TWI620742B - 有機化合物，發光元件，發光裝置，顯示裝置，電子裝置，及照明裝置 - Google Patents

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TWI620742B
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瀬尾広美
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Abstract

本發明提供一種形成高效率地發光的激態複合物的新穎有機化合物。一種具有三芳基胺骨架的有機化合物，其中該三芳基胺骨架的三個芳基為對聯苯基、茀-2-基、以及與二苯並呋喃基或二苯並噻吩基鍵合的苯基。藉由使用該有機化合物和具有電子傳輸性的有機化合物，可以形成以極高效率發光的激態複合物。

Description

有機化合物，發光元件，發光裝置，顯示裝置，電子裝置，及照明裝置
本發明係關於一種包括有機化合物作為發光物質的發光元件、顯示裝置、發光裝置、電子裝置以及照明裝置。
現今將使用有機化合物作為發光物質的電流激發型發光元件，即有機EL元件，應用於光源、照明及顯示器等的方面一直有所進展。
已知有機EL元件中的單重激發態激子對三重激發態激子的生成比例為1：3。因此，將單重激發態轉換為發光所發出之螢光的內部量子效率的極限為25%，而將三重激發態轉換為發光所發出之磷光，當計入由單重激發態經由系間轉換的能量轉移時，內部量子效率可達100%。鑒於上述的原因，為了獲得高效率的發光，在許多情況中選擇使用磷光材料作為發光物質的有機EL元件 (也稱為磷光發光元件)。
要引發三重激發態轉換為發光的作用，也可利用延遲螢光。在這種情況中，所獲得的不是磷光而是螢光，這是因為利用由三重激發態到單重激發態的反系間轉換，而由單重激發態產生發光。這在單重激發態與三重激發態之間的能量差小的情況下容易引發。實際上已有超過螢光發光效率之理論限值的發光效率的報告。
也已有報告利用藉由兩種物質構成的激態複合物(exciplex)來達成單重激發態與三重激發態之間的能量差小的狀態，從而提供高效率發光元件。
[參考文獻] [非專利文件]
[非專利文件1]K.Goushi et al., Applied Physics Letters, 101, pp. 023306/1-023306/4 (2012)。
然而，在使用上述激態複合物的發光元件中，某些物質的使用常會妨礙高效率的發光。事實上，在有機EL元件的開發歷史上，激態複合物已被視為會降低效率，而一般以不形成激態複合物的方式設計有機EL元件。
在這種背景之下，用來形成高效率發光的激態錯合物的結構，幾乎未知。
鑒於上述，本發明一個具體實例的目的是提供一種用來形成高效率地發光的激態複合物的新穎有機化合物。本發明一個具體實例的另一目的是提供一種具有高發光效率的發光元件。本發明一個具體實例的另一目的是提供一種利用激態複合物且具有高效率的發光元件。本發明一個具體實例的又另一目的是提供一種由激態複合物發光且具有高效率的發光元件。
本發明一個具體實例的又另一目的是藉由使用上述發光元件來提供具有高發光效率的發光裝置、顯示裝置、電子裝置以及照明裝置。
本發明只需實現至少一個上述目的。
用於實現任一上述目的的本發明一個具體實例為一種具有三芳基胺骨架的有機化合物，其中該三芳基胺骨架的三個芳基為對聯苯基、茀-2-基、以及與二苯並呋喃基或二苯並噻吩基鍵合的苯基。
本發明的另一具體實例為由以下通式(G1)表示的有機化合物。
在該通式中，A表示二苯並呋喃基或二苯並 噻吩基，R1及R2各自獨立地表示氫、碳原子數為1至6的烷基和苯基中的任一者。應注意的是當R1及R2都是苯基時，該等苯基可以相互鍵合而形成螺茀骨架。
本發明的另一具體實例為由以下通式(G2)表示的有機化合物。
在該通式中，A表示二苯並呋喃基或二苯並噻吩基，R1及R2各自獨立地表示氫、碳原子數為1至6的烷基和苯基中的任一者。應注意的是當R1及R2都是苯基時，該等苯基可以相互鍵合而形成螺茀骨架。
本發明的又另一具體實例為其中在任一上述結構中由A表示的基團為由以下結構式(A-1)至(A-4)表示的任一基團的有機化合物。
本發明的又另一具體實例為其中在任一上述結構中由A表示的基團為由以下結構式(A-1)或(A-2)表示的基團的有機化合物。
本發明的又另一具體實例為其中在任一上述結構中由A表示的基團為由以下結構式(A-1)表示的基團的有機化合物。
本發明的又另一具體實例為其中在任一上述結構中的R1及R2各自獨立為由以下結構式(R-1)至(R-12)表示的任一基團的有機化合物。
本發明的又另一具體實例為其中在任一上述結構中的R1及R2都是甲基的有機化合物。
本發明的又另一具體實例為由以下結構式(100)表示的有機化合物。
本發明的又另一具體實例為一種發光元件，其包括一對電極以及介於該一對電極之間的包含有機化合物的層。該包含有機化合物的層包含任一上述有機化合 物。
本發明的又另一具體實例為一種發光元件，其包括一對電極以及介於該一對電極之間的包含有機化合物的層。該包含有機化合物的層至少包括一發光層。該發光層包含任一上述有機化合物。
本發明的又另一具體實例為一種發光元件，其包括一對電極以及介於該一對電極之間的包含有機化合物的層。該包含有機化合物的層至少包括一發光層。該發光層至少包含第一有機化合物及第二有機化合物。該第一有機化合物具有電子傳輸性。該第二有機化合物為任一上述有機化合物。
本發明的又另一具體實例為一種發光元件，其包括一對電極以及介於該一對電極之間的包含有機化合物的層。該包含有機化合物的層至少包括一發光層。該發光層至少包含第一有機化合物、第二有機化合物以及磷光物質。該第一有機化合物具有電子傳輸性。該第二有機化合物為任一上述有機化合物。
本發明的又另一具體實例為具有任一上述結構的發光元件，其中該第一有機化合物與該第二有機化合物形成激態複合物。
本發明的又另一具體實例為具有上述結構的發光元件，其中該第一有機化合物和該第二有機化合物的三重激發能量均高於相當於由該第一有機化合物和該第二有機化合物所形成的激態複合物的發光的波長的能量(換 言之，由該第一有機化合物和該第二有機化合物所形成的激態複合物的發光的光能)。
本發明的又另一具體實例為一種包括具有任一上述結構的發光元件的照明裝置。
本發明的又另一具體實例為一種包括具有任一上述結構的發光元件及控制該發光元件的單元的發光裝置。
本發明的又另一具體實例為一種包括在顯示部分中的具有任一上述結構的發光元件以及控制該發光元件的單元的顯示裝置。
本發明的又另一具體實例為一種包括具有任一上述結構的發光元件的電子裝置。
應注意的是，本說明書中的發光裝置在其範疇中包括使用發光元件的影像顯示裝置。此外，本說明書中的發光裝置的範疇包括其中發光元件安裝有連接器諸如各向異性導電膜或捲帶式封裝(TCP)的模組；具有在其端部設置有印刷配線板之TCP的模組；以及其中藉由COG(玻璃覆晶)法在發光元件上直接安裝IC(積體電路)的模組。再者，該範疇還包括用於照明設備等的發光裝置。
在本發明的一個具體實例中，可提供一種用來形成高效率地發光的激態複合物的新穎有機化合物。在本發明的一個具體實例中，可提供一種具有高發光效率的發光元件。在本發明的一個具體實例中，可提供一種利用 激態複合物且具有高效率的發光元件。在本發明的一個具體實例中，可提供一種由激態複合物發光且具有高效率的發光元件。在本發明的一個具體實例中，可提供一種經由激態複合物的能量轉移而發光且具有高效率的磷光發光元件。
在本發明的一個具體實例中，可提供一種具有高發光效率的發光裝置、顯示裝置、電子裝置以及照明裝置。
101‧‧‧第一電極
102‧‧‧第二電極
103‧‧‧包含有機化合物的層
111‧‧‧電洞注入層
112‧‧‧電洞傳輸層
113‧‧‧發光層
114‧‧‧電子傳輸層
115‧‧‧電子注入層
400‧‧‧基板
401‧‧‧第一電極
403‧‧‧包含有機化合物的層
404‧‧‧第二電極
405‧‧‧密封材料
407‧‧‧密封基板
412‧‧‧焊墊
420‧‧‧IC晶片
501‧‧‧第一電極
502‧‧‧第二電極
511‧‧‧第一發光單元
512‧‧‧第二發光單元
513‧‧‧電荷產生層
601‧‧‧驅動電路部分(源極線驅動電路)
602‧‧‧像素部分
603‧‧‧驅動電路部分(閘極線驅動電路)
604‧‧‧密封基板
605‧‧‧密封材料
607‧‧‧空間
608‧‧‧配線
609‧‧‧FPC(撓性印刷電路)
610‧‧‧元件基板
611‧‧‧開關TFT
612‧‧‧電流控制TFT
613‧‧‧第一電極
614‧‧‧絕緣物
616‧‧‧包含有機化合物的層
617‧‧‧第二電極
618‧‧‧發光元件
623‧‧‧n通道型TFT
624‧‧‧p通道型TFT
625‧‧‧乾燥劑
901‧‧‧框罩
902‧‧‧液晶層
903‧‧‧背光單元
904‧‧‧框罩
905‧‧‧驅動器IC
906‧‧‧端子
951‧‧‧基板
952‧‧‧電極
953‧‧‧絕緣層
954‧‧‧隔壁層
955‧‧‧包含有機化合物的層
956‧‧‧電極
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‧‧‧第一層間絕緣膜
1021‧‧‧第二層間絕緣膜
1022‧‧‧電極
1024W‧‧‧發光元件的第一電極
1024R‧‧‧發光元件的第一電極
1024G‧‧‧發光元件的第一電極
1024B‧‧‧發光元件的第一電極
1025‧‧‧隔壁
1028‧‧‧包含有機化合物的層
1029‧‧‧發光元件的第二電極
1031‧‧‧密封基板
1032‧‧‧密封材料
1033‧‧‧透明基材
1034R‧‧‧紅色著色層
1034G‧‧‧綠色著色層
1034B‧‧‧藍色著色層
1035‧‧‧黑色層(黑矩陣)
1036‧‧‧保護層
1037‧‧‧第三層間絕緣膜
1040‧‧‧像素部分
1041‧‧‧驅動電路部分
1042‧‧‧周邊部分
2001‧‧‧框罩
2002‧‧‧光源
3001‧‧‧照明裝置
5000‧‧‧顯示區域
5001‧‧‧顯示區域
5002‧‧‧顯示區域
5003‧‧‧顯示區域
5004‧‧‧顯示區域
5005‧‧‧顯示區域
7101‧‧‧框罩
7103‧‧‧顯示部分
7105‧‧‧支架
7107‧‧‧顯示部分
7109‧‧‧操作鍵
7110‧‧‧遙控器
7201‧‧‧主體
7202‧‧‧框罩
7203‧‧‧顯示部分
7204‧‧‧鍵盤
7205‧‧‧外部連接埠
7206‧‧‧指向裝置
7210‧‧‧第二顯示部分
7301‧‧‧框罩
7302‧‧‧框罩
7303‧‧‧聯結部分
7304‧‧‧顯示部分
7305‧‧‧顯示部分
7306‧‧‧揚聲器部分
7307‧‧‧記錄媒體插入部分
7308‧‧‧LED燈
7309‧‧‧操作鍵
7310‧‧‧連接端子
7311‧‧‧感測器
7401‧‧‧框罩
7402‧‧‧顯示部分
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外部連接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧麥克風
9033‧‧‧夾子
9034‧‧‧開關
9035‧‧‧電源開關
9036‧‧‧省電模式切換開關
9038‧‧‧操作開關
9630‧‧‧框罩
9631‧‧‧顯示部分
9631a‧‧‧顯示部分
9631b‧‧‧顯示部分
9632a‧‧‧觸控螢幕區域
9632b‧‧‧觸控螢幕區域
9633‧‧‧太陽能電池
9634‧‧‧充放電控制電路
9635‧‧‧電池
9636‧‧‧DC-DC轉換器
9637‧‧‧操作鍵
9638‧‧‧轉換器
9639‧‧‧按鈕
在圖式中：圖1A和圖1B為發光元件的概念圖。
圖2A和圖2B為主動矩陣型發光裝置的概念圖。
圖3A和圖3B為主動矩陣型發光裝置的概念圖。
圖4為主動矩陣型發光裝置的概念圖。
圖5A和圖5B為被動矩陣型發光裝置的概念圖。
圖6A和圖6B為照明裝置的概念圖。
圖7A、7B1、7B2、7C及7D示出電子裝置。
圖8示出電子裝置。
圖9示出照明裝置。
圖10示出照明裝置。
圖11示出車載顯示裝置及照明裝置。
圖12A至圖12C示出電子裝置。
圖13A和圖13B為FrBBiF-II的NMR圖譜。
圖14A和圖14B示出FrBBiF-II的吸收光譜及發射光譜。
圖15示出FrBBiF-II的LC/MS分析結果。
圖16示出發光元件1及比較發光元件1的電流密度-亮度特性。
圖17示出發光元件1及比較發光元件1的亮度-電流效率特性。
