CN113773298A - 发光元件、发光装置、电子设备、照明装置、照明系统及引导系统 - Google Patents

发光元件、发光装置、电子设备、照明装置、照明系统及引导系统 Download PDF

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铃木恒德
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Abstract

目的是提供一种寿命长的发光元件。发光元件包括：第一电极；第二电极；以及EL层，其中，EL层包括空穴注入层以及第一层至第四层，空穴注入层包含有机受体且位于第一电极与第一层之间，第一层包含第一空穴传输材料，第二层包含第二空穴传输材料且位于第一层与第三层之间，第三层包含第三空穴传输材料，第四层包含主体材料以及发光材料且位于第三层与第二电极之间，第二空穴传输材料的HOMO能级深于第一空穴传输材料的HOMO能级，主体材料的HOMO能级深于第二空穴传输材料的HOMO能级，第三空穴传输材料的HOMO能级相等于或深于主体材料的HOMO能级，第二空穴传输材料的HOMO能级与第三空穴传输材料的HOMO能级之差为0.3eV以下，并且，第二空穴传输材料是具有二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮的结构的三芳基胺化合物。

Description

发光元件、发光装置、电子设备、照明装置、照明系统及引导 系统
本申请是原案申请日为2016年12月6日、申请号为201680074060.5(国际申请号为PCT/IB2016/057370)、发明名称为“发光元件、发光装置、电子设备、照明装置、照明系统及引导系统”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发光元件、显示模块、照明模块、显示装置、发光装置、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。或者，本发明的一个方式涉及一种程序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition ofmatter)。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、摄像装置、它们的驱动方法以及它们的制造方法。
背景技术
近年来，使用有机化合物且利用电致发光(EL：Electroluminescence)的发光元件(有机EL元件)的实用化非常活跃。在这些发光元件的基本结构中，在一对电极之间夹有包含发光材料的有机化合物层(EL层)。通过对该元件施加电压，注入载流子，利用该载流子的再结合能量，可以获得来自发光材料的发光。
因为这种发光元件是自发光型发光元件，所以当用于显示器的像素时比起液晶有可见度更高、不需要背光源等优势。因此，该发光元件适合于平板显示器元件。另外，使用这种发光元件的显示器可以被制造成薄且轻，这也是极大的优点。再者，非常高速的响应也是该发光元件的特征之一。
因为这种发光元件的发光层可以在二维上连续地形成，所以可以获得面发光。因为这是在以白炽灯或LED为代表的点光源或者以荧光灯为代表的线光源中难以得到的特征，所以作为可应用于照明等的面光源，上述发光元件的利用价值也高。
如上所述，虽然使用发光元件的显示器或照明装置适用于各种各样的电子设备，但是为了追求具有更良好的效率及寿命的发光元件的研究开发日益活跃。
作为用于使向EL层的载流子(尤其是空穴)的注入变得容易而使用的空穴注入层的材料，有有机受体。有机受体可以利用蒸镀容易地形成，适合大量生产而被广泛应用。但是，当有机受体的LUMO能级与构成空穴传输层的有机化合物的HOMO能级之间有距离时，难以对EL层注入空穴。因此，为了使有机受体的LUMO能级接近构成空穴传输层的有机化合物的HOMO能级，使构成空穴传输层的有机化合物的HOMO能级较浅。但是，当构成空穴传输层的有机化合物的HOMO能级较浅时，其与发光层的HOMO能级之间的差变大，虽然可以对EL层注入空穴了，但是难以从空穴传输层向发光层的主体材料注入空穴。
专利文献1公开了在接触于空穴注入层的第一空穴传输层与发光层之间设置其HOMO能级介于第一空穴注入层的HOMO能级与主体材料的HOMO能级之间的空穴传输材料的结构。
发光元件的特性明显得到了提高，但是还不足以对应对效率和耐久性等各种特性的高度要求。
[专利文献1]国际公开第2011/065136号小册子
发明内容
本发明的一个方式的目的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是提供一种寿命长的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的是提供一种发光效率良好的发光元件。
另外，本发明的其他方式的目的是提供一种可靠性高的发光装置、电子设备及显示装置。另外，本发明的其他方式的目的是提供一种功耗低的发光装置、电子设备及显示装置。
本发明的一个方式的目的是提供一种新颖的照明系统及新颖的引导系统。
本发明只要实现上述目的中的任一个即可。
本发明的一个方式是一种发光元件，包括：第一电极；第二电极；以及EL层，其中，所述EL层位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述EL层包括空穴注入层、第一层、第二层、第三层以及第四层，所述空穴注入层包含有机受体，所述空穴注入层位于所述第一电极与所述第一层之间，所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间，所述第四层位于所述第三层与所述第二电极之间，所述第一层包含第一空穴传输材料，所述第二层包含第二空穴传输材料，所述第三层包含第三空穴传输材料，所述第四层包含主体材料以及发光材料，所述第二空穴传输材料的HOMO能级深于所述第一空穴传输材料的HOMO能级，所述主体材料的HOMO能级深于所述第二空穴传输材料的HOMO能级，所述第三空穴传输材料的HOMO能级相等于或深于所述主体材料的HOMO能级，所述第二空穴传输材料的HOMO能级与所述第三空穴传输材料的HOMO能级之差为0.3eV以下，并且，所述第二空穴传输材料是具有二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮的结构的三芳基胺化合物。
本发明的其他方式是具有1个或2个如下结构的物质的发光元件，在上述结构中，在所述第二空穴传输材料中所述二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的4位直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第二空穴传输材料是以下述通式(g1-1)表示的部分结构的有机化合物。
[化1]
Figure BDA0003125099190000041
注意，在通式(g1-1)中，Z表示氧原子或硫原子。此外，n表示0至3的整数。另外，R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第二空穴传输材料是具有以下述通式(g1-2)表示的部分结构的有机化合物。
[化2]
Figure BDA0003125099190000051
注意，在通式(g1-2)中，Z表示氧原子或硫原子。n表示0至3的整数。R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第二空穴传输材料是单胺化合物。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第二空穴传输材料是以下述通式(G1-1)表示的有机化合物。
[化3]
Figure BDA0003125099190000052
注意，在通式(G1-1)中，X表示氧原子或硫原子，n表示0至3的整数。Ar1表示核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，Ar2表示核原子数为6至18的芳香烃基或以下述通式(g2-1)表示的基。R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
[化4]
Figure BDA0003125099190000061
通式(g2-1)中，Z表示氧原子或硫原子，m表示0至3的整数。R21至R31分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第二空穴传输材料是以下述通式(G1-2)表示的有机化合物。
[化5]
Figure BDA0003125099190000062
注意，在通式(G1-2)中，Z表示氧原子或硫原子，n表示0至3的整数。Ar1表示核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，Ar2表示核原子数为6至18的芳香烃基或以下述通式(g2-2)表示的基。R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
[化6]
Figure BDA0003125099190000071
在通式(g2-2)中，Z表示氧原子或硫原子，m表示0至3的整数。R21至R31分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述有机受体是2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第二空穴传输材料的HOMO能级为-5.7eV以上且-5.4eV以下。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第一空穴传输材料的HOMO能级与所述第二空穴传输材料的HOMO能级之差为0.3eV以下。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第二空穴传输材料的HOMO能级与所述第三空穴传输材料的HOMO能级之差为0.2eV以下。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第一空穴传输材料的HOMO能级与所述第二空穴传输材料的HOMO能级之差为0.2eV以下。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述发光材料的HOMO能级高于所述主体材料的HOMO能级。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第一空穴传输材料是三芳基胺且是具有芴胺骨架的物质。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第三空穴传输材料是不包含胺的物质。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第三空穴传输材料包含咔唑骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述咔唑骨架是N-苯基咔唑骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第三空穴传输材料包含三亚苯骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述第三空穴传输材料包含萘骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述主体材料包含蒽骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述主体材料包含二苯基蒽骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述主体材料包含咔唑骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述咔唑骨架包含苯并咔唑骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述咔唑骨架是二苯并咔唑骨架。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中所述发光材料是荧光发光物质。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述发光材料所发射的光是蓝色荧光。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述发光材料是稠合芳族二胺化合物。
本发明的其他方式是一种发光元件，在上述结构中，所述发光材料是芘二胺化合物。
本发明的其他方式是一种照明系统，包括：控制部；传感器部；以及照明部，其中，该照明部包括多个发光装置部，发光装置部包括一个或多个发光元件，该发光元件是上述任一个中记载的发光元件。
本发明的其他方式是一种照明系统，在具有上述结构的照明系统中，传感器部感知使用者的存在信息或位置信息并将该信息发送到控制部，控制部使发光装置部以适当的发光强度发光。
本发明的其他方式是一种照明系统，在具有上述结构的照明系统中，根据所述使用者的位置信息的变化使所述发光装置部的发光强度逐次变化。
本发明的其他方式是一种引导系统，其中传感器部具有检测使用者所具有的属性信息的功能，并且根据属性信息及使用者的位置信息使发光装置部的发光强度变化，向适当的方向引导使用者。
本发明的其他方式是一种发光装置，包括上述任一个中记载的发光元件；以及晶体管或衬底。
本发明的其他方式是一种电子设备，包括：上述发光装置；以及传感器、操作按钮、扬声器或麦克风。
本发明的其他方式是一种照明装置，包括：上述发光装置；以及外壳。
本发明的其他方式是以下述通式(G2)表示的有机化合物。
[化7]
Figure BDA0003125099190000101
注意，在通式(G2)中，R1至R7及R35至R48分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。此外，α表示核原子数为6至碳数为18的二价芳香烃基团，Z表示氧原子或硫原子。另外，k表示1或2。
本发明的其他方式是以下述通式(G3)表示的有机化合物。
[化8]
Figure BDA0003125099190000111
注意，在通式(G3)中，R1至R7及R35至R48分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和取代或未取代的碳数为6至18的芳香烃基中的任一个。α表示核原子数为6至碳数为18的二价芳香烃基团，Z表示氧原子或硫原子。
本发明的其他方式是以下述通式(G4)表示的有机化合物。
[化9]
Figure BDA0003125099190000121
注意，在通式(G4)中，R1至R7分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和取代或未取代的碳数为6至18的芳香烃基中的任一个。α表示核原子数为6至碳数为18的二价芳香烃基团，Z表示氧原子或硫原子。
本发明的其他方式是以下述通式(G5)表示的有机化合物。
[化10]
Figure BDA0003125099190000122
注意，在通式(G5)中，R1至R7分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和取代或未取代的碳数为6至18的芳香烃基中的任一个。α表示核原子数为6至碳数为18的二价芳香烃基团，Z表示氧原子或硫原子。
本发明的其他方式是在上述结构中α是以下述结构式(α-1)至(α-5)表示的基中的任一个的有机化合物。
[化11]
Figure BDA0003125099190000131
本发明的其他方式是以下述通式(G6)表示的有机化合物。
[化12]
Figure BDA0003125099190000132
本发明的其他方式是以下述结构式(100)表示的有机化合物。
[化13]
Figure BDA0003125099190000133
本发明的其他方式是以下述结构式(101)表示的有机化合物。
[化14]
Figure BDA0003125099190000141
另外，本说明书中的发光装置包括使用发光元件的图像显示器件。另外，如下模块有时包括发光装置：在发光元件上安装了连接器诸如各向异性导电薄膜或TCP(TapeCarrier Package：带载封装)的模块；在TCP的端部设置有印刷线路板的模块；或者通过COG(Chip On Glass：玻璃覆晶封装)方式在发光元件上直接安装了IC(集成电路)的模块。再者，照明器具等有时包括发光装置。
本发明的一个方式可以提供一种新颖的发光元件。另外，本发明的一个方式可以提供一种寿命长的发光元件。另外，本发明的一个方式可以提供一种发光效率良好的发光元件。
另外，本发明的其他方式可以提供一种可靠性高的发光装置、电子设备及显示装置。另外，本发明的其他方式可以提供一种功耗低的发光装置、电子设备及显示装置。
本发明的一个方式可以提供一种新颖的照明系统及新颖的引导系统。
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需要具有所有上述效果。另外，从说明书、附图、权利要求书等的记载看来除这些效果外的效果是显然的，从而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出除这些效果外的效果。
附图说明
图1是发光元件的示意图；
图2是有源矩阵型发光装置的示意图；
