電力の小さい発光装置を提供することを課題とする。
また、本発明では、信頼性の高い発光装置を提供することを課題とする。
また、本発明では、消費電力が小さく且つ信頼性の高い発光装置を提供することを課題
とする。
また、本発明では、消費電力の小さい電子機器を提供することを課題とする。
また、本発明では、信頼性の高い電子機器を提供することを課題とする。
また、本発明では、消費電力が小さく且つ信頼性の高い電子機器を提供することを課題
とする。
また、本発明では、消費電力の小さい照明装置を提供することを課題とする。
また、本発明では、信頼性の高い照明装置を提供することを課題とする。
また、本発明では、消費電力が小さく且つ信頼性の高い照明装置を提供することを課題
とする。
また、本発明では、上述の複合材料を構成するために好適な新規化合物を提供すること
を課題とする。
なお、本発明の一態様では上記課題の少なくとも一を解決すれば良い。
本発明者らは、フルオレンにアリール基が１又は複数結合している分子量が４００以上
２０００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合
物を含有する複合材料が上記課題を解決できることを見出した。そして、当該複合材料を
用いることで発光効率の高い発光素子を提供することができた。また、駆動時間に対する
発光効率の低下が小さい、寿命の長い発光素子を作製することができた。
すなわち、本発明の一態様は、フルオレンにアリール基が１又は複数結合している分子
量が４００以上２０００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性
を示す無機化合物を含有する複合材料である。
炭化水素化合物としてフルオレン骨格を有する本発明の複合材料は、当該フルオレン骨
格が嵩高い構造をしていることから、当該複合材料からなる膜の質が良好であり、寿命の
長い発光素子を作製することが可能となる。
また、フルオレン自身のＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位間のエネルギーギャップが大きい
ことから、それに結合するアリール基を適切に選ぶことで、可視光領域での光の吸収が小
さく、透光性の高い複合材料を得ることができる。具体的なアリール基の選択方法として
はそれらアリール基自身の光の吸収が小さいものを選ぶ。このことから、当該複合材料を
用いることによって発光効率の高い発光素子を作製することが可能となる。また、当該炭
化水素化合物は、炭化水素のみで構成されるため、（アミンなど電子供与基を介してアリ
ール同士が結合するよりも）フルオレンとその置換基間で共役が広がりづらく、広いエネ
ルギーギャップを保持したまま適度に分子量の大きい炭化水素化合物を得ることができる
。これにより、熱的に安定な炭化水素化合物を得ることができる。またこれにより、当該
炭化水素化合物を蒸着する際に、蒸着レートの制御がしやすく、安定した品質の発光素子
を提供することが可能となる。また、本発明の複合材料は、炭化水素化合物と、当該炭化
水素化合物より蒸着温度の高い無機化合物との共蒸着により作製する。本発明の複合材料
は、炭化水素化合物がフルオレン骨格を有することにより、エネルギーギャップの低下を
抑制しつつ、分子量を適度に大きくすることができ、当該無機化合物の蒸着温度により近
い温度で共蒸着を行うことが可能となる。また、当該炭化水素化合物は、炭化水素のみで
構成されるため、極性が大きくなりづらく、複合材料としたときにも新たに吸収が発生し
づらい。そのため、より透光性の高い複合材料とすることができる。
また、フルオレン骨格を有する炭化水素化合物を含む複合材料を用いることによってキ
ャリアバランスの良い、発光効率の良好な素子を作製することができる。
なお、これら分子量は、真空蒸着で複合材料を形成する場合は、蒸着温度を考慮すると
、より好ましくは１２００以下が好ましい。
また、本発明の他の一態様は、フルオレンの９位に１つ又は２つのフェニレン基を介し
てアリール基が結合し且つ分子量が４００以上２０００以下である炭化水素化合物と、当
該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を含有する複合材料である。
上記構成を有する本発明の複合材料は、フルオレンの９位の炭素を介してアリール基が
結合している炭化水素化合物を用いることが特徴である。これにより、当該炭化水素化合
物はアリール基からフルオレン骨格への共役の広がりを押さえ、さらに有効にエネルギー
ギャップの低下を抑制することができ、エネルギーギャップの大きい炭化水素化合物とす
ることができる。これにより、当該炭化水素化合物を含む複合材料は、可視光領域での光
の吸収が少ない、より透光性の高い複合材料とすることができる。
また、より具体的に、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表され分子量が４
００以上２０００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す
無機化合物を含有する複合材料である。
但し、式中α１及びα２はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は
無置換のビフェニルジイル基を表し、ｎは０又は１の値をとる。また、Ａｒ１及びＡｒ２
は置換又は無置換のアリール基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に水素、
炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のビフ
ェニル基、置換または無置換のナフチル基及び置換または無置換のフェナントリル基のい
ずれかを表す。
また、本発明の他の一態様は、フルオレンの９位に１つ又は２つのフェニレン基を介し
て２環以上４環以下の縮合環が結合し、分子量が４００以上２０００以下である炭化水素
化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を含有する複合材料である
。
この時、フルオレンの９位に結合しているアリール基が２つの場合、これらアリール基
はフルオレンの９位のシグマ結合を介して結合している。そのため、これらアリール間で
共役が広がりづらく、広いバンドギャップを有したまま、バルキーな構造とすることがで
きる。そのため、透光性の高い材料でありながら、結晶化しづらい材料とすることができ
る。
上記構成を有する本発明の複合材料にあっては、２環以上４環以下の縮合環を有するこ
とで、電子又は正孔の輸送性と、当該複合材料よりなる膜の透光性とのバランスの良い発
光素子用の材料として好適な材料とすることができる。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表され、分子量が４００以上２０
００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を
含有する複合材料である。
但し、式中α１及びα２はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は
無置換のビフェニルジイル基を表し、ｎは０又は１の値をとる。また、Ａｒ１は置換又は
無置換の２環以上４環以下の環が縮合したアリール基のいずれかを表し、Ａｒ２は置換又
は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１８は
それぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換のフェニル基、置
換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチル基及び置換または無置換の
フェナントリル基のいずれかを表す。
上記構成を有する本発明の複合材料にあっては、２環以上４環以下の縮合環を有するこ
とで、電子又は正孔の輸送性と、当該複合材料よりなる膜の透光性とのバランスの良い発
光素子用の材料として好適な材料とすることができる。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ２）で表され、分子量が４００以上２０
００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を
含有する複合材料である。
但し、式中α１は置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置換のビフェニルジイ
ル基を表す。また、Ａｒ１は置換又は無置換の２環以上４環以下の環が縮合したアリール
基のいずれかを表し、Ａｒ３は置換又は無置換のフェニル基又は置換又は無置換のビフェ
ニル基を表す。また、Ｒ１１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキ
ル基、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無
置換のナフチル基及び置換または無置換のフェナントリル基のいずれかを表す。
上記構成を有する本発明の複合材料は、上記一般式で表される炭化水素化合物のエネル
ギーギャップが広いことから、透光性の高い複合材料とすることが可能となる。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、Ｒ１１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に
水素、炭素数１乃至６のアルキル基及び下記構造式で表される基のいずれかである複合材
料である。
これら置換基を有することで、よりバルキーな材料となり、好ましい。ただし、これら
置換基の無いものの方は、合成が簡略となり、合成の観点からは好ましい。
また、本発明の一態様は、下記一般式（Ｇ３）で表され、分子量が４００以上２０００
以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を含有
する複合材料である。
但し、式中α１は置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置換のビフェニルジイ
ル基を表す。また、Ａｒ１は置換又は無置換の２環以上４環以下の環が縮合したアリール
基のいずれかを表し、Ａｒ３は置換又は無置換のフェニル基又は置換又は無置換のビフェ
ニル基を表す。
上記構成を有する本発明の複合材料は、構造が単純であるため、低コストで当該複合材
料を得ることができる。
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する複合材料において、Ａｒ１が、置換又
は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリ
ル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無
置換のクリセニル基及び置換又は無置換のテトラセニル基から選ばれる一である複合材料
である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する複合材料において、Ａｒ１で表される
アリール基の結合手が水素でと結合した物質（Ａｒ１−Ｈ）が、その吸収スペクトルにお
いて、４５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲にピークがない物質である複合材料である。
このような構成を有する複合材料は、可視光領域に骨格由来の吸収が小さいことから、
透光性の高い複合材料を得ることができる。
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する複合材料において、Ａｒ１が置換又は
無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル
基及び置換又は無置換のトリフェニレニル基から選ばれる一である複合材料である。
以上のような構成を有する複合材料は、炭化水素化合物と無機化合物が電荷移動錯体を
形成したことによる可視光領域への新たな吸収が発生しにくく、可視光の透過率が高い複
合材料とすることができる。
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する複合材料において、Ａｒ１が、置換又
は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基、置換又は無置換のテトラセニル
基及び置換又は無置換のトリフェニレニル基から選ばれる一である複合材料である。
以上のような構成を有する複合材料は、キャリアの移動度が大きい複合材料とすること
が可能である。
また、本発明の他の一態様は、Ａｒ１が置換基を有する場合、当該置換基が、フェニル
基、ナフチル基、フェナントリル基及び下記一般式（Ａｒ１−１）で表される基のいずれ
かである複合材料である。
但し、式中α３及びα４はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は
無置換のビフェニルジイル基を表し、ｍは０又は１の値をとる。また、Ａｒ４は置換又は
無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表し、Ｒ４１乃至Ｒ４８はそれぞれ
独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基及び
フェナントリル基のいずれかを表す。
また、本発明の一態様は、下記一般式（Ｇ４）で表され、分子量が４００以上２０００
以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を含有
する複合材料である。
但し、式中α１は置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置換のビフェニルジイ
ル基を表す。また、Ｒ１乃至Ｒ９はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、
フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及び下記一般式（Ａｒ１−２
）で表される基のいずれかを表す。
但し、式中α５は置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置換のビフェニルジイ
ル基を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ５）で表され、分子量が４００以上２０
００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を
含有する複合材料である。
但し、式中α１１はフェニレン基又はビフェニルジイル基を表す。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、α１乃至α５及びα１１はそれぞれ
独立に下記構造式（α−１）乃至（α−６）のいずれかである複合材料である。
また、本発明の他の一態様は、フルオレンにアリール基が１又は複数結合している分子
量が４００以上２０００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性
を示す無機化合物を含有し、アリール基がフルオレンの２位又はフルオレンの２位および
７位に結合している複合材料である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、アリール基は置換又は無置換のフェ
ニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換
のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル
基、置換又は無置換のクリセニル基及び置換又は無置換のテトラセニル基から選ばれる一
である複合材料である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、アリール基が１つ又は２つのフェニ
レン基を介してフルオレンに結合している複合材料である。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ６）で表され、分子量が４００以上２０
００以下である炭化水素化合物と、前記炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を
含有する複合材料である。
但し、式中Ａｒ５は置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表し
、Ａｒ６は水素または置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表し
、α６及びα７はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又はビフェニルジイル基
を表す。ｊ及びｋはそれぞれ独立に０又は１の値をとる。また、Ｒ２１乃至Ｒ２８はそれ
ぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換のフェニル基、置換ま
たは無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチル基及び置換または無置換のフェ
ナントリル基のいずれかを表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ６’）で表され、分子量が４００以上２
０００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物
を含有する複合材料である。
但し、式中Ａｒ５は置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表し
、Ａｒ６は水素または置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表し
、α６及びα７はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又はビフェニルジイル基
を表す。ｊ及びｋはそれぞれ独立に０又は１の値をとる。また、Ｒ２３乃至Ｒ２８及びＲ
３１乃至Ｒ３８はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換
のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチル基及び置
換または無置換のフェナントリル基のいずれかを表す。
スピロフルオレン骨格は、分子内のフルオレン同士がバルキーな構造となり、分子量も
大きいため、熱物性が優れており好ましい。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ７）で表され、分子量が４００以上２０
００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物を
含有する複合材料である。
但し、式中Ａｒ５は置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表し
、Ａｒ６は水素または置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表す
。また、Ｒ２１乃至Ｒ２８はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換ま
たは無置換のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチ
ル基及び置換または無置換のフェナントリル基のいずれかを表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ７’）で表され、分子量が４００以上２
０００以下である炭化水素化合物と、当該炭化水素化合物に電子受容性を示す無機化合物
を含有する複合材料である。
但し、式中Ａｒ５は置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表し
、Ａｒ６は水素または置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいずれかを表す
。また、Ｒ２３乃至Ｒ２８及びＲ３１乃至Ｒ３８はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６
のアルキル基、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換
または無置換のナフチル基及び置換または無置換のフェナントリル基のいずれかを表す。
なお、これらフルオレン骨格の２位と７位にそれぞれアリール基が結合している炭化水
素化合物は、それらアリール基の共役がフルオレン骨格を介して広がりづらく、エネルギ
ーギャップを高く保つことができる（２位のみにアリール基がある場合と比較しても吸収
スペクトルが大きく長波長シフトしづらい）。アリール基が２つ以上付くことで、よりバ
ルキーな構造とすることができるため、エネルギーギャップが高く透光性の高い材料であ
りながら、結晶化しづらい材料とすることができる。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、Ａｒ５が置換又は無置換のフェニル
基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフ
ェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル基、
置換又は無置換のクリセニル基及び置換又は無置換のテトラセニル基から選ばれる一であ
り、Ａｒ６は水素または置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置
換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のト
リフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基及び置
換又は無置換のテトラセニル基から選ばれる一である複合材料である。
また、本発明の一態様は、上記構成において、炭化水素化合物に電子受容性を示す無機
化合物が遷移金属の酸化物である複合材料である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、炭化水素化合物に電子受容性を示す
無機化合物がチタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タ
ングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸
化物、ハフニウム酸化物、銀酸化物から選ばれる一種又は複数種である複合材料である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、炭化水素化合物に電子受容性を示す
無機化合物がモリブデン酸化物である複合材料である。
また、本発明の他の一態様は、一対の電極間に有機化合物を含む層を有し、当該有機化
合物を含む層は、少なくとも発光中心物質を含む層と、上記構成を有する複合材料を含む
層とを有する発光素子である。
上記構成を有する本発明の発光素子は、複合材料が良好なキャリア輸送性及びキャリア
注入性を有することから、駆動電圧の小さい発光素子とすることができる。また、当該複
合材料を含む膜は膜質が良好であるため、信頼性の高い発光素子とすることができる。ま
た、当該複合材料を用いた発光素子はキャリアバランスが良好であるため、発光効率の高
い発光素子とすることができる。また、当該複合材料は透光性の高い材料であるため、当
該複合材料を使用したことによる発光効率の低下が少なく、発光効率の高い発光素子とす
ることができる。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、複合材料を含む層が、一対の電極の
うち陽極として機能する電極と接して設けられた発光素子である。
上記構成を有する本発明の発光素子は、複合材料が良好なキャリア注入性を有すること
から、駆動電圧の小さい発光素子とすることができる。また、当該複合材料を含む膜は膜
質が良好であるため、信頼性の高い発光素子とすることができる。また、当該複合材料を
用いた発光素子はキャリアバランスが良好であるため、発光効率の高い発光素子とするこ
とができる。また、当該複合材料は透光性の高い材料であるため、当該複合材料を使用し
たことによる発光効率の低下が少なく、発光効率の高い発光素子とすることができる。さ
らに、当該複合材料はその膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が起きにくいことから、
陽極上に厚く形成することによって陽極が有する凹凸が原因で起こるショートなどの不良
の発生を抑制することもでき、信頼性の高い発光素子を提供することが可能となる。
また、本発明の他の一態様は、一対の電極間に有機化合物を含む層を有し、当該有機化
合物を含む層は、複数の発光ユニットと、上記構成を有する複合材料を含む層とを有し、
複数の発光ユニットは各々発光中心物質を含む層を有し、前記発光ユニット間に当該複合
材料を含む層を有する発光素子である。
上記構成を有する本発明の発光素子は、複合材料を含む膜が電荷発生層として機能する
ため、駆動電圧の小さい発光素子とすることができる。また、当該複合材料を含む膜は膜
質が良好であるため、信頼性の高い発光素子とすることができる。また、当該複合材料を
用いた発光素子はキャリアバランスが良好であるため、発光効率の高い発光素子とするこ
とができる。また、当該複合材料は透光性の高い材料であるため、当該複合材料を使用し
たことによる発光効率の低下が少なく、発光効率の高い発光素子とすることができる。
また、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光素子を備えた発光装置である。
このような構成を有する発光装置は、消費電力の小さい発光装置である。また、信頼性
の高い発光装置とすることが可能である。
また、本発明の一態様は、上記構成を有する発光装置を表示部に備えた電子機器である
。
このような構成を有する電子機器は、消費電力の小さい電子機器である。また、信頼性
の高い電子機器とすることが可能である。
また、本発明の一態様は上記構成を有する発光装置を発光部に備えた照明装置である。
このような構成を有する照明装置は、消費電力の小さい照明装置である。また、信頼性
の高い照明装置とすることが可能である。
また、本発明の一態様は下記構造式で表されるフルオレン誘導体である。
上記構造を有するフルオレン誘導体は、複合材料を構成する炭化水素化合物として好適
