CN111916568B - 发光元件、显示装置、电子设备及照明装置 - Google Patents

发光元件、显示装置、电子设备及照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明的一个方式提供一种发光效率高的包含荧光发光材料的发光元件、显示装置、电子设备及照明装置，包含荧光发光材料及主体材料，其中主体材料包含第一有机化合物及第二有机化合物，第一有机化合物及第二有机化合物具有由第一有机化合物与第二有机化合物形成激基复合物的功能，激基复合物所呈现的发光中的延迟荧光成分所占的比率为5％以上，延迟荧光成分包含荧光寿命为10ns以上且50μs以下的延迟荧光成分。

Description

发光元件、显示装置、电子设备及照明装置
本申请是如下发明专利申请的分案申请：
发明名称：发光元件、显示装置、电子设备及照明装置；申请号：201610133243.1；申请日：2016年3月9日。
技术领域
本发明的一个方式涉及一种发光元件或包括该发光元件的显示装置、电子设备及照明装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(composition of matter)。因此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、这些装置的驱动方法或制造方法。
背景技术
近年来，对利用电致发光(Electroluminescence：EL)的发光元件的研究开发日益火热。这些发光元件的基本结构是在一对电极之间夹有包含发光物质的层(EL层)的结构。通过将电压施加到该元件的电极间，可以获得来自发光物质的发光。
因为上述发光元件是自发光型发光元件，所以使用该发光元件的显示装置具有如下优点：具有良好的可见度；不需要背光源；以及耗电量低等。而且，该显示装置还具有如下优点：能够被制造得薄且轻；以及响应速度快等。
当使用将有机化合物用作发光性物质并在一对电极间设置包含该发光性物质的EL层的发光元件(例如，有机EL元件)时，通过将电压施加到一对电极间，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到发光性EL层，而使电流流过。而且，注入的电子与空穴复合而使发光性有机化合物成为激发态，而可以获得发光。
作为有机化合物所形成的激发态的种类，有单重激发态(S＊)及三重激发态(T＊)，来自单重激发态的发光被称为荧光，来自三重激发态的发光被称为磷光。另外，在该发光元件中，单重激发态与三重激发态的统计学上的产生比例是S＊:T＊＝1:3。因此，与使用发射荧光的化合物(荧光性化合物)的发光元件相比，使用发射磷光的化合物(磷光性化合物)的发光元件的发光效率更高。因此，近年来，对使用能够将三重激发态转换为发光的磷光性化合物的发光元件积极地进行了开发。
在使用磷光性化合物的发光元件中，尤其在呈现蓝色发光的发光元件中，对具有较高的三重激发能级的稳定的化合物的开发是较困难的，所以还没有实现实用化。因此，对使用更稳定的荧光性化合物的发光元件进行开发，寻找提高使用荧光性化合物的发光元件(荧光发光元件)的发光效率的方法。
作为能够将三重激发态的一部分转换为发光的材料，已知有热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence：TADF)物质。在热活化延迟荧光物质中，通过反系间窜越由三重激发态产生单重激发态，并且单重激发态被转换为发光。
为了在使用热活化延迟荧光物质的发光元件中提高发光效率，不但在热活化延迟荧光物质中由三重激发态高效地生成单重激发态，而且从单重激发态高效地获得发光，即高荧光量子产率是重要的。然而，难以设计同时满足上述两个条件的发光材料。
于是，已提出了如下方法：在包含热活化延迟荧光物质和荧光性化合物的发光元件中，将热活化延迟荧光物质的单重激发态能转移到荧光性化合物，并从荧光性化合物获得发光(参照专利文献1)。
[专利文献1]日本专利申请公开2014-45179号公报
为了在包含热活化延迟荧光物质和荧光性化合物的发光元件中提高发光效率，优选由三重激发态高效地产生单重激发态。另外，优选的是，能量高效地从热活化延迟荧光物质的单重激发态转移到荧光性化合物的单重激发态。另外，优选的是，抑制从热活化延迟荧光物质的三重激发态到荧光性化合物的三重激发态的能量转移。
发明内容
因此，本发明的一个方式的目的之一是提供一种包括荧光性化合物且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功耗得到降低的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的发光装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。
注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不一定需要实现所有上述目的。此外，可以从说明书等的记载得知并抽取上述目的以外的目的。
本发明的一个方式是一种发光元件，通过包括形成激基复合物的发光层，能够将三重激子转换为单重激子，并从单重激子发光，并且能够通过该单重激子的能量转移而从荧光性化合物发光。
因此，本发明的另一个方式是一种发光元件，包括荧光发光材料及主体材料，其中，主体材料包括第一有机化合物及第二有机化合物，第一有机化合物及第二有机化合物能够形成激基复合物，在激基复合物所呈现的发光中，延迟荧光成分所占的比率为5％以上，延迟荧光成分包含荧光寿命为10ns以上且50μs以下的延迟荧光成分。
另外，在上述结构中，激基复合物优选具有对荧光发光材料供应激发能的功能。
另外，在上述各结构中，优选的是，激基复合物所呈现的发光具有与荧光发光材料的最低能量一侧的吸收带重叠的区域。
另外，在上述各结构中，第一有机化合物和第二有机化合物中的一个具有传输电子的功能，第一有机化合物和第二有机化合物的另一个具有传输空穴的功能。或者，第一有机化合物和第二有机化合物中的一个包括缺π电子型芳杂环骨架，第一有机化合物和第二有机化合物中的另一个包括富π电子型芳杂环骨架或芳香族胺骨架。
另外，本发明的另一个方式是一种显示装置，包括：上述各结构的发光元件；以及滤色片和晶体管之中的至少一个。另外，本发明的另一个方式是一种电子设备，包括：该显示装置；以及框体和触摸传感器之中的至少一个。另外，本发明的另一个方式是一种照明装置，包括：上述各结构的发光元件；以及框体和触摸传感器之中的至少一个。另外，本发明的一个方式在其范畴内不仅包括具有发光元件的发光装置，还包括具有发光装置的电子设备。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示装置或光源(包括照明装置)。另外，发光装置有时还被包括在如下模块内：在发光装置中安装有连接器诸如FPC(Flexible PrintedCircuit：柔性电路板)或TCP(Tape Carrier Package：载带封装)的显示模块；在TCP端部中设置有印刷线路板的显示模块；或者IC(集成电路)通过COG(Chip On Glass：玻璃上芯片)方式直接安装在发光元件上的显示模块。
根据本发明的一个方式，可以提供一种包括荧光性化合物且发光效率高的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种功耗被降低的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的发光装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的显示装置。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不一定需要具有所有上述效果。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽取上述效果以外的效果。
附图说明
图1A至图1C是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图及说明发光层中的能级相关的图；
图2A至图2C是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图及说明发光层中的能级相关的图；
图3A至图3C是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图及说明发光层中的能级相关的图；
图4A和图4B是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图；
图5A和图5B是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图；
图6A至图6C是说明本发明的一个方式的发光元件的制造方法的截面示意图；
图7A至图7C是说明本发明的一个方式的发光元件的制造方法的截面示意图；
图8A和图8B是说明本发明的一个方式的显示装置的俯视图及截面示意图；
图9A和图9B是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图10是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图11A和图11B是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图12A和图12B是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图13是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图14A和图14B是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图15A和图15B是说明本发明的一个方式的显示装置的方框图及电路图；
图16A和图16B是说明本发明的一个方式的显示装置的像素电路的电路图；
图17A和图17B是说明本发明的一个方式的显示装置的像素电路的电路图；
图18A和图18B是示出本发明的一个方式的触摸面板的一个例子的透视图；
图19A至图19C是示出本发明的一个方式的显示装置及触摸传感器的一个例子的截面图；
图20A和图20B是示出本发明的一个方式的触摸面板的一个例子的截面图；
图21A和图21B是本发明的一个方式的触摸传感器的方框图及时序图；
图22是本发明的一个方式的触摸传感器的电路图；
图23是说明本发明的一个方式的显示模块的透视图；
图24A至图24G是说明本发明的一个方式的电子设备的图；
图25A至图25C是说明本发明的一个方式的发光装置的透视图及截面图；
图26A至图26D是说明本发明的一个方式的发光装置的截面图；
图27A至图27C是说明本发明的一个方式的照明装置及电子设备的图；
图28是说明本发明的一个方式的照明装置的图；
图29是说明实施例的发光元件的电流效率-亮度特性的图；
图30是说明实施例的发光元件的外量子效率-亮度特性的图；
图31是说明实施例的发光元件的亮度-电压特性的图；
图32是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图33是说明实施例的发光元件的电流效率-亮度特性的图；
图34是说明实施例的发光元件的外部量子效率-亮度特性的图；
图35是说明实施例的发光元件的亮度-电压特性的图；
图36是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图37是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图38是说明实施例的溶液的吸收光谱的图；
图39A和图39B是说明实施例的薄膜的时间分辨荧光测量的结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明，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。
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。
此外，在本说明书等中，为了方便起见，附加了第一、第二等序数词，而其有时并不表示工序顺序或叠层顺序。因此，例如可以将“第一”适当地置换为“第二”或“第三”等而进行说明。此外，本说明书等中所记载的序数词与用于指定本发明的一个方式的序数词有时不一致。
注意，在本说明书等中，当利用附图说明发明的结构时，有时在不同的附图中共同使用表示相同的部分的符号。
另外，在本说明书等中，可以将“膜”和“层”相互调换。例如，有时可以将“导电层”换称为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”换称为“绝缘层”。
另外，在本说明书等中，单重激发态(S＊)是指具有激发能的单重态。另外，单重激发能级的最低能级(S1能级)是指最低单重激发态的激发能级。另外，三重激发态(T＊)是指具有激发能的三重态。另外，三重激发能级的最低能级(T1能级)是指最低三重激发态的激发能级。
另外，在本说明书等中，荧光材料或荧光性化合物是指在从单重激发态返回到基态时在可见光区域发光的材料或化合物。磷光材料或磷光性化合物是指在从三重激发态返回到基态时在室温下在可见光区域发光的材料或化合物。换言之，磷光材料或磷光性化合物是指能够将三重激发能转换为可见光的材料或化合物之一。
注意，在本说明书等中，室温是指0℃以上且40℃以下中的任意温度。
另外，在本说明书等中，蓝色的波长区域是指400nm以上且小于490nm的波长区域，蓝色的发光在该波长区域具有至少一个发射光谱峰值。另外，绿色的波长区域是指490nm以上且小于580nm的波长区域，绿色的发光在该波长区域具有至少一个发射光谱峰值。另外，红色的波长区域是指580nm以上且680nm以下的波长区域，红色的发光在该波长区域具有至少一个发射光谱峰值。
实施方式1
在本实施方式中，参照图1A至图1C说明本发明的一个方式的发光元件。
〈发光元件的结构例子〉
首先，下面将参照图1A至图1C说明本发明的一个方式的发光元件的结构。
图1A是本发明的一个方式的发光元件250的截面示意图。
发光元件250包括一对电极(电极101及电极102)，并包括设置在该一对电极间的EL层100。EL层100至少包括发光层130。
另外，图1A所示的EL层100除了发光层130以外还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层118及电子注入层119等功能层。
注意，虽然在本实施方式中以一对电极中的电极101为阳极且电极102为阴极来进行说明，但是发光元件250的结构并不局限于此。也就是说，也可以将电极101用作阴极且将电极102用作阳极，倒序地层叠该电极间的各层。换言之，从阳极一侧依次层叠空穴注入层111、空穴传输层112、发光层130、电子传输层118及电子注入层119即可。
注意，EL层100的结构不局限于图1A所示的结构，只要包括选自空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层118及电子注入层119中的至少一个即可。或者，EL层100也可以包括具有如下功能的功能层：能够减少空穴或电子的注入势垒；能够提高空穴或电子的传输性；能够阻碍空穴或电子的传输性；或者能够抑制电极所引起的猝灭现象等。功能层既可以是单层又可以是层叠有多个层的结构。
图1B是示出图1A所示的发光层130的一个例子的截面示意图。图1B所示的发光层130包括主体材料131及客体材料132。另外，主体材料131包括有机化合物131_1及有机化合物131_2。
作为客体材料132，使用发光性有机化合物即可，作为该发光性有机化合物，优选使用能够发射荧光的物质(下面，也称为荧光性化合物)。在下面的说明中，说明作为客体材料132使用荧光性化合物的结构。注意，也可以将客体材料132换称为荧光材料或荧光性化合物。
在本发明的一个方式的发光元件250中，通过将电压施加到一对电极(电极101及电极102)间，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到EL层100，而使电流流过。并且，注入的电子及空穴复合，从而形成激子。在因载流子(电子及空穴)的复合而产生的激子中，单重激子与三重激子的比(以下，称为激子产生概率)的统计概率为1:3。因此，在使用荧光发光材料的发光元件中，产生有助于发光的单重激子的比率为25％，产生无助于发光的三重激子的比率为75％。因此，为了提高发光元件的发光效率，将无助于发光的三重激子转换为有助于发光的单重激子是重要的。
〈发光元件的发光机理〉
接着，下面将对发光层130的发光机理进行说明。
发光层130中的主体材料131所包括的有机化合物131_1及有机化合物131_2形成激基复合物(Exciplex)。
作为有机化合物131_1与有机化合物131_2的组合，只要是能够形成激基复合物的组合即可，优选其中一个是具有传输空穴的功能(空穴传输性)的化合物，另一个是具有传输电子的功能(电子传输性)的化合物。在该情况下，更容易形成供体-受体型的激基复合物，而可以高效地形成激基复合物。另外，当有机化合物131_1与有机化合物131_2的组合是具有空穴传输性的化合物与具有电子传输性的化合物的组合时，能够通过调整其混合比而容易地控制载流子的平衡。具体而言，具有空穴传输性的化合物:具有电子传输性的化合物优选在1:9至9:1(重量比)的范围内。另外，通过具有该结构，可以容易地控制载流子的平衡，由此也可以容易地对载流子复合区域进行控制。
另外，作为高效地形成激基复合物的主体材料的组合，优选的是，有机化合物131_1及有机化合物131_2中的一个的最高占据分子轨道(Highest Occupied MolecularOrbital，也称为HOMO)能级高于另一个的HOMO能级，且该一个的最低空分子轨道(LowestUnoccupied Molecular Orbital，也称为LUMO)能级高于该另一个的LUMO能级。例如，当一个有机化合物具有空穴传输性而另一个有机化合物具有电子传输性时，优选的是，该一个有机化合物的HOMO能级高于该另一个有机化合物的HOMO能级，且该一个有机化合物的LUMO能级高于另一个有机化合物的LUMO能级。具体而言，该一个有机化合物的HOMO能级与该另一个有机化合物的HOMO能级的能量差优选为0.05eV以上，更优选为0.1eV以上，进一步优选为0.2eV以上。另外，该一个有机化合物的LUMO能级与该另一个有机化合物的LUMO能级的能量差优选为0.05eV以上，更优选为0.1eV以上，进一步优选为0.2eV以上。
图1C示出发光层130中的有机化合物131_1、有机化合物131_2及客体材料132的能级相关。注意，图1C中的记载及符号表示的是如下：
·Host(131_1)：有机化合物131_1
·Host(131_2)：有机化合物131_2
·Guest(132)：客体材料132(荧光性化合物)
·SH：有机化合物131_1(主体材料)的S1能级
·TH：有机化合物131_1(主体材料)的T1能级
·SG：客体材料132(荧光性化合物)的S1能级
·TG：客体材料132(荧光性化合物)的T1能级
·SE：激基复合物的S1能级
·TE：激基复合物的T1能级
在本发明的一个方式的发光元件中，发光层130所包含的有机化合物131_1及有机化合物131_2形成激基复合物。激基复合物的最低单重激发能级(SE)与激基复合物的最低三重激发能级(TE)成为相邻的能级(参照图1C的路径E3)。
激基复合物是由两种物质形成的激发态，在是光激发的情况下，激基复合物通过处于激发态的一个物质与处于基态的另一个物质的相互作用而形成。当通过发射光而返回基态时，形成激基复合物的两种物质分别恢复原来的物质的状态。当是电激发的情况下，当一个物质处于激发态时，迅速地与另一个物质起相互作用而形成激基复合物。或者，可以通过使一个物质接收空穴而另一个接收电子来迅速地形成激基复合物。此时，可以以在任一个物质中都不形成激发态的方式形成激基复合物，所以发光层130中的大部分的激子可以作为激基复合物存在。激基复合物的激发能级(SE或TE)比形成激基复合物的主体材料(有机化合物131_1及有机化合物131_2)的单重激发能级(SH)低，所以可以以更低的激发能形成主体材料131的激发态。由此，可以降低发光元件250的驱动电压。
由于激基复合物的单重激发能级(SE)与三重激发能级(TE)是相邻的能级，因此具有呈现热活化延迟荧光的功能。也就是说，激基复合物具有通过反系间窜越(上转换：upconvert)将三重激发态能转换为单重激发态能的功能。(参照图1C的路径E4)。因此，在发光层130中产生的三重激发能的一部分因激基复合物而转换为单重激发能。为此，激基复合物的单重激发能级(SE)与三重激发能级(TE)的能量差优选大于0eV且为0.2eV以下。注意，为了高效地使反系间窜越产生，激基复合物的三重激发能级(TE)优选低于构成形成激基复合物的主体材料的各有机化合物(有机化合物131_1及有机化合物131_2)的三重激发能级。由此，不容易产生各有机化合物所导致的激基复合物的三重激发能的猝灭，而高效地发生反系间窜越。
另外，激基复合物的单重激发能级(SE)优选高于客体材料132的单重激发能级(SG)。由此，所产生的激基复合物的单重激发能能够从激基复合物的单重激发能级(SE)转移到客体材料132的单重激发能级(SG)，客体材料132成为单重激发态而发光(参照图1C的路径E5)。
注意，为了高效地从客体材料132的单重激发态获得发光，客体材料132的荧光量子产率优选为高，具体而言，优选为50％以上，更优选为70％以上，进一步优选为90％以上。
由于客体材料132中的单重基态到三重激发态的直接跃迁为禁戒跃迁，因此从激基复合物的单重激发能级(SE)到客体材料132的三重激发能级(TG)的能量转移不容易成为主要的能量转移过程。
另外，当发生从激基复合物的三重激发能级(TE)到客体材料132的三重激发能级(TG)的三重激发能的转移时，三重激发能失活(参照图1C的路径E6)。因此，路径E6的能量转移优选为少，以可以降低客体材料132的三重激发态的产生效率并减少热失活。为此，优选的是，在主体材料131与客体材料132的重量比中客体材料132所占比例较低，具体而言，相对于主体材料131的客体材料132的重量比优选为0.001以上且0.05以下，更优选为0.001以上且0.01以下。
注意，当客体材料132中的载流子的直接复合过程占优势时，在发光层130中产生多个三重激子，而热失活导致发光效率的下降。因此，优选的是，经由激基复合物的产生过程的能量转移过程(图1C的路径E4及E5)的比例高于客体材料132中的载流子直接复合的过程的比例，以可以降低客体材料132的三重激发态的产生效率并抑制热失活。为此，在主体材料131与客体材料132的重量比中客体材料132所占比例较低，具体而言，相对于主体材料131的客体材料132的重量比优选为0.001以上且0.05以下，更优选为0.001以上且0.01以下。
如上所述，当上述路径E4及E5的能量转移过程全部高效地发生时，主体材料131的单重激发能及三重激发能的双方都高效地转换为客体材料132的单重激发能，所以发光元件250能够以高发光效率发光。
在本说明书等中，有时将上述路径E3、E4、及E5的过程称为ExSET(Exciplex-Singlet Energy Transfer：激基复合物-单重态能量转移)或ExEF(Exciplex-EnhancedFluorescence：激基复合物增强荧光)。换言之，在发光层130中，产生从激基复合物到客体材料132的激发能的供应。
通过使发光层130具有上述结构，可以高效地获得来自发光层130的客体材料132的发光。
<能量转移机理>
下面，对上述主体材料131与客体材料132的分子间的能量转移过程的控制因素进行说明。作为分子间的能量转移的机理，提出了福斯特机理(偶极-偶极相互作用)和德克斯特(Dexter)机理(电子交换相互作用)的两个机理。注意，虽然在此对主体材料131与客体材料132的分子间的能量转移过程进行说明，但是在主体材料131是激基复合物时也是同样的。
《福斯特机理》
在福斯特机理中，在能量转移中不需要分子间的直接接触，通过主体材料131与客体材料132间的偶极振荡的共振现象发生能量转移。通过偶极振荡的共振现象，主体材料131给客体材料132供应能量，激发态的主体材料131成为基态，基态的客体材料132成为激发态。另外，算式1示出福斯特机理的速度常数kh*→g。
[算式1]
在算式1中，ν表示振荡数，f’h(ν)表示主体材料131的归一化发射光谱(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光光谱，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光光谱)，εg(ν)表示客体材料132的摩尔吸光系数，N表示阿伏伽德罗数，n表示介质的折射率，R表示主体材料131与客体材料132的分子间距，τ表示所测量的激发态的寿命(荧光寿命或磷光寿命)，c表示光速，φ表示发光量子产率(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光量子产率，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光量子产率)，K2表示主体材料131和客体材料132的跃迁偶极矩的取向的系数(0至4)。此外，在无规取向中，K2＝2/3。
