TW201807853A - 發光元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具有高外部量子效率的發光元件或一種壽命長的發光元件。該發光元件包括介於一對電極間的發光層，該發光層包括客體材料及主體材料，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜重疊，且藉由轉化該主體材料的激發能量為該客體材料的激發能量以發射磷光。藉由利用該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜的重疊，能量順利地自該主體材料轉移至該客體材料，致使該發光元件的能量轉移效率高。因而，可得具有高外部量子效率的發光元件。

Description

發光元件
本發明關於利用有機電致發光(EL)現象的發光元件(下述亦稱為有機EL元件)。
對有機EL元件已積極地進行研究和開發。於有機EL元件的基本結構中，在一對電極之間置入包括發光性有機化合物的層(下述亦稱為發光層)。該有機EL元件由於具有諸如更為輕薄之可行性、對輸入信號之高速回應及能被直流低電壓驅動等的特性，而受到作為下一代平板顯示元件之關注。此外，使用此種發光元件的顯示器具有優異的對比和影像品質及廣視角的特徵。再者，作為平面光源，該有機EL元件已被嘗試作為諸如液晶顯示器的背光光源和照明裝置的光源。
有機EL元件的發光機構係屬載子注入型。換言之，藉由對置於電極之間的發光層施加電壓，自該等電極注入的電子和電洞複合以使發光物質受激發，且當該激發態回到基態時會發光。存有兩種激發態：單重激發態(S*)和三 重激發態(T*)。在發光元件中，激發態的統計上生成比例被認為是S*：T*=1：3。
通常，發光性有機化合物的基態係單重激發態。因此，源自單重激發態(S*)的發光被稱為螢光，因為該發光是由於相同的自旋多重態之間的電子躍遷所引起。另一方面，源自三重激發態(T*)的發光被稱為磷光，其中在不同的自旋多重態之間發生電子躍遷。對此，在發射螢光的化合物(下述稱為螢光化合物)中，通常在室溫下並未觀察到磷光且僅觀察到螢光。因此，基於S*：T*=1：3，於包括螢光化合物的發光元件中，內部量子效率(所生成的光子與所注入的載子之比例)的理論極限被認為是25%。
另一方面，若使用發射磷光的化合物(下述稱為磷光化合物)，則內部量子效率理論上可達100%。換言之，與使用螢光化合物相比，可得到高發光效率。根據上述理由，為得到高效率的發光元件，近年來已積極地開發包括磷光化合物的發光元件。含有作為中心金屬的銥或類似者之有機金屬錯合物作為磷光化合物因具有高磷光量子產率而已受到特別關注；例如，國際公開案WO 00/70655小冊子(下述稱為專利文獻1)揭露含有作為中心金屬的銥的有機金屬錯合物作為磷光材料。
當使用上述磷光化合物以形成發光元件的發光層時，為抑制該磷光化合物的濃度猝滅或因三重態-三重態湮滅所導致的猝滅，通常形成該發光層，以使該磷光化合物分散在另一化合物的基質中。對此，作為基質的化合物被稱 為主體材料，且分散在該基質中的化合物(諸如磷光化合物)被稱為客體材料。
[專利文獻1]國際公開案WO 00/70655小冊子
然而，一般認為有機EL元件的光取出效率為約20%至30%。因此，當考慮反射電極或透明電極之光吸收時，包括磷光化合物的發光元件的外部量子效率的極限至多為約25%。
本發明的一實施態樣的目的是提供一種具有高外部量子效率的發光元件。本發明的一實施態樣的另一目的是提供一種壽命長的發光元件。
本發明的一實施態樣是一種發光元件，該發光元件包括介於一對電極之間的包括客體材料及主體材料的發光層，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜重疊，且藉由轉化該主體材料的激發能量為該客體材料的激發能量以發射磷光。
本發明的另一實施態樣是一種發光元件，該發光元件包括介於一對電極之間的包括客體材料及主體材料的發光層，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜中最長波長側(最低能量側)的吸收帶重疊，且藉由轉化該主體材料的激發能量為該客體材料的激發能量以發射磷光。
在上述發光元件中，較佳的是該最長波長側的吸收帶 包括基於三重態MLCT(自金屬至配體的電荷轉移)躍遷的吸收。
在上述發光元件中，該主體材料的發射光譜較佳為螢光光譜。
在上述發光元件中，該客體材料較佳為有機金屬錯合物，更較佳為銥錯合物。
在上述發光元件中，該發射光譜的峰能量值與該吸收光譜的最低能量側的吸收帶的峰能量值之間的差異較佳為0.3eV或低於0.3eV。
在上述發光元件中，該吸收光譜的最長波長側的吸收帶的莫耳吸光係數較佳為5000M-1．cm-1或高於5000M-1．cm-1。
本發明的一實施態樣可提供一種具有高外部量子效率的發光元件。本發明的另一實施態樣可提供一種壽命長的發光元件。
102‧‧‧EL層
103‧‧‧第一電極
108‧‧‧第二電極
701‧‧‧電洞注入層
702‧‧‧電洞傳輸層
703‧‧‧發光層
704‧‧‧電子傳輸層
705‧‧‧電子注入層
706‧‧‧電子注入緩衝層
707‧‧‧電子繼電層
708‧‧‧複合材料層
800‧‧‧第一EL層
801‧‧‧第二EL層
803‧‧‧電荷發生層
1100‧‧‧基板
1101‧‧‧第一電極
1103‧‧‧第二電極
1111‧‧‧電洞注入層
1112‧‧‧電洞傳輸層
1113‧‧‧發光層
1114a‧‧‧第一電子傳輸層
1114b‧‧‧第二電子傳輸層
1115‧‧‧電子注入層
在附圖中：圖1A和1B顯示實施例1的吸收光譜及發射光譜；圖2說明實施例的發光元件的結構；圖3顯示實施例2的發光元件的電流密度-亮度特性；圖4顯示實施例2的發光元件的電壓-亮度特性；圖5顯示實施例2的發光元件的亮度-電流效率特 性；圖6顯示實施例2的發光元件的亮度-外部量子效率特性；圖7顯示實施例2的發光元件的發射光譜；圖8顯示實施例2的發光元件的可靠性測試的結果；圖9顯示實施例3的發光元件的電流密度-亮度特性；圖10顯示實施例3的發光元件的電壓-亮度特性；圖11顯示實施例3的發光元件的亮度-電流效率特性；圖12顯示實施例3的發光元件的亮度-外部量子效率特性；圖13顯示實施例3的發光元件的發射光譜；圖14顯示實施例3的發光元件的可靠性測試的結果；圖15A至15C說明本發明的實施態樣的發光元件；圖16顯示實施例1的吸收光譜及發射光譜；圖17A和17B顯示實施例4的吸收光譜及發射光譜；圖18顯示實施例5的發光元件的電流密度-亮度特性；圖19顯示實施例5的發光元件的電壓-亮度特性；圖20顯示實施例5的發光元件的亮度-電流效率特性； 圖21顯示實施例5的發光元件的亮度-外部量子效率特性；圖22顯示實施例5的發光元件的發射光譜；圖23A和23B顯示實施例6的吸收光譜及發射光譜；圖24顯示實施例7的發光元件的電流密度-亮度特性；圖25顯示實施例7的發光元件的電壓-亮度特性；圖26顯示實施例7的發光元件的亮度-電流效率特性；圖27顯示實施例7的發光元件的亮度-外部量子效率特性；圖28顯示實施例7的發光元件的發射光譜；圖29顯示實施例7的發光元件的可靠性測試的結果；圖30A和30B顯示實施例8的吸收光譜及發射光譜；圖31顯示實施例9的發光元件的電流密度-亮度特性；圖32顯示實施例9的發光元件的電壓-亮度特性；圖33顯示實施例9的發光元件的亮度-電流效率特性；圖34顯示實施例9的發光元件的亮度-外部量子效率特性； 圖35顯示實施例9的發光元件的發射光譜；圖36顯示實施例9的發光元件的可靠性測試的結果；圖37A和37B顯示實施例10的吸收光譜及發射光譜；圖38顯示實施例11的發光元件的電流密度-亮度特性；圖39顯示實施例11的發光元件的電壓-亮度特性；圖40顯示實施例11的發光元件的亮度-電流效率特性；圖41顯示實施例11的發光元件的亮度-外部量子效率特性；圖42顯示實施例11的發光元件的發射光譜；圖43A和43B顯示實施例12的吸收光譜及發射光譜；圖44顯示實施例13的發光元件的電流密度-亮度特性；圖45顯示實施例13的發光元件的電壓-亮度特性；圖46顯示實施例13的發光元件的亮度-電流效率特性；圖47顯示實施例13的發光元件的亮度-外部量子效率特性；圖48顯示實施例13的發光元件的發射光譜；圖49A和49B顯示實施例14的吸收光譜及發射光 譜；圖50顯示實施例15的發光元件的電流密度-亮度特性；圖51顯示實施例15的發光元件的電壓-亮度特性；圖52顯示實施例15的發光元件的亮度-電流效率特性；圖53顯示實施例15的發光元件的亮度-外部量子效率特性；及圖54顯示實施例15的發光元件的發射光譜。
參照圖式說明實施態樣。本發明不侷限於下述說明，且所屬技術領域的普通技術人員可容易地理解：在不偏離本發明的精神及範圍下可進行各種不同之變化和修改。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限於下述實施態樣所記載的內容。在下述說明的本發明之結構中，在不同圖式中藉由相同的元件符號以表示相同的部分或具有相似功能的部分，且省略該等部分之說明。
實施態樣1
實施態樣1說明本發明的一實施態樣的發光元件。
本實施態樣的發光元件包括發光層，該發光層包括作為發光物質的客體材料及該客體材料分散於其中的主體材料。使用磷光化合物作為客體材料。可使用一或多種有機 化合物作為主體材料。
令該客體材料分散在該主體材料中的結構可防止發光層結晶。此外，可抑制因該客體材料的高濃度所導致的濃度猝滅，因而該發光元件可具有較高的發光效率。
依據本實施態樣，較佳的是作為該主體材料的有機化合物的三重激發態能階(T1能階)係高於該客體材料的T1能階。此因若該主體材料的T1能階低於該客體材料的T1能階，則該主體材料使對發光貢獻的該客體材料的三重激發態能階猝滅，並因而降低發光效率。
〈發光的基本過程〉
首先，對使用磷光化合物作為客體材料的發光元件的發光的一般基本過程進行說明。
(1)當電子和電洞在客體分子中複合，該客體分子處於激發態(直接複合過程)。
(1-1)在該客體分子的激發態為三重激發態時，該客體分子發射磷光。
(1-2)在該客體分子的激發態為單重激發態時，處於單重激發態的該客體分子進行系間跨越(intersystem crossing)至三重激發態而發射磷光。
換言之，在上述(1)的直接複合過程中，只要該客體分子的系間跨越效率及磷光量子產率高，即可獲得高發光效率。如上所述，較佳的是該主體分子的T1能階高於該客體分子的T1能階。
(2)當電子和電洞在主體分子中複合，該主體分子處於激發態(能量轉移過程)。
(2-1)在該主體分子的激發態為三重激發態且該主體分子的T1能階係高於該客體分子的T1能階時，激發能量從該主體分子轉移至該客體分子，因而該客體分子處於三重激發態。處於三重激發態的該客體分子發射磷光。理論上能量可轉移至該客體分子的單重激發能階(S1能階)，然而因於許多情況下該客體分子的S1能階比該主體分子的T1能階具有更高之能量，轉移至該客體分子的S1能階之能量轉移幾乎不可能成為主要之能量轉移過程(本文未提供彼之相關描述)。
(2-2)在該主體分子的激發態為單重激發態且該主體分子的S1能階高於該客體分子的S1能階及T1能階時，激發能量從該主體分子轉移至該客體分子，因而該客體分子處於單重激發態或三重激發態。處於三重激發態的客體分子發射磷光。此外，處於單重激發態的客體分子進行系間跨越至三重激發態並發射磷光。
換言之，在上述(2)的能量轉移過程中，如何使該主體分子的三重激發能量及單重激發能量可有效率地轉移至該客體分子是重要的。
〈能量轉移過程〉
下述詳細說明分子間的能量轉移過程。
首先，提出下述兩種機構以作為分子間的能量轉移機 構。賦予激發能量的分子稱為主體分子，而接受該激發能量的分子稱為客體分子。
《福斯特(Förster)機構(偶極-偶極相互作用)》
於福斯特機構(亦稱為福斯特共振能量轉移)中，能量轉移不需要分子間的直接接觸。藉由主體分子與客體分子間的偶極振盪的共振現象發生能量轉移。藉由偶極振盪的共振現象，使該主體分子供給該客體分子能量，因該主體分子返回基態且該客體分子處於激發態。公式(1)表示福斯特機構的速度常數kh*→g。
式(1)中，ν表示頻率，f’h(ν)表示主體分子的標準化發射光譜(自單重激發態的能量轉移的螢光光譜，及自三重激發態的能量轉移的磷光光譜)，εg(ν)表示客體分子的莫耳吸光係數，N表示阿伏伽德羅數，n表示介質的折射率，R表示該主體分子與該客體分子的分子間距離，τ表示所測量的激發態的壽命(螢光壽命或磷光壽命)，c表示光速，Φ表示發光量子產率(自單重激發態的能量轉移的螢光量子產率，及自三重激發態的能量轉移的磷光量子產率)，K2表示該主體分子和該客體分子的躍遷偶極矩的配 向係數(0至4)。此外，無規配向中K2=2/3。
《德克斯特(Dexter)機構(電子交換相互作用)》
在德克斯特機構(亦稱為德克斯特電子轉移)中，主體分子和客體分子接近於產生軌道重疊的接觸有效距離，且藉由交換處於激發態的主體分子的電子和處於基態的客體分子的電子而發生能量轉移。公式(2)表示德克斯特機構的速度常數kh*→g。
式(2)中，h表示普朗克常數，K表示具有能量維數(energy dimension)的常數，ν表示頻率，f’h(ν)表示主體分子的標準化的發射光譜(自單重激發態的能量轉移的螢光光譜，及自三重激發態的能量轉移的磷光光譜)，ε’g(ν)表示客體分子的標準化的吸收光譜，L表示有效分子半徑，R表示主體分子與客體分子的分子間距離。
在此，可認為式(3)表示自主體分子至客體分子的能量轉移效率ΦET。kr表示主體分子的發光過程(自單重激發態的能量轉移的螢光，及自三重激發態的能量轉移的磷光)的速度常數，kn表示該主體分子的非發光過程(熱失活或系間跨越)的速度常數，τ表示所檢測的主體分子的激發態的壽命。
首先，依據式(3)，為提高能量轉移效率ΦET，可進一步增加能量轉移的速度常數kh*→g(相較於其他競爭的速度常數kr+kn(=1/τ)。隨後，為增加該能量轉移的速度常數kh*→g，基於式(1)及(2)，在福斯特機構和德克斯特機構中，較佳的是主體分子的發射光譜(自單重激發態的能量轉移的螢光光譜，及自三重激發態的能量轉移的磷光光譜)與客體分子的吸收光譜大大地重疊。
在此，本發明的一實施態樣是一種發光元件，該發光元件包括介於一對電極之間的包括客體材料及主體材料的發光層，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜重疊，且藉由轉化該主體材料的激發能量為該客體材料的激發能量以發射磷光。
依據本發明的一實施態樣，藉由利用該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜之間的重疊，能量能順利地自該主體材料轉移至該客體材料，致使能量轉移效率高。因此，依據本發明的一實施態樣，可得具有高外部量子效率的發光元件。
鑒於上述之能量轉移過程，在激發能量從主體分子轉移至客體分子之前，在該主體分子本身藉由經該激發能量 呈光或熱釋放而失活時，發光效率降低或壽命減短。依據本發明的一實施態樣，由於順利地轉移能量，故可抑制激發能量的失活。因此，可的具有壽命長的發光元件。
在此，本發明人認為：考慮該主體分子的發射光譜與該客體分子的吸收光譜的重疊，該客體分子的吸收光譜的最長波長側(最低能量側)的吸收帶是重要的。
依據本實施態樣，使用磷光化合物作為客體材料。在磷光化合物的吸收光譜中，被認為對發光貢獻最大的吸收帶係對應自單重基態直接躍遷至三重激發態的吸收波長且鄰近該吸收波長，該吸收波長係位於最長波長側。因此，可認為較佳的是：該主體材料的發射光譜(螢光光譜及磷光光譜)與該磷光化合物的吸收光譜的最長波長側的吸收帶重疊。
例如，大多數有機金屬錯合物(尤其是發光銥錯合物)在最長波長側的吸收帶於500nm至600nm附近具有寬吸收帶(事實上取決於發光波長，寬吸收帶可位於更短波長側或更長波長側)。該吸收帶主要基於三重態MLCT(自金屬至配體的電荷轉移)躍遷。該吸收帶被認為亦包括基於三重態π-π*躍遷及單重態MLCT躍遷的吸收，且此等吸收彼此重疊以於吸收光譜的最長波長側形成寬吸收帶。因此，如上所述，較佳的是當使用有機金屬錯合物(尤其是銥錯合物)作為客體材料時，在最長波長側的寬吸收帶大大地與該主體材料的發射光譜重疊。
因而，本發明的另一實施態樣是一種發光元件，該發 光元件包括介於一對電極之間的包括客體材料及主體材料的發光層，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜中最長波長側的吸收帶重疊，且藉由轉化該主體材料的激發能量為該客體材料的激發能量以發射磷光。
在上述之發光元件中，該吸收帶較佳地包括基於三重態MLCT躍遷的吸收。三重MLCT激發態是作為客體材料的磷光化合物的最低三重激發態，因此該磷光化合物自該激發態發射磷光。換言之，自該三重MLCT激發態發射的磷光涉及發光以外的少數失活過程，因此認為使該激發態的存在率儘可能地高即可獲得高發光效率。根據上述理由，較佳的是存在許多能量轉移過程，其中藉由利用基於三重態MLCT躍遷的吸收以將能量從主體材料直接轉移至三重MLCT激發態。在上述之發光元件中，該客體材料較佳為有機金屬錯合物，特別是銥錯合物。
本發明人已發現：當主體分子處於單重激發態時(上述(2-2))，能量幾乎不可能轉移至客體分子(即磷光化合物)，且與該主體分子處於三重激發態時(上述(2-1))相比，發光效率容易降低。本發明人著眼上述事實而作為課題。
一般使用螢光化合物作為主體材料，但是螢光化合物之螢光壽命(τ)極短，即奈秒級(kr+kn高)。此因自單重激發態至基態(單重)的躍遷為容許之躍遷。自式(3)可知，此不利於能量轉移效率ΦET。基於此，通常能量幾乎不可能自主體材料的單重激發態轉移至客體材料。
然而，本發明的一實施態樣可克服如上所述的有關自主體材料的單重激發態至客體材料的能量轉移效率的問題。換言之，依據本發明的一實施態樣，發光元件包括介於一對電極之間的包括客體材料及主體材料的發光層，其中較佳地該主體材料的螢光光譜與該客體材料的吸收光譜中最長波長側的吸收帶重疊，且藉由利用該重疊使該主體材料的激發能量轉換為該客體材料的激發能量以發射磷光。
