TW201415688A - 發光元件，發光裝置，電子裝置，及照明裝置 - Google Patents

發光元件，發光裝置，電子裝置，及照明裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201415688A
TW201415688A TW102133176A TW102133176A TW201415688A TW 201415688 A TW201415688 A TW 201415688A TW 102133176 A TW102133176 A TW 102133176A TW 102133176 A TW102133176 A TW 102133176A TW 201415688 A TW201415688 A TW 201415688A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
emitting element
layer
substituted
emitting
Prior art date
Application number
TW102133176A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI637543B (zh
Inventor
Tomonori Nakayama
Takako Takasu
Satoko Shitagaki
Harue Osaka
Toshiki Hamada
Original Assignee
Semiconductor Energy Lab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Lab filed Critical Semiconductor Energy Lab
Publication of TW201415688A publication Critical patent/TW201415688A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI637543B publication Critical patent/TWI637543B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/12—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D487/14—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18—Metal complexes
    • C09K2211/185—Metal complexes of the platinum group, i.e. Os, Ir, Pt, Ru, Rh or Pd
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom

Abstract

本發明的目的之一是提供一種將對發光元件的發光層的電洞注入性提高的發磷光並且發光效率高的發光元件。該發光元件的發光層包含以下面通式(G1)表示的第一有機化合物和為磷光化合物的第二有機化合物。第一有機化合物的HOMO能階與第二有機化合物的HOMO能階之間的差低於或等於0.3eV以下。□

Description

發光元件，發光裝置，電子裝置，及照明裝置
本發明的一個方式係關於一種在一對電極之間夾有藉由施加電場來得到發光的有機化合物而成的發光元件，另外，本發明係關於一種具有這種發光元件的發光裝置、電子裝置以及照明裝置。
將具有薄型輕量、高速回應性及直流低電壓驅動等的特徵的有機化合物用作發光體的發光元件被期待應用於下一代平板顯示器。一般認為尤其是將發光元件配置為矩陣狀的顯示裝置與習知的液晶顯示裝置相比具有視角寬且可見度優異的優點。
一般認為發光元件的發光機制是如下：藉由在一對電極之間夾著包含發光物質的EL層並對該一對電極施加電壓，從陰極注入的電子和從陽極注入的電洞在EL層的發光中心形成激發態，該激發態返回到基態時釋放出能量而發光。作為用於發光物質的有機化合物的激發 態，可以是單重激發態或三重激發態，從單重激發態(S1)發射的光被稱為螢光，而從三重激發態(T1)發射的光被稱為磷光。此外，在發光元件中，單重激發態和三重激發態的統計學上的生成比率被認為是S1：T1=1：3。
因此，藉由對發光元件的EL層採用包含主體材料和客體材料(磷光化合物)而成的結構，可以將元件結構形成為不僅利用螢光發光還利用磷光發光的結構，由此可以實現元件特性的提高(例如，參照專利文獻1)。
另外，作為構成EL層的結構，可以舉出電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層等，並且至少包括發光層。此外，已對這些層展開了適於各層功能的材料的開發，並且藉由使用該材料來實現提高元件特性(例如，參照專利文獻2)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2010-182699號公報
[專利文獻2]日本專利申請公開第2001-261680號公報
由於提高對發光層的載子注入性可以提高發光效率，因此提高對發光層的載子注入性對於提高發光元件的元件特性來說非常重要。另外，發光層在包含主體材料和客體材料而形成的情況下，可以認為主體材料的最高佔據分子軌域(highest occupied molecular orbital)能階(以下稱為HOMO能階)和客體材料的HOMO能階的大 小關係會影響對發光層的載子(電洞)注入性。這是因為在主體材料的HOMO能階極小於客體材料的HOMO能階的情況下，電洞在發光層的陽極一側的介面中根據客體材料選擇性地被俘獲而難以擴散到整個發光層。因此，作為用於發光層的主體材料，較佳為使用與同時使用的客體材料之間的HOMO能階的差小、並且三重激發態能階(T1能階)高的材料。藉由組合上述主體材料和客體材料，可以使發光層的載子平衡良好，而可以提供發光效率高的發光元件。
當用於發光層的客體材料的HOMO能階高時，同時使用的主體材料也較佳為HOMO能階高的材料。但是，在使用藍等呈現短波長的磷光發光的客體材料的情況下，當HOMO能階高時，T1能階也隨HOMO能階變高，因此適當地使用滿足上述兩者的條件的材料有利於提高發光效率。在此，對即使在與習知的主體材料相比HOMO能階高且T1能階高的情況下也可以在廣的範圍選擇作為客體材料的磷光化合物的主體材料，利用量子化學計算進行模擬計算來對最適用於呈現磷光的發光元件的發光層的主體材料的分子結構進行研討。
在分子結構的設計中，藉由提高分子中的電子密度可以提高HOMO能階。但是，當為了提高電子密度而採用胺結構等時，共軛會在分子中擴展而容易使T1能階變低。在此，在分子中還引入五元環，在藉由提高電子密度而提高HOMO能階的同時，將T1能階保持為高的 狀態。
由此可知，作為最適用於呈現磷光的發光元件的發光層的主體材料的結構，為了藉由在分子中引入多個五元環提高電子密度來提高HOMO能階，並且將T1能階保持為高的狀態，較佳為使用如下通式(G1)所示的包含多個五元環的物質。
(在通式中，α1至α3分別獨立地表示取代或未取代的伸苯基和取代或未取代的聯苯二基中的任一個，Ar1至Ar3分別獨立地表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的茀基、取代或未取代的聯伸三苯基和取代或未取代的菲基中的任一個，l、m、n分別獨立地為0或1。)
本發明的一個方式是在發光元件的發光層中包含作為主體材料的第一有機化合物以及作為客體材料的 第二有機化合物的結構，並且將第一有機化合物的HOMO能階與第二有機化合物的HOMO能階之間的差設定為0.3eV以下。
此外，本發明的另一個方式是一種發光元件，該發光元件在一對電極之間包括包含以上述通式(G1)表示的第一有機化合物以及作為客體材料的第二有機化合物的層。另外，在上述結構中，將第一有機化合物的HOMO能階與第二有機化合物的HOMO能階之間的差設定為0.3eV以下。
另外，在上述結構中，第二有機化合物是磷光化合物(有機金屬錯合物等)，特別較佳為使用HOMO能階為-5.8eV以上的材料。
在上述的各結構中，也可以採用除了包括包含第一有機化合物和第二有機化合物的發光層，還包括電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、電子傳輸層的結構。此時，由於以上述通式(G1)表示的第一有機化合物具有施體性，因此可以用於電洞注入層和電洞傳輸層。
另外，在上述各結構中，作為以上述通式(G1)表示的第一有機化合物，尤其可以使用下面結構式(100)所示的有機化合物(10,15-二氫-5,10,15-三苯-5H-二吲哚[3,2-a：3’,2’-c]咔唑(簡稱：P3Dic))。
另外，本發明的一個方式在其範疇內不僅包括具有發光元件的發光裝置，還包括具有發光裝置的電子裝置及照明裝置。因此，本說明書中的發光裝置是指影像顯示裝置或光源(包括照明裝置)。另外，發光裝置還包括如下模組：在發光裝置中安裝有連接器諸如FPC(Flexible printed circuit：撓性印刷電路)、TCP(Tape Carrier Package：載帶封裝)的模組；將印刷線路板設置於TCP端部的模組；或者IC(積體電路)藉由COG(Chip On Glass：玻璃上晶片)方式直接安裝在發光元件上的模組。
在本發明的一個方式中，由於可以將呈現磷光的發光元件的發光層所含的主體材料的HOMO能階與客體材料的HOMO能階之間的差設定為0.3eV以下，因此可以實現發光效率高的發光元件。
10‧‧‧發光層
11‧‧‧第一有機化合物(主體材料)
12‧‧‧第二有機化合物(客體材料)
13‧‧‧電洞傳輸層
14‧‧‧主體材料
101‧‧‧陽極
102‧‧‧陰極
103‧‧‧EL層
104‧‧‧發光層
105‧‧‧第一有機化合物(主體材料)
106‧‧‧第二有機化合物(客體材料)
201‧‧‧第一電極(陽極)
202‧‧‧第二電極(陰極)
203‧‧‧EL層
204‧‧‧電洞注入層
205‧‧‧電洞傳輸層
206‧‧‧發光層
207‧‧‧電子傳輸層
208‧‧‧電子注入層
209‧‧‧第一有機化合物(主體材料)
210‧‧‧第二有機化合物(客體材料)
301‧‧‧第一電極
302(1)至302(n)‧‧‧EL層
304‧‧‧第二電極
305‧‧‧電荷產生層
305(1)至305(n-1)‧‧‧電荷產生層
501‧‧‧元件基板
502‧‧‧像素部
503‧‧‧驅動電路部(源極線驅動電路)
504a、504b‧‧‧驅動電路部(閘極線驅動電路)
505‧‧‧密封材料
506‧‧‧密封基板
507‧‧‧佈線
508‧‧‧FPC(撓性印刷電路)
509‧‧‧n通道型TFT
510‧‧‧p通道型TFT
511‧‧‧開關用TFT
512‧‧‧電流制御用TFT
513‧‧‧第一電極(陽極)
514‧‧‧絕緣物
515‧‧‧EL層
516‧‧‧第二電極(陰極)
517‧‧‧發光元件
518‧‧‧空間
1100‧‧‧基板
1101‧‧‧第一電極
1102‧‧‧EL層
1103‧‧‧第二電極
1111‧‧‧電洞注入層
1112‧‧‧電洞傳輸層
1113‧‧‧發光層
1113a‧‧‧第一發光層
1113b‧‧‧第二發光層
1114‧‧‧電子傳輸層
1115‧‧‧電子注入層
7100‧‧‧電視機
7101‧‧‧外殼
7103‧‧‧顯示部
7105‧‧‧支架
7107‧‧‧顯示部
7109‧‧‧操作鍵
7110‧‧‧遙控器
7201‧‧‧主體
7202‧‧‧外殼
7203‧‧‧顯示部
7204‧‧‧鍵盤
7205‧‧‧外部連接埠
7206‧‧‧指向裝置
7301‧‧‧外殼
7302‧‧‧外殼
7303‧‧‧聯結部
7304‧‧‧顯示部
7305‧‧‧顯示部
