CN103443950A - 发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供外量子效率高的发光元件。本发明提供驱动电压低的发光元件。本发明提供一种发光元件，该发光元件包括一对电极之间的包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层。第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物（受激复合物）。激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带重叠。激基复合物的发射光谱的峰值波长长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带的峰值波长。

Description

发光元件
技术领域
本发明涉及一种利用有机电致发光(EL:electroluminescence)现象的发光元件（以下，该发光元件也称为有机EL元件）。
背景技术
对有机EL元件积极地进行研究开发。在有机EL元件的基本结构中，包含发光性有机化合物的层（以下，也称为发光层）夹在一对电极之间。该有机EL元件由于具有可实现薄型轻量化、能够对输入信号进行高速响应、能够实现直流低电压驱动的特性，所以作为下一代的平板显示元件受到关注。此外，使用这种发光元件的显示器具有优异的对比度和图像质量以及广视角的特征。再者，作为面光源，有机EL元件被期望应用于液晶显示器的背光灯、照明装置等的光源。
有机EL元件的发光机理属于载流子注入型。换言之，通过对夹在电极之间的发光层施加电压，从电极注入的电子和空穴复合，以使发光物质激发，并且当该激发态驰豫至基态时发光。作为激发态有两种类型：单重激发态（S*）和三重激发态（T*）。在发光元件中，激发态的统计学上的生成比例被认为是S*:T*=1:3。
通常，发光性有机化合物的基态是单重态。因此，来自单重激发态（S*）的发光因是在相同的自旋多重态之间的电子跃迁而被称为荧光。另一方面，来自三重激发态（T*）的发光被称为磷光，其中不同的自旋多重态之间发生电子跃迁。在此，在发射荧光的化合物（以下，称为荧光化合物）中，通常，在室温下无法观察到磷光，且只能观察到荧光。因此，基于S*:T*=1:3，包括荧光化合物的发光元件中的内量子效率（所生成的光子与所注入的载流子之比）的理论上的极限被认为是25%。
另一方面，当使用发射磷光的化合物（以下称为磷光化合物）时，在理论上可获得100%的内量子效率。换言之，与使用荧光化合物的情况相比，可以得到高发光效率。根据上述理由，为了实现高效率的发光元件，近年来积极地开发出包括磷光化合物的发光元件。作为磷光化合物，以铱等为中心金属的有机金属配合物由于其高磷光量子产率而已特别受到关注；例如，专利文献1公开了以铱为中心金属的有机金属配合物作为磷光材料。
当使用上述磷光化合物形成发光元件的发光层时，为了抑制磷光化合物的浓度猝灭或者由三重态-三重态湮灭导致的猝灭，通常以使该磷光化合物分散在其它化合物的基质中的方式形成发光层。在此，用作基质的化合物被称为主体材料，分散在基质中的化合物诸如磷光化合物被称为客体材料。
[参考文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开WO00/70655号小册子
发明内容
然而，一般被认为有机EL元件的光取出效率为20%至30%左右。因此，当考虑到由于反射电极及透明电极的光吸收时，包括磷光化合物的发光元件的外量子效率的极限为25%左右。
此外，如上所述那样，有机EL元件被考虑应用到显示器及照明。此时，可实现的目的之一是耗电量的降低。为了降低耗电量，需要降低有机EL元件的驱动电压。
本发明的一个实施方式的目的是提供一种外量子效率高的发光元件。本发明的一个实施方式的另一个目的是提供一种驱动电压低的发光元件。
注意，以下所公开的发明的目的是解决上述目的中的至少一个。
本发明的一个实施方式是一种发光元件，该发光元件包括一对电极之间的包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，其中，第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物(exciplex)，激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带重叠，并且，激基复合物的发射光谱的峰值波长长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带的峰值波长。
本发明的另一个实施方式是一种发光元件，该发光元件包括一对电极之间的包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，其中，第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物，激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带重叠，并且，激基复合物的发射光谱的峰值波长和磷光化合物的发射光谱的峰值波长之间的差异为30nm或更小。
本发明的另一个实施方式是一种发光元件，该发光元件包括：一对电极之间的包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，其中，第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物，激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带重叠，并且，激基复合物的发射光谱的峰值波长长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带的峰值波长且短于或等于磷光化合物的发射光谱的峰值波长。再者，激基复合物的发射光谱的峰值波长与磷光化合物的发射光谱的峰值波长之间的差异优选为30nm或更小。
另外，本发明的一个实施方式是上述发光元件，其中由第一有机化合物的单重态激子形成激基复合物。
另外，本发明的一个实施方式是上述发光元件，其中由第一有机化合物的阴离子及第二有机化合物的阳离子形成激基复合物。
在上述发光元件中，优选的是，激基复合物的激发能量转移到磷光化合物，以使该磷光化合物发射磷光。
在上述发光元件中，优选的是，第一有机化合物和第二有机化合物中的至少一个是荧光化合物。
在上述发光元件中，优选的是，磷光化合物是有机金属配合物。
本发明的一个实施方式的发光元件可以应用于发光装置、电子设备及照明装置。
根据本发明的一个实施方式，能够提供一种外量子效率高的发光元件。根据本发明的另一个实施方式，能够提供一种驱动电压低的发光元件。
附图说明
图1示出根据实施例1的吸收光谱及发射光谱；
图2示出根据实施例1的吸收光谱及发射光谱；
图3示出根据实施例1的吸收光谱及发射光谱；
图4示出根据实施例1的吸收光谱及发射光谱；
图5示出本发明的一个实施方式的概念；
图6示出在本发明的一个实施方式中应用的激基复合物的能级；
图7A至图7C都示出本发明的一个实施方式的发光元件；
图8示出实施例2的发光元件的结构；
图9示出实施例2的发光元件的电压-亮度特性；
图10示出实施例2的发光元件的电压-电流特性；
图11示出实施例2的发光元件的亮度-功率效率特性；
图12示出实施例2的发光元件的亮度-外量子效率特性；
图13示出实施例2的发光元件的发射光谱；
图14示出实施例2的发光元件的可靠性测试的结果；
图15示出根据实施例3的激基复合物的发射光谱的峰值波长和物质X的HOMO能级的关系；
图16示出根据实施例3的激基复合物的发射光谱的峰值波长和发光元件的外量子效率的关系；
图17示出根据本发明的一个实施方式的计算结果；
图18A1、图18A2、图18B1、图18B2、图18C1及图18C2示出根据本发明的一个实施方式的计算结果。
具体实施方式
在实施方式中，将参照附图进行说明。注意，本发明不局限于以下说明，而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意，在下面说明的发明结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反复说明。
实施方式1
在本实施方式中，将说明本发明的一个实施方式的发光元件。
本实施方式的发光元件包括发光层，该发光层包含作为发光物质的客体材料、第一有机化合物及第二有机化合物。具体而言，作为客体材料使用磷光化合物。注意，在第一有机化合物和第二有机化合物的一个中，将包含在发光层中的含量多的材料称为主体材料。
通过使用将客体材料分散在主体材料中的结构，可以抑制发光层的晶化。此外，可以抑制因客体材料的高浓度而导致的浓度猝灭，从而可以使发光元件具有高发光效率。
此外，在本实施方式中，第一及第二有机化合物的每个三重激发态能级（T1能级）优选高于客体材料的T1能级。这是因为当第一有机化合物（或第二有机化合物）的T1能级低于客体材料的T1能级时，第一有机化合物（或第二有机化合物）使有助于发光的客体材料的三重激发态能级猝灭，由此导致发光效率的降低。
〈发光的基本过程〉
首先，对将磷光化合物用作客体材料的发光元件中的发光的一般的基本过程进行说明。
（1）对于在客体分子中电子和空穴复合，而客体分子激发的情况（直接复合过程）。
（1-1）当客体分子的激发态为三重激发态时，客体分子发射磷光。
（1-2）当客体分子的激发态为单重激发态时，处于单重激发态的客体分子系间跨越（intersystem crossing）到三重激发态而发射磷光。
换言之，在（1）的直接复合过程中，只要客体分子的系间跨越效率及磷光量子产率高，就可以获得高发光效率。此外，如上所述，主体分子的T1能级优选高于客体分子的T1能级。
（2）对于在主体分子中电子和空穴复合，而主体分子激发的情况（能量转移过程）。
（2-1）当主体分子的激发态为三重激发态，并且主体分子的T1能级高于客体分子的T1能级时，激发能量从主体分子转移到客体分子，从而使客体分子成为三重激发态。处于三重激发态的客体分子发射磷光。此外，理论上有可能能量转移到客体分子的单重激发能级（S1能级），但是由于在很多情况下客体分子的S1能级具有比主体分子的T1能级更高的能量，这不容易成为主要能量转移过程；因此在此省略说明。
（2-2）当主体分子的激发态为单重激发态，并且主体分子的S1能级高于客体分子的S1能级及T1能级时，激发能量从主体分子转移到客体分子，从而使客体分子成为单重激发态或三重激发态。处于三重激发态的客体分子发射磷光。此外，处于单重激发态的客体分子系间跨越到三重激发态而发射磷光。
换言之，在（2）的能量转移过程中，尽可能使主体分子的三重激发能及单重激发能都高效地转移到客体分子是重要的。
从上述能量转移过程来看，在主体分子的激发能量转移到客体分子之前，当主体分子本身将该激发能量作为光或热释放而失活时，发光效率降低。本发明人等发现在主体分子处于单重激发态时（上述（2-2）），与主体分子处于三重激发态时相比（上述（2-1）），能量不容易转移到如磷光化合物等的客体分子，并且发光效率容易降低。因此，本发明人等将其作为课题。如下所述，考虑更详细的能量转移过程发现了其原因。
〈能量转移过程〉
以下，详细说明分子间的能量转移过程。
首先，作为分子间的能量转移机理，提倡以下两个机理。将提供激发能量的分子记为主体分子，而将接受激发能量的分子记为客体分子。
《福斯特（
Figure BDA0000384975490000082
）机理（偶极-偶极相互作用）》
在福斯特机理中，能量转移不需要分子间的直接接触。通过主体分子和客体分子间的偶极振荡的共振现象发生能量转移。通过偶极振荡的共振现象，主体分子给客体分子供应能量，因此，主体分子成为基态，且客体分子成为激发态。公式（1）示出福斯特机理的速度常数kh * →g。
[公式1]
k h * → g = 9000 c 4 K 2 φ ln 10 128 π 5 n 4 Nτ R 6 ∫ f ′ h ( v ) ϵ g ( v ) v 4 dv · · · ( 1 )
在公式（1）中，ν表示振荡数，f’h（ν）表示主体分子的归于化的发射光谱（从单重激发态的能量转移中的荧光光谱、以及从三重激发态的能量转移中的磷光光谱），εg（ν）表示客体分子的摩尔吸光系数，N表示阿伏伽德罗数，n表示介质的折射率，R表示主体分子和客体分子的分子间距离，τ表示所测量的激发态的寿命（荧光寿命或磷光寿命），c表示光速，φ表示发光量子产率（从单重激发态的能量转移中的荧光量子产率、以及从三重激发态的能量转移中的磷光量子产率），K2表示主体分子和客体分子间的跃迁偶极矩的取向的系数（0至4）。此外，在无规取向中K2=2/3。
《德克斯特（Dexter）机理（电子交换相互作用）》
在德克斯特机理中，主体分子和客体分子接近于产生轨道的重叠的接触有效距离，激发态的主体分子的电子和基态的客体分子交换电子，由此发生能量转移。公式2示出德克斯特机理的速度常数kh * →g。
[公式2]
k h * → g = ( 2 π h ) K 2 exp ( - 2 R L ) ∫ f ′ h ( v ) ϵ ′ g ( v ) dv · · · ( 2 )
在公式（2）中，h表示普朗克常数，K表示具有能量维数（energydimension）的常数，ν表示振荡数，f’h（ν）表示主体分子的归一化的发射光谱（从单重激发态的能量转移中的荧光光谱、以及从三重激发态的能量转移中的磷光光谱），ε’g（ν）表示客体分子的归一化的吸收光谱，L表示有效分子半径，R表示主体分子和客体分子的分子间距离。
在此，可认为以公式（3）表示从主体分子到客体分子的能量转移的效率（能量转移效率ΦET）。在公式中，kr表示主体分子的发光过程（从单重激发态的能量转移中的荧光、以及从三重激发态的能量转移中的磷光）的速度常数，kn表示主体分子的非发光过程（热失活或系间跨越）的速度常数，τ表示所检测出的主体分子的激发态的寿命。
[公式3]
Φ ET = k h * → g k r + k n + k h * → g = k h * → g ( 1 τ ) + k h * → g · · · ( 3 )
首先，根据公式（3）可知，通过使能量转移的速度常数kh * →g比其他竞争的速度常数kr+kn（=1/τ）大得多，能够提高能量转移效率ΦET。而且，为了增大该能量转移的速度常数kh * →g，基于公式（1）及公式（2），在福斯特机理和德克斯特机理中，主体分子的发射光谱（从单重激发态的能量转移中的荧光光谱、以及从三重激发态的能量转移中的磷光光谱）和客体分子的吸收光谱的重叠越大越好。
在此，本发明人等认为在考虑到主体分子的发射光谱和客体分子的吸收光谱的重叠上，客体分子的吸收光谱中的最长波长一侧（最低能量一侧）的吸收带是重要的。
在本实施方式中，作为客体材料使用磷光化合物。在磷光化合物的吸收光谱中，被认为最有助于发光的吸收带为相当于从单重基态到三重激发态的直接跃迁的吸收波长和其附近，这位于最长波长一侧。由此，可以认为优选的是，主体材料的发射光谱（荧光光谱及磷光光谱）与磷光化合物的吸收光谱中的最长波长一侧的吸收带重叠。
例如，大部分有机金属配合物，尤其是发光铱配合物，最长波长一侧的吸收带为在500nm至600nm附近出现宽吸收带（当然，宽吸收带根据发光波长可以位于更短波长一侧或更长波长一侧）。该吸收带主要基于三重MLCT（从金属到配体的电荷转移）跃迁。注意，可以认为该吸收带还包括基于三重π-π*跃迁及单重MLCT跃迁的吸收，这些吸收彼此重叠，而在吸收光谱的最长波长一侧形成宽吸收带。换言之，可以认为最低单重激发态与最低三重激发态之间的差异小，基于这些态彼此重叠的吸收在吸收光谱中的最长波长一侧形成宽吸收带。从而，如上所述那样，在作为客体材料使用有机金属配合物（尤其是铱配合物）时，位于最长波长一侧的宽吸收带优选较大地与主体材料的发射光谱重叠。
在此，首先，将考虑从三重激发态的主体材料的能量转移。从上述说明可知，优选的是，在从三重激发态的能量转移中，主体材料的磷光光谱与客体材料的最长波长一侧的吸收带较大地重叠在一起。
此外，由于作为主体材料通常使用荧光化合物，所以磷光寿命（τ）非常长，即毫秒或更长（kr+kn很小）。这是因为从三重激发态到基态（单重）的跃迁为禁戒跃迁的缘故。公式（3）示出，这有利于能量转移效率ΦET。这也意味着能量通常容易从处于三重激发态的主体材料转移到处于三重激发态的客体材料。
然而，此时的问题是从单重激发态的主体材料的能量转移。为了除从三重激发态的能量转移以外，还高效地进行从单重激发态的能量转移，从上述说明可知，需要对主体材料进行设计，以使除了主体材料的磷光光谱以外，其荧光光谱也与客体材料的最长波长一侧的吸收带重叠。换言之，若不以主体材料的荧光光谱位于与磷光光谱大致相同的位置的方式设计主体材料，则不能实现高效的从处于单重激发态及三重激发态的主体材料的能量转移。
但是，S1能级通常与T1能级大不相同（S1能级>T1能级）；因此，荧光的发光波长与磷光的发光波长大不相同（荧光的发光波长<磷光的发光波长）。例如，在使用磷光化合物的发光元件中通常被用作主体材料的4,4'-二(N-咔唑基)联苯（缩写：CBP）在500nm附近具有磷光光谱，且在400nm附近具有荧光光谱，两者之间有100nm的较大间隔。从上述例子来看，以主体材料的荧光光谱位于与磷光光谱大致相同的位置的方式设计主体材料是极为困难的。因此，本发明人等认为从单重激发态的主体材料到客体材料的能量转移效率的提高是主要挑战。
此外，用作主体材料的荧光化合物的荧光寿命（τ）非常短，即纳秒级（kr+kn很大）。这是因为从单重激发态到基态（单重）的跃迁为容许跃迁的缘故。公式（3）示出，这不利于能量转移效率ΦET。这也意味着能量通常不容易从主体材料的单重激发态转移到客体材料。
本发明的一个实施方式是能够克服这种从单重激发态的主体材料到客体材料的能量转移效率的问题的有用方法。
另外，以往被认为，包括磷光化合物的发光元件在理论上能够实现100%的内量子效率，因为通过系间跨越可以将单重激发态及三重激发态都转换为发光（参照上述“（1）直接复合过程”）。而且，已进行了如下讨论：在假设光取出效率为20%条件下，外量子效率达到20%的发光元件可以实现几乎100%的内量子效率。但是，在实际上，这些现有的发光元件没达到100%的内量子效率，因为忽略了上述从主体材料的单重激发态的能量转移。这是因为通过实施以下所述的本发明的一个实施方式，本发明人等已达到27%或更高的外量子效率的缘故（参照图12和实施例2）。可以说该数值等于或超过外量子效率的现有的理论极限。换言之，至少27%或更高的外量子效率相当于100%的内量子效率，本发明的一个实施方式是为实现此的有用方法。此外，这表示估计现有的外量子效率20%相当于内量子效率75%以下。
如上所述，通过应用本发明的一个实施方式，能够实现外量子效率高的发光元件。
〈本发明的一个实施方式〉
本发明的一个实施方式是一种发光元件，该发光元件包括一对电极之间的包含磷光化合物、第一有机化合物以及第二有机化合物的发光层，其中，第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物，激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带重叠，激基复合物的发光光谱的峰值波长长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带的峰值波长。
第一有机化合物及第二有机化合物通过载流子（电子及空穴）的复合形成激基复合物（也称为excited complex）（或形成单重态激子）。在所形成的激基复合物发光时，其发光波长与第一和第二有机化合物的各发光波长（荧光波长）相比位于较长波长一侧。换言之，通过形成激基复合物，第一有机化合物的荧光光谱和第二有机化合物的荧光光谱可以变换为位于更长波长一侧的发射光谱。
从而，如图5所示，即使第一有机化合物（或第二有机化合物）的荧光光谱与位于磷光化合物的最长波长一侧的吸收带相比位于较短波长一侧，且没有与该吸收带的重叠，也通过形成激基复合物可以获得长波长的发射光谱，从而可以具有与该吸收带的很大重叠。本发明的一个实施方式的发光元件通过利用该激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠进行能量转移，因此具有高能量转移效率。从而，本发明的一个方式可以实现具有高外量子效率的发光元件。
此外，激基复合物只在激发态下存在，由此没有可吸收能量的基态。因此，可认为在原理上不发生如下现象：从磷光化合物的单重激发态及三重激发态到该激基复合物的反向能量转移，磷光化合物在发光之前失活（就是说，发光效率降低）。这也有利于外量子效率的提高。
此外，可以认为激基复合物的单重激发能与三重激发能之间的差异极小。换言之，激基复合物的从单重态的发射光谱与从三重激发态的发射光谱极为接近。从而，如上所述那样，在将激基复合物的发射光谱（通常为激基复合物的从单重态的发射光谱）设计为与磷光化合物的位于最长波长一侧的吸收带重叠时，激基复合物的从三重态的发射光谱（在室温下观察不到，在很多情况下在低温下也观察不到）也与磷光化合物的位于最长波长一侧的吸收带重叠。更具体来说，这意味着能量能够高效地从单重态及三重态的激基复合物都转移到磷光化合物。
为了验证激基复合物实际上是否具有上述特性，如下述那样，进行分子轨道计算。一般而言，杂芳族化合物和芳香胺的组合在很多情况下受到比芳香胺的最低未占据分子轨道（LUMO：Lowest UnoccupiedMolecular Orbital）能级深的杂芳族化合物的LUMO能级（容易接受电子的性质）和比杂芳族化合物的最高占据分子轨道（HOMO：HightestOccupied Molecular Orbital）能级浅的芳香胺的HOMO能级（容易接受空穴的性质）的影响而形成激基复合物。于是，使用形成杂芳族化合物的LUMO的典型的骨架的二苯并[f，h]喹喔啉（缩写：DBq）与形成芳香胺的HOMO的典型的骨架的三苯胺（缩写：TPA）的组合而进行计算。
首先，使用时间依赖密度泛函法（TD-DFT）计算出单独DBq和单独TPA的最低激发单重态（S1）和最低激发三重态（T1）中的最佳分子结构及激发能量。再者，计算出DBq和TPA的二聚体的激发能量。在DFT中，以电势能、电子间静电能、电子的动能及包括所有的其他复杂的电子间的互相作用的交换相关能的总和表示总能量。并且，在DFT中，通过以电子密度表示的单电子势的泛函(另一个函数的函数之意)近似表示交换相关作用，以实现速度快且精度高的计算。在此，利用混合泛函B3LYP来规定涉及交换相关能的各参数的权重。此外，作为基底函数，将6-311（对每个原子价轨道使用三个缩短函数的三重分裂价层（triple-split valence）基底类的基底函数）应用到所有原子上。通过上述基底函数，例如，关于氢原子，考虑到1s至3s的轨道，而关于碳原子，考虑到1s至4s、2p至4p的轨道。再者，为了提高计算精度，作为极化基底类，将p函数和d函数分别应用于氢原子和氢原子以外的原子。
此外，作为量子化学计算程序，使用Gaussian09。使用高性能计算机（日本SGI株式会社(SGI Japan,Ltd.)制造，Altix4700）进行计算。
首先，算出单独DBq、单独TPA及DBq和TPA的二聚体的HOMO能级及LUMO能级。图17示出HOMO能级及LUMO能级，并且图18A1、18A2、18B1、18B2、18C1及18C2示出HOMO及LUMO的分布。
图18A1示出单独DBq的LUMO的分布；图18A2示出单独DBq的HOMO的分布；图18B1示出单独TPA的LUMO的分布；图18B2示出单独TPA的HOMO的分布；图18C1示出DBq和TPA的二聚体的LUMO的分布；图18C2示出DBq和TPA的二聚体的HOMO的分布。
如图17所示，可认为DBq和TPA的二聚体受到比TPA的LUMO能级深（低）的DBq的LUMO能级（-1.99eV）和比DBq的HOMO能级浅（高）的TPA的HOMO能级（-5.21eV）的影响而形成DBq和TPA的激基复合物。在实际上，从图18C1和图18C2可知，DBq和TPA的二聚体的LUMO分布在DBq一侧，而其HOMO分布在TPA一侧。
接着，示出从单独DBq的S1和T1中的最佳分子结构获得的激发能量。在此，S1和T1的激发能量分别相当于从单独DBq得到的荧光和磷光的波长。单独DBq的S1的激发能量为3.294eV，荧光波长为376.4nm。单独DBq的T1的激发能量为2.460eV，磷光波长为504.1nm。
另外，将示出从单独TPA的S1和T1中的最佳分子结构获得的激发能量。在此，S1和T1的激发能量分别相当于从单独TPA得到的荧光和磷光的波长。单独TPA的S1的激发能量为3.508eV，荧光波长为353.4nm。单独TPA的T1的激发能量为2.610eV，磷光波长为474.7nm。
再者，将示出从DBq和TPA的二聚体的S1和T1中的最佳分子结构获得的激发能量。S1和T1的激发能量分别相当于从DBq和TPA的二聚体得到的荧光和磷光的波长。DBq和TPA的二聚体的S1的激发能量为2.036eV，荧光波长为609.1nm。DBq和TPA的二聚体的T1的激发能量为2.030eV，磷光波长为610.0nm。
从如上所述可知，单独DBq和单独TPA的每一个的磷光波长与荧光波长相比向较长波长一侧移动100nm左右。该结果示出与上述CBP（测量值）相同的倾向，支持了计算的有效性。
另一方面，可知DBq和TPA的二聚体的荧光波长与单独DBq及单独TPA的荧光波长相比位于较长波长一侧。这结果示出与后面所述的实施例（测量值）同样的倾向，支持了计算的有效性。另外可知，DBq和TPA的二聚体的荧光波长和磷光波长的差异只为0.9nm，且这些波长实质上相等。
上述结果示出激基复合物能够将单重激发态能和三重激发态能集成为大致相同的能量。从而，如上所述，激基复合物从其单重激发态及三重激发态都能够高效地将能量转移到磷光化合物。
这种效果是通过将激基复合物用于能量转移的介质获得的特殊的效果。一般而言，考虑从主体材料的单重激发态或三重激发态到磷光化合物的能量转移。另一方面，本发明的一个方式与现有技术的明显不同之处在于：首先形成主体材料和其他材料的激基复合物（第一有机化合物和第二有机化合物的激基复合物），使用来自该激基复合物的能量转移。而且，上述不同之处可以提供以往没有的高发光效率。
另外，一般而言，在将激基复合物用于发光元件的发光层时，有可以控制发光颜色等的功能，但是通常导致发光效率的大幅度降低。因此，以往激基复合物被认为不适合于获得高效率的发光元件。然而，如本发明的一个实施方式所示，本发明人等发现通过将激基复合物用于对磷光化合物的能量转移的介质，反而能够使发光效率提高到极限。该技术思想与现有的固定概念相反。
此外，在本发明的一个实施方式的发光元件中，通过载流子的复合（或由单重态激子）形成激基复合物的电压的阈值取决于该激基复合物的发射光谱的峰值的能量。例如，当激基复合物的发射光谱的峰值为620nm（2.0eV）时，使用电能形成该激基复合物时所需要的电压的阈值也为2.0V左右。
在此，当激基复合物的发射光谱的峰值的能量太高时（当波长太短时），形成激基复合物的电压的阈值也增大。该情况不是优选的，因为能量从激基复合物转移到磷光化合物而使磷光化合物发光需要更高的电压，耗费多余的能量。
从上述观点来看，激基复合物的发射光谱的峰值的能量越低（波长越长）越好，这是因为在此情况下上述电压的阈值较小。从而，本发明的一个实施方式的发光元件能够以低驱动电压驱动，其中激基复合物的发射光谱的峰值波长长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱中的最长波长一侧的吸收带的峰值波长。而且，在本发明的一个实施方式的发光元件中，即使激基复合物的发射光谱的峰值波长长于或等于磷光化合物的吸收光谱的峰值波长，也可以利用激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱中的最长波长一侧的吸收带的重叠而转移能量，因此能够实现高发光效率的发光元件。如上所述，通过降低驱动电压而获得高发光效率（外量子效率），由此能够实现高功率效率。
上述发光元件由于激基复合物的发射光谱的峰值波长特别长，所以可以减小驱动电压。以下说明理由。
本发明的一个实施方式包括激基复合物的发射光谱的峰值波长长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱中的最长波长一侧的吸收带的峰值波长（换言之，激基复合物的发光峰值的能量低于或等于磷光化合物的吸收峰值的能量）的发光元件。从而，在该发光元件中，通过载流子的复合形成激基复合物时的电压值小于磷光化合物通过载流子复合开始发光时的电压值。
就是说，即使将比磷光化合物开始发光时的电压小的电压值施加到发光元件，也发生载流子复合且形成激基复合物；因此，在发光元件中复合电流开始流过。由此，可以提供驱动电压更低（具有良好的电压-电流特性）的发光元件。
由此，当电压达到磷光化合物开始发光的值时，在发光层中存在足够的数量的载流子，并且多次顺利进行有助于磷光化合物的发光的载流子的复合。因此，在磷光化合物的阈值电压（发光开始电压）附近，亮度急剧上升。换言之，可以使表示电压-亮度特性的曲线在发光开始电压附近的上升部分成为较陡，因此可以降低所希望的亮度所需要的驱动电压。此外，为了获得实用的亮度，使用高于或等于磷光化合物的阈值电压（发光开始电压）的电压而驱动发光元件，其中发光大多来源于磷光化合物，从而发光元件可以具有高电流效率。
此外，在本发明的一个方式中使用的磷光化合物的单重吸收光谱与三重吸收光谱的位置较近。此外，在本发明的一个方式中形成的激基复合物中，可认为来自单重态的激基复合物的发射光谱的峰值与来自三重态的激基复合物的发射光谱的峰值的位置较近。因此，即使激基复合物的发射光谱（一般来说，来自单重态的激基复合物的发射光谱）的峰值与磷光化合物的发射光谱的峰值的位置较近，可以抑制因三重态的激基复合物导致的磷光化合物的三重激发能猝灭。本来，由于激基复合物没有吸收光谱，所以不容易发生磷光化合物的三重激发能转移到激基复合物而猝灭的现象。这还表示本发明的一个实施方式的发光元件具有高外量子效率。这也是使用激基复合物的优点。
另外，本发明的一个方式是一种发光元件，该发光元件包括一对电极之间的包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，其中，第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物，激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带重叠，并且，激基复合物的发射光谱的峰值波长和磷光化合物的发射光谱的峰值波长之间的差异为30nm或更小。
如上所述，当激基复合物的发射光谱（一般来说，来自单重态的激基复合物的发射光谱）的峰值与磷光化合物的发射光谱的峰值的位置较近时，发光元件能够以低驱动电压驱动且具有充分高的发光效率。驱动电压的降低效果在激基复合物的发射光谱的峰值位于从磷光化合物的发射光谱的峰值到比磷光化合物的发射光谱的峰值长30nm波长的范围内的区域很明显。此外，当激基复合物的发射光谱的峰值位于从磷光化合物的发射光谱的峰值到比磷光化合物的发射光谱的峰值短30nm波长的范围内的区域时，也可以保持较高的发光效率。
然而，当与磷光化合物的发射光谱的峰值相比，激基复合物的发射光谱的峰值位于长波长一侧时，有时发光元件的外量子效率降低。这是因为如下缘故：在此条件下，由于激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱中的最长波长一侧的吸收带的重叠减小，所以不容易发生从激基复合物到磷光化合物的激发能量转移，并且激基复合物本身由于作为光或热放出激发能量而容易失活。
因此，为了获得极高的发光效率，本发明的另一个实施方式是一种发光元件，该发光元件包括一对电极之间的包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，其中，第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物，激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带重叠，并且，激基复合物的发射光谱的峰值波长长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱中的最长波长一侧的吸收带的峰值波长且短于或等于磷光化合物的发射光谱的峰值波长。
在上述发光元件中，由于激基复合物的发射光谱的峰值波长短于或等于磷光化合物的发射光谱的峰值波长，所以激基复合物的发射光谱与位于磷光化合物的吸收光谱中的最长波长一侧的吸收带的重叠增大。因此，可以高效地将激发能量从激基复合物转移到磷光化合物。由此，可以抑制能量的失活。由此，可以实现驱动电压低且外量子效率高的发光元件。
尤其是，激基复合物的发射光谱的峰值波长与磷光化合物的发射光谱的峰值波长之间的差异优选为30nm或更小。
此外，在本发明的一个实施方式中，由第一有机化合物或第二有机化合物的单重态激子形成激基复合物。
在本发明的一个实施方式的发光元件中，可能形成激基复合物的基本过程是第一和第二有机化合物中的一个形成单重态激子，然后与处于基态的另一个相互作用。如上所述，激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱重叠得较大；因此，可以提高能量转移效率。因此，可以实现具有高外量子效率的发光元件。
此外，如上所述那样单重态激子的激发寿命短（τ较小）。因此，有在激发能量从单重态激子转移到客体材料之前，激发能量的一部分失活（发光或热失活）（有公式（3）中的ΦET变小的倾向）的问题。然而，在本发明的一个实施方式中，由于单重态激子迅速地形成激基复合物，所以可以抑制这种激发能量的失活。而且，激基复合物具有较长的激发寿命，这可认为是有利于能量转移效率ΦET。因此，通过应用本发明的一个实施方式，可以抑制除影响元件的效率之外还影响元件寿命的主体材料的单重激发能的失活，从而可以实现寿命长的发光元件。
在本发明的一个实施方式的发光元件中，优选的是，激基复合物的激发能量充分地转移到磷光化合物，并且实质上没有观察来自激基复合物的发光。因此，优选通过激基复合物将能量转移到磷光化合物，以使该磷光化合物发射磷光。
根据上述能量转移的概念，在第一和第二有机化合物中的至少一个为荧光化合物（即，容易产生从单重激发态的发光或热失活的化合物）时，本发明的一个实施方式很有效果。因此，优选的是，第一和第二有机化合物中的至少一方为荧光化合物。
此外，当作为用于主体材料的有机化合物使用磷光化合物时，该有机化合物本身容易发光，而能量不容易转移到客体材料。在此情况下，该有机化合物若能高效地发光就好，但是由于用作主体材料的该有机化合物发生浓度猝灭的问题，所以难以实现高发光效率。因此，优选的是，该有机化合物为荧光化合物，并且通过上述组成转移能量。
此外，在本发明的一个实施方式中，优选的是，磷光化合物为有机金属配合物。
以下详细说明在本发明的一实施个方式中利用的激基复合物。
〈激基复合物〉
激基复合物（excited complex）通过激发态的不同分子间的相互作用形成。一般已知激基复合物在具有相对深的LUMO能级的材料和具有相对浅的HOMO能级的材料之间容易形成。
发光波长依赖于HOMO能级与LUMO能级之间的能量差。在能量差大时发光波长短，而在能量差小时发光波长长。
在此，本发明的一个实施方式所使用的第一有机化合物与第二有机化合物的HOMO能级及LUMO能级不同。具体而言，能级按如下顺序升高：第一有机化合物的HOMO能级<第二有机化合物的HOMO能级<第一有机化合物的LUMO能级<第二有机化合物的LUMO能级（参照图6）。
在使用上述两个有机化合物形成激基复合物时，激基复合物的LUMO能级和HOMO能级分别来源于第一有机化合物和第二有机化合物（参照图6）。因此，激基复合物的能量差比第一有机化合物的能量差及第二有机化合物的能量差小。换言之，激基复合物的发光波长长于第一有机化合物及第二有机化合物的发光波长。
本发明的一个实施方式所使用的激基复合物的形成过程大致划分为两个过程。
《电致激基复合物（electroplex）》
在本说明书中，电致激基复合物是指基态的第一有机化合物及基态的第二有机化合物直接形成激基复合物。
如上所述，一般而言，在电子和空穴在主体材料中复合时，激发能量从激发态的主体材料转移到客体材料，由此客体材料成为激发态而发光。
此时，在激发能量从主体材料转移到客体材料之前，主体材料本身发光或激发能量转换为热能量，导致激发能量的部分失活。尤其是，在主体材料处于单重激发态时，与处于三重激发态的情况相比激发寿命短，由此容易发生单重激发能的失活。激发能量的失活是导致发光元件的寿命降低的原因之一。
但是，在本发明的一个方式中，由具有载流子（阳离子或阴离子）的第一有机化合物及第二有机化合物形成电致激基复合物；因此，可以抑制激发寿命短的单重态激子的形成。换言之，可以进行在不形成单重态激子的状态下直接形成激基复合物的过程。由此，可以抑制单重激发能的失活。因此，可以实现寿命长的发光元件。
例如，在第一有机化合物为具有电子俘获性的化合物，而第二有机化合物为具有空穴俘获性的化合物时，由第一有机化合物的阴离子及第二有机化合物的阳离子直接形成电致激基复合物。这是新的概念，亦即，以上述方式通过抑制主体材料的单重激发态的发生且将能量从电致激基复合物转移到客体材料而获得发光效率高的发光元件。此外，由于同样地抑制主体材料的三重激发态的发生，直接形成电致激基复合物；因此，可认为发生从该电致激基复合物到客体材料的能量转移。该机理也是新的。
与第一和第二有机化合物的各个发光波长相比，所形成的电致激基复合物的发射光谱位于较长波长一侧。
电致激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠大于第一有机化合物（或第二有机化合物）的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠。本发明的一个实施方式的发光元件由于利用电致激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠而转移能量，所以能量转移效率很高。因此，在本发明的一个方式中，可以实现外量子效率高的发光元件。
《使用激子形成激基复合物》
作为另一个过程，可考虑在第一和第二有机化合物中的一方形成单重态激子，然后与基态的另一方相互作用而形成激基复合物的基本过程。与电致激基复合物不同，在此情况下，暂时生成第一有机化合物或第二有机化合物的单重激发态，但是该单重激发态迅速地变换为激基复合物，因此，可以抑制单重激发能的失活。因此，可以抑制第一有机化合物或第二有机化合物的激发能量的失活。由此，在本发明的一个方式中，可以实现寿命长的发光元件。此外，可以认为主体材料的三重激发态也迅速转换为激基复合物，并且能量从该激基复合物转移到客体材料。
与第一及第二有机化合物的各个发光波长相比，所形成的激基复合物的发射光谱位于较长波长一侧。
激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠大于第一有机化合物（或第二有机化合物）的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠。本发明的一个实施方式的发光元件利用激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠而转移能量，因此，能量转移效率很高。因此，在本发明的一个实施方式中，可以实现外量子效率高的发光元件。
例如，在第一有机化合物为具有电子俘获性的化合物，而第二有机化合物为具有空穴俘获性的化合物，这些化合物的HOMO能级之间的差异及LUMO能级之间的差异大的情况下（具体而言，差异为0.3eV或更大），电子选择性地注入第一有机化合物，并且空穴选择性地注入第二有机化合物。在此情况下，可以认为与经过单重态激子形成激基复合物的过程相比，优先进行形成电致激基复合物的过程。
注意，本实施方式可以与任何其他实施方式适当地组合。
实施方式2
在本实施方式中，参照图7A至图7C说明本发明的一个方式的发光元件。
图7A示出在第一电极103与第二电极108之间具有EL层102的发光元件。图7A中的发光元件包括在第一电极103上按顺序层叠的空穴注入层701、空穴传输层702、发光层703、电子传输层704、电子注入层705、以及设置在其上的第二电极108。
第一电极103优选使用具有高功函数（具体的是4.0eV或更高）的任意金属、合金、导电性化合物以及它们的混合物等形成。具体例子包括氧化铟-氧化锡（ITO：Indium Tin Oxide，铟锡氧化物）、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌（Indium Zinc Oxide：氧化铟锌）、含有氧化钨及氧化锌的氧化铟（IWZO）等。这些导电金属氧化物膜一般通过溅射法形成，但是也可以使用溶胶-凝胶法等形成。例如，使用在氧化铟中添加有1wt%至20wt%的氧化锌的靶材，通过溅射法可以形成氧化铟-氧化锌膜。此外，使用在氧化铟中添加有0.5wt%至5wt%的氧化钨和0.1wt%至1wt%的氧化锌的靶材，通过溅射法可以形成IWZO膜。此外，作为其它例子可以举出石墨烯、金、铂、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或金属材料的氮化物(例如氮化钛)等。
注意，当包含在EL层102中的以与第一电极103接触的方式形成的层使用将后面所述的由有机化合物和电子受体(acceptor)混合而构成的复合材料形成时，作为用于第一电极103的物质可以使用多种金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等中的任一种，而不考虑功函；例如，也可以使用铝、银、含铝的合金(例如Al-Si)等。
第一电极103例如可以通过溅射法或蒸镀法（包括真空蒸镀法）等形成。
第二电极108优选使用具有低功函数(优选为3.8eV或更低)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等中的任一种形成。其具体例子包括属于元素周期表中第1族或第2族的元素，即碱金属诸如锂或铯等、碱土金属诸如钙或锶等、镁、包含上述金属的合金（例如，Mg-Ag、Al-Li）、稀土金属诸如铕、镱等、上述金属的合金、铝、银等。
当包含在EL层102中的以与第二电极108接触的方式形成的层使用将后面所述的由有机化合物和电子供体（donor）混合而构成的复合材料形成时，可以使用各种导电材料诸如Al、Ag、ITO、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等中的任一种，而不考虑功函。
另外，在形成第二电极108时，可以使用真空蒸镀法或溅射法。此外，在使用银浆等的情况，可以使用涂覆法、喷墨法等。
EL层102至少具有发光层703。作为EL层102的一部分，可以使用已知物质，且可以使用低分子类化合物或高分子类化合物。另外，形成EL层102的物质可以由有机化合物构成，或者可以包含无机化合物作为其一部分。
此外，如图7A所示那样，EL层102除了发光层703以外，还包括如下层的适当组合：包含具有高空穴注入性的物质的空穴注入层701、包含具有高空穴传输性的物质的空穴传输层702、包含具有高电子传输性的物质的电子传输层704以及包含具有高电子注入性的物质的电子注入层705等。
空穴注入层701是包含具有高空穴注入性的物质的层。作为具有高空穴注入性的物质，可以使用金属氧化物诸如氧化钼、氧化钛、氧化钒、氧化铼、氧化钌、氧化铬、氧化锆、氧化铪、氧化钽、氧化银、氧化钨和氧化锰。此外，可以使用酞菁类化合物诸如酞菁(缩写：H2Pc)或酞菁铜(II)(缩写：CuPc)等。
作为可使用的其它例子，可以举出低分子有机化合物的芳香胺化合物等，诸如4,4',4''-三(N,N-二苯基氨基)三苯胺(缩写：TDATA)、4,4',4''-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(缩写：MTDATA)、4,4'-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：DPAB)、4,4'-双(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(缩写：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(缩写：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCA1)、3,6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCN1)等。
另外，作为可使用的其它例子，可以举出高分子化合物(例如，低聚物、枝状聚合物或聚合物)，诸如聚(N-乙烯基咔唑)(缩写：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(缩写：PVTPA)、聚[N-(4-{N'-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](缩写：PTPDMA)、聚[N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺](缩写：Poly-TPD)、以及添加有酸的高分子化合物诸如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)、聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)等。
作为空穴注入层701，可以使用将有机化合物与电子受体(acceptor)混合形成的复合材料。这种复合材料通过电子受体在有机化合物中产生空穴而具有高空穴注入性和高空穴传输性。在此情况下，有机化合物优选为在传输产生的空穴方面性能优异的材料(具有高空穴传输性的物质)。
作为用于复合材料的有机化合物的例子，可以举出各种化合物，诸如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳香烃和高分子化合物(例如，低聚物、枝状聚合物和聚合物)。作为用于该复合材料的有机化合物，优选使用具有高空穴传输性的有机化合物，更优选使用空穴迁移率为10-6cm2/Vs或更高的物质。注意，除了上述物质之外，可以使用空穴传输性大于电子传输性的任何物质。下面，具体举出可以用于复合材料的有机化合物。
作为可以用于该复合材料的有机化合物的例子，可以举出芳族胺化合物，诸如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：NPB或α-NPD)、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(缩写：TPD)、4-苯基-4'-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(缩写：BPAFLP)等、以及咔唑衍生物，诸如4,4'-二(N-咔唑基)联苯(缩写：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(缩写：TCPB)、9-[4-(N-咔唑基)苯基-10-苯基蒽(缩写：CzPA)、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写：PCzPA)、1,4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
作为可使用的其它例子，可以举出芳香烃化合物，诸如2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(缩写：DPPA)、2-叔丁基-9,10-双(4-苯基苯基)蒽(缩写：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、9,10-二苯基蒽(缩写：DPAnth)、2-叔丁基蒽(缩写：t-BuAnth)、9,10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(缩写：DMNA)、9,10-双[2-(1-萘基)苯基)]-2-叔丁基蒽、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽等。
作为可使用的其它例子，可以举出芳香烃化合物，诸如2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-联蒽、10,10'-二苯基-9,9'-联蒽、10,10'-双(2-苯基苯基)-9,9'-联蒽、10,10'-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝、并五苯、晕苯、4,4'-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯(缩写：DPVBi)、9,10-双[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(缩写：DPVPA)等。
此外，作为电子受体的例子，可以举出有机化合物，诸如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉并二甲烷(缩写：F4-TCNQ)和氯醌等、过渡金属的氧化物、属于元素周期表第4族至第8族的金属的氧化物等。具体而言，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼，因为这些金属氧化物具有高电子接受性。其中，尤其优选使用氧化钼，因为氧化钼在大气中也稳定，具有低吸湿性，且容易处理。
另外，复合材料也可以使用上述电子受体以及上述高分子化合物例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD形成，并可以用于空穴注入层701。
空穴传输层702是包含具有高空穴传输性的物质的层。作为具有高空穴传输性的物质的例子，可以举出芳族胺化合物，诸如NPB、TPD、BPAFLP、4,4'-双[N-(9,9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：DFLDPBi)和4,4'-双[N-(螺环-9,9'-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：BSPB)。在此所述的物质主要是其空穴迁移率为10-6cm2/Vs或更高的物质。注意，除了上述物质之外，可以使用空穴传输性大于电子传输性的任何物质。另外，包含具有高空穴传输性的物质的层不限于单层，还可以为包含上述物质的两层或更多层的叠层。
作为空穴传输层702，可以使用咔唑衍生物诸如CBP、CzPA、PCzPA或等蒽衍生物诸如t-BuDNA、DNA、DPAnth。
作为空穴传输层702,也可以使用高分子化合物诸如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD。
发光层703是包含发光物质的层。本实施方式的发光层703包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物。磷光化合物是发光物质（客体材料）。在发光层703中，在第一和第二有机化合物中的一个的含量比另一个的含量多的化合物是主体材料。具体而言，可以参照实施方式1。
作为磷光化合物，优选使用有机金属配合物，尤其优选使用铱配合物。此外，在考虑到由上述福斯特机理的能量转移时，磷光化合物的位于最长波长一侧的吸收带的摩尔吸光系数优选为2000M-1·cm-1或更大，尤其优选为5000M-1·cm-1或更大。作为具有这样大的摩尔吸光系数的化合物的例子，可以举出双(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根合)(二新戊酰基甲烷根合)铱(III)(缩写：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])、（乙酰丙酮根）双（4,6-二苯基嘧啶根合（diphenylpyrimidinato））铱(III)(缩写：[Ir(dppm)2(acac)])等。
作为第一有机化合物及第二有机化合物，优选采用容易接受电子的化合物（具有电子俘获性的化合物）和容易接受空穴的化合物（具有空穴俘获性的化合物）的组合。通过使用上述组成，不但可以通过从激基复合物转移能量，而且可以通过调整发光层内的空穴传输和电子传输的载流子平衡来得到提高发光效率及寿命的效果。
作为容易接受电子的化合物的典型例子，可以举出杂芳族化合物。例如，可以举出如下化合物：2-[3-（二苯并噻吩-4-基）苯基]二苯并[f，h]喹喔啉（缩写：2mDBTPDBq-II）、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(缩写：2CzPDBq-III)、7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(缩写：7mDBTPDBq-II)、6-[3-（二苯并噻吩-4-基）苯基]二苯并[f,h]喹喔啉（缩写：6mDBTPDBq-II）。
作为容易接受空穴的化合物的典型例子，可以举出芳族胺化合物或咔唑化合物。例如，可以举出如下化合物：4-苯基-4'-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（缩写:PCBA1BP）、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCN1)、4,4',4''-三[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]三苯胺(缩写：1'-TNATA或1-TNATA)、2,7-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]-螺环-9,9'-联芴（缩写：DPA2SF）、N,N'-双（9-苯基咔唑-3-基）-N,N'-二苯基苯-1,3-二胺（缩写：PCA2B）、N-（9,9-二甲基-2-N',N'-二苯基氨基-9H-芴-7-基）-N,N-二苯基胺（缩写：DPNF）、N,N',N''-三苯基-N,N',N''-三（9-苯基咔唑-3-基）苯-1,3,5-三胺（缩写：PCA3B）、2-[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]螺环-9,9'-联芴（缩写：PCASF）、2-[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]螺环-9,9'-联芴（缩写：DPASF）、N,N'-双[4-（咔唑-9-基）苯基]-N,N'-二苯基-9,9-二甲基芴-2,7-二胺（缩写：YGA2F）、N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯基]-4,4'-二胺（缩写：TPD）、4，4'-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]联苯（缩写：DPAB）、N-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）-N-{9，9-二甲基-2-[N'-苯基-N'-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）氨基]-9H-芴-7-基}-苯基胺（缩写：DFLADFL）、3-[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzPCA1）、3-[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzDPA1）、3,6-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzDPA2）、4,4'-双（N-{4-[N'-（3-甲基苯基）-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基）联苯（缩写：DNTPD）、3,6-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-（1-萘基）氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzTPN2）、3,6-双[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzPCA2）。
注意，作为第一有机化合物及第二有机化合物，本发明不局限于上述例子。它们的组合是以能够形成激基复合物的方式而决定的，该激基复合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱重叠，并且该激基复合物的发射光谱的峰值具有长于磷光化合物的吸收光谱的峰值的波长。
另外，在将容易接受电子的化合物及容易接受空穴的化合物用于第一有机化合物及第二有机化合物时，可以由该化合物的混合比率控制载流子平衡。换言之，通过设定该混合比，可以设计最佳的载流子平衡，在该平衡条件下发光层内的空穴和电子的复合概率提高并且发光效率提高，这一点也是本发明的一个实施方式的另一个特征。从该载流子平衡和形成激基复合物的观点来看，第一有机化合物的量和第二有机化合物的量优选没有明显的差异。具体而言，优选的是，第一有机化合物对第二有机化合物的比例为1：9至9：1。
此外，激基复合物可以在两层之间的界面中形成。例如，当层叠含第二有机化合物的层和含第一有机化合物的层时，在其界面附近形成激基复合物。该两层可以用作本发明的一个实施方式中的发光层。在此情况下，磷光化合物添加到该界面附近。磷光化合物可以添加到两层中的至少一层或同时添加到两层。
电子传输层704是包含具有高电子传输性的物质的层。作为具有高电子传输性的物质的例子，可以举出金属配合物诸如Alq3、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(缩写：BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]锌(缩写:Zn(BTZ)2)等。作为其它例子，可以举出杂芳族化合物诸如2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-l,3,4-噁二唑（缩写：PBD）、1,3-双[5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-（4-叔丁基苯基）-4-苯基-5-（4-联苯基）-1,2,4-三唑（缩写：TAZ）、3-（4-叔丁基苯基）-4-（4-乙基苯基）-5-（4-联苯基）-1,2,4-三唑（缩写：p-EtTAZ）、红菲绕啉(缩写：BPhen)、浴铜灵(缩写：BCP)、4,4'-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)二苯乙烯（缩写：BzOs）等。此外，也可以使用高分子化合物诸如聚（2,5-吡啶-二基）（缩写:PPy）、聚[（9,9-二己基芴-2,7-二基）-共聚-（吡啶-3,5-二基）]（缩写:PF-Py）、聚[（9,9-二辛基芴-2,7-二基）-共聚-（2,2'-联吡啶-6,6'-二基）]（缩写:PF-BPy）。在此所述的物质主要是具有10-6cm2/Vs或更高的电子迁移率的物质。注意，除了上述物质之外，其电子传输性高于空穴传输性的任何物质都可以用于电子传输层。
另外，电子传输层不限于单层，也可以是包含上述物质中的任一种的两层或更多的层的叠层。
电子注入层705是包含具有高电子注入性的物质的层。作为可用于电子注入层705的物质的例子，可以举出碱金属、碱土金属和其化合物，诸如锂、铯、钙、氟化锂、氟化铯、氟化钙或者氧化锂、稀土金属化合物诸如氟化铒、以及上述用于电子传输层704的物质。
或者，有机化合物与电子供体(donor)混合形成的复合材料可用于电子注入层705。这种复合材料通过电子供体在有机化合物中产生电子而具有高电子注入性和高电子传输性。在此，有机化合物优选为在传输所产生的电子方面性能优异的材料，具体而言，例如，可以使用任一种上述用于电子传输层704的物质(例如，金属配合物或杂芳族化合物)。作为电子供体，可以使用对有机化合物具有电子给予性的物质。作为电子供体的优选的具体例子，可以举出碱金属、碱土金属及稀土金属，诸如锂、铯、镁、钙、铒或镱等。优选使用任意碱金属氧化物和碱土金属氧化物，作为其例子可以使用氧化锂、氧化钙或氧化钡等、路易斯碱如氧化镁、有机化合物如四硫富瓦烯(缩写：TTF)等。
注意，上述空穴注入层701、空穴传输层702、发光层703、电子传输层704和电子注入层705均可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、喷墨法或涂覆法等形成。
如图7B所示，在第一电极103和第二电极108之间可以层叠多个EL层。在此情况下，优选在被层叠的第一EL层800和第二EL层801之间设置电荷发生层803。电荷发生层803可以使用上述复合材料来形成。另外，电荷发生层803还可以具有包含复合材料的层和包含其他材料的层的叠层结构。在此情况下，作为包含其他材料的层，可以使用包含具有电子给予性的物质和具有高电子传输性的物质的层、由透明导电膜形成的层等。具有这种结构的发光元件不容易发生能量转移或猝灭等的问题，并且，由于选择材料的范围很广，从而容易得到兼有高发光效率和长寿命的发光元件。另外，能够容易获得从其中一个EL层提供磷光发光并从另一EL层提供荧光发光的发光元件。这种结构可以与任意上述EL层的结构组合而使用。
另外，通过使EL层的发光颜色互不相同，可以使发光元件整体发射所需颜色的光。例如，在具有两个EL层的发光元件中，使第一和第二EL层发射的光互补，以可以得到作为整体发光元件发射白光的发光元件。再者，同样原理可以应用于具有三个以上的EL层的发光元件。
如图7C所示，EL层102可以在第一电极103和第二电极108之间具有空穴注入层701、空穴传输层702、发光层703、电子传输层704、电子注入缓冲层706、电子继电层707以及接触于第二电极108的复合材料层708。
优选设置接触于第二电极108的复合材料层708，尤其当使用溅射法形成第二电极108时可以减轻EL层102所受到的损伤。复合材料层708可以使用上述复合材料，在该复合材料中，具有高空穴传输性的有机化合物包含受体物质。
并且，通过设置电子注入缓冲层706，可以降低复合材料层708与电子传输层704之间的注入壁垒；因此，在复合材料层708产生的电子能够容易注入到电子传输层704。
作为电子注入缓冲层706，可以使用具有高电子注入性的物质，例如碱金属、碱土金属、稀土金属以及其化合物（例如，碱金属化合物（包括氧化物诸如氧化锂等、卤化物、及碳酸盐诸如碳酸锂或碳酸铯等）、碱土金属化合物（包括氧化物、卤化物、碳酸盐）、或稀土金属化合物（包括氧化物、卤化物、碳酸盐））等。
此外，当电子注入缓冲层706包含具有高电子传输性的物质和供体物质时，优选添加的供体物质与具有高电子传输性的物质的质量比的范围为从0.001：1到0.1：1。另外，作为供体物质，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属及上述金属的化合物（例如，碱金属化合物（包括氧化物如氧化锂、卤化物、碳酸盐如碳酸锂或碳酸铯等）、碱土金属化合物（包括氧化物、卤化物、碳酸盐）、稀土金属化合物（包括氧化物、卤化物、碳酸盐））等，除此之外，还可以使用有机化合物诸如四硫萘并萘（tetrathianaphthacene）（缩写：TTN）、二茂镍、或十甲基二茂镍等。另外，作为具有高电子传输性的物质，可以使用与上述电子传输层704同样的材料。
再者，优选的是，在电子注入缓冲层706和复合材料层708之间形成电子继电层707。电子继电层707并不是必须要设置的；但是，通过设置具有高电子传输性的电子继电层707，电子可以迅速传输到电子注入缓冲层706。
在复合材料层708和电子注入缓冲层706之间夹持电子继电层707的结构是复合材料层708所包含的受体物质和电子注入缓冲层706所包含的供体物质彼此不容易相互作用，因此不容易互相影响各自的功能的结构。因而，可以防止驱动电压的增高。
电子继电层707包含具有高电子传输性的物质，且将该具有高电子传输性的物质的LUMO能级位于复合材料层708所包含的受体物质的LUMO能级与电子传输层704所包含的具有高电子传输性的LUMO能级之间的方式形成该电子继电层。另外，当电子继电层707包含供体物质时，该供体物质的供体能级也控制为位于复合材料层708所包含的受体物质的LUMO能级与电子传输层704所包含的具有高电子传输性物质的LUMO能级之间。至于能级的具体数值，电子继电层707所包含的具有高电子传输性的物质的LUMO能级优选为高于或等于-5.0eV，更优选为高于或等于-5.0eV且低于或等于-3.0eV。
作为电子继电层707所包含的具有高电子传输性的物质，优选使用酞菁类的材料或具有金属-氧键和芳香配体的金属配合物。
作为电子继电层707所包含的酞菁类材料，具体而言，优选使用CuPc、酞菁锡(II)配合物（SnPc）、酞菁锌配合物（ZnPc）、酞菁钴(II)，β型（CoPc）、酞菁铁（FePc）以及2,9,16,23-四苯氧基-29H,31H-酞菁氧钒（PhO-VOPc）中的任一种。
作为电子继电层707所包含的具有金属-氧键和芳香配体的金属配合物，优选使用具有金属-氧的双键的金属配合物。由于金属-氧的双键具有受体性（容易接受电子的性质）；因此电子能够进一步容易移动（供给和接受）。并且，可以认为具有金属-氧的双键的金属配合物是稳定的。因而，通过使用具有金属-氧的双键的金属配合物，可以使发光元件以低电压进行更稳定的驱动。
作为具有金属-氧键和芳香配体的金属配合物，优选使用酞菁类材料。尤其是，优选使用钒氧酞菁（VOPc）、酞菁锡(IV)氧化物配合物（SnOPc）以及酞菁氧化钛配合物（TiOPc）中的任一种，因为在分子结构上金属-氧的双键容易与另一个分子相互作用而具有高受体性。
另外，作为上述酞菁类材料，优选使用具有苯氧基的酞菁类材料。尤其是，优选使用PhO-VOPc等具有苯氧基的酞菁衍生物。具有苯氧基的酞菁衍生物可以溶解于溶剂，因此，有当形成发光元件时容易处理以及容易维修用于成膜的装置的优点。
电子继电层707还可以包含供体物质。作为供体物质，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属及其化合物（例如，碱金属化合物（包括氧化物如氧化锂等、卤化物、碳酸盐如碳酸锂或碳酸铯等）、碱土金属化合物（包括氧化物、卤化物、碳酸盐）、稀土金属化合物（包括氧化物、卤化物、碳酸盐））等，除此之外，还可以使用有机化合物诸如四硫萘并萘（tetrathianaphthacene）（缩写：TTN）、二茂镍、十甲基二茂镍等。当这些供体物质包含在电子继电层707中时，电子容易移动而能够实现以更低的电压驱动的发光元件。
当供体物质包含在电子继电层707中时，除了作为具有高电子传输性的物质所举出的上述物质以外，可以使用其LUMO能级高于包含在复合材料层708中的受体物质的受体能级的物质。尤其是，优选使用具有高于或等于-5.0eV的LUMO能级的物质，更优选使用具有高于或等于-5.0eV且低于或等于-3.0eV的LUMO能级的物质。作为这种物质的例子，可以举出苝衍生物、含氮稠环芳香化合物等。另外，含氮稠环芳香化合物优选用于电子继电层707，因为含氮稠环芳香化合物具有高稳定性。
作为苝衍生物的具体例子，可以举出3,4,9,10-苝四羧酸二酐（缩写：PTCDA）、3,4,9,10-苝四羧酸双苯并咪唑（缩写：PTCBI）、N,N'-二辛基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺（缩写：PTCDI-C8H）、N,N'-二己基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺（缩写：Hex PTC）等。
作为含氮稠环芳香化合物的具体例子，可以举出吡嗪并[2,3-f][1,10]菲咯啉-2,3-二甲腈（缩写：PPDN）、2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并[9,10]菲（缩写：HAT(CN)6）、2，3-二苯基吡啶并[2,3-b]吡嗪（缩写：2PYPR）、2，3-双（4-氟苯基）吡啶并[2,3-b]吡嗪（缩写：F2PYPR）等。
除此之外，还可以使用7,7,8,8-四氰基喹啉并二甲烷（缩写：TCNQ）、1,4,5,8-萘四羧酸二酐（缩写：NTCDA）、全氟并五苯（perfluoropentacene）、十六氟代酞菁铜（缩写：F16CuPc）、N,N'-双（2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟代辛基）-1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺（缩写：NTCDI-C8F）、3',4'-二丁基-5,5''-双（二氰基亚甲基）-5，5''-二氢-2,2'：5',2''-三噻吩（缩写：DCMT）、亚甲基富勒烯（例如，[6,6]-苯基C61酪酸甲酯）等。
另外，当供体物质包含在电子继电层707中时，电子继电层707可以通过具有高电子传输性的物质和供体物质的共蒸镀等的方法来形成。
空穴注入层701、空穴传输层702、发光层703以及电子传输层704均可以使用上述材料形成。
如上述那样，可以制造本实施方式的EL层102。
在上述发光元件中，因在第一电极103和第二电极108之间产生的电位差，电流流过，并在EL层102中空穴和电子复合而发光。然后，该发光穿过第一电极103或第二电极108，或同时穿过二者被取出到外部。因此，第一电极103或第二电极108具有透过可见光的性质，或二者都具有透过可见光的性质。
另外，设置在第一电极103和第二电极108之间的层的结构不局限于上述结构。也可以采用不同于上述的结构，只要在远离第一电极103和第二电极108的部分中设置空穴和电子复合的发光区，以防止因发光区接近金属而产生的猝灭即可。
换言之，对层的叠层结构没有特别的限制。包含具有高电子传输性的物质、具有高空穴传输性的物质、具有高电子注入性的物质、具有高空穴注入性的物质、双极性物质（具有高电子传输性和高空穴传输性的物质）或者空穴阻挡材料等的层可以与发光层自由地组合。
如上所述的方法，可以制造本发明的一个实施方式的发光元件。
通过使用本实施方式所示的发光元件，可以制造被动矩阵型发光装置或由晶体管控制发光元件的驱动的主动矩阵型发光装置。此外，可以将该发光装置应用于电子设备或照明装置等。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施例1
在本实施例中，将参照图1、图2、图3及图4对可以用于本发明的一个实施方式的发光元件的第一有机化合物、第二有机化合物及磷光化合物的组合的一个例子进行说明。
在本实施例的结构例1至4中使用的磷光化合物是（乙酰丙酮根）双（4,6-二苯基嘧啶根合）铱(III)(缩写：[Ir(dppm)2(acac)])。在本实施例的结构例1至4中使用的第一有机化合物是2-[3-（二苯并噻吩-4-基）苯基]二苯并[f，h]喹喔啉（缩写：2mDBTPDBq-II）。此外，作为在本实施例中的第二有机化合物，在结构例1中使用4-苯基-4'-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（缩写:PCBA1BP），在结构例2中使用3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCN1)、在结构例3中使用4,4',4''-三[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]三苯胺(缩写：1'-TNATA或1-TNATA)，在结构例4中使用2,7-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]-螺环-9,9'-联芴（缩写：DPA2SF）。
以下示出在本实施例中使用的材料的化学式。
（结构例1）
图1示出作为第一有机化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的发射光谱（发射光谱1a）、作为第二有机化合物的PCBA1BP的薄膜的发射光谱（发射光谱2a）以及2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料的薄膜的发射光谱（发射光谱3a）。此外，还示出在[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液中的作为磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的紫外可见吸收光谱（以下，简单地称为吸收光谱）及发射光谱（发射光谱4a）。
此外，在本实施例中，[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱通过使用紫外可见分光光度计（V-550，由JASCO公司(JASCO Corporation)制造）在室温下将二氯甲烷溶液（0.093mmol/L）放在石英皿中来测量。
在图1中，横轴表示波长（nm），而纵轴表示摩尔吸光系数ε（M-1·cm-1）及发光强度（任意单位）。
从图1的吸收光谱可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有宽吸收带。该吸收带可以认为非常有助于发光。
与发射光谱1a、2a相比，发射光谱3a的峰值位于更长波长。而且，发射光谱3a的峰值与发射光谱1a、2a的峰值相比更靠近于该吸收带。图1示出，发射光谱3a与吸收光谱中的非常有助于发光的吸收带之间有最大的重叠。
可知，2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料的发射光谱的峰值与这些单独的有机化合物发射光谱相比位于更长波长。这示出通过混合2mDBTPDBq-II和PCBA1BP形成激基复合物。
由此可知，发射光谱3a的峰值与[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱中的可认为非常有助于发光的吸收带之间有很大的重叠。因此，这示出包括[Ir(dppm)2(acac)]及2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料的发光元件具有特别高的能量转移效率，因为通过使用该混合材料的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱之间的很大的重叠而转移能量。因此，这示出能够获得外量子效率尤其高的发光元件。
此外，发射光谱3a的峰值与吸收光谱的峰值相比位于较长波长一侧且与发射光谱4a的峰值相比位于较短波长一侧。
由于混合材料的发射光谱的峰值位于较长波长一侧，所以可知通过使用该混合材料可以获得驱动电压低的发光元件。
（结构例2）
图2示出作为第一有机化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的发射光谱（发射光谱1b）、作为第二有机化合物的PCzPCN1的薄膜的发射光谱（发射光谱2b）以及2mDBTPDBq-II和PCzPCN1的混合材料的薄膜的发射光谱（发射光谱3b）。此外，还示出在[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液中的作为磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱及发射光谱（发射光谱4b）。
在图2中，横轴表示波长（nm），而纵轴表示摩尔吸光系数ε（M-1·cm-1）及发光强度（任意单位）。
从图2的吸收光谱可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有宽吸收带。该吸收带可以认为非常有助于发光。
与发射光谱1b、2b相比，发射光谱3b的峰值位于更长波长。换言之，可知2mDBTPDBq-II和PCzPCN1的混合材料的发射光谱的峰值与这些单独的有机化合物的发射光谱相比位于更长波长。这示出通过混合2mDBTPDBq-II和PCzPCN1形成激基复合物。
此外，发射光谱3b的峰值与[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱重叠。因此，这示出包括[Ir(dppm)2(acac)]及2mDBTPDBq-II和PCzPCN1的混合材料的发光元件具有高能量转移效率，因为通过使用该混合材料的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱之间的重叠而转移能量。因此，这示出能够获得外量子效率高的发光元件。
此外，发射光谱3b的峰值与吸收光谱的峰值相比位于较长波长一侧且与发射光谱4b的峰值相比位于较短波长一侧。此外，发射光谱3b的峰值与发射光谱4b的峰值之间的差异为21nm，该差异极小。
由于混合材料的发射光谱的峰值位于特别长的波长一侧，所以可知通过使用该混合材料可以获得驱动电压尤其低的发光元件。
（结构例3）
图3示出作为第一有机化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的发射光谱（发射光谱1c）、作为第二有机化合物的1'-TNATA的薄膜的发射光谱（发射光谱2c）以及2mDBTPDBq-II和1'-TNATA的混合材料的薄膜的发射光谱（发射光谱3c）。此外，还示出在[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液中的作为磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱及发射光谱（发射光谱4c）。
在图3中，横轴表示波长（nm），而纵轴表示摩尔吸光系数ε（M-1·cm-1）及发光强度（任意单位）。
从图3的吸收光谱可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有宽吸收带。该吸收带可以认为非常有助于发光。
与发射光谱1c、2c相比，发射光谱3c的峰值位于更长波长。换言之，可知2mDBTPDBq-II和1'-TNATA的混合材料的发射光谱的峰值与这些单独的有机化合物的发射光谱相比位于更长波长。这示出通过混合2mDBTPDBq-II和1'-TNATA形成激基复合物。
此外，发射光谱3c的峰值与[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱重叠。因此，这示出包括[Ir(dppm)2(acac)]及2mDBTPDBq-II和1'-TNATA的混合材料的发光元件具有高能量转移效率，因为通过使用该混合材料的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱之间的重叠而转移能量。因此，这示出能够获得外量子效率高的发光元件。
此外，发射光谱3c的峰值与吸收光谱的峰值相比位于长波长一侧。此外，发射光谱3c的峰值与发射光谱4c的峰值之间的差异为24nm，该差异极小。
可以认为，在使用该混合材料的发光元件中，通过载流子的复合形成激基复合物的电压值小于通过载流子的复合使磷光化合物开始发光的电压值。换言之，即使比使磷光化合物开始发光的电压值更小的电压施加到发光元件，也通过载流子复合而形成激基复合物，从而在发光元件中电流开始流过。因此，这示出可以获得驱动电压尤其低的发光元件。
（结构例4）
图4示出作为第一有机化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的发射光谱（发射光谱1d）、作为第二有机化合物的DPA2SF的薄膜的发射光谱（发射光谱2d）以及2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料的薄膜的发射光谱（发射光谱3d）。此外，还示出在[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液中的作为磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱及发射光谱（发射光谱4d）。
在图4中，横轴表示波长（nm），而纵轴表示摩尔吸光系数ε（M-1·cm-1）及发光强度（任意单位）。
从图4的吸收光谱可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有宽吸收带。该吸收带可以认为非常有助于发光。
与发射光谱1d、2d相比，发射光谱3d的峰值位于更长波长。换言之，可知2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料的发射光谱的峰值与这些单独的有机化合物的发射光谱的峰值相比位于更长波长。这示出通过混合2mDBTPDBq-II和DPA2SF形成激基复合物。
此外，发射光谱3d的峰值与[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱重叠。因此，这示出包括[Ir(dppm)2(acac)]及2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料的发光元件具有高能量转移效率，因为它通过使用该混合材料的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱之间的重叠而转移能量。因此，这示出能够获得外量子效率高的发光元件。
此外，发射光谱3d的峰值与吸收光谱的峰值相比位于较长波长一侧。此外，发射光谱3d的峰值与发射光谱4d的峰值之间的差异为13nm，该差异极小。
由于混合材料的发射光谱的峰值位于特别长的波长一侧，所以可知通过使用该混合材料可以获得驱动电压尤其低的发光元件。
实施例2
在本实施例中，将参照图8说明本发明的一个实施方式的发光元件。以下示出在本实施例中使用的材料的化学式。另外，在此省略上述实施例中使用的材料的化学式。
Figure BDA0000384975490000471
以下示出本实施例的发光元件1至4的制造方法。
（发光元件1）
首先，在玻璃衬底1100上通过溅射法形成含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)膜，由此形成用作阳极的第一电极1101。另外，将其厚度设定为110nm，且将其电极面积设定为2mm×2mm。
接着，作为在衬底1100上形成发光元件的预处理，在用水洗涤衬底表面并在200℃下进行焙烧1小时之后，进行UV臭氧处理370秒。
然后，在将衬底放入到被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀设备中，并在真空蒸镀设备的加热室中以170℃进行30分钟的真空焙烧，然后对衬底1100进行30分钟左右的冷却。
接着，以使设置有第一电极1101的表面朝下的方式将形成有第一电极1101的衬底1100固定在真空蒸镀设备内的衬底支架上。将真空蒸镀设备中的压力降低到10-4Pa左右。然后，在第一电极1101上对4,4',4''-(1,3,5-苯三基)三（二苯并噻吩）（缩写：DBT3P-II）和氧化钼（Ⅵ）进行共蒸镀，形成空穴注入层1111。将空穴注入层1111的厚度设定为40nm，并将DBT3P-II与氧化钼的重量比调节为1:0.5(=DBT3P-II：氧化钼)。
接着，在空穴注入层1111上形成厚度为20nm的PCBA1BP膜，来形成空穴传输层1112。
再者，对2mDBTPDBq-II、PCBA1BP、[Ir(dppm)2(acac)]进行共蒸发来在空穴传输层1112上形成发光层1113。在此，将2mDBTPDBq-II和PCBA1BP及[Ir(dppm)2(acac)]的重量比调节为0.7:0.3:0.05(=2mDBTPDBq-II:PCBA1BP:[Ir(dppm)2(acac)])。将发光层1113的厚度设定为40nm。
接着，在发光层1113上形成厚度为10nm的2mDBTPDBq-II膜，来形成第一电子传输层1114a。
接着，在第一电子传输层1114a上形成厚度为20nm的红菲绕啉(缩写：BPhen)膜，来形成第二电子传输层1114b。
然后，在第二电子传输层1114b上通过蒸镀形成厚度为1nm的氟化锂(LiF)膜，来形成电子注入层1115。
最后，作为用作阴极的第二电极1103，通过蒸镀形成厚度为200nm的铝膜。这样，制造本实施例的发光元件1。
（发光元件2）
通过形成厚度为20nm的PCzPCN1膜，形成发光元件2的空穴传输层1112。
通过对2mDBTPDBq-II、PCzPCN1和[Ir(dppm)2(acac)]进行共蒸镀来形成发光元件2的发光层1113。在此，将2mDBTPDBq-II和PCzPCN1及[Ir(dppm)2(acac)]的重量比调节为0.7:0.3:0.05(=2mDBTPDBq-II:PCzPCN1:[Ir(dppm)2(acac)])。将发光层1113的厚度设定为40nm。发光层1113之外的要素采用与发光元件1同样的方式制造。
（发光元件3）
通过形成厚度为20nm的1'-TNATA膜，形成发光元件3的空穴传输层1112。
通过对2mDBTPDBq-II、1'-TNATA和[Ir(dppm)2(acac)]进行共蒸镀来形成发光元件3的发光层1113。在此，将2mDBTPDBq-II和1'-TNATA及[Ir(dppm)2(acac)]的重量比调节为0.7:0.3:0.05(=2mDBTPDBq-II:1'-TNATA:[Ir(dppm)2(acac)])。将发光层1113的厚度设定为40nm。发光层1113之外的要素采用与发光元件1同样的方式制造。
（发光元件4）
通过形成厚度为20nm的DPA2SF膜，形成发光元件4的空穴传输层1112。
通过对2mDBTPDBq-II、DPA2SF、[Ir(dppm)2(acac)]进行共蒸镀来形成发光元件4的发光层1113。在此，2mDBTPDBq-II和DPA2SF及[Ir(dppm)2(acac)]的重量比调节为0.7:0.3:0.05(=2mDBTPDBq-II:DPA2SF:[Ir(dppm)2(acac)])。将发光层1113的厚度设定为40nm。发光层1113之外的要素采用与发光元件1同样的方式制造。
注意，在上述蒸镀过程中，均通过电阻加热方法进行蒸镀。
表1示出通过上述步骤获得的发光元件1至4的元件结构。
[表1]
Figure BDA0000384975490000501
在包含氮气氛的手套箱中，以不使发光元件暴露于大气的方式对发光元件进行密封。然后，对这些发光元件的工作特性进行测量。这时，在室温下（在保持于25℃的气氛中）进行测量。
图9示出发光元件1至4的电压-亮度特性。在图9中，横轴表示电压（V），而纵轴表示亮度（cd/m2）。另外，图10示出电压-电流特性。在图10中，横轴表示电压（V），而纵轴表示电流（mA）。图11示出亮度-功率效率特性。在图11中，横轴表示表示亮度（cd/m2），而纵轴表示功率效率(lm/W)。此外，图12示出亮度-外量子效率特性。在图12中，横轴表示亮度（cd/m2），而纵轴表示外量子效率（%）。
此外，表2示出发光元件1至4的在亮度约1000cd/m2时的电压(V)、电流密度(mA/cm2)、CIE色坐标(x,y)、电流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外量子效率(%)。
[表2]
Figure BDA0000384975490000511
图13示出通过施加0.1mA的电流而得到的发光元件1至4的发射光谱。在图13中，横轴表示波长（nm），而纵轴表示发光强度（任意单位）。如表2所示那样，1000cd/m2的亮度下的发光元件1的CIE色坐标为(x，y)=(0.56，0.44)；1000cd/m2的亮度下的发光元件2的CIE色坐标为(x，y)=(0.56，0.43)；780cd/m2的亮度下的发光元件3的CIE色坐标为(x，y)=(0.56，0.43)；800cd/m2的亮度下的发光元件4的CIE色坐标为(x，y)=(0.56，0.43)。上述结果示出，从发光元件1至4得到来源于[Ir(dppm)2(acac)]的橙色发光。
从表2、图11及图12可知，发光元件1至4具有高电流效率、高功率效率、高外量子效率。
在本实施例的发光元件中，将实施例1所示的第一有机化合物、第二有机化合物及客体材料用于发光层。如实施例1所示那样，2mDBTPDBq-II和第二有机化合物的混合材料的发射光谱（激基复合物的发射光谱）与[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱重叠。本实施例的发光元件被认为具有高能量转移效率，因为它利用该重叠转移能量，并且由此具有高外量子效率。
在本实施例中，发光元件1、2、4的外量子效率比发光元件3的外量子效率高（参照图12）。这是因为与发光元件3相比发光元件1、2、4均具有更大的激基复合物的发射光谱与[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光谱的重叠的缘故（参照图1、图2、图3、图4、实施例1）。
从图9及图10可知，发光元件1至4具有低发光开始电压。发橙色的有机EL元件的发光开始电压的理论值被认为2.1V左右，而可知本发明的一个实施方式的发光元件的发光开始电压与该2.1V极近。
在本实施例中，发光元件2至4的发光开始电压比发光元件1低（参照图10及图11）。这可认为是因为与发光元件1的激基复合物的发射光谱相比发光元件2至4的激基复合物的发射光谱的峰值都位于更长波长的缘故（参照图1、图2、图3、图4、实施例1）。
上述结果示出，通过应用本发明的一个实施方式，可以实现外量子效率高的元件。此外，上述结果还示出，通过应用本发明的一个实施方式，可以实现驱动电压低的元件。
接着，对发光元件4进行可靠性测试。在图14中示出可靠性测试的结果。在图14中，纵轴表示起始亮度为100%时的归一化亮度(%)，而横轴表示元件的驱动时间(h)。
在可靠性测试中，在起始亮度设定为5000cd/m2，并且电流密度恒定的条件下驱动发光元件4。
经过260小时后的发光元件4的亮度为初始亮度的93%。从上述结果可知，发光元件4具有长寿命。
上述结果示出，通过应用本发明的一个实施方式，可以实现驱动电压低且可靠性高的元件。
实施例3
在本实施例中，将说明本发明的一个实施方式的发光元件。以下示出在本实施例中使用的材料的化学式。注意，在此省略在上述实施例中使用的材料的化学式。
Figure BDA0000384975490000551
在本实施例中制造的发光元件是结构例a至s。表3示出结构例a至s的元件结构。注意，结构例a至s的不同之处是用于空穴传输层和发光层的物质X。以下示出用于各个结构例的物质X的名称。再者，表4示出用于各个结构例的物质X的HOMO能级（eV）及在各个结构例中形成的激基复合物的发光峰值波长（nm）。此外，在本实施例中，使用光电子能谱仪（AC-2，日本理研计器株式会社(Riken Keili CO.,Ltd.)制造）测量HOMO能级。
[表3]
Figure BDA0000384975490000561
[表4]
Figure BDA0000384975490000562
（结构例a）
结构例a是实施例2所示的发光元件1。作为物质X，使用PCBA1BP。
（结构例b）
作为物质X，使用N,N'-双（9-苯基咔唑-3-基）-N,N'-二苯基苯-1,3-二胺（缩写：PCA2B）。
（结构例c）
作为物质X，使用N-（9,9-二甲基-2-N',N'-二苯基氨基-9H-芴-7-基）二苯基胺（缩写：DPNF）。
（结构例d）
作为物质X，使用N,N',N''-三苯基-N,N',N''-三（9-苯基咔唑-3-基）苯-1,3,5-三胺（缩写：PCA3B）。
（结构例e）
作为物质X，使用2-[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]螺环-9,9'-联芴（缩写：PCASF）。
（结构例f）
作为物质X，使用2-[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]螺环-9,9'-联芴（缩写：DPASF）。
（结构例g）
作为物质X，使用N,N'-双[4-（咔唑-9-基）苯基]-N,N'-二苯基-9,9-二甲基芴-2,7-二胺（缩写：YGA2F）。
（结构例h）
作为物质X，使用N,N'-双(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(缩写：TPD)。
（结构例i）
作为物质X，使用4，4'-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]联苯（缩写：DPAB）。
（结构例j）
作为物质X，使用N-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）-N-{9，9-二甲基-2-[N'-苯基-N'-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）氨基]-9H-芴-7-基}-苯基胺（缩写：DFLADFL）。
（结构例k）
作为物质X，使用3-[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzPCA1）。
（结构例l）
作为物质X，使用3-[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzDPA1）。
（结构例m）
作为物质X，使用3,6-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzDPA2）。
（结构例n）
结构例n是实施例2所示的发光元件2。作为物质X，使用PCzPCN1。
（结构例o）
作为物质X，使用4,4'-双（N-{4-[N'-（3-甲基苯基）-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基）联苯（缩写：DNTPD）。
（结构例p）
作为物质X，使用3,6-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-（1-萘基）氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzTPN2）。
（结构例q）
结构例q是实施例2所示的发光元件4。作为物质X，使用DPA2SF。
（结构例r）
结构例r是实施例2所示的发光元件3。作为物质X，使用1’-TNATA。
（结构例s）
作为物质X，使用3,6-双[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（缩写：PCzPCA2）。
图15示出各结构例中的激基复合物的发射光谱的峰值波长与物质X的HOMO能级的关系。在图15中，横轴表示峰值波长（nm），而纵轴表示HOMO能级（eV）。此外，图16示出各结构例中的激基复合物的发射光谱的峰值波长与相对外量子效率的关系。在图16中，横轴表示峰值波长（nm），而纵轴表示相对外量子效率（任意单位）。此外，图16中的相对外量子效率示出将结构例a的发光元件的外量子效率假设为1的相对值。注意，在图16中未示出结构例e及结构例h的相对外量子效率。
从图15可知，物质X的HOMO能级越高，由2mDBTPDBq-II和物质X形成的激基复合物的发射光谱的峰值位于越长的波长。因此，物质X的HOMO能级越高，且激基复合物的发射光谱的峰值位于越长的波长，就越能够降低发光元件的发光开始电压。由此，可以降低发光元件的驱动电压。
从图16可知，当激基复合物的发射光谱的峰值波长太长时，发光元件的外量子效率降低。因此，这示出，为了获得外量子效率高且驱动电压低的发光元件，激基复合物的发射光谱的峰值波长有优选的范围。具体而言，这示出，为了同时实现低驱动电压和高外量子效率，激基复合物的发射光谱的峰值波长优选长于或等于位于磷光化合物的吸收光谱的最长波长一侧的吸收带的峰值波长（在本实施例中，在溶液中的磷光化合物的吸收光谱中510nm左右）且优选短于或等于磷光化合物的发射光谱的峰值波长（在本实施例中，在电致发光的发射光谱中580nm左右）。
（参考例1）
将示出在上述实施例中使用的有机金属配合物的（乙酰丙酮根）双（4,6-二苯基嘧啶根合）铱(III)(别称：双[2-（6-苯基-4-嘧啶基-κN3）苯基-κC]（2,4-戊二酮根合-κ2O,O’）铱(III))（缩写：[Ir(dppm)2(acac)])的合成例。以下示出[Ir（dppm）2（acac）]的结构。
Figure BDA0000384975490000601
〈步骤1：4,6-二苯基嘧啶(缩写：Hdppm)的合成〉
首先，在装有回流管的回收烧瓶中放入5.02g的4,6-二氯嘧啶、8.29g的苯基硼酸、7.19g的碳酸钠、0.29g的双(三苯基膦)合钯(II)二氯化物(缩写：Pd(PPh3)2Cl2)、20mL的水和20mL的乙腈，并且将烧瓶中的空气替换为氩气。通过对该反应容器照射微波（2.45GHz，100W)60分钟来进行加热。在此，在烧瓶中进一步放入2.08g的苯基硼酸、1.79g的碳酸钠、0.070g的Pd(PPh3)2Cl2、5mL的水和5mL的乙腈，并且通过对混合物再次照射微波(2.45GHz，100W)60分钟来进行加热。然后，将水加到该溶液中且将有机层用二氯甲烷萃取。将所得到的萃取液用水洗涤且用硫酸镁干燥。将干燥之后的溶液过滤。将该溶液的溶剂蒸馏出，随后将所得到的残余物通过硅胶柱色谱法使用二氯甲烷作为展开溶剂来纯化，以便得到嘧啶衍生物Hdppm(黄白色粉末，产率38%)。注意，对于微波照射，使用微波合成系统(Discover，由CEM公司(CEM Corporation)制造)。步骤1的合成方案(a-1)显示如下。
Figure BDA0000384975490000611
〈步骤2：二-μ-氯-双[双(4,6-二苯基嘧啶根合)铱(III)](缩写：[Ir(dppm)2Cl]2)的合成〉
接着，在装有回流管的回收烧瓶中放入15mL的2-乙氧基乙醇、5mL的水、1.10g的在上述步骤1中得到的Hdppm和0.69g的氯化铱水合物(IrCl3·H2O)，并且将烧瓶中的空气替换为氩气。然后，进行使用微波(2.45GHz，100W)的照射1小时以引起反应。在将溶剂蒸馏出，然后将所得到的残余物用乙醇过滤并洗涤以得到双核配合物[Ir(dppm)2Cl]2(红棕色粉末，产率88%)。步骤2的合成方案(a-2)显示如下。
Figure BDA0000384975490000621
〈步骤3：(乙酰丙酮根)双(4,6-二苯基嘧啶根合)铱(III)(缩写：[Ir(dppm)2(acac)])的合成〉
再者，在装有回流管的回收烧瓶中放入40mL的2-乙氧基乙醇、1.44g的在上述步骤2中得到的[Ir(dppm)2Cl]2、0.30g的乙酰丙酮和1.07g的碳酸钠，且将烧瓶中的空气替换为氩气。然后，进行使用微波(2.45GHz，120W)的照射60分钟以引起反应。将溶剂蒸馏出，将得到的残余物溶解于二氯甲烷中，并且进行过滤以除去不溶物质。将所得到的滤液用水洗涤，随后用饱和盐水洗涤，并且用硫酸镁干燥。将干燥之后的溶液过滤。将该溶液的溶剂蒸馏出，随后所得到的残余物通过硅胶柱色谱法使用体积比为50:1的二氯甲烷和乙酸乙酯作为展开溶剂来纯化。然后，用二氯甲烷和己烷的混合溶剂进行重结晶，以得到作为目的物的橙色粉末(产率32%)。步骤3的合成方案(a-3)显示如下。
Figure BDA0000384975490000631
在上述步骤3中得到的橙色粉末的核磁共振谱(1H NMR)的分析结果显示如下。从上述结果可知得到了有机金属配合物[Ir(dppm)2(acac)]。
1H NMR.δ(CDCl3):1.83(s,6H),5.29(s,1H),6.48(d,2H),6.80(t,2H),6.90(t,2H),7.55-7.63(m,6H),7.77(d,2H),8.17(s,2H),8.24(d,4H),9.17(s,2H).
（参考例2）
以下说明在上述实施例中使用的2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(缩写：2mDBTPDBq-II)的合成方法。
Figure BDA0000384975490000641
《2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(缩写：2mDBTPDBq-II)的合成》
2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(缩写：2mDBTPDBq-II)的合成方案(b-1)显示如下。
Figure BDA0000384975490000642
首先，在2L三颈烧瓶中放入5.3g(20mmol)的2-氯二苯并[f,h]喹喔啉、6.1g(20mmol)的3-(二苯并噻吩-4-基)苯基硼酸、460mg(0.4mmol)的四(三苯基膦)合钯(0)、300mL的甲苯、20mL的乙醇和20mL的2M碳酸钾水溶液。通过在减压下搅拌使该混合物脱气，并且将三颈烧瓶中的空气替换为氮气。将该混合物在氮气流下在100℃下搅拌7.5小时。在冷却到室温之后，将得到的混合物过滤以得到白色残留物。将得到的残留物用水和乙醇依次洗涤，随后干燥。将得到的固体溶解在大约600mL热甲苯中，接着通过硅藻土(Celite)（由日本和光纯药工业株式会社(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)制造，目录号码531-16855）、硅酸镁(Florisil)（由日本和光纯药工业株式会社制造，目录号码540-00135）抽滤，由此得到无色透明的滤液。将得到的滤液浓缩并使用大约700mL硅胶通过柱色谱法纯化。该色谱法使用热甲苯作为展开溶剂进行。将丙酮和乙醇加到在此得到的固体中，接着用超声波照射。然后，将产生的悬浮固体过滤并将得到的固体干燥，以得到7.85g白色粉末，产率80%。
上述目的物相对可溶于热甲苯，但它是当冷却时容易析出的材料。此外，该物质不易溶解于其他有机溶剂诸如丙酮和乙醇中。因此，通过利用这些不同程度的溶解度，可以通过以上简单方法高收率地合成。具体而言，在反应结束之后，将混合物回到室温，通过过滤来收集析出的固体，由此可以容易去除大部分的杂质。此外，通过将热甲苯用作展开溶剂的柱色谱法，能够容易纯化易析出的目的物。
通过利用梯度升华法，精炼所得到的4.0g白色粉末。在压力为5.0Pa，且氩流量为5毫升/分钟的条件下，以300℃加热白色粉末来进行精炼。在精炼之后，得到3.5g作为目的物的白色粉末，产率88%。
通过核磁共振谱(1H NMR)确认到该化合物为目的物的2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹喔啉(缩写：2mDBTPDBq-II)。
以下示出所得到的物质的1H NMR数据。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=7.45-7.52(m,2H)、7.59-7.65(m,2H)、7.71-7.91(m,7H)、8.20-8.25(m,2H)、8.41(d,J=7.8Hz,1H)、8.65(d,J=7.5Hz,2H)、8.77-8.78(m,1H)、9.23(dd,J=7.2Hz,1.5Hz,1H)、9.42(dd,J=7.8Hz,1.5Hz,1H)、9.48(s,1H)。
符号说明
102：EL层、103：第一电极、108：第二电极、701：空穴注入层、702：空穴传输层、703：发光层、704：电子传输层、705：电子注入层、706：电子注入缓冲层、707：电子继电层、708：复合材料层、800：第一EL层、801：第二EL层、803：电荷发生层、1100：衬底、1101：第一电极、1103：第二电极、1111：空穴注入层、1112：空穴传输层、1113：发光层、1114a：第一电子传输层、1114b：第二电子传输层、1115：电子注入层
本申请基于2011年3月23日向日本专利局提交的日本专利申请第2011-064553号，其全部内容通过引用纳入本文。

Claims (19)

1.一种发光元件，所述发光元件包括：
包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，
其中，使所述第一有机化合物和所述第二有机化合物形成激基复合物，
所述激基复合物的发射光谱与所述磷光化合物的吸收光谱重叠，
并且，所述激基复合物的发射峰值波长大于或等于所述磷光化合物的吸收峰值波长。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，由所述第一有机化合物的单重态激子形成所述激基复合物。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中，由所述第一有机化合物的阴离子及所述第二有机化合物的阳离子形成所述激基复合物。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，以使所述磷光化合物发射磷光。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物和所述第二有机化合物中的至少一个为荧光化合物。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述磷光化合物为有机金属配合物。
7.一种发光元件，所述发光元件包括：
包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，
其中，使所述第一有机化合物和所述第二有机化合物形成激基复合物，
所述激基复合物的发射光谱与所述磷光化合物的吸收光谱重叠，
并且，所述激基复合物的发射峰值波长与所述磷光化合物的发射峰值波长之间的差异为30nm以下。
8.根据权利要求7所述的发光元件，其中，由所述第一有机化合物的单重态激子形成所述激基复合物。
9.根据权利要求7所述的发光元件，其中，由所述第一有机化合物的阴离子及所述第二有机化合物的阳离子形成所述激基复合物。
10.根据权利要求7所述的发光元件，其中，所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，以使所述磷光化合物发射磷光。
11.根据权利要求7所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物和所述第二有机化合物中的至少一个为荧光化合物。
12.根据权利要求7所述的发光元件，其中，所述磷光化合物为有机金属配合物。
13.一种发光元件，所述发光元件包括：
包含磷光化合物、第一有机化合物及第二有机化合物的发光层，
其中，使所述第一有机化合物和所述第二有机化合物形成激基复合物，
所述激基复合物的发射光谱与所述磷光化合物的吸收光谱重叠，
并且，所述激基复合物的发射峰值波长大于或等于所述磷光化合物的吸收峰值波长且小于或等于所述磷光化合物的发射峰值波长。
14.根据权利要求13所述的发光元件，其中，所述激基复合物的发射峰值波长与所述磷光化合物的发射峰值波长之间的差异为30nm以下。
15.根据权利要求13所述的发光元件，其中，由所述第一有机化合物的单重态激子形成所述激基复合物。
16.根据权利要求13所述的发光元件，其中，由所述第一有机化合物的阴离子及所述第二有机化合物的阳离子形成所述激基复合物。
17.根据权利要求13所述的发光元件，其中，所述激基复合物的激发能量转移到所述磷光化合物，以使所述磷光化合物发射磷光。
18.根据权利要求13所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物和所述第二有机化合物中的至少一个为荧光化合物。
19.根据权利要求13所述的发光元件，其中，所述磷光化合物为有机金属配合物。
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