に用いることができる。また、発光素子のキャリア輸送層、発光層（ホスト材料及び発光
中心材料）としても好適である。特に、青色の蛍光など可視光領域における短波長領域に
スペクトルを有する発光中心材料を分散するホスト材料として用いた場合、色純度の高い
発光を得ることができる。
上記構成を有する複合材料は、当該複合材料を用いることで発光効率の高い発光素子を
作製することが可能となる複合材料である。また、信頼性の高い発光素子を提供すること
が可能となる複合材料である。また、発光効率が良好で且つ信頼性の高い発光素子を提供
することが可能な複合材料である。また、上記構成を有する発光素子は発光効率の高い発
光素子である。また、信頼性の高い発光素子である。また、発光効率が良好で且つ信頼性
の高い発光素子である。
また、上記構成を有する発光装置は消費電力の小さい発光装置である。また、信頼性の
高い発光装置である。また、発光効率が良好で且つ信頼性の高い発光装置である。
また、上記構成を有する電子機器は消費電力の小さい電子機器である。また、信頼性の
高い電子機器である。また、発光効率が良好で且つ信頼性の高い電子機器である。
また、上記構成を有する照明装置は消費電力の小さい照明装置である。また、信頼性の
高い照明装置である。また、発光効率が良好で且つ信頼性の高い照明装置である。
発光素子の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 ＦＬＰＡｎｔｈ及びそれを用いた複合材料の薄膜の吸収スペクトルを表す図。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子１及び比較発光素子１電圧−輝度特性を表す図。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−パワー効率特性を表す図。 発光素子１及び比較発光素子１の輝度−外部量子効率特性を表す図。 発光素子１及び比較発光素子１の発光スペクトルを表す図。 発光素子１及び比較発光素子１の規格化輝度−時間特性を表す図。 ＦＬＰＰＡの１Ｈ ＮＭＲチャート。 ＦＬＰＰＡの溶液状態における吸収スペクトル（溶媒トルエン）。 ＦＬＰＰＡの溶液状態における発光スペクトル（溶媒トルエン）。 ＦＬＰＰＡの薄膜状態における吸収スペクトル。 ＦＬＰＰＡの薄膜状態における発光スペクトル。 ＦＬＰＰＡのＣＶチャート（酸化反応特性）を示す図。 ＦＬＰＰＡのＣＶチャート（還元反応特性）を示す図。 発光素子２及び比較発光素子２の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子２及び比較発光素子２の輝度−色度特性を表す図。 発光素子２及び比較発光素子２の発光スペクトルを表す図。 発光素子３及び比較発光素子３の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子３及び比較発光素子３の輝度−色度特性を表す図。 発光素子３及び比較発光素子３の発光スペクトルを表す図。 照明装置を表す図。 発光素子４の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子４電圧−輝度特性を表す図。 発光素子４の輝度−パワー効率特性を表す図。 発光素子４の輝度−外部量子効率特性を表す図。 発光素子４の発光スペクトルを表す図。 発光素子４の規格化輝度−時間特性を表す図。 発光素子５の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子５電圧−輝度特性を表す図。 発光素子５の輝度−パワー効率特性を表す図。 発光素子５の輝度−外部量子効率特性を表す図。 発光素子５の発光スペクトルを表す図。 発光素子５の規格化輝度−時間特性を表す図。 発光素子６の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子６電圧−輝度特性を表す図。 発光素子６の輝度−パワー効率特性を表す図。 発光素子６の輝度−外部量子効率特性を表す図。 発光素子６の発光スペクトルを表す図。 発光素子６の規格化輝度−時間特性を表す図。 発光素子７の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子７電圧−輝度特性を表す図。 発光素子７の輝度−パワー効率特性を表す図。 発光素子７の輝度−外部量子効率特性を表す図。 発光素子７の発光スペクトルを表す図。 発光素子７の規格化輝度−時間特性を表す図。 発光素子８の輝度−電流効率特性を表す図。 発光素子８電圧−輝度特性を表す図。 発光素子８の輝度−パワー効率特性を表す図。 発光素子８の輝度−外部量子効率特性を表す図。 発光素子８の発光スペクトルを表す図。 発光素子８の規格化輝度−時間特性を表す図。
以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実
施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び
詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態
の記載内容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
ある種の有機化合物と当該有機化合物に電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料
を陽極に接して設けた発光素子は、当該有機化合物のみを同様の位置に設けた発光素子と
比較して、大きく低電圧化されることが知られている（特許文献１参照）。これは、複合
材料が当該有機化合物のみと比較してキャリア注入性及びキャリア輸送性に優れることに
よる結果である。当該複合材料は、また、無機化合物を含むことによって結晶化が抑制さ
れ、有機化合物単体を用いた場合と比較して、信頼性が向上することも報告されている。
さらに、当該複合材料はその膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が起きにくいことから
、陽極上に厚く形成することによって陽極が有する凹凸が原因で起こるショートなどの不
良の発生を抑制することもできる。
今回、本発明者らは、複合材料に用いる有機化合物として、フルオレンにアリール基が
１または複数結合している炭化水素化合物を用いることによって、従来の複合材料を用い
た発光素子と比較して良好な発光効率を有する発光素子を作製することができた。また、
寿命の長い発光素子も作製することができた。なお、フルオレンにアリール基が１または
複数結合している炭化水素化合物としては、分子量が４００以上２０００以下のものが蒸
着しやすく好適に使用できる。また、アリール基はアリーレン基を介してフルオレンに結
合していても良い。
有機化合物としてフルオレン骨格を有する炭化水素化合物を用いる本実施の形態におけ
る複合材料は、当該フルオレン骨格が嵩高い構造をしていることから、当該複合材料から
なる膜質が良好であり、これを用いた発光素子は寿命の長い発光素子とすることが可能と
なる。
また、フルオレン自身のエネルギーギャップが大きいことから、可視光領域での光の吸
収が小さく、透光性の高い複合材料を得ることができる。このことから、当該複合材料を
用いることによって発光効率の高い発光素子を作製することが可能となる。また、フルオ
レンがある程度の分子量を有しながらもエネルギーギャップが大きいことから、フルオレ
ン骨格を有する炭化水素化合物は、ＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位間のエネルギーギャップ
を高く保ったまま、適度に分子量の大きい炭化水素化合物とすることができる。適度な分
子量を有する炭化水素化合物は、蒸着する際に蒸着レートの制御がしやすく、安定した品
質の発光素子を提供することが可能となる。また、本発明の複合材料は、炭化水素化合物
と、当該炭化水素化合物より蒸着温度の高い無機化合物との共蒸着により作製する。本発
明の複合材料は、炭化水素化合物がフルオレン骨格を有することにより、エネルギーギャ
ップの低下を抑制しつつ、分子量を適度に大きくすることができ、当該無機化合物の蒸着
温度により近い温度で共蒸着を行うことが可能となる。これらのことから、本実施の形態
に置ける複合材料を用いた発光素子は信頼性の高い発光素子とすることが可能となる。
また、フルオレン骨格を有する炭化水素化合物を含む複合材料を用いることによってキ
ャリアバランスの良い、発光効率の良好な素子を作製することができる。
複合材料に用いるフルオレン骨格を有する炭化水素化合物について詳しく説明する。
フルオレン骨格が有するアリール基は、少なくともフルオレンの９位又は２位又は２位
及び７位に結合することが好ましい。フルオレン骨格は当該アリール基以外に置換基を有
していても良く、当該置換基としては、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換
のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチル基及び置
換または無置換のフェナントリル基を挙げることができる。また、これら置換基がさらに
置換基を有する場合、当該置換基としては、アルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナ
フチル基、フェナントリル基などを適用することができる。
アリール基としては、特に限定は無く、置換基を有するものであっても、有さないもの
であっても良いが、環を構成する炭素数が炭素数６乃至１８のアリール基が適当である。
なお、縮合する環の数が多いアリール基はキャリアの輸送性に優れ、縮合する環の数が小
さいアリール基は複合材料とした際に透光性に優れる。このため、キャリアの輸送性と、
複合材料の膜の透光性とのバランスを考慮すると、当該アリール基は２環以上４環以下の
縮合環であることが好ましい。なお縮合する環の数が同じでも、ポリアセン構造（縮合環
が直線状）よりも、ヘリセン構造やヘリセン構造の一部を有する構成（曲がった縮合環）
の方がバンドギャップが広く透光性に優れ好ましい。なお、これら縮合環は置換基を有し
ていてもいなくとも良い。このようなアリール基としては、具体的には置換又は無置換の
フェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無
置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレ
ニル基、置換又は無置換のクリセニル基、置換又は無置換のテトラセニル基などが挙げら
れる。これらのうち、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置
換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基より選ばれた基
を当該アリール基として用いた複合材料は、電荷移動錯体の形成に基づく新たな吸収の発
生がほとんど見られず、また、炭化水素化合物自身の吸収も可視光領域にほとんどないた
め、透光性に優れていながらキャリア輸送性も良好な複合材料とすることができる。また
、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリ
セニル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のテトラセニル基を当
該アリール基として用いた複合材料は、特にキャリアの輸送性に優れた材料とすることが
できる。なお縮合する環の数が同じでも、ポリアセン構造（縮合環が直線状）よりも、ヘ
リセン構造やヘリセン構造の一部を有する構成（曲がった縮合環）の方がバンドギャップ
が広く透光性に優れ好ましい。なお、これら置換基がさらに置換基を有する場合、当該置
換基としてはアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基な
どを適用することができる。
アリール基がアリーレン基を介してフルオレンに結合する場合、当該アリーレン基とし
ては、置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置換のビフェニルジイル基を用いる
ことができる。これらが置換基を有する場合、当該置換基としては、アルキル基、フェニ
ル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用することができる。
なお、アリール基は、フルオレンの９位に結合していることがさらに好ましい。フルオ
レンの９位の炭素はｓｐ３混成軌道であるため、アリール基からフルオレン骨格への共役
の広がりを押さえることができる。このことから、さらに有効にエネルギーギャップの低
下を抑制することができ、エネルギーギャップの大きい炭化水素化合物を用いた複合材料
とすることができる。これにより、当該複合材料は、可視光領域での光の吸収が少ない、
より透光性の高い複合材料とすることができる。
続いて、さらに具体的に一般式を示しながら本実施の形態における複合材料に用いるフ
ルオレン骨格を有する炭化水素化合物について説明する。
当該炭化水素化合物は下記一般式（Ｇ１）で表すことができ、且つ分子量が４００以上
２０００以下の炭化水素化合物である。
式中、α１及びα２はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置
換のビフェニルジイル基を表している。これらが置換基を有する場合、当該置換基として
は、アルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用
することができる。なお蒸着性を考慮するとアルキル基の場合は炭素数６以下が好ましい
。また、α１がフェニレン基である場合、ビフェニルジイル基である場合と比較するとエ
ネルギーギャップが若干大きくなり、一方でビフェニルジイル基である場合はフェニレン
基である場合と比較してガラス転移温度（Ｔｇ）が高くなる。また分子量が高くなること
で、蒸着温度が上昇するが、蒸着温度の高い無機化合物と共蒸着することによって作製さ
れる複合材料において、炭化水素化合物の蒸着温度と無機化合物との蒸着温度は近い方が
好ましく、その点において、α１がビフェニルジイル基である構成は有利である。
また、より具体的には下記一般式（Ｇ２）で表すことができ、且つ分子量が４００以上
２０００以下の炭化水素化合物である。
また、式（Ｇ１）及び（Ｇ２）中、Ａｒ１は置換又は無置換のアリール基を表し、２環
以上４環以下の縮合環であることが複合材料のキャリアの輸送性と、透光性とのバランス
から好ましい。このようなアリール基としては、具体的には置換又は無置換のナフチル基
、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換
のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基、
置換又は無置換のテトラセニル基などが挙げられる。これらのうち、置換又は無置換のナ
フチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又
は無置換のトリフェニレニル基より選ばれた基を当該アリール基として用いた複合材料は
、電荷移動錯体の形成に基づく新たな吸収の発生が起こりづらく、また、炭化水素化合物
自身の吸収も可視光領域に少ないため、透光性に優れていながらキャリアの輸送性も良好
な複合材料とすることができる。また、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換
のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基、
置換又は無置換のテトラセニル基を当該アリール基として用いた複合材料は、特にキャリ
アの輸送性に優れた材料とすることができる。なお、これらが置換基を有する場合、当該
置換基としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及び下記一般式（Ａｒ１−
１）で表される基のいずれかを適用することができる。
但し、式中α３及びα４はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は
無置換のビフェニルジイル基を表す。これらが置換基を有する場合、当該置換基としては
、アルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用す
ることができる。また、Ａｒ４は置換又は無置換の炭素数６乃至１８のアリール基のいず
れかを表し、特に置換又は無置換のフェニル基又は置換又は無置換のビフェニル基である
ことが好ましい。また、ｍは０又は１の値をとる。なお、ｍが０である場合、Ａｒ４は無
置換のフェニル基又は置換又は無置換のビフェニル基であることが好ましい。Ａｒ４で表
される基が置換基を有する場合、当該置換基としては、アルキル基、フェニル基、ビフェ
ニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用することができる。Ｒ４１乃至Ｒ４８
はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフ
チル基及びフェナントリル基のいずれかを表す。
また、上記一般式におけるＡｒ１で表されるアリール基としては、別の観点として、そ
の結合手が水素と結合した物質が、その吸収スペクトルにおいて、４５０ｎｍ以上８００
ｎｍ以下の範囲にピークがない物質であることが好ましい。このような構成を有する炭化
水素化合物を含む本実施の形態に置ける複合材料は、可視光領域に炭化水素化合物の骨格
由来の吸収が小さいことから透光性の高い複合材料を得ることが可能となる。
Ａｒ２は置換又は無置換のアリール基を表し、置換又は無置換の炭素数６乃至１８のア
リール基であることが好ましい。これらが置換基を有する場合は、アルキル基、フェニル
基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用することができる。
また、一般式（Ｇ１）において、ｎは０又は１の値をとる。なお、ｎが０である場合、
Ａｒ２は、置換又は無置換のフェニル基又は置換又は無置換のビフェニル基であることが
、合成が容易で且つエネルギーギャップが広い材料とすることが可能であることから好ま
しい構成である。これを一般式の構成を表したのが、一般式（Ｇ２）であり、式中、Ａｒ
３は置換又は無置換のフェニル基又は置換又は無置換のビフェニル基を表す。
Ｒ１１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換または無
置換のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチル基及
び置換または無置換のフェナントリル基のいずれかを表す。これらが置換基を有する場合
、当該置換基としてはアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナント
リル基などを適用することができる。なお、Ｒ１１乃至Ｒ１８は水素、炭素数１乃至６の
アルキル基及び下記構造式で表される基であることが、材料コストの関係上より好ましく
、すべて水素であることがさらに好ましい。
Ｒ１１乃至Ｒ１８がすべて水素である、本実施の形態における複合材料の炭化水素化合
物を表す一般式を、一般式（Ｇ３）として以下に示す。
但し、一般式（Ｇ３）で表される炭化水素化合物の分子量は４００以上２０００以下と
する。なお、式中α１、Ａｒ１及びＡｒ３は一般式（Ｇ１）及び（Ｇ２）と同様であるた
め、記載を省略する。上の記載を参照されたい。
また、本実施の形態に置ける複合材料に用いる炭化水素化合物として特に好ましい構成
を下記一般式（Ｇ４）に示す。

但し、一般式（Ｇ４）で表される炭化水素化合物の分子量は４００以上２０００以下と
する。式中、α１は一般式（Ｇ１）乃至（Ｇ３）と同様であるため、上記記載を参照され
たい。また、Ｒ１乃至Ｒ９はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、フェニ
ル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基及び下記一般式（Ａｒ１−２）で表
される基のいずれかを表す。
但し、式中α５は置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置換のビフェニルジイ
ル基を表し、α５が置換基を有する場合、当該置換基としては、アルキル基、フェニル基
、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用することができる。
なお、一般式（Ｇ４）においてＲ１乃至Ｒ９はすべて水素であり、α５は置換基を含ま
ないことが、材料コストや合成の容易さから好ましい構成である。当該構成を有する炭化
水素化合物を表す一般式を以下に（Ｇ５）として示す。
但し、一般式（Ｇ５）で表される炭化水素化合物の分子量は４００以上２０００以下と
する。また、式中α１１はフェニレン基又はビフェニルジイル基を表す。
一般式（Ｇ４）及び一般式（Ｇ５）で表される炭化水素化合物を含む本実施の形態にお
ける複合材料は、膜の透光性とキャリアの輸送性のバランスに優れ、発光素子を構成する
材料として非常に好適に用いることが可能な複合材料である。また、キャリアバランスに
も優れることから、発光素子の発光効率の向上にも寄与する。
なお、一般式（Ｇ１）乃至（Ｇ５）において、α１乃至α５及びα１１は、下記構造式
（α−１）乃至（α−６）のいずれかであることが好ましい。
次に、フルオレンの２位又は２位及び７位にアリール基が結合した炭化水素化合物につ
いて説明する。当該炭化水素化合物はフルオレンにアリール基が１又は複数結合している
分子量が４００以上２０００以下である炭化水素化合物であり、当該アリール基がフルオ
レンの２位又は２位及び７位に結合している。なお、アリール基が１つ結合している場合
はフルオレンの２位に、複数結合している場合は、少なくとも２位又は７位に結合してい
ることが好ましい。なお、当該アリール基は、一つ、又は二つのフェニレン基を介してフ
ルオレンと結合していても良い。言い換えると、フェニレン基もしくはビフェニルジイル
基を介してフルオレンと結合しているものを含むものとする。なお、当該炭化水素化合物
はケイ素化合物であってもよい。本実施の形態におけるケイ素化合物とは、これまで説明
してきた炭化水素化合物において一つ又は複数の炭素がケイ素に置き換わった化合物であ
るとする。
また、上記アリール基としては、特に限定は無く、置換基を有するものであっても、有
さないものであっても良いが、環を構成する炭素数が炭素数６乃至１８のアリール基が適
当である。なお、縮合する環の数が多いアリール基はキャリアの輸送性に優れ、縮合する
環の数が小さいアリール基は複合材料とした際に透光性に優れる。このため、キャリアの
輸送性と、複合材料の膜の透光性とのバランスを考慮すると、当該アリール基は２環以上
４環以下の縮合環であることが好ましい。なお縮合する環の数が同じでも、ポリアセン構
造（縮合環が直線状）よりも、ヘリセン構造やヘリセン構造一部を有する構成（曲がった
縮合環）の方がバンドギャップが広く透光性に優れ好ましい。なお、これら縮合環は置換
基を有していてもいなくとも良い。このようなアリール基としては、具体的には置換又は
無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置
換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置
換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基、置換又は無置換のテトラセニル基など
が挙げられる。これらのうち、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリ
ル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基より選
ばれた基を当該アリール基として用いた複合材料は、電荷移動錯体の形成に基づく新たな
吸収の発生がほとんど見られず、また、炭化水素化合物自身の吸収も可視光領域にほとん
どないことが可能であるため、透光性に優れていながらキャリアの輸送性も良好な複合材
料とすることができる。また、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のピレニ
ル基、置換又は無置換のクリセニル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は
無置換のテトラセニル基を当該アリール基として用いた複合材料は、特にキャリアの輸送
性に優れた材料とすることができる。なお縮合する環の数が同じでも、ポリアセン構造（
縮合環が直線状）が長い構造は移動度が高く好ましい。なお、これら置換基がさらに置換
基を有する場合、当該置換基としてはアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル
基、フェナントリル基などを適用することができる。
続いて、さらに具体的に一般式を示しながら説明する。当該炭化水素化合物は下記一般
式（Ｇ６）で表され、分子量が４００以上２０００以下である炭化水素化合物である。
式中、α６及びα７はそれぞれ独立に置換又は無置換のフェニレン基又は置換又は無置
換のビフェニルジイル基を表している。これらが置換基を有する場合、当該置換基として
は、アルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用
することができる。なお、α６及び／又はα７がフェニレン基である場合、ビフェニルジ
イル基である場合と比較するとエネルギーギャップが若干大きくなり、一方でビフェニル
ジイル基である場合はフェニレン基である場合と比較してＴｇが高くなり好ましい。また
分子量が高くなることで、蒸着温度が上昇するが、蒸着温度の高い無機化合物と共蒸着す
ることによって作製される複合材料において、炭化水素化合物の蒸着温度と無機化合物と
の蒸着温度は近い方が好ましく、その点において、α６及び／又はα７がビフェニルジイ
ル基である構成は有利である。また、ｊ及びｋはそれぞれ独立に０又は１の値をとる。フ
ルオレンの２位又は２位及び７位にアリール基が結合する構成においては、α６及びα７
で表されるアリーレン基は無くともよい。
また、式（Ｇ６）中、Ａｒ５及びＡｒ６はそれぞれ独立に置換又は無置換のアリール基
を表し、当該アリール基としては、炭素数６乃至１８のものが好ましい。中でも、２環以
上４環以下の縮合環は複合材料のキャリアの輸送性と、透光性とのバランスから好ましい