《德克斯特机理》
在德克斯特机理中，主体材料131和客体材料132接近于产生轨道的重叠的接触有效距离，通过交换激发态的主体材料131的电子和基态的客体材料132的电子，发生能量转移。另外，算式2示出德克斯特机理的速度常数kh*→g。
[算式2]
在算式2中，h表示普朗克常数，K表示具有能量维数(energy dimension)的常数，ν表示振荡数，f’h(ν)表示主体材料131的归一化发射光谱(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光光谱，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光光谱)，ε’g(ν)表示客体材料132的归一化吸收光谱，L表示有效分子半径，R表示主体材料131与客体材料132的分子间距。
在此，从主体材料131到客体材料132的能量转移效率φET以算式3表示。kr表示主体材料131的发光过程(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光)的速度常数，kn表示主体材料131的非发光过程(热失活或系间窜跃)的速度常数，τ表示所测量的主体材料131的激发态的寿命。
[算式3]
从算式3可知，为了提高能量转移效率φET，增大能量转移的速度常数kh*→g，其他竞争的速度常数kr+kn(＝1/τ)相对变小，即可。
《用来提高能量转移的概念》
首先，考虑基于福斯特机理的能量转移。通过将算式1代入到算式3,可以消去τ。因此，在福斯特机理中，能量转移效率不取决于主体材料131的激发态的寿命τ。另外，当发光量子产率(因为是关于来自单重激发态的能量转移的说明，所以这里指荧光量子产率)高时，可以说能量转移效率较高。一般而言，来自有机化合物的三重激发态的发光量子产率在室温下非常低。因此，当主体材料131为三重激发态时，可以忽视基于福斯特机理的能量转移过程，只需考虑主体材料131为单重激发态的情况。
另外，主体材料131的发射光谱(在说明来自单重激发态的能量转移时是荧光光谱)与客体材料132的吸收光谱(相当于从单重基态到单重激发态的迁移的吸收)的重叠优选为大。再者，客体材料132的摩尔吸光系数优选为高。这意味着主体材料131的发射光谱与呈现在客体材料132的最长波长一侧的吸收带重叠。注意，由于客体材料132中的从单重基态到三重激发态的直接跃迁为禁戒跃迁，因此在客体材料132中，三重激发态下的摩尔吸光系数少到可以忽视的程度。由此，可以忽视基于福斯特机理的客体材料132的到三重激发态的能量转移过程，只需考虑客体材料132的到单重激发态的能量转移过程。也就是说，在福斯特机理中，考虑从主体材料131的单重激发态到客体材料132的单重激发态的能量转移过程即可。
接着，考虑基于德克斯特机理的能量转移。从算式2可知，为了增大速度常数kh*→g，主体材料131的发射光谱(在说明来自单重激发态的能量转移时是荧光光谱)与客体材料132的吸收光谱(相当于从单重基态到单重激发态的迁移的吸收)的重叠优选为大。因此，能量转移效率的最优化可以通过使主体材料131的发射光谱与呈现在客体材料132的最长波长一侧的吸收带重叠而实现。
另外，当将算式2代入到算式3时，可知德克斯特机理中的能量转移效率取决于τ。因为德克斯特机理是基于电子交换的能量转移过程，所以与从主体材料131的单重激发态到客体材料132的单重激发态的能量转移同样地，还产生从主体材料131的三重激发态到客体材料132的三重激发态的能量转移。
在本发明的一个方式的发光元件中，客体材料132是荧光材料，所以从主体材料131到客体材料132的三重激发态的能量转移效率优选为低。也就是说，从主体材料131到客体材料132的基于德克斯特机理的能量转移效率优选为低，而从主体材料131到客体材料132的基于福斯特机理的能量转移效率优选为高。
如上所述，基于福斯特机理的能量转移效率不取决于主体材料131的激发态的寿命τ。另一方面，基于德克斯特机理的能量转移效率取决于主体材料131的激发寿命τ，为了降低基于德克斯特机理的能量转移效率，主体材料131的激发寿命τ优选为短。
与从主体材料131到客体材料132的能量转移同样地，在从激基复合物到客体材料132的能量转移过程中也发生基于福斯特机理及德克斯特机理的双方的能量转移。
于是，本发明的一个方式提供一种发光元件，作为主体材料131采用形成用作能够将能量高效地转移到客体材料132的能量供体的激基复合物的有机化合物131_1及有机化合物131_2的组合。有机化合物131_1及有机化合物131_2所形成的激基复合物具有彼此接近的单重激发能级与三重激发能级。因此，在发光层130中容易产生从三重激子到单重激子的迁移(反系间窜越)。因此，可以提高发光层130中的单重激子的产生效率。再者，为了使从激基复合物的单重激发态到用作能量受体的客体材料132的单重激发态的能量转移容易产生，优选的是，激基复合物的发射光谱与客体材料132的呈现在最长波长一侧(低能量一侧)的吸收带重叠。由此，可以提高客体材料132的单重激发态的产生效率。
另外，在激基复合物所呈现的发光中，热活化延迟荧光成分的荧光寿命优选为短，具体而言，优选为10ns以上且50μs以下，更优选为10ns以上且40μs以下，进一步优选为10ns以上且30μs以下。
另外，在激基复合物所呈现的发光中，热活化延迟荧光成分所占的比例优选为高。具体而言，在激基复合物所呈现的发光中，热活化延迟荧光成分所占的比率优选为5％以上，更优选为8％以上，进一步优选为1％以上。
〈材料〉
接着，说明根据本发明的一个方式的发光元件的构成要素。
《发光层》
下面对能够用于发光层130的材料分别进行说明。
在发光层130的材料重量比中，主体材料131所占比例最大，客体材料132(荧光材料)分散于主体材料131中。发光层130的主体材料131(有机化合物131_1及有机化合物131_2)的S1能级优选高于发光层130的客体材料132(荧光材料)的S1能级。另外，发光层130的主体材料131(有机化合物131_1及有机化合物131_2)的T1能级优选高于发光层130的客体材料132(荧光材料)的T1能级。
在发光层130中，对客体材料132没有特别的限制，但是优选使用蒽衍生物、并四苯衍生物、(chrysene)衍生物、菲衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物、二苯乙烯衍生物、吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、吩恶嗪衍生物、吩噻嗪衍生物等，例如可以使用如下材料。
作为该材料，可以举出5，6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2，2'-联吡啶(简称：PAP2BPy)、5，6-双[4'-(10-苯基-9-蒽基)联苯-4-基]-2，2'-联吡啶(简称：PAPP2BPy)、N，N'-二苯基-N，N'-双[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]芘-1，6-二胺(简称：1，6FLPAPrn)、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)、N，N'-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N'-二苯基二苯乙烯-4，4'-二胺(简称：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(9，10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称：2YGAPPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)、二萘嵌苯、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简称：TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBAPA)、N，N”-(2-叔丁基蒽-9，10-二基二-4，1-苯撑基)双[N，N'，N'-三苯基-1，4-苯二胺](简称：DPABPA)、N，9-二苯基-N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPPA)、N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N，N'，N'-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2DPAPPA)、N，N，N'，N'，N”，N”，N”'，N”'-八苯基二苯并[g，p](chrysene)-2，7，10，15-四胺(简称：DBC1)、香豆素30、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)、N-[9，10-双(1，1'-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCABPhA)、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，N'，N'-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2DPAPA)、N-[9，10-双(1，1'-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，N'，N'-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2DPABPhA)、9，10-双(1，1'-联苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称：2YGABPhA)、N，N，9-三苯基蒽-9-胺(简称：DPhAPhA)、香豆素6、香豆素545T、N，N'-二苯基喹吖酮(简称：DPQd)、红荧烯、5，12-双(1，1'-联苯-4-基)-6，11-二苯基并四苯(简称：BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙烷二腈(简称：DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称：DCM2)、N，N，N'，N'-四(4-甲基苯基)并四苯-5，11-二胺(简称：p-mPhTD)、7，14-二苯基-N，N，N'，N'-四(4-甲基苯基)苊并[1，2-a]荧蒽-3，10-二胺(简称：p-mPhAFD)、2-{2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称：DCJTI)、2-{2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称：DCJTB)、2-(2，6-双{2-[4-(二甲氨基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亚基)丙烷二腈(简称：BisDCM)、2-{2，6-双[2-(8-甲氧基-1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙烷二腈(简称：BisDCJTM)、5，10，15，20-四苯基双苯并(tetraphenylbisbenzo)[5，6]茚并[1，2，3-cd:1'，2'，3'-lm]二萘嵌苯等。
作为有机化合物131_1，除了锌、铝类金属配合物以外还可以举出噁二唑衍生物、三唑衍生物、苯并咪唑衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、菲罗啉衍生物等。作为其他例子，可以举出芳族胺或咔唑衍生物等。
另外，可以使用如下空穴传输性材料及电子传输性材料。
作为空穴传输性材料，可以使用空穴传输性比电子传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的材料。具体而言，可以使用芳族胺、咔唑衍生物、芳烃、二苯乙烯衍生物等。上述空穴传输性材料也可以是高分子化合物。
作为空穴传输性高的材料，例如，作为芳香胺化合物，可以举出N,N’-二(对甲苯基)-N,N’-二苯基-对苯二胺(简称：DTDPPA)、4,4’-双[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]联苯(简称：DPAB)、N,N'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N,N'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(简称：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]苯(简称：DPA3B)等。
另外，作为咔唑衍生物，具体而言，可以举出3-[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzDPA1)、3，6-双[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzDPA2)、3，6-双[N-(4-二苯氨基苯基)-N-(1-萘基)氨]-9-苯基咔唑(简称：PCzTPN2)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA1)、3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)等。
另外，作为咔唑衍生物，还可以举出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)、1,4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
另外，作为芳烃，例如可以举出2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称：t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(简称：DPPA)、2-叔丁基-9,10-双(4-苯基苯基)蒽(简称：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(简称：DNA)、9,10-二苯基蒽(简称：DPAnth)、2-叔丁基蒽(简称：t-BuAnth)、9,10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称：DMNA)、2-叔丁基-9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-联蒽、10,10'-二苯基-9,9'-联蒽、10,10'-双(2-苯基苯基)-9,9'-联蒽、10,10'-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝等。另外，除此之外，还可以使用并五苯、晕苯等。如此，更优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率且碳原子数为14以上且42以下的芳烃。
注意，芳烃也可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳烃，例如，可以举出4，4’-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：DPVBi)、9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称：DPVPA)等。
另外，也可以使用聚(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。
另外，作为空穴传输性高的材料，例如，可以使用4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯氨基]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-(1-萘基)-N-苯氨基]三苯胺(简称：1’-TNATA)、4，4’，4”-三(N，N-二苯氨基)三苯胺(简称：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯氨基]三苯胺(简称：MTDATA)、4，4’-双[N-(螺-9，9’-联芴-2-基)-N―苯氨基]联苯(简称：BSPB)、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)三苯胺(简称：mBPAFLP)、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]-9H-芴-7-基}苯基胺(简称：DFLADFL)、N-(9，9-二甲基-2-二苯氨基-9H-芴-7-基)二苯基胺(简称：DPNF)、2-[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]螺-9，9’-联芴(简称：DPASF)、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)、4-苯基二苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(简称：PCA1BP)、N，N’-双(9-苯基咔唑-3-基)-N，N’-二苯基苯-1，3-二胺(简称：PCA2B)、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)、N-(4-联苯)-N-(9，9-二甲基-9H-芴-2-基)-9-苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCBiF)、N-(1，1’-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9，9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称：PCBBiF)、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)、2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯氨基]螺-9，9’-联芴(简称：PCASF)、2，7-双[N-(4-二苯氨基苯基)-N-苯氨基]-螺-9，9’-联芴(简称：DPA2SF)、N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-(4-苯基)苯基苯胺(简称：YGA1BP)、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)等芳香族胺化合物等。另外，可以使用3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称：PCPN)、3-[4-(9-菲基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称：PCPPn)、3，3’-双(9-苯基-9H-咔唑)(简称：PCCP)、1，3-双(N-咔唑基)苯(简称：mCP)、3，6-双(3，5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称：CzTP)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称：mmDBFFLBi-II)、4，4’，4”-(苯-1，3，5-三基)三(二苯并呋喃)(简称：DBF3P-II)、1，3，5-三(二苯并噻吩-4-基)-苯(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)、4-[3-(三亚苯-2-基)苯基]二苯并噻吩(简称：mDBTPTp-II)等胺化合物、咔唑化合物、噻吩化合物、呋喃化合物、芴化合物、三亚苯化合物、菲化合物等。在此所述的物质主要是空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。
作为电子传输性材料，可以使用电子传输性比空穴传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的材料。作为容易接收电子的材料(具有电子传输性的材料)，可以使用含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物或金属配合物等。具体而言，可以举出包括喹啉配体、苯并喹啉配体、噁唑配体或噻唑配体的金属配合物。另外，可以举出噁二唑衍生物、三唑衍生物、菲罗啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物等。
作为具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物，例如有三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称：BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称：Znq)等。另外，除此之外，还可以使用如双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnBTZ)等具有噁唑基类、噻唑类配体的金属配合物等。再者，除了金属配合物以外，还可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、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)、红菲绕啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)、2，9-双(萘-2-基)-4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(简称：NBPhen)等杂环化合物；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-[3’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mCzBPDBq)、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)、4，6-双[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(简称：4，6mPnP2Pm)、4，6-双[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(简称：4，6mDBTP2Pm-II)、4，6-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(简称：4，6mCzP2Pm)等具有二嗪骨架的杂环化合物；2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：PCCzPTzn)等具有三嗪骨架的杂环化合物；3，5-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(简称：35DCzPPy)、1，3，5-三[3-(3-吡啶基)苯基]苯(简称：TmPyPB)等具有吡啶骨架的杂环化合物；4，4’-双(5-甲基苯并噁唑基-2-基)二苯乙烯(简称：BzOs)等杂芳族化合物。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1×10-6cm2/Vs以上的物质。注意，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。
作为有机化合物131_2，采用能够与有机化合物131_1形成激基复合物的组合。具体而言，可以使用如上所示的空穴传输性材料及电子传输性材料。此时，优选以由有机化合物131_1与有机化合物131_2形成的激基复合物的发光峰值与客体材料132(荧光材料)的最长波长一侧(低能量一侧)的吸收带重叠的方式选择有机化合物131_1、有机化合物131_2及客体材料132(荧光材料)。由此，可以实现一种发光效率得到显著提高的发光元件。
