TW202030303A - 發光元件、發光機器、顯示裝置、電子機器及照明裝置 - Google Patents

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大澤信晴
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Abstract

提供一種發光效率及可靠性高的發光元件。本發明的一個實施方式是在發光層包含主體材料及客體材料的發光元件。主體材料具有將三重激發能轉換為發光的功能，客體材料發射螢光。客體材料的分子結構為具有發光體及保護基的結構，在客體材料分子中具有五個以上的保護基。藉由將保護基引入分子中，抑制基於德克斯特機制三重激發能從主體材料轉移到客體材料。作為保護基，使用烷基、支鏈烷基。藉由作為主體材料使用具有五員環骨架的材料，可以獲得發光效率進一步提高的發光元件。

Description

發光元件、發光機器、顯示裝置、電子機器及照明裝置
本發明的一個實施方式係關於一種發光元件或包括該發光元件的顯示裝置、電子機器及照明裝置。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個實施方式的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。另外，本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或組合物(composition of matter)。由此，更明確而言，作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發光元件、照明裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、這些裝置的驅動方法或者這些裝置的製造方法。
近年來，對利用電致發光(Electroluminescence：EL)的發光元件的研究開發日益火熱。這些發光元件的基本結構是在一對電極之間夾有包含發光物質的層(EL層)的結構。藉由將電壓施加到該元件的電極間，可以獲得來自發光物質的發光。
尤其是，因為上述發光元件是自發光型發光元件，所以使用該發光元件的顯示裝置具有如下優點：具有良好的可見度；不需要背光；以及功耗低等。另外，還具有如下優點：能夠被製造得薄且輕；以及回應速度快等。
當使用將有機化合物用作發光性物質並在一對電極間設置包含該發光性物質的EL層的發光元件(例如，有機EL元件)時，藉由將電壓施加到一對電極間，電子和電洞分別從陰極和陽極注入到發光性EL層，而使電流流過。而且，被注入了的電子與電洞再結合而使發光有機化合物成為激發態，由此可以從被激發的發光有機化合物得到發光。
作為有機化合物所形成的激發態的種類，有單重激發態(S＊ )及三重激發態(T＊ )，來自單重激發態的發光被稱為螢光，來自三重激發態的發光被稱為磷光。另外，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。因此，與使用發射螢光的化合物(螢光材料)的發光元件相比，使用發射磷光的化合物(磷光材料)的發光元件的發光效率更高。因此，近年來，對使用能夠將三重激發能轉換為發光的磷光材料的發光元件的研究開發日益火熱。
在使用磷光材料的發光元件中，尤其是發射藍色光的發光元件因為難以開發具有高三重激發能階的穩定的化合物，所以尚未投入實際使用。因此，對使用更穩定的螢光材料的發光元件進行開發，尋找提高使用螢光材料的發光元件(螢光發光元件)的發光效率的方法。
作為能夠將三重激發能的一部分或全部轉換為發光的材料，除了磷光材料以外，已知有熱活化延遲螢光(Thermally Activated Delayed Fluorescence：TADF)材料。在熱活化延遲螢光材料中，藉由逆向系統間跨越從三重激發態產生單重激發態，並且單重激發態被轉換為發光。
為了在使用熱活化延遲螢光材料的發光元件中提高發光效率，不但在熱活化延遲螢光材料中由三重激發態高效地生成單重激發態，而且從單重激發態高效地獲得發光，亦即螢光量子產率高是重要的。但是，難以設計同時滿足上述兩個條件的發光材料。
此外，已提出了如下方法：在包含熱活化延遲螢光材料和螢光材料的發光元件中，將熱活化延遲螢光材料的單重激發能轉移到螢光材料，並從螢光材料獲得發光(參照專利文獻1)。亦即，已提出了將熱活化延遲螢光材料作為主體材料且將螢光材料作為客體材料使用的發光元件。
[專利文獻1] 日本專利申請公開第2014-45179號公報
作為實現螢光發光元件的高效率化的方法，例如可以舉出如下方法：在包含主體材料及客體材料的發光層中，將主體材料所包含的三重激發能轉換為單重激發能，然後使單重激發能轉移到作為客體材料的螢光材料。但是，該將主體材料的三重激發能轉換為單重激發能的過程與三重激發能失活的過程競爭。因此，有時主體材料的從三重激發能到單重激發能的轉換不充分。例如，作為三重激發能失活的路徑，考慮到如下失活路徑：在發光元件的發光層中將螢光材料用作客體材料時，主體材料的三重激發能轉移到螢光材料的最低三重激發能階(T1 能階)。經過該失活路徑的能量轉移無助於發光，因此導致螢光發光元件的發光效率的降低。雖然藉由減少客體材料的濃度可以抑制該失活路徑，但是，此時從主體材料到客體材料的單重激發態的能量轉移速度也變慢。因此，起因於劣化物或雜質的淬滅易於發生。因此，發光元件的亮度容易降低，這導致可靠性的降低。
於是，本發明的一個實施方式的目的是，在發光元件所包括的發光層的主體材料和客體材料中，抑制主體材料的三重激發能轉移到客體材料的T1 能階，將主體材料的三重激發能高效地轉換為客體材料的單重激發能，提高發光元件的螢光發光效率，並提高可靠性。
本發明的一個實施方式的目的是提供一種發光效率高的發光元件。另外，本發明的一個實施方式的目的是提供一種可靠性高的發光元件。另外，本發明的一個實施方式的目的是提供一種功耗得到降低的發光元件。另外，本發明的一個實施方式的目的是提供一種新穎的發光元件。另外，本發明的一個實施方式的目的是提供一種新穎的發光機器。此外，本發明的一個實施方式的目的是提供一種新穎的顯示裝置。
另外，上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。注意，本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。另外，從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中可明顯看出上述目的以外的目的，可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中衍生上述目的以外的目的。
本發明的一個實施方式提供一種發光元件，該發光元件主要能夠抑制主體材料(能量施體)與客體材料(能量受體)之間的能量轉移中的基於德克斯特機制的能量轉移，以便抑制在發光元件所包括的發光層中，主體材料的三重激發能轉移到客體材料的T1 能階。
為了抑制基於德克斯特機制的能量轉移，較佳為以不發生該能量轉移的方式使發光層中的能量施體與能量受體分離。由此，本發明的一個實施方式提供一種發光元件，該發光元件使用包括具有龐大結構的能量施體及保護基的能量受體，以便以不發生該能量轉移的方式使能量施體所包含的發光體與能量受體所包含的發光體分離。另外，在本發明的一個實施方式中，能量施體所具有的三重能階(T1能階)較佳為高於能量受體所具有的單重能階(S1能階)。
另外，在本發明的一個實施方式中，作為具有龐大結構的能量施體使用在五員環骨架具有取代基的材料。另外，作為能量受體使用螢光材料，由於具有保護基，該螢光材料具有龐大結構。作為能量施體所具有的五員環骨架，尤其較佳為使用咪唑骨架或三唑骨架。
由此，本發明的一個實施方式是一種在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層包含第一材料及第二材料，第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架，第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及五個以上的保護基，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，五個以上的保護基分別獨立地具有碳原子數為1以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，第一材料的T1能階高於第二材料的S1能階。
在上述結構中，較佳的是，五個以上的保護基中的至少四個分別獨立為碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且10以下的三烷基矽基中的任一個。
另外，本發明的另一個實施方式是一種在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層包含第一材料及第二材料，第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架，第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及至少四個保護基，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，四個保護基不直接鍵合於稠合芳香環或稠合雜芳環，四個保護基分別獨立地具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，第一材料的T1能階高於第二材料的S1能階。
另外，本發明的另一個實施方式是一種在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層包含第一材料及第二材料，第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架，第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及兩個以上的二芳基胺基，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，稠合芳香環或稠合雜芳環鍵合於兩個以上的二芳基胺基，兩個以上的二芳基胺基中的芳基分別獨立地具有至少一個保護基，保護基分別獨立地具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，第一材料的T1能階高於第二材料的S1能階。
另外，本發明的另一個實施方式是一種在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層包含第一材料及第二材料，第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架，第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及兩個以上的二芳基胺基，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，稠合芳香環或稠合雜芳環鍵合於兩個以上的二芳基胺基，兩個以上的二芳基胺基中的芳基分別獨立地具有至少兩個保護基，保護基分別獨立地具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，第一材料的T1能階高於第二材料的S1能階。
另外，在上述結構中，二芳基胺基較佳為二苯基胺基。
另外，本發明的另一個實施方式是一種在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層包含第一材料及第二材料，第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架，第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及多個保護基，保護基分別獨立地具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，構成保護基的原子的至少一個位於稠合芳香環和稠合雜芳環中的一個的面的正上，構成多個保護基的原子的至少一個位於稠合環和稠合雜芳環中的另一個的面的正上，第一材料的T1能階高於第二材料的S1能階。
另外，本發明的另一個實施方式是一種在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層包含第一材料及第二材料，第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架，第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及兩個以上的二苯基胺基，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，稠合芳香環或稠合雜芳環鍵合於兩個以上的二苯基胺基，兩個以上的二苯基胺基中的苯基分別獨立地在3位及5位具有保護基，保護基分別獨立地具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，第一材料的T1能階高於第二材料的S1能階。
在上述結構中，五員環骨架較佳為具有吡唑骨架、咪唑骨架和三唑骨架中的任一個，更佳的是，咪唑骨架及三唑骨架所具有的與雙鍵無關的氮原子具有取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基。
另外，本發明的另一個實施方式是一種在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層包含第一材料及第二材料，第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架，第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及兩個以上的保護基，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，兩個以上的保護基分別獨立地具有碳原子數為1以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，第一材料具有五員環骨架，五員環骨架至少具有咪唑骨架和三唑骨架中的任一個，咪唑骨架及三唑骨架所具有的與雙鍵無關的氮原子具有取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基，第一材料的T1能階高於第二材料的S1能階。
另外，在上述結構中，芳烴基較佳為苯基。
另外，在上述結構中，烷基較佳為支鏈烷基。
另外，在上述結構中，支鏈烷基較佳為包含四級碳。
另外，在上述結構中，稠合芳香環或稠合雜芳環較佳為包含萘、蒽、茀、䓛(chrysene)、聯伸三苯、芘、稠四苯、苝、香豆素、喹吖啶酮以及萘并雙苯并呋喃中的任一個。
另外，在上述結構中，發光層較佳為還包含第三材料，第一材料及第三材料較佳為形成激態錯合物。
在上述結構中，激態錯合物的發射光譜較佳為與第二材料的最長波長一側的吸收帶重疊。
在上述結構中，五員環骨架較佳為具有吡唑骨架、咪唑骨架和三唑骨架中的任一個。
另外，在上述結構中，第一材料較佳為金屬錯合物。另外，更佳的是，該金屬錯合物包含第8至第10族且第5及第6週期的金屬，五員環骨架配位於金屬。
另外，在上述結構中，第一材料較佳為發射磷光。
另外，在上述結構中，第一材料的發射光譜較佳為與第二材料的最長波長一側的吸收帶重疊。
另外，在上述結構中，發光層中的第二材料的濃度較佳為2wt%以上且30wt%以下。
另外，本發明的另一個實施方式是在一對電極間包括發光層的發光元件，其中發光層具有能量施體及能量受體，能量受體具有將三重激子轉換為發光的功能，能量受體具有五員環骨架，能量受體具有發光體及五個以上的保護基，發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環，五個以上的保護基分別獨立地具有碳原子數為1以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個，能量施體的T1能階高於能量受體的S1能階，能量施體的三重激發能被轉換為能量受體的單重激發能，並且可以獲得來源於能量受體的發光。
在上述結構中，來源於能量受體的發光較佳為螢光發光。
另外，本發明的另一個實施方式是包括上述各結構的發光元件、以及濾色片和電晶體中的至少一方的顯示裝置。本發明的另一個實施方式是一種電子機器，包括：該顯示裝置；以及外殼和觸控感測器中的至少一個。另外，本發明的另一個實施方式是一種照明裝置，包括：上述各結構的發光元件；以及外殼和觸控感測器中的至少一個。另外，本発明的一個實施方式除了包含發光元件的發光裝置以外，還包括包含發光元件的電子機器。因此，本說明書中的發光裝置是指影像顯示裝置或光源(包括照明裝置)。另外，發光裝置有時還包括如下模組：在發光元件中安裝有連接器諸如FPC(Flexible Printed Circuit：撓性電路板)或TCP(Tape Carrier Package：捲帶式封裝)的顯示模組；在TCP端部設置有印刷線路板的顯示模組；或者IC(積體電路)藉由COG(Chip On Glass：晶粒玻璃接合)方式直接安裝在發光元件上的顯示模組。
根據本發明的一個實施方式，可以提供一種發光效率高的發光元件。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種可靠性高的發光元件。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種功耗得到降低的發光元件。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種新穎的發光元件。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種新穎的發光機器。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種新穎的顯示裝置。另外，根據本發明的一個實施方式，可以提供一種新穎的有機化合物。
注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。另外，本發明的一個實施方式並不一定需要具有所有上述效果。另外，上述效果以外的效果可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載得知並衍生。
以下，參照圖式詳細地說明本發明的實施方式。注意，本發明不侷限於下述說明，其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式及實施例所記載的內容中。
另外，圖式等所示的各結構的位置、大小、範圍等為了容易理解而有時不表示實際上的位置、大小、範圍等。因此，所公開的發明不一定侷限於圖式等所公開的位置、大小、範圍等。
此外，在本說明書等中，為了方便起見，附加了第一、第二等序數詞，而其有時並不表示製程順序或疊層順序。因此，例如可以將“第一”適當地替換為“第二”或“第三”等來進行說明。此外，本說明書等所記載的序數詞與用於指定本發明的一個實施方式的序數詞有時不一致。
注意，在本說明書等中，當利用圖式說明發明的結構時，有時在不同的圖式中共同使用表示相同的部分的符號。
在本說明書等中，“膜”和“層”可以相互調換。例如，有時可以將“導電層”調換為“導電膜”。此外，有時可以將“絕緣膜”調換為“絕緣層”。
另外，在本說明書等中，單重激發態(S* )是指具有激發能量的單重態。另外，S1能階是單重激發能階的最低能階，其是指最低單重激發態(S1狀態)的激發能階。另外，三重激發態(T* )是指具有激發能量的三重態。另外，T1能階是三重激發能階的最低能階，其是指最低三重激發態(T1狀態)的激發能階。此外，在本說明書等中，即使僅表示為“單重激發態”和“單重激發態能階”也有時分別表示S1狀態和S1能階。另外，即使表示為“三重激發態”和“三重激發態能階”也有時分別表示T1狀態和T1能階。
另外，在本說明書等中，螢光材料是指在從單重激發態返回到基態時在可見光區域發光的化合物。磷光材料是指在從三重激發態返回到基態時在室溫下在可見光區域發光的化合物。換言之，磷光材料是指能夠將三重激發能轉換為可見光的化合物之一。
另外，在本說明書等中，藍色的波長區域是指400nm以上且小於490nm的波長區域，藍色的發光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰值。另外，綠色的波長區域是指490nm以上且小於580nm的波長區域，綠色的發光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰值。另外，紅色的波長區域是指580nm以上且680nm以下的波長區域，紅色的發光在該波長區域具有至少一個發射光譜峰值。
實施方式1 在本實施方式中，參照圖1A至圖5C說明本發明的一個實施方式的發光元件。
首先，下面將參照圖1A至圖1C說明本發明的一個實施方式的發光元件的結構。
圖1A是本發明的一個實施方式的發光元件150的剖面示意圖。
發光元件150包括一對電極(電極101及電極102)，並包括設置在該一對電極之間的EL層100。EL層100至少包括發光層130。
另外，圖1A所示的EL層100除了發光層130以外還包括電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層118及電子注入層119等功能層。
注意，雖然在本實施方式中以一對電極中的電極101為陽極且以電極102為陰極來進行說明，但是發光元件150的結構並不侷限於此。也就是說，也可以將電極101用作陰極且將電極102用作陽極，倒序地層疊該電極間的各層。換言之，從陽極一側依次層疊電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層130、電子傳輸層118及電子注入層119即可。
注意，EL層100的結構不侷限於圖1A所示的結構，只要包括選自電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層118及電子注入層119中的至少一個即可。或者，EL層100也可以包括具有如下功能的功能層：能夠減少電洞或電子的注入能障；能夠提高電洞或電子的傳輸性；能夠阻礙電洞或電子的傳輸性；或者能夠抑制電極所引起的淬滅現象等。功能層既可以是單層又可以是層疊有多個層的結構。
＜發光元件的發光機制＞ 接著，下面將對發光層130的發光機制進行說明。
在本發明的一個實施方式的發光元件150中，藉由將電壓施加到一對電極(電極101及電極102)之間，電子和電洞分別從陰極和陽極注入到EL層100，而使電流流過。在因載子(電子及電洞)的再結合而產生的激子中，單重激子與三重激子的比(以下，稱為激子產生概率)的統計概率為1：3。也就是說，產生單重激子的比例為25%，產生三重激子的比例為75%，由此為了提高發光元件的發光效率，使三重激子有助於發光是重要的。由此，作為發光層130，較佳為使用具有能夠將三重激發能轉換為發光的功能的材料。
作為具有能夠將三重激發能轉換為發光的功能的材料，可以舉出能夠發射磷光的化合物(以下稱為磷光材料)。在本說明書等中，磷光材料是指在液氮得到的低溫(例如77K)以上且室溫以下的溫度範圍的任一溫度下發射磷光而不發射螢光的化合物。該磷光材料較佳為包含自旋軌道交互作用大的金屬元素，明確而言，較佳為包含過渡金屬元素，尤其較佳為包含鉑族元素(第8至第10且第5及第6週期的元素(釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)或鉑(Pt))，特別較佳為包含銥。銥可以提高有關單重基態與三重激發態之間的直接躍遷的躍遷概率，所以是較佳的。
另外，作為具有將三重激發能轉換為發光的功能的材料，可以舉出TADF材料。TADF材料是指S1能階和T1能階的差異較小且具有藉由反系間竄越將三重激發能轉換為單重激發能的功能的材料。因此，能夠利用微小的熱能量(室溫等)將三重激發能上轉換(up-convert)為單重激發能(反系間竄越)並能夠高效地產生單重激發態。以兩種物質形成激發態的激態錯合物(Exciplex)因S1能階和T1能階之差極小而具有將三重激發能轉換為單重激發能的TADF材料的功能。
作為T1能階的指標，可以使用在低溫(例如，10K)下觀察到的磷光光譜。關於TADF材料，較佳的是，在螢光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為S1能階，在磷光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為T1能階，此時的S1和T1之差是0.2eV以下。
圖1B是示出本發明的一個實施方式的發光元件的發光層130的剖面示意圖。在本發明的一個實施方式中，發光層130包含化合物131、化合物132及化合物133。化合物133具有將三重激發能轉換為發光的功能，並且具有五員環骨架。化合物132具有將單重激發能轉換為發光的功能，並且具有保護基。因為螢光材料的穩定性高，所以作為化合物132較佳為使用螢光材料以得到可靠性高的發光元件。化合物131是主體材料，較佳為在化合物131上載子再結合。因此，較佳的是，在本發明的一個實施方式的發光元件中，在化合物131中產生載子的再結合而生成的激子的單重激發能及三重激發能藉由化合物133最終轉移到化合物132的單重激發態，而化合物132發光。在此，在發光層130中，化合物133是能量施體，化合物132是能量受體。在圖1B中，發光層130是以化合物131為主體材料且以化合物132為客體材料的螢光發光層。另外，化合物133被用作能量施體。此外，發光層130可以獲得來源於作為客體材料的化合物132的發光。
＜發光層的結構例子1＞ 圖1C示出本發明的一個實施方式的發光元件150的發光層130中的能階相關的一個例子。圖1B中的發光層130包括化合物131、化合物132及化合物133。在本發明的一個實施方式中，化合物132是具有保護基的螢光材料。化合物133具有將三重激發能轉換為發光的功能。在本結構例子中，以化合物133是磷光材料的情況為前提進行說明。
另外，圖1C示出發光層130中的化合物131和化合物132的能階相關。注意，圖1C中的記載及符號表示的是如下： •Comp(131)：化合物131 •Comp(133)：化合物133 •Guest(132)：化合物132 •SC1 ：化合物131的S1能階 •TC1 ：化合物131的T1能階 •TC3 ：化合物133的T1能階 •TG ：化合物132的T1能階 •SG ：化合物132的S1能階
在本發明的一個實施方式的發光元件中，因為發光層130所包含的化合物131中主要發生載子的再結合，因此產生單重激子及三重激子。因為這裡的化合物133是磷光材料，所以藉由選擇滿足TC3 ≤TC1 的關係的材料，可以將在化合物131中產生的單重激發能及三重激發能都轉移到化合物133的TC3 能階(圖1C中的路徑A1 )。注意，一部分載子有可能在化合物133中再結合。
在上述結構中使用的磷光材料較佳為包含Ir、Pt、Os、Ru、Pd等重原子。如上所述，在本結構例子中，磷光材料還被用作能量施體，因此其量子產率既可以高又可以低。在將磷光材料用作化合物133(能量施體)時，從能量施體的三重激發能階到客體材料(能量受體)的單重激發能階的能量轉移為允許躍遷，所以是較佳的。因此，可以將化合物133的三重激發能經過路徑A2 的過程轉移到客體材料的化合物132的S1能階(SG )。在路徑A2 中，化合物133被用作能量施體，化合物132被用作能量受體。此時，在滿足TC3 ≥SG 的情況下，化合物133的激發能高效地轉移到作為客體材料的化合物132的單重激發態，所以是較佳的。明確而言，較佳的是，在化合物133的磷光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為TC3 ，將化合物132的吸收光譜的吸收端的波長或發射光譜的最短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為SG ，此時滿足TC3 ≥SG 。
在此，在發光層130中，化合物131、化合物132和化合物133混在一起。因此，有可能與上述路徑A1 及A2 競爭地發生化合物133的三重激發能被轉換為化合物132的三重激發能的過程(圖1C的路徑A3 )。因為化合物132是螢光材料，所以化合物132的三重激發能無助於發光。就是說，當發生路徑A3 的能量轉移時，發光元件的發光效率降低。注意，實際上，作為從TC3 到TG 的能量轉移(路徑A3 )，可能有不是直接的而是能量一旦轉移到高於化合物132的TG 的三重激發態就藉由內部轉換而成為TG 的路徑，但是，在圖式中省略該過程。後面的本說明書中的不希望的熱失活過程，亦即到TG 的能量轉移過程都是同樣的。
在此，作為分子間的能量轉移機構，已知螢光共振能量轉移(FRET：Fluorescence Resonance Enrgy Transfer，也稱為福斯特機制(偶極-偶極相互作用))及德克斯特機制(電子交換相互作用)。因為作為能量受體的化合物132是螢光材料，所以在路徑A3 的能量轉移中德克斯特機制佔優勢。一般而言，德克斯特機制在作為能量施體的化合物131和作為能量受體的化合物132的距離為1nm以下時顯著地發生。因此，為了抑制路徑A3 ，重要的是，使主體材料和客體材料之間的距離，亦即能量施體和能量受體之間的距離長。
由於化合物132中的單重基態到三重激發態的直接躍遷為禁止躍遷，因此從化合物131的單重激發能階(SC1 )到化合物132的三重激發能階(TG )的能量轉移很難成為主要的能量轉移過程，因此，未圖示。
圖1C中的TG 大多為來源於能量受體中的發光體的能階。因此，更詳細地說，為了抑制路徑A3 ，重要的是，使能量施體和能量受體所包括的發光體之間的距離長。作為使能量施體和能量受體所包括的發光體之間的距離長的方法，一般舉出降低這些化合物的混合膜中的能量受體的濃度。但是，當降低混合膜中的能量受體的濃度時，除了從能量施體到能量受體的基於德克斯特機制的能量轉移以外，基於福斯特機制的能量轉移也被抑制。此時，因為路徑A2 基於福斯特機制，所以發生發光元件的發光效率的降低或可靠性的降低等問題。