圖18示出發光元件1及比較發光元件1的電壓-亮度特性。
圖19示出發光元件1及比較發光元件1的亮度-功率效率特性。
圖20示出發光元件1及比較發光元件1的亮度-外部量子效率特性。
圖21示出發光元件1及比較發光元件1的發射光譜。
圖22示出發光元件2的電流密度-亮度特性。
圖23示出發光元件2的亮度-電流效率特性。
圖24示出發光元件2的電壓-亮度特性。
圖25示出發光元件2的亮度-功率效率特性。
圖26示出發光元件2的亮度-外部量子效率特性。
圖27示出發光元件2的發射光譜。
圖28示出發光元件2的標準化亮度的時間相依性。
圖29示出發光元件3的亮度-電流效率特性。
圖30示出發光元件3的電壓-亮度特性。
圖31示出發光元件3的電壓-電流特性。
圖32示出發光元件3的發射光譜。
圖33示出發光元件3的標準化亮度的時間相依性。
圖34A和圖34B為ThBBiF的NMR圖譜。
圖35示出ThBBiF的LC/MS分析結果。
圖36A和圖36B示出ThBBiF的吸收光譜及發射光譜。
圖37示出發光元件4的電流密度-亮度特性。
圖38示出發光元件4的亮度-電流效率特性。
圖39示出發光元件4的電壓-亮度特性。
圖40示出發光元件4的亮度-功率效率特性。
圖41示出發光元件4的亮度-外部量子效率特性。
圖42示出發光元件4的發射光譜。
圖43示出發光元件4的標準化亮度的時間相依性。
圖44示出發光元件5的電流密度-亮度特性。
圖45示出發光元件5的亮度-電流效率特性。
圖46示出發光元件5的電壓-亮度特性。
圖47示出發光元件5的亮度-功率效率特性。
圖48示出發光元件5的亮度-外部量子效率特性。
圖49示出發光元件5的發射光譜。
下文將參照圖式對本發明的具體實例進行詳細說明。應注意的是，本發明並不侷限於以下的說明，且 所屬技術領域中的熟習技藝者可以輕易理解的是：在不背離本發明的精神及其範圍的情況下，可以作各種的改變及修正。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限於以下具體實例的內容。
(具體實例1)
在本具體實例中，作為實現上述任一目的的本發明一個具體實例，將說明一種具有三芳基胺骨架的新穎有機化合物，其中該三芳基胺骨架的三個芳基為對聯苯基、茀-2-基、以及與二苯並呋喃基或二苯並噻吩基鍵合的苯基。
該三個芳基係與三芳基胺骨架中的氮鍵合。在本具體實例的有機化合物中，該三個芳基為對聯苯基、茀-2-基、以及與二苯並呋喃基或二苯並噻吩基鍵合的苯基。
在該茀-2-基的9位上的碳可以具有一個或兩個取代基，該等取代基獨立地是碳原子數為1至6的烷基及苯基中的任一者。當兩個取代基都是苯基時，該等苯基可以相互鍵合而形成螺茀骨架。
此外，該二苯並呋喃基或二苯並噻吩基可鍵合至該苯基的鄰位、間位、或對位，但就可靠性而言較佳為鍵合至對位。就合成而言，較佳為該二苯並呋喃基或二苯並噻吩基係在二苯並呋喃基或二苯並噻吩基的4位或2位上鍵合至該苯基，更佳的是該二苯並呋喃基或二苯並噻吩基係在二苯並呋喃基或二苯並噻吩基的4位上鍵合至該 苯基。
應注意的是，在本具體實例中說明的上述有機化合物中，在與該胺的氮鍵合的芳基中，對聯苯基和茀-2-基都具有聯苯骨架但不具有聯三苯骨架。該茀骨架可以被視為是橋聯的聯苯骨架。
在此，若以聯三苯基或者具有三或多個苯骨架的基團置換該聯苯骨架，則三重激發能階下降，而抑制了來自激態複合物的高效率發光。此外，若作為取代基的苯基係鍵合於該茀-2-基的9位以外的位置，則也形成聯三苯骨架，這也有問題。應注意的是，對聯苯基和茀-2-基就可靠性而言是較佳的取代基。
鍵合到該胺之氮的另一芳基，即與二苯並呋喃基或二苯並噻吩基鍵合的苯基也有重要的作用。若以具有比苯基更多苯骨架的基團諸如聯苯基來置換該苯基，則該聯苯基與該二苯並呋喃基或二苯並噻吩基的苯環中的一個形成聯三苯骨架，這也會抑制來自激態複合物的高效率發光。
上述有機化合物可以更具體地由以下通式(G1)表示。
在通式(G1)中，鍵合於由A表示的基團的伸苯基較佳為對伸苯基。換言之，較佳的是由以下通式(G2)表示的結構。
在通式(G1)或(G2)中，A表示二苯並呋喃基或二苯並噻吩基。
該二苯並呋喃基或二苯並噻吩基較佳為由以下結構式(A-1)至(A-4)所示基團中之任一者，更佳為由以下結構式(A-1)或(A-2)表示的基團。
R1及R2各自獨立地表示氫、碳原子數為1至6的烷基和苯基中的任一者。當R1及R2都是苯基時，該等苯基可以相互鍵合而形成螺茀骨架。R1及R2的具體例子包括由以下結構式(R-1)至(R-12)表示的基團。
具有上述結構的有機化合物的具體例子為由以下結構式(100)至(109)以及(200)至(209)表示者。應注意的是，本發明具體實例的有機化合物並不侷限於以下例子。
下文將對上述有機化合物的合成方法進行說明。如以下反應方案所示，藉由將具有鹵素基的芳基化合物(a1)與具有胺的芳基化合物(a2)偶合可以獲得由通式(G1)表示的有機化合物。
在該合成方案中，A表示二苯並呋喃基或二苯並噻吩基，R1及R2各自獨立地表示氫、碳原子數為1至6的烷基和苯基中的任一者。應注意的是，當R1及R2都是苯基時，該等苯基可以相互鍵合而形成螺茀骨架。X1表示鹵素，較佳為具有高反應性的溴或碘，更佳為碘。
在上述合成方案中，具有鹵素基的芳基化合物與具有胺的芳基化合物(二級芳基胺化合物)的偶合反應有多種反應條件，例如，可以採用在鹼存在下使用金屬催化劑的合成方法。
下文說明在該合成方案中利用哈特維希-布赫瓦爾德(Hartwig-Buchwald)反應的情況。作為金屬催化劑可以使用鈀催化劑，並且作為鈀催化劑可以使用鈀錯合物與其配位體的混合物。作為鈀錯合物，可以舉出雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)、醋酸鈀(II)等。配位體的例子包括三(第三丁基)膦、三(正己基)膦、三環己基膦、1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵(簡稱：DPPF)、二(1-金剛烷基)-正丁基膦、三(2,6-二甲氧基苯基)膦等。可用作鹼的物質的例子包括有機鹼諸如第三丁醇鈉；無機鹼諸 如碳酸鉀、磷酸三鉀、碳酸銫等。此外，該反應較佳為在溶液中進行，可以使用的溶劑的例子為甲苯、二甲苯、苯、均三甲苯等。然而，可以使用的催化劑、配位體、鹼、及溶劑並不侷限於這些例子。此外，該反應較佳為在氮或氬等惰性氣氛下進行。
下文說明在該合成方案中利用烏爾曼(Ullmann)反應的情況。作為金屬催化劑，可以使用銅催化劑，而作為銅催化劑，可以舉出碘化銅(I)及醋酸銅(II)。作為可以用作鹼的物質的例子，可以舉出無機鹼諸如碳酸鉀。該反應較佳為在溶液中進行，可以使用的溶劑的例子為1,3-二甲基-3,4,5,6-四氫-2(1H)嘧啶酮(簡稱：DMPU)、甲苯、二甲苯、苯、均三甲苯等。然而，可以使用的催化劑、鹼、及溶劑並不侷限於這些例子。此外，該反應較佳為在氮或氬等惰性氣氛下進行。
應注意的是，在烏爾曼反應中，由於當反應溫度為100℃或更高時可以較短時間和較高產率獲得目的物，所以較佳為使用沸點高的溶劑諸如DMPU、二甲苯、或均三甲苯。更佳為採用高於150℃的反應溫度，因此更佳為使用DMPU或均三甲苯。
藉由上述步驟可以合成本具體實例中所述的有機化合物。
藉由使用本具體實例中所述的有機化合物，使用激態複合物作為發光中心的發光元件可具有非常高的外部量子效率。其中使用該有機化合物作為形成發光中心 的激態複合物的物質之一的發光元件可以低電壓驅動。因此，該發光元件可以具有非常高的功率效率。應注意的是，本具體實例中所述的有機化合物具有電洞傳輸性，所以其可有利地用作包括於電洞傳輸層中的材料。
使用上述激態複合物作為具有將能量轉移到磷光物質之功能的物質的發光元件亦可具有高外部量子效率。此類發光元件可以低電壓驅動，因此可具有非常高的功率效率。
(具體實例2)
在本具體實例中，將說明使用具體實例1中所述之有機化合物作為形成激態複合物的兩種物質之一的發光元件的結構。
作為將三重激發態轉換為發光的方法，有利用來自三重激發態的直接發光的磷光的方法、以及利用在經由反系間轉換而由三重激發態轉變為單重激發態之後由單重激發態發光的延遲螢光的方法。
實際上已有關於使用磷光材料且以非常高效率發光的發光元件的結構的報告，該報告證明了利用三重激發態發光的優點。
近年來，利用延遲螢光材料的發光元件有達到一定程度的成果。然而，以較高效率發出延遲螢光的物質具有單重激發態與三重激發態彼此接近的非常罕見的狀態，因此具有特殊的分子結構，所以此類物質的種類仍受 到限制。
已有報告指出激態複合物是藉由兩種分子因電荷轉移交互作用所形成的激發狀態下的複合物，而且在很多情況中激態複合物的單重激發態與三重激發態彼此接近。
因此，激態複合物即使在室溫下也容易發出延遲螢光，且可使螢光發光元件具有高效率。再者，激態複合物所發出之光的波長相當於形成該複合物的兩個物質的較淺的HOMO能階與較深的LUMO能階之間的差異。因此，藉由選擇形成激態複合物的物質，比較容易獲得具有所希望之波長的光。
然而，激態複合物發光的實際使用還在研究開發當中。關於選擇物質來達成高發光效率的指導方針很少，而在沒有任何指導方針的情況下，將無法提供適合的發光元件。
鑑於上述，在本具體實例中，將說明使用激態複合物作為發光中心且以高效率發光的發光元件的結構。
本具體實例中的發光元件包括在一對電極之間的包含有機化合物的層(該層也可以包含無機化合物)，且該包含有機化合物的層至少包括一發光層。該發光層包含具有電子傳輸性的第一有機化合物以及具有電洞傳輸性的第二有機化合物。
該第一有機化合物與該第二有機化合物的組 合在經電流激發或者電流流過時形成激態複合物。要形成激態複合物，較佳為該第一有機化合物的HOMO能階及LUMO能階都位於比該第二有機化合物的HOMO能階及LUMO能階深的位置。
激態複合物的形成方法被認為可大略區分為以下兩種。
一種形成方法為其中藉由處於具有載子(陽離子或者陰離子)的狀態下的具有電子傳輸性的第一有機化合物和具有電洞傳輸性的第二有機化合物形成激態複合物的方法。
另一種形成方法為其中在具有電子傳輸性的第一有機化合物與具有電洞傳輸性的第二有機化合物中的一個形成單重態激子之後，該單重態激子與基態下的另一個交互作用而形成激態複合物的基本方法。
本具體實例中的激態複合物可以藉由上述任一種方法形成。
在此，當將本具體實例中的有機化合物用作具有電洞傳輸性的第二有機化合物時，可以獲得來自激態複合物的高效率發光。
較佳的是該第一有機化合物及第二有機化合物的三重激發能量(相當於三重激發能階與單重激發能階之間的能量差的能量)高於激態複合物的三重激發能量。這是因為當第一有機化合物和第二有機化合物的三重激發能量比激態複合物的三重激發能量低時，激態複合物的三 重激發能量轉移，而抑制了高效率的發光。
應注意的是，單重激發態與三重激發態之間的能量差小的激態複合物的三重激發能量可視為相當於該激態複合物的發光波長。
