CN106229417A - 利用磷光发光的发光装置、电子设备及照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新的利用磷光发光的发光装置。另外，本发明提供一种利用磷光发光的电子设备及照明装置。本发明的一个方式是一种包含磷光有机金属铱配合物的发光装置，该磷光有机金属铱配合物包含铱及在4位具有芳基的嘧啶或在2位具有芳基的1，3，5‑三嗪。嘧啶或1，3，5‑三嗪中的氮的一个配位到铱。此外，嘧啶和1，3，5‑三嗪的每一个具有烷基或芳基等取代基。另外，与嘧啶的4位或1，3，5‑三嗪的2位结合的芳基的邻位与铱结合。
Description
本申请是申请号为201210128495.7、申请日为2012年04月27日、发明名称为“利用磷光发光的发光装置、电子设备及照明装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的一个方式涉及一种利用磷光发光的发光装置。换言之，本发明的一个方式涉及一种发光装置，该发光装置通过具备具有包含能够将三重激发态能转换成发光的有机金属铱配合物的EL层的发光元件来得到磷光发光。另外，本发明的一个方式涉及一种利用磷光发光的电子设备及照明装置。
背景技术
有机化合物通过吸收光成为激发态。并且，通过经过该激发态，有时发生各种反应(光化学反应)或发光(luminescence)，因此有机化合物应用于各种用途。
作为光化学反应的一个例子，有单态氧与不饱和有机分子的反应(加氧(oxygenaddition))(例如，参照非专利文献1)。因为氧分子的基态是三重态，所以单态的氧(单态氧)不通过直接光激发而产生。但是，在其他三重激发态分子的存在下产生单态氧，而可以发生加氧反应。此时，能够形成三重激发态分子的化合物被称为光敏剂。
如上所述，为了产生单态氧，需要使用能够通过光激发形成三重激发态分子的光敏剂。但是，因为通常的有机化合物的基态是单态，所以到三重激发态分子的光激发是禁戒跃迁，不容易产生三重激发态分子。因此，作为这种光敏剂，需求容易发生从单重激发态到三重激发态的系间跨越(intersystem crossing)的化合物(或者，允许通过光激发直接将化合物转换成三重激发态的禁戒跃迁的化合物)。换言之，这种化合物可以用作光敏剂，可以说是有益的。
另外，这种化合物常常发射磷光。磷光是指由于不同多重体的能量之间的跃迁而产生的发光，在通常的有机化合物中，磷光是指当从三重激发态回到单重激发态时产生的发光(另一方面，当从单重激发态回到单重基态时的发光被称为荧光)。作为能够发射磷光的化合物，即能够将三重激发态转换成发光的化合物(以下，称为磷光化合物)的应用领域，可以举出以有机化合物为发光物质的发光元件。
这种发光元件的结构是在电极之间仅设置包含作为发光物质的有机化合物的发光层的简单的结构，并且具有薄型轻量、高速响应性及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。
以有机化合物为发光物质的发光元件的发光机理是载流子注入型。换言之，通过将发光层夹在电极之间并施加电压，从电极注入的电子和空穴重新结合，以发光物质成为激发态，当该激发态回到基态时发光。并且，作为激发态的种类，与上述光激发的情况同样，可以是单重激发态(S*)和三重激发态(T*)。此外，在发光元件中，单重激发态和三重激发态的统计学上的生成比率被认为是S*：T*＝1：3。
在将单重激发态转换成发光的化合物(以下称为荧光化合物)中，在室温下仅观察到来自单重激发态的发光(荧光)，而观察不到来自三重激发态的发光(磷光)。因此，基于S*：T*＝1：3的关系，使用荧光化合物的发光元件中的内量子效率(所产生的光子相对于所注入的载流子的比率)的理论上的极限被认为是25％。
另一方面，如果使用上述磷光化合物，则内量子效率在理论上可以提高到75％至100％。换言之，可以实现荧光化合物的3倍至4倍的发光效率。根据这些理由，为了实现高效率的发光元件，近年来对使用磷光化合物的发光元件的开发积极地进行开发(例如，参照非专利文献2)。尤其是，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受到关注。
[非专利文献1]井上晴夫以及3名，基本化学历程，光化学I(Basic ChemistryCourse PHOTOCHEMISTRY I)(Maruzen Co.，Ltd.出版)，第106-110页)
[非专利文献2]Zhang、Guo-Lin以及5名，Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao(高等学校化学学报)(2004)，vol.25，No.3，p.397-400
发明内容
本发明的一个方式的目的之一是提供一种新的利用磷光发光的发光装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种利用磷光发光的电子设备及照明装置。
本发明的一个方式是一种包含磷光有机金属铱配合物的发光装置，其中在4位具有芳基的嘧啶的3位的氮配位到铱，嘧啶在2位、5位和6位中的任一个具有烷基或芳基，并且嘧啶的4位的芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构。
另外，具有上述结构的磷光有机金属铱配合物是具有以下述通式(G1)表示的结构的磷光有机金属铱配合物。
[化学式1]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R1至R3分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R1至R3中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
另外，本发明的另一个方式是一种包含磷光有机金属铱配合物的发光装置，其中在2位具有芳基的1，3，5-三嗪的1位的氮配位到铱，1，3，5-三嗪在4位和6位中的任一个具有取代基，并且芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构。
另外，具有上述结构的磷光有机金属铱配合物是具有以下述通式(G2)表示的结构的磷光有机金属铱配合物。
[化学式2]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R4和R5分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R4和R5中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
另外，具有以通式(G1)及(G2)表示的结构且在该结构中形成最低三重激发态的磷光有机金属铱配合物能够高效地发射磷光，所以是优选的。
在此，作为具有以上述通式(G1)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，具体而言，以下述通式(G3)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式3]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R1至R3分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R1至R3中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。另外，L表示单阴离子配体。)
另外，作为具有以上述通式(G2)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，具体而言，以下述通式(G4)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式4]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R4和R5分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R4和R5中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。另外，L表示单阴离子配体。)
此外，以上述通式(G3)及通式(G4)中的单阴离子配体L优选是具有β-二酮结构的单阴离子双齿螯合配体、具有羧基的单阴离子双齿螯合配体、具有酚式羟基的单阴离子双齿螯合配体和两个配体元素都是氮的单阴离子双齿螯合配体中的任一个。特别优选的是以下述结构式(L1)至(L7)表示的单阴离子配体。因为这些配体的配位能力高，且可以低廉地得到，所以是有效的。
[化学式5]
(在式中，R21至R58分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、卤基、乙烯基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基或者取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基。另外，A1至A4分别独立地表示与氮、氢结合的sp2杂化碳或与取代基R结合的sp2杂化碳，取代基R表示碳数为1至4的烷基、卤基、碳数为1至4的卤代烷基或苯基。)
另外，作为具有以上述通式(G1)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，具体而言，以下述通式(G5)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式6]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R1至R3分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R1至R3中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
另外，作为具有以上述通式(G2)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，具体而言，以下述通式(G6)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式7]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R4和R5分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R4和R5中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
另外，作为具有以上述通式(G1)至(G6)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，具体而言，以下述结构式(100)至(104)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式8]
另外，因为上述磷光有机金属铱配合物能够发射磷光，换言之，能够将三重激发态能转换成发光且呈现发光，所以通过将包含磷光有机金属铱配合物的发光元件应用于发光装置来可以实现高效率化，从而是非常有效的。
另外，本发明的另一个方式的发光装置具有在一对电极之间隔着EL层而形成的发光元件。此外，包括在EL层中的发光层优选包含上述磷光有机金属铱配合物(客体材料)、第一有机化合物和第二有机化合物而形成。此时，例如，通过作为第一有机化合物选择具有电子俘获性的化合物，作为第二有机化合物选择具有空穴俘获性的化合物，发光层内的复合效率得到提高，而可以实现低耗电量化。
或者，优选包括在EL层中的发光层包含上述磷光有机金属铱配合物(客体材料)、第一有机化合物和第二有机化合物而形成，并且第一有机化合物和第二有机化合物的组合是形成激基复合物的组合。因为在该发光元件中，可以通过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的能量转移来提高能量转移效率，所以通过将该发光元件应用于发光装置，可以实现低耗电量化。
换言之，上述发光装置具有如下结构：EL层设置在一对电极之间，该EL层包含磷光有机金属铱配合物、第一有机化合物和第二有机化合物，在磷光有机金属铱配合物中，在4位具有芳基的嘧啶的3位的氮配位到铱，嘧啶在2位、5位和6位中的任一个具有烷基或芳基，并且嘧啶的4位的芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构，并且，第一有机化合物和第二有机化合物形成激基复合物。
另外，上述发光装置的其他方式是一种具有如下结构的发光装置：EL层设置在一对电极之间，该EL层包含磷光有机金属铱配合物、第一有机化合物和第二有机化合物，在磷光有机金属铱配合物中，在2位具有芳基的1，3，5-三嗪的1位的氮配位到铱，1，3，5-三嗪在4位和6位中的任一个具有取代基，并且芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构，并且，第一有机化合物和第二有机化合物形成激基复合物。
再者，本发明的另一个方式的发光装置具有发光元件(所谓的串联型发光元件)，该发光元件在一对电极之间隔着电荷产生层而层叠多个包含上述磷光有机金属铱配合物的EL层而成。另外，串联型发光元件可以在保持低电流密度的同时实现高亮度区域中的发光。因为可以保持低电流密度，可以实现长寿命元件，从而通过将其应用于发光装置，可以进行低电压驱动，并且实现低耗电量化。
就是说，上述发光装置具有如下结构：多个EL层设置在一对电极之间，该多个EL层中的至少一层(优选为一层以上且三层以下)包含磷光有机金属铱配合物，其中在4位具有芳基的嘧啶的3位的氮配位到铱，所述嘧啶在2位、5位和6位中的任一个具有烷基或芳基，并且嘧啶的4位的芳基与所述铱结合而具有邻位金属化的结构。
另外，上述发光装置的其他方式是一种具有如下结构的发光装置：EL层设置在一对电极之间，该多个EL层中的至少一层(优选为一层以上且三层以下)包含磷光有机金属铱配合物，其中在2位具有芳基的1，3，5-三嗪的1位的氮配位到铱，所述1，3，5-三嗪的在4位和6位中的任一个具有取代基，并且所述芳基与所述铱结合而具有邻位金属化的结构。
另外，本发明还包括具有串联型发光元件的发光装置的上述各结构中的如下结构：从包含磷光有机金属铱配合物的EL层得到磷光发光的结构；多个EL层具有至少一层的不包含磷光有机金属铱配合物的EL层的结构；以及多个EL层分别具有包含磷光有机金属铱配合物且得到磷光发光的EL层和不包含磷光有机金属铱配合物且得到荧光发光的EL层的结构。
此外，本发明的另一个方式的发光装置具有在一对电极之间隔着包含上述磷光有机金属铱配合物的EL层而形成的发光元件。另外，该发光元件以一对电极的一方的电极用作反射电极，另一方的电极用作半透射·半反射电极的方式形成，并且，以使每个发光元件发射波长不同的光的方式调节两个电极之间的光程来形成。通过将这种发光元件应用于发光装置(所谓的微腔结构的发光装置)，可以加强特定波长的正面方向的发光强度，从而可以实现低耗电量化。该结构是当将其应用于使用三种颜色以上的像素的彩色显示器(图像显示装置)时特别有效的。