图3是有源矩阵型发光装置的示意图；
图4是有源矩阵型发光装置的示意图；
图5是无源矩阵型发光装置的示意图；
图6是示出照明装置的图；
图7是示出电子设备的图；
图8是示出光源装置的图；
图9是示出照明装置的图；
图10是示出照明装置的图；
图11是示出车载显示装置及照明装置的图；
图12是示出电子设备的图；
图13是示出电子设备的图；
图14是mThBA1BP-II的1H NMR谱；
图15是ThBA1BP-II的1H NMR谱；
图16是ThBB1BP-II的1H NMR谱；
图17是mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的甲苯溶液中的吸收光谱；
图18是mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的甲苯溶液中的发射光谱；
图19是mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的薄膜的吸收光谱；
图20是mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的薄膜及发射光谱；
图21是发光元件1的亮度-电流密度特性；
图22是发光元件1的电流效率-亮度特性；
图23是发光元件1的亮度-电压特性；
图24是发光元件1的电流-电压特性；
图25是发光元件1的外部量子效率-亮度特性；
图26是发光元件1的发射光谱；
图27是发光元件1的归一化亮度-时间变化特性；
图28是说明EL层的制造方法的截面图；
图29是说明液滴喷射装置的示意图；
图30是照明系统的方框图。
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。但是，本发明不局限于以下说明，而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
实施方式1
图1A是示出本发明的一个方式的发光元件的图。本发明的一个方式的发光元件包括第一电极101、第二电极102及EL层103，EL层103从第一电极101一侧包括空穴注入层111、第一空穴传输层112-1、第二空穴传输层112-2、第三空穴传输层112-3及发光层113。另外，也可以还包括电子传输层114及电子注入层115。
本发明的一个方式的发光元件的发光层113包含主体材料及发光材料，空穴注入层111包含有机受体，第一空穴传输层112-1、第二空穴传输层112-2及第三空穴传输层112-3分别包含第一空穴传输材料、第二空穴传输材料及第三空穴传输材料。
上述主体材料的HOMO能级存在于比第二空穴传输材料的HOMO能级深的位置，第二空穴传输材料的HOMO能级存在于比第一空穴传输材料的HOMO能级深的位置。另外，第三空穴传输材料的HOMO能级存在于深于或等于主体材料的HOMO能级的位置。注意，第二空穴传输材料的HOMO能级与第三空穴传输材料的HOMO能级之差为0.3eV以下。
有机受体为LUMO能级较深的有机化合物，通过该有机受体与其HOMO能级的值接近于该有机受体的LUMO能级的值的有机化合物之间发生电荷分离，来在该有机化合物中产生空穴。换言之，本实施方式的发光元件在接触于有机受体的第一空穴传输材料中产生空穴。作为有机受体，优选使用具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物，例如优选使用7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：F4-TCNQ)、3，6-二氟-2，5，7，7，8，8-六氰基对醌二甲烷、氯醌以及2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯(HAT-CN)等。尤其是，HAT-CN的受主性较高，膜质量也稳定，所以是优选的。
有机受体的LUMO能级与第一空穴传输材料的HOMO能级之差根据有机受体的受主性的高低改变，因此没有特别的限制，只要该能级之差大约为1eV以下左右就可以注入空穴。在使用HAT-CN作为有机受体的情况下，HAT-CN的LUMO能级可以利用循环伏安法测定估计为-4.41eV，因此第一空穴传输材料的HOMO能级优选为-5.4eV以上。注意，如果第一空穴传输材料的HOMO能级过高，向第二空穴传输材料的空穴注入性则降低。另外，ITO等的阳极的功函数为-5eV左右，所以第一空穴传输材料的HOMO能级高于-5eV的情况也不利的。因此，第一空穴传输材料的HOMO能级优选为-5.0eV以下。
在第一空穴传输材料中产生的空穴因电场向第二电极102一侧移动，注入到第二空穴传输层112-2。当包含在第二空穴传输层112-2中的第二空穴传输材料为具有二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮的结构的三芳基胺化合物时，该发光元件的可靠性良好，所以是优选的。
上述第二空穴传输材料的三芳基胺化合物为二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮的物质，光学的带隙变宽，在可见区域中不容易具有吸收，所以是优选的。此外，由于这种物质的HOMO能级位于较深的位置，即-5.4eV至-5.7eV左右，所以适合用作第二空穴传输材料。注意，在本说明书中，三芳基胺中的芳基也包括杂芳基。
当上述第二空穴传输材料的三芳基胺化合物为二苯并呋喃骨架的4位或二苯并噻吩骨架的4位直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮的物质时，合成简单，所以是优选的。此外，与2位取代物相比，有HOMO能级的值较小(较深)的趋势，所以是优选的。
上述三芳基胺化合物中的二价芳香烃基团优选为核原子数为6至碳数为18的二价芳香烃基团。
上述第二空穴传输材料的三芳基胺化合物可以以具有以下述通式(g1-1)表示的部分结构的有机化合物表示。
[化15]
Figure BDA0003125099190000181
注意，在通式(g1-1)中，Z表示氧原子或硫原子。此外，n表示0至3的整数。另外，R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
如上所述，优选在上述第二空穴传输材料的有机化合物中二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架在4位直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮。
换言之，优选为具有以下述通式(g1-2)表示的部分结构的有机化合物。
[化16]
Figure BDA0003125099190000191
注意，通式(g1-2)中的Z、n及R1至R11与通式(g1-1)同样。
上述第二空穴传输材料是单胺而不是二胺，因此具有适当深的HOMO能级，可以进一步优选地适用于本实施方式的发光元件。
更具体而言，上述第二空穴传输材料优选为以下述通式(G1-1)表示的有机化合物。
[化17]
Figure BDA0003125099190000201
注意，在通式(G1-1)中的Z、n及R1至R11与通式(g1-1)同样。此外，Ar1表示核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，Ar2表示核原子数为6至18的芳香烃基或以下述通式(g2-1)表示的基。
[化18]
Figure BDA0003125099190000202
注意，在通式(g2-1)中，Z表示氧原子或硫原子，m表示0至3的整数。此外，R21至R31分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
如上所述，优选的是在上述第二空穴传输材料中二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架在4位直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮。
也就是说，本发明的其他方式优选的是以下述通式(G1-2)表示的有机化合物。
[化19]
Figure BDA0003125099190000211
注意，在通式(G1-2)中，Z、n、R1至R10及Ar1与上述通式(G1-1)的Z、n、R1至R10及Ar1同样。此外，Ar2是核原子数为6至18的芳香烃基或以下述通式(g2-2)表示的基。
[化20]
Figure BDA0003125099190000212
在通式(g2-2)中，Z、m及R21至R31与上述通式(g2-1)的Z、m及R21至R31同样。
在本说明书中，具体而言，作为碳数为1至6的饱和烃基，可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、1，1-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、2，2-二甲基丙基、具有支链或没有支链的己基等。
另外，作为碳数为3至6的环状饱和烃基，可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
另外，作为碳数为1至18的芳香烃基，可以举出苯基、联苯基、三联苯基、萘基以及芴基等。当该基为芴基时，优选具有取代基，该芴基更优选为9，9-二烷基芴基、9，9-二芳基芴基或二苯基芴基。此外，9，9-二烷基芴基的烷基优选为碳数为1至6的烷基。此外，9，9-二芳基芴基优选为苯基，也可以是二苯基芴基、苯基彼此键合而成的9，9’-螺双芴基。
作为碳数为6至18的二价芳烃基，可以举出亚苯基、联苯-二基、亚萘基、芴-二基等。当该基为芴-二基时，优选具有取代基，该芴-二基更优选为9，9-二烷基芴-二基、9，9-二苯基芴-二基。此外，9，9-二烷基芴基的烷基优选为碳数为1至6的烷基。另外，9，9-二苯基芴-二基优选为苯基彼此键合而成的9，9’-螺双芴-二基。
在本说明书中，在规定某个取代基中的核原子数时，规定该取代基中的骨架的原子数，该取代基还可以包括取代基。作为此时的取代基，可以使用碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基、苯基等。
构成第二空穴传输层112-2的该第二空穴传输材料的HOMO能级通过使用该三芳基胺化合物或有机化合物位于第一空穴传输性材料的HOMO能级与主体材料的HOMO能级之间，因此可以容易将空穴从第一空穴传输层112-1注入到第二空穴传输层112-2。为了顺利地注入空穴，第一空穴传输性材料与第二空穴传输性材料的HOMO能级之差优选为0.3eV以下，为了进一步顺利地注入空穴，该能级之差更优选为0.2eV以下。
注入到第二空穴传输层112-2的空穴因电场进一步向第二电极102一侧移动，注入到第三空穴传输层112-3。包含在第三空穴传输层112-3中的第三空穴传输材料的HOMO能级深于或等于主体材料的HOMO能级且第三空穴传输材料的HOMO能级与第二空穴传输材料的HOMO能级之差小于0.3eV。第二空穴传输材料的HOMO能级与第三空穴传输材料的HOMO能级之差为0.3eV以下，因此空穴顺利地从第二空穴传输层112-2注入到第三空穴传输层112-3。为了进一步顺利地注入空穴，第三空穴传输材料的HOMO能级与第二空穴传输材料的HOMO能级之差优选小于0.2eV。此外，具有与主体材料的HOMO能级相同的HOMO能级的空穴传输材料是指其HOMO能级为主体材料的HOMO能级的±0.1eV的范围的材料，优选为±0.05eV的范围的材料。
第三空穴传输材料的HOMO能级深于或等于主体材料的HOMO能级，因此不存在从第三空穴传输层112-3向发光层113的空穴的注入势垒。并且，第三空穴传输材料的HOMO能级深于或等于主体材料的HOMO能级，因此空穴不仅直接注入到发光材料，而且容易直接注入到主体材料。在空穴优先地注入到发光材料的情况下，发光层内的空穴移动变得极为不容易，发光区域集中于空穴传输层与发光层的界面。其结果是，对元件寿命造成负面影响。在本发明的一个方式中，空穴还注入到主体材料，因此空穴在发光层内主要在主体材料中被传输，同时适当地受到发光材料的空穴陷阱的影响，因此可以适当地扩大发光区域，而可以获得高效率及长寿命。适当地扩大发光区域是指空穴在发光层内在一定程度上被传输但不会穿过发光层的状态。因此，主体材料优选具有空穴传输性，具体而言，优选具有蒽骨架或咔唑骨架。另外，主体材料优选还具有电子传输性，因此蒽骨架是特别优选的。换言之，主体材料进一步优选具有蒽骨架及咔唑骨架的双方。另外，咔唑骨架优选为苯并咔唑骨架或二苯并咔唑。这是因为这些结构的HOMO能级比咔唑高0.1eV左右，空穴容易被注入到主体材料(因此，如上所述，容易形成上述适当地扩大的发光区域)。如此，包括第三空穴传输层112-3是本发明的一个方式的发光元件的特征之一。
在发光材料的HOMO能级浅于主体材料的HOMO能级的情况下，如果空穴从其HOMO能级浅于主体材料的HOMO能级的空穴传输材料注入到发光层，向发光材料的空穴注入与向主体材料的空穴注入相比占优势。在空穴注入到HOMO能级较浅的发光材料的情况下，空穴被俘获。当空穴被俘获而妨碍空穴移动时，发生电荷的积累或再结合区域的集中所引起的发光层的劣化或发光效率的下降等问题。
然而，本实施方式的发光元件包括第三空穴传输层112-3且其HOMO能级深于或等于主体材料的HOMO能级，因此向主体材料的空穴注入与向发光材料的空穴注入相比占优势。其结果是，可以避免阻碍空穴移动，空穴可以适当地被发光材料俘获，另外，可以获得再结合区域的分散、可靠性的提高以及发光效率的提高等各种效果。
接着，对上述发光元件的详细结构和材料的例子进行说明。本发明的一个方式的发光元件如上所述那样在第一电极101和第二电极102这一对电极之间包括由多个层构成的EL层103，该EL层103至少从第一电极101一侧包括空穴注入层111、第一空穴传输层112-1、第二空穴传输层112-2、第三空穴传输层112-3及发光层113。
对EL层103中的其他的层没有特别的限制，可以应用空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、载流子阻挡层、激子阻挡层和电荷产生层等各种层结构。
第一电极101优选使用功函数大(具体为4.0eV以上)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等形成。具体而言，例如可以举出氧化铟-氧化锡(ITO：Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)等。虽然通常通过溅射法形成这些导电金属氧化物膜，但是也可以应用溶胶-凝胶法等来形成。作为形成方法的例子，可以举出如下方法：使用相对于氧化铟添加有1wt％至20wt％的氧化锌的靶材通过溅射法形成氧化铟-氧化锌的方法等。另外，也可以使用相对于氧化铟添加有0.5wt％至5wt％的氧化钨和0.1wt％至1wt％的氧化锌的靶材通过溅射法形成包含氧化钨及氧化锌的氧化铟(IWZO)。另外，可以举出金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。此外，也可以使用石墨烯。另外，通过将后面说明的复合材料用于EL层103中的接触于第一电极101的层，可以在选择电极材料时无需顾及功函数。
在本实施方式中，作为EL层103的叠层结构说明如下两种结构：如图1A所示，包括空穴注入层111、第一空穴传输层112-1、第二空穴传输层112-2、第三空穴传输层112-3、发光层113、电子传输层114及电子注入层115的结构；以及如图1B所示，包括空穴注入层111、第一空穴传输层112-1、第二空穴传输层112-2、第三空穴传输层112-3、发光层113、电子传输层114及电荷产生层116的结构。下面示出构成各层的具体材料的例子。
空穴注入层111是包含有机受体的层。作为有机受体，可以使用具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物，例如可以使用7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：F4-TCNQ)、3，6-二氟-2，5，7，7，8，8-六氰基对醌二甲烷、氯醌以及2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯(HAT-CN)等。作为有机受体，吸电子基团键合于具有多个杂原子的稠合芳香环的化合物诸如HAT-CN等具有热稳定性，所以是优选的。有机受体至少可以因电场的施加从邻接的空穴传输层(或空穴传输材料)抽出电子。
通过形成空穴注入层111，可以提高空穴注入性，从而可以获得驱动电压小的发光元件。另外，有机受体容易通过蒸镀成膜，所以是容易使用的材料。
空穴传输层由第一空穴传输层112-1、第二空穴传输层112-2及第三空穴传输层112-3构成。第一空穴传输层112-1至第三空穴传输层都包含具有空穴传输性的空穴传输材料，第一空穴传输层112-1包含第一空穴传输材料，第二空穴传输层112-2包含第二空穴传输材料，第三空穴传输层112-3包含第三空穴传输材料。空穴传输材料优选具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率。另外，各材料之间有如下关系：第二空穴传输材料的HOMO能级深于第一空穴传输材料的HOMO能级，包含在发光层113中的主体材料的HOMO能级深于第二空穴传输材料的HOMO能级，第三空穴传输材料的HOMO能级深于或等于主体材料的HOMO能级，第二空穴传输材料的HOMO能级与第三空穴传输材料的HOMO能级之差为0.3eV以下。注意，第二空穴传输材料的HOMO能级与第三空穴传输材料的HOMO能级之差优选为0.2eV以下。