作為具有電子傳輸性的第一有機化合物，主要可以使用電子遷移率為10-6cm2/Vs或更高的電子傳輸性材料。具體而言，較佳的是缺π電子的雜芳族化合物諸如含氮雜芳族化合物，例如可以使用下列化合物：具有多唑骨架的雜環化合物，諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(簡稱：PBD)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ)、1,3-雙[5-(對第三丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CO11)、2,2',2"-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯並咪唑)(簡稱：TPBI)及2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(簡稱：mDBTBIm-II)；具有喹啉骨架或二苯並喹啉骨架的雜環化合物，諸如2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：2mDBTPDBq-II)、7-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：7mDBTPDBq-II)、6-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：6mDBTPDBq-II)、2-[3'-(二苯並噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)及2-[3'-(9H-咔唑-9-基)聯苯-3-基]二苯並[f,h]喹啉(簡 稱：2mCzBPDBq)；具有二骨架(嘧啶骨架或吡骨架)的雜環化合物，諸如4,6-雙[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mPnP2Pm)、4,6-雙[3-(4-二苯並噻吩基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mDBTP2Pm-II)及4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mCzP2Pm)；以及具有吡啶骨架的雜環化合物，諸如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)及3,3',5,5'-四[(間-吡啶基)-苯-3-基]聯苯(簡稱：BP4mPy)。在上述化合物中，具有喹啉骨架或二苯並喹啉骨架的雜環化合物、具有二骨架的雜環化合物、及具有吡啶骨架的雜環化合物具有高可靠性，所以是較佳的。作為第一有機化合物還可以舉出下列者：三芳基氧化膦諸如苯基-二(1-芘基)氧化膦(簡稱：POPy2)、螺-9,9'-聯茀-2-基-二苯基氧化膦(簡稱：SPPO1)、2,8-雙(二苯基磷醯基)二苯並[b,d]噻吩(簡稱：PPT)及3-(二苯基磷醯基)-9-[4-(二苯基磷醯基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：PPO21)；以及三芳基硼烷諸如三[2,4,6-三甲基-3-(3-吡啶基)苯基]硼烷(簡稱：3TPYMB)。應注意的是，較佳為使用具有二骨架的雜環化合物，尤其是具有嘧啶骨架的雜環化合物，因為可以更高效率發光。
由上述的第一有機化合物與具體實例1中的有機化合物(即第二有機化合物)所形成的激態複合物可以以非常高的效率發光，因此本具體實例中的發光元件可以 以高效率發光。雖然螢光發光元件當不是設計來提高提取效率時，其外部量子效率的理論限值一般被認為是5至7%，但是藉由採用本具體實例中的發光元件的結構，可輕易提供具有高於理論限值之外部量子效率的發光元件。
如上所述，由於激態複合物的發光波長相當於第一有機化合物和第二有機化合物的較淺HOMO能階與較深LUMO能階之間的差異，所以藉由選擇具有適當能階的各物質，可輕易提供發射所希望之波長的光的元件。
以此方式，本具體實例中的結構可以提供其中三重激發態可轉換為發光的高效率發光元件。另外，可以在發光波長不受嚴格限制之下提供具有此類特徵的發光元件。
應注意的是，可以藉由對具有本具體實例中所述結構之發光元件中的發光層添加螢光物質，來獲得該螢光物質的發光。由於該發光元件使用能夠將三重激發態轉換為單重激發態的激態複合物作為具有轉移能量之功能的物質，所以該螢光物質可以高效率發光。而且，因為由具穩定性的螢光物質獲得發光，所以該發光元件可具有長使用壽命。
(具體實例3)
在本具體實例中，對其中發光層還包含磷光物質並由該磷光物質發光的具體實例2中之發光元件進行說明。本 具體實例中的發光元件除了其發光層包含磷光物質之外，具有與具體實例2中之發光元件相同的結構。在此，省略共同結構及材料的重複說明，可以參照具體實例2中的對應記載。
由於發光層包含磷光物質，所以可執行從激態複合物轉移到磷光物質的高效率能量轉移。
在此，為了達成使用磷光物質之發光元件的高發光效率，將考慮主體材料與磷光物質之間的能量轉移。在主體材料及磷光物質中都發生載子的再結合，所以為了提高發光效率，需要從主體材料轉移到磷光物質的高效率能量轉移。
作為從主體材料轉移到磷光物質之能量轉移的機制，已提出兩種機制：一種是德克斯特(Dexter)機制，另一種是福斯特(Förster)機制。下面說明各機制。在此，提供激發能量的分子稱為主體分子，而將接受激發能量的分子稱為客體分子。
《福斯特機制(偶極-偶極交互作用)》
福斯特機制(亦稱為福斯特共振能量轉移)在能量轉移中不需要分子間的直接接觸。經由主體分子與客體分子之間的偶極振盪的共振現象發生能量轉移。藉由偶極振盪的共振現象，主體分子對客體分子提供能量，由此主體分子返回基態，且客體分子達到激發態。福斯特機制的速率常數kh * →g以下式(1)表示。
在式(1)中，ν表示頻率，f'h(ν)表示主體分子的標準化發射光譜(來自單重激發態之能量轉移的螢光光譜，及來自三重激發態之能量轉移的磷光光譜)，εg(ν)表示客體分子的莫耳吸光係數，N表示亞佛加厥數(Avogadro's number)，n表示介質的折射率，R表示主體分子與客體分子的分子間距離，τ表示所測量的激發態的壽命(螢光壽命或磷光壽命)，c表示光速，Φ表示亮度量子產率(來自單重激發態之能量轉移的螢光量子產率，及來自三重激發態之能量轉移的磷光量子產率)，K2表示主體分子與客體分子之間的躍遷偶極矩的定向係數(0至4)。應注意的是，在無規定向中，K2=2/3。
《德克斯特機制(電子交換交互作用)》
在德克斯特機制(亦稱為德克斯特電子轉移)中，主體分子和客體分子接近於接觸有效範圍，其中它們的軌道可重疊，而且激發態的主體分子與基態的客體分子交換它們的電子，導致能量轉移。德克斯特機制的速率常數kh * →g以下式(2)表示。
在式(2)中，h表示普朗克常數(Plank constant)，K表示具有能量維數(energy dimension)的常數，ν表示頻率，f'h(ν)表示主體分子的標準化發射光譜(來自單重激發態之能量轉移的螢光光譜，及來自三重激發態之能量轉移的磷光光譜)，ε'g(ν)表示客體分子的標準化吸收光譜，L表示有效分子半徑，且R表示主體分子和客體分子的分子間距離。
在此，從主體分子轉移到客體分子之能量轉移的效率(能量轉移效率ΦET)以式(3)表示。在該式中，kr表示發光程序(來自單重激發態之能量轉移中的螢光，及來自三重激發態之能量轉移中的磷光)的速率常數，kn表示非發光程序(熱去活化或系間轉換)的速率常數，且τ表示所測量的激發態的壽命。
首先，從式(3)可知，藉由與其他競爭的速率常數kr+kn(=1/τ)相比，顯著提高能量轉移的速率常數kh * →g，可提高能量轉移效率ΦET。並且，為了提高該能量轉移的速率常數kh * →g，根據式(1)及(2)，在福斯特機 制及德克斯特機制中，較佳的是主體分子的發射光譜(來自單重激發態之能量轉移的螢光光譜，及來自三重激發態之能量轉移的磷光光譜)與客體分子的吸收光譜具有大的重疊。
在此，在考量主體分子的發射光譜與客體分子的吸收光譜的重疊下，客體分子的吸收光譜中的最長波長側(最低能量側)的吸收帶是很重要的。
在本具體實例中，作為客體材料係使用磷光物質。在該磷光物質的吸收光譜中，被視為對發光貢獻最大的吸收帶係位於對應於從基態到三重激發態之直接躍遷的吸收波長及該吸收波長附近，其係在最長波長側。因此，較佳的是主體材料的發射光譜(螢光光譜及磷光光譜)與在磷光物質的吸收光譜中之最長波長側的吸收帶重疊。
例如，大多數的有機金屬錯合物，尤其是發光銥錯合物，具有在500nm至600nm附近的寬吸收帶作為該在最長波長側的吸收帶。該吸收帶主要是基於三重MLCT(從金屬到配位體的電荷轉移：Metal to Ligand Charge Transfer)躍遷。應注意的是，一般認為該吸收帶也包括基於三重π-π*躍遷或單重MLCT躍遷的吸收，這些吸收彼此重疊，而在吸收光譜的最長波長側形成寬吸收帶。因此，當使用有機金屬錯合物(尤其是銥錯合物)作為客體材料時，較佳為如上述所言使最長波長側的寬吸收帶具有與主體材料發射光譜的大的重疊。
在此，首先考慮來自主體材料的三重激發態的能量轉移。根據上述討論，較佳的是在來自三重激發態的能量轉移中，主體材料的磷光光譜與客體材料的最長波長側的吸收帶具有大的重疊。
然而，此時問題在於來自主體分子的單重激發態的能量轉移。為了不僅高效率地執行來自三重激發態的能量轉移而且也高效率地執行來自單重激發態的能量轉移，從上述討論可知，主體材料需設計為使得不僅其磷光光譜，而且其螢光光譜也與客體材料的最長波長側的吸收帶重疊。換言之，除非主體材料係設計為使得其螢光光譜處於與其磷光光譜類似的位置，否則不可能達成來自主體材料的單重激發態及三重激發態兩者的高效率能量轉移。
然而，一般而言，S1能階與T1能階大不相同(S1能階>T1能階)，所以螢光的發射波長與磷光的發射波長也大不相同(螢光發射波長<磷光發射波長)。例如，在含有磷光物質的發光元件中通常使用的4,4'-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱：CBP)具有位於500nm附近的磷光光譜，及位於400nm附近的螢光光譜，兩者之間有約100nm的大幅差異。這個例子也顯示出要將主體材料設計為使得其螢光光譜處於與其磷光光譜類似的位置是極為困難的。
另外，因為S1能階高於T1能階，所以其螢光光譜相當於接近客體材料吸收光譜之波長的主體材料的T1能階係低於客體材料的T1能階。
因此，如本具體實例中所示地利用激態複合物，以提高能量轉移的效率。
該激態複合物的螢光光譜係位於與第一有機化合物單獨的螢光光譜或第二有機化合物單獨的螢光光譜相比，較長的波長側。因此當第一有機化合物及第二有機化合物的T1能階保持高於客體材料的T1能階時，可將來自單重激發態的能量轉移最大化。另外，該激態複合物係處於T1能階與S1能階彼此接近的狀態下，所以螢光光譜與磷光光譜存在於實質上相同的位置。由此，該激態複合物的螢光光譜及磷光光譜兩者均可與相當於客體分子從單重基態到三重激發態之躍遷的吸收(客體分子存在於吸收光譜中最長波長側的寬吸收帶)有大的重疊，從而能夠得到具有高能量轉移效率的發光元件。
藉由調節具有電子傳輸性的第一有機化合物對具有電洞傳輸性的第二有機化合物的混合比，可以控制載子平衡。具體而言，第一有機化合物對第二有機化合物(或添加劑)的比例較佳為1：9至9：1。應注意的是，在此情況中，可以使用下述結構：將其中分散有一種磷光物質的發光層分成為兩層，且該兩層具有不同的第一有機化合物對第二有機化合物的混合比。利用這種結構，可將發光元件中的載子平衡最佳化，從而可以改善該發光元件的使用壽命。而且，在此情況中，其中一個發光層可為電洞傳輸層而另一個發光層可為電子傳輸層。
對可用作磷光物質的材料沒有特別的限制。 藍色磷光物質的例子包括具有4H-三唑骨架的有機金屬銥錯合物，諸如三{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)、或三[4-(3-聯苯基)-5-異丙基-3-苯基-4H-1,2,4-三唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPrptz-3b)3)；具有1H-三唑骨架的有機金屬銥錯合物，諸如三[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)、或三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1,2,4-三唑)銥(III)(簡稱：Ir(Prptz1-Me)3)；具有咪唑骨架的有機金屬銥錯合物，諸如fac-三[1-(2,6-二異丙基苯基)-2-苯基-1H-咪唑]銥(III)(簡稱：Ir(iPrpmi)3)或三[3-(2,6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑並[1,2-f]啡啶]銥(III)(簡稱：Ir(dmpimpt-Me)3)；以及以具有拉電子基的苯基吡啶衍生物為配位體的有機金屬銥錯合物，諸如四(1-吡唑基)硼酸雙[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶-N,C2']銥(III)(簡稱：FIr6)、吡啶甲酸雙[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶-N,C2']銥(III)(簡稱：FIrpic)、吡啶甲酸雙{2-[3',5'-雙(三氟甲基)苯基]吡啶-N,C2'}銥(III)(簡稱：Ir(CF3ppy)2(pic))、或乙醯丙酮雙[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶-N,C2']銥(III)(簡稱：FIracac)。應注意的是，具有4H-三唑骨架的有機金屬銥錯合物具有極佳的可靠性及發光效率，所以是特別較佳的。