。このようなアリール基としては、具体的には置換又は無置換のナフチル基、置換又は無
置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニ
レニル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基、置換又は無置
換のテトラセニル基などが挙げられる。これらのうち、置換又は無置換のナフチル基、置
換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のト
リフェニレニル基、より選ばれた基を当該アリール基として用いた複合材料は、電荷移動
錯体の形成に基づく新たな吸収の発生が起こりづらく、また、炭化水素化合物自身の吸収
も可視光領域に少ないため、透光性に優れていながらキャリアの輸送性も良好な複合材料
とすることができる。また、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のピレニル
基、置換又は無置換のクリセニル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無
置換のテトラセニル基を当該アリール基として用いた複合材料は、特にキャリアの輸送性
に優れた材料とすることができる。なお、これらが置換基を有する場合、当該置換基とし
ては、フェニル基、ナフチル基及びフェナントリル基のいずれかを適用することができる
。
また、Ｒ２１乃至Ｒ２８はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換ま
たは無置換のフェニル基、置換または無置換のビフェニル基、置換または無置換のナフチ
ル基及び置換または無置換のフェナントリル基のいずれかを表す。これらが置換基を有す
る場合、当該置換基としては、アルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フ
ェナントリル基などを適用することができる。なお、隣り合う基同士が互いに結合して環
を形成しても良い。Ｒ２１とＲ２２がフェニル基であり、互いに結合して環を形成した構
成を下記一般式（Ｇ６’）として示す。
但し、一般式（Ｇ６’）で表される炭化水素化合物の分子量は４００以上２０００以下
であるものとする。また、Ｒ２３乃至Ｒ２８、α６及びα７、Ａｒ５及びＡｒ６は上記一
般式（Ｇ６）におけるそれと同様であるため、その重複する記載は省略する。一般式（Ｇ
６）における該当する記載を参照されたい。Ｒ３１乃至Ｒ３８はそれぞれ独立に水素、炭
素数１乃至６のアルキル基、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のビフェ
ニル基、置換または無置換のナフチル基及び置換または無置換のフェナントリル基のいず
れかを表す。これらが置換基を有する場合、当該置換基としては、アルキル基、フェニル
基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基などを適用することができる。
以上のような炭化水素化合物の具体的な構造の例を下記構造式（１００）乃至（１３８
）、（２００）乃至（２３４）、（３００）乃至（３２９）、（４００）乃至（４１５）
、（５００）乃至（５１８）及び（６０１）乃至（６１４）に具体的に例示する。なお、
本実施の形態における複合材料に用いることができる炭化水素化合物はこれらに限定され
ず、上記一般式に含まれる炭化水素化合物を適用することができる。
以上が、本実施の形態における複合材料に用いることが可能なフルオレン骨格を有する
炭化水素化合物の構成である。
続いて、本実施の形態における複合材料に用いることが可能な無機化合物について説明
する。
本実施の形態における複合材料に用いる無機化合物として、上述したような炭化水素化
合物に対して電子受容性を示す無機化合物を用いることができる。例えば、塩化鉄（ＩＩ
Ｉ）や塩化アルミニウムなどは、電子受容性が高い無機化合物の一例であり好適に用いる
ことができる。
また、本実施の形態における複合材料には、無機化合物として遷移金属酸化物を用いる
ことができる。好ましくは元素周期表における４〜８族に属する金属の酸化物が望ましい
。特にチタン酸化物、バナジウム酸化物、タンタル酸化物、モリブデン酸化物、タングス
テン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、
ハフニウム酸化物、銀酸化物が好ましい。この中でもモリブデン酸化物は蒸着がしやすく
、吸湿性が低く、安定であることから特に扱いやすい材料である。
遷移金属酸化物は、上述した塩化鉄（ＩＩＩ）等の強力なルイス酸に比べれば、電子受
容性はそれほど高くない（反応性は低い）と考えられる。また、上述した通り、本実施の
形態における複合材料においては、電荷移動相互作用に基づく吸収の発生が抑制される（
あるいはほとんど発生しない）場合がある。これらのことから、本実施の形態における複
合材料において、遷移金属酸化物は一般的な意味合いでの電子受容体として作用している
という証明はし難い。しかしながら一方で、実施例で後述するように、実験的には、電界
を印加した際には当該炭化水素化合物単体では流せないほどの電流を流せる事実がある。
したがって、本実施の形態における複合材料において遷移金属酸化物を用いた場合、少な
くとも電界印加のアシストにより容易にキャリアが発生しているものと考えられる。した
がって本明細書では、少なくとも電界印加のアシストによりキャリアが発生していれば、
複合材料中の無機化合物（上述のような遷移金属酸化物など）は電子受容性を有するもの
として扱う。
本実施の形態における複合材料の作製方法に限定は無く、例えば、当該炭化水素化合物
と無機化合物を同時に蒸着する共蒸着法により形成することができる。本実施の形態にお
ける複合材料において、有機化合物と無機化合物の混合比は質量比で８：１〜１：２（＝
有機化合物：無機化合物）程度が好ましく、さらに望ましくは４：１〜１：１（＝有機化
合物：無機化合物）である。混合比は複合材料を共蒸着法によって形成する場合は、有機
化合物と無機化合物の蒸着レートをそれぞれ調節することによって制御することができる
。
以上のような本実施の形態における複合材料は、有機化合物と当該有機化合物に電子受
容性を示す無機化合物を含む複合材料であることからキャリア注入性及びキャリア輸送性
に優れた材料である。このことから、当該複合材料を用いた発光素子は駆動電圧の小さい
発光素子を提供することが可能となる。また、当該複合材料の膜は結晶化が起きにくいこ
とから信頼性の良好な発光素子を提供することも可能となる。さらに、当該複合材料はそ
の膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が起きにくいことから、陽極上に厚く形成するこ
とによって陽極が有する凹凸が原因で起こるショートなどの不良の発生を抑制することも
できる。
その上で、本実施の形態における複合材料は、有機化合物として、上述したようなフル
オレン骨格を有する炭化水素化合物を適用したことによって、可視光における吸収の小さ
い複合材料とすることが可能となる。また、当該複合材料はキャリアバランスに優れた材
料でもある。そのため、当該複合材料を用いることで電流効率が良好な発光素子を提供す
ることが可能となる。すなわち、駆動電圧が低く、電流効率が大きい発光素子を作製する
ことができ、大きな電力効率を有する発光素子を提供することが可能となる。
さらに、嵩高い構造を有するフルオレン骨格を有する炭化水素化合物を適用したことに
よって、当該複合材料の膜質は良好であり、寿命の長い発光素子を作製することが可能と
なる。また、フルオレンがある程度の分子量を有しながらもエネルギーギャップが大きい
ことから、フルオレン骨格を有する炭化水素化合物は、エネルギーギャップを高く保った
まま、適度に分子量の大きい炭化水素化合物とすることができる。適度な分子量を有する
炭化水素化合物は、蒸着する際に蒸着レートの制御がしやすく、安定した品質の発光素子
を提供することが可能となる。また、本発明の複合材料は、炭化水素化合物と、当該炭化
水素化合物より蒸着温度の高い無機化合物との共蒸着により作製する。本発明の複合材料
は、炭化水素化合物がフルオレン骨格を有することにより、エネルギーギャップの低下を
抑制しつつ、分子量を適度に大きくすることができ、当該無機化合物の蒸着温度により近
い温度で共蒸着を行うことが可能となる。これらのことから、本実施の形態に置ける複合
材料を用いた発光素子は信頼性の高い発光素子とすることが可能となる。
（実施の形態２）
実施の形態１に記載の複合材料を用いた発光素子の一態様について図１（Ａ）を用いて
以下に説明する。
本実施の形態における発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。本形態において
、発光素子は、第１の電極１０２と、第２の電極１０４と、第１の電極１０２と第２の電
極との間に設けられたＥＬ層１０３とから構成されている。なお、本形態では第１の電極
１０２は陽極として機能し、第２の電極１０４は陰極として機能するものとして、以下説
明をする。つまり、第１の電極１０２の方が第２の電極１０４よりも電位が高くなるよう
に、第１の電極１０２と第２の電極１０４に電圧を印加したときに、発光が得られる構成
となっている。
基板１０１は発光素子の支持体として用いられる。基板１０１としては、例えばガラス
、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の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。
第１の電極１０２としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合
金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例
えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ケイ
素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛
（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（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッ
タにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化
インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたター
ゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン
及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム（ＩＷＺＯ）は、酸化インジウムに対し酸化タン
グステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いて
スパッタリング法により形成することができる。この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニ
ッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ
）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、グラフェン、または金属材料
の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。
ＥＬ層１０３の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質を含む層ま
たは正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い
物質を含む層、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質を含む層等を適
宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層
、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。もちろんその他の機能を有す
る層が含まれていても良いし、複数の機能を担う層があっても良い。本実施の形態では、
ＥＬ層１０３は、第１の電極１０２の上に順に積層した正孔注入層１１１、正孔輸送層１
１２、発光層１１３、電子輸送層１１４を有する構成について説明する。なお、本実施の
形態においては、実施の形態１に記載の複合材料を正孔注入層１１１として用いる。各層
を構成する材料について以下に具体的に示す。
なお、実施の形態１に記載の複合材料よりなる層と発光領域とは近接しないことが好ま
しい。これは、発光に寄与するべき励起エネルギーが無機化合物（特に金属を含むもの）
によって失活してしまうことを防ぐためである。具体的な対策としては、異なる材料より
なる層を間に挟む（正孔輸送層を設ける）、発光層における発光領域を陰極側に寄せるな
どすればよい。
正孔注入層１１１は、実施の形態１に記載の複合材料である。実施の形態１に記載の複
合材料は、キャリアの注入性が高いことから、駆動電圧の小さい発光素子を作製すること
ができる。また、膜質が良好で結晶化がおきにくいことから信頼性の高い発光素子を作製
することができる。また、厚膜化しても駆動電圧の上昇がおきにくいことから、正孔注入
層１１１を適当な膜厚とすることによって、第１の電極１０２に凹凸があったとしても、
当該凹凸起因の不良を抑制することができ、信頼性の高い発光素子を提供することができ
るようになる。
また、実施の形態１に記載の複合材料は透光性に優れることから、電流効率の高い発光
素子を提供することができる。さらに、実施の形態１に記載の複合材料はキャリアバラン
スに優れることから、電流効率の高い発光素子を提供することができる。
なお、正孔注入層１１１として、実施の形態１に記載の複合材料を用いていることから
、第１の電極１０２は仕事関数に関係なくその材料を選択できる。
正孔輸送層１１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い材料と
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又は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
−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）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ
−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、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：Ｂ
ＳＰＢ）等の芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に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。
また、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）
、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カ
ルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）のようなカルバゾール誘導体や、２−ｔｅｒｔ−ブチル
−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、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）のようなアントラセン誘導体を用いても良い。
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェ
ニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニル
アミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（
略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス
（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いること
もできる。
実施の形態１に記載の複合材料に用いることが可能な炭化水素化合物も正孔輸送層を構
成する材料として用いることができる。
発光層１１３は、発光性の物質を含む層である。発光層１１３は、発光物質単独の膜で
構成されていても、ホスト材料中に発光中心物質を分散された膜で構成されていても良い
。
発光層１１３において、上記発光物質、若しくは発光中心物質として用いることが可能
な材料としては特に限定は無く、これら材料が発する光は蛍光であっても燐光であっても
良い。上記発光物質又は発光中心物質としては例えば、以下のようなものが挙げられる。
蛍光発光性の物質としては、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フ
ェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）
、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）
トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４
’−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰ
ＰＡ）、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、２，５，８，１
１−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：２ＤＰＡＰＰ
Ａ）、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：２ＤＰＡ
ＰＡ）、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：２ＤＰＡＢＰｈ
Ａ）、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：２ＹＧ
ＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰ
ｈＡ）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：ＤＣＭ
１）、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：Ｂｉ
ｓＤＣＭ）、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：ＢｉｓＤＣＪＴ
Ｍ）などが挙げられる。りん光発光性の物質としては、ビス［２−（３’，５’−ビスト
リフルオロメチルフェニル）ピリジナト−Ｎ，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］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
−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート
（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ
２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（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（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：
Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタ
エチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）、トリス（１
，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム
（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−
３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ
）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））などが挙げられる。また、実施の形態１に記
載の複合材料に用いることが可能な炭化水素化合物も発光中心材料として用いることがで
きる場合がある。
また、上記ホスト材料として用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例
えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（
４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：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（ＩＩ
Ｉ）（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］−９
Ｈ−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：ＹＧ
ＡＰＡ）、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−ｔｅ
ｒｔ−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、実施の形
態１に記載の複合材料に用いることが可能な炭化水素化合物もホスト材料として用いるこ
とができる場合がある。
これら及び公知の物質の中から、上記発光中心物質のエネルギーギャップより大きなエ
ネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。また、発
光中心物質がりん光を発する物質である場合、ホスト材料は該発光中心物質の三重項励起
エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）よりも大きい三重項励起エネ
ルギーを有する物質を選択すれば良い。
なお、発光層１１３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１１３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。
以上のような構成を有する発光層は、複数の材料で構成されている場合、真空蒸着法で
の共蒸着や、混合溶液としてインクジェット法やスピンコート法やディップコート法など
を用いて作製することができる。
電子輸送層１１４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、トリス（８−キ
ノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）
アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）
ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニ
ルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリ
ン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシ
フェニル）ベンズオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒ
ドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾ
ール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属
錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１
，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−
ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ
−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニ
ル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰ
ｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた
物質は、主に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、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層した
ものとしてもよい。
また、電子輸送層と発光層との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。
これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加し
た層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節す
ることが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発
生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
また、電子輸送層と第２の電極１０４との間に、第２の電極１０４に接して電子注入層
を設けてもよい。電子注入層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（Ｃ
ｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又
はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中
にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌ
ｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入
層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を
含有させたものを用いることにより、第２の電極１０４からの電子注入が効率良く行われ
るためより好ましい。
第２の電極１０４を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ
以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる
。このような陰極材料の具体例としては、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、およびマグネシウム
（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、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（Ｙ
ｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極
１０４と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わら
ず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化ス
ズ等様々な導電性材料を第２の電極１０４として用いることができる。これら導電性材料
は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可
能である。
また、ＥＬ層１０３の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用い
ることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用い
ても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない
。
電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペース
トを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法
を用いて形成しても良い。
以上のような構成を有する発光素子は、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に
生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層１１３において
正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１１３に発光領域が形成さ
れるような構成となっている。
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０４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１０２または第２の電極１０４のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極で成る。第１の電極１０２のみが透光性を有する電極
である場合、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電
極１０４のみが透光性を有する電極である場合、発光は第２の電極１０４を通って基板と
逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０４がいずれも透光性を有
する電極である場合、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０４を通って、基板側
および基板と逆側の両方から取り出される。
なお、第１の電極１０２と第２の電極１０４との間に設けられる層の構成は、上記のも
のには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近
接することによって生じる消光が抑制されるように、第１の電極１０２および第２の電極
１０４から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。ま
た、層の積層順もこれに限定されず、基板側から第２の電極、電子注入層、電子輸送層、
発光層、正孔輸送層、正孔注入層、第１の電極といった、図１（Ａ）とは反対の順番に積
層された積層構造であっても良い。
また、直接発光層に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層１１３における発光領
域に近い方に接するキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を
抑制するため、そのエネルギーギャップが発光層を構成する発光物質もしくは、発光層に
含まれる発光中心物質が有するエネルギーギャップより大きいエネルギーギャップを有す
る物質で構成することが好ましい。
本実施の形態における発光素子は、正孔注入層１１１に、実施の形態１に記載の複合材
料を用いている。実施の形態１に記載の複合材料は、キャリアの注入性が高いことから、
駆動電圧の小さい発光素子を作製することができる。また、膜質が良好で結晶化がおきに
くいことから信頼性の高い発光素子を作製することができる。また、厚膜化しても駆動電
圧の上昇がおきにくいことから、正孔注入層１１１を適当な膜厚とすることによって、第
１の電極１０２に凹凸があったとしても、当該凹凸起因の不良を抑制することができ、信
頼性の高い発光素子を提供することができるようになる。
また、実施の形態１に記載の複合材料は透光性に優れることから、電流効率の高い発光
素子を提供することができる。さらに、実施の形態１に記載の複合材料はキャリアバラン
スに優れることから、電流効率の高い発光素子を提供することができる。
（実施の形態３）
本実施の形態は、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子（以下、積層型素子と
もいう）の態様について、図１（Ｂ）を参照して説明する。この発光素子は、第１の電極
と第２の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。発光ユニットとし
ては、実施の形態２で示したＥＬ層１０３と同様な構成を用いることができる。つまり、
実施の形態２で示した発光素子は、１つの発光ユニットを有する発光素子であり、本実施
の形態は、複数の発光ユニットを有する発光素子ということができる。但し、正孔注入層
に関しては、本実施の形態においては、必ずしも実施の形態１に記載の複合材料を用いな
くても良い。
この場合、正孔注入層としては、正孔注入性の高い物質を含む層である。モリブデン酸
化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を
用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（
ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミ
ノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス［
４−［ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，
１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物
、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯ
Ｔ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
また、正孔注入層として、正孔輸送性の高い物質に電子受容性物質を含有させた複合材
料を用いることができる。電子受容性質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，
３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙
げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表におけ
る第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナ
ジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、
酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブ
デンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、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
、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては
、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖ
ｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。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。
図１（Ｂ）において、第１の電極５０１と第２の電極５０２との間には、第１の発光ユ
ニット５１１と第２の発光ユニット５１２が積層されており、第１の発光ユニット５１１
と第２の発光ユニット５１２との間には電荷発生層５１３が設けられている。第１の電極
５０１と第２の電極５０２はそれぞれ実施の形態２における第１の電極１０２と第２の電
極１０４に相当し、実施の形態２で説明したものと同様なものを適用することができる。
また、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２は同じ構成であっても異な
る構成であってもよい。また、電荷発生層５１３は発光ユニット５１２の正孔注入層を兼
ねる場合もある。
電荷発生層５１３には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機
化合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態１で説明した複合材料、すなわちフルオレ
ン骨格を有する炭化水素化合物と当該炭化水素化合物電子受容性を示す物質との複合材料
を用いることができる。
なお、電荷発生層５１３は、実施の形態１に記載の複合材料の層と他の材料により構成
される層を組み合わせて形成してもよい。例えば、実施の形態１に記載の複合材料の層と
電子供与性物質と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを積層して形成しても良い。また
、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成して
もよい。
いずれにしても、第１の発光ユニット５１１と第２の発光ユニット５１２に挟まれる電
荷発生層５１３は、第１の電極５０１と第２の電極５０２に電圧を印加したときに、一方
の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い
。例えば、図１（Ｂ）において、第１の電極の電位の方が第２の電極の電位よりも高くな
るように電圧を印加した場合、電荷発生層５１３は、第１の発光ユニット５１１に電子を
注入し、第２の発光ユニット５１２に正孔を注入するものであればよい。
本実施の形態では、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、同様に
、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、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、照明を応用例とした場
合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能と
なる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体とし
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つの発光ユニットを有する発光素子
において、第１の発光ユニットの発光色と第２の発光ユニットの発光色を補色の関係にな
るようにすることで（例えば青とオレンジ）、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を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を
得ることができる。また、３つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、
例えば、第１の発光ユニットの発光色が赤色であり、第２の発光ユニットの発光色が緑色
であり、第３の発光ユニット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。
本実施の形態の発光素子は、少なくとも電荷発生層に、実施の形態１に記載の複合材料
を用いている。実施の形態１に記載の複合材料は、キャリアの注入性が高いことから、駆
動電圧の小さい発光素子を作製することができる。また、膜質が良好で結晶化がおきにく
いことから信頼性の高い発光素子を作製することができる。
また、実施の形態１に記載の複合材料は透光性に優れることから、電流効率の高い発光
素子を提供することができる。さらに、実施の形態１に記載の複合材料はキャリアバラン
スに優れることから、電流効率の高い発光素子を提供することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の複合材料を含む発光素子を用いた発光装置に
ついて説明する。
本実施の形態では、実施の形態１に記載の複合材料を含む発光素子を用いて作製された
発光装置の一例について図２を用いて説明する。なお、図２（Ａ）は、発光装置を示す上
面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。この
発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース
側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでい
る。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側
は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプ
リントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号
等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント
配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものと
する。
次に、断面構造について図２（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１
と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２
４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、種々のＣＭＯＳ回路
、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板
上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を
基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とその
ドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。
なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ
型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッ
チャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となる
ポジ型のいずれも使用することができる。
第１の電極６１３上には、有機化合物を含む層６１６、および第２の電極６１７がそれ
ぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料として
は、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を
含有したインジウム錫酸化物膜、２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒
化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタン
とアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする
膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線
としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させる
ことができる。
また、有機化合物を含む層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。有機化合物を含む層６１６は、実施
の形態１で示した複合材料を含んでいる。また、有機化合物を含む層６１６を構成する他
の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む
）であっても良い。
さらに、有機化合物を含む層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１
７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれ
らの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）を用いることが好ましい。なお、
有機化合物を含む層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の
電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２〜２０ｗｔ％の
酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、第１の電極６１３、有機化合物を含む層６１６、第２の電極６１７でもって、発
光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態２乃至実施の形態３いずれかの構成
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てなっているが、本
実施の形態における発光装置では、実施の形態２又は実施の形態３で説明した構成を有す
る発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、
素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素
子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されてお
り、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填され
る場合もある。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄ 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に記載の複合材料を含む発光素子を用いて作製された
発光装置を得ることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態１に記載の複合材料を含む発光素子を用
いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形
態１で示した複合材料を用いた発光素子は発光効率が良好な発光素子であることから消費
電力の低減された発光装置とすることができる。また、駆動電圧の小さい発光素子を得る
ことができることから、駆動電圧の小さい発光装置を得ることができる。また、信頼性の
良好な発光素子を得ることができることから、信頼性の高い発光装置を得ることができる
。
ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッ
シブマトリクス型の発光装置について説明する。図３には本発明を適用して作製したパッ
シブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図３（Ａ）は、発光装置を示す斜視図、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）をＸ−Ｙで切断した断面図である。図３において、基板９５１上には
、電極９５２と電極９５６との間には有機化合物を含む層９５５が設けられている。電極
９５２の端部は絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４
が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他
方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方
向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９
５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３
と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、静電気等に起因
した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置におい
ても、低駆動電圧で動作する実施の形態２又は実施の形態３に記載の、実施の形態１に記
載の複合材料を含む発光素子を有することによって、低消費電力で駆動させることができ
る。また、実施の形態１に記載の複合材料を含むために発光効率の高い実施の形態２又は
３に記載の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞ
れ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発
光装置である。
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態２又は実施の形態３に示す発光素子をその一部に含む電
子機器について説明する。実施の形態２又は実施の形態３に記載の発光素子は、実施の形
態１に記載の複合材料を含む発光効率の良好な発光素子であることから、消費電力が低減
された発光素子であり、その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が低減さ
れた発光部を有する電子機器とすることが可能である。また、実施の形態２又は実施の形
態３に記載の発光素子は、駆動電圧の小さい発光素子であるため、駆動電圧の小さい電子
機器とすることが可能である。
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、または
テレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタ
ルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともい
う）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機な
どが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図４（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体７１
０１に表示部７１０３が組み込まれている。また、ここでは、スタンド７１０５により筐
体７１０１を支持した構成を示している。表示部７１０３により、映像を表示することが
可能であり、表示部７１０３は、実施の形態２または実施の形態３で説明したものと同様
の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、実施の形態１に
記載の複合材料を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆
動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される
表示部７１０３を有するテレビ装置は消費電力の低減されたテレビ装置とすることができ
る。また、駆動電圧の小さいテレビ装置とすることが可能である。
テレビジョン装置の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操
作機７１１０により行うことができる。リモコン操作機７１１０が備える操作キー７１０
９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７１１
０から出力する情報を表示する表示部７１０７を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一
般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通
信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信
者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図４（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、このコンピュータは、実施の形態２または実施の形態３で説明したものと同様の