7306‧‧‧揚聲器部
7307‧‧‧儲存介質插入部
7308‧‧‧LED燈
7309‧‧‧操作鍵
7310‧‧‧連接端子
7311‧‧‧感測器
7312‧‧‧麥克風
7400‧‧‧行動電話機
7401‧‧‧外殼
7402‧‧‧顯示部
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外部連接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧麥克風
8001‧‧‧照明裝置
8002‧‧‧照明裝置
8003‧‧‧照明裝置
8004‧‧‧照明裝置
9033‧‧‧夾子
9034‧‧‧顯示模式切換開關
9035‧‧‧電源開關
9036‧‧‧省電模式切換開關
9038‧‧‧操作開關
9630‧‧‧外殼
9631‧‧‧顯示部
9631a‧‧‧顯示部
9631b‧‧‧顯示部
9632a‧‧‧觸控面板的區域
9632b‧‧‧觸控面板的區域
9633‧‧‧太陽能電池
9634‧‧‧充放電控制電路
9635‧‧‧電池
9636‧‧‧DCDC轉換器
9637‧‧‧操作鍵
9638‧‧‧轉換器
9639‧‧‧按鈕
在圖式中： 圖1是說明本發明的一個方式的概念的圖；圖2是說明發光元件的結構的圖；圖3是說明發光元件的結構的圖；圖4A和圖4B是說明發光元件的結構的圖；圖5A和圖5B是說明發光裝置的圖；圖6A至圖6D是說明電子裝置的圖；圖7A至圖7C是說明電子裝置的圖；圖8是說明照明裝置的圖；圖9是說明發光元件的結構的圖；圖10是示出發光元件1、發光元件2及發光元件3的電壓-電流特性的圖；圖11是示出發光元件1、發光元件2及發光元件3的亮度-色度特性的圖；圖12是示出發光元件1、發光元件2及發光元件3的亮度-外部能量效率特性的圖；圖13是示出發光元件1、發光元件2及發光元件3的發光光譜的圖；圖14是示出發光元件4及發光元件5的電壓-電流特性的圖；圖15是示出發光元件4及發光元件5的亮度-色度特性的圖；圖16是示出發光元件4及發光元件5的亮度-外部能量效率特性的圖；圖17是示出發光元件4及發光元件5的發光光譜的 圖。
下面，參照圖式詳細地說明本發明的實施方式。但是，本發明不侷限於以下說明的內容，其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。
實施方式1
在本實施方式中，對本發明的一個方式的呈現磷光的發光元件進行說明。
如圖1所示，本實施方式示出的發光元件在發光層10中包含第一有機化合物(主體材料)11和第二有機化合物(客體材料)12，第一有機化合物(主體材料)11的HOMO能階與第二有機化合物(客體材料)12的HOMO能階之間的差為0.3eV以下。
另外，當從電洞傳輸層13對發光層10注入電洞時，發光層10在代替第一有機化合物(主體材料)11使用包含主體材料14所示的HOMO能階的主體材料的情況下，從電洞傳輸層13注入的電洞的大部分即使注入到客體材料14中，也容易立刻進入到位於發光層10與電洞傳輸層13的介面的附近的第二有機化合物(客體材料)12的能階，所以導致對發光層10的電洞注入性和傳 輸性降低。因此，可以認為驅動電壓容易上升。但是，作為用於發光層10的主體材料，在使用比主體材料14的HOMO能階大(也就是說，與第二有機化合物(客體材料)12之間的HOMO能階的差小，較佳為0.3eV以下)的第一有機化合物(主體材料)11的情況下，由於容易對第一有機化合物(主體材料)11的HOMO能階和第二有機化合物(客體材料)12的HOMO能階的兩者注入電洞，因此可以提高對發光元件的發光層10的電洞注入性和傳輸性。
在此，對與主體材料14相比HOMO能階高且T1能階高的材料，藉由利用量子化學計算進行模擬計算，可知作為最適於第一有機化合物(主體材料)11的結構，為了藉由引入多個五元環提高電子密度來提高HOMO能階，並且提高由於氮的引入而降低的T1能階，較佳為使用如下通式(G1)所示的包含五元環的物質。
(在通式中，α1至α3分別獨立地表示取代或未取代的伸苯基和取代或未取代的聯苯二基中的任一個，Ar1至 Ar3分別獨立地表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的茀基、取代或未取代的聯伸三苯基和取代或未取代的菲基中的任一個，l、m、n分別獨立地為0或1。)
在此，本實施方式中的呈現磷光的發光元件在發光層中包含以上述通式(G1)表示的第一有機化合物(主體材料)和第二有機化合物(客體材料)而形成，並且將第一有機化合物(主體材料)的HOMO能階與第二有機化合物(客體材料)的HOMO能階之間的差設定為0.3eV以下。
接著，參照圖2說明本發明的一個方式的發光元件。
如圖2所示，本發明的一個方式的發光元件具有在一對電極(陽極101、陰極102)之間夾著發光層104的結構。其中，發光層104包含以上述通式(G1)表示的第一有機化合物(主體材料)105和是磷光化合物的第二有機化合物(客體材料)106。注意，發光層104是與一對電極接觸的EL層103所含的功能層的一部分。另外，EL層103除了發光層104還可以適當地選擇電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、電子傳輸層等層，並將其形成於所需的位置。
另外，作為以上述通式(G1)表示的第一有機化合物105(主體材料)的具體例子，可以舉出如下物 質。
另外，第二有機化合物(客體材料)106為磷光化合物(有機金屬錯合物等)，尤其較佳為使用HOMO能階為-5.8eV以上的材料。
另外，作為是磷光化合物的有機金屬錯合物，例如可以舉出：三(2-苯基吡啶)銥(III)(簡稱：Ir(ppy)3)、乙醯丙酮雙(2-苯基吡啶)銥(III)(簡稱：Ir(ppy)2(acac))、乙醯丙酮雙(2-苯基苯並噻唑-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(bt)2(acac))、乙醯丙酮雙[2-(2’-苯並[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3’]銥(III)(簡稱：Ir(btp)2(acac))、(乙醯丙酮)雙[2,3-雙(4-氟苯基)喹啉]銥(III)(簡稱：Ir(Fdpq)2(acac))、(乙醯丙酮)雙(2,3,5-三苯基吡嗪)銥(III)(簡稱：Ir(tppr)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉鉑(II)(簡稱：PtOEP)、(乙醯丙酮)雙(6-叔丁基-4-苯基嘧啶)銥(III)(別稱： 雙[2-(6-叔丁基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮-κ2O,O’)銥(III))(簡稱：[Ir(tBuppm)2(acac)])、雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪)(二新戊醯基甲烷)銥(III)(簡稱：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])、(乙醯丙酮)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶)銥(III)(別稱：雙[2-(6-甲基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮-κ2O,O’)銥(III))(簡稱：[Ir(mppm)2(acac)])等。
第一有機化合物105及第二有機化合物106不限於上述物質，只要是第一有機化合物105的HOMO能階與第二有機化合物106的HOMO能階之間的差為0.3eV以下的組合即可。
在本實施方式中說明的本發明的一個方式的發光元件中，由於可以將呈現磷光的發光元件的發光層所含的主體材料的HOMO能階與客體材料的HOMO能階之間的差設定為0.3eV以下，因此可以藉由提高對發光層的電洞注入性而實現發光效率高的發光元件。
實施方式2
在本實施方式中，參照圖3說明本發明的一個方式的發光元件的結構以及其製造方法。
如圖3所示，在本實施方式所示的發光元件中，在一對電極(第一電極(陽極)201和第二電極(陰極)202)之間夾著包括發光層206的EL層203。EL層203除了包括發光層206之外，還包括電洞注入層204、 電洞傳輸層205、電子傳輸層207、電子注入層208等。
另外，與在實施方式1中說明的發光元件同樣，發光層206包含以下面通式(G1)表示的第一有機化合物209和第二有機化合物210而形成。並且，將第一有機化合物209的HOMO能階與第二有機化合物210的HOMO能階之間的差設定為0.3eV以下。
由於藉由採用上述發光元件的發光層的結構可以提高從電洞傳輸層對發光層注入電洞的電洞注入性，因此可以提高發光元件的發光效率。
另外，作為上述結構中的以下面通式(G1)表示的第一有機化合物209和第二有機化合物210的具體例子，由於可以使用與實施方式1所示的物質相同的物質，所以省略其說明。
(在通式中，α1至α3分別獨立地表示取代或未取代的伸苯基和取代或未取代的聯苯二基中的任一個，Ar1至Ar3分別獨立地表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的萘 基、取代或未取代的茀基、取代或未取代的聯伸三苯基和取代或未取代的菲基中的任一個，l、m、n分別獨立地為0或1。)
上述通式(G1)所示的骨架(二吲哚咔唑骨架)為平面性高且載子傳輸性良好的骨架。尤其是HOMO能階大且電洞傳輸性良好。
注意，在上述通式(G1)中，當α1至α3和Ar1至Ar3具有取代基時，該取代基較佳為碳原子數是1至6的烷基。
另外，在上述通式(G1)中，即使α1至α3和Ar1至Ar3接合於二吲哚咔唑骨架，電子密度也難以從二吲哚咔唑擴散到這些取代基，因此該結構在維持不降低T1能階的觀點上來看，是較佳的。
另外，在上述通式(G1)中，當Ar1至Ar3分別獨立地為取代或未取代的吡啶基和取代或未取代的嘧啶基中的任一個時，因為有雙極性，所以是較佳的。再者，此時如果l、m和n是1的話，可以由二吲哚咔唑骨架和Ar1至Ar3將HOMO能階和LUMO能階的重疊抑制為小，而可以將T1保持為高的狀態，所以是較佳的。
另外，在上述通式(G1)中，α1至α3分別獨立地表示取代或未取代的伸苯基和取代或未取代的聯苯二基中的任一個，Ar1至Ar3分別獨立地表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基中的任一個，當l、m、n為0或1時，可以將T1保持為 高的狀態，所以是較佳的。這是因為當α1至α3由六元環構成時，與使用比六元環大的稠環相比，更加能夠將T1保持為高的狀態。
另外，在上述通式(G1)中，在α1至α3分別獨立地表示取代或未取代的伸苯基和取代或未取代的聯苯二基中的任一個，而Ar1至Ar3分別獨立地表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的茀基、取代或未取代的聯伸三苯基和取代或未取代的菲基中的任一個的情況下，由於這些基為烴基而可以將HOMO能階保持為大的狀態，所以是較佳的。
接下來，具體說明本實施方式所示的發光元件的製造方法。