作为第一空穴传输材料，优选使用HOMO能级比较浅的空穴传输材料，作为有机化合物，优选使用是三芳基胺且具有芴基胺骨架的物质。
作为第三空穴传输材料，优选使用HOMO能级比较深的空穴传输材料。包含胺的有机化合物的HOMO能级趋于变浅，所以优选使用不包含胺的空穴传输材料。作为这种空穴传输材料，优选使用具有咔唑骨架的空穴传输材料。优选使用具有咔唑骨架及三亚苯骨架的有机化合物、具有咔唑骨架及菲骨架的有机化合物或具有咔唑骨架及萘骨架的有机化合物等。
已详细说明第二空穴传输材料，因此省略重复的记载。请参考上述记载。
发光层113是包含主体材料及发光材料的层。发光材料可以是荧光发光物质、磷光发光物质和呈现热活化延迟荧光(TADF)的物质中的任一个。另外，可以为单层，也可以由包含不同发光材料的多个层构成。在本发明的一个方式中，优选用作呈现荧光发光的层，尤其是，呈现蓝色荧光发光的层。
在发光层113中，作为可以用作荧光发光物质的材料，可以举出如下物质。另外，除此之外，还可以使用其他荧光发光物质。
例如，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)联苯基-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-亚苯基)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]
Figure BDA0003125099190000271
(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'-联苯基-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}丙二腈(简称：BisDCJTM)等。尤其是，以1，6FLPAPrn、1，6mMemFLPAPrn等芘二胺衍化合物为代表的稠合芳族二胺化合物具有合适的空穴俘获性且良好的发光效率及可靠性，所以是优选的。
在发光层113中，作为可以用作磷光发光物质的材料，可以举出如下物质。
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-3-基-κN2]苯基-κC}铱(III)(简称：[Ir(mpptz-dmp)3])、三(5-甲基-3,4-二苯基-4H-1,2,4-三唑)铱(III)(简称：[Ir(Mptz)3])、三[4-(3-联苯)-5-异丙基-3-苯基-4H-1,2,4-三唑]铱(III)(简称：[Ir(iPrptz-3b)3])等具有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)吡啶甲酸酯(简称：FIrpic)、双{2-[3',5'-双(三氟甲基)苯基]吡啶根-N,C2'}铱(III)吡啶甲酸酯(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：FIracac)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。上述物质是发射蓝色磷光的化合物，并且在440nm至520nm具有发光的峰值。
另外，可以举出：三(4-甲基-6-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(mppm)3])、三(4-叔丁基-6-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(tBuppm)3])、(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(mppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶根)铱(III)(简称：[Ir(tBuppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[6-(2-降冰片基)-4-苯基嘧啶根]铱(III)(简称：[Ir(nbppm)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶根]铱(III)(简称：Ir(mpmppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(4,6-二苯基嘧啶根)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-苯基吡嗪根)铱(III)(简称：[Ir(mppr-Me)2(acac)])、(乙酰丙酮根)双(5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪根)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-苯基吡啶根-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；以及三(乙酰丙酮根)(单菲咯啉)铽(III)(简称：[Tb(acac)3(Phen)])等稀土金属配合物。上述物质主要是发射绿色磷光的化合物，并且在500nm至600nm具有发光的峰值。另外，由于具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物具有特别优异的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。
另外，可以举出：(二异丁酰基甲烷根)双[4，6-双(3-甲基苯基)嘧啶基]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)等的铂配合物；以及三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮(propanedionato))(单菲咯啉)铕(III)(简称：[Eu(DBM)3(Phen)])、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3,3,3-三氟丙酮](单菲咯啉)铕(III)(简称：[Eu(TTA)3(Phen)])等稀土金属配合物。上述物质是发射红色磷光的化合物，并且在600nm至700nm具有发光的峰值。另外，具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物可以获得色度良好的红色发光。
另外，除了上述磷光化合物以外，还可以选择已知的磷光发光材料而使用。
作为TADF材料可以使用富勒烯及其衍生物、普鲁黄等的吖啶衍生物以及伊红等。另外，包含镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、锡(Sn)、铂(Pt)、铟(In)或钯(Pd)等的含金属卟啉等。作为该含金属卟啉，例如，也可以举出以下述结构式表示的原卟啉-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(HematoIX))、粪卟啉四甲酯-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))以及八乙基卟啉-氯化铂配合物(PtCl2OEP)等。
[化21]
Figure BDA0003125099190000321
另外，还可以使用以下述结构式表示的2-联苯--4，6-双(12-苯基吲哚[2，3-a]咔唑-11-基)-1,3,5-三嗪(简称：PIC-TRZ)、9-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)-9’-苯基-9H，9’H-3，3’-联咔唑(简称：PCCzTzn)、9-[4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-9H，9’H-3，3’-联咔唑(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)等具有富π电子型芳杂环和缺π电子型芳杂环的双方的杂环化合物。该杂环化合物具有富π电子型芳杂环和缺π电子型芳杂环，电子传输性和空穴传输性都高，所以是优选的。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电子芳杂环的施主性和缺π电子型芳杂环的受主性都高而S1能级与T1能级之间的能量差变小,可以高效地获得热活化延迟荧光，所以是特别优选的。另外，也可以使用键合有氰基等吸电子基团的芳环代替缺π电子型芳杂环。
[化22]
Figure BDA0003125099190000341
作为发光层的主体材料，可以使用具有电子传输性的材料或具有空穴传输性的材料等各种载流子传输材料。
作为具有空穴传输性的材料，可以举出：4,4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)、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’-联芴-2-基)-N-苯基氨基]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)、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-9-H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBANB)、4,4'-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBNBB)、9,9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称：PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-螺-9,9-联芴-2-胺(简称：PCBASF)等具有芳香胺骨架的化合物；1,3-双(N-咔唑基)苯(简称：mCP)、4，4'-二(N-咔唑基)联苯(简称：CBP)、3,6-双(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称：CzTP)、3,3'-双(9-苯基-9H-咔唑)(简称：PCCP)等具有咔唑骨架的化合物；4,4',4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(简称：DBT3P-II)、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称：DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称：DBTFLP-IV)等具有噻吩骨架的化合物；以及4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(简称：DBF3P-II)、4-{3-[3-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称：mmDBFFLBi-II)等具有呋喃骨架的化合物。其中，具有芳香胺骨架的化合物、具有咔唑骨架的化合物具有良好的可靠性和高空穴传输性并有助于降低驱动电压，所以是优选的。
作为具有电子传输性的材料，例如可以举出：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)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(简称：TAZ)、1,3-双[5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-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)、2,2',2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称：TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(简称：mDBTBIm-II)等具有多唑骨架的杂环化合物；2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-咔唑-9-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mCzBPDBq)、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)等具有二嗪骨架的杂环化合物；以及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)等的具有吡啶骨架的杂环化合物。其中，具有二嗪骨架的杂环化合物或具有吡啶骨架的杂环化合物具有良好的可靠性，所以是优选的。尤其是，具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂环化合物具有高电子传输性，也有助于降低驱动电压。
在将荧光发光物质用作发光材料的情况下，作为主体材料，优选使用具有蒽骨架的材料。通过将具有蒽骨架的物质用作荧光发光物质的主体材料，可以实现发光效率及耐久性都良好的发光层。具有蒽骨架的材料大多具有较深的HOMO能级，因此优选用于本发明的一个方式。在用作主体材料的具有蒽骨架的物质中，具有二苯基蒽骨架(尤其是9，10-二苯基蒽骨架)的物质在化学上稳定，所以是优选的。另外，在主体材料具有咔唑骨架的情况下，空穴的注入/传输性得到提高，所以是优选的。尤其是，在包含苯环稠合到咔唑的苯并咔唑骨架的情况下，其HOMO能级比咔唑高0.1eV左右，空穴容易注入，所以是更优选的。尤其是，在主体材料具有二苯并咔唑骨架的情况下，其HOMO能级比咔唑高0.1eV左右，不仅空穴容易注入，而且空穴传输性及耐热性也得到提高，所以是优选的。因此，进一步优选用作主体材料的物质是具有9，10-二苯基蒽骨架及咔唑骨架(或者苯并咔唑骨架或二苯并咔唑骨架)的物质。注意，从上述空穴注入/传输性的观点来看，也可以使用苯并芴骨架或二苯并芴骨架代替咔唑骨架。作为这种物质的例子，可以举出9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：PCzPA)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称：PCPN)、9-[4-(10-苯基蒽-9-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(简称：cgDBCzPA)、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃(简称：2mBnfPPA)、9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-芴-9-基)-联苯-4’-基}-蒽(简称：FLPPA)等。尤其是，CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPA呈现非常良好的特性，所以是优选的。
本发明的一个方式的发光元件尤其优选用于呈现蓝色荧光发光的发光元件。
另外，主体材料也可以是混合多种物质的材料，当使用混合的主体材料时，优选混合具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料。通过混合具有电子传输性的材料和具有空穴传输性的材料，可以使发光层113的传输性的调整变得更加容易，也可以更简便地进行再结合区域的控制。具有空穴传输性的材料和具有电子传输性的材料的含量比例为1:9至9:1即可。
另外，也可以使用这些混合了的材料形成激基复合物。通过以形成发射与发光材料的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择混合材料，可以使能量转移变得顺利，从而高效地得到发光，所以是优选的。另外，可以降低驱动电压，因此是优选的。
电子传输层114是包含具有电子传输性的物质的层。作为具有电子传输性的物质，可以使用以上所述的能够用于主体材料的具有电子传输性的物质。
可以在电子传输层114和第二电极102之间设置由氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等的碱金属、碱土金属或它们的化合物形成的电子注入层115。电子注入层115可以使用将碱金属、碱土金属或它们的化合物包含在由具有电子传输性的物质构成的层中的层或电子化合物(electride)。作为电子化合物，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，可以设置电荷产生层116代替电子注入层115(参照图1B)。电荷产生层116是通过施加电位，可以对与该层的阴极一侧接触的层注入空穴，并且对与该层的阳极一侧接触的层注入电子的层。电荷产生层116至少包括P型层117。P型层117优选使用上述构成空穴注入层111的复合材料来形成。另外，P型层117也可以将作为构成复合材料的材料分别包含上述受主材料和空穴传输材料的膜层叠来形成。通过对P型层117施加电位，电子和空穴分别注入到电子传输层114和用作阴极的第二电极102，使得发光元件工作。