換言之，在本發明的一實施態樣的發光元件中，主體材料的螢光光譜與客體材料的吸收光譜中最長波長側的吸收帶重疊，且藉由利用該重疊使該主體材料的激發能量轉換為該客體材料的激發能量以發射磷光。該結構可抑制單重激發能量的失活。因此，應用本發明的一實施態樣可抑制不僅可能影響元件的效率亦會影響元件的壽命的主體材料的單重激發能量的失活，使得可得具有壽命長的發光元件。對此，較佳的是，該主體材料的激發能量充分轉移至磷光化合物，且實質上未觀察到源自單重激發態的螢光。
為使主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜充分地重疊，該發射光譜的峰能量值與該吸收光譜的最低能量側的吸收帶的峰能量值之間的差異較佳地為0.3eV或低於0.3eV。該差異更佳為0.2eV或低於0.2eV，特別更佳地為0.1eV或低於0.1eV。
再者，於自單重激發態的主體材料的能量轉移中，福斯特機構被認為是重要的。對此，自式(1)可知，該客體 材料的最長波長側的吸收帶的莫耳吸光係數較佳地為2000M-1．cm-1或高於2000M-1．cm-1，更佳地為5000M-1．cm-1或高於5000M-1．cm-1。
本實施態樣可與其他實施態樣適當地組合。
實施態樣2
本實施態樣參照圖15A至15C說明本發明的一實施態樣的發光元件。
圖15A說明一種發光元件，其包括介於第一電極103與第二電極108之間的EL層102。圖15A中發光元件包括：在第一電極103上按順序層疊的電洞注入層701、電洞傳輸層702、發光層703、電子傳輸層704、電子注入層705、及設置在其上的第二電極108。
較佳地使用具有高功功能(特定地4.0eV或高於4.0eV)的金屬、合金、導電性化合物、彼等的混合物及類似者中任一者以形成第一電極103。特定之實例包括氧化銦-氧化錫(ITO：indium tin oxide，氧化銦錫)、含有矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫、氧化銦-氧化鋅(indium zinc oxide，氧化銦鋅)、含有氧化鎢及氧化鋅的氧化銦(IWZO)及類似者。此等導電金屬氧化物膜一般係藉由濺射法形成，但是亦可經由使用溶膠-凝膠法及類似者形成。例如，藉由濺射法且使用在氧化銦中添加1重量(wt)%至20wt%氧化鋅的靶材，可形成氧化銦-氧化鋅膜。此外，藉由濺射法且使用在氧化銦中添加0.5wt%至5wt%氧化鎢和 0.1wt%至1wt%氧化鋅的靶材，可形成IWZO膜。其他實例係石墨烯、金、鉑、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀、金屬材料的氮化物(例如氮化鈦)及類似者。
當使用藉由組合有機化合物和電子受體(acceptor)所形成之後述複合材料以形成含括於EL層102且與第一電極103接觸所形成之層時，可使用無需考慮功功能的許多不同之金屬、合金、導電性化合物、彼等的混合物及類似者以形成該第一電極103；例如，亦可使用鋁、銀、含鋁的合金(例如Al-Si)或類似者。
可藉由例如濺射法、蒸鍍法(其包括真空蒸鍍法)或類似者以形成該第一電極103。
較佳地使用具有低功功能(較佳地3.8eV或低於3.8eV)的金屬、合金、導電性化合物、彼等的混合物及類似者中任一者以形成第二電極108。特定實例包括屬於元素週期表第1和2族的元素，即鹼金屬(諸如鋰或銫)、鹼土金屬(諸如鈣、鍶、鎂)、彼等的合金(例如Mg-Ag、Al-Li)；稀土金屬(諸如銪和鐿)、彼等的合金；鋁、銀及類似者。
當使用藉由組合有機化合物和電子施體(donor)所形成之後述複合材料以形成含括於EL層102且與第二電極108接觸所形成之層時，可使用無需考慮功功能的許多不同之導電材料(諸如Al、Ag、ITO、及含有矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫)的任一者以形成該第二電極108。
當形成第二電極108時，可使用真空蒸鍍法或濺射 法。在使用銀漿或類似者時，可採用塗覆法、噴墨法或類似方法。
該EL層102包括至少發光層703。該EL層102的一部分可使用已知物質，且可使用低分子化合物或高分子化合物。形成該EL層102的物質可由有機化合物構成或可包括作為部分之無機化合物。
再者，如示於圖15A，該EL層102不僅包括該發光層703，且亦包括下述層之適當組合：包括高電洞注入性的物質的電洞注入層701、包括高電洞傳輸性的物質的電洞傳輸層702、包括高電子傳輸性的物質的電子傳輸層704、包括高電子注入性的物質的電子注入層705、及類似者。
該電洞注入層701是包括高電洞注入性的物質的層。該高電洞注入性的物質之實例包括金屬氧化物，諸如氧化鉬、氧化鈦、氧化釩、氧化錸、氧化釕、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿、氧化鉭、氧化銀、氧化鎢和氧化錳。可替代地，亦可使用以酞菁為底質之化合物，諸如酞菁(縮寫：H2Pc)或酞菁銅(II)(縮寫：CuPc)。
其他實例包括屬低分子有機化合物的芳香族胺化合物及類似者，諸如4,4',4"-三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(縮寫：TDATA)、4,4',4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]三苯胺(縮寫：MTDATA)、4,4'-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：DPAB)、4,4'-雙(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基胺基]苯基}-N-苯基胺基)聯苯(縮寫： DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(縮寫：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)、及3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)。
其他實例包括高分子化合物(例如寡聚物、樹枝狀聚合物及聚合物)，諸如聚(N-乙烯基咔唑)(縮寫：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(縮寫：PVTPA)、聚[N-(4-{N'-[4-(4-二苯基胺基)苯基]苯基-N'-苯基胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](縮寫：PTPDMA)及聚[N,N'-雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)聯苯胺](縮寫：Poly-TPD)；及添加酸的高分子化合物，諸如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。
使用藉由組合有機化合物與電子受體所形成的複合材料，可形成電洞注入層701。此複合材料因藉由該電子受體在該有機化合物中產生電洞而具有高電洞注入性和電洞傳輸性。對此，該有機化合物較佳為在傳輸所產生的電洞上為性能優異的材料(即具有高電洞傳輸性的物質)。
用於該複合材料的有機化合物之實例可為各種不同之化合物，諸如芳族族胺化合物、咔唑衍生物、芳香族烴和高分子化合物(例如寡聚物、樹枝狀聚合物及聚合物)。用於該複合材料的有機化合物較佳為具有高電洞傳輸性的有機化合物，且特別較佳為具有電洞遷移率為10-6cm2/Vs或 高於10-6cm2/Vs的物質。可使用電洞傳輸性高於電子傳輸性的上述物質以外的任何其他物質。可用於該複合材料的有機化合物係特定地說明如下。
可用於該複合材料的有機化合物之實例係芳香族胺化合物(諸如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：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(縮寫：TPD)及4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(縮寫：BPAFLP))及咔唑衍生物(諸如4,4'-二(N-咔唑基)聯苯(縮寫：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(縮寫：TCPB)、9-[4-(N-咔唑基)苯基-10-苯基蒽(縮寫：CzPA)、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：PCzPA)及1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯。
其他實例係芳香族烴化合物，諸如2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：t-BuDNA)、2-三級丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(縮寫：DPPA)、2-三級丁基-9,10-雙(4-苯基苯基)蒽(縮寫：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：DNA)、9,10-二苯基蒽(縮寫：DPAnth)、2-三級丁基蒽(縮寫：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(縮寫：DMNA)、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]]]-2-三級丁基蒽、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]蒽及2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽。
其他實例係芳香族烴化合物，諸如2,3,6,7-四甲基- 9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-聯蒽、10,10'-二苯基-9,9'-聯蒽、10,10'-雙(2-苯基苯基)-9,9'-聯蒽、10,10'-雙[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-聯蒽、蒽、稠四苯、紅螢烯、苝、2,5,8,11-四(三級丁基)苝、稠五苯、蔻、4,4'-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(縮寫：DPVBi)及9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮寫：DPVPA)。
再者，該電子受體之實例係有機化合物(諸如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(縮寫：F4-TCNQ)和氯醌)、過渡金屬氧化物、元素週期表第4至8族的金屬的氧化物、及類似者。特定地，較佳的是氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸，因為此等金屬氧化物具有高電子接受性。該等金屬氧化物中，尤其較佳的是氧化鉬，因為氧化鉬在空氣中安定，呈現低吸濕性且容易處理。
可使用上述電子受體和上述高分子化合物(諸如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD)以形成複合材料，且該複合材料可用於電洞注入層701。
電洞傳輸層702是包括具有高電洞傳輸性的物質的層。具有高電洞傳輸性的物質之實例係芳香族胺化合物，諸如NPB、TPD、BPAFLP、4,4'-雙[N-(9,9-二甲基茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：DFLDPBi)及4,4'-雙[N-(螺環-9,9'-二茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：BSPB)。所述物質主要是電洞遷移率為10-6cm2/Vs或高於10-6cm2/Vs的物質。可使用電洞傳輸性高於電子傳輸性的上述物質以外 的任何其他物質。包括具有高電洞傳輸性的物質的層不限於單層且可為包括任何上述物質之2或多層的疊層。
可替代地，可使用諸如CBP、CzPA或PczPA之咔唑衍生物或諸如t-BuDNA、DNA或DPAnth之蒽衍生物以形成電洞傳輸層702。
進一步，可替代地，可使用諸如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD之高分子化合物以形成電洞傳輸層702。
發光層703是包括發光物質的層。本實施態樣的發光層703包括客體材料及主體材料。可使用多種材料以作為主體材料。特定之主體材料可參照實施態樣1。
作為磷光化合物者，較佳的是有機金屬錯合物且尤其較佳的是銥錯合物。因考慮上述福斯特機構的能量轉移，位於該磷光化合物的最長波長側的吸收帶的莫耳吸光係數較佳為2000M-1．cm-1或高於2000M-1．cm-1，尤其較佳為5000M-1．cm-1或高於5000M-1．cm-1。具有該高莫耳吸光係數的化合物之特定實例包括雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根)(二新戊醯基甲烷根)銥鎓(III)(縮寫：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])、(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根)銥鎓(III)(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])、雙(2,3,5-三苯基吡嗪根)(二新戊醯基甲烷根)銥鎓(III)(縮寫：[Ir(tppr)2(dpm)])、(乙醯丙酮根)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶根)銥鎓(III)(縮寫：[Ir(mppm)2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙(6-三級丁基-4-苯基嘧啶根)銥鎓(III)(縮寫：[Ir(tBuppm)2(acac)])、及類似者。 尤其是具有莫耳吸光係數為5000M-1．cm-1或高於5000M-1．cm-1的材料(諸如[Ir(dppm)2(acac)])可提供外部量子效率達約30%的高效率發光元件。
作為主體材料者，較佳地使用易接受電子的化合物(典型地雜環化合物)和易接受電洞的化合物(典型地芳香族胺化合物或咔唑化合物)的混合材料。藉由該結構，發光層可具有電洞傳輸與電子傳輸之間的優異載子平衡，因而提高發光效率及壽命。該主體材料的特定實例包括2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f，h]喹啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)與4-苯基-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBA1BP)的混合材料；2mDBTPDBq-II與4,4'-二(1-萘基)-4"-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBNBB)的複合材料；2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(縮寫：2CzPDBq-III)與PCBNBB的複合材料；2-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(縮寫：DBTBIm-II)與4,4',4"-三[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]三苯胺(縮寫：1'-TNATA)的複合材料、及類似者。可替代地，作為主體材料者，可使用2mDBTPDBq-II與任何下述材料的混合材料：4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：NPB)、4-(1-萘基)-4'-苯基三苯胺(縮寫：αNBA1BP)、2,7-雙[N-(二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]-螺環-9,9'-聯茀(縮寫：DPA2SF)、9-苯基-9H-3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)咔唑(縮寫：PCCP)及1'-TNATA。不侷限於上述材料，亦可使用任何其他已知的主體材料。
另外，藉由設置多層並使該等層的發光顏色互不相同，可自發光元件整體得到所希望發光顏色。例如，對具有兩個發光層的發光元件，第一發光層的發光顏色與第二發光層的發光顏色可為互補，因而發光元件整體可發射白光。互補係指當光顏色混合時所得的無色彩光的顏色關係。換言之，藉由混合從所發射的光為互補光的物質所得的光可得到白色光。此可應用於具有三個以上的發光層的發光元件。