於是，本案發明人等發現：藉由作為能量受體使用具有用來使與能量施體的距離長的保護基的螢光材料，可以抑制上述發光效率的降低。藉由具有保護基，可以將該螢光材料用作龐大的能量受體。
＜具有保護基的螢光材料的概念＞ 圖2A示出將作為一般的螢光材料的不具有保護基的螢光材料作為客體材料分散在主體材料中的情況的示意圖，圖2B示出將用於本發明的一個實施方式的發光元件的具有保護基的螢光材料作為客體材料分散在主體材料中的情況的示意圖。可以將主體材料換稱為能量施體且將客體材料換稱為能量受體。在此，保護基具有使發光體和主體材料之間的距離長的功能。在圖2A中，客體材料301具有發光體310。客體材料301被用作能量受體。另一方面，在圖2B中，客體材料302包括發光體310和保護基320。在圖2A及圖2B中，客體材料301及客體材料302由主體材料330圍繞。在圖2A中，因為發光體和主體材料之間的距離較短，所以作為從主體材料330到客體材料301的能量轉移有可能發生基於福斯特機制的能量轉移(圖2A及圖2B中的路徑B1 )以及基於德克斯特機制的能量轉移(圖2A及圖2B中的路徑B2 )。當發生基於德克斯特機制的從主體材料到客體材料的三重激發能的能量轉移而產生客體材料的三重激發態時，在客體材料是螢光材料的情況下，發生三重激發能的無輻射失活，這會成為發光效率下降的原因之一。
另一方面，在圖2B中，客體材料302具有保護基320。因此，可以使發光體310和主體材料330之間的距離長。因此，可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移(路徑B2 )。
在此，為了使客體材料302發光，因為抑制德克斯特機制，所以客體材料302需要基於福斯特機制從主體材料330接收能量。就是說，較佳的是，在抑制基於德克斯特機制能量轉移的同時高效地利用基於福斯特機制的能量轉移。已知基於福斯特機制的能量轉移也受到主體材料和客體材料之間的距離的影響。一般而言，在主體材料330和客體材料302所具有的發光體310之間的距離為1nm以下時，德克斯特機制佔優勢，在其為1nm以上且10nm以下時，福斯特機制佔優勢。一般而言，在主體材料330和客體材料302所具有的發光體310之間的距離為10nm以上時，不容易發生能量轉移。
於是，保護基320較佳為在離發光體310有1nm以上且10nm以下的範圍內擴散。更佳的是，在離發光體310有1nm以上且5nm以下的範圍內擴散。藉由採用該結構，可以在抑制從主體材料330到客體材料302的基於德克斯特機制的能量轉移的同時高效地利用基於福斯特機制的能量轉移。因此，可以製造具有高發光效率的發光元件。
此外，為了提高基於福斯特機制的能量轉移效率(提高能量轉移速度)，較佳為增高相對於主體材料330的客體材料301或客體材料302的濃度。但是，通常，當增高客體材料的濃度時，德克斯特機制的能量轉移速度也變快，這導致發光效率的下降。因此，增高客體材料的濃度是困難的。已有關於如下發光元件的報告：在將具有將三重激發能轉換為發光的功能的材料用作主體材料的螢光發光元件中，客體材料的濃度低達1wt%以下。
另一方面，在本發明的一個實施方式的發光元件中，將發光體具有保護基的客體材料用於發光層。可以在抑制基於德克斯特機制的能量轉移的同時高效地利用基於福斯特機制的能量轉移，因此，可以增高作為能量受體的客體材料的濃度。其結果是，可以實現本來是矛盾的現象，亦即在抑制基於德克斯特機制的能量轉移的同時增高基於福斯特機制的能量轉移速度。相對於主體材料的客體材料的濃度較佳為2wt%以上且30wt%以下，更佳為5wt%以上且20wt%以下，進一步較佳為5wt%以上且15wt%以下。藉由採用該結構，可以增高基於福斯特機制的能量轉移速度，因此可以得到發光效率高的發光元件。並且，藉由將具有將三重激發能轉換為發光的功能的材料用作主體材料，可以製造具有與磷光發光元件相等的高發光效率的螢光發光元件。此外，因為使用穩定性高的螢光材料提高發光效率，所以可以製造可靠性高的發光元件。
此外，尤其是，本發明的一個實施方式的發光元件的效果不只是穩定性高的螢光材料的使用所引起的可靠性提高的效果。上述能量轉移經常與劣化物或雜質影響所造成的淬滅過程競爭。當該淬滅過程的淬滅速率常數隨著時間變大時，發光元件的發光比例變小。就是說，發光元件的亮度劣化。但是，如上所述，在本發明的一個實施方式中，可以在抑制基於德克斯特機制的能量轉移的同時使基於福斯特機制的能量轉移速度比習知的發光元件高，因此，可以減小與淬滅過程的競爭所帶來的影響，可以實現元件的長壽命化。
在此，發光體是指在螢光材料中成為發光的原因的原子團(骨架)。發光體一般具有π鍵，較佳為包含芳香環，並較佳為具有稠合芳香環或稠合雜芳環。此外，作為其他方式，可認為發光體是指包含在環平面上存在躍遷偶極向量的芳香環的原子團(骨架)。
作為稠合芳香環或稠合雜芳環，可以舉出菲骨架、二苯乙烯骨架、吖啶酮骨架、啡㗁𠯤骨架、啡噻𠯤骨架等。尤其是，具有萘骨架、蒽骨架、茀骨架、䓛骨架、聯伸三苯骨架、稠四苯骨架、芘骨架、苝骨架、香豆素骨架、喹吖啶酮骨架、萘并雙苯并呋喃骨架的螢光材料是較佳的，因為螢光量子產率高。
保護基需要具有比發光體及主體材料的T1能階高的三重激發能階。因此，較佳為使用飽和烴基。這是因為不具有π鍵的取代基的三重激發能階高。此外，不具有π鍵的取代基不具有載子(電子或電洞)的傳輸功能。因此，飽和烴基可以幾乎不給主體材料的激發態或載子傳輸性帶來影響而使發光體和主體材料之間的距離長。此外，在同時包含不具有π鍵的取代基與具有π共軛的取代基的有機化合物中，在很多情況下，前沿軌域{HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital，也稱為最高佔據分子軌域)及LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，也稱為最低未佔用分子軌域)}存在於具有π共軛的取代基一側，尤其是，發光體具有前沿軌域的情況很多。如後面說明，對基於德克斯特機制的能量轉移來說，能量施體及能量受體的HOMO的重疊以及能量施體及能量受體的LUMO的重疊很重要。因此，藉由將飽和烴基用於保護基，可以使作為能量施體的主體材料的前沿軌域與作為能量受體的客體材料的前沿軌域之間的距離長，因此可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移。
作為保護基的具體例子，可以舉出碳原子數為1以上且10以下的烷基。因為需要使發光體和主體材料之間的距離長，所以保護基較佳為龐大的取代基。換言之，較佳為空間位阻大的取代基。因此，可以適用碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基、碳原子數為3以上且10以下的三烷基矽基。尤其是，烷基較佳為龐大的支鏈烷基。此外，該取代基在包含四級碳時為龐大的取代基，所以特別較佳的。
此外，較佳為相對於一個發光體具有五個以上的保護基。藉由採用該結構，可以由保護基覆蓋發光體整體，因此可以適當地調節主體材料和發光體之間的距離。雖然在圖2B中示出發光體和保護基直接鍵合的情況，但是，更佳的是，保護基與發光體不直接鍵合。例如，保護基也可以藉由伸芳基或胺基等二價以上的取代基與發光體鍵合。藉由該取代基使保護基與發光體鍵合，由此可以有效地使發光體和主體材料之間的距離長。因此，當發光體和保護基不直接鍵合時，藉由相對於一個發光體具有四個以上的保護基，可以有效地抑制基於德克斯特機制的能量轉移。
此外，使發光體和保護基鍵合的二價以上的取代基較佳為具有π共軛的取代基。藉由採用該結構，可以調節客體材料的發光顏色、HOMO能階、玻璃化轉變點等物性。此外，保護基較佳為以在以發光體為中心觀察分子結構時位於最外側的方式配置。
＜具有保護基的螢光材料以及分子結構的例子＞ 在此，示出由下述結構式(102)表示的可用於本發明的一個實施方式的發光元件的螢光材料N,N’-[(2-三級丁基蒽)-9,10-二基]-N,N’-雙(3,5-二-三級丁基苯基)胺(簡稱：2tBu-mmtBuDPhA2Anth)的結構。在2tBu-mmtBuDPhA2Anth中，蒽環是發光體，三級丁基(tBu基)被用作保護基。
Figure 02_image001
在圖3B中，以球棍模型表示上述2tBu-mmtBuDPhA2Anth。在圖3B中，示出從圖3A的箭頭方向(與蒽環面水平的方向)看2tBu-mmtBuDPhA2Anth時的情況。圖3B的陰影部分表示作為發光體的蒽環面的正上部分，可以確認到該正上部分具有與作為保護基的tBu基重疊的區域。例如，在圖3B中，由箭頭(a)表示的原子是與該陰影部分重疊的tBu基的碳原子，由箭頭(b)表示的原子是與該陰影部分重疊的tBu基的氫原子。就是說，在2tBu-mmtBuDPhA2Anth中，構成保護基的原子位於發光體面的一個面的正上，構成保護基的原子也位於發光體面的一個面的正上。藉由採用該結構，即使在客體材料分散於主體材料中的狀態下，在作為發光體的蒽環的平面方向和垂直方向上，也可以使蒽環與主體材料之間的距離長，因此可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移。
例如，在有關能量轉移的遷移是HOMO和LUMO之間的遷移的情況下，對基於德克斯特機制的能量轉移來說，主體材料的HOMO和客體材料的HOMO的重疊以及主體材料的LUMO和客體材料的LUMO的重疊很重要。在這兩個材料的HOMO及LUMO重疊時，德克斯特機制顯著地發生。因此，為了抑制德克斯特機制，重要的是，抑制兩個材料的HOMO及LUMO的重疊。就是說，重要的是，使關係到激發態的骨架和主體材料之間的距離長。在此，在螢光材料中，HOMO及LUMO大多具有發光體。例如，當客體材料的HOMO及LUMO擴散到發光體面的上方及下方(2tBu-mmtBuDPhA2Anth中的蒽環的上方及下方)時，由保護基覆蓋發光體面的上方及下方是在分子結構中很重要。
此外，在芘環或蒽環等被用作發光體的稠合芳香環或稠合雜芳環中，在該環平面上存在躍遷偶極向量。因此，在圖3B中，2tBu-mmtBuDPhA2Anth在躍遷偶極向量存在的面，亦即在蒽環的面的正上較佳為具有與作為保護基的tBu基重疊的區域。明確而言，構成多個保護基(圖3A和圖3B中的tBu基)的原子中的至少一個位於稠合芳香環或稠合雜芳環(圖3A和圖3B中的蒽環)的一個面的正上，該構成多個保護基的原子中的至少一個位於該稠合芳香環或稠合雜芳環的另一個面的正上。藉由採用該結構，即使在客體材料分散於主體材料中的狀態下，也可以使發光體與主體材料之間的距離長，因此可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移。此外，較佳的是，以覆蓋如蒽環那樣的發光體的方式配置tBu基。
＜使用具有五員環骨架的磷光材料的理由＞ 接著，考慮能量施體。本案發明人等發現：藉由將具有五員環骨架的材料用作作為能量施體使用的磷光材料，可以有效地利用基於福斯特機制的能量轉移。如後面說明，作為龐大能量施體可以適當地使用具有五員環骨架的磷光材料。
作為五員環骨架較佳為使用芳雜環骨架，例如可以舉出吡咯骨架、吡唑骨架、咪唑骨架、三唑骨架或四唑骨架、苯并咪唑骨架、萘并咪唑骨架等。尤其是，較佳為使用具有咪唑骨架、三唑骨架、苯并咪唑骨架、萘并咪唑骨架的磷光材料，其中尤其較佳為使用將該骨架作為配體的金屬錯合物，較佳為作為配體包括該骨架且作為中心金屬具有第8至第10族且第5及第6週期的金屬(Ru、Rh、Pd、Os、Ir或Pt)，其中Ir錯合物是尤其較佳的。另外，苯并咪唑骨架、萘并咪唑骨架是具有咪唑骨架的骨架的一個例子。
作為配體具有五員環骨架的磷光材料具有HOMO能階高的傾向。在發光層130中，在HOMO能階高的材料用於上述化合物133(能量施體)時，可以抑制在使電流流過發光元件150時對作為客體材料(能量受體)的化合物132填補電洞，換言之，可以抑制化合物132帶正電。除了上述激態錯合物，電流所導致的化合物的激發由於對同一分子上填補電洞及電子而發生。因此，藉由將HOMO能階高的材料用於化合物133，可以抑制化合物132上的電流激發(化合物132的直接激發)。在化合物132直接激發時，由於化合物132是螢光材料，所以所產生的三重激子無助於發光而導致發光效率的下降。由此，在具有五員環骨架的磷光材料的HOMO能階高時，藉由將該磷光材料作為化合物133使用，可以抑制發光元件150的發光效率下降。
＜作為龐大能量施體的具有五員環骨架的磷光材料＞ 在此，作為能夠用於本發明的一個實施方式的在配體具有五員環骨架的磷光材料，以下表示在配體具有五員環骨架的Ir錯合物的一個例子。Ir(mpptz-diPrp)3 是作為五員環骨架具有三唑骨架的Ir錯合物，fac-Ir(pbi-diBup)3 是具有咪唑骨架的Ir錯合物。
Figure 02_image003
如上述Ir錯合物那樣，在作為配體所具有的五員環骨架使用在該五員環骨架中包含兩個以上的氮原子的骨架，例如咪唑骨架或三唑骨架時，存在有不與金屬配位的氮。不與金屬配位的氮的至少一個與雙鍵無關，所以可以保持芳香環而具有取代基(上述Ir錯合物中，以圓圈圍繞的氮原子)。作為該取代基可以舉出氫、烷基、芳烴基等各種取代基，較佳為使用取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基。尤其是，較佳為使用未取代的苯基或具有一個或多個碳原子數為1至6的烷基的苯基。另外，也可以在該苯基還鍵合有氟、氰基、氟化烷基等拉電子基團。藉由採用該結構，可以提高該Ir錯合物的熱穩定性及昇華性。
因此，在作為Ir錯合物的配體使用具有五員環骨架的化合物時，該氮原子較佳為作為取代基具有取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基。藉由具有該取代基，配體具有空間位阻大的龐大結構。其結果是，該Ir錯合物具有龐大結構。換言之，在將具有五員環骨架的化合物用於磷光材料的配體時，該Ir錯合物容易成為龐大結構。
在此，考慮該Ir錯合物被激發的情況。在磷光材料的Ir錯合物中，在很多情況下，最低三重激發能階來源於三重MLCT。因此，三重激發能在很多情況下存在於Ir原子及配體中的配位於Ir原子的部分(配位於Ir的氮原子、鄰位金屬化的碳原子)附近。
在此，考慮使具有龐大配體的Ir錯合物分散到發光層中的情況。由於是龐大配體，所以可以使Ir錯合物中的Ir原子與Ir錯合物周圍的材料間的距離長。換言之，可以抑制基於德克斯特機制的三重激發能的失活。
在此，考慮將該龐大Ir錯合物用於上述化合物133的情況。如上所述，可以抑制基於德克斯特機制的從化合物133向化合物132的激發能量的失活(路徑A3 )。因此，可以高效地利用經由路徑A2 的能量轉移(基於福斯特機制的能量轉移)。如此，藉由使用將五員環骨架作為配體的Ir錯合物，可以獲得發光效率高的發光元件。
另外，如上所述，藉由將五員環骨架作為配體的Ir錯合物作為能量施體使用，可以抑制基於德克斯特機制的激發能量的轉移。因此，將五員環作為配體的Ir錯合物用於能量施體時，即使作為客體材料的能量受體所具有的保護基的數量少，也可以高效地利用經由路徑A2 的能量轉移。在此情況下，能量受體較佳為對每一個發光體具有至少兩個保護基，更佳為具有三個以上的保護基，進一步較佳為具有四個以上的保護基。作為用於該Ir錯合物的配體的五員環骨架，較佳為使用咪唑骨架或三唑骨架。並且，在該Ir錯合物中，更佳為採用對不與Ir鍵合且與雙鍵無關的氮原子鍵合有作為取代基的取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基的結構。另外，在該芳烴基是苯基且該苯基具有取代基時，作為該取代基更佳為具有碳原子數為1至6的烷基。
明確而言，作為碳原子數為6至13的芳烴基，可以舉出苯基、聯苯基、萘基、茀基等。另外，作為碳原子數為1至6的烷基，可以舉出甲基、乙基、丙基、戊基、己基、環己基、降莰基、金剛烷基、異丙基、二級丁基、異丁基、三級丁基、異戊基、二級戊基、三級戊基、新戊基、異己基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、2-乙基丁基、1,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基等。注意，碳原子數為6至13的芳烴基及碳原子數為1至6的烷基不侷限於此。
另外，將五員環骨架作為配體的Ir錯合物的三重激發能高於只由六員環骨架構成的Ir錯合物。因此，在作為化合物132使用發射綠色、藍色等較短波長的發光的螢光材料用作能量受體時，將五員環骨架作為配體的Ir錯合物適當地用於能量施體。
如後面說明，在基於福斯特機制的能量轉移中，能量受體的吸收光譜(最長波長一側的吸收帶(主要來源於S1能階的吸收帶))與能量施體的發射光譜的重疊越大越好。當在藍色至綠色的較短波長一側(400nm至580nm)具有發光峰值的螢光材料時，該螢光材料的該吸收帶也可以存在於短波長一側。因此，為了擴大該吸收帶與能量施體的發射光譜的重疊，較佳為使用三重激發能大的能量施體。
另外，藉由使用在化合物133具有五員環骨架的磷光材料，可以在抑制基於德克斯特機制的能量轉移的同時高效地利用基於福斯特機制的能量轉移，因此，可以在將作為能量施體的化合物133添加到發光層130時增高其濃度。其結果是，可以實現本來是矛盾的現象，亦即在抑制基於德克斯特機制的能量轉移的同時增高基於福斯特機制的能量轉移速度。相對於主體材料的化合物133的濃度較佳為2wt%以上且30wt%以下，更佳為5wt%以上且20wt%以下，進一步較佳為5wt%以上且15wt%以下。藉由採用該結構，可以增高基於福斯特機制的能量轉移速度，因此可以得到發光效率高的發光元件。此外，因為使用穩定性高的螢光材料提高發光效率，所以可以製造可靠性高的發光元件。注意，化合物133和螢光材料的化合物132的濃度較佳為都高。另外，化合物133和化合物132的濃度較佳為相同的左右高。明確而言，化合物133與化合物132的濃度比較佳為1：0.2以上且1：5以下，更佳為1：0.5以上且1：2以下。
＜發光層的結構例子2＞ 圖4C示出本發明的一個實施方式的發光元件150的發光層130中的能階相關的一個例子。圖4A所示的發光層130包括化合物131、化合物132以及化合物133。在本發明的一個實施方式中，化合物132較佳為螢光材料。此外，在本結構例子中，化合物131和化合物133是形成激態錯合物的組合。以下說明在化合物133為具有五員環骨架的磷光材料的情況。
作為化合物131與化合物133的組合，只要是能夠形成激態錯合物的組合即可，較佳為其中一個是具有傳輸電洞的功能(電洞傳輸性)的化合物，另一個是具有傳輸電子的功能(電子傳輸性)的化合物。在該情況下，容易形成施體-受體型的激態錯合物，而可以高效地形成激態錯合物。另外，當化合物131與化合物133的組合是具有電洞傳輸性的化合物與具有電子傳輸性的化合物的組合時，能夠藉由調整其混合比而容易地控制載子的平衡。明確而言，具有電洞傳輸性的化合物：具有電子傳輸性的化合物較佳為在1：9至9：1(重量比)的範圍內。另外，藉由具有該結構，可以容易地控制載子的平衡，由此也可以容易地對載子再結合區域進行控制。具有五員環骨架的磷光材料的HOMO能階容易提高。因此，作為具有電洞傳輸性材料適當地使用。
另外，作為高效地形成激態錯合物的主體材料的組合，較佳的是，化合物131及化合物133中的一個的HOMO能階高於另一個的HOMO能階，並且其中一個的LUMO能階高於另一個的LUMO能階。另外，化合物131的HOMO能階也可以與化合物133的HOMO能階相等，或者，化合物131的LUMO能階也可以與化合物133的LUMO能階相等。
注意，化合物的LUMO能階及HOMO能階可以從藉由循環伏安(CV)測量測得的化合物的電化學特性(還原電位及氧化電位)求出。
例如，當化合物133具有電洞傳輸性而化合物131具有電子傳輸性時，如圖4B所示的能帶圖那樣，較佳的是，化合物133的HOMO能階高於化合物131的HOMO能階，且化合物133的LUMO能階高於化合物131的LUMO能階。藉由這種能階相關，從一對電極(電極101及電極102)注入的作為載子的電洞及電子分別容易注入到化合物133及化合物131，所以是較佳的。
另外，在圖4B中，Comp(131)表示化合物131，Comp(133)表示化合物133，∆EC1 表示化合物131的LUMO能階和HOMO能階的能量差，∆EC3 表示化合物133的LUMO能階和HOMO能階的能量差，並且∆EE 表示化合物131的LUMO能階和化合物133的HOMO能階的能量差。
另外，由化合物131和化合物133形成的激態錯合物在化合物133中具有HOMO的分子軌域並在化合物131中具有LUMO的分子軌域。另外，該激態錯合物的激發能大致相當於化合物131的LUMO能階和化合物133的HOMO能階的能量差(∆EE )，並小於化合物131的LUMO能階和HOMO能階的能量差(∆EC1 )及化合物133的LUMO能階和HOMO能階的能量差(∆EC3 )。因此，藉由由化合物131和化合物133形成激態錯合物，可以以較低的激發能形成激發態。另外，該激態錯合物因具有較低的激發能而能夠形成穩定的激發態。
圖4C示出發光層130中的化合物131、化合物132以及化合物133的能階相關。如下是圖4C中的標記及符號。 •Comp(131)：化合物131 •Comp(133)：化合物133 •Guest(132)：化合物132 •SC1 ：化合物131的S1能階 •TC1 ：化合物131的T1能階 •SC3 ：化合物133的S1能階 •TC3 ：化合物133的S1能階 •SG ：化合物132的S1能階 •TG ：化合物132的T1能階 •SE ：激態錯合物的S1能階 •TE ：激態錯合物的T1能階
在本發明的一個實施方式的發光元件中，發光層130所包含的化合物131及化合物133形成激態錯合物。激態錯合物的S1能階(SE )與激態錯合物的T1能階(TE )成為相鄰的能階(參照圖4C中的路徑A4 )。
激態錯合物的激發能階(SE 及TE )比形成激態錯合物的各物質(化合物131及化合物133)的S1能階(SC1 及SC3 )低，所以可以以更低的激發能形成激發態。由此，可以降低發光元件150的驅動電壓。
因為激態錯合物的S1能階(SE )和T1能階(TE )是彼此相鄰的能階，所以容易產生反系間竄越而具有TADF特性。因此，激態錯合物具有藉由上轉換將三重激發能轉換為單重激發能的功能(圖4C的路徑A5 )。激態錯合物的單重激發能可以迅速地轉移到化合物132(圖4C的路徑A6 )。此時，較佳為滿足SE ≥SG 。在路徑A6 中，激態錯合物被用作能量施體，化合物132被用作能量受體。明確而言，較佳的是，在激態錯合物的螢光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為SE ，將化合物132的吸收光譜的吸收端的波長的能量或者化合物132的螢光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為SG ，此時滿足SE ≥SG 。
為了增高TADF特性，較佳的是，化合物131及化合物133的T1能階，亦即TC1 及TC3 為TE 以上。作為其指標，較佳的是，化合物131及化合物133的磷光光譜的最短波長一側的發光峰值波長都是激態錯合物的最大發光峰值波長以下。或者，較佳的是，在激態錯合物的發射光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為TE ，在化合物131及化合物133的磷光光譜的短波長一側的尾處分別劃切線，將其外推線的波長的能量設定為各化合物的TC1 及TC3 ，此時較佳為TE -TC1 ≤0.2eV且TE -TC3 ≤0.2eV。
另外，在本結構例子中，將包含重原子的化合物用於形成激態錯合物的化合物中的一個。因此，單重激發態和三重激發態之間的系間竄越促進。因此，可以形成能夠將三重激發能轉換為發光的激態錯合物。此時，與一般的激態錯合物不同，激態錯合物的三重激發能階(TE )有可能為能量施體的能階，因此TE 較佳為作為發光材料的化合物132的單重激發能階(SG )以上。明確而言，較佳的是，在使用重原子的激態錯合物的發射光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為TE ，將化合物132的吸收光譜的吸收端的波長的能量或化合物132的發射光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為SG ，此時滿足TE ≥SG 。
在是這種能階相關的情況下，可以使所生成的激態錯合物的三重激發能從激態錯合物的三重激發能階(TE )直接或透過單重激發能階(SE )向化合物132的單重激發能階(SG )進行能量轉移。注意，激態錯合物的S1能階(SE )和T1能階(TE )彼此相鄰，由此有時在發射光譜中難以明確地區分螢光和磷光。在此情況下，有時可以根據發光壽命區分螢光和磷光。
在發光層130中發生的三重激發能經過上述路徑A4 以及從激態錯合物的S1能階到客體材料的S1能階的能量轉移(路徑A6 )，由此可以使客體材料發光。因此，藉由將形成激態錯合物的組合的材料用於發光層130，可以提高螢光發光元件的發光效率。
在上述結構中使用的具有重原子的化合物較佳為包含Ir、Pt、Os、Ru、Pd等重原子。另外，該具有重原子的化合物較佳為磷光材料。另一方面，在本結構例子中，磷光材料是構成用作能量施體的激態錯合物的一個材料，因此其量子產率既可以高又可以低。就是說，從激態錯合物的三重激發能階直接或藉由單重激發能階到客體材料的單重激發能階的能量轉移為允許躍遷即可。在從由上述磷光材料構成的激態錯合物或者上述磷光材料到客體材料的能量轉移中，從能量施體的三重激發能階到客體材料(能量受體)的單重激發能階的能量轉移為允許躍遷，所以是較佳的。因此，存在有不經過圖4C中的路徑A5 的過程而將激態錯合物的三重激發能經過路徑A6 的過程轉移到客體材料的S1能階(SG )的路徑。在路徑A6 中，激態錯合物被用作能量施體，化合物132被用作能量受體。
在此，在本發明的一個實施方式的發光元件中，將其發光體具有保護基的客體材料用於化合物132。藉由採用該結構，如上所述，可以抑制由路徑A7 表示的基於德克斯特機制的能量轉移，且可以抑制三重激發能的失活。因此，可以得到發光效率高的螢光發光元件。
另外，在本發明的一個實施方式中，使用具有五員環骨架的磷光材料。藉由採用該結構，如上所述，可以抑制由路徑A7 表示的基於德克斯特機制的能量轉移，且可以抑制三重激發能的失活。另外，可以抑制化合物132中的再結合。因此，可以得到發光效率高的螢光發光元件。
在本說明書等中，有時將上述路徑A4 至A6 的過程稱為ExSET(Exciplex-Singlet Energy Transfer：激態錯合物-單重態能量轉移)或ExEF(Exciplex-Enhanced Fluorescence：激態錯合物增強螢光)。換言之，在發光層130中，產生從激態錯合物到螢光材料的激發能的供應。
＜發光層的結構例子3＞ 圖5A示出發光層130使用四種材料時的情況。圖5A中的發光層130包括化合物131、化合物132、化合物133及化合物134。在本發明的一個實施方式中，化合物133具有將三重激發能轉換為發光的功能。在本結構例子中，以化合物133是具有五員環骨架的磷光材料的情況為前提進行說明。化合物132是呈現螢光發光的客體材料。另外，化合物131是與化合物134形成激態錯合物的有機化合物。
另外，圖5B示出發光層130中的化合物131、化合物132、化合物133以及化合物134的能階相關。如下是圖5B中的標記及符號，其他的標記及符號與圖2B所示的標記及符號相同。 •SC4 ：化合物134的S1能階 •TC4 ：化合物134的T1能階
在本結構例子示出的本發明的一個實施方式的發光元件中，發光層130所包含的化合物131及化合物134形成激態錯合物。激態錯合物的S1能階(SE )與激態錯合物的T1能階(TE )成為相鄰的能階(參照圖5B中的路徑A8 )。
藉由上述過程生成的激態錯合物如上所述，當失去激發能時，形成激態錯合物的兩種物質再次被用作原來的兩種物質。
激態錯合物的激發能階(SE 及TE )比形成激態錯合物的各物質(化合物131及化合物134)的S1能階(SC1 及SC4 )低，所以可以以更低的激發能形成激發態。由此，可以降低發光元件150的驅動電壓。
這裡，在化合物133為磷光材料時，允許單重激發態與三重激發態間的系間竄越。所以，可以使激態錯合物的單重激發能及三重激發能的兩者快速地轉移到化合物133(路徑A9 )。這裡，較佳為滿足TE ≥TC3 。另外，可以使化合物133所具有的三重激發能高效地轉換為化合物132的單重激發能(路徑A10 )。這裡，如圖5B所示，在TE ≥TC3 ≥SG 的情況下，化合物133的激發能作為單重激發能高效地轉移至作為客體材料的化合物132，所以是較佳的。明確而言，較佳的是，在化合物133的磷光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為TC3 ，將化合物132的吸收光譜的吸收端的波長的能量或化合物132的螢光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為SG ，此時滿足TC3 ≥SG 。在路徑A10 中，化合物133被用作能量施體，化合物132被用作能量受體。
此時，作為化合物131與化合物134的組合，只要是能夠形成激態錯合物的組合即可，較佳為其中一個是具有電洞傳輸性的化合物，另一個是具有電子傳輸性的化合物。
另外，作為高效地形成激態錯合物的材料的組合，較佳的是，化合物131及化合物134中的一個的HOMO能階高於另一個的HOMO能階，並且一個的LUMO能階高於另一個的LUMO能階。
另外，化合物131與化合物134的能階相關不侷限於圖5B所示的能階相關。也就是說，化合物131的單重激發能階(SC1 )可以高於化合物134的單重激發能階(SC4 )也可以低於化合物134的單重激發能階(SC4 )。另外，化合物131的三重激發能階(TC1 )可以高於化合物134的三重激發能階(TC4 )也可以低於化合物134的三重激發能階(TC4 )。
另外，在本發明的一個實施方式的發光元件中，化合物131較佳為具有缺π電子骨架。藉由採用該結構，化合物131的LUMO能階變低，這適合於激態錯合物的形成。