作为发光层130所包括的主体材料131(有机化合物131_1及有机化合物131_2)，可以使用具有将三重激发能转换为单重激发能的功能的材料。作为该具有将三重激发能转换为单重激发能的功能的材料，除了激基复合物之外，可以举出热活化延迟荧光(Thermallyactivated delayed fluorescence：TADF)材料。因此，可以将有关激基复合物的记载看作有关热活化延迟荧光材料的记载。注意，热活化延迟荧光材料是指三重激发能级与单重激发能级的差较小且具有通过反系间窜越将能量从三重激发态转换为单重激发态的功能的材料。因此，能够通过微小的热能量将三重激发态上转换(up-convert)为单重激发态(反系间窜越)并能够高效地呈现来自单重激发态的发光(荧光)。另外，可以高效地获得热活化延迟荧光的条件为如下：三重激发态能级与单重激态发能级的能量差大于0eV且为0.2eV以下，优选大于0eV且为0.1eV以下。
另外，呈现热活化延迟荧光的材料也可以是単独地通过反系间窜越由三重激发态产生单重激发态的材料。当热活化延迟荧光材料由一种材料构成时，例如可以使用如下材料。
首先，可以举出富勒烯或其衍生物、原黄素等吖啶衍生物、曙红(eosin)等。此外，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-氟化锡配合物(SnF2(Proto IX))、中卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Meso IX))、血卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Hemato IX))、粪卟啉四甲基酯-氟化锡配合物(SnF2(Copro III-4Me))、八乙基卟啉-氟化锡配合物(SnF2(OEP))、初卟啉-氟化锡配合物(SnF2(Etio I))、八乙基卟啉-氯化铂配合物(PtCl2OEP)等。
另外，作为由一种材料构成的热活化延迟荧光材料，还可以使用具有富π电子型芳杂环及缺π电子型芳杂环的杂环化合物。具体而言，可以举出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)、2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：PCCzPTzn)、2-[4-(10H-吩恶嗪-10-基)苯基]-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：PXZ-TRZ)、3-[4-(5-苯基-5，10-二氢吩嗪-10-基)苯基]-4，5-二苯基-1，2，4-三唑(简称：PPZ-3TPT)、3-(9，9-二甲基-9H-吖啶-10-基)-9H-氧杂蒽-9-酮(简称：ACRXTN)、双[4-(9，9-二甲基-9，10-二氢吖啶)苯基]硫砜(简称：DMAC-DPS)、10-苯基-10H，10’H-螺[吖啶-9，9’-蒽]-10’-酮(简称：ACRSA)等。该杂环化合物具有富π电子型芳杂环及缺π电子型芳杂环，因此电子传输性及空穴传输性高，所以是优选的。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性和缺π电子型芳杂环的受主性都强，单重激发能级与三重激发能级的差变小，所以是尤其优选的。
发光层130也可以由两层以上的多个层形成。例如，在从空穴传输层一侧依次层叠第一发光层和第二发光层来形成发光层130的情况下，可以将具有空穴传输性的物质用作第一发光层的主体材料，并且将具有电子传输性的物质用作第二发光层的主体材料。
另外，发光层130中也可以包括主体材料131及客体材料132以外的材料。
《一对电极》
电极101及电极102具有对发光层120注入空穴及电子的功能。电极101及电极102可以使用金属、合金、导电性化合物以及它们的混合物或叠层体等形成。金属的典型例子是铝(Al)，除此之外，可以使用银(Ag)、钨、铬、钼、铜、钛等过渡金属；锂(Li)或铯等碱金属；钙或镁(Mg)等第2族金属。作为过渡金属，也可以使用镱(Yb)等稀土金属。作为合金，可以使用包括上述金属的合金，例如可以举出MgAg、AlLi等。作为导电性化合物，例如，可以举出铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，以下称为ITO)、包含硅或氧化硅的铟锡氧化物(简称：ITSO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide)、包含钨及锌的铟氧化物等金属氧化物。作为导电性化合物也可以使用石墨烯等无机碳类材料。如上所述，可以通过层叠多个这些材料形成电极101和电极102中的一个或两个。
另外，从发光层120获得的发光透过电极101和电极102中的一个或两个被提取。因此，电极101和电极102中的至少一个具有使可见光透过的功能。作为具有透光功能的导电性材料，可以举出可见光的透过率为40％以上且100％以下，优选为60％以上且100％以下，且电阻率为1×10-2Ω·cm以下的导电性材料。另外，提取光一侧的电极也可以是由具有透光的功能及反射光的功能的导电性材料形成的。作为该导电性材料，可以举出可见光的反射率为20％以上且80％以下，优选为40％以上且70％以下，且电阻率为1×10-2Ω·cm以下的导电性材料。当将金属或合金等透光性低的材料用于提取光的电极时，只要以能够使可见光透过的程度的厚度(例如，1nm至10nm的厚度)形成电极101和电极102中的一个或两个即可。
注意，在本说明书等中，作为具有透光的功能的电极，使用具有使可见光透光的功能且具有导电性的材料即可，例如有上述以ITO(Indium Tin Oxide)为代表的氧化物导电体层、氧化物半导体层或包含有机物的有机导电体层。作为包含有机物的有机导电体层，例如可以举出包含混合有机化合物与电子给体(供体)而成的复合材料的层、包含混合有机化合物与电子受体(受体)而成的复合材料的层等。另外，透明导电层的电阻率优选为1×105Ω·cm以下，更优选为1×104Ω·cm以下。
另外，作为电极101及电极102的成膜方法，可以适当地使用溅射法、蒸镀法、印刷法、涂敷法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束外延)法、CVD法、脉冲激光沉积法、ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法等。
《空穴注入层》
空穴注入层111具有通过降低来自一对电极中的一个(电极101或电极102)的空穴注入势垒促进空穴注入的功能，并例如使用过渡金属氧化物、酞菁衍生物或芳族胺等形成。作为过渡金属氧化物可以举出钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等。作为酞菁衍生物，可以举出酞菁或金属酞菁等。作为芳族胺，可以举出联苯胺衍生物或亚苯基二胺衍生物等。也可以使用聚噻吩或聚苯胺等高分子化合物，典型的是：作为被自掺杂的聚噻吩的聚(乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)等。
作为空穴注入层111，可以使用具有由空穴传输性材料和具有接收来自空穴传输性材料的电子的特性的材料构成的复合材料的层。或者，也可以使用包含具有接收电子的特性的材料的层与包含空穴传输性材料的层的叠层。在定态或者在存在有电场的状态下，电荷的授受可以在这些材料之间进行。作为具有接收电子的特性的材料，可以举出醌二甲烷衍生物、四氯苯醌衍生物、六氮杂苯并菲衍生物等有机受体。具体而言，可以举出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：F4-TCNQ)、氯醌、2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲(简称：HAT-CN)等具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物。也可以使用过渡金属氧化物、例如第4族至第8族金属的氧化物。具体而言，可以使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰、氧化铼等。特别优选使用氧化钼，因为其在大气中也稳定，吸湿性低，并且容易处理。
作为空穴传输性材料，可以使用空穴传输性比电子传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的材料。具体而言，可以使用作为能够用于发光层130的空穴传输性材料而举出的芳族胺、咔唑衍生物、芳烃、二苯乙烯衍生物等。上述空穴传输性材料也可以是高分子化合物。
《空穴传输层》
空穴传输层112是包含空穴传输性材料的层，可以使用作为空穴注入层111的材料所例示的材料。空穴传输层112具有将注入到空穴注入层111的空穴传输到发光层130的功能，所以优选具有与空穴注入层111的HOMO能级相同或接近的HOMO能级。
作为上述空穴传输性材料，可以使用作为空穴注入层111的材料例示出的材料。另外，优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。另外，包括具有高空穴传输性的物质的层不限于单层，还可以层叠两层以上的由上述物质构成的层。
《电子传输层》
电子传输层118具有将从一对电极中的另一个(电极101或电极102)经过电子注入层119注入的电子传输到发光层130的功能。作为电子传输性材料，可以使用电子传输性比空穴传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的材料。作为容易接收电子的化合物(具有电子传输性的材料)，可以使用含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物或金属配合物等。具体而言，可以举出作为可用于发光层130的电子传输性材料而举出的包括喹啉配体、苯并喹啉配体、噁唑配体或噻唑配体的金属配合物。另外，可以举出噁二唑衍生物、三唑衍生物、菲罗啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物等。另外，优选是具有1×10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的物质。只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。另外，电子传输层118不限于单层，还可以层叠两层以上的由上述物质构成的层。
另外，还可以在电子传输层118与发光层130之间设置控制电子载流子的移动的层。该层是对上述电子传输性高的材料添加少量的电子俘获性高的物质的层，通过抑制电子载流子的移动，可以调节载流子的平衡。这种结构对抑制因电子穿过发光层而引起的问题(例如元件寿命的下降)发挥很大的效果。
《电子注入层》
电子注入层119具有通过降低来自电极102的电子注入势垒促进电子注入的功能，例如可以使用第1族金属、第2族金属或它们的氧化物、卤化物、碳酸盐等。也可以使用上述电子传输性材料和具有对电子传输性材料供应电子的特性的材料的复合材料。作为具有供电子特性的材料，可以举出第1族金属、第2族金属或它们的氧化物等。具体而言，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、碱土金属或这些金属的化合物。另外，可以使用氟化铒(ErF3)等稀土金属化合物。另外，也可以将电子盐用于电子注入层119。作为该电子盐，例如可以举出对钙和铝的混合氧化物以高浓度添加电子的物质等。另外，也可以将能够用于电子传输层118的物质用于电子注入层119。
另外，也可以将有机化合物与电子给体(供体)混合形成的复合材料用于电子注入层119。这种复合材料因为通过电子给体在有机化合物中产生电子而具有优异的电子注入性和电子传输性。在此情况下，有机化合物优选是在传输所产生的电子方面性能优异的材料，具体而言，例如，可以使用如上所述的构成电子传输层118的物质(金属配合物、杂芳族化合物等)。作为电子给体，只要是对有机化合物呈现电子供给性的物质即可。具体而言，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，可以举出锂氧化物、钙氧化物、钡氧化物等。此外，还可以使用氧化镁等路易斯碱。另外，也可以使用四硫富瓦烯(简称：TTF)等有机化合物。
另外，上述发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层都可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、喷墨法、涂敷法、凹版印刷等方法形成。此外，作为上述发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层，除了上述材料之外，也可以使用量子点等无机化合物或高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)。
作为量子点，可以使用胶状量子点、合金型量子点、核壳(Core Shell)型量子点、核型量子点等。另外，也可以使用包含2族与16族、13族与15族、13族与17族、11族与17族或14族与15族的元素群的量子点。或者，可以使用包含镉(Cd)、硒(Se)、锌(Zn)、硫(S)、磷(P)、铟(In)、碲(Te)、铅(Pb)、镓(Ga)、砷(As)、铝(Al)等元素的量子点。
《衬底》
另外，本发明的一个方式的发光元件可以在由玻璃、塑料等构成的衬底上制造。作为在衬底上层叠的顺序，既可以从电极101一侧依次层叠又可以从电极102一侧依次层叠。
另外，作为能够形成本发明的一个方式的发光元件的衬底，例如可以使用玻璃、石英或塑料等。或者，也可以使用柔性衬底。柔性衬底是可以弯曲的衬底，例如由聚碳酸酯、聚芳酯制成的塑料衬底等。另外，可以使用薄膜、通过蒸镀形成的无机薄膜等。注意，只要在发光元件及光学元件的制造过程中起支撑物的作用，就可以使用其他材料。或者，只要具有保护发光元件及光学元件的功能即可。
例如，在本发明等中，可以使用各种衬底形成发光元件。对衬底的种类没有特别的限制。作为该衬底的例子，例如可以使用半导体衬底(例如，单晶衬底或硅衬底)、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、金属衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底、钨衬底、具有钨箔的衬底、柔性衬底、贴合薄膜、包含纤维状的材料的纸或者基材薄膜等。作为玻璃衬底的例子，有钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃等。作为柔性衬底、贴合薄膜、基材薄膜等，可以举出如下例子。例如，可以举出以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)为代表的塑料。或者，作为例子，可以举出丙烯酸树脂等树脂等。或者，作为例子，可以举出聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯或聚氯乙烯等。或者，作为例子，可以举出聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、环氧树脂、无机蒸镀薄膜、纸类等。
另外，也可以作为衬底使用柔性衬底，并在柔性衬底上直接形成发光元件。或者，也可以在衬底与发光元件之间设置剥离层。当剥离层上制造发光元件的一部分或全部，然后将其从衬底分离并转置到其他衬底上时可以使用剥离层。此时，也可以将发光元件转置到耐热性低的衬底或柔性衬底上。另外，作为上述剥离层，例如可以使用钨膜和氧化硅膜的无机膜的叠层结构或在衬底上形成有聚酰亚胺等树脂膜的结构等。
也就是说，也可以使用一个衬底来形成发光元件，然后将发光元件转置到另一个衬底上。作为发光元件被转置的衬底的例子，除了上述衬底之外，还可以举出玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造纤维、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡胶衬底等。通过采用这些衬底，可以制造不易损坏的发光元件、耐热性高的发光元件、实现轻量化的发光元件或实现薄型化的发光元件。
另外，也可以在上述衬底上例如形成场效应晶体管(FET)，并且在与FET电连接的电极上制造发光元件250。由此，可以制造通过FET控制发光元件的驱动的有源矩阵型显示装置。
在本实施方式中，对本发明的一个方式进行说明。此外，在其他实施方式中，将对本发明的一个方式进行说明。但是，本发明的一个方式不局限于此。例如，在本发明的一个方式中，示出了主体材料包括第一有机化合物及第二有机化合物的情况的例子，但是本发明的一个方式并不局限于此。根据情况或状况，在本发明的一个方式中，例如，主体材料也可以不包括第一有机化合物或第二有机化合物。或者，例如，在本发明的一个方式中，示出了激基复合物包含荧光寿命为10ns以上且50μs以下的延迟荧光成分的情况的例子，但是本发明的一个方式并不局限于此。根据情况或状况，在本发明的一个方式中，例如，激基复合物也可以包括荧光寿命小于10ns的延迟荧光成分。或者，例如，激基复合物也可以包括荧光寿命大于50μs的延迟荧光成分。或者，例如，虽然本发明的一个方式例示出在激基复合物所呈现的发光中延迟荧光成分所占的比率为5％以上的情况，但是本发明的一个方式并不局限于此。根据情形或状况，在本发明的一个方式中，例如，在激基复合物所呈现的发光中延迟荧光成分所占的比率也可以低于5％。
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，参照图2A至图3C对与实施方式1所示的结构不同的结构的发光元件及该发光元件的发光机理进行说明。注意，在图2A至图3C中使用与图1A相同的阴影线示出具有与图1A相同的功能的部分，而有时省略附图标记。此外，具有与图1A相同的功能的部分由相同的附图标记表示，有时省略其详细说明。
〈发光元件的结构例子1>
图2A是发光元件260的截面示意图。
图2A所示的发光元件260在一对电极(电极101与电极102)之间具有多个发光单元(图2A中的发光单元106和发光单元108)。一个发光单元具有与图1A所示的EL层100同样的结构。也就是说，图1A所示的发光元件250具有一个发光单元，而发光元件260具有多个发光单元。注意，在发光元件260中，虽然对电极101为阳极且电极102为阴极时的情况进行说明，但是作为发光元件260的结构也可以采用与此相反的结构。
另外，在图2A所示的发光元件260中，层叠有发光单元106和发光单元108，并且在发光单元106与发光单元108之间设置有电荷产生层115。另外，发光单元106和发光单元108可以具有相同结构或不同结构。例如，优选将图1A所示的EL层100用于发光单元108。
另外，发光元件260包括发光层120和发光层130。另外，发光单元106除了发光层120之外还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层113及电子注入层114。此外，发光单元108除了发光层130之外还包括空穴注入层116、空穴传输层117、电子传输层118及电子注入层119。
电荷产生层115既可以具有对空穴传输性材料添加有作为电子受体的受体性物质的结构，也可以具有对电子传输性材料添加有作为电子给体的供体性物质的结构。另外，也可以层叠这两种结构。
当电荷产生层115包含有机化合物与受体性物质的复合材料时，作为该复合材料使用可以用于实施方式1所示的空穴注入层111的复合材料即可。作为有机化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑化合物、芳烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等各种化合物。另外，作为有机化合物，优选使用其空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。但是，只要是其空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用这些以外的材料。因为由有机化合物和受体性物质构成的复合材料具有良好的载流子注入性以及载流子传输性，所以可以实现低电压驱动以及低电流驱动。注意，如发光单元108，在发光单元的阳极一侧的表面接触于电荷产生层115时，电荷产生层115还可以具有发光单元的空穴注入层或空穴传输层的功能，所以在该发光单元中也可以不设置空穴注入层或空穴传输层。
注意，电荷产生层115也可以是组合包含有机化合物和受体性物质的复合材料的层与由其他材料构成的层的叠层结构。例如，也可以是组合包含有机化合物和受体性物质的复合材料的层与包含选自供电子性物质中的一个化合物和高电子传输性的化合物的层的结构。另外，也可以是组合包含有机化合物和受体性物质的复合材料的层与包含透明导电材料的层的结构。
夹在发光单元106与发光单元108之间的电荷产生层115只要具有在将电压施加到电极101和电极102之间时，将电子注入到一个发光单元且将空穴注入到另一个发光单元的结构即可。例如，在图2A中，在以使电极101的电位高于电极102的电位的方式施加电压时，电荷产生层115将电子注入到发光单元106且将空穴注入到发光单元108。
从光提取效率的观点来看，电荷产生层115优选具有可见光透射性(具体而言，电荷产生层115具有40％以上的可见光透射率)。另外，电荷产生层115即使导电率小于一对电极(电极101及电极102)也发挥作用。
当电荷产生层115的导电率与一对电极大致同样高时，由于因电荷产生层115而产生的载流子流向膜表面方向，所以有时在电极101与电极102不重叠的区域会产生发光。为了抑制这样的不良现象，电荷产生层115优选由导电率低于一对电极的材料形成。
通过使用上述材料形成电荷产生层115，可以抑制在层叠发光层时的驱动电压的增大。
虽然在图2A中说明了具有两个发光单元的发光元件，但是可以将同样的结构应用于层叠有三个以上的发光单元的发光元件。如发光元件260所示，通过在一对电极之间以由电荷产生层将其隔开的方式配置多个发光单元，可以实现在保持低电流密度的同时还可以进行高亮度发光，并且使用寿命更长的发光元件。另外，还可以实现功耗低的发光元件。
另外，通过将图1A所示的EL层100的结构应用于多个单元中的至少一个单元，可以提供一种发光效率高的发光元件。
另外，发光单元108所包括的发光层130优选具有实施方式1所示的结构。由此，发光元件260作为发光材料包含荧光材料，并且成为发光效率高的发光元件，所以是优选的。
另外，如图2B所示，发光单元108所包括的发光层120包含主体材料121和客体材料122。注意，下面以荧光材料作为客体材料122进行说明。
《发光层120的发光机理》
下面对发光层120的发光机理进行说明。
从一对电极(电极101及电极102)或电荷产生层注入的电子及空穴在发光层120中复合，由此生成激子。由于主体材料121所存在的量大于客体材料122，所以因激子的生成而形成主体材料121的激发态。
激子是指载流子(电子及空穴)的对。由于激子具有能量，所以生成激子的材料成为激发态。
当所形成的主体材料121的激发态是单重激发态时，单重激发能从主体材料121的S1能级移动到客体材料122的S1能级，由此形成客体材料122的单重激发态。
由于客体材料122是荧光材料，所以当在客体材料122中形成单重激发态时，客体材料122会迅速地发光。此时，为了得到高发光效率，客体材料122优选具有高荧光量子产率。另外，这在客体材料122中的载流子复合而生成的激发态为单重激发态的情况下也是同样的。
接着，对因载流子的复合而形成主体材料121的三重激发态的情况进行说明。图2C示出此时的主体材料121与客体材料122的能级相关。另外，下面示出图2C中的记载及附图标记。注意，由于主体材料121的T1能级优选低于客体材料122的T1能级，所以在图2C中示出此时的情况，但是主体材料121的T1能级也可以高于客体材料122的T1能级。
·Host(121)：主体材料121
·Guest(122)：客体材料122(荧光材料)
·SFH：主体材料121的S1能级
·TFH：主体材料121的T1能级
·SFG：客体材料122(荧光材料)的S1能级
·TFG：客体材料122(荧光材料)的T1能级
如图2C所示，因三重态-三重态湮灭(TTA：triplet-triplet annihilation)而由于载流子的复合生成的三重态激子彼此接近，由此产生其中一个变换为具有主体材料121的S1能级(SFH)的能量的单重态激子的反应(参照图2C的TTA)。主体材料121的单重激发能从SFH移动到能量比其低的客体材料122的S1能级(SFG)(参照图2C的路径E1)，形成客体材料122的单重激发态，由此客体材料122发光。
另外，当发光层120中的三重态激子的密度充分高(例如为110-12cm-3以上)时，可以忽视三重态激子的失活，而仅考虑两个接近的三重态激子的反应。
另外，当在客体材料122中载流子复合而形成三重激发态时，由于客体材料122的三重激发态热失活，所以难以将其用于发光。然而，当主体材料121的T1能级(TFH)低于客体材料122的T1能级(TFG)时，客体材料122的三重激发能能够从客体材料122的T1能级(TFG)移动到主体材料121的T1能级(TFH)(参照图2C的路径E2)，然后被用于TTA。