電子傳輸層704是包括高電子傳輸性的物質的層。該高電子傳輸性的物質之實例係金屬錯合物，諸如Alq3、三(4-甲基-8-羥基喹啉根)鋁(縮寫：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]羥基喹啉根)鈹(縮寫：BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2及雙[2-(2-羥基苯基)苯並噻唑根]鋅(縮寫：Zn(BTZ)2)。其他實例係雜芳香族化合物，諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-二唑(縮寫：PBD)、1,3-雙[5-(對三級丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、3-(4-三級丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫：TAZ)、3-(4-三級丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫：p-EtTAZ)、紅菲繞啉(縮寫：BPhen)、浴銅靈(縮寫：BCP)及4,4'-雙(5-甲基苯並唑-2-基)二苯乙烯(縮寫：BzOs)。其他實例係高分子化合物，諸如聚(2,5-吡啶-二基)(縮寫：Ppy)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共聚-(吡啶-3,5-二基)](縮寫：PF-Py)及聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共聚-(2,2'-聯吡啶-6,6'-二基)](縮寫：PF-Bpy)。所述物質主 要是具有10-6cm2/Vs或高於10-6cm2/Vs的電子遷移率的物質。可使用具有電子傳輸性高於電洞傳輸性之上述物質以外的任何其他物質以作為電子傳輸層。
另外，該電子傳輸層不限於單層且可為包括任何上述物質的2或多層的疊層。
電子注入層705是包括高電子注入性的物質的層。可用於該電子注入層705的物質之實例係鹼金屬、鹼土金屬及彼等之化合物(諸如鋰、銫、鈣、氟化鋰、氟化銫、氟化鈣及氧化鋰)、稀土金屬化合物(諸如氟化鉺)、及用於該電子傳輸層704的上述物質。
可替代地，藉由組合有機化合物與電子施體所形成的複合材料可用於該電子注入層705。該複合材料因藉由該電子施體在該有機化合物中產生電子而具有高電子注入性和電子傳輸性。該有機化合物較佳為在傳輸所產生的電子上性能優異的材料，且特定地可使用任何上述用於該電子傳輸層704的物質(諸如金屬錯合物或雜芳香族化合物)。可使用對該有機化合物顯現電子給予性的物質以作為電子施體。該電子施體之較佳特定實例係鹼金屬、鹼土金屬及稀土金屬(諸如鋰、銫、鎂、鈣、鉺及鐿)，以及鹼金屬氧化物和鹼土金屬氧化物(諸如氧化鋰、氧化鈣及氧化鋇)。進一步，可使用路易士鹼(諸如氧化鎂)或有機化合物(諸如四硫富瓦烯(縮寫：TTF))。
上述電洞注入層701、電洞傳輸層702、發光層703、電子傳輸層704和電子注入層705分別可藉由諸如 蒸鍍法(其包括真空蒸鍍法)、噴墨法或塗覆法之方法形成。
如圖15B所示，在第一電極103與第二電極108之間可層疊多個EL層。對此，較佳地在被層疊的第一EL層800與第二EL層801之間設置電荷發生層803。使用上述複合材料可形成該電荷發生層803。另外，該電荷發生層803可具有由包括該複合材料的層和包括其他材料的層所形成的疊層結構。對此，作為包括其他材料的層者，可使用包括電子給予性的物質和具有高電子傳輸性的物質的層、由透明導電膜所構成的層、及類似者。對於具有此結構的發光元件，不易發生能量移動或猝滅的問題，且由於材料的較為寬廣的選擇，可易於得到兼具高發光效率和壽命長的發光元件。再者，亦可易於得到發光元件，其自EL層之一方提供磷光且自EL層之另一方提供螢光。該結構可與該EL層的任一上述結構組合。
另外，藉由使每個EL層的發光顏色互不相同，可使發光元件整體發射所需顏色的光。例如，對具有兩個EL層的發光元件，第一EL層和第二EL層發射的光互補，因此該發光元件整體可發射白光。此進一步可應用於具有三個以上的EL層的發光元件。
如圖15C所示，EL層102可在第一電極103與第二電極108之間包括電洞注入層701、電洞傳輸層702、發光層703、電子傳輸層704、電子注入緩衝層706、電子繼電層707、及與第二電極108接觸的複合材料層708。
較佳的是提供與該第二電極108接觸的複合材料層708，對此尤其當使用濺射法形成第二電極108時，可減輕對該EL層102的損傷。可使用上述之複合材料以形成該複合材料層708，其中具有高電洞傳輸性的有機化合物含有受體物質。
進一步，藉由設置電子注入緩衝層706，可削弱介於該複合材料層708與電子傳輸層704之間的注入壁壘，因而可容易地將該複合材料層708所產生的電子注入至該電子傳輸層704。
可使用具有高電子注入性的物質(諸如鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬；上述金屬之化合物(例如鹼金屬化合物(其包括氧化物(諸如氧化鋰)、鹵化物及碳酸鹽(諸如碳酸鋰或碳酸銫))、鹼土金屬化合物(其包括氧化物、鹵化物及碳酸鹽)或稀土金屬化合物(其包括氧化物、鹵化物及碳酸鹽)))以形成電子注入緩衝層706。
進一步，當該電子注入緩衝層706含有高電子傳輸性的物質和施體物質時，較佳地添加該施體物質，使得該施體物質對該高電子傳輸性的物質的質量比為0.001：1至0.1：1。作為施體物質者，可使用有機化合物(諸如四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳或十甲基二茂鎳))；鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬；上述金屬之化合物(例如鹼金屬化合物(其包括氧化物(諸如氧化鋰)、鹵化物及碳酸鹽(諸如碳酸鋰或碳酸銫))、鹼土金屬化合物(其包括氧化物、鹵化物及碳酸鹽)及稀土金屬化合物(其包 括氧化物、鹵化物及碳酸鹽))。作為高電子傳輸性的物質者，可使用與上述電子傳輸層704類似的材料。
再者，較佳的是在該電子注入緩衝層706與該複合材料層708之間形成電子繼電層707。該電子繼電層707並非必須設置者；然而，藉由設置具有高電子傳輸性的電子繼電層707，可將電子迅速傳輸至該電子注入緩衝層706。
在複合材料層708與電子注入緩衝層706之間夾持電子繼電層707的結構中，該複合材料層708所包括的受體物質和該電子注入緩衝層706所包括的施體物質彼此不容易相互作用，因此極不易互相影響各自的功能。因而，可防止驅動電壓增高。
電子繼電層707包括具有高電子傳輸性的物質，且使該具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階設定為介於複合材料層708所包括的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層704所包括的具有高電子傳輸性的LUMO能階之間。當電子繼電層707包括施體物質時，該施體物質的施體能階亦受控制以設定為介於複合材料層708所包括的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層704所包括的具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階之間。至於能階的具體數值，較佳地電子繼電層707所包括的具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階設定為-5.0eV或以上，更佳地設定為高於或等於-5.0eV且低於或等於-3.0eV。
作為電子繼電層707所包括的具有高電子傳輸性的物 質，較佳地使用以酞菁類為底質的材料或具有金屬-氧鍵結和芳香族配體的金屬錯合物。
作為電子繼電層707所包括的以酞菁類為底質的材料，明確較佳地使用下述物質中任一者：CuPc；SnPc(Phthalocyanine tin(II)complex：酞菁錫(II)錯合物)；ZnPc(Phthalocyanine zinc complex：酞菁鋅錯合物)；CoPc(Cobalt(II)phthalocyanine,β-form：酞菁鈷(II)，β型)；FePc(Phthalocyanine Iron：酞菁鐵)及PhO-VOPc(Vanadyl 2,9,16,23-tetraphenoxy-29H,31H-phthalocyanine：2,9,16,23-四苯氧基-29H,31H-酞菁氧釩)。
作為電子繼電層707所包括的具有金屬-氧鍵結和芳香族配體的金屬錯合物，較佳地使用具有金屬-氧雙鍵的金屬錯合物。由於金屬-氧雙鍵具有受體性(容易接受電子的性質)，因此電子移動(授受)變得更容易。再者，認為具有金屬-氧雙鍵的金屬錯合物呈安定。因此，使用具有金屬-氧雙鍵的金屬錯合物使發光元件可於低電壓下更穩定地被驅動。
作為具有金屬-氧鍵結和芳香族配體的金屬錯合物，較佳地使用以酞菁類為底質的材料。明確地，較佳地使用VOPc(Vanadyl phthalocyanine：釩氧酞菁)、SnOPc(Phthalocyanine tin(IV)oxide complex：酞菁氧化錫(IV)錯合物)及TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex：酞菁氧化鈦錯合物)中任一者，因為在分子結構上金屬-氧雙鍵容易與其他分子相互作用且具有高受體性。
作為上述以酞菁類為底質的材料，較佳地使用具有苯氧基的以酞菁類為底質材料。明確地，較佳地使用諸如PhO-VOPc之具有苯氧基的酞菁衍生物。具有苯氧基的酞菁衍生物可溶於溶劑並因此具有當形成發光元件時容易處理及易於維修用於形成膜的裝置之優點。
電子繼電層707另可包括施體物質。作為施體物質，可使用下述物質：有機化合物(諸如四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳或十甲基二茂鎳)、鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬及該等金屬之化合物(例如鹼金屬化合物(其包括諸如氧化鋰之氧化物、鹵化物及諸如碳酸鋰或碳酸銫之碳酸鹽)、鹼土金屬化合物(其包括氧化物、鹵化物及碳酸鹽)及稀土金屬化合物(其包括氧化物、鹵化物及碳酸鹽))。當該施體物質包括在電子繼電層707中，電子可容易移動且能以較低電壓驅動發光元件。
當施體物質含括在電子繼電層707中時，作為具有高電子傳輸性的物質，除了上述物質以外可使用具有LUMO能階高於含括在複合材料層708中的受體物質的受體能階的物質。特定地，較佳地使用具有LUMO能階高於或等於-5.0eV(更佳地高於或等於-5.0eV且低於或等於-3.0eV)的物質。該物質之實例係苝衍生物、含氮稠環芳香族化合物及類似者。因為含氮稠環芳香族化合物具有高穩定性，所以較佳地用於電子繼電層70。
苝衍生物的具體實例係3,4,9,10-苝四羧酸二酐(縮 寫：PTCDA)、3,4,9,10-苝四羧酸雙苯並咪唑(縮寫：PTCBI)、N,N'-二辛基-3,4,9,10-苝四羧酸二醯亞胺(縮寫：PTCDI-C8H)、N,N'-二己基-3,4,9,10-苝四羧酸二醯亞胺(縮寫：Hex PTC)及類似者。
含氮稠環芳香族化合物的具體實例係吡嗪並[2,3-f][1,10]啡啉-2,3-二甲腈(縮寫：PPDN)、2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮雜苯並菲(縮寫：HAT(CN)6)、2,3-二苯基吡啶並[2,3-b]吡嗪(縮寫：2PYPR)、2,3-雙(4-氟苯基)吡啶並[2,3-b]吡嗪(縮寫：F2PYPR)及類似者。
此外，可使用7,7,8,8-四氰基對醌二甲烷(縮寫：TCNQ)、1,4,5,8-萘四羧酸二酐(縮寫：NTCDA)、全氟稠五苯(perfluoropentacene)、十六氟酞菁銅(縮寫：F16CuPc)、N,N'-雙(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟辛基)-1,4,5,8-萘四羧酸二醯亞胺(縮寫：NTCDI-C8F)、3',4'-二丁基-5,5"-雙(二氰基亞甲基)-5,5"-二氫-2,2'：5',2"-三噻吩(縮寫：DCMT)、亞甲基富勒烯(例如[6,6]-苯基C61酪酸甲酯)及類似者。
當電子繼電層707包括施體物質時，可藉由諸如對具有高電子傳輸性的物質和施體物質進行共蒸鍍以形成電子繼電層707。
電洞注入層701、電洞傳輸層702、發光層703及電子傳輸層704可使用上述之材料分別形成。
藉由上述步驟，可形成本實施態樣的EL層102。
在上述發光元件中，因在第一電極103與第二電極 108之間產生的電位差而使電流流過，且在EL層102中電洞和電子複合而發光。隨後，該發光穿過第一電極103或第二電極108或該兩者而達至外部。因此，第一電極103或第二電極108或該兩者係具有可見光透光性的電極。
設置在第一電極103與第二電極108之間的層的結構不侷限於上述結構。可採用不同於上述的結構，只要在遠離第一電極103和第二電極108的部分中提供使電洞和電子複合的發光區，藉以防止因發光區接近金屬而發生的猝滅。
換言之，對層的疊層結構沒有特別限制。包括具有高電子傳輸性的物質、具有高電洞傳輸性的物質、具有高電子注入性的物質、具有高電洞注入性的物質、具有雙極性的物質(具有高電子傳輸性和高電洞傳輸性的物質)、電洞阻擋的物質或類似者的層可與發光層自由組合。
藉由使用本實施態樣所示的發光元件，可製造被動基質型發光裝置或主動基質型發光裝置，其中電晶體控制發光元件的驅動。此外，可將發光裝置應用於電子裝置、照明設備或類似者。
如上所述，可製造本發明的一實施態樣的發光元件。
本實施態樣可與其他實施態樣適當地組合。
實施例1
參照圖1A和圖1B及圖16，實施例1說明可含括於 本發明的一實施態樣的發光元件的客體材料及主體材料。
本實施例使用的客體材料是(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根(diphenylpyrimidinato))銥(III)(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])、雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根)(二新戊醯基甲烷根)銥(III)(縮寫：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])及(乙醯丙酮根)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶根(phenylpyrimidinato))銥(III)(縮寫：[Ir(mppm)2(acac)])。本實施例使用的主體材料是2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f，h]喹啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)和4-苯基-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBA1BP)的混合材料。本實施例使用的材料的化學式如下。
《客體材料的吸收光譜及主體材料的發射光譜的測量結果》 〈吸收光譜〉
圖1A和圖16示出[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的紫外-可見光吸收光譜(簡稱為“吸收光譜”)並稱為吸收光譜1。同樣地示出[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的吸收光譜並稱為吸收光譜2，且示出[Ir(mppm)2(acac)]的吸收光譜並稱為吸收光譜3。
各個吸收光譜的測量中，使用紫外可見光分光光度計 (日本分光株式會社製造的V550型)，將二氯甲烷溶液放在石英皿中並在室溫下進行測量。
〈發射光譜〉
圖1A和圖16示出2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料的薄膜的發射光譜。在圖1A中橫軸表示波長(nm)，縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。圖16中，橫軸表示能量(eV)，縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
自圖1A和圖16可知吸收光譜1至3分別與發射光譜重疊。從而，可知包括其中本實施例一起使用的客體材料的任一者與本實施例的主體材料的發光層的發光元件因利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜的重疊進行能量轉移，而具有該能量轉移效率。
圖1A和圖16中，關注吸收光譜的最長波長(低能量)一側的吸收帶(可被認為是對發光貢獻極大的吸收帶)的峰值及發射光譜的峰值。在吸收光譜1至3的峰值中，吸收光譜1的峰值係位於離發射光譜的峰值最近的位置，而吸收光譜3的峰值係位於離發射光譜的峰值最遠的位置。
明確地，圖16中，吸收光譜1的峰值與發射光譜的峰值之間的差異為0.02eV，吸收光譜2的峰值與發射光譜的峰值之間的差異為0.12eV，吸收光譜3的峰值與發射光譜的峰值之間的差異為0.23eV。
接著，圖1A中，關注吸收光譜的最長波長(低能量) 一側的吸收帶的峰值的莫耳吸光係數。吸收光譜1至3中，吸收光譜1的莫耳吸光係數最大，而吸收光譜2的莫耳吸光係數最小。
換言之，吸收光譜1至3中，吸收光譜1的最長波長(低能量)一側的吸收帶的峰值離發射光譜的峰值最近，且峰值的莫耳吸光係數最大。
從上述結果可知，吸收光譜1與發射光譜的重疊尤其大。因此，可知將2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料用於主體材料且將[Ir(dppm)2(acac)]用於客體材料的發光元件中，由於利用該混合材料的發射光譜與[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率尤其高。
《客體材料的吸收光譜的計算結果》