换言之，上述发光装置是一种发光装置，包括：具有反射电极、以与反射电极接触的方式形成的第一透明导电层、以与第一透明导电层接触的方式形成的EL层及以与EL层接触的方式形成的半透射·半反射电极的第一发光元件；具有反射电极、以与反射电极接触的方式形成的第二透明导电层、以与第二透明导电层接触的方式形成的EL层及以与EL层接触的方式形成的半透射·半反射电极的第二发光元件；以及具有反射电极、以与反射电极接触的方式形成的EL层及以与EL层接触的方式形成的半透射·半反射电极的第三发光元件，其中，EL层包含磷光有机金属铱配合物，在该磷光有机金属铱配合物中，在4位具有芳基的嘧啶的3位的氮配位到铱，嘧啶在2位、5位和6位中的任一个具有烷基或芳基，并且嘧啶的4位的芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构。并且，通过将第一透明导电层和第二透明导电层的总厚度分别设定为所希望的总厚度，从第一发光元件发射波长比第二发光元件长的光，从第二发光元件发射波长比第三发光元件长的光。
另外，上述结构还包括一种发光装置，包括：具有反射电极、以与反射电极接触的方式形成的第一透明导电层、以与第一透明导电层接触的方式形成的EL层及以与EL层接触的方式形成的半透射·半反射电极的第一发光元件；具有反射电极、以与反射电极接触的方式形成的第二透明导电层、以与第二透明导电层接触的方式形成的EL层及以与EL层接触的方式形成的半透射·半反射电极的第二发光元件；以及具有反射电极、以与反射电极接触的方式形成的EL层及以与EL层接触的方式形成的半透射·半反射电极的第三发光元件，其中，EL层包含磷光有机金属铱配合物，在该磷光有机金属铱配合物中，在2位具有芳基的1，3，5-三嗪的1位的氮配位到铱，1，3，5-三嗪在4位和6位中的任一个具有取代基，并且芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构，并且，通过将第一透明导电层和第二透明导电层的总厚度分别设定为所希望的总厚度，从第一发光元件发射波长比第二发光元件长的光，从第二发光元件发射波长比第三发光元件长的光。
另外，组合上述微腔结构的发光装置和上面所说明的串联型发光元件而构成的发光装置也包括在本发明中。
此外，本发明的一个方式不仅包括具有发光元件的发光装置，而且还包括具有发光装置的电子设备及照明装置。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示装置、发光装置或光源(包括照明装置)。另外，发光装置还包括如下模块：在发光装置中安装有连接器诸如FPC(Flexible printed circuit：柔性印刷电路)、TAB(Tape Automated Bonding：载带自动键合)带或TCP(Tape Carrier Package：载带封装)的模块；将印刷线路板设置于TAB带或TCP端部的模块；或者通过COG(Chip On Glass：玻璃上芯片)方式将IC(集成电路)直接安装到发光元件上的模块。
本发明的一个方式可以提供一种新的利用磷光发光的发光装置。另外，本发明的一个方式可以提供一种利用磷光发光的电子设备及照明装置。
附图说明
图1是说明发光元件的结构的图；
图2是说明发光元件的结构的图；
图3A和图3B是说明发光元件的结构的图；
图4是说明发光装置的图；
图5A和图5B是说明发光装置的图；
图6A至图6D是说明电子设备的图；
图7是说明照明设备的图；
图8是说明发光元件的图；
图9是示出发光元件1的亮度-电流效率特性的图；
图10是示出发光元件1的电压-亮度特性的图；
图11是示出发光元件1的发射光谱的图；
图12是结构式(100)的磷光有机金属铱配合物的1H-NMR谱；
图13是结构式(101)的磷光有机金属铱配合物的1H-NMR谱；
图14是结构式(102)的磷光有机金属铱配合物的1H-NMR谱；
图15是结构式(103)的磷光有机金属铱配合物的1H-NMR谱；
图16是示出发光元件2的亮度-电流效率特性的图；
图17是示出发光元件2的电压-亮度特性的图；
图18是示出发光元件2的发射光谱的图；
图19是示出发光元件2的可靠性的图；
图20是示出发光元件3的亮度-电流效率特性的图；
图21是示出发光元件3的电压-亮度特性的图；
图22是示出发光元件3的发射光谱的图；
图23是示出发光元件3的可靠性的图；
图24是示出发光元件4的亮度-电流效率特性的图；
图25是示出发光元件4的电压-亮度特性的图；
图26是示出发光元件4的发射光谱的图；
图27是示出发光元件4的可靠性的图；
图28是结构式(105)的磷光有机金属铱配合物的1H-NMR谱；
图29A和图29B是1，6mMemFLPAPrn(简称)的1H-NMR谱；
图30是说明发光元件的图；
图31是以结构式(106)表示的磷光有机金属铱配合物的紫外·可见吸收光谱及发射光谱。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。但是，本发明不局限于以下说明的内容，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限定在下面所示的实施方式所记载的内容中。
实施方式1
在本实施方式中，作为能够应用于利用磷光发光的发光装置的发光元件，参照图1对将磷光有机金属铱配合物用于发光层的发光元件进行说明。
在本实施方式所示的发光元件中，如图1所示，在一对电极(第一电极(阳极)101与第二电极(阴极)103)之间夹有包括发光层113的EL层102，EL层102除了发光层113之外，还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层114、电子注入层115、电荷产生层(E)116等而形成。
通过对这种发光元件施加电压，从第一电极101一侧注入的空穴和从第二电极103一侧注入的电子在发光层113中重新结合以使磷光有机金属铱配合物成为激发态。并且，当该处于激发态的磷光有机金属铱配合物回到基态时发光。像这样，本发明的一个方式的磷光有机金属铱配合物用作发光元件中的发光物质。
另外，EL层102中的空穴注入层111是包含空穴传输性高的物质和受主物质的层，由于受主物质从空穴传输性高的物质抽出电子，由此产生空穴。因此，空穴隔着空穴传输层112从空穴注入层111注入到发光层113。
另外，电荷产生层(E)116是包含空穴传输层高的物质和受主物质的层。由于受主物质从空穴传输性高的物质抽出电子，因此被抽出的电子隔着电子传输层114从具有电子注入性的电子注入层115注入到发光层113。
下面，对制造本实施方式所示的发光元件时的具体例子进行说明。
作为第一电极(阳极)101及第二电极(阴极)103，可以使用金属、合金、导电化合物及它们的混合物。具体而言，除了氧化铟-氧化锡(ITO：Indium Tin Oxide)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(Indium Zinc Oxide)、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、钛(Ti)之外，还可以使用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(Li)和铯(Cs)等、碱土金属诸如钙(Ca)和锶(Sr)等、镁(Mg)、包含它们的合金(MgAg、AlLi)、稀土金属诸如铕(Eu)和镱(Yb)等、包含它们的合金及石墨烯等。另外，第一电极(阳极)101及第二电极(阴极)103可以通过溅射法或蒸镀法(包括真空蒸镀法)等来形成。
作为用于空穴注入层111、空穴传输层112及电荷产生层(E)116的空穴传输性高的物质，例如可以举出4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯胺]联苯(简称：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(简称：TPD)、4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称：TCTA)、4，4’，4”-三(N，N-二苯胺)三苯胺(简称：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯胺]三苯胺(简称：MTDATA)、4，4’-双[N-(螺-9，9’-二芴-2-基)-N-苯胺]联苯(简称：BSPB)等芳香胺化合物；3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA1)、3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)等。除上述以外，还可以使用4，4’-二(N-咔唑基)联苯(简称：CBP)、1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)等的咔唑衍生物等。这些物质主要是各自具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。然而，还可以使用除上述材料之外的物质，只要该物质的空穴传输性高于电子传输性。
再者，还可以使用聚(N-乙烯咔唑)(简称：PVK)、聚(4-乙烯三苯胺)(简称：PVTPA)、聚[N-(4-{N’-[4-(4-二苯胺)苯基]苯基-N’-苯胺}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。
另外，作为用于空穴注入层111及电荷产生层(E)116的受主物质，可以举出过渡金属氧化物或属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物。具体地说，氧化钼是特别优选的。
在发光层113中，作为用作发光物质的主体材料包含磷光有机金属铱配合物，且作为主体材料使用其三重激发态能比该磷光有机金属铱配合物的三重激发态能大的物质。
另外，上述磷光有机金属铱配合物是一种磷光有机金属铱配合物，其中在4位具有芳基的嘧啶的3位的氮配位到铱，嘧啶在2位、5位和6位中的任一个具有烷基或芳基，并且嘧啶的4位的芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构。并且，磷光有机金属铱配合物具有以下述通式(G1)表示的结构。
[化学式9]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R1至R3分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R1至R3中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
再者，作为上述磷光有机金属铱配合物，也可以使用一种以下述通式(G2)表示的磷光有机金属铱配合物，在该磷光有机金属铱配合物中，在2位具有芳基的1，3，5-三嗪的1位的氮配位到铱，1，3，5-三嗪在4位和6位中的任一个具有取代基，并且芳基与铱结合而具有邻位金属化的结构。
[化学式10]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R4和R5分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R4和R5中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
在此，具有以通式(G1)及(G2)表示的结构且在该结构中形成最低三重激发态的磷光有机金属铱配合物能够高效地发射磷光，所以是优选的。为了实现这种方式，例如，以该结构的最低三重激发态能相等于或低于构成该磷光有机金属铱配合物的其他骨架(其他配体)的最低三重激发态能方式，选择其他骨架(其他配体)，即可。通过采用这种结构，不管该结构以外的骨架(配体)如何，也最后在该结构中形成最低三重激发态能，因此可以得到来源于该结构的磷光发光。从而，可以得到高效率的磷光发光。例如，可以举出作为侧链具有该结构的乙烯基聚合物等。
另外，作为具有以上述通式(G1)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，以下述通式(G3)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式11]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R1至R3分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R1至R3中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。另外，L表示单阴离子配体。)
另外，作为具有以上述通式(G2)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，以下述通式(G4)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式12]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R4和R5分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R4和R5中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。另外，L表示单阴离子配体。)
此外，以上述通式(G3)及通式(G4)中的单阴离子配体L优选是具有β-二酮结构的单阴离子双齿螯合配体、具有羧基的单阴离子双齿螯合配体、具有酚式羟基的单阴离子双齿螯合配体和两个配体元素都是氮的单阴离子双齿螯合配体中的任一个。特别优选的是以下述结构式(L1)至(L7)表示的单阴离子配体。因为这些配体的配位能力高，且可以低廉地得到，所以是有效的。
[化学式13]
(在式中，R21至R58分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、卤基、乙烯基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基或者取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基。另外，A1至A4分别独立地表示氮、与氢结合的sp2杂化碳或与取代基R结合的sp2杂化碳，取代基R表示碳数为1至4的烷基、卤基、碳数为1至4的卤代烷基或苯基。)
另外，作为具有以上述通式(G1)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，以下述通式(G5)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式14]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R1至R3分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R1至R3中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
另外，作为具有以上述通式(G2)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，以下述通式(G6)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式15]
(在式中，Ar表示取代或未取代的芳基，R4和R5分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。注意，R4和R5中的至少任一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基、取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基、卤基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个。)