綠色磷光物質的例 子包括具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物，諸如三(4-甲基-6-苯基嘧啶)銥(III)(簡稱：Ir(mppm)3)、三(4-第三丁基-6-苯基嘧啶)銥(III)(簡稱：Ir(tBuppm)3)、(乙醯丙酮)雙(6-甲基-4-苯基嘧啶)銥(III)(簡稱：Ir(mppm)2(acac))、雙[2-(6-第三丁基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮-κ2O,O')銥(III)(簡稱：Ir(tBuppm)2(acac))、(乙醯丙酮)雙[6-(2-降莰基)-4-苯基嘧啶]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]銥(III)(簡稱：Ir(mpmppm)2(acac))、或(乙醯丙酮)雙(4,6-二苯基嘧啶)銥(III)(簡稱：Ir(dppm)2(acac))；具有吡骨架的有機金屬銥錯合物，諸如(乙醯丙酮)雙(3,5-二甲基-2-苯基吡)銥(III)(簡稱：Ir(mppr-Me)2(acac))或(乙醯丙酮)雙(5-異丙基-3-甲基-2-苯基吡)銥(III)(簡稱：Ir(mppr-iPr)2(acac))；具有吡啶骨架的有機金屬銥錯合物，諸如三(2-苯基吡啶-N,C2' )銥(III)(簡稱：Ir(ppy)3)、乙醯丙酮雙(2-苯基吡啶-N,C2')銥(III)(簡稱：Ir(ppy)2(acac))、乙醯丙酮雙(苯並[h]喹啉)銥(III)(簡稱：Ir(bzq)2(acac))、三(苯並[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)、或乙醯丙酮雙(2-苯基喹啉-N,C2' )銥(III)(簡稱：Ir(pq)2(acac))；以及稀 土金屬錯合物諸如三(乙醯丙酮)(單啡啉)鋱(III)(簡稱：Tb(acac)3(Phen))。應注意的是，具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物具有特別高的可靠性及發光效率，所以是特別較佳的。紅色磷光物質的例子包括具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物，諸如(二異丁醯基甲烷)雙[4，6-雙(3-甲基苯基)嘧啶]銥(III)(簡稱：Ir(5mdppm)2(dibm))、雙[4,6-雙(3-甲基苯基)嘧啶](二新戊醯基甲烷)銥(III)(簡稱：Ir(5mdppm)2(dpm))、或雙[4,6-二(萘-1-基)嘧啶](二新戊醯基甲烷)銥(III)(簡稱：Ir(d1npm)2(dpm))；具有吡骨架的有機金屬銥錯合物，諸如(乙醯丙酮)雙(2,3,5-三苯基吡)銥(III)(簡稱：Ir(tppr)2(acac))、雙(2,3,5-三苯基吡)(二新戊醯基甲烷)銥(III)(簡稱：Ir(tppr)2(dpm))、(乙醯丙酮)雙[2,3-雙(4-氟苯基)喹啉]銥(III)(簡稱：Ir(Fdpq)2(acac))；具有吡啶骨架的有機金屬銥錯合物，諸如三(1-苯基異喹啉-N,C2')銥(III)(簡稱：Ir(piq)3)或乙醯丙酮雙(1-苯基異喹啉-N,C2')銥(III)(簡稱：Ir(piq)2(acac))；鉑錯合物諸如2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉鉑(II)(簡稱：PtOEP)；以及稀土金屬錯合物諸如三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮)(單啡啉)銪(III)(簡稱：Eu(DBM)3(Phen))、或三[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))。 應注意的是，具有嘧啶骨架的有機金屬銥錯合物具有特別高的可靠性及發光效率，所以是特別較佳的。另外，由於具有吡骨架的有機金屬銥錯合物可以提供有利色度的紅色發光，所以將其用於白色發光元件，可改善該白色發光元件的演色性。應注意的是，具有苯並呋喃並嘧啶(benzofuropyrimidine)骨架的有機化合物也發出藍色至紫外區域的光，因此可用作發光中心材料。所以也可以使用具有苯並呋喃並嘧啶骨架的化合物。
可用作磷光物質的材料也可以選擇以上所示的物質之外的各種其他物質。
具有上述結構的發光元件具有高能量轉移效率，因此可以具有高外部量子效率。藉由利用來自激態複合物的能量轉移來發光的磷光發光元件可以以低電壓驅動。因此，本具體實例中的發光元件可以具有極高的功率效率。
(具體實例4)
在本具體實例中，將參照圖1A和圖1B對具體實例2或具體實例3中所述之發光元件結構的詳細例子進行說明。
在圖1A中，該發光元件包括第一電極101、第二電極102、及設置在該第一電極101與第二電極102之間的包含有機化合物的層103。應注意的是，在本具體實例中，第一電極101係用作陽極且第二電極102用作陰 極。換言之，當在第一電極101與第二電極102之間施加電壓以使第一電極101的電位高於第二電極102的電位時，可獲得發光。包含有機化合物的層103至少包括一發光層113。圖1A中所示的電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層114以及電子注入層115只是例子而已，並非一定要設置這些層。也可以設置具有其他功能的層。
第一電極101係用作陽極，較佳為使用具有高功函數(具體為4.0eV或更高的功函數)的金屬、合金、導電化合物、它們的混合物等來形成。具體例子為氧化銦-氧化錫(ITO：氧化銦錫)、包含矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫、氧化銦-氧化鋅、包含氧化鎢及氧化鋅的氧化銦(IWZO)等。通常藉由濺射法形成這些導電金屬氧化物膜，但是也可以應用溶膠-凝膠法等來形成。在一個形成方法的例子中，係使用對氧化銦添加1wt%至20wt%的氧化鋅所得之靶材藉由濺射法來沉積氧化銦-氧化鋅。另外，可以使用對氧化銦各添加0.5wt%至5wt%的氧化鎢和0.1wt%至1wt%的氧化鋅的靶材藉由濺射法來形成包含氧化鎢及氧化鋅的氧化銦(IWZO)膜。此外，可以使用金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)或金屬材料的氮化物(諸如氮化鈦)等。也可以使用石墨烯。應注意的是，當將後述的複合材料用於包含有機化合物的層103中的與第一電極101接觸的層時，可以與功函 數無關地選擇電極材料。
只要發光層113具有具體實例2或具體實例3中所述的結構，則對包含有機化合物的層103的堆疊結構沒有特別的限制。例如，在圖1A中，可以藉由適當地組合電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、載子阻擋層、電荷產生層等來形成包含有機化合物的層103。在本具體實例中，包含有機化合物的層103具有在第一電極101上依序堆疊下列層的結構：電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114、及電子注入層115。以下具體說明各層的材料。
電洞注入層111是包含電洞注入性高的物質的層。可以使用氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢、或氧化錳等。或者，可以使用以酞青為基礎的化合物諸如酞青(簡稱：H2Pc)或銅酞青(簡稱：CuPc)；芳香胺化合物諸如4,4'-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：DPAB)或N,N'-雙{4-[雙(3-甲基苯基)胺基]苯基}-N,N'-二苯基-(1,1'-聯苯基)-4,4'-二胺(簡稱：DNTPD)；或者高分子化合物諸如聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等來形成電洞注入層111。
或者，作為電洞注入層111，可以使用其中具有電洞傳輸性的材料含有受體物質的複合材料。應注意的是，使用此類含有受體物質的具有電洞傳輸性的材料，可以與功函數無關地選擇用於形成電極的材料。換言之，作 為第一電極101，除了功函數高的材料以外，還可以使用功函數低的材料。作為受體物質，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)及氯醌等。另外，可以舉出過渡金屬氧化物、以及屬於元素週期表中的第4族至第8族的金屬的氧化物。具體而言，較佳為使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳、及氧化錸，因為其電子接受性高。其中，特別理想的是氧化鉬，因為其在大氣中穩定，吸濕性低，並且容易處理。
作為用於複合材料的具有電洞傳輸性的材料，可以使用各種有機化合物諸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、及高分子化合物(例如低聚物、樹枝狀聚合物、或聚合物)中的任一者。應注意的是，用於複合材料的有機化合物較佳為電洞傳輸性高的有機化合物。具體而言，較佳為使用電洞遷移率為10-6cm2/Vs或更高的物質。以下具體舉出可以用作複合材料中具有電洞傳輸性之材料的有機化合物。
芳香胺化合物的例子包括N,N'-二(對甲苯基)-N,N'-二苯基-對伸苯基二胺(簡稱：DTDPPA)、4,4'-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]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'-聯苯基)-4,4'-二胺(簡稱：DNTPD)、及1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(簡稱：DPA3B)等。
作為可以用於複合材料的咔唑衍生物，可以具體舉出下列者：3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA2)、及3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCN1)等。
另外，可以用於複合材料的咔唑衍生物的例子，還包括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)、及1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
可以用於複合材料的芳烴的例子包括2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：t-BuDNA)、2-第三丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱：DPPA)、2-第三丁基-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-第三丁基蒽(簡稱：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(簡稱：DMNA)、2-第三丁基-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、及2,5,8,11-四(第 三丁基)苝等。除此之外，還可以使用稠五苯、或蔻等。特別理想的是具有1×10-6cm2/Vs或更高的電洞遷移率且其碳原子數為14至42的芳烴。
可以用於複合材料的芳烴可以具有乙烯基骨架。具有乙烯基的芳烴的例子包括4,4'-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(簡稱：DPVBi)、及9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(簡稱：DPVPA)等。
另外，還可以使用高分子化合物諸如聚(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)、或聚[N,N'-雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)聯苯胺](簡稱：Poly-TPD)。應注意的是，也可使用具體實例1中所述的有機化合物作為複合材料中的具有電洞傳輸性的材料。