作為第一電極(陽極)201及第二電極(陰極)202，可以使用金屬、合金、導電化合物及這些物質的混合物。明確而言，除了氧化銦-氧化錫(ITO：Indium Tin Oxide)、包含矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫、氧化銦-氧化鋅(Indium Zinc Oxide)、包含氧化鎢及氧化鋅的氧化銦、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鈦(Ti)之外，還可以使用屬於元素週期表中第1族或第2族的元素，即諸如鋰(Li)和銫(Cs)等鹼金屬、諸如鈣(Ca)和鍶(Sr)等鹼土金屬、鎂(Mg)以及包含這些金屬的合金(MgAg、AlLi)、諸如銪(Eu)和鐿(Yb)等稀土金屬以及包含這些金屬的合 金，此外還可以使用石墨烯等。另外，第一電極(陽極)201及第二電極(陰極)202例如可以藉由濺射法或蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)等來形成。
作為用於電洞注入層204及電洞傳輸層205的電洞傳輸性高的物質，例如可以舉出4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯胺]聯苯(簡稱：NPB或α-NPD)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯]-4,4’-二胺(簡稱：TPD)、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(簡稱：TCTA)、4,4’,4”-三(N，N-二苯胺)三苯胺(簡稱：TDATA)、4,4’,4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯胺]三苯胺(簡稱：MTDATA)、4,4’-雙[N-(螺-9,9’-二茀-2-基)-N-苯胺]聯苯(簡稱：BSPB)等芳香胺化合物、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCN1)等。除上述以外，還可以使用4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(簡稱：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)等的咔唑衍生物等。在此所述的物質主要是電洞遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。但是，只要是電洞傳輸性比電子傳輸性高的物質，就可以使用上述物質之外的物質。
再者，還可以使用聚(N-乙烯咔唑)(簡 稱：PVK)、聚(4-乙烯三苯胺)(簡稱：PVTPA)、聚[N-(4-{N’-[4-(4-二苯胺)苯基]苯基-N’-苯胺}苯基)甲基丙烯醯胺](簡稱：PTPDMA)、聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](簡稱：Poly-TPD)等高分子化合物。
另外，由於以上述通式(G1)表示的第一有機化合物為施體性高且電洞傳輸性高的物質，因此可以用於電洞注入層及電洞傳輸層。
另外，作為能夠用於電洞注入層204的受體物質，可以舉出過渡金屬氧化物或屬於元素週期表中第4族至第8族的金屬的氧化物。明確地說，氧化鉬是特別較佳的。
發光層206如上所述，包含以通式(G1)表示的第一有機化合物和第二有機化合物而形成。
電子傳輸層207是包含電子傳輸性高的物質的層。作為電子傳輸層207，可以使用金屬錯合物諸如Alq3、三(4-甲基-8-羥基喹啉合)鋁(III)(簡稱：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]-喹啉合)鈹(II)(簡稱：BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2或雙[2-(2-羥基苯基)-苯並噻唑]鋅(II)(簡稱：Zn(BTZ)2)等。此外，也可以使用雜芳族化合物諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4’-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4”-聯苯基)-1,2,4-三唑(簡稱： TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：p-EtTAZ)、紅啡啉(簡稱：BPhen)、浴銅靈(簡稱：BCP)、4,4’-雙(5-甲基苯並噁唑-2-基)二苯乙烯(簡稱：BzOs)等。另外，還可以使用高分子化合物諸如聚(2,5-吡啶-二基)(簡稱：PPy)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共-(吡啶-3,5-二基)](簡稱：PF-Py)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(2,2’-聯吡啶-6,6’-二基)](簡稱：PF-BPy)。在此所述的物質主要是電子遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。另外，只要是電子傳輸性比電洞傳輸性高的物質，就可以將上述物質之外的物質用於電子傳輸層207。
另外，作為電子傳輸層207，不僅可以採用單層，也可以採用由上述物質構成的兩層以上的疊層。
電子注入層208是包含電子注入性高的物質的層。作為電子注入層208，可以使用氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2)及鋰氧化物(LiOx)等鹼金屬、鹼土金屬或這些金屬的化合物。此外，可以使用氟化鉺(ErF3)等稀土金屬化合物。另外，也可以使用如上所述的構成電子傳輸層207的物質。
或者，也可以將有機化合物與電子給體(施體)混合而成的複合材料用於電子注入層208。這種複合材料的電子注入性及電子傳輸性高，因為電子給體將電子產生在有機化合物中。在此情況下，有機化合物較佳是在傳輸所產生的電子方面性能優異的材料。明確而言，例 如，可以使用如上所述的構成電子傳輸層207的物質(金屬錯合物和雜芳族化合物等)。作為電子給體，只要使用對有機化合物呈現電子給體性的物質，即可。明確而言，較佳為使用鹼金屬、鹼土金屬和稀土金屬，可以舉出鋰、銫、鎂、鈣、鉺、鐿等。另外，較佳為使用鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物，例如可以舉出鋰氧化物、鈣氧化物、鋇氧化物等。此外，可以使用氧化鎂等路易士鹼。另外，也可以使用四硫富瓦烯(簡稱：TTF)等有機化合物。
另外，上述的電洞注入層204、電洞傳輸層205、發光層206、電子傳輸層207、電子注入層208分別可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法、塗敷法等的方法形成。
在上述的發光元件的發光層206中得到的發光穿過第一電極201和第二電極202中的任一者或兩者取出到外部。因此，本實施方式中的第一電極201和第二電極202中的任一者或兩者為具有透光性的電極。
在本實施方式所示的發光元件中，發光層包含以上述通式(G1)表示的第一有機化合物和第二有機化合物而形成，並且藉由將第一有機化合物(主體材料)的HOMO能階與第二有機化合物(客體材料)的HOMO能階之間的差設定為0.3eV以下，從而可以實現發光效率高的發光元件。
另外，本實施方式所示的發光元件是本發明的一個方式，其特徵尤其在於發光層的結構。因此，藉由 應用本實施方式所示的結構，可以製造被動矩陣型發光裝置和主動矩陣型發光裝置等，上述發光裝置都包括在本發明的範疇中。
另外，在主動矩陣型發光裝置的情況下，對TFT的結構沒有特別的限制。例如，可以適當地使用交錯型TFT或反交錯型TFT。此外，形成在TFT基板上的驅動電路可以由N型TFT和P型TFT中的一者或兩者形成。並且，對用於TFT的半導體膜的結晶性也沒有特別的限制。例如，可以使用非晶半導體膜、結晶半導體膜和氧化物半導體膜等。
另外，本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施方式3
在本實施方式中，作為本發明的一個方式，說明夾著電荷產生層具有多個EL層的結構的發光元件(以下，稱為串聯型發光元件)。
本實施方式所示的發光元件是如圖4A所示那樣的在一對電極(第一電極301與第二電極304)之間具有多個EL層(第一EL層302(1)和第二EL層302(2))的串聯型發光元件。
在本實施方式中，第一電極301是用作陽極的電極，第二電極304是用作陰極的電極。另外，作為第一電極301及第二電極304，可以採用與實施方式1相同 的結構。此外，雖然多個EL層(第一EL層302(1)和第二EL層302(2))可以具有與實施方式1或實施方式2所示的結構相同的結構，但是也可以是上述EL層中的任一個具有與實施方式1或實施方式2所示的結構相同的結構。換言之，第一EL層302(1)和第二EL層302(2)既可以具有相同結構，又可以具有不同的結構，作為其結構，可以應用與實施方式1或實施方式2相同的結構。
另外，在多個EL層(第一EL層302(1)和第二EL層302(2))之間設置有電荷產生層305。電荷產生層305具有如下功能：當對第一電極301和第二電極304施加電壓時，將電子注入到一方的EL層中，且將電洞注入到另一方的EL層中。在本實施方式中，當對第一電極301施加電壓以使其電位高於第二電極304時，電子從電荷產生層305被注入到第一EL層302(1)中，而電洞被注入到第二EL層302(2)中。
另外，從光提取效率的觀點來看，電荷產生層305較佳為對可見光具有透光性(明確而言，對於電荷產生層305的可見光的透射率為40%以上)。另外，電荷產生層305即使其電導率小於第一電極301或第二電極304也發揮作用。
電荷產生層305既可以具有對電洞傳輸性高的有機化合物添加有電子受體(受體)的結構，又可以具有對電子傳輸性高的有機化合物添加有電子給體(施體) 的結構。或者，也可以層疊有這兩種結構。
在採用對電洞傳輸性高的有機化合物添加有電子受體的結構的情況下，作為電洞傳輸性高的有機化合物，例如可以使用芳族胺化合物諸如NPB、TPD、TDATA、MTDATA或4,4’-雙[N-(螺-9,9’-聯茀-2-基)-N-苯基氨基]聯苯(簡稱：BSPB)等。在此所述的物質主要是電洞遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。但是，只要是電洞傳輸性比電子傳輸性高的有機化合物，就可以使用上述物質之外的物質。
另外，作為電子受體，可以舉出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉並二甲烷(簡稱：F4-TCNQ)、氯醌等。另外，還可以舉出過渡金屬氧化物。另外，可以舉出屬於元素週期表中第4族至第8族的金屬的氧化物。明確而言，較佳為使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸，這是因為它們具有高電子接受性。其中，尤其較佳為使用氧化鉬，因為氧化鉬在大氣中穩定且其吸濕性低，所以容易進行處理。
另一方面，在採用對電子傳輸性高的有機化合物添加有電子給體的結構的情況下，作為電子傳輸性高的有機化合物，例如可以使用具有喹啉骨架或苯並喹啉骨架的金屬錯合物等諸如Alq、Almq3、BeBq2或BAlq等。除此之外，還可以使用具有噁唑基配體或噻唑基配體的金屬錯合物等諸如Zn(BOX)2或Zn(BTZ)2等。再者，除了金屬錯合物之外，還可以使用PBD、OXD-7、TAZ、 BPhen、BCP等。在此所述的物質主要是電子遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。另外，只要是電子傳輸性比電洞傳輸性高的有機化合物，就可以使用上述物質之外的物質。