另外，作为具有以上述通式(G1)至(G6)表示的结构的磷光有机金属铱配合物，具体而言，以下述结构式(100)至(106)表示的磷光有机金属铱配合物是优选的。
[化学式16]
另外，作为用来使上述磷光有机金属铱配合物处于分散状态的物质(即，主体材料)，例如，除了具有芳基胺骨架的化合物诸如4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBA1BP)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)、2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(简称：TPAQn)或NPB之外，优选使用：咔唑衍生物诸如CBP或4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称：TCTA)等；含氮杂芳族化合物诸如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)或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)；或者金属配合物诸如双[2-(2-羟基苯基)吡啶根合]锌(简称：Znpp2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑]锌(简称：Zn(BOX)2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(简称：BAlq)或三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq3)等。另外，也可使用高分子化合物诸如PVK。
另外，通过包含上述磷光有机金属铱配合物(客体材料)和主体材料形成发光层113，从而，可以从发光层113得到发光效率高的磷光发光。
电子传输层114是包含电子传输性高的物质的层。作为电子传输层114，可以使用金属配合物诸如Alq3、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-羟基喹啉合)铍(简称：BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2或双[2-(2-羟基苯基)-苯并噻唑]锌(简称：Zn(BTZ)2)等。此外，也可以使用杂芳族化合物诸如2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、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)、红菲咯啉(简称：Bphen)、浴铜灵(简称：BCP)、4，4’-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)二苯乙烯(简称：BzOs)等。另外，还可以使用高分子化合物诸如聚(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)。在此所述的物质主要是电子迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。另外，只要是电子传输性比空穴传输性高的物质，就可以将上述物质之外的物质用作电子传输层。
另外，作为电子传输层114，不仅采用单层，而且可以采用由上述物质构成的层的两层以上的叠层。
电子注入层115是包含电子注入性高的物质的层。作为电子注入层115，可以使用氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)及锂氧化物(LiOx)等碱金属、碱土金属或它们的化合物。此外，可以使用氟化铒(ErF3)等稀土金属化合物。另外，也可以使用上述构成电子传输层114的物质。
或者，也可以将有机化合物与电子给体(供体)混合而成的复合材料用于电子注入层115。这种复合材料的电子注入性及电子传输性高，因为电子给体使得电子产生在有机化合物中。在此情况下，有机化合物优选是在传输产生的电子方面性能优异的材料。具体地，例如，可以使用如上所述的构成电子传输层114的物质(金属配合物和杂芳族化合物等)。作为电子给体，只要使用对有机化合物呈现电子给体性的物质，即可。具体地，优选使用碱金属、碱土金属和稀土金属，可以举出锂、铯、镁、钙、铒、镱等。另外，优选使用碱金属氧化物或碱土金属氧化物，例如可以举出锂氧化物、钙氧化物、钡氧化物等。此外，可以使用氧化镁等路易斯碱。或者，也可以使用四硫富瓦烯(简称：TTF)等有机化合物。
另外，上述空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114、电子注入层115和电荷产生层(E)116分别可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
在上述发光元件中，因为在第一电极101和第二电极103之间产生的电位差而产生电流，并且因为在EL层102中空穴和电子重新结合而发光。然后，该发光穿过第一电极101和第二电极103中的任一方或双方取出到外部。因此，第一电极101和第二电极103中的任一方或双方为具有透光性的电极。
因为如上所说明的发光元件可以得到来源于磷光有机金属铱配合物的磷光发光，所以与使用荧光化合物的发光元件相比，可以实现高效率的发光元件。
另外，本实施方式所示的发光元件是发光元件的结构的一个例子，但是也可以将其他实施方式所示的其他结构的发光元件应用于本发明的一个方式的发光装置。此外，作为包括上述发光元件的发光装置，可以制造被动矩阵型发光装置和主动矩阵型发光装置。还可以制造在其他实施方式所说明的包括与上述发光元件不同的发光元件的发光元件的微腔结构的发光装置。上述发光装置的每一个包括在本发明中。
另外，在主动矩阵型发光装置的情况下，对TFT的结构没有特别的限制。例如，可以适当地使用交错型TFT或反交错型TFT。此外，形成在TFT衬底上的驱动电路可以由n型TFT和p型TFT中的一方或双方形成。并且，对用于TFT的半导体膜的结晶性也没有特别的限制。例如，可以使用非晶半导体膜、结晶半导体膜和氧化物半导体膜等。
另外，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，作为本发明的一个方式说明一种发光元件，其中，除了磷光有机金属铱配合物之外，还将其他两种以上的有机化合物用于发光层。
本实施方式所示的发光元件具有如图2所示那样的在一对电极(阳极201与阴极202)之间包括EL层203的结构。另外，EL层203至少具有发光层204，除此之外，EL层203还可以包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、电荷产生层(E)等。此外，作为空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、电荷产生层(E)，可以使用实施方式1所示的物质。
在本实施方式所示的发光层204中，包括使用实施方式1所示的磷光有机金属铱配合物的磷光化合物205、第一有机化合物206及第二有机化合物207。另外，磷光化合物205是发光层204中的客体材料。此外，第一有机化合物206和第二有机化合物207中的发光层204中的含有率多的一方为发光层204中的主体材料。
在发光层204中，通过采用将上述客体材料分散到主体材料的结构，可以控制发光层的结晶化。另外，可以抑制由于客体材料的高浓度导致的浓度猝灭并提高发光元件的发光效率。
另外，第一有机化合物206和第二有机化合物207的每一个的三重激发态能的能级(T1能级)优选高于磷光化合物205的T1能级。这是因为如下缘故：如果第一有机化合物206(或第二有机化合物207)的T1能级低于磷光化合物205的T1能级，则第一有机化合物206(或第二有机化合物207)使有助于发光的磷光化合物205的三重激发态能猝灭(quench)，而导致发光效率的降低。
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，在考虑到作为分子之间的能量转移机理周知的福斯特机理(偶极-偶极相互作用)及德克斯特(Dexter)机理(电子交换相互作用)的情况下，主体材料的发射光谱(从单重激发态的能量转移中的荧光光谱，从三重激发态的能量转移中的磷光光谱)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)的重叠的部分大。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，则主体材料的T1能级低于磷光化合物的T1能级，而导致上述猝灭的问题。另一方面，为了避免猝灭的问题，当将主体材料的T1能级设定为高于磷光化合物的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)一侧的吸收带中的光谱重叠。从而，通常，难以将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并最大限度地提高主体材料的从单重激发态的能量转移。
于是，在本实施方式中，第一有机化合物和第二有机化合物的组合优选是形成激基复合物(也称为“exciplex”)的组合。此时，当在发光层204中载流子(电子及空穴)重新结合时，第一有机化合物206和第二有机化合物207形成激基复合物。由此，在发光层204中，第一有机化合物206的荧光光谱及第二有机化合物207的荧光光谱转换为位于更长波长一侧的激基复合物的发射光谱。并且，如果为了使激基复合物的发射光谱与客体材料的吸收光谱的重叠的部分变大而选择第一有机化合物和第二有机化合物，则可以最大限度地提高从单重激发态的能量转移。另外，关于三重激发态，也可以认为产生来自激基复合物的能量转移，而不产生来自主体材料的能量转移。
作为磷光化合物205，使用实施方式1所示的磷光有机金属铱配合物。另外，作为第一有机化合物206和第二有机化合物207的组合，只要是产生激基复合物的组合即可，但是，优选组合容易接受电子的化合物(电子俘获化合物)和容易接受空穴的化合物(空穴俘获化合物)。
作为容易接受电子的化合物，优选使用缺π电子型杂芳族化合物诸如含氮杂芳族化合物，例如可以举出喹喔啉衍生物或二苯并喹喔啉衍生物诸如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)和6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：6mDBTPDBq-II)等。
作为容易接受空穴的化合物，优选使用富π电子型杂芳族化合物(例如，咔唑衍生物或吲哚衍生物)或芳香胺化合物，例如可以举出4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBA1BP)、4，4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBNBB)、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]-螺环-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-N’，N’-二苯基氨基-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]螺环-9，9’-联芴(简称：PCASF)、2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]螺环-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)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(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-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzDPA1)、3，6-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-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-(4-二苯基氨基苯基)-N-(1-萘基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzTPN2)、3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)。
上述第一有机化合物206和第二有机化合物207的组合不局限于此，只要是能够形成激基复合物的组合，该激基复合物的发射光谱与磷光化合物205的吸收光谱重叠，与磷光化合物205的吸收光谱的峰值相比，该激基复合物的发射光谱的峰值位于长波长，即可。
另外，在由容易接受电子的化合物和容易接受空穴的化合物构成第一有机化合物206和第二有机化合物207时，可以根据其混合比控制载流子平衡。具体而言，优选第一有机化合物和第二有机化合物的比例为1：9至9：1。
因为本实施方式所示的发光元件能够由于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的能量转移而提高能量转移效率，所以可以实现外量子效率高的发光元件。
另外，作为包括在本发明中的其他结构，也可以采用如下结构：作为磷光化合物205(客体材料)的其他两种有机化合物使用空穴俘获性的主体分子及电子俘获性的主体分子来形成发光层204，以便得到将空穴和电子导入到存在于两种主体分子中的客体分子而使客体分子成为激发态的现象(即，Guest Coupled with Complementary Hosts：GCCH，客体与互补主体的耦合)。
此时，作为具有空穴俘获性的主体分子及具有电子俘获性的主体分子，分别可以使用上述容易接受空穴的化合物及容易接受电子的化合物。
另外，本实施方式所示的发光元件是发光元件的结构的一个例子，但是也可以将其他实施方式所示的其他结构的发光元件应用于本发明的一个方式的发光装置。此外，作为包括上述发光元件的发光装置，可以制造被动矩阵型发光装置和主动矩阵型发光装置。还可以制造在其他实施方式所说明的包括与上述发光元件不同的发光元件的发光元件的微腔结构的发光装置。上述发光装置的每一个包括在本发明中。
另外，在主动矩阵型发光装置的情况下，对TFT的结构没有特别的限制。例如，可以适当地使用交错型TFT或反交错型TFT。此外，形成在TFT衬底上的驱动电路可以由n型TFT和p型TFT中的一方或双方形成。并且，对用于TFT的半导体膜的结晶性也没有特别的限制。例如，可以使用非晶半导体膜、结晶半导体膜和氧化物半导体膜等。
另外，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中，作为本发明的一个方式，对隔着电荷产生层具有多个EL层的结构的发光元件(以下，称为串联型发光元件)进行说明。
本实施方式所示的发光元件是如图3A所示那样的在一对电极(第一电极301与第二电极304)之间具有多个EL层(第一EL层302(1)和第二EL层302(2))的串联型发光元件。