藉由提供電洞注入層，可實現高電洞注入性，使得發光元件可以低電壓驅動。
電洞傳輸層是包含具有電洞傳輸性的材料的層。具有電洞傳輸性的材料的例子包括芳香胺化合物諸如4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)、N,N'-雙(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-聯苯基]-4,4'-二胺(簡稱：TPD)、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-苯基胺基]三苯胺(簡稱：MTDATA)、4,4'-雙[N-(螺-9,9'-聯 茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：BSPB)、及4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(簡稱：BPAFLP)等。在此所示的物質具有高電洞傳輸性，且主要是電洞遷移率為10-6cm2/Vs或更高的物質。也可以將上述作為複合材料中的具有電洞傳輸性的材料所舉出的有機化合物用於電洞傳輸層。另外，還可以使用高分子化合物諸如聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱：PVK)或聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱：PVTPA)。也可以使用具體實例1中所述的有機化合物。應注意的是，包含具有電洞傳輸性的材料的層不限於單層，也可以是二或多層的含有任何上述物質的層的堆疊層。
雖然發光層113(其係具有發光功能的層)可以具有各種結構且可以包括各種材料，但是較佳為該發光層包含具有電子傳輸性的第一有機化合物和具有電洞傳輸性的第二有機化合物。該發光層還可以包含磷光物質或螢光物質。其他較佳的材料及結構等係如具體實例2或具體實例3中所述者。藉由採用這種結構，本具體實例的發光元件可以具有非常高的外部量子效率。該發光元件亦具有容易調節發光波長，從而可以在維持高效率的狀態下獲得在所欲波長範圍的光的優點。
電子傳輸層114是包含具有電子傳輸性的材料的層。例如，電子傳輸層114是使用諸如下列之具有喹啉骨架或苯並喹啉骨架的金屬錯合物所形成：三(8-羥基喹啉)鋁(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁 (簡稱：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]喹啉)鈹(簡稱：BeBq2)、或雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(簡稱：BAlq)等。也可以使用具有以唑或噻唑為基礎之配位體的金屬錯合物，諸如雙[2-(2-羥基苯基)苯並唑]鋅(簡稱：Zn(BOX)2)或雙[2-(2-羥基苯基)苯並噻唑]鋅(簡稱：Zn(BTZ)2)等。除了該等金屬錯合物之外，還可以使用2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對第三丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ)、深啡啉(簡稱：BPhen)、或浴銅靈(簡稱：BCP)等。在此所述的物質具有高電子傳輸性且主要是電子遷移率為10-6cm2/Vs或更高的物質。應注意的是，上述具有電子傳輸性的第一有機化合物也可用於電子傳輸層114。
電子傳輸層114並不限於單層，也可以是包括二或多層的包含任何上述物質的層的堆疊層。
可以在電子傳輸層與發光層之間設置控制電子載子的移動的層。其係為對前述的電子傳輸性高的材料添加少量的具有高電子捕獲性的物質而形成的層，且該層能藉由阻滯電子載子的移動而調節載子平衡。這種結構對於防止當電子穿過發光層時所引發的問題(諸如元件使用壽命的降低)極為有效。
另外，可以在電子傳輸層114與第二電極102 之間設置與第二電極102接觸的電子注入層115。作為電子注入層115，可以使用鹼金屬、鹼土金屬或者它們的化合物，諸如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、或氟化鈣(CaF2)。例如，可以使用由具有電子傳輸性的物質所形成且包含鹼金屬、鹼土金屬或它們的化合物的層。應注意的是，較佳為將由具有電子傳輸性的物質所形成且包含鹼金屬或鹼土金屬的層用作電子注入層115，因為在此情況中可以高效率地從第二電極102注入電子。
作為第二電極102，可以使用具有低功函數(具體為3.8eV或更低的功函數)的任何金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物等。此類陰極材料的具體例子有屬於元素週期表中的第1族或第2族的元素，諸如鹼金屬(如鋰(Li)及銫(Cs))、鎂(Mg)、鈣(Ca)及鍶(Sr)；它們的合金(如MgAg及AlLi)；稀土金屬諸如銪(Eu)及鐿(Yb)；以及它們的合金等。然而，當在第二電極102與電子傳輸層之間設置有電子注入層時，可以不顧及功函數而將各種導電材料諸如Al、Ag、ITO、或包含矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫用於第二電極102。這些導電材料的膜可以藉由濺射法、噴墨法、或旋塗法等來形成。
可使用各種方法來形成包含有機化合物的層103，不論是乾式法或濕式法。例如，可以使用真空蒸鍍法、噴墨法或旋塗法等。各電極或各層可使用不同的形成方法。
此外，可以藉由利用溶膠-凝膠法的濕式法，或藉由利用金屬材料的糊料的濕式法來形成電極。或者，可以藉由乾式法諸如濺射法或真空蒸鍍法來形成電極。
在具有上述結構的發光元件中，電流因第一電極101與第二電極102之間的電位差而流動，並且電洞和電子在包含具有高發光性的物質的發光層113中再結合，從而發光。換言之，在發光層113中形成發光區域。
所發的光係透過第一電極101和第二電極102中的任一者或兩者被提取到外面。因此，第一電極101和第二電極102中的任一者或兩者為透光性電極。在僅第一電極101為透光性電極的情況中，發光係透過第一電極101被提取。在僅第二電極102為透光性電極的情況中，發光係透過第二電極102被提取。在第一電極101和第二電極102兩者均為透光性電極的情況中，發光係透過第一電極101及第二電極102被提取。
設置在第一電極101與第二電極102之間的層的結構並不侷限於上述結構。較佳為其中電洞與電子再結合的發光區域係位於遠離第一電極101及第二電極102之處，以防止因發光區域與用於電極及載子注入層的金屬接近而發生的淬滅。
另外，為了抑制在發光層中所產生之激子的能量轉移，與發光層113接觸的電洞傳輸層及電子傳輸層，尤其是與離發光層113中的發光區域較近的一側接觸的載子傳輸層，較佳為使用其能帶間隙比發光層中所包含 的激態複合物的能帶間隙寬的物質來形成。
圖1B示出具有與圖1A不同結構的發光元件。現將參照圖1B說明其中堆疊有多個發光單元的發光元件(下文中也稱為堆疊層元件)的一個具體實例。該發光元件是在第一電極與第二電極之間包括多個發光單元的發光元件。其中一個發光單元具有類似於圖1A所示之包含有機化合物的層103的結構。換言之，圖1A所示的發光元件包括單獨一個發光單元，而圖1B所示的發光元件包括多個發光單元。
在圖1B中，在第一電極501與第二電極502之間堆疊有第一發光單元511和第二發光單元512，並且在第一發光單元511與第二發光單元512之間設置有電荷產生層513。第一電極501和第二電極502分別相當於圖1A中的第一電極101和第二電極102，故在此可以應用圖1A的說明中所述的材料。另外，第一發光單元511和第二發光單元512可具有相同或不同的結構。
電荷產生層513包含由有機化合物與金屬氧化物所成的複合材料。作為該有機化合物與金屬氧化物的複合材料，可以使用可用於圖1A中所示之電洞注入層的複合材料。作為有機化合物，可以使用各種化合物諸如芳香胺化合物、咔唑化合物、芳烴、及高分子化合物(諸如低聚物、樹枝狀聚合物、或聚合物)。較佳為使用電洞遷移率為1×10-6cm2/Vs或更高的有機化合物。應注意的是，可以使用任何其他物質，只要其電洞傳輸性高於電子傳輸 性即可。因為該有機化合物與金屬氧化物的複合材料具有較佳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。應注意的是，在其陽極側表面與電荷產生層接觸的發光單元中，並非必需設置電洞傳輸層，因為該電荷產生層也可以用作電洞傳輸層。
電荷產生層513可以具有包含有機化合物與金屬氧化物之複合材料的層與包含其他材料之層的堆疊層結構。例如，可形成包含有機化合物與金屬氧化物之複合材料的層與包含選自施電子物質之化合物和具有高電子傳輸性之化合物的層的堆疊層結構。另外，包含由有機化合物與金屬氧化物的複合材料的層可與透明導電膜堆疊。
夾在第一發光單元511與第二發光單元512之間的電荷產生層513可具有任何結構，只要當將電壓施加於第一電極501與第二電極502之間時，電子會從一側被注入到發光單元且電洞會從另一側被注入到發光單元即可。例如，在圖1B中，任一層均可用作電荷產生層513，只要當施加電壓使得第一電極的電位高於第二電極的電位時，該層會將電子注入到第一發光單元511且將電洞注入到第二發光單元512即可。
雖然在圖1B中示出具有兩個發光單元的發光元件，但是本發明具體實例可以同樣地應用於堆疊有三或多個發光單元的發光元件。利用如圖1B中所示的發光元件那樣，藉由在一對電極之間將多個發光單元隔著電荷產生層配置，可提供能在保持低電流密度的同時以高亮度發 光且具有長使用壽命的發光元件。另外，可以實現能以低電壓驅動的低耗電量發光裝置。
各發光單元發出彼此不同顏色的光，從而在整體發光元件中得到所要顏色的發光。例如，在具有兩個發光單元的發光元件中，第一發光單元提供紅色和綠色的發光，而第二發光單元提供藍色的發光，使得該發光元件作為整體元件可發出白光。
上述結構可以與本具體實例及其他具體實例中的任何結構組合。
本具體實例中的發光元件較佳為在玻璃或塑膠等的基板上製造。作為在基板上堆疊各層的方式，可從第一電極101側相繼堆疊各層，或從第二電極102側相繼堆疊各層。在發光裝置中，雖然可以在一個基板上形成有一個發光元件，但亦可在一個基板上形成有多個發光元件。利用如上述在一個基板上形成多個發光元件，可以製造其中元件彼此分離的照明裝置或被動矩陣型發光裝置。可在與薄膜電晶體(TFT)(例如在玻璃或塑膠等的基板上形成之TFT)電連接的電極上形成發光元件，從而可以製造其中TFT控制該發光元件的驅動的主動矩陣型發光裝置。應注意的是，對TFT的結構沒有特別的限制，其可為交錯TFT或反轉交錯TFT。另外，對用於TFT的半導體的結晶性也沒有特別的限制，可以使用非晶形半導體或結晶半導體。另外，形成在TFT基板中的驅動電路可以由n型TFT及p型TFT來形成，或由n型TFT或p型 TFT中的任一種來形成。
應注意的是，本具體實例可以與任何其他具體實例適當地組合。
(具體實例5)
在本具體實例中，將說明包括具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的發光裝置。
在本具體實例中，將參照圖2A和圖2B說明使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件所製造的發光裝置。應注意的是，圖2A是該發光裝置的俯視圖，圖2B是沿圖2A中的線A-B以及C-D切割的剖面圖。該發光裝置包括以虛線表示的控制發光元件之發光的驅動電路部分(源極線驅動電路)601、像素部分602以及驅動電路部分(閘極線驅動電路)603。另外，參考代號604表示密封基板，605表示密封材料，且607表示由密封材料605圍繞的空間。
應注意的是，導線配線608是用來傳送輸入到源極線驅動電路601及閘極線驅動電路603的信號，且從用作外部輸入端子的FPC(撓性印刷電路)609接收視訊信號、時鐘信號、啟動信號、及重設信號等的配線。雖然在此只例示了FPC，但是該FPC也可與印刷配線板(PWB)連接。本說明書中的發光裝置在其範疇中不僅包括發光裝置本身，也包括安裝有FPC或PWB的發光裝置。
