CN104167494A - 发光元件、照明装置、发光装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式是提供一种多个发光物质均匀地发光的发光元件。此外，本发明的一个方式是提供一种发光效率高的发光元件。另外，本发明的一个方式是提供一种可靠性高的发光元件。本发明的一个方式是一种发光元件，包括：第一电极；第一电极上的包含第一磷光化合物及第一主体材料的第一发光层；第一发光层上的包含第二磷光化合物及第二主体材料的第二发光层；第二发光层上的包含第三磷光化合物及第三主体材料的第三发光层；以及第三发光层上的第二电极，其中，在第一磷光化合物的发射光谱的峰值、第二磷光化合物的发射光谱的峰值和第三磷光化合物的发射光谱的峰值之间，第二磷光化合物的发射光谱的峰值在最长波长一侧且第三磷光化合物的发射光谱的峰值在最短波长一侧，并且，第三主体材料具有比所述第一主体材料及所述第二主体材料高的三重态激发能发。

Description

发光元件、照明装置、发光装置及电子设备
技术领域
本发明涉及一种发光元件、照明装置、发光装置及电子设备。本发明尤其涉及一种利用电致发光（Electroluminescence，以下也称为EL）现象的发光元件、照明装置、发光装置及电子设备。
背景技术
对利用EL现象的发光元件的研究开发日益火热。这种发光元件的基础结构是包含发光有机化合物的层（以下也称为EL层）夹在一对电极之间。利用EL现象的发光元件具有能够实现薄型轻量、能够高速地响应输入信号且能够实现直流低电压驱动等的特性，由此作为下一代的平板显示元件受到关注。另外，使用这种发光元件的显示器还具有优异的对比度、清晰的图像质量及广视角的特征。再者，因为这种发光元件是面状光源，所以也考虑到应用于液晶显示器的背光灯和照明等光源。
在使用将有机化合物用于发光物质且在一对电极之间设置包含该有机化合物的层的发光元件的情况下，通过对该元件施加电压，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到该有机化合物的层，而使电流流过。并且，所注入的电子及空穴使该有机化合物成为激发态，而从所激发的该有机化合物获得发光。
作为由有机化合物形成的激发态的种类，可以举出单重激发态及三重激发态，其中由单重激发态（S*）的发光被称为荧光，而由三重激发态（T*）的发光被称为磷光。在此，在发射荧光的化合物（以下，也称为荧光化合物）中，通常，在室温下无法观察到磷光，且只能观察到荧光。因此，基于上述单重激发态和三重激发态的比例，使用荧光化合物的发光元件中的内部量子效率（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，如果使用发射磷光的化合物（以下也称为磷光化合物），则在理论上内部量子效率可提高到100%。换言之，与荧光化合物相比，可以获得高发光效率。根据这些理由，为了实现高发光效率的发光元件，近年来对使用磷光化合物的发光元件积极地进行研究开发。
在专利文献1中公开了具有使用磷光发光材料的蓝色发光层及橙色发光层的发光元件。
[专利文献1] 美国专利申请公开第2005/0074630号说明书。
虽然磷光化合物在理论上能够实现100%的内部量子效率，但是在不进行与元件结构或其他材料的组合的最优化的情况下难以实现高效率。尤其是，至于将多种不同的波长带（发光颜色）的磷光化合物用作发光物质的发光元件，当然需要考虑能量转移，而且需要进行该能量转移本身的效率的最优化，要不然难以获得高发光效率。
此外，在使用多种发光颜色不同的发光物质的多色发光元件中，除了提高发光效率以外还需要使各发光颜色的发光物质均匀地发光。但是，在实现高发光效率的同时保持各发光物质的发光均匀是很困难的。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种多种发光物质均匀地发光的发光元件。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种发光效率高的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的发光元件。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种通过使用上述发光元件而减少耗电量的发光装置、电子设备及照明装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种通过使用上述发光元件而提高可靠性的发光装置、电子设备及照明装置。
注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。
本发明的一个方式是一种发光元件，包括：第一电极；第一电极上的包含第一磷光化合物及第一主体材料的第一发光层；第一发光层上的包含第二磷光化合物及第二主体材料的第二发光层；第二发光层上的包含第三磷光化合物及第三主体材料的第三发光层；以及第三发光层上的第二电极，其中，在第一磷光化合物的发射光谱的峰值、第二磷光化合物的发射光谱的峰值和第三磷光化合物的发射光谱的峰值之间，第二磷光化合物的发射光谱的峰值在最长波长一侧且第三磷光化合物的发射光谱的峰值在最短波长一侧，并且，第三主体材料具有比第一主体材料及第二主体材料高的三重态激发能。
在上述结构中，优选的是，第一磷光化合物呈现绿色发光，第二磷光化合物呈现红色发光，并且第三磷光化合物呈现蓝色发光。
在本说明书中，呈现绿色发光的磷光化合物在520nm以上且短于600nm处具有发光的峰值，呈现红色发光的磷光化合物在600nm以上且750nm以下处具有发光的峰值，呈现蓝色发光的磷光化合物在440nm以上且短于520nm处具有发光的峰值。
在上述各结构中，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料优选具有电子传输性。或者，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料具有空穴传输性。或者，在上述各结构中，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料优选具有电子传输性及空穴传输性。
在上述各结构中，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料优选具有空穴传输骨架及电子传输骨架。各主体材料所具有的空穴传输骨架及电子传输骨架可以彼此不同或相同。
在上述各结构中，优选的是第一主体材料与第二主体材料相同。
在上述各结构中，优选的是，第一发光层还包含第一载流子传输化合物，并且第一主体材料和第一载流子传输化合物中的一个是空穴传输化合物，另一个是电子传输化合物。
在上述各结构中，优选的是，第二发光层还包含第二载流子传输化合物，并且第二主体材料和第二载流子传输化合物中的一个是空穴传输化合物，另一个是电子传输化合物。
在上述各结构中，优选的是，第三发光层还包含第三载流子传输化合物，并且第三主体材料和第三载流子传输化合物中的一个是空穴传输化合物，另一个是电子传输化合物。
在上述各结构中，第二发光层的厚度为2nm以上且20nm以下，优选为5nm以上且10nm以下。
在上述各结构中，第二发光层优选与第一发光层及第三发光层接触。具体而言，本发明的一个方式是一种发光元件，包括：第一电极；第一电极上的包含第一磷光化合物及第一主体材料的第一发光层；接触于第一发光层上的包含第二磷光化合物及第二主体材料的第二发光层；接触于第二发光层上的包含第三磷光化合物及第三主体材料的第三发光层；以及第三发光层上的第二电极，其中，在第一磷光化合物的发射光谱的峰值、第二磷光化合物的发射光谱的峰值和第三磷光化合物的发射光谱的峰值之间，第二磷光化合物的发射光谱的峰值在最长波长一侧且第三磷光化合物的发射光谱的峰值在最短波长一侧，并且，第三主体材料具有比所述第一主体材料及所述第二主体材料高的三重态激发能。
在上述各结构中，第一载流子传输化合物及第二载流子传输化合物也可以具有相同的材料。
再者，使用上述各结构的发光元件的发光装置、照明装置及电子设备也包括在本发明的一个方式的范畴内。
注意，本说明书中的发光装置包括使用发光元件的显示装置。此外，如下模块都包括在发光装置中：发光装置安装有连接器诸如各向异性导电膜或TCP（Tape Carrier Package：带载封装）的模块；在TCP的端部设置有印刷线路板的模块；通过COG（Chip On Glass：玻璃覆晶封装）方式在发光装置上直接安装有IC（集成电路）的模块。再者，本说明书中的发光装置还包括用于照明设备等的发光装置。
根据本发明的一个方式可以提供一种多种发光物质均匀地发光的发光元件。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种发光效率高的发光元件。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种可靠性高的发光元件。
此外，根据本发明的一个方式可以提供一种通过使用上述发光元件而减少耗电量的发光装置、电子设备或照明装置。此外，根据本发明的一个方式可以提供一种通过使用上述发光元件而提高可靠性的发光装置、电子设备或照明装置。
附图说明
图1A至图1E是示出本发明的一个方式的发光元件的一个例子的图；
图2A和图2B是示出比较例的发光元件的一个例子的图；
图3A和图3B是说明发光层的能量转移的图；
图4A和图4B是示出本发明的一个方式的发光装置的一个例子的图；
图5A和图5B是示出本发明的一个方式的发光装置的一个例子的图；
图6A至图6E是示出本发明的一个方式的电子设备的一个例子的图；
图7A和图7B是示出本发明的一个方式的照明装置的一个例子的图；
图8是示出实施例的发光元件的图；
图9是示出实施例1的发光元件的亮度-电流效率特性的图；
图10是示出实施例1的发光元件的电压-亮度特性的图；
图11是示出实施例1的发光元件的亮度-外部量子效率特性的图
图12是示出实施例1的发光元件的发射光谱的图；
图13是示出实施例1的发光元件的可靠性测试的结果的图；
图14是示出实施例2的发光元件的亮度-电流效率特性的图；
图15是示出实施例2的发光元件的电压-亮度特性的图；
图16是示出实施例2的发光元件的亮度-外部量子效率特性的图；
图17是示出实施例2的发光元件的发射光谱的图；
图18是示出实施例2的发光元件的可靠性测试的结果的图；
图19是示出实施例2的发光元件的可靠性测试的结果的图。
具体实施方式
参照附图对实施方式进行详细说明。但是，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，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图之间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，而省略其重复说明。另外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
另外，为了便于理解，有时在附图等中示出的各结构的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图等所公开的位置、大小、范围等。
实施方式1
在本实施方式中，参照图1A至图3B说明本发明的一个方式的发光元件。
本发明的一个方式的目的是：使用发光的峰值波长彼此不同的三种磷光化合物，使这些三种磷光化合物都高效地发光，由此提高多色发光元件的发光效率及实现长寿命化。
作为获得使用磷光化合物的多色发光元件的一般方法，可以举出以适当的比例将发光的峰值波长彼此不同的多种磷光化合物分散在某个主体材料中的方法。但是，在采用这种方法的情况下，由于呈现最长波长的发光的磷光化合物较容易发光，所以非常难以设计及控制用来获得多色发光的元件结构（尤其是，主体材料中的各磷光化合物的浓度）。
作为获得多色发光元件的另一个方法，可以举出将发光的峰值波长彼此不同的发光元件串联层叠的所谓串置结构（tandem structure）。例如，通过将蓝色发光元件、绿色发光元件、红色发光元件的三个发光元件串联层叠使它们同时发光，可以容易获得多色光（在此情况下，白色光）。作为元件结构，分别使蓝色、绿色、红色的各元件最优化即可，因此其设计及控制较容易。但是，由于层叠三个元件，所以层数增大，制造变复杂。另外，若在各元件的连接部（所谓的中间层）中产生有关电接触的问题，则有可能导致驱动电压的增大，即电力浪费。
<<比较例的发光元件>>
图2A所示的比较例的发光元件300包括第一电极301、设置在第一电极301上的EL层303以及设置在EL层303上的第二电极305。第一电极301和第二电极305中的一个用作阳极，另一个用作阴极。在本实施方式中，将第一电极301用作阳极，而将第二电极305用作阴极。
当对第一电极301与第二电极305之间施加高于发光元件的阈值电压的电压时，空穴从第一电极301一侧注入EL层303，且电子从第二电极305一侧注入EL层303。被注入的电子和空穴在EL层303中复合，由此，包含在EL层303中的发光物质发光。
如图2B所示，EL层303从第一电极301一侧包括具有呈现红色发光的磷光化合物311Rd及主体材料311Rh的红色发光层311R、具有呈现绿色发光的磷光化合物311Gd及主体材料311Gh的绿色发光层311G、具有呈现蓝色发光的磷光化合物311Bd及主体材料311Bh的蓝色发光层311B。包括在各发光层中的磷光化合物分别分散在主体材料中，各磷光化合物由各主体材料彼此隔离。
在此情况下，在各磷光化合物之间，电子交换相互作用（所谓的德克斯特（Dexter）机理）所引起的能量转移得到抑制。就是说，不容易产生如下现象：呈现蓝色发光的磷光化合物311Bd被激发之后，其激发能量因德克斯特机理而转移到呈现绿色发光的磷光化合物311Gd或呈现红色发光的磷光化合物311Rd。此外，也不容易产生如下现象：在呈现绿色发光的磷光化合物311Gd被激发之后，其激发能量因德克斯特机理而转移到呈现红色发光的磷光化合物311Rd。因此，以呈现最长波长的发光的磷光化合物311Rd为主而发光的现象得到抑制。此外，发光元件300中的载流子的复合区域311ex形成在蓝色发光层311B内或蓝色发光层311B与绿色发光层311G之间的界面附近（换言之，以呈现蓝色发光的磷光化合物311Bd为主被激发）。由此，通过在红色发光层311R中直接生成激子，以呈现红色发光的磷光化合物311Rd为主而发光得到抑制。
但是，若完全抑制来自呈现蓝色发光的磷光化合物311Bd的能量转移，则这次不能获得呈现红色发光的磷光化合物311Rd的发光。于是，在发光元件300中，以使呈现蓝色发光的磷光化合物311Bd的激发能量部分地转移到呈现绿色发光的磷光化合物311Gd且使呈现绿色发光的磷光化合物311Gd的激发能量部分地转移到呈现红色发光的磷光化合物311Rd的方式进行元件设计。通过利用偶极-偶极相互作用（福斯特（Förster）机理），可以实现上述被隔离了的分子间的能量转移。