另外，作為電子給體，可以使用鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、屬於元素週期表中第2族和第13族的金屬及它們的氧化物和碳酸鹽。明確而言，較佳為使用鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鐿(Yb)、銦(In)、氧化鋰、碳酸銫等。此外，也可以將如四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)的有機化合物用作電子給體。
另外，藉由使用上述材料形成電荷產生層305，可以抑制層疊EL層時造成的驅動電壓的增大。
雖然在本實施方式中，對具有兩個EL層的發光元件進行了說明，但是，如圖4B所示那樣，可以同樣地應用層疊有n個(注意，n是3以上)EL層(302(1)至302(n))的發光元件。如根據本實施方式的發光元件那樣，當在一對電極之間具有多個EL層時，藉由將電荷產生層(305(1)至305(n-1))設置在EL層與EL層之間，可以在保持低的電流密度的同時在高亮度區域中發光。由於可以保持低的電流密度，因此能夠實現長壽命元件。另外，當將照明作為應用例子時，因為可以減少由電極材料的電阻導致的電壓下降，所以可以實現大面積的均勻發光。此外，可以實現能夠進行低電壓驅動且耗電量 低的發光裝置。
此外，藉由使各EL層發射互不相同顏色的光，可以使發光元件整體發射所需顏色的光。例如，在具有兩個EL層的發光元件中，使第一EL層的發光顏色和第二EL層的發光顏色處於補色關係，因此作為整體發光元件可以得到發射白色發光的發光元件。注意，詞語“補色關係”表示當顏色混合時得到無彩色的顏色關係。也就是說，藉由將從發射具有補色關係的顏色的光的物質得到的光混合，可以得到白色發光。
另外，具有三個EL層的發光元件的情況也與此相同，例如，當第一EL層的發射色是紅色，第二EL層的發射色是綠色，第三EL層的發射色是藍色時，發光元件作為整體可以得到白色發光。
此外，本實施方式所示的EL層也可以藉由採用夾著電荷產生層層疊的結構，並且將電極(第一電極301及第二電極304)之間的距離設定為所需的距離，形成具有光的共振效應的光學微共振器(micro optical resonator)(微腔)結構的發光元件。
另外，本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施方式4
在本實施方式中，說明具有本發明的一個方式的發光元件的發光裝置。
作為發光元件，可以應用其他實施方式所說明的發光元件。另外，上述發光裝置既可以是被動矩陣型發光裝置，又可以是主動矩陣型發光裝置，但在本實施方式中，參照圖5A和圖5B說明主動矩陣型發光裝置。
另外，圖5A是示出發光裝置的俯視圖，圖5B是沿圖5A中的虛線A-A’切割的剖面圖。根據本實施方式的主動矩陣型發光裝置具有設置在元件基板501上的像素部502、驅動電路部(源極線驅動電路)503以及驅動電路部(閘極線驅動電路)504a和504b。將像素部502、驅動電路部503以及驅動電路部504a和504b由密封材料505密封在元件基板501與密封基板506之間。
此外，在元件基板501上設置用來連接對驅動電路部503及驅動電路部504a和504b傳達來自外部的信號(例如，視頻信號、時脈信號、起始信號或重設信號等)或電位的外部輸入端子的引導佈線507。在此，示出作為外部輸入端子設置FPC(撓性印刷電路)508的例子。另外，雖然在此只圖示FPC，但是該FPC也可以安裝有印刷線路板(PWB)。本說明書中的發光裝置不僅包括發光裝置主體，而且還包括安裝有FPC或PWB的發光裝置。
接著，參照圖5B說明剖面結構。在元件基板501上形成有驅動電路部及像素部，在此示出源極線驅動電路的驅動電路部503及像素部502。
驅動電路部503示出形成有組合n通道型 TFT509和p通道型TFT510的CMOS電路的例子。另外，形成驅動電路部的電路也可以使用各種CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路形成。此外，在本實施方式中，雖然示出將驅動電路形成在基板上的驅動器一體型，但是不一定必須如此，也可以將驅動電路形成在外部而不形成在基板上。
此外，像素部502由包括開關用TFT511、電流控制用TFT512及與電流控制用TFT512的佈線(源極電極或汲極電極)電連接的第一電極(陽極)513的多個像素形成。另外，以覆蓋第一電極(陽極)513的端部的方式形成有絕緣物514。在此，使用正型的光敏丙烯酸樹脂形成絕緣物514。
另外，為了提高層疊在絕緣物514上的膜的覆蓋率，較佳為在絕緣物514的上端部或下端部形成具有曲率的曲面。例如，在作為絕緣物514的材料使用正型的光敏丙烯酸樹脂的情況下，較佳為使絕緣物514的上端部為具有曲率半徑(0.2μm至3μm)的曲面。此外，作為絕緣物514，可以使用負型感光性樹脂或正型感光性樹脂，並且不侷限於有機化合物，還可以使用無機化合物諸如氧化矽、氧氮化矽等。
在第一電極(陽極)513上層疊有EL層515及第二電極(陰極)516而形成有發光元件517。在EL層515中至少設置有在實施方式1中說明的發光層。另外，在EL層515中，除了發光層之外，可以適當地設置電洞 注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層、電子注入層、電荷產生層等。
另外，作為用於第一電極(陽極)513、EL層515及第二電極(陰極)516的材料，可以使用實施方式2所示的材料。此外，雖然在此未圖示，但是第二電極(陰極)516與作為外部輸入端子的FPC508電連接。
此外，雖然在圖5B所示的剖面圖中僅示出一個發光元件517，但是，在像素部502中以矩陣形狀配置有多個發光元件。在像素部502中分別選擇性地形成能夠得到三種(R、G、B)發光的發光元件，而可以形成能夠進行全彩色顯示的發光裝置。此外，也可以藉由與濾色片組合來實現能夠進行全彩色顯示的發光裝置。
再者，藉由利用密封材料505將密封基板506與元件基板501貼合在一起，得到在由元件基板501、密封基板506及密封材料505圍繞的空間518中具備有發光元件517的結構。另外，空間518除了可以填充有惰性氣體(氮、氬等)以外，還可以填充有密封材料。
另外，作為密封材料505，較佳為使用環氧類樹脂。另外，這些材料較佳是儘量不使水分、氧透過的材料。此外，作為用於密封基板506的材料，除了玻璃基板、石英基板之外，還可以使用由FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics：玻璃纖維強化塑膠)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸樹脂等構成的塑膠基板。
藉由上述步驟，可以得到主動矩陣型的發光 裝置。
另外，本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施方式5
在本實施方式中，參照圖6A至圖7C對使用應用本發明的一個方式的發光元件來製造的發光裝置的各種電子裝置的一個例子進行說明。
作為應用發光裝置的電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示器、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再現裝置、彈珠機等的大型遊戲機等。圖6A至圖6D示出這些電子裝置的具體例子。
圖6A示出電視機的一個例子。在電視機7100中，外殼7101組裝有顯示部7103。由顯示部7103能夠顯示影像，並可以將發光裝置用於顯示部7103。此外，在此示出利用支架7105支撐外殼7101的結構。
可以藉由利用外殼7101所具備的操作開關、另外提供的遙控器7110進行電視機7100的操作。藉由利用遙控器7110所具備的操作鍵7109，可以進行頻道及音量的操作，並可以對在顯示部7103上顯示的影像進行操作。此外，也可以採用在遙控器7110中設置顯示從該遙控器7110輸出的資訊的顯示部7107的結構。
另外，電視機7100採用具備接收機及數據機等的結構。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者，藉由數據機將電視機7100連接到有線或無線方式的通信網路，從而進行單向(從發送者到接收者)或雙向(發送者和接收者之間或接收者之間等)的資訊通信。
圖6B示出電腦，包括主體7201、外殼7202、顯示部7203、鍵盤7204、外部連接埠7205、指向裝置7206等。此外，該電腦是藉由將發光裝置用於其顯示部7203來製造的。
圖6C示出可攜式遊戲機，包括外殼7301和外殼7302的兩個外殼，並且藉由連接部7303可以開閉地連接。外殼7301組裝有顯示部7304，而外殼7302組裝有顯示部7305。此外，圖6C所示的可攜式遊戲機還具備揚聲器部7306、儲存介質插入部7307、LED燈7308、輸入單元(操作鍵7309、連接端子7310、感測器7311(包括測定如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線)、麥克風7312)等。當然，可攜式遊戲機的結構不侷限於上述結構，只要在顯示部7304及顯示部7305的兩者或一方中使用發光裝置，即可。此外，還可以採用適當地設置其他輔助設備的結構。圖6C所示的可攜式遊戲機具有如下功能：讀出儲存在儲存介質中的程式或資料並將其顯示在顯 示部上；以及藉由與其他可攜式遊戲機進行無線通信而實現資訊共用。另外，圖6C所示的可攜式遊戲機的功能不侷限於此，而可以具有各種各樣的其他功能。
圖6D示出行動電話機的一個例子。行動電話機7400除了組裝在外殼7401中的顯示部7402之外還具備操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405、麥克風7406等。另外，行動電話機7400是藉由將發光裝置用於顯示部7402來製造的。
圖6D所示的行動電話機7400可以用手指等觸摸顯示部7402來輸入資訊。此外，可以用手指等觸摸顯示部7402來進行打電話或製作電子郵件的操作。
顯示部7402的螢幕主要有如下三個模式：第一是以影像顯示為主的顯示模式；第二是以文字等資訊輸入為主的輸入模式；第三是混合顯示模式與輸入模式的兩個模式的顯示及輸入模式。
例如，在打電話或製作電子郵件的情況下，將顯示部7402設定為以文字輸入為主的文字輸入模式，並進行顯示在螢幕的文字的輸入操作，即可。在此情況下，較佳的是，在顯示部7402的螢幕的大部分上顯示鍵盤或號碼按鈕。
另外，藉由在行動電話機7400內部設置具有陀螺儀和加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的檢測裝置，判斷行動電話機7400的方向(縱向或橫向)，而可以對顯示部7402的螢幕顯示進行自動切換。
此外，藉由觸摸顯示部7402或對外殼7401的操作按鈕7403進行操作，切換螢幕模式。也可以根據顯示在顯示部7402上的影像種類切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部上的影像信號為動態影像的資料時，將螢幕模式切換成顯示模式，而當顯示在顯示部上的影像信號為文字資料時，將螢幕模式切換成輸入模式。
另外，當在輸入模式下藉由檢測出顯示部7402的光感測器所檢測的信號得知在一定期間內沒有顯示部7402的觸摸操作輸入時，也可以控制為將屏面模式從輸入模式切換成顯示模式。
還可以將顯示部7402用作影像感測器。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部7402，來拍攝掌紋、指紋等，而可以進行身份識別。此外，藉由在顯示部中使用發射近紅外光的背光或發射近紅外光的感測光源，也可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。