接下來，將參照圖2B說明剖面結構。在元件基板610上形成驅動電路部分及像素部分，在此示出作為驅動電路部分的源極線驅動電路601及像素部分602中的一個像素。
在源極線驅動電路601中，形成有組合n通道型TFT623和p通道型TFT624的CMOS電路。此外，該驅動電路可以使用各種電路諸如CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路來形成。雖然在本具體實例中說明驅動電路形成於基板上的驅動器-整合類型，但本發明並不侷限於這種類型，而是也可以在基板外形成驅動電路。
像素部分602係由多個包括開關TFT611、電流控制TFT612、及與該電流控制TFT的汲極電連接的第一電極613的像素所形成。形成絕緣物614以覆蓋第一電極613的端部。在此，係使用正型光敏性丙烯酸類樹脂膜來形成絕緣物614。
為了改善覆蓋性，將絕緣物614的上端部或下端部形成為具有曲率的曲面。例如，在使用正型光敏性丙烯酸樹脂作為絕緣物614的材料的情況中，較佳為僅絕緣物614的上端部為具有曲率半徑(0.2μm至3μm)的曲面。作為絕緣物614，可以使用負型光敏性樹脂或正型光敏性樹脂。
在第一電極613上形成包含有機化合物的層616及第二電極617。作為用作陽極的第一電極613的材料，較佳為使用具有高功函數的材料。例如，可以使用 ITO膜、包含矽的氧化銦錫膜、包含2wt%至20wt%的氧化鋅的氧化銦膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、或Pt膜等的單層膜；包括氮化鈦膜與以鋁為主要成分的膜的堆疊層；或包括氮化鈦膜、以鋁為主要成分的膜和氮化鈦膜的三層堆疊層等。利用堆疊層結構，可獲得低配線電阻，良好的歐姆接觸，以及用作陽極的功能。
另外，包含有機化合物的層616可藉由各種方法形成，諸如使用蒸鍍遮罩的蒸鍍法、噴墨法、及旋塗法。該包含有機化合物的層616具有具體實例2至具體實例4中任一者所述的結構。此外，對於該包含有機化合物的層616中所包括的其他材料，可以使用低分子量化合物或聚合型化合物(包含低聚物和樹枝狀聚合物)。
作為形成於包含有機化合物的層616之上並用作陰極的第二電極617的材料，較佳為使用具有低功函數的材料(如Al、Mg、Li、Ca或它們的合金或化合物諸如MgAg、MgIn、或AlLi)。在包含有機化合物的層616中所產生的光係透射通過第二電極617的情況中，作為第二電極617較佳為使用包括薄金屬膜與透明導電膜(如ITO、包含2wt%至20wt%氧化鋅的氧化銦、包含矽的氧化銦錫、或氧化鋅(ZnO))的堆疊層。
應注意的是，發光元件係由第一電極613、包含有機化合物的層616、及第二電極617所形成。該發光元件具有具體實例2至具體實例4中任一者所述的結構。在本具體實例的發光裝置中，包括多個發光元件的像素部 分可以同時包括具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件和具有不同結構的發光元件。
再者，利用密封材料605將密封基板604貼附於元件基板610，以在由元件基板610、密封基板604及密封材料605所圍繞的空間607中設置發光元件618。該空間607可用填料予以填充，或可用惰性氣體(諸如氮或氬)或密封材料605予以填充。較佳的是在密封基板中形成凹部且在其中設置乾燥劑625，如此可以抑制因水分影響所導致的劣化。
作為密封材料605，較佳為使用環氧類樹脂或玻璃料。較佳為這些材料儘可能不使水分或氧透過。作為密封基板604，可使用玻璃基板，石英基板，或由纖維強化塑膠(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯或丙烯酸類樹脂等所形成的塑膠基板。
如上所述，可以得到使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的發光裝置。
本具體實例的發光裝置係使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件來製造，因此可以具有有利的特性。具體而言，由於具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件具有有利的發光效率，所以該發光裝置可具有降低的耗電量。另外，藉由具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件可輕易提供在所希望之波長範圍中的光，從而可提供多用途的發光裝置。
圖3A和圖3B示出藉由形成呈現白色發光的 發光元件及利用著色層(濾色片)等來實現全彩顯示的發光裝置的例子。圖3A中示出基板1001，基底絕緣膜1002，閘極絕緣膜1003，閘極電極1006、1007、和1008，第一層間絕緣膜1020，第二層間絕緣膜1021，周邊部分1042，像素部分1040，驅動電路部分1041，發光元件的第一電極1024W、1024R、1024G、和1024B，隔壁1025，包含有機化合物的層1028，發光元件的第二電極1029，密封基板1031，及密封材料1032等。
在圖3A中，將著色層(紅色著色層1034R、綠色著色層1034G、和藍色著色層1034B)設置於透明基材1033上。可以額外設置黑色層(黑矩陣)1035。對準位置而將設置有該等著色層及黑色層的透明基材1033固定到基板1001。應注意的是，該等著色層及黑色層係為保護層1036所覆蓋。在圖3A中，由部分發光層所發出的光不透過著色層，而由其他部分的發光層所發出的光則透過著色層。由於不透過著色層的光為白色光，而透過任一著色層的光為紅色光、藍色光、或綠色光，所以能夠以這四種顏色的像素顯示影像。
圖3B示出一個例子，其中將著色層(紅色著色層1034R、綠色著色層1034G、和藍色著色層1034B)設置在閘極絕緣膜1003與第一層間絕緣膜1020之間。在該結構中，可以將著色層設置在基板1001與密封基板1031之間。
上述的發光元件是一種具有在形成有TFT的 基板1001側提取光的結構(底部發光結構)的發光裝置，但是其亦可為具有從密封基板1031側提取光的結構(頂部發光結構)的發光裝置。圖4為具有頂部發光結構之發光裝置的剖面圖。在此情況中，可以使用不透光的基板作為基板1001。直到形成連接TFT與發光元件的陽極的連接電極為止的製程係以與具有底部發光結構之發光裝置相同的方式進行。然後，形成第三層間絕緣膜1037以覆蓋電極1022。該絕緣膜可具有平坦化的功能。該第三層間絕緣膜1037可以使用與第二層間絕緣膜相同的材料或是任何其他已知的材料來形成。
雖然將發光元件的第一電極1024W、1024R、1024G、和1024B都用作陽極，但也可以將其用作陰極。另外，在具有如圖4所示之頂部發光結構的發光裝置的情況中，第一電極較佳為反射性電極。包含有機化合物的層1028係經形成為具有與具體實例2至具體實例4中任一者所述的包含有機化合物的層103相同的結構，從而可獲得白色發光。
在如圖4所示之頂部發光結構的情況中，可以使用其上設置有著色層(紅色著色層1034R、綠色著色層1034G、和藍色著色層1034B)的密封基板1031來進行密封。密封基板1031可設置有位於像素與像素之間的黑色層(黑矩陣)1035。著色層(紅色著色層1034R、綠色著色層1034G、和藍色著色層1034B)及黑色層(黑矩陣)1035可為保護層1036所覆蓋。應注意的是，作為密 封基板1031係使用透光性基板。
另外，雖然在此示出了使用紅色、綠色、藍色、和白色的四種顏色來進行全彩顯示的例子，但並沒有特別的限制，也可以進行使用紅色、綠色、和藍色的三種顏色的全彩顯示。
本具體實例的發光裝置係使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件來製造，因此可以具有有利的特性。具體而言，由於具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件具有有利的發光效率，所以該發光裝置可具有降低的耗電量。另外，藉由具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件可輕易提供在所希望之波長範圍中的光，從而可提供多用途的發光裝置。
上面說明了主動矩陣型發光裝置，下文將說明被動矩陣型發光裝置。圖5A和圖5B示出利用本發明製造的被動矩陣型發光裝置。圖5A是該發光裝置的透視圖，圖5B是沿圖5A中的線X-Y切割的剖面圖。在圖5A和圖5B中，在基板951上的電極952與電極956之間設置有包含有機化合物的層955。電極952的端部由絕緣層953所覆蓋。在絕緣層953上設置隔壁層954。隔壁層954的側壁是傾斜的，使得越接近基板表面，兩個側壁之間的間距越窄。換言之，隔壁層954的短邊方向的剖面是梯形，底邊(與絕緣層953的面方向同向並與絕緣層953接觸的邊)短於上邊(與絕緣層953的面方向同向且不與絕緣層953接觸的邊)。如此設置的隔壁層954可以防止 起因於靜電等的發光元件缺陷。此外，藉由包括具體實例2至具體實例4中任一者所述的具有有利發光效率的發光元件，該被動矩陣型發光裝置亦可具有低耗電量。另外，藉由具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件可輕易提供在所希望的波長範圍中的光，從而可提供多用途的發光裝置。
由於呈矩陣配置在上述發光裝置中的許多微小發光元件均可各別予以控制，所以該發光裝置適合用作顯示影像的顯示裝置。
本具體實例可以與任何其他具體實例自由地組合。
(具體實例6)
在本具體實例中，將參照圖6A和圖6B對將具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件用於照明裝置的例子進行說明。圖6B是照明裝置的俯視圖，圖6A是沿圖6B中的線e-f切割的剖面圖。
在本具體實例的照明裝置中，在用作支撐體且具有透光性的基板400上形成第一電極401。該第一電極401相當於具體實例4中的第一電極101。當經由第一電極401側提取光時，第一電極401係使用具有透光性的材料來形成。
在基板400上設置用來對第二電極404施加電壓的焊墊412。
在第一電極401上形成包含有機化合物的層403。包含有機化合物的層403的結構相當於，例如具體實例4中的包含有機化合物的層103的結構，或是組合發光單元511、512以及電荷產生層513的結構。關於這些結構，可參照具體實例4中的記載。
形成第二電極404以覆蓋包含有機化合物的層403。第二電極404相當於具體實例4中的第二電極102。當經由第一電極401側提取光時，第二電極404係使用具有高反射率的材料來形成。將第二電極404與焊墊412連接，從而可對其施加電壓。
如上所述，本具體實例中的照明裝置包括包含第一電極401、含有有機化合物的層403以及第二電極404的發光元件。由於該發光元件價廉且耐久性優異，所以本具體實例中的照明裝置可以具有高發光效率。
利用密封材料405將具有上述結構的發光元件固定於密封基板407，並進行密封，從而完成該照明裝置。另外，密封材料405可與能吸收水分的乾燥劑混合而提高可靠性。
當部分的焊墊412及第一電極401係延伸至密封材料405之外時，該等延伸部分可以用作外部輸入端子。可以在該外部輸入端子上設置安裝有轉換器等的IC晶片420。
如前所述，由於本具體實例中所述的照明裝置包含具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元 件，所以該照明裝置可以具有高發光效率。
(具體實例7)
在本具體實例中，將說明包括具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的多種電子裝置的例子。具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件具有高發光效率，因此包括該發光元件的本具體實例中的電子裝置可以具有低耗電量。
應用上述發光元件的電子裝置的例子包括電視機(也稱為TV或電視接收機)、用於電腦等的監視器、相機諸如數位相機和數位攝影機、數位相框、行動電話(也稱為手機或行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端機、音訊播放裝置、大型遊戲機諸如彈珠機等。下面示出這些電子裝置的具體例子。