也就是说，主体材料121优选具有利用TTA将三重激发能转换为单重激发能的功能。由此，将在发光层120中生成的三重激发能的一部分利用主体材料121中的TTA转换为单重激发能，并使该单重激发能移动到客体材料122，由此能够提取荧光发光。为此，主体材料121的S1能级(SFH)优选高于客体材料122的S1能级(SFG)。另外，主体材料121的T1能级(TFH)优选低于客体材料122的T1能级(TFG)。
尤其是当客体材料122的T1能级(TFG)低于主体材料121的T1能级(TFH)时，优选在主体材料121与客体材料122的重量比中客体材料122所占比例较低。具体而言，对于主体材料121的客体材料122的重量比优选大于0且为0.05以下。由此，可以降低载流子在客体材料122中复合的概率。还可以降低从主体材料121的T1能级(TFH)到客体材料122的T1能级(TFG)的能量移动所发生的概率。
注意，主体材料121可以由单一的化合物构成，也可以由多个化合物构成。
另外，在上述各结构中，用于发光单元106及发光单元108的客体材料(荧光材料)既可以相同又可以不同。当发光单元106和发光单元108包含相同的客体材料时，发光元件260成为以小电流值呈现高发光亮度的发光元件，所以是优选的。另外，当发光单元106和发光单元108包含不同的客体材料时，发光元件260成为呈现多色发光的发光元件，所以是优选的。尤其优选以实现演色性高的白色发光或至少具有红色、绿色、蓝色的发光的方式选择客体材料。
〈发光元件的结构例子2>
图3A是发光元件262的截面示意图。
与上述发光元件260同样地，图3A所示的发光元件262在一对电极(电极101与电极102)之间包括多个发光单元(在图3A中为发光单元106及发光单元108)。一个发光单元具有与图1A所示的EL层100同样的结构。另外，发光单元106与发光单元108既可以是相同的结构又可以是不同的结构。
另外，在图3A所示的发光元件262中层叠有发光单元106及发光单元108，在发光单元106与发光单元108之间设置有电荷产生层115。例如，优选将图1A所示的EL层100用于发光单元106。
另外，发光元件262包括发光层130和发光层140。另外，发光单元106除了发光层130还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层113及电子注入层114。另外，发光单元108除了发光层140还包括空穴注入层116、空穴传输层117、电子传输层118及电子注入层119。
另外，发光单元108的发光层优选包含磷光材料。也就是说，优选的是：发光单元106所包括的发光层130具有实施方式1所示的结构，且发光单元108所包括的发光层140具有磷光材料。下面对此时的发光元件262的结构例子进行说明。
另外，如图3B所示，发光单元108所包括的发光层140包含主体材料141和客体材料142。另外，主体材料141包含有机化合物141_1和有机化合物141_2。下面以磷光材料作为发光层140所包含的客体材料142进行说明。
《发光层140的发光机理》
下面，对发光层140的发光机理进行说明。
发光层140所包含的有机化合物141_1与有机化合物141_2形成激基复合物。
发光层140中的形成激基复合物的有机化合物141_1和有机化合物141_2的组合只要是能够形成激基复合物的组合即可，但优选其中一个是具有空穴传输性的化合物，而另一个是具有电子传输性的化合物。
图3C示出发光层140中的有机化合物141_1、有机化合物141_2及客体材料142的能级相关。注意，下面示出图3C中的记载及附图标记。
·Host(141_1)：有机化合物141_1(主体材料)
·Host(141_2)：有机化合物141_2(主体材料)
·Guest(142)：客体材料142(磷光材料)
·SPH：有机化合物141_1(主体材料)的S1能级
·TPH：有机化合物141_1(主体材料)的T1能级
·TPG：客体材料142(磷光材料)的T1能级
·SPE：激基复合物的S1能级
·TPE：激基复合物的T1能级
由有机化合物141_1与有机化合物141_2形成的激基复合物的单重激发态的最低能级(SPE)与激基复合物的三重激发态的最低能级(TPE)相互邻接(参照图3C的路径C)。
然后，使激基复合物的(SPE)和(TPE)两者的能量移动到客体材料142(磷光材料)的三重激发态的最低能级来得到发光(参照图3C的路径D)。
注意，在本说明书等中，有时将上述路径C及路径D的过程称为ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer：激基复合物-三重态能量转移)。
另外，有机化合物141_1和有机化合物141_2中的一个接收空穴，另一个接收电子来形成激基复合物。或者，当其中一个成为激发态时与另一个相互起作用来形成激基复合物。因此，发光层140中的几乎所有激子都作为激基复合物存在。由于激基复合物的带隙比有机化合物141_1及有机化合物141_2都小，所以可以以较低的激发能形成激发态。因此，通过形成激基复合物可以降低发光元件的驱动电压。
通过作为发光层140采用上述结构，可以高效地得到来自发光层140的客体材料142(磷光材料)的发光。
另外，优选采用如下结构：与来自发光层140的发光的峰值相比，来自发光层130的发光的峰值更靠近短波长一侧。使用呈现短波长的发光的磷光材料的发光元件有亮度劣化快的趋势。于是，通过作为短波长的发光采用荧光发光可以提供一种亮度劣化小的发光元件。
另外，通过使发光层130和发光层140发射彼此不同的发光波长的光，可以实现多色发光的元件。此时，由于合成具有不同的发光峰值的光，因此发射光谱成为具有至少两个峰值的发射光谱。
另外，上述结构适合用来获得白色发光。通过使发光层130与发光层140的光为互补色的关系，可以获得白色发光。
另外，通过将发光波长不同的多个发光材料用于发光层130和发光层140中的任一个或两个，也可以得到由三原色或四种以上的发光颜色构成的演色性高的白色发光。在此情况下，也可以将发光层130和发光层140中的任一个或两个进一步分割为层状并使该被分割的层的每一个都含有不同的发光材料。
<可用于发光层的材料例子>
下面，对可用于发光层120、发光层130及发光层140的材料进行说明。
《可用于发光层130的材料》
作为能够用于发光层130的材料，参照上述实施方式1所示的能够用于发光层130的材料即可。由此，可以制造单重激发态的生成效率高且发光效率高的发光元件。
《可用于发光层120的材料》
在发光层120的材料重量比中，主体材料121所占比例最大，客体材料122(荧光材料)分散在主体材料121中。优选主体材料121的S1能级比客体材料122(荧光材料)的S1能级高，且主体材料121的T1能级比客体材料122(荧光材料)的T1能级低。
在发光层120中，对客体材料122没有特别限制，例如可以使用在实施方式1中作为客体材料132所例示的材料。
虽然对能够用于发光层120中的主体材料121的材料没有特别的限制，但是例如可以举出：三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称：BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称：Znq)、双[2-(2-苯并恶唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnBTZ)等金属配合物；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-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、2，2'，2”-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称：TPBI)、红菲绕啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)、2，9-双(萘-2-基)-4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(简称：NBPhen)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)等杂环化合物；4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]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’-双[N-(螺-9，9’-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)等芳香胺化合物。另外，可以举出蒽衍生物、菲衍生物、嵌二萘衍生物、(chrysene)衍生物、二苯并[g，p](chrysene)衍生物等缩合多环芳香化合物(condensed polycyclic aromatic compound)。具体地，可以举出9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)、N，N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：DPhPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：YGAPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)、N，9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPBA)、N，9-二苯基-N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)、6，12-二甲氧基-5，11-二苯N，N，N’，N’，N”，N”，N”’，N”’-八苯基二苯并[g，p](chrysene)-2，7，10，15-四胺(简称：DBC1)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)、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)、9，9'-联蒽(简称：BANT)、9，9'-(二苯乙烯-3，3'-二基)二菲(简称：DPNS)、9，9'-(二苯乙稀-4，4'-二基)二菲(简称：DPNS2)以及1，3，5-三(1-芘基)苯(简称：TPB3)等。从这些物质及已知的物质中选择一种或多种具有比上述客体材料122的能隙大的能隙的物质即可。
另外，发光层120也可以由两层以上的多个层形成。例如，在从空穴传输层一侧依次层叠第一发光层和第二发光层来形成发光层120的情况下，可以将具有空穴传输性的物质用于第一发光层的主体材料，并且将具有电子传输性的物质用于第二发光层的主体材料。
另外，在发光层120中，主体材料121既可以由一种化合物构成，又可以由多个化合物构成。或者，发光层120也可以包含主体材料121及客体材料122以外的材料。
《可用于发光层140的材料》
在发光层140的材料重量比中，主体材料141所占比例最大，客体材料142(磷光材料)分散在主体材料141中。优选发光层140的主体材料141(有机化合物141_1及有机化合物141_2)的T1能级高于发光层140的客体材料(客体材料142)的T1能级。
作为有机化合物141_1，除了锌、铝类金属配合物以外还可以举出噁二唑衍生物、三唑衍生物、苯并咪唑衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、菲罗啉衍生物等。作为其他例子，可以举出芳族胺或咔唑衍生物等。具体而言，可以使用实施方式1所示的电子传输性材料及空穴传输性材料。
作为有机化合物141_2，优选使用可以与有机化合物141_1组合形成激基复合物的材料。具体而言，可以使用实施方式1所示的电子传输性材料及空穴传输性材料。此时，优选以有机化合物141_1与有机化合物141_2所形成的激基复合物的发光峰值与客体材料142(磷光材料)的三重MLCT(从金属到配体的电荷转移：Metal to Ligand Charge Transfer)跃迁的吸收带(具体为最长波长一侧的吸收带)重叠的方式选择有机化合物141_1、有机化合物141_2及客体材料142(磷光材料)。由此，可以实现一种发光效率得到显著提高的发光元件。注意，在使用热活化延迟荧光材料代替磷光材料的情况下，最长波长一侧的吸收带优选为单重态的吸收带。
作为客体材料142(磷光材料)，可以举出铱、铑、铂类有机金属配合物或金属配合物，其中优选的是有机铱配合物，例如铱类邻位金属配合物。作为邻位金属化的配体，可以举出4H-三唑配体、1H-三唑配体、咪唑配体、吡啶配体、嘧啶配体、吡嗪配体或异喹啉配体等。作为金属配合物可以举出具有卟啉配体的铂配合物等。
作为在蓝色或绿色处具有发光峰值的物质，例如可以举出三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2，6-二甲基苯基)-4H-1，2，4-三唑(triazolato)-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)、三[3-(5-联苯)-5-异丙基-4-苯基-4H-1，2，4-三唑]铱(III)(简称：Ir(iPr5btz)3)等具有4H-三唑骨架的有机金属铱配合物；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)等具有1H-三唑骨架的有机金属铱配合物；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]菲啶根(phenanthridinato)]铱(III)(简称：Ir(dmpimpt-Me)3)等具有咪唑骨架的有机金属铱配合物；以及双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-N，C2']铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称：FIr6)、双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-N，C2']铱(III)吡啶甲酸盐(简称：FIrpic)、双{2-[3'，5'-双(三氟甲基)苯基]吡啶根-N，C2'}铱(III)吡啶甲酸盐(简称：Ir(CF3ppy)2(pic))、双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-N，C2']铱(III)乙酰丙酮(简称：FIr(acac))等以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属铱配合物。在上述金属配合物中，由于具有4H-三唑骨架的有机金属铱配合物具有优异的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。
作为在绿色或黄色处具有发光峰值的物质，例如可以举出三(4-甲基-6-苯基嘧啶)铱(III)(简称：Ir(mppm)3)、三(4-叔丁基-6-苯基嘧啶)铱(III)(简称：Ir(tBuppm)3)、(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶)铱(III)(简称：Ir(mppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶)铱(III)(简称：Ir(tBuppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双[4-(2-降莰基)-6-苯基嘧啶]铱(III)(简称：Ir(nbppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶]铱(III)(简称：Ir(mpmppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双{4，6-二甲基-2-[6-(2，6-二甲基苯基)-4-嘧啶基-κN3]苯基-κC}铱(III)(简称：Ir(dmppm-dmp)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(4，6-二苯基嘧啶)铱(III)(简称：Ir(dppm)2(acac))等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物、(乙酰丙酮根)双(3，5-二甲基-2-苯基吡嗪)铱(III)(简称：Ir(mppr-Me)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪)铱(III)(简称：Ir(mppr-iPr)2(acac))等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物、三(2-苯基吡啶-N，C2')铱(III)(简称：Ir(ppy)3)、双(2-苯基吡啶根-N，C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(ppy)2(acac))、双(苯并[h]喹啉)铱(III)乙酰丙酮(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')铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(pq)2(acac))等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物、双(2，4-二苯基-1，3-噁唑-N，C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(dpo)2(acac))、双{2-[4'-(全氟苯基)苯基]吡啶-N，C2'}铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(p-PF-ph)2(acac))、双(2-苯基苯并噻唑-N，C2')铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(bt)2(acac))等有机金属铱配合物、三(乙酰丙酮根)(单菲罗啉)铽(III)(简称：Tb(acac)3(Phen))等稀土金属配合物。在上述金属配合物中，由于具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物具有优异的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。
另外，作为在黄色或红色处具有发光峰值的物质，例如可以举出(二异丁酰甲烷根)双[4，6-双(3-甲基苯基)嘧啶根]铱(III)(简称：Ir(5mdppm)2(dibm))、双[4，6-双(3-甲基苯基)嘧啶根](二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称：Ir(5mdppm)2(dpm))、双[4，6-二(萘-1-基)嘧啶根](二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称：Ir(d1npm)2(dpm))等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物；(乙酰丙酮根)双(2，3，5-三苯基吡嗪根)铱(III)(简称：Ir(tppr)2(acac))、双(2，3，5-三苯基吡嗪根)(二新戊酰基甲烷根)铱(III)(简称：Ir(tppr)2(dpm))、(乙酰丙酮根)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉]合铱(III)(简称：Ir(Fdpq)2(acac))等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物；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))等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物；2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉铂(II)(简称：PtOEP)等铂配合物；以及三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮(propanedionato))(单菲罗啉)铕(III)(简称：Eu(DBM)3(Phen))、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](单菲罗啉)铕(III)(简称：Eu(TTA)3(Phen))等稀土金属配合物。在上述金属配合物中，由于具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物具有优异的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。另外，具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物可以提供色度良好的红色发光。
作为发光层140所包括的发光材料，可以使用能够将三重激发能转换为发光的材料。作为该能够将三重激发能转换为发光的材料，除了磷光材料之外，可以举出热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence：TADF)材料。因此，可以将有关磷光材料的记载看作有关热活化延迟荧光材料的记载。注意，热活化延迟荧光材料是指三重激发能级与单重激发能级的差较小且具有通过反系间窜越将能量从三重激发态转换为单重激发态的功能的材料。因此，能够通过微小的热能量将三重激发态上转换(up-convert)为单重激发态(反系间窜越)并能够高效地呈现来自单重激发态的发光(荧光)。另外，可以高效地获得热活化延迟荧光的条件为如下：三重激发态能级与单重激态发能级的能量差大于0eV且为0.2eV以下，优选大于0eV且为0.1eV以下。
另外，显示热活化延迟荧光的材料既可以是能够单独从三重激发态通过反系间窜跃生成单重激发态的材料，又可以由形成激基复合物(也称为Exciplex)的多个材料构成。
当热活化延迟荧光材料由一种材料构成时，具体而言，可以使用实施方式1所示的热活化延迟荧光材料。
当作为主体材料使用热活化延迟荧光材料时，优选组合形成激基复合物的两种化合物而使用。此时，特别优选使用上述容易接收电子的化合物及容易接收空穴的化合物的组合，该组合形成激基复合物。
另外，对包含在发光层120、发光层130及发光层140的发光材料的发光颜色没有限制，它们可以分别相同或不同。来自各材料的发光被混合并提取到元件的外部，因此例如当两个发光颜色处于呈现互补色的关系时，发光元件可以发射白色光。当考虑发光元件的可靠性时，包含在发光层120的发光材料的发光峰值波长优选比包含在发光层140的发光材料短。
另外，发光单元106、发光单元108及电荷产生层115可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、喷墨法、涂敷法、凹版印刷等的方法形成。
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，参照图4A至图7C说明与实施方式1及实施方式2所示的结构不同的结构的发光元件的例子。
<发光元件的结构例子1>
图4A及图4B是示出本发明的一个方式的发光元件的截面图。在图4A及图4B中使用与图1A相同的阴影线示出具有与图1A相同的功能的部分，而有时省略附图标记。此外，具有与图1A所示的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示，有时省略其详细说明。
图4A及图4B所示的发光元件270a及发光元件270b既可以是将光提取到衬底200一侧的底面发射(底部发射)型发光元件，也可以是将光提取到与衬底200相反的方向的顶面发射(顶部发射)型发光元件。注意，本发明的一个方式并不局限于此，也可以是将发光元件所发射的光提取到衬底200的上方及下方的双方的双面发射(双发射：dual emission)型发光元件。
当发光元件270a及发光元件270b是底部发射型时，电极101优选具有透过光的功能。另外，电极102优选具有反射光的功能。或者，当发光元件270a及发光元件270b是顶部发射型时，电极101优选具有反射光的功能。另外，电极102优选具有透过光的功能。
发光元件270a及发光元件270b在衬底200上包括电极101及电极102。另外，在电极101与电极102之间包括发光层123B、发光层123G及发光层123R。另外，还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层118及电子注入层119。
另外，作为电极101的结构的一部分，发光元件270b包括导电层101a、导电层101a上的导电层101b、导电层101a下的导电层101c。也就是说，发光元件270b具有导电层101a被导电层101b与导电层101c夹持的电极101的结构。
在发光元件270b中，导电层101b与导电层101c既可以由不同的材料形成，又可以由相同的材料形成。当电极101具有被相同的导电性材料夹持的结构时，容易通过蚀刻工序进行图案形成，所以是优选的。
此外，在发光元件270b中，也可以仅包括导电层101b和导电层101c中的任一个。
另外，电极101所包括的导电层101a、101b、101c都可以使用与实施方式1所示的电极101或电极102同样的结构及材料。
在图4A及图4B中，在被电极101与电极102夹持的区域221B、区域221G与区域221R之间分别具有分隔壁145。分隔壁145具有绝缘性。分隔壁145覆盖电极101的端部，并具有与该电极重叠的开口部。通过设置分隔壁145，可以将各区域的衬底200上的电极101分别分为岛状。
此外，发光层123B与发光层123G可以在与分隔壁145重叠的区域中具有彼此重叠的区域。另外，发光层123G与发光层123R可以在与分隔壁145重叠的区域中具有彼此重叠的区域。另外，发光层123R与发光层123B可以在与分隔壁145重叠的区域中具有彼此重叠的区域。
分隔壁145只要具有绝缘性即可，使用无机材料或有机材料形成。作为该无机材料，可以举出氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝等。作为该有机材料，例如可以举出丙烯酸树脂或聚酰亚胺树脂等感光性树脂材料。
另外，发光层123R、发光层123G、发光层123B优选分别包含能够发射不同颜色的发光材料。例如，当发光层123R包含能够发射红色的发光材料时，区域221R呈现红色光；当发光层123G包含能够发射绿色的发光材料时，区域221G呈现绿色光；当发光层123B包含能够发射蓝色的发光材料时，区域221B呈现蓝色光。通过将具有这种结构的发光元件270a或发光元件270b用于显示装置的像素，可以制造能够进行全彩色显示的显示装置。另外，每个发光层的膜厚度既可以相同又可以不同。
另外，发光层123B、发光层123G、发光层123R中的任一个或多个发光层优选包含实施方式1所示的发光层130。由此，可以制造发光效率良好的发光元件。
另外，发光层123B、发光层123G、发光层123R中的任一个或多个发光层也可以是两层以上的叠层。
如上所示，通过使至少一个发光层包含实施方式1所示的发光层，并且将包括该发光层的发光元件270a或发光元件270b用于显示装置的像素，可以制造发光效率高的显示装置。也就是说，包括发光元件270a或发光元件270b的显示装置可以减少功耗。
另外，通过在提取光的电极上设置滤色片，可以提高发光元件270a及发光元件270b的色纯度。因此，可以提高包括发光元件270a或发光元件270b的显示装置的色纯度。
另外，通过在提取光的电极上设置偏振片，可以减少发光元件270a及发光元件270b的外光反射。因此，可以提高包括发光元件270a或发光元件270b的显示装置的对比度。
注意，关于发光元件270a及发光元件270b中的其他结构，参照实施方式1中的发光元件的结构即可。
<发光元件的结构例子2>
下面，参照图5A及图5B说明与图4A及图4B所示的发光元件不同的结构例子。
图5A及图5B是示出本发明的一个方式的发光元件的截面图。在图5A及图5B中使用与图4A及图4B相同的阴影线示出具有与图4A及图4B相同的功能的部分，而有时省略附图标记。此外，具有与图4A及图4B所示的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示，有时省略其详细说明。
图5A及图5B是在一对电极之间具有发光层的发光元件的结构例子。图5A所示的发光元件272a是将光提取到与衬底200相反的方向的顶面发射(顶部发射)型发光元件，并且图5B所示的发光元件272b是将光提取到衬底200一侧的底面发射(底部发射)型发光元件。注意，本发明的一个方式并不局限于此，也可以是将发光元件所发射的光提取到形成发光元件的衬底200的上方及下方的双方的双面发射(双发射)型发光元件。
发光元件272a及发光元件272b在衬底200上包括电极101、电极102、电极103、电极104。此外，在电极101与电极102之间、在电极102与电极103之间以及在电极102与电极104之间至少包括发光层130及电荷产生层115。此外，还包括空穴注入层111、空穴传输层112、发光层150、电子传输层113、电子注入层114、空穴注入层116、空穴传输层117、电子传输层118、电子注入层119。
电极101包括导电层101a、在导电层101a上并与其接触的导电层101b。此外，电极103包括导电层103a、在导电层103a上并与其接触的导电层103b。电极104包括导电层104a、在导电层104a上并与其接触的导电层104b。
图5A所示的发光元件272a及图5B所示的发光元件272b在由电极101及电极102夹持的区域222B与由电极102及电极103夹持的区域222G与由电极102及电极104夹持的区域222R之间包括分隔壁145。分隔壁145具有绝缘性。分隔壁145覆盖电极101、电极103及电极104的端部，并包括与该电极重叠的开口部。通过设置分隔壁145，可以将各区域的衬底200上的该电极分别分为岛状。
发光元件272a及发光元件272b在从区域222B、区域222G及区域222R发射的光被提取的方向上具有分别包括光学元件224B、光学元件224G及光学元件224R的衬底220。从各区域发射的光透过各光学元件射出到发光元件外部。也就是说，从区域222B发射的光透过光学元件224B射出，从区域222G发射的光透过光学元件224G射出，且从区域222R发射的光透过光学元件224R射出。
光学元件224B、光学元件224G及光学元件224R具有选择性地使入射光中的呈现特定颜色的光透过的功能。例如，从区域222B发射的光透过光学元件224B成为蓝色光，从区域222G发射的光透过光学元件224G成为绿色光，从区域222R发射的光透过光学元件224R成为红色光。
作为光学元件224R、光学元件224G、光学元件224B，例如可以采用着色层(也称为滤色片)、带通滤光片、多层膜滤光片等。此外，可以将颜色转换元件应用于光学元件。颜色转换元件是将入射光转换为其波长比该入射光长的光的光学元件。作为颜色转换元件，优选使用利用量子点的元件。通过利用量子点，可以提高显示装置的色彩再现性。
另外，也可以在光学元件224R、光学元件224G及光学元件224B上重叠地设置多个光学元件。作为其他光学元件，例如可以设置圆偏振片或防反射膜等。通过将圆偏振片设置在显示装置中的发光元件所发射的光被提取的一侧，可以防止从显示装置的外部入射的光在显示装置的内部被反射而射出到外部的现象。另外，通过设置防反射膜，可以减弱在显示装置的表面被反射的外光。由此，可以清晰地观察显示装置所发射的光。
在图5A及图5B中使用虚线的箭头示意性地示出透过各光学元件从各区域射出的蓝色(B)光、绿色(G)光、红色(R)光。
在各光学元件之间包括遮光层223。遮光层223具有遮蔽从相邻的区域发射的光的功能。此外，也可以采用不设置遮光层223的结构。
遮光层223具有抑制外光的反射的功能。或者，遮光层223具有阻挡从相邻的发光元件发射出的光且防止混色的功能。遮光层223可以使用金属、包含黑色颜料的树脂、碳黑、金属氧化物、包含多种金属氧化物的固溶体的复合氧化物等。
另外，关于衬底200及具有光学元件的衬底220，参照实施方式1即可。
并且，发光元件272a及发光元件272b具有微腔结构。
从发光层130及发光层150射出的光在一对电极(例如，电极101与电极102)之间被谐振。另外，发光层130及发光层150形成在所射出的光中的所希望的波长的光得到增强的位置。例如，通过调整从电极101的反射区域到发光层130的发光区域的光学距离以及从电极102的反射区域到发光层130的发光区域的光学距离，可以增强从发光层130射出的光中的所希望的波长的光。另外，通过调整从电极101的反射区域到发光层150的发光区域的光学距离以及从电极102的反射区域到发光层150的发光区域的光学距离，可以增强从发光层150射出的光中的所希望的波长的光。也就是说，当采用层叠多个发光层(在此为发光层130及发光层150)的发光元件时，优选分别将发光层130及发光层150的光学距离最优化。
另外，在发光元件272a及发光元件272b中，通过在各区域中调整导电层(导电层101b、导电层103b及导电层104b)的厚度，可以增强发光层130及发光层150所发射的光中的所希望的波长的光。此外，通过在各区域中使空穴注入层111和空穴传输层112中的至少一个的厚度不同，也可以增强从发光层130及发光层150发射的光。
例如，在电极101至电极104中，当能够反射光的导电性材料的折射率小于发光层130或发光层150的折射率时，以电极101与电极102之间的光学距离为mBλB/2(mB表示自然数，λB表示在区域222B中增强的光的波长)的方式调整电极101中的导电层101b的膜厚度。同样地，以电极103与电极102之间的光学距离为mGλG/2(mG表示自然数，λG表示在区域222G中增强的光的波长)的方式调整电极103中的导电层103b的膜厚度。并且，以电极104与电极102之间的光学距离为mRλR/2(mR表示自然数，λR表示在区域222R中增强的光的波长)的方式调整电极104中的导电层104b的膜厚度。
如上所述，通过设置微腔结构调整各区域的一对电极之间的光学距离，可以抑制各电极附近的光的散射及光的吸收，由此可以实现高的光提取效率。
另外，在上述结构中，导电层101b、导电层103b、导电层104b优选具有透过光的功能。另外，构成导电层101b、导电层103b、导电层104b的材料既可以相同又可以不同。另外，导电层101b、导电层103b、导电层104b也可以分别是两层以上的叠层。
由于图5A所示的发光元件272a是顶面发射型发光元件，所以导电层101a、导电层103a及导电层104a优选具有反射光的功能。另外，电极102优选具有透过光的功能及反射光的功能。
另外，由于图5B所示的发光元件272b是底面发射型发光元件，所以导电层101a、导电层103a及导电层104a优选具有透过光的功能及反射光的功能。另外，电极102优选具有反射光的功能。
在发光元件272a及发光元件272b中，导电层101a、导电层103a、或导电层104a既可以使用相同的材料，又可以使用不同的材料。当导电层101a、导电层103a、导电层104a使用相同的材料时，可以降低发光元件272a及发光元件272b的制造成本。另外，导电层101a、导电层103a、导电层104a也可以分别是两层以上的叠层。
另外，发光元件272a及发光元件272b中的发光层130优选具有实施方式1所示的结构。由此，可以制造发光效率高的发光元件。
例如，发光层130及发光层150可以具有如发光层150a及发光层150b那样在其中一个或两个中层叠有两层的结构。通过作为两层的发光层分别使用第一发光材料及第二发光材料这两种具有发射不同颜色的功能的发光材料，可以得到包含多种颜色的发光。尤其是，优选选择用于各发光层的发光材料，以便通过组合发光层130和发光层150所发射的光而能够得到白色发光。
发光层130和发光层150中的一个或两个也可以具有层叠有三层以上的结构，并也可以包括不具有发光材料的层。
如上所示，通过将具有实施方式1所示的发光层的结构的发光元件272a或发光元件272b用于显示装置的像素，可以制造发光效率高的显示装置。也就是说，包括发光元件272a或发光元件272b的显示装置可以减少功耗。
注意，关于发光元件272a及发光元件272b中的其他结构，参照发光元件270a或发光元件270b或者实施方式1及实施方式2所示的发光元件的结构即可。
<发光元件的制造方法>
接着，参照图6A至图7C对本发明的一个方式的发光元件的制造方法进行说明。在此，对图5A所示的发光元件272a的制造方法进行说明。
图6A至图7C是说明本发明的一个方式的发光元件的制造方法的截面图。
下面将说明的发光元件272a的制造方法包括第一步骤至第七步骤的七个步骤。
《第一步骤》
第一步骤是如下工序：将发光元件的电极(具体为构成电极101的导电层101a、构成电极103的导电层103a以及构成电极104的导电层104a)形成在衬底200上(参照图6A)。
在本实施方式中，在衬底200上形成具有反射光的功能的导电层，将该导电层加工为所希望的形状，由此形成导电层101a、导电层103a及导电层104a。作为上述具有反射光的功能的导电层，使用银、钯及铜的合金膜(也称为Ag-Pd-Cu膜、APC)。如此，通过经过对同一导电层进行加工的工序形成导电层101a、导电层103a、及导电层104a，可以降低制造成本，所以是优选的。
此外，也可以在第一步骤之前在衬底200上形成多个晶体管。此外，上述多个晶体管可以与导电层101a、导电层103a及导电层104a分别电连接。
《第二步骤》
第二步骤是如下工序：在构成电极101的导电层101a上形成具有透过光的功能的导电层101b；在构成电极103的导电层103a上形成具有透过光的功能的导电层103b；以及在构成电极104的导电层104a上形成具有透过光的功能的导电层104b(参照图6B)。
在本实施方式中，在具有反射光的功能的导电层101a、103a及104a上分别形成具有透过光的功能的导电层101b、103b及104b，由此形成电极101、电极103及电极104。作为上述导电层101b、103b及104b使用ITSO膜。
另外，具有透过光的功能的导电层101b、103b及104b也可以分为多次来形成。通过分为多次形成，可以以在各区域中实现适当的微腔结构的膜厚度来形成导电层101b、103b及104b。
《第三步骤》
第三步骤是形成覆盖发光元件的各电极的端部的分隔壁145的工序(参照图6C)。
分隔壁145包括与电极重叠的开口部。由于该开口部而露出的导电膜被用作发光元件的阳极。在本实施方式中，作为分隔壁145使用聚酰亚胺树脂。
另外，在第一步骤至第三步骤中没有损伤EL层(包含有机化合物的层)的可能性，由此可以使用各种各样的成膜方法及微细加工技术。在本实施方式中，利用溅射法形成反射导电层，利用光刻法在该导电层上形成图案，然后利用干蚀刻法或湿蚀刻法将该导电层加工为岛状，来形成构成电极101的导电层101a、构成电极103的导电层103a以及构成电极104的导电层104a。然后，利用溅射法形成具有透明性的导电膜，利用光刻法在该具有透明性的导电膜上形成图案，然后利用湿蚀刻法将该具有透明性的导电膜加工为岛状，来形成电极101、电极103以及电极104。
《第四步骤》
第四步骤是形成空穴注入层111、空穴传输层112、发光层150、电子传输层113、电子注入层114及电荷产生层115的工序(参照图7A)。
通过共蒸镀空穴传输性材料和包含受体物质的材料，可以形成空穴注入层111。注意，共蒸镀是指使多个不同的物质分别从不同的蒸发源同时蒸发的蒸镀法。通过蒸镀空穴传输性材料，可以形成空穴传输层112。
通过蒸镀发射选自绿色、黄绿色、黄色、橙色和红色中至少一个的光的客体材料，可以形成发光层150。作为客体材料，可以使用发射荧光或磷光的发光性有机化合物。另外，优选使用实施方式1及实施方式2所示的发光层的结构。另外，发光层150也可以是双层结构。此时，两个发光层优选具有彼此发射不同颜色的发光性物质。
通过蒸镀电子传输性高的物质，可以形成电子传输层113。另外，通过蒸镀电子注入性高的物质，可以形成电子注入层114。
通过蒸镀对空穴传输性材料添加有电子受体(受体)的材料或对电子传输性材料添加有电子给体(供体)的材料，可以形成电荷产生层115。
《第五步骤》
第五步骤是形成空穴注入层116、空穴传输层117、发光层130、电子传输层118、电子注入层119以及电极102的工序(参照图7B)。
通过利用与上面所示的空穴注入层111相同的材料及方法，可以形成空穴注入层116。另外，通过利用与上面所示的空穴传输层112相同的材料及方法，可以形成空穴传输层117。
通过蒸镀发射选自紫色、蓝色和蓝绿色中至少一个的光的客体材料，可以形成发光层130。客体材料可以使用荧光性有机化合物。此外，既可以单独蒸镀该荧光性有机化合物，又可以与其他材料混合而蒸镀该荧光性有机化合物。另外，也可以以荧光性有机化合物为客体材料，并将该客体材料分散在其激发能比客体材料大的主体材料中，由此进行蒸镀。
作为电子传输层118，可以利用与上述电子传输层113同样的材料及同样的方法形成。另外，作为电子注入层119，可以利用与上述电子注入层114同样的材料及同样的方法形成。
通过层叠具有反射性的导电膜与具有透光性的导电膜，可以形成电极102。电极102可以采用单层结构或叠层结构。
通过上述工序，在衬底200上形成发光元件，该发光元件在电极101、电极103及电极104上分别包括区域222B、区域222G及区域222R。
《第六步骤》
第六步骤是在衬底220上形成遮光层223、光学元件224B、光学元件224G及光学元件224R的工序(参照图7C)。
将包含黑色颜料的树脂膜形成在所希望的区域中，来形成遮光层223。然后，在衬底220及遮光层223上形成光学元件224B、光学元件224G、光学元件224R。将包含蓝色颜料的树脂膜形成在所希望的区域中，来形成光学元件224B。将包含绿色颜料的树脂膜形成在所希望的区域中，来形成光学元件224G。将包含红色颜料的树脂膜形成在所希望的区域中，来形成光学元件224R。
《第七步骤》
第七步骤是如下工序：将形成在衬底200上的发光元件、形成在衬底220上的遮光层223、光学元件224B、光学元件224G及光学元件224R贴合，并使用密封剂来密封(未图示)。
通过上述工序，可以形成图5A所示的发光元件272a。
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，参照图8A至图14B对本发明的一个方式的显示装置进行说明。
<显示装置的结构例子1>
图8A是示出显示装置600的俯视图，图8B是沿图8A中的点划线A-B、点划线C-D所示的部分的截面图。显示装置600包括驱动电路部(信号线驱动电路部601、扫描线驱动电路部603)以及像素部602。信号线驱动电路部601、扫描线驱动电路部603、像素部602具有控制发光元件的发光的功能。
显示装置600包括元件衬底610、密封衬底604、密封剂605、由密封剂605围绕的区域607、引绕布线608以及FPC609。
注意，引绕布线608是用来传送输入到信号线驱动电路部601及扫描线驱动电路部603的信号的布线，并且从用作外部输入端子的FPC609接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。注意，虽然在此只图示出FPC609，但是FPC609还可以安装有印刷线路板(PWB：Printed Wiring Board)。
作为信号线驱动电路部601，形成组合N沟道型晶体管623和P沟道型晶体管624的CMOS电路。另外，信号线驱动电路部601或扫描线驱动电路部603可以利用各种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路。另外，虽然在本实施方式中示出在衬底上将形成有驱动电路部的驱动器和像素设置在同一表面上的显示装置，但是不需要必须采用该结构，驱动电路部也可以形成在外部，而不形成在衬底上。
另外，像素部602包括开关晶体管611、电流控制晶体管612以及与电流控制晶体管612的漏极电连接的下部电极613。注意，以覆盖下部电极613的端部的方式形成有分隔壁614。作为分隔壁614可以使用正型感光丙烯酸树脂膜。
另外，将分隔壁614的上端部或下端部形成为具有曲率的曲面，以获得良好的覆盖性。例如，在使用正型感光丙烯酸作为分隔壁614的材料的情况下，优选只使分隔壁614的上端部包括具有曲率半径(0.2μm以上且3μm以下)的曲面。作为分隔壁614，可以使用负型感光树脂或者正型感光树脂。
对晶体管(晶体管611、612、623、624)的结构没有特别的限制。例如，作为晶体管也可以使用交错型晶体管。另外，对晶体管的极性也没有特别的限制，也可以采用包括N沟道型晶体管及P沟道型晶体管的结构或者只具有N沟道型晶体管和P沟道型晶体管中的一个的结构。对用于晶体管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或结晶性半导体膜。作为半导体材料，可以使用第14族(硅等)半导体、化合物半导体(包括氧化物半导体)、有机半导体等。作为晶体管，例如使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的氧化物半导体，由此可以降低晶体管的关态电流，所以是优选的。作为该氧化物半导体，例如可以举出In-Ga氧化物、In-M-Zn氧化物(M表示铝(Al)、镓(Ga)、钇(Y)、锆(Zr)、镧(La)、铈(Ce)、锡(Sn)、铪(Hf)或钕(Nd))等。
在下部电极613上形成有EL层616及上部电极617。将下部电极613用作阳极，将上部电极617用作阴极。
另外，EL层616通过使用蒸镀掩模的蒸镀法、喷墨法、旋转涂敷法等各种方法形成。另外，作为构成EL层616的其他材料，也可以使用低分子化合物或高分子化合物(包括低聚物、树枝状聚合物)。
由下部电极613、EL层616及上部电极617构成发光元件618。发光元件618是具有构成实施方式1至实施方式3的结构的发光元件。注意，当像素部包括多个发光元件时，也可以包括在实施方式1至实施方式3中记载的发光元件以及具有其他结构的发光元件。
另外，通过使用密封剂605将密封衬底604贴合到元件衬底610，形成如下结构，即发光元件618安装在由元件衬底610、密封衬底604以及密封剂605围绕的区域607中。注意，在区域607中填充有填料，除了填充有惰性气体(氮或氩等)的情况以外，也有填充有可用于密封剂605的紫外线固化树脂或热固化树脂的情况，例如可以使用PVC(聚氯乙烯)类树脂、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺类树脂、环氧类树脂、硅酮类树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)类树脂或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)类树脂。通过在密封衬底中形成凹部且在其中设置干燥剂，可以抑制水分所导致的劣化，所以是优选的。
另外，在密封衬底604的下方以与发光元件618重叠的方式设置光学元件621。此外，在在密封衬底604的下方还设置遮光层622。作为光学元件621及遮光层622都可以采用与实施方式3所示的光学元件及遮光层同样的结构。
另外，优选使用环氧类树脂或玻璃粉作为密封剂605。另外，这些材料优选为尽可能地不容易使水或氧透过的材料。另外，作为用于密封衬底604的材料，除了可以使用玻璃衬底或石英衬底以外，还可以使用由FRP(Fiber Reinforced Plastics；玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸等构成的塑料衬底。
通过上述步骤，可以得到包括实施方式1至实施方式3所记载的发光元件及光学元件的发光装置。
<显示装置的结构例子2>
下面，参照图9A、图9B及图10对显示装置的其他例子进行说明。另外，图9A、图9B及图10是本发明的一个方式的显示装置的截面图。
图9A示出衬底1001、基底绝缘膜1002、栅极绝缘膜1003、栅电极1006、1007、1008、第一层间绝缘膜1020、第二层间绝缘膜1021、周围部1042、像素部1040、驱动电路部1041、发光元件的下部电极1024R、1024G、1024B、分隔壁1025、EL层1028、发光元件的上部电极1026、密封层1029、密封衬底1031、密封剂1032等。
另外，在图9A中，作为光学元件的一个例子，将着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G及蓝色着色层1034B)设置在透明基材1033上。另外，还可以设置遮光层1035。对设置有着色层及遮光层的透明基材1033进行对准而将其固定到衬底1001上。另外，着色层及遮光层被覆盖层1036覆盖。另外，在图9A中，透过着色层的光成为红色光、绿色光、蓝色光，因此能够以三个颜色的像素呈现图像。
图9B示出作为光学元件的一个例子将着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)形成在栅极绝缘膜1003和第一层间绝缘膜1020之间的例子。如上述那样，也可以将着色层设置在衬底1001和密封衬底1031之间。
在图10中，作为光学元件的一个例子，示出着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)形成在第一层间绝缘膜1020和第二层间绝缘膜1021之间的例子。如此，着色层也可以设置在衬底1001和密封衬底1031之间。
另外，虽然以上说明了具有在形成有晶体管的衬底1001一侧提取光的结构(底部发射型)的显示装置，但是也可以采用具有在密封衬底1031一侧提取发光的结构(顶部发射型)的显示装置。
<显示装置的结构例子3>
图11A及图11B示出顶部发射型显示装置的截面图的一个例子。图11A及图11B是说明本发明的一个方式的显示装置的截面图，省略图9A、图9B及图10所示的驱动电路部1041、周围部1042等。
在此情况下，衬底1001可以使用不使光透过的衬底。到制造连接晶体管与发光元件的阳极的连接电极为止的工序与底部发射型显示装置同样地进行。然后，以覆盖电极1022的方式形成第三层间绝缘膜1037。该绝缘膜也可以具有平坦化的功能。第三层间绝缘膜1037可以使用与第二层间绝缘膜相同的材料或其他各种材料形成。
虽然在此发光元件的下部电极1024R、1024G、1024B都是阳极，但是也可以是阴极。另外，在采用如图11A及图11B所示那样的顶部发射型显示装置的情况下，下部电极1024R、1024G、1024B优选具有反射光的功能。另外，在EL层1028上设置有上部电极1026。优选的是：上部电极1026具有反射光的功能及透过光的功能，在下部电极1024R、1024G、1024B与上部电极1026之间采用微腔结构，增强特定波长的光的强度。
在采用图11A所示的顶部发射结构的情况下，可以使用设置有着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G及蓝色着色层1034B)的密封衬底1031进行密封。密封衬底1031也可以设置有位于像素和像素之间的遮光层1035。另外，作为密封衬底1031，优选使用具有透光性的衬底。
在图11A中，例示出设置多个发光元件并在该多个发光元件的每一个上设置着色层的结构，但是不局限于此。例如，如图11B所示，也可以以设置红色着色层1034R及蓝色着色层1034B而不设置绿色着色层的方式以红色、绿色、蓝色的三个颜色进行全彩色显示。如图11A所示，当设置发光元件并在该发光元件的每一个上设置着色层时，发挥可以抑制外光反射的效果。另一方面，如图11B所示，当设置红色着色层以及蓝色着色层而不设置发光元件及绿色着色层时，绿色发光元件所发射出的光的能量损失少，因此发挥可以减少功耗的效果。
<显示装置的结构例子4>
虽然上述显示装置包括三种颜色(红色、绿色及蓝色)的子像素，但是也可以包括四种颜色(红色、绿色、蓝色及黄色或者红色、绿色、蓝色及白色)的子像素。图12A至图14B示出包括下部电极1024R、1024G、1024B及1024Y的显示装置的结构。图12A、图12B及图13示出将光提取到形成有晶体管的衬底1001一侧的结构(底部发射型)的显示装置，图14A及图14B示出将光提取到密封衬底1031一侧的结构(顶部发射型)的显示装置。
图12A示出将光学元件(着色层1034R、着色层1034G、着色层1034B、着色层1034Y)设置于透明的基材1033的显示装置的例子。另外，图12B示出将光学元件(着色层1034R、着色层1034G、着色层1034B)形成在栅极绝缘膜1003与第一层间绝缘膜1020之间的显示装置的例子。另外，图13示出将光学元件(着色层1034R、着色层1034G、着色层1034B、着色层1034Y)形成在第一层间绝缘膜1020与第二层间绝缘膜1021之间的显示装置的例子。
着色层1034R具有透过红色光的功能，着色层1034G具有透过绿色光的功能，着色层1034B具有透过蓝色光的功能。另外，着色层1034Y具有透过黄色光的功能或者透过选自蓝色、绿色、黄色、红色中的多个光的功能。当着色层1034Y具有透过选自蓝色、绿色、黄色、红色中的多个光的功能时，透过着色层1034Y的光也可以是白色。发射黄色或白色的光的发光元件的发光效率高，因此包括着色层1034Y的显示装置可以降低功耗。
另外，在图14A及图14B所示的顶部发射型显示装置中，在包括下部电极1024Y的发光元件中也与图11A的显示装置同样地优选在下部电极1024R、1024G、1024B、1024Y与上部电极1026之间具有微腔结构。另外，在图14A的显示装置中，可以利用设置有着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B及黄色着色层1034Y)的密封衬底1031进行密封。
透过微腔及黄色着色层1034Y发射的光是在黄色的区域具有发射光谱的光。由于黄色的视觉灵敏度(luminosity factor)高，所以发射黄色光的发光元件的发光效率高。也就是说，具有图14A的结构的显示装置可以降低功耗。
在图14A中，例示出设置多个发光元件并在该多个发光元件的每一个上设置着色层的结构，但是不局限于此。例如，如图14B所示，也可以以设置红色着色层1034R、绿色着色层1034G及蓝色着色层1034B而不设置黄色着色层的方式以红色、绿色、蓝色、黄色的四个颜色或红色、绿色、蓝色、白色的四个颜色进行全彩色显示。如图14A所示，当设置发光元件并在该发光元件的每一个上设置着色层时，发挥可以抑制外光反射的效果。另一方面，如图14B所示，当设置发光元件及红色着色层、绿色着色层及蓝色着色层而不设置黄色着色层时，黄色或白色的发光元件所发射出的光的能量损失少，因此发挥可以减少功耗的效果。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式或本实施方式中的其他结构适当地组合。
实施方式5
在本实施方式中，参照图15A至图17B说明包括本发明的一个方式的发光元件的显示装置。
注意，图15A是说明本发明的一个方式的显示装置的方框图，图15B是说明本发明的一个方式的显示装置所包括的像素电路的电路图。
<关于发光装置的说明>
图15A所示的显示装置包括：具有显示元件的像素的区域(以下称为像素部802)；配置在像素部802外侧并具有用来驱动像素的电路的电路部(以下称为驱动电路部804)；具有保护元件的功能的电路(以下称为保护电路806)；以及端子部807。此外，也可以不设置保护电路806。
驱动电路部804的一部分或全部优选与像素部802形成在同一衬底上。由此，可以减少构件的数量或端子的数量。当驱动电路部804的一部分或全部不与像素部802形成在同一衬底上时，驱动电路部804的一部分或全部可以通过COG或TAB(Tape AutomatedBonding：卷带自动结合)安装。
像素部802包括用来驱动配置为X行(X为2以上的自然数)Y列(Y为2以上的自然数)的多个显示元件的电路(以下称为像素电路801)，驱动电路部804包括输出选择像素的信号(扫描信号)的电路(以下称为扫描线驱动电路804a)以及用来供应用于驱动像素的显示元件的信号(数据信号)的电路(以下称为信号线驱动电路804b)等驱动电路。
扫描线驱动电路804a具有移位寄存器等。扫描线驱动电路804a通过端子部807被输入用来驱动移位寄存器的信号并输出信号。例如，扫描线驱动电路804a被输入起始脉冲信号、时钟信号等并输出脉冲信号。扫描线驱动电路804a具有控制被供应扫描信号的布线(以下称为扫描线GL_1至GL_X)的电位的功能。另外，也可以设置多个扫描线驱动电路804a，并通过多个扫描线驱动电路804a分别控制扫描线GL_1至GL_X。或者，扫描线驱动电路804a具有能够供应初始化信号的功能。但是，不局限于此，扫描线驱动电路804a也可以供应其他信号。
信号线驱动电路804b具有移位寄存器等。信号线驱动电路804b通过端子部807来接收用来驱动移位寄存器的信号和从其中得出数据信号的信号(图像信号)。信号线驱动电路804b具有根据图像信号生成写入到像素电路801的数据信号的功能。此外，信号线驱动电路804b具有响应于由于起始脉冲信号、时钟信号等的输入产生的脉冲信号而控制数据信号的输出的功能。另外，信号线驱动电路804b具有控制被供应数据信号的布线(以下称为数据线DL_1至DL_Y)的电位的功能。或者，信号线驱动电路804b具有能够供应初始化信号的功能。但是，不局限于此，信号线驱动电路804b可以供应其他信号。
信号线驱动电路804b例如使用多个模拟开关等来构成。信号线驱动电路804b通过依次使多个模拟开关开启而可以输出对图像信号进行时间分割所得到的信号作为数据信号。此外，也可以使用移位寄存器等构成信号线驱动电路804b。
脉冲信号及数据信号分别通过被供应扫描信号的多个扫描线GL之一及被供应数据信号的多个数据线DL之一被输入到多个像素电路801中的每一个。另外，多个像素电路801的每一个通过扫描线驱动电路804a来控制数据信号的写入及保持。例如，通过扫描线GL_m(m是X以下的自然数)从扫描线驱动电路804a对第m行第n列的像素电路801输入脉冲信号，并根据扫描线GL_m的电位而通过数据线DL_n(n是Y以下的自然数)从信号线驱动电路804b对第m行第n列的像素电路801输入数据信号。
图15A所示的保护电路806例如连接于与作为扫描线驱动电路804a和像素电路801之间的布线的扫描线GL。或者，保护电路806连接于作为信号线驱动电路804b和像素电路801之间的布线的数据线DL。或者，保护电路806可以连接于扫描线驱动电路804a和端子部807之间的布线。或者，保护电路806可以连接于信号线驱动电路804b和端子部807之间的布线。此外，端子部807是指设置有用来从外部的电路对显示装置输入电源、控制信号及图像信号的端子的部分。
保护电路806是在对与其连接的布线供应一定范围之外的电位时使该布线与其他布线之间导通的电路。
如图15A所示，通过对像素部802和驱动电路部804分别设置保护电路806，可以提高显示装置对因ESD(Electro Static Discharge：静电放电)等而产生的过电流的耐性。但是，保护电路806的结构不局限于此，例如，也可以采用将扫描线驱动电路804a与保护电路806连接的结构或将信号线驱动电路804b与保护电路806连接的结构。或者，也可以采用将端子部807与保护电路806连接的结构。
另外，虽然在图15A中示出由扫描线驱动电路804a和信号线驱动电路804b形成驱动电路部804的例子，但不局限于此。例如，也可以只形成扫描线驱动电路804a并安装形成有另外准备的源极驱动电路的衬底(例如，由单晶半导体膜或多晶半导体膜形成的驱动电路衬底)。
<像素电路的结构例子>
图15A所示的多个像素电路801例如可以采用图15B所示的结构。
图15B所示的像素电路801包括晶体管852、854、电容器862以及发光元件872。
晶体管852的源电极和漏电极中的一个电连接于被供应数据信号的布线(数据线DL_n)。并且，晶体管852的栅电极电连接于被供应栅极信号的布线(扫描线GL_m)。
晶体管852具有控制数据信号的写入的功能。
电容器862的一对电极中的一个电连接于被供应电位的布线(以下，称为电位供应线VL_a)，另一个电连接于晶体管852的源电极和漏电极中的另一个。
电容器862具有作为储存被写入的数据的存储电容器的功能。
晶体管854的源电极和漏电极中的一个电连接于电位供应线VL_a。并且，晶体管854的栅电极电连接于晶体管852的源电极和漏电极中的另一个。
发光元件872的阳极和阴极中的一个电连接于电位供应线VL_b，另一个电连接于晶体管854的源电极和漏电极中的另一个。
作为发光元件872，可以使用实施方式1至实施方式3所示的发光元件。
此外，电位供应线VL_a和电位供应线VL_b中的一个被施加高电源电位VDD，另一个被施加低电源电位VSS。
例如，在具有图15B的像素电路801的显示装置中，通过图15A所示的扫描线驱动电路804a依次选择各行的像素电路801，并使晶体管852开启而写入数据信号。
当晶体管852被关闭时，被写入数据的像素电路801成为保持状态。并且，流过晶体管854的源电极与漏电极之间的电流量根据写入的数据信号的电位被控制，发光元件872以对应于流过的电流量的亮度发光。通过按行依次进行上述步骤，可以显示图像。
另外，可以使像素电路具有校正晶体管的阈值电压等的变动的影响的功能。图16A及图16B和图17A及图17B示出像素电路的一个例子。
图16A所示的像素电路包括六个晶体管(晶体管303_1至303_6)、电容器304以及发光元件305。此外，布线301_1至301_5、布线302_1及布线302_2电连接到图16A所示的像素电路。注意，作为晶体管303_1至303_6，例如可以使用p沟道型晶体管。
图16B所示的像素电路是除图16A所示的像素电路之外还包括晶体管303_7的结构。另外，布线301_6及布线301_7电连接到图16B所示的像素电路。在此，布线301_5与布线301_6可以相互电连接。注意，作为晶体管303_7，例如可以使用p沟道型晶体管。
图17A所示的像素电路包括六个晶体管(晶体管308_1至308_6)、电容器304以及发光元件305。此外，布线306_1至306_3及布线307_1至307_3电连接到图17A所示的像素电路。在此，布线306_1与布线306_3可以相互电连接。注意，作为晶体管308_1至308_6，例如可以使用p沟道型晶体管。
图17B所示的像素电路包括两个晶体管(晶体管309_1及晶体管309_2)、两个电容器(电容器304_1及电容器304_2)以及发光元件305。另外，布线311_1至布线311_3、布线312_1及布线312_2电连接到图17B所示的像素电路。此外，通过采用图17B所示的像素电路的结构，例如可以利用电压输入-电流驱动方式(也称为CVCC方式)驱动像素电路。注意，作为晶体管309_1及309_2，例如可以使用p沟道型晶体管。
另外，本发明的一个方式的发光元件可以适用于在显示装置的像素中包括有源元件的有源矩阵方式或在显示装置的像素中没有包括有源元件的无源矩阵方式。
在有源矩阵方式中，作为有源元件(非线性元件)除晶体管外还可以使用各种有源元件(非线性元件)。例如，也可以使用MIM(Metal Insulator Metal：金属-绝缘体-金属)或TFD(Thin Film Diode：薄膜二极管)等。由于这些元件的制造工序少，因此能够降低制造成本或者提高成品率。另外，由于这些元件的尺寸小，所以可以提高开口率，从而能够实现低耗电量或高亮度化。
作为除了有源矩阵方式以外的方式，也可以采用不使用有源元件(非线性元件)的无源矩阵型。由于不使用有源元件(非线性元件)，所以制造工序少，从而可以降低制造成本或者提高成品率。另外，由于不使用有源元件(非线性元件)，所以可以提高开口率，从而能够实现低耗电量或高亮度化等。
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18A至图22说明包括本发明的一个方式的发光元件的显示装置以及在该显示装置安装输入装置的电子设备。
<关于触摸面板的说明1>
注意，在本实施方式中，作为电子设备的一个例子，对组合显示装置与输入装置的触摸面板2000进行说明。另外，作为输入装置的一个例子，对使用触摸传感器的情况进行说明。
图18A及图18B是触摸面板2000的透视图。另外，在图18A及图18B中，为了明确起见，示出触摸面板2000的典型的构成要素。
触摸面板2000包括显示装置2501及触摸传感器2595(参照图18B)。此外，触摸面板2000包括衬底2510、衬底2570以及衬底2590。另外，衬底2510、衬底2570以及衬底2590都具有柔性。注意，衬底2510、衬底2570和衬底2590中的任一个或全部可以不具有柔性。
显示装置2501包括衬底2510上的多个像素以及能够向该像素供应信号的多个布线2511。多个布线2511被引导在衬底2510的外周部，其一部分构成端子2519。端子2519与FPC2509(1)电连接。另外，多个布线2511可以将来自信号线驱动电路2503s(1)的信号供应到多个像素。
衬底2590包括触摸传感器2595以及与触摸传感器2595电连接的多个布线2598。多个布线2598被引导在衬底2590的外周部，其一部分构成端子。并且，该端子与FPC2509(2)电连接。另外，为了明确起见，在图18B中以实线示出设置在衬底2590的背面一侧(与衬底2510相对的面一侧)的触摸传感器2595的电极以及布线等。
作为触摸传感器2595，例如可以适用电容式触摸传感器。作为电容式，可以举出表面型电容式、投影型电容式等。
作为投影型电容式，主要根据驱动方法的不同而分为自电容式、互电容式等。当采用互电容式时，可以同时检测出多个点，所以是优选的。
注意，图18B所示的触摸传感器2595是采用了投影型电容式触摸传感器的结构。
另外，触摸传感器2595可以适用可检测出手指等检测对象的接近或接触的各种传感器。
投影型电容式触摸传感器2595包括电极2591及电极2592。电极2591电连接于多个布线2598之中的任何一个，而电极2592电连接于多个布线2598之中的任何其他一个。
如图18A及图18B所示，电极2592具有在一个方向上配置的多个四边形在角部相互连接的形状。
电极2591是四边形且在与电极2592延伸的方向交叉的方向上反复地配置。
布线2594与其间夹着电极2592的两个电极2591电连接。此时，电极2592与布线2594的交叉部面积优选为尽可能小。由此，可以减少没有设置电极的区域的面积，从而可以降低透过率的偏差。其结果，可以降低透过触摸传感器2595的光的亮度偏差。
注意，电极2591及电极2592的形状不局限于此，可以具有各种形状。例如，也可以采用如下结构：将多个电极2591配置为其间尽量没有间隙，并隔着绝缘层间隔开地设置多个电极2592，以形成不重叠于电极2591的区域。此时，通过在相邻的两个电极2592之间设置与这些电极电绝缘的虚拟电极，可以减少透过率不同的区域的面积，所以是优选的。
<关于显示装置的说明>
接着，参照图19A说明显示装置2501的详细内容。图19A是沿图18B中的点划线X1-X2所示的部分的截面图。
显示装置2501包括多个配置为矩阵状的像素。该像素包括显示元件以及驱动该显示元件的像素电路。
在以下说明中，说明将发射白色光的发光元件适用于显示元件的例子，但是显示元件不局限于此。例如，也可以包括发光颜色不同的发光元件，以使各相邻的像素的发光颜色不同。
作为衬底2510及衬底2570，例如，可以适当地使用水蒸气透过率为1×10-5g·m-2·day-1以下，优选为1×10-6g·m-2·day-1以下的具有柔性的材料。或者，优选将其热膨胀率大致相同的材料用于衬底2510及衬底2570。例如，线性膨胀系数优选为1×10-3/K以下，更优选为5×10-5/K以下，进一步优选为1×10-5/K以下。
注意，衬底2510是叠层体，其中包括防止杂质扩散到发光元件的绝缘层2510a、柔性衬底2510b以及贴合绝缘层2510a与柔性衬底2510b的粘合层2510c。另外，衬底2570是叠层体，其中包括防止杂质扩散到发光元件的绝缘层2570a、柔性衬底2570b以及贴合绝缘层2570a与柔性衬底2570b的粘合层2570c。
粘合层2510c及粘合层2570c例如可以使用聚酯、聚烯烃、聚酰胺(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚酰亚胺、聚碳酸酯或丙烯酸、氨酯、环氧。还可以使用包括具有硅氧烷键合的树脂的材料。
此外，在衬底2510与衬底2570之间包括密封层2560。密封层2560优选具有比空气大的折射率。此外，如图19A所示，当在密封层2560一侧提取光时，密封层2560可以兼作光学接合层。
另外，可以在密封层2560的外周部形成密封剂。通过使用该密封剂，可以在由衬底2510、衬底2570、密封层2560及密封剂围绕的区域中配置发光元件2550R。注意，作为密封层2560，可以填充惰性气体(氮或氩等)。此外，可以在该惰性气体内设置干燥剂而吸收水分等。另外，作为上述密封剂，例如优选使用环氧类树脂或玻璃粉。此外，作为用于密封剂的材料，优选使用不使水分或氧透过的材料。
另外，显示装置2501包括像素2502R。此外，像素2502R包括发光模块2580R。
像素2502R包括发光元件2550R以及可以向该发光元件2550R供应电力的晶体管2502t。注意，将晶体管2502t用作像素电路的一部分。此外，发光模块2580R包括发光元件2550R以及着色层2567R。
发光元件2550R包括下部电极、上部电极以及下部电极与上部电极之间的EL层。作为发光元件2550R，例如可以使用实施方式1至实施方式3所示的发光元件。
另外，也可以在下部电极与上部电极之间采用微腔结构，增强特定波长的光的强度。
另外，在密封层2560被设置于提取光一侧的情况下，密封层2560接触于发光元件2550R及着色层2567R。
着色层2567R位于与发光元件2550R重叠的位置。由此，发光元件2550R所发射的光的一部分透过着色层2567R，而向图19A中的箭头所示的方向被射出到发光模块2580R的外部。
此外，在显示装置2501中，在发射光的方向上设置遮光层2567BM。遮光层2567BM以围绕着色层2567R的方式设置。
着色层2567R具有使特定波长区的光透过的功能即可，例如，可以使用使红色波长区的光透过的滤色片、使绿色波长区的光透过的滤色片、使蓝色波长区的光透过的滤色片以及使黄色波长区的光透过的滤色片等。每个滤色片可以通过印刷法、喷墨法、利用光刻技术的蚀刻法等并使用各种材料形成。
另外，在显示装置2501中设置有绝缘层2521。绝缘层2521覆盖晶体管2502t。此外，绝缘层2521具有使起因于像素电路的凹凸平坦的功能。另外，可以使绝缘层2521具有能够抑制杂质扩散的功能。由此，能够抑制由于杂质扩散而晶体管2502t等的可靠性降低。
此外，发光元件2550R被形成于绝缘层2521的上方。另外，以与发光元件2550R所包括的下部电极的端部重叠的方式设置分隔壁2528。此外，可以在分隔壁2528上形成控制衬底2510与衬底2570的间隔的间隔物。
扫描线驱动电路2503g(1)包括晶体管2503t及电容器2503c。注意，可以将驱动电路与像素电路经同一工序形成在同一衬底上。
另外，在衬底2510上设置有能够供应信号的布线2511。此外，在布线2511上设置有端子2519。另外，FPC2509(1)电连接到端子2519。此外，FPC2509(1)具有供应视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等的功能。另外，FPC2509(1)也可以安装有印刷线路板(PWB)。
此外，可以将各种结构的晶体管适用于显示装置2501。在图19A中，虽然示出了使用底栅型晶体管的情况，但不局限于此，例如可以将图19B所示的顶栅型晶体管适用于显示装置2501。
另外，对晶体管2502t及晶体管2503t的极性没有特别的限制，例如，可以使用n沟道晶体管及p沟道晶体管，或者可以使用n沟道晶体管或p沟道晶体管。此外，对用于晶体管2502t及2503t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。另外，作为半导体材料，可以使用第14族半导体(例如，含有硅的半导体)、化合物半导体(包括氧化物半导体)、有机半导体等。通过将能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的氧化物半导体用于晶体管2502t和晶体管2503t中的任一个或两个，能够降低晶体管的关态电流，所以是优选的。作为该氧化物半导体，可以举出In-Ga氧化物、In-M-Zn氧化物(M表示Al、Ga、Y、Zr、La、Ce、Sn、Hf或Nd)等。
<关于触摸传感器的说明>
接着，参照图19C说明触摸传感器2595的详细内容。图19C是沿图18B中的点划线X3-X4所示的部分的截面图。
触摸传感器2595包括：在衬底2590上配置为交错形状的电极2591及电极2592；覆盖电极2591及电极2592的绝缘层2593；以及使相邻的电极2591电连接的布线2594。
电极2591及电极2592使用具有透光性的导电材料形成。作为具有透光性的导电材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、添加有镓的氧化锌等导电氧化物。此外，还可以使用含有石墨烯的膜。含有石墨烯的膜例如可以通过使包含氧化石墨烯的膜还原而形成。作为还原方法，可以举出进行加热的方法等。
例如，在通过溅射法将具有透光性的导电材料形成在衬底2590上之后，可以通过光刻法等各种图案形成技术去除不需要的部分来形成电极2591及电极2592。
另外，作为用于绝缘层2593的材料，例如除了丙烯酸树脂、环氧树脂等树脂、具有硅氧烷键的树脂之外，还可以使用氧化硅、氧氮化硅、氧化铝等无机绝缘材料。
另外，达到电极2591的开口设置在绝缘层2593中，并且布线2594与相邻的电极2591电连接。由于透光导电材料可以提高触摸面板的开口率，因此可以适用于布线2594。另外，因为其导电性高于电极2591及电极2592的材料可以减少电阻，所以可以适用于布线2594。
电极2592延在一个方向上，多个电极2592设置为条纹状。此外，布线2594以与电极2592交叉的方式设置。
夹着一个电极2592设置有一对电极2591。另外，布线2594电连接一对电极2591。
另外，多个电极2591并不一定要设置在与一个电极2592正交的方向上，也可以设置为形成大于0°且小于90°的角。
此外，一个布线2598与电极2591或电极2592电连接。另外，将布线2598的一部分用作端子。作为布线2598，例如可以使用金属材料诸如铝、金、铂、银、镍、钛、钨、铬、钼、铁、钴、铜或钯等或者包含该金属材料的合金材料。
另外，通过设置覆盖绝缘层2593及布线2594的绝缘层，可以保护触摸传感器2595。
此外，连接层2599电连接布线2598与FPC2509(2)。
作为连接层2599，可以使用各向异性导电膜(ACF：Anisotropic ConductiveFilm)或各向异性导电膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等。
<关于触摸面板的说明2>
接着，参照图20A说明触摸面板2000的详细内容。图20A是沿图18A中的点划线X5-X6所示的部分的截面图。
图20A所示的触摸面板2000是将图19A所说明的显示装置2501与图19C所说明的触摸传感器2595贴合在一起的结构。
另外，图20A所示的触摸面板2000除了图19A及图19C所说明的结构之外还包括粘合层2597及防反射层2567p。
粘合层2597以与布线2594接触的方式设置。注意，粘合层2597以使触摸传感器2595重叠于显示装置2501的方式将衬底2590贴合到衬底2570。此外，粘合层2597优选具有透光性。另外，作为粘合层2597，可以使用热固化树脂或紫外线固化树脂。例如，可以使用丙烯酸类树脂、氨酯类树脂、环氧类树脂或硅氧烷类树脂。
防反射层2567p设置在重叠于像素的位置上。作为防反射层2567p，例如可以使用圆偏振片。
接着，参照图20B对与图20A所示的结构不同的结构的触摸面板进行说明。
图20B是触摸面板2001的截面图。图20B所示的触摸面板2001与图20A所示的触摸面板2000的不同之处是相对于显示装置2501的触摸传感器2595的位置。在这里对不同的结构进行详细的说明，而对可以使用同样的结构的部分援用触摸面板2000的说明。
着色层2567R位于与发光元件2550R重叠的位置。此外，图20B所示的发光元件2550R将光射出到设置有晶体管2502t的一侧。由此，发光元件2550R所发射的光的一部分透过着色层2567R，而向图20B中的箭头所示的方向被射出到发光模块2580R的外部。
另外，触摸传感器2595被设置于显示装置2501的衬底2510一侧。
粘合层2597位于衬底2510与衬底2590之间，并将显示装置2501和触摸传感器2595贴合在一起。
如图20A及图20B所示，从发光元件射出的光可以射出到衬底2510的上侧和下侧中的任一侧或双侧。
<关于触摸面板的驱动方法的说明>
接着，参照图21A及图21B对触摸面板的驱动方法的一个例子进行说明。
图21A是示出互电容式触摸传感器的结构的方框图。在图21A中，示出脉冲电压输出电路2601、电流检测电路2602。另外，在图21A中，以X1至X6的六个布线表示被施加有脉冲电压的电极2621，并以Y1至Y6的六个布线表示检测电流的变化的电极2622。此外，图21A示出由于使电极2621与电极2622重叠而形成的电容器2603。注意，电极2621与电极2622的功能可以互相调换。
脉冲电压输出电路2601是用来依次将脉冲电压施加到X1至X6的布线的电路。通过对X1至X6的布线施加脉冲电压，在形成电容器2603的电极2621与电极2622之间产生电场。通过利用该产生于电极之间的电场由于被遮蔽等而使电容器2603的互电容产生变化，可以检测出被检测体的接近或接触。
电流检测电路2602是用来检测电容器2603的互电容变化所引起的Y1至Y6的布线的电流变化的电路。在Y1至Y6的布线中，如果没有被检测体的接近或接触，所检测的电流值则没有变化，而另一方面，在由于所检测的被检测体的接近或接触而互电容减少的情况下，检测到电流值减少的变化。另外，通过积分电路等检测电流即可。
接着，图21B示出图21A所示的互电容式触摸传感器中的输入/输出波形的时序图。在图21B中，在一个帧期间进行各行列中的被检测体的检测。另外，在图21B中，示出没有检测出被检测体(未触摸)和检测出被检测体(触摸)的两种情况。此外，图21B示出对应于Y1至Y6的布线所检测出的电流值的电压值的波形。
依次对X1至X6的布线施加脉冲电压，Y1至Y6的布线的波形根据该脉冲电压变化。当没有被检测体的接近或接触时，Y1至Y6的波形根据X1至X6的布线的电压变化产生变化。另一方面，在有被检测体接近或接触的部位电流值减少，因而与其相应的电压值的波形也产生变化。
如此，通过检测互电容的变化，可以检测出被检测体的接近或接触。
<关于传感器电路的说明>
另外，作为触摸传感器，图21A虽然示出在布线的交叉部只设置电容器2603的无源矩阵型触摸传感器的结构，但是也可以采用包括晶体管和电容器的有源矩阵型触摸传感器。图22示出有源矩阵型触摸传感器所包括的传感器电路的一个例子。
图22所示的传感器电路包括电容器2603、晶体管2611、晶体管2612及晶体管2613。
对晶体管2613的栅极施加信号G2，对源极和漏极中的一个施加电压VRES，并且另一个与电容器2603的一个电极及晶体管2611的栅极电连接。晶体管2611的源极和漏极中的一个与晶体管2612的源极和漏极中的一个电连接，对另一个施加电压VSS。对晶体管2612的栅极施加信号G1，源极和漏极中的另一个与布线ML电连接。对电容器2603的另一个电极施加电压VSS。
接下来，对图22所述的传感器电路的工作进行说明。首先，通过作为信号G2施加使晶体管2613成为开启状态的电位，与晶体管2611的栅极连接的节点n被施加对应于电压VRES的电位。接着，通过作为信号G2施加使晶体管2613成为关闭状态的电位，节点n的电位被保持。
接着，由于手指等被检测体的接近或接触，电容器2603的互电容产生变化，而节点n的电位随其由VRES变化。
在读出工作中，对信号G1施加使晶体管2612成为开启状态的电位。流过晶体管2611的电流，即流过布线ML的电流根据节点n的电位而产生变化。通过检测该电流，可以检测出被检测体的接近或接触。
在晶体管2611、晶体管2612及晶体管2613中，优选将氧化物半导体层用于形成有其沟道区的半导体层。尤其是通过将这种晶体管用于晶体管2613，能够长期间保持节点n的电位，由此可以减少对节点n再次供应VRES的工作(刷新工作)的频度。
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23以及图24A至图24G对包括本发明的一个方式的发光元件的显示模块及电子设备进行说明。
<关于显示模块的说明>
图23所示的显示模块8000在上盖8001与下盖8002之间包括连接于FPC8003的触摸传感器8004、连接于FPC8005的显示装置8006、框架8009、印刷衬底8010、电池8011。
例如可以将本发明的一个方式的发光元件用于显示装置8006。
上盖8001及下盖8002可以根据触摸传感器8004及显示装置8006的尺寸可以适当地改变形状或尺寸。
触摸传感器8004能够是电阻膜式触摸传感器或电容式触摸传感器，并且能够被形成为与显示装置8006重叠。此外，也可以使显示装置8006的对置衬底(密封衬底)具有触摸传感器的功能。另外，也可以在显示装置8006的各像素内设置光传感器，而形成光学触摸传感器。
框架8009除了具有保护显示装置8006的功能以外还具有用来遮断因印刷衬底8010的工作而产生的电磁波的电磁屏蔽的功能。此外，框架8009也可以具有作为散热板的功能。
印刷衬底8010具有电源电路以及用来输出视频信号及时钟信号的信号处理电路。作为对电源电路供应电力的电源，既可以采用外部的商业电源，又可以采用另行设置的电池8011的电源。当使用商业电源时，可以省略电池8011。
此外，在显示模块8000中还可以设置偏振片、相位差板、棱镜片等构件。
<关于电子设备的说明>
图24A至图24G是示出电子设备的图。这些电子设备可以包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(它具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、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、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
图24A至图24G所示的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触控传感器的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；通过利用无线通信功能来连接到各种计算机网络的功能；通过利用无线通信功能，进行各种数据的发送或接收的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据来将其显示在显示部上的功能；等。注意，图24A至图24G所示的电子设备可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。另外，虽然在图24A至图24G中未图示，但是电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在该电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像的功能；拍摄动态图像的功能；将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
下面，详细地说明图24A至图24G所示的电子设备。
图24A是示出便携式信息终端9100的透视图。便携式信息终端9100所包括的显示部9001具有柔性。因此，可以沿着所弯曲的框体9000的弯曲面组装显示部9001。另外，显示部9001具备触摸传感器，而可以用手指或触屏笔等触摸屏幕来进行操作。例如，通过触摸显示于显示部9001上的图标，可以启动应用程序。
图24B是示出便携式信息终端9101的透视图。便携式信息终端9101例如具有电话机、电子笔记本和信息阅读装置等中的一种或多种的功能。具体而言，可以将其用作智能手机。注意，扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等在便携式信息终端9101中未图示，但可以设置在与图24A所示的便携式信息终端9100同样的位置上。另外，便携式信息终端9101可以将文字或图像信息显示在其多个面上。例如，可以将三个操作按钮9050(还称为操作图标或只称为图标)显示在显示部9001的一个面上。另外，可以将由虚线矩形表示的信息9051显示在显示部9001的另一个面上。此外，作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到来自电子邮件、SNS(Social Networking Services：社交网络服务)或电话等的信息的显示；电子邮件或SNS等的标题；电子邮件或SNS等的发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及天线接收的强度等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示操作按钮9050等代替信息9051。
图24C是示出便携式信息终端9102的透视图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如，便携式信息终端9102的使用者能够在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下确认其显示(这里是信息9053)。具体而言，将打来电话的人的电话号码或姓名等显示在能够从便携式信息终端9102的上方观看这些信息的位置。使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端9102，由此能够判断是否接电话。
图24D是示出手表型便携式信息终端9200的透视图。便携式信息终端9200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。此外，显示部9001的显示面被弯曲，能够在所弯曲的显示面上进行显示。另外，便携式信息终端9200可以进行被通信标准化的近距离无线通信。例如，通过与可进行无线通信的耳麦相互通信，可以进行免提通话。此外，便携式信息终端9200包括连接端子9006，可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。另外，也可以通过连接端子9006进行充电。此外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不通过连接端子9006。
图24E至图24G是示出能够折叠的便携式信息终端9201的透视图。另外，图24E是展开状态的便携式信息终端9201的透视图，图24F是从展开状态和折叠状态中的一个状态变为另一个状态的中途的状态的便携式信息终端9201的透视图，图24G是折叠状态的便携式信息终端9201的透视图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好，在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域而其显示的一览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001由铰链9055所连接的三个框体9000来支撑。通过铰链9055使两个框体9000之间弯折，可以从便携式信息终端9201的展开状态可逆性地变为折叠状态。例如，可以以1mm以上且150mm以下的曲率半径使便携式信息终端9201弯曲。
本实施方式所示的电子设备的特征在于具有用来显示某些信息的显示部。注意，本发明的一个方式的发光元件也可以应用于不包括显示部的电子设备。另外，虽然在本实施方式中示出了电子设备的显示部具有柔性且可以在所弯曲的显示面上进行显示的结构或能够使其显示部折叠的结构，但不局限于此，也可以采用不具有柔性且在平面部上进行显示的结构。
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8
在本实施方式中，参照图25A至图26D对包括本发明的一个方式的发光元件的发光装置进行说明。
图25A是本实施方式所示的发光装置3000的透视图，图25B是沿着图25A所示的点划线E-F切断的截面图。注意，在图25A中，为了避免繁杂而以虚线表示构成要素的一部分。
图25A及图25B所示的发光装置3000包括衬底3001、衬底3001上的发光元件3005、设置于发光元件3005的外周的第一密封区域3007以及设置于第一密封区域3007的外周的第二密封区域3009。
另外，来自发光元件3005的发光从衬底3001和衬底3003中的任一个或两个射出。在图25A及图25B中，说明来自发光元件3005的发光射出到下方一侧(衬底3001一侧)的结构。
此外，如图25A及图25B所示，发光装置3000具有以被第一密封区域3007及第二密封区域3009包围的方式配置发光元件3005的双密封结构。通过采用双密封结构，能够适当地抑制从外部侵入发光元件3005一侧的杂质(例如，水、氧等)。但是，并不一定必须要设置第一密封区域3007及第二密封区域3009。例如，可以只设置第一密封区域3007。
注意，在图25B中，第一密封区域3007及第二密封区域3009以与衬底3001及衬底3003接触的方式设置。但是，不局限于此，例如，第一密封区域3007和第二密封区域3009中的一个或两个可以以与形成在衬底3001的上方的绝缘膜或导电膜接触的方式设置。或者，第一密封区域3007和第二密封区域3009中的一个或两个可以以与形成在衬底3003的下方的绝缘膜或导电膜接触的方式设置。
作为衬底3001及衬底3003的结构，分别采用与上述实施方式3所记载的衬底200及衬底220同样的结构，即可。作为发光元件3005的结构，采用与上述实施方式所记载的发光元件同样的结构，即可。
第一密封区域3007可以使用包含玻璃的材料(例如，玻璃粉、玻璃带等)。另外，第二密封区域3009可以使用包含树脂的材料。通过将包含玻璃的材料用于第一密封区域3007，可以提高生产率及密封性。此外，通过将包含树脂的材料用于第二密封区域3009，可以提高抗冲击性及耐热性。但是，用于第一密封区域3007及第二密封区域3009的材料不局限于此，第一密封区域3007可以使用包含树脂的材料形成，而第二密封区域3009可以使用包含玻璃的材料形成。
另外，作为上述玻璃粉，例如可以举出氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化铯、氧化钠、氧化钾、氧化硼、氧化钒、氧化锌、氧化碲、氧化铝、二氧化硅、氧化铅、氧化锡、氧化磷、氧化钌、氧化铑、氧化铁、氧化铜、二氧化锰、氧化钼、氧化铌、氧化钛、氧化钨、氧化铋、氧化锆、氧化锂、氧化锑、硼酸铅玻璃、磷酸锡玻璃、钒酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃等。为了吸收红外光，玻璃粉优选包含一种以上的过渡金属。
此外，作为上述玻璃粉，例如，在衬底上涂敷玻璃粉浆料并对其进行加热或照射激光等。玻璃粉浆料包含上述玻璃粉及使用有机溶剂稀释的树脂(也称为粘合剂)。注意，也可以使用在玻璃粉中添加有吸收激光束的波长的光的吸收剂的玻璃粉浆料。此外，作为激光，例如优选使用Nd：YAG激光或半导体激光等。另外，激光照射形状既可以为圆形又可以为四角形。
此外，作为上述包含树脂的材料，例如可以使用聚酯、聚烯烃、聚酰胺(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚酰亚胺、聚碳酸酯或丙烯酸、氨酯、环氧。还可以使用包括具有硅氧烷键合的树脂的材料。
注意，当第一密封区域3007和第二密封区域3009中的任一个或两个使用包含玻璃的材料时，该包含玻璃的材料的热膨胀率优选近于衬底3001的热膨胀率。通过采用上述结构，可以抑制由于热应力而在包含玻璃的材料或衬底3001中产生裂缝。
例如，在将包含玻璃的材料用于第一密封区域3007并将包含树脂的材料用于第二密封区域3009的情况下，具有如下优异的效果。
第二密封区域3009被设置得比第一密封区域3007更靠近发光装置3000的外周部一侧。在发光装置3000中，越接近外周部，起因于外力等的应变越大。因此，使用包含树脂的材料对产生更大的应变的发光装置3000的外周部一侧，即为第二密封区域3009进行密封，并且使用包含玻璃的材料对设置于第二密封区域3009的内侧的第一密封区域3007进行密封，由此，即便发生起因于外力等的应变，发光装置3000也不容易损坏。
另外，如图25B所示，在被衬底3001、衬底3003、第一密封区域3007及第二密封区域3009包围的区域中形成第一区域3011。此外，在被衬底3001、衬底3003、发光元件3005及第一密封区域3007包围的区域中形成第二区域3013。
第一区域3011及第二区域3013例如优选填充有稀有气体或氮气体等惰性气体。注意，作为第一区域3011及第二区域3013，与大气压状态相比，更优选为减压状态。
另外，图25C示出图25B所示的结构的变形实例。图25C是示出发光装置3000的变形实例的截面图。
在图25C所示的结构中，衬底3003的一部分设置有凹部，并且，该凹部设置有干燥剂3018。其他结构与图25B所示的结构相同。
作为干燥剂3018，可以使用通过化学吸附来吸附水分等的物质或者通过物理吸附来吸附水分等的物质。作为可用作干燥剂3018的物质，例如可以举出碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物(氧化钙或氧化钡等)、硫酸盐、金属卤化物、高氯酸盐、沸石或硅胶等。
接着，参照图26A至图26D对图25B所示的发光装置3000的变形实例进行说明。注意，图26A至图26D是说明图25B所示的发光装置3000的变形实例的截面图。
在图26A至图26D所示的发光装置中，不设置第二密封区域3009，而只设置第一密封区域3007。此外，在图26A至图26D所示的发光装置中，具有区域3014代替图25B所示的第二区域3013。
作为区域3014，例如可以使用聚酯、聚烯烃、聚酰胺(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚酰亚胺、聚碳酸酯或丙烯酸、氨酯、环氧。还可以使用包括具有硅氧烷键合的树脂的材料。
通过将上述材料用于区域3014，可以实现所谓的固体密封的发光装置。
另外，在图26B所示的发光装置中，在图26A所示的发光装置的衬底3001一侧设置衬底3015。
如图26B所示，衬底3015具有凹凸。通过将具有凹凸的衬底3015设置于发光元件3005的提取光一侧，可以提高来自发光元件3005的光的光提取效率。注意，可以设置用作扩散板的衬底代替如图26B所示那样的具有凹凸的结构。
此外，图26A所示的发光装置具有从衬底3001一侧提取光的结构，而另一方面，图26C所示的发光装置具有从衬底3003一侧提取光的结构。
图26C所示的发光装置在衬底3003一侧包括衬底3015。其他结构是与图26B所示的发光装置同样的结构。
另外，在图26D所示的发光装置中，不设置图26C所示的发光装置的衬底3003、3015，而只设置衬底3016。
衬底3016包括位于离发光元件3005近的一侧的第一凹凸以及位于离发光元件3005远的一侧的第二凹凸。通过采用图26D所示的结构，可以进一步提高来自发光元件3005的光的光提取效率。
因此，通过使用本实施方式所示的结构，能够实现由于水分或氧等杂质而导致的发光元件的劣化得到抑制的发光装置。或者，通过使用本实施方式所示的结构，能够实现光提取效率高的发光装置。
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9
在本实施方式中，参照图27A至图28说明将本发明的一个方式的发光元件适用于各种照明装置及电子设备的情况的例子。
通过将本发明的一个方式的发光元件形成在具有柔性的衬底上，能够实现包括具有曲面的发光区域的电子设备或照明装置。
此外，还可以将应用了本发明的一个方式的发光装置适用于汽车的照明，其中该照明被设置于仪表盘、挡风玻璃、天花板等。
图27A示出多功能终端3500的一个面的透视图，图27B示出多功能终端3500的另一个面的透视图。在多功能终端3500中，框体3502组装有显示部3504、照相机3506、照明3508等。可以将本发明的一个方式的发光装置用于照明3508。
将包括本发明的一个方式的发光装置的照明3508用作面光源。因此，不同于以LED为代表的点光源，能够得到指向性低的发光。例如，在将照明3508和照相机3506组合使用的情况下，可以在使照明3508点亮或闪烁的同时使用照相机3506来进行拍摄。因为照明3508具有面光源的功能，可以获得仿佛在自然光下拍摄般的照片。
注意，图27A及图27B所示的多功能终端3500与图24A至图24G所示的电子设备同样地可以具有各种各样的功能。
另外，可以在框体3502的内部设置扬声器、传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、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、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风等。此外，通过在多功能终端3500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，可以判断多功能终端3500的方向(纵或横)而自动进行显示部3504的屏面显示的切换。
也可以将显示部3504用作图像传感器。例如，通过用手掌或手指触摸显示部3504，来拍摄掌纹、指纹等，能够进行个人识别。另外，通过在显示部3504中设置发射近红外光的背光或感测光源，也能够拍摄手指静脉、手掌静脉等。注意，可以将本发明的一个方式的发光装置适用于显示部3504。
图27C示出安全灯(security light)3600的透视图。安全灯3600在框体3602的外侧包括照明3608，并且，框体3602组装有扬声器3610等。可以将本发明的一个方式的发光装置用于照明3608。
安全灯3600例如在抓住或握住照明3608时进行发光。另外，可以在框体3602的内部设置有能够控制安全灯3600的发光方式的电子电路。作为该电子电路，例如可以为能够一次或间歇地多次进行发光的电路或通过控制发光的电流值能够调整发光的光量的电路。此外，也可以组装在照明3608进行发光的同时从扬声器3610发出很大的警报音的电路。
安全灯3600因为能够向所有方向发射光，所以可以发射光或发出光和声音来恐吓歹徒等。另外，安全灯3600可以包括具有摄像功能的数码静态相机等照相机。
图28是将发光元件用于室内照明装置8501的例子。另外，因为发光元件可以实现大面积化，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8502。本实施方式所示的发光元件为薄膜状，所以框体的设计的自由度高。因此，可以形成能够对应各种设计的照明装置。并且，室内的墙面也可以设置有大型的照明装置8503。也可以在照明装置8501、照明装置8502、照明装置8503中设置触摸传感器，启动或关闭电源。