这里，如上所述，由于各磷光化合物分散在各主体材料中，且各磷光化合物由各主体材料隔离，所以不发生如下现象：在呈现蓝色发光的磷光化合物311Bd中产生的激发能量全部因福斯特机理都转移到呈现绿色发光的磷光化合物311Gd及呈现红色发光的磷光化合物311Rd。例如，将图2B中的绿色发光层311G的厚度设定为20nm以下，产生部分的能量转移，从而可以使磷光化合物311Bd、磷光化合物311Gd、磷光化合物311Rd都发光。
图3A示出因发光元件300中的各磷光化合物之间的福斯特机理而产生的能量转移的示意图。如图3A所示，首先在磷光化合物311Bd产生的单重激发态（SB）通过系统间交叉被转换为三重激发态（TB）。换言之，蓝色发光层311B中的激子基本上被集约到TB。
接着，该TB的激子的能量的一部分就那样发光而被转换为蓝色发光，但是通过利用福斯特机理可以使其一部分转移到磷光化合物311Gd的三重激发态（TG）。这是因为磷光化合物311Bd具有发光性（磷光量子产率φ高）且磷光化合物311Gd具有相当于从单重激发态到三重激发态的电子迁移的直接吸收（存在三重激发态的吸收光谱）的缘故。当满足上述条件时，可以实现因福斯特机理产生的从TB到TG的三重态-三重态能量转移。另外，虽然在总能量转移中所占的贡献小，但是若满足福斯特机理的条件则会产生从TB到磷光化合物311Rd的单重激发态（SR）的能量转移。因为SR通过系统间交叉被转换为磷光化合物311Rd的三重激发态（TR），所以有助于磷光化合物311Rd的发光。
另外，由于在很多情况下磷光化合物311Gd的单重激发态（SG）的能量比磷光化合物311Bd的三重激发态（TB）的能量高，所以在很多情况下不太有助于上述能量转移。因此，在此省略其说明。
再者，磷光化合物311Gd的TG的激子的能量的一部分就那样发光而被转换为绿色发光，但是通过利用福斯特机理可以使其一部分转移到磷光化合物311Rd的三重激发态（TR）。这是因为磷光化合物311Gd具有发光性（磷光量子产率φ高）且磷光化合物311Rd具有相当于从单重激发态到三重激发态的电子转移的直接吸收（存在三重激发态的吸收光谱）的缘故。当满足上述条件时，可以实现因福斯特机理而产生的从TG到TR的三重态-三重态能量转移。通过上述能量转移生成的TR被转换为磷光化合物311Rd的红色发光。像这样，可以从磷光化合物分别获得发光。
另外，由于福斯特机理中的能量供体（在发光元件300中，磷光化合物311Bd及磷光化合物311Gd）需要具有发光性，所以磷光化合物311Bd及磷光化合物311Gd的磷光量子产率优选为0. 1以上。
如上所述，比较例的发光元件300具有如下元件结构：使用主体材料及叠层结构使各磷光化合物彼此隔离，且以呈现最短波长的发光的磷光化合物为主进行激发。在这种元件结构中，只要在一定程度的距离以内（例如20nm以内）就部分地产生利用福斯特机理的能量转移，所以呈现蓝色发光的磷光化合物的激发能量部分地转移到呈现绿色发光的磷光化合物，再者呈现绿色发光的磷光化合物的激发能量部分地转移到呈现红色发光的磷光化合物，从而可以从各磷光化合物获得发光。
但是，若当驱动时蓝色发光层311B劣化，则激子的能量的一部分被劣化物猝灭（quench）。就是说，在图3A的由Q所示的位置上生成猝灭剂（quencher）的能级。如图3A所示，可认为猝灭剂的能量比磷光化合物311Gd的TG的激子的能量低。因此，在磷光化合物311Bd的TB的激子的能量的一部分转移到猝灭剂之后，猝灭剂上的激子能量转移到磷光化合物311Gd的TG并转移到磷光化合物311Rd的TR变得困难。换言之，妨碍磷光化合物311Gd的TG及磷光化合物311Rd的TR的生成。这可认为发光元件300的寿命的降低及可靠性的降低的原因之一。
<<本发明的一个方式的发光元件>>
相比之下，在本发明的一个方式的发光元件中，以三个发光层中的包含呈现最短波长的发光的磷光化合物的发光层与包含呈现最长波长的发光的磷光化合物的发光层相邻的方式层叠。此外，在本发明的一个方式的发光元件中，在三个发光层的每一个中进行载流子复合。
图1A所示的本发明的一个方式的发光元件包括第一电极101、设置在第一电极101上的EL层103以及设置在EL层103上的第二电极105。第一电极101和第二电极105中的一个用作阳极，另一个用作阴极。在本实施方式中，将第一电极101用作阳极，而将第二电极105用作阴极。
当对第一电极101与第二电极105之间施加高于发光元件的阈值电压的电压时，空穴从第一电极101一侧注入EL层103，且电子从第二电极105一侧注入EL层103。被注入的电子和空穴在EL层103中复合，由此，包含在EL层103中的发光物质发光。
EL层103至少包括发光层203。在EL层103中，作为发光层以外的层，还可以包括包含空穴注入性或电子传输性的物质、空穴传输性或电子传输性的物质或者双极性的物质（电子传输性及空穴传输性高的物质）等的层。作为EL层103既可以使用低分子化合物，也可以使用高分子化合物，并还也可以包含无机化合物。
如图1A所示，本发明的一个方式的发光元件在发光层203中包括第一电极101上的第一发光层203x、第一发光层203x上的第二发光层203y及第二发光层203y上的第三发光层203z。此时，与串置结构不同，第一发光层至第三发光层的各发光层优选以彼此接触的方式设置。由于通过采用上述结构，可以调整各颜色的发光层之间的载流子复合分布，所以最后可以从各颜色的发光层获得均匀的发光。
第一发光层203x包含第一磷光化合物及第一主体材料。第二发光层203y包含第二磷光化合物及第二主体材料。第三发光层203z包含第三磷光化合物及第三主体材料。这里，在第一磷光化合物的发射光谱的峰值、第二磷光化合物的发射光谱的峰值和第三磷光化合物的发射光谱的峰值之间，第二磷光化合物的发射光谱的峰值在最长波长一侧且第三磷光化合物的发射光谱的峰值在最短波长一侧。此外，第三主体材料具有比所述第一主体材料及所述第二主体材料高的三重态激发能。
在本发明的一个方式的发光元件中，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料具有电子传输性。或者，在本发明的一个方式的发光元件中，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料具有空穴传输性。或者，在本发明的一个方式的发光元件中，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料具有电子传输性及空穴传输性。应用上述结构中的任一个的发光元件中的载流子复合区域广泛地存在于第一发光层至第三发光层。因此，在各发光层中，所包含的发光物质高效地发光，由此可以获得高效的多色发光元件。
例如，当在阳极一侧具有第三发光层（包含发光峰值为最短波长的磷光化合物的发光层）时，各发光层的主体材料优选具有空穴传输性。此外，如本实施方式那样，当在阴极一侧具有第三发光层时，各发光层的主体材料优选具有电子传输性。
此外，第一主体材料、第二主体材料及第三主体材料分别优选具有空穴传输骨架及电子传输骨架。
作为空穴传输骨架可以举出芳香胺、富π电子型芳杂环等。尤其是，富π电子型芳杂环的化学稳定及热稳定较高，所以是优选的。作为富π电子型芳杂环，可以举出包括吡咯骨架的芳杂环、包括呋喃骨架的芳杂环、包括噻吩骨架的芳杂环等。具体而言，可以举出例如咔唑、二苯并[c,g]咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩等骨架。
作为电子传输骨架优选使用缺π电子型芳杂环，因为其具有优良的电子传输性。作为缺π电子型芳杂环，可以举出包括吡啶骨架的芳杂环、包括酞嗪骨架的芳杂环、包括嘧啶骨架的芳杂环、包括吡嗪骨架的芳杂环、包括三嗪骨架的芳杂环、包括咪唑骨架的芳杂环、包括 唑骨架的芳杂环、包括噻唑骨架的芳杂环、包括三唑骨架的芳杂环等。具体而言，例如可以举出吡啶、嘧啶、喹喔啉、二苯并[f,h]喹喔啉、苯并咪唑等骨架。
各主体材料所具有的空穴传输骨架及电子传输骨架可以彼此不同或相同。
但是，由于第三主体材料的三重态激发能比第一主体材料及第二主体材料的三重态激发能高，所以优选的是第三主体材料所具有的空穴传输骨架或电子传输骨架与第一主体材料、第二主体材料所具有的空穴传输骨架、电子传输骨架不同。此外，优选的是第三主体材料所具有的电子传输骨架的三重态激发能比第一主体材料、第二主体材料所具有的电子传输骨架的三重态激发能高。
另一方面，第一主体材料及第二主体材料所具有的空穴传输骨架及电子传输骨架优选相同，尤其是电子传输骨架相同。这是因为为了在第一发光层及第二发光层中都引起载流子复合，需要第一发光层与第二发光层之间的载流子转移顺利。因此，更优选的是第一主体材料与第二主体材料相同。
此外，在本发明的一个方式的发光元件中，第一发光层也可以包含第一载流子传输化合物。此时，第一主体材料和第一载流子传输化合物中的一个是空穴传输化合物，而另一个是电子传输化合物。尤其是第一主体材料与第一载流子传输化合物优选为形成激发络合物的组合。
同样地，在本发明的一个方式的发光元件中，第二发光层也可以包含第二载流子传输化合物。此时，第二主体材料和第二载流子传输化合物中的一个是空穴传输化合物，而另一个是电子传输化合物。尤其是第二主体材料与第二载流子传输化合物优选为形成激发络合物的组合。
同样地，在本发明的一个方式的发光元件中，第三发光层也可以包含第三载流子传输化合物。此时，第三主体材料和第三载流子传输化合物中的一个是空穴传输化合物，而另一个是电子传输化合物。尤其是第三主体材料与第三载流子传输化合物优选为形成激发络合物的组合。
具有载流子传输化合物的发光层的传输性可以通过改变主体材料及载流子传输化合物（即电子传输化合物及空穴传输化合物）的混合比而调整。
图1B示出发光层203的更详细的例子。图1B所示的发光层203从第一电极101一侧包括具有呈现绿色发光的磷光化合物203Gd及主体材料203Gh的绿色发光层203G、具有呈现红色发光的磷光化合物203Rd及主体材料203Rh的红色发光层203R以及具有呈现蓝色发光的磷光化合物203Bd及主体材料203Bh的蓝色发光层203B。包括在各发光层中的磷光化合物分别分散在主体材料中，各磷光化合物由各主体材料彼此隔离。
在此情况下，在各磷光化合物之间，电子交换相互作用（所谓的德克斯特（Dexter）机理）所引起的能量转移得到抑制。就是说，不容易产生如下现象：呈现蓝色发光的磷光化合物203Bd被激发之后，其激发能量因德克斯特机理而转移到呈现绿色发光的磷光化合物203Gd或呈现红色发光的磷光化合物203Rd。此外，不容易产生如下现象：在呈现绿色发光的磷光化合物203Gd被激发之后，其激发能量因德克斯特机理而转移到呈现红色发光的磷光化合物203Rd。因此，以呈现最长波长的发光的磷光化合物203Rd为主而发光的现象得到抑制。
应用图1B所示的发光层203的结构的发光元件中的载流子复合区域广泛地存在于蓝色发光层203B至绿色发光层203G。换言之，在蓝色发光层203B、红色发光层203R及绿色发光层203G内存在有该载流子复合区域。
在本发明的一个方式的发光元件中，在构成发光层203的各层中进行载流子复合。这里，产生在呈现蓝色发光的磷光化合物203Bd中的单重激发态（SB）通过系统间交叉被转换为三重激发态（TB）。换言之，蓝色发光层203B中的激子基本上被集约到TB。该TB的激子的能量就那样发光而被转换为蓝色发光。同样地，产生在呈现红色发光的磷光化合物203Rd中的单重激发态（SR）通过系统间交叉被转换为三重激发态（TR）。换言之，红色发光层203R中的激子基本上被集约到TR。该TR的激子的能量就那样发光而被转换为红色发光。另外，产生在呈现绿色发光的磷光化合物203Gd中的单重激发态（SG）通过系统间交叉被转换为三重激发态（TG）。换言之，绿色发光层203G中的激子基本上被集约到TG。该TG的激子的能量就那样发光而被转换为绿色发光。
像这样，通过使发光元件中的载流子复合区域包括在各发光层中，在各发光层中进行载流子复合，可以从包括在各发光层中的磷光化合物的每一个获得发光。
这里，在本发明的一个方式的发光元件中，以TB的激子的能量部分地转移到磷光化合物203Rd及磷光化合物203Gd的方式进行元件设计。通过利用偶极-偶极相互作用（福斯特机理），可以实现上述被隔离了的分子间的能量转移。
这里，如上所述，由于各磷光化合物分散在各主体材料中，且各磷光化合物由各主体材料隔离，所以不发生如下现象：在磷光化合物203Bd中产生的激发能量全部因福斯特机理都转移到磷光化合物203Rd及磷光化合物203Gd。例如，将图1B中的红色发光层203R的厚度设定为2nm以上且20nm以下，产生部分的能量转移，从而可以使磷光化合物203Bd、磷光化合物203Rd及磷光化合物203Gd都发光。
图3B示出因本发明的一个方式的发光元件中的各磷光化合物之间的福斯特机理而产生的能量转移的示意图。如图3B所示，首先在磷光化合物203Bd中产生的单重激发态（SB）通过系统间交叉被转换为三重激发态（TB）。换言之，蓝色发光层203B中的激子基本上被集约到TB。
接着，该TB的激子的能量的一部分就那样发光而被转换为蓝色发光，但是通过利用福斯特机理可以使其一部分转移到磷光化合物203Gd的三重激发态（TG）。这是因为磷光化合物203Bd具有发光性（磷光量子产率φ高）且磷光化合物203Gd具有相当于从单重激发态到三重激发态的电子迁移的直接吸收（存在三重激发态的吸收光谱）的缘故。当满足上述条件时，可以实现因福斯特机理产生的从TB到TG的三重态-三重态能量转移。另外，虽然在总能量转移中所占的贡献小，但是若满足福斯特机理的条件则会产生从TB到磷光化合物203Gd的三重激发态（TG）的能量转移。TG有助于磷光化合物203Gd的发光。另外，由于福斯特机理中的能量供体（在此，磷光化合物203Bd）需要具有发光性，所以磷光化合物203Bd的磷光量子产率优选为0. 1以上。
在本发明的一个方式的发光元件中，也若当驱动时蓝色发光层203B劣化，则激子的能量的一部分被劣化物猝灭。就是说，在图3B的由Q所示的位置上生成猝灭剂的能级。但是，如图3B所示，由于可认为猝灭剂的能量比磷光化合物311Rd的TR的激子的能量高，所以磷光化合物311Bd的TB的激子的能量的一部分转移到猝灭剂，然后猝灭剂上的激子能量可以转移到磷光化合物311Rd的TR。因此，与比较例的发光元件300相比，在本发明的一个方式的发光元件中不容易发生阻碍因猝灭剂引起的磷光化合物311Gd的TG及磷光化合物311Rd的TR的生成的现象。因此，通过应用本发明的一个方式，与比较例的发光元件300相比，可以实现寿命长且可靠性高的发光元件。
就是说，与生成猝灭剂的发光层相邻的发光层包含其三重态激发能比猝灭剂的能量低的磷光化合物，可以抑制因猝灭剂的生成导致的发光元件的寿命的降低及可靠性的降低。
此外，当主体材料203Rh与主体材料203Gh相同时，具有载流子容易到达绿色发光层203G、容易发生从TB到TG的能量转移等的优点，因此是优选的。