在本实施方式中，第一电极301是用作阳极的电极，第二电极304是用作阴极的电极。另外，作为第一电极301及第二电极304，可以采用与实施方式1相同的结构。此外，虽然多个EL层(第一EL层302(1)和第二EL层302(2))可以具有与实施方式1或实施方式2所示的结构相同的结构，但是也可以上述EL层中的任一个具有与实施方式1或实施方式2所示的结构相同的结构。换言之，第一EL层302(1)和第二EL层302(2)既可以具有相同结构，又可以具有不同的结构，作为其结构，可以应用与实施方式1或实施方式2相同的结构。
另外，在多个EL层(第一EL层302(1)和第二EL层302(2))之间设置有电荷产生层(I)305。电荷产生层(I)305具有如下功能：当对第一电极301和第二电极304施加电压时，将电子注入到一方的EL层中，且将空穴注入到另一方的EL层中。在本实施方式中，当对第一电极301施加电压以使其电位高于第二电极304时，电子从电荷产生层(I)305被注入到第一EL层302(1)中，且将空穴被注入到第二EL层302(2)中。
另外，从光提取效率的观点来看，电荷产生层(I)305优选具有透射可见光的性质(具体而言，对于电荷产生层(I)305的可见光的透射率为40％以上)。另外，电荷产生层(I)305即使在其电导率小于第一电极301或第二电极304也发挥作用。
电荷产生层(I)305既可以具有对空穴传输性高的有机化合物添加有电子受体(受体)的结构，又可以具有对电子传输性高的有机化合物添加有电子给体(供体)的结构。或者，也可以层叠有这两种结构。
在采用对空穴传输性高的有机化合物添加有电子受体的结构的情况下，作为空穴传输性高的有机化合物，例如可以使用芳族胺化合物诸如NPB、TPD、TDATA、MTDATA或4，4’-双[N-(螺-9，9’-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)等。在此所述的物质主要是空穴迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性比电子传输性高的有机化合物，就可以使用上述物质之外的物质。
另外，作为电子给体，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。另外，还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。
另一方面，在采用对电子传输性高的有机化合物添加有电子给体的结构的情况下，作为电子传输性高的有机化合物，例如可以使用具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物等诸如Alq、Almq3、BeBq2或BAlq等。此外，除此之外，还可以使用具有噁唑基配体或噻唑基配体的金属配合物等诸如Zn(BOX)2或Zn(BTZ)2等。再者，除了金属配合物之外，还可以使用PBD、OXD-7、TAZ、Bphen、BCP等。在此所述的物质主要是电子迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。另外，只要是电子传输性比空穴传输性高的有机化合物，就可以使用上述物质之外的物质。
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2、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(Li)、铯(Cs)、镁(Mg)、钙(Ca)、镱(Yb)、铟(In)、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。
另外，通过使用上述材料形成电荷产生层(I)305，可以抑制层叠EL层造成的驱动电压的增大。
虽然在本实施方式中，对具有两个EL层的发光元件进行说明，但是，如图3B所示那样，本发明的一个方式可以同样地应用于层叠n个(注意，n是3以上)EL层的发光元件。如根据本实施方式的发光元件那样，当在一对电极之间具有多个EL层时，通过将电荷产生层(I)设置在EL层与EL层之间，可以在保持低电流密度的同时实现高亮度区域中的发光。因为可以保持低电流密度，所以可以实现长寿命元件。另外，当作为应用例子采用照明时，因为可以减少由于电极材料的电阻导致的电压下降，所以可以实现大面积的均匀发光。此外，可以实现能够进行低电压驱动且耗电量低的发光装置。
此外，通过使各EL层发射互不相同颜色的光，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EL层的发光颜色和第二EL层的发光颜色处于补色关系，因此作为整体发光元件可以得到发射白色发光的发光元件。注意，词语“补色关系”表示当颜色混合时得到非彩色的颜色关系。也就是说，通过将从发射具有补色关系的颜色的光的物质得到的光混合，可以得到白色发光。
另外，具有三个EL层的发光元件的情况也与此同样，例如，当第一EL层的发射色是红色，第二EL层的发射色是绿色，第三EL层的发射色是蓝色时，发光元件作为整体可以得到白色发光。
注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中，作为本发明的一个方式的利用磷光发光的发光装置，对使用磷光有机金属铱配合物的发光装置进行说明。
本实施方式所示的发光装置具有利用一对电极之间的光的共振效应的光学微谐振腔(micro optical resonator)(微腔)结构，如图4所示具有多个发光元件，该发光元件包括在一对电极(反射电极401与半透过·半反射电极402)之间至少具有EL层405的结构。另外，EL层405至少具有用作发光区域的发光层404，除此之外，EL层405还可以包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、电荷产生层(E)等。此外，在发光层404中，包含本发明的一个方式的磷光有机金属铱配合物。
在本实施方式中，如图4所示，对包括具有不同结构的发光元件(第一发光元件(R)410R、第二发光元件(G)410G和第三发光元件(B)410B)而构成的发光装置进行说明。
第一发光元件(R)410R具有在反射电极401上依次层叠有如下层的结构：第一透明导电层403a；其一部分包括第一发光层(B)404B、第二发光层(G)404G和第三发光层(R)404R的EL层405；以及半透射·半反射电极402。另外，第二发光元件(G)410G具有在反射电极401上依次层叠有第二透明导电层403b、EL层405以及半透射·半反射电极402的结构。另外，第三发光元件(B)410B具有在反射电极401上依次层叠有EL层405及半透射·半反射电极402的结构。
另外，上述发光元件(第一发光元件(R)410R、第二发光元件(G)410G、第三发光元件(B)410B)都具有反射电极401、EL层405以及半透射·半反射电极402。此外，在第一发光层(B)404B中发射在420nm以上且480nm以下的波长区域中具有峰值的光(λB)，在第二发光层(G)404G中发射在500nm以上且550nm以下的波长区域中具有峰值的光(λG)，而在第三发光层(R)404R中发射在600nm以上且760nm以下的波长区域中具有峰值的光(λR)。由此，可以使任何发光元件(第一发光元件(R)410R、第二发光元件(G)410G及第三发光元件(B)410B)都发射将来自第一发光层(B)404B、第二发光层(G)404G及第三发光层(R)404R的发光重叠而成的光，即及于可见光区的宽(broad)的发射光谱。注意，根据上述记载，波长的长度满足λB<λG<λR的关系。
本实施方式所示的各发光元件分别具有在反射电极401与半透射·半反射电极402之间夹有EL层405的结构，并且从包括在EL层405中的各发光层向全方向射出的发光由具有光学微谐振腔(微腔)的功能的反射电极401和半透射·半反射电极402共振。另外，反射电极401使用具有反射性的导电材料形成，可见光的对该膜的反射率为40％至100％，优选为70％至100％，并且该膜的电阻率为1×10-2Ωcm以下。另外，半透射·半反射电极402使用具有反射性的导电材料和具有透光性的导电材料形成，可见光的对该膜的反射率为20％至80％，优选为40％至70％，并且该膜的电阻率为1×10-2Ωcm以下。
另外，在本实施方式中，通过使分别设置在第一发光元件(R)410R和第二发光元件(G)410G中的透明导电层(第一透明导电层403a、第二透明导电层403b)的厚度彼此不同，来根据每个发光元件改变反射电极401与半透射·半反射电极402之间的光程。换言之，在反射电极401与半透射·半反射电极402之间，可以使从各发光元件的各发光层发射的宽的发射光谱中的共振的波长的光变强并可以使其中的不共振的波长的光衰减，所以通过根据每个元件改变反射电极401与半透射·半反射电极402之间的光程，可以取出不同波长的光。
另外，在第一发光元件(R)410R中从反射电极401到半透射·半反射电极402的总厚度为mλR/2(注意，m是自然数)，在第二发光元件(G)410G中从反射电极401到半透射·半反射电极402的总厚度为mλG/2(注意，m是自然数)，并且在第三发光元件(B)410B中从反射电极401到半透射·半反射电极402的总厚度为mλB/2(注意，m是自然数)。
如上所述，从第一发光元件(R)410R主要取出在包括于EL层405中的第三发光层(R)404R中发射的光(λR)，从第二发光元件(G)410G主要取出在包括于EL层405中的第二发光层(G)404G中发射的光(λG)，并且从第三发光元件(B)410B主要取出在包括于EL层405中的第一发光层(B)404B中发射的光(λB)。另外，从各发光元件取出的光分别从半透射·半反射电极402一侧射出。
另外，在上述结构中，严格而言，可以将从反射电极401到半透射·半反射电极402的总厚度称为从反射电极401中的反射区域到半透射·半反射电极402中的反射区域的总厚度。但是，难以严格地决定反射电极401或半透射·半反射电极402中的反射区域的位置，所以通过假定反射电极401和半透射·半反射电极402中的任意的位置为反射区域来可以充分地获得上述效果。
接着，在第一发光元件(R)410R中，通过将从反射电极401到第三发光层(R)404R的光程调节为所希望的厚度((2m’+1)λR/4(注意，m’是自然数))，可以放大来自第三发光层(R)404R的发光。因为来自第三发光层(R)404R的发光中的由反射电极401反射而回来的光(第一反射光)与从第三发光层(R)404R直接入射到半透射·半反射电极402的光(第一入射光)发生干扰，所以通过将从反射电极401到第三发光层(R)404R的光程调节为所希望的值((2m’+1)λR/4(注意，m’是自然数))，可以使第一反射光与第一入射光的相位一致，从而可以放大来自第三发光层(R)404R的发光。
另外，严格而言，可以将反射电极401与第三发光层(R)404R之间的光程称为反射电极401中的反射区域与第三发光层(R)404R中的发光区域之间的光程。但是，难以严格地决定反射电极401中的反射区域或第三发光层(R)404R中的发光区域的位置，所以通过假定反射电极401中的任意的位置为反射区域且假定第三发光层(R)404R中的任意的位置为发光区域，来可以充分地获得上述效果。
接着，在第二发光元件(G)410G中，通过将从反射电极401到第二发光层(G)404G的光程调节为所希望的厚度((2m”+1)λG/4(注意，m”是自然数))，可以放大来自第二发光层(G)404G的发光。因为来自第二发光层(G)404G的发光中的由反射电极401反射而回来的光(第二反射光)与从第二发光层(G)404G直接入射到半透射·半反射电极402的光(第二入射光)发生干扰，所以通过将从反射电极401到第二发光层(G)404G的光程调节为所希望的值((2m”+1)λG/4(注意，m”是自然数))，可以使第二反射光与第二入射光的相位一致，从而可以放大来自第二发光层(G)404G的发光。
另外，严格而言，可以将反射电极401与第二发光层(G)404G之间的光程称为反射电极401中的反射区域与第二发光层(G)404G中的发光区域之间的光程。但是，难以严格地决定反射电极401中的反射区域或第二发光层(G)404G中的发光区域的位置，所以通过假定反射电极401中的任意的位置为反射区域且假定第二发光层(G)404G中的任意的位置为发光区域，来可以充分地获得上述效果。
接着，在第三发光元件(B)410B中，通过将从反射电极401到第一发光层(B)404B的光程调节为所希望的厚度((2m”’+1)λB/4(注意，m”’是自然数))，可以放大来自第一发光层(B)404B的发光。因为来自第一发光层(B)404B的发光中的由反射电极401反射而回来的光(第三反射光)与从第一发光层(B)404B直接入射到半透射·半反射电极402的光(第三入射光)发生干扰，所以通过将从反射电极401到第一发光层(B)404B的光程调节为所希望的值((2m”’+1)λB/4(注意，m”’是自然数))，可以使第三反射光与第三入射光的相位一致，从而可以放大来自第一发光层(B)404B的发光。
另外，在第三发光元件中，严格而言，可以将反射电极401与第一发光层(B)404B之间的光程称为反射电极401中的反射区域与第一发光层(B)404B中的发光区域之间的光程。但是，难以严格地决定反射电极401中的反射区域或第一发光层(B)404B中的发光区域的位置，所以通过假定反射电极401中的任意的位置为反射区域且假定第一发光层(B)404B中的任意的位置为发光区域，来可以充分地获得上述效果。
另外，在上述结构中，示出每个发光元件具有在EL层中包括多个发光层的结构，但是本发明不局限于此。例如，也可以采用如下结构：将上述结构与实施方式3所说明的串联型发光元件组合，隔着电荷产生层在一个发光元件中设置多个EL层，且在各EL层中形成一个或多个发光层。
本实施方式所示的发光装置具有微腔结构，即使具有相同的EL层，也能够提取根据发光元件不同的波长的光，因此不需要RGB的分别涂敷。从而，根据容易实现高精细化等的理由，从实现全彩色化的角度来看上述结构是有利的。另外，因为能够加强特定波长的正面方向的发光强度，所以可以实现低耗电量化。该结构是当将其应用于使用三种颜色以上的像素的彩色显示器(图像显示装置)时特别有效的，但是也可以将其用于照明等的用途。
实施方式5
在本实施方式中，作为本发明的一个方式的利用磷光发光的发光装置，对具有将磷光有机金属铱配合物用于发光层的发光元件的发光装置进行说明。
另外，本发明的一个方式的利用磷光发光的发光装置既可以是被动矩阵型发光装置，又可以是主动矩阵型发光装置。此外，可以将其他实施方式所说明的发光元件应用于本实施方式所示的发光装置。
在本实施方式中，作为本发明的一个方式的利用磷光发光的发光装置，参照图5A和图5B对主动矩阵型发光装置进行说明。
另外，图5A是示出发光装置的俯视图，图5B是沿图5A中的虚线A-A’切割的截面图。根据本实施方式的主动矩阵型发光装置具有设置在元件衬底501上的像素部502、驱动电路部(源极线驱动电路)503以及驱动电路部(栅极线驱动电路)504。将像素部502、驱动电路部503及驱动电路部504由密封剂505密封在元件衬底501与密封衬底506之间。
此外，在元件衬底501上设置用来连接对驱动电路部503及驱动电路部504传达来自外部的信号(例如，视频信号、时钟信号、起始信号或复位信号等)或电位的外部输入端子的引导布线507。在此，示出作为外部输入端子设置FPC(柔性印刷电路)508的例子。另外，虽然在此只表示FPC，但是该FPC也可以安装有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置主体，而且还包括安装有FPC或PWB的发光装置。
接着，参照图5B说明截面结构。在元件衬底501上形成有驱动电路部及像素部，但是在此示出源极线驱动电路的驱动电路部503及像素部502。