圖7A和圖7B是能夠進行折疊的平板終端。圖7A是打開的狀態的平板終端，並且包括外殼9630、顯示部9631a、顯示部9631b、顯示模式切換開關9034、電源開關9035、省電模式切換開關9036、夾子9033以及操作開關9038。此外，藉由將發光裝置用於顯示部9631a和顯示部9631b的一者或兩者來製造該平板終端。
在顯示部9631a中，可以將其一部分用作觸控面板的區域9632a，並且可以藉由觸摸所顯示的操作鍵9637來輸入資料。此外，作為一個例子示出顯示部9631a 的一半只具有顯示的功能，並且另一半具有觸摸屏的功能的結構，但是不侷限於該結構。也可以採用使顯示部9631a的所有的區域具有觸控面板的功能的結構。例如，可以使顯示部9631a的整個面顯示鍵盤按鈕來將其用作觸控面板，並且將顯示部9631b用作顯示幕面。
此外，顯示部9631b與顯示部9631a同樣，也可以將其一部分用作觸控面板的區域9632b。此外，藉由使用手指或觸控筆等觸摸觸控面板上的鍵盤顯示切換按鈕9639的位置，可以在顯示部9631b上顯示鍵盤按鈕。
此外，也可以對觸控面板的區域9632a和觸控面板的區域9632b同時進行觸摸輸入。
另外，顯示模式切換開關9034能夠選擇切換豎屏顯示和橫屏顯示等顯示的方向以及黑白顯示和彩色顯示等。省電模式切換開關9036可以根據平板終端所內置的光感測器所檢測的使用時的外光的光量，將顯示的亮度設定為最合適的亮度。平板終端除了光感測器以外還可以內置陀螺儀和加速度感測器等檢測傾斜度的感測器等的其他檢測裝置。
此外，圖7A示出顯示部9631b的顯示面積與顯示部9631a的顯示面積相同的例子，但是不侷限於此，可以使一方的尺寸和另一方的尺寸不同，也可以使它們的顯示品質有差異。例如可以採用顯示部9631a和9631b中的一方與另一方相比可以進行高精細的顯示的結構。
圖7B是合上的狀態的平板終端，並且包括外 殼9630、太陽能電池9633、充放電控制電路9634、電池9635以及DCDC轉換器9636。此外，在圖7B中，作為充放電控制電路9634的一個例子示出具有電池9635和DCDC轉換器9636的結構。
此外，平板終端能夠進行折疊，因此不使用時可以合上外殼9630。因此，可以保護顯示部9631a和顯示部9631b，而可以提供一種具有良好的耐久性且從長期使用的觀點來看具有良好的可靠性的平板終端。
此外，圖7A和圖7B所示的平板終端還可以具有如下功能：顯示各種各樣的資訊(靜態影像、動態影像、文字影像等)；將日曆、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的資訊進行操作或編輯的觸摸輸入；藉由各種各樣的軟體(程式)控制處理等。
藉由利用安裝在平板終端的表面上的太陽能電池9633，可以將電力供應到觸控面板、顯示部或影像信號處理部等。另外，藉由將太陽能電池9633設置在外殼9630的一個面或兩個面，可以高效地對電池9635進行充電，所以是較佳的。另外，當作為電池9635使用鋰離子電池時，有可以實現小型化等的優點。
另外，參照圖7C所示的方塊圖對圖7B所示的充放電控制電路9634的結構和工作進行說明。圖7C示出太陽能電池9633、電池9635、DCDC轉換器9636、轉換器9638、開關SW1至SW3以及顯示部9631，電池9635、DCDC轉換器9636、轉換器9638、開關SW1至 SW3對應於圖7B所示的充放電控制電路9634。
首先，說明在利用外光使太陽能電池9633發電時的工作的例子。使用DCDC轉換器9636對太陽能電池9633所產生的電力進行升壓或降壓以使它成為用來對電池9635進行充電的電壓。並且，當利用來自太陽能電池9633的電力使顯示部9631工作時使開關SW1導通，並且，利用轉換器9638將該電力升壓或降壓到顯示部9631所需要的電壓。另外，當不進行顯示部9631中的顯示時，使開關SW1截止且使開關SW2導通來對電池9635進行充電。
注意，作為發電方法的一個例子示出太陽能電池9633，但是不侷限於此，也可以使用壓電元件(piezoelectric element)或熱電轉換元件(帕耳帖元件(Peltier element))等其他發電方法進行電池9635的充電。例如，也可以使用以無線(不接觸)的方式能夠收發電力來進行充電的無線電力傳輸模組或組合其他充電方法進行充電。
另外，如果具備上述實施方式所說明的顯示部，則當然不侷限於圖7A至圖7C所示的電子裝置。
藉由上述步驟，可以藉由應用本發明的一個方式的發光裝置而得到電子裝置。發光裝置的應用範圍極廣，而可以應用於所有領域的電子裝置。
另外，本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施方式6
在本實施方式中，參照圖8說明應用包括本發明的一個方式的發光元件的發光裝置的照明裝置的一個例子。
圖8是將發光裝置用於室內照明裝置8001的例子。另外，因為發光裝置可以實現大面積化，所以也可以形成大面積的照明裝置。此外，也可以藉由使用具有曲面的外殼來形成發光區域具有曲面的照明裝置8002。包括在本實施方式所示的照明裝置中的發光元件為薄膜狀，外殼的設計的自由度高。因此，可以形成能夠對應各種設計的照明裝置。再者，也可以在室內的牆面具備大型的照明裝置8003。
另外，藉由將發光裝置用於桌子的表面，可以提供具有桌子的功能的照明裝置8004。此外，藉由將發光裝置用於其他傢俱的一部分，可以提供具有傢俱的功能的照明裝置。
如上所述，可以得到應用發光裝置的各種各樣的照明裝置。另外，這種照明裝置包括在本發明的一個方式的範疇中。
另外，本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而實施。
實施例1
在本實施例中，製造本發明的一個方式的發 光元件，並示出其特性的測定結果。注意，本實施例中的發光元件1是發光元件2及發光元件3的比較發光元件。在本實施例的發光元件的發光層中，用於發光元件2及發光元件3的主體材料(10,15-二氫-5,10,15-三苯-5H-二吲哚[3,2-a：3’,2’-c]咔唑(簡稱：P3Dic))的HOMO能階比用於發光元件1的主體材料(9-苯基-9H-3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)咔唑(簡稱：PCCP))的HOMO能階大。也就是說，在發光元件2及發光元件3中，主體材料(P3Dic(簡稱))的HOMO能階與客體材料([Ir(mpptz-dmp)3](簡稱))的HOMO能階之間的差為0.3eV以下，但是，作為比較發光元件的發光元件1的主體材料的HOMO能階與客體材料的HOMO能階之間的差大於0.3eV。參照圖9說明在本實施例中製造的發光元件。另外，下面示出在本實施例中使用的材料的化學式。
《發光元件1、發光元件2及發光元件3的製造》
首先，在由玻璃製造的基板1100上藉由濺射法形成包含氧化矽的氧化銦-氧化錫(ITSO)的膜，由此形成用作陽極的第一電極1101。另外，將膜的厚度設定為110nm，並且將電極面積設定為2mm×2mm。
接著，作為用來在基板1100上形成發光元件 的預處理，使用水對基板表面進行洗滌，並以200℃進行1小時的焙燒，然後進行370秒鐘的UV臭氧處理。
然後，將基板放入到其內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置內的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒，然後對基板1100進行30分鐘左右的冷卻。
接著，以使形成有第一電極1101的面朝下的方式將基板1100固定到設置在真空蒸鍍裝置內的支架。在本實施例中，說明如下情況，即藉由真空蒸鍍法，依次形成構成EL層1102的電洞注入層1111、電洞傳輸層1112、發光層1113、電子傳輸層1114及電子注入層1115。
在將真空裝置的內部減壓到10-4Pa之後，藉由將1,3,5-三(二苯並噻吩-4-基)苯(簡稱：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)以滿足DBT3P-II(簡稱)：氧化鉬=4：2(質量比)的關係的方式共蒸鍍，從而在第一電極1101上形成電洞注入層1111。並且將其厚度設定為60nm。注意，共蒸鍍是指使多個不同的物質分別從不同的蒸發源同時蒸發的蒸鍍法。
接著，在發光元件1中，藉由蒸鍍20nm的9-苯基-9H-3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)咔唑(簡稱：PCCP)，來形成電洞傳輸層1112。此外，在發光元件2及發光元件3中，藉由蒸鍍20nm的10,15-二氫-5,10,15-三苯-5H-二吲哚[3,2-a：3’,2’-c]咔唑(簡稱：P3Dic)，從 而形成電洞傳輸層1112。
接著，在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。
在發光元件1中，藉由以30nm的厚度將PCCP(簡稱)、3,5-雙[3(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(簡稱：35DCzPPy)、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}銥(III)(簡稱：[Ir(mpptz-dmp)3])以滿足PCCP(簡稱)：35DCzPPy(簡稱)：[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)=1：0.3：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍而形成第一發光層1113a，然後以10nm的厚度以滿足35DCzPPy(簡稱)：[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)=1：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍，從而形成第二發光層1113b，由此形成具有疊層結構的發光層1113。
另外，在發光元件2中，藉由以30nm的厚度將P3Dic(簡稱)、35DCzPPy(簡稱)、[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)以滿足P3Dic(簡稱)：35DCzPPy(簡稱)：[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)=1：0.3：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍而形成第一發光層1113a，然後以10nm的厚度以滿足35DCzPPy(簡稱)：[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)=1：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍，從而形成第二發光層1113b，由此形成具有疊層結構的發光層1113。
另外，在發光元件3中，藉由以30nm的厚度將P3Dic(簡稱)、35DCzPPy(簡稱)、[Ir(mpptz- dmp)3](簡稱)以滿足P3Dic(簡稱)：35DCzPPy(簡稱)：[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)=0.3：1：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍而形成第一發光層1113a，然後以10nm的厚度以滿足35DCzPPy(簡稱)：[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)=1：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍，從而形成第二發光層1113b，由此形成具有疊層結構的發光層1113。