如上所述，在本发明的一个方式的发光元件中，由于在各发光层中进行载流子复合，所以可以从各发光层所包含的磷光化合物的每一个获得发光。此外，在利用福斯特机理的发光层之间的能量转移中，因猝灭剂导致的三重激发态的生成的阻碍得到抑制。因此，可以提供多个发光物质均匀地发光的发光元件。此外，可以提供发光效率高的发光元件。另外，可以提供可靠性高的发光元件。
以下示出本发明的一个方式的发光元件的其他例子。
图1C所示的发光元件在第一电极101与第一发光层203x之间包括设置在第一电极101上的空穴注入层201及设置在空穴注入层201上的空穴传输层202。此外，在第三发光层203z与第二电极105之间包括设置在第三发光层203z上的电子传输层204及设置在电子传输层204上的电子注入层205。此外，也可以对第一发光层203x、第二发光层203y及第三发光层203z应用与图1B相同的结构。
图1D所示的发光元件包括第一电极101、设置在第一电极101上的EL层103、设置在EL层103上的电荷产生区域107、设置在电荷产生区域107上的第二电极105。EL层103具有与图1A相同的结构。
如图1E所示的发光元件，也可以在第一电极101与第二电极105之间层叠有多个EL层。在此情况下，优选在层叠的EL层之间设置电荷产生区域107。
图1E所示的发光元件包括第一电极101、设置在第一电极101上的EL层103a、设置在EL层103a上的电荷产生区域107、设置在电荷产生区域107上的EL层103b及设置在EL层103b上的第二电极105。EL层103a或EL层103b的至少一个具有与图1A相同的结构。
对设置在EL层103a与EL层103b之间的电荷产生区域107中的电子和空穴的行为进行说明。当对第一电极101与第二电极105之间施加高于发光元件的阈值电压的电压时，在电荷产生区域107中产生空穴和电子，空穴移动到设置在第二电极105一侧的EL层103b，电子移动到设置在第一电极101一侧的EL层103a。注入到EL层103b的空穴与从第二电极105一侧注入的电子复合，由此包含在该EL层103b中的发光物质发光。另外，注入到EL层103a的电子与从第一电极101一侧注入的空穴复合，由此包含在该EL层103a中的发光物质发光。因此，在电荷产生区域107中产生的空穴和电子在彼此不同的EL层中发光。
另外，当中间形成有与电荷产生区域同样的结构时，可以以不隔着电荷产生区域107彼此接触的方式设置EL层。例如，在EL层的一个表面上形成有电荷产生区域的情况下，可以以与该表面接触的方式设置EL层。
注意，设置在第一电极101与第二电极105之间的层的结构不局限于上述结构。但是，优选采用在离第一电极101及第二电极105远的部分设置空穴与电子复合的发光区域的结构，以便抑制由于发光区域与用于电极或载流子注入层的金属接近而发生的猝灭。
另外，为了抑制从在发光层中产生的激子的能量转移，接触于发光层203的空穴传输层或电子传输层优选使用如下物质构成：该物质所具有的三重态激发能比构成发光层的物质所具有的三重态激发能高。
<<发光元件的材料>>
下面例示出可用于每个层的材料。另外，发光层以外的各层既可以采用单层结构，也可以采用两层以上的叠层结构。
<阳极>
用作阳极的电极可以使用具有导电性的金属、合金、导电性化合物等中的一种或多种而形成。尤其是，优选使用功函数大（4. 0eV以上）的材料。例如，可以举出铟锡氧化物（ITO：Indium Tin Oxide）、含有硅或氧化硅的铟锡氧化物、铟锌氧化物、含有氧化钨及氧化锌的氧化铟、石墨烯、金、铂、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯、钛或金属材料的氮化物（例如氮化钛）等。此外，银、铜、铝、钛等形成为纳米线状（或线状、细线状），在其上通过涂敷法或印刷法等使用导电物质（导电有机材料或石墨烯等）来形成电极。
另外，当阳极与电荷产生区域接触时，与功函数的大小无关，可以使用各种各样的导电材料。例如，也可以使用铝、银、包含铝的合金等。
<阴极>
用作阴极的电极可以使用具有导电性的金属、合金、导电性化合物等中的一种或多种而形成。尤其是，优选使用功函数小（3. 8eV以下）的材料。例如，可以使用属于元素周期表中第1族或第2族的元素（例如，锂或铯等的碱金属、钙或锶等的碱土金属、镁等）、包含上述元素的合金（例如，Mg-Ag或Al-Li）、铕或镱等的稀土金属、包含上述稀土金属的合金、铝、银等。
另外，当阴极与电荷产生区域接触时，与功函数的大小无关，可以使用各种各样的导电材料。例如，也可以使用ITO、含有硅或氧化硅的铟锡氧化物等。
各个电极可以使用真空蒸镀法或溅射法形成。另外，在使用银膏等的情况下，可以使用涂敷法或喷墨法。
发射的光通过第一电极101和第二电极105中的一者或者两者被取出到外部。因此，第一电极101和第二电极105中的一个或两个都是具有透光性。当只有第一电极101为具有透光性的电极时，光经过第一电极101被取出。另外，当只有第二电极105为具有透光性的电极时，光经过第二电极105被取出。当第一电极101和第二电极105都为具有透光性的电极时，光经过第一电极101及第二电极105被取出。不取出光的电极一侧优选使用反射光的材料。
另外，可以在阴极（或上部电极）上设置绝缘膜诸如有机膜、透明半导体膜、氮化硅膜等。这些膜起到保护膜的作用，可以防止杂质或水分侵入到发光元件中。或者，可以减少在阴极中发生的表面等离子体损失，从而可以减少光能的损失。
<发光层>
如上所述，本实施方式的发光元件具有三种发光层，各发光层包含磷光化合物及主体材料。
磷光化合物可以说是各发光层的客体材料。分散该磷光化合物的化合物可以说是主体材料。此外，各发光层还可以包含客体材料或主体材料以外的材料。在本说明书中，包含在发光层中的比例最多的化合物被认为该发光层的主体材料。
在发光层中，通过采用将客体材料分散在主体材料中的结构，可以抑制发光层的结晶化。另外，可以抑制由于客体材料的高浓度导致的浓度猝灭而可以提高发光元件的发光效率。作为主体材料，可以使用后述的电子传输化合物及空穴传输化合物。
另外，优选主体材料（或者包含在发光层中的客体材料以外的材料）的T1能级（三重态激发能级）高于客体材料的T1能级。这是因为如下缘故：如果主体材料的T1能级低于客体材料的T1能级，则主体材料使有助于发光的客体材料的三重态激发能猝灭，而导致发光效率的降低。
作为呈现蓝色发光的磷光化合物可以举出在440nm至520nm处具有发光峰值的化合物。具体而言，可以举出：三{2-[5-（2-甲基苯基）-4-（2,6-二甲基苯基）-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mpptz-dmp）3]）、三（5-甲基-3,4-二苯基-4H-1,2,4-三唑）铱（Ⅲ）（简称：Ir（Mptz）3）、三[4-（3-联苯）-5-异丙基-3-苯基-4H-1,2,4-三唑]铱（Ⅲ）（简称：Ir（iPrptz-3b）3）等的具有4H-三唑骨架的有机金属铱络合物；三[3-甲基-1-（2-甲基苯基）-5-苯基-1H-1,2,4-三唑]铱（Ⅲ）（简称：Ir（Mptz1-mp）3）、三（1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1,2,4-三唑）铱（Ⅲ）（简称：Ir（Prptz1-Me）3）等的具有1H-三唑骨架的有机金属铱络合物；fac-三[1-（2,6-二异丙基苯基）-2-苯基-1H-咪唑]铱（Ⅲ）（简称：Ir（iPrpmi）3）、三[3-（2,6-二甲基苯基）-7-甲基咪唑并[1,2-f]菲啶（phenanthridinato）]铱（Ⅲ）（简称：Ir（dmpimpt-Me）3）等的具有咪唑骨架的有机金属铱络合物；以及双[2-（4',6'-二氟苯基）吡啶-N,C2']铱（Ⅲ）四（1-吡唑基）硼酸盐（简称：FIr6）、双[2-（4',6'-二氟苯基）吡啶-N,C2']铱（Ⅲ）吡啶甲酸（简称：FIrpic）、双{[2-（3',5'-双（三氟甲基）苯基]吡啶-N,C2'}铱（Ⅲ）吡啶甲酸（简称：Ir（CF3ppy）2（pic））、双[2-（4',6'-二氟苯基）吡啶-N,C2']铱（Ⅲ）乙酰丙酮（简称：FIracac）等的以具有吸电子基的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属铱络合物。
在上述有机金属铱络合物中，具有4H-三唑骨架的有机金属铱络合物具有良好的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。
具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架等的多唑骨架的有机金属铱络合物具有高空穴俘获性。因此，这些化合物用于本发明的一个方式的发光元件中的呈现蓝色发光的磷光化合物，且在蓝色发光层比红色发光层及绿色发光层设在更接近阴极一侧的情况下，可以抑制空穴经过蓝色发光层而发光效率降低（或随时间发光效率降低），因此是优选的。
作为呈现绿色发光的磷光化合物可以举出在520nm至600nm处具有发光峰值的化合物。具体而言，可以举出：三（4-甲基-6-苯基嘧啶）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mppm）3]）、三（4-叔丁基-6-苯基嘧啶）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（tBuppm）3]）、（乙酰丙酮）双（6-甲基-4-苯基嘧啶）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mppm）2（acac）]）、（乙酰丙酮）双（6-叔丁基-4-苯基嘧啶）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（tBuppm）2（acac）]）、（乙酰丙酮）双[4-（2-降冰片基）-6-苯基嘧啶基]铱（Ⅲ）（内型、外型混合物）（简称：[Ir（nbppm）2（acac）]）、（乙酰丙酮）双[5-甲基-6-（2-甲基苯基）-4-苯基嘧啶]合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mpmppm）2（acac）]）、（乙酰丙酮）双（4,6-二苯基嘧啶）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（dppm）2（acac）]）等具有嘧啶骨架的有机金属铱络合物；（乙酰丙酮）双（3,5-二甲基-2-苯基吡嗪）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mppr-Me）2（acac）]）、（乙酰丙酮）双（5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mppr-iPr）2（acac）]）等的具有吡嗪骨架的有机金属铱络合物；三（2-苯基吡啶根-N,C2'）铱（Ⅲ）（简称：[Ir（ppy）3]）、双（2-苯基吡啶根-N,C2'）乙酰丙酮铱（Ⅲ）（简称：[Ir（ppy）2（acac）]）、双（苯并[h]喹啉）乙酰丙酮铱（Ⅲ）（简称：[Ir（bzq）2（acac）]）、三（苯并[h]喹啉）铱（Ⅲ）（简称：[Ir（bzq）3]）、三（2-苯基喹啉-N,C2']铱（Ⅲ）（简称：[Ir（pq）3]）、双（2-苯基喹啉-N,C2'）乙酰丙酮铱（Ⅲ）（简称：[Ir（pq）2（acac）]）等具有吡啶骨架的有机金属铱络合物；以及三（乙酰丙酮）（单菲咯啉）铽（Ⅲ）（简称：[Tb（acac）3（Phen）]）等稀土金属络合物。
在上述金属络合物中，具有嘧啶骨架的有机金属铱络合物具有极好的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。
此外，在上述金属络合物中，具有嘧啶骨架、吡嗪骨架等的二嗪骨架的有机金属铱络合物具有低空穴俘获性和高电子俘获性。因此，这些化合物用于本发明的一个方式的发光元件中的呈现绿色发光的磷光化合物，且在绿色发光层比红色发光层及蓝色发光层更接近阳极一侧的情况下，在空穴容易传输到红色发光层及蓝色发光层中的同时，可以抑制电子经过绿色发光层而发光效率降低（或随时间发光效率降低），因此是优选的。
作为呈现红色发光的磷光化合物可以举出在600nm至750nm处具有发光峰值的化合物。具体而言，可以举出：（二异丁酰甲烷）合双[4，6-双（3-甲基苯基）嘧啶]合铱（Ⅲ）（简称：Ir（5mdppm）2（dibm））、双[4,6-双（3-甲基苯基）嘧啶）合（二三甲基乙酰基甲烷）合铱（Ⅲ）（简称：[Ir（5mdppm）2（dpm））、双[4,6-二（萘-1-基）嘧啶]合（二三甲基乙酰基甲烷）合铱（Ⅲ）（简称：Ir（d1npm）2（dpm））等的具有嘧啶骨架的有机金属铱络合物；（乙酰丙酮）合双（2,3,5-三苯基吡嗪）合铱（Ⅲ）（简称：Ir（tppr）2（acac））、双（2,3,5-三苯基吡嗪）合（二三甲基乙酰基甲烷）合铱（Ⅲ）（简称：Ir（tppr）2（dpm））、（乙酰丙酮）合双[2,3-双（4-氟苯基）喹喔啉合]铱（Ⅲ）（简称：[Ir（Fdpq）2（acac）]）等的具有吡嗪骨架的有机金属铱络合物；三（1-苯基异喹啉-N,C2 ’）铱（Ⅲ）（简称：[Ir（piq）3]）、双（1-苯基异喹啉-N,C2 ’）铱（Ⅲ）乙酰丙酮（简称：[Ir（piq）2（acac）]）等的具有吡啶骨架的有机金属铱络合物；2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉铂（Ⅱ）（简称：PtOEP）等的铂络合物；以及三（1,3-二苯基-1,3-丙二酮基）（单菲咯啉）铕（Ⅲ）（简称：[Eu（DBM）3（Phen）]）、三[1-（2-噻吩甲酰基）-3,3,3-三氟丙酮]（单菲咯啉）铕（Ⅲ）（简称：[Eu（TTA）3（Phen）]）等的稀土金属络合物。
在上述金属络合物中，具有嘧啶骨架的有机金属铱络合物具有极好的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。另外，由于具有吡嗪骨架的有机金属铱络合物可以获得色度良好的红色发光，所以通过将其用于白色发光元件，可以提高演色性。
在上述金属络合物中，具有嘧啶骨架、吡嗪骨架等的二嗪骨架的有机金属铱络合物具有低空穴俘获性和高电子俘获性。因此，具有二嗪骨架的有机金属铱络合物用于呈现红色发光的磷光化合物，且在红色发光层比蓝色发光层更接近阳极一侧的情况下，在空穴容易传输到蓝色发光层中的同时，可以抑制电子经过红色发光层而发光效率降低（或随时间发光效率降低），因此是优选的。