驱动电路部503示出形成有组合n沟道型TFT509和p沟道型TFT510的CMOS电路的例子。另外，驱动电路部也可以使用由TFT形成的各种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。此外，在本实施方式中，虽然示出将驱动电路形成在衬底上的驱动器一体型，但是不一定需要如此，也可以将驱动电路形成在外部而不形成在衬底上。
此外，像素部502由包括开关用TFT511、电流控制用TFT512及与电流控制用TFT512的布线(源电极或漏电极)电连接的第一电极(阳极)513的多个像素形成。另外，以覆盖第一电极(阳极)513的端部的方式形成有绝缘物514。在此，使用正型的光敏丙烯酸树脂形成绝缘物514。
另外，为了提高层叠在绝缘物514上的膜的覆盖率，优选在绝缘物514的上端部或下端部形成具有曲率的曲面。例如，在作为绝缘物514的材料使用正型的光敏丙烯酸树脂的情况下，优选使绝缘物514的上端部具备具有曲率半径(0.2μm至3μm)的曲面。此外，作为绝缘物514，可以使用通过光照射不溶于蚀刻剂的感光性的负型和通过光照射溶于蚀刻剂的感光性的正型的双方，不局限于有机化合物，而还可以使用无机化合物诸如氧化硅、氧氮化硅等。
在第一电极(阳极)513上层叠形成有EL层515及第二电极(阴极)516。在EL层515中至少设置有发光层，且在发光层中包含磷光有机金属铱配合物。另外，在EL层515中，除了发光层之外，可以适当地设置空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、电荷产生层等。
另外，由第一电极(阳极)513、EL层515及第二电极(阴极)516的叠层结构形成发光元件517。作为用于第一电极(阳极)513、EL层515及第二电极(阴极)516的材料，可以使用实施方式1所示的材料。此外，虽然在此未图示，但是第二电极(阴极)516与作为外部输入端子的FPC508电连接。
此外，虽然在图5B所示的截面图中仅示出一个发光元件517，但是，在像素部502中以矩阵形状配置有多个发光元件。在像素部502中分别选择性地形成能够得到三种(R、G、B)发光的发光元件，以可以形成能够进行全彩色显示的发光装置。此外，也可以通过与滤色片组合来实现能够进行全彩色显示的发光装置。
再者，通过利用密封剂505将密封衬底506与元件衬底501贴合在一起，得到在由元件衬底501、密封衬底506及密封剂505围绕的空间518中具备有发光元件517的结构。另外，除了空间518填充有惰性气体(氮、氩等)的结构以外，还有空间518填充有密封剂505的结构。
另外，作为密封剂505，优选使用环氧类树脂。另外，这些材料优选是尽量不透过水分、氧的材料。此外，作为用于密封衬底506的材料，除了玻璃衬底、石英衬底之外，还可以使用由FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics：玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸树脂等构成的塑料衬底。
通过上述步骤，可以得到主动矩阵型的利用磷光发光的发光装置。
另外，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式6
在本实施方式中，参照图6A至图6D对使用本发明的一个方式的利用磷光发光的发光装置的各种各样的电子设备的一个例子进行说明。
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、移动电话机(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、音频再现装置、弹珠机等的大型游戏机等。图6A至图6D示出这些电子设备的具体例子。
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7103。由显示部7103能够显示图像，并可以将发光装置用于显示部7103。此外，在此示出利用支架7105支撑框体7101的结构。
可以通过利用框体7101所具备的操作开关、另外提供的遥控操作机7110进行电视装置7100的操作。通过利用遥控操作机7110所具备的操作键7109，可以进行频道及音量的操作，并可以对在显示部7103上显示的映像进行操作。此外，也可以采用在遥控操作机7110中设置显示从该遥控操作机7110输出的信息的显示部7107的结构。
另外，电视装置7100采用具备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，通过调制解调器将电视装置7100连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(在发送者和接收者之间或在接收者之间等)的信息通信。
图6B示出计算机，包括主体7201、框体7202、显示部7203、键盘7204、外部连接端口7205、定位装置7206等。此外，该计算机是通过将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，包括框体7301和框体7302的两个框体，并且通过连接部7303可以开闭地连接。框体7301组装有显示部7304，而框体7302组装有显示部7305。此外，图6C所示的便携式游戏机还具备扬声器部7306、记录介质插入部7307、LED灯7308、输入单元(操作键7309、连接端子7310、传感器7311(包括测定如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、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)、麦克风7312)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7304及显示部7305的双方或一方中使用发光装置，即可。此外，还可以采用适当地设置其他辅助设备的结构。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；以及通过与其他便携式游戏机进行无线通信而实现信息共享。另外，图6C所示的便携式游戏机的功能不局限于此，而可以具有各种各样的其他功能。
图6D示出移动电话机的一个例子。移动电话机7400除了组装在框体7401中的显示部7402之外还具备操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外，移动电话机7400将发光装置用于显示部7402来制造。
图6D所示的移动电话机7400可以用手指等触摸显示部7402来输入信息。此外，可以用手指等触摸显示部7402来进行打电话或制作电子邮件的操作。
显示部7402的屏幕主要有如下三个模式：第一是以图像显示为主的显示模式；第二是以文字等信息输入为主的输入模式；第三是混合显示模式与输入模式的两个模式的显示及输入模式。
例如，在打电话或制作电子邮件的情况下，将显示部7402设定为以文字输入为主的文字输入模式，并进行显示在屏幕的文字的输入操作，即可。在此情况下，优选的是，在显示部7402的屏幕的大多部分上显示键盘或号码按钮。
另外，通过在移动电话机7400内部设置具有陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器的检测装置，判断移动电话机7400的方向(纵向或横向)，而可以对显示部7402的屏幕显示进行自动切换。
此外，通过触摸显示部7402或对框体7401的操作按钮7403进行操作，切换屏幕模式。也可以根据显示在显示部7402上的图像种类切换屏幕模式。例如，当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时，将屏幕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，将屏幕模式切换成输入模式。
另外，当输入模式时，信号由显示部7402中的光传感器检测，当在一定期间中没有显示部7402的触摸操作输入时，也可以以将屏幕模式从输入模式切换成显示模式的方式来等进行控制。
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，而可以进行身份识别。此外，通过在显示部中使用发射近红外光的背光灯或发射近红外光的感测光源，也可以拍摄手指静脉、手掌静脉等。
通过上述步骤，可以应用本发明的一个方式的发光装置而得到电子设备。发光装置的应用范围极为宽，而可以应用于所有领域的电子设备。
另外，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式7
在本实施方式中，参照图7对应用本发明的一个方式的利用磷光发光的发光装置的照明装置的一个例子进行说明。
图7是将发光装置用于室内照明装置8001的例子。另外，因为发光装置可以实现大面积化，所以也可以形成大面积的照明装置。此外，也可以通过使用具有曲面的框体来形成发光区域具有曲面的照明装置8002。包括在本实施方式所示的照明装置中的发光元件为薄膜状，框体的设计的自由度高。因此，可以形成精心设计的照明装置。再者，室内的墙面也可以具备大型的照明装置8003。
另外，通过将发光装置用于桌子的表面，可以提供具有桌子的功能的照明装置8004。此外，通过将发光装置用于其他家具的一部分，可以提供具有家具的功能的照明装置。
如上所述，可以得到应用发光装置的各种各样的照明装置。另外，这种照明装置包括在本发明的一个方式中。
另外，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施例1
在本实施例中，参照图8对将磷光有机金属铱配合物[Ir(dptzn)2(acac)](结构式(103))用于发光层的发光元件1进行说明。另外，下面示出在本实施例中使用的材料的化学式。
[化学式17]
《发光元件1的制造》
首先，在由玻璃制造的衬底1100上通过溅射法形成包含氧化硅的氧化锡铟(ITSO)，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，作为用来在衬底1100上形成发光元件1的预处理，使用水对衬底表面进行洗涤，在200℃下进行1小时的焙烧，然后进行370秒钟的UV臭氧处理。
然后，在将衬底放入到其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中，并在真空蒸镀装置内的加热室中，在170℃下进行30分钟的真空焙烧之后，对衬底1100进行30分钟左右的冷却。
接着，以使形成有第一电极1101的面朝下的方式将衬底1100固定到设置在真空蒸镀装置内的支架。在本实施例中，说明如下情况，即通过真空蒸镀法，依次形成构成EL层1102的空穴注入层1111、空穴传输层1112、发光层1113、电子传输层1114及电子注入层1115。
在使真空装置的内部减压到10-4Pa之后，通过共蒸镀1，3，5-三(二苯并噻吩-4-基)苯(简称：DBT3P-II)和氧化钼(VI)以满足DBT3P-II(简称)：氧化钼＝4：2(质量比)的关系，在第一电极1101上形成空穴注入层1111。将其厚度设定为40nm。另外，共蒸镀是指使不同的多个物质从不同的蒸发源同时蒸发的蒸镀法。
接着，通过蒸镀20nm的4-苯基-4’-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：BPAFLP)，来形成空穴传输层1112。
接着，在空穴传输层1112上形成发光层1113。共蒸镀2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mDBTPDBq-II)、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)、(乙酰丙酮根)双(2，4-二苯基-1，3，5-三嗪根)铱(III)(简称：[Ir(dptzn)2(acac)])，以满足2mDBTPDBq-II(简称)：NPB(简称)：[Ir(dptzn)2(acac)](简称)＝0.8：0.2：0.01(质量比)的关系，由此形成发光层1113。将其厚度设定为40nm。
接着，通过在发光层1113上蒸镀10nm的2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mDBTPDBq-II)之后，还蒸镀20nm的红菲绕啉(简称：Bphen)，形成电子传输层1114。再者，通过在电子传输层1114上蒸镀1nm的氟化锂，形成电子注入层1115。
最后，在电子注入层1115上蒸镀200nm厚的铝膜来形成用作阴极的第二电极1103，而得到发光元件1。另外，作为上述蒸镀过程中的蒸镀，都采用电阻加热法。
表1示出通过上述步骤得到的发光元件1的元件结构。
[表1]
此外，在氮气氛的手套箱中密封所制造的发光元件1，以不使发光元件1暴露于大气(具体地说，将密封材料涂敷在元件的周围，并且，当密封时以80℃进行1小时的热处理)。
《发光元件1的工作特性》
对所制造的发光元件1的工作特性进行测量。另外，在室温(保持为25℃的气氛)下进行测量。
首先，图9示出发光元件1的亮度-电流效率特性。另外，在图9中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，图10示出发光元件1的电压-亮度特性。另外，在图10中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。此外，下面的表2示出1000cd/m2附近的发光元件1的主要初期特性值。
[表2]
以上述结果可知，因为在本实施例中制造的发光元件1表示高外量子效率，所以表示高发光效率。并且可知，关于色纯度，呈现高纯度的橙色发光。
此外，图11示出以25mA/cm2的电流密度使电流流过到发光元件时的发射光谱。如图11所示，发光元件1的发射光谱在583nm具有峰值，由此可知，发射光谱来源于磷光有机金属铱配合物[Ir(dptzn)2(acac)](简称)的发光。
实施例2
在本实施例中，制造将磷光有机金属铱配合物[Ir(dppm)2(acac)](结构式(100))用于发光层的发光元件2，对其工作特性和可靠性进行测量。另外，本实施例中制造的发光元件2除了如下点以外，可以使用与在实施例1中制造的发光元件1同样的方法制造：使用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)代替用于实施例1中的发光层及电子传输层的2mDBTPDBq-II；使用4，4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBNBB)代替用于实施例1中的发光层的NPB；以及发光层中的质量比与发光元件1的情况的质量比部分地不同。所以关于制造方法的说明参照实施例1，省略其说明。此外，以下示出在本实施例中使用的新的物质的结构式。
[化学式18]
下面的表3示出在本实施例中制造的发光元件2的元件结构。
[表3]
《发光元件2的工作特性》
对所制造的发光元件2的工作特性进行测量。另外，在室温(保持为25℃的气氛)下进行测量。
首先，图16示出发光元件2的亮度-电流效率特性。另外，在图16中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，图17示出发光元件2的电压-亮度特性。另外，在图17中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。此外，下面的表4示出1000cd/m2附近的发光元件2的主要初期特性值。
[表4]
由上述结果可知，因为在本实施例中制造的发光元件2表示高外量子效率，所以表示高发光效率。并且可知，关于色纯度，呈现高纯度的橙色发光。