圖7A示出電視裝置的例子。在該電視裝置中，顯示部分7103係併入框罩7101中。在此，係以支架7105支撐框罩7101。影像可顯示在顯示部分7103上，且具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件係以矩陣狀排列在顯示部分7103中。該等發光元件可以具有高發光效率。因此，包括使用該發光元件所形成的顯示部分7103的電視裝置可以具有低耗電量。
可以利用框罩7101的操作開關或另外提供的遙控器7110進行電視裝置的操作。利用遙控器7110的操作鍵7109，可以控制頻道及音量，並可以控制在顯示部 分7103上顯示的影像。此外，可以在遙控器7110中設置顯示部分7107，以供顯示從該遙控器7110輸出的資訊。
應注意的是，該電視裝置係設置有接收機及數據機等。利用接收機可接收一般的電視廣播。再者，當該電視裝置透過數據機以有線或無線方式連接至通信網路時，可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(發送者和接收者之間或接收者之間)的資訊通信。
圖7B1示出電腦，其包括主體7201、框罩7202、顯示部分7203、鍵盤7204、外部連接埠7205、及指向裝置7206等。應注意的是，該電腦係藉由在顯示部分7203中使用以矩陣狀排列之與具體實例2至具體實例4中任一者所述之發光元件同樣的發光元件而製造。圖7B1所示的電腦可具有圖7B2所示的結構。圖7B2所示的電腦係設置有第二顯示部分7210來代替鍵盤7204及指向裝置7206。第二顯示部分7210是觸控螢幕，可藉由利用手指或專用筆操作顯示在第二顯示部分7210上的輸入而進行輸入。第二顯示部分7210除了顯示輸入之外，亦可顯示影像。顯示部分7203也可以是觸控螢幕。以鉸鏈連接這兩個螢幕，可以防止故障，例如當儲藏或攜帶該電腦時可防止螢幕破裂或損壞。應注意的是，該電腦藉係由在顯示部分7203中使用以矩陣狀排列之與具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件同樣的發光元件而製造。因此，具有使用該發光元件所形成之顯示部分7203的該電腦消耗較低電量。
圖7C示出可攜式遊戲機，其包括藉由聯結部分7303連接的兩個框罩，即框罩7301和框罩7302，使得該可攜式遊戲機可以打開或摺疊。框罩7301包括有包含在具體實例2至具體實例4中任一者所述且以矩陣狀排列之發光元件的顯示部分7304，且框罩7302包括有顯示部分7305。此外，圖7C所示的可攜式遊戲機包括有揚聲器部分7306、記錄媒體插入部分7307、LED燈7308、輸入單元(操作鍵7309、連接端子7310、感測器7311(具有測定下列者之功能的感測器：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動頻率、距離、光、液體、磁力、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線)、及麥克風7312)等。無需贅言的是，可攜式遊戲機的結構並不侷限於上述結構，只要將包括具體實例2至具體實例4中任一者所述且以矩陣狀排列之發光元件的顯示部分用作顯示部分7304及顯示部分7305中的兩者或其中一者即可，而且該結構可以適當包括其他配件。圖7C所示的可攜式遊戲機具有讀出儲存在儲存媒體中的程式或資料並將其顯示在顯示部分上的功能，以及藉由無線通信與另一可攜式遊戲機分享資訊的功能。圖7C所示的可攜式遊戲機可以具有各種各樣的功能而不侷限於上述者。由於具有上述顯示部分7304的可攜式遊戲機在該顯示部分7304中使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件，所以可具有低耗電量。
圖7D示出行動電話的例子。該行動電話設置有包括在框罩7401中的顯示部分7402、操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405以及麥克風7406等。應注意的是，該行動電話具有包括具體實例2至具體實例4中任一者所述且以矩陣狀排列之發光元件的顯示部分7402。因此，該行動電話可具有低耗電量。
當以手指等觸摸圖7D所示之行動電話的顯示部分7402時，可將資訊輸入該行動電話。如此，可以用手指等觸摸顯示部分7402來進行打電話或建立電子郵件的操作。
顯示部分7402主要有三種螢幕模式。第一種模式是主要用於顯示影像的顯示模式。第二種模式是主要用於輸入資訊諸如文字的輸入模式。第三種模式是混合顯示模式與輸入模式這兩種模式的顯示及輸入模式。
例如，在打電話或編寫電子郵件的情況中，對顯示部分7402選擇主要用於輸入文字的文字輸入模式以便輸入顯示在螢幕上的文字。在此情況中，較佳的是，在幾近顯示部分7402的全部螢幕上顯示鍵盤或號碼按鈕。
當在該行動電話內部設置有包括諸如陀螺儀或加速度感測器之偵測傾斜度的感測器的偵測裝置時，行動電話的方向(該行動電話是橫放或直放以供顯示橫向模式或直立模式)係經判定，以便自動地切換顯示部分7402螢幕上的顯示。
藉由觸摸顯示部分7402或操作框罩7401的操作按鈕7403來切換螢幕模式。或者，可以根據顯示在顯示部分7402上的影像種類來切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部分上的影像信號為動態影像資料的信號時，將螢幕模式切換成顯示模式。當該信號為文字資料的信號時，將螢幕模式切換成輸入模式。
另外，在輸入模式中，當偵測到藉由顯示部分7402的光感測器所偵測的信號而在一定期間內沒有進行顯示部分7402的觸摸操作輸入時，可以控制螢幕模式而從輸入模式切換成顯示模式。
顯示部分7402可用作影像感測器。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部分7402，來截取掌紋、或指紋等的影像，從而可以進行身份鑑定。此外，藉由在顯示部分中設置發射近紅外光的背光或感測光源，可以截取手指血管、或手掌血管等的影像。
圖8示出將具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件用於背光的液晶顯示裝置的例子。圖8所示的液晶顯示裝置包括框罩901、液晶層902、背光單元903以及框罩904。液晶層902與驅動器IC905連接。具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件係用於背光單元903，並且經由端子906將電流供應到背光單元903。
具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件係用於液晶顯示裝置的背光，因此該背光可具有降 低的耗電量。另外，藉由使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件，能夠製造面發光的照明裝置，以及較大面積的面發光照明裝置；因此其背光可以是較大面積的背光，且液晶顯示裝置也可以是較大面積的裝置。再者，使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的發光裝置可以比習知的發光裝置薄，所以該顯示裝置亦可較薄。
圖9示出將具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件用於作為照明裝置的檯燈的例子。圖9所示的檯燈包括框罩2001和光源2002，且將具體實例6中所述的照明裝置用於光源2002。
圖10示出將具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件用於室內照明裝置3001的例子。因為具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件具有低耗電量，所以可以獲得具有低耗電量的照明裝置。另外，由於具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件可以具有大面積，所以該發光元件可以用於大面積的照明裝置。另外，因為具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件是薄的，所以該發光元件可以用於厚度減低的照明裝置。
具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件亦可用於汽車的擋風玻璃或儀表板。圖11示出將具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件用於汽車的擋風玻璃或儀表板的一個模式。顯示區域5000至顯 示區域5005各包括具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件。
顯示區域5000和顯示區域5001是設置在汽車的擋風玻璃中且其中包括有具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的顯示裝置。藉由包含由具有透光性的電極所形成之第一電極和第二電極，可以將具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件形成為能看到對面側的所謂的透視式顯示裝置。此類透視式顯示裝置即使設置在汽車的擋風玻璃中，也不會妨礙視覺。應注意的是，在設置有用來驅動的電晶體等的情況中，較佳為使用具有透光性的電晶體，諸如使用有機半導體材料的有機電晶體或使用氧化物半導體的電晶體。
將包括有具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的顯示裝置設置在立柱部分中的顯示區域5002中。顯示區域5002可藉由顯示由設置在車體中的成像單元所截取的影像，而補償被立柱部分所遮擋的視野。同樣地，設置在儀表板中的顯示區域5003可藉由顯示由設置在車體外側的成像單元所截取的影像，而補償被車體所遮擋的視野，從而消除視野盲區、提高安全性。顯示影像以補償駕駛人看不到的區域，使駕駛人得以簡單從容地確認安全性。
顯示區域5004和顯示區域5005可以提供各種資訊諸如導航資料、速度表、轉速計、里程、油量表、排檔指示器、及空調設定。使用者可以適當地自由改變顯 示內容及佈置。另外，這些資訊也可以藉由顯示區域5000至顯示區域5003顯示。應注意的是，顯示區域5000至顯示區域5005亦可用作照明裝置。
具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件可以具有低耗電量。
因此，即便設置多個大螢幕諸如顯示區域5000至顯示區域5005，電池的負載也是低的，從而提供舒適的使用。準此，包括具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的發光裝置及照明裝置可以適合用作車載發光裝置及車載照明裝置。
圖12A和圖12B示出可摺疊的平板終端機的例子。圖12A是打開狀態的平板終端機。該平板終端機包括框罩9630、顯示部分9631a、顯示部分9631b、顯示模式切換開關9034、電源開關9035、省電模式切換開關9036、夾子9033以及操作開關9038。應注意的是，在該平板終端機中，顯示部分9631a和顯示部分9631b中的一者或兩者係使用包括有具體實例2至具體實例4中任一者所述之發光元件的發光裝置所形成。
部分的顯示部分9631a可以是觸控螢幕區域9632a，且當觸摸所顯示的操作鍵9637時可以輸入資料。雖然一半的顯示部分9631a只具有顯示功能，而另一半具有觸控螢幕的功能，但是本發明的具體實例並不侷限於此結構。整個顯示部分9631a均可具有觸控螢幕功能。例如，可將鍵盤顯示在顯示部分9631a的整個區域上而將顯 示部分9631a用作觸控螢幕，而顯示部分9631b可用作顯示螢幕。
和顯示部分9631a一樣，部分的顯示部分9631b可以是觸控螢幕區域9632b。以手指或觸控筆等觸摸用於顯示/隱藏觸控螢幕之鍵盤的切換按鈕9639，以在顯示部分9631b上顯示鍵盤按鈕。
觸摸輸入可以在觸控螢幕區域9632a和觸控螢幕區域9632b中同時進行。
顯示模式切換開關9034能夠在例如直立模式和橫向模式等之間切換，以及在單色顯示和彩色顯示之間切換。利用省電模式切換開關9036，可以根據平板終端機內置的光學感測器所偵測的使用平板終端機時的外部光的光量，而將顯示的亮度最適化。該平板終端機除了光學感測器以外還可以包括其他偵測裝置諸如偵測位向的感測器(例如陀螺儀或加速度感測器)。