另外，也可以使用显示热活化的延迟荧光的材料、即热活化型延迟荧光（TADF）材料代替磷光化合物。在此，延迟荧光是指在保持与通常的荧光同样的光谱的同时寿命显著长的发光。其寿命为10-6秒以上，优选为10-3秒以上。作为热活化型延迟荧光材料，具体而言，可以举出富勒烯及其衍生物、普鲁黄等的吖啶衍生物以及伊红等。另外，可以举出包含镁（Mg）、锌（Zn）、镉（Cd）、锡（Sn）、铂（Pt）、铟（In）或钯（Pd）等的含金属卟啉。作为该含金属卟啉，例如，也可以举出原卟啉-氟化锡络合物（简称：SnF2（Proto IX））、中卟啉-氟化锡络合物（简称：SnF2（Meso IX））、血卟啉-氟化锡络合物（简称：SnF2（Hemato IX））、粪卟啉四甲酯-氟化锡络合物（简称：SnF2（Copro Ⅲ-4Me））、八乙基卟啉-氟化锡络合物（简称：SnF2（OEP））、初卟啉-氟化锡络合物（简称：SnF2（Etio I））以及八乙基卟啉-氯化铂络合物（简称：PtCl2（OEP））等。再者，还可以使用2-（联苯-4-基）-4，6-双（12-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑-11-基）-1,3,5-三嗪（简称：PIC-TRZ）等的具有富π电子型芳杂环和缺π电子型芳杂环的杂环化合物。另外，在富π电子型芳杂环和缺π电子型芳杂环直接键合的物质中，富π电子型芳杂环的供体的性质和缺π电子型芳杂环的受体的性质都变强而S1能级（单重态激发能）与T1能级之间的能量差变小,所以是特别优选的。
作为电子传输化合物，例如可以举出缺π电子型杂芳族化合物诸如含氮杂芳族化合物、具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物、具有唑基配体或噻唑基配体的金属络合物等。
具体而言，例如可以举出：双（10-羟基苯并[h]喹啉）铍（简称：BeBq2）、双（2-甲基-8-羟基喹啉）（4-苯基苯酚）铝（简称：BAlq）、双（8-羟基喹啉）锌（Ⅱ）（简称：Znq）、双[2-（2-羟基苯基）苯并唑]锌（简称：Zn（BOX）2）、双[2-（2-羟基苯基）苯并噻唑]锌（简称：Zn（BTZ）2）等金属络合物；2-（4-联苯基）-5-（4-叔丁基苯基）-1,3,4-二唑（简称：PBD）、3-（4-联苯基）-4-苯基-5-（4-叔丁基苯基）-1,2,4-三唑（简称：TAZ）、1,3-双[5-（对叔丁基苯基）-1,3,4-二唑-2-基]苯（简称：OXD-7）、9-[4-（5-苯基-1,3,4-二唑-2-基）苯基]-9H-咔唑（简称：CO11）、2,2',2''-（1,3,5-苯三基）三（1-苯基-1H-苯并咪唑）（简称：TPBI）、2-[3-（二苯并噻吩-4-基）苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑（简称：mDBTBIm-Ⅱ）等具有聚唑（polyazole）骨架的杂环化合物；2-[3-（二苯并噻吩-4-基）苯基]二苯并[f,h]喹喔啉（简称：2mDBTPDBq-Ⅱ）、2-[3'-（二苯并噻吩-4-基）联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉（简称：2mDBTBPDBq-Ⅱ）、2-[4-（3，6-二苯基-9H-咔唑-9-基）苯基]二苯并[f，h]喹喔啉（简称：2CzPDBq-Ⅲ）、7-[3-（二苯并噻吩-4-基）苯基]二苯并[f，h]喹喔啉（简称：7mDBTPDBq-Ⅱ）、6-[3-（二苯并噻吩-4-基）苯基]二苯并[f,h]喹喔啉（简称：6mDBTPDBq-Ⅱ）以及2-[3'-（9H-咔唑-9-基）联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉（简称：2mCzBPDBq）等具有喹喔啉骨架或二苯并喹喔啉骨架的杂环化合物；4,6-双[3-（菲-9-基）苯基]嘧啶（简称：4,6mPnP2Pm）、4,6-双[3-（9H-咔唑-9-基）苯基]嘧啶（简称：4,6mCzP2Pm）、4,6-双[3-（4-二苯并噻吩基）苯基]嘧啶（简称：4,6mDBTP2Pm-Ⅱ）等具有二嗪骨架（嘧啶骨架或吡嗪骨架）的杂环化合物；3，5-双[3-（9H-咔唑-9-基）苯基]吡啶（简称：3,5DCzPPy）、1,3,5-三[3-（3-吡啶基）苯基]苯（简称：TmPyPB）、3,3',5,5'-四[（间-吡啶基）-苯（Phen）-3-基]联苯（简称：BP4mPy）等具有吡啶骨架的杂环化合物。在上述化合物中，具有喹喔啉骨架或二苯并喹喔啉骨架的杂环化合物、具有二嗪（嘧啶或吡嗪）骨架的杂环化合物、具有吡啶骨架的杂环化合物具有高可靠性，所以是优选的。尤其是，具有二嗪骨架的杂环化合物具有高电子传输性，也有助于降低驱动电压。
而且，可以举出：三（8-羟基喹啉）铝（简称：Alq）、三（4-甲基-8-羟基喹啉）铝（简称：Almq3）等具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物；红菲绕啉（简称：BPhen）、浴铜灵（简称：BCP）、3-（4-叔丁基苯基）-4-（4-乙基苯基）-5-（4-联苯基）-1,2,4-三唑（简称：p-EtTAZ）、4,4'-双（5-甲基苯并唑-2-基）二苯乙烯（简称：BzOs）等杂芳族化合物。此外，还可以举出聚（2,5-吡啶二基）（简称：PPy）、聚[（9,9-二己基芴-2,7-二基）-共-（吡啶-3,5-二基）]（简称：PF-Py）、聚[（9,9-二辛基芴-2,7-二基）-共-（2,2'-联吡啶-6,6'-二基）]（简称：PF-BPy）等高分子化合物。
此外，也可以适当地使用具有电子传输性并容易接受空穴的如下化合物：9-[4-（10-苯基-9-蒽基）苯基]-9H-咔唑（简称：CzPA）、9-苯基-3-[4-（10-苯基-9-蒽基）苯基]-9H-咔唑（简称：PCzPA）、3,6-二苯基-9-[4-（10-苯基-9-蒽基）苯基]-9H-咔唑（简称:DPCzPA）、9，10-双（3，5-二苯基苯基）蒽（简称：DPPA）、9,10-二（2-萘基）蒽（简称：DNA）、2-叔丁基-9，10-二（2-萘基）蒽（简称：t-BuDNA）等。在本发明的一个方式的发光元件中，分散呈现蓝色发光的空穴俘获性的荧光化合物的电子传输化合物具有蒽骨架，由此除了具有电子传输性以外还容易接受空穴，因此是优选的。
作为空穴传输化合物例如可以举出具有芳香胺骨架的化合物、具有咔唑骨架的化合物、具有噻吩骨架的化合物或具有呋喃骨架的化合物等，尤其是优选使用富π电子型芳杂环化合物。此外，具有芳香胺骨架的化合物、具有咔唑骨架的化合物具有良好的可靠性和高空穴传输性，也有助于降低驱动电压，所以是优选的。
具体而言，可以举出：4-苯基-4'-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（简称：PCBA1BP）、4,4'-二苯基-4''-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（简称：PCBBi1BP）、4-（1-萘基）-4'-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（简称：PCBANB）、4,4'-二（1-萘基）-4''-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（简称：PCBNBB）、9，9-二甲基-N-苯基-N-[4-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯基]芴-2-胺（简称：PCBAF）、N-苯基-N-[4-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯基]螺-9，9'-联芴-2-胺（简称：PCBASF）、3-[N-（1-萘基）-N-（9-苯基咔唑-3-基）氨基]-9-苯基咔唑（简称：PCzPCN1）、4,4',4''-三[N-（1-萘基）-N-苯基氨基]三苯胺（简称：1'-TNATA）、2,7-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]螺-9,9'-联芴（简称：DPA2SF）、N,N'-双（9-苯基咔唑-3-基）-N,N'-二苯基苯-1,3-二胺（简称：PCA2B）、N-（9，9-二甲基-2-二苯氨基-9H-芴-7-基）二苯基胺（简称：DPNF）、N，N'，N''-三苯基-N,N',N''-三（9-苯基咔唑-3-基）苯-1,3,5-三胺（简称：PCA3B）、2-[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]螺-9,9'-联芴（简称：PCASF）、2-[N-（4-二苯氨基苯基）-N-苯基氨基]螺-9,9'-联芴（简称：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（简称：YGA2F）、N,N'-双（3-甲基苯基）-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺（简称：TPD）、4,4'-双[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]联苯（简称：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（简称：DFLADFL）、3-[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（简称：PCzPCA1）、3,6-双[N-（9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（简称：PCzPCA2）、3-[N-（4-二苯氨基苯基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（简称：PCzDPA1）、3,6-双[N-（4-二苯氨基苯基）-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑（简称：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（简称：DNTPD）、3,6-双[N-（4-二苯氨基苯基）-N-（1-萘基）氨基]-9-苯基咔唑（简称：PCzTPN2）等。
此外，还可以举出：4,4'-双[N-（1-萘基）-N-苯基氨基]联苯（简称：NPB或α-NPD）、4,4',4''-三（N,N-二苯基氨基）三苯胺（简称：TDATA）、4,4',4''-三[N-（3-甲基苯基）-N-苯基氨基]三苯胺（简称：MTDATA）、4,4'-双[N-（螺-9,9'-联芴-2-基）-N-苯基氨基]联苯（简称：BSPB）、4，4'，4''-三（N-咔唑基）三苯胺（简称：TCTA）、4-苯基-4'-（9-苯基芴-9-基）三苯胺（简称：BPAFLP）、4-苯基-3'-（9-苯基芴-9-基）三苯基胺（简称：mBPAFLP）、4，4'-双[N-（9，9-二甲基芴-2-基）-N-苯基胺基]联苯（简称：DFLDPBi）等芳香胺化合物；或者1，3-双（N-咔唑基）苯（简称：mCP）、4，4'-二（N-咔唑基）联苯（简称：CBP）、3，6-双（（3，5-二苯基）苯基）-9-苯基咔唑（简称：CzTP）、3，3'-双（9-苯基-9H-咔唑）（简称：PCCP）、CzPA、PCzPA等咔唑衍生物。此外可以举出聚（N-乙烯基咔唑）（简称：PVK）、聚（4-乙烯基三苯胺）（简称：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]（简称：PTPDMA）、聚[N,N'-双（4-丁基苯基）-N,N'-双（苯基）联苯胺]（简称：Poly-TPD）等高分子化合物。
此外，可以举出：4,4',4’’-（1,3,5-苯三基）三（二苯并噻吩）（简称：DBT3P-Ⅱ）、2,8-二苯基-4-[4-（9-苯基-9H-芴-9-基）苯基]二苯并噻吩（简称：DBTFLP-Ⅲ）、4-[4-（9-苯基-9H-芴-9-基）苯基]-6-苯基二苯并噻吩（简称：DBTFLP-Ⅳ）等的具有噻吩骨架的化合物以及4,4’,4’’-（1,3,5-苯三基）三（二苯并呋喃）（简称：DBF3P-Ⅱ）、4-{3-[3-（9-苯基-9H-芴-9-基）苯基]苯基}二苯并呋喃（简称：mmDBFFLBi-Ⅱ）等的具有呋喃骨架的化合物。
在此，为了提高从主体材料到客体材料的能量转移效率，优选的是，考虑到作为分子之间的转移机理而周知的福斯特（Förster）机理（偶极-偶极相互作用）及德克斯特（Dexter）机理（电子交换相互作用），主体材料的发射光谱（当考虑单重激发态下的能量转移时相当于荧光光谱，而当考虑三重态激发下的能量转移时相当于磷光光谱）与客体材料的吸收光谱（更详细地说，最长波长（低能量）一侧的吸收带中的光谱）的重叠变大。
但是，通常，难以使主体材料的荧光光谱与客体材料的最长波长（低能量）一侧的吸收带中的吸收光谱重叠。这是因为如下缘故：因为主体材料的磷光光谱位于比荧光光谱长的波长（低能量）一侧，所以如果那样做，主体材料的T1能级则低于客体材料的T1能级，而导致发生上述猝灭的问题。另一方面，为了避免猝灭的问题，当将主体材料的T1能级设定为高于客体材料的T1能级时，主体材料的荧光光谱漂移到短波长（高能量）一侧，因此该荧光光谱不与客体材料的最长波长（低能量）一侧的吸收带中的吸收光谱重叠。所以，通常，难以使主体材料的荧光光谱与客体材料的最长波长（低能量）一侧的吸收带中的吸收光谱重叠以使主体材料的由单重激发态的能量转移增加到最大限度。
于是，本发明的一个方式的发光元件所具有的发光层除了磷光化合物、主体材料以外还包含载流子传输化合物，主体材料和载流子传输化合物的组合优选是形成激发络合物（也称为“exciplex”）的组合。此时，当在发光层中载流子（电子及空穴）复合时，主体材料和载流子传输化合物形成激发络合物。由此，在发光层中，主体材料的荧光光谱和载流子传输化合物的荧光光谱被转换为位于更长波长一侧的激发络合物的发射光谱。另外，如果以激发络合物的发射光谱与客体材料的吸收光谱的重叠变大的方式选择主体材料及载流子传输化合物，就可以使由单重激发态的能量转移增加到最大限度。另外，关于三重激发态，也可以认为产生来自激发络合物的能量转移，而不产生来自主体材料的能量转移。在使用上述结构的本发明的一个方式中，发光元件能够由于利用激发络合物的发射光谱与磷光化合物的吸收光谱的重叠的能量转移而提高能量转移效率，所以可以实现外部量子效率高的发光元件。
作为主体材料和载流子传输化合物的组合只要是产生激发络合物的组合即可，例如主体材料和载流子传输化合物中的一个是电子传输化合物，而另一个是空穴传输化合物即可。作为电子传输化合物及空穴传输化合物例如可以举出上述材料。可以用于主体材料和载流子传输化合物的材料不局限于此，只要是能够形成激发络合物的组合，并且该激发络合物的发射光谱与客体材料的吸收光谱重叠，与客体材料的吸收光谱的峰值相比，该激发络合物的发射光谱的峰值位于更长的波长一侧，即可。
此外，也可以根据主体材料和载流子传输化合物的混合比控制载流子均匀，具体而言，优选采用主体材料：载流子传输化合物=1：9至9：1的范围内。
此外，激发络合物也可以形成在两层之间的界面。例如，当层叠包含电子传输化合物的层和包含空穴传输化合物的层时，在其界面附近形成激发络合物，也可以将该两层用作本发明的一个方式的发光元件中的发光层。此时，磷光化合物添加到该界面附近即可。此外，磷光化合物添加到两层中的至少一者或两者即可。