接著，藉由在發光層1113上蒸鍍10nm厚的2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(簡稱：mDBTBIm-II)之後，蒸鍍15nm的紅啡啉(簡稱：Bphen)，從而形成具有疊層結構的電子傳輸層1114。再者，藉由在電子傳輸層1114上蒸鍍1nm厚的氟化鋰，來形成電子注入層1115。
最後，在電子注入層1115上蒸鍍鋁膜並使其厚度為200nm，來形成用作陰極的第二電極1103，從而得到發光元件1、發光元件2以及發光元件3。注意，在上述所有蒸鍍過程中，均使用電阻加熱法進行蒸鍍。
表1示出發光元件1、發光元件2以及發光元件3的元件結構。
此外，在氮氛圍的手套箱中密封所製造的發光元件1、發光元件2以及發光元件3，以使其不暴露於大氣(將密封材料塗敷在元件的周圍，並且在密封時以80℃進行1小時的熱處理)。
《發光元件1、發光元件2及發光元件3的動作特性》
測定所製造的發光元件1、發光元件2及發光元件3的動作特性。注意，測定是在室溫下(保持在25℃的氛圍下)進行的。
首先，圖10示出發光元件1、發光元件2及發光元件3的電壓-電流特性。注意，在圖10中，縱軸表示電流(mA)，橫軸表示電壓(V)。另外，圖11示出發光元件1、發光元件2及發光元件3的亮度-色度特性。注意，在圖11中，縱軸表示色度座標，橫軸表示亮度(cd/m2)。再者，圖12示出發光元件1、發光元件2及發光元件3的亮度-外部能量效率特性。注意，在圖12 中，縱軸表示外部能量效率(%)，橫軸表示亮度(cd/m2)。
藉由圖10可知，本發明的一個方式的發光元件2及發光元件3與作為比較發光元件的發光元件1相比驅動電壓低。另外，藉由圖12可知，發光元件2及發光元件3的外部能量效率比發光元件1高。這是由於用於發光元件2及發光元件3的發光層的P3Dic(簡稱)與用於發光元件1的發光層的PCCP相比HOMO能階高(接近於[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)的HOMO能階)且T1能階高，而使其驅動電壓低且發光效率提高。這也可以說是由於發光層中的P3Dic(簡稱)的含量多的發光元件2與發光元件3相比驅動電壓低且效率高。
另外，從圖11可知，發光元件2及發光元件3的色度與發光元件1的色度大致相同。因此，可知本發明的一個方式的發光元件2及發光元件3能夠維持與發光元件1大致相同的色度，並且使其特性比發光元件1高。另外，可知發光元件2及發光元件3在各亮度幾乎沒有顏色變化，所以載子平衡優良。
另外，下面的表2示出1000cd/m2附近的發光元件1、發光元件2及發光元件3的主要初期特性值。
圖13示出對發光元件1、發光元件2及發光元件3施加0.1mA的電流時的發射光譜。如圖13所示，發光元件1、發光元件2及發光元件3的發射光譜在481nm附近和508nm附近具有峰值，已知都是來自發光層1113中的[Ir(mpptz-dmp)3](簡稱)的發光。
如上所述，已知作為藍色的主體材料，P3Dic(簡稱)具有足夠高的T1能階。也就是說，可以在可視區中具有發光峰值的磷光發光元件的發光層中使用P3Dic(簡稱)作為主體材料。
實施例2
在本實施例中，製造本發明的一個方式的發光元件，並示出其特性的測定結果。注意，本實施例中的發光元件4是發光元件5的比較發光元件。另外，參照在實施例1中說明發光元件1、發光元件2及發光元件3的圖9來說明本實施例中的發光元件4及發光元件5。另外，下面示出在本實施例中使用的材料的化學式。
《發光元件4及發光元件5的製造》
首先，在由玻璃製造的基板1100上藉由濺射法形成包含氧化矽的氧化錫銦(ITSO)的膜，由此形成用作陽極的第一電極1101。另外，將膜的厚度設定為110nm，且將電極面積設定為2mm×2mm。
接著，作為用來在基板1100上形成發光元件 的預處理，使用水對基板表面進行洗滌，並在200℃下進行1小時的焙燒，然後進行370秒鐘的UV臭氧處理。
然後，將基板放入到其內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置內的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒，然後對基板1100進行30分鐘左右的冷卻。
接著，以使形成有第一電極1101的面朝下的方式將基板1100固定到設置在真空蒸鍍裝置內的支架。在本實施例中，說明如下情況，即藉由真空蒸鍍法，依次形成構成EL層1102的電洞注入層1111、電洞傳輸層1112、發光層1113、電子傳輸層1114及電子注入層1115。
在將真空裝置的內部減壓到10-4Pa之後，藉由將1,3,5-三(二苯並噻吩-4-基)-苯(簡稱：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)以滿足DBT3P-II(簡稱)：氧化鉬=4：2(質量比)的關係的方式共蒸鍍，從而在第一電極1101上形成電洞注入層1111。並且將其厚度設定為60nm。另外，共蒸鍍是指使多個不同的物質分別從不同的蒸發源同時蒸發的蒸鍍法。
接著，藉由蒸鍍20nm厚的9-[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]9H-咔唑(簡稱：mCzFLP)，來形成電洞傳輸層1112。
接著，在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。
在發光元件4中，藉由以20nm的厚度將4,6-雙[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mDBTP2Pm-II)、PCCP(簡稱)、三(2-苯基吡啶)銥(III)(簡稱：[Ir(ppy)3])以滿足4,6mDBTP2Pm-II(簡稱)：PCCP(簡稱)：[Ir(ppy)3](簡稱)=0.7：0.3：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍而形成第一發光層1113a，然後以20nm的厚度以滿足4,6mDBTP2Pm-II(簡稱)：PCCP(簡稱)：[Ir(ppy)3](簡稱)=0.8：0.2：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍，從而形成第二發光層1113b，由此形成具有疊層結構的發光層1113。
另外，在發光元件5中，藉由以20nm的厚度將4,6-雙[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mDBTP2Pm-II)、10,15-二氫-5,10,15-三苯-5H-二吲哚[3,2-a：3’,2’-c]咔唑(簡稱：P3Dic)、三(2-苯基吡啶醇)銥(III)(簡稱：[Ir(ppy)3])以滿足4,6mDBTP2Pm-II(簡稱)：P3Dic(簡稱)：[Ir(ppy)3](簡稱)=0.7：0.3：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍而形成第一發光層1113a，然後以20nm的厚度以滿足4,6mDBTP2Pm-II(簡稱)：P3Dic(簡稱)：[Ir(ppy)3](簡稱)=0.8：0.2：0.06(質量比)的關係的方式共蒸鍍，從而形成第二發光層1113b，由此形成具有疊層結構的發光層1113。
接著，藉由在發光層1113上蒸鍍10nm厚的4,6mDBTP2Pm-II(簡稱)之後，還蒸鍍20nm的紅啡啉(簡稱：Bphen)，從而形成具有疊層結構的電子傳輸層 1114。再者，藉由在電子傳輸層1114上蒸鍍1nm厚的氟化鋰，來形成電子注入層1115。
最後，在電子注入層1115上蒸鍍鋁膜並使其厚度為200nm，來形成用作陰極的第二電極1103，從而得到發光元件4及發光元件5。注意，在上述所有蒸鍍過程中，均使用電阻加熱法進行蒸鍍。
表3示出發光元件4及發光元件5的元件結構。
此外，在氮氛圍的手套箱中密封所製造的發光元件4及發光元件5，以使其不暴露於大氣(將密封材料塗敷在元件的周圍，並且在密封時以80℃進行1小時的熱處理)。
《發光元件4及發光元件5的動作特性》
測定所製造的發光元件4及發光元件5的動作特性。注意，測定是在室溫下(保持在25℃的氛圍下)進行的。
首先，圖14示出發光元件4及發光元件5的 電壓-電流特性。注意，在圖14中，縱軸表示電流(mA)，橫軸表示電壓(V)。另外，圖15示出發光元件4及發光元件5的亮度-色度特性。注意，在圖15中，縱軸表示色度座標，橫軸表示亮度(cd/m2)。再者，圖16示出發光元件4及發光元件5的亮度-外部能量效率特性。注意，在圖16中，縱軸表示外部能量效率(%)，橫軸表示亮度(cd/m2)。
在圖16所示的外部能量效率中，可知發光元件5的外部能量效率比發光元件4的外部能量效率高。這是由於，用於發光元件5的發光層的P3Dic與用於發光元件4的發光層的PCCP相比HOMO能階大且載子傳輸性高，而使其再結合區域擴大且載子平衡提高。
另外，從圖15可知，發光元件5的色度與發光元件4的色度大致相同。因此，可知本發明的一個方式的發光元件5能夠維持與發光元件4大致相同的色度，並且實現了比發光元件4高的特性。
另外，下面的表4示出1000cd/m2附近的發光元件4及發光元件5的主要初期特性值。
圖17示出對發光元件4及發光元件5施加0.1mA的電流時的發射光譜。如圖17所示，發光元件4及發光元件5的發射光譜在517nm附近和544nm附近具有峰值，都是來自發光層1113中的[Ir(ppy)3](簡稱)的發光。由此可知發光元件4及發光元件5在各亮度幾乎沒有顏色變化，所以載子平衡優良。
實施例3
在本實施例中，對本發明的一個方式的10,15-二氫-5,10,15-三苯-5H-二吲哚[3,2-a：3’,2’-c]咔唑(簡稱：P3Dic(結構式(104))、10,15-二氫-5,10,15-三苯-5H-二吲哚[3,2-a：3’,2’-c]咔唑(簡稱：BP3Dic(結構式101)))、下列結構式所示的化合物(結構式101)、(結構式(102)、結構式(103)、結構式(105)、結構式(106)、結構式(107)以及結構式(108))、以及用於比較例的10,15-二氫-5H-二吲哚[3,2-a：3’,2’-c]咔唑(簡稱：Dic(結構式R01)))及PCCP(簡稱)(結構式(R02))的HOMO能階、LUMO能階以及T1能階藉由量子化學計算進行模擬計算。
利用密度泛函理論計算單重態和三重態中的最穩定結構。作為基底函數，將6-311G應用於所有的原子。再者，為了提高計算精度，作為極化基底類，對氫原子加上p函數，對氫原子以外的原子加上d函數。泛函使用B3PW91。另外，分別計算單重態結構的HOMO能階和 LUMO能階。作為量子化學計算程式使用Gaussian 09。
表5示出模擬計算結果。
根據表5的結果，可知P3Dic(簡稱)(結構式(100))的HOMO能階高。這可以認為是由於Dic(簡稱)(結構式(R01))的二吲哚咔唑骨架的HOMO能階也高。另外，P3Dic(簡稱)具有在Dic(簡稱)的5，10，15位上苯基分別被取代的結構，藉由使該二吲哚咔唑骨架與這些取代基分別在5，10，15位上接合，可以抑制P3Dic(簡稱)的共軛向這些取代基擴散，因此可以認為P3Dic(簡稱)也與Dic(簡稱)同樣可以維持高的T1能階。另外，如結構式103所示的化合物那樣，在具有P3Dic(簡稱)的烷基接合於苯基的結構的情況下，可知在維持與P3Dic(簡稱)同等的T1能階的同時，可以使其HOMO能階比P3Dic(簡稱)的HOMO能階大。