接著，試圖利用計算而再現藉由上述測量所得的[Ir(dppm)2(acac)]及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的吸收光譜(圖1A的吸收光譜1及2)。
為得到[Ir(dppm)2(acac)]及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的吸收光譜，藉由使用各個分子於基態下的最穩定結構而計算出激發能量及振子強度。基於計算的振子強度以得到吸收光譜。具體計算方法係說明如下。
利用密度函數函數理論(DFT)計算[Ir(dppm)2(acac)]及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]於基態下的最穩定結構。再者，使用時間依賴密度函數理論(TD-DFT)求出[Ir(dppm)2(acac)]及 [Ir(mppr-Me)2(dpm)]的激發能量及振子強度，基於該結果計算出吸收光譜。在DFT中，總能量被表示為勢能、電子之間的靜電能、電子動能、和包括電子之間的所有複雜交互作用的交換關聯能(exchange-correlation energy)的和。在DFT中，交換關聯交互作用係由按照電子密度表示的一個電子勢能的函數(即函數的函數)近似，以使能實現高準確度的計算。在此，使用作為混合函數的B3PW91以規定關於交換相關能的各參數權重。此外，將作為基底函數的LanL2DZ用於Ir原子，而將作為基底函數的6-311(對各原子價軌道使用三個縮短函數的三重分裂價層(triple split valence)基底的基底函數)用於Ir原子以外的原子。上述基底函數涉及例如在氫原子的情況下考慮1s至3s的軌道，而在碳原子的情況下考慮1s至4s和2p至4p的軌道。再者，作為分極基底組，對氫原子加p函數，而對氫原子以外的原子加d函數，藉以提高計算精度。
此外，作為量子化學計算程式，使用Gaussian09。使用高性能電腦(Altix 4700，由SGI Japan,Ltd.製造)進行計算。
圖1B示出藉由計算所獲得的吸收光譜。此外，作為比較，示出藉由上述測量所得的吸收光譜。明確地，示出藉由[Ir(dppm)2(acac)]的測量所得的吸收光譜並將其作為吸收光譜1，且示出藉由計算所獲得的吸收光譜並將其作為吸收光譜1'。此外，示出藉由[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的測 量所得到的吸收光譜並將其作為吸收光譜2，且示出藉由計算所獲得的吸收光譜並將其作為吸收光譜2'。在圖1B中，橫軸示出波長(nm)，縱軸示出莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
如圖1B所示者，藉由測量所得的吸收光譜1、2的形狀與藉由計算所得的吸收光譜1'、2'的形狀大體一致。尤其在吸收光譜1'、2'中亦可確認在吸收光譜1、2中所觀察的下述兩個傾向。
傾向1：吸收光譜2(2')的峰值波長比吸收光譜1(1')的峰值波長更接近發射光譜的峰值波長。
傾向2：吸收光譜1(1')的最長波長一側的吸收帶的峰值波長的莫耳吸光係數比吸收光譜2(2')者大。
實施例2
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
下述說明本實施例的發光元件1至3的製造方法。
(發光元件1)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成含氧化矽的氧化錫銦(ITSO)，由此形成作為陽極的第一電極1101。另外，其厚度設定為110nm且其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，為在基板1100上形成發光元件進行預處理，使用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，在將基板放入內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板1100進行冷卻30分鐘左右。
接著，以使形成有第一電極1101的面成為下面的方式將形成有第一電極1101的基板1100固定設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到10-4Pa左右，然後在第一電極1101上共蒸鍍4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(縮寫：BPAFLP)和氧化鉬(Ⅵ)，從而形成電洞注入層1111。將電洞注入層1111的厚度設定為40nm，將BPAFLP與氧化鉬的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的BPAFLP，藉以形成電洞傳輸層1112。
再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBA1BP、[Ir(dppm)2(acac)]以在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。在此，將2mDBTPDBq-II、PCBA1BP、[Ir(dppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：[Ir(dppm)2(acac)])。將發光層1113的厚度設定為40nm。
接著，在發光層1113上形成厚度為10nm的2mDBTPDBq-II膜，藉以形成第一電子傳輸層1114a。
接著，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為20nm的紅菲繞啉(縮寫：BPhen)膜，藉以形成第二電子傳輸層1114b。
然後，在第二電子傳輸層1114b上蒸鍍厚度為1nm的氟化鋰(LiF)膜，藉以形成電子注入層1115。
最後，作為陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜，以製造本實施例的發光元件1。
(發光元件2)
發光元件2的發光層1113係由共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]形成。2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。將發光層1113的厚度設定為40nm。除了發光層1113之外，採用與發光元件1同樣的方式製造。
(發光元件3)
共蒸發2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(mppm)2(acac)]以形成發光元件3的發光層1113。2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(mppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：[Ir(mppm)2(acac)])。將發光層1113的厚度設定為40nm。除了發光層1113之外，採用與發光元件1同樣的方式製造。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表1示出藉由上述步驟所獲得的發光元件1至3的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件1至3進行密封，然後對這些發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖3示出發光元件1至3的電流密度-亮度特性。圖3中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖4示出電壓-亮度特性。圖4中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖5示出亮度-電流效率特性。圖5中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖6示出亮度-外部量子效率特性。圖6中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表2示出發光元件1至3在亮度大約1000cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)及外部量子效率(%)。
此外，圖7示出發光元件1至3中使0.1mA的電流流過時的發射光譜。圖7中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表2所示者，840cd/m2的亮度下的發光元件1的CIE色座標(x，y)=(0.56，0.44)，1000cd/m2的亮度下的發光元件2的CIE色座標(x，y)=(0.55，0.45)，且940cd/m2的亮度下的發光元件3的CIE色座標(x，y)=(0.44，0.55)。從上述結果可知，從發光元件1獲得來源於[Ir(dppm)2(acac)]的發光，從發光元件2獲得來源於[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的發光，從發光元件3獲得來源於[Ir(mppm)2(acac)]的發光。
從表2及圖3至6可知，發光元件1至3的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。
本實施例的發光元件中，將實施例1所示的主體材料及客體材料用於發光層。從實施例1可知，用於發光元件1至3的各個客體材料的吸收光譜與主體材料的發射光譜重疊。由於本實施例的發光元件利用該重疊進行能量轉移，所以可認為具有高能量轉移效率和高外部量子效率。
此外，發光元件1的外部量子效率比發光元件2及發光元件3者高。實施例1的結果中，用於發光元件1的客體材料的吸收光譜的最低能量一側的吸收帶的峰值離發射光譜的峰值最近(峰值的差異為0.02eV)，且峰值波長的莫耳吸光係數最大(>5000M-1．cm-1)。從上述結果可知，發光元件1中由於能量轉移效率尤其高，所以外部量子效率較高。
此外，發光元件2的外部量子效率比發光元件3者高。從實施例1的結果可知，吸收光譜2的峰值波長比吸收光譜3的峰值波長更接近發射光譜的峰值波長。由此，可知發光元件2及發光元件3的外部量子效率特性產生差異。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現外部量子效率高的元件。
接著，進行發光元件1至3的可靠性測試。圖8示出可靠性測試的結果。圖8中，縱軸表示以初始亮度為100%的情況下的歸一化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。
在可靠性測試中，將初始亮度設定為5000cd/m2，且在電流密度恆定的條件下，分別驅動發光元件1至3。
發光元件1經470小時後的亮度為初始亮度的85%。此外，發光元件2經470小時後的亮度為初始亮度的72%。此外，發光元件3經280小時後的亮度為初始亮度的72%。
從上述結果示出，藉由應用本發明的一實施態樣可實現壽命長的元件。
實施例3
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。由於本實施例使用的材料是上述實施例使用的材料，所以省略化學式。
下述說明本實施例的發光元件4的製造方法。
(發光元件4)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成ITSO，由此形成作為陽極的第一電極1101。另外，其厚度設定為110nm，且其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，為在基板1100上形成發光元件進行預處理，使用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，在將基板放入內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板1100進行冷卻30分鐘左右。
接著，以形成第一電極1101的面成為下面的方式將形成有第一電極1101的基板1100固定設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到10-4Pa左右，然後在第一電極1101上共蒸鍍BPAFLP和氧化鉬(Ⅵ)，從而形成電洞注入層1111。電洞注入層1111的厚度設定為40nm，且BPAFLP與氧化鉬的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的BPAFLP，藉由形成電洞傳輸層1112。
再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(dppm)2(acac)]以在電洞傳輸層1112上形成發光層 1113。2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(dppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.1(=2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：[Ir(dppm)2(acac)])。發光層1113的厚度設定為40nm。
接著，在發光層1113上形成厚度為15nm的2mDBTPDBq-II膜，藉以形成第一電子傳輸層1114a。
接著，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為15nm的BPhen膜，藉以形成第二電子傳輸層1114b。
然後，在第二電子傳輸層1114b上蒸鍍厚度為1nm的LiF膜，藉以形成電子注入層1115。
最後，作為陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜，藉以製造本實施例的發光元件4。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表3示出藉由上述步驟所獲得的發光元件4的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件4進行密封，然後對該發光元件的工作特 性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖9示出發光元件4的電流密度-亮度特性。圖9中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖10示出電壓-亮度特性。圖10中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖11示出亮度-電流效率特性。圖11中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖12示出亮度-外部量子效率特性。圖12中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表4示出發光元件4於亮度1100cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖13示出發光元件4中使0.1mA的電流流過時的發射光譜。圖13中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表4所示者，1100cd/m2的亮度下發光元件4的CIE色座標(x，y)=(0.57，0.43)。從上述結果可知，發光元件4顯示來源於[Ir(dppm)2(acac)]的 橙色光。
從表4及圖9至12可知，發光元件4的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。尤其是，1100cd/m2的亮度下外部量子效率高，即達31%。如上所述者，外部量子效率的限度被認為25%左右。然而，此結果超過該限度。
本實施例的發光元件中，將實施例1所示的主體材料及客體材料用於發光層。從實施例1可知，用於發光元件4的客體材料的吸收光譜與主體材料的發射光譜重疊。由於本實施例的發光元件利用該重疊進行能量轉移，所以可被認為具有高能量轉移效率和高外部量子效率。
此外，實施例1的結果中，用於發光元件4的客體材料的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶的峰值波長離發射光譜的峰值波長近(峰值的差異為0.02eV)，且峰值波長的莫耳吸光係數最大(>5000M-1．cm-1)。從上述結果可知，發光元件4由於能量轉移效率尤其高，所以外部量子效率較高。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現外部量子效率高的元件。
接著，進行發光元件4的可靠性測試。圖14示出可靠性測試的結果。圖14中，縱軸表示以初始亮度為100%的情況下的歸一化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。
在可靠性測試中，初始亮度設定為5000cd/m2，且在 電流密度恆定的條件下驅動發光元件4。
發光元件4在170小時後保持初始亮度的95%。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現可靠性高的元件。
實施例4
本實施例參照圖17A和17B說明可用於本發明的一實施態樣的發光元件的客體材料及主體材料的實例。