此外，图18示出以25mA/cm2的电流密度使电流流到发光元件2时的发射光谱。如图18所示，发光元件2的发射光谱在591nm具有峰值，由此可知，发射光谱来源于磷光有机金属铱配合物[Ir(dppm)2(acac)]的发光。
另外，图19示出发光元件2的可靠性测试的结果。在图19中，纵轴表示起始亮度为100％时的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(h)。此外，在可靠性测试中，将起始亮度设定为5000cd/m2，并且在电流密度恒定的条件下驱动发光元件2。其结果，发光元件2的1700小时后的亮度保持初始亮度的90％左右。
由此可知，发光元件2具有高可靠性。另外可知，通过将本发明的磷光有机金属铱配合物用于发光元件，可以得到长寿命的发光元件。
实施例3
在本实施例中，制造将磷光有机金属铱配合物[Ir(tBuppm)2(acac)](结构式(105))用于发光层的发光元件3，对其工作特性和可靠性进行测量。另外，由于本实施例中制造的发光元件3除了用于发光层及电子传输层的材料、质量比和厚度等与发光元件1部分不同之外，其他都相同，所以可以使用与在实施例1中制造的发光元件1同样的方法制造。所以关于制造方法的说明参照实施例1，省略其说明。
下面的表5示出在本实施例中制造的发光元件3的元件结构。
[表5]
《发光元件3的工作特性》
对所制造的发光元件3的工作特性进行测量。另外，在室温(保持为25℃的气氛)下进行测量。
首先，图20示出发光元件3的亮度-电流效率特性。另外，在图20中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，图21示出发光元件3的电压-亮度特性。另外，在图21中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。此外，下面的表6示出1000cd/m2附近的发光元件3的主要初期特性值。
[表6]
由上述结果可知，因为在本实施例中制造的发光元件3表示高外量子效率，所以表示高发光效率。并且可知，关于色纯度，呈现高纯度的绿色发光。
此外，图22示出以25mA/cm2的电流密度使电流流到发光元件3时的发射光谱。如图22所示，发光元件3的发射光谱在548nm具有峰值，由此可知，发射光谱来源于磷光有机金属铱配合物[Ir(tBuppm)2(acac)]的发光。
另外，图23示出发光元件3的可靠性测试的结果。在图23中，纵轴表示起始亮度为100％时的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(h)。此外，在可靠性测试中，将起始亮度设定为5000cd/m2，并且在电流密度恒定的条件下驱动发光元件3。其结果，发光元件3的300小时后的亮度保持初始亮度的90％左右。
由此可知，发光元件3具有高可靠性。另外可知，通过将本发明的磷光有机金属铱配合物用于发光元件，可以得到长寿命的发光元件。
实施例4
在本实施例中，制造将磷光有机金属铱配合物[Ir(tBuppm)2(acac)](结构式(105))用于发光层的图30所示的发光元件4，并对其工作特性和可靠性进行测量。另外，在本实施例中制造的发光元件4是实施方式3所说明的隔着电荷产生层具有多个EL层的结构的发光元件(以下，称为串联型发光元件)。此外，下面示出在本实施例中使用的材料的化学式。
[化学式19]
[化学式20]
《发光元件4的制造》
首先，在由玻璃制造的衬底3000上通过溅射法形成包含氧化硅的氧化锡铟(ITSO)，由此形成用作阳极的第一电极3001。另外，将其厚度设定为110nm，且将其电极面积设定为2mm×2mm。
接着，作为用来在衬底3000上形成发光元件4的预处理，使用水对衬底表面进行洗涤，在200℃下进行1小时的焙烧，然后进行370秒钟的UV臭氧处理。
然后，在将衬底放入到其内部被减压到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中，并在真空蒸镀装置的加热室中，在170℃下进行30分钟的真空焙烧之后，对衬底3000进行30分钟左右的冷却。
接着，以使形成有第一电极3001的面朝下的方式将衬底3000固定到设置在真空蒸镀装置内的支架。在本实施例中，说明如下情况：在通过真空蒸镀法，依次形成构成第一EL层3002a的第一空穴注入层3011a、第一空穴传输层3012a、第一发光层3013a、第一电子传输层3014a及第一电子注入层3015a之后，形成第一电荷产生层；接着，在形成构成第二EL层3002b的第二空穴注入层3011b、第二空穴传输层3012b、第二发光层3013b、第二电子传输层3014b及第二电子注入层3015b之后，形成第二电荷产生层；接着，在形成构成第三EL层3002c的第三空穴注入层3011c、第三空穴传输层3012c、第三发光层3013c、第三电子传输层3014c及第三电子注入层3015c。
在将真空装置内减压到10-4Pa之后，通过共蒸镀1，3，5-三(二苯并噻吩-4-基)-苯(简称：DBT3P-II)和氧化钼(VI)，以满足DBT3P-II(简称)：氧化钼＝1：0.5(质量比)的关系，在第一电极3001上形成第一空穴注入层3011a。将厚度设定为26.6nm。另外，共蒸镀是指使不同的多个物质从不同的蒸发源同时蒸发的蒸镀法。
接着，通过蒸镀20nm的4-苯基-4’-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：BPAFLP)，来形成第一空穴传输层3012a。
接着，在第一空穴传输层3012a上形成第一发光层3013a。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)和双(2，3，5-三苯基吡嗪)(二新戊酰甲烷)铱(III)(简称：[Ir(tppr)2(dpm)])，以满足2mDBTBPDBq-II(简称)：PCBNBB(简称)：[Ir(tppr)2(dpm)](简称)＝0.8：0.2：0.06(质量比)的关系，由此形成第一发光层3013a。将厚度设定为40nm。
接着，通过在第一发光层3013a上蒸镀5nm的2mDBTPDBq-II(简称)之后，还蒸镀10nm的红菲绕啉(简称：Bphen)，形成第一电子传输层3014a。再者，通过在第一电子传输层3014a上蒸镀0.1nm的氧化锂(Li2O)，形成第一电子注入层3015a。
接着，通过在第一电子注入层3015a上蒸镀厚度为2nm的酞菁铜(简称：CuPc)，来形成第一电荷产生层3016a。
接着，通过在第一电荷产生层3016a上共蒸镀DBT3P-II(简称)和氧化钼(VI)，以满足DBT3P-II(简称)：氧化钼＝0.5：0.5(质量比)的关系，由此形成第二空穴注入层3011b。将厚度设定为3.3nm。
接着，通过蒸镀10nm的9-[4-(9-苯基咔唑-3-基)]苯基-10-苯基蒽(缩写：PCzPA)，形成第二空穴传输层3012b。
接着，在第二空穴传输层3012b上形成第二发光层3013b。共蒸镀CzPA(简称)和N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1，6-二胺(简称：1，6mMemFLPAPrn)，以满足CzPA(简称)：1，6mMemFLPAPrn(简称)＝1：0.05(质量比)的关系，由此形成第二发光层3013b。将厚度设定为30nm。
接着，通过在第二发光层3013b上蒸镀5nm的CzPA(简称)之后，还蒸镀10nm的Bphen(简称)，形成第二电子传输层3014b。再者，通过在第二电子传输层3014b上蒸镀0.1nm的氧化锂(Li2O)，形成第二电子注入层3015b。
接着，通过在第二电子注入层3015b上蒸镀厚度为2nm的酞菁铜(简称：CuPc)，来形成第二电荷产生层3016b。
接着，通过在第二电荷产生层3016b上共蒸镀DBT3P-II(简称)和氧化钼(VI)，以满足DBT3P-II(简称)：氧化钼＝1：0.5(质量比)的关系，由此形成第三空穴注入层3011c。将厚度设定为50nm。
接着，通过蒸镀20nm的BPAFLP(简称)，形成第三空穴传输层3012c。
接着，在第三空穴传输层3012c上形成第三发光层3013c。通过以30nm的厚度共蒸镀2mDBTBPDBq-II(简称)、PCBNBB(简称)和(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(tBuppm)2(acac)])，以满足2mDBTBPDBq-II(简称)：PCBNBB(简称)：[Ir(tBuppm)2(acac)]＝0.8：0.2：0.06(质量比)的关系，之后以10nm的厚度共蒸镀2mDBTBPDBq-II(简称)、PCBNBB(简称)和[Ir(dppm)2(acac)](简称)，以满足2mDBTBPDBq-II(简称)：PCBNBB(简称)：[Ir(dppm)2(acac)]＝0.8：0.2：0.06(质量比)的关系，由此形成第三发光层3013c。
接着，通过在第三发光层3013c上蒸镀15nm的2mDBTPDBq-II(简称)之后，还蒸镀15nm的Bphen(简称)，形成第三电子传输层3014c。再者，通过在第三电子传输层3014c上蒸镀1nm的氟化锂(LiF)，形成第三电子注入层3015c。
最后，在第三电子注入层3015c上蒸镀200nm厚的铝膜来形成用作阴极的第二电极3003，而得到发光元件4。另外，作为上述蒸镀过程中的蒸镀，都采用电阻加热法。
表7示出通过上述步骤得到的发光元件4的元件结构。
[表7]
*2mDBTBPDBq-II：PCBNBB：[Ir(tBuppm)2(acac)](0.8：0.2：0.06 30nm)\2mDBTBPDBq-II：PCBNBB：[Ir(dppm)2(acac)](0.8：0.2：0.06 10nm)
此外，在氮气氛的手套箱中密封所制造的发光元件4，以不使发光元件4暴露于大气(具体地说，将密封材料涂敷在元件的周围，并且，当密封时以80℃进行1小时的热处理)。
《发光元件4的工作特性》
对所制造的发光元件4的工作特性进行测量。另外，在室温(保持为25℃的气氛)下进行测量。
首先，图24示出发光元件4的亮度-电流效率特性。另外，在图24中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，图25示出发光元件4的电压-亮度特性。另外，在图25中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。此外，下面的表8示出1000cd/m2附近的发光元件4的主要初期特性值。
[表8]
以上述结果可知，因为在本实施例中制造的发光元件4表示高外量子效率，所以表示高发光效率。并且，由色品(x，y)可知，发光元件4发射色温为3000K左右的黄白色发光(电灯泡色)。
此外，图26示出以25mA/cm2的电流密度使电流流到发光元件4时的发射光谱。如图26所示，发光元件4的发射光谱在470nm、549nm、618nm分别具有峰值，由此可知，发射光谱来源于包含在各发光层中的磷光有机金属铱配合物的发光。另外，根据该光谱而算出的一般显色指数(Ra)为90，呈现非常高的显色性。
另外，图27示出发光元件4的可靠性测试的结果。在图27中，纵轴表示起始亮度为100％时的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(h)。此外，在可靠性测试中，将起始亮度设定为5000cd/m2，并且在电流密度恒定的条件下驱动发光元件4。其结果，发光元件4的120小时后的亮度保持初始亮度的96％左右。
由此可知，发光元件4具有高可靠性。另外可知，通过将本发明的磷光有机金属铱配合物用于发光元件，得到长寿命的发光元件。
(参考例)
以下，对在本实施例中使用的磷光有机金属铱配合物的合成方法进行说明。
《合成例1》
在合成例1中，具体地例示以实施方式1的结构式(100)表示的本发明的一个方式的有机金属配合物(乙酰丙酮根)双(4，6-二苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(dppm)2(acac)])的合成例。另外，下面示出[Ir(dppm)2(acac)]的结构。
[化学式21]
<步骤1：4，6-二苯基嘧啶(简称：Hdppm)的合成>
首先，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入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)钯(II)二氯化物(简称：Pd(PPh3)2Cl2)、20mL的水和20mL的乙腈，并使用氩置换烧瓶内部的空气。通过对该反应容器照射60分钟微波(2.45GHz，100W)来进行加热。在此，在烧瓶中还放入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，并再次照射60分钟微波(2.45GHz，100W)来进行加热。然后，对该溶液添加水，并使用二氯甲烷抽出有机层。使用水对所得到的抽出液进行洗涤，使用硫酸镁进行干燥。在进行干燥之后过滤溶液。在蒸馏而去除该溶液的溶剂之后，通过将二氯甲基用作展开溶剂的硅胶柱层析法精制所得到的残渣，从而得到嘧啶衍生物Hdppm(黄白色粉末，收率为38％)。另外，作为微波的照射，使用微波合成装置(由CEM公司制造，Discover)。下面示出步骤1的合成方案(a-1)。
[化学式22]
<步骤2：二-μ-氯-双[双(4，6-二苯基嘧啶根)铱(III)](简称：[Ir(dppm)2Cl]2)的合成>
接着，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入15mL的2-乙氧基乙醇、5mL的水、1.10g的通过上述步骤1得到的Hdppm、0.69g的氯化铱水合物(IrCl3·H2O)，并使用氩置换茄形烧瓶内部的空气。然后，照射1小时微波(2.45GHz，100W)，使其产生反应。在蒸馏而去除溶剂之后，使用乙醇过滤所得到的残渣，然后进行洗涤，从而得到双核配合物[Ir(dppm)2Cl]2(红褐色粉末，收率为88％)。下面示出步骤2的合成方案(a-2)。
[化学式23]
<步骤3：(乙酰丙酮根)双(4，6-二苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(dppm)2(acac)])的合成>
再者，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入40mL的2-乙氧基乙醇、1.44g的通过上述步骤2得到的[Ir(dppm)2Cl]2、0.30g的乙酰丙酮及1.07g的碳酸钠，并使用氩置换茄形烧瓶内部的空气。然后，照射60分钟微波(2.45GHz，100W)，使其产生反应。蒸馏而去除溶剂，将所得到的残渣溶解于二氯甲基中而进行过滤，并去除不溶物。依次使用水及饱和食盐水对所得到的滤液进行洗涤，并使用硫酸镁进行干燥。在进行干燥之后过滤溶液。在蒸馏而去除该溶液的溶剂之后，通过使用二氯甲基：醋酸乙酯＝50：1(体积比)的展开溶剂的硅胶柱层析法精制所得到的残渣。然后通过使用二氯甲基和己烷的混合溶剂再结晶化，得到目的物的橙色粉末(收率为65％)。下面示出步骤3的合成方案(a-3)。
[化学式24]
下面示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)对通过上述步骤3得到的橙色粉末进行分析的结果。另外，图12示出1H-NMR谱。根据其结果可知，在本合成例1中得到以上述结构式(100)表示的磷光有机金属铱配合物[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).