此外，結構式104所示的BP3Dic(簡稱)是對聯苯基分別接合於Dic(簡稱)的5，10，15位元的結 構，具有與P3Dic(簡稱)大致相同的HOMO能階和充分高的T1能階。相對於此，結構式108所示的化合物是間聯苯基分別接合於Dic(簡稱)的5，10，15位元的結構，具有與P3Dic(簡稱)大致相同的HOMO能階和與P3Dic(簡稱)同樣高的T1能階。
另外，結構式101、結構式102以及結構式105所示的化合物雖然維持與P3Dic(簡稱)大致相同高的HOMO能階，但是與該化合物相比，P3Dic(簡稱)的LUMO能階大且T1能階高。這是由於，如採用P3Dic(簡稱)的5，10，15位元被苯基取代的結構，可以抑制共軛的擴散，但是如採用結構式101、結構式102以及結構式105所示的化合物的5，10，15位中的任一位被比苯基的共軛大的取代基取代的結構，會受到共軛的擴散的影響，而使LUMO能階變小且T1能階變低。因為LUMO能階變小，所以可以使由這些化合物製造的發光元件的驅動電壓降低。
另外，結構式106以及結構式107所示的化合物具有如下結構：雜環嘧啶取代P3Dic(簡稱)的苯基而被接合的結構。在此，因為嘧啶是缺電子骨架，所以與P3Dic(簡稱)相比HOMO能階、LUMO能階都較深。但是，因為嘧啶是六元環而共軛不易擴散，所以T1能階與P3Dic(簡稱)大致相同。因此，可知結構式106以及結構式107所示的化合物兼備雙極性和高的T1能階。另外，可知結構式106以及結構式107所示的化合物適合用 於較短波長的磷光材料的主體材料。
接著，表6示出P3Dic(簡稱)(結構式(100))、BP3Dic(簡稱)(結構式(104))以及PCCP(簡稱)(結構式(R02))的利用CV測定所得到的HOMO能階及LUMO能階的實測值；薄膜中的螢光發光光譜的峰值波長、磷光發光光譜的峰值波長、以及T1能階。
從實測值中也可以看出，P3Dic(簡稱)及BP3Dic(簡稱)的HOMO能階高。此外，可知P3Dic(簡稱)及BP3Dic(簡稱)具有高的T1能階，而可以用作可視區的發光材料的主體材料。
另外，藉由利用時間分辨法計算將薄膜冷卻到10K並照射激發光而得到的發光光譜，從而算出磷光峰值。在此示出的T1能階是將該磷光峰值變換為能量值的值。
10‧‧‧發光層
11‧‧‧第一有機化合物(主體材料)
12‧‧‧第二有機化合物(客體材料)
13‧‧‧電洞傳輸層
14‧‧‧主體材料

Claims (13)

  1. 一種發光元件，包括：一對電極；以及該一對電極之間的層，該層包括通式(G1)所示的化合物和磷光化合物， 其中：該化合物的HOMO能階與該磷光化合物的HOMO能階之間的差低於或等於0.3eV，α1至α3獨立地表示取代或未取代的伸苯基，或取代或未取代的聯苯二基，Ar1至Ar3獨立地表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的茀基、取代或未取代的聯伸三苯基和取代或未取代的菲基中的任一個，以及l、m、n獨立地為0或1。
  2. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中該化合物以結構式(100)、(104)和(108)中的任一個表示 和。
  3. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中該磷光化合物為有機金屬錯合物。
  4. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中該磷光化合物包含銥。
  5. 一種包括根據申請專利範圍第1項之發光裝置的電子裝置。
  6. 一種包括根據申請專利範圍第1項之發光裝置的照明裝置。
  7. 一種發光元件，包括：一對電極；該一對電極之間的第一層，該第一層包括通式(G1)所示的第一化合物；以及與該第一層接觸的第二層，該第二層包括通式(G1)所示的第二化合物和磷光化合物， 其中：該第二化合物的HOMO能階與該磷光化合物的HOMO能階之間的差低於或等於0.3eV，α1至α3獨立地表示取代或未取代的伸苯基，或取代或未取代的聯苯二基，Ar1至Ar3獨立地表示取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的茀基、取代或未取代的聯伸三苯基和取代或未取代的菲基中的任一個，以及l、m、n獨立地為0或1。
  8. 根據申請專利範圍第7項之發光元件，其中該第一化合物與該第二化合物不同。
  9. 根據申請專利範圍第7項之發光元件，其中該第一化合物和該第二化合物中的至少一個以結構式(100)、(104)和(108)中的任一個表示 和。
  10. 根據申請專利範圍第7項之發光元件，其中該磷光化合物為有機金屬錯合物。
  11. 根據申請專利範圍第7項之發光元件，其中該磷光化合物包含銥。
  12. 一種包括根據申請專利範圍第7項之發光裝置的電子裝置。
  13. 一種包括根據申請專利範圍第7項之發光裝置的照明裝置。
TW102133176A 2012-09-21 2013-09-13 發光元件，發光裝置，電子裝置，及照明裝置 TWI637543B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012208080 2012-09-21
JP2012-208080 2012-09-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201415688A true TW201415688A (zh) 2014-04-16
TWI637543B TWI637543B (zh) 2018-10-01

Family

ID=50337988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102133176A TWI637543B (zh) 2012-09-21 2013-09-13 發光元件，發光裝置，電子裝置，及照明裝置

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9502666B2 (zh)
JP (2) JP2014078703A (zh)
KR (1) KR20150058189A (zh)
CN (1) CN104641484B (zh)
TW (1) TWI637543B (zh)
WO (1) WO2014046221A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10468619B2 (en) 2014-05-30 2019-11-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US10910568B2 (en) 2015-12-29 2021-02-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150058189A (ko) * 2012-09-21 2015-05-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치
KR102126533B1 (ko) * 2013-10-04 2020-06-24 엘지디스플레이 주식회사 유기발광소자 및 이를 포함한 유기발광표시장치
JP6307993B2 (ja) * 2014-04-07 2018-04-11 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電子デバイス
CN103985822B (zh) * 2014-05-30 2017-05-10 广州华睿光电材料有限公司 有机混合物、包含其的组合物、有机电子器件及应用
JP6780925B2 (ja) 2014-07-25 2020-11-04 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置
US10693082B2 (en) 2015-04-06 2020-06-23 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11818949B2 (en) 2015-04-06 2023-11-14 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11495749B2 (en) 2015-04-06 2022-11-08 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10270041B2 (en) 2015-08-28 2019-04-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
WO2017055963A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
DE112016005489T5 (de) * 2015-12-01 2018-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Licht emittierendes Element, Licht emittierende Vorrichtung, elektronisches Gerät und Beleuchtungsvorrichtung
KR20180095872A (ko) 2015-12-17 2018-08-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 조명 시스템, 및 유도 시스템
US10388900B2 (en) 2016-07-28 2019-08-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
CN106432251B (zh) * 2016-10-09 2018-11-13 安徽科技学院 六臂星状有机发光材料及其有机电致发光器件
JP6834400B2 (ja) * 2016-11-22 2021-02-24 ソニー株式会社 撮像素子、積層型撮像素子、撮像装置及び電子装置
JP2018104359A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社半導体エネルギー研究所 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
KR20180077029A (ko) 2016-12-28 2018-07-06 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 표시 장치, 및 조명 장치
KR20180083152A (ko) * 2017-01-12 2018-07-20 덕산네오룩스 주식회사 지연형광 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
GB201717193D0 (en) 2017-10-19 2017-12-06 Univ Durham Thermally activated delayed fluorescence molecules, materials comprising said molecules, and devices comprising said materials
KR102171534B1 (ko) * 2017-12-27 2020-10-29 삼성에스디아이 주식회사 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