另外，电荷产生层116除了包括P型层117之外，优选还包括电子中继层118及电子注入缓冲层119中的任一个或两个。
电子中继层118至少包含具有电子传输性的物质，并且能够防止电子注入缓冲层119和P型层117的相互作用，并顺利地传递电子。优选将电子中继层118所包含的具有电子传输性的物质的LUMO能级设定在P型层117中的受主物质的LUMO能级与电子传输层114中的接触于电荷产生层116的层所包含的物质的LUMO能级之间。具体而言，电子中继层118中的具有电子传输性的物质的LUMO能级优选为-5.0eV以上，更优选为-5.0eV以上且-3.0eV以下。另外，作为电子中继层118中的具有电子传输性的物质，优选使用酞菁类材料或具有金属-氧键合和芳香配体的金属配合物。
电子注入缓冲层119可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属以及这些物质的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))等电子注入性高的物质。
另外，在电子注入缓冲层119包含具有电子传输性的物质及施主物质的情况下，作为施主物质，除了碱金属、碱土金属、稀土金属和这些物质的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))以外，还可以使用四硫并四苯(tetrathianaphthacene)(简称：TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物。另外，作为具有电子传输性的物质，可以使用与上面所说明的用于电子传输层114的材料同样的材料。
作为形成第二电极102的物质，可以使用功函数小(具体为3.8eV以下)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。作为这种阴极材料的具体例子，可以举出锂(Li)或铯(Cs)等碱金属、镁(Mg)、钙(Ca)或者锶(Sr)等的属于元素周期表中的第1族或第2族的元素、包含它们的合金(MgAg、AlLi)、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属以及包含它们的合金等。然而，通过在第二电极102和电子传输层之间设置电子注入层，可以不顾及功函率的大小而将各种导电材料诸如Al、Ag、ITO、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等用作第二电极102。这些导电材料可以通过真空蒸镀法、溅射法等干式法、喷墨法、旋涂法等形成。另外,电极可以通过利用溶胶-凝胶法等湿式法或利用金属材料的膏剂的湿式法形成。
另外，作为EL层103的形成方法，不论干式法或湿式法，都可以使用各种方法。例如，也可以使用真空蒸镀法、凹版印刷法、照相凹板印刷法、丝网印刷法、喷墨法或旋涂法等。
另外，也可以通过使用不同成膜方法形成上面所述的各电极或各层。
注意，设置在第一电极101与第二电极102之间的层的结构不局限于上述结构。但是，优选采用在离第一电极101及第二电极102远的部分设置空穴与电子再结合的发光区域的结构，以便抑制由于发光区域与用于电极或载流子注入层的金属接近而发生的猝灭。
另外，为了抑制从在发光层中产生的激子的能量转移，接触于发光层113的如空穴传输层和电子传输层，尤其是靠近发光层113中的再结合区域的载流子传输层优选使用如下物质构成,即具有比构成发光层的发光材料或者包含在发光层中的发光材料所具有的带隙大的带隙的物质。
接着，参照图1C说明具有层叠有多个发光单元的结构的发光元件(以下也称为叠层型元件或串联元件)的方式。该发光元件是在阳极和阴极之间具有多个发光单元的发光元件。一个发光单元具有与图1A所示的EL层103大致相同的结构。换言之，可以说，图1C所示的发光元件是具有多个发光单元的发光元件，而图1A或图1B所示的发光元件是具有一个发光单元的发光元件。
在图1C中，在第一电极501和第二电极502之间层叠有第一发光单元511和第二发光单元512，并且在第一发光单元511和第二发光单元512之间设置有电荷产生层513。第一电极501和第二电极502分别相当于图1A中的第一电极101和第二电极102，并且可以应用与图1A的说明同样的材料。另外，第一发光单元511和第二发光单元512可以具有相同结构，也可以具有不同结构。
电荷产生层513具有在对第一电极501及第二电极502施加电压时，对一个发光单元注入电子并对另一个发光单元注入空穴的功能。就是说，在图1C中，在以第一电极的电位比第二电极的电位高的方式施加电压的情况下，电荷产生层513只要是对第一发光单元511注入电子并对第二发光单元512注入空穴的层即可。
电荷产生层513优选具有与图1B所示的电荷产生层116同样的结构。因为有机化合物与金属氧化物的复合材料具有良好的载流子注入性及载流子传输性，从而能够实现低电压驱动及低电流驱动。注意，在发光单元的阳极一侧的面接触于电荷产生层513的情况下，电荷产生层513可以具有发光单元的空穴注入层的功能，所以发光单元也可以不设置空穴注入层。
另外，在设置电子注入缓冲层119的情况下，因为该电子注入缓冲层119具有阳极一侧的发光单元中的电子注入层的功能，所以在阳极一侧的发光单元中不一定必须设置电子注入层。
虽然在图1C中说明了具有两个发光单元的发光元件，但是可以同样地应用层叠三个以上的发光单元的发光元件。如根据本实施方式的发光元件，通过在一对电极之间将多个发光单元使用电荷产生层513隔开并配置，该元件可以在保持低电流密度的同时实现高亮度发光，并且能够实现使用寿命长的元件。另外，可以实现能够进行低电压驱动且低功耗的发光装置。
另外，通过使各发光单元的发光颜色不同，可以以整个发光元件得到所希望的颜色的发光。例如，通过在具有两个发光单元的发光元件中获得来自第一发光单元的红色和绿色的发光颜色以及来自第二发光单元的蓝色的发光颜色，可以得到在整个发光元件中进行白色发光的发光元件。
另外，上述EL层103、第一发光单元511、第二发光单元512及电荷产生层等各层及电极例如可以利用蒸镀法(包括真空蒸镀法)、液滴喷射法(也称为喷墨法)、涂敷法、凹版印刷法等方法形成。此外，其也可以包含低分子材料、中分子材料(包括低聚物、树枝状聚合物)或者高分子材料。
这里，参照图28对利用液滴喷射法形成EL层786的方法进行说明。图28A至图28D是说明EL层786的制造方法的截面图。
首先，在平坦化绝缘膜770上形成导电膜772，以覆盖导电膜772的一部分的方式形成绝缘膜730(参照图28A)。
接着，在作为绝缘膜730的开口的导电膜772的露出部利用液滴喷射装置783喷射液滴784，来形成包含组成物的层785。液滴784是包含溶剂的组成物，附着于导电膜772上(参照图28B)。
此外，也可以在减压下进行喷射液滴784的工序。
接着，通过去除包含组成物的层785中的溶剂而使其固化，形成EL层786(参照图28C)。
作为去除溶剂的方法，可以进行干燥工序或加热工序。
接着，在EL层786上形成导电膜788，形成发光元件782(参照图28D)。
如上所述，通过利用液滴喷射法形成EL层786，可以选择性地喷射组成物，因此可以减少材料的损失。另外，由于不需要经过用来进行形状的加工的光刻工序等，所以可以使工序简化，从而可以以低成本形成EL层。
另外，上述的液滴喷射法为包括如下单元的总称，该单元为具有组成物的喷射口的喷嘴或者具有一个或多个喷嘴的头等液滴喷射单元。
接着，参照图29说明在液滴喷射法中利用的液滴喷射装置。图29是说明液滴喷射装置1400的示意图。
液滴喷射装置1400包括液滴喷射单元1403。液滴喷射单元1403包括头1405、头1412及头1416。
通过由计算机1410控制与头1405及头1412连接的控制单元1407，可以描画预先编程了的图案。
另外，作为描画的时机，例如可以以形成在衬底1402上的标记1411为基准而进行描画。或者，也可以以衬底1402的边缘为基准而确定基准点。在此，利用成像单元1404检测出标记1411，将通过图像处理单元1409转换为数字信号的标记1411利用计算机1410识别而产生控制信号，以将该控制信号传送至控制单元1407。
作为成像单元1404，可以利用使用电荷耦合器(CCD)、互补型金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器等。另外，在衬底1402上需要形成的图案的数据存储于存储媒体1408，可以基于该数据将控制信号传送至控制单元1407，来分别控制液滴喷射单元1403的头1405、头1412及头1416等各头。喷射的材料分别从材料供应源1413、材料供应源1414及材料供应源1415通过管道供应到头1405、头1412及头1416。
头1405、头1412、头1416的内部包括以虚线1406所示的填充液状材料的空间及喷射口的喷嘴。在此未图示，但是头1412具有与头1405相同的内部结构。通过将头1405的喷嘴的尺寸与头1412的喷嘴的尺寸不同，可以使用不同的材料同时描画具有不同的宽度的图案。使用一个头可以喷射多种发光材料且描画图案，于是在对广区域描画图案的情况下，为了提高处理量，同时使用多个喷嘴喷射同一发光材料而可以描画图案。在使用大型衬底的情况下，头1405、头1412及头1416在图29所示的箭头的X、Y或Z的方向上自由地对衬底进行扫描，可以自由地设定描画的区域，由此可以在一个衬底上描画多个相同的图案。
另外，可以在减压下进行喷射组成物的工序。可以在加热衬底的状态下喷射组成物。在喷射组成物之后，进行干燥工序和烧成工序中的一个或两个。干燥工序及烧成工序都是一种加热处理的工序，各工序的目的、温度及时间不同。干燥工序及烧成工序在常压或减压下通过激光的照射、快速热退火或加热炉的使用等进行。注意，对进行该加热处理的时机、加热处理的次数没有特别的限制。为了进行良好的干燥工序及烧成工序，其温度依赖于衬底的材料及组成物的性质。
如上所述，可以利用液滴喷射装置形成EL层786。
另外，上述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2
在本实施方式中，对本发明的一个方式的有机化合物进行说明。
由于能够用于实施方式1中说明的第二空穴传输材料的有机化合物的一部分为新颖的化合物，所以上述有机化合物也是本发明的一个方式。下面，对本发明的一个方式的有机化合物进行说明。
本发明的一个方式的有机化合物是以下述通式(G2)表示的有机化合物。
[化23]
Figure BDA0003125099190000451
注意，在通式(G2)中，R1至R7及R35至R48分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。此外，α表示核原子数为6至碳数为18的二价芳香烃基团，Z表示氧原子或硫原子。另外，k表示1或2。
当R35至R48为饱和烃基或环状饱和烃基时，溶解性得到提高，可以在湿式等中容易使用，所以是优选的。此外，当具有取代基时，分子结构成为立体结构且能够降低分子间相互作用，所以膜质或升华性良好，由此是优选的结构。作为取代基，优选为甲基、叔丁基、环己基、苯基、甲苯基等。
在以上述(G2)表示的有机化合物中，在采用k为1的结构时，合成简单且能够廉价地制造，所以是优选的。换言之，优选使用以下述通式(G3)表示的有机化合物。
[化24]
Figure BDA0003125099190000461
注意，在以上述通式(G3)表示的有机化合物中，R1至R7及R35至R48、Z及α与上述通式(G2)中的R1至R7及R35至R48、Z及α同样。
此外，在以上述通式(G2)表示的有机化合物中，在联苯基及苯基没有具有取代基时，原料廉价，合成简单等，所以是优选的。换言之，优选使用以下述通式(G4)表示的有机化合物。
[化25]
Figure BDA0003125099190000462
注意，在以上述通式(G4)表示的有机化合物中，Z、R1至R7及α与上述通式(G2)中的Z、R1至R7及α同样。
在上述通式(G4)中，在Z为硫原子时，玻璃化转变温度得到提高，耐热性得到提高，所以是优选的。换言之，优选为以下述通式(G5)表示的有机化合物。
[化26]
Figure BDA0003125099190000471
注意，在以上述通式(G5)表示的有机化合物中，R1至R7及α与上述通式(G2)中的R1至R7及α同样。
在上述有机化合物中，作为α可以举出亚苯基、亚联苯基、亚芴基、亚萘基等。此外，作为α的取代基也可以具有碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基及核原子数为6至18的芳香烃基。当取代基为饱和烃基或环状饱和烃基时，溶解性得到提高，可以在湿式中容易使用等，所以是优选的。此外，当具有取代基时，分子结构成为立体结构且能够降低分子间相互作用，所以膜质或升华性良好，由此是优选的结构。作为取代基，优选为甲基、叔丁基、环己基、苯基、甲苯基等。注意，当没有具有取代基时，廉价且合成简单，所以是优选的。当α为以下述结构式(α-1)至(α-5)表示的基时光学带隙保持为高，所以是优选的。
[化27]
Figure BDA0003125099190000481
使用(α-1)、(α-2)的有机化合物的合成简单且能够以廉价合成，所以是优选的结构。此外，当使用(α-1)时，载流子传输性得到提高，所以是优选的。另外，通过(α-2)至(α-5)的分子结构成为立体结构，可以抑制分子间相互作用，膜质或升华性良好，所以是优选的。另外，使用(α-2)、(α-3)的上述有机化合物的三重态激发能级比使用(α-1)的上述有机化合物高，所以是优选的。
在以上述通式(G5)表示的有机化合物中，α为不具有取代基的亚苯基，在二苯并噻吩骨架不具有取代基时，容易拿到原料或合成简单，因此能够以廉价地制造，所以是优选的。换言之，优选为以下述通式(G6)表示的有机化合物。
[化28]
Figure BDA0003125099190000482
以下举出以上述通式(G2)至(G6)表示的有机化合物的例子。注意，以下只是例子而已，本发明的有机化合物不局限于具有下述结构的有机化合物。
[化29]
Figure BDA0003125099190000491
[化30]
Figure BDA0003125099190000501
如上所述的有机化合物可以以下述合成方案(F-1)至(F-3)合成。
[化31]
Figure BDA0003125099190000511
在合成方案(F-1)中，Y表示卤素原子，作为该卤素原子，从反应性高的观点来看，碘、溴、氯的顺序优选依次使用。或者，Y也可以为三氟甲磺酸酯。
在本合成方案中，通过对以(a1)表示的卤化物及以(a2)表示的胺化物进行偶联反应，可以合成以(G2)表示的胺化合物。
当进行该合成时，可以使用各种反应条件，作为其一个例子，可以使用在存在碱的状态下使用金属催化剂的合成方法。具体而言，可以使用布赫瓦尔德-哈特维希反应或乌尔曼反应。
反应优选在氮或氩等惰性气氛下进行。此外，也可以利用电磁波进行加热。
[化32]
Figure BDA0003125099190000521
在合成方案(F-2)中，Y表示卤素原子，作为该卤素原子，从反应性高的观点来看，碘、溴、氯的顺序优选依次使用。或者，Y也可以为三氟甲磺酸酯。
在本合成方案中，通过对以(b1)表示的胺化物及以(b2)表示的卤化物进行偶联反应，可以合成以(G2)表示的胺化合物。
当进行该合成时，可以使用各种反应条件，作为其一个例子，可以使用在存在碱的状态下使用金属催化剂的合成方法。具体而言，可以使用布赫瓦尔德-哈特维希反应或乌尔曼反应。
反应优选在氮或氩等惰性气氛下进行。此外，也可以利用电磁波进行加热。
[化33]
Figure BDA0003125099190000531
在上述合成方案(F-3)中，B表示硼原子，R表示氢或烷基。Y表示卤素原子，作为该卤素原子，从反应性高的观点来看，碘、溴、氯的顺序优选依次使用。或者，Y也可以为三氟甲磺酸酯。
在本合成方案中，通过对以(c1)表示的硼化物及以(c2)表示的卤化物进行偶联反应，可以合成以(G2)表示的胺化合物。
当进行该合成时，可以使用各种反应条件，作为其一个例子，可以使用在存在碱的状态下使用金属催化剂的合成方法。具体而言，可以使用铃木-宫浦偶联反应。
此外，脱离基B(OR)2的部分也可以使用芳基铝、芳基锆、芳基锌或芳基锡等代替芳基硼化合物(c1)。
另外，反应优选在氮或氩等惰性气氛下进行。另外，也可以利用电磁波进行加热。
实施方式3
在本实施方式中，对使用实施方式1所示的发光元件的发光装置进行说明。
在本实施方式中，参照图2对使用实施方式1所示的发光元件而制造的发光装置进行说明。注意，图2A是示出发光装置的俯视图，并且图2B是沿图2A中的线A-B及线C-D切断的截面图。该发光装置作为用来控制发光元件的发光的单元包括由虚线表示的驱动电路部(源极线驱动电路)601、像素部602、驱动电路部(栅极线驱动电路)603。另外，附图标记604是密封衬底，附图标记605是密封材料，由密封材料605围绕的内侧是空间607。
注意，引导布线608是用来传送输入到源极线驱动电路601及栅极线驱动电路603的信号的布线，并且从用作外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609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FPC，但是该FPC还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。
下面，参照图2B说明截面结构。虽然在元件衬底610上形成有驱动电路部及像素部，但是在此示出作为驱动电路部的源极线驱动电路601和像素部602中的一个像素。