本實施例使用的客體材料是[Ir(dppm)2(acac)]。此外，本實施例使用的主體材料是2mDBTPDBq-II和4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：NPB)的混合材料。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖17A和17B示出[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的紫外可見光吸收光譜(吸收光譜a)。在吸收光譜的測量中，使用紫外可見光分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)，將二氯甲烷溶液(0.093毫莫耳/L)放在石英皿中，並在室溫下進行測量。
〈發射光譜〉
此外，圖17A和17B示出2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜a)。圖17A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。圖17B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖17A的吸收光譜a可知，[Ir(dppm)2(acac)]在520nm附近具有寬吸收帶。可被認為該吸收帶是對發光貢獻極大的吸收帶。
發射光譜a的峰值與吸收光譜a中可被認為是對發光貢獻極大的吸收帶重疊較大。明確地，吸收光譜a中的該吸收帶的峰值(515nm)與發射光譜a的峰值之間的差異為0.09eV。從而，可知在本實施例使用的客體材料及主體材料皆用於發光層的發光元件中，由於利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，可得到外部量子效率高的發光元件。
實施例5
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
下述說明本實施例的發光元件5的製造方法。
(發光元件5)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成含ITSO，由此形成作為陽極的第一電極1101。另外，其厚度設定為110nm，且其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，為在基板1100上形成發光元件進行預處理，使用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，在將基板放入內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板1100進行冷卻30分鐘左右。
接著，以形成第一電極1101的面成為下面的方式將形成有第一電極1101的基板1100固定設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到10-4Pa左右，然後在第一電極1101上共蒸鍍4,4',4"-(1,3,5-苯三基)三(二苯並噻吩)(縮寫：DBT3P-II)和氧化鉬(Ⅵ)，從而形成電洞注入層 1111。電洞注入層1111的厚度設定為40nm，且DBT3P-II與氧化鉬的重量比調節為4：2(=DBT3P-II：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的BPAFLP，藉以形成電洞傳輸層1112。
再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(dppm)2(acac)]以在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(dppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：NPB：[Ir(dppm)2(acac)])。發光層1113的厚度設定為40nm。
接著，在發光層1113上形成厚度為10nm的2mDBTPDBq-II膜，藉以形成第一電子傳輸層1114a。
接著，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為20nm的BPhen膜，藉以形成第二電子傳輸層1114b。
然後，在第二電子傳輸層1114b上蒸鍍厚度為1nm的LiF膜，藉以形成電子注入層1115。
最後，作為陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜，以製造本實施例的發光元件5。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表5示出藉由上述步驟所獲得的發光元件5的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件5進行密封，然後對發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖18示出發光元件5的電流密度-亮度特性。圖18中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖19示出電壓-亮度特性。圖19中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖20示出亮度-電流效率特性。圖20中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖21示出亮度-外部量子效率特性。圖21中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表6示出發光元件5在亮度1100cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖22示出發光元件5中使0.1mA的電流流過時的發射光譜。圖22中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表6所示者，1100cd/m2的亮度下發光元件5的CIE色座標(x，y)=(0.57，0.43)。從上述結果可知，發光元件5顯示來源於[Ir(dppm)2(acac)]的橙色光。
從表6及圖18至21可知，發光元件5的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。
發光元件5中，將實施例4所示的2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(dppm)2(acac)]用於發光層。從實施例4可知，2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料的發射光譜與[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光譜中的對發光貢獻很大的吸收帶重疊大。發光元件5中，由於利用該重疊進行能量轉移，所以可被認為具有高能量轉移效率及高外部量子效率。
此外，實施例4的結果中，發光元件5的客體材料的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶的峰值離主體材料的發射光譜的峰值近，且峰值的莫耳吸光係數較大(>5000M-1．cm-1)。從上述結果可知，發光元件5由於能量轉移效 率尤其高，所以外部量子效率與習知的發光元件相比為高。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現外部量子效率高的元件。
實施例6
本實施例參照圖23A和23B說明可用於本發明的一實施態樣的發光元件的客體材料及主體材料的一個實例。
本實施例使用的客體材料是雙(2,3,5-三苯基吡嗪根)(二新戊醯基甲烷根)銥(III)(縮寫：[Ir(tppr)2(dpm)]。此外，本實施例使用的主體材料是2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖23A和23B示出[Ir(tppr)2(dpm)]的二氯甲烷溶液的紫外可見光吸收光譜(吸收光譜b)。吸收光譜的測量使用紫外可見光分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)，將二氯甲烷溶液(0.094毫莫耳/L)放在石英皿中，並 在室溫下進行測量。
〈發射光譜〉
此外，圖23A和23B示出2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜b)。圖23A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。圖23B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖23A的吸收光譜b可知，[Ir(tppr)2(dpm)]在530nm附近具有寬吸收帶。可被認為該吸收帶是對發光貢獻極大的吸收帶。
發射光譜b的峰值與吸收光譜b中可被認為是對發光貢獻很大的吸收帶重疊較大。明確地，吸收光譜b中該吸收帶的峰值(530nm附近的肩峰)與發射光譜b的峰值之間的差異為0.01eV。從而，可知在本實施例使用的客體材料及主體材料皆用於發光層的發光元件中，由於利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，可得到外部量子效率高的發光元件。
實施例7
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。由於本實施例使用的材料是上述實施例使用的材料， 所以省略化學式。
下述說明本實施例的發光元件6的製造方法。
(發光元件6)
共蒸鍍2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(tppr)2(dpm)]以形成發光元件6的發光層1113。2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(tppr)2(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：NPB：[Ir(tppr)2(dpm)])。發光層1113的厚度設定為40nm。除了發光層1113之外，採用與實施例5所示的發光元件5同樣的方式製造。
表7示出藉由上述步驟所獲得的發光元件6的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件6進行密封，然後對發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖24示出發光元件6的電流密度-亮度特性。圖24 中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖25示出電壓-亮度特性。圖25中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖26示出亮度-電流效率特性。圖26中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖27示出亮度-外部量子效率特性。圖27中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表8示出發光元件6在亮度1100cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖28示出發光元件6中使0.1mA的電流流過時的發射光譜。圖28中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表8所示者，1100cd/m2的亮度下的發光元件6的CIE色座標(x，y)=(0.66，0.34)。從上述結果可知，發光元件6顯示來源於[Ir(tppr)2(dpm)]的紅色光。
從表8及圖24至27可知，發光元件6的電流效率、功率效率、外部量子效率較高。
發光元件6中，實施例6所示的2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(tppr)2(dpm)]用於發光層。從實施例6可知，2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料的發射光譜與[Ir(tppr)2(dpm)]的吸收光譜中可被認為對發光貢獻很大的吸收帶重疊大。發光元件6中，由於利用該重疊進行能量轉移，所以可被認為具有高能量轉移效率及高外部量子效率。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現外部量子效率高的元件。
接著，進行發光元件6的可靠性測試。圖29示出可靠性測試的結果。圖29中，縱軸表示以初始亮度為100%的情況下的歸一化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。
在可靠性測試中，將初始亮度設定為5000cd/m2，且在電流密度恆定的條件下驅動發光元件6。
發光元件6經98小時後的亮度為初始亮度的87%。從上述結果可知，發光元件6的壽命較長。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現可靠性高的元件。
實施例8
本實施例參照圖30A和30B說明可用於本發明的一實施態樣的發光元件的客體材料及主體材料的一個實例。
本實施例使用的客體材料是[Ir(mppm)2(acac)]。此 外，本實施例使用的主體材料是2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料及2mDBTPDBq-II和4-(1-萘基)-4'-苯基三苯胺(縮寫：αNBA1BP)的混合材料等兩種。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖30A和30B示出[Ir(mppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的紫外可見光吸收光譜(吸收光譜c)。吸收光譜的測量使用紫外可見光分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)，將二氯甲烷溶液(0.10毫莫耳/L)放在石英皿中，並在室溫下進行測量。
〈發射光譜〉
此外，圖30A和30B示出2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜c-1)及2mDBTPDBq-II和αNBA1BP的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜c-2)。圖30A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。 圖30B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖30A的吸收光譜c可知，[Ir(mppm)2(acac)]在490nm附近具有寬吸收帶。可被認為該吸收帶是對發光貢獻很大的吸收帶。
發射光譜c-1及發射光譜c-2的峰值與吸收光譜c中可被認為是對發光貢獻很大的吸收帶重疊較大。從而，可知在本實施例使用的客體材料及主體材料皆用於發光層的發光元件中，由於利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，可得到外部量子效率高的發光元件。
在此，與發射光譜c-1相比，發射光譜c-2的峰值係位於短波長(高能量)一側。發射光譜c-2的峰值與發射光譜c-1的峰值相比係位於離該吸收帶更近的位置。明確地，吸收光譜c中該吸收帶的峰值(490nm附近的肩峰)與發射光譜c-1的峰值之間的差異為0.15eV，且吸收光譜c中該吸收帶的峰值(490nm附近的肩峰)與發射光譜c-2的峰值之間的差異為0.01eV。
發射光譜c-1的峰值與發射光譜c-2的峰值之間的差異可被認為係PCBA1BP的HOMO能階與αNBA1BP的HOMO能階之間的差異。明確地，PCBA1BP的HOMO能階為-5.43eV，而αNBA1BP的HOMO能階為-5.52eV(藉由迴圈伏安法(CV)測定計算這些數值)。αNBA1BP的HOMO能階比PCBA1BP的HOMO能階低(深)，由此可被 認為與發射光譜c-1相比，發射光譜c-2的峰值係位於短波長(高能量)一側。
實施例9
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。由於本實施例使用的材料是上述實施例使用的材料，所以省略化學式。
下述說明本實施例的發光元件7及8的製造方法。
(發光元件7)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成ITSO，由此形成作為陽極的第一電極1101。另外，其厚度設定為110nm，且其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，為在基板1100上形成發光元件進行預處理，使用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，在將基板放入內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板1100進行冷卻30分鐘左右。
接著，以使第一電極1101的面成為下面的方式將形成有第一電極1101的基板1100固定設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到10-4Pa左右，然後在第一電極1101上共蒸鍍BPAFLP和氧化鉬(Ⅵ)，從而形成電洞注入 層1111。電洞注入層1111的厚度設定為40nm，且BPAFLP與氧化鉬的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的BPAFLP，藉以形成電洞傳輸層1112。