在本發明的一個實施方式的發光元件中，化合物131較佳為具有富π電子骨架。藉由採用該結構，化合物131的HOMO能階變高，這適合於激態錯合物的形成。
在此，在本發明的一個實施方式的發光元件中，將其發光體具有保護基的客體材料用於化合物132。藉由採用該結構，如上所述，可以抑制由路徑A11 表示的基於德克斯特機制的能量轉移，且可以抑制三重激發能的失活。因此，可以得到發光效率高的螢光發光元件。
另外，在本發明的一個實施方式中，將具有五員環骨架的磷光材料用於化合物133。藉由採用該結構，如上所述，可以抑制由路徑A11 表示的基於德克斯特機制的能量轉移，且可以抑制三重激發能的失活。另外，可以抑制化合物132中的載子的再結合。因此，可以得到發光效率高的螢光發光元件。
在本說明書等中，有時將上述路徑A8 及A9 的過程稱為ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer：激態錯合物-三重態能量轉移)。換言之，在發光層130中，產生從激態錯合物到化合物133的激發能的供應。因此，可以說，本結構例子是採用將具有保護基的螢光材料混合到可用ExTET的發光層而成的結構。
＜發光層的結構例子4＞ 在本結構例子中，對將具有TADF特性的材料用於上述發光層的結構例子3中說明的化合物134的情況進行說明。
圖5C示出發光層130使用四種材料的情況。圖5C中的發光層130包括化合物131、化合物132、化合物133及化合物134。在本發明的一個實施方式中，化合物133具有將三重激發能轉換為發光的功能。化合物132是呈現螢光發光的客體材料。另外，化合物131是與化合物134形成激態錯合物的有機化合物。另外，在本結構例子中說明在化合物133具有五員環骨架的磷光材料的情況。
在此，由於化合物134為TADF材料，所以沒有形成激態錯合物的化合物134具有藉由上轉換將三重激發能轉換為單重激發能的功能(圖5C的路徑A12 )。化合物134所具有的單重激發能可以迅速地轉移到化合物132(圖5C的路徑A13 )。此時，較佳為滿足SC4 ≥SG 。明確而言，較佳的是，在化合物134的螢光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為SC4 ，將化合物132的吸收光譜的吸收端的波長的能量或化合物132的螢光光譜的短波長一側的尾處劃切線，將其外推線的波長的能量設定為SG ，此時滿足SC4 ≥SG 。
與上述發光層的結構例子同樣，在本發明的一個實施方式的發光元件中，存在三重激發能經過圖5B中的路徑A8 至路徑A10 而轉移到作為客體材料的化合物132的路徑、以及三重激發能經過圖5C中的路徑A12 及路徑A13 而轉移到化合物132的路徑。因為存在三重激發能轉移到螢光材料的多個路徑，所以可以進一步提高發光效率。在路徑A10 中，化合物133被用作能量施體，化合物132被用作能量受體。在路徑A13 中，化合物134被用作能量施體，化合物132被用作能量受體。
在此，在本發明的一個實施方式中，將其發光體具有保護基的客體材料用於化合物132。藉由採用該結構，如上所述，可以抑制由路徑A11 表示的基於德克斯特機制的能量轉移，且可以抑制三重激發能的失活。因此，可以得到發光效率高的螢光發光元件。
另外，在本發明的一個實施方式的發光元件中，將其發光體具有五員環骨架的磷光材料用於化合物133。藉由採用該結構，如上所述，可以抑制由路徑A11 表示的基於德克斯特機制的能量轉移，且可以抑制三重激發能的失活。另外，可以抑制化合物132中的載子的再結合。因此，可以得到發光效率高的螢光發光元件。
＜能量轉移機制＞ 下面，對福斯特機制和德克斯特機制進行說明。雖然在此對有關從處於激發態的第一材料向處於基態的第二材料的激發能供給的第一材料與第二材料的分子間的能量轉移過程進行說明，但是在上述任一個是激態錯合物時也是同樣的。
＜＜福斯特機制＞＞ 在福斯特機制中，在能量轉移中不需要分子間的直接接觸，藉由第一材料與第二材料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，第一材料向第二材料供應能量，激發態的第一材料成為基態，基態的第二材料成為激發態。另外，公式(1)示出福斯特機制的速率常數kh* → g 。
Figure 02_image005
在公式(1)中，ν表示振盪數，f’h (ν)表示第一材料的正規化發射光譜(當討論從單重激發態的能量轉移時為螢光光譜，當討論從三重激發態的能量轉移時為磷光光譜)，εg (ν)表示第二材料的莫耳吸光係數，N表示亞佛加厥數，n表示介質的折射率，R表示第一材料與第二材料的分子間距，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(當討論從單重激發態的能量轉移時為螢光量子產率，當討論從三重激發態的能量轉移時為磷光量子產率)，K2 表示第一材料和第二材料的躍遷偶極矩的配向的係數(0至4)。另外，在無規配向中，K2 =2/3。
＜＜德克斯特機制＞＞ 在德克斯特機制中，第一材料和第二材料接近於產生軌域的重疊的接觸有效距離，藉由交換激發態的第一材料的電子和基態的第二材料的電子，發生能量轉移。另外，公式(2)示出德克斯特機制的速率常數kh* → g 。
Figure 02_image007
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)表示第一材料的正規化發射光譜(當討論從單重激發態的能量轉移時為螢光光譜，當討論從三重激發態的能量轉移時為磷光光譜)，ε’g (ν)表示第二材料的正規化吸收光譜，L表示有效分子半徑，R表示第一材料與第二材料的分子間距。
這裡，從第一材料到第二材料的能量轉移效率φET 以公式(3)表示。kr 表示第一材料的發光過程(當討論從單重激發態的能量轉移時為螢光，當討論從三重激發態的能量轉移時為磷光)的速率常數，kn 表示第二材料的非發光過程(熱失活或系間竄越)的速率常數，τ表示所測量的第一材料的激發態的壽命。
Figure 02_image009
從公式(3)可知，為了提高能量轉移效率φET ，可以增大能量轉移的速率常數kh* → g 來使其他競爭速率常數kr +kn (=1/τ)相對變小。
＜＜用來提高能量轉移的概念＞＞ 首先，考慮基於福斯特機制的能量轉移。藉由將公式(1)代入到公式(3)，可以消去τ。因此，在福斯特機制中，能量轉移效率φET 不取決於第一材料的激發態的壽命τ。另外，當發光量子產率φ高時，可以說能量轉移效率φET 較高。
另外，第一材料的發射光譜與第二材料的吸收光譜(相當於從單重基態到單重激發態的遷移的吸收)的重疊較佳為大。再者，第二材料的莫耳吸光係數較佳為高。這意味著第一材料的發射光譜與呈現在第二材料的最長波長一側的吸收帶重疊。注意，由於第二材料中的從單重基態到三重激發態的直接躍遷被禁止，因此在第二材料中，三重激發態下的莫耳吸光係數為少到可以忽視的量。由此，可以忽視基於福斯特機制的第一材料的激發態到第二材料的三重激發態的能量轉移過程，只需考慮向第二材料的單重激發態的能量轉移過程。
此外，根據公式(1)，基於福斯特機制的能量轉移速度與第一材料和第二材料的分子間距R的六乘方成反比。如上所述，在R為1nm以下時，基於德克斯特機制的能量轉移佔優勢。因此，為了在抑制基於德克斯特機制的能量轉移的同時增高基於福斯特機制的能量轉移速度，分子間距較佳為1nm以上且10nm以下。因此，上述保護基被要求不過龐大，構成保護基的碳原子數較佳為3以上且10以下。
接著，考慮基於德克斯特機制的能量轉移。從公式(2)可知，為了增大速率常數kh* → g ，第一材料的發射光譜(當討論從單重激發態的能量轉移時為螢光光譜，當討論從三重激發態的能量轉移時為磷光光譜)與第二材料的吸收光譜(相當於從單重基態到單重激發態的遷移的吸收)的重疊較佳為大。因此，藉由使第一材料的發射光譜與呈現在第二材料的最長波長一側的吸收帶重疊可以實現能量轉移效率的最佳化。
另外，當將公式(2)代入到公式(3)時，可知德克斯特機制中的能量轉移效率φET 取決於τ。因為德克斯特機制是基於電子交換的能量轉移過程，所以與從第一材料的單重激發態到第二材料的單重激發態的能量轉移同樣地，還產生從第一材料的三重激發態到第二材料的三重激發態的能量轉移。
在本發明的一個實施方式的發光元件中，第二材料是螢光材料，所以到第二材料的三重激發態的能量轉移效率較佳為低。也就是說，從第一材料到第二材料的基於德克斯特機制的能量轉移效率較佳為低，而從第一材料到第二材料的基於福斯特機制的能量轉移效率較佳為高。
如上所述，基於福斯特機制的能量轉移效率不取決於第一材料的激發態的壽命τ。另一方面，基於德克斯特機制的能量轉移效率取決於第一材料的激發壽命τ，為了降低基於德克斯特機制的能量轉移效率，第一材料的激發壽命τ較佳為短。
於是，在本發明的一個實施方式中，作為第一材料使用激態錯合物、磷光材料或TADF材料。這些材料具有將三重激發能轉換為發光的功能。福斯特機制的能量轉移效率取決於能量施體的發光量子產率，因此，磷光材料、激態錯合物或TADF材料等可以將三重激發態轉換為發光的第一材料可以利用福斯特機制使其激發能轉移到第二材料。另一方面，藉由本發明的一個實施方式的結構，可以促進第一材料(激態錯合物或TADF材料)的從三重激發態向單重激發態的反系間竄越，可以縮短第一材料的三重激發態的激發壽命τ。另外，可以促進第一材料(磷光材料或使用磷光材料的激態錯合物)的從三重激發態向單重基態的躍遷，可以縮短第一材料的三重激發態的激發壽命τ。其結果是，可以降低從第一材料的三重激發態向螢光材料(第二材料)的三重激發態的基於德克斯特機制的能量轉移效率。
在本發明的一個實施方式的發光元件中，如上所述，作為第二材料使用具有保護基的螢光材料。因此，可以使第一材料和第二材料的分子間距大。因此，在本發明的一個實施方式的發光元件中，藉由將具有將三重激發能轉換為發光的功能的材料用於第一材料且將具有保護基的螢光材料用於第二材料，可以降低基於德克斯特機制的能量轉移效率。其結果是，可以抑制發光層130中的三重激發能的無輻射失活，由此可以提供發光效率高的發光元件。
＜材料＞ 接著，說明根據本發明的一個實施方式的發光元件的組件。
＜＜發光層＞＞ 下面對能夠用於發光層130的材料分別進行說明。在本發明的一個實施方式的發光元件的發光層中，使用具有將三重激發能轉換為發光的功能的能量受體以及在發光體具有保護基的能量施體。作為具有將三重激發能轉換為發光的功能的材料，可以舉出TADF特性材料及磷光材料等。
作為被用作能量受體的化合物132所具有的發光體，例如可以舉出菲骨架、二苯乙烯骨架、吖啶酮骨架、啡㗁𠯤骨架、啡噻𠯤骨架等。尤其是，具有萘骨架、蒽骨架、茀骨架、䓛骨架、聯伸三苯骨架、稠四苯骨架、芘骨架、苝骨架、香豆素骨架、喹吖啶酮骨架、萘并雙苯并呋喃骨架的螢光材料具有高螢光量子產率，所以是較佳的。
此外，作為保護基，較佳為碳原子數為1以上且10以下的烷基、碳原子數為3以上且10以下的環烷基、碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基以及碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基。
作為碳原子數為1以上且10以下的烷基，可以舉出甲基、乙基、丙基、戊基、己基，特別較佳的是後述的碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基。注意，該烷基不侷限於此。
作為碳原子數為3以上且10以下的環烷基，可以舉出環丙基、環丁基、環己基、降莰基、金剛烷基等。該環烷基不侷限於此。此外，當該環烷基具有取代基時，作為該取代基，可以舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、戊基及己基等碳原子數為1至7的烷基、環戊基、環己基、環庚基及8,9,10-三降莰基等碳原子數為5至7的環烷基、以及苯基、萘基、聯苯基等碳原子數為6至12的芳基等。
作為碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基，可以舉出異丙基、二級丁基、異丁基、三級丁基、異戊基、二級戊基、三級戊基、新戊基、異己基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、2-乙基丁基、1,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基等。該支鏈烷基不侷限於此。
作為碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基，可以舉出三甲基矽基、三乙基矽基、三級丁基二甲基矽基等。該三烷基矽基不侷限於此。
另外，作為該能量受體的分子結構，較佳為發光體與兩個以上的二芳基胺基鍵合且二芳基胺基所具有的各芳基中具有至少一個保護基的結構。更佳為至少兩個保護基鍵合到該各芳基。這是因為：保護基的個數越多，將該客體材料用於發光層時的抑制基於德克斯特機制的能量轉移的效果越大。為了抑制分子量的增大且保持昇華性，二芳基胺基較佳為二苯基胺基。
藉由將兩個以上的胺基鍵合到發光體，可以在調整發光顏色的同時得到量子產率高的螢光材料。此外，該胺基較佳為鍵合到相對於發光體對稱的位置。藉由採用該結構，可以實現具有高量子產率的螢光材料。
此外，也可以經過二芳基胺所具有的芳基將保護基鍵合到發光體，而不將保護基直接鍵合到發光體。藉由採用該結構，可以以覆蓋發光體的方式配置保護基，所以從所有方向可以使主體材料和發光體之間的距離長，所以是較佳的。另外，當不將保護基直接鍵合到發光體時，較佳為相對於一個發光體鍵合四個以上的保護基。
此外，如圖3B所示，較佳的是，構成多個保護基的原子中的至少一個位於發光體的正上，亦即稠合芳香環或稠合雜芳環的一個面的正上，構成多個保護基的原子中的至少一個位於該稠合芳香環或該稠合雜芳環的另一個面的正上。作為其具體的方法，可以舉出如下結構。就是說，為發光體的稠合芳香環或稠合雜芳環與兩個以上的二苯基胺基鍵合，該兩個以上的二苯基胺基中的苯基分別獨立地在3位及5位具有保護基。
藉由採用這樣的結構，如圖3B所示，可以實現苯基上的3位或5位的保護基位於為發光體的稠合芳香環或稠合雜芳環的正上的構型。其結果是，可以高效地覆蓋該稠合芳香環或該稠合雜芳環的面的上方及下方，可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移。
作為如上的能量受體材料，可以適用由下述通式(G1)或(G2)表示的有機化合物。
Figure 02_image011
在通式(G1)及(G2)中，A表示碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合芳香環或者碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合雜芳環，Ar1 至Ar6 分別獨立地表示取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基，X1 至X12 分別獨立地表示碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基以及碳原子數為3以上且10以下的三烷基矽基中的任一個。R1 至R10 分別獨立地表示氫、碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基以及碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個。
作為碳原子數為6至13的芳烴基，可以舉出苯基、聯苯基、萘基、茀基等。注意，該芳烴基不侷限於此。此外，當該芳烴基具有取代基時，作為該取代基，可以舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、戊基、己基等碳原子數為1至7的烷基、環戊基、環己基、環庚基、8,9,10-三降莰基等碳原子數為5至7的環烷基、苯基、萘基、聯苯基等碳原子數為6至12的芳基等。
在通式(G1)中，碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合芳香環或者碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合雜芳環表示上述發光體，可以使用上述骨架。此外，在通式(G1)及(G2)中，X1 至X12 表示保護基。
在通式(G2)中，保護基經過伸芳基與為發光體的喹吖啶酮骨架鍵合。藉由採用該結構，可以以覆蓋發光體的方式配置保護基，所以可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移。此外，也可以具有直接鍵合到發光體的保護基。
作為該能量受體材料，可以適用由下述通式(G3)或(G4)表示的有機化合物。
Figure 02_image013
在通式(G3)及(G4)中，A表示碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合芳香環或者碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合雜芳環，X1 至X12 分別獨立地表示碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基以及碳原子數為3以上且10以下的三烷基矽基中的任一個。
保護基較佳為經過苯基與發光體鍵合。藉由採用該結構，可以以覆蓋發光體的方式配置保護基，所以可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移。此外，當發光體和保護基經過伸苯基而鍵合且兩個保護基鍵合到該伸苯基時，如通式(G3)及(G4)所示，該兩個保護基較佳為以間位鍵合到伸苯基。藉由採用該結構，可以高效地覆蓋發光體，所以可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移。作為由通式(G3)表示的有機化合物的一個例子可以舉出上述2tBu-mmtBuDPhA2Anth。就是說，在本發明的一個實施方式中，通式(G3)是特別較佳的例子。
作為該能量受體，可以適用由下述通式(G5)表示的有機化合物。
Figure 02_image015
在通式(G5)中，X1 至X8 分別獨立地表示碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基以及碳原子數為3以上且10以下的三烷基矽基中的任一個，R11 至R18 分別獨立地表示氫、碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基、碳原子數為3以上且10以下的三烷基矽基以及取代或未取代的碳原子數為6以上且25以下的芳基中的任一個。
作為碳原子數為6以上且25以下的芳基，例如可以舉出苯基、萘基、聯苯基、茀基、螺茀基等。注意，碳原子數為6以上且25以下的芳基不侷限於此。此外，當該芳基具有取代基時，作為該取代基，可以舉出碳原子數為1以上且10以下的烷基、碳原子數為3以上且10以下的支鏈烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基以及碳原子數為3以上且10以下的三烷基矽基。
蒽化合物具有高發光量子產率且其發光體的面積小，因此可以由保護基高效地覆蓋蒽的面的上方及下方。作為由通式(G5)表示的有機化合物的一個例子可以舉出上述2tBu-mmtBuDPhA2Anth。
以下，由結構式(102)至(105)及(200)至(249)示出在通式(G1)至(G5)中舉出的化合物的例子。注意，在通式(G1)至(G5)中舉出的化合物不侷限於此。此外，可以將結構式(102)至(105)及(200)至(249)所示的化合物適當地用於本發明的一個實施方式的發光元件的客體材料。注意，該客體材料不侷限於此。
Figure 02_image017
Figure 02_image019
Figure 02_image021
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Figure 02_image031
Figure 02_image033
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Figure 02_image037
Figure 02_image039
Figure 02_image041
由結構式(100)及(101)表示可以適當地用作本發明的一個實施方式的發光元件的客體材料的材料的例子。注意，該客體材料不侷限於此。
Figure 02_image043
作為化合物133，可以使用具有五員環骨架的磷光材料。作為磷光材料，可以舉出銥、銠、鉑類有機金屬錯合物或金屬錯合物。另外，可以舉出具有卟啉配體的鉑錯合物或有機銥錯合物，尤其是，例如，較佳為使用銥類鄰位金屬錯合物等有機銥錯合物。作為鄰位金屬化的配體，可以舉出吡咯配體、吡唑配體、4H-三唑配體、1H-三唑配體、咪唑配體、苯并咪唑配體、萘并咪唑配體等。此時，化合物133(磷光材料)具有三重MLCT(從金屬到配體的電荷轉移：Metal to Ligand Charge Transfer)躍遷的吸收帶。此外，較佳為以化合物133的發光峰值與化合物132(螢光材料)的最長波長一側(低能量一側)的吸收帶重疊的方式選擇化合物133及化合物132(螢光材料)。由此，可以實現一種發光效率得到顯著提高的發光元件。此外，化合物133即使是磷光材料的情況下，也可以與化合物131形成激態錯合物。當形成激態錯合物時，磷光材料不需要在常溫下發光，在形成激態錯合物時在常溫下能夠發光即可。此時，例如，可以將三[2-(1H-吡唑-1-基-κN2)苯基-κC]銥(III)(簡稱：Ir(ppz)3 )等用作磷光材料。
作為在藍色或綠色處具有發光峰值的物質，例如可以舉出三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二甲基苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(mpptz-dmp)3 )、三(5-甲基-3,4-二苯基-4H-1,2,4-三唑)銥(III)(簡稱：Ir(Mptz)3 )、三[4-(3-聯苯)-5-異丙基-3-苯基-4H-1,2,4-三唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPrptz-3b)3 )、三[3-(5-聯苯)-5-異丙基-4-苯基-4H-1,2,4-三唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPr5btz)3 )、三{2-[4-(4-氰基-2,6-二異丁基苯基)-5-(2-甲基苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(mpptz-diBuCNp)3 )、三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二異丙基苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(mpptz-diPrp)3 )等具有4H-三唑骨架的有機金屬銥錯合物；三[3-甲基-1-(2-甲基苯基)-5-苯基-1H-1,2,4-三唑]銥(III)(簡稱：Ir(Mptz1-mp)3 )、三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1,2,4-三唑)銥(III)(簡稱：Ir(Prptz1-Me)3 )等具有1H-三唑骨架的有機金屬銥錯合物；fac-三[1-(2,6-二異丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPrpmi)3 )、三[3-(2,6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑并[1,2-f]菲啶根(phenanthridinato)]銥(III)(簡稱：Ir(dmpimpt-Me)3 )等具有咪唑骨架的有機金屬銥錯合物；三{2-[1-(4-氰基-2,6-二異丁基苯基)-1H-苯并咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(pbi-diBuCNp)3 )、(OC-6-22)-三{2-[1-(2,6-二異丁基苯基)-1H-苯并咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(pbi-diBup)3 )等具有苯并咪唑骨格的有機金屬銥錯合物；雙{2-[1-(2,6-二異丁基苯基)-1H-萘并[1,2-d]咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}[2-(4-甲苯-5-苯基-2-吡啶基-κN2)苯基-κC]銥(III)(簡稱：Ir(pni-diBup)2 (mdppy))、三{2-[1-(2,6-二異丁基苯基)-1H-萘并[1,2-d]咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(pni-diBup)3 )等具有萘并咪唑骨格的有機金屬銥錯合物。在上述材料中，具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架、苯并咪唑骨架及萘并咪唑骨架等含氮五元雜環骨架的有機金屬銥錯合物的三重激發能很高並具有高可靠性及高發光效率，所以是特別較佳的。另外，也可以使用：2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H，23H-卟啉鉑(II)(簡稱：PtOEP)等鉑錯合物；三[1-(2-噻吩甲醯基)-3,3,3-三氟丙酮](單啡啉)銪(III)(簡稱：Eu(TTA)3 (Phen))等稀土金屬錯合物。
另外，作為化合物134例如可以使用TADF材料。較佳的是，化合物134的S1能階與T1能階的能量差小，明確而言，大於0eV且0.2eV以下。
化合物134較佳為包括具有電洞傳輸性的骨架及具有電子傳輸性的骨架。或者，化合物134較佳為具有富π電子骨架或芳香胺骨架且具有缺π電子骨架。由此容易在分子內形成施體-受體型激發態。再者，較佳的是，以在化合物134的分子中同時增強施體性及受體性的方式包括具有電子傳輸性的骨架與具有電洞傳輸性的骨架直接鍵合的結構。或者，較佳的是，包括富π電子骨架或芳香胺骨架與缺π電子骨架直接鍵合的結構。藉由在分子中同時增強施體性及受體性，可以在化合物134中縮小HOMO的分子軌域分佈的區域與LUMO的分子軌域分佈的區域重疊的部分，而可以減小化合物134的單重激發能階與三重激發能階的能量差。此外，可以使化合物134的三重激發能階保持為高。
當TADF材料由一種材料構成時，例如可以使用如下材料。
首先，可以舉出富勒烯或其衍生物、普羅黃素等吖啶衍生物、曙紅(eosin)等。另外，可以舉出包含鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、錫(Sn)、鉑(Pt)、銦(In)或鈀(Pd)等的含金屬卟啉。作為該含金屬卟啉，例如也可以舉出原卟啉-氟化錫錯合物(SnF2 (Proto IX))、中卟啉-氟化錫錯合物(SnF2 (Meso IX))、血卟啉-氟化錫錯合物(SnF2 (Hemato IX))、糞卟啉四甲基酯-氟化錫錯合物(SnF2 (Copro III-4Me))、八乙基卟啉-氟化錫錯合物(SnF2 (OEP))、初卟啉-氟化錫錯合物(SnF2 (Etio I))、八乙基卟啉-氯化鉑錯合物(PtCl2 OEP)等。
Figure 02_image045
另外，作為由一種材料構成的熱活化延遲螢光材料，還可以使用具有富π電子骨架和缺π電子骨架的雜環化合物。明確而言，可以舉出2-(聯苯-4-基)-4,6-雙(12-苯基吲哚并[2,3-a]咔唑-11-基)-1,3,5-三嗪(簡稱：PIC-TRZ)、2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱：PCCzPTzn)、2-[4-(10H-啡㗁𠯤-10-基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱：PXZ-TRZ)、3-[4-(5-苯基-5,10-二氫啡𠯤-10-基)苯基]-4,5-二苯基-1,2,4-三唑(簡稱：PPZ-3TPT)、3-(9,9-二甲基-9H-吖啶-10-基)-9H-氧雜蒽-9-酮(簡稱：ACRXTN)、雙[4-(9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶)苯基]碸(簡稱：DMAC-DPS)、10-苯基-10H,10’H-螺[吖啶-9,9’-蒽]-10’-酮(簡稱：ACRSA)、4-(9’-苯基-3,3’-聯-9H-咔唑-9-基)苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱：4PCCzBfpm)、4-[4-(9’-苯基-3,3’-聯-9H-咔唑-9-基)苯基]苯并呋喃并[3,2-d]嘧啶(簡稱：4PCCzPBfpm)、9-[3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)苯基]-9’-苯基-2,3’-聯-9H-咔唑(簡稱：mPCCzPTzn-02)等具有富π電子骨架和缺π電子骨架中的一個或兩個的雜環化合物。該雜環化合物具有富π電子雜芳環及缺π電子雜芳環，因此電子傳輸性及電洞傳輸性高，所以是較佳的。尤其是，在具有缺π電子雜芳環的骨架中，吡啶骨架、二嗪骨架(嘧啶骨架、吡嗪骨架、嗒𠯤骨架)及三嗪骨架穩定且可靠性良好，所以是較佳的。尤其是，苯并呋喃并嘧啶骨架、苯并噻吩并嘧啶骨架、苯并呋喃并吡嗪骨架、苯并噻吩并吡嗪骨架的受體性高且可靠性良好，所以是較佳的。另外，在具有富π電子雜芳環的骨架中，吖啶骨架、啡㗁𠯤骨架、啡噻𠯤骨架、呋喃骨架、噻吩骨架及吡咯骨架穩定且可靠性良好，所以較佳為具有上述骨架中的至少一個。另外，作為呋喃骨架較佳為使用二苯并呋喃骨架，作為噻吩骨架較佳為使用二苯并噻吩骨架。作為吡咯骨架，特別較佳為使用吲哚骨架、咔唑骨架，聯咔唑骨架、3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑骨架。另外，在富π電子雜芳環和缺π電子雜芳環直接鍵合的物質中，富π電子雜芳環的施體性和缺π電子雜芳環的受體性都強，單重激發態與三重激發態的能階之差變小，所以是尤其較佳的。另外，也可以使用鍵合有如氰基等拉電子基團的芳香環代替缺π電子雜芳環。此外，作為富π電子骨架，可以使用芳香胺骨架、吩嗪骨架等。此外，作為缺π電子骨架，可以使用氧雜蒽骨架、二氧化噻噸(thioxanthene dioxide)骨架、㗁二唑骨架、三唑骨架、咪唑骨架、蒽醌骨架、苯基硼烷或boranthrene等含硼骨架、苯甲腈或氰苯等具有腈基或氰基的芳香環或雜芳環、二苯甲酮等羰骨架、氧化膦骨架、碸骨架等。如此，可以使用缺π電子骨架及富π電子骨架代替缺π電子雜芳環以及富π電子雜芳環中的至少一個。
Figure 02_image047
當化合物134不具有將三重激子轉換為發光的功能時，作為化合物131和化合物133的組合或者化合物131和化合物134的組合，較佳的是互相形成激態錯合物的組合，但是沒有特別的限制。較佳的是，一個具有傳輸電子的功能，另一個具有傳輸電洞的功能。
作為化合物131，除了鋅、鋁類金屬錯合物以外還可以舉出㗁二唑衍生物、三唑衍生物、苯并咪唑衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、啡啉衍生物等。作為其他例子，可以舉出芳香胺或咔唑衍生物等。
此外，例如可以使用如下電洞傳輸性材料及電子傳輸性材料。
作為電洞傳輸性材料，可以使用電洞傳輸性比電子傳輸性高的材料，較佳為使用具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電洞移動率的材料。明確而言，可以使用芳族胺、咔唑衍生物、芳烴、二苯乙烯衍生物等。上述電洞傳輸性材料也可以是高分子化合物。
作為電洞傳輸性高的材料，例如，作為芳香胺化合物，可以舉出N,N’-二(對甲苯基)-N,N’-二苯基-對苯二胺(簡稱：DTDPPA)、4,4’-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯胺基]聯苯(簡稱：DPAB)、N,N’-雙{4-[雙(3-甲基苯基)胺基]苯基}-N,N’-二苯基-(1,1’-聯苯)-4,4’-二胺(簡稱：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯胺基]苯(簡稱：DPA3B)等。
另外，作為咔唑衍生物，明確而言，可以舉出3-[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzDPA1)、3,6-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzDPA2)、3,6-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-(1-萘基)氨]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzTPN2)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCN1)等。
另外，作為咔唑衍生物，還可以舉出4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(簡稱：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
作為芳烴，例如可以舉出2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：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(簡稱：DPPA)、2-三級丁基-9,10-雙(4-苯基苯基)蒽(簡稱：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、9,10-二苯基蒽(簡稱：DPAnth)、2-三級丁基蒽(簡稱：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(簡稱：DMNA)、2-三級丁基-9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]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、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)苝等。另外，除此之外，還可以使用稠五苯、蔻等。如此，更佳為使用具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電洞移動率且碳原子數為14至42的芳烴。
注意，芳烴也可以具有乙烯基骨架。作為具有乙烯基的芳烴，例如，可以舉出4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(簡稱：DPVBi)、9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(簡稱：DPVPA)等。
另外，也可以使用聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱：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](簡稱：PTPDMA)、聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](簡稱：Poly-TPD)等高分子化合物。
另外，作為電洞傳輸性高的材料，例如，可以使用4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯胺基]聯苯(簡稱：NPB或α-NPD)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯]-4,4’-二胺(簡稱：TPD)、4,4’,4’’-三(咔唑-9-基)三苯胺(簡稱：TCTA)、4,4’,4’’-三[N-(1-萘基)-N-苯胺基]三苯胺(簡稱：1’-TNATA)、4,4’,4’’-三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(簡稱：TDATA)、4,4’,4’’-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯胺基]三苯胺(簡稱：MTDATA)、4,4’-雙[N-(螺-9,9’-聯茀-2-基)-N-苯胺基]聯苯(簡稱：BSPB)、4-苯基-4’-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(簡稱：BPAFLP)、4-苯基-3’-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(簡稱：mBPAFLP)、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]-9H-茀-7-基}苯基胺(簡稱：DFLADFL)、N-(9,9-二甲基-2-二苯基胺基-9H-茀-7-基)二苯基胺(簡稱：DPNF)、2-[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯胺基]螺-9,9’-聯茀(簡稱：DPASF)、4-苯基-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱：PCBA1BP)、4,4’-二苯基-4’’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱：PCBBi1BP)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱：PCBANB)、4,4’-二(1-萘基)-4’’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(簡稱：PCBNBB)、4-苯基二苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(簡稱：PCA1BP)、N,N’-雙(9-苯基咔唑-3-基)-N,N’-二苯基苯-1,3-二胺(簡稱：PCA2B)、N,N’,N’’-三苯基-N,N’,N’’-三(9-苯基咔唑-3-基)苯-1,3,5-三胺(簡稱：PCA3B)、N-(4-聯苯)-N-(9,9-二甲基-9H-茀-2-基)-9-苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCBiF)、N-(1,1’-聯苯-4-基)-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：PCBBiF)、9,9-二甲基-N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]茀-2-胺(簡稱：PCBAF)、N-苯基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]螺-9,9’-聯茀-2-胺(簡稱：PCBASF)、2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺基]螺-9,9’-聯茀(簡稱：PCASF)、2,7-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯胺基]螺-9,9’-聯茀(簡稱：DPA2SF)、N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-(4-苯基)苯基苯胺(簡稱：YGA1BP)、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(簡稱：YGA2F)等芳香胺化合物等。另外，可以使用3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱：PCPN)、3-[4-(9-菲基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱：PCPPn)、3,3’-雙(9-苯基-9H-咔唑)(簡稱：PCCP)、1,3-雙(N-咔唑基)苯(簡稱：mCP)、3,6-雙(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(簡稱：CzTP)、4-{(3-[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(簡稱：mmDBFFLBi-II)、4,4’,4’’-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(簡稱：DBF3P-II)、1,3,5-三(二苯并噻吩-4-基)苯(簡稱：DBT3P-II)、2,8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]二苯并噻吩(簡稱：DBTFLP-III)、4-[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(簡稱：DBTFLP-IV)、4-[3-(聯伸三苯-2-基)苯基]二苯并噻吩(簡稱：mDBTPTp-II)等胺化合物、咔唑化合物、噻吩化合物、呋喃化合物、茀化合物、聯伸三苯化合物、菲化合物等。在此所述的物質主要是電洞移動率為1×10-6 cm2 /Vs以上的物質。但是，只要是電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質，就可以使用上述物質以外的物質。
作為電子傳輸性材料，可以使用電子傳輸性比電洞傳輸性高的材料，較佳為使用具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電子移動率的材料。作為容易接收電子的材料(具有電子傳輸性的材料)，可以使用含氮雜芳族化合物等的缺π電子雜芳族化合物或金屬錯合物等。作為具體例子，可以舉出包括喹啉配體、苯并喹啉配體、㗁唑配體或噻唑配體的金屬錯合物、㗁二唑衍生物、三唑衍生物、啡啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物等。
例如，可以使用包含具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬錯合物等諸如有三(8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱：Almq3 )、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹(II)(簡稱：BeBq2 )、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(III)(簡稱：BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(簡稱：Znq)等。另外，除此之外，還可以使用如雙[2-(2-苯并㗁唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnPBO)、雙[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnBTZ)等具有㗁唑基類、噻唑類配體的金屬錯合物等。再者，除了金屬錯合物以外，還可以使用2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對三級基丁苯基)-1,3,4-㗁二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-㗁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CO11)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ)、2,2’,2’’-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(簡稱：TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(簡稱：mDBTBIm-II)、紅啡啉(簡稱：BPhen)、2,9-雙(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱：NBPhen)、浴銅靈(簡稱：BCP)等雜環化合物；2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱：2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-咔唑-9-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱：2mCzBPDBq)、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱：2CzPDBq-III)，7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱：7mDBTPDBq-II)、6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹㗁啉(簡稱：6mDBTPDBq-II)、4,6-雙[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mPnP2Pm)、4,6-雙[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mDBTP2Pm-II)、4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mCzP2Pm)等具有二嗪骨架的雜環化合物；2-{4-[3-(N-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑-9-基]苯基}-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(簡稱：PCCzPTzn)等具有三嗪骨架的雜環化合物；3,5-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]吡啶(簡稱：35DCzPPy)、1,3,5-三[3-(3-吡啶基)苯基]苯(簡稱：TmPyPB)等具有吡啶骨架的雜環化合物；4,4’-雙(5-甲基苯并㗁唑基-2-基)二苯乙烯(簡稱：BzOs)等雜芳香化合物。另外，還可以使用高分子化合物諸如聚(2,5-吡啶二基)(簡稱：PPy)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共-(吡啶-3,5-二基)](簡稱：PF-Py)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(2,2’-聯吡啶-6,6’-二基)](簡稱：PF-BPy)。在此所述的物質主要是電子移動率為1×10-6 cm2 /Vs以上的物質。注意，只要是電子傳輸性高於電洞傳輸性的物質，就可以使用上述物質以外的物質。
化合物134較佳為可以與化合物131形成激態錯合物的材料。明確而言，可以使用如上所示的電洞傳輸性材料及電子傳輸性材料。此時，以由化合物131和化合物134形成的激態錯合物的發光峰值與化合物133(具有五員環骨架的磷光材料)的最長波長一側(低能量一側)的吸收帶重疊的方式選擇化合物131和化合物134、以及化合物133(具有五員環骨架的磷光材料)。由此，可以實現一種發光效率得到顯著提高的發光元件。
發光層130也可以由兩層以上的多個層形成。例如，在從電洞傳輸層一側依次層疊第一發光層和第二發光層來形成發光層130的情況下，可以將具有電洞傳輸性的物質用作第一發光層的主體材料，並且將具有電子傳輸性的物質用作第二發光層的主體材料。
此外，在發光層130中，也可以包含化合物131、化合物132、化合物133以及化合物134以外的材料(化合物135)。在此情況下，為了使化合物131和化合物133(或化合物134)高效地形成激態錯合物，較佳的是，化合物131和化合物133(或化合物134)中的一個的HOMO能階在發光層130中的材料中最高，而化合物131和化合物132中的另一個的LUMO能階在發光層130中的材料中最低。藉由採用這種能階相關，可以抑制由化合物131和化合物135形成激態錯合物的反應。
例如，在化合物131具有電洞傳輸性且化合物133(或化合物134)具有電子傳輸性的情況下，較佳的是，化合物131的HOMO能階高於化合物133的HOMO能階及化合物135的HOMO能階，而化合物133的LUMO能階低於化合物131的LUMO能階及化合物135的LUMO能階。在此情況下，化合物135的LUMO能階既可高於又可低於化合物131的LUMO能階。另外，化合物135的HOMO能階既可高於又可低於化合物133的HOMO能階。
雖然對能夠用於發光層130的材料(化合物135)沒有特別的限制，但是例如可以舉出：三(8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱：Almq3 )、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹(II)(簡稱：BeBq2 )、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(III)(簡稱：BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(簡稱：Znq)、雙[2-(2-苯并㗁唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnPBO)、雙[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnBTZ)等金屬錯合物；2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對三級丁基苯基)-1,3,4-㗁二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ)、2,2’,2’’-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(簡稱：TPBI)、紅啡啉(簡稱：BPhen)、浴銅靈(簡稱：BCP)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-㗁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CO11)等雜環化合物；4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB或α-NPD)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯]-4,4’-二胺(簡稱：TPD)、4,4’-雙[N-(螺-9,9’-聯茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：BSPB)等芳香胺化合物。另外，可以舉出蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、䓛衍生物、二苯并[g,p]䓛衍生物等稠合多環芳香化合物(condensed polycyclic aromatic compound)。明確地說，可以舉出9,10-二苯基蒽(簡稱：DPAnth)、N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱：DPhPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱：YGAPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCAPA)、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCAPBA)、N,9-二苯基-N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)、6,12-二甲氧基-5,11-二苯䓛、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’-八苯基二苯并[g,p]䓛-2,7,10,15-四胺(簡稱：DBC1)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：DPCzPA)、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱：DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：t-BuDNA)、9,9’-聯蒽(簡稱：BANT)、9,9’-(二苯乙烯-3,3’-二基)二菲(簡稱：DPNS)、9,9’-(二苯乙烯-4,4’-二基)二菲(簡稱：DPNS2)以及1,3,5-三(1-芘基)苯(簡稱：TPB3)等。從這些物質及已知的物質中選擇一種或多種具有比上述化合物131及化合物132的能隙大的能隙的物質即可。
＜＜一對電極＞＞ 電極101及電極102具有對發光層130注入電洞及電子的功能。電極101及電極102可以使用金屬、合金、導電性化合物以及它們的混合物或疊層體等形成。金屬的典型例子是鋁(Al)，除此之外，可以使用銀(Ag)、鎢、鉻、鉬、銅、鈦等過渡金屬；鋰(Li)或銫等鹼金屬；鈣或鎂(Mg)等第2族金屬。作為過渡金屬，也可以使用鐿(Yb)等稀土金屬。作為合金，可以使用包括上述金屬的合金，例如可以舉出MgAg、AlLi等。作為導電性化合物，例如，可以舉出銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，以下稱為ITO)、包含矽或氧化矽的銦錫氧化物(簡稱：ITSO)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide)、包含鎢及鋅的銦氧化物等金屬氧化物。作為導電性化合物也可以使用石墨烯等無機碳類材料。如上所述，可以藉由層疊多個這些材料形成電極101和電極102中的一個或兩個。
另外，從發光層130獲得的發光透過電極101和電極102中的一個或兩個被提取。因此，電極101和電極102中的至少一個具有使可見光透過的功能。作為具有透光功能的導電性材料，可以舉出可見光的穿透率為40%以上且100%以下，較佳為60%以上且100%以下，且電阻率為1×10-2 Ω∙cm以下的導電性材料。另外，提取光一側的電極也可以是由具有透光的功能及反射光的功能的導電性材料形成的。作為該導電性材料，可以舉出可見光的反射率為20%以上且80%以下，較佳為40%以上且70%以下，且電阻率為1×10-2 Ω∙cm以下的導電性材料。當將金屬或合金等透光性低的材料用於提取光的電極時，只要以能夠使可見光透過的左右的厚度(例如，1nm至10nm的厚度)形成電極101和電極102中的一個或兩個即可。
注意，在本說明書等中，作為具有透光的功能的電極，使用具有使可見光透光的功能且具有導電性的材料即可，例如有上述以ITO為代表的氧化物導電體層、氧化物半導體層或包含有機物的有機導電體層。作為包含有機物的有機導電體層，例如可以舉出包含混合有機化合物與電子予體(施體)而成的複合材料的層、包含混合有機化合物與電子受體(受體)而成的複合材料的層等。另外，透明導電層的電阻率較佳為1×105 Ω∙cm以下，更佳為1×104 Ω∙cm以下。
另外，作為電極101及電極102的成膜方法，可以適用濺射法、蒸鍍法、印刷法、塗佈法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束磊晶)法、CVD法、脈衝雷射沉積法、ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法等。
＜＜電洞注入層＞＞ 電洞注入層111具有降低來自一對電極中的一個(電極101或電極102)的電洞的注入能障促進電洞注入的功能，並例如使用過渡金屬氧化物、酞青衍生物或芳香胺等形成。作為過渡金屬氧化物可以舉出鉬氧化物、釩氧化物、釕氧化物、鎢氧化物、錳氧化物等。作為酞青衍生物，可以舉出酞青或金屬酞青等。作為芳香胺，可以舉出聯苯胺衍生物或伸苯基二胺衍生物等。也可以使用聚噻吩或聚苯胺等高分子化合物，典型的是：作為被自摻雜的聚噻吩的聚(乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)等。
作為電洞注入層111，可以使用具有由電洞傳輸性材料和具有接收來自電洞傳輸性材料的電子的特性的材料構成的複合材料的層。或者，也可以使用包含具有接收電子的特性的材料的層與包含電洞傳輸性材料的層的疊層。在定態或者在存在有電場的狀態下，電荷的授受可以在這些材料之間進行。作為具有接收電子的特性的材料，可以舉出醌二甲烷衍生物、四氯苯醌衍生物、六氮雜聯伸三苯衍生物等有機受體。明確而言，可以舉出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱：F4 -TCNQ)、氯醌、2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮雜聯伸三苯(簡稱：HAT-CN)、1,3,4,5,7,8-六氟四氰(hexafluorotetracyano)-萘醌二甲烷(naphthoquinodimethane)(簡稱：F6-TCNNQ)等具有拉電子基團(尤其是如氟基等鹵基、氰基)的化合物。尤其是，拉電子基團鍵合於具有多個雜原子的稠合芳香環的化合物諸如HAT-CN等熱穩定，所以是較佳的。另外，包括拉電子基團(尤其是如氟基等鹵基、氰基)的[3]軸烯衍生物的電子接收性非常高所以特別較佳的，明確而言，可以舉出：α,α’,α’’-1,2,3-環烷三亞基(ylidene)三[4-氰-2,3,5,6-四氟苯乙腈]、α,α’,α’’-1,2,3-環丙三亞基三[2,6-二氯-3,5-二氟-4-(三氟甲基)苯乙腈]、α,α’,α’’-1,2,3-環烷三亞基三[2,3,4,5,6-五氟苯乙腈]等。此外，可以使用過渡金屬氧化物，例如第4族至第8族金屬的氧化物。明確而言，可以使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳、氧化錸等。特別較佳為使用氧化鉬，因為其在大氣中也穩定，吸濕性低，並且容易處理。
作為電洞傳輸性材料，可以使用電洞傳輸性比電子傳輸性高的材料，較佳為使用具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電洞移動率的材料。明確而言，可以使用作為能夠用於發光層130的電洞傳輸性材料而舉出的芳香胺及咔唑衍生物。另外，還可以使用芳烴及二苯乙烯衍生物等。上述電洞傳輸性材料也可以是高分子化合物。
作為芳烴，例如可以舉出2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：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(簡稱：DPPA)、2-三級丁基-9,10-雙(4-苯基苯基)蒽(簡稱：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、9,10-二苯基蒽(簡稱：DPAnth)、2-三級丁基蒽(簡稱：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(簡稱：DMNA)、2-三級丁基-9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]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、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)苝等。另外，除此之外，還可以使用稠五苯、蔻等。如此，更佳為使用具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電洞移動率且碳原子數為14至42的芳烴。
注意，芳烴也可以具有乙烯基骨架。作為具有乙烯基的芳烴，例如，可以舉出4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(簡稱：DPVBi)、9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(簡稱：DPVPA)等。
另外，也可以使用聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱：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](簡稱：PTPDMA)、聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](簡稱：Poly-TPD)等高分子化合物。
＜＜電洞傳輸層＞＞ 電洞傳輸層112是包含電洞傳輸性材料的層，可以使用作為電洞注入層111的材料所例示的材料。電洞傳輸層112具有將注入到電洞注入層111的電洞傳輸到發光層130的功能，所以較佳為具有與電洞注入層111的HOMO能階相同或接近的HOMO能階。
作為上述電洞傳輸性材料，可以使用作為電洞注入層111的材料例示出的材料。另外，較佳為使用具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電洞移動率的物質。但是，只要是電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質，就可以使用上述物質以外的物質。另外，包括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。
＜＜電子傳輸層＞＞ 電子傳輸層118具有將從一對電極中的另一個(電極101或電極102)經過電子注入層119注入的電子傳輸到發光層130的功能。作為電子傳輸性材料，可以使用電子傳輸性比電洞傳輸性高的材料，較佳為使用具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電子移動率的材料。作為容易接收電子的化合物(具有電子傳輸性的材料)，可以使用含氮雜芳族化合物等的缺π電子雜芳族化合物或金屬錯合物等。明確而言，可以舉出作為可用於發光層130的電子傳輸性材料而舉出的包括喹啉配體、苯并喹啉配體、㗁唑配體或噻唑配體的金屬錯合物。另外，可以舉出㗁二唑衍生物、三唑衍生物、啡啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物等。另外，較佳為具有1×10-6 cm2 /Vs以上的電子移動率的物質。但是，作為電子傳輸層，只要是電子傳輸性高於電洞傳輸性的物質，就可以採用上述以外的物質。另外，電子傳輸層118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，還可以在電子傳輸層118與發光層130之間設置控制電子載子的移動的層。該控制電子載子的移動的層是對上述電子傳輸性高的材料添加少量的電子俘獲性高的物質的層，藉由抑制電子載子的移動，可以調節載子的平衡。這種結構對抑制因電子穿過發光層而引起的問題(例如元件壽命的下降)發揮很大的效果。
＜＜電子注入層＞＞ 電子注入層119具有降低來自電極102的電子的注入能障促進電子注入的功能，例如可以使用第1族金屬、第2族金屬或它們的氧化物、鹵化物、碳酸鹽等。也可以使用上述電子傳輸性材料和具有對電子傳輸性材料供應電子的特性的材料的複合材料。作為具有供電子特性的材料，可以舉出第1族金屬、第2族金屬或它們的氧化物等。明確而言，可以使用氟化鋰(LiF)、氟化鈉(NaF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2 )及鋰氧化物(LiOx )等鹼金屬、鹼土金屬或這些金屬的化合物。另外，可以使用氟化鉺(ErF3 )等稀土金屬化合物。另外，也可以將電子鹽用於電子注入層119。作為該電子鹽，例如可以舉出對鈣和鋁的混合氧化物以高濃度添加電子的物質等。另外，也可以將能夠用於電子傳輸層118的物質用於電子注入層119。
另外，也可以將有機化合物與電子予體(施體)混合形成的複合材料用於電子注入層119。這種複合材料因為藉由電子予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所產生的電子方面性能優異的材料，明確而言，例如，可以使用如上所述的構成電子傳輸層118的物質(金屬錯合物、雜芳香化合物等)。作為電子予體，只要是對有機化合物呈現電子供給性的物質即可。明確而言，較佳為使用鹼金屬、鹼土金屬和稀土金屬，可以舉出鋰、銫、鎂、鈣、鉺、鐿等。另外，較佳為使用鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物，可以舉出鋰氧化物、鈣氧化物、鋇氧化物等。另外，還可以使用氧化鎂等路易士鹼。另外，也可以使用四硫富瓦烯(簡稱：TTF)等有機化合物。
另外，上述發光層、電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層及電子注入層都可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法、塗佈法、噴嘴印刷法、凹版印刷等方法形成。另外，作為上述發光層、電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層及電子注入層，除了上述材料之外，也可以使用量子點等無機化合物或高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物等)。
作為量子點，可以使用膠狀量子點、合金型量子點、核殼(Core Shell)型量子點、核型量子點等。此外，也可以使用包含第2族與第16族、第13族與第15族、第13族與第17族、第11族與第17族或第14族與第15族的元素群的量子點。或者，可以使用包含鎘(Cd)、硒(Se)、鋅(Zn)、硫(S)、磷(P)、銦(In)、碲(Te)、鉛(Pb)、鎵(Ga)、砷(As)、鋁(Al)等元素的量子點。
作為用於濕處理的液體介質，例如可以使用：甲乙酮、環己酮等的酮類；乙酸乙酯等的甘油脂肪酸酯類；二氯苯等的鹵化芳烴類；甲苯、二甲苯、均三甲苯、環己基苯等的芳烴類；環己烷、十氫化萘、十二烷等的脂肪烴類；二甲基甲醯胺(DMF)、二甲亞碸(DMSO)等的有機溶劑。
作為可以用於發光層的高分子化合物，例如可以舉出：聚伸苯基伸乙烯基(PPV)衍生物諸如聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-伸苯基伸乙烯基](簡稱：MEH-PPV)、聚(2,5-二辛基-1,4-伸苯基亞乙烯)等；聚茀衍生物諸如聚(9,9-二正辛基茀基-2,7-二基)(簡稱：PF8)、聚[(9,9-二正辛基茀基-2,7-二基)-alt-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基)](簡稱：F8BT)、聚[(9,9-二正辛基茀基-2,7-二基)-alt-(2,2’-聯噻吩-5,5’-二基)](簡稱：F8T2)、聚[(9,9-二辛基-2,7-二伸乙烯基伸茀基(divinylenefluorenylene))-alt-(9,10-蒽)]、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-alt-(2,5-二甲基-1,4-亞苯)]等；聚烷基噻吩(PAT)衍生物諸如聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(簡稱：P3HT)等、聚亞苯衍生物等。另外，也可以對上述高分子化合物、聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱：PVK)、聚(2-乙烯基萘)、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](簡稱：PTAA)等高分子化合物摻雜發光性化合物，而將其用於發光層。作為發光性化合物，可以使用以上舉例的發光性化合物。
＜＜基板＞＞ 另外，本發明的一個實施方式的發光元件可以在由玻璃、塑膠等構成的基板上製造。作為在基板上層疊的順序，既可以從電極101一側依次層疊又可以從電極102一側依次層疊。
另外，作為能夠形成本發明的一個實施方式的發光元件的基板，例如可以使用玻璃、石英或塑膠等。或者，也可以使用撓性基板。撓性基板是可以彎曲的基板，例如由聚碳酸酯、聚芳酯製成的塑膠基板等。另外，可以使用薄膜、無機蒸鍍薄膜等。注意，只要在發光元件及光學裝置的製造過程中起支撐物的作用，就可以使用其他材料。或者，只要具有保護發光元件及光學裝置的功能即可。
例如，在本說明書等中，可以使用各種基板形成發光元件。對基板的種類沒有特別的限制。作為該基板的例子，例如可以使用半導體基板(例如，單晶基板或矽基板)、SOI基板、玻璃基板、石英基板、塑膠基板、金屬基板、不鏽鋼基板、具有不鏽鋼箔的基板、鎢基板、具有鎢箔的基板、撓性基板、貼合薄膜、包含纖維狀材料的纖維素奈米纖維(CNF)、紙或基材薄膜等。作為玻璃基板的例子，有鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃等。作為撓性基板、貼合薄膜、基材薄膜等，可以舉出如下例子。例如，可以舉出以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚碸(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)為代表的塑膠。或者，作為一個例子，可以舉出丙烯酸樹脂等樹脂等。或者，作為例子，可以舉出聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯或聚氯乙烯等。或者，作為例子，可以舉出聚醯胺、聚醯亞胺、芳香族聚醯胺、環氧樹脂、無機蒸鍍薄膜、紙類等。
另外，也可以作為基板使用撓性基板，並在撓性基板上直接形成發光元件。或者，也可以在基板與發光元件之間設置剝離層。當剝離層上製造發光元件的一部分或全部，然後將其從基板分離並轉置到其他基板上時可以使用剝離層。此時，也可以將發光元件轉置到耐熱性低的基板或撓性基板上。另外，作為上述剝離層，例如可以使用鎢膜和氧化矽膜的無機膜的疊層結構或在基板上形成有聚醯亞胺等樹脂膜的結構等。
也就是說，也可以使用一個基板來形成發光元件，然後將發光元件轉置到另一個基板上。作為發光元件被轉置的基板的例子，除了上述基板之外，還可以舉出玻璃紙基板、石材基板、木材基板、布基板(包括天然纖維(絲、棉、麻)、合成纖維(尼龍、聚氨酯、聚酯)或再生纖維(醋酯纖維、銅氨纖維、人造纖維、再生聚酯)等)、皮革基板、橡膠基板等。藉由採用這些基板，可以製造不易損壞的發光元件、耐熱性高的發光元件、實現輕量化的發光元件或實現薄型化的發光元件。
另外，也可以在上述基板上例如形成場效應電晶體(FET)，並且在與FET電連接的電極上製造發光元件150。由此，可以製造藉由FET控制發光元件的驅動的主動矩陣型顯示裝置。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式2 在本實施方式中，以由通式(G1)及(G2)表示的有機化合物為例，說明可適用於本發明的一個實施方式的發光元件的有機化合物的合成方法的一個例子。
＜由通式(G1)表示的有機化合物的合成方法＞ 由上述通式(G1)表示的有機化合物藉由利用各種反應的合成方法可以合成。例如，可以藉由下述合成方案(S-1)及(S-2)進行合成。藉由使化合物1、芳基胺(化合物2)及芳基胺(化合物3)耦合，得到二胺化合物(化合物4)。
然後，藉由使二胺化合物(化合物4)、鹵化芳基(化合物5)及鹵化芳基(化合物6)耦合，可以得到由上述通式(G1)表示的有機化合物。
Figure 02_image049
Figure 02_image051
注意，在上述合成方案(S-1)及(S-2)中，A表示碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合芳香環或者碳原子數為10至30的取代或未取代的稠合雜芳環，Ar1 至Ar4 分別獨立地表示取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基，X1 至X8 分別獨立地表示碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基以及碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個。作為該稠合芳香環或稠合雜芳環，可以舉出䓛、菲、二苯乙烯、吖啶酮、啡㗁𠯤、啡噻𠯤等。尤其較佳的是蒽、芘、香豆素、喹吖啶酮、苝、稠四苯、萘并雙苯并呋喃。
注意，在上述合成方案(S-1)及(S-2)中，進行使用鈀催化劑的布赫瓦爾德-哈特維希反應的情況下，X10 至X13 表示鹵基或三氟甲磺酸酯基，並且作為鹵素，較佳為碘、溴或氯。在上述反應中，可以使用雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)、醋酸鈀(II)等鈀化合物、三(三級丁基)膦、三(正己基)膦、三環己基膦、二(1-金剛烷)-正丁基膦、以及2-二環己基膦基-2’,6’-二甲氧基-1,1’-聯苯等的配體。另外，在上述反應中，可以使用三級丁醇鈉等有機鹼、碳酸鉀、碳酸銫、碳酸鈉等無機鹼等。作為溶劑，可以使用甲苯、二甲苯、均三甲苯、苯、四氫呋喃、二氧六環等。注意，能夠用於上述反應的試劑類不侷限於上述試劑類。
在上述合成方案(S-1)及(S-2)中進行的反應不侷限於布赫瓦爾德-哈特維希反應，也可以利用使用有機錫化合物的右田-小杉-Stille耦合反應、使用格林納試劑的耦合反應、使用銅或銅化合物的烏爾曼(Ullmann)反應等。
在上述合成方案(S-1)中，在化合物2和化合物3具有不同結構的情況下，較佳為使化合物1與化合物2起反應而形成耦合體，然後使所得到的耦合體與化合物3起反應。注意，在使化合物1與化合物2及化合物3逐個地起反應的情況下，化合物1較佳為二鹵化體，並且X10 及X11 較佳為使用不同鹵素並逐個選擇地進行胺化反應。
再者，在上述合成方案(S-2)中，在化合物5和化合物6具有不同結構的情況下，較佳為使化合物4與化合物5起反應而形成耦合體，然後使所得到的耦合體與化合物6起反應。
＜由通式(G2)表示的有機化合物的合成方法＞ 由通式(G2)表示的本發明的一個實施方式的有機化合物可以利用各種各樣的有機反應進行合成。以下，作為例子示出兩種方法。
第一個方法由以下的合成方案(S-3)至(S-8)構成。在最初的製程中，藉由苯胺化合物(化合物7)與1,4-環己二烯-1,4-二羧酸化合物(化合物8)的縮合反應，得到胺化合物(化合物9)。合成方案(S-3)示出該製程。注意，當可以以一個步驟使具有同一取代基的兩個苯胺化合物(化合物7)稠合，以鍵合具有同一取代基的胺基時，較佳為添加2等效的苯胺化合物(化合物7)進行上述反應。此時，即使化合物8的羰基沒有反應選擇性，也可以得到目的物。
接著，藉由使胺化合物(化合物9)和苯胺衍生物(化合物10)起縮合反應，可以得到1,4-環己二烯化合物(化合物11)。合成方案(S-4)示出得到化合物11的製程。
接著，藉由在空氣中使1,4-環己二烯化合物(化合物11)氧化，可以得到對苯二甲酸化合物(化合物12)。合成方案(S-5)示出得到化合物12的製程。
接著，藉由利用酸使對苯二甲酸化合物(化合物12)稠合，可以得到喹吖啶酮化合物(化合物13)。合成方案(S-6)示出得到化合物13的製程。
接著，藉由使喹吖啶酮化合物(化合物13)和鹵化芳基(化合物14)耦合，可以得到喹吖啶酮化合物(化合物15)。合成方案(S-7)示出得到化合物15的製程。注意，當可以以一個步驟使具有同一取代基的兩個鹵化芳基(化合物8)耦合以鍵合具有同一取代基的胺基時，較佳為添加2等效的鹵化芳基(化合物14)進行上述反應。此時，即使化合物14的胺基沒有反應選擇性，也可以得到目的物。
接著，藉由使喹吖啶酮化合物(化合物15)和鹵化芳基(化合物16)耦合，可以得到由上述通式(G2)表示的有機化合物。合成方案(S-8)示出該製程。
Figure 02_image053
Figure 02_image055
第二個方法由合成方案(S-3)至(S-5)、以下的(S-9)、(S-10)及(S-11)構成。(S-3)至(S-5)的說明為如上。藉由使對苯二甲酸化合物(化合物12)和鹵化芳基(化合物14)耦合，可以得到二胺化合物(化合物17)。合成方案(S-9)示出得到化合物17的製程。注意，當可以以一個步驟使具有同一取代基的兩個分子的鹵化芳基耦合以鍵合具有同一取代基的胺基時，較佳為添加2等效的鹵化芳基(化合物14)進行上述反應。此時，即使化合物12的胺基沒有反應選擇性，也可以得到目的物。
接著，藉由使二胺化合物(化合物17)和鹵化芳基(化合物16)耦合，可以得到二胺化合物(化合物18)。合成方案(S-10)示出得到化合物18的製程。
最後，藉由利用酸使二胺化合物(化合物18)稠合，可以得到由上述通式(G2)表示的有機化合物。合成方案(S-11)示出該製程。注意，在縮合反應中，Ar5 或Ar6 的鄰位的氫起反應，有可能產生由上述通式(G2)表示的有機化合物的異構物。
在合成方案(S-11)中，藉由使用具有對稱結構的二胺化合物(化合物18)，可以合成由上述通式(G2)表示的有機化合物。
Figure 02_image057
在合成方案(S-3)至(S-6)及(S-9)至(S-11)中，Al1 表示甲基等烷基。
在合成方案(S-7)至(S-10)中，Y1 和Y2 表示氯、溴、碘、三氟甲磺酸酯基。
在合成方案(S-7)至(S-10)中，較佳為進行烏爾曼反應，以在高溫下進行反應，並以較高的產率得到目的化合物。作為在該反應中可以使用的試劑，可以舉出銅或銅化合物、作為鹼的碳酸鉀、氫化鈉等無機鹼。作為在該反應中可以使用的溶劑，可以舉出2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氫-2(1H)嘧啶酮(DMPU)、甲苯、二甲苯、苯等。在烏爾曼反應中，在反應溫度為100℃以上時，可以以更短的時間以及更高的產率得到目的物，因此較佳為使用沸點較高的2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、DMPU、二甲苯。此外，反應溫度更佳為150℃以上，因此更佳為使用DMPU。在該反應中可以使用的試劑類不侷限於上述試劑類。
在合成方案(S-7)至(S-10)中，可以進行使用鈀催化劑的布赫瓦爾德-哈特維希反應，在該反應中，可以使用雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)、醋酸鈀(II)、[1,1-雙(二苯基膦基)二茂鐵]鈀(II)二氯化鈀、四(三苯基膦)鈀(0)、氯化烯丙基鈀(II)二聚物等鈀化合物、三(三級丁基)膦、三(正己基)膦、三環己基膦、二(1-金剛烷)-正丁基膦、2-二環己基膦基-2’,6’-二甲氧基聯苯、三(鄰-甲苯基)膦、(S)-(6,6’-二甲氧基聯苯-2,2’-二基)雙(二異丙基膦)(簡稱：cBRIDP(註冊商標))等配體。在該反應中，可以使用有機鹼諸如三級丁醇鈉等、無機鹼諸如碳酸鉀、碳酸銫、碳酸鈉等。在該反應中，作為溶劑，可以使用甲苯、二甲苯、苯、四氫呋喃、二氧六環等。在該反應中可以使用的試劑類不侷限於上述試劑類。
用來合成本發明的由通式(G2)表示的有機化合物的方法不侷限於合成方案(S-1)至(S-11)。
作為鍵合到喹吖啶酮骨架的R1 至R10 的具體例子，可以舉出正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、三級丁基、環丙基、環丁基、環戊基、環己基、三甲基矽基、三乙基矽基、三丁基矽基等。
作為鍵合有X9 及X10 的Ar5 以及鍵合有X11 及X12 的Ar6 的具體例子，可以舉出2-異丙基苯基、2-丁基苯基、2-異丁基苯基、2-三級丁基苯基、2-異丙基苯基、2-丁基苯基、3-丙基苯基、3-異丁基苯基、3-三級丁基苯基、4-丙基苯基、4-異丙基苯基、4-丁基苯基、4-異丁基苯基、4-三級丁基苯基、3,5-二丙基苯基、3,5-二-異丙基苯基、3,5-二丁基苯基、3,5-二-異丁基苯基、(3,5-二-三級丁基)苯基、1,3-二丙基苯基、1,3-二-異丙基苯基、1,3-二丁基苯基、1,3-二-異丁基苯基、(1,3-二-三級丁基)苯基、1,3,5-三異丙基苯基、(1,3,5-三-三級丁基)苯基、4-環己苯基等。
以上，說明本發明的一個實施方式的由通式(G1)及通式(G2)表示的有機化合物的合成方法，但是本發明不侷限於此，也可以利用其它的合成方法進行合成。
實施方式3 在本實施方式中，參照圖6對具有與實施方式1所示的發光元件的結構不同的結構的發光元件進行說明。注意，在圖6中，在具有與圖1A所示的元件符號相同功能的部分，使用相同的陰影，而有時省略元件符號。此外，具有與圖1A相同的功能的部分由相同的元件符號表示，有時省略其詳細說明。
＜發光元件的結構例子2＞ 圖6是發光元件250的剖面示意圖。
圖6所示的發光元件250在一對電極(電極101與電極102)之間具有多個發光單元(發光單元106和發光單元108)。多個發光單元中的一個發光單元較佳為具有與圖1A所示的EL層100同樣的結構。也就是說，圖1A所示的發光元件150較佳為具有一個發光單元，而發光元件250較佳為具有多個發光單元。注意，在發光元件250中，雖然對電極101為陽極且電極102為陰極時的情況進行說明，但是作為發光元件250的結構也可以採用與此相反的結構。
在圖6所示的發光元件250中，層疊有發光單元106和發光單元108，並且在發光單元106與發光單元108之間設置有電荷產生層115。另外，發光單元106和發光單元108可以具有相同結構或不同結構。例如，發光單元108較佳為採用與EL層100相同的結構。
發光元件250包括發光層120和發光層170。發光單元106除了發光層120之外還包括電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層113及電子注入層114。發光單元108除了發光層170之外還包括電洞注入層116、電洞傳輸層117、電子傳輸層118及電子注入層119。
在發光元件250中，發光單元106及發光單元108中的任意層包含根據本發明的一個實施方式的化合物即可。注意，作為包含該化合物的層，發光層120或發光層170較佳。
電荷產生層115既可以是對電洞傳輸性材料添加作為電子受體的受體性物質的結構，又可以是對電子傳輸性材料添加作為電子予體的施體性物質的結構。另外，也可以層疊這兩種結構。
當電荷產生層115包含由有機化合物與受體性物質構成的複合材料時，作為該複合材料使用可以用於實施方式1所示的電洞注入層111的複合材料即可。作為有機化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑化合物、芳烴、高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物等)等各種化合物。另外，作為有機化合物，較佳為使用其電洞移動率為1×10-6 cm2 /Vs以上的物質。但是，只要是其電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質，就可以使用這些以外的物質。因為由有機化合物和受體性物質構成的複合材料具有良好的載子注入性以及載子傳輸性，所以可以實現低電壓驅動以及低電流驅動。注意，在發光單元的陽極一側的表面接觸於電荷產生層115時，電荷產生層115還可以具有該發光單元的電洞注入層或電洞傳輸層的功能，所以在該發光單元中也可以不設置電洞注入層或電洞傳輸層。或者，在發光單元的陰極一側的表面接觸於電荷產生層115時，電荷產生層115還可以具有該發光單元的電子注入層或電子傳輸層的功能，所以在該發光單元中也可以不設置電子注入層或電子傳輸層。
注意，電荷產生層115也可以是組合包含有機化合物和受體性物質的複合材料的層與由其他材料構成的層的疊層結構。例如，也可以是組合包含有機化合物和受體性物質的複合材料的層與包含選自供電子性物質中的一個化合物和高電子傳輸性的化合物的層的結構。另外，也可以是組合包含有機化合物和受體性物質的複合材料的層與包含透明導電膜的層的結構。
夾在發光單元106與發光單元108之間的電荷產生層115只要具有在將電壓施加到電極101和電極102之間時，將電子注入到一個發光單元且將電洞注入到另一個發光單元的結構即可。例如，在圖6中，在以使電極101的電位高於電極102的電位的方式施加電壓時，電荷產生層115將電子注入到發光單元106且將電洞注入到發光單元108。
從光提取效率的觀點來看，電荷產生層115較佳為具有可見光透射性(明確而言，可見光的透射率為40%以上)。另外，電荷產生層115即使其導電率小於一對電極(電極101及電極102)也發揮作用。
藉由使用上述材料形成電荷產生層115，可以抑制在層疊發光層時的驅動電壓的增大。
雖然在圖6中說明了具有兩個發光單元的發光元件，但是可以將同樣的結構應用於層疊有三個以上的發光單元的發光元件。如發光元件250所示，藉由在一對電極之間以由電荷產生層將其隔開的方式配置多個發光單元，可以實現在保持低電流密度的同時還可以進行高亮度發光，並且具有更長的壽命的發光元件。另外，還可以實現低功耗的發光元件。
另外，在上述各結構中，用於發光單元106及發光單元108的客體材料的發光顏色既可以相同又可以不同。當發光單元106和發光單元108包含具有發射相同顏色的光的功能的客體材料時，發光元件250成為以較低的電流值呈現高發光亮度的發光元件，所以是較佳的。另外，當發光單元106和發光單元108包含具有發射彼此不同顏色的光的功能的客體材料時，發光元件250發射多個顏色的光，所以是較佳的。此時，當將發光波長不同的多個發光材料用於發光層120和發光層170中的一者或兩者時，合成具有不同的發光峰值的光，因此發光元件250的發射光譜具有至少兩個極大值。
上述結構適合獲得白色發光的情況。藉由使發光層120與發光層170的光為互補色的關係，可以獲得白色發光。尤其較佳為以實現演色性高的白色發光或至少具有紅色、綠色、藍色的發光的方式選擇客體材料。
較佳為將實施方式1所示的發光層130的結構用於發光層120及發光層170的一者或兩者。藉由採用該結構，可以得到發光效率及可靠性良好的發光元件。包括在發光層130中的客體材料為螢光材料。因此，藉由將實施方式1所示的發光層130的結構用於發光層120及發光層170的一者或兩者，可以得到具有高效率及高可靠性的發光元件。
另外，在層疊三個以上的發光單元的發光元件中，用於各發光單元的客體材料的發光顏色可以相同或不同。在發光元件包括發射相同顏色的光的多個發光單元的情況下，這些多個發光單元可以以較小電流值發射高強度的光。這種結構適於發光顏色的調整。尤其較佳為用於使用發光效率不同且呈現不同發光顏色的客體材料的情況。例如，在設置有三個發光單元的情況下，藉由設置包含呈現相同發光顏色的螢光材料的兩個發光單元及包含呈現與該螢光材料不同的發光顏色的磷光材料的一個發光單元，可以調整螢光發光及磷光發光的發光強度。換言之，可以根據發光單元的個數調整發光顏色的強度。
在採用上述包括兩個螢光發光單元及一個磷光發光單元的發光元件的情況下，藉由採用如下發光元件，可以高效地得到白色發光，所以是較佳的：包括包含藍色螢光材料的兩個發光單元及包含黃色磷光材料的一個發光單元的發光元件；包括包含藍色螢光材料的兩個發光單元及包含紅色磷光材料及綠色磷光材料的一個發光單元的發光元件；或者包括包含藍色螢光材料的兩個發光單元及包含紅色磷光材料、黃色磷光材料及綠色磷光材料的一個發光單元的發光元件。如此，可以適當地組合本發明的一個實施方式的發光元件與磷光發光層。
在上述包括兩個螢光發光單元及一個磷光發光單元的發光元件中，可以將磷光發光單元替換為具有上述實施方式1所說明的發光層130的結構的發光單元。這是因為：藉由使用上述實施方式1所說明的發光層130的結構，可以得到其發光效率與磷光發光層相同的螢光發光層。
此外，也可以將發光層120和發光層170中的至少一個進一步分割為層狀並使各層含有不同的發光材料。也就是說，發光層120和發光層170中的至少一個也可以由兩層以上的多個層形成。例如，在從電洞傳輸層一側依次層疊第一發光層和第二發光層來形成發光層的情況下，可以將具有電洞傳輸性的材料用於第一發光層的主體材料，並且將具有電子傳輸性的材料用於第二發光層的主體材料。在此情況下，第一發光層和第二發光層所包含的發光材料也可以是相同或不同的材料。另外，第一發光層和第二發光層所包含的發光材料可以是具有發射相同顏色的光的功能的材料，也可以是具有發射不同顏色的光的功能的材料。藉由採用具有發射彼此不同顏色的光的功能的多個發光材料的結構，也可以得到由三原色或四種以上的發光顏色構成的演色性高的白色發光。
注意，作為用於實施方式3中說明的磷光發光單元的發光層的客體材料，例如可以使用如下所示的磷光材料。
作為藍色或綠色處具有發光峰值的磷光材料，例如可以舉出：三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2,6-二甲基苯基)-4H-1,2,4-三唑-3-基-κN2]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(mpptz-dmp)3 )、三(5-甲基-3,4-二苯基-4H-1,2,4-三唑)銥(III)(簡稱：Ir(Mptz)3 )、三[4-(3-聯苯)-5-異丙基-3-苯基-4H-1,2,4-三唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPrptz-3b)3 )、三[3-(5-聯苯)-5-異丙基-4-苯基-4H-1,2,4-三唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPr5btz)3 )等具有4H-三唑骨架的有機金屬銥錯合物；三[3-甲基-1-(2-甲基苯基)-5-苯基-1H-1,2,4-三唑]銥(III)(簡稱：Ir(Mptz1-mp)3 )、三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1,2,4-三唑)銥(III)(簡稱：Ir(Prptz1-Me)3 )等具有1H-三唑骨架的有機金屬銥錯合物；fac-三[1-(2,6-二異丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPrpmi)3 )、三[3-(2,6-二甲基苯)-7-甲基咪唑并[1,2-f]菲啶根(phenanthridinato)]銥(III)(簡稱：Ir(dmpimpt-Me)3 )等具有咪唑骨架的有機金屬銥錯合物；雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’ ]銥(III)四(1-吡唑)硼酸鹽(簡稱：FIr6)、雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’ ]銥(III)吡啶甲酸鹽(簡稱：FIrpic)、雙{2-[3’,5’-雙(三氟甲基)苯基]吡啶根-N,C2’ }銥(III)吡啶甲酸鹽(簡稱：Ir(CF3 ppy)2 (pic))、雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶根-N,C2’ ]銥(III)乙醯丙酮(簡稱：FIr(acac))等具有拉電子基團的苯基吡啶衍生物為配體的有機金屬銥錯合物。上述磷光材料中，4H-三唑骨架、1H-三唑骨架及咪唑骨架等具有含氮五元雜環骨架的有機金屬銥錯合物具有高三重激發能，並且可靠性及發光效率良好，所以尤其較佳的。另外，也可以使用：2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉鉑(II)(簡稱：PtOEP)等鉑錯合物；三[1-(2-噻吩甲醯基)-3,3,3-三氟丙酮](單啡啉)銪(III)(簡稱：Eu(TTA)3 (Phen))等稀土金屬錯合物。
另外，作為綠色或黃色處具有發光峰值的物質，例如可以舉出：三(4-甲基-6-苯基嘧啶根)銥(III)(簡稱：Ir(mppm)3 )、三(4-三級丁基-6-苯基嘧啶根)銥(III)(簡稱：Ir(tBuppm)3 )、(乙醯丙酮)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶根)銥(III)(簡稱：Ir(mppm)2 (acac))、(乙醯丙酮)雙(6-三級丁基-4-苯基嘧啶根)銥(III)(簡稱：Ir(tBuppm)2 (acac))、(乙醯丙酮)雙[4-(2-降莰基)-6-苯基嘧啶根]銥(III)(簡稱：Ir(nbppm)2 (acac))、(乙醯丙酮)雙[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶根]銥(III)(簡稱：Ir(mpmppm)2 (acac))、(乙醯丙酮)雙{4,6-二甲基-2-[6-(2,6-二甲基苯基)-4-吡啶基-κN3]苯基-κC}銥(III)(簡稱：Ir(dmppm-dmp)2 (acac))、(乙醯丙酮)雙(4,6-二苯基嘧啶根)銥(III)(簡稱：Ir(dppm)2 (acac))等具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物；(乙醯丙酮)雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根)銥(III)(簡稱：Ir(mppr-Me)2 (acac))、(乙醯丙酮)雙(5-異丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪根)銥(III)(簡稱：Ir(mppr-iPr)2 (acac))等具有吡嗪骨架的有機金屬銥錯合物；三(2-苯基吡啶根-N,C2’ )銥(III)(簡稱：Ir(ppy)3 )、雙(2-苯基吡啶根-N,C2’ )銥(III)乙醯丙酮(簡稱：Ir(ppy)2 (acac))、雙(苯并[h]喹啉)銥(III)乙醯丙酮(簡稱：Ir(bzq)2 (acac))、三(苯并[h]喹啉)銥(III)(簡稱：Ir(bzq)3 )、三(2-苯基喹啉-N,C2’ )銥(III)(簡稱：Ir(pq)3 )、雙(2-苯基喹啉-N,C2’ )銥(III)乙醯丙酮(簡稱：Ir(pq)2 (acac))等具有吡嗪骨架的有機金屬銥錯合物；雙(2,4-二苯基-1,3-㗁唑-N,C2’ )銥(III)乙醯丙酮(簡稱：Ir(dpo)2 (acac))、雙{2-[4’-(全氟苯基)苯基]吡啶根-N,C2’ }銥(III)乙醯丙酮(簡稱：Ir(p-PF-ph)2 (acac))、雙(2-苯基苯并噻唑-N,C2’ )銥(III)乙醯丙酮(簡稱：Ir(bt)2 (acac))等有機金屬銥錯合物。除此之外，可以舉出：三(乙醯丙酮)(單啡啉)鋱(III)(簡稱：Tb(acac)3 (Phen))等稀土金屬錯合物。在上述錯合物中，具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物可靠性及發光效率特別良好，所以是尤其較佳的。
另外，在黃色或紅色處具有發光峰值的物質，例如可以舉出：(二異丁醯甲烷根)雙[4,6-雙(3-甲基苯基)嘧啶根]銥(III)(簡稱：Ir(5mdppm)2 (dibm))、雙[4,6-雙(3-甲基苯基)嘧啶根](二新戊醯甲烷)銥(III)(簡稱：Ir(5mdppm)2 (dpm))、雙[4,6-二(萘-1-基)嘧啶根](二新戊醯甲烷)銥(III)(簡稱：Ir(d1npm)2 (dpm))等具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物；(乙醯丙酮)雙(2,3,5-三苯基吡嗪根)銥(III)(簡稱：Ir(tppr)2 (acac))、雙(2,3,5-三苯基吡嗪根)(二新戊醯甲烷)銥(III)(簡稱：Ir(tppr)2 (dpm))、(乙醯丙酮)雙[2,3-雙(4-氟苯基)喹㗁啉合(quinoxalinato)]銥(III)(簡稱：Ir(Fdpq)2 (acac))等具有吡嗪骨架的有機金屬銥錯合物；三(1-苯基異喹啉-N,C2’ )銥(III)(簡稱：Ir(piq)3 )、雙(1-苯基異喹啉-N,C2’ )銥(III)乙醯丙酮(簡稱：Ir(piq)2 (acac))等具有吡啶骨架的有機金屬銥錯合物。除此之外，可以舉出：2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H，23H-卟啉鉑(II)(簡稱：PtOEP)等鉑錯合物；三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮(propanedionato))(單啡啉)銪(III)(簡稱：Eu(DBM)3 (Phen))、三[1-(2-噻吩甲醯基)-3,3,3-三氟丙酮](單啡啉)銪(III)(簡稱：Eu(TTA)3 (Phen))等稀土金屬錯合物。在上述磷光材料中，具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物的可靠性及發光效率特別良好，所以是尤其較佳的。另外，具有吡嗪骨架的有機金屬銥錯合物可以獲得色度良好的紅色發光。
另外，作為磷光發光單元的主體材料，可以使用上述電洞傳輸性材料及/或電子傳輸性材料。
另外，作為上述螢光發光單元也可以採用實施方式1所說明的發光層130的結構以外的結構。對用於螢光發光單元的客體材料沒有特別的限制，作為螢光性化合物較佳為使用蒽衍生物、稠四苯衍生物、䓛衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、二苯乙烯衍生物、吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、啡㗁𠯤衍生物、啡噻𠯤衍生物等，例如可以使用以下物質。
明確而言，可以舉出5,6-雙[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2,2’-聯吡啶(簡稱：PAP2BPy)、5,6-雙[4’-(10-苯基-9-蒽基)聯苯基-4-基]-2,2’-聯吡啶(簡稱：PAPP2BPy)、N,N’-二苯基-N,N’-雙[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(簡稱：1,6FLPAPrn)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]芘-1,6-二胺(簡稱：1,6mMemFLPAPrn)、N,N’-雙[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-N,N’-雙(4-三級丁基苯基)-芘-1,6-二胺(簡稱：1,6tBu-FLPAPrn)、N,N’-雙[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-N,N’-二苯基-3,8-二環己芘-1,6-二胺(簡稱：ch-1,6FLPAPrn)、N,N’-雙[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基二苯乙烯-4,4’-二胺(簡稱：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(簡稱：YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯基胺(簡稱：2YGAPPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCAPA)、苝、2,5,8,11-四(三級丁基)苝(簡稱：TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(簡稱：PCBAPA)、N,N’’-(2-三級丁基蒽-9,10-二基二-4,1-伸苯基)雙[N,N’,N’-三苯基-1,4-伸苯基二胺](簡稱：DPABPA)、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPPA)、N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-伸苯基二胺(簡稱：2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’-八苯基二苯并[g,p]䓛-2,7,10,15-四胺(簡稱：DBC1)、香豆素30、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)、N-[9,10-雙(1,1’-聯苯基-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N’,N’-三苯基-1,4-伸苯基二胺(簡稱：2DPAPA)、N-[9,10-雙(1,1’-聯苯基-2-基)-2-蒽基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-伸苯基二胺(簡稱：2DPABPhA)、9,10-雙(1,1’-聯苯基-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(簡稱：2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(簡稱：DPhAPhA)、香豆素6、香豆素545T、N,N’-二苯基喹吖啶酮(簡稱：DPQd)、紅螢烯、2,8-二-三級丁基-5,11-雙(4-三級丁基苯基)-6,12-二苯基稠四苯(簡稱：TBRb)、尼羅紅、5,12-雙(1,1’-聯苯基-4-基)-6,11-二苯基稠四苯(簡稱：BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲基胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈(簡稱：DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氫-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱：DCM2)、N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)稠四苯-5,11-二胺(簡稱：p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)苊并(acenaphtho)[1,2-a]丙二烯合茀-3,10-二胺(簡稱：p-mPhAFD)、2-{2-異丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱：DCJTI)、2-{2-三級丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱：DCJTB)、2-(2,6-雙{2-[4-(二甲基胺基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈(簡稱：BisDCM)、2-{2,6-雙[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-氫-1H,5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(簡稱：BisDCJTM)、5,10,15,20-四苯基雙苯并[5,6]茚并[1,2,3-cd：1’,2’,3’-lm]苝(簡稱：DBP)等。
另外，作為螢光發光單元的客體材料，可以使用上述電洞傳輸性材料及/或電子傳輸性材料。本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。
實施方式4 在本實施方式中，參照圖7A及圖7B對使用實施方式1及實施方式3中說明的發光元件的發光機器進行說明。
圖7A是示出發光機器的俯視圖，圖7B是沿圖7A中的A-B以及C-D切割的剖面圖。該發光機器包括以虛線表示的用來控制發光元件的發光的驅動電路部(源極一側驅動電路)601、像素部602以及驅動電路部(閘極一側驅動電路)603。另外，元件符號604是密封基板，元件符號625是乾燥劑，元件符號605是密封劑，由密封劑605圍繞的內側是空間607。
另外，引導佈線608是用來傳送輸入到源極一側驅動電路601及閘極一側驅動電路603的信號的佈線，並且從用作外部輸入端子的FPC(軟性印刷電路)609接收視訊信號、時脈信號、啟動信號、重設信號等。另外，雖然在此只圖示FPC，但是該FPC也可以安裝有印刷線路板(PWB：Printed Wiring Board)。本說明書中的發光機器不僅包括發光機器主體，並且還包括安裝有FPC或PWB的發光機器。
接下來，參照圖7B說明上述發光機器的剖面結構。在此示出作為驅動電路部的源極一側驅動電路601及像素部602中的一個像素。
另外，在源極一側驅動電路601中，形成組合n通道TFT623和p通道TFT624的CMOS電路。此外，驅動電路也可以使用各種CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路形成。另外，在本實施方式中，雖然示出將驅動電路形成於基板上的驅動器一體型，但不需要必須採用該結構，也可以將驅動電路形成於外部而不形成於基板上。
此外，像素部602由包括開關用TFT611、電流控制用TFT612、電連接於該電流控制用TFT612的汲極的第一電極613的像素形成。另外，以覆蓋第一電極613的端部的方式形成有絕緣物614。絕緣物614可以使用正型光敏樹脂膜來形成。
另外，為了提高形成於絕緣物614上的膜的覆蓋率，將絕緣物614上端部或下端部形成為具有曲率的曲面。例如，在作為絕緣物614的材料使用光敏丙烯酸樹脂的情況下，較佳為僅使絕緣物614上端部具有曲面。該曲面的曲率半徑較佳為0.2μm以上且0.3μm以下。此外，作為絕緣物614，可以使用負型光敏材料或正型光敏材料。
在第一電極613上形成有EL層616及第二電極617。在此，作為用作陽極的第一電極613的材料較佳為使用功函數大的材料。例如，除了ITO膜、包含矽的銦錫氧化物膜、包含2wt%以上且20wt%以下的氧化鋅的氧化銦膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等的單層膜以外，還可以使用由氮化鈦膜和以鋁為主要成分的膜構成的疊層膜以及由氮化鈦膜、以鋁為主要成分的膜和氮化鈦膜構成的三層的疊層膜等。注意，當採用疊層結構時，佈線電阻也低，可以得到良好的歐姆接觸，並且可以將其用作陽極。
另外，EL層616藉由使用蒸鍍遮罩的蒸鍍法、噴墨法、旋塗法等各種方法形成。作為構成EL層616的材料，也可以使用低分子化合物、或者高分子化合物(包含低聚物、樹枝狀聚合物)。
另外，作為形成在EL層616上並用作陰極的第二電極617的材料，較佳為使用功函數小的材料(Al、Mg、Li、Ca、或它們的合金及化合物、MgAg、MgIn、AlLi等)。注意，當產生在EL層616中的光透過第二電極617時，作為第二電極617較佳為使用由膜厚度減薄了的金屬薄膜和透明導電膜(ITO、包含2wt%以上且20wt%以下的氧化鋅的氧化銦、包含矽的銦錫氧化物、氧化鋅(ZnO)等)構成的疊層。
此外，發光元件618由第一電極613、EL層616、第二電極617形成。發光元件618較佳為具有實施方式1及實施方式2所示的結構。另外，像素部包括多個發光元件，本實施方式的發光機器也可以包括具有實施方式1及實施方式3所說明的結構的發光元件和具有其他結構的發光元件的兩者。
再者，藉由利用密封劑605將密封基板604與發光元件的基板610貼合在一起，在由基板610、密封基板604及密封劑605圍繞的空間607中設置有發光元件618。另外，在空間607中填充有填充劑，除了填充有惰性氣體(氮、氬等)以外，還有時填充有樹脂或乾燥材料、或者樹脂與乾燥材料的兩者。
作為密封劑605，較佳為使用環氧類樹脂或玻璃粉。另外，這些材料較佳為儘量不使水分、氧透過的材料。此外，作為用於密封基板604的材料，除了玻璃基板、石英基板之外，還可以使用由FRP(Fiber Reinforced Plastics：玻璃纖維強化塑膠)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸樹脂等構成的塑膠基板。
藉由上述方法可以得到使用實施方式1及實施方式3中說明的發光元件的發光機器。
＜發光元件的結構例子1＞ 在圖8A和圖8B中，作為顯示裝置的一個例子示出形成有發射白色光的發光元件及彩色層(濾色片)的發光機器的例子。
圖8A示出基板1001、基底絕緣膜1002、閘極絕緣膜1003、閘極電極1006、1007、1008、第一層間絕緣膜1020、第二層間絕緣膜1021、周邊部1042、像素部1040、驅動電路部1041、發光元件的第一電極1024W、1024R、1024G、1024B、EL層1028、發光元件的第二電極1029、密封基板1031、密封劑1032、紅色像素1044R、綠色像素1044G、藍色像素1044B、白色像素1044W等。
另外，在圖8A和圖8B中將彩色層(紅色彩色層1034R、綠色彩色層1034G、藍色彩色層1034B)設置於透明基材1033上。另外，還可以設置黑色層(黑矩陣)1035。對設置有彩色層及黑色層的透明基材1033進行對準將其固定在基板1001上。此外，彩色層及黑色層由覆蓋層1036覆蓋。另外，圖8A示出光不透過彩色層而透射到外部的發光層及光透過各顏色的彩色層而透射到外部的發光層，不透過彩色層的光成為白色光且透過彩色層的光成為紅色光、藍色光、綠色光，因此能夠以四個顏色的像素顯示影像。
圖8B示出將紅色彩色層1034R、綠色彩色層1034G、藍色彩色層1034B形成在閘極絕緣膜1003與第一層間絕緣膜1020之間的例子。如圖8B所示，也可以將彩色層設置在基板1001與密封基板1031之間。
另外，雖然作為上述說明的發光機器採用從形成有TFT的基板1001一側取出發光的結構(底部發射型)的發光元件，但是也可以採用從密封基板1031一側取出發光的結構(頂部發射型)的發光元件。
＜發光元件的結構例子2＞ 圖9A及圖9B示出頂部發射型發光機器的剖面圖。在此情況下，基板1001可以使用不使光透過的基板。直到製造連接TFT與發光元件的陽極的連接電極為止的製程與底部發射型發光機器同樣地進行。然後，以覆蓋電極1022的方式形成第三層間絕緣膜1037。該絕緣膜也可以具有平坦化的功能。第三層間絕緣膜1037可以使用與第二層間絕緣膜1021相同的材料或其他各種材料形成。
雖然發光元件的下部電極1025W、下部電極1025R、下部電極1025G、下部電極1025B在這裡都為陽極，但是也可以為陰極。另外，在圖9A及圖9B所示的頂部發射型發光機器中，較佳為下部電極1025W、下部電極1025R、下部電極1025G、下部電極1025B為反射電極。另外，較佳為第二電極1029具有發射光的功能以及使光透過的功能。另外，較佳為在第二電極1029與下部電極1025W、下部電極1025R、下部電極1025G、下部電極1025B間採用微腔結構，來放大特定波長的光。EL層1028的結構採用如實施方式1及實施方式3所說明那樣的結構，並且採用能夠得到白色發光的元件結構。
在圖8A及圖8B和圖9A及圖9B中，藉由使用多個發光層或者使用多個發光單元等來實現能夠得到白色發光的EL層的結構，即可。注意，獲得白色發光的結構不侷限於此。
在採用如圖9A及圖9B所示的頂部發射結構的情況下，可以使用設置有彩色層(紅色彩色層1034R、綠色彩色層1034G、藍色彩色層1034B)的密封基板1031進行密封。可以在密封基板1031上設置有位於像素與像素之間的黑色層(黑矩陣)1030。彩色層(紅色彩色層1034R、綠色彩色層1034G、藍色彩色層1034B)、黑色層(黑矩陣)也可以由覆蓋層覆蓋。另外，作為密封基板1031使用具有透光性的基板。
此外，雖然在圖9A中示出以紅色、綠色、藍色的三種顏色進行全彩色顯示的結構，但是如圖9B所示，也可以以紅色、綠色、藍色、白色的四種顏色進行全彩色顯示。此外，進行全彩色顯示的結構不侷限於這些結構。例如，也可以以紅色、綠色、藍色、黃色的四種顏色進行全彩色顯示。
根據本發明的一個實施方式的發光元件將螢光材料用作客體材料。因為螢光材料具有比磷光材料尖銳的光譜，所以可以得到色純度高的發光。因此，藉由將該發光元件用於本實施方式所示的發光機器，可以得到顏色再現性高的發光元件。
實施方式5 在本實施方式中，說明本發明的一個實施方式的電子機器及顯示裝置。
根據本發明的一個實施方式可以製造具有平面、發光效率高且可靠性高的電子機器及顯示裝置。根據本發明的一個實施方式，可以製造具有曲面、發光效率高且可靠性高的電子機器及顯示裝置。此外，如上所述，可以得到顏色再現性高的發光元件。
作為電子機器，例如可以舉出：電視機；桌上型或膝上型個人電腦；用於電腦等的顯示器；數位相機；數位攝影機；數位相框；行動電話機；可攜式遊戲機；可攜式資訊終端；音頻再生裝置；彈珠機等大型遊戲機等。
圖10A和圖10B所示的可攜式資訊終端900包括外殼901、外殼902、顯示部903及鉸鏈部905等。
外殼901與外殼902藉由鉸鏈部905連接在一起。可攜式資訊終端900可以從折疊狀態(圖10A)轉換成如圖10B所示的展開狀態。由此，攜帶時的可攜性好，並且由於具有大顯示區域，所以使用時的可見度高。
可攜式資訊終端900跨著由鉸鏈部905連接的外殼901和外殼902設置有撓性顯示部903。
可以將使用本發明的一個實施方式製造的發光機器用於顯示部903。由此，可以製造可靠性高的可攜式資訊終端。
顯示部903可以顯示文件資訊、靜態影像和動態影像等中的至少一個。當在顯示部903中顯示文件資訊時，可以將可攜式資訊終端900用作電子書閱讀器。
當使可攜式資訊終端900展開時，顯示部903被保持為曲率半徑大的狀態。例如，可以以包括以1mm以上且50mm以下，較佳為5mm以上且30mm以下的曲率半徑彎曲的部分的方式保持顯示部903。顯示部903的一部分跨著外殼901和外殼902連續地配置有像素，從而能夠進行曲面顯示。
顯示部903被用作觸控面板，可以用手指或觸控筆等進行操作。
顯示部903較佳為由一個撓性顯示器構成。由此，可以跨著外殼901和外殼902進行連續的顯示。此外，外殼901和外殼902也可以分別設置有顯示器。
為了避免在使可攜式資訊終端900展開時外殼901和外殼902所形成的角度超過預定角度，鉸鏈部905較佳為具有鎖定機構。例如，鎖定角度(達到該角度時不能再繼續打開)較佳為90°以上且小於180°，典型的是，可以為90°、120°、135°、150°或175°等。由此，可以提高可攜式資訊終端900的方便性、安全性和可靠性。
當鉸鏈部905具有上述鎖定機構時，可以抑制過大的力施加到顯示部903，從而可以防止顯示部903的損壞。由此，可以實現可靠性高的可攜式資訊終端。
外殼901和外殼902也可以包括電源按鈕、操作按鈕、外部連接埠、揚聲器、麥克風等。
外殼901和外殼902中的任一個可以設置有無線通訊模組，可以藉由網際網路、區域網路(LAN)、無線保真(Wi-Fi：註冊商標)等電腦網路進行資料收發。
圖10C所示的可攜式資訊終端910包括外殼911、顯示部912、操作按鈕913、外部連接埠914、揚聲器915、麥克風916、照相機917等。
可以將利用本發明的一個實施方式製造的發光機器用於顯示部912。由此，可以以高良率製造可攜式資訊終端。
在可攜式資訊終端910中，在顯示部912中具有觸控感測器。藉由用手指或觸控筆等觸摸顯示部912可以進行打電話或輸入文字等各種操作。
另外，藉由操作按鈕913的操作，可以進行電源的ON、OFF工作或切換顯示在顯示部912上的影像的種類。例如，可以將電子郵件的編寫畫面切換為主功能表畫面。
另外，藉由在可攜式資訊終端910內部設置陀螺儀感測器或加速度感測器等檢測裝置，可以判斷可攜式資訊終端910的方向(縱向或橫向)，而對顯示部912的螢幕顯示方向進行自動切換。另外，螢幕顯示方向的切換也可以藉由觸摸顯示部912、操作操作按鈕913或者使用麥克風916輸入聲音來進行。
可攜式資訊終端910例如具有選自電話機、筆記本和資訊閱讀裝置等中的一種或多種功能。明確地說，可攜式資訊終端910可以被用作智慧手機。可攜式資訊終端910例如可以執行行動電話、電子郵件、文章的閱讀及編輯、音樂播放、動畫播放、網路通訊、電腦遊戲等各種應用程式。
圖10D所示的照相機920包括外殼921、顯示部922、操作按鈕923、快門按鈕924等。另外，照相機920安裝有可裝卸的鏡頭926。
可以將利用本發明的一個實施方式製造的發光機器用於顯示部922。由此，可以製造可靠性高的照相機。
在此，雖然照相機920具有能夠從外殼921拆卸下鏡頭926而交換的結構，但是鏡頭926和外殼921也可以被形成為一體。
藉由按下快門按鈕924，照相機920可以拍攝靜態影像或動態影像。另外，也可以使顯示部922具有觸控面板的功能，藉由觸摸顯示部922進行攝像。
另外，照相機920還可以具備另外安裝的閃光燈裝置及取景器等。另外，這些構件也可以組裝在外殼921中。
圖11A為示出掃地機器人的例子的示意圖。
掃地機器人5100包括頂面上的顯示器5101及側面上的多個照相機5102、刷子5103及操作按鈕5104。雖然未圖示，但是掃地機器人5100的底面設置有輪胎和吸入口等。此外，掃地機器人5100還包括紅外線感測器、超音波感測器、加速度感測器、壓電感測器、光感測器、陀螺儀感測器等各種感測器。另外，掃地機器人5100包括無線通訊單元。
掃地機器人5100可以自動行走，檢測垃圾5120，可以從底面的吸入口吸引垃圾。
另外，掃地機器人5100對照相機5102所拍攝的影像進行分析，可以判斷牆壁、家具或步階等障礙物的有無。另外，在藉由影像分析檢測佈線等可能會繞在刷子5103上的物體的情況下，可以停止刷子5103的旋轉。
可以在顯示器5101上顯示電池的剩餘電量和所吸引的垃圾的量等。另外，也可以在顯示器5101上顯示掃地機器人5100的行走路徑。另外，顯示器5101可以是觸控面板，可以將操作按鈕5104顯示在顯示器5101上。
掃地機器人5100可以與智慧手機等可攜式電子機器5140互相通訊。照相機5102所拍攝的影像可以顯示在可攜式電子機器5140上。因此，掃地機器人5100的擁有者在出門時也可以知道房間的情況。另外，可以使用智慧手機等可攜式電子機器5140確認顯示器5101的顯示內容。
可以將本發明的一個實施方式的發光機器用於顯示器5101。
圖11B所示的機器人2100包括運算裝置2110、照度感測器2101、麥克風2102、上部照相機2103、揚聲器2104、顯示器2105、下部照相機2106、障礙物感測器2107及移動機構2108。
麥克風2102具有檢測使用者的聲音及周圍的聲音等的功能。另外，揚聲器2104具有發出聲音的功能。機器人2100可以使用麥克風2102及揚聲器2104與使用者交流。
顯示器2105具有顯示各種資訊的功能。機器人2100可以將使用者所希望的資訊顯示在顯示器2105上。顯示器2105可以安裝有觸控面板。顯示器2105可以是可拆卸的資訊終端，藉由將該資訊終端設置在機器人2100的所定位置，可以進行充電及資料的收發。
上部照相機2103及下部照相機2106具有對機器人2100的周圍環境進行攝像的功能。另外，障礙物感測器2107可以檢測機器人2100使用移動機構2108移動時的前方的障礙物的有無。機器人2100可以使用上部照相機2103、下部照相機2106及障礙物感測器2107認知周囲環境而安全地移動。
可以將本發明的一個實施方式的發光機器用於顯示器2105。
圖11C是示出護目鏡型顯示器的一個例子的圖。護目鏡型顯示器例如包括外殼5000、顯示部5001、揚聲器5003、LED燈5004、操作鍵(包括電源開關或操作開關)、連接端子5006、感測器5007(它具有測量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)、麥克風5008、第二顯示部5002、支撐部5012、耳機5013等。
可以將本發明的一個實施方式的發光機器用於顯示部5001及第二顯示部5002。
圖12A和圖12B示出可折疊的可攜式資訊終端5150。可折疊的可攜式資訊終端5150包括外殼5151、顯示區域5152及彎曲部5153。圖12A示出展開狀態的可攜式資訊終端5150。圖12B示出折疊狀態的可攜式資訊終端5150。雖然可攜式資訊終端5150具有較大的顯示區域5152，但是藉由將可攜式資訊終端5150折疊，可攜式資訊終端5150變小而可攜性好。
可以由彎曲部5153將顯示區域5152折疊成一半。彎曲部5153由可伸縮的構件和多個支撐構件構成，在折疊時，可伸縮的構件被拉伸，以彎曲部5153具有2mm以上，較佳為5mm以上的曲率半徑的方式進行折疊。
另外，顯示區域5152也可以為安裝有觸控感測器(輸入裝置)的觸控面板(輸入/輸出裝置)。可以將本發明的一個實施方式的發光元件用於顯示區域5152。
本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。
實施方式6 在本實施方式中，參照圖13說明將本發明的一個實施方式的發光元件適用於各種照明裝置的情況的例子。藉由使用本發明的一個實施方式的發光元件，可以製造發光效率及可靠性高的照明裝置。
藉由將本發明的一個實施方式的發光元件形成在具有撓性的基板上，能夠實現在曲面上具有發光區域的電子機器或照明裝置。
另外，還可以將應用了本發明的一個實施方式的發光元件的發光裝置適用於汽車的照明，其中該照明被設置於擋風玻璃、天花板等。
圖13是將發光元件用於室內照明裝置8501的例子。另外，因為發光元件可以實現大面積化，所以也可以形成大面積的照明裝置。另外，也可以藉由使用具有曲面的外殼來形成發光區域具有曲面的照明裝置8502。本實施方式所示的發光元件為薄膜狀，所以外殼的設計的彈性高。因此，可以形成能夠對應各種設計的照明裝置。並且，室內的牆面也可以設置有大型的照明裝置8503。也可以在照明裝置8501、照明裝置8502、照明裝置8503中設置觸控感測器，啟動或關閉電源。
另外，藉由將發光元件用於桌子的表面一側，可以提供具有桌子的功能的照明裝置8504。另外，藉由將發光元件用於其他家具的一部分，可以提供具有家具的功能的照明裝置。
如上所述，藉由應用本發明的一個實施方式的發光元件，能夠得到照明裝置及電子機器。注意，不侷限於本實施方式所示的照明裝置及電子機器，可以應用於各種領域的電子機器。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。 實施例1
在本實施例中，說明本發明的一個實施方式的發光元件及比較發光元件的製造例子以及該發光元件的特性。在本實施例中製造的發光元件的結構與圖1A所示的發光元件的結構相同。表1至表6示出元件的詳細結構。在表1至表4中，以x1 表示的值是在表5中示出的值，以x2 表示的值是在表6中示出的值。另外，以下示出所使用的化合物的結構及簡稱。
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＜發光元件的製造＞ 以下示出在本實施例中製造的發光元件的製造方法。
《發光元件2至發光元件5的製造》 在玻璃基板上作為電極101形成厚度為70nm的ITSO膜。電極101的電極面積為4mm2 (2mm×2mm)。
接著，在電極101上以重量比(DBT3P-II：MoO3 )為1：0.5且厚度為40nm的方式將DBT3P-II及氧化鉬(MoO3 )共蒸鍍來形成電洞注入層111。
接著，在電洞注入層111上作為電洞傳輸層112蒸鍍厚度為20nm的PCCP。
接著，在電洞傳輸層112上以重量比(mPCCzPTzn-02：PCCP：Ir(mpptz-diBuCNp)3 ：2tBu-ptBuDPhA2Anth)為0.5：0.5：0.1：x1 且厚度為30nm的方式將mPCCzPTzn-02、PCCP、Ir(mpptz-diBuCNp)3 以及2tBu-ptBuDPhA2Anth共蒸鍍來形成發光層130。接著，以重量比(mPCCzPTzn-02：PCCP：Ir(mpptz-diBuCNp)3 ：2tBu-ptBuDPhA2Anth)為0.8：0.2：0.1：x1 且厚度為10nm的方式將mPCCzPTzn-02、PCCP、Ir(mpptz-diBuCNp)3 以及2tBu-ptBuDPhA2Anth共蒸鍍。在發光層130中，Ir(mpptz-diBuCNp)3 是具有五員環的磷光材料。另外，2tBu-ptBuDPhA2Anth是具有保護基的螢光材料。注意，x1 的值根據各發光元件不同，表5示出各發光元件中的x1 的值。
接著，在發光層130上，依次蒸鍍厚度為20nm的mPCCzPTzn-02及厚度為10nm的NBPhen來形成傳輸層118。接著，在電子傳輸層118上，作為電子注入層119蒸鍍厚度為1nm的LiF。
接著，在電子注入層119上作為電極102形成厚度為200nm的鋁(Al)。
接著，在氮氛圍的手套箱中使用有機EL用密封劑將密封用玻璃基板固定於形成有有機材料的玻璃基板上，由此密封發光元件2至發光元件5。明確而言，將密封劑塗佈於形成在玻璃基板上的有機材料的周圍，貼合該玻璃基板和用來密封的玻璃基板，以6J/cm2 照射波長為365nm的紫外光，並且以80℃進行1小時的加熱處理。藉由上述製程獲得發光元件2至發光元件5。
《發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28、發光元件30至發光元件33、比較發光元件1、6、11、16、20、25、29及比較發光元件34至比較發光元件38的製造》 與上面說明的發光元件2至發光元件5同樣，藉由真空蒸鍍法製造發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28、發光元件30至發光元件33、比較發光元件1、6、11、16、20、25、29及比較發光元件34至比較發光元件38。表1至表4示出發光元件的詳細結構，所以省略詳細的製造方法。另外，表5示出在表1至表4中以x1 表示的值，表6示出以x2 表示的值。
比較發光元件1、6、11、16、20、25、29及比較發光元件34是在發光層130中不包含螢光材料的發光元件。因此，在發光元件中，包含在各發光層中的磷光材料發射光。上述發光元件是磷光材料被用作客體材料(能量受體)的發光元件且是作為磷光材料被用作能量施體的本發明的一個實施方式的發光元件的比較例子而示出的。
發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33是本發明的一個實施方式的發光元件。並且，包括在各發光層130中具有保護基的螢光材料的2tBu-ptBuDPhA2Anth。因此，發光元件發射螢光發光。另外，比較發光元件35至比較發光元件38也是包括在發光層130中具有保護基的螢光材料的2tBu-ptBuDPhA2Anth的螢光發光元件。
在發光元件2至發光元件5中作為具有五員環的磷光材料使用Ir(mpptz-diBuCNp)3 ，在發光元件7至發光元件10中作為具有五員環的磷光材料使用Ir(mpptz-diPrp)3 ，在發光元件12至發光元件15中作為具有五員環的磷光材料使用Ir(Mptz1-mp)3 ，在發光元件17至發光元件19中作為具有五員環的磷光材料使用Ir(pbi-diBuCNp)3 ，在發光元件20至發光元件24中作為具有五員環的磷光材料使用fac-Ir(pbi-diBup)3 ，在發光元件26至發光元件28中作為具有五員環的磷光材料使用Ir(pni-diBup)2 (mdppy)，在發光元件30至發光元件33中作為具有五員環的磷光材料使用Ir(pni-diBup)3 。上述具有五員環的磷光材料是具有三唑骨架或咪唑骨架的磷光材料的一個例子。另外，比較發光元件35至比較發光元件38使用不具有五員環骨架的磷光材料的Ir(ppy)3 ，比較發光元件35至比較發光元件38是為了與本發明的一個實施方式的發光元件的元件特性進行比較而製造的。
mPCCzPTzn-02與PCCP是形成激態錯合物的組合，4,6mCzP2Pm與PCCP是形成激態錯合物的組合。
＜發光元件的特性＞ 接著，測量上述製造的發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33、比較發光元件1、6、11、16、20、25、29及比較發光元件34至比較發光元件38的特性。在亮度及CIE色度的測量中，利用色亮度計(由Topcon Technohouse公司製造的BM-5A)。在電致發射光譜的測量中，利用多通道光譜分析儀(由日本濱松光子學株式會社製造的PMA-11)。
圖14、16、18、20、22、24、26、28分別示出發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33、比較發光元件1、6、11、16、20、25、29及比較發光元件34至比較發光元件38的外部量子效率-亮度特性。另外，圖15、17、19、21、23、25、27、29分別示出在發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33、比較發光元件1、6、11、16、20、25、29及比較發光元件34至比較發光元件38中以2.5mA/cm2 的電流密度使電流流過時的電致發射光譜。注意，各發光元件的測量在室溫(保持為23℃的氛圍)下進行。
另外，表7及表8示出1000cd/m2 附近的發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33、比較發光元件1、6、11、16、20、25、29及比較發光元件34至比較發光元件38的元件特性。
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Figure 02_image079
＜從能量施體(具有五員環骨架的磷光材料)到能量受體(具有保護基的螢光材料)的能量轉移＞ 如圖15所示，發光元件2至發光元件5的發射光譜的峰值波長為528nm左右且半寬為62nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。另一方面，比較發光元件1的發射光譜的峰值波長為492nm且半寬為67nm，呈現來源於Ir(mpptz-diBuCNp)3 的發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
如圖17所示，發光元件7至發光元件10的發射光譜的峰值波長為530nm左右且半寬為66nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。另一方面，比較發光元件6的發射光譜的峰值波長為508nm且半寬為85nm，呈現來源於Ir(mpptz-diPrp)3 的發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
如圖19所示，發光元件12至發光元件15的發射光譜的峰值波長為529nm左右且半寬為64nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。另一方面，比較發光元件11的發射光譜的峰值波長為502nm且半寬為91nm，呈現來源於Ir(Mptz1-mp)3 的發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
如圖21所示，比較發光元件16的發射光譜的最大峰值波長為513nm且半寬為64nm，呈現來源於Ir(pbi-diBuCNp)3 的發光。發光元件17的發射光譜與比較發光元件16的發射光譜不同。這是因為檢測出來源於Ir(pbi-diBuCNp)3 的發光和來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的發光。因此，可知：從發光元件17獲得螢光發光。另外，發光元件18及發光元件19的發射光譜的峰值波長為535nm左右且半寬為69nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
如圖23所示，比較發光元件20的發射光譜的最大峰值波長為508nm且半寬為64nm，呈現來源於fac-Ir(pbi-diBup)3 的發光。發光元件21的發射光譜與比較發光元件20的發射光譜不同。這是因為檢測出來源於fac-Ir(pbi-diBup)3 的發光和來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的發光。因此，可知：從發光元件21獲得螢光發光。另外，發光元件22及發光元件24的發射光譜的峰值波長為538nm左右且半寬為69nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
如圖25所示，比較發光元件25的發射光譜的最大峰值波長為525nm且半寬為73nm，呈現來源於Ir(pni-diBup)2 (mdppy)的發光。發光元件26的發射光譜與比較發光元件25的發射光譜不同。這是因為檢測出來源於Ir(pni-diBup)2 (mdppy)的發光和來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的發光。因此，可知：從發光元件26獲得螢光發光。另外，發光元件27及發光元件28的發射光譜的峰值波長為535nm左右且半寬為69nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
如圖27所示，比較發光元件29的發射光譜的最大峰值波長為500nm且半寬為59nm，呈現來源於Ir(pni-diBup)3 的發光。發光元件30的發射光譜與比較發光元件29的發射光譜不同。這是因為檢測出來源於Ir(pni-diBup)3 的發光和來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的發光。因此，可知：從發光元件29獲得螢光發光。另外，發光元件31至發光元件33的發射光譜的峰值波長為536nm左右且半寬為65nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
如圖29所示，比較發光元件34的發射光譜的最大峰值波長為517nm且半寬為70nm，呈現來源於Ir(ppy)3 的發光。另外，比較發光元件35至比較發光元件38發射光譜的峰值波長為535nm左右且半寬為69nm左右，呈現來源於2tBu-ptBuDPhA2Anth的綠色發光。
發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33呈現來源於螢光材料的發光，但是如圖16、圖18、圖20、圖22、圖24、圖26、表7及表8所示，螢光材料的2tBu-ptBuDPhA2Anth的濃度高的發光元件也呈現高發光效率，亦即呈現至少超過14%的外部量子效率。另外，本發明的一個實施方式的發光元件的發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33在任何濃度也呈現高於比較發光元件37的外部量子效率。
因從一對電極注入的載子(電洞及電子)的再結合而產生的單重激子的產生概率最大為25%，因此當向外部的光提取效率為30%時，螢光發光元件的外部量子效率最大為7.5%。但是，在發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33中得到高效率，亦即高於7.5%的外部量子效率。這是因為：除了來源於從一對電極注入的載子(電洞及電子)的再結合而生成的單重激子的發光以外，還從螢光材料得到來源於三重激子的能量轉移的發光。根據本結果，可以說：在本發明的一個實施方式的發光元件中，藉由使用具有保護基的螢光材料及具有五員環骨架的磷光材料，抑制三重激子的無輻射失活而在發光層中生成的單重激發能和三重激發能高效地被轉換為螢光材料的發光。
＜螢光材料的吸收光譜與具有五員環的磷光材料的發射光譜的重疊＞ 接著，調查螢光材料的2tBu-ptBuDPhA2Anth的吸收光譜與用於各發光元件的磷光材料的EL發射光譜的關係。圖30至圖36示出其結果。
如上所述，比較發光元件1、6、11、16、20、25、29呈現來源於用於各發光層的磷光材料的發光。從圖30至圖36可知：各磷光材料的發射光譜與2tBu-ptBuDPhA2Anth的吸收光譜具有彼此重疊的部分。因此，在作為發光層使用各磷光材料和2tBu-ptBuDPhA2Anth時，有可能發生從各磷光材料到2tBu-ptBuDPhA2Anth的能量轉移。在此，如上所述，本發明的一個實施方式的發光元件呈現高發光效率。就是說，可知：在一般的螢光元件中會發生的發光層中的三重激子的失活被抑制。這是具有保護基的螢光材料的使用帶來的效果。另外，也是如下因素帶來的效果：藉由使用具有五員環的磷光材料，抑制螢光材料中的載子的再結合，並且抑制基於德克斯特機制從磷光材料到螢光材料的三重激子的能量轉移及三重激子的能量失活。
＜客體材料濃度所引起的外部量子效率的變化＞ 圖37示出使用各磷光材料的發光元件中的客體材料濃度與外部量子效率的關係。從圖37可知：與使用不具有五員環骨架的磷光材料的Ir(ppy)3 的比較發光元件34至38相比，使用具有五員環的磷光材料的本發明的一個實施方式的發光元件抑制螢光材料的濃度增加所引起的外部量子效率的下降。這是因為：藉由將具有保護基的客體材料用於發光層且使用具有五員環的磷光材料，抑制基於德克斯特機制三重激發能的能量從主體材料到客體材料轉移且三重激發能失活。再者，由於藉由提高客體材料的濃度可以高效地利用基於福斯特機制的激發能的從主體材料到客體材料的能量轉移，並且將發光層中的三重激發能和單重激發能高效地轉換為螢光材料的發光。由此可知，藉由本發明的一個實施方式的發光元件，可以得到客體材料濃度高且發光效率高的發光元件。
另外，也可知：在使用Ir(mpptz-diPrp)3 、Ir(Mptz1-mp)3 的發光元件中，藉由提高客體材料濃度，發光效率提高。
＜發光元件的可靠性測量＞ 接著，對發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15、發光元件17至發光元件19、發光元件21至發光元件24、發光元件26至發光元件28及發光元件30至發光元件33、以及比較發光元件1、6、11、16、20、25、29進行在2.0mA下的定電流驅動測試。圖38至圖44示出其結果。從圖38至圖44可知：藉由提高客體材料濃度，可靠性提高。這意味著藉由增高客體材料的濃度可以將發光層中的激發能高效地轉換為客體材料的發光。就是說，意味著藉由增高客體材料的濃度，可以增高從主體材料到客體材料的基於福斯特機制的三重激發能的能量轉移速度。
在此，在發光層中，從能量施體到客體材料的能量轉移，亦即與發光有關的能量轉移與雜質或劣化物的影響造成的淬滅過程競爭。因此，為了得到可靠性良好的發光元件，提高與發光有關的能量轉移速度是重要的。
＜發光元件的螢光壽命測量＞ 接著，為了調查客體材料的濃度的不同所帶來的發光速度之差，測量發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15以及比較發光元件1、6、11的螢光壽命。在測量中，使用皮秒螢光壽命測量系統(日本濱松光子學公司製造)。在本測量中，為了測量發光元件中的螢光發光的壽命，對發光元件施加矩形脈衝電壓，並且使用條紋攝影機對在電壓下降後衰減的發光進行時間分辨測量。脈衝電壓以10Hz的頻率施加，並且藉由將反復測量的資料累計起來獲得S/N比例高的資料。另外，以如下條件進行測試：在室溫(300K)下，以發光元件的亮度為1000cd/m2 附近的方式施加3V至4V左右的施加脈衝電壓，施加脈衝時間寬度為100μ秒，負偏壓為-5V(元件驅動為OFF時)，測量時間範圍為10μ秒。圖49至圖51示出測量結果。注意，在圖49至圖51中，縱軸表示以持續注入載子的狀態(脈衝電壓為ON時)下的發光強度正規化的強度。此外，橫軸表示脈衝電壓下降後的經過時間。
藉由對圖49至圖51所示的衰減曲線使用指數函數進行擬合，可知：發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10呈現具有0.4μ秒以下的瞬時螢光成分及2μ秒左右的延遲螢光成分的發光，發光元件12至發光元件15呈現具有0.4μ秒以下的瞬時螢光成分及4μ秒左右的延遲螢光成分的發光。另外，也可知：在作為客體材料添加螢光材料時，螢光材料的濃度越高，瞬時螢光成分的比例越高且延遲螢光成分的比例越低。另外，也可知：比較發光元件1呈現來源於磷光材料的發光且呈現具有0.5μ秒以下的瞬時螢光成分及4μ秒左右的延遲螢光成分的發光，比較發光元件6及比較發光元件11呈現來源於磷光材料的發光且呈現具有0.5μ秒以下的瞬時螢光成分及2μ秒左右的延遲螢光成分的發光。
由此可知，藉由將螢光材料作為客體材料添加到發光層，發光速度提高且來源於螢光材料的瞬時螢光成分的比例增加。在此，如上所述，本發明的一個實施方式的發光元件2至發光元件5、發光元件7至發光元件10、發光元件12至發光元件15即使螢光材料的濃度高也呈現高外部量子效率。就是說，可知在本發明的一個實施方式的發光元件中，即使來源於螢光材料的發光的比例增加，也呈現高發光效率。這意味著：在本發明的一個實施方式的發光元件中，可以抑制從主體材料到客體材料的基於德克斯特機制的三重激發能的能量轉移及三重激發能的失活，而可以增高客體材料的濃度，因此可以提高基於福斯特機制的激發能的能量轉移效率。因此，在本發明的一個實施方式的發光元件中，可以將單重激發能和三重激發能都高效地用於發光。
另外，如圖49至圖51所示，為了提高能量轉移速度，較佳為提高發光層中的客體材料濃度。本發明的一個實施方式的發光元件可以抑制基於德克斯特機制的能量轉移，同時提高基於福斯特機制的能量轉移速度，藉由減少與淬滅過程的競爭所造成的影響，可以得到具有良好發光效率及良好可靠性的發光元件。另外，在各比較發光元件中觀察到磷光發光所以發光壽命長，但是本發明的一個實施方式的發光元件是螢光發光所以發光壽命短。因此，可以減少與上述淬滅過程的競爭所造成的影響。因此，在本發明的一個實施方式的發光元件中，可以增高客體材料的濃度，而可以得到發光效率及可靠性高的發光元件。 實施例2
在本實施例中，說明與實施例1不同的本發明的一個實施方式的發光元件及比較發光元件的製造例子及該發光元件的特性。在本實施例中製造的發光元件的結構與圖1A所示的發光元件的結構相同。表9示出元件的詳細結構。另外，以下示出所使用的化合物的結構及簡稱。關於其他有機化合物，可以參照上述實施例及上述實施方式。
Figure 02_image081
Figure 02_image083
Figure 02_image085
《比較發光元件39及發光元件40至發光元件43的製造》 與上述發光元件2至發光元件5同樣，比較發光元件39及發光元件40至發光元件43藉由真空蒸鍍法製造。表9及表10示出各發光元件的詳細結構，所以省略詳細的製造方法。另外，表10示出在表9中以x3 表示的值。
在比較發光元件39中，磷光材料的Ir(pbi-diBuCNp)3 用作能量受體。比較發光元件39是作為磷光材料被用作能量施體的本發明的一個實施方式的發光元件的比較例子而示出的。
＜發光元件的特性＞ 接著，測量上述製造了的比較發光元件39及發光元件40至發光元件43的特性。測量方法與實施例1相同。
圖52示出比較發光元件39及發光元件40至發光元件43的外部量子效率-亮度特性。另外，圖53示出分別在比較發光元件39及比較發光元件40至發光元件43中以2.5mA/cm2 的電流密度使電流流過時的電致發射光譜。注意，各發光元件的測量在室溫(保持為23℃的氛圍)下進行。
另外，表11示出1000cd/m2 附近的比較發光元件39及比較發光元件40至發光元件43的元件特性。
Figure 02_image087
＜從能量施體(具有五員環骨架的磷光材料)到能量受體(具有保護基的螢光材料)的能量轉移＞ 如圖53所示，發光元件40至發光元件43的發射光譜的峰值波長為520nm左右且半寬為69nm左右，呈現來源於2,6tBu-mmtBuDPhA2Anth 的綠色發光。另一方面，比較發光元件39的發射光譜的峰值波長為513nm且半寬為63nm，呈現來源於Ir(pbi-diBuCNp)3 的發光。因此，可知：在本發明的一個實施方式的發光元件中，能量從磷光材料到螢光材料轉移。
發光元件40至發光元件43雖然呈現來源於螢光材料的發光，但是如圖52及表11所示，也在螢光材料的濃度高的發光元件中呈現高發光效率，亦即至少超過15%的外部量子效率。根據本結果，可以說：在本發明的一個實施方式的發光元件中，藉由使用具有保護基的螢光材料及具有五員環骨架的磷光材料，抑制三重激子的無輻射失活而在發光層中生成的單重激發能和三重激發能高效地被轉換為螢光材料的發光。
＜發光元件的可靠性測量＞ 接著，進行比較發光元件39及發光元件40至發光元件43的在2.0mA下的定電流驅動測試。圖54示出其結果。從圖54可知：藉由提高客體材料濃度，可靠性提高。這意味著藉由增高客體材料的濃度可以將發光層中的激發能高效地轉換為客體材料的發光。就是說，意味著藉由增高客體材料的濃度，可以增高從主體材料到客體材料的基於福斯特機制的三重激發能的能量轉移速度。
＜發光元件的螢光壽命測量＞ 接著，為了調查客體材料的濃度的不同所帶來的發光速度之差，測量比較發光元件39及發光元件40至發光元件43的螢光壽命。測量方法與實施例1同樣。圖55示出其結果。
從圖55可知：螢光材料(客體材料)的濃度越高，發光速度快的螢光成分的比例越高且延遲螢光成分的比例越低。由此可知，藉由將螢光材料作為客體材料添加到發光層，發光速度提高且來源於螢光材料的瞬時螢光成分的比例增加。
在此，如上所述，即使使用螢光材料的濃度高的發光元件，本發明的一個實施方式的發光元件40至發光元件43也呈現高外部量子效率。就是說，可知在本發明的一個實施方式的發光元件中，即使來源於螢光材料的發光的比例增加，也呈現高發光效率。這意味著：在本發明的一個實施方式的發光元件中，可以抑制從主體材料到客體材料的基於德克斯特機制的三重激發能的能量轉移及三重激發能的失活，而可以增高客體材料的濃度，因此可以提高基於福斯特機制的激發能的能量轉移效率。因此，在本發明的一個實施方式的發光元件中，可以將單重激發能和三重激發能都高效地用於發光。
(參考例1) 在本參考例中，說明用於實施例1的具有保護基的螢光材料，亦即2tBu-ptBuDPhA2Anth的合成方法。
將1.2g(3.1mmol)的2-三級丁基蒽、1.8g(6.4mmol)的雙(4-三級丁基苯基)胺、1.2g(13mmol)的三級丁醇鈉以及60mg(0.15mmol)的2-二環己基膦基-2’,6’-二甲氧基-1,1’-聯苯(簡稱：SPhos)放在200mL三頸燒瓶中，用氮氣置換燒瓶內的空氣。對該混合物加入35mL的均三甲苯，對該混合物進行減壓脫氣，對該混合物加入40mg(70μmol)的雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)，然後在氮氣流下以170℃攪拌該混合物4小時。
在攪拌之後，對所得到的混合物加入400mL的甲苯，然後藉由矽酸鎂(日本和光純藥工業公司、目錄號碼：066-05265)、矽藻土(日本和光純藥工業公司、目錄號碼：537-02305)、礬土進行吸引過濾而得到濾液。濃縮所得到的濾液得到褐色固體。
利用矽膠管柱層析法(展開溶劑：己烷：甲苯=9：1)對該固體進行純化，得到目的物的黃色固體。使用甲苯、己烷和乙醇使所得到的黃色固體再結合，以61%的產率得到1.5g的目的物的黃色固體。以下示出本合成方案(A-1)。
Figure 02_image089
藉由梯度昇華法，使1.5g的所得到的黃色固體昇華純化。在壓力為4.5Pa的條件下，以315℃加熱黃色固體15小時來進行昇華純化。在昇華純化之後，以89%的回收率得到1.3g的目的物的黃色固體。
此外，以下示出藉由本合成得到的黃色固體的利用1 H-NMR的測量結果。另外，圖45A和圖45B、圖46示出1 H-NMR譜。圖45B是圖45A的6.5ppm至9.0ppm範圍的放大圖。另外，圖46是圖45A的0.5ppm至2.0ppm範圍的放大圖。由該結果可知得到目的物的2tBu-ptBuDPhA2Anth。
1 H-NMR(CDCl3 , 300MHz)：σ=8.20-8.13(m、2H)、8.12(d、J=8.8Hz、1H)、8.05(d、J=2.0Hz、1H)、7.42(dd、J=9.3Hz、2.0Hz、1H)、7.32-7.26(m、2H)7.20(d、J=8.8Hz、8H)、7.04(dd、J=8.8Hz、2.4Hz、8H)、1.26(s、36H)、1.18(s、9H)。
(參考例2) 在本參考例中，說明用於實施例1的具有五員環的磷光材料的一個例子，亦即Ir(pni-diBup)3 的合成方法。
＜步驟1：2,6-二異丁基苯胺的合成＞ 將2,6-二氯苯胺100g(617mmol)、異丁基硼酸230g(2256mmol)、磷酸三鉀479g(2256mmol)、2-二環己基膦基-2’,6’-二甲氧基聯苯(S-phos)10g(24.7mmol)、甲苯3000mL放在5000mL三頸燒瓶中，用氮氣置換燒瓶內的空氣，一邊對燒瓶內進行減壓一邊攪拌，使該混合物脫氣。脫氣後，追加三(二亞苄基丙酮)二鈀(0)11g(11.5mmol)，在氮氣流下以120℃攪拌12小時。經過規定時間後，對所得到的反應溶液進行吸引過濾。所得到的反應溶液藉由使用甲苯抽出而純化。然後，藉由矽膠管柱層析法進行純化。作為展開溶劑，使用己烷：甲苯=15：1。濃縮所得到的餾分而以62%的収率得到目的物的黑色油狀物79g。以下式子(B-1)示出步驟1的合成方案。
Figure 02_image091
＜步驟2；2-硝萘-1-三氟甲烷磺酸鹽的合成＞ 將2-硝-1-萘酚35g(182mmol)、脫水二氯甲烷500mL、三乙基胺51mL(365mmol)放在1000mL三頸燒瓶，用氮氣置換燒瓶內的空氣，冷卻到0℃。在此，滴下三氟甲烷磺酸酐(簡稱：Tf2 O)40mL(243mmol)，以0℃攪拌1小時，以室溫攪拌20小時。經過指定時間後，對所得到的混合物添加水300mL、1M鹽酸30mL。然後，藉由使用二氯甲烷的抽出使該混合物純化。然後，藉由矽膠管柱層析法進行純化。作為展開溶劑，使用己烷：二氯甲烷=5：1。濃縮所得到的餾分而以80%的収率得到目的物的黃色油狀物47g。以下式子(B-2)示出步驟2的合成方案。
Figure 02_image093
＜步驟3；N-(2,6-二異丁基苯基)-2-硝-1-萘胺的合成＞ 將在步驟1合成的2,6-二異丁基苯胺30g(146mmol)、在步驟2合成的2-硝萘-1-三氟甲烷磺酸鹽47g(146mmol)、碳酸銫81g(248mmol)、甲苯750mL放在2000mL三頸燒瓶中，用氮氣置換燒瓶內的空氣，一邊對燒瓶內進行減壓一邊攪拌，使該混合物脫氣。脫氣之後，添加S-phos4.8g(11.7mmol)、三(二亞苄基丙酮)二鈀(0)2.7g(2.9mmol)，在氮氣流下以130℃攪拌28小時。經過指定時間後，藉由使用甲苯的抽出使所得到的混合物純化。然後，藉由矽膠管柱層析法進行純化。作為展開溶劑，使用己烷：乙酸乙酯=15：1。濃縮所得到的餾分而以23%的収率得到黃色油狀物13g。以下式子(B-3)示出步驟3的合成方案。
Figure 02_image095
＜步驟4；N-(2,6-二異丁基苯基)-1,2-萘二胺的合成＞ 將在步驟3合成的N-(2,6-二異丁基苯)-2-硝-1-萘胺13g(34mmol)、水6.1mL(0.34mol)、乙醇400mL放在1000mL三頸燒瓶，攪拌。對該混合物添加氯化錫(II)32g(0.17mol)，在氮氣流下以80℃攪拌5小時。經過指定時間後，藉由將所得到的反應混合物倒入2M氫氧化鈉水溶液500mL，以室溫攪拌2小時。對所析出的沉澱物進行吸引過濾，使用氯仿洗淨，得到濾液。藉由使用氯仿的抽出使所得到的濾液純化。然後，藉由矽膠管柱層析法進行純化。作為展開溶劑，使用己烷：乙酸乙酯=15：1。濃縮所得到的餾分而以81%的収率得到目的物的黑色油狀物9.5g。以下式子(B-4)示出步驟4的合成方案。
Figure 02_image097
＜步驟5；1-(2,6-二異丁基苯基)-2-苯基-1H-萘并[1,2-d]咪唑(簡稱：Hpni-diBup)的合成＞ 將在步驟4合成的N-(2,6-二異丁基苯基)-1,2-萘二胺9.5g(27mmol)、乙腈100mL、苯甲醛2.9g(27mmol)放在300mL茄形燒瓶，以100℃攪拌6小時。對該混合物添加氯化鐵(III)0.044g(0.274mmol)，以100℃攪拌16小時。經過指定時間後，使用乙酸乙酯抽出所得到的反應混合物，對所得到的油狀物添加甲苯100mL、氧化錳(IV)10g而將其放在300mL茄形燒瓶，以130℃攪拌7小時。經過指定時間後，經過矽藻土(日本和光純藥工業公司，目錄號碼：537-02305)/矽酸鎂(日本和光純藥工業公司，目錄號碼：066-05265)/礬土而對得到的反應混合物進行吸引過濾。濃縮所得到的濾液，得到油狀物。藉由矽膠管柱層析法使所得到的油狀物純化。作為展開溶劑，使用甲苯。濃縮所得到的餾分而以66%的収率得到目的物的白色固體7.9g。以下式子(B-5)示出步驟5的合成方案。
Figure 02_image099
＜步驟6；二-μ-氯-四{2-[1-(2,6-二異丁基苯基)-1H-萘并[1,2-d]咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}二銥(III)(簡稱：[Ir(pni-diBup)2 Cl]2 )的合成＞ 將在步驟5合成的1-(2,6-二異丁基苯基)-2-苯基-1H-萘并[1,2-d]咪唑(簡稱：Hpni-diBup)3.3g(7.7mmol)、氯化銥一水合物1.6g(3.7mmol)、2-乙氧基乙醇30mL、水10mL放在100mL圓底燒瓶中，用氬置換燒瓶內的空氣。藉由對該反應容器照射微波(2.45GHz、100W)2小時，起反應。反應之後，對反應溶液進行吸引過濾，以69%的產率得到目的物的黃色固體2.8g。以下式子(B-6)示出步驟6的合成方案。
Figure 02_image101
＜步驟7；三{2-[1-(2,6-二異丁基苯基)-1H-萘并[1,2-d]咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}銥(III)(簡稱：[Ir(pni-diBup)3 ])的合成＞ 將藉由步驟1至6的方法合成的二-μ-氯-四{2-[1-(2,6-二異丁基苯基)-1H-萘并[1,2-d]咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}二銥(III)(簡稱：[Ir(pni-diBup)2 Cl]2 )2.0g(0.92mmol)、二氯甲烷150mL放在500mL三頸燒瓶，在氮氣流下攪拌。對該混合溶液滴下三氟甲烷磺酸銀0.72g(2.8mmol)及甲醇150mL的混合溶液，在暗處攪拌3天。經過指定時間的反應之後，使反應混合物透過矽藻土，過濾。濃縮所得到的濾液，得到黃色固體2.7g。將所得到的固體2.7g、乙醇50mL、藉由步驟1至5的方法合成的1-(2,6-二異丁基苯基)-2-苯基-1H-萘并[1,2-d]咪唑(簡稱：Hpni-diBup)1.6g(3.7mmol)放在500mL茄形燒瓶，在氮氣流下進行20小時的加熱回流。經過指定時間的反應之後，對反應混合物進行吸引過濾而得到固體。將所得到的固體溶解於二氯甲烷，透過矽藻土/中性矽膠/矽藻土進行吸引過濾。濃縮所得到的濾液而得到固體。藉由矽膠管柱層析法對所得到的固體進行純化。作為展開溶劑使用二氯甲烷：己烷=1：3。濃縮所得到的餾分而得到固體。使用乙酸乙酯/己烷使所得到的固體再結晶，以40%的収率得到固體1.1g。以下式子(B-7)示出合成方案。
Figure 02_image103
藉由梯度昇華法，使1.1g的所得到的固體昇華純化。在壓力為2.6Pa，氬流量為10.5mL/min的條件下以340℃加熱所得到的固體41小時來進行昇華純化。在昇華純化之後，以88%的回收率得到0.93g的黃色固體。
對上面得到的黃色固體進行質子NMR(1 H-NMR)測量。以下示出所得到的值。另外，圖47示出1 H-NMR譜。從圖47可知：得到本發明的一個實施方式的有機金屬錯合物的Ir(pni-diBup)3 。
1 H-NMR.δ(CD2 Cl2 ):0.15(d, 9H), 0.39-0.42(m, 18H), 0.59(d, 9H), 1.27-1.35(m, 3H), 1.78-1.86(m, 3H), 1.93-2.02(m, 6H), 2.33(d, 6H), 6.35-6.40(m, 6H), 6.56-6.61(m, 6H), 7.04-7.07(m, 6H), 7.16(t, 3H), 7.25(d, 3H), 7.30(t, 3H), 7.40(d, 3H), 7.48(d, 3H), 7.63(t, 3H), 7.73(d, 3H)。
(參考例3) 在本參考例中，說明用於實施例1的具有五員環的磷光材料的一個例子，亦即Ir(pni-diBup)2 (mdppy)的合成方法。
＜步驟1；雙{2-[1-(2,6-二異丁基苯基)-1H-萘并[1,2-d]咪唑-2-基-κN3]苯基-κC}[2-(4-甲基-5-苯基-2-吡啶基-κN2)苯基-κC]銥(III)(簡稱：[Ir(pni-diBup)2 (mdppy)])的合成＞ 將[Ir(mdppy)2 Cl]2 1.3g(0.9mmol)、二氯甲烷180mL放在500mL三頸燒瓶，在氮氣流下進行攪拌。對該混合溶液滴下三氟甲烷磺酸銀0.7g(2.7mmol)及甲醇35mL的混合溶液，在暗處攪拌18小時。經過指定時間的反應之後，使反應混合物透過矽藻土，過濾。濃縮所得到的濾液，得到黃色固體1.9g。將所得到的黃色固體1.9g、甲醇30mL、乙醇30mL、Hpni-diBup1.6g(3.6mmol)放在300mL茄形燒瓶，在氮氣流下進行23小時的加熱回流。經過指定時間之後，對反應混合物吸引過濾而去除不溶物，然後濃縮濾液來得到固體。對所得到的固體添加1-丁醇60mL，在氮氣流下進行加熱回流22小時。經過指定時間的反應之後，對反應混合物進行吸引過濾而得到固體。藉由矽膠管柱層析法對所得到的固體進行純化。作為展開溶劑使用己烷：二氯甲烷=3：1的混合溶劑。濃縮所得到的餾分而得到固體。使用乙酸乙酯/己烷使所得到的固體再結晶，以9%的収率得到目的物的黃色固體0.20g。以下式子(C-1)示出合成方案。
Figure 02_image105
藉由梯度昇華法，使0.19g的所得到的固體昇華純化。在壓力為2.5Pa，氬流量為10.3mL/min的條件下以320℃加熱所得到的固體18小時來進行昇華純化。在昇華純化之後，以72%的回收率得到目的物的黃色固體0.14g。
對上面得到的黃色固體進行1 H-NMR測量。以下示出所得到的值。另外，圖48示出1 H-NMR譜。從圖48可知：得到本發明的一個實施方式的有機金屬錯合物的[Ir(pni-diBup)2 (mdppy)]。
1 H-NMR.δ(CD2 Cl2 ):0.09-0.15(m, 9H), 0.29-0.34(m, 9H), 0.40(t, 1H), 0.45(d, 3H), 0.51(d, 3H), 1.18-1.24(m, 1H), 1.34-1.49(m, 1H), 1.70-1.78(m, 1H), 1.88-2.09(m, 6H), 2.17-2.25(m, 2H), 2.51(s, 3H), 6.30-6.40(m, 3H), 6.48(t, 1H), 6.61-6.52(m, 3H), 6.64-6.69(m, 2H), 6.74-6.79(m, 2H), 6.83(t, 1H), 6.93-7.01(m, 3H), 7.08(t, 1H), 7.13-7.25(m, 8H), 7.34-7.51(m, 6H), 7.57-7.73(m, 4H), 7.87(d, 1H), 7.94(s, 1H), 8.31(s, 1H)。
(參考例4) 在本參考例中，說明用於實施例2的具有保護基的螢光材料，亦即2,6tBu-mmtBuDPhA2Anth的合成方法。
將1.1g(2.5mmol)的2,6-二-三級丁基蒽、2.3g(5.8mmol)的雙(3,5-三級丁基苯基)胺、1.1g(11mmol)的三級丁醇鈉以及60mg(0.15mmol)的SPhos放在200mL三頸燒瓶中，用氮氣置換燒瓶內的空氣。對該混合物加入25mL的二甲苯，對該混合物進行減壓脫氣，對該混合物加入40mg(70μmol)的雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)，然後在氮氣流下以150℃攪拌該混合物6小時。
在攪拌之後，對所得到的混合物加入400mL的甲苯，然後藉由矽酸鎂、矽藻土、礬土進行吸引過濾而得到濾液。濃縮所得到的濾液得到褐色固體。
利用矽膠管柱層析法(展開溶劑使用己烷：甲苯=9：1)對該固體進行純化，得到目的物的黃色固體。使用己烷和甲醇使所得到的黃色固體再結合，以17%的產率得到0.45g的目的物的黃色固體。下述(D-1)示出步驟1的合成方案。
Figure 02_image107
藉由梯度昇華法，使0.45g的所得到的黃色固體昇華純化。在壓力為5.0Pa的條件下，以275℃加熱黃色固體15小時來進行昇華純化。在昇華純化之後，以82%的回收率得到0.37g的目的物的黃色固體。
注意，以下示出上述步驟1中得到的黃色固體的利用1 H-NMR的測量結果。另外，圖56A、圖56B及圖57示出1 H-NMR譜。圖56B是圖56A的6.5ppm至9.0ppm範圍的放大圖。另外，圖57是圖56A的0.5ppm至2.0ppm範圍的放大圖。由該結果可知得到2,6tBu-mmtBuDPhA2Anth。
1 H-NMR(CDCl3 , 300MHz):σ=8.11(d、J=9.3Hz、2H)、7.92(d、J=1.5Hz、1H)、7.34(dd、J=9.3Hz、2.0Hz、2H)、6.96-6.95(m、8H)、6.91-6.90(m、4H)、1.13-1.12(m、90H)。
100:EL層 101:電極 102:電極 106:發光單元 108:發光單元 111:電洞注入層 112:電洞傳輸層 113:電子傳輸層 114:電子注入層 115:電荷產生層 116:電洞注入層 117:電洞傳輸層 118:電子傳輸層 119:電子注入層 120:發光層 130:發光層 131:化合物 132:化合物 133:化合物 134:化合物 135:化合物 150:發光元件 170:發光層 250:發光元件 301:客體材料 302:客體材料 310:發光體 320:保護基 330:主體材料 601:源極一側驅動電路 602:像素部 603:閘極一側驅動電路 604:密封基板 605:密封劑 607:空間 608:佈線 610:基板 611:開關用TFT 612:電流控制用TFT 613:電極 614:絕緣物 616:EL層 617:電極 618:發光元件 623:n通道TFT 624:p通道TFT 900:可攜式資訊終端 901:外殼 902:外殼 903:顯示部 905:鉸鏈部 910:可攜式資訊終端 911:外殼 912:顯示部 913:操作按鈕 914:外部連接埠 915:揚聲器 916:麥克風 917:照相機 920:照相機 921:外殼 922:顯示部 923:操作按鈕 924:快門按鈕 926:透鏡 1001:基板 1002:基底絕緣膜 1003:閘極絕緣膜 1006:閘極電極 1007:閘極電極 1008:閘極電極 1020:層間絕緣膜 1021:層間絕緣膜 1022:電極 1024B:電極 1024G:電極 1024R:電極 1024W:電極 1025B:下部電極 1025G:下部電極 1025R:下部電極 1025W:下部電極 1026:分隔壁 1028:EL層 1029:電極 1031:密封基板 1032:密封劑 1033:基材 1034B:彩色層 1034G:彩色層 1034R:彩色層 1036:保護層 1037:層間絕緣膜 1040:像素部 1041:驅動電路部 1042:邊緣部 1044R:紅色像素 1044G:綠色像素 1044B:藍色像素 1044W:白色像素 2100:機器人 2101:照度感測器 2102:麥克風 2103:上部照相機 2104:揚聲器 2105:顯示器 2106:下部照相機 2107:障礙物感測器 2108:移動機構 2110:運算裝置 5000:外殼 5001:顯示部 5002:顯示部 5003:揚聲器 5004:LED燈 5006:連接端子 5007:感測器 5008:麥克風 5012:支撐部 5013:耳機 5100:掃地機器人 5101:顯示器 5102:照相機 5103:刷子 5104:操作按鈕 5120:垃圾 5140:可攜式電子機器 5150:可攜式資訊終端 5151:外殼 5152:顯示區域 5153:彎曲部 8501:照明裝置 8502:照明裝置 8503:照明裝置 8504:照明裝置
在圖式中： [圖1A]及[圖1B]是本發明的一個實施方式的發光元件的發光層的剖面示意圖。[圖1C]是說明本發明的一個實施方式的發光元件的能階相關的圖。 [圖2A]是習知的客體材料的示意圖。[圖2B]是用於本發明的一個實施方式的發光元件的客體材料的示意圖。 [圖3A]是本發明的一個實施方式的發光元件所使用的客體材料的結構式。[圖3B]是本發明的一個實施方式的發光元件所使用的客體材料的球棍圖。 [圖4A]是本發明的一個實施方式的發光元件的發光層的剖面示意圖。[圖4B]及[圖4C]是說明本發明的一個實施方式的發光元件的能階相關的圖。 [圖5A]是本發明的一個實施方式的發光元件的發光層的剖面示意圖。[圖5B]及[圖5C]是說明本發明的一個實施方式的發光元件的發光層的能階相關的圖。 [圖6]是本發明的一個實施方式的發光元件的剖面示意圖。 [圖7A]是說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的俯視圖。[圖7B]是說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的剖面示意圖。 [圖8A]及[圖8B]是說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的剖面示意圖。 [圖9A]及[圖9B]是說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的剖面示意圖。 [圖10A]至[圖10D]是說明本發明的一個實施方式的顯示模組的立體圖。 [圖11A]至[圖11C]是說明本發明的一個實施方式的電子機器的圖。 [圖12A]及[圖12B]是說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的立體圖。 [圖13]是說明本發明的一個實施方式的照明裝置的圖。 [圖14]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖15]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖16]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖17]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖18]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖19]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖20]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖21]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖22]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖23]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖24]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖25]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖26]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖27]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖28]是說明根據實施例的比較發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖29]是說明根據實施例的比較發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖30]是說明根據實施例的發射光譜與吸收光譜的關係的圖。 [圖31]是說明根據實施例的發射光譜與吸收光譜的關係的圖。 [圖32]是說明根據實施例的發射光譜與吸收光譜的關係的圖。 [圖33]是說明根據實施例的發射光譜與吸收光譜的關係的圖。 [圖34]是說明根據實施例的發射光譜與吸收光譜的關係的圖。 [圖35]是說明根據實施例的發射光譜與吸收光譜的關係的圖。 [圖36]是說明根據實施例的發射光譜與吸收光譜的關係的圖。 [圖37]是說明根據實施例的外部量子效率與客體材料濃度的關係的圖。 [圖38]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖39]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖40]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖41]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖42]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖43]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖44]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖45A]、[圖45B]是說明根據參考例的化合物的NMR譜的圖。 [圖46]是說明根據參考例的化合物的NMR譜的圖。 [圖47]是說明根據參考例的化合物的NMR譜的圖。 [圖48]是說明根據參考例的化合物的NMR譜的圖。 [圖49]是說明根據實施例的發光元件的發光壽命測量結果的圖。 [圖50]是說明根據實施例的發光元件的發光壽命測量結果的圖。 [圖51]是說明根據實施例的發光元件的發光壽命測量結果的圖。 [圖52]是說明根據實施例的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖。 [圖53]是說明根據實施例的發光元件的電致發射光譜的圖。 [圖54]是說明根據實施例的可靠性測試的結果的圖。 [圖55]是說明根據實施例的發光元件的發光壽命測量結果的圖。 [圖56A]及[圖56B]是說明根據參考例的化合物的NMR譜的圖。 [圖57]是說明根據參考例的化合物的NMR譜的圖。

Claims (25)

  1. 一種在一對電極間包括發光層的發光元件， 其中，該發光層包含第一材料及第二材料， 該第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架， 該第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及五個以上的保護基， 該發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環， 該五個以上的保護基分別獨立地具有碳原子數為1以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個， 並且，該第一材料的T1能階高於該第二材料的S1能階。
  2. 根據申請專利範圍第1項之發光元件， 其中該五個以上的保護基中的至少四個分別獨立為碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個。
  3. 一種在一對電極間包括發光層的發光元件， 其中，該發光層包含第一材料及第二材料， 該第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架， 該第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及至少四個保護基， 該發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環， 該四個保護基不直接鍵合於該稠合芳香環或該稠合雜芳環， 該四個保護基分別獨立地具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個， 並且，該第一材料的T1能階高於該第二材料的S1能階。
  4. 一種在一對電極間包括發光層的發光元件， 其中，該發光層包含第一材料及第二材料， 該第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架， 該第二材料能夠將單重激發能轉換為發光， 該第二材料具有發光體及兩個以上的二芳基胺基， 該發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環， 該稠合芳香環或該稠合雜芳環鍵合於該兩個以上的二芳基胺基， 該兩個以上的二芳基胺基中的芳基分別獨立地具有至少一個保護基， 該保護基具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個， 並且，該第一材料的T1能階高於該第二材料的S1能階。
  5. 一種在一對電極間包括發光層的發光元件， 其中，該發光層包含第一材料及第二材料， 該第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架， 該第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及兩個以上的二芳基胺基， 該發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環， 該稠合芳香環或該稠合雜芳環鍵合於該兩個以上的二芳基胺基， 該兩個以上的二芳基胺基中的芳基分別獨立地具有至少兩個保護基， 該保護基具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個， 並且，該第一材料的T1能階高於該第二材料的S1能階。
  6. 根據申請專利範圍第4或5項之發光元件， 其中該二芳基胺基為二苯基胺基。
  7. 一種在一對電極間包括發光層的發光元件， 其中，該發光層包含第一材料及第二材料， 該第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架， 該第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及多個保護基， 該發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環， 該保護基具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個， 構成該多個保護基的原子的至少一個位於該稠合芳香環和該稠合雜芳環中的一個的面的正上，構成該多個保護基的原子的至少一個位於該稠合芳香環和該稠合雜芳環中的另一個的面的正上， 並且，該第一材料的T1能階高於該第二材料的S1能階。
  8. 一種在一對電極間包括發光層的發光元件， 其中，該發光層包含第一材料及第二材料， 該第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架， 該第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及兩個以上的二苯基胺基， 該發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環， 該稠合芳香環或該稠合雜芳環鍵合於該兩個以上的二苯基胺基， 該兩個以上的二苯基胺基中的苯基在3位及5位分別獨立地具有保護基， 該保護基分別獨立地具有碳原子數為3以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個， 並且，該第一材料的T1能階高於該第二材料的S1能階。
  9. 根據申請專利範圍第1至8中任一項之發光元件， 其中該五員環骨架具有吡唑骨架、咪唑骨架和三唑骨架中的任一個。
  10. 根據申請專利範圍第9項之發光元件， 其中該咪唑骨架及該三唑骨架所具有的與雙鍵無關的氮原子具有取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基。
  11. 一種在一對電極間包括發光層的發光元件， 其中，該發光層包含第一材料及第二材料， 該第一材料能夠將三重激發能轉換為發光且具有五員環骨架， 該第二材料能夠將單重激發能轉換為發光且具有發光體及兩個以上的保護基， 該發光體是稠合芳香環或稠合雜芳環， 該兩個以上的保護基分別獨立地具有碳原子數為1以上且10以下的烷基、取代或未取代的碳原子數為3以上且10以下的環烷基和碳原子數為3以上且12以下的三烷基矽基中的任一個， 該第一材料具有五員環骨架， 該五員環骨架至少具有咪唑骨架和三唑骨架中的任一個， 該咪唑骨架及該三唑骨架所具有的與雙鍵無關的氮原子具有取代或未取代的碳原子數為6至13的芳烴基， 並且，該第一材料的T1能階高於該第二材料的S1能階。
  12. 根據申請專利範圍第10或11項之發光元件， 其中該芳烴基為苯基。
  13. 根據申請專利範圍第1至12中任一項之發光元件， 其中該烷基為支鏈烷基。
  14. 根據申請專利範圍第13項之發光元件， 其中該支鏈烷基包含四級碳。
  15. 根據申請專利範圍第1至14中任一項之發光元件， 其中該稠合芳香環或該稠合雜芳環包含萘、蒽、茀、䓛、聯伸三苯、稠四苯、芘、苝、香豆素、喹吖啶酮以及萘并雙苯并呋喃中的任一個。
  16. 根據申請專利範圍第1至15中任一項之發光元件， 其中該發光層還具有第三材料， 並且該第一材料及該第三材料形成激態錯合物。
  17. 根據申請專利範圍第16項之發光元件， 其中該激態錯合物的發射光譜與該第二材料的最長波長一側的吸收帶重疊。
  18. 根據申請專利範圍第1至17中任一項之發光元件， 其中該第一材料為金屬錯合物。
  19. 根據申請專利範圍第18項之發光元件， 其中該金屬錯合物包含第8至10族且第5及6週期的金屬， 並且該五員環骨架配位於該金屬。
  20. 根據申請專利範圍第1至19中任一項之發光元件， 其中該第一材料為發射磷光的化合物。
  21. 根據申請專利範圍第1至20中任一項之發光元件， 其中該第一材料為發射熱活化延遲螢光的化合物。
  22. 根據申請專利範圍第1至21中任一項之發光元件， 其中該第一材料的發射光譜與該第二材料的最長波長一側的吸收帶重疊。
  23. 根據申請專利範圍第1至22中任一項之發光元件， 其中在該發光層中，該第二材料的濃度為2wt%以上且30wt%以下。
  24. 一種電子機器，包括： 申請專利範圍第1至23中任一項之發光元件；以及 外殼和觸控感測器中的至少一個。
  25. 一種照明裝置，包括： 申請專利範圍第1至23中任一項之發光元件；以及 外殼和觸控感測器中的至少一個。
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