発光素子をマトリクス状に配列して表示部７２０３に用いることにより作製される。当該
発光素子は、実施の形態１に記載の複合材料を含むため発光効率の良好な発光素子とする
ことが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。そのため
、当該発光素子で構成される表示部７２０３を有するコンピュータは消費電力の低減され
たコンピュータとすることができる。また、駆動電圧の小さいコンピュータとすることが
可能である。
図４（Ｃ）は携帯型遊技機であり、筐体７３０１と筐体７３０２の２つの筐体で構成さ
れており、連結部７３０３により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１には、実施
の形態２または実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して
作製された表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には表示部７３０５が組み込まれ
ている。また、図４（Ｃ）に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部７３０６、記録媒
体挿入部７３０７、ＬＥＤランプ７３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３
１０、センサ７３１１（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液
、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、
湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３
１２）等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少な
くとも表示部７３０４および表示部７３０５の両方、または一方に実施の形態２または実
施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部
を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図４（
Ｃ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出し
て表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を
有する。なお、図４（Ｃ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な
機能を有することができる。上述のような表示部７３０４を有する携帯型遊技機は、表示
部７３０４に用いられている発光素子が、実施の形態１に記載の複合材料を含むことによ
って、良好な発光効率を有することから、消費電力の低減された携帯型遊技機とすること
ができる。また、表示部７３０４に用いられている発光素子が実施の形態１に記載の複合
材料を含むことによって、低い駆動電圧で駆動させることができることから、駆動電圧の
小さい携帯型遊技機とすることができる。
図４（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、筐体７４０１に組み込
まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７
４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、実施の形態２
または実施の形態３で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製され
た表示部７４０２を有している。当該発光素子は、実施の形態１に記載の複合材料を含む
ため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素
子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部７４０２を有す
る携帯電話機は消費電力の低減された携帯電話機とすることができる。また、駆動電圧の
小さい携帯電話機とすることが可能である。
図４（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力
することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作
成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする
表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表
示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力
を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場
合、表示部７４０２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが
好ましい。
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する
検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の
画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操
作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類
によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画
のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表
示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モー
ドから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７
４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。
また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用
光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態１乃至実施の形態４に示した構成を適宜
組み合わせて用いることができる。
以上の様に、実施の形態２または実施の形態３で説明したような、実施の形態１に記載
の複合材料を含む発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあ
らゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態１に記載の複合材料を含
む発光素子を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。ま
た、駆動電圧の小さい電子機器を得ることができる。
また、実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子は、照明装置に用いることも
できる。実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子を照明装置に用いる一態様を
、図５を用いて説明する。なお、照明装置とは、実施の形態２または実施の形態３に記載
の発光素子を光の照射手段として有し、且つ少なくとも当該発光素子へ電流を供給する入
出力端子部を有するものとする。また、当該発光素子は、封止手段によって、外部雰囲気
（特に水）より遮断されていることが好ましい。
図５は、実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子をバックライトに適用した
液晶表示装置の一例である。図５に示した液晶表示装置は、筐体９０１、液晶層９０２、
バックライトユニット９０３、筐体９０４を有し、液晶層９０２は、ドライバＩＣ９０５
と接続されている。また、バックライト９０３には、実施の形態２または実施の形態３に
記載の発光素子が用いられおり、端子９０６により、電流が供給されている。
実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子を液晶表示装置のバックライトに適
用したことにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、実施の形態２
または実施の形態３に記載の発光素子を用いることで、面発光の照明装置が作製でき、ま
た大面積化も可能である。これにより、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示
装置の大面積化も可能になる。さらに、実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素
子を適用したバックライトは従来と比較し厚みを小さくできるため、表示装置の薄型化も
可能となる。
図６は、実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子を、照明装置である電気ス
タンドに用いた例である。図６に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を
有し、光源２００２として実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子が用いられ
ている。
図７は、実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子を、室内の照明装置３００
１に適用した例である。実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子は消費電力の
低減された発光素子であるため、消費電力の低減された照明装置とすることができる。ま
た、実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子は、大面積化が可能であるため、
大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態２または実施の形態３に
記載の発光素子は厚みが小さいため、薄型化した照明装置を作製することが可能となる。
実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッ
シュボードにも搭載することができる。図８に実施の形態２または実施の形態３に記載の
発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示５００
０乃至表示５００５は実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子を用いて設けら
れた表示である。
表示５０００と表示５００１は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態２また
は実施の形態３に記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態２または実施の
形態３に記載の発光素子は、第１の電極と第２の電極を透光性を有する電極で作製するこ
とによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることがで
きる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視
界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを
設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトラ
ンジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示５００２はピラー部分に設けられた実施の形態２または実施の形態３に記載の発光
素子を搭載した表示装置である。表示５００２には、車体に設けられた撮像手段からの映
像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様
に、ダッシュボード部分に設けられた表示５００３は車体によって遮られた視界を、自動
車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性
を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自
然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示５００４や表示５００５はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター
、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供すること
ができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更すること
ができる。なお、これら情報は表示５０００乃至表示５００３にも設けることができる。
また、表示５０００乃至表示５００５は照明装置として用いることも可能である。
実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子は実施の形態１に記載の複合材料を
含むことによって、駆動電圧の小さい発光素子とすることができ、もしくは消費電力の小
さい発光装置とすることができる。このことから、表示５０００乃至表示５００５のよう
な大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用す
ることができることから実施の形態２または実施の形態３に記載の発光素子を用いた発光
装置または照明装置は、車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる
。
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の複合材料を用いた発光素子を照明装置として
用いる例を図２９を参照しながら説明する。図２９（Ｂ）は照明装置の上面図、図２９（
Ａ）は図２９（Ｂ）におけるｃ−ｄ断面図である。
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板４００上に、第１
の電極４０１が形成されている。基板４００及び第１の電極４０１は実施の形態２におけ
る基板１０１及び第１の電極１０２に相当する。
第１の電極４０１上には補助配線４０２が設けられている。本実施の形態では、第１の
電極４０１側から発光を取り出す例を示したため、第１の電極４０１は透光性を有する材
料により形成する。補助配線４０２は透光性を有する材料の導電率の低さを補うために設
けられており、第１の電極４０１の抵抗が高いことによる電圧降下を起因とする発光面内
の輝度むらを抑制する機能を有する。補助配線４０２は少なくとも第１の電極４０１の材
料よりも導電率の大きい材料を用いて形成し、好ましくはアルミニウムなどの導電率の大
きい材料を用いて形成すると良い。なお、補助配線４０２における第１の電極４０１と接
する部分以外の表面は絶縁層で覆われていることが好ましい。これは、取り出すことがで
きない補助配線４０２上部からの発光を抑制するためであり、無効電流を低減し、電力効
率の低下を抑制するためである。
なお、補助配線４０２の形成と同時に第２の電極４０４に電圧を供給するためのパッド
４１２を形成しても良い。
第１の電極４０１と補助配線４０２上にはＥＬ層４０３が形成されている。ＥＬ層４０
３には実施の形態１に記載の複合材料が含まれている。ＥＬ層４０３は実施の形態２にお
けるＥＬ層１０３の構成、もしくは実施の形態３における発光ユニット５１１、５１２及
び電荷発生層５１３を合わせた構成に相当する。当該記載を参照されたい。なお、ＥＬ層
４０３は第１の電極４０１よりも平面的に見て少し大きく形成することが、第１の電極４
０１と第２の電極４０４とのショートを抑制する絶縁層の役割も担えるため好ましい構成
である。
ＥＬ層４０３を覆って第２の電極４０４を形成する。第２の電極４０４は実施の形態２
における第２の電極１０４に相当し、同様の構成を有する。本実施の形態においては、発
光は第１の電極４０１側から取り出されるため、第２の電極４０４は反射率の高い材料に
よって形成されることが好ましい。本実施の形態において、第２の電極４０４はパッド４
１２と接続することによって、電圧が供給されるものとする。
以上、第１の電極４０１、ＥＬ層４０３、及び第２の電極４０４（及び補助電極４０２
）を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は発光効
率の高い発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装
置とすることができる。また、当該発光素子は信頼性の高い発光素子であることから、本
実施の形態における照明装置は信頼性の高い照明装置とすることができる。
以上の構成を有する発光素子を、シール材４０５、４０６を用いて封止基板４０７を固
着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材４０５、４０６はどちらか一
方でもかまわない。また、内側のシール材４０６には乾燥剤を混ぜることもでき、これに
より、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
また、パッド４１２、第１の電極４０１及び補助配線４０２の一部をシール材４０５、
４０６の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、そ
の上にコンバーターなどを搭載したＩＣチップ４２０などを設けても良い。
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、発光素子に実施の形態１に記載の複合材料を
含むことから、消費電力の小さい照明装置とすることができる。また、信頼性の高い照明
装置とすることができる。また、寿命の長い照明装置とすることができる。
本実施例では実施の形態１で説明した複合材料すなわち、フルオレン誘導体として下記
構造式（１２４）で表される９−［４−（９−フェニル−フルオレン−９−イル）フェニ
ル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＦＬＰＡｎｔｈ）、ＦＬＰＡｎｔｈから電子
を受容することができる無機化合物として酸化モリブデンを用いた複合材料について例示
する。
まず、ガラス基板を真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定し、ＦＬＰＡｎｔｈと酸化モ
リブデン（ＶＩ）とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、同
時に蒸着し（共蒸着法）、ＦＬＰＡｎｔｈと酸化モリブデンとを含む複合材料からなる膜
を形成した。この時、ＦＬＰＡｎｔｈと酸化モリブデンの比率が重量比で４：２（＝ＦＬ
ＰＡｎｔｈ：酸化モリブデン）、４：１、４：０．５となるように蒸着レートを調節して
３種類の膜をそれぞれ成膜した。なお、膜厚は５０ｎｍとした。
これらの複合材料からなる膜、３種類の吸収スペクトルを日立分光光度計（Ｕ−４００
０）にて測定した結果を図９に示す。図９には同時に酸化モリブデンを同時に蒸着せずＦ
ＬＰＡｎｔｈのみを蒸着した膜（５０ｎｍ）を同様に測定した結果も示した。図９におい
ては、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸収強度（任意単位）を表している。
図９よりＦＬＰＡｎｔｈのみを蒸着した膜は、可視光領域の大半において大きな吸収を
有さず、透光性の高い膜であることがわかった。さらに、ＦＬＰＡｎｔｈと酸化モリブデ
ンとの複合材料よりなる膜も可視光領域の大半において大きな吸収を有さず、透光性の高
い膜であることがわかった。また、ＦＬＰＡｎｔｈのみを蒸着した膜とほぼ吸収スペクト
ルが変化していないこと、及び酸化モリブデンの存在割合が大きくなっても吸収スペクト
ルに変化が見られないことなどから、ＦＬＰＡｎｔｈと酸化モリブデンとの複合材料から
なる膜は電荷移動に伴う吸収が発生しない膜であることがわかった。電荷移動に伴う吸収
は可視光領域及び赤外領域に現れることが知られており、当該吸収が発生することは光の
吸収、すなわち当該膜を用いた発光素子の発光効率の低下を意味する。しかし、本実施例
で説明したＦＬＰＡｎｔｈと酸化モリブデンとの複合材料よりなる膜はこのような吸収の
発生がないため、これら複合材料が素子内部で発生した光を吸収することによる発光効率
の低下が起こりづらく、さらに発光効率が良好な発光素子を作製することを容易とする材
料である。
本実施例では、実施の形態１で記載の複合材料である、９−［４−（９−フェニル−フ
ルオレン−９−イル）フェニル］−１０−フェニルアントラセン（略称：ＦＬＰＡｎｔｈ
）と酸化モリブデンの共蒸着膜を正孔注入層として用いた発光素子（発光素子１）につい
て説明する。また、比較例として９−［４−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）］
フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）と酸化モリブデンの共蒸着
膜を正孔注入層として用いた発光素子（比較発光素子１）を作成したのでそれについても
説明する。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を下記構造式に示す。素子構造は図１（
Ａ）において、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造と
した。
≪発光素子１、比較発光素子１の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、上記構造式（１２４）で表されるＦＬＰＡｎ
ｔｈと酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＦＬＰＡｎｔｈ：酸化モリブデン＝２：１（重量比
）となるように蒸着レートを調節して共蒸着し、正孔注入層１１１を形成した。膜厚は５
０ｎｍ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。
その後上記構造式（ｉ）で表される９−｛４−（９−Ｈ−９−フェニルカルバゾール−
３−イル）−フェニリル｝−フェナントレン（略称：ＰＣＰＰｎ）を１０ｎｍ成膜するこ
とにより、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉ）で表される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）と上記構
造式（ｉｉｉ）で表されるＮ，Ｎ’−ビス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９
−イル）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６Ｆ
ＬＰＡＰｒｎ）をＣｚＰＡ：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ＝１：０．０５（重量比）となるよう
に蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着することによって発光層１１３を形成した。
次に、ＣｚＰＡを１０ｎｍ、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略
称：ＢＰｈｅｎ）を１５ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層１１４を形成した。さらに
電子輸送層１１４上にフッ化リチウムを１ｎｍとなるように蒸着することによって電子注
入層を形成した。最後に、陰極として機能する第２の電極１０４としてアルミニウムを２
００ｎｍ成膜し、発光素子１を完成させた。上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵
抗加熱法を用いた。
比較発光素子１は発光素子１における正孔注入層１１１を構成する材料の一つであるＦ
ＬＰＡｎｔｈを、上記構造式（ｖ）で表される９−［４−（９−フェニルカルバゾール−
３−イル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）に換えること
によって作成した。その他の構成及び作製方法については発光素子１と同じである。
≪発光素子１及び比較発光素子１の動作特性≫
以上により得られた発光素子１及び比較発光素子１を、窒素雰囲気のグローブボックス
内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光
素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で
行った。
各発光素子の輝度−電流効率特性を図１０、電圧−輝度特性を図１１、輝度−パワー効
率特性を図１２、輝度−外部量子効率特性を図１３に示す。図１０では縦軸が電流効率（
ｃｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図１１では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、
横軸が電圧（Ｖ）を示す。図１２では縦軸がパワー効率（ｌｍ／Ｗ）、横軸が輝度（ｃｄ
／ｍ２）を示す。図１３では縦軸が外部量子効率（％）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示
す。なお、図中、黒丸が発光素子１の特性を表し、白抜きの四角が比較発光素子１の特性
を表している。
図１０から、フルオレン誘導体であるＦＬＰＡｎｔｈと酸化モリブデンの複合材料を正
孔注入層に用いた発光素子１は、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンの複合材料を同じ位置に用
いた比較発光素子１と比較して良好な輝度−電流効率特性を示した。なお、絶対値として
みても、発光素子１は非常に良好な電流効率−輝度特性を有する発光素子であり、特に実