元件衬底610除了可以使用由玻璃、石英、有机树脂、金属、合金、半导体等构成的衬底以外还可以使用由FRP(Fiber Reinforced Plastics：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。
对用于像素或驱动电路的晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以采用反交错型晶体管或交错型晶体管。另外，顶栅型晶体管或底栅型晶体管都可以被使用。对用于晶体管的半导体材料没有特别的限制，例如可以使用硅、锗、碳化硅、氮化镓等。或者可以使用In-Ga-Zn类金属氧化物等的包含铟、镓、锌中的至少一个的氧化物半导体。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体或结晶半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用结晶半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。
在此，氧化物半导体优选用于设置在上述像素或驱动电路中的晶体管和用于在后面说明的触摸传感器等的晶体管等半导体装置。尤其优选使用其带隙比硅宽的氧化物半导体。通过使用带隙比硅宽的氧化物半导体，可以降低晶体管的关态电流(off-statecurrent)。
上述氧化物半导体优选至少包含铟(In)或锌(Zn)。另外，上述氧化物半导体更优选为包含以In-M-Zn类氧化物(M为Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf等金属)表示的氧化物的氧化物半导体。
尤其是，作为半导体层，优选使用如下氧化物半导体膜：具有多个结晶部，该多个结晶部的c轴都朝向垂直于半导体层的被形成面或半导体层的顶面的方向，并且在相邻的结晶部间不具有晶界。
通过作为半导体层使用上述材料，可以实现电特性的变动被抑制的可靠性高的晶体管。
另外，由于具有上述半导体层的晶体管的关态电流较低，因此能够长期间保持经过晶体管而储存于电容器中的电荷。通过将这种晶体管用于像素，能够在保持各显示区域所显示的图像的灰度的状态下，停止驱动电路。其结果是，可以实现功耗极低的电子设备。
为了实现晶体管的特性稳定化等，优选设置基底膜。作为基底膜，可以使用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜等无机绝缘膜并以单层或叠层制造。基底膜可以通过溅射法、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法(等离子体CVD法、热CVD法、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有机金属化学气相沉积)法等)或ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法、涂敷法、印刷法等形成。注意，基底膜若不需要则也可以不设置。
注意，FET623示出形成在驱动电路部601中的晶体管的一个。另外，驱动电路也可以利用各种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。另外，虽然在本实施方式中示出在衬底上形成有驱动电路的驱动器一体型，但是不一定必须采用该结构，驱动电路也可以形成在外部，而不形成在衬底上。
另外，像素部602由多个像素形成，该多个像素都包括开关FET 611、电流控制FET612以及与该电流控制FET 612的漏极电连接的第一电极613，但是并不局限于此，也可以采用组合三个以上的FET和电容元件的像素部。
注意，形成绝缘物614来覆盖第一电极613的端部。在此，可以使用正型感光丙烯酸树脂膜形成绝缘物614。
另外，将绝缘物614的上端部或下端部形成为具有曲率的曲面，以获得后面形成的EL层等的良好的覆盖性。例如，在使用正型感光丙烯酸树脂作为绝缘物614的材料的情况下，优选只使绝缘物614的上端部包括具有曲率半径(0.2μm至3μm)的曲面。作为绝缘物614，可以使用负型感光树脂或者正型感光树脂。
在第一电极613上形成有EL层616及第二电极617。在此，优选使用功函数高的材料作为用作阳极的第一电极613的材料。例如，除了可以使用诸如ITO膜、包含硅的铟锡氧化物膜、包含2wt％至20wt％的氧化锌的氧化铟膜、氮化钛膜、铬膜、钨膜、Zn膜、Pt膜等的单层膜以外，还可以使用由氮化钛膜和以铝为主要成分的膜构成的叠层膜以及由氮化钛膜、以铝为主要成分的膜和氮化钛膜构成的三层结构等。注意，如果这里采用叠层结构，由于布线的电阻值较低，因此可以得到良好的欧姆接触，还可以被用作阳极。
另外，EL层616通过使用蒸镀掩模的蒸镀法、喷墨法、旋涂法等各种方法形成。EL层616包括实施方式1所示的结构。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(包含低聚物、树枝状聚合物)。
另外，作为形成于EL层616上且用作阴极的第二电极617的材料，优选使用功函数小的材料(Al、Mg、Li、Ca或它们的合金或化合物(MgAg、MgIn、AlLi等)等)。注意，当使产生在EL层616中的光透过第二电极617时，优选使用由膜厚度减薄了的金属薄膜和透明导电膜(ITO、包含2wt％至20wt％的氧化锌的氧化铟、包含硅的铟锡氧化物、氧化锌(ZnO)等)构成的叠层作为第二电极617。
另外，发光元件由第一电极613、EL层616、第二电极617形成。该发光元件是实施方式1所示的发光元件。另外，像素部由多个发光元件构成，本实施方式的发光装置也可以包括实施方式1所示的发光元件和具有其他结构的发光元件的双方。
另外，通过使用密封材料605将密封衬底604贴合到元件衬底610，将发光元件618设置在由元件衬底610、密封衬底604以及密封材料605围绕的空间607中。注意，空间607中填充有填料，作为该填料，可以使用惰性气体(氮或氩等)，还可以使用密封剂。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，优选使用环氧类树脂或玻璃粉作为密封材料605。另外，这些材料优选为尽可能地不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、丙烯酸树脂等构成的塑料衬底。
虽然在图2中没有示出，但是也可以在第二电极上设置保护膜。保护膜可以由有机树脂膜或无机绝缘膜形成。另外，也可以以覆盖密封材料605的露出部分的方式形成保护膜。另外，保护膜可以覆盖一对衬底的表面及侧面、密封层、绝缘层等的露出侧面而设置。
作为保护膜可以使用不容易透过水等杂质的材料。因此，可以能够高效地抑制水等杂质从外部扩散到内部。
作为构成保护膜的材料，可以使用氧化物、氮化物、氟化物、硫化物、三元化合物、金属或聚合物等。例如，该材料可以含有氧化铝、氧化铪、硅酸铪、氧化镧、氧化硅、钛酸锶、氧化钽、氧化钛、氧化锌、氧化铌、氧化锆、氧化锡、氧化钇、氧化铈、氧化钪、氧化铒、氧化钒、氧化铟、氮化铝、氮化铪、氮化硅、氮化钽、氮化钛、氮化铌、氮化钼、氮化锆、氮化镓、含有钛及铝的氮化物、含有钛及铝的氧化物、含有铝及锌的氧化物、含有锰及锌的硫化物、含有铈及锶的硫化物、含有铒及铝的氧化物、含有钇及锆的氧化物等。
保护膜优选通过台阶覆盖性(step coverage)良好的成膜方法来形成。这种方法中之一个是原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)法。优选将可以通过ALD法形成的材料用于保护膜。通过ALD法可以形成致密且裂缝或针孔等缺陷被减少或具备均匀的厚度的保护膜。另外，可以减少当形成保护膜时加工部材受到的损伤。
例如，通过ALD法可以将均匀且缺陷少的保护膜形成在具有复杂的凹凸形状的表面或触摸屏的顶面、侧面以及背面上。
如上所述，可以得到使用实施方式1所示的发光元件制造的发光装置。
因为本实施方式中的发光装置使用实施方式1所示的发光元件，所以可以具有优良特性。具体而言，实施方式1所示的发光元件是寿命长的发光元件，从而可以实现可靠性良好的发光装置。另外，使用实施方式1所示的发光元件的发光装置的发光效率良好，由此可以实现低功耗的发光装置。
图3示出通过形成呈现白色发光的发光元件设置着色层(滤色片)等来实现全彩色化的发光装置的例子。图3A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、周边部1042、像素部1040、驱动电路部1041、发光元件的第一电极1024W、1024R、1024G、1024B、分隔壁1025、EL层1028、发光元件的第二电极1029、密封衬底1031、密封材料1032等。
另外，在图3A中，将着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)设置在透明基材1033上。另外，还可以设置黑矩阵1035。对设置有着色层及黑矩阵的透明基材1033进行对准而将其固定到衬底1001上。另外，着色层及黑矩阵1035被保护层1036覆盖。另外，图3A示出具有光不透过着色层而透射到外部的发光层及光透过各颜色的着色层而透射到外部的发光层，不透过着色层的光成为白色光且透过着色层的光成为红色光、绿色光、蓝色光，因此能够以四个颜色的像素呈现图像。
图3B示出将着色层(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。
另外，虽然以上说明了具有从形成有FET的衬底1001一侧取出光的结构(底部发射型)的发光装置，但是也可以采用具有从密封衬底1031一侧取出发光的结构(顶部发射型)的发光装置。图4示出顶部发射型发光装置的截面图。在此情况下，衬底1001可以使用不使光透过的衬底。到制造用来使FET与发光元件的阳极连接的连接电极为止的工序与底部发射型发光装置同样地进行。然后，以覆盖电极1022的方式形成第三层间绝缘膜1037。该第三层间绝缘膜1037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公知材料形成。
虽然在此发光元件的第一电极1024W、1024R、1024G、1024B都是阳极，但是也可以是阴极。另外，在采用如图4所示那样的顶部发射型发光装置的情况下，第一电极优选为反射电极。EL层1028的结构采用实施方式1所示的EL层103的结构，并且采用能够获得白色发光的元件结构。
在采用图4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、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黑矩阵1035。着色层(红色着色层1034R、绿色着色层1034G、蓝色着色层1034B)、黑矩阵1035也可以被保护层1036覆盖。另外，作为密封衬底1031，使用具有透光性的衬底。另外，虽然在此示出了以红色、绿色、蓝色、白色的四个颜色进行全彩色显示的例子，但是并不局限于此。也可以以红色、黄色、绿色、蓝色的四个颜色或红色、绿色、蓝色的三个颜色进行全彩色显示。
在顶部发射型的发光装置中，可以优选地适用微腔结构。将反射电极用作第一电极且将半透射·半反射电极用作第二电极，由此可以得到具有微腔结构的发光元件。在反射电极与半透射·半反射电极之间至少含有EL层，并且至少含有成为发光区域的发光层。
注意，反射电极的可见光反射率为40％至100％，优选为70％至100％，并且其电阻率为1×10-2Ωcm以下。另外，半透射·半反射电极的可见光反射率为20％至80％，优选为40％至70％，并且其电阻率为1×10-2Ωcm以下。
从EL层所包含的发光层射出的光被反射电极和半透射·半反射电极反射，并且谐振。
在该发光元件中，通过改变透明导电膜、上述复合材料或载流子传输材料等的厚度而可以改变反射电极与半透射·半反射电极之间的光程。由此，可以在反射电极与半透射·半反射电极之间加强谐振的波长的光且使不谐振的波长的光衰减。
被反射电极反射回来的光(第一反射光)会给从发光层直接入射到半透射·半反射电极的光(第一入射光)带来很大的干涉，因此优选将反射电极与发光层的光程调节为(2n-1)λ/4(注意，n为1以上的自然数，λ为要放大的光的波长)。通过调节该光程，可以使第一反射光与第一入射光的相位一致，由此可以进一步放大从发光层发射的光。
另外，在上述结构中，EL层可以含有多个发光层，也可以只含有一个发光层。例如，可以组合上述结构与上述串联型发光元件的结构，其中在一个发光元件中以其间夹着电荷产生层的方式设置多个EL层，并且，在每个EL层中形成一个或多个发光层。
通过采用微腔结构，可以加强指定波长的正面方向上的发光强度，由此可以实现低功耗化。注意，在为使用红色、黄色、绿色以及蓝色的四个颜色的子像素显示图像的发光装置的情况下，因为可以获得由于黄色发光的亮度提高效果，而且可以在所有的子像素中采用适合各颜色的波长的微腔结构，所以能够实现具有良好的特性的发光装置。
因为本实施方式中的发光装置使用实施方式1所示的发光元件，所以可以具有优良特性。具体而言，实施方式1所示的发光元件是寿命长的发光元件，从而可以实现可靠性良好的发光装置。另外，使用实施方式1所示的发光元件的发光装置的发光效率良好，由此可以实现低功耗的发光装置。
虽然到这里说明了有源矩阵型发光装置，但是下面说明无源矩阵型发光装置。图5示出通过使用本发明制造的无源矩阵型发光装置。注意，图5A是示出发光装置的透视图，并且图5B是沿图5A的线X-Y切断而获得的截面图。在图5中，在衬底951上的电极952与电极956之间设置有EL层955。电极952的端部被绝缘层953覆盖。在绝缘层953上设置有隔离层954。隔离层954的侧壁具有如下倾斜，即越接近衬底表面，两个侧壁之间的间隔越窄。换句话说，隔离层954的短边方向的截面是梯形，底边(朝向与绝缘层953的面方向相同的方向并与绝缘层953接触的边)比上边(朝向与绝缘层953的面方向相同的方向并与绝缘层953不接触的边)短。如此，通过设置隔离层954，可以防止起因于静电等的发光元件的不良。另外，在无源矩阵型发光装置中，通过使用实施方式1所示的发光元件，也可以得到可靠性良好的发光装置或者低功耗的发光装置。
以上说明的发光装置能够控制配置为矩阵状的微小的多个发光元件中的每一个，所以作为进行图像的显示的显示装置可以适当地利用。
另外，本实施方式可以与其他实施方式自由地组合。
实施方式4
在本实施方式中，参照图6对将实施方式1所示的发光元件用于照明装置的例子进行说明。图6B是照明装置的俯视图，图6A是沿着图6B的线e-f切断的截面图。
在本实施方式的照明装置中，在用作支撑体的具有透光性的衬底400上形成有第一电极401。第一电极401相当于实施方式1中的第一电极101。当从第一电极401一侧取出光时，第一电极401使用具有透光性的材料形成。
在衬底400上形成用来对第二电极404供应电压的焊盘412。
在第一电极401上形成有EL层403。EL层403相当于实施方式1中的EL层103的结构或组合发光单元511、512以及电荷产生层513的结构等。注意，作为它们的结构，参照各记载。
以覆盖EL层403的方式形成第二电极404。第二电极404相当于实施方式1中的第二电极102。当从第一电极401一侧取出光时，第二电极404使用反射率高的材料形成。通过使第二电极404与焊盘412连接，将电压供应到第二电极404。
如上所述，本实施方式所示的照明装置具备包括第一电极401、EL层403以及第二电极404的发光元件。由于该发光元件是发光效率高的发光元件，所以本实施方式的照明装置可以提供低功耗的照明装置。
使用密封材料405、406将形成有具有上述结构的发光元件的衬底400和密封衬底407固定来进行密封，由此制造照明装置。此外，也可以仅使用密封材料405和406中的一个。另外，也可以使内侧的密封材料406(在图6B中未图示)与干燥剂混合，由此可以吸收水分而提高可靠性。
另外，通过以延伸到密封材料405、406的外部的方式设置焊盘412和第一电极401的一部分，可以将其用作外部输入端子。另外，也可以在外部输入端子上设置安装有转换器等的IC芯片420等。
本实施方式所记载的照明装置在EL元件中使用实施方式1所示的发光元件，可以实现可靠性良好的发光装置。另外，可以实现低功耗的发光装置。
实施方式5
在本实施方式中，对在其一部分包括实施方式1所示的发光元件的电子设备的例子进行说明。实施方式1所示的发光元件是寿命长且可靠性良好的发光元件。其结果是，本实施方式所记载的电子设备可以实现包括可靠性良好的发光部的电子设备。
作为采用上述发光元件的电子设备，可以例如举出电视装置(也称为电视机或电视接收机)、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、声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。以下，示出这些电子设备的具体例子。
图7A示出电视装置的一个例子。在电视装置中，外壳7101中组装有显示部7103。另外，在此示出利用支架7105支撑外壳7101的结构。可以利用显示部7103显示图像，并且将实施方式1所示的发光元件排列为矩阵状而构成显示部7103。
可以通过利用外壳7101所具备的操作开关或另行提供的遥控操作机7110进行电视装置的操作。通过利用遥控操作机7110所具备的操作键7109，可以控制频道及音量，由此可以控制显示在显示部7103中的图像。另外，也可以在遥控操作机7110中设置用来显示从该遥控操作机7110输出的信息的显示部7107。