CN111233874B (zh) * 2018-11-29 2023-02-17 宇瑞(上海)化学有限公司 一种三并吲哚化合物及含有其的有机电子元件
US11834459B2 (en) 2018-12-12 2023-12-05 Universal Display Corporation Host materials for electroluminescent devices
KR20210107959A (ko) 2020-02-24 2021-09-02 삼성디스플레이 주식회사 헤테로고리 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자 및 상기 유기 발광 소자를 포함한 전자 장치
CN113666936B (zh) * 2021-07-19 2022-07-15 淮阴工学院 一种三氮杂三并茚噻吩桥联咔唑的可光聚合酰亚胺二烯盘状液晶及其在有机电子器件的应用
ES2938496B2 (es) * 2021-10-07 2023-11-06 Consejo Superior Investigacion Uso de un compuesto fluorescente como componente de tinta de seguridad y tinta de seguridad

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9711237D0 (en) 1997-06-02 1997-07-23 Isis Innovation Organomettallic Complexes
US6830828B2 (en) 1998-09-14 2004-12-14 The Trustees Of Princeton University Organometallic complexes as phosphorescent emitters in organic LEDs
US6097147A (en) 1998-09-14 2000-08-01 The Trustees Of Princeton University Structure for high efficiency electroluminescent device
GB9820805D0 (en) 1998-09-25 1998-11-18 Isis Innovation Divalent lanthanide metal complexes
AU3908400A (en) 1999-03-23 2000-10-09 University Of Southern California Cyclometallated metal complexes as phosphorescent dopants in organic leds
US7001536B2 (en) 1999-03-23 2006-02-21 The Trustees Of Princeton University Organometallic complexes as phosphorescent emitters in organic LEDs
EP3321954A1 (en) 1999-05-13 2018-05-16 The Trustees of Princeton University Very high efficiency organic light emitting devices based on electrophosphorescence
EP1933395B2 (en) 1999-12-01 2019-08-07 The Trustees of Princeton University Complexes of form L2IrX
JP3536053B2 (ja) 2000-03-14 2004-06-07 独立行政法人理化学研究所 トリインドール誘導体
JP3657245B2 (ja) 2002-07-18 2005-06-08 Ｎｅｃトーキン株式会社 インドール系化合物を用いた二次電池およびキャパシタ
JP2004123619A (ja) 2002-10-03 2004-04-22 Sumitomo Chem Co Ltd カルバゾール誘導体およびその製造方法
TW200541401A (en) 2004-02-13 2005-12-16 Idemitsu Kosan Co Organic electroluminescent device
CN101901875A (zh) 2004-09-20 2010-12-01 Lg化学株式会社 咔唑衍生物以及使用该衍生物的有机发光器件
EP1956666A4 (en) 2005-12-01 2010-06-16 Nippon Steel Chemical Co ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT
JP2008140684A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Toppan Printing Co Ltd カラーｅｌディスプレイおよびその製造方法
US8877350B2 (en) 2007-12-11 2014-11-04 Global Oled Technology Llc White OLED with two blue light-emitting layers
US20090208776A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 General Electric Company Organic optoelectronic device and method for manufacturing the same
KR101082144B1 (ko) 2008-05-08 2011-11-09 신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자용 화합물 및 유기 전계 발광 소자
CN105742515A (zh) 2009-05-29 2016-07-06 株式会社半导体能源研究所 发光元件、发光装置、照明装置以及电子设备
JP5499890B2 (ja) * 2009-08-05 2014-05-21 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、及びその製造方法
CN102484923B (zh) 2009-09-04 2016-05-04 株式会社半导体能源研究所 发光元件、发光装置及其制造方法
CN102668157B (zh) * 2009-11-27 2014-11-26 夏普株式会社 有机电致发光元件及其制造方法、以及有机电致发光显示装置
KR101256205B1 (ko) * 2010-09-30 2013-04-19 (주)씨에스엘쏠라 유기발광화합물 및 이를 구비한 유기발광소자
KR20120033722A (ko) * 2010-09-30 2012-04-09 한국전자통신연구원 그래핀 산화물 메모리 소자 및 그 제조 방법
JP2012164731A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置および照明装置
CN102133176B (zh) * 2011-03-22 2012-09-05 济南宏瑞创博医药科技开发有限公司 一种奥沙利铂胶束制剂及其制备方法及应用
JP5839912B2 (ja) 2011-09-22 2016-01-06 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置
JP5978843B2 (ja) * 2012-02-02 2016-08-24 コニカミノルタ株式会社 イリジウム錯体化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
KR20150058189A (ko) * 2012-09-21 2015-05-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10468619B2 (en) 2014-05-30 2019-11-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
TWI682563B (zh) * 2014-05-30 2020-01-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，電子裝置以及照明裝置
US10686152B2 (en) 2014-05-30 2020-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
TWI729649B (zh) * 2014-05-30 2021-06-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，電子裝置以及照明裝置
US11387422B2 (en) 2014-05-30 2022-07-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US11832465B2 (en) 2014-05-30 2023-11-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US10910568B2 (en) 2015-12-29 2021-02-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device

Also Published As

Publication number Publication date
CN104641484A (zh) 2015-05-20
TWI637543B (zh) 2018-10-01
CN104641484B (zh) 2017-09-08
US20170125705A1 (en) 2017-05-04
WO2014046221A1 (en) 2014-03-27
JP6670366B2 (ja) 2020-03-18
US20140084273A1 (en) 2014-03-27
US10439150B2 (en) 2019-10-08
US9502666B2 (en) 2016-11-22
JP2019075567A (ja) 2019-05-16
JP2014078703A (ja) 2014-05-01
KR20150058189A (ko) 2015-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6688853B2 (ja) 発光装置、電子機器および照明装置
JP6670366B2 (ja) 発光装置
US20180309080A1 (en) Light-Emitting Element, Light-Emitting Device, Electronic Device, and Lighting Device
TWI586010B (zh) 發光元件，發光裝置，電子裝置，以及照明裝置
TWI595693B (zh) 發光元件、發光裝置、電子裝置及照明設備
TWI667818B (zh) 發光元件、發光裝置、電子裝置以及照明設備
TWI731494B (zh) 發光元件、發光裝置、電子裝置及照明設備
TWI657607B (zh) 發光元件、發光裝置、電子裝置、及照明裝置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees