TW201921722A - 發光元件 - Google Patents

發光元件

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Abstract

本發明的一個方式是提供一種外部量子效率高的發光元件。此外，本發明的一個方式是提供一種驅動電壓低的發光元件。本發明的一個方式是提供一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物和第二有機化合物的組合是形成激基複合物(exciplex)的組合，激基複合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶重疊，並且，激基複合物的發射光譜的峰值波長為位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶的峰值波長以上。

Description

發光元件
本發明的一個方式係關於一種利用有機電致發光(EL：Electroluminescence)現象的發光元件(以下，也稱為有機EL元件)。
對有機EL元件積極地進行研究開發。有機EL元件的基本結構是在一對電極之間夾有包含發光性有機化合物的層(以下，也稱為發光層)的結構，並且有機EL元件由於具有可實現薄型輕量化、能夠對輸入信號進行高速回應、能夠實現直流低電壓驅動等的特性，所以作為下一代的平板顯示元件受到關注。此外，使用這種發光元件的顯示器還具有優異的對比度、清晰的影像品質以及廣視角的特徵。再者，由於有機EL元件為面光源，因此期望將有機EL元件應用於液晶顯示器的背光、照明等的光源。
有機EL元件的發光機理屬於載子注入型。換言之，藉由對夾有發光層的電極之間施加電壓，從電極注入的電子和電洞複合，以發光物質成為激發態，並且當該激發態 回到基態時發光。另外，作為激發態的種類，可以是單重激發態(S*)和三重激發態(T*)。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例被認為是S*：T*=1：3。
發光性有機化合物的基態通常是單重激發態。因此，來自單重激發態(S*)的發光因是在相同的自旋多重態之間的電子躍遷而被稱為螢光。另一方面，來自三重激發態(T*)的發光因是不同的自旋多重態之間的電子躍遷而被稱為磷光。在此，在發射螢光的化合物(以下，稱為螢光化合物)中，通常，在室溫下無法觀察到磷光，且只能觀察到螢光。因此，基於S*：T*=1：3，使用螢光化合物的發光元件中的內部量子效率(所生成的光子與所注入的載子之比)的理論上的極限被認為是25%。
另一方面，如果使用發射磷光的化合物(以下稱為磷光化合物)，則內部量子效率在理論上可達到100%。換言之，與螢光化合物相比，可以得到高發光效率。根據上述理由，為了實現高效率的發光元件，近年來積極地開發出使用磷光化合物的發光元件。尤其是，作為磷光化合物，以銥等為中心金屬的有機金屬錯合物由於其高磷光量子產率而已受到關注。例如，專利文獻1公開有以銥為中心金屬的有機金屬錯合物作為磷光材料。
當使用上述磷光化合物形成發光元件的發光層時，為了抑制磷光化合物的濃度猝滅或者由三重態-三重態湮滅導致的猝滅，通常以使該磷光化合物分散在包含另一種化 合物的矩陣中的方式形成發光層。在此，用作矩陣的化合物被稱為主體材料，分散在矩陣中的化合物諸如磷光化合物被稱為客體材料。
[專利文獻1]國際公開第00/70655號小冊子
然而，一般被認為有機EL元件中的光取出效率為20%至30%左右。因此，當考慮到反射電極或透明電極吸收光時，被認為使用磷光化合物的發光元件的外部量子效率的極限為25%左右。
此外，如上所述那樣，有機EL元件被考慮應用到顯示器或照明。此時，作為課題之一，可以舉出耗電量的降低。為了降低耗電量，降低有機EL元件的驅動電壓是重要的。
於是，本發明的一個方式的課題之一是提供一種外部量子效率高的發光元件。此外，本發明的一個方式的課題之一是提供一種驅動電壓低的發光元件。
另外，以下所公開的發明的目的是至少解決上述課題中的任何一個。
本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物和第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，激基複合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側 的吸收帶重疊，並且，激基複合物的發射光譜的峰值波長為位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶的峰值波長以上。
本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物和第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，激基複合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶重疊，並且，激基複合物的發射光譜的峰值波長和磷光化合物的發射光譜的峰值波長之間的差異為30nm以下。
本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物和第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，激基複合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶重疊，並且，激基複合物的發射光譜的峰值波長為位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶的峰值波長以上且磷光化合物的發射光譜的峰值波長以下。再者，激基複合物的發射光譜的峰值波長與磷光化合物的發射光譜的峰值波長之間的差異較佳為30nm以下。
本發明的一個方式是上述發光元件，其中由第一有機化合物的單重態激子形成激基複合物。
本發明的一個方式是上述發光元件，其中由第一有機 化合物的陰離子及第二有機化合物的陽離子形成激基複合物。
在上述發光元件中，激基複合物的激發能量轉移到磷光化合物，而該磷光化合物發射磷光較佳。
在上述發光元件中，第一有機化合物和第二有機化合物中的至少一方較佳為螢光化合物。
在上述發光元件中，磷光化合物較佳為有機金屬錯合物。
本發明的一個方式的發光元件可以應用於發光裝置、電子裝置及照明設備。
本發明的一個方式可以提供一種外部量子效率高的發光元件。此外，本發明的一個方式可以提供一種驅動電壓低的發光元件。
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
在圖式中：圖1是示出有關實施例1的吸收光譜及發射光譜的圖；圖2是示出有關實施例1的吸收光譜及發射光譜的圖；圖3是示出有關實施例1的吸收光譜及發射光譜的圖；圖4是示出有關實施例1的吸收光譜及發射光譜的圖； 圖5是說明本發明的一個方式的概念的圖；圖6是說明在本發明的一個方式中應用的激基複合物的能階的圖；圖7A至圖7C是示出本發明的一個方式的發光元件的圖；圖8是示出實施例2的發光元件的結構的圖；圖9是示出實施例2的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖10是示出實施例2的發光元件的電壓-電流特性的圖；圖11是示出實施例2的發光元件的亮度-功率效率特性的圖；圖12是示出實施例2的發光元件的亮度-外部量子效率特性的圖；圖13是示出實施例2的發光元件的發射光譜的圖；圖14是示出實施例2的發光元件的可靠性測試的結果的圖；圖15是示出有關實施例3的激基複合物的發射光譜的峰值波長和物質X的HOMO能階的關係的圖；圖16是示出有關實施例3的激基複合物的發射光譜的峰值波長和發光元件的外部量子效率的關係的圖；圖17是示出有關本發明的一個方式的計算結果的圖；圖18A1、圖18A2、圖18B1、圖18B2、圖18C1及 圖18C2是示出有關本發明的一個方式的計算結果的圖。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，而所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的宗旨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侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意，在下面說明的發明結構中，在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。
實施方式1
本實施方式說明本發明的一個方式的發光元件。
在本實施方式的發光元件中，發光層具有發光物質的客體材料、第一有機化合物及第二有機化合物。明確而言，作為客體材料使用磷光化合物。此外，在本說明書中，在第一有機化合物和第二有機化合物中，將包含在發光層中的比例多的材料稱為主體材料。
藉由採用將客體材料分散在主體材料中的結構，可以抑制發光層的晶化。此外，藉由抑制因客體材料的濃度高而導致的濃度猝滅，可以提高發光元件的發光效率。
此外，在本實施方式中，第一有機化合物及第二有機化合物的每個三重激發態能階(T1能階)高於客體材料的T1 能階較佳。這是因為若第一有機化合物(或第二有機化合物)的T1能階低於客體材料的T1能階，則第一有機化合物(或第二有機化合物)使有助於發光的客體材料的三重激發態能階猝滅，而導致發光效率的降低。
〈發光的基本過程〉
首先，對將磷光化合物用作客體材料的發光元件中的發光的一般的基本過程進行說明。
(1)當在客體分子中電子和電洞複合，客體分子處於激發態的情況(直接複合過程)。
(1-1)在客體分子的激發態為三重激發態時，客體分子發射磷光。
(1-2)在客體分子的激發態為單重激發態時，單重激發態的客體分子系間跨越(intersystem crossing)到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，只要客體分子的系間跨越效率及磷光量子產率高，就可以獲得高發光效率。此外，如上所述，主體分子的T1能階高於客體分子的T1能階較佳。
(2)當在主體分子中電子和電洞複合，主體分子處於激發態的情況(能量轉移過程)。
(2-1)在主體分子的激發態為三重激發態時，在主體分子的T1能階高於客體分子的T1能階時，激發能量從主體分子轉移到客體分子，而客體分子處於三重激發態。處於 三重激發態的客體分子發射磷光。此外，在形式上有可能能量轉移到客體分子的單重激發能階(S1能階)，但是在很多情況下客體分子的S1能階比主體分子的T1能階更接近高能量一側，不容易成為主要能量轉移過程，因此在此省略說明。
(2-2)在主體分子的激發態為單重激發態時，在主體分子的S1能階高於客體分子的S1能階及T1能階時，激發能量從主體分子轉移到客體分子，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系間跨越到三重激發態而發射磷光。
換言之，在上述(2)的能量轉移過程中，盡可能使主體分子的三重激發能及單重激發能的兩者高效地轉移到客體分子是重要的。
鑒於上述能量轉移過程，若在激發能量從主體分子轉移到客體分子之前，主體分子本身將該激發能量作為光或熱釋放而失活，則使發光效率降低。在此，本發明人等發現在主體分子處於單重激發態時(上述(2-2))，與處於三重激發態時相比(上述(2-1))，能量不容易轉移到磷光化合物的客體分子，使發光效率容易降低。並且，本發明人等將其作為課題。其理由能夠從如下所述那樣更詳細考慮到能量轉移過程找到。
〈能量轉移過程〉
以下，詳細說明分子間的能量轉移過程。
首先，作為分子間的能量轉移機理，提倡了以下兩個機理。在此，將賦予激發能量的分子記為主體分子，而將接受激發能量的分子記為客體分子。
《福斯特(Förster)機理(偶極-偶極相互作用)》
福斯特機理在能量轉移中不需要分子間的直接接觸。藉由主體分子和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，主體分子給客體分子供應能量，主體分子處於基態，且客體分子處於激發態。公式(1)示出福斯特機理的速度常數kh * →g。
在公式(1)中，ν表示振盪數，f’h(ν)表示主體分子的被標準化的發射光譜(從單重激發態的能量轉移中的螢光光譜，從三重激發態的能量轉移中的磷光光譜)，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表示主體分子和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(從單重激發態的能量轉移中的螢光量子產率，從三重激發態的能量轉移中的磷光 量子產率)，K2表示主體分子和客體分子的躍遷偶極矩的配向的係數(0至4)。此外，在無規配向中K2=2/3。
《德克斯特(Dexter)機理(電子交換相互作用)》
在德克斯特機理中，主體分子和客體分子接近於產生軌道的重疊的接觸有效距離，藉由交換激發態的主體分子的電子和基態的客體分子的電子，發生能量轉移。公式2示出德克斯特機理的速度常數kh * →g。
在公式(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表示振盪數，f’h(ν)表示主體分子的被標準化的發射光譜(從單重激發態的能量轉移中的螢光光譜，從三重激發態的能量轉移中的磷光光譜)，ε‘g(ν)表示客體分子的被標準化的吸收光譜，L表示有效分子半徑，R表示主體分子和客體分子的分子間距離。
在此，可以認為以公式(3)表示從主體分子到客體分子的能量轉移效率ΦET。kr表示主體分子的發光過程(從單重激發態的能量轉移中的螢光，從三重激發態的能量轉移中的磷光)的速度常數，kn表示主體分子的非發光過程(熱失活或系間跨越)的速度常數，τ表示所檢測出的主體分子 的激發態的壽命。
首先，從公式(3)可知，為了提高能量轉移效率ΦET，使能量轉移的速度常數kh * →g比其他競爭的速度常數kr+kn(=1/τ)大得多即可。而且，為了增大該能量轉移的速度常數kh * →g，從公式(1)及公式(2)可知，在福斯特機理和德克斯特機理中的任一機理中，主體分子的發射光譜(從單重激發態的能量轉移中的螢光光譜，從三重激發態的能量轉移中的磷光光譜)和客體分子的吸收光譜的重疊越大越好。
在此，本發明人等認為在考慮到主體分子的發射光譜和客體分子的吸收光譜的重疊上，客體分子的吸收光譜中的最長波長(低能量)一側的吸收帶是重要的。
在本實施方式中，作為客體材料使用磷光化合物。在磷光化合物的吸收光譜中，被認為最有助於發光的吸收帶位於相當於從單重基態到三重激發態的直接躍遷的吸收波長和其附近，這是呈現在最長波長一側的吸收帶。由此，可以認為較佳的是，主體材料的發射光譜(螢光光譜及磷光光譜)與磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶重疊。
例如，在有機金屬錯合物，尤其是發光銥錯合物中，在很多情況下，最長波長一側的吸收帶在500nm至600nm附近出現寬吸收帶(當然，根據發光波長有時出現在更短波長一側或更長波長一側)。該吸收帶主要來自三重MLCT(從金屬到配體的電荷轉移：Metal to Ligand Charge Transfer)躍遷。但是，可以認為在該吸收帶的一部分中也包括來自三重π-π*躍遷及單重MLCT躍遷的吸收，這些吸收彼此重疊，在吸收光譜的最長波長一側形成寬吸收帶。換言之，可以認為最低單重激發態與最低三重激發態之間的差異小，來自這些激發態的吸收重疊，在吸收光譜的最長波長一側形成寬吸收帶。從而，在作為客體材料使用有機金屬錯合物(尤其是銥錯合物)時，如上所述那樣較佳成為存在於最長波長一側的寬吸收帶與主體材料的發射光譜重疊得多的狀態。
在此，首先，考慮到從主體材料的三重激發態的能量轉移。從上述說明可知，在從三重激發態的能量轉移中，主體材料的磷光光譜與客體材料的最長波長一側的吸收帶的重疊增大即可。
此外，一般而言，由於作為主體材料使用螢光化合物，所以磷光壽命(τ)非常長，即毫秒以上(kr+kn小)。這是因為從三重激發態到基態(單重)的躍遷為禁戒躍遷的緣故。從公式(3)可知，這有利於能量轉移效率ΦET。這也意味著容易發生從主體材料的三重激發態到客體材料的三重激發態的能量轉移。
然而，此時成為問題的是從主體材料的單重激發態的能量轉移。在除了從三重激發態的能量轉移以外，還高效地進行從單重激發態的能量轉移時，從上述說明可知，除了主體材料的磷光光譜以外，還需要將螢光光譜與客體材料的最長波長一側的吸收帶重疊而設計。換言之，若不以主體材料的螢光光譜位於與磷光光譜大致相同的位置的方式設計主體材料，則不能高效地進行從主體材料的單重激發態及三重激發態的兩者的能量轉移。
但是，一般而言，由於S1能階與T1能階大不相同(S1能階>T1能階)，所以螢光的發光波長與磷光的發光波長大不相同(螢光的發光波長<磷光的發光波長)。例如，在使用磷光化合物的發光元件中，通常用於主體材料的4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(縮寫：CBP)在500nm附近具有磷光光譜，另一方面，螢光光譜位於400nm附近，兩者之間具有100nm的間隔。從上述例子來看，以主體材料的螢光光譜位於與磷光光譜大致相同的位置的方式設計主體材料是極為困難的。因此，本發明人等認為從主體材料的單重激發態到客體材料的能量轉移效率的提高是重要課題。
此外，用作主體材料的螢光化合物的螢光壽命(τ)非常短，即納秒級(kr+kn大)。這是因為從單重激發態到基態(單重)的躍遷為容許躍遷的緣故。從公式(3)可知，這不利於能量轉移效率ΦET。這也意味著不容易發生從主體材料的單重激發態到客體材料的能量轉移。
本發明的一個方式是可以克服關於這種從主體材料的 單重激發態到客體材料的能量轉移效率的問題的有用的方法。
另外，至此，由於磷光化合物藉由利用系間跨越可以將單重激發態及三重激發態的兩者轉換為發光(參照上述“(1)直接複合過程”)，所以使用磷光化合物的發光元件的內部量子效率在理論上可以實現100%。而且，已對於在假設光取出效率為20%下進行了如下討論：外部量子效率達到20%的發光元件可以實現內部量子效率幾乎為100%。但是，可以認為在這些習知的發光元件中，由於沒注意到上述從主體材料的單重激發態的能量轉移，所以說實在的，沒達到內部量子效率100%。這是因為藉由實施以下所述的本發明的一個方式，本發明人等已達到外部量子效率27%以上的緣故(參照圖12、實施例2)。該數值是可以說與外部量子效率的習知的理論極限相等以上的值。換言之，外部量子效率27%以上至少相當於內部量子效率100%，本發明的一個方式是為實現其的有用的方法。注意，從此可估計，習知的外部量子效率20%相當於內部量子效率75%以下。
像這樣，藉由應用本發明的一個方式，可以實現外部量子效率高的發光元件。
〈本發明的一個方式〉
本發明的一個方式是一種發光元件，包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物以及第二有機化 合物的發光層，其中，第一有機化合物和第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶重疊，激基複合物的發光光譜的峰值波長為位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶的峰值波長以上。
第一有機化合物及第二有機化合物藉由載子(電子及電洞)的複合(或單重態激子)形成激基複合物(也稱為exciplex)。在所形成的激基複合物發光時，其發光波長與第一有機化合物和第二有機化合物的每個發光波長(螢光波長)相比位於長波長一側。換言之，藉由形成激基複合物，可以將第一有機化合物的螢光光譜或第二有機化合物的螢光光譜變換為位於更長波長一側的發射光譜。
從而，如圖5所示，第一有機化合物(或第二有機化合物)的螢光光譜即使與位於磷光化合物的最長波長一側的吸收帶相比位於短波長一側，且沒有與該吸收帶的重疊，也藉由形成激基複合物，可以獲得長波長的發射光譜，而可以增大與該吸收帶的重疊。本發明的一個方式的發光元件由於利用該激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊並進行能量轉移，所以能量轉移效率高。從而，本發明的一個方式可以實現外部量子效率高的發光元件。
此外，激基複合物由於只在激發態下存在，所以沒有吸收能量的基態。因此，可認為在原理上不發生如下現象，即：磷光化合物的單重激發態及三重激發態的能量反 向轉移到該激基複合物，磷光化合物在發光之前失活(就是說，使發光效率降低)。這也是可以提高外部量子效率的原因之一。
此外，可以認為激基複合物的單重激發能與三重激發能之間的差異極小。換言之，從激基複合物的單重態的發射光譜與從三重激發態的發射光譜極為接近。從而，如上所述那樣，在將激基複合物的發射光譜(一般認為，從激基複合物的單重態的發射光譜)設計為與位於磷光化合物的最長波長一側的吸收帶重疊時，從激基複合物的三重態的發射光譜(在常溫下觀察不到，在很多情況下在低溫下也觀察不到)也與位於磷光化合物的最長波長一側的吸收帶重疊。這意味著可以從激基複合物的單重態及三重態的兩者，能量高效地轉移到磷光化合物。
關於激基複合物實際上是否具有上述特性，以下使用分子軌道計算來檢查。一般而言，雜芳族化合物和芳香胺的組合在很多情況下受到比芳香胺的最低未佔據分子軌道(LUMO：Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能階深的雜芳族化合物的LUMO能階(電子容易進入的性質)和比雜芳族化合物的最高佔據分子軌道(HOMO：Hightest Occupied Molecular Orbital)能階淺的芳香胺的HOMO能階(電洞容易進入的性質)的影響而形成激基複合物。於是，使用構成雜芳族化合物的LUMO的典型的骨架的二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：DBq)與構成芳香胺的HOMO的典型的骨架的三苯胺(縮寫：TPA)的組合而計算。
首先，使用時間依賴密度泛函法(TD-DFT)計算出DBq單體和TPA單體的最低激發單重態(S1)和最低激發三重態(T1)中的最佳分子結構及激發能量。再者，計算出DBq和TPA的二聚體的激發能量。以電勢能、電子間靜電能、電子的運動能及包括所有的其他複雜的電子間的互相作用的交換相關能的總和表示DFT的總能量。在DFT中，由於使用以電子密度表示的單電子勢的泛函(函數的函數之意)來近似表示交換相關作用，所以計算速度快且精度高。在此，利用作為混合泛函的B3LYP來規定關於交換和相關能的各參數的權重。此外，作為基底函數使用6-311(對每個原子價軌道使用三個縮短函數的三重分裂價層(triple split valence)基底類的基底函數)而將它應用到所有原子上。藉由上述基底函數，例如關於氫原子，考慮到1s至3s的軌道，而關於碳原子，考慮到1s至4s、2p至4p的軌道。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。
此外，作為量子化學計算程式，使用Gaussian 09。使用高性能電腦(SGI株式會社製造，Altix 4700)來進行計算。
首先，關於DBq單體、TPA單體及DBq和TPA的二聚體算出了HOMO能階及LUMO能階。圖17示出HOMO能階及LUMO能階，並且圖18A1至圖18C2示出HOMO及LUMO的分佈。
圖18A1示出DBq單體的LUMO的分佈，圖18A2示出DBq單體的HOMO的分佈，圖18B1示出TPA單體的LUMO的分佈，圖18B2示出TPA單體的HOMO的分佈，圖18C1示出DBq和TPA的二聚體的LUMO的分佈，圖18C2示出DBq和TPA的二聚體的HOMO的分佈。
如圖17所示，DBq和TPA的二聚體受到比TPA的LUMO能階深(低)的DBq的LUMO能階(-1.99eV)和比DBq的HOMO能階淺(高)的TPA的HOMO能階(-5.21eV)的影響而形成DBq和TPA的激基複合物。實際上從圖18C1和圖18C2可知，DBq和TPA的二聚體的LUMO分佈在DBq一側，而HOMO分佈在TPA一側。
接著，示出從DBq單體的S1和T1的最佳分子結構獲得的激發能量。在此，S1和T1的激發能量分別相當於DBq單體發射的螢光和磷光的波長。DBq單體的S1的激發能量為3.294eV，螢光波長為376.4nm。此外，DBq單體的T1的激發能量為2.460eV，磷光波長為504.1nm。
另外，示出從TPA單體的S1和T1的最佳分子結構獲得的激發能量。在此，S1和T1的激發能量分別相當於TPA單體發射的螢光和磷光的波長。TPA單體的S1的激發能量為3.508eV，螢光波長為353.4nm。此外，TPA單體的T1的激發能量為2.610eV，磷光波長為474.7nm。
再者，示出從DBq和TPA的二聚體的S1和T1的最佳分子結構獲得的激發能量。S1和T1的激發能量分別相 當於DBq和TPA的二聚體發射的螢光和磷光的波長。DBq和TPA的二聚體的S1的激發能量為2.036eV，螢光波長為609.1nm。此外，DBq和TPA的二聚體的T1的激發能量為2.030eV，磷光波長為610.0nm。
從如上所述可知，DBq單體和TPA單體的任一個與螢光波長相比磷光波長向長波長移動100nm左右。這有與上述CBP(實際測量值)相同的傾向，這結果支持了計算的有效性。
另一方面，DBq和TPA的二聚體的螢光波長與DBq單體或TPA單體的螢光波長相比位於長波長一側。這是後面所述的實施例(實際測量值)也有同樣的傾向，這結果支持了計算的有效性。另外，DBq和TPA的二聚體的螢光波長和磷光波長的差異只為0.9nm，並為幾乎相等的波長。
從上述結果可以說激基複合物可以將單重激發態能和三重激發態能集體在大致相同的能量。從而，如上所述，激基複合物可以從單重激發態及三重激發態的兩者，高效地將能量轉移到磷光化合物。
這種效果是藉由將激基複合物用於能量轉移的介質獲得的特殊的效果。一般而言，考慮到從主體材料的單重激發態或三重激發態到磷光化合物的能量轉移。另一方面，本發明的一個方式與現有技術的不同之處在於：首先形成由主體材料和其他材料而成的激基複合物(由第一有機化合物和第二有機化合物而成的激基複合物)，使用來自該 激基複合物的能量轉移。而且，上述不同之處可以提供以往沒有的高發光效率。
另外，一般而言，在很多情況下，在將激基複合物用於發光元件的發光層時，可以抑制發光顏色，但是發光效率大幅度地降低。從而，以往被認為不適合使用激基複合物的發光元件以獲得高效率的發光元件。然而，如本發明的一個方式所示，本發明人等發現藉由將激基複合物用於對於磷光化合物的能量轉移的介質，可以使發光效率提高到極限。這是與習知的固定概念相反的技術思想。
此外，在本發明的一個方式的發光元件中，藉由載子的複合(或單重態激子)形成激基複合物的電壓的臨界值根據該激基複合物的發射光譜的峰值的能量來決定。例如，當激基複合物的發射光譜的峰值為620nm(2.0eV)時，使用電能形成該激基複合物所需要的電壓的峰值也為2.0V左右。
在此，若激基複合物的發射光譜的峰值的能量太高(波長太短)，則形成激基複合物的電壓的臨界值也增大。在此情況下，由於為了能量從激基複合物轉移到磷光化合物而使磷光化合物發光，需要更多的電壓，耗費多餘的能量，所以不是較佳的。
從上述觀點來看，激基複合物的發射光譜的峰值的能量越低(波長越長)，上述電壓的臨界值越小，因此是較佳的。換言之，本發明的一個方式的發光元件由於激基複合物的發射光譜的峰值波長為位於磷光化合物的吸收光譜中 的最長波長一側的吸收帶的峰值波長以上，所以可以獲得驅動電壓低的發光元件。而且，本發明的一個方式的發光元件由於即使激基複合物的發射光譜的峰值波長為磷光化合物的吸收光譜的峰值波長以上，也可以利用激基複合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜中的最長波長一側的吸收帶的重疊而轉移能量，所以可以獲得高發光效率。像這樣，藉由在降低驅動電壓的同時獲得高發光效率(外部量子效率)，可以實現高功率效率。
上述發光元件由於激基複合物的發射光譜的峰值波長特別是長波長，所以可以獲得驅動電壓更低的發光元件。以下說明理由。
本發明的一個方式包括激基複合物的發射光譜的峰值波長為位於磷光化合物的吸收光譜中的最長波長一側的吸收帶的峰值波長以上(換言之，激基複合物的發光峰值的能量為磷光化合物的吸收峰值的能量以下)的發光元件。從而，在該發光元件中，藉由載子的複合磷光化合物開始發光時的電壓值比利用載子的複合形成激基複合物時的電壓值小。
就是說，即使施加到發光元件的電壓值小於磷光化合物開始發光時的電壓值，也藉由載子複合而形成激基複合物，在發光元件中複合電流開始流過。從而，可以實現驅動電壓更低(電壓-電流特性良好)的發光元件。
此外，由此，當電壓達到磷光化合物開始發光的值時，在發光層中存在足夠的數量的載子，多次順利進行有 助於磷光化合物的發光的載子的複合。因此，在磷光化合物的臨界電壓(發光開始電壓)附近，亮度急劇上升。換言之，由於可以使電壓-亮度特性所示的曲線在發光開始電壓附近的上升部分成為較陡，所以也可以降低所希望的亮度所需要的驅動電壓。此外，由於為了獲得實用的亮度，使用磷光化合物的臨界電壓(發光開始電壓)以上的電壓而驅動發光元件，所以發光大多來源於磷光化合物，發光元件也可以實現高功率效率。
此外，在本發明的一個方式所使用的磷光化合物中，單重吸收光譜與三重吸收光譜的位置較近。此外，在本發明的一個方式中形成的激基複合物中，可認為來自單重態的發射光譜的峰值與來自三重態的發射光譜的峰值的位置較近。從而，即使激基複合物的發射光譜(一般來自單重的發射光譜)的峰值與磷光化合物的發射光譜的峰值的位置較近，也可以抑制三重態的激發複合物使磷光化合物的三重激發能猝滅。此外，由於激基複合物沒有吸收光譜，所以不容易發生磷光化合物的三重激發能轉移到激基複合物而猝滅的現象。從上述內容可說本發明的一個方式的發光元件的外部量子效率顯示高值。這也是使用激基複合物的優點之一。
另外，本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物和第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，激基複 合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶重疊，並且，激基複合物的發射光譜的峰值波長和磷光化合物的發射光譜的峰值波長之間的差異為30nm以下。
如上所述，藉由激基複合物的發射光譜(一般來自單重態的發射光譜)的峰值與磷光化合物的發射光譜的峰值的位置較近，可以獲得驅動電壓低且發光效率也充分高的發光元件。低電壓的效果在激基複合物的發射光譜的峰值位於磷光化合物的發射光譜的峰值+30nm以內的區域很明顯。此外，當激基複合物的發射光譜的峰值位於磷光化合物的發射光譜的峰值-30nm以內的區域時，也可以保持較高的發光效率。
然而，當與磷光化合物的發射光譜的峰值相比，激基複合物的發射光譜的峰值位於長波長一側時，有時發光元件的外部量子效率降低。這是因為如下緣故，即：在此條件下，由於激基複合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜中的最長波長一側的吸收帶的重疊變小，所以激發能量不容易從激基複合物轉移到磷光化合物，激基複合物本身將該激發能量作為光或熱放出而失活。
從而，考慮到獲得極高的發光效率，本發明的另一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物和第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，激基複合物的發射光譜與位於磷 光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶重疊，並且，激基複合物的發射光譜的峰值波長為位於磷光化合物的吸收光譜中的最長波長一側的吸收帶的峰值波長以上且磷光化合物的發射光譜的峰值波長以下。
上述發光元件由於激基複合物的發射光譜的峰值波長為磷光化合物的發射光譜的峰值波長以下，所以激基複合物的發射光譜與位於磷光化合物的吸收光譜中的最長波長一側的吸收帶的重疊變大。從而，可以將激發能量從激基複合物高效地轉移到磷光化合物。由此，可以抑制能量的失活。由此，可以實現驅動電壓低且外部量子效率高的發光元件。
尤其是，激基複合物的發射光譜的峰值波長與磷光化合物的發射光譜的峰值波長之間的差異較佳為30nm以內。
此外，在本發明的一個方式中，使用第一有機化合物或第二有機化合物的單重態激子形成激基複合物。
在本發明的一個方式的發光元件中可以認為：在第一有機化合物和第二有機化合物中的一方形成單重態激子之後，與基態的另一方相互作用而形成激基複合物的基本過程。如上所述，由於激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜重疊得較大，所以可以提高能量轉移效率。因此，可以實現外部量子效率高的發光元件。
此外，具有如下問題，即：由於如上所述那樣單重態激子的激發壽命短(τ較小)，所以在激發能量從單重態激子 轉移到客體材料之前，激發能量的一部分失活(發光或熱失活)(有公式(3)中的ΦET變小的傾向)。然而，在本發明的一個方式中，由於單重態激子迅速地形成激基複合物，所以可以抑制這種激發能量的失活。而且，可以認為由於激基複合物的激發壽命較長，所以有利於能量轉移效率ΦET。因此，藉由應用本發明的一個方式可以抑制除元件的效率之外還影響到壽命的主體材料的單重激發能的失活，從而可以實現壽命長的發光元件。
此外，在本發明的一個方式的發光元件中，激基複合物的激發能量充分地轉移到磷光化合物，實質上沒有觀察來自激基複合物的發光較佳。因此，藉由激基複合物將能量轉移到磷光化合物，該磷光化合物發射磷光較佳。
此外，從上述能量轉移的概念可知，在第一有機化合物和第二有機化合物中的至少一方為螢光化合物(即，容易產生從單重激發態的發光或熱失活的化合物)時，本發明的一個方式很有效果。從而，較第一有機化合物和第二有機化合物中的至少一方為螢光化合物佳。
此外，在作為用於主體材料的有機化合物使用磷光化合物時，該有機化合物本身容易發光，而能量不容易轉移到客體材料。在此情況下，該有機化合物若能高效地發光就好，但是由於主體材料的該有機化合物發生濃度猝滅的問題，所以難以實現高發光效率。因此，該有機化合物為螢光化合物，且藉由上述結構轉移能量較佳。
此外，在本發明的一個方式中，磷光化合物為有機金 屬錯合物較佳。
以下詳細說明在本發明的一個方式中利用的激基複合物。
〈激基複合物〉
激基複合物(exciplex)藉由激發態下的異種分子間的相互作用形成。一般已知激基複合物在具有相對深的LUMO能階的材料和具有相對淺的HOMO能階的材料之間容易形成。
發光波長依賴於HOMO能階與LUMO能階之間的能量差。在能量差較大時發光波長變短，而在能量差較小時發光波長變長。
在此，本發明的一個方式所應用的第一有機化合物與第二有機化合物的HOMO能階及LUMO能階不同。明確而言，能階按如下順序由低而高：第一有機化合物的HOMO能階<第二有機化合物的HOMO能階<第一有機化合物的LUMO能階<第二有機化合物的LUMO能階(參照圖6)。
而且，在使用上述兩個有機化合物形成激基複合物時，激基複合物的LUMO能階來源於第一有機化合物，而HOMO能階來源於第二有機化合物(參照圖6)。因此，激基複合物的能量差比第一有機化合物的能量差及第二有機化合物的能量差小。換言之，與第一有機化合物及第二有機化合物的各個發光波長相比，激基複合物的發光波長 成為長波長。
本發明的一個方式所利用的激基複合物的形成過程大致劃分為兩個過程。
《電致激基複合物(electroplex)》
在本說明書中，電致激基複合物是指基態的第一有機化合物及基態的第二有機化合物直接形成激基複合物。
如上所述，一般而言，在電子和電洞在主體材料中複合時，激發能量從激發態的主體材料轉移到客體材料，客體材料處於激發態，而發光。
在此，在激發能量從主體材料轉移到客體材料之前，主體材料本身發光或激發能量轉換為熱能量，因此激發能量的一部分失活。尤其是，在主體材料處於單重激發態時，由於與處於三重激發態的情況相比激發壽命短，所以容易發生單重激發能的失活。激發能量的失活是導致發光元件的壽命降低的原因之一。
但是，在本發明的一個方式中，由於使用具有載子的狀態(陽離子或陰離子)的第一有機化合物及第二有機化合物形成電致激基複合物，所以可以抑制激發壽命短的單重態激子的形成。換言之，在不形成單重態激子的狀態下存在有直接形成激基複合物的過程。由此，還可以抑制上述單重激發能的失活。從而，可以實現壽命長的發光元件。
例如，在第一有機化合物為具有電子俘獲性的化合物，且第二有機化合物為具有電洞俘獲性的化合物時，使 用第一有機化合物的陰離子及第二有機化合物的陽離子直接形成電致激基複合物。以前沒有如下概念，即：像這樣地抑制主體材料的單重激發態的發生，且能量從電致激基複合物轉移到客體材料而獲得發光效率高的發光元件。此外，可以認為由於同樣地抑制主體材料的三重激發態的發生，直接形成電致激基複合物，所以能量從該電致激基複合物轉移到客體材料。該機理也是以前沒有的。
此外，與第一有機化合物及第二有機化合物的各個發光波長相比，所形成的電致激基複合物的發射光譜位於長波長一側。
電致激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊大於第一有機化合物(或第二有機化合物)的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊。本發明的一個方式的發光元件由於利用電致激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊而轉移能量，所以能量轉移效率較高。因此，本發明的一個方式可以實現外部量子效率高的發光元件。
《使用激子的激基複合物的形成》
作為另一個過程，可以考慮在第一有機化合物和第二有機化合物中的一方形成單重態激子之後，與基態的另一方相互作用而形成激基複合物的基本過程。與電致激基複合物不同，在此情況下，一次生成第一有機化合物或第二有機化合物的單重激發態，但是由於該單重激發態迅速地 變換為激基複合物，所以可以抑制單重激發能的失活。從而，可以抑制第一有機化合物或第二有機化合物的激發能量的失活。由此，本發明的一個方式可以實現壽命長的發光元件。此外，可以認為關於主體材料的三重激發態，迅速轉換為激基複合物，能量從該激基複合物轉移到客體材料。
此外，與第一有機化合物及第二有機化合物的各個發光波長相比，所形成的激基複合物的發射光譜位於長波長一側。
激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊大於第一有機化合物(或第二有機化合物)的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊。本發明的一個方式的發光元件由於利用激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊而轉移能量，所以能量轉移效率較高。因此，本發明的一個方式可以實現外部量子效率高的發光元件。
例如，在第一有機化合物為具有電子俘獲性的化合物，而第二有機化合物為具有電洞俘獲性的化合物，這些化合物的HOMO能階的差異及LUMO能階的差異大時(明確而言，差異為0.3eV以上)，電子選擇性地進入第一有機化合物，且電洞選擇性地進入第二有機化合物。在此情況下，可以認為與經過單重態激子形成激基複合物的過程相比，優先進行形成電致激基複合物的過程。
本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。
實施方式2
在本實施方式中參照圖7A至圖7C說明本發明的一個方式的發光元件。
圖7A是示出在第一電極103與第二電極108之間具有EL層102的發光元件的圖。圖7A中的發光元件包括：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、設置在其上的第二電極108。
作為第一電極103，較佳為使用具有高功函數(具體的是4.0eV以上)的金屬、合金、導電性化合物以及它們的混合物等。明確而言，例如可以舉出氧化銦-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)等。這些導電金屬氧化物膜一般藉由濺射法形成，但是，也可以使用溶膠-凝膠法等形成。例如，藉由濺射法，使用在氧化銦中添加有1wt%至20wt%的氧化鋅的靶材，可以形成氧化銦-氧化鋅膜。此外，藉由濺射法，使用在氧化銦中含有0.5wt%至5wt%的氧化鎢和0.1wt%至1wt%的氧化鋅的靶材，可以形成IWZO膜。此外，可以舉出石墨烯、金、鉑、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或金屬材料的氮化物(例如氮化鈦)等。
但是，在EL層102中，當與第一電極103接觸地形成的層使用將後面所述的有機化合物和電子受體(acceptor)混 合而構成的複合材料形成時，作為用於第一電極103的物質可以使用金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物等，而不考慮功函數的大小。例如，也可以使用鋁、銀、含鋁的合金(例如Al-Si)等。
第一電極103例如可以藉由濺射法或蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)等形成。
第二電極108較佳為使用具有低功函數(較佳為3.8eV以下)的金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物等形成。明確而言，可以使用如下材料：屬於元素週期表中第1族或第2族的元素，即鹼金屬諸如鋰或銫等、鹼土金屬諸如鈣或鍶等、鎂、包含上述金屬的合金(例如，Mg-Ag、Al-Li)、稀土金屬諸如銪、鐿等、包含上述金屬的合金、鋁或銀等。
但是，當在EL層102中，在與第二電極108接觸地形成的層使用將後面所述的有機化合物和電子施體(donor)混合而構成的複合材料時，可以使用各種導電材料諸如Al、Ag、ITO、含有矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫等，而不考慮功函數的大小。
另外，在形成第二電極108時可以使用真空蒸鍍法或濺射法。此外，在使用銀漿等的情況，可以採用塗覆法、噴墨法等。
EL層102至少具有發光層703。EL層102的一部分可以使用已知物質，且可以使用低分子類化合物和高分子類化合物中的任一個。另外，形成EL層102的物質不但 包括僅由有機化合物構成的物質，而且還可以使用其一部分包括無機化合物的物質。
EL層102除了發光層703以外，如圖7A所示那樣，適當地組合具有高電洞注入性的物質的電洞注入層701、具有高電洞傳輸性的物質的電洞傳輸層702、具有高電子傳輸性的物質的電子傳輸層704以及具有高電子注入性的物質的電子注入層705等而層疊形成。
電洞注入層701是包含具有高電洞注入性的物質的層。作為具有高電洞注入性的物質，可以使用金屬氧化物，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。此外，也可以使用酞菁類化合物，諸如酞菁(縮寫：H2Pc)或酞菁銅(II)(縮寫：CuPc)等。
或者，可以使用如下低分子有機化合物的芳香胺化合物等，諸如4,4’,4”-三(N,N-二苯基氨基)三苯胺(縮寫：TDATA)、4,4’,4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫：MTDATA)、4,4’-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：DPAB)、4,4’-雙(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)聯苯(縮寫：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(縮寫：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(縮寫： PCzPCN1)等。
另外，可以使用高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物或聚合物等)。例如可以使用高分子化合物，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-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N’-苯基氨基}苯基)甲基丙烯醯胺](縮寫：PTPDMA)、聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](縮寫：Poly-TPD)等。此外，還可以使用添加有酸的高分子化合物，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)等。
可以將有機化合物與電子受體(acceptor)混合形成的複合材料用於電洞注入層701。這種複合材料因為藉由電子受體在有機化合物中產生電洞而具有優異的電洞注入性和電洞傳輸性。在此情況下，有機化合物較佳為在傳輸產生的電洞方面性能優異的材料(具有高電洞傳輸性的物質)。
作為用於複合材料的有機化合物，可以使用各種化合物，諸如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳香烴和高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物或聚合物等)。作為該複合材料的有機化合物較佳為使用具有高電洞傳輸性的有機化合物。明確而言，較佳為使用電洞遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。注意，只要是電洞傳輸性大於電子傳輸性的物質，就還可以使用上述物質之外的物質。下面，舉出可以用於複合材料的有機化合物的具體例子。
作為可以用於該複合材料的有機化合物，例如可以使用如下材料：芳族胺化合物，諸如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]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)、4-苯基-4’-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(縮寫：BPAFLP)等；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)、1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
此外，可以使用如下芳香烴化合物，諸如2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(縮寫：DPPA)、2-叔丁基-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-叔丁基蒽(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-叔丁基蒽、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽等。
再者，可以使用如下芳香烴化合物，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、紅熒烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝、稠五苯、蔻、4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(縮寫：DPVBi)、9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮寫：DPVPA)等。
作為電子受體，可以舉出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(縮寫：F4-TCNQ)、氯醌等有機化合物或過渡金屬氧化物。另外，還可以舉出屬於元素週期表第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，因為這些金屬氧化物具有高電子接受性。其中，尤其較佳為使用氧化鉬，因為氧化鉬在大氣中也穩定，吸濕性低，容易處理。
另外，也可以使用上述高分子化合物例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD以及上述電子受體形成複合材料，並將其用於電洞注入層701。
電洞傳輸層702是包含具有高電洞傳輸性的物質的層。作為具有高電洞傳輸性的物質，可以使用芳族胺化合物，諸如NPB、TPD、BPAFLP、4,4’-雙[N-(9,9-二甲基茀-2-基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：DFLDPBi)或4,4’-雙[N-(螺環-9,9’-二茀-2-基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：BSPB)等。在此所述的物質主要是其電洞遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。注意，只要是電洞傳輸性大於電子傳輸性的物質，就還可以使用上述物質之外的物質。另外，包含具有高電洞傳輸性的物質的層不限於單層，還可以層疊兩層以 上的由上述物質構成的層。
另外，作為電洞傳輸層702，也可以使用CBP、CzPA、PCzPA等咔唑衍生物或t-BuDNA、DNA、DPAnth等蒽衍生物。
此外，作為電洞傳輸層702，也可以使用PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD等高分子化合物。
發光層703是包含發光物質的層。本實施方式的發光層703具有磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物。磷光化合物是發光物質(客體材料)。在發光層703中，在第一有機化合物和第二有機化合物中的一個的含量比另一個的含量多的化合物是主體材料。明確而言，可以參照實施方式1。
作為磷光化合物，較佳為使用有機金屬錯合物，尤其較佳為使用銥錯合物。此外，在考慮到上述福斯特機理的能量轉移時，位於磷光化合物的最長波長一側的吸收帶的莫耳吸光係數較佳為2000M-1．cm-1以上，尤其較佳為5000M-1．cm-1以上。作為具有這樣大的莫耳吸光係數的化合物，例如，可以舉出雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪)(二新戊醯基甲烷基)銥(III)(縮寫：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])、(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根(diphenylpyrimidinato))銥(III)(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])等。
作為第一有機化合物及第二有機化合物，較佳為組合容易接受電子的化合物(電子俘獲性化合物)和容易接受電洞的化合物(電洞俘獲性化合物)。藉由採用上述結構，不 但可以獲得藉由從激基複合物轉移能量提高發光效率及壽命的效果，而且還可以獲得藉由調整發光層內的電洞傳輸和電子傳輸的載子平衡來提高發光效率及壽命的效果。
作為容易接受電子的化合物，典型地可舉出雜芳族化合物，例如可舉出2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：2CzPDBq-III)、7-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：7mDBTPDBq-II)、6-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：6mDBTPDBq-II)。
作為容易接受電洞的化合物，典型地可以舉出芳族胺化合物或咔唑化合物，例如可舉出4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBA1BP)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)、4,4’,4”-三[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫：1’-TNATA或1-TNATA)、2,7-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-螺環-9,9’-聯茀(縮寫：DPA2SF)、N,N’-雙(9-苯基咔唑-3-基)-N,N’-二苯基苯-1,3-二胺(縮寫：PCA2B)、N-(9,9-二甲基-2-N’,N’-二苯基氨基-9H-茀-7-基)-N,N-二苯基胺(縮寫：DPNF)、N,N’,N”-三苯基-N,N’,N”-三(9-苯基咔唑-3-基)苯-1,3,5-三胺(縮寫：PCA3B)、2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]螺環-9,9’-聯茀(縮寫：PCASF)、2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]螺環-9,9’-聯茀(縮寫：DPASF)、N,N’-雙[4-(咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基-9,9-二 甲基茀-2,7-二胺(縮寫：YGA2F)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯基]-4,4’-二胺(縮寫：TPD)、4,4’-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：DPAB)、N-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-N-{9,9-二甲基-2-[N’-苯基-N’-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)氨基]-9H-茀-7-基}-苯基胺(縮寫：DFLADFL)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)、3-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzDPA1)、3,6-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzDPA2)、4,4’-雙(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)聯苯(縮寫：DNTPD)、3,6-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-(1-萘基)氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzTPN2)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)。
但是，第一有機化合物及第二有機化合物不侷限於此，它們的組合是可以形成激基複合物的組合，該激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜重疊，與磷光化合物的吸收光譜的峰值相比，該激基複合物的發射光譜的峰值位於長波長即可。
另外，在由容易接受電子的化合物及容易接受電洞的化合物構成第一有機化合物及第二有機化合物時，可以根據其混合比控制載子平衡。換言之，可以設計根據其混合比，提高發光層內的電洞和電子的複合概率而提高發光效率的最適當的平衡，這一點也是本發明的一個方式的特徵 之一。從該載子平衡的觀點和形成激基複合物的觀點來看，第一有機化合物和第二有機化合物的比例沒有明顯的差異較佳。明確而言，第一有機化合物和第二有機化合物的比例為1：9至9：1較佳。
此外，激基複合物也可以在兩層介面中形成。例如，藉由層疊含第二有機化合物的層和含第一有機化合物的層，在其介面附近形成激基複合物，也可以將該兩層用作本發明的一個方式中的發光層。在此情況下，磷光化合物添加到該介面附近即可。此外，磷光化合物添加到兩層中的至少一者或兩者即可。
電子傳輸層704是包含具有高電子傳輸性的物質的層。作為高電子傳輸性的物質，可以舉出金屬錯合物諸如Alq3、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]羥基喹啉)鈹(縮寫：BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2、雙[2-(2-羥基苯基)苯並噻唑]鋅(縮寫：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(縮寫：PBD)、1,3-雙[5-(對叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-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)、4,4’-雙(5-甲基苯並噁唑-2-基)二苯乙烯(縮寫：BzOs)等。此外，也可以使用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)、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)。在此所述的物質主要是具有10-6cm2/Vs以上的電子遷移率的物質。注意，只要是其電子傳輸性高於電洞傳輸性，就可以使用上述物質之外的其他物質作為電子傳輸層。
另外，電子傳輸層不限於單層，也可以是包含上述物質的兩個以上的層的疊層。
電子注入層705是包含具有高電子注入性的物質的層。電子注入層705可以使用鹼金屬、鹼土金屬或者其化合物，諸如有鋰、銫、鈣、氟化鋰、氟化銫、氟化鈣或者氧化鋰。此外，可以使用氟化鉺等稀土金屬化合物。或者，還可以使用上述構成電子傳輸層704的物質。
或者，可以將有機化合物與電子施體(donor)混合形成的複合材料用於電子注入層705。這種複合材料因為藉由電子施體在有機化合物中產生電子而具有優異的電子注入性和電子傳輸性。在此情況下，有機化合物較佳為在傳輸產生的電子方面性能優異的材料。明確而言，例如，可以使用上述構成電子傳輸層704的物質(如，金屬錯合物或雜芳族化合物等)。使用對有機化合物顯示電子給予性的物質作為電子施體即可。明確而言，較佳為使用鹼金屬、鹼土金屬或稀土金屬，可以舉出鋰、銫、鎂、鈣、鉺或鐿等。此外，較佳為使用鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物，可以舉出氧化鋰、氧化鈣或氧化鋇等。也可以使用路易士鹼如氧化鎂。此外，也可以使用有機化合物如四硫富瓦烯 (縮寫：TTF)等。
注意，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分別可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法或塗覆法等形成。
如圖7B所示，在第一電極103和第二電極108之間也可以層疊多個EL層。在此情況下，較佳為在被層疊的第一EL層800和第二EL層801之間設置電荷發生層803。電荷發生層803可以使用上述複合材料來形成。另外，電荷發生層803還可以採用層疊由複合材料構成的層和由其他材料構成的層的疊層結構。在此情況下，作為由其他材料構成的層，可以使用包含具有電子給予性的物質和具有高電子傳輸性的物質的層，還可以使用由透明導電膜構成的層等。具有這種結構的發光元件不容易發生能量的移動或猝滅等的問題。並且，由於可以選擇的材料的範圍更廣，從而容易得到兼有高發光效率和長壽命的發光元件。另外，也容易從一方的EL層得到磷光發光，並從另一方的EL層得到螢光發光。這種結構可以與上述EL層的結構組合而使用。
另外，藉由使每個EL層的發光顏色互不相同，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層和第二EL層發射的光互補，因此作為整體發光元件可以得到發射白光的發光元件。同樣原理可以應用於具有三個以上的EL層的發光元件。
如圖7C所示，EL層102也可以在第一電極103和第二電極108之間具有電洞注入層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以及接觸於第二電極108的複合材料層708。
藉由設置接觸於第二電極108的複合材料層708，尤其當使用濺射法形成第二電極108時，可以減輕EL層102所受到的損傷，所以是較佳的。作為複合材料層708，可以使用在具有高電洞傳輸性的有機化合物中包含有受體物質的複合材料。
並且，藉由設置電子注入緩衝層706，可以削弱複合材料層708與電子傳輸層704之間的注入壁壘，而可以將產生在複合材料層708的電子容易注入到電子傳輸層704。
作為電子注入緩衝層706，可以使用如下具有高電子注入性的物質：鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬以及其化合物(鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、碳酸鋰或碳酸銫等碳酸鹽)、鹼土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)、稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽))等。
當包括具有高電子傳輸性的物質和施體物質來形成電子注入緩衝層706時，較佳為添加相對於具有高電子傳輸性的物質的質量比為0.001以上且0.1以下的施體物質。另外，作為施體物質，可以使用如下物質：鹼金屬；鹼土 金屬；稀土金屬及其化合物(鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、碳酸鋰或碳酸銫等碳酸鹽)、鹼土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)、稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽))等。除此之外，還可以使用四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、十甲基二茂鎳等有機化合物。另外，作為具有高電子傳輸性的物質，可以使用與上述電子傳輸層704同樣的材料來形成。
再者，較佳為在電子注入緩衝層706和複合材料層708之間形成電子繼電層707。電子繼電層707並不是必須要設置的，但是藉由設置具有高電子傳輸性的電子繼電層707，可以將電子迅速傳輸到電子注入緩衝層706。
在複合材料層708和電子注入緩衝層706之間夾持電子繼電層707的結構是複合材料層708所包含的受體物質和電子注入緩衝層706所包含的施體物質彼此不容易相互作用，並且不容易互相影響各自的功能的結構。因而，可以防止驅動電壓增高。
電子繼電層707包含具有高電子傳輸性的物質，並且將該具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階設定為複合材料層708所包含的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層704所包含的具有高電子傳輸性的LUMO能階之間的值。另外，當電子繼電層707包含施體物質時，將該施體物質的施體能階也設定為複合材料層708所包含的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層704所包含的具有高電子 傳輸性的LUMO能階之間的值。至於能階的具體數值，較佳為將電子繼電層707所包含的具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階設定為-5.0eV以上，設定為-5.0eV以上且-3.0eV以下更佳。
作為電子繼電層707所包含的具有高電子傳輸性的物質，較佳為使用酞菁類的材料或具有金屬-氧接合和芳香配體的金屬錯合物。
作為電子繼電層707所包含的酞菁類材料，明確而言，較佳為使用如下物質中的任一種：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)以及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所包含的具有金屬-氧接合和芳香配體的金屬錯合物，較佳為使用具有金屬-氧的雙鍵的金屬錯合物。由於金屬-氧的雙鍵具有受體性(容易接受電子的性質)，因此電子的移動(授受)變得更加容易。並且，可以認為具有金屬-氧的雙鍵的金屬錯合物是穩定的。因而，藉由使用具有金屬-氧的雙鍵的金屬錯合物，可以使發光元件以低電壓進行更穩定的驅動。
作為具有金屬-氧接合和芳香配體的金屬錯合物，較佳為使用酞菁類材料。明確而言，較佳為使用VOPc(Vanadyl phthalocyanine：釩氧酞菁)、SnOPc(Phthalocyanine tin(IV)oxide complex：酞菁氧化錫(IV)錯合物)以及TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex：酞菁氧化鈦錯合物)中的任一種，因為在分子結構上金屬-氧的雙鍵容易與其他分子相互作用而具有高受體性。
另外，作為上述酞菁類材料，較佳為使用具有苯氧基的材料。明確而言，較佳為使用PhO-VOPc等具有苯氧基的酞菁衍生物。具有苯氧基的酞菁衍生物可以溶解於溶劑。因此，當形成發光元件時容易處理。並且，由於可以溶解於溶劑，容易維修用於成膜的裝置。
電子繼電層707還可以包含施體物質。作為施體物質，可以使用如下物質：鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬及其化合物(鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、碳酸鋰或碳酸銫等碳酸鹽)、鹼土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)、稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽))等。除此之外，還可以使用四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、十甲基二茂鎳等有機化合物。藉由將這些施體物質包含在電子繼電層707中，使電子容易移動而能夠以更低的電壓驅動發光元件。
當使施體物質包含在電子繼電層707中時，作為具有高電子傳輸性的物質，除了上述物質以外還可以使用具有其LUMO能階高於含有在複合材料層708中的受體物質的受體能階的物質。作為具體能階，較佳為使用在-5.0eV 以上，更佳為在-5.0eV以上且-3.0eV以下的範圍內具有LUMO能階的物質。作為這種物質，例如可以舉出苝衍生物、含氮稠環芳香化合物等。另外，因為含氮稠環芳香化合物具有穩定性，所以作為用來形成電子繼電層707的材料是較佳的。
作為苝衍生物的具體例子，可以舉出如下物質：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)等。
另外，作為含氮稠環芳香化合物的具體例子，可以舉出如下物質：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)等。
除了上述物質以外，還可以使用如下物質：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)；十六氟代酞菁銅(縮寫：F16CuPc)；N,N’-雙(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟代辛基)-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) 等。
另外，當使電子繼電層707包含施體物質時，可以藉由對具有高電子傳輸性的物質和施體物質進行共蒸鍍等來形成電子繼電層707。
電洞注入層701、電洞傳輸層702、發光層703以及電子傳輸層704分別可以使用上述材料形成。
藉由上述步驟，可以製造本實施方式的EL層102。
在上述發光元件中，因在第一電極103和第二電極108之間產生的電位差，而電流流過，並因在EL層102中電洞和電子複合而發光。而且，該發光穿過第一電極103和第二電極108中的任一者或兩者被取出到外部。因此，第一電極103和第二電極108中的任一者或兩者成為具有對可見光的透光性的電極。
另外，設置在第一電極103和第二電極108之間的層的結構不侷限於上述結構。也可以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的部分中具有電洞和電子複合的發光區，以防止發光區接近金屬而產生的猝滅。
也就是說，對層的疊層結構沒有特別限制。將由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)或者電洞阻擋材料等構成的層與發光層自由組合而構成即可。
如上所述，可以製造本發明的一個方式的發光元件。
藉由使用本實施方式所示的發光元件，可以製造被動矩陣型發光裝置或由電晶體控制發光元件的驅動的主動矩陣型發光裝置。此外，可以將該發光裝置應用於電子裝置或照明設備等。
本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。
實施例1
在本實施例中，參照圖1至圖4對可以應用於本發明的一個方式的發光元件的第一有機化合物、第二有機化合物及磷光化合物的組合的一個例子進行說明。
在本實施例的結構例1至4中使用的磷光化合物是(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根)銥(III)(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])。此外，在本實施例的結構例1至4中使用的第一有機化合物是2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)。此外，在本實施例中使用的第二有機化合物在結構例1中是4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBA1BP)，在結構例2中是3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)、在結構例3中是4,4’,4”-三[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫：1’-TNATA或1-TNATA)，在結構例4中是2,7-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-螺環-9,9’-聯茀(縮寫：DPA2SF)。
以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。
(結構例1)
圖1示出作為第一有機化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的發射光譜(發射光譜1a)、作為第二有機化合物的PCBA1BP的薄膜的發射光譜(發射光譜2a)以及2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜3a)。此外，示出作為磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的紫外可見吸收光譜(以下，簡單地稱為吸收光譜) 及發射光譜(發射光譜4a)。
此外，在本實施例中，[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光譜的測量使用紫外可見分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)，將二氯甲烷溶液(0.093mmol/L)放在石英皿中，並在室溫下進行。
在圖1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)。
從圖1的吸收光譜可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有寬吸收帶。可以認為該吸收帶是非常有助於發光的吸收帶。
與發射光譜1a、2a的峰值相比，發射光譜3a的峰值位於長波長一側。而且，發射光譜3a的峰值與發射光譜1a、2a的峰值相比存在於與該吸收帶更近的位置。從圖1可知，與吸收光譜的非常有助於發光的吸收帶的重疊最大的發射光譜是發射光譜3a。
與單體的發射光譜相比，2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料的發射光譜的峰值位於長波長一側。從此可知，藉由混合2mDBTPDBq-II和PCBA1BP，形成激基複合物。
從上述結果可知，發射光譜3a的峰值與吸收光譜中的可認為非常有助於發光的吸收帶的重疊較大。因此，由於使用2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的混合材料及[Ir(dppm)2(acac)]的發光元件利用該混合材料的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的較大的重疊而轉移能量，所以 能量轉移效率尤其高。從而，可以獲得外部量子效率尤其高的發光元件。
此外，發射光譜3a的峰值與吸收光譜的峰值相比位於長波長且與發射光譜4a的峰值相比位於短波長。
由於混合材料的發射光譜的峰值位於長波長一側，所以藉由使用該混合材料，可以獲得驅動電壓低的發光元件。
(結構例2)
圖2示出作為第一有機化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的發射光譜(發射光譜1b)、作為第二有機化合物的PCzPCN1的薄膜的發射光譜(發射光譜2b)以及2mDBTPDBq-II和PCzPCN1的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜3b)。此外，示出作為磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的吸收光譜及及發射光譜(發射光譜4b)。
在圖2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)。
從圖2的吸收光譜可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有寬吸收帶。可以認為該吸收帶是非常有助於發光的吸收帶。
與發射光譜1b、2b的峰值相比，發射光譜3b的峰值位於長波長一側。換言之，與單體的發射光譜的峰值相比，2mDBTPDBq-II和PCzPCN1的混合材料的發射光譜的峰值位於長波長一側。從此可知，藉由混合 2mDBTPDBq-II和PCzPCN1，形成激基複合物。
此外，發射光譜3b的峰值與吸收光譜重疊。因此，由於使用2mDBTPDBq-II和PCzPCN1的混合材料及[Ir(dppm)2(acac)]的發光元件利用該混合材料的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊而轉移能量，所以能量轉移效率高。從而，可以獲得外部量子效率高的發光元件。
此外，發射光譜3b的峰值與吸收光譜的峰值相比位於長波長且與發射光譜4b的峰值相比位於短波長。此外，發射光譜3b的峰值與發射光譜4b的峰值之間的差異為21nm，該差異極小。
由於混合材料的發射光譜的峰值尤其位於長波長一側，所以藉由使用該混合材料，可以獲得驅動電壓尤其低的發光元件。
(結構例3)
圖3示出作為第一有機化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的發射光譜(發射光譜1c)、作為第二有機化合物的1’-TNATA的薄膜的發射光譜(發射光譜2c)以及2mDBTPDBq-II和1’-TNATA的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜3c)。此外，示出作為磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的吸收光譜及發射光譜(發射光譜4c)。
在圖3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)。
從圖3的吸收光譜可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有寬吸收帶。可以認為該吸收帶是非常有助於發光的吸收帶。
與發射光譜1c、2c的峰值相比，發射光譜3c的峰值位於長波長一側。換言之，與單體的發射光譜的峰值相比，2mDBTPDBq-II和1’-TNATA的混合材料的發射光譜的峰值位於長波長一側。從此可知，藉由混合2mDBTPDBq-II和1’-TNATA，形成激基複合物。
此外，發射光譜3c的峰值與吸收光譜重疊。因此，由於使用2mDBTPDBq-II和1’-TNATA的混合材料及[Ir(dppm)2(acac)]的發光元件利用該混合材料的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊而轉移能量，所以能量轉移效率高。從而，可以獲得外部量子效率高的發光元件。
此外，發射光譜3c的峰值與吸收光譜的峰值相比位於長波長一側。此外，發射光譜3c的峰值與發射光譜4c的峰值之間的差異為24nm，該差異極小。
在使用該混合材料的發光元件中，利用載子的複合磷光化合物開始發光時的電壓值比利用載子的複合形成激基複合物時的電壓值小。就是說，即使施加到發光元件的電壓值小於磷光化合物開始發光時的電壓值，也藉由載子複合而形成激基複合物，在發光元件中電流開始流過。從而，可以獲得驅動電壓尤其低的發光元件。
(結構例4)
圖4示出作為第一有機化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的發射光譜(發射光譜1d)、作為第二有機化合物的DPA2SF的薄膜的發射光譜(發射光譜2d)以及2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜3d)。此外，示出作為磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的吸收光譜及發射光譜(發射光譜4d)。
在圖4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)。
從圖4的吸收光譜可知，[Ir(dppm)2(acac)]在510nm附近具有寬吸收帶。可以認為該吸收帶是非常有助於發光的吸收帶。
與發射光譜1d、2d的峰值相比，發射光譜3d的峰值位於長波長一側。換言之，與單體的發射光譜的峰值相比，2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料的發射光譜的峰值位於長波長一側。從此可知，藉由混合2mDBTPDBq-II和DPA2SF，形成激基複合物。
此外，發射光譜3d的峰值與吸收光譜重疊。因此，由於使用2mDBTPDBq-II和DPA2SF的混合材料及[Ir(dppm)2(acac)]的發光元件利用該混合材料的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊而轉移能量，所以能量轉移效率高。從而，可以獲得外部量子效率高的發光元件。
此外，發射光譜3d的峰值與吸收光譜的峰值相比位於長波長一側。此外，發射光譜3d的峰值與發射光譜4d 的峰值之間的差異為13nm，該差異極小。
由於混合材料的發射光譜的峰值尤其位於長波長一側，所以藉由使用該混合材料，可以獲得驅動電壓尤其低的發光元件。
實施例2
在本實施例中，參照圖8說明本發明的一個方式的發光元件。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。另外，省略在上述實施例中使用的材料的化學式。
以下示出本實施例的發光元件1至發光元件4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)，由此形成用作陽極的第一電極1101。另外，將其厚度設定為110nm，且將其電極面積設定為2mm×2mm。
接著，作為為了在基板1100上形成發光元件的預處理，在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30分鐘左右的冷卻。
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固定在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。將電洞注入層1111的厚度設定為40nm，DBT3P-II與氧化鉬的重量比調節為1：0.5(=DBT3P-II：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為20nm的PCBA1BP，來形成電洞傳輸層1112。
再者，共蒸發2mDBTPDBq-II、PCBA1BP、[Ir(dppm)2(acac)]來在電洞傳輸層1112上形成發光層1113。在此，2mDBTPDBq-II、PCBA1BP、[Ir(dppm)2(acac)]的重量比調節為0.7：0.3：0.05(=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，來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，來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，來形成電子注入層1115。
最後，作為用作陰極的第二電極1103，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜，而製造本實施例的發光元件1。
(發光元件2)
藉由形成厚度為20nm的PCzPCN1膜，形成發光元件2的電洞傳輸層1112。
此外，藉由共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCzPCN1、[Ir(dppm)2(acac)]來形成發光元件2的發光層1113。在此，2mDBTPDBq-II、PCzPCN1、[Ir(dppm)2(acac)]的重量比調節為0.7：0.3：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCzPCN1：[Ir(dppm)2(acac)])。此外，將發光層1113的厚度設定為40nm。發光層1113之外的部分與發光元件1同樣地製造。
(發光元件3)
藉由形成厚度為20nm的1’-TNATA膜，形成發光元件3的電洞傳輸層1112。
此外，藉由共蒸鍍2mDBTPDBq-II、1’-TNATA、[Ir(dppm)2(acac)]來形成發光元件3的發光層1113。在 此，2mDBTPDBq-II、1’-TNATA、[Ir(dppm)2(acac)]的重量比調節為0.7：0.3：0.05(=2mDBTPDBq-II：1’-TNATA：[Ir(dppm)2(acac)])。此外，將發光層1113的厚度設定為40nm。發光層1113之外的部分與發光元件1同樣地製造。
(發光元件4)
藉由形成厚度為20nm的DPA2SF膜，形成發光元件4的電洞傳輸層1112。
此外，藉由共蒸鍍2mDBTPDBq-II、DPA2SF、[Ir(dppm)2(acac)]來形成發光元件4的發光層1113。在此，2mDBTPDBq-II、DPA2SF、[Ir(dppm)2(acac)]的重量比調節為0.7：0.3：0.05(=2mDBTPDBq-II：DPA2SF：[Ir(dppm)2(acac)])。此外，將發光層1113的厚度設定為40nm。發光層1113之外的部分與發光元件1同樣地製造。
注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱方法進行蒸鍍。
表1示出藉由上述步驟獲得的發光元件1至發光元件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9示出發光元件1至發光元件4的電壓-亮度特性。在圖9中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。另外，圖10示出電壓-電流特性。在圖10中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示電流(mA)。圖11示出亮度-功率效率特性。在圖11中，橫軸表示表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示功率效率(lm/W)。此外，圖12示出亮度-外部量子效率特性。在圖12中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示外部量子效率(%)。
此外，表2示出發光元件1至發光元件4在亮度1000cd/m2附近時的電壓(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示出在發光元件1至發光元件4中以0.1mA使電流流過時的發射光譜。在圖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2所示那樣，1000cd/m2的亮度下的發光元件1的CIE色座標為(x，y)=(0.56，0.44)，1000cd/m2的亮度下的發光元件2的CIE色座標為(x，y)=(0.56，0.43)，780cd/m2的亮度下的發光元件3的CIE色座標為(x，y)=(0.56，0.43)，800cd/m2的亮度下的發光元件4的CIE色座標為(x，y)=(0.56，0.43)。從上述結果可知，發光元件1至發光元件4顯示來源於[Ir(dppm)2(acac)]的橙色光。
從表2、圖11及圖12可知，發光元件1至發光元件4的電流效率、功率效率、外部量子效率分別較高。
在本實施例的發光元件中，將實施例1所示的第一有機化合物、第二有機化合物及客體材料用於發光層。從實施例1可知，2mDBTPDBq-II和第二有機化合物的混合材料的發射光譜(激基複合物的發射光譜)與[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光譜重疊。本實施例的發光元件由於利用該重疊轉移能量，所以能量轉移效率較高，並且外部量子效率較 高。
在本實施例中，發光元件1、2、4的外部量子效率比發光元件3的外部量子效率高(參照圖12)。這是因為與發光元件3的激基複合物的發射光譜相比發光元件1、2、4的激基複合物的發射光譜與[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光譜的重疊大的緣故(參照圖1至圖4、實施例1)。
從圖9及圖10可知，發光元件1至發光元件4的發光開始電壓較低。橙色的有機EL元件的發光開始電壓的理論值被認為2.1V左右，而可知本發明的一個方式的發光元件的值與該理論值極近。
在本實施例中，發光元件2至發光元件4的發光開始電壓比發光元件1低(參照圖10及圖11)。這是可認為因為與發光元件1相比發光元件2至發光元件4的激基複合物的發射光譜的峰值位於長波長一側的緣故(參照圖1至圖4、實施例1)。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一個方式，可以實現外部量子效率高的元件。此外，藉由應用本發明的一個方式，可以實現驅動電壓低的元件。
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。在圖14中，縱軸表示起始亮度為100%時的歸一化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。
在可靠性測試中，將起始亮度設定為5000cd/m2，並且在電流密度恆定的條件下驅動發光元件4。
發光元件4的260小時後的亮度為初始亮度的93%。 從上述結果可知，發光元件4是壽命長的元件。
從上述結果可知，藉由應用本發明的一個方式，可以實現驅動電壓低且可靠性高的元件。
實施例3
在本實施例中，說明本發明的一個方式的發光元件。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。另外，省略在上述實施例中使用的材料的化學式。
在本實施例中製造的發光元件是結構例a至結構例s。表3示出結構例a至結構例s的元件結構。注意，結構例a至結構例s的不同之處是用於電洞傳輸層、發光層的物質X。以下示出各個結構例的物質X的材料名。再者，表4示出用於各個結構例的物質X的HOMO能階(eV)及在各個結構例中形成的激基複合物的發光峰值波長 (nm)。此外，在本實施例中，使用光電子能譜儀(日本理研計器株式會社製造的AC-2)測量HOMO能階。
(結構例a)
結構例a是實施例2所示的發光元件1。作為物質 X，使用PCBA1BP。
(結構例b)
作為物質X，使用N,N’-雙(9-苯基咔唑-3-基)-N,N’-二苯基苯-1,3-二胺(縮寫：PCA2B)。
(結構例c)
作為物質X，使用N-(9,9-二甲基-2-N’,N’-二苯基氨基-9H-茀-7-基)-N,N-二苯基胺(縮寫：DPNF)。
(結構例d)
作為物質X，使用N,N’,N”-三苯基-N,N’,N”-三(9-苯基咔唑-3-基)苯-1,3,5-三胺(縮寫：PCA3B)。
(結構例e)
作為物質X，使用2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]螺環-9,9’-聯茀(縮寫：PCASF)。
(結構例f)
作為物質X，使用2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]螺環-9,9’-聯茀(縮寫：DPASF)。
(結構例g)
作為物質X，使用N,N’-雙[4-(咔唑-9-基)苯基]-N,N’- 二苯基-9,9-二甲基茀-2,7-二胺(縮寫：YGA2F)。
(結構例h)
作為物質X，使用N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯]-4,4’-二胺(縮寫：TPD)。
(結構例i)
作為物質X，使用4,4’-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：DPAB)。
(結構例j)
作為物質X，使用N-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-N-{9,9-二甲基-2-[N’-苯基-N’-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)氨基]-9H-茀-7-基}-苯基胺(縮寫：DFLADFL)。
(結構例k)
作為物質X，使用3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)。
(結構例l)
作為物質X，使用3-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzDPA1)。
(結構例m)
作為物質X，使用3,6-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzDPA2)。
(結構例n)
結構例n是實施例2所示的發光元件2。作為物質X，使用PCzPCN1。
(結構例o)
作為物質X，使用4,4’-雙(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)聯苯(縮寫：DNTPD)。
(結構例p)
作為物質X，使用3,6-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-(1-萘基)氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzTPN2)。
(結構例q)
結構例q是實施例2所示的發光元件4。作為物質X，使用DPA2SF。
(結構例r)
結構例r是實施例2所示的發光元件3。作為物質X，使用1’-TNATA。
(結構例s)
作為物質X，使用3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)。
圖15示出各結構例的激基複合物的發射光譜的峰值波長與物質X的HOMO能階的關係。在圖15中，橫軸表示峰值波長(nm)，而縱軸表示HOMO能階(eV)。此外，圖16示出各結構例的激基複合物的發射光譜的峰值波長與相對外部量子效率的關係。在圖16中，橫軸表示峰值波長(nm)，而縱軸表示相對外部量子效率(任意單位)。此外，圖16中的相對外部量子效率示出以結構例a的發光元件的外部量子效率為1的相對值。注意，在圖16中未圖示結構例e及結構例h。
從圖15可知，物質X的HOMO能階越高，由2mDBTPDBq-II和物質X形成的激基複合物的發射光譜的峰值位於越長的波長一側。從而，物質X的HOMO能階越高，且激基複合物的發射光譜的峰值位於越長的波長一側，可以降低發光元件的發光開始電壓。由此，可以降低發光元件的驅動電壓。
從圖16可知，激基複合物的發射光譜的峰值波長太長，發光元件的外部量子效率降低。因此，可知為了獲得外部量子效率高且驅動電壓低的發光元件，有激基複合物的發射光譜的峰值波長的適當的範圍。明確而言，為了同時實現低驅動電壓和高外部量子效率，激基複合物的發射光譜的峰值波長較佳為位於磷光化合物的吸收光譜的最長波長一側的吸收帶的峰值波長(在本實施例中，在溶液的 吸收光譜中510nm左右)以上且磷光化合物的發射光譜的峰值波長(在本實施例中，在EL的發射光譜中580nm左右)以下。
(參考例1)
以下，示出在上述實施例中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。以下，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色譜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色譜法使用二氯甲烷：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。
在上述步驟3中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了有機金屬錯合物[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)
以下說明在上述實施例中使用的2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(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]喹喔啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)的合成》
2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)的合成方案(b-1)顯示如下。
在2L三頸燒瓶中放入5.3g(20mmol)2-氯二苯並[f,h]喹喔啉、6.1g(20mmol)3-(二苯並噻吩-4-基)苯基硼酸、460mg(0.4mmol)四(三苯基膦)合鈀(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(日本和光純藥工業株式會社、目錄號碼：531-16855)、矽酸鎂(日本和光純藥工業株式會社、目錄號碼：540-00135)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矽膠的柱色譜法純化。該色譜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，接著用超聲波照射。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，但它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，可以藉由以上簡單方法高收率地合成。明確而言，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，由此可以容易去除大部分的雜質。此外，藉由將熱甲苯用作展開溶劑的柱色譜法，能夠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/min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)確認到該化合物為目的物的2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)。
以下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)。

Claims (10)

  1. 一種發光元件，其包含：一對電極；及在該對電極之間的發光層，該發光層包含第一有機化合物、第二有機化合物及磷光化合物，其中選擇該第一有機化合物和該第二有機化合物以形成激基複合物(exciplex)，其中該激基複合物的發射光譜與該磷光化合物之吸收光譜的位於最長波長側的吸收帶重疊，其中該激基複合物的發射光譜的波峰波長長於或等於該磷光化合物之吸收光譜的位於最長波長側的吸收帶的波峰波長，且其中該第一有機化合物和該第二有機化合物中一者為咔唑化合物。
  2. 一種發光元件，其包含：一對電極；及在該對電極之間的發光層，該發光層包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物，其中選擇該第一有機化合物和該第二有機化合物以形成激基複合物，其中該激基複合物的發射光譜與該磷光化合物之吸收光譜的位於最長波長側的吸收帶重疊，其中該激基複合物的發射光譜的波峰波長與該磷光化合物的發射光譜的波峰波長之間的差異小於或等於30 nm，且其中該第一有機化合物和該第二有機化合物中一者為咔唑化合物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該第一有機化合物為雜芳香族化合物。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其另包含電洞注入層，其中該電洞注入層包含芳香族胺和電子受體。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其另包含電洞傳輸層，其中該電洞傳輸層包含具有茀基之芳香族胺。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其另包含電洞傳輸層，其中該電洞傳輸層包含具有螺環-9,9'-二茀基之芳香族胺。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該對電極中一者包含鐿。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該位於最長波長側的吸收帶具有相當於自單重基態至三重激發態的直接躍遷的吸收波長。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該第一有機化合物的三重激發態能階和該第二有機化合物的三重激發態能階皆高於該磷光化合物的三重激發態能階。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該第一有機化合物和該第二有機化合物中一者的含量高於另一 者，且其中該含量高之一者的磷光光譜與該磷光化合物之吸收光譜的位於最長波長側的吸收帶重疊。
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