另外，通过将发光元件用于桌子的表面一侧，可以提供具有桌子的功能的照明装置8504。此外，通过将发光元件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，通过应用本发明的一个方式的发光装置，能够得到照明装置及电子设备。注意，不局限于本实施方式所示的照明装置及电子设备，该发光装置可以应用于各种领域的照明装置及电子设备。
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
在本实施例中，示出本发明的一个方式的发光元件的制造例子。在本实施例中制造的发光元件的截面示意图与图1A所示的发光元件250是同样的。表1示出元件的详细结构。下面示出在本实施例中使用的化合物的结构及简称。
[表1]
<发光元件1的制造>
作为电极101，在衬底上形成厚度为110nm的ITSO膜。电极101的面积为4mm2(2mm2mm)。
接着，在电极101上形成EL层100。作为空穴注入层111，以1，3，5-三(二苯并噻吩-4-基)苯(简称：DBT3P-Ⅱ)与氧化钼(MoO3)的重量比(DBT3P-II:MoO3)为1:0.5的方式共蒸镀以形成厚度为20nm的空穴注入层111。另外，作为空穴传输层112，以厚度为20nm的方式蒸镀4-苯基-4’-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：BPAFLP)。
接着，作为发光层130，以4，6-双[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(简称：4，6mCzP2Pm)、9-苯基-9’-(三亚苯-2-基)-3，3’-联-9H-咔唑(简称：PCCzTp)、红荧烯(也称为Rubrene)的重量比(4，6mCzP2Pm:PCCzTp:Rubrene)为0.8:0.2:0.01的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及PCCzTp是主体材料131，Rubrene是客体材料132(荧光材料)。
另外，作为电子传输层118，在发光层130上依次以厚度为20nm的方式蒸镀4，6mCzP2Pm并且以厚度为10nm的方式蒸镀BPhen。接着，作为电子注入层119，以厚度为1nm的方式蒸镀氟化锂(LiF)。
另外，作为电极102，形成厚度为200nm的铝(Al)。
接着，在氮气氛的手套箱中使用有机EL用密封剂将密封衬底固定于形成有EL层100的衬底上，由此密封发光元件1。具体而言，将密封剂涂敷于形成在衬底上的EL层100的周围，贴合该衬底和密封衬底，以6J/cm2照射波长为365nm的紫外光，并且以80℃进行1小时的加热处理。通过上述工序得到发光元件1。
<发光元件2至发光元件4的制造>
发光元件2至发光元件4与上述发光元件1的不同之处仅在于发光层130的主体材料，而其他工序都与发光元件1采用同样的制造方法。
作为发光元件2的发光层130，以4，6mCzP2Pm、N-(1，1'-联苯-4-基)-N-[4-(二苯并呋喃-4-基)苯基]-9，9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称：FrBBiF-II)、Rubrene的重量比(4，6mCzP2Pm:FrBBiF-II:Rubrene)为0.8:0.2:0.01的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及FrBBiF-II是主体材料131，Rubrene是客体材料132(荧光材料)。
作为发光元件3的发光层130，以4，6mCzP2Pm、N-(1，1'-联苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9，9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称：PCBBiF)、Rubrene的重量比(4，6mCzP2Pm:PCBBiF:Rubrene)为0.8:0.2:0.01的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及PCBBiF是主体材料131，Rubrene是客体材料132(荧光材料)。
作为发光元件4的发光层130，以4，6mCzP2Pm、N-(4-联苯)-N-(9，9-二甲基-9H-芴-2-基)-9-苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCBiF)、Rubrene的重量比(4，6mCzP2Pm:PCBiF:Rubrene)为0.8:0.2:0.01的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及PCBiF是主体材料131，Rubrene是客体材料132(荧光材料)。
<发光元件的工作特性1>
接着，对所制造的发光元件1至发光元件4的发光特性进行测定。注意，测定在室温(保持为23℃的气氛)中进行。
在此，表2示出1000cd/m2附近的发光元件的发光特性。另外，图29示出发光元件的电流效率-亮度特性，图30示出外量子效率-亮度特性，图31示出亮度-电压特性。图32示出使电流密度为2.5mA/cm2的电流流过发光元件时的电致发射光谱。
[表2]
如图32所示，从发光元件1至发光元件4的电致发射光谱的峰值仅观察到作为荧光材料的Rubrene所呈现的黄色发光。
另外，如图29、图30及表2所示，得出了发光元件1至发光元件4具有高电流效率及高外量子效率的结果。另外，尤其是发光元件4，得出了其在1000cd/m2附近具有高于8％的外量子效率的结果。
因从一对电极注入的载流子(空穴及电子)的复合而生成的单重态激子的最大生成概率为25％，因此，当光的外部提取效率为20％时，最大外量子效率为5％。发光元件1至发光元件4可以具有高于5％的外量子效率。这是因为：在发光元件1至发光元件4中，除了因从一对电极注入的载流子(空穴及电子)的复合而生成的单重态激子所引起的发光以外，还可以得到通过ExEF从三重态激子生成的单重态激子所引起的发光。
另外，如图31及表2所示，发光元件1至发光元件4是以低电压驱动的。也就是说，可知，由于具有使用ExEF的发光层，可以制造以低电压驱动的发光元件。另外，可知可以制造功耗得到降低的发光元件。
接着，为调查发光元件1至发光元件4是否通过ExEF发光，制造不包含客体材料132的发光元件且进行测定。表3示出元件的详细结构。
[表3]
<发光元件5至发光元件8的制造>
发光元件5至发光元件8与上述发光元件1至发光元件4的不同之处仅分别在于发光元件5至发光元件8不包含发光层130的客体材料132，而其他工序都与发光元件1至发光元件4采用同样的制造方法。
作为发光元件5的发光层130，以4，6mCzP2Pm与PCCzTp的重量比(4，6mCzP2Pm:PCCzTp)为0.8:0.2的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及PCCzTp是主体材料131，不包含客体材料132。
作为发光元件6的发光层130，以4，6mCzP2Pm与FrBBiF-II的重量比(4，6mCzP2Pm:FrBBiF-II)为0.8:0.2的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及FrBBiF-II是主体材料131，不包含客体材料132。
作为发光元件7的发光层130，以4，6mCzP2Pm与PCBBiF的重量比(4，6mCzP2Pm:PCBBiF)为0.8:0.2的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及PCBBiF是主体材料131，不包含客体材料132。
作为发光元件8的发光层130，以4，6mCzP2Pm与PCBiF的重量比(4，6mCzP2Pm:PCBiF)为0.8:0.2的方式共蒸镀以形成厚度为40nm的发光层130。注意，在发光层130中，4，6mCzP2Pm及PCBiF是主体材料131，不包含客体材料132。
<发光元件的工作特性2>
接着，对所制造的发光元件5至发光元件8的发光特性进行测定。注意，测定在室温(保持为23℃的气氛)中进行。
在此，表4示出1000cd/m2附近的发光元件的发光特性。另外，图33示出发光元件的电流效率-亮度特性，图34示出外量子效率-亮度特性，图35示出亮度-电压特性。图36示出使电流密度为2.5mA/cm2的电流流过发光元件时的电致发射光谱。
[表4]
另外，图37分别示出用作主体材料的4，6mCzP2Pm、PCCzTp、FrBBiF-II、PCBBiF及PCBiF的薄膜的发射光谱。注意，在测定薄膜的发射光谱时，使用PL-EL测定装置(日本滨松光子学公司制造)。
如图37所示，从用作主体材料的4，6mCzP2Pm、PCCzTp、FrBBiF-II、PCBBiF及PCBiF观察到峰值波长分别为493nm、418nm、428nm、436nm及430nm的蓝色发光。
另一方面，如图36所示，从发光元件5、发光元件6、发光元件7及发光元件8的电致发射光谱的峰值观察到峰值波长分别为499nm、513nm、536nm及552nm的绿色至黄色的发光，发射光谱的半峰全宽(FWHM：full width at half maximum)都比化合物单独的发射光谱大。发光元件5至发光元件8的发射光谱的波长分别与4，6mCzP2Pm的LUMO能级和PCCzTp的HOMO能级的能量差、4，6mCzP2Pm的LUMO能级和FrBBiF-II的HOMO能级的能量差、4，6mCzP2Pm的LUMO能级和PCBBiF的HOMO能级的能量差、4，6mCzP2Pm的LUMO能级和PCBiF的HOMO能级的能量差有关联，因此可以说发光是4，6mCzP2Pm和PCCzTp的激基复合物、4，6mCzP2Pm和FrBBiF-II的激基复合物、4，6mCzP2Pm和PCBBiF的激基复合物、4，6mCzP2Pm和PCBiF的激基复合物呈现的发光。
另外，图38示出含有用作发光元件1至发光元件4的客体材料的Rubrene的甲苯溶液的吸收光谱的测定结果。
如图38所示，Rubrene的吸收光谱在450nm至550nm附近呈现具有高摩尔吸光系数的吸收带。该结果与图36所示的激基复合物的电致发射光谱的波长范围大致一致。由此可知，通过作为发光元件1至发光元件4的主体材料使用形成激基复合物的组合的化合物，对客体材料的能量转移效率变高，所以是优选的。
另外，如图33、图34及表4所示，得出了发光元件7及发光元件8具有高发光效率(电流效率及外量子效率)的结果。另外，尤其是发光元件8，得出了即使在高亮度一侧，其发光效率的降低(衰减(roll-off))也小的结果。
可知：在1000cd/m2附近，发光元件5与发光元件6的发光效率大致一致，发光元件7的发光效率高于发光元件5及发光元件6，发光元件8的发光效率高于发光元件7。另外，可知：在上述发光元件1至发光元件4中，在1000cd/m2附近，发光元件1与发光元件2的发光效率大致一致，发光元件3的发光效率高于发光元件1及发光元件2，发光元件4的发光效率高于发光元件3。
也就是说，可知激基复合物所呈现的发光的发光效率与客体材料所呈现的发光的发光效率有关联。激基复合物的发光效率高意味着激基复合物中的无辐射失活的速度常数小，这表示反系间窜跃的速度常数大。
于是，接着，对与发光元件5至发光元件8的发光层同样的薄膜进行时间分辨荧光测定(time-resolved fluorescence measurement)。
<薄膜样品的制造>
为进行发光元件的发光层的时间分辨荧光测定，在石英衬底上利用真空蒸镀法制造薄膜样品。
作为薄膜1，以4，6mCzP2Pm与FrBBiF-II的重量比(4，6mCzP2Pm:FrBBiF-II)为0.8:0.2的方式共蒸镀以形成厚度为50nm的薄膜1。
作为薄膜2，以4，6mCzP2Pm与PCBBiF的重量比(4，6mCzP2Pm:PCBBiF)为0.8:0.2的方式共蒸镀以形成厚度为50nm的薄膜2。
作为薄膜3，以4，6mCzP2Pm与PCBiF的重量比(4，6mCzP2Pm:PCBiF)为0.8:0.2的方式共蒸镀以形成厚度为50nm的薄膜3。
另外，在氮气氛的手套箱中使用有机EL用密封剂将密封衬底固定于形成有薄膜样品的石英衬底上，由此密封薄膜1至薄膜3。具体而言，将密封剂涂敷于形成在石英衬底上的薄膜的周围，贴合该石英衬底和密封衬底，以6J/cm2照射波长为365nm的紫外光，并且以80℃进行1小时的加热处理。
<薄膜样品的时间分辨荧光测定>
在测定中，使用皮秒荧光寿命测定系统(日本滨松光子学公司制造)。在本测定中，为了测定薄膜所呈现的荧光发光的寿命，对薄膜照射脉冲激光，并且使用条纹相机对在照射激光之后衰减的发光进行时间分辨测定。作为脉冲激光使用波长为337nm的氮气体激光，以10Hz的频率对薄膜照射500ps的脉冲激光，并且通过将反复测量的数据累计起来获得S/N比例高的数据。注意，测定在室温(保持为23℃的气氛)中进行。
从薄膜1至薄膜3分别观察到由两个化合物形成的激基复合物所呈现的发光。图39A及图39B示出由测定而得的衰减曲线。
另外，使用下述算式4对图39A及图39B所示的衰减曲线进行拟合。
在算式4中，L表示归一化的发光强度，t表示经过时间。当n为1及2时，可以对衰减曲线进行拟合。由衰减曲线的拟合结果可知，薄膜1的发光成分包含荧光寿命为0.60μs的瞬时荧光成分(包括prompt成分)以及荧光寿命为96μs的延迟荧光成分(也称为delayed成分)。另外，可知薄膜2的发光成分包含荧光寿命为0.72μs的瞬时荧光成分以及荧光寿命为55μs的延迟荧光成分。另外，可知薄膜3的发光成分包含荧光寿命为0.67μs的瞬时荧光成分以及荧光寿命为23μs的延迟荧光成分。也就是说，在得到高发光效率的发光元件4及发光元件8中使用的激基复合物的延迟荧光寿命比在其他的发光元件2、发光元件3、发光元件6及发光元件7中使用的激基复合物的延迟荧光寿命短，即为50μs以下。另外，薄膜1至薄膜3中的该延迟荧光成分在发光中所占的比率分别为0.084％、3.8％、9.4％。
如上所述，可知薄膜3包含荧光寿命较短的延迟荧光成分。延迟荧光成分的寿命短意味着反系间窜跃的速度常数大，因此所得到的结果进一步证实了由发光元件8的测定而得到的结果。也就是说，由于激基复合物的三重态激子以较短的时间被转换为单重态激子，即使在高亮度区域(激子密度高的区域)也没有发生激子密度的饱和，因此，可以说得出了发光元件8在高亮度区域不容易发生发光效率的降低的结果。另外，当对发光元件1至发光元件4进行比较时，虽然发光元件3(在时间分辨荧光测定中激基复合物的延迟荧光寿命为55μs)的发光效率也比发光元件1及发光元件2高，但是发光效率的增高更加显著的是发光元件4(在时间分辨荧光测定中激基复合物的延迟荧光寿命为23μs)。也就是说，在本发明的一个方式中，时间分辨荧光测定中的激基复合物的延迟荧光寿命优选为50μs以下，更优选为40μs以下，进一步优选为30μs以下。
另外，在时间分辨荧光测定中，薄膜3所呈现的发光包含5％以上的延迟荧光成分，由此可知单重激发态与三重激发态的能量转移的发生概率较高。
另外，作为主体材料包含寿命短的延迟荧光成分的激基复合物的发光元件4得到示出高发光效率的结果。这是因为：由于激基复合物的三重态激子以短时间被转换为单重态激子，所以从激基复合物的三重激发态到客体材料的三重激发态的能量转移效率降低，从而实现了激基复合物及客体材料中的单重态激子的生成效率的增高。
如上所示，可知：通过作为主体材料包含形成激基复合物的化合物，并且该激基复合物包含5％以上的荧光寿命较短(即为50μs以下)的延迟荧光成分，可以制造具有如发光元件4所示那样的高发光效率的发光元件。
本实施例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使用。
符号说明
100 EL层
101 电极
101a 导电层
101b 导电层
101c 导电层
102 电极
103 电极
103a 导电层
103b 导电层
104 电极
104a 导电层
104b 导电层
106 发光单元
108 发光单元
111 空穴注入层
112 空穴传输层
113 电子传输层
114 电子注入层
115 电荷产生层
116 空穴注入层
117 空穴传输层
118 电子传输层
119 电子注入层
120 发光层
121 主体材料
122 客体材料
123B 发光层
123G 发光层
123R 发光层
130 发光层
131 主体材料
131_1 有机化合物
131_2 有机化合物
132 客体材料
140 发光层
141 主体材料
141_1 有机化合物
141_2 有机化合物
142 客体材料
145 分隔壁
150 发光层
150a 发光层
150b 发光层
200 衬底
220 衬底
221B 区域
221G 区域
221R 区域
222B 区域
222G 区域
222R 区域
223 遮光层
224B 光学元件
224G 光学元件
224R 光学元件
250 发光元件
260 发光元件
262 发光元件
270a 发光元件
270b 发光元件
272a 发光元件
272b 发光元件
301_1 布线
301_5 布线
301_6 布线
301_7 布线
302_1 布线
302_2 布线
303_1 晶体管
303_6 晶体管
303_7 晶体管
304 电容元件
304_1 电容元件
304_2 电容元件
305 发光元件
306_1 布线
306_3 布线
307_1 布线
307_3 布线
308_1 晶体管
308_6 晶体管
309_1 晶体管
309_2 晶体管
311_1 布线
311_3 布线
312_1 布线
312_2 布线
600 显示装置
601 信号线驱动电路部
602 像素部
603 扫描线驱动电路部
604 密封衬底
605 密封剂
607 区域
608 布线
609 FPC
610 元件衬底
611 晶体管
612 晶体管
613 下部电极
614 分隔壁
616 EL层
617 上部电极
618 发光元件
621 光学元件
622 遮光层
623 晶体管
624 晶体管
801 像素电路
802 像素部
804 驱动电路部
804a 扫描线驱动电路
804b 信号线驱动电路
806 保护电路
807 端子部
852 晶体管
854 晶体管
862 电容元件
872 发光元件
1001 衬底
1002 基底绝缘膜
1003 栅极绝缘膜
1006 栅电极
1007 栅电极
1008 栅电极
1020 层间绝缘膜
1021 层间绝缘膜
1022 电极
1024B 下部电极
1024G 下部电极
1024R 下部电极
1024Y 下部电极
1025 分隔壁
1026 上部电极
1028 EL层
1029 密封层
1031 密封衬底
1032 密封剂
1033 基材
1034B 着色层
1034G 着色层
1034R 着色层
1034Y 着色层
1035 遮光层
1036 覆盖层
1037 层间绝缘膜
1040 像素部
1041 驱动电路部
1042 周围部
2000 触摸面板
2001 触摸面板
2501 显示装置
2502R 像素
2502t 晶体管
2503c 电容元件
2503g 扫描线驱动电路
2503s 信号线驱动电路
2503t 晶体管
2509 FPC
2510 衬底
2510a 绝缘层
2510b 柔性衬底
2510c 粘合层
2511 布线
2519 端子
2521 绝缘层
2528 分隔壁
2550R 发光元件
2560 密封层
2567BM 遮光层
2567p 防反射层
2567R 着色层
2570 衬底
2570a 绝缘层
2570b 柔性衬底
2570c 粘合层
2580R 发光模块
2590 衬底
2591 电极
2592 电极
2593 绝缘层
2594 布线
2595 触摸传感器
2597 粘合层
2598 布线
2599 连接层
2601 脉冲电压输出电路
2602 电流检测电路
2603 电容器
2611 晶体管
2612 晶体管
2613 晶体管
2621 电极
2622 电极
3000 发光装置
3001 衬底
3003 衬底
3005 发光元件
3007 密封区域
3009 密封区域
3011 区域
3013 区域
3014 区域
3015 衬底
3016 衬底
3018 干燥剂
3500 多功能终端
3502 框体
3504 显示部
3506 照相机
3508 照明
3600 灯
3602 框体
3608 照明
3610 扬声器
8000 显示模块
8001 上盖
8002 下盖
8003 FPC
8004 触摸传感器
8005 FPC
8006 显示装置
8009 框架
8010 印刷衬底
8011 电池
8501 照明装置
8502 照明装置
8503 照明装置
8504 照明装置
9000 框体
9001 显示部
9003 扬声器
9005 操作键
9006 连接端子
9007 传感器
9008 麦克风
9050 操作按钮
9051 信息
9052 信息
9053 信息
9054 信息
9055 铰链
9100 便携式信息终端
9101 便携式信息终端
9102 便携式信息终端
9200 便携式信息终端
9201 便携式信息终端

Claims (17)

1.一种发光元件，包括：
作为主体材料的热活化延迟荧光材料与作为客体材料的发光材料混合的发光层，
其中，所述热活化延迟荧光材料的单重激发能级高于所述热活化延迟荧光材料的三重激发能级，并且所述两个能级之差小于0.2eV，
所述热活化延迟荧光材料的发光峰值与所述发光材料的最低能量吸收带重叠，
在室温下所述热活化延迟荧光材料的发光包含延迟荧光成分，
在室温下所述热活化延迟荧光材料的所述发光中的所述延迟荧光成分的比率为5％以上，以及
其中，所述发光材料是荧光材料。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述两个能级之差小于0.1eV。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述发光材料的荧光量子产率为50％以上。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述热活化延迟荧光材料包括第一有机化合物及第二有机化合物。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物的最低空分子轨道能级高于所述第二有机化合物的最低空分子轨道能级，并且所述两个最低空分子轨道能级之差是0.1eV以上，以及
其中，所述第一有机化合物的最高占据分子轨道能级高于所述第二有机化合物的最高占据分子轨道能级，并且所述两个最高占据分子轨道能级之差是0.1eV以上。
6.根据权利要求4所述的发光元件，其中，所述热活化延迟荧光材料的所述三重激发能级低于所述第一有机化合物的三重激发能级和所述第二有机化合物的三重激发能级。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述发光材料与所述热活化延迟荧光材料的重量比为0.001以上且0.05以下。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述发光材料的单重激发能级低于所述热活化延迟荧光材料的所述单重激发能级。
9.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述延迟荧光成分的寿命为10ns以上且50μs以下。
10.一种发光元件，包括：
包括作为主体材料的热活化延迟荧光材料和作为客体材料的发光材料的发光层，
其中，在室温下所述热活化延迟荧光材料的发光包含延迟荧光成分，
所述延迟荧光成分的寿命为10ns以上且50μs以下，
所述发光材料将单重激发态转换为发光，以及
所述热活化延迟荧光材料的发光峰值与所述发光材料的最低能量吸收带重叠。
11.根据权利要求10所述的发光元件，其中，所述热活化延迟荧光材料的单重激发能级高于所述热活化延迟荧光材料的三重激发能级，并且所述两个能级之差小于0.1eV。
12.根据权利要求10所述的发光元件，其中，所述发光材料的荧光量子产率为50％以上。
13.根据权利要求10所述的发光元件，其中，所述热活化延迟荧光材料包括第一有机化合物及第二有机化合物。
14.根据权利要求13所述的发光元件，其中，所述第一有机化合物的最低空分子轨道能级高于所述第二有机化合物的最低空分子轨道能级，并且所述两个最低空分子轨道能级之差是0.1eV以上，以及
所述第一有机化合物的最高占据分子轨道能级高于所述第二有机化合物的最高占据分子轨道能级，并且所述两个最高占据分子轨道能级之差是0.1eV以上。
15.根据权利要求13所述的发光元件，其中，所述热活化延迟荧光材料的三重激发能级低于所述第一有机化合物的三重激发能级和所述第二有机化合物的三重激发能级。
16.根据权利要求10所述的发光元件，其中，所述发光材料与所述热活化延迟荧光材料的重量比为0.001以上且0.05以下。
17.根据权利要求10所述的发光元件，其中，所述发光材料的单重激发能级低于所述热活化延迟荧光材料的单重激发能级。
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