用輝度（１０００ｃｄ／ｍ２〜５０００ｃｄ／ｍ２程度）での効率が良好であるという好
ましい特性も有している。また、図１２及び図１３から、発光素子１は輝度−パワー効率
特性、輝度−外部量子効率特性共に良好であり、これらの点から見ても、発光効率が良好
な発光素子であることがわかった。
また、作製した発光素子１及び比較発光素子１に１ｍＡの電流を流したときの発光スペ
クトルを図１４に示す。図１４では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発
光強度は最大発光強度を１とした相対的な値として示した。図１４より発光素子１、比較
発光素子１の発光スペクトルは重なっており、いずれも発光中心物質である１，６ＦＬＰ
ＡＰｒｎ起因の青色の発光を呈することがわかった。
発光素子１及び比較発光素子１の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表１に示
す。
次に、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件でこれらの素子を
駆動し、輝度の駆動時間に対する変化を調べた。図１５に規格化輝度−時間特性を示す。
図１５から、発光素子１及び比較発光素子１共に、５０００ｃｄ／ｍ２という非常に高い
輝度での駆動試験であるにもかかわらず良好な特性を示し、信頼性の高い素子であること
がわかった。但し、発光素子１は輝度半減期が約３００時間、比較発光素子１は約２００
時間と発光素子１は比較発光素子１の約１．５倍もの寿命を有する素子であることがわか
る。
このように、正孔注入層における複合材料に用いる有機化合物を変えるだけで、発光効
率が向上し、寿命が１．５倍にも向上した。このことから、実施の形態１に記載のフルオ
レン骨格を有する炭化水素化合物と無機化合物を含む複合材料は、発光素子を構成する材
料として非常に好適な材料であることがわかった。
本実施例では、実施の形態１に記載の複合材料におけるフルオレン誘導体として好適に
用いることが可能な９−フェニル−１０−｛４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９
−イル）−ビフェニル−４’−イル｝−アントラセン（略称：ＦＬＰＰＡ）の合成方法に
ついて説明する。なお、このＦＬＰＰＡは、発光素子の輸送層やホスト材料、発光中心材
料としても好適に用いることができる。特に、発光層において青色蛍光を発する発光中心
材料を分散するホスト材料として用いた場合、より色純度の高い発光を呈する、シャープ
なスペクトルを有する発光素子を提供することも可能となる。これにより、色再現性の高
いディスプレイの提供に貢献することができる。ＦＬＰＰＡの構造式を以下に示す。
［ステップ１：４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）−フェニルボロン酸
の合成法］
５００ｍＬ三口フラスコに、９−フェニル−９−（４−ブロモフェニル）−フェニル−
９Ｈ−フルオレンを４．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）入れ、フラスコ内の雰囲気を窒素置換した
のち、脱水テトラヒドロフラン（略称：ＴＨＦ）１００ｍＬを加えて−７８℃にした。こ
の混合液に１．５９ｍｏｌ／Ｌのｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液７．６ｍＬ（１２ｍｍ
ｏｌ）を滴下し、２時間撹拌した。この混合物にホウ酸トリメチル１．４ｍＬ（１５ｍｍ
ｏｌ）を加え、−７８℃で２時間、室温で１８時間撹拌した。反応後、この反応溶液に１
Ｍ希塩酸を酸性になるまで撹拌しながら加えた。これを酢酸エチルで抽出し、得られた有
機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着さ
せた。この懸濁液をろ過し、得られたろ液を濃縮し、ヘキサンを加え超音波をかけたのち
、再結晶したところ、目的の白色粉末を収量３．５ｇ、収率９７％で得た。また、上記合
成法の反応スキームを下記（Ａ−１）に示す。
［ステップ２：９−フェニル−１０−｛４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イ
ル）−ビフェニル−４’−イル｝−アントラセン（略称：ＦＬＰＰＡ）の合成法］
５０ｍＬ三口フラスコにて、９−（４−ブロモフェニル）−１０−フェニルアントラセ
ンを２．１ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）
−フェニルボロン酸を３．６ｇ（１０ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）を２．０ｍｇ
（１０μｍｏｌ）、トリス（２−メチルフェニル）ホスフィンを６．０ｍｇ（２０μｍｏ
ｌ）、エチレングリコールジメチルエーテルを１５ｍＬ、２ｍｏｌ／Ｌ炭酸カリウム水溶
液５ｍＬの混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、窒素雰囲気下、８５℃で１０時
間加熱撹拌し、反応させた。
反応後、この反応混合液をろ過し、ろ物を水、トルエンの順ですすいだ。得られたろ物
をトルエンで再結晶したところ、淡黄色粉末を収量２．７ｇ、収率８４％で得た。また、
上記合成法の反応スキームを下記（Ａ−２）に示す。
得られた淡黄色粉末のシリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）でのＲｆ値（展開
溶媒 酢酸エチル：ヘキサン＝１：５）は０．６３、９−（４−ブロモフェニル）−１０
−フェニルアントラセンは０．７８だった。
上記ステップ２で得られた化合物を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。以下に測
定データを示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝７．２５−７．４２（ｍ
，１５Ｈ）， ７．４７−７．６４（ｍ，１１Ｈ）， ７．６８−７．８３（ｍ，８Ｈ）
。
また、１Ｈ ＮＭＲチャートを図１６（Ａ），（Ｂ）に示す。なお，図１６（Ｂ）は，
図１６（Ａ）を拡大して表したチャートである。測定結果から，目的物であるＦＬＰＰＡ
（略称）が得られたことを確認した。
上記化合物の分子量を、ＧＣ／ＭＳ検出器（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ製、ＩＴＱ１
１００イオントラップ型ＧＣＭＳシステム）により測定した。これにより、分子量６４６
．６（モードはＥＩ＋）をメインとするピークを検出し、目的物のＦＬＰＰＡ（略称）が
得られたことを確認した。
次に、ＦＬＰＰＡのトルエン溶液の吸収スペクトルを図１７に、発光スペクトルを図１
８に、薄膜の吸収スペクトルを図１９に発光スペクトルを図２０に示す。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。トルエン溶液
のスペクトルは、ＦＬＰＰＡのトルエン溶液を石英セルに入れて測定した。また、薄膜の
スペクトルは、ＦＬＰＰＡを石英基板に蒸着してサンプルを作製した。なお、トルエン溶
液の吸収スペクトルは石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを差し引
いた吸収スペクトルを図示し、薄膜の吸収スペクトルは石英基板の吸収スペクトルを差し
引いた吸収スペクトルを図示した。
図１７より、ＦＬＰＰＡのトルエン溶液における最大吸収波長は３９７ｎｍ、図１８よ
り極大発光波長は４２１ｎｍ、４３５ｎｍ（励起波長３７６ｎｍ）、図１９よりＦＬＰＰ
Ａの薄膜における最大吸収波長は４０２ｎｍ、図２０より最大発光波長は４４５ｎｍ付近
（励起波長４０２ｎｍ）にあることがわかった。このことから、ＦＬＰＰＡのみを蒸着し
た膜は、可視光領域の大半において大きな吸収を有さず、透光性の高い膜であることがわ
かった。
また、薄膜状態のＦＬＰＰＡのイオン化ポテンシャルの値を大気中にて光電子分光法（
理研計器社製、ＡＣ−２）で測定した。得られたイオン化ポテンシャルの値を、負の値に
換算した結果、ＦＬＰＰＡのＨＯＭＯ準位は−５．８３ｅＶであった。図１９の薄膜の吸
収スペクトルのデータより、直接遷移を仮定したＴａｕｃプロットから求めたＦＬＰＰＡ
の吸収端は２．９４ｅＶであった。従って、ＦＬＰＰＡの固体状態の光学的エネルギーギ
ャップは２．９４ｅＶと見積もられ、先に得たＨＯＭＯ準位とこのエネルギーギャップの
値から、ＦＬＰＰＡのＬＵＭＯ準位が−２．８９ｅＶと見積もることができる。このよう
に、ＦＬＰＰＡは固体状態において２．９４ｅＶの広いエネルギーギャップを有している
事がわかった。
また、ＦＬＰＰＡの酸化反応特性及び還元反応特性を測定した。これらは、サイクリッ
クボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって調べた。なお測定には、電気化学アナライザー（
ビー・エー・エス（株）製、型番：ＡＬＳモデル６００Ａ又は６００Ｃ）を用いた。
ＣＶ測定における溶液は、溶媒として脱水Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（
Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製、９９．８％、カタログ番号；２２７０５−６）を用い
、支持電解質である過塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（ｎ−Ｂｕ４ＮＣｌＯ４）
（（株）東京化成製、カタログ番号；Ｔ０８３６）を１００ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるよ
うに溶解させ、さらに測定対象を２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて調製した
。また、作用電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＰＴＥ白金電極）を、
補助電極としては白金電極（ビー・エー・エス（株）製、ＶＣ−３用Ｐｔカウンター電極
（５ｃｍ））を、参照電極としてはＡｇ／Ａｇ＋電極（ビー・エー・エス（株）製、ＲＥ
５非水溶媒系参照電極）をそれぞれ用いた。なお、測定は室温（２０〜２５℃）で行った
。また、ＣＶ測定のスキャン速度は０．１Ｖ／ｓに統一した。
酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−０．４３Ｖから１．２０
Ｖまで変化させた後、１．２０Ｖから−０．４４Ｖまで変化させる走査を１サイクルとし
、１００サイクル測定した。還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を
−０．３５Ｖから−２．４０Ｖまで変化させた後、−２．４０Ｖから−０．３４Ｖまで変
化させる走査を１サイクルとし、１００サイクル測定した。測定結果を図２１及び図２２
に示す。なお、図２１が酸化反応特性、図２２が還元反応特性のＣＶチャートである。
測定の結果、１００サイクル測定後でも、酸化反応特性及び還元反応特性における酸化
ピーク及び還元ピークに大きな変化は無くＦＬＰＰＡは酸化状態と中性状態との間の酸化
還元の繰り返し及び還元状態と中性状態との間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示す
ことがわかった。
また、ＣＶ測定の結果からも、ＦＬＰＰＡのＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位を算出した
。
まず、使用する参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネル
ギーは−４．８５ｅＶである。
酸化反応特性を表す図２１よりＦＬＰＰＡの酸化ピーク電位Ｅｐａは０．９５Ｖであっ
た。また、還元ピーク電位Ｅｐｃは０．８０Ｖであった。したがって、半波電位（Ｅｐａ
とＥｐｃの中間の電位）は０．８８Ｖと算出できる。このことは、ＦＬＰＰＡは０．８８
［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、この
エネルギーはＨＯＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照電
極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、ＦＬ
ＰＰＡのＨＯＭＯ準位は、−５．７３［ｅＶ］であることがわかった。
同様に、還元反応特性を表す図２２より、ＦＬＰＰＡの酸化ピーク電位Ｅｐａは−２．
２０Ｖ、還元ピーク電位Ｅｐｃは−２．２７Ｖであった。したがって半波電位（Ｅｐａと
Ｅｐｃの中間の電位）は−２．２４Ｖと算出できる。このことは、ＦＬＰＰＡは−２．２
４［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］の電気エネルギーにより還元されることを示しており、こ
のエネルギーはＬＵＭＯ準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例で用いる参照
電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−４．８５［ｅＶ］であるため、Ｆ
ＬＰＰＡのＬＵＭＯ準位は、−２．６２［ｅＶ］であることがわかった。なお、これらの
値は有効数字３桁として四捨五入した値である。
なお、参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、
Ａｇ／Ａｇ＋電極のフェルミ準位に相当し、その算出は、真空準位からのポテンシャルエ
ネルギーが既知の物質を当該参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）を用いて測定した値から行え
ば良い。
本実施例で用いる参照電極（Ａｇ／Ａｇ＋電極）の真空準位に対するポテンシャルエネ
ルギー（ｅＶ）の算出方法を具体的に説明する。メタノール中におけるフェロセンの酸化
還元電位は、標準水素電極に対して＋０．６１０［Ｖ ｖｓ． ＳＨＥ］であることが知
られている（参考文献；Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｒ．Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．，
「Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．」， Ｖｏｌ．１２４， Ｎｏ．１，８３−９６， ２
００２）。一方、本実施例で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセン
の酸化還元電位を求めたところ、＋０．２０［Ｖ ｖｓ．Ａｇ／Ａｇ＋］であった。した
がって、この参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して０．４１［ｅ
Ｖ］低くなっていることがわかった。
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは−４．４４ｅＶであ
ることが知られている（参考文献；大西敏博・小山珠美著、「高分子ＥＬ材料」（共立出
版）、ｐ．６４−６７）。以上のことから、用いた参照電極の真空準位に対するポテンシ
ャルエネルギーは、−４．４４−０．４１＝−４．８５［ｅＶ］であると算出できる。
本実施例では、フルオレン誘導体である、９−フェニル−１０−｛４−（９−フェニル
−９Ｈ−フルオレン−９−イル）−ビフェニル−４’−イル｝−アントラセン（略称：Ｆ
ＬＰＰＡ）を発光層のホスト材料として用いた発光素子（発光素子２）について説明する
。また、比較例としてＦＬＰＰＡに代えてＣｚＰＡを用いた発光素子（比較発光素子２）
も作製したので同時に説明する。なお、ＣｚＰＡは発光効率の良好な発光素子を作製する
ことができる発光素子用材料である。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を以下に示す。素子構造は図１（Ａ）に
おいて、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造とした。
≪発光素子２、比較発光素子２の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、上記構造式（ｖｉ）で表される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）と酸化モ
リブデン（ＶＩ）とを、ＮＰＢ：酸化モリブデン＝４：１（重量比）となるように蒸着レ
ートを調節して共蒸着することにより、正孔注入層１１１を形成した。膜厚は５０ｎｍ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。
続いて、ＮＰＢを１０ｎｍ蒸着することにより正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式で表されるＦＬＰＰＡと上記構造式（ｖｉ
ｉ）で表される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）をＦＬＰＰＡ：ＰＣＡ
ＰＡ＝１：０．０５（重量比）となるように蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着すること
によって発光層１１３を形成した。
次に、発光層１１３上に、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表されるトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ３）を１０ｎｍ蒸着することにより、電子輸
送層１１４を形成した。さらに電子輸送層１１４上にＡｌｑ３とリチウムをＡｌｑ３：リ
チウム＝１：０．０１（重量比）となるように蒸着レートを調節し、共蒸着することによ
って電子注入層を形成した。膜厚は２０ｎｍとした。最後に、陰極として機能する第２の
電極１０４としてアルミニウムを２００ｎｍ成膜し、発光素子２を完成させた。上述した
蒸着過程においては、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
比較発光素子２は、上記発光素子２の作製方法において、発光層１１３のホスト材料と
して用いられたＦＬＰＰＡを上記構造式（ｉｉ）で表されるＣｚＰＡに代えることで作製
した。
≪発光素子２及び比較発光素子２の動作特性≫
以上により得られた発光素子２及び比較発光素子２を、窒素雰囲気のグローブボックス
内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光
素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で
行った。
各発光素子の輝度−電流効率特性を図２３、輝度−色度特性を図２４に示す。図２３で
は縦軸が電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図２４では縦軸が色
度（単位なし）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。
図２３から、ＦＬＰＰＡを青色の蛍光を発する発光素子の発光層におけるホスト材料に
用いた発光素子は、ＣｚＰＡをホスト材料として用いた発光素子と同様、良好な輝度−発
光効率特性を示し、発光効率が良好な発光素子であることがわかった。特に、１００ｃｄ
／ｍ２から３０００ｃｄ／ｍ２の範囲は、良好な特性を有していることがわかった。これ
は、ＦＬＰＰＡが広いエネルギーギャップを有することから、青色の蛍光を発する発光物
質であっても、有効に励起することができるためである。また、図２４から、ＦＬＰＰＡ
を青色の蛍光を発する発光素子の発光層におけるホスト材料に用いた発光素子は、各輝度
における色変化が少なく、キャリアバランスが良好な発光素子であることがわかった。
発光素子２及び比較発光素子２の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表２に示
す。
また、発光素子２及び比較発光素子２に１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを
図２５に示す。図２５では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発光強度は
最大発光強度を１とした相対的な値として示す。図２５より発光素子２、比較発光素子２
のスペクトルはほぼ重なっており、発光中心物質であるＰＣＡＰＡ起因の青色の蛍光を呈
することがわかった。
本実施例では、フルオレン誘導体である、９−フェニル−１０−｛４−（９−フェニル
−９Ｈ−フルオレン−９−イル）−ビフェニル−４’−イル｝−アントラセン（略称：Ｆ
ＬＰＰＡ）を発光層のホスト材料として用いた発光素子（発光素子３）について説明する
。また、比較例としてＦＬＰＰＡに代えてＣｚＰＡを用いた発光素子（比較発光素子３）
も作製したので同時に説明する。なお、ＣｚＰＡは発光効率の良好な発光素子を作製する
ことができる発光素子用材料である。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を以下に示す。素子構造は図１（Ａ）に
おいて、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造とした。
≪発光素子３、比較発光素子３の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、上記構造式（ｖｉ）で表される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）と酸化モ
リブデン（ＶＩ）とを、ＮＰＢ：酸化モリブデン＝４：１（重量比）となるように蒸着レ
ートを調節し、共蒸着することにより、正孔注入層１１１を形成した。膜厚は５０ｎｍ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。
続いて、ＮＰＢを１０ｎｍ蒸着することにより正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式で表されるＦＬＰＰＡと上記構造式（ｉｘ
）で表される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）をＦＬＰＰＡ：
ＹＧＡ２Ｓ＝１：０．０５（重量比）となるように蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着す
ることによって発光層１１３を形成した。
次に、発光層１１３上に、上記構造式（ｖｉｉｉ）で表されるトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ３）を１０ｎｍ蒸着することにより、電子輸
送層１１４を形成した。さらに電子輸送層１１４上にＡｌｑ３とリチウムをＡｌｑ３：リ
チウム＝１：０．０１（重量比）となるように蒸着レートを調節し、共蒸着することによ
って電子注入層を形成した。膜厚は２０ｎｍとした。最後に、陰極として機能する第２の
電極１０４としてアルミニウムを２００ｎｍ成膜し、発光素子３を完成させた。上述した
蒸着過程においては、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
比較発光素子３は、上記発光素子３の作製方法において、発光層１１３のホスト材料と
して用いられたＦＬＰＰＡをＣｚＰＡに代えることで作製した。
≪発光素子３及び比較発光素子３の動作特性≫
以上により得られた発光素子３及び比較発光素子３を、窒素雰囲気のグローブボックス
内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光
素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で
行った。
各発光素子の輝度−電流効率特性を図２６、輝度−色度特性を図２７に示す。図２６で
は縦軸が電流効率（ｃｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図２７では縦軸が色
度（単位なし）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。
図２６から、ＦＬＰＰＡを青色の蛍光を発する発光素子の発光層におけるホスト材料に
用いた発光素子は、ＣｚＰＡをホスト材料として用いた発光素子と同様、良好な輝度−発
光効率特性を示し、発光効率が良好な発光素子であることがわかった。また、特に、２０
０ｃｄ／ｍ２から２０００ｃｄ／ｍ２の範囲では良好な特性を有していることがわかった
。これは、ＦＬＰＰＡが広いエネルギーギャップを有することから、青色の蛍光を発する
発光物質であっても、有効に励起することができるためである。また、図２７から、ＦＬ
ＰＰＡを青色の蛍光を発する発光素子の発光層におけるホスト材料に用いた発光素子は、
各輝度における色変化が少なく、キャリアバランスが良好な発光素子であることがわかっ
た。
発光素子３及び比較発光素子３の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表３に示
す。
また、発光素子３及び比較発光素子３に１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを
図２８に示す。図２８では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発光強度は
最大発光強度を１とした相対的な値として示す。図２８より発光素子３、比較発光素子３
共に、発光中心物質であるＹＧＡ２Ｓ由来の青色の蛍光を呈した。特に発光素子３ではよ
りシャープなスペクトルを有する色純度の良い青色発光が得られることがわかった。
本実施例では、実施の形態１で説明した複合材料である、９，９−ビス［４−（１−ピ
レニル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン（略称：ＢＰＰＦ）（構造式（１１８））と酸化
モリブデンの共蒸着膜を正孔注入層として用いた発光素子（発光素子４）について説明す
る。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を以下に示す。素子構造は図１（Ａ）に
おいて、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造とした。
≪発光素子４の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、上記構造式（１１８）で表されるＢＰＰＦと