再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(mppm)2(acac)]以在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。2mDBTPDBq-II、PCBA1BP及[Ir(mppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：[Ir(mppm)2(acac)])。發光層1113的厚度設定為40nm。
接著，在發光層1113上形成厚度為10nm的2mDBTPDBq-II膜，藉以形成第一電子傳輸層1114a。
接著，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為20nm的BPhen膜，藉以形成第二電子傳輸層1114b。
然後，在第二電子傳輸層1114b上蒸鍍厚度為1nm的LiF膜，藉以形成電子注入層1115。
最後，作為陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜，以製造本實施例的發光元件7。
(發光元件8)
發光元件8的發光層1113係由共蒸鍍2mDBTPDBq-II、αNBA1BP及[Ir(mppm)2(acac)]形成。2mDBTPDBq-II、αNBA1BP及[Ir(mppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：αNBA1BP：[Ir(mppm)2(acac)] )。發光層1113的厚度設定為40nm。除了發光層1113之外，採用與發光元件7同樣的方式製造。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表9示出藉由上述步驟所獲得的發光元件7及8的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件7及8進行密封，然後對該等發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖31示出發光元件7及8的電流密度-亮度特性。圖31中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖32示出電壓-亮度特性。圖32中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖33示出亮度-電流效率特性。圖33中，橫軸表示亮度(cd/m2)， 而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖34示出亮度-外部量子效率特性。圖34中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表10示出發光元件7及8在亮度大約1000cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖35示出發光元件7及8中使0.1mA的電流流過時的發射光譜。圖35中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表10所示者，1100cd/m2的亮度下發光元件7的CIE色座標(x，y)=(0.43，0.56)，而860cd/m2的亮度下發光元件8的CIE色座標(x，y)=(0.43，0.56)。從上述結果可知，發光元件7和8顯示來源於[Ir(mppm)2(acac)]的黃綠色光。
從表10及圖31至34可知，發光元件7及8的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。
發光元件7及8中，實施例8所示的PCBA1BP或αNBA1BP、2mDBTPDBq-II、[Ir(mppm)2(acac)]係用於發光層。從實施例8可知，2mDBTPDBq-II與PCBA1BP或αNBA1BP的混合材料的發射光譜與[Ir(mppm)2(acac)]的吸收光譜中可被認為對發光貢獻很大的吸收帶重疊大。發光元件7及8由於利用該重疊進行能量轉移，所以可被認為能量轉移效率高，且外部量子效率高。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現外部量子效率高的元件。
接著，進行發光元件7及8的可靠性測試。圖36示出可靠性測試的結果。圖36中，縱軸表示以初始亮度為100%的情況下的歸一化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。
在可靠性測試中，將初始亮度設定為5000cd/m2，且在電流密度恆定的條件下驅動發光元件7及8。
發光元件7經260小時後的亮度為初始亮度的74%。此外，發光元件8經260小時後的亮度為初始亮度的75%。從上述結果可知，發光元件7及8的壽命較長。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現可靠性高的元件。
實施例10
本實施例參照圖37A和37B說明可用於本發明的一實施態樣的發光元件的客體材料及主體材料的一個實例。
本實施例使用的客體材料是(乙醯丙酮根)雙(6-三級丁基-4-苯基嘧啶根)銥(III)(縮寫：[Ir(tBuppm)2(acac)])。此外，本實施例使用的主體材料是2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料及2mDBTPDBq-II和2,7-雙[N-(二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]-螺環-9,9'-聯茀(縮寫：DPA2SF)的混合材料等兩種。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖37A和37B示出[Ir(tBuppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的紫外可見光吸收光譜(吸收光譜d)。吸收光譜的測量使用紫外可見光分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)，將二氯甲烷溶液(0.093毫莫耳/L)放在石英皿中，並在室溫下進行測量。
〈發射光譜〉
此外，圖37A和37B示出2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜d-1)及 2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜d-2)。圖37A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。圖37B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖37A的吸收光譜d可知，[Ir(tBuppm)2(acac)]在490nm附近具有寬吸收帶。可被認為該吸收帶是對發光貢獻很大的吸收帶。
發射光譜d-1及d-2的峰值與吸收光譜d中可被認為是對發光貢獻很大的吸收帶重疊較大。從而，可知在本實施例使用的客體材料及主體材料皆用於發光層的發光元件中，由於利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，可得到外部量子效率高的發光元件。
在此，與發射光譜d-1相比，發射光譜d-2的峰值係位於短波長(高能量)一側。而且，發射光譜d-2的峰值與發射光譜d-1的峰值相比係位於離該吸收帶更近的位置。如上所述，從圖37A和37B可知，與吸收光譜d中對發光貢獻很大的吸收帶重疊最大的發射光譜是發射光譜d-2。明確地，吸收光譜d中該吸收帶的峰值與發射光譜d-1的峰值之間的差異為0.39eV，且吸收光譜d中的該吸收帶的峰值與發射光譜d-2的峰值之間的差異為0.19eV。
發射光譜d-1的峰值與發射光譜d-2的峰值之間的差異可被認為係DPA2SF的HOMO能階與NPB的HOMO能 階之間的差異。明確地，DPA2SF的HOMO能階為-5.09eV，而NPB的HOMO能階為-5.38eV(藉由迴圈伏安法(CV)測定計算這些數值)。NPB的HOMO能階比DPA2SF的HOMO能階低(深)，由此可認為與發射光譜d-1相比，發射光譜d-2的峰值係位於短波長(高能量)一側。
如上所述，由於2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料及[Ir(tBuppm)2(acac)]用於發光層的發光元件與2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料及[Ir(tBuppm)2(acac)]用於發光層的發光元件相比，利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜更大的重疊而進行能量轉移，所以能量轉移效率更高。從而，可獲得外部量子效率更高的發光元件。
實施例11
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。由於本實施例使用的材料是上述實施例使用的材料，所以省略化學式。
下述說明本實施例的發光元件9及10的製造方法。
(發光元件9)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成ITSO，由此形成作為陽極的第一電極1101。另外，其厚度設定為110nm，且其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，為在基板1100上形成發光元件進行預處理，使用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，在將基板放入內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板1100進行冷卻30分鐘左右。
接著，以使第一電極1101的面成為下面的方式將形成有第一電極1101的基板1100固定設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到10-4Pa左右，然後在第一電極1101上共蒸鍍DBT3P-II和氧化鉬(Ⅵ)，從而形成電洞注入層1111。電洞注入層1111的厚度設定為40nm，且DBT3P-II與氧化鉬的重量比調節為4：2(=DBT3P-II：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的BPAFLP，藉以形成電洞傳輸層1112。
再者，藉由共蒸鍍2mDBTPDBq-II、DPA2SF及[Ir(tBuppm)2(acac)]以在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。2mDBTPDBq-II、DPA2SF及[Ir(tBuppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：DPA2SF：[Ir(tBuppm)2(acac)])。發光層1113的厚度設定為40nm。
接著，在發光層1113上形成厚度為10nm的2mDBTPDBq-II膜，藉以形成第一電子傳輸層1114a。
接著，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為20nm 的BPhen膜，藉以形成第二電子傳輸層1114b。
然後，在第二電子傳輸層1114b上蒸鍍厚度為1nm的LiF膜，藉以形成電子注入層1115。
最後，作為陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜以製造本實施例的發光元件9。
(發光元件10)
發光元件10的發光層1113係藉由共蒸鍍2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(tBuppm)2(acac)]形成。2mDBTPDBq-II、NPB及[Ir(tBuppm)2(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：NPB：Ir(tBuppm)2(acac)])。發光層1113的厚度設定為40nm。除了發光層1113之外，採用與發光元件9同樣的方式製造。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表11示出藉由上述步驟所獲得的發光元件9及10的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件9及10進行密封，然後對該等發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖38示出發光元件9及10的電流密度-亮度特性。圖38中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖39示出電壓-亮度特性。圖39中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖40示出亮度-電流效率特性。圖40中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖41示出亮度-外部量子效率特性。圖41中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表12示出發光元件9及10在亮度大約1000cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖42示出發光元件9及10中使0.1mA的電流流過時的發射光譜。圖42中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表12所示者，890cd/m2的亮度下發光元件9的CIE色座標(x，y)=(0.43，0.56)，而820cd/m2的亮度下發光元件10的CIE色座標(x，y)=(0.42，0.57)。從上述結果可知，發光元件9和10顯示來源於[Ir(tBuppm)2(acac)]的黃綠色光。
從表12及圖38至41可知，發光元件9及10的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。
發光元件9及10中，實施例10所示的DPA2SF或NPB、2mDBTPDBq-II及[Ir(tBuppm)2(acac)]係用於發光層。從實施例10可知，2mDBTPDBq-II與DPA2SF或NPB的混合材料的發射光譜與[Ir(tBuppm)2(acac)]的吸收光譜中可被認為對發光貢獻很大的吸收帶重疊大。發光元件9及10中，由於利用該重疊進行能量轉移，所以可被認為具有高能量轉移效率及高外部量子效率。尤其是，2mDBTPDBq-II和NPB的混合材料的發射光譜與 2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料的發射光譜相比與該吸收帶重疊大。因此，發光元件10由於利用該大重疊進行能量轉移，所以可被認為與發光元件9相比具有高能量轉移效率及高外部量子效率。此外，從參照實施例10的結果可知，在發光層中，主體材料的發射光譜的峰值的能值與客體材料的吸收光譜的最低能量一側的吸收帶的峰值的能值之間的差異較佳為0.3eV以內。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現外部量子效率高的元件。
實施例12
本實施例參照圖43A和43B說明可用於本發明的一實施態樣的發光元件的客體材料及主體材料的一個實例。
本實施例使用的客體材料是[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。此外，本實施例使用的主體材料是2mDBTPDBq-II和4,4',4"-三[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]三苯胺(縮寫：1'-TNATA)的混合材料及2-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(縮寫：DBTBIm-II)和1'-TNATA的混合材料等兩種。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖43A和43B示出[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的二氯甲烷溶液的紫外可見光吸收光譜(吸收光譜e)。吸收光譜的測量使用紫外可見光分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)，將二氯甲烷溶液(0.093毫莫耳/L)放在石英皿中，並在室溫下進行測量。
〈發射光譜〉
此外，圖43A和43B示出2mDBTPDBq-II和1'-TNATA的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜e-1)及DBTBIm-II和1'-TNATA的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜e-2)。圖43A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。圖43B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖43A的吸收光譜e可知，[Ir(mppr-Me)2(dpm)]在520nm附近具有寬吸收帶。可認為該吸收帶是對發光貢獻很大的吸收帶。
發射光譜e-1及發射光譜e-2的峰值與吸收光譜e中可被認為是對發光貢獻很大的吸收帶重疊較大。從而，可知在本實施例使用的客體材料及主體材料皆用於發光層的發光元件中，由於利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，可得到外部量子效率高的發光元件。