另外，电视装置采用具备接收机、调制解调器等的结构。可以通过接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，能够进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图7B1示出计算机，该计算机包括主体7201、外壳7202、显示部7203、键盘7204、外部连接端口7205、指向装置7206等。另外，该计算机通过将实施方式1所示的发光元件排列为矩阵状并用于显示部7203而制造。图7B1中的计算机也可以为如图7B2所示的方式。图7B2所示的计算机设置有第二显示部7210代替键盘7204及指向装置7206。第二显示部7210是触摸屏，通过利用指头或专用笔操作显示在第二显示部7210上的输入用显示，能够进行输入。另外，第二显示部7210不仅能够显示输入用显示，而且可以显示其他图像。另外，显示部7203也可以是触摸屏。因为两个屏面通过铰链部连接，所以可以防止当收纳或搬运时发生问题如屏面受伤、破坏等。
图7C示出便携式游戏机，该便携式游戏机由外壳7301和外壳7302的两个外壳构成，并且通过连接部分7303可以开闭地连接。外壳7301中组装有将实施方式1所示的发光元件排列为矩阵状而制造的显示部7304，并且外壳7302中组装有显示部7305。另外，图7C所示的便携式游戏机还具备扬声器部分7306、记录介质插入部分7307、LED灯7308、输入单元(操作键7309、连接端子7310、传感器7311(包括测量如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、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和显示部7305中的至少一个或两个中使用将实施方式1所示的发光元件排列为矩阵状制造的显示部即可，而可以采用适当地设置有其他附属设备的结构。图7C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之间进行无线通信而实现信息共享。另外，图7C所示的便携式游戏机的功能不局限于此，可以具有各种各样的功能。
图7D示出便携式终端的一个例子。移动电话机具备组装在外壳7401中的显示部7402、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包括将实施方式1所示的发光元件排列为矩阵状而制造的显示部7402。
图7D所示的便携式终端也可以具有用指头等触摸显示部7402来输入信息的结构。在此情况下，能够用指头等触摸显示部7402来进行打电话或编写电子邮件等的操作。
显示部7402主要有三种屏面模式。第一是以图像的显示为主的显示模式，第二是以文字等的信息的输入为主的输入模式，第三是混合显示模式和输入模式的两个模式的显示输入模式。
例如，在打电话或编写电子邮件的情况下，可以采用将显示部7402主要用于输入文字的文字输入模式而输入在屏面上显示的文字。在此情况下，优选在显示部7402的屏面的大多部分中显示键盘或号码按钮。
另外，通过在便携式终端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，可以判断便携式终端的方向(纵或横)而自动进行显示部7402的屏面显示的切换。
另外，通过触摸显示部7402或对外壳7401的操作按钮7403进行操作，来进行屏面模式的切换。或者，也可以根据显示在显示部7402上的图像的种类切换屏面模式。例如，当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时，将屏面模式切换成显示模式，而当该图像信号为文字数据时，将屏面模式切换成输入模式。
另外，当在输入模式下通过检测出显示部7402的光传感器所检测的信号而得知在一定期间内没有显示部7402的触摸操作输入时，也可以进行控制以将屏面模式从输入模式切换成显示模式。
也可以将显示部7402用作图像传感器。例如，通过用手掌或指头触摸显示部7402，来拍摄掌纹、指纹等，能够进行个人识别。另外，通过在显示部中使用发射近红外光的背光源或发射近红外光的感测用光源，也能够拍摄指静脉、手掌静脉等。
另外，本实施方式所示的结构可以与实施方式1至实施方式5所示的结构适当地组合来使用。
如上所述，具备实施方式1所示的发光元件的发光装置的应用范围极为广泛，而能够将该发光装置用于各种领域的电子设备。通过使用实施方式1所示的发光元件，可以得到可靠性良好的电子设备。
图8示出将实施方式1所示的发光元件用于背光源的液晶显示装置的一个例子。图8所示的液晶显示装置包括外壳901、液晶层902、背光单元903以及外壳904，液晶层902与驱动器IC905连接。另外，在背光单元903中使用实施方式1所示的发光元件，并且通过端子906将电流供应到背光单元903。
通过将实施方式1所示的发光元件用于液晶显示装置的背光源，可以得到功耗得到降低的背光源。另外，通过使用实施方式1所示的发光元件，能够制造面发射的照明装置，还能够实现大面积化。由此能够实现背光源的大面积化及液晶显示装置的大面积化。再者，使用实施方式1所示的发光元件的发光装置可以使厚度比现有的发光装置薄，所以还能够实现显示装置的薄型化。
图9示出将实施方式1所示的发光元件用于作为照明装置的台灯的例子。图9所示的台灯包括外壳2001和光源2002，并且作为光源2002使用实施方式4所记载的照明装置。
图10示出将实施方式1所示的发光元件用于室内的照明装置3001的例子。实施方式1所示的发光元件是可靠性高的发光元件，从而可以实现可靠性良好的照明装置。另外，因为实施方式1所示的发光元件能够实现大面积化，所以能够用于大面积的照明装置。另外，因为实施方式1所示的发光元件的厚度薄，所以能够制造实现薄型化的照明装置。
参照附图对本发明的照明系统1具体地进行说明。图30是本发明的照明系统1的功能方框图。
照明系统1至少由控制部2、传感器部3及照明部4构成。此外，照明部4包括多个发光装置部6。另外，也可以包括数据库5。数据库5也可以是云端等通过因特网的数据库。
控制部2根据由传感器部3检测的结果或数据库5的信息等设定每个发光装置6的发光强度。
这里，发光装置6可以分为多个组。因此，控制部2按每个组分别设定发光强度，使包括在发光装置部6中的发光元件驱动。由于发光元件是电流驱动元件，所以通过控制所流过的电流，可以设定发光强度。
传感器部3通过检测使用者的存在及其位置对控制部2供应信息，可以以适当的亮度使发光装置部6驱动。换言之，照明系统1通过传感器部3检测使用者的存在及其位置，开始发光或改变其发光强度。通过按使用者的移动就改变包括在发光装置部6中的多个发光元件的发光强度，在需要的部分保持适当的亮度的同时，可以降低功耗。使用者的检测使用红外线传感器等已知的方法进行即可。
在传感器部3中也可以检测周围的亮度控制照明系统1所照射光的区域的亮度。在没有存在使用者时，以最小限度的亮度照射光，在使用者进入该区域时，不引起使用者对黑暗感到不安或不快，可以将功耗降低到最小限度。可以在控制部2中预先设定对应于检测的亮度的发光强度的亮度，也可以参照数据库5决定对应于检测的亮度的发光强度。该检测亮度的传感器使用已知的光传感器即可。
检测部3也可以检测来自IC标签的信号。通过IC标签进行使用者的属性的检测或辨别，可以适当地改变发光元件的发光强度。通过使使用者将要进行的方向的发光装置发射明亮的光且使不该进行的方向的发光装置发射较暗的光，可以引导使用者。通过适用检测使用者的位置的传感器及通过IC标签等的使用者的属性的检测或辨别，可以引导使用者。通过IC标签进行使用者的属性或辨别，通过参照数据库5可以适当地进行发光强度的设定及引导。由于用来引导的光的亮度根据周围的亮度或使用者其易识别性变化，所以优选与上述检测亮度的传感器一起使用。
在包括在发光装置部6中的发光元件为多个呈现不同颜色的发光元件的集合时，不仅使用亮度，也可以使用其发光颜色同时引导多数人。换言之，预先给使用者通知的颜色，例如给某个人通知在红色的方向上进行，给另一个人通知在蓝色方向上进行之后，使用该发光颜色在适当的方向上示出将要去的地方，可以在同时引导多个使用者。此外，关于发光颜色也可以使用地区颜色，以精细到某个程度的矩阵状配置RGB三种颜色，在不需要引导多数人时，作为照明发射自然的白色光，而在需要引导多数人时，可以以能够识别的多种发光颜色引导多数人。
通过使用这种照明系统，例如可以在医院里按检查的顺序或健康检查的顺序准确地引导各个使用者。此外，由于不使用文字，所以也可以确实地引导视力弱的使用者或看不懂使用该系统的国家的文字的使用者。
还可以将实施方式1所示的发光元件安装在汽车的挡风玻璃或仪表盘上。图11示出将实施方式1所示的发光元件用于汽车的挡风玻璃或仪表盘的一个方式。显示区域5000至显示区域5005使用实施方式1所示的发光元件设置。
显示区域5000和显示区域5001是设置在汽车的挡风玻璃上的安装有实施方式1所示的发光元件的显示装置。通过使用具有透光性的电极形成第一电极和第二电极，可以将实施方式1所示的发光元件形成为能看到对面的景色的所谓的透视式显示装置。若采用透视式显示，即使设置在汽车的挡风玻璃上，也不妨碍视界。另外，在设置用来驱动的晶体管等的情况下，优选使用具有透光性的晶体管，诸如使用有机半导体材料的有机晶体管或使用氧化物半导体的晶体管等。
显示区域5002是设置在立柱部分的安装有实施方式1所示的发光元件的显示装置。通过在显示区域5002上显示来自设置在车厢上的成像单元的图像，可以补充被立柱遮挡的视界。另外，同样地，设置在仪表盘部分上的显示区域5003通过显示来自设置在汽车外侧的成像单元的图像，能够补充被车厢遮挡的视界的死角，而提高安全性。通过显示图像以补充不看到的部分，更自然且简单地确认安全。
显示区域5004和显示区域5005可以提供导航信息、速度表、转速表、行车距离、加油量、排档状态、空调的设定以及其他各种信息。使用者可以适当地改变显示内容及布置。另外，这些信息也可以显示在显示区域5000至显示区域5003上。另外，也可以将显示区域5000至显示区域5005用作照明装置。
图12A及图12B是翻盖式平板终端的一个例子。图12A是打开的状态，并且平板终端包括外壳9630、显示部9631a、显示部9631b、显示模式切换开关9034、电源开关9035、省电模式切换开关9036、卡子9033以及操作开关9038。该平板终端通过将具备实施方式1所示的发光元件的发光装置用于显示部9631a、显示部9631b的一方或双方来制造。
在显示部9631a中，可以将其一部分用作触摸屏区域9632a，并且可以通过接触所显示的操作键9637来输入数据。另外，作为一个例子示出如下结构：显示部9631a的一半只具有显示的功能，另一半具有触摸屏的功能，但是不局限于该结构。此外，也可以采用显示部9631a的整个区域具有触摸屏的功能的结构。例如，可以使显示部9631a的整个面显示键盘按钮来将其用作触摸屏，并且将显示部9631b用作显示画面。
另外，在显示部9631b中与显示部9631a同样，也可以将其一部分用作触摸屏区域9632b。另外，通过使用指头或触屏笔等接触触摸屏上的键盘显示切换按钮9639的位置，可以在显示部9631b上显示键盘按钮。
另外，也可以对触摸屏区域9632a和触摸屏区域9632b同时进行触摸输入。
另外，显示模式切换开关9034能够切换竖屏显示和横屏显示等显示的方向并切换黑白显示和彩色显示等。根据通过平板终端所内置的光传感器所检测的使用时的外光的光量，省电模式切换开关9036可以将显示的亮度设定为最适合的亮度。平板终端也可以内置光传感器、陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器等的其他检测装置。
另外，图12A示出显示部9631b的显示面积与显示部9631a的显示面积相等的例子，但是不局限于此，既可以使一个显示部的尺寸和另一个显示部的尺寸不相等又可以使它们的显示质量有差异。例如显示部9631a和显示部9631b中的一个与另一个相比可以进行高精细的显示。
图12B是合上的状态，并且本实施方式中的平板终端示出包括外壳9630、太阳能电池9633、充放电控制电路9634、电池9635以及DCDC转换器9636的例子。另外，在图12B中，作为充放电控制电路9634的一个例子示出包括电池9635和DCDC转换器9636的结构。
另外，翻盖式平板终端在不使用时可以合上外壳9630。因此，可以保护显示部9631a和显示部9631b，而可以提供一种耐久性优越且从长期使用的观点来看可靠性优越的平板终端。
另外，图12A及图12B所示的平板终端还可以具有如下功能：显示各种各样的信息(静态图像、动态图像、文字图像等)；将日历、日期或时刻等显示在显示部上；对显示在显示部上的信息进行触摸输入操作或编辑的触摸输入；通过各种各样的软件(程序)控制处理等。
通过利用安装在平板终端的表面上的太阳能电池9633，可以将电力供应到触摸屏、显示部或图像信号处理部等。注意，太阳能电池9633可以设置在外壳9630的一个面或两个面，可以高效率地对电池9635充电。
另外，参照图12C所示的方框图对图12B所示的充放电控制电路9634的结构和工作进行说明。图12C示出太阳能电池9633、电池9635、DCDC转换器9636、转换器9638、开关SW1至开关SW3以及显示部9631，电池9635、DCDC转换器9636、转换器9638、开关SW1至开关SW3对应于图12B所示的充放电控制电路9634。
首先，说明在利用外光使太阳能电池9633发电时的工作的例子。使用DCDC转换器9636对太阳能电池所产生的电力进行升压或降压以使它成为用来对电池9635进行充电的电压。并且，当利用来自太阳能电池9633的电力使显示部9631工作时使开关SW1导通，并且，利用转换器9638将来自太阳能电池9633的电力升压或降压到显示部9631所需要的电压。另外，可以采用当不进行显示部9631中的显示时，使SW1关闭且使SW2导通来对电池9635进行充电的结构。
注意，作为发电单元的一个例子示出太阳能电池9633，但是发电单元不局限于此，也可以使用压电元件(piezoelectric element)或热电转换元件(珀耳帖元件(peltierelement))等其他发电单元进行电池9635的充电。也可以使用以无线(非接触)的方式收发电力来进行充电的非接触电力传输模块或组合其他充电单元进行充电，并且也可以不包括发电单元。
另外，只要具备上述显示部9631，就不局限于图12所示的形状的平板终端。
图13A至图13C示出能够折叠的便携式信息终端9310。图13A示出展开状态的便携式信息终端9310。图13B示出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9310。图13C示出折叠状态的便携式信息终端9310。便携式信息终端9310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所以显示一览性强。
显示面板9311由铰链部9313所连接的三个外壳9315支撑。显示面板9311也可以为安装有触摸传感器(输入装置)的触控面板(输入输出装置)。通过在两个外壳9315之间的铰链部9313处弯折显示面板9311，可以使便携式信息终端9310从展开状态可逆性地变为折叠状态。可以将本发明的一个方式的发光装置用于显示面板9311。显示面板9311中的显示区域9312是位于折叠状态的便携式信息终端9310的侧面的显示区域9312。在显示区域9312中可以显示使用次数多的软件或程序的快捷等，能够顺便地进行确认信息或开启软件。
另外，可以将本发明的一个方式的具有二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮的结构的三芳基胺化合物用于有机薄膜太阳能电池。具体而言，它具有载流子传输性，因此可以将其用于载流子传输层及载流子注入层。另外，通过采用与受体性物质的混合膜可以用作电荷产生层。另外，它能够光激发，所以可以将其用于发电层。
实施例1
《合成例1》
在本合成例中，对以下述结构式(101)表示的N-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-N-苯基-4-联苯基胺(简称：mThBA1BP-II)的合成法进行说明。
[化34]
Figure BDA0003125099190000751
对50mL的三口烧瓶中加入1.7g(5mmol)的4-(3-溴苯基)-二苯并噻吩、1.2g(5mmol)的N-苯基-4-联苯基胺、0.7g(7mmol)的叔丁醇钠、30mg(50μmol)的双(二亚苄基丙酮)钯(0)，并且对烧瓶内的气氛进行氮气置换之后，加入20mL的脱水二甲苯。在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在混合物中加入0.3mL(150μmol)的三(叔丁基)膦(10wt％己烷溶液)。在氮气氛下以130℃对该混合物进行6.5小时的加热搅拌，进行反应。
在反应之后，对反应混合液中加入250mL的甲苯，通过硅酸镁、硅藻土过滤该悬浮液。将所得到的滤液浓缩，通过硅胶柱层析(展开溶剂甲苯：己烷＝1:4)进行纯化。浓缩所得到的滤液，添加丙酮及甲醇并对该混合物辐射超声波，然后使该混合物再结晶，以64％的收率得到了产量为1.6g的白色粉末。以下示出上述反应方案。
[化35]
Figure BDA0003125099190000761
硅胶薄层色谱(TLC)中的Rf值(展开溶剂乙酸乙酯：己烷＝1：10)为如下：目的物为0.48；以及4-(3-溴苯基)-二苯并噻吩为0.50；N-苯基-4-联苯基胺为0.30。
通过核磁共振法(NMR)测量所得到的化合物。以下示出测量数据。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ(ppm)＝7.09(1H，t，J＝7.5Hz)，7.23-7.66(21H，m)，7.83-7.86(1H，m)，8.13(1H，dd，J＝1.5Hz，7.8Hz)，8.17-8.20(1H，m)。
图14A及图14B示出1H NMR谱。此外，图14B是放大图14A表示的谱。从测量结果确认到获得了目的物的mThBA1BP-II。
通过利用GC-MS检测器(由赛默飞世尔科技有限公司(Thermo Fisher ScientificK.K)制造，ITQ1100离子阱GC/MS系统)测量所得到的化合物的分子量。由此，检测出以质量数503(模式为EI+)为主的峰值，而确认到得到目的物。
实施例2
《合成例2》
在本合成例中，对以下述结构式(100)表示的N-[4-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-N-苯基-4-联苯基胺(简称：ThBA1BP-II)的合成法进行说明。
[化36]
Figure BDA0003125099190000771
在实施例1的合成例1中使用的4-(3-溴苯基)-二苯并噻吩代替4-(4-溴苯基)-二苯并噻吩与合成例1同样地合成，以56％的收率得到产量为1.4g的目的物的白色粉末。以下示出反应方案。
[化37]
Figure BDA0003125099190000781
硅胶薄层色谱(TLC)中的Rf值(展开溶剂乙酸乙酯：己烷＝1：10)为如下：目的物为0.37；4-(4-溴苯基)-二苯并噻吩为0.51；以及N-苯基-4-联苯基胺为0.26。
通过核磁共振法(NMR)测量所得到的化合物。以下示出测量数据。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ(ppm)＝7.06(1H，t，J＝7.2Hz)，7.17(21H，m)，7.80-7.83(1H，m)，8.10-8.17(2H，m)。
图15A及图15B示出1H NMR谱。此外，图15B是放大图15A表示的谱。从测量结果确认到获得了目的物的ThBA1BP-II。
通过利用GC-MS检测器(由赛默飞世尔科技有限公司制造，ITQ1100离子阱GC/MS系统)测量所得到的化合物的分子量。由此，检测出以质量数503(模式为EI+)为主的峰值，而确认到得到目的物。
实施例3
《合成例3》
在本合成例中，对以下述结构式表示的N，N-双[4-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-4-联苯基胺(简称：ThBB1BP-II)的合成法进行说明。
[化38]
Figure BDA0003125099190000791
在100mL三口烧瓶中，将1.5g(3mmmol)的N，N-双(4-溴苯基)-4-联苯基胺、1.3g(6mmol)的二苯并噻吩-4-硼酸、13mg(60μmol)的醋酸钯(II)、37mg(120μmol)的三(邻甲苯基)膦、30mL的甲苯、5mL的乙醇、5mL的2mol/L碳酸钾水溶液混合，在减压下对该混合物进行搅拌的同时将该混合物脱气，然后在氮气氛下以90℃进行加热搅拌5小时，进行反应。
在反应之后，对反应混合液中加入250mL的甲苯，通过硅酸镁、硅藻土过滤该悬浮液。将所得到的滤液浓缩，通过硅胶柱层析(展开溶剂甲苯：己烷＝1:4)进行纯化。以90％的收率得到了产量为1.8g的白色粉末。以下示出反应方案。
[化39]
Figure BDA0003125099190000801
硅胶薄层色谱(TLC)中的Rf值(展开溶剂乙酸乙酯：己烷＝1：10)为如下：目的物为0.39；以及N，N-双(4-溴苯基)-4-联苯基胺为0.72。
通过核磁共振法(NMR)测量所得到的化合物。以下示出测量数据。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ(ppm)＝7.33-7.64(21H，m)，7.71(4H，d，J＝6.3Hz)，7.84-7.87(2H，m)，8.14(2H，dd，J＝2.1Hz，7.8Hz)，8.17-8.20(2H，m)。
图16A及图16B示出1H NMR谱。此外，图16B是放大图16A表示的谱。从测量结果确认到获得了目的物的ThBB1BP-II。
通过利用GC-MS检测器(由赛默飞世尔科技有限公司制造，ITQ1100离子阱GC/MS系统)测量所得到的化合物的分子量。由此，检测出以质量数685(模式为EI+)为主的峰值，而确认到得到目的物。
关于玻璃转化温度，使用示差扫描量热分析装置(DSC、由PerkinElmer，Inc.制造的Pyris 1DSC)进行调查。从测量结果可知玻璃转化温度为130℃。如此，可知ThBB1BP-II呈现高玻璃转化温度，并具有良好的耐热性。
实施例4
在本实施例中，对有关在上述合成例中合成的mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的能级的特性进行说明。
利用循环伏安法(CV)测量出mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的氧化还原反应特性。利用电化学分析仪(BAS株式会社(BAS Inc.)制造，ALS型号600A或600C)进行测定。此外，在测量溶液中，作为溶剂，使用脱水二甲基甲酰胺(DMF)，使作为支持电解质的高氯酸四正丁铵(n-Bu4NClO4)以100mmol/L的浓度溶解，且使测量对象以2mmol/L的浓度溶解而调制。作为工作电极使用铂电极(BAS株式会社制造，PTE铂电极)，作为辅助电极使用铂电极(BAS株式会社制造，VC-3用Pt对电极(5cm))，作为参考电极使用Ag/Ag+电极(BAS株式会社制造，RE7非水溶剂型参考电极)。将扫描速度统一为0.1V/sec。
表1示出从氧化电位算出的HOMO能级作为测定结果。由此可知本发明的一个方式的有机化合物具有-5.5至-5.6eV左右的HOMO能级。因此，可知有机化合物优选适合于接近于该值的能级，优选为从具有±0.3eV以内的HOMO能级的材料注入空穴，且对具有±0.3eV以内的HOMO能级的材料注入空穴。这些HOMO能级在用于使用具有蒽骨架或咔唑骨架的主体材料的荧光发光元件时，可以得到特别良好的特性的发光元件，所以是优选的。此外，可知本发明的一个方式的有机化合物也适合用于空穴传输层、发光层中的空穴传输性主体。
[表1]
Figure BDA0003125099190000811
Figure BDA0003125099190000821
mThBA1BP-II的HOMO能级稍微深于ThBA1BP-II，在二苯并噻吩优选以间位取代键合于苯胺时，具有更深的HOMO能级的层间的空穴移动。
ThBA1BP-II的HOMO能级浅于ThBB1BP-II，在苯胺优选键合于多个二苯并噻吩时，具有更浅的HOMO能级的层间的空穴移动。
接着，对mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的溶液及薄膜中的吸收光谱及发射光谱进行测量。使用紫外可见分光光度计(由日本分光株式会社制造，V550型)测量吸收光谱。使用荧光分光光度计(由日本滨松光子学株式会社制造，FS920)测量发射光谱。溶液的光谱使用石英池测量。薄膜样品在石英衬底上真空蒸镀上述化合物来制造。此外，吸收光谱从所测量的样品的光谱减去石英的吸收光谱来表示。
作为测量结果，图17示出甲苯溶液中的吸收光谱，图18示出发射光谱。图19示出薄膜中的吸收光谱，图20示出发射光谱。
从附图可知，mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的吸收带在于非常短的波长区域，即为400nm以下，光学带隙很宽。可知mThBA1BP-II与其他两个物质相比，其吸收端大且在于短波长一侧，其带隙尤其宽。
这些事情示出在发光层或与发光层相邻的层中使用这些材料时，不容易吸收掺杂剂等的单重激发能级，可以提供良好的发光效率的发光元件。
此外，这些本有机化合物发射蓝紫色光，由此可知可以用作蓝紫色掺杂剂。此外，可知将该有机化合物适合用于发射与蓝紫色相比具有更长的波长的光的掺杂剂的主体材料。
在本实施例中，利用量子化学计算对mThBA1BP-II、ThBA1BP-II及ThBB1BP-II的各种结构的HOMO能级、LUMO能级及T1能级进行模拟。
利用密度泛函理论计算法单重态和三重态中的最稳定结构。此时，再者，进行各最稳定结构中的振动解析。作为基底函数，将6-311G应用于所有的原子。再者，为了提高计算精度，作为极化基底类，对氢原子加上p函数，对氢原子以外的原子加上d函数。作为泛函数使用B3LYP。另外，分别计算单重态结构的HOMO能级和LUMO能级。接着，对单重基态和三重最低激发态中的最稳定结构的经过零点校正的能量差算出T1能级。作为量子化学计算程序，使用Gaussian09。此外，使用单重基态的最稳定结构通过时间依赖性(TD)计算法算出单重最低激发能级(S1)。
表2示出通过计算求出的值。
[表2]
简称 HOMO LUMO S1 T1
mThBA1BP-II -5.21 -1.31 3.43 2.69
ThBA1BP-II -5.19 -1.32 3.42 2.53
ThBB1BP-II -5.20 -1.36 3.38 2.55
单位:[eV]
从所计算的S1能级(从S0至S1的激发能)可知，这些有机化合物的S1能级高，在用于发光层或与发光层接触的层时，作为荧光元件可以适合使用蓝色等短波长至红色等长波长的发光元件等可见区域的各种元件。此外，确认到具有仅次于mThBA1BP-II的高S1能级的是ThBA1BP-II，实测的溶液或薄膜中的吸收端的能值的大小关系有相关。
从所计算的T1能级(S0与T1状态的最稳定能量差)可知，本发明的一个方式的胺材料的T1能级高，在用于发光层或与发光层接触的层时，作为磷光元件可以适合使用蓝色等短波长至红色等长波长发光元件等可见区域的元件。此外，具有仅次于mThBA1BP-II的高T1能级的是ThBA1BP-II，T1能级越高越适合用于短波长发光的元件。
与实测相比，所计算的HOMO能级趋向于浅(其值大)，但是可确认到所计算的3个材料的顺序与实测相关。LUMO能级的值也被预测浅于该值，这些有机化合物的LUMO能级较高。因此，在将这些有机化合物用于空穴传输层时，也用作电子阻挡层，所以可知可以期待高效率的发光元件。
实施例5
在本实施例中，对在实施方式1中说明的本发明的一个方式的发光元件1及比较发光元件1进行说明。以下示出用于发光元件1及比较发光元件1的有机化合物的结构式。
[化40]
Figure BDA0003125099190000851
(发光元件1的制造方法)
首先，在玻璃衬底上通过溅射法形成包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)膜，由此形成第一电极101。注意，将其厚度设定为110nm，而其电极面积为2mm×2mm。
接着，作为为了在衬底上形成发光元件的预处理步骤，用水洗涤衬底表面，以200℃烘焙1小时，并进行370秒的UV臭氧处理。
然后，将衬底引入到其内部压力被降低到10-4Pa左右的真空蒸镀装置中，并且在真空蒸镀装置内的加热室中以170℃进行30分钟的真空烘焙后，将衬底冷却30分钟左右。
接着，以使形成有第一电极101的面朝下的方式将形成有第一电极101的衬底固定在设置于真空蒸镀装置内的衬底支架上，然后在第一电极101上通过利用电阻加热的蒸镀法以厚度为5nm的方式蒸镀上述结构式(i)所表示的2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯(简称：HAT-CN)，由此形成空穴注入层111。
然后，在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀上述结构式(ii)所表示的N-(1，1’-联苯-4-基)-9,9-二甲基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9H-芴-2-胺(简称：PCBBiF)来形成第一空穴传输层112-1，在第一空穴传输层112-1上以厚度为5nm的方式蒸镀上述结构式(iii)所表示的N，N-双[4-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-4-联苯基胺(简称：ThBB1BP-II)来形成第二空穴传输层112-2，在第二空穴传输层112-2上以厚度为5nm的方式蒸镀上述结构式(iv)所表示的3-[4-(9-菲基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(简称：PCPPn)来形成第三空穴传输层112-3。
接着，通过将上述结构式(v)所表示的7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(简称：cgDBCzPA)和上述结构式(vi)所表示的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(简称：1，6mMemFLPAPrn)共蒸镀，以形成发光层113。将发光层113的厚度设定为25nm，将cgDBCzPA与1，6mMemFLPAPrn的重量比调节为1:0.03。
然后，在发光层113上以厚度为10nm的方式蒸镀cgDBCzPA，然后以厚度为15nm的方式蒸镀上述结构式(vii)所示的红菲绕啉(简称：BPhen)，来形成电子传输层114。
在形成电子传输层114之后，通过以厚度为1nm的方式蒸镀氟化锂(LiF)来形成电子注入层115，接着，通过以厚度为200nm的方式蒸镀铝来形成第二电极102，由此制造本实施例的发光元件1。
(比较发光元件1的制造方法)
在比较发光元件1中，形成厚度为25nm的发光元件1中的第一空穴传输层112-1，不形成第二空穴传输层112-2，其他结构要素与发光元件1同样地制造。就是说，比较发光元件1可以说是如下发光元件：不形成第二空穴传输层112-2，并具有将相当于该第二空穴传输层112-2的厚度加上第一空穴传输层112-1的厚度。
(比较发光元件2的制造方法)
在比较发光元件2中，形成厚度为30nm的发光元件1中的第一空穴传输层112-1，不形成第二空穴传输层112-2及第三空穴传输层112-3，其他构成要素与发光元件1同样地制造。就是说，比较发光元件2可以说是如下发光元件：不形成第二空穴传输层112-2及第三空穴传输层112-3，并具有将相当于该第二空穴传输层112-2及该第三空穴传输层112-3的厚度加上第一空穴传输层112-1的厚度。
(比较发光元件3的制造方法)
在比较发光元件3中，形成厚度为25nm的发光元件1中的第一空穴传输层112-1，不形成第三空穴传输层112-3，其他构成要素与发光元件1同样地制造。就是说，比较发光元件3可以说是如下发光元件：不形成第三空穴传输层112-3，并具有将相当于该第三空穴传输层112-3的厚度加上第一空穴传输层112-1的厚度。
空穴传输层112的厚度都相同的目的是消除有机层的厚度不同的影响。
以下在表中示出发光元件1及比较发光元件1至比较发光元件3的元件结构。
[表3]
Figure BDA0003125099190000881
在氮气氛的手套箱中，以不使发光元件1及比较发光元件1至比较发光元件3暴露于大气的方式使用玻璃衬底进行密封处理(将密封材料涂敷在元件的周围，在密封时进行UV处理并在80℃的温度下进行1小时的热处理)，然后对这些发光元件的初期特性及可靠性进行测量。另外，测量在室温(保持为25℃的气氛)下进行。
图21至图26分别示出发光元件1及比较发光元件1至比较发光元件3的亮度-电流密度特性、电流效率-亮度特性、亮度-电压特性、电流-电压特性、外部量子效率-亮度特性以及发射光谱。另外，表4示出各发光元件的1000cd/m2附近的主要特性值。
[表4]
Figure BDA0003125099190000891
从图21至图26及表2可知，本发明的一个方式的发光元件1是蓝色发光元件，其中与不设置第二空穴传输层112-2的比较发光元件1相比，驱动电压良好，与比较发光元件1及比较发光元件2相比，效率良好，与比较发光元件3同样地具有良好的特性。
另外，图27示出起始亮度为5000cd/m2且电流密度为恒定的条件下的相对于驱动时间的亮度变化的图表。如图27所示，可知与不设置第二空穴传输层112-2的比较发光元件1、只形成第一空穴传输层112-1的比较发光元件2、不设置第三空穴传输层112-3的比较发光元件3相比，本发明的一个方式的发光元件的发光元件1是伴随着驱动时间的累积的亮度下降小且寿命长的发光元件。
以下表示出本实施例的发光元件中的第一空穴传输材料至第三空穴传输材料、主体材料及发光材料的各HOMO能级。注意，HOMO能级及LUMO能级通过循环伏安法(CV)测量算出。以下示出计算方法。计算方法与实施例4相同。
[表5]
Figure BDA0003125099190000892
如表所示，在用于发光元件1的材料中，第二空穴传输材料的HOMO能级深于第一空穴传输材料的HOMO能级，主体材料的HOMO能级深于第二空穴传输材料的HOMO能级，第三空穴传输材料的HOMO能级深于主体材料的HOMO能级。另外，发光材料的HOMO能级浅于主体材料的HOMO能级。
第一空穴传输材料的PCBBiF的HOMO能级较浅，为-5.36eV，容易与LUMO能级为-4.41eV的HAT-CN发生相互作用而发生电荷分离。但是，主体材料的cgDBCzPA的HOMO能级为-5.69eV，与PCBBiF的HOMO能级有很大的差异，即0.33eV，所以将空穴从第一空穴传输层112-1直接注入到发光层的主体材料是很困难的。发光材料的1，6mMemFLPAPrn的HOMO能级为-5.40eV，与第一空穴传输材料的HOMO能级的差异小，所以有时对发光材料注入空穴，在空穴直接注入到发光材料时，空穴被俘获在第一空穴传输层112-1与发光层的界面，导致发光区域的集中而促进劣化。此外，此时空穴不容易从第一空穴传输层112-1的空穴传输材料注入到发光层的主体材料，因此空穴积累在该空穴传输材料，电子积累在主体材料。此时，该空穴传输材料与主体材料之间有可能形成其能量比发光材料更低的激基复合物，容易发生发光效率下降等的问题。这是比较发光元件2的特性比发光元件1低的原因之一。
在发光元件1中，在第二空穴传输层112-2中使用其HOMO能级比主体材料浅但比第一空穴传输材料深的第二空穴传输材料，由此，先使空穴从第一空穴传输层112-1注入第二空穴传输层112-2。第二空穴传输材料的ThBB1BP-II的HOMO能级为-5.54eV，与第一空穴传输材料的PCBBiF的差异小，为0.18eV。因此，空穴顺利地从第一空穴传输层112-1注入到第二空穴传输层112-2。
在此，考虑空穴从第二空穴传输层112-2注入到发光层113的情况。第二空穴传输材料与主体材料之间存在0.15eV左右的势垒。在通常情况下，空穴顺利地被注入，但是发光层113所包含的发光材料的HOMO能级为-5.40eV，不存势垒。因此，向发光材料的空穴注入与向主体材料的空穴注入相比占优势。在空穴直接注入到发光材料的情况下，如上所述，容易发生促进劣化且降低发光效率等问题。这是比较发光元件3的可靠性比发光元件1低的原因之一。
鉴于上述问题，在作为本发明的一个方式的发光元件的发光元件1中，在第二空穴传输层112-2与发光层113之间设置第三空穴传输层112-3。第三空穴传输层112-3所包含的第三空穴传输材料的PCPPn的HOMO能级为-5.80eV，深于主体材料的HOMO能级。因此，不存在向主体材料的空穴注入势垒，借助于主体材料与发光材料的混合比也使空穴优先地注入主体材料。注入到主体材料的空穴的一部分被发光材料俘获，但是空穴可以在适当地被俘获的同时向第二电极移动，而且，由于主体材料为具有电子传输性的蒽化合物，因此驱动电压不会上升。另外，发光区域不集中，在发光层113中扩展，因此可以避免劣化的促进，而可以实现寿命或发光效率良好的发光元件。
注意，由于在比较发光元件1中不设置第二空穴传输层112-2，所以空穴从第一空穴传输层112-1注入到第三空穴传输层112-3，第一空穴传输材料与第三空穴传输材料的HOMO能级之差大，即为0.44eV，从其结果可知效率及可靠性都大大地降低。
符号说明
1 照明系统
2 控制部
3 传感器部
4 照明部
5 数据库
6 发光装置部
101 第一电极
102 第二电极
103 EL层
111 空穴注入层
112-1 第一空穴传输层
112-2 第二空穴传输层
112-3 第三空穴传输层
113 发光层
114 电子传输层
115 电子注入层
116 电荷产生层
117 P型层
118 电子继电层
119 电子注入缓冲层
400 衬底
401 第一电极
403 EL层
404 第二电极
405 密封材料
406 密封材料
407 密封衬底
412 焊盘
420 IC芯片
501 第一电极
502 第二电极
511 第一发光单元
512 第二发光单元
513 电荷产生层
601 驱动电路部(源极线驱动电路)
602 像素部
603 驱动电路部(栅极线驱动电路)
604 密封衬底
605 密封材料
607 空间
608 布线
609 FPC(柔性印刷电路)
610 元件衬底
611 开关FET
612 电流控制FET
613 第一电极
614 绝缘物
616 EL层
617 第二电极
618 发光元件
730 绝缘膜
770 平坦化绝缘膜
772 导电膜
782 发光元件
783 液滴喷射装置
784 液滴
785 层
786 EL层
788 导电膜
901 外壳
902 液晶层
903 背光单元
904 外壳
905 驱动器IC
906 端子
951 衬底
952 电极
953 绝缘层
954 分隔壁层
955 EL层
956 电极
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 第一层间绝缘膜
1021 第二层间绝缘膜
1022 电极
1024W 第一电极
1024R 第一电极
1024G 第一电极
1024B 第一电极
1025 分隔壁
1028 EL层
1029 第二电极
1031 密封衬底
1032 密封材料
1033 透明基材
1034R 红色着色层
1034G 绿色着色层
1034B 蓝色着色层
1035 黑矩阵
1036 保护层
1037 第三层间绝缘膜
1040 像素部
1041 驱动电路部
1042 周边部
1400 液滴喷射装置
1402 衬底
1403 液滴喷射单元
1404 成像单元
1405 头
1406 虚线
1407 控制单元
1408 存储媒体
1409 图像处理单元
1410 计算机
1411 标记
1412 头
1413 材料供应源
1414 材料供应源
1415 材料供应源
1416 头
2001 外壳
2002 光源
3001 照明装置
5000 显示区域
5001 显示区域
5002 显示区域
5003 显示区域
5004 显示区域
5005 显示区域
7101 外壳
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 外壳
7203 显示部
7204 键盘
7205 外部连接端口
7206 指向装置
7210 第二显示部
7301 外壳
7302 外壳
7303 联结部
7304 显示部
7305 显示部
7306 扬声器部
7307 记录媒体插入部
7308 LED灯
7309 操作键
7310 连接端子
7311 传感器
7401 外壳
7402 显示部
7403 操作按钮
7404 外部连接端口
7405 扬声器
7406 麦克风
7400 移动电话机
9033 夹子
9034 开关
9035 电源开关
9036 开关
9038 操作开关
9310 便携式信息终端
9311 显示面板
9312 显示区域
9313 铰链部
9315 外壳
9630 外壳
9631 显示部
9631a 显示部
9631b 显示部
9632a 触摸屏区域
9632b 触摸屏区域
9633 太阳能电池
9634 充放电控制电路
9635 电池
9636 DCDC转换器
9637 操作键
9638 转换器
9639 按钮。

Claims (43)

1.一种发光元件，包括：
第一电极；
第二电极；以及
EL层，
其中，所述EL层位于所述第一电极与所述第二电极之间，
所述EL层包括空穴注入层、第一层、第二层、第三层以及第四层，
所述空穴注入层包含有机受体，
所述空穴注入层位于所述第一电极与所述第一层之间，
所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间，
所述第四层位于所述第三层与所述第二电极之间，
所述第一层包含第一空穴传输材料，
所述第二层包含第二空穴传输材料，
所述第三层包含第三空穴传输材料，
所述第四层包含主体材料及发光材料，
所述第二空穴传输材料的HOMO能级深于所述第一空穴传输材料的HOMO能级，
所述主体材料的HOMO能级深于所述第二空穴传输材料的所述HOMO能级，
所述第三空穴传输材料的HOMO能级深于所述主体材料的所述HOMO能级，
所述第二空穴传输材料的所述HOMO能级与所述第三空穴传输材料的所述HOMO能级之差为0.3eV以下，
并且，所述第二空穴传输材料是具有二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮的结构的三芳基胺化合物。
2.根据权利要求1所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料是具有一个或两个如下结构的物质，在所述结构的每一个中，所述二苯并呋喃骨架或所述二苯并噻吩骨架直接或通过所述二价芳香烃基团键合于所述胺的所述氮。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述二苯并呋喃骨架或所述二苯并噻吩骨架的4位直接或通过所述二价芳香烃基团键合于所述胺的所述氮。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料是具有以通式(g1-1)表示的部分结构的有机化合物，
Figure FDA0003125099180000021
其中，Z表示氧原子或硫原子，
n表示0至3的整数，
并且，R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料是具有以通式(g1-2)表示的部分结构的有机化合物，
Figure FDA0003125099180000022
其中，Z表示氧原子或硫原子，
n表示0至3的整数，
并且，R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料是单胺化合物。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料是以通式(G1-1)表示的有机化合物，
Figure FDA0003125099180000031
其中，X表示氧原子或硫原子，
n表示0至3的整数，
Ar1表示核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，
Ar2表示核原子数为6至18的芳香烃基和以通式(g2-1)表示的基中的任一个，
并且，R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，
Figure FDA0003125099180000032
其中，Z表示氧原子或硫原子，
m表示0至3的整数，
并且，R21至R31分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料是以通式(G1-2)表示的有机化合物，
Figure FDA0003125099180000041
其中，Z表示氧原子或硫原子，
n表示0至3的整数，
Ar1表示核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，
Ar2表示核原子数为6至18的芳香烃基和以通式(g2-2)表示的基中的任一个，
并且，R1至R11分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，
Figure FDA0003125099180000042
其中，Z表示氧原子或硫原子，
m表示0至3的整数，
并且，R21至R31分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个。
9.根据权利要求8所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料是由以下所示的结构式表示的有机化合物，
Figure FDA0003125099180000051
10.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述有机受体是2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯。
11.根据权利要求10所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料的所述HOMO能级为-5.7eV以上且-5.4eV以下。
12.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第一空穴传输材料的所述HOMO能级与所述第二空穴传输材料的所述HOMO能级之差为0.3eV以下。
13.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第二空穴传输材料的所述HOMO能级与所述第三空穴传输材料的所述HOMO能级之差为0.2eV以下。
14.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第一空穴传输材料的所述HOMO能级与所述第二空穴传输材料的所述HOMO能级之差为0.2eV以下。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述发光材料的HOMO能级高于所述主体材料的所述HOMO能级。
16.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第一空穴传输材料是为三芳基胺且具有芴胺骨架的物质。
17.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述第三空穴传输材料是不包含胺的物质。
18.根据权利要求17所述的发光元件，
其中所述第三空穴传输材料包含咔唑骨架。
19.根据权利要求18所述的发光元件，
其中所述咔唑骨架是N-苯基咔唑骨架。
20.根据权利要求17所述的发光元件，
其中所述第三空穴传输材料包含三亚苯骨架。
21.根据权利要求17所述的发光元件，
其中所述第三空穴传输材料包含萘骨架。
22.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述主体材料包含蒽骨架。
23.根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述主体材料包含二苯基蒽骨架。
24.根据权利要求22所述的发光元件，
其中所述主体材料包含咔唑骨架。
25.根据权利要求24所述的发光元件，
其中所述咔唑骨架包含苯并咔唑骨架。
26.根据权利要求25所述的发光元件，
其中所述咔唑骨架是二苯并咔唑骨架。
27.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述发光材料是荧光发光物质。
28.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述发光材料发射蓝色荧光。
29.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述发光材料是稠合芳族二胺化合物。
30.根据权利要求1或权利要求2所述的发光元件，
其中所述发光材料是芘二胺化合物。
31.一种发光装置，包括：
权利要求1或权利要求2所述的发光元件；以及
晶体管或衬底。
32.一种电子设备，包括：
权利要求31所述的发光装置；以及
传感器、操作按钮、扬声器或麦克风。
33.一种照明装置，包括：
权利要求31所述的发光装置；以及
外壳。
34.一种照明系统，包括：
控制部；
传感器部；以及
照明部，
其中，所述照明部包括多个发光装置部，
所述发光装置部包括一个或多个发光元件，
并且，所述发光元件是权利要求1至权利要求30中的任一项所述的发光元件。
35.根据权利要求34所述的照明系统，
其中所述传感器部感知使用者的存在信息或位置信息并将该信息发送到所述控制部，从而所述控制部使所述发光装置部以适当的发光强度发光。
36.根据权利要求34或权利要求35所述的照明系统，
其中根据所述使用者的位置信息的变化使所述发光装置部的所述发光强度逐次变化。
37.一种使用权利要求34或权利要求35所述的照明系统的引导系统。
38.根据权利要求37所述的引导系统，
其中，所述传感器部具有检测所述使用者所具有的属性信息的功能，
并且，根据所述属性信息及所述使用者的所述位置信息使所述发光装置部的所述发光强度变化，所述引导系统向适当的方向引导所述使用者。
39.一种发光元件，包括：
阳极；
阴极；
在所述阳极和所述阴极之间具有主体材料和客体材料的发光层；
在所述阳极和所述发光层之间具有有机受体的空穴注入层；
在所述空穴注入层和所述发光层之间具有第一有机化合物的第一层；
在所述第一层和所述发光层之间具有第二有机化合物的第二层；和
在所述第二层和所述发光层之间具有第三有机化合物的第三层，
其中，所述第二有机化合物的HOMO能级深于所述第一有机化合物的HOMO能级，
所述主体材料的HOMO能级深于所述第二有机化合物的所述HOMO能级，
所述第三有机化合物的HOMO能级深于所述主体材料的所述HOMO能级，
所述第二有机化合物的所述HOMO能级与所述第三有机化合物的所述HOMO能级之差为0.3eV以下，
所述第二有机化合物的带隙的能量大于所述客体材料的单重态能量，
所述第二有机化合物是具有二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的单胺化合物，
并且，所述二苯并呋喃骨架或所述二苯并噻吩骨架直接或通过二价芳香烃基团键合于胺的氮。
40.根据权利要求39所述的发光元件，其中所述客体材料的所述单重态能量的波长长于所述第二有机化合物的吸收端。
41.根据权利要求40所述的发光元件，其中所述客体材料发射荧光。
42.一种有机化合物的合成方法，所述方法包括：
根据以下方案(F-1)进行反应：
Figure FDA0003125099180000091
其中，Y表示卤素原子或三氟甲磺酸酯，
R1至R7和R35至R48分别独立地表示氢、碳数为1至6的饱和烃基、碳数为3至6的环状饱和烃基和核原子数为6至18的芳香烃基中的任一个，
α表示核原子数为6至碳数为18的二价芳香烃基，
Z表示氧原子或硫原子，
并且，k表示1或2。
43.根据权利要求42所述的有机化合物的合成方法，其中反应条件是布赫瓦尔德-哈特维希反应或乌尔曼反应。
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