酸化モリブデン（ＶＩ）とを、ＢＰＰＦ：酸化モリブデン＝２：１（重量比）となるよう
に蒸着レートを調節して共蒸着し、正孔注入層１１１を形成した。膜厚は５０ｎｍ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。
その後上記構造式（ｖ）で表される９−［４−（９−フェニルカルバゾール−３−イル
）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）を１０ｎｍ成膜するこ
とにより、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉ）で表される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）と上記構
造式（ｘ）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（
９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（
略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）をＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ＝１
：０．０４（重量比）となるように蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着することによって
発光層１１３を形成した。
次に、ＣｚＰＡを１０ｎｍ、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略
称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層１１４を形成した。さらに
電子輸送層１１４上にフッ化リチウムを１ｎｍとなるように蒸着することによって電子注
入層を形成した。最後に、陰極として機能する第２の電極１０４としてアルミニウムを２
００ｎｍ成膜し、発光素子４を完成させた。上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵
抗加熱法を用いた。
≪発光素子４の動作特性≫
以上により得られた発光素子４を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素
子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子の輝度−電流効率特性を図３０、電圧−輝度特性を図３１、輝度−パワー効率
特性を図３２、輝度−外部量子効率特性を図３３に示す。図３０では縦軸が電流効率（ｃ
ｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図３１では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横
軸が電圧（Ｖ）を示す。図３２では縦軸がパワー効率（ｌｍ／Ｗ）、横軸が輝度（ｃｄ／
ｍ２）を示す。図３３では縦軸が外部量子効率（％）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す
。
図３０から、フルオレン誘導体であるＢＰＰＦと酸化モリブデンの複合材料を正孔注入
層に用いた発光素子４は、良好な輝度−電流効率特性を示した。また、図３２及び図３３
から、発光素子４は輝度−パワー効率特性、輝度−外部量子効率特性共に良好であり、こ
れらの点から見ても、発光効率が良好な発光素子であることがわかった。
また、作製した発光素子４に１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図３４に示
す。図３４では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発光強度は最大発光強
度を１とした相対的な値として示した。図３４より発光素子４は発光中心物質である１，
６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ起因の青色の発光を呈することがわかった。
発光素子４の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表４に示す。
次に、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件でこの素子を駆動
し、輝度の駆動時間に対する変化を調べた。図３５に規格化輝度−時間特性を示す。図３
５から、発光素子４は、５０００ｃｄ／ｍ２という非常に高い輝度での駆動試験であるに
もかかわらず良好な特性を示し、信頼性の高い素子であることがわかった。
このように、実施の形態１に記載のフルオレン骨格を有する炭化水素化合物と無機化合
物を含む複合材料は、発光素子を構成する材料として好適な材料であることがわかった。
本実施例では、実施の形態１で説明した複合材料である、２，７−ビス（１−ピレニル
）スピロ［９Ｈ−フルオレン−９，９’−［９Ｈ］フルオレン］（略称：Ｓｐｉｒｏ−ｐ
ｙｅ）（構造式（５１７））と酸化モリブデンの共蒸着膜を正孔注入層として用いた発光
素子（発光素子５）について説明する。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を以下に示す。素子構造は図１（Ａ）に
おいて、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造とした。
≪発光素子５の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、上記構造式（５１７）で表される２，７−ビ
ス（１−ピレニル）スピロ［９Ｈ−フルオレン−９，９’−［９Ｈ］フルオレン］（略称
：Ｓｐｉｒｏ−ｐｙｅ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを、Ｓｐｉｒｏ−ｐｙｅ：酸化モリ
ブデン＝２：１（重量比）となるように蒸着レートを調節して共蒸着し、正孔注入層１１
１を形成した。膜厚は５０ｎｍ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。
その後上記構造式（ｖ）で表される９−［４−（９−フェニルカルバゾール−３−イル
）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）を１０ｎｍ成膜するこ
とにより、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉ）で表される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）と上記構
造式（ｘ）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（
９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（
略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）をＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ＝１
：０．０４（重量比）となるように蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着することによって
発光層１１３を形成した。
次に、ＣｚＰＡを１０ｎｍ、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略
称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層１１４を形成した。さらに
電子輸送層１１４上にフッ化リチウムを１ｎｍとなるように蒸着することによって電子注
入層を形成した。最後に、陰極として機能する第２の電極１０４としてアルミニウムを２
００ｎｍ成膜し、発光素子５を完成させた。上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵
抗加熱法を用いた。
≪発光素子５の動作特性≫
以上により得られた発光素子５を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素
子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子の輝度−電流効率特性を図３６、電圧−輝度特性を図３７、輝度−パワー効率
特性を図３８、輝度−外部量子効率特性を図３９に示す。図３６では縦軸が電流効率（ｃ
ｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図３７では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横
軸が電圧（Ｖ）を示す。図３８では縦軸がパワー効率（ｌｍ／Ｗ）、横軸が輝度（ｃｄ／
ｍ２）を示す。図３９では縦軸が外部量子効率（％）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す
。
図３６から、フルオレン誘導体であるＳｐｉｒｏ−ｐｙｅと酸化モリブデンの複合材料
を正孔注入層に用いた発光素子５は、良好な輝度−電流効率特性を示した。また、図３８
及び図３９から、発光素子５は輝度−パワー効率特性、輝度−外部量子効率特性共に良好
であり、これらの点から見ても、発光効率が良好な発光素子であることがわかった。
また、作製した発光素子５に１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図４０に示
す。図４０では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発光強度は最大発光強
度を１とした相対的な値として示した。図４０より発光素子５は発光中心物質である１，
６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ起因の青色の発光を呈することがわかった。
発光素子５の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表５に示す。
次に、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件でこの素子を駆動
し、輝度の駆動時間に対する変化を調べた。図４１に規格化輝度−時間特性を示す。図４
１から、発光素子５は、５０００ｃｄ／ｍ２という非常に高い輝度での駆動試験であるに
もかかわらず良好な特性を示し、信頼性の高い素子であることがわかった。
このように、実施の形態１に記載のフルオレン骨格を有する炭化水素化合物と無機化合
物を含む複合材料は、発光素子を構成する材料として好適な材料であることがわかった。
本実施例では、実施の形態１で説明した複合材料である、２，２’’−ビ（９，９’−
スピロビ［９Ｈ−フルオレン］）（略称：ＢＳＢＦ）（構造式（５１８））と酸化モリブ
デンの共蒸着膜を正孔注入層として用いた発光素子（発光素子６）について説明する。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を以下に示す。素子構造は図１（Ａ）に
おいて、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造とした。
≪発光素子６の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、上記構造式（５１８）で表される２，２’’
−ビ（９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］）（略称：ＢＳＢＦ）と酸化モリブデン
（ＶＩ）とを、ＢＳＢＦ：酸化モリブデン＝２：１（重量比）となるように蒸着レートを
調節して共蒸着し、正孔注入層１１１を形成した。膜厚は５０ｎｍ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。
その後上記構造式（ｖ）で表される９−［４−（９−フェニルカルバゾール−３−イル
）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）を１０ｎｍ成膜するこ
とにより、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉ）で表される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）と上記構
造式（ｘ）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（
９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（
略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）をＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ＝１
：０．０４（重量比）となるように蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着することによって
発光層１１３を形成した。
次に、ＣｚＰＡを１０ｎｍ、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略
称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層１１４を形成した。さらに
電子輸送層１１４上にフッ化リチウムを１ｎｍとなるように蒸着することによって電子注
入層を形成した。最後に、陰極として機能する第２の電極１０４としてアルミニウムを２
００ｎｍ成膜し、発光素子６を完成させた。上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵
抗加熱法を用いた。
≪発光素子６の動作特性≫
以上により得られた発光素子６を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素
子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子の輝度−電流効率特性を図４２、電圧−輝度特性を図４３、輝度−パワー効率
特性を図４４、輝度−外部量子効率特性を図４５に示す。図４２では縦軸が電流効率（ｃ
ｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図４３では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横
軸が電圧（Ｖ）を示す。図４４では縦軸がパワー効率（ｌｍ／Ｗ）、横軸が輝度（ｃｄ／
ｍ２）を示す。図４５では縦軸が外部量子効率（％）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す
。
図４２から、フルオレン誘導体であるＢＳＢＦと酸化モリブデンの複合材料を正孔注入
層に用いた発光素子６は、良好な輝度−電流効率特性を示した。また、図４４及び図４５
から、発光素子６は輝度−パワー効率特性、輝度−外部量子効率特性共に良好であり、こ
れらの点から見ても、発光効率が良好な発光素子であることがわかった。
また、作製した発光素子６に１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図４６に示
す。図４６では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発光強度は最大発光強
度を１とした相対的な値として示した。図４６より発光素子６は発光中心物質である１，
６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ起因の青色の発光を呈することがわかった。
発光素子６の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表６に示す。
次に、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件でこの素子を駆動
し、輝度の駆動時間に対する変化を調べた。図４７に規格化輝度−時間特性を示す。図４
７から、発光素子６は、５０００ｃｄ／ｍ２という非常に高い輝度での駆動試験であるに
もかかわらず良好な特性を示し、信頼性の高い素子であることがわかった。
このように、実施の形態１に記載のフルオレン骨格を有する炭化水素化合物と無機化合
物を含む複合材料は、発光素子を構成する材料として好適な材料であることがわかった。
本実施例では、実施の形態１で説明した複合材料である、２，２’’−ビ（９，９’−
スピロビ［９Ｈ−フルオレン］）（略称：ＢＳＢＦ）（構造式（５１８））と酸化モリブ
デンの共蒸着膜を正孔注入層として用い、さらにＢＳＢＦを正孔輸送層として用いた発光
素子（発光素子７）について説明する。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を以下に示す。素子構造は図１（Ａ）に
おいて、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造とした。
≪発光素子７の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、上記構造式（５１８）で表される２，２’’
−ビ（９，９’−スピロビ［９Ｈ−フルオレン］）（略称：ＢＳＢＦ）と酸化モリブデン
（ＶＩ）とを、ＢＳＢＦ：酸化モリブデン＝２：１（重量比）となるように蒸着レートを
調節して共蒸着し、正孔注入層１１１を形成した。膜厚は５０ｎｍ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。
その後、上記構造式（５１８）で表されるＢＳＢＦを１０ｎｍ成膜することにより、正
孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉ）で表される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）と上記構
造式（ｘ）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（
９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（
略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）をＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ＝１
：０．０４（重量比）となるように蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着することによって
発光層１１３を形成した。
次に、ＣｚＰＡを１０ｎｍ、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略
称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層１１４を形成した。さらに
電子輸送層１１４上にフッ化リチウムを１ｎｍとなるように蒸着することによって電子注
入層を形成した。最後に、陰極として機能する第２の電極１０４としてアルミニウムを２
００ｎｍ成膜し、発光素子７を完成させた。上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵
抗加熱法を用いた。
≪発光素子７の動作特性≫
以上により得られた発光素子７を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素
子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子の輝度−電流効率特性を図４８、電圧−輝度特性を図４９、輝度−パワー効率
特性を図５０、輝度−外部量子効率特性を図５１に示す。図４８では縦軸が電流効率（ｃ
ｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図４９では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横
軸が電圧（Ｖ）を示す。図５０では縦軸がパワー効率（ｌｍ／Ｗ）、横軸が輝度（ｃｄ／
ｍ２）を示す。図５１では縦軸が外部量子効率（％）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す
。
図４８から、フルオレン誘導体であるＢＳＢＦと酸化モリブデンの複合材料を正孔注入
層に用い、さらにＢＳＢＦを正孔輸送層として用いた発光素子７は、良好な輝度−電流効
率特性を示した。また、図５０及び図５１から、発光素子７は輝度−パワー効率特性、輝
度−外部量子効率特性共に良好であり、これらの点から見ても、発光効率が良好な発光素
子であることがわかった。
また、作製した発光素子７に１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図５２に示
す。図５２では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発光強度は最大発光強
度を１とした相対的な値として示した。図５２より発光素子７は発光中心物質である１，
６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ起因の青色の発光を呈することがわかった。
発光素子７の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表７に示す。
次に、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件でこの素子を駆動
し、輝度の駆動時間に対する変化を調べた。図５３に規格化輝度−時間特性を示す。図５
３から、発光素子７は、５０００ｃｄ／ｍ２という非常に高い輝度での駆動試験であるに
もかかわらず良好な特性を示し、信頼性の高い素子であることがわかった。
このように、実施の形態１に記載のフルオレン骨格を有する炭化水素化合物と無機化合
物を含む複合材料は、発光素子を構成する材料として好適な材料であることがわかった。
本実施例では、実施の形態１で説明した複合材料である、トリフェニル［４−（９−フ
ェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル］シラン（略称：ＴｐｓｉＦ）と酸化モ
リブデンの共蒸着膜を正孔注入層として用いた発光素子（発光素子８）について説明する
。
なお、本実施例で用いた有機化合物の分子構造を以下に示す。素子構造は図１（Ａ）に
おいて、電子輸送層１１４と第２の電極１０４との間に電子注入層を設けた構造とした。
≪発光素子８の作製≫
まず、第１の電極１０２として１１０ｎｍの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物（
ＩＴＳＯ）が成膜されたガラス基板１０１を用意した。ＩＴＳＯ表面は、２ｍｍ角の大き
さで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃
で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０−４Ｐａ程度まで
内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において１７０
℃で３０分間の真空焼成を行った後、基板を３０分程度放冷した。
次に、ＩＴＳＯが形成された面が下方となるように、基板１０１を真空蒸着装置内に設
けられたホルダーに固定した。
真空装置内を１０−４Ｐａに減圧した後、トリフェニル［４−（９−フェニル−９Ｈ−
フルオレン−９−イル）フェニル］シラン（略称：ＴｐｓｉＦ）と酸化モリブデン（ＶＩ
）とを、ＴｐｓｉＦ：酸化モリブデン＝２：１（重量比）となるように蒸着レートを調節
して共蒸着し、正孔注入層１１１を形成した。膜厚は５０ｎｍ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。
その後、上記構造式（ｖ）で表される９−［４−（９−フェニルカルバゾール−３−イ
ル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＰＣｚＰＡ）を１０ｎｍ成膜する
ことにより、正孔輸送層１１２を形成した。
さらに、正孔輸送層１１２上に、上記構造式（ｉｉ）で表される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）と上記構
造式（ｘ）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（
９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（
略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）をＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ＝１
：０．０４（重量比）となるように蒸着レートを調節し、３０ｎｍ蒸着することによって
発光層１１３を形成した。
次に、ＣｚＰＡを１０ｎｍ、上記構造式（ｉｖ）で表されるバソフェナントロリン（略
称：ＢＰｈｅｎ）を２０ｎｍ蒸着することにより、電子輸送層１１４を形成した。さらに
電子輸送層１１４上にフッ化リチウムを１ｎｍとなるように蒸着することによって電子注
入層を形成した。最後に、陰極として機能する第２の電極１０４としてアルミニウムを２
００ｎｍ成膜し、発光素子８を完成させた。上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵
抗加熱法を用いた。
≪発光素子８の動作特性≫
以上により得られた発光素子８を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素
子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について
測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
発光素子の輝度−電流効率特性を図５４、電圧−輝度特性を図５５、輝度−パワー効率
特性を図５６、輝度−外部量子効率特性を図５７に示す。図５４では縦軸が電流効率（ｃ