《合成例2》
在合成例2中，具体地例示以实施方式1的结构式(101)表示的磷光有机金属铱配合物的(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(mppm)2(acac)])的合成例。另外，下面示出[Ir(mppm)2(acac)]的结构。
[化学式25]
<步骤1：4-甲基-6-苯基嘧啶(简称：Hmppm)的合成>
首先，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入4.90g的4-氯-6-甲基嘧啶、4.80g的苯基硼酸、4.03g的碳酸钠、0.16g的双(三苯基膦)钯(II)二氯化物(简称：Pd(PPh3)2Cl2)、20mL的水和10mL的乙腈，并使用氩置换烧瓶内部的空气。通过对该反应容器照射60分钟微波(2.45GHz，100W)来进行加热。在此，在烧瓶中还放入2.28g的苯基硼酸、2.02g的碳酸钠、0.082g的Pd(PPh3)2Cl2、5mL的水和10mL的乙腈，并再次照射60分钟微波(2.45GHz，100W)来进行加热。然后，对该溶液添加水，并使用二氯甲烷进行抽出。依次使用饱和碳酸钠水溶液、水、饱和食盐水对所得到的抽出液进行洗涤，使用硫酸镁进行干燥。在进行干燥之后过滤溶液。在蒸馏而去除该溶液的溶剂之后，通过使用二氯甲基：醋酸乙酯＝9：1(体积比)的展开溶剂的硅胶柱层析法精制所得到的残渣，从而得到目的的嘧啶衍生物Hmppm(橙色油状物，收率为46％)。另外，作为微波的照射，使用微波合成装置(由CEM公司制造，Discover)。下面示出步骤1的合成方案(b-1)。
[化学式26]
<步骤2：二-μ-氯-双[双(6-甲基-4-苯基嘧啶根)铱(III)](简称：[Ir(mppm)2Cl]2)的合成>
接着，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入15mL的2-乙氧基乙醇、5mL的水、1.51g的通过上述步骤1得到的Hmppm、1.26g的氯化铱水合物(IrCl3·H2O)，并使用氩置换茄形烧瓶内部的空气。然后，照射1小时微波(2.45GHz，100W)，使其产生反应。在蒸馏而去除溶剂之后，通过使用乙醇对所得到的残渣进行洗涤并进行过滤，从而得到双核配合物[Ir(mppm)2Cl]2(暗绿色粉末，收率为77％)。下面示出步骤2的合成方案(b-2)。
[化学式27]
<步骤3：(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(mppm)2(acac)])的合成>
再者，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入40mL的2-乙氧基乙醇、1.84g的通过上述步骤2得到的双核配合物[Ir(mppm)2Cl]2、0.48g的乙酰丙酮及1.73g的碳酸钠，并使用氩置换茄形烧瓶内部的空气。然后，照射60分钟微波(2.45GHz，100W)，使其产生反应。蒸馏而去除溶剂，将所得到的残渣溶解于二氯甲基中而进行过滤，并去除不溶物。依次使用水及饱和食盐水对所得到的滤液进行洗涤，并使用硫酸镁进行干燥。在进行干燥之后过滤溶液。在蒸馏而去除该溶液的溶剂之后，通过使用二氯甲基：醋酸乙酯＝4：1(体积比)的展开溶剂的硅胶柱层析法精制所得到的残渣。然后通过使用二氯甲基和己烷的混合溶剂进行再结晶化，得到目的物的黄色粉末(收率为44％)。下面示出步骤3的合成方案(b-3)。
[化学式28]
下面示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)对通过上述步骤3得到的黄色粉末进行分析的结果。另外，图13示出1H-NMR谱。根据其结果可知，在本合成例2中得到以上述结构式(101)表示的磷光有机金属铱配合物[Ir(mppm)2(acac)]。
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.78(s，6H)，2.81(s，6H)，5.24(s，1H)，6.37(d，2H)，6.77(t，2H)，6.85(t，2H)，7.61-7.63(m，4H)，8.97(s，2H).
《合成例3》
在合成例3中，具体地例示以实施方式1的结构式(102)表示的磷光有机金属铱配合物的三(4，6-二苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(dppm)3])的合成例。另外，下面示出[Ir(dppm)3]的结构。
[化学式29]
将1.17g的通过上述合成例1的步骤1得到的配体的Hdppm和0.49g的三(乙酰丙酮根)铱(III)放在安装有三通旋塞的反应容器中，并使用氩置换反应容器内部的空气。然后，以250℃的温度进行45小时半的加热，并进行反应。将反应物溶解于二氯甲烷中，并过滤该溶液。蒸馏而去除所得到的滤液的溶剂，通过硅胶柱层析法进行精制。作为展开溶剂，首先使用二氯甲烷，然后使用醋酸乙酯。蒸馏而去除所得到的馏分的溶剂，得到红色固体(收率为41％)。通过使用二氯甲基和己烷的混合溶剂使所得到的固体再结晶化，得到目的物的红色粉末(收率为11％)。下面示出合成例3的合成方案(c-1)。
[化学式30]
下面示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)对通过上述步骤得到的红色粉末进行分析的结果。另外，图14示出1H-NMR谱。根据其结果可知，在本合成例3中得到以上述结构式(102)表示的磷光有机金属铱配合物[Ir(dppm)3]。
1H-NMR.δ(CDCl3)：6.88-7.04(m，9H)，7.51-7.54(m，9H)，7.90(d，3H)，8.07(d，3H)，8.09(d，3H)，8.21(s，3H)，8.46(s，3H).
《合成例4》
在合成例4中，具体地例示以实施方式1的结构式(103)表示的磷光有机金属铱配合物的(乙酰丙酮根)双[2，4-二苯基-1，3，5-三嗪根(triazinato))铱(III)(简称：[Ir(dptzn)2(acac)])的合成例。另外，下面示出[Ir(dptzn)2(acac)](简称)的结构。
[化学式31]
<步骤1：2，4-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：Hdptzn)的合成>
首先，将9.63g的苄脒盐酸盐和10.19g的金试剂(别名：(二甲基氨基亚甲基氨基亚甲基)二甲基氯化铵，Sigma-Aldrich(西格玛-奥德里奇)公司制造)放在烧瓶中，并使用氮置换烧瓶内部的空气。以120℃的温度对该反应容器进行3小时的加热，并使其起反应。对该反应溶液添加水，并进行过滤。使用甲醇对所得到的残余物进行洗涤，得到目的的三嗪衍生物Hdptzn(简称)(白色粉末，收率为30％)。以下述(d-1)表示步骤1的合成方案。
[化学式32]
<步骤2：二-μ-氯-双[双(2，4-二苯基-1，3，5-三嗪根)铱(III)](简称：[Ir(dptzn)2CL]2)的合成>
接着，将15mL的2-乙氧基乙醇、5mL的水、2.51g的通过上述步骤1得到的Hdptzn(简称)和1.18g的氯化铱水合物(IrCl3·H2O)放在安装有回流管的茄形烧瓶中，并使用氩置换烧瓶内部的空气。然后，照射30分钟微波(2.45GHz，100W)，并使其起反应。对反应溶液进行过滤，并使用乙醇对所得到的残余物进行洗涤，得到双核配合物[Ir(dptzn)2Cl]2(简称)(褐色粉末，收率为44％)。以下述(d-2)表示步骤2的合成方案。
[化学式33]
<步骤3：(乙酰丙酮根)双[2，4-二苯基-1，3，5-三嗪根)铱(III)(简称：[Ir(dptzn)2(acac)])的合成>
并且，将20mL的2-乙氧基乙醇、1.21g的通过上述步骤2得到的双核配合物[Ir(dptzn)2Cl]2(简称)、0.27mL的乙酰丙酮、0.92g的碳酸钠放在安装有回流管的茄形烧瓶中，并使用氩置换烧瓶内部的空气。然后，照射30分钟微波(2.45GHz，100W)，并使其起反应。在对反应溶液添加二氯甲基，并进行过滤，蒸馏而去除滤液的溶剂之后，利用以己烷和二氯甲烷的混合溶剂(体积比为1/25)为展开溶剂的快速柱层析(flash column chromatography)(硅胶)精制所得到的残渣，来得到橙色粉末的磷光有机金属铱配合物[Ir(dptzn)2(acac)](简称)(收率为10％)。以下述(d-3)表示步骤3的合成方案。
[化学式34]
下面示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)对通过上述步骤3得到的橙色粉末进行分析的结果。另外，图15示出1H-NMR谱。根据其结果可知，在本合成例4中得到以上述结构式(103)表示的磷光有机金属铱配合物[Ir(dptzn)2(acac)]。
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.85(s，6H)，5.31(s，1H)，6.56(dd，2H)，6.88-6.99(m，4H)，7.58-7.68(m，6H)，8.23(dd，2H)，8.72(dd，4H)，9.13(s，2H).
《合成例5》
在合成例5中，具体地例示以实施方式1的结构式(105)表示的磷光有机金属铱配合物的(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(tBuppm)2(acac)])的合成例。另外，下面示出[Ir(tBuppm)2(acac)](简称)的结构。
[化学式35]
<步骤1：4-叔丁基-6-苯基嘧啶(简称：HtBuppm)的合成>
首先，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入22.5g的4，4-二甲基-1-苯基戊烷-1，3-二酮及50g的甲酰胺，并使用氮置换烧瓶内部的空气。通过对该反应容器进行加热，使反应溶液回流5小时。然后，将该溶液注入到氢氧化钠水溶液中，并使用二氯甲基抽出有机层。使用水、饱和食盐水对所得到的有机层进行洗涤，并使用硫酸镁进行干燥。过滤干燥之后的溶液。在蒸馏而去除该溶液的溶剂之后，通过使用己烷：醋酸乙酯＝10：1(体积比)的展开溶剂的硅胶柱层析法精制所得到的残渣，得到嘧啶衍生物HtBuppm(无色油状物，收率为14％)。以下述(e-1)表示步骤1的合成方案。
[化学式36]
<步骤2：二-μ-氯-双[双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶根)铱(III)](简称：[Ir(tBuppm)2Cl]2)的合成>
接着，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入15mL的2-乙氧基乙醇、5mL的水、1.49g的通过上述步骤1得到的HtBuppm及1.04g的氯化铱水合物(IrCl3·H2O)，并使用氩置换烧瓶内部的空气。然后，照射1小时微波(2.45GHz，100W)来使其起反应。在蒸馏而去除该溶剂之后，使用乙醇抽滤所得到的残渣，并进行洗涤来得到双核配合物[Ir(tBuppm)2Cl]2(黄绿色粉末，收率为73％)。以下述(e-2)表示步骤2的合成方案。
[化学式37]
<步骤3：(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(tBuppm)2(acac)])的合成>
再者，在安装有回流管的茄形烧瓶中放入40mL的2-乙氧基乙醇、1.61g的通过上述步骤2得到的双核配合物[Ir(tBuppm)2Cl]2、0.36g的乙酰丙酮及1.27g的碳酸钠，并使用氩置换烧瓶内部的空气。然后，照射60分钟微波(2.45GHz，100W)，来使其起反应。蒸馏而去除溶剂，使用乙醇抽滤所得到的残渣，并使用水、乙醇对该残渣进行洗涤。将所得到的固体溶解于二氯甲基，并利用依次层叠有硅藻土(日本和光纯药工业株式会社、目录号码：531-16855)、氧化铝、硅藻土的助滤剂过滤混合物。通过使用二氯甲基和己烷的混合溶剂使蒸馏而去除溶剂来得到的固体再结晶，得到黄色粉末的目的物(收率为68％)。以下述(e-3)表示步骤3的合成方案。
[化学式38]
下面示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)对通过上述步骤3得到的黄色粉末进行分析的结果。另外，图28示出1H-NMR谱。根据其结果可知，在本合成例5中得到以上述结构式(105)表示的磷光有机金属铱配合物[Ir(tBuppm)2(acac)]。
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.50(s，18H)，1.79(s，6H)，5.26(s，1H)，6.33(d，2H)，6.77(t，2H)，6.85(t，2H)，7.70(d，2H)，7.76(s，2H)，9.02(s，2H).