<空穴传输层>
空穴传输层202是包含空穴传输性的物质的层。
空穴传输性的物质只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，即可，尤其是，优选使用空穴迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。
作为空穴传输层202，可以应用作为可用于发光层的物质例示出的空穴传输化合物。
此外，还可以使用CzPA、t-BuDNA、DNA、DPAnth等芳香烃化合物。
<电子传输层>
电子传输层204是包含电子传输性的物质的层。
作为电子传输性的物质，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，即可，尤其是，优选使用电子迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。
作为电子传输层204，例如可以使用作为可用于发光层的物质例示出的电子传输化合物。
此外，电子传输层也可以采用阳极一侧的第一电子传输层及阴极一侧的第二电子传输层的叠层结构。此时，优选作为与最靠近阴极一侧的发光层接触的第一传输层使用具有蒽骨架的物质以及具有蒽骨架及咔唑骨架的物质。通过采用上述结构，可以实现劣化迟延且随着驱动而电压上升小（也可以说随着驱动而内部电阻的上升少）的发光元件。
一般而言，为了电子从阴极顺利地注入发光层以抑制因电子超过较高的势垒而注入导致的劣化以及降低驱动电压，电子注入层的材料、电子传输层的材料、主体材料的LUMO能级以台阶状地变浅的方式设计。但是，本发明的一个方式的发光元件的很大的特征在于：即使具有用于电子传输层的蒽骨架的物质的LUMO能级最深也劣化得到抑制。当然，具有该蒽骨架的物质的LUMO能级与主体材料及电子注入层的材料的LUMO能级相等或者是如上那样电子注入层的材料与主体材料之间的LUMO能级也可以抑制劣化。
作为具有蒽骨架的物质例如可以适当地使用CzPA、7-[4-（10-苯基-9-蒽基）苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑（简称：cgDBCzPA）、4-[3-（9,10-二苯基-2-蒽基）苯基]二苯并呋喃（简称：2mDBFPPA-Ⅱ）、6-[3-（9,10-二苯基-2-蒽基）苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃（简称：2mBnfPPA）等。
当作为第一电子传输层使用具有蒽骨架的物质时，第二电子传输层包含有机化合物。作为该有机化合物可以使用电子传输性的物质。此外，从驱动电压的观点来看，包含在第二电子传输层中的有机化合物的LUMO能级与用作主体材料的物质的LUMO能级相比位于更深的位置是优选的。注意，若将不包含杂环的只包含芳香稠环的所谓芳香烃用于电子传输层的主要材料，则不能获得发光元件的功能。就是说，当作为接触于阴极或电子注入层的单层结构的电子传输层使用具有蒽骨架的物质时，由于蒽是芳香烃，所以不容易使电子从阴极注入电子传输层。因此，当作为第一电子传输层使用具有蒽骨架的物质时，在第一电子传输层的阴极一侧需要设置第二电子传输层。用于第二电子传输层的有机化合物被要求的性质是如下：容易从阴极接受电子；以及对于包含具有蒽骨架的物质的第一电子传输层的电子注入势垒小。为了容易从阴极接受电子，优选使用缺π型杂芳族化合物，作为缺π型杂芳族化合物可以举出包括吡啶骨架的芳杂环、包括酞嗪骨架的芳杂环、包括嘧啶骨架的芳杂环、包括吡嗪骨架的芳杂环、包括三嗪骨架的芳杂环等。作为这些芳杂环，具体而言例如可以举出吡啶、嘧啶、喹啉、喹喔啉、二苯并[f,h]喹喔啉等骨架，尤其有用的是联吡啶骨架。联吡啶骨架优选为2，2'-联吡啶、菲咯啉。此外，为了使对于第一电子传输层的电子注入势垒变小，优选的是用于第二电子传输层的有机化合物的LUMO能级与用于第一电子传输层的具有蒽骨架的物质的LUMO能级相等或比其更浅。注意，如上所述，优选用于第二电子传输层的有机化合物的LUMO能级比主体材料的LUMO能级更深。
作为可用于第二电子传输层的有机化合物，例如可以适当地使用Alq、BAlq、BCP、BPhen、2，9-双（萘-2-基）-4，7-二苯基-1，10-菲绕啉（简称：NBphen）、BP4mPy、2，2'-[2，2'-联吡啶-5，6-二基双（联苯-4，4'-二基）]双苯并唑（简称：BOxP2BPy）等。
<空穴注入层>
空穴注入层201是包含空穴注入性的物质的层。
作为空穴注入性的物质，例如可以使用金属氧化物等，诸如钼氧化物、钛氧化物、钒氧化物、铼氧化物、钌氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物、钽氧化物、银氧化物、钨氧化物和锰氧化物等。
此外，可以使用酞菁（简称：H2Pc）、铜（Ⅱ）酞菁（简称：CuPc）等酞菁类化合物。
此外，可以使用TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、1,3,5-三[N-（4-二苯基氨基苯基）-N-苯基氨基]苯（简称：DPA3B）、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1等芳香胺化合物。
另外，可以使用PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly-TPD等高分子化合物或者聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT/PSS）、聚苯胺/聚（苯乙烯磺酸）（PAni/PSS）等添加有酸的高分子化合物。
另外，也可以将空穴注入层201用作电荷产生区域。当将接触于阳极的空穴注入层201用作电荷产生区域时，与功函数无关，可以将各种导电材料用于该阳极。对于构成电荷产生区域的材料，在后面进行说明。
<电子注入层>
电子注入层205是包含电子注入性的物质的层。
作为电子注入性的物质，例如可以使用锂、铯、钙、氧化锂、碳酸锂、碳酸铯、氟化锂、氟化铯、氟化钙或者氟化铒等碱金属、碱土金属、稀土金属或它们的化合物（氧化物、碳酸盐、卤化物等）。
另外，也可以将电子注入层205用作电荷产生区域。当将接触于阴极的电子注入层205用作电荷产生区域时，与功函数无关，可以将各种导电材料用于该阴极。对于构成电荷产生区域的材料，在后面进行说明。
<电荷产生区域>
构成空穴注入层或电子注入层的电荷产生区域或电荷产生区域107既可以对空穴传输性的物质添加有电子受体的结构，又可以对电子传输性的物质添加有电子给体（供体）的结构。此外，也可以层叠这两层。
作为空穴传输性的物质及电子传输性的物质，可以举出作为可用于发光层的物质例示出的空穴传输层化合物及电子传输性化合物。
作为电子受体，可以举出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟喹啉并二甲烷（简称：F4-TCNQ）、氯醌等。此外，可以举出过渡金属氧化物。另外，可以举出属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物。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，这是因为它们具有高电子接受性。尤其，优选使用氧化钼，因为氧化钼在大气中稳定且其吸湿性低，所以容易进行处理。
另外，作为电子给体，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属、属于元素周期表中第13族的金属及它们的氧化物和碳酸盐。具体而言，优选使用锂、铯、镁、钙、镱、铟、氧化锂、碳酸铯等。此外，也可以将如四硫萘并萘（tetrathianaphthacene）的有机化合物用作电子给体。
此外，构成上述EL层103及电荷产生区域107的层都可以通过蒸镀法（包括真空蒸镀法）、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
本实施方式中的发光元件可以在由玻璃、塑料等构成的衬底上制造。作为在衬底上制造发光元件的顺序，既可从第一电极101一侧依次层叠又可从第二电极105一侧依次层叠。发光装置既可以在一个衬底上形成有一个发光元件，又可以在一个衬底上形成有多个发光元件。通过在一个衬底上制造多个这种发光元件，可以制造元件被分割了的照明装置或无源矩阵型发光装置。另外，也可以在由玻璃、塑料等构成的衬底上例如形成薄膜晶体管（TFT），并且在与TFT电连接的电极上制造发光元件。由此，可以制造通过TFT控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光装置。注意，对TFT的结构没有特别的限制。TFT可以为交错型或反交错型。另外，对用于TFT的半导体的结晶性也没有特别的限制，而可以使用非晶半导体或结晶半导体。另外，形成在TFT衬底中的驱动电路既可以由N型及P型TFT构成，又可以只由N型TFT和P型TFT中的任一个构成。
可以使用本实施方式所示的发光元件来制造无源矩阵型发光装置或由晶体管控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光装置。另外，可以将该发光装置用于电子设备或照明装置等。
本发明的一个方式的发光元件的发光效率良好。本发明的一个方式的发光元件的寿命长且可靠性高。本发明的一个方式的发光元件可以获得从多个发光物质发射的光。另外，因为本发明的一个方式的发光元件与串置结构不同，所以制造工序不被复杂化，并且由中间层导致的电力损失也小。另外，作为白色发光元件的利用价值也高。
本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。
实施方式2
在本实施方式中，参照图4A至图5B说明本发明的一个方式的发光装置。本实施方式的发光装置包括本发明的一个方式的发光元件。该发光元件的寿命较长，所以可以实现可靠性高的发光装置。
图4A是示出本发明的一个方式的发光装置的平面图，图4B是沿着图4A中的点划线A-B切断的截面图。
本实施方式的发光装置包括由支撑衬底401、密封衬底405、密封剂407包围的空间415中的发光元件403。发光元件403是底部发射结构的发光元件，具体而言，在支撑衬底401上设置有使可见光透过的第一电极421，在第一电极421上设置有EL层423，并且在EL层423上设置有第二电极425。发光元件403是使用实施方式1所示的本发明的一个方式的发光元件。密封衬底405在发光元件403一侧具有干燥剂418。
第一端子409a与辅助布线417及第一电极421电连接。在第一电极421上的与辅助布线417重叠的区域中设置有绝缘层419。第一端子409a与第二电极425由绝缘层419电绝缘。第二端子409b与第二电极425电连接。另外，在本实施方式中，虽然示出在辅助布线417上形成有第一电极421的结构，但是也可以在第一电极421上形成辅助布线417。
优选在支撑衬底401与大气的界面设置光提取结构411a。通过在大气与支撑衬底401的界面设置光提取结构411a，可以减少因全反射而不能提取到大气中的光，由此可以提高发光装置的光提取效率。
另外，优选在发光元件403与支撑衬底401的界面设置光提取结构411b。当光提取结构411b具有凹凸时，优选在光提取结构411b和第一电极421之间设置平坦化层413。由此，可以将第一电极421形成为平坦的膜，并且可以抑制因第一电极421的凹凸而在EL层423中产生的泄漏电流。此外，因为在平坦化层413与支撑衬底401的界面设置有光提取结构411b，所以可以减少因全反射而不能提取到大气中的光，由此可以提高发光装置的光提取效率。
平坦化层413的与第一电极421接触的面比平坦化层413的与光提取结构411b接触的面平坦。作为平坦化层413的材料，可以使用具有透光性且高折射率的玻璃或树脂等。
图5A是示出本发明的一个方式的发光装置的平面图，图5B是沿着图5A中的点划线C-D切断的截面图。
根据本实施方式的有源矩阵型发光装置在支撑衬底501上设置有发光部551、驱动电路部552（栅极侧驱动电路部）、驱动电路部553（源极侧驱动电路部）以及密封剂507。在由支撑衬底501、密封衬底505以及密封剂507形成的空间515中密封有发光部551、驱动电路部552及驱动电路部553。
图5B示出采用滤色片方式制造时的发光部551。
发光部551包括多个发光单元，该多个发光单元的每一个包括开关晶体管541a、电流控制晶体管541b以及与晶体管541b的布线（源电极或漏电极）电连接的第一电极521。
发光部551所包括的发光元件503具有顶部发射结构，并由第一电极521、EL层523以及使可见光透过的第二电极525构成。另外，覆盖第一电极521的端部地形成有分隔壁519。
在支撑衬底501上设置有用来连接外部输入端子的引线517，通过该外部输入端子，将来自外部的信号（例如，视频信号、时钟信号、启动信号或复位信号等）或电位传输至驱动电路部552及驱动电路部553。在此，示出作为外部输入端子设置FPC（Flexible Printed Circuit：柔性印刷电路）509的例子。
驱动电路部552及驱动电路部553包含多个晶体管。在图5B中示出驱动电路部552所包括的晶体管中的两个晶体管（晶体管542及晶体管543）。
为了防止工序数的增加，引线517和用于发光部或驱动电路部的电极或布线优选以同一材料、同一工序制造。在本实施方式中，示出引线517和包括在发光部551及驱动电路部552中的晶体管的源电极和漏电极以同一材料、同一工序制造的例子。
在图5B中，密封剂507与引线517上的第一绝缘层511接触。有时，密封剂507与金属的密接性低。因此，密封剂507优选与设置在引线517上的无机绝缘膜接触。通过采用这种结构，可以实现密封性及密接性高且可靠性高的发光装置。作为无机绝缘膜，可以举出金属或半导体的氧化物膜、金属或半导体的氮化物膜、金属或半导体的氧氮化物膜，具体而言，可以举出氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氧化钛膜等。
另外，第一绝缘层511具有抑制杂质扩散到构成晶体管的半导体的效果。此外，为了减少起因于晶体管的表面的凹凸，优选作为第二绝缘层513选择具有平坦化功能的绝缘膜。
在图5B所示的密封衬底505中，与发光元件503（的发光区域）重叠的位置上设置有作为着色层的滤色片533，与分隔壁519重叠的位置上设置有黑矩阵531。另外，还设置有覆盖滤色片533及黑矩阵531的保护层535。
以下，示出可以用于本发明的一个方式的发光装置的材料的一个例子。
[衬底]
作为提取来自发光元件的光的一侧的衬底，使用使该光透过的材料。例如，可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及有机树脂等的材料。此外，对柔性发光装置的衬底使用具有柔性的材料。
作为玻璃，例如可以使用无碱玻璃、钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃等。
作为具有柔性以及对可见光具有透过性的材料，例如可以举出如下材料：其厚度允许其具有柔性的玻璃、聚酯树脂诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）等、聚丙烯腈树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯（PC）树脂、聚醚砜（PES）树脂、聚酰胺树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂或聚氯乙烯树脂等。尤其优选使用热膨胀系数低的材料，例如优选使用聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂以及PET等。另外，也可以使用将有机树脂浸渗于玻璃纤维中的衬底或将无机填料混合到有机树脂中来降低热膨胀系数的衬底。由于使用这种材料的衬底的重量轻，所以使用该衬底的发光装置也可以实现轻量化。
作为不提取发光的一侧的衬底，也可以不具有透光性，所以除了上面例举的衬底材料之外还可以使用利用金属材料或合金材料的金属衬底等。由于金属材料以及合金材料的热导电性高，并且容易将热传导到密封衬底整体，因此能够抑制发光装置的局部温度上升，所以是优选的。为了获得柔性或弯曲性，优选将金属衬底的厚度设定为10μm以上且200μm以下，更优选为20μm以上且50μm以下。
对于构成金属衬底的材料没有特别的限制，例如，优选使用铝、铜、镍、铝合金或不锈钢等金属的合金等。
此外，也可以使用使导电衬底的表面氧化或在其表面上形成绝缘膜等进行过绝缘处理的衬底。例如，既可以采用旋涂法或浸渍法等涂敷法、电沉积法、蒸镀法或溅射法等的方法形成绝缘膜，又可以通过在氧气氛下放置或加热或者采用阳极氧化法等的方法，在衬底的表面形成氧化膜。
作为具有柔性的衬底，使用上述材料的层也可以由保护发光装置的表面免受损伤等的硬涂层（例如，氮化硅层等）与能够分散按压力的材质的层（例如，芳族聚酰胺树脂层等）等层叠来构成。另外，为了抑制由于水分等导致的发光元件的使用寿命的降低等，也可以包括低透水性的绝缘膜诸如氮化硅膜或氧氮化硅膜等含有氮和硅的膜或者氮化铝等含有氮和铝的膜等。
作为衬底也可以使用层叠多个层的衬底。特别是，通过采用具有玻璃层的结构，可以提高对水或氧的阻挡性而提供可靠性高的发光装置。
例如，可以使用从离发光元件近的一侧层叠有玻璃层、粘合层及有机树脂层的衬底。将该玻璃层的厚度设定为20μm以上且200μm以下，优选为25μm以上且100μm以下。这种厚度的玻璃层可以同时实现对水或氧的高阻挡性和柔性。此外，将有机树脂层的厚度设定为10μm以上且200μm以下，优选为20μm以上且50μm以下。通过在玻璃层的外侧设置这种有机树脂层，可以抑制玻璃层的破裂或缝裂来提高机械强度。通过将这种玻璃材料和有机树脂的复合材料应用于衬底，可以实现可靠性极高的柔性发光装置。
[绝缘膜]
也可以在支撑衬底与发光元件之间或在支撑衬底与晶体管之间形成绝缘膜。绝缘膜可以使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等无机绝缘材料形成。尤其是，为了防止水分等侵入晶体管或发光元件，优选使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜等透水性低的绝缘膜。也可以以同样的目的及材料设置覆盖晶体管或发光元件的绝缘膜。
[发光元件]
本发明的一个方式的发光装置包括一个以上的实施方式1所示的发光元件。
[分隔壁]
作为分隔壁，可以使用有机树脂或无机绝缘材料。作为有机树脂，例如，可以使用聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、硅氧烷树脂、环氧树脂或酚醛树脂等。作为无机绝缘材料可以使用氧化硅、氧氮化硅等。由于容易制造分隔壁，所以特别优选使用感光性树脂。
对分隔壁的形成方法没有特别的限制，例如可以使用光刻法、溅射法、蒸镀法、液滴喷射法（喷墨法等）、印刷法（丝网印刷、胶版印刷等）等。
[辅助布线]
虽然辅助布线不一定必须设置，但因为辅助布线可以抑制起因于电极电阻的电压下降，所以优选设置。
辅助布线可以使用选自铜（Cu）、钛（Ti）、钽（Ta）、钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钕（Nd）、钪（Sc）以及镍（Ni）中的材料或以这些材料为主要成分的合金材料，以单层或叠层形成。此外，作为辅助布线的材料也可以使用铝。在使用铝的情况下，当以直接接触于透明氧化物导电材料的方式设置时有可能产生腐蚀。由此，为避免上述腐蚀问题，优选的是，辅助布线为叠层结构，且将铝用于不与ITO等接触的层。辅助布线的厚度可以设定为0. 1μm以上且3μm以下，优选为0. 1μm以上且0. 5μm以下。
当作为辅助布线的材料使用膏（银膏等）时，构成辅助布线的金属成为粒状而凝集。因此，辅助布线的表面成为粗糙且间隙多的结构，例如在绝缘层419上设置辅助布线，EL层也难以完全覆盖辅助布线，从而上部电极与辅助布线容易电连接，所以是优选的。
[密封材料]
对发光装置的密封方法没有限制，例如可以采用固体密封或中空密封。例如，作为密封材料可以使用玻璃粉等玻璃材料或者两液混合型树脂等在常温下固化的固化树脂、光固化树脂、热固化树脂等树脂材料。发光装置也可以使用氮或氩等惰性气体填充，也可以使用PVC（聚氯乙烯）树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、硅酮树脂、PVB（聚乙烯醇缩丁醛）树脂或EVA（乙烯-醋酸乙烯酯）树脂等树脂填充。另外，也可以在树脂内包含干燥剂。
[光提取结构]
作为光提取结构，也可以使用半球透镜、微透镜阵列、具有凹凸结构的薄膜或光扩散薄膜等。例如，通过使用具有与该衬底、该透镜或该薄膜相同程度的折射率的粘合剂等将上述透镜或上述薄膜粘合在衬底上，可以形成光提取结构。
[晶体管]
本发明的一个方式的发光装置也可以具有晶体管。晶体管的结构不局限于此，既可以使用顶栅型晶体管，又可以使用反交错型等底栅型晶体管。此外，也可以使用n沟道型晶体管或p沟道型晶体管。另外，用于晶体管的材料也没有特别的限制。例如，可以应用将硅或In-Ga-Zn类金属氧化物等的氧化物半导体用于沟道形成区域的晶体管。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式3
在本实施方式中，使用图6A至图7B说明使用本发明的一个方式的发光装置的电子设备及照明装置的一个例子。
本实施方式中的电子设备在其显示部中具有本发明的一个方式的发光装置。此外，本实施方式中的照明装置在其发光部（照明部）中具有本发明的一个方式的发光装置。通过应用本发明的一个方式的发光装置，可以提供高可靠性的电子设备及照明装置。
作为应用发光装置的电子设备，例如可以举出电视装置（也称为电视或电视接收机）、用于计算机等的显示器、数码相机、数码摄像机、数码相框、便携电话机（也称为移动电话、移动电话装置）、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。图6A至图7B示出这些电子设备及照明装置的具体例子。
图6A示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中，框体7101组装有显示部7102。在显示部7102上可以显示图像。可以将应用本发明的一个方式的发光装置用于显示部7102。另外，在此示出利用支架7103支撑框体7101的结构。
可以通过利用框体7101所具有的操作开关、另外提供的遥控操作机7111进行电视装置7100的操作。通过利用遥控操作机7111所具有的操作键，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7102上的图像进行操作。另外，也可以采用在遥控操作机7111中设置显示从该遥控操作机7111输出的信息的显示部的结构。
另外，电视装置7100采用具有接收机及调制解调器等的结构。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，也可以通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络来进行单向（从发送者到接收者）或双向（发送者和接收者之间或接收者之间等）的信息通信。
图6B示出计算机的一个例子。该计算机7200包括主体7201、框体7202、显示部7203、键盘7204、外部连接端口7205、指向装置7206等。另外，该计算机是通过将本发明的一个方式的发光装置用于其显示部7203来制造的。
图6C示出便携式游戏机的一个例子。便携式游戏机7300由框体7301a和框体7301b的两个框体构成，并且通过连接部7302可以开闭地连接。框体7301a具有显示部7303a，而框体7301b组装有显示部7303b。另外，图6C所示的便携式游戏机还具备扬声器部7304、记录介质插入部7305、操作键7306、连接端子7307、传感器7308（包括测量如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁性、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、斜率、振动、气味或红外线）、LED灯、麦克风等。当然，便携式游戏机的结构不局限于上述结构，只要在显示部7303a和显示部7303b中的两者或一者中使用本发明的一个方式的发光装置即可，而可以采用适当地设置有其他附属设备的结构。图6C所示的便携式游戏机具有如下功能：读出储存在记录介质中的程序或数据并将其显示在显示部上；通过与其他便携式游戏机进行无线通信而实现信息共享。注意，图6C所示的便携式游戏机所具有的功能不局限于此，而可以具有各种功能。
图6D示出便携电话机的一个例子。便携电话机7400除了组装在框体7401中的显示部7402之外还具有操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外，将本发明的一个方式的发光装置用于显示部7402来制造便携电话机7400。
在图6D所示的便携电话机7400中，可以用手指等触摸显示部7402来输入信息。另外，可以用手指等触摸显示部7402来进行打电话或编写电子邮件等的操作。
显示部7402主要有三种屏面模式。第一模式是主要用于显示图像的显示模式。第二模式是主要用于输入文字等信息的输入模式。第三模式是混合显示模式和输入模式这两种模式的显示和输入模式。
例如，在打电话或编写电子邮件的情况下，将显示部7402设定为以输入为主的文字输入模式，并进行显示在屏面上的文字的输入操作，即可。
另外，通过在便携电话机7400内部设置具有陀螺仪传感器和加速度传感器等检测倾斜度的传感器的检测装置来判断便携电话机7400的方向（纵向或横向），从而可以对显示部7402的屏面显示进行自动切换。
另外，通过触摸显示部7402或对框体7401的操作按钮7403进行操作来切换屏面模式。此外，也可以根据显示在显示部7402上的图像的种类而切换屏面模式。例如，当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时，将屏面模式切换成显示模式，而当显示在显示部上的图像信号为文字数据时，将屏面模式切换成输入模式。
另外，当在输入模式下通过检测出显示部7402的光传感器所检测的信号而得知在一定期间内没有显示部7402的触摸操作输入时，也可以控制为将屏面模式从输入模式切换成显示模式。
还可以将显示部7402用作图像传感器。例如，通过用手掌或手指触摸显示部7402，来拍摄掌纹、指纹等，从而可以进行身份识别。另外，通过将发射近红外光的背光灯或发射近红外光的传感用光源用于显示部，还可以拍摄手指静脉、手掌静脉等。
图6E示出能够折叠的平板终端（打开状态）的一个例子。平板终端7500包括框体7501a、框体7501b、显示部7502a、显示部7502b。框体7501a和框体7501b由轴部7503彼此连接，并且可以以该轴部7503为轴而进行开闭动作。此外，框体7501a包括电源7504、操作键7505、扬声器7506等。另外，将本发明的一个方式的发光装置用于显示部7502a和显示部7502b中的两者或一者来制造该平板终端7500。
在显示部7502a及显示部7502b中，可以将其至少一部分用作触摸屏的区域，并且可以通过按触所显示的操作键来输入数据。例如，可以使显示部7502a的整个面显示键盘按钮来将其用作触摸屏，并且将显示部7502b用作显示画面。
图7A所示的室内照明装置7601、卷动型（roll-type）照明装置7602、台式照明装置7603以及面状照明装置7604都是使用本发明的一个方式的发光装置的照明装置的一个例子。本发明的一个方式的发光装置也可以实现大面积化，所以可以用作大面积的照明装置。另外，其厚度薄，所以可以将它安装在墙上而使用。
图7B所示的台式照明装置包括照明部7701、支柱7703、支撑台7705等。在照明部7701中使用本发明的一个方式的发光装置。在本发明的一个方式中，可以实现发光部具有曲面的照明装置或包括具有柔性的照明部的照明装置。如上所述，通过将具有柔性的发光装置用于照明装置，不但提高照明装置的设计的自由度，而且可以将照明装置设置在例如汽车的天花板上和仪表板上等具有曲面的地方。
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，参照图8说明本发明的一个方式的发光元件。以下示出在本实施例中使用的材料的化学式。
[化1]
。
本实施例的发光元件包括三个发光层。在发光元件1中，从阳极一侧层叠有绿色发光层、红色发光层及蓝色发光层。在比较发光元件2中，从阳极一侧层叠有红色发光层、绿色发光层及蓝色发光层。以下示出本实施例的发光元件1及比较发光元件2的制造方法。
（发光元件1）
首先，在玻璃衬底上通过溅射法形成包含氧化硅的铟锡氧化物（ITSO）膜，以形成第一电极1101。将其厚度设定为110nm，且将其电极面积设定为2mm×2mm。在此，第一电极1101是用作发光元件的阳极的电极。
接着，作为用来在玻璃衬底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，对该玻璃衬底进行UV臭氧处理370秒。
然后，将玻璃衬底放进到真空蒸镀装置中，其内部被减压到10-4Pa左右。在真空蒸镀装置内的加热室中，在170℃下进行30分钟的真空焙烧，然后使玻璃衬底冷却30分钟左右。
接着，以使形成有第一电极1101的面朝下的方式将形成有第一电极1101的玻璃衬底固定在设置在真空蒸镀装置内的衬底支架上，并将压力降低到10-4Pa左右，然后在第一电极1101上通过使用电阻加热的蒸镀法共蒸镀4,4',4''-（1,3,5-苯三基）三（二苯并噻吩）（简称：DBT3P-Ⅱ）及氧化钼（Ⅵ），从而形成空穴注入层1111。将空穴注入层1111的厚度设定为40nm，将DBT3P-Ⅱ和氧化钼的重量比调节为2:1（=DBT3P-Ⅱ:氧化钼）。另外，共蒸镀法是指在一个处理室中从多个蒸发源同时进行蒸镀的蒸镀法。
接着，在空穴注入层1111上以厚度为20nm的方式形成4,4'-二（1-萘基）-4''-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（简称：PCBNBB）膜，由此形成空穴传输层1112。
再者，通过共蒸镀2-[3’-（二苯并噻吩-4-基）联苯-3-基]二苯并[f,h]喹喔啉（简称：2mDBTBPDBq-Ⅱ）、4，4’-二（1-萘基）-4’’-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（简称：PCBNBB）及（乙酰丙酮）双（6-叔丁基-4-苯基嘧啶）铱（Ⅲ）（简称：[Ir（tBuppm）2（acac）]）来在空穴传输层1112上形成作为绿色发光层的第一发光层1113a。将第一发光层1113a的厚度设定为20nm，且将2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB和[Ir（tBuppm）2（acac）]的重量比调节为0. 7:0. 3:0. 05（=2mDBTBPDBq-Ⅱ:PCBNBB: [Ir（tBuppm）2（acac）]）。
接着，通过共蒸镀2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB及双（2,3,5-三苯基吡嗪）（二三甲基乙酰基甲烷）铱（Ⅲ）（简称：[Ir（tppr）2（dpm）]，在第一发光层1113a上形成作为红色发光层的第二发光层1113b。将第二发光层1113b的厚度设定为5nm，且将2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB和[Ir（tppr）2（dpm）]的重量比调节为0. 8:0. 2:0. 05（＝2mDBTBPDBq-Ⅱ:PCBNBB:[Ir（tppr）2（dpm）]）。
接着，通过共蒸镀3，5-双[3-（9H-咔唑-9-基）苯基]吡啶（简称：3，5DCzPPy）、9-苯基-9H-3-（9-苯基-9H-咔唑-3-基）咔唑（简称：PCCP）及三{2-[5-（2-甲基苯基）-4-（2,6-二甲基苯基）-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mpptz-dmp）3]），在第二发光层1113b上形成作为蓝色发光层的第三发光层1113c。将第三发光层1113c的厚度设定为30nm，且将3，5DCzPPy、PCCP和[Ir（mpptz-dmp）3]的重量比调节为0. 3:0. 7:0. 06（＝3，5DCzPPy: PCCP: [Ir（mpptz-dmp）3]）。
接着，通过以厚度为10nm的方式蒸镀3，5DCzPPy并以厚度为20nm的方式蒸镀红菲绕啉（简称：BPhen）的膜，在第三发光层1113c上形成电子传输层1114。
再者，通过以厚度为1nm的方式蒸镀氟化锂（LiF），在电子传输层1114上形成电子注入层1115。
最后，以厚度为200nm的方式蒸镀铝膜来形成用作阴极的第二电极1103。
（比较发光元件2）
在比较发光元件2中，发光层（第一发光层1113a、第二发光层1113b及第三发光层1113c）以外与发光元件1同样地制造。以下说明比较发光元件2的发光层的制造方法。
首先，通过共蒸镀2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB及[Ir（tppr）2（dpm）]，在空穴传输层1112上形成作为红色发光层的第一发光层1113a。将第一发光层1113a的厚度设定为10nm，且将2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB和[Ir（tppr）2（dpm）]的重量比调节为0. 5:0. 5:0. 05（＝2mDBTBPDBq-Ⅱ:PCBNBB:[Ir（tppr）2（dpm）]）。
接着，通过共蒸镀2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB及[Ir（tBuppm）2（acac）]，在第一发光层1113a上形成作为绿色发光层的第二发光层1113b。将第二发光层1113b的厚度设定为10nm，且将2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB和[Ir（tBuppm）2（acac）]的重量比调节为0. 5:0. 5:0. 05（＝2mDBTBPDBq-Ⅱ:PCBNBB:[Ir（tBuppm）2（acac）]）。
然后，通过共蒸镀3，5DCzPPy、PCCP及[Ir（mpptz-dmp）3]，在第二发光层1113b上形成作为蓝色发光层的第三发光层1113c。将第三发光层1113c的厚度设定为30nm，且将3，5DCzPPy、PCCP和[Ir（mpptz-dmp）3]的重量比调节为0. 5:0. 5:0. 06（＝3，5DCzPPy:PCCP:[Ir（mpptz-dmp）3]）。
在上述蒸镀过程中，作为蒸镀都采用电阻加热法。
表1示出通过上述步骤获得的本实施例中的发光元件的元件结构。
[表1]
。
在氮气气氛的手套箱中，以不使各发光元件暴露于大气的方式使用玻璃衬底密封发光元件1及比较发光元件2，然后，对本实施例的发光元件的工作特性进行测量。另外，在室温下（在保持于25℃的气氛中）进行测量。
图9示出本实施例中的发光元件的亮度-电流效率特性。在图9中，横轴表示亮度（cd/m2），而纵轴表示电流效率（cd/A）。另外，图10示出电压-亮度特性。在图10中，横轴表示电压（V），而纵轴表示亮度（cd/m2）。图11示出亮度-外部量子效率特性。在图11中，横轴表示亮度（cd/m2），而纵轴表示外部量子效率（%）。此外，表2示出本实施例的发光元件中的亮度为1000cd/m2时的电压（V）、电流密度（mA/cm2）、CIE色度坐标（x，y）、电流效率（cd/A）、功率效率（lm/W）、外部量子效率（%）。
[表2]
。
如上所述可知，发光元件1及比较发光元件2具有良好的元件特性。
图12示出本实施例的发光元件的发射光谱。在图12中，横轴表示波长（nm），而纵轴表示发光强度（任意单位）。亮度1000cd/m2时的发光元件1的CIE色度坐标为（x，y）＝（0. 46，0. 46）。亮度1000cd/m2时的比较发光元件2的CIE色度坐标为（x，y）＝（0. 44，0. 44）。如图12及表2所示，本实施例的发光元件包括显示来源于[Ir（tppr）2（dpm）]的红色光、来源于[Ir（tBuppm）2（acac）]的绿色光及来源于[Ir（mpptz-dmp）3]的蓝色光的发射光谱。
接着，对发光元件1及比较发光元件2进行可靠性测试。图13示出可靠性测试的结果。在图13中，纵轴表示初始亮度为100%时的归一化亮度（%），而横轴表示元件的驱动时间（h）。该可靠性测试在室温下进行，并将初始亮度设定为3000cd/m2，在电流密度恒定的条件下驱动本实施例的发光元件。从图13可知：虽然发光元件1是从各发光层获得的发光都是磷光，但是在经过1000小时之后发光元件1也保持初始亮度的51%，因此发光元件1是耐久性较高的发光元件。相比之下，比较发光元件2的370小时后的亮度低于初始亮度的50%。从该可靠性测试的结果可知发光元件1的寿命长于比较发光元件2。
在比较发光元件2中，由于蓝色发光层与绿色发光层接触，所以在包含在蓝色发光层中的[Ir（mpptz-dmp）3]的三重激发态的激子能量的一部分转移到在蓝色发光层中生成的猝灭剂之后，该能量难以转移到包含在绿色发光层中的[Ir（tBuppm）2（acac）]的三重激发态。相比之下，在发光元件1中，由于在蓝色发光层与红色发光层接触，所以激子能量的一部分转移到生成在蓝色发光层中的猝灭剂之后，该能量可以转移到包含在红色发光层中的[Ir（tppr）2（dpm）]的三重激发态。此外，在发光元件1中，由于在各发光层中进行载流子复合，所以可以从包含在各发光层中的磷光化合物的每一个获得发光。因此，可认为发光元件1的寿命长于比较发光元件2。
从本实施例的结果可知，本发明的一个方式的发光元件1具有良好的元件特性，寿命长，且可以均匀地获得来自三种客体材料的光的发光元件。
实施例2
在本实施例中，参照图8说明本发明的一个方式的发光元件。以下示出在本实施例中使用的材料的化学式。注意，省略已示出的材料。
[化2]
。
以下示出本实施例的发光元件3的制造方法。
（发光元件3）
首先，与发光元件1同样地，在玻璃衬底上形成第一电极1101、空穴注入层1111以及空穴传输层1112。
通过共蒸镀2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB及[Ir（tBuppm）2（acac）]，在空穴传输层1112上形成作为绿色发光层的第一发光层1113a。将第一发光层1113a的厚度设定为20nm，且将2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB和[Ir（tBuppm）2（acac）]的重量比调节为0. 8:0. 2:0. 05（＝2mDBTBPDBq-Ⅱ:PCBNBB:[Ir（tBuppm）2（acac）]）。
接着，通过共蒸镀2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB及[Ir（tppr）2（dpm）]，在第一发光层1113a上形成作为红色发光层的第二发光层1113b。将第二发光层1113b的厚度设定为5nm，且将2mDBTBPDBq-Ⅱ、PCBNBB和[Ir（tppr）2（dpm）]的重量比调节为0. 8:0. 2:0. 05（＝2mDBTBPDBq-Ⅱ:PCBNBB:[Ir（tppr）2（dpm）]）。
接着，通过共蒸镀3，5DCzPPy、PCCP及[Ir（mpptz-dmp）3]，在第二发光层1113b上形成作为蓝色发光层的第三发光层1113c。将第三发光层1113c的厚度设定为30nm，且将3，5DCzPPy、PCCP和[Ir（mpptz-dmp）3]的重量比调节为0. 7:0. 3:0. 06（＝3，5DCzPPy: PCCP: [Ir（mpptz-dmp）3]）。
接着，通过以厚度为10nm的方式蒸镀9-[4-（10-苯基-9-蒽基）苯基]-9H-咔唑（简称：CzPA），还以厚度为15nm的方式蒸镀BPhen，在第三发光层1113c上形成电子传输层1114。
再者，通过以厚度为1nm的方式蒸镀氟化锂（LiF），在电子传输层1114上形成电子注入层1115。
最后，以厚度为200nm的方式蒸镀铝膜来形成用作阴极的第二电极1103。
在上述蒸镀过程中，作为蒸镀都采用电阻加热法。
表3示出通过上述步骤获得的本实施例中的发光元件的元件结构。
[表3]
。
在氮气气氛的手套箱中，以不使发光元件3暴露于大气的方式使用玻璃衬底密封发光元件3，然后，对本实施例的发光元件的工作特性进行测量。另外，在室温下（在保持于25℃的气氛中）进行测量。
图14示出本实施例中的发光元件的亮度-电流效率特性。在图14中，横轴表示亮度（cd/m2），而纵轴表示电流效率（cd/A）。另外，图15示出电压-亮度特性。在图15中，横轴表示电压（V），而纵轴表示亮度（cd/m2）。图16示出亮度-外部量子效率特性。在图16中，横轴表示亮度（cd/m2），而纵轴表示外部量子效率（%）。此外，表4示出发光元件3中的亮度为1000cd/m2时的电压（V）、电流密度（mA/cm2）、CIE色度坐标（x，y）、电流效率（cd/A）、功率效率（lm/W）、外部量子效率（%）。
[表4]
。
如上所述可知，发光元件3具有良好的元件特性。
图17示出本实施例的发光元件的发射光谱。在图17中，横轴表示波长（nm），而纵轴表示发光强度（任意单位）。亮度1000cd/m2时的发光元件3的CIE色度坐标为（x，y）＝（0. 46，0. 47）。如图17及表4所示，本实施例的发光元件包括显示来源于[Ir（tppr）2（dpm）]的红色光、来源于[Ir（tBuppm）2（acac）]的绿色光及来源于[Ir（mpptz-dmp）3]的蓝色光的发射光谱。
接着，对发光元件3进行可靠性测试。图18及图19示出可靠性测试的结果。在图18中，纵轴表示初始亮度为100%时的归一化亮度（%），而横轴表示元件的驱动时间（h）。在图19中，纵轴表示初始电压为0V时的归一化电压，而横轴表示元件的驱动时间（h）。该可靠性测试在室温下进行，并将初始亮度设定为3000cd/m2，在电流密度恒定的条件下驱动本实施例的发光元件。从图18可知：虽然发光元件3是从各发光层获得的发光都是磷光，但是在经过1100小时之后发光元件3也保持初始亮度的72%。从该可靠性测试的结果可知发光元件3具有较长的寿命。此外，从图19可知，发光元件3是随着驱动时间经过发生的电压上升小且具有高可靠性的发光元件。
在发光元件3的电子传输层中，作为阳极一侧的层使用具有蒽骨架的物质的CzPA，而作为阴极一侧的层使用缺π电子型杂芳族化合物的BPhen。由此可知，发光元件3的随着驱动的电压上升小。
从本实施例的结果可知，本发明的一个方式的发光元件3具有良好的元件特性，寿命长，且可以均匀地获得来自三种客体材料的光的发光元件。
（参考例）
以下说明在上述实施例中使用的三｛2-[5-（2-甲基苯基）-4-（2,6-二甲基苯基）-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC｝铱（Ⅲ）（简称：[Ir（mpptz-dmp）3]）的合成方法。
[化3]
。
<步骤1：N-苯甲酰基-N'-2-甲基苯甲酰肼的合成>
首先，将15. 0g（110. 0mmol）的苯甲酰肼、75mL的N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）放入到300mL三颈烧瓶中，在用冰冷却的同时进行搅拌。将17. 0g（110. 0mmol）的邻甲基苯甲酰氯和15mL的NMP的混合溶液缓慢滴加到该混合溶液中。在滴加之后，在室温下搅拌24小时。在以规定时间起反应之后，将该反应溶液缓慢滴加到500mL的水中，而析出白色固体。交替使用水和1M的盐酸对所析出的固体进行超声波清洗。然后，使用己烷进行超声波清洗，以70%的收率获得19. 5g的N-苯甲酰-N'-2-甲基苯甲酰肼的白色固体。下述（a-1）示出步骤1的合成方案。
[化4]
。
<步骤2：[氯（2-甲基苯基）甲酮][氯（苯基）亚甲基]腙的合成>
接着，将通过上述步骤1获得的12. 0g（47. 2mmol）的N-苯甲酰-N’-2-甲基苯甲酰肼、200mL的甲苯放入到500mL三口烧瓶中。将19. 4g（94. 4mmol）的五氯化磷加入到该混合溶液中，在120℃下加热搅拌6小时。在以规定时间起反应之后，将该反应溶液缓慢滴加到200mL的水中，搅拌1小时。在搅拌之后，分离有机层和水层，使用水及饱和碳酸氢钠水溶液对有机层进行洗涤。在洗涤之后，使用无水硫酸镁对有机层进行干燥。通过重力过滤从该混合物去除硫酸镁，浓缩滤液，由此以92%的收率获得12. 6g的[氯（2-甲基苯基）甲酮][氯（苯基）亚甲基]腙的褐色液体。下述（a-2）示出步骤2的合成方案。
[化5]
。
<步骤3：3-（2-甲基苯基）-4-（2,6-二甲基苯基）-5-苯基-4H-1,2,4-三唑（简称：Hmpptz-dmp）的合成>
接着，将通过上述步骤2获得的12. 6g（43. 3mmol）的[氯（2-甲基苯基）甲酮][氯（苯基）亚甲基]腙、15. 7g（134. 5mmol）的2,6-二甲基苯胺、100ml的N,N-二甲基苯胺加入到500ml茄形烧瓶中，在120℃下加热搅拌20小时。在以规定时间起反应之后，将该反应溶液缓慢加入到200ml的1N盐酸。对该溶液加入二氯甲烷，将目的物萃取到有机层。使用水、碳酸氢钠水溶液洗涤所获得的有机层且使用硫酸镁进行干燥。通过重力过滤去除硫酸镁，浓缩所获得的滤液，从而获得黑色液体。通过硅胶柱层析法精制该液体。展开溶剂是乙酸乙酯:己烷＝1:5。浓缩所获得的馏分而获得白色固体。使用乙酸乙酯对该固体进行再结晶，以31%的收率获得4. 5g的Hmpptz-dmp的白色固体。下述（a-3）示出步骤3的合成方案。
[化6]
。
<步骤4：[Ir（mpptz-dmp）3]的合成>
接着，将通过上述步骤3获得的2. 5g（7. 4mmol）的Hmpptz-dmp、0. 7g（1. 5mmol）的三（乙酰丙酮）铱（Ⅲ）加入高温加热容器中，进行脱气。在Ar气流下以250℃对该反应容器的内部进行48小时的加热搅拌。在以规定时间起反应之后，使用二氯甲烷洗涤所获得的固体，通过抽滤获得不溶物的绿色固体。使该固体溶解于甲苯，通过氧化铝与硅藻土（日本和光纯药工业株式会社、目录号码：531-16855）的叠层，进行过滤。浓缩所获得的馏分获得绿色固体。使用甲苯对该固体进行再结晶，以45%的收率获得0. 8g的绿色粉末。下述（a-4）示出步骤4的合成方案。
[化7]
。
以下示出利用核磁共振法（1H NMR）分析通过上述步骤4获得的绿色粉末的结果。从该结果可知获得了[Ir（mpptz-dmp）3]。
1H NMR.δ（toluene-d8）:1. 82（s,3H）,1. 90（s,3H）,2. 64（s,3H）,6. 56-6. 62（m,3H）,6. 67-6. 75（m,3H）,6. 82-6. 88（m,1H）,6. 91-6. 97（t,1H）,7. 00-7. 12（m,2H）,7. 63-7. 67（d,1H）。
符号说明
101　第一电极；103　EL层；103a　EL层；103b　EL层；105　第二电极；107　电荷产生区域；201　空穴注入层；202　空穴传输层；203　发光层；203x　第一发光层；203y　第二发光层；203z　第三发光层；203B　蓝色发光层；203Bd　磷光化合物；203Bh　主体材料；203G　绿色发光层；203Gd　磷光化合物；203Gh　主体材料；203R　红色发光层；203Rd　磷光化合物；203Rh　主体材料；204　电子传输层；205　电子注入层；300　发光元件；301　第一电极；303　EL层；305　第二电极；311B　蓝色发光层；311Bd　磷光化合物；311Bh　主体材料；311ex　复合区域；311G　绿色发光层；311Gd　磷光化合物；311Gh　主体材料；311R　红色发光层；311Rd　磷光化合物；311Rh　主体材料；401　支撑衬底；403　发光元件；405　密封衬底；407　密封剂；409a　第一端子；409b　第二端子；411a　光提取结构；411b　光提取结构；413　平坦化层；415　空间；417　辅助布线；418　干燥剂；419　绝缘层；421　第一电极；423　EL层；425　第二电极；501　支撑衬底；503　发光元件；505　密封衬底；507　密封剂；509　FPC；511　绝缘层；513　绝缘层；515　空间；517　布线；519　分隔壁；521　第一电极；523　EL层；525　第二电极；541a、541b、542、543　晶体管；551　发光部；552、553　驱动电路部；1101　第一电极；1103　第二电极；1111　空穴注入层；1112　空穴传输层；1113a　第一发光层；1113b　第二发光层；1113c　第三发光层；1114　电子传输层；1115　电子注入层；7100　电视装置；7101　框体；7102　显示部；7103　支架；7111　遥控操作机；7200　计算机；7201　主体；7202　框体；7203　显示部；7204　键盘；7205　外部连接端口；7206　指向装置；7300　便携式游戏机；7301a　框体；7301b　框体；7302　连接部；7303a　显示部；7303b　显示部；7304　扬声器部；7305　记录介质插入部；7306　操作键；7307　连接端子；7308　传感器；7400　便携电话机；7401　框体；7402　显示部；7403　操作按钮；7404　外部连接端口；7405　扬声器；7406　麦克风；7500　平板终端；7501a、7501b　框体；7502a、7502b　显示部；7503　轴部；7504　电源；7505　操作键；7506　扬声器；7601、7602　照明装置；7603　台式照明装置；7604　面状照明装置；7701　照明部；7703　支柱；7705　支撑台。

Claims (30)

1. 一种发光元件，包括：
第一电极；
所述第一电极上的第一发光层，该第一发光层包含第一磷光化合物及第一主体材料；
所述第一发光层上的第二发光层，该第二发光层包含第二磷光化合物及第二主体材料；
所述第二发光层上的第三发光层，该第三发光层包含第三磷光化合物及第三主体材料；以及
所述第三发光层上的第二电极，
其中，在所述第一磷光化合物的发射光谱的峰值、所述第二磷光化合物的发射光谱的峰值和所述第三磷光化合物的发射光谱的峰值之间，所述第二磷光化合物的发射光谱的峰值在最长波长一侧且所述第三磷光化合物的发射光谱的峰值在最短波长一侧，
并且，所述第三主体材料具有比所述第一主体材料及所述第二主体材料高的三重态激发能。
2. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第一磷光化合物发射绿色光，
所述第二磷光化合物发射红色光，
并且所述第三磷光化合物发射蓝色光。
3. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料在将所述第一电极用作阳极时都具有电子传输性。
4. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料在将所述第一电极用作阴极时都具有空穴传输性。
5. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料都具有空穴传输性及电子传输性，
并且所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料都包含空穴传输骨架及电子传输骨架。
6. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第一主体材料与所述第二主体材料相同。
7. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第一发光层包含第一载流子传输化合物，
所述第一主体材料和所述第一载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
所述第一主体材料和所述第一载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性，
所述第二发光层包含第二载流子传输化合物，
所述第二主体材料和所述第二载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
所述第二主体材料和所述第二载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性，
所述第三发光层包含第三载流子传输化合物，
所述第三主体材料和所述第三载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
并且所述第三主体材料和所述第三载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性。
8. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第二发光层具有2nm以上且20nm以下的厚度。
9. 根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第二发光层与所述第一发光层及所述第三发光层接触。
10. 一种包括根据权利要求1所述的发光元件的照明装置。
11. 一种包括发光装置的电子设备，该发光装置包括：
根据权利要求1所述的发光元件；以及
用来控制所述发光元件的单元。
12. 一种发光元件，包括：
第一电极；
所述第一电极上的第一发光层，该第一发光层包含第一磷光化合物及第一主体材料；
所述第一发光层上的第二发光层，该第二发光层包含第二磷光化合物及第二主体材料；
所述第二发光层上的第三发光层，该第三发光层包含第三磷光化合物及第三主体材料；以及
所述第三发光层上的第二电极，
其中，所述第一磷光化合物发射绿色光，
所述第二磷光化合物发射红色光，
并且，所述第三磷光化合物发射蓝色光。
13. 根据权利要求12所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料在将所述第一电极用作阳极时都具有电子传输性。
14. 根据权利要求12所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料在将所述第一电极用作阴极时都具有空穴传输性。
15. 根据权利要求12所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料都具有空穴传输性及电子传输性，
并且所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料都包含空穴传输骨架及电子传输骨架。
16. 根据权利要求12所述的发光元件，
其中所述第一主体材料与所述第二主体材料相同。
17. 根据权利要求12所述的发光元件，
其中所述第一发光层包含第一载流子传输化合物，
所述第一主体材料和所述第一载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
所述第一主体材料和所述第一载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性，
所述第二发光层包含第二载流子传输化合物，
所述第二主体材料和所述第二载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
所述第二主体材料和所述第二载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性，
所述第三发光层包含第三载流子传输化合物，
所述第三主体材料和所述第三载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
并且所述第三主体材料和所述第三载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性。
18. 根据权利要求12所述的发光元件，
其中所述第二发光层具有2nm以上且20nm以下的厚度。
19. 根据权利要求12所述的发光元件，
其中所述第二发光层与所述第一发光层及所述第三发光层接触。
20. 一种包括根据权利要求12所述的发光元件的照明装置。
21. 一种包括发光装置的电子设备，该发光装置包括：
根据权利要求12所述的发光元件；以及
用来控制所述发光元件的单元。
22. 一种发光元件，包括：
第一电极；
所述第一电极上的第一发光层，该第一发光层包含第一磷光化合物及第一主体材料；
所述第一发光层上的第二发光层，该第二发光层包含第二磷光化合物及第二主体材料；
所述第二发光层上的第三发光层，该第三发光层包含第三磷光化合物及第三主体材料；以及
所述第三发光层上的第二电极，
其中，所述第二磷光化合物发射红色光，
所述第三磷光化合物发射蓝色光，
并且，所述第二发光层与所述第三发光层彼此接触。
23. 根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料在将所述第一电极用作阳极时都具有电子传输性。
24. 根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料在将所述第一电极用作阴极时都具有空穴传输性。
25. 根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料都具有空穴传输性及电子传输性，
并且所述第一主体材料、所述第二主体材料及所述第三主体材料都包含空穴传输骨架及电子传输骨架。
26. 根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述第一主体材料与所述第二主体材料相同。
27. 根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述第一发光层包含第一载流子传输化合物，
所述第一主体材料和所述第一载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
所述第一主体材料和所述第一载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性，
所述第二发光层包含第二载流子传输化合物，
所述第二主体材料和所述第二载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
所述第二主体材料和所述第二载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性，
所述第三发光层包含第三载流子传输化合物，
所述第三主体材料和所述第三载流子传输化合物中的一个具有空穴传输性，
并且所述第三主体材料和所述第三载流子传输化合物中的另一个具有电子传输性。
28. 根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述第二发光层具有2nm以上且20nm以下的厚度。
29. 一种包括根据权利要求22所述的发光元件的照明装置。
30. 一种包括发光装置的电子设备，该发光装置包括：
根据权利要求22所述的发光元件；以及
用来控制所述发光元件的单元。
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