在此，與發射光譜e-1相比，發射光譜e-2的峰值係位於短波長(高能量)一側。而且，發射光譜e-2的峰值與發射光譜e-1的峰值相比係位於離該吸收帶更近的位置。如上所述，從圖43A和43B可知，與吸收光譜e中對發光貢獻很大的吸收帶重疊最大的發射光譜是發射光譜e-2。明確地，吸收光譜e中該吸收帶的峰值(520nm附近的肩峰)與發射光譜e-1的峰值之間的差異為0.35eV，且吸收光譜e中該吸收帶的峰值(520nm附近的肩峰)與發射光譜e-2的峰值之間的差異為0.01eV。
發射光譜e-1的峰值與發射光譜e-2的峰值之間的差異可被認為係2mDBTPDBq-II的LUMO能階與DBTBIm-II的LUMO能階之間的差異。明確地，2mDBTPDBq-II的LUMO能階為-2.95eV，而DBTBIm-II的LUMO能階為-2.52eV(藉由迴圈伏安法(CV)測定計算這些數值)。DBTBIm-II的LUMO能階比2mDBTPDBq-II的LUMO能階高(淺)，由此即使與HOMO能階高的1'-TNATA混合，混合材料的發射光譜的峰值不位於太長波長(換言之，與發射光譜e-1相比，發射光譜e-2的峰值位於短波長一 側)。
如上所述，由於使用DBTBIm-II和1'-TNATA的混合材料及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的發光元件與使用2mDBTPDBq-II和1'-TNATA的混合材料及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的發光元件相比，利用該混合材料的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜更大的重疊而進行能量轉移，所以能量轉移效率更高。從而，可獲得外部量子效率更高的發光元件。
實施例13
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。由於本實施例使用的材料是上述實施例使用的材料，所以省略化學式。
下述說明本實施例的發光元件11及12的製造方法。
(發光元件11)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成ITSO，由此形成作為陽極的第一電極1101。另外，其厚度設定為110nm，且其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，為在基板1100上形成發光元件進行預處理，使用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，將基板放入內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行 30分鐘的真空焙燒之後，對基板1100進行冷卻30分鐘左右。
接著，以使第一電極1101的面成為下面的方式將形成有第一電極1101的基板1100固定設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到10-4Pa左右，然後在第一電極1101上共蒸鍍BPAFLP和氧化鉬(Ⅵ)，從而形成電洞注入層1111。電洞注入層1111的厚度設定為40nm，且BPAFLP與氧化鉬的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的BPAFLP，藉以形成電洞傳輸層1112。
再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、1'-TNATA及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]以在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。2mDBTPDBq-II、1'-TNATA及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：1'-TNATA：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。發光層1113的厚度設定為20nm。
接著，在發光層1113上形成厚度為30nm的2mDBTPDBq-II膜，藉以形成第一電子傳輸層1114a。
接著，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為20nm的BPhen膜，藉以形成第二電子傳輸層1114b。
然後，在第二電子傳輸層1114b上蒸鍍厚度為1nm的LiF膜，藉以形成電子注入層1115。
最後，作為陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200 nm的鋁膜以製造本實施例的發光元件11。
(發光元件12)
發光元件12的發光層1113係藉由共蒸鍍DBTBIm-II、1'-TNATA及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]形成。DBTBIm-II、1'-TNATA及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=DBTBIm-II：1'-TNATA：Ir(mppr-Me)2(dpm)])。發光層1113的厚度設定為20nm。
發光元件12的第一電子傳輸層1114a係由厚度為30nm的DBTBIm-II形成。除了發光層1113及第一電子傳輸層1114a之外，採用與發光元件11同樣的方式製造。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表13示出藉由上述步驟所獲得的發光元件11及12的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件11及12進行密封，然後對該等發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖44示出發光元件11及12的電流密度-亮度特性。圖44中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖45示出電壓-亮度特性。圖45中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖46示出亮度-電流效率特性。圖46中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖47示出亮度-外部量子效率特性。圖47中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表14示出發光元件11及12在亮度860cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖48示出發光元件11及12中使0.1mA的電流流過 時的發射光譜。圖48中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表14所示者，860cd/m2的亮度下發光元件11及12的CIE色座標(x，y)=(0.53，0.46)。從上述結果可知，發光元件11和12顯示來源於[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的橙色光。
從表14及圖44至47可知，發光元件11及12的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。
發光元件11及12中，實施例12所示的2mDBTPDBq-II或DBTBIm-II、1'-TNATA及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]係用於發光層。從實施例12可知，2mDBTPDBq-II或DBTBIm-II與1'-TNATA的混合材料的發射光譜與[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的吸收光譜中可被認為對發光貢獻很大的吸收帶重疊大。發光元件11及12由於利用該重疊進行能量轉移，所以可被認為具有高能量轉移效率及高外部量子效率。尤其是，DBTBIm-II和1'-TNATA的混合材料的發射光譜與2mDBTPDBq-II和1'-TNATA的混合材料的發射光譜相比與該吸收帶重疊大。因此，發光元件12由於利用該大重疊進行能量轉移，所以可被認為與發光元件11相比具有高能量轉移效率及高外部量子效率。此外，從參照實施例12的結果可知，在發光層中，主體材料的發射光譜的峰值的能值與客體材料的吸收光譜的最低能量一側的吸收帶的峰值的能值之間的差異較佳為0.3eV以內。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可 實現外部量子效率高的元件。
實施例14
本實施例參照圖49A和49B說明可用於本發明的一實施態樣的發光元件的客體材料及主體材料的一個實例。
本實施例使用的客體材料是[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。此外，本實施例使用的主體材料是2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料及2mDBTPDBq-II和9-苯基-9H-3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)咔唑(縮寫：PCCP)的混合材料等兩種。本實施例使用的材料的化學式如下。另外，省略上述實施例使用的材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖49A和49B示出[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的二氯甲烷溶液的紫外可見光吸收光譜(吸收光譜f)。吸收光譜的測量使用紫外可見光分光光度計(日本分光株式會社製造的 V550型)，將二氯甲烷溶液(0.093毫莫耳/L)放在石英皿中，並在室溫下進行測量。
〈發射光譜〉
此外，圖49A和49B示出2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜f-1)、及2mDBTPDBq-II和PCCP的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜f-2)。圖49A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。圖49B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖49A的吸收光譜f可知，[Ir(mppr-Me)2(dpm)]在500nm附近具有寬吸收帶。可認為該吸收帶是對發光貢獻很大的吸收帶。
發射光譜f-1及發射光譜f-2的峰值與吸收光譜f中可被認為是對發光貢獻很大的吸收帶重疊較大。從而，可知在本實施例使用的客體材料及主體材料皆用於發光層的發光元件中，由於利用主體材料的發射光譜與客體材料的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，可得到外部量子效率高的發光元件。
此外，從本實施例可知作為主體材料，除了含芳香族胺化合物的混合材料以外，亦可使用含咔唑化合物的混合材料。
實施例15
本實施例參照圖2說明本發明的一實施態樣的發光元件。由於本實施例使用的材料是上述實施例使用的材料，所以省略化學式。
下述說明本實施例的發光元件13及14的製造方法。
(發光元件13)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成ITSO，由此形成作為陽極的第一電極1101。另外，其厚度設定為110nm，且其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，為在基板1100上形成發光元件進行預處理，使用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，將基板放入內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板1100進行冷卻30分鐘左右。
接著，以使第一電極1101的面成為下面的方式將形成有第一電極1101的基板1100固定設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到10-4Pa左右，然後在第一電極1101上共蒸鍍BPAFLP和氧化鉬(Ⅵ)，從而形成電洞注入層1111。電洞注入層1111的厚度設定為40nm，且BPAFLP與氧化鉬的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的BPAFLP，藉以形成電洞傳輸層1112。
再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBNBB及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]以在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。2mDBTPDBq-II、PCBNBB及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBNBB：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。發光層1113的厚度設定為20nm。
接著，在發光層1113上共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBNBB及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]以在發光層1113上形成第一電子傳輸層1114a。2mDBTPDBq-II、PCBNBB及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBNBB：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。此外，第一電子傳輸層1114a的厚度設定為40nm。
接著，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為10nm的BPhen膜，藉以形成第二電子傳輸層1114b。
然後，在第二電子傳輸層1114b上蒸鍍厚度為1nm的LiF膜，藉以形成電子注入層1115。
最後，作為陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜以製造本實施例的發光元件13。
(發光元件14)
共蒸發2mDBTPDBq-II、9-苯基-9H-3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)咔唑(縮寫：PCCP)及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]以形成發 光元件14的發光層1113。2mDBTPDBq-II、PCCP及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCCP：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。發光層1113的厚度設定為20nm。除了發光層1113之外，採用與發光元件13同樣的方式製造。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表15示出藉由上述步驟所獲得的發光元件13及14的元件結構。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對發光元件13及14進行密封，然後對該等發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖50示出發光元件13及14的電流密度-亮度特性。 圖50中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖51示出電壓-亮度特性。圖51中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖52示出亮度-電流效率特性。圖52中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖53示出亮度-外部量子效率特性。圖53中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表16示出發光元件13及14在亮度1200cd/m2下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖54示出發光元件13及14中使0.1mA的電流流過時的發射光譜。圖54中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表16所示者，1200cd/m2的亮度下發光元件13的CIE色座標(x，y)=(0.54，0.45)，且1200cd/m2的亮度下發光元件14的CIE色座標(x，y)=(0.54，0.46)。從上述結果可知，發光 元件13和14顯示來源於[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的橙色光。