《合成例6》
在合成例6中，具体地例示用于实施例4的N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(缩写：1，6mMemFLPAPrn)的合成例。另外，下面示出1，6mMemFLPAPrn(简称)的结构。
[化学式39]
<步骤1：3-甲基苯基-3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基胺(缩写：mMemFLPA)的合成>
在200mL的三口烧瓶中放入3.2g(8.1mmol)的9-(3-溴苯基)-9-苯基芴、2.3g(24.1mmol)的叔丁醇钠，并使用氮置换烧瓶内部的空气。对该混合物添加40.0mL的甲苯、0.9mL(8.3mmol)的间-甲苯胺及0.2mL的三(叔丁基)膦的10％己烷溶液。将该混合物的温度设定为60℃，添加44.5mg(0.1mmol)的双(二亚苄基丙酮)钯(0)，将该混合物的温度设定为80℃，并搅拌2.0小时。在搅拌之后，经过硅酸镁(日本和光纯药工业株式会社、目录号码：540-00135)、硅藻土(日本和光纯药工业株式会社、目录号码：531-16855)和氧化铝进行抽滤，获得滤液。将滤液浓缩得到固体，然后通过硅胶柱层析法精制该固体(展开溶剂的己烷与甲苯的比例为1：1)，并使用甲苯和己烷的混合溶剂使该固体再结晶，从而以82％的收率得到2.8g的白色固体。以下述(f-1)表示上述步骤1的合成方案。
[化学式40]
<步骤2：N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1，6-二胺(缩写：1，6mMemFLPAPrn)的合成>
在100mL的三口烧瓶中放入0.6g(1.7mmol)的1,6-二溴芘、1.4g(3.4mmol)的3-甲基苯基-3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基胺及0.5g(5.1mmol)的叔丁醇钠，使用氮置换烧瓶中的空气。对该混合物中添加21.0mL的甲苯及0.2mL的三(叔丁基)膦的10％己烷溶液。将该混合物的温度设定为60℃，对该混合物中添加34.9mg(0.1mmol)的双(二亚苄基丙酮)钯(0)，将该混合物的温度升高到80℃，然后搅拌3.0小时。在搅拌之后，在该混合物中添加400mL的甲苯并进行加热。继续在该混合物较热的状态下，通过硅酸镁、硅藻土和氧化铝对该混合物进行抽滤，来获得滤液。将所得到的滤液浓缩获得固体，然后通过硅胶柱层析法精制该固体(展开溶剂的己烷与甲苯的比例为3：2)来获得黄色固体。使用甲苯和己烷的混合溶剂使所得到的黄色固体再结晶，从而以67％的收率得到收量为1.2g的目的的黄色固体。
通过梯度升华法，对1.0g的所得到的黄色固体进行升华纯化。在升华纯化中，在压力为2.2Pa且氩气体流量为5.0mL/min的条件下以317℃的温度加热黄色固体。在进行升华纯化之后，以93％的收率获得1.0g的目的物的黄色固体。以下述(f-2)表示上述步骤2的合成方案。
[化学式41]
下面示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)对通过上述步骤2得到的黄色粉末进行分析的结果。另外，图29A和图29B示出1H-NMR谱。根据其结果，确认到上述化合物是N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-双[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(缩写：1,6mMemFLPAPrn)。
1H-NMR(CDCl3，300MHz)：δ＝2.21(s，6H)，6.67(d，J＝7.2Hz，2H)，6.74(d，J＝7.2Hz，2H)，7.17-7.23(m，34H)，7.62(d，J＝7.8Hz，4H)，7.74(d，J＝7.8Hz，2H)，7.86(d，J＝9.0Hz，2H)，8.04(d，J＝8.7Hz，4H).
实施例5
在本实施例5中，具体地例示在实施方式1中以结构式(106)表示的磷光有机金属铱配合物(3-乙基-2，4-戊二酮根)双(4，6-二苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(dppm)2(eacac)])的合成例。另外，下面示出[Ir(dppm)2(eacac)](简称)的结构。
[化学式42]
<步骤1：(3-乙基-2，4-戊二酮根)双(4，6-二苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(dppm)2(eacac)])的合成>
首先，将30mL的2-乙氧基乙醇、2.16g的双核配合物[Ir(dppm)2Cl]2和2.00g的3-乙基-2，4-戊二酮、3.40g的碳酸钠放在安装有回流管的茄形烧瓶中，并使用氩置换烧瓶内部的空气。然后，在室温下搅拌48小时，接着以100℃的温度加热13小时。蒸馏而去除溶剂，对所得到的残渣添加乙醇进行抽滤，使用水、乙醇对所得到的固体进行洗涤，使用二氯甲基和乙醇的混合溶剂使该固体再结晶两次。通过将二氯甲基用作展开溶剂的快速柱层析法精制所得到的固体。再者，通过使用二氯甲基和乙醇的混合溶剂进行再结晶，得到橙色粉末的磷光有机金属铱配合物[Ir(dppm)2(eacac)](简称)(收率为1％)。以下述(g-1)表示步骤1的合成方案。
[化学式43]
另外，下面示出利用核磁共振分光法(1H-NMR)对通过上述步骤1得到的橙色粉末进行分析的结果。根据其结果可知，在本实施例5中得到以上述结构式(106)表示的磷光有机金属铱配合物[Ir(dppm)2(eacac)]。
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.04(t，3H)，1.95(s，6H)，2.27-2.30(m，2H)，6.46(d，2H)，6.79(t，2H)，6.89(t，2H)，7.56-7.62(m，6H)，7.78(d，2H)，8.18(s，2H)，8.24(d，4H)，9.18(s，2H).
接着，利用紫外可见(UV)吸收光谱对[Ir(dppm)2(eacac)](简称)进行分析。在UV光谱的测量中，使用紫外可见分光光度计(日本分光株式会社制造的V550型)，使用二氯甲烷溶液(0.085mmol/L)，并在室温下进行测量。另外，测量[Ir(dppm)2(eacac)](简称)的发射光谱。在发射光谱的测量中，使用荧光光度计(FS920，由日本滨松光子学株式会社(Hamamatsu Photonics K.K.)制造)，使用进行了脱气的二氯甲烷溶液(0.085mmol/L)，并在室温下进行测量。图31示出测量结果。横轴表示波长，纵轴表示吸收强度及发光强度。
如图31所示，磷光有机金属铱配合物[Ir(dppm)2(eacac)](简称)在604nm具有发光峰值，并且从二氯甲烷溶液观察到橙色的发光。
符号说明
101 第一电极
102 EL层
103 第二电极
111 空穴注入层
112 空穴传输层
113 发光层
114 电子传输层
115 电子注入层
116 电荷产生层
201 阳极
202 阴极
203 EL层
204 发光层
205 磷光化合物
206 第一有机化合物
207 第二有机化合物
301 第一电极
302(1) 第一EL层
302(2) 第二EL层
304 第二电极
305 电荷产生层(I)
401 反射电极
402 半透过·半反射电极
403a 第一透明导电层
403b 第二透明导电层
404B 第一发光层(B)
404G 第二发光层(G)
404R 第三发光层(R)
405 EL层
410R 第一发光元件(R)
410G 第二发光元件(G)
410B 第三发光元件(B)
501 元件衬底
502 像素部
503 驱动电路部(源极线驱动电路)
504 驱动电路部(栅极线驱动电路)
505 密封剂
506 密封衬底
507 布线
508 FPC(柔性印刷电路)
509 n沟道型TFT
510 p沟道型TFT
511 开关用TFT
512 电流控制用TFT
513 第一电极(阳极)
514 绝缘物
515 EL层
516 第二电极(阴极)
517 发光元件
518 空间
1100 衬底
1101 第一电极
1102 EL层
1103 第二电极
1111 空穴注入层
1112 空穴传输层
1113 发光层
1114 电子传输层
1115 电子注入层
7100 电视装置
7101 框体
7103 显示部
7105 支架
7107 显示部
7109 操作键
7110 遥控操作机
7201 主体
7202 框体
7203 显示部
7204 键盘
7205 外部连接端口
7206 定位装置
7301 框体
7302 框体
7303 连接部
7304 显示部
7305 显示部
7306 扬声器部
7307 记录介质插入部
7308 LED灯
7309 操作键
7310 连接端子
7311 传感器
7312 麦克风
7400 移动电话机
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
8001 照明装置
8002 照明装置
8003 照明装置
8004 照明装置
3000 衬底
3001 第一电极
3002a 第一EL层
3002b 第二EL层
3002c 第三EL层
3003 第二电极
3011a 第一空穴注入层
3011b 第二空穴注入层
3011c 第三空穴注入层
3012a 第一空穴传输层
3012b 第二空穴传输层
3012c 第三空穴传输层
3013a 第一发光层
3013b 第二发光层
3013c 第三发光层
3014a 第一电子传输层
3014b 第二电子传输层
3014c 第三电子传输层
3015a 第一电子注入层
3015b 第二电子注入层
3015c 第三电子注入层
3016a 第一电荷产生层
3016b 第二电荷产生层
Claims (13)
1.一种包括发光元件的发光装置，该发光元件包含含有铱和在4位具有芳基的嘧啶的磷光有机金属铱配合物，
其中：
所述嘧啶的3位的氮配位到所述铱；
所述嘧啶在2位、5位和6位中的任一个具有烷基或芳基；
并且，与所述嘧啶的4位结合的所述芳基的邻位与所述铱结合。
2.根据权利要求1所述的发光装置，
其中：
所述磷光有机金属铱配合物以通式(G1)、(G3)和(G5)中的任一个表示；
L表示单阴离子配体；
Ar表示取代或未取代的芳基；
R1至R3分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基和取代或未取代的碳数为6至10的芳基中的任一个；
并且，R1至R3中的至少一个表示取代或未取代的碳数为1至4的烷基或者取代或未取代的碳数为6至10的芳基。
3.根据权利要求2所述的发光装置，
其中：
所述单阴离子配体以结构式(L1)至(L7)中的任一个表示；
R21至R58分别独立地表示氢、取代或未取代的碳数为1至4的烷基、卤基、乙烯基、取代或未取代的碳数为1至4的卤代烷基、取代或未取代的碳数为1至4的烷氧基和取代或未取代的碳数为1至4的烷硫基中的任一个；
并且，A1至A4分别独立地表示氮、与氢结合的sp2杂化碳以及与碳数为1至4的烷基、卤基、碳数为1至4的卤代烷基和苯基中的任一个结合的sp2杂化碳中的任一个。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述磷光有机金属铱配合物以结构式(100)至(102)中的任一个表示：
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述发光装置包括在一对电极之间包含所述磷光有机金属铱配合物的电致发光层。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其中所述电致发光层还包括第一有机化合物和第二有机化合物，并且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。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述发光装置在一对电极之间包括多个电致发光层，并且所述多个电致发光层中的至少一个包括所述磷光有机金属铱配合物。
8.根据权利要求1所述的发光装置，
其中，所述发光装置包括第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件，
并且，所述第一发光元件至所述第三发光元件的每一个包括：
反射电极；
与所述反射电极接触的透明导电层；
与所述透明导电层接触的电致发光层；以及
与所述电致发光层接触的半透射·半反射电极。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中从所述第一发光元件发射的光具有比从所述第二发光元件发射的光长的波长，且从所述第二发光元件发射的所述光具有比从所述第三发光元件发射的光长的波长。
10.根据权利要求1所述的发光装置，
其中，所述发光装置包括第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件，
并且，所述第一发光元件至所述第三发光元件的每一个包括：
反射电极；
与所述反射电极接触的透明导电层；
与所述透明导电层接触的第一电致发光层；
所述第一电致发光层上的电荷产生层；
所述电荷产生层上的第二电致发光层；以及
与所述第二电致发光层接触的半透射·半反射电极。
11.根据权利要求10所述的发光装置，其中从所述第一发光元件发射的光具有比从所述第二发光元件发射的光长的波长，且从所述第二发光元件发射的所述光具有比从所述第三发光元件发射的光长的波长。
12.一种包括根据权利要求1所述的发光装置的电子设备。
13.一种包括根据权利要求1所述的发光装置的照明装置。
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