ｄ／Ａ）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。図５５では縦軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）、横
軸が電圧（Ｖ）を示す。図５６では縦軸がパワー効率（ｌｍ／Ｗ）、横軸が輝度（ｃｄ／
ｍ２）を示す。図５７では縦軸が外部量子効率（％）、横軸が輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す
。
図５４から、フルオレン骨格を有するケイ素化合物であるＴｐｓｉＦと酸化モリブデン
の複合材料を正孔注入層に用いた発光素子８は、良好な輝度−電流効率特性を示した。ま
た、図５６及び図５７から、発光素子８は輝度−パワー効率特性、輝度−外部量子効率特
性共に良好であり、これらの点から見ても、発光効率が良好な発光素子であることがわか
った。
また、作製した発光素子８に１ｍＡの電流を流したときの発光スペクトルを図５８に示
す。図５８では縦軸が発光強度、横軸が発光波長（ｎｍ）を示す。発光強度は最大発光強
度を１とした相対的な値として示した。図５８より発光素子８は発光中心物質である１，
６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ起因の青色の発光を呈することがわかった。
発光素子８の１０００ｃｄ／ｍ２付近における主な特性を表８に示す。
次に、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件でこれらの素子を
駆動し、輝度の駆動時間に対する変化を調べた。図５９に規格化輝度−時間特性を示す。
図５９から、発光素子８は、５０００ｃｄ／ｍ２という非常に高い輝度での駆動試験であ
るにもかかわらず良好な特性を示し、信頼性の高い素子であることがわかった。
このように、フルオレン骨格を有するケイ素化合物と無機化合物を含む複合材料は、発
光素子を構成する材料として好適な材料であることがわかった。
（参考例１）
上記実施例で用いたＮ，Ｎ’−ビス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イ
ル）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰ
ＡＰｒｎ）（構造式（ｉｉｉ）の合成方法について具体的に説明する。１，６ＦＬＰＡＰ
ｒｎの構造を以下に示す。
［ステップ１：９−（４−ブロモフェニル）−９−フェニルフルオレンの合成法］
１００ｍＬ三口フラスコにて、マグネシウムを１．２ｇ（５０ｍｍｏｌ）減圧下で３０
分加熱撹拌し、マグネシウムを活性化させた。これを室温に冷まして窒素雰囲気にした後
、ジブロモエタン数滴を加えて発泡、発熱するのを確認した。ここにジエチルエーテル１
０ｍＬ中に溶かした２−ブロモビフェニルを１２ｇ（５０ｍｍｏｌ）ゆっくり滴下した後
、２．５時間加熱還流撹拌してグリニヤール試薬とした。
４−ブロモベンゾフェノンを１０ｇ（４０ｍｍｏｌ）、ジエチルエーテルを１００ｍＬ
を５００ｍＬ三口フラスコに入れた。ここに先に合成したグリニヤール試薬をゆっくり滴
下した後、９時間加熱還流撹拌した。
反応後、この混合液をろ過して濾物を得た。得られた濾物を酢酸エチル１５０ｍＬに溶
かし、１Ｎ−塩酸を加えて２時間撹拌した。この液体の有機層の部分を水で洗浄し、硫酸
マグネシウムを加えて水分を吸着させた。この懸濁液をろ過し、得られたろ液を濃縮し粘
度の高い物質を得た。
５００ｍＬなすフラスコに、この粘度の高い物質と、氷酢酸５０ｍＬと、塩酸１．０ｍ
Ｌとを入れ、窒素雰囲気下、１３０℃で１．５時間加熱撹拌し、反応させた。
反応後、この反応混合液をろ過して濾物を得た。得られた濾物を水、水酸化ナトリウム
水、水、メタノールの順で洗浄したのち乾燥させ、目的物の白色粉末１１ｇを収率６９％
で得た。上記ステップ１の合成スキームを下記（Ｅ１−１）に示す。
［ステップ２：４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ジフェニルアミン（
略称：ＦＬＰＡ）の合成法］
９−（４−ブロモフェニル）−９−フェニルフルオレン５．８ｇ（１４．６ｍｍｏｌ）
、アニリン１．７ｍＬ（１８．６ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド４．２
ｇ（４４．０ｍｍｏｌ）を２００ｍＬ三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。
この混合物にトルエン１４７．０ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンの１０％ヘ
キサン溶液０．４ｍＬを加えた。この混合物を６０℃にし、ビス（ジベンジリデンアセト
ン）パラジウム（０）６６．１ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）を加え３．５時間攪拌した。攪拌
後、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５４０−００１３５）、セラ
イト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６８５５）、アルミナを通して
吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮した。得られたろ液を濃縮し得た固体を、
シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒はヘキサン：トルエン＝２：１）により
精製し、得られたフラクションを濃縮し、目的物の白色固体６．０ｇを収率９９％で得た
。上記ステップ２の合成スキームを下記（Ｅ１−２）に示す。
［ステップ３：Ｎ，Ｎ’−ビス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フ
ェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒ
ｎ）の合成法］
１，６−ジブロモピレン０．４ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、参考例１のステップ２で得た４
−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ジフェニルアミン（略称：ＦＬＰＡ）
１．０ｇ（２．４ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド０．３ｇ（３．６ｍｍ
ｏｌ）を５０ｍＬ三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエ
ン１１．５ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２０ｍ
Ｌを加えた。この混合物を７０℃にし、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０
）３１．１ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ）を加え４．０時間攪拌した。攪拌後、フロリジール
、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮した。得ら
れたろ液を濃縮し得た固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒はクロロ
ホルム）により精製し、得られたフラクションを濃縮し、黄色固体を得た。得られた固体
を、トルエンとヘキサンの混合溶媒により洗浄した後、吸引ろ過をおこない黄色固体を得
た。得られた黄色固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒で洗浄したところ、淡黄色粉
末状固体０．８ｇを、収率６８％で得た。
得られた淡黄色固体０．８ｇを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇
華精製条件は、圧力２．７Ｐａ、アルゴンガスを流量５．０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、
３６０℃で加熱した。昇華精製後、目的物を０．４ｇ、収率５６％で得た。上記ステップ
３の合成スキームを下記（Ｅ２−Ａ）に示す。
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）及びＭＳスペクトルによって、得られた化合物がＮ，Ｎ’−ビ
ス〔４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェ
ニルピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）であることを確認した。
１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝６．８８−６．９１（ｍ、６Ｈ）、
７．００−７．０３（ｍ、８Ｈ）、７．１３−７．４０（ｍ、２６Ｈ）、７．７３−７．
８０（ｍ、６Ｈ）、７．８７（ｄ、Ｊ＝９．０Ｈｚ、２Ｈ）、８．０６−８．０９（ｍ、
４Ｈ）
（参考例２）
上記実施例で用いた９−｛４−（９−Ｈ−９−フェニルカルバゾール−３−イル）−フ
ェニリル｝−フェナントレン（略称：ＰＣＰＰｎ）（構造式（ｉ））の合成方法について
具体的に説明する。ＰＣＰＰｎの構造を以下に示す。
［ステップ１：３−（４−ブロモフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールの合成
法］
３００ｍＬ三口フラスコにて、４−ブロモヨードベンゼン１４ｇ（５０ｍｍｏｌ）、９
−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−ボロン酸１４ｇ（５０ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウ
ム（ＩＩ）１１０ｍｇ（０．５ｍｍｏｌ）、トリ（ｏ−トリル）ホスフィン３００ｍｇ（
１．０ｍｍｏｌ）、トルエン５０ｍＬ、エタノール１０ｍＬ、２ｍｏｌ／Ｌ炭酸カリウム
水溶液２５ｍＬの混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、窒素雰囲気下、８０℃で
６時間加熱撹拌し、反応させた。
反応後、この反応混合液にトルエン２００ｍＬを加え、この懸濁液をフロリジール、セ
ライトを通してろ過した。得られたろ液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を
吸着させた。この懸濁液をろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラ
ムクロマトグラフィーによる精製を行った。このとき、クロマトグラフィーの展開溶媒と
して、トルエンとヘキサンの混合溶媒（トルエン：ヘキサン＝１：４）を用いた。得られ
たフラクションを濃縮し、ヘキサンを加えて超音波をかけたのち、再結晶したところ、目
的物の白色粉末を収量１５ｇ、収率７５％で得た。上記ステップ１の反応スキームを下記
（Ｆ１−１）に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）でのＲｆ値（展開溶媒 酢酸エチル：ヘ
キサン＝１：１０）は、目的物は０．３２、４−ブロモヨードベンゼンは０．７４だった
。
上記ステップ１で得られた化合物を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。以下に測
定データを示す。測定結果から、３−（４−ブロモフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カ
ルバゾールが得られたことを確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝７．２４−７．３２（ｍ，
１Ｈ），７．４０−７．６４（ｍ，１３Ｈ），８．１７（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，１Ｈ），
８．２９（ｓ，１Ｈ）
［ステップ２：４−（９−フェニル−９−Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニルボロン
酸の合成法］
３００ｍＬ三口フラスコに、上記反応スキーム（Ｆ１−２）で得られた３−（４−ブロ
モフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールを８．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）入れ、フ
ラスコ内の雰囲気を窒素置換したのち、脱水テトラヒドロフラン（略称：ＴＨＦ）１００
ｍＬを加えて−７８℃にした。この混合液に１．６５ｍｏｌ／Ｌのｎ−ブチルリチウムヘ
キサン溶液１５ｍＬ（２４ｍｍｏｌ）を滴下し、２時間撹拌した。この混合物にホウ酸ト
リメチル３．４ｍＬ（３０ｍｍｏｌ）を加え、−７８℃で２時間、室温で１８時間撹拌し
た。反応後、この反応溶液に１Ｍ希塩酸を酸性になるまで加えて７時間撹拌した。これを
酢酸エチルで抽出し、得られた有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マ
グネシウムを加えて水分を吸着させた。この懸濁液をろ過し、得られたろ液を濃縮し、ヘ
キサンを加え超音波をかけたのち、再結晶したところ、白色粉末を収量６．４ｇ、収率８
８％で得た。上記ステップ２の反応スキームを下記（Ｆ２−１）に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）でのＲｆ値（展開溶媒 酢酸エチル：ヘ
キサン＝１：１０）は、目的物は０（原点）であり、３−（４−ブロモフェニル）−９−
フェニル−９Ｈ−カルバゾールは０．５３だった。また、展開溶媒に酢酸エチルを用いた
シリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）でのＲｆ値は、目的物は０．７２で、３−
（４−ブロモフェニル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾールは０．９３だった。
［ステップ３：３−［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）の合成法］
２００ｍＬ三口フラスコへ９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル−フェニル−
４−ボロン酸を１．５ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、９−ブロモフェナントレンを３．２ｇ（１
１ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）を１１ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、トリ（ｏ−トリ
ル）ホスフィンを３０ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、トルエン３０ｍＬ、エタノール３ｍＬ、
２ｍｏｌ／Ｌ炭酸カリウム水溶液５ｍＬの混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、
窒素雰囲気下、９０℃で６時間加熱撹拌し、反応させた。
反応後、この反応混合液にトルエン２００ｍＬを加え、この混合液の有機層をフロリジ
ール、アルミナ、セライトを通してろ過した。得られたろ液を水で洗浄し、硫酸マグネシ
ウムを加えて水分を吸着させた。この懸濁液をろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮
し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行った。このとき、クロマトグラ
フィーの展開溶媒として、トルエンとヘキサンの混合溶媒（トルエン：ヘキサン＝１：４
）を用いた。得られたフラクションを濃縮し、アセトンとメタノールを加えて超音波をか
けたのち、再結晶したところ、白色粉末を収量２．２ｇ、収率７５％で得た。ステップ３
の反応スキームを下記（Ｆ２−２）に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）でのＲｆ値（展開溶媒 酢酸エチル：ヘ
キサン＝１：１０）は、目的物は０．３３、９−ブロモフェナントレンは０．７０だった
。
また、得られた化合物を核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により測定した。以下に測定データを
示す。測定結果から、目的物であるＰＣＰＰｎ（略称）が得られたことを確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ（ｐｐｍ）＝７．３０−７．３５（ｍ，
１１Ｈ），７．４３−７．７８（ｍ，１６Ｈ），７．８６−７．９３（ｍ，３Ｈ），８．
０１（ｄｄ，Ｊ＝０．９Ｈｚ，７．８Ｈｚ，１Ｈ），８．２３（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１
Ｈ），８．４７（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ），８．７４（ｄ，Ｊ＝８．１Ｈｚ，１Ｈ）
，８．８０（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１Ｈ）
（参考例３）
上記実施例で用いた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）の合成方法について説明する。１，６ｍＭｅｍＦ
ＬＰＡＰｒｎの構造式を以下に示す。
＜ステップ１：３−メチルフェニル−３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル
）フェニルアミン（略称：ｍＭｅｍＦＬＰＡ）の合成＞
９−（３−ブロモフェニル）−９−フェニルフルオレン３．２ｇ（８．１ｍｍｏｌ）、
ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド２．３ｇ（２４．１ｍｍｏｌ）を２００ｍＬ三口フラ
スコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン４０．０ｍＬ、ｍ−トル
イジン０．９ｍＬ（８．３ｍｍｏｌ）、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンの１０％ヘ
キサン溶液０．２ｍＬを加えた。この混合物を６０℃にし、ビス（ジベンジリデンアセト
ン）パラジウム（０）４４．５ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）を加え、この混合物を８０℃にし
て２．０時間攪拌した。攪拌後、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：
５４０−００１３５）、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６
８５５）、アルミナを通して吸引濾過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮し得た固体を
、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒はヘキサン：トルエン＝１：１）によ
り精製し、トルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、目的の白色固体２．８ｇを、収率
８２％で得た。上記ステップ１の合成スキームを以下に示す。
＜ステップ２：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）の合成＞
１，６−ジブロモピレン０．６ｇ（１．７ｍｍｏｌ）、３−メチルフェニル−３−（９
−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニルアミン１．４ｇ（３．４ｍｍｏｌ）
、ナトリウム ｔｅｒｔ−ブトキシド０．５ｇ（５．１ｍｍｏｌ）を１００ｍＬ三口フラ
スコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン２１．０ｍＬ、トリ（ｔ
ｅｒｔ−ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加えた。この混合物を６
０℃にし、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）３４．９ｍｇ（０．１ｍｍ
ｏｌ）を加え、この混合物を８０℃にして３．０時間攪拌した。攪拌後、トルエンを４０
０ｍＬ加えて加熱し、熱いまま、フロリジール（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：
５４０−００１３５）、セライト（和光純薬工業株式会社、カタログ番号：５３１−１６
８５５）、アルミナを通して吸引濾過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮し得た固体を
、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒はヘキサン：トルエン＝３：２）によ
り精製し、黄色固体を得た。得られた黄色固体をトルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶
し、目的の黄色固体を１．２ｇ、収率６７％で得た。
得られた黄色固体１．０ｇを、トレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華
精製条件は、圧力２．２Ｐａ、アルゴンガスを流量５．０ｍＬ／ｍｉｎで流しながら、３
１７℃で黄色固体を加熱した。昇華精製後、目的物の黄色固体１．０ｇを、収率９３％で
得た。上記ステップ２の合成スキームを以下に示す。
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、この化合物が目的物である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）である
ことを確認した。
得られた化合物の１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝２．２１（ｓ，６Ｈ）、６．６７（ｄ
，Ｊ＝７．２Ｈｚ，２Ｈ）、６．７４（ｄ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，２Ｈ）、７．１７−７．２
３（ｍ，３４Ｈ）、７．６２（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，４Ｈ）、７．７４（ｄ，Ｊ＝７．８
Ｈｚ，２Ｈ）、７．８６（ｄ，Ｊ＝９．０Ｈｚ，２Ｈ）、８．０４（ｄ，Ｊ＝８．７Ｈｚ
，４Ｈ）
１０１ 基板
１０２ 第１の電極
１０３ 有機化合物を含む層
１０４ 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
３０１ 基板
３０２ 第１の電極
３０４ 第２の電極
３１１ 電子輸送層
３１２ 発光層
３１３ 正孔輸送層
３１４ 正孔注入層
４００ 基板
４０１ 第１の電極
４０２ 補助電極
４０３ ＥＬ層
４０４ 第２の電極
４０５ シール材
４０６ シール材
４０７ 封止基板
４１２ パッド
４２０ ＩＣチップ
５０１ 第１の電極
５０２ 第２の電極
５１１ 第１の発光ユニット
５１２ 第２の発光ユニット
５１３ 電荷発生層
６０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
６０２ 画素部
６０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
６０４ 封止基板
６０５ シール材
６０７ 空間
６０８ 配線
６０９ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６１０ 素子基板
６１１ スイッチング用ＴＦＴ
６１２ 電流制御用ＴＦＴ
６１３ 第１の電極
６１４ 絶縁物
６１６ 有機化合物を含む層
６１７ 第２の電極
６１８ 発光素子
６２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
６２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
９０１ 筐体
９０２ 液晶層
９０３ バックライトユニット
９０４ 筐体
９０５ ドライバＩＣ
９０６ 端子
９５１ 基板
９５２ 電極
９５３ 絶縁層
９５４ 隔壁層
９５５ 有機化合物を含む層
９５６ 電極
２００１ 筐体
２００２ 光源
３００１ 照明装置
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
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
７４００ 携帯電話機

Claims (4)

  1. フルオレンの９位に１つ又は２つのフェニレン基のみを介して２環以上４環以下の縮合環が結合し、且つ、分子量が４００以上２０００以下である炭化水素化合物と、
    前記炭化水素化合物に対して電子受容性を示す無機化合物を含有する複合材料。
  2. 請求項１において、
    前記縮合環は置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基及び置換又は無置換のテトラセニル基から選ばれる一である複合材料。
  3. フルオレンにアリール基が１又は複数結合している、分子量が４００以上２０００以下である炭化水素化合物と、
    前記炭化水素化合物に対して電子受容性を示す無機化合物を含有し、
    前記アリール基が、前記フルオレンの２位又は前記フルオレンの２位および７位に直接結合しており、
    前記アリール基は、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のアントリル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のピレニル基、置換又は無置換のクリセニル基及び置換又は無置換のテトラセニル基から選ばれる一である複合材料。
  4. 一対の電極間に有機化合物を含む層を有し、前記有機化合物を含む層に請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の複合材料を有する発光素子。
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