從表16及圖50至53可知，發光元件13及14的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。
發光元件13及14中，實施例14所示的2mDBTPDBq-II、PCBNBB或PCCP及[Ir(mppr-Me)2(dpm)]係用於發光層。從實施例14可知，2mDBTPDBq-II、PCBNBB或PCCP的混合材料的發射光譜(激基複合物的發射光譜)與[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的吸收光譜中可被認為對發光貢獻很大的吸收帶重疊大。發光元件13及14由於利用該重疊進行能量轉移，所以可被認為具有高能量轉移效率及高外部量子效率。
此外，從本實施例可知，在作為發光層的主體材料使用含咔唑化合物(PCCP)的混合材料而不使用含芳香族胺化合物(PCBNBB)的混合材料時，也可得到外部量子效率高的發光元件。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一實施態樣，可實現外部量子效率高的元件。
(參考例1)
以下，示出上述實施例使用的有機金屬錯合物，即(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根)銥(III)(別稱：雙[2-(6-苯基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮-κ2O,O’)銥(III))(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])的合成例。下式示出[Ir(dppm)2(acac)]的結構。
〈步驟1：4,6-二苯基嘧啶(縮寫：Hdppm)的合成〉
首先，在裝有回流管的回收燒瓶中放入5.02g 4,6-二氯嘧啶、8.29g苯基硼酸、7.19g碳酸鈉、0.29g雙(三苯基膦)合鈀(II)二氯化物(縮寫：Pd(PPh3)2Cl2)、20mL水和20mL乙腈，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。藉由對該反應容器照射微波(2.45GHz，100W)60分鐘來進行加熱。在此，在燒瓶中進一步放入2.08g苯基硼酸、1.79g碳酸鈉、0.070g Pd(PPh3)2Cl2、5mL水和5mL乙腈，且藉由對混合溶液再次使用微波(2.45GHz，100W)照射60分鐘進行加熱。然後，將水加到該溶液中且將有機層用二氯甲烷萃取。將所得到的萃取液用水洗滌且用硫酸鎂乾燥。在乾燥之後，將溶液過濾。將該溶液的溶劑蒸餾出，且隨後將所得到的殘餘物藉由矽膠柱層析法使用二氯甲烷作為展開溶劑來純化。結果，得到嘧啶衍生物Hdppm(黃白色粉末，產率38%)。注意，對於微波照射，使用微波合成裝置(由CEM公司製造，Discover)。步驟1的合成方案(a-1)顯示如下。
〈步驟2：二-μ-氯-雙[雙(4,6-二苯基嘧啶根)銥(III)](縮寫：[Ir(dppm)2Cl]2)的合成〉
接著，在裝有回流管的回收燒瓶中放入15mL 2-乙氧基乙醇、5mL水、1.10g在上述步驟1中得到的Hdppm和0.69g氯化銥水合物(IrCl3．H2O)，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。然後，進行使用微波(2.45GHz，100W)的照射1小時以引起反應。在將溶劑蒸餾出且將所得到的殘餘物用乙醇過濾並洗滌以得到雙核錯合物[Ir(dppm)2Cl]2(紅棕色粉末，產率88%)。步驟2的合成方案(a-2)顯示如下。
〈步驟3：(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根)銥(III)(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])的合成〉
再者，在裝有回流管的回收燒瓶中放入40mL 2-乙氧基乙醇、1.44g在上述步驟2中得到的[Ir(dppm)2Cl]2、0.30g乙醯丙酮和1.07g碳酸鈉，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。然後，進行使用微波(2.45GHz，120W)的照射60分鐘以引起反應。將溶劑蒸餾出，將得到的殘餘物溶解於二氯甲烷中，且進行過濾以除去不溶物質。將所得到的濾液用水洗滌且隨後用飽和鹽水洗滌，且用硫酸鎂乾燥。在乾燥之後，將溶液過濾。將該溶液的溶劑蒸餾出，且隨後所得到的殘餘物藉由矽膠柱層析法使用二氯甲烷：乙酸乙酯=50：1(體積比)作為展開溶劑來純化。然後，用二氯甲烷和己烷的混合溶劑進行重結晶以得到作為目的物的橙色粉 末(產率32%)。步驟3的合成方案(a-3)顯示如下。
上述步驟3得到的橙色粉末的核磁共振譜(1H NMR)的分析結果顯示如下。從上述結果可知得到有機金屬錯合物[Ir(dppm)2(acac)]。
1H NMR.δ(CDCl3)：1.83(s,6H),5.29(s,1H),6.48(d,2H),6.80(t,2H),6.90(t,2H),7.55-7.63(m,6H),7.77(d,2H),8.17(s,2H),8.24(d,4H),9.17(s,2H)。
(參考例2)
以下，示出上述實施例使用的有機金屬錯合物，即(乙醯丙酮根)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶根)銥(III)(別稱：雙 [2-(6-甲基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮根-κ2O,O’)銥(III))(縮寫：[Ir(mppm)2(acac)])的合成例。下式示出[Ir(mppm)2(acac)]的結構。
〈步驟1：4-甲基-6-苯基嘧啶(縮寫：Hmppm)的合成〉
首先，在裝有回流管的回收燒瓶中放入4.90g 4-氯-6-甲基嘧啶、4.80g苯基硼酸、4.03g碳酸鈉、0.16g雙(三苯基膦)合鈀(II)二氯化物(縮寫：Pd(PPh3)2Cl2)、20mL水和10mL乙腈，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。藉由對該反應容器照射微波(2.45GHz，100W)60分鐘來進行加熱。在此，在燒瓶中進一步放入2.28g苯基硼酸、2.02g碳酸鈉、0.082g Pd(PPh3)2Cl2、5mL水和10mL乙腈，且藉由對混合溶液再次使用微波(2.45GHz，100W)照射60分鐘進行加熱。然後，將水加到該溶液中且用二氯甲烷萃取。將所得到的萃取液用飽和碳酸鈉水溶液、水洗滌且隨後用飽和鹽水洗滌，且用硫酸鎂乾燥。在乾燥之後，將溶液過濾。將該溶液的溶劑蒸餾出，且隨後將所得到的殘餘物藉由矽膠柱層析法使用二氯甲烷：乙酸乙酯=9：1(體積比)作為展開溶劑來純化。結果，得到目的的嘧啶衍生物 Hmppm(橙色油狀物質，產率46%)。注意，對於微波照射，使用微波合成裝置(由CEM公司製造，Discover)。步驟1的合成方案(b-1)顯示如下。
〈步驟2：二-μ-氯-雙[雙(6-甲基-4-苯基嘧啶根)銥(III)](縮寫：[Ir(mppm)2Cl]2)的合成〉
接著，在裝有回流管的回收燒瓶中放入15mL 2-乙氧基乙醇、5mL水、1.51g在上述步驟1中得到的Hmppm和1.26g氯化銥水合物(IrCl3．H2O)，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。然後，進行使用微波(2.45GHz，100W)的照射1小時以引起反應。在將溶劑蒸餾出且將所得到的殘餘物用乙醇洗滌並過濾以得到雙核錯合物[Ir(mppm)2Cl]2(深綠色粉末，產率77%)。步驟2的合成方案(b-2)顯示如下。
〈步驟3：(乙醯丙酮根)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶根)銥(III)(縮寫：[Ir(mppm)2(acac)])的合成〉
再者，在裝有回流管的回收燒瓶中放入40mL 2-乙氧基乙醇、1.84g在上述步驟2中得到的雙核錯合物[Ir(mppm)2Cl]2、0.48g乙醯丙酮和1.73g碳酸鈉，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。然後，進行使用微波(2.45GHz，120W)的照射60分鐘以引起反應。將溶劑蒸餾出，將得到的殘餘物溶解於二氯甲烷中，且進行過濾以除去不溶物質。將所得到的濾液用水洗滌且隨後用飽和鹽水洗滌，且用硫酸鎂乾燥。在乾燥之後，將溶液過濾。將該溶液的溶劑蒸餾出，且隨後所得到的殘餘物藉由矽膠柱層析法使用二氯甲烷：乙酸乙酯=4：1(體積比)作為展開溶劑來純化。然後，用二氯甲烷和己烷的混合溶劑進行重結晶以得到作為目的物的黃色粉末(產率22%)。步驟3的合成方案(b-3) 顯示如下。
上述步驟3得到的黃色粉末的核磁共振譜(1H NMR)的分析結果顯示如下。從上述結果可知得到有機金屬錯合物[Ir(mppm)2(acac)]。
1H NMR.δ(CDCl3)：1.78(s,6H),2.81(s,6H),5.24(s,1H),6.37(d,2H),6.77(t,2H),6.85(t,2H),7.61-7.63(m,4H),8.97(s,2H)。
(參考例3)
以下，示出上述實施例使用的有機金屬錯合物，即(乙醯丙酮根)雙(6-三級丁基-4-苯基嘧啶根)銥(III)(別稱：雙[2-(6-三級丁基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮根- κ2O,O’)銥(III))(縮寫：[Ir(tBuppm)2(acac)])的合成例。下式示出[Ir(tBuppm)2(acac)]的結構。
〈步驟1：4-三級丁基-6-苯基嘧啶(縮寫：HtBuppm)的合成〉
首先，在裝有回流管的回收燒瓶中放入22.5g 4,4-二甲基-1-戊基苯-1,3-二酮和50g甲醯胺，且將燒瓶中的空氣替換為氮氣。使該反應容器加熱以將反應溶液回流5小時。然後，將該溶液注入到氫氧化鈉水溶液，將有機層用二氯甲烷萃取。將所得到的有機層用水、飽和鹽水洗滌且用硫酸鎂乾燥。在乾燥之後，將溶液過濾。將該溶液的溶劑蒸餾出，且隨後將所得到的殘餘物藉由矽膠柱層析法使用己烷：乙酸乙酯=10：1(體積比)作為展開溶劑來純化。結果，得到嘧啶衍生物HtBuppm(無色油狀物質，產率14%)。步驟1的合成方案(c-1)顯示如下。
〈步驟2：二-μ-氯-雙[雙(6-三級丁基-4-苯基嘧啶根)銥(III)](縮寫：[Ir(tBuppm)2Cl]2)的合成〉
接著，在裝有回流管的回收燒瓶中放入15mL 2-乙氧基乙醇、5mL水、1.49g在上述步驟1中得到的HtBuppm和1.04g氯化銥水合物(IrCl3．H2O)，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。然後，進行使用微波(2.45GHz，100W)的照射1小時以引起反應。將該溶液的溶劑蒸餾出，且隨後將所得到的殘餘物用乙醇抽濾並洗滌以得到雙核錯合物[Ir(tBuppm)2Cl]2(黃綠色粉末，產率73%)。步驟2的合成方案(c-2)顯示如下。
〈步驟3：(乙醯丙酮根)雙(6-三級丁基-4-苯基嘧啶根)銥(III)(縮寫：[Ir(tBuppm)2(acac)])的合成〉
再者，在裝有回流管的回收燒瓶中放入40mL 2-乙氧基乙醇、1.61g在上述步驟2中得到的雙核錯合物[Ir(tBuppm)2Cl]2、0.36g乙醯丙酮和1.27g碳酸鈉，且將燒瓶中的空氣替換為氬氣。然後，進行使用微波(2.45GHz，120W)的照射60分鐘以引起反應。將溶劑蒸餾出，將得到的殘餘物用乙醇抽濾並用水、乙醇洗滌。將該固體溶解於二氯甲烷中，藉由以矽藻土(日本和光純藥工業株式會社、目錄號碼：531-16855)、氧化鋁、矽藻土的順序層疊的過濾助劑進行過濾。用二氯甲烷和己烷的混合溶劑對將溶劑蒸餾出來得到的固體進行重結晶以得到作為目的物的黃色粉末(產率68%)。步驟3的合成方案(c-3)顯示如下。
上述步驟3得到的黃色粉末的核磁共振譜(1H NMR)的分析結果顯示如下。從上述結果可知得到有機金屬錯合物[Ir(tBuppm)2(acac)]。
1H NMR.δ(CDCl3)：1.50(s,18H),1.79(s,6H),5.26(s,1H),6.33(d,2H),6.77(t,2H),6.85(t,2H),7.70(d,2H),7.76(s,2H),9.02(s,2H)。
(參考例4)
下述說明上述實施例使用的2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)的合成方法。
《2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)的合成》
2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)的合成方案(d-1)顯示如下。
在2L三頸燒瓶中放入5.3g(20毫莫耳)2-氯二苯並[f,h]喹啉、6.1g(20毫莫耳)3-(二苯並噻吩-4-基)苯基硼酸、460mg(0.4毫莫耳)四(三苯基膦)鈀(0)、300mL甲苯、20mL乙醇和20mL 2M碳酸鉀水溶液。藉由在減壓下攪拌使該混合物脫氣，且將三頸燒瓶中的空氣替換為氮氣。將該混合物在氮氣流下在100℃下攪拌7.5小時。在冷卻到室溫之後，將得到的混合物過濾以得到白色物質。將藉由過濾得到的物質用水和乙醇以該順序洗滌，隨後乾燥。將得到的固體溶解在大約600mL熱甲苯中，接著藉由矽藻土、矽酸鎂抽濾，由此得到無色透明的濾液。將得到的濾液濃縮並藉由使用大約700mL矽膠的柱層析法純化。該層析法使用熱甲苯作為展開溶劑進行。將丙酮和乙醇加到在此得到的固體中，接著用超音波照射。隨後，將產生的懸浮固體過濾並將得到的固體乾燥以得到7.85g白色粉末，產率80%。
上述目的物相對可溶於熱甲苯，但是當冷卻時容易析 出的材料。此外，該物質不易溶解於其他有機溶劑(諸如丙酮和乙醇)中。因此，藉由利用這些不同的溶解度，可以藉由上述簡單方法高收率地合成。明確地，在反應結束之後，將混合物回到室溫，藉由過濾來收集析出的固體，由此可容易去除大部分雜質。此外，藉由將熱甲苯作為展開溶劑的柱層析法，能容易地使容易析出的目的物純化。
藉由利用梯度昇華法昇華精煉所得到的4.0g白色粉末。在壓力為5.0Pa，且氬流量為5mL/分鐘的條件下，以300℃加熱白色粉末來進行昇華精煉。在昇華精煉之後，得到3.5g作為目的物的白色粉末，產率88%。
使用核磁共振譜(1H NMR)確認該化合物為目的物2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)。
下述示出所得到的物質的1H NMR資料。
1H NMR(CDCl3,300MHz)：δ(ppm)=7.45-7.52(m,2H),7.59-7.65(m,2H),7.71-7.91(m,7H),8.20-8.25(m,2H),8.41(d,J=7.8Hz,1H),8.65(d,J=7.5Hz,2H),8.77-8.78(m,1H),9.23(dd,J=7.2Hz,1.5Hz,1H),9.42(dd,J=7.8Hz,1.5Hz,1H),9.48(s,1H)。
本申請案係基於2011年2月16日向日本特許廳提出申請之日本專利申請案號2011-031426，該專利申請案之全部內容係併入本文作為參考。

Claims (11)

  1. 一種發光元件，其包含：一對電極；及介於該對電極間包含客體材料及主體材料的發光層，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜中最長波長側吸收帶重疊，且其中該主體材料的三重態激發能階高於該客體材料的三重態激發能階。
  2. 一種發光元件，其包含：一對電極；及介於該對電極間包含客體材料及主體材料的發光層，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜中最長波長側吸收帶重疊，其中該發射光譜的峰能量值與該吸收光譜中該最低能量側吸收帶的峰能量值之間的差異為0.3eV或低於0.3eV，且其中該主體材料的三重態激發能階高於該客體材料的三重態激發能階。
  3. 一種發光元件，其包含：一對電極；及介於該對電極間包含客體材料及主體材料的發光層，其中該主體材料的發射光譜與該客體材料的吸收光譜中最長波長側吸收帶重疊，其中藉由轉化該主體材料的激發能量為該客體材料的 激發能量以發射磷光，其中該發射光譜的峰能量值與該吸收光譜中該最低能量側吸收帶的峰能量值之間的差異為0.3eV或低於0.3eV，且其中該主體材料的三重態激發能階高於該客體材料的三重態激發能階。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之發光元件，其中該最低能量側吸收帶包括基於三重態MLCT躍遷的吸收。
  5. 如申請專利範圍第2或3項之發光元件，其中該吸收光譜中該最長波長側吸收帶的莫耳吸光係數為2000M-1．cm-1或高於2000M-1．cm-1。
  6. 如申請專利範圍第2或3項之發光元件，其中該發射光譜的該峰能量值與該吸收光譜中該最低能量側吸收帶的該峰能量值之間的差異為0.2eV或低於0.2eV。
  7. 如申請專利範圍第1、2及3項中任一項之發光元件，其中該發射光譜是螢光光譜。
  8. 如申請專利範圍第1、2及3項中任一項之發光元件，其中該客體材料是有機金屬錯合物。
  9. 如申請專利範圍第1、2及3項中任一項之發光元件，其中該客體材料是銥錯合物。
  10. 一種電子裝置，其包含如申請專利範圍第1、2及3項中任一項之發光裝置。
  11. 一種照明裝置，其包含如申請專利範圍第1、2及3項中任一項之發光裝置。
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