雖然圖12A示出顯示部分9631b與顯示部分9631a具有相同顯示面積的例子，但是本發明的具體實例並不侷限於此例子。顯示部分9631a與顯示部分9631b可以具有不同的顯示面積以及不同的顯示品質。例如其中一個可以是能顯示比另一個更高解析度影像的顯示面板。
該平板終端機在圖12B中是摺疊起來的狀態。該平板終端機包括框罩9630、太陽能電池9633、充放電控制電路9634、電池9635以及DC-DC轉換器9636。應注意的是，圖12B係示出其中充放電控制電路 9634包括電池9635和DC-DC轉換器9636的的例子。
由於該平板終端機可以摺疊，所以不使用時框罩9630可以合上。因此，可以保護顯示部分9631a和顯示部分9631b，從而提供在長期使用上具有高耐久性及高可靠性的平板終端機。
此外，圖12A和圖12B所示的平板終端機可具有在顯示部分上顯示各種資訊(如靜態影像、動態影像、及文字影像)的功能、在顯示部分上顯示日曆、日期或時間等的功能、藉由觸摸輸入對顯示在顯示部分上的資訊進行操作或編輯的觸摸輸入功能、以及藉由各種軟體(程式)來控制處理的功能等。
貼附在平板終端機表面上的太陽能電池9633提供電力給觸控螢幕、顯示部分及影像信號處理器等。應注意的是，太陽能電池9633較佳為設置在框罩9630的一或兩個表面上，以便有效率地對電池9635進行充電。
參照圖12C的方塊圖對圖12B所示的充放電控制電路9634的結構和操作進行說明。圖12C示出太陽能電池9633、電池9635、DC-DC轉換器9636、轉換器9638、開關SW1至SW3以及顯示部分9631。電池9635、DC-DC轉換器9636、轉換器9638、及開關SW1至SW3對應於圖12B中的充放電控制電路9634。
首先，說明其中在利用外部光而由太陽能電池9633發電的情況下操作的例子。藉由DC-DC轉換器9636將太陽能電池9633所產生的電力的電壓升壓或降壓 以使該電力具有對電池9635進行充電的電壓。然後，當利用來自經太陽能電池9633所充電之電池9635的電力來操作顯示部分9631時，打開開關SW1並藉由轉換器9638將該電力的電壓升壓或降壓以達到顯示部分9631所需要的電壓。另外，當不進行顯示部分9631上的顯示時，關掉開關SW1且打開開關SW2以便可對電池9635進行充電。
雖然作為發電單元的例子在此示出太陽能電池9633，但該發電單元並無特別限制，也可以使用其他發電單元諸如壓電元件或熱電轉換元件(珀耳帖元件(Peltier element))來進行電池9635的充電。也可以使用能夠以無線(不接觸)方式傳送及接收電力來進行充電的非接觸式電力傳輸模組，或任何其他組合使用的充電單元來進行電池9635的充電，而不一定要設置發電單元。
本發明具體實例並不侷限於具有圖12A至圖12C所示形體的平板終端機，只要其包括有顯示部分9631即可。
應注意的是，本具體實例所示的結構可以適當地與具體實例1至6中所述結構的任一者組合。
如上所述，具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件的應用範圍極廣，從而可以將該發光元件應用於各種領域的電子裝置。藉由使用具體實例2至具體實例4中任一者所述的發光元件，能夠得到具有低耗電量的電子裝置。
[實施例1]
在本實施例中，將說明以下結構式(100)所示的N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)的合成方法。
首先，將4-(4-溴苯基)二苯並呋喃2.1g(6.6mmol)、N-(1,1'-聯苯-4-基)-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺2.4g(6.7mmol)以及第三丁醇鈉1.9g(20mmol)放入200mL三頸燒瓶中，並用氮置換燒瓶內的空氣。對該混合物加入甲苯33mL、三(第三丁基)膦的10%己烷溶液0.30mL及雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)48mg(0.1mmol)，並在90℃下攪拌7.5小時。攪拌之後，通過矽酸鎂(Florisil，日本和光純藥工業公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)製造，目錄編號540-00135)、矽藻土(Celite，日本和光純藥工業公司製造，目錄編號531-16855)和礬土進行吸濾獲得濾液。將該濾液濃縮，得到固體。利用矽膠管柱層析法(展開溶劑為比 例3：1之己烷與甲苯)對該固體進行純化，得到固體。利用甲苯和己烷使該固體再結晶，以81%的產率得到3.2g的目的物固體。以下示出本反應的反應方案。
利用梯度昇華方法對所得到的固體1.0g進行昇華純化。在該昇華純化中，壓力為2.6Pa，氬氣體的流量為5.0mL/min，且加熱溫度為289℃。昇華純化之後，以95%的收集率得到合成目的物固體0.99g。
以下示出所得固體的核磁共振法(1H NMR)測定結果。
1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ=1.46(s，6H)，7.18(dd，J=8.5，2.5Hz，1H)，7.26-7.48(m，14H)，7.53-7.56(m，2H)，7.60-7.68(m，6H)，7.86-7.91(m，3H)，7.99(d，J=7.5Hz，1H).
對所得到的FrBBiF-II進行熱重-差熱分析(TG-DTA：Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)。此測定係使用高真空差式型差熱天平(TG/DTA 2410SA，由Bruker AXS K.K.製造)來進行。 在氮氣流(流量為200mL/min)和常壓下，以10℃/min的升溫速率進行測定。重量和溫度之間的關係(熱重)顯示5%失重溫度為393℃，表示高耐熱性。
圖13A和圖13B示出NMR圖譜。應注意的是，圖13B為圖13A中7.00ppm至8.25ppm範圍的放大部分。測定結果確認所得到的是目標物N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)。
《FrBBiF-II的物理性質》
圖14A示出FrBBiF-II在其甲苯溶液中的吸收光譜及發射光譜，圖14B示出FrBBiF-II之薄膜的吸收光譜及發射光譜。使用UV-可見光分光光度計(V550，日本分光公司(JASCO Corporation)製造)來進行光譜的測定。FrBBiF-II在其甲苯溶液中的光譜係藉由將FrBBiF-II的甲苯溶液放入石英皿中來測定。薄膜的光譜係使用將FrBBiF-II蒸鍍沉積在石英基板上所製備的樣本來測定。應注意的是，在FrBBiF-II在其甲苯溶液中的吸收光譜的情況中，圖中所示的是從測定出的吸收光譜減去石英皿及甲苯的吸收光譜而獲得者，而在FrBBiF-II之薄膜的吸收光譜的情況中，圖中所示的是從測定出的吸收光譜減去石英基板的吸收光譜而獲得者。
如圖14A所示，在甲苯溶液中的FrBBiF-II的情況中，於360nm附近觀察到吸收峰，且於415nm附近 觀察到發光波長峰(激發波長為366nm)。如圖14B所示，在FrBBiF-II薄膜的情況中，於368nm、294nm、266nm、247nm及209nm附近觀察到吸收峰，且於428nm附近觀察到發光波長峰(激發波長為376nm)。由此發現FrBBiF-II的吸收及發光在非常短的波長區域中出現。
在空氣中利用光電子能譜法(測定儀器：AC-2，日本理研計器公司(Riken Keiki,Co.,Ltd.)製造)測定薄膜狀態的FrBBiF-II的游離電位。將所測得的游離電位值轉換為負值，而測定出FrBBiF-II的HOMO能階為-5.61eV。由圖14B中薄膜的吸收光譜資料，可知從假定直接躍遷的Tauc圖獲得之FrBBiF-II的吸收邊峰為3.11eV。由此，將固體狀態的FrBBiF-II的光學能隙估計為3.11eV；且由上述得到的HOMO能階及該能隙的數值，將FrBBiF-II的LUMO能階估計為-2.50eV。這顯示固體狀態的FrBBiF-II具有3.11eV的寬能隙。
另外，利用液相層析-質譜法(LC/MS)分析FrBBiF-II。
LC/MS的分析係利用沃特斯公司(Waters Corporation)製造的Acquity UPLC以及沃特斯公司製造的Xevo G2 Tof MS來進行。
在MS分析中，利用電噴霧游離法(ESI)進行離子化。將毛細管電壓及樣本錐電壓分別設定為3.0kV及30V。在正模式中進行偵測。
將已在上述條件下離子化的成分在碰撞室 (collision cell)內與氬氣體碰撞以解離為產物離子。用於與氬碰撞的能量(碰撞能量)為50eV。測定的質量範圍是m/z=100至1200。圖15示出其結果。
[實施例2]
在本實施例中，將對具體實例2中所述的發光元件(發光元件1)進行說明。應注意的是，在發光元件1中，作為發光層113中的第二有機化合物使用具體實例1中所述的有機化合物N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)，且作為第一有機化合物使用4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mCzP2Pm)。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。
(發光元件1的製造方法)
首先，在玻璃基板上藉由濺射法形成包含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)的膜，以形成第一電極101。其厚度為110nm，且電極面積為2mm×2mm。在此，第一電極101係為用作發光元件的陽極的電極。
接著，作為在基板上形成發光元件的預處理，在用水洗滌基板表面並在200℃下烘焙1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，將基板轉移到已減壓至10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在該真空蒸鍍裝置的加熱室中在170 ℃下施以真空烘焙30分鐘，之後對基板進行冷卻30分鐘左右。
然後，以使其上形成有第一電極101的表面朝下的方式將形成有第一電極101的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置內的基板支架上。將真空蒸鍍裝置內的壓力降低到10-4Pa左右。然後，在第一電極101上藉由利用電阻加熱的蒸鍍法將結構式(i)所示的4,4',4"-(苯-1,3,5-三基)三(二苯並噻吩)(簡稱：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)以共蒸鍍沉積，由此形成電洞注入層111。電洞注入層111的厚度設定為20nm，且將DBT3P-II對氧化鉬的重量比調節為4：2。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室中從多個蒸發源同時進行蒸鍍的蒸鍍法。
接著，在電洞注入層111上形成20nm厚的結構式(ii)所示的4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)的膜，以形成電洞傳輸層112。
而且，在電洞傳輸層112上將結構式(iii)所示的4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mCzP2Pm)和結構式(100)所示的N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)以共蒸鍍沉積至40nm厚，使得4,6mCzP2Pm對FrBBiF-II的重量比為0.8：0.2，從而形成發光層113。
然後，在發光層113上形成15nm厚的4,6mCzP2Pm的膜，並且形成15nm厚的結構式(iv)所 示的深啡啉(簡稱：BPhen)的膜，以此方式形成電子傳輸層114。
在形成電子傳輸層114之後，以蒸鍍沉積1nm厚的氟化鋰(LiF)，以形成電子注入層115。最後，以蒸鍍沉積200nm厚的鋁，以形成用作陰極的第二電極102。由此製造本實施例的發光元件1。
應注意的是，在所有上述的蒸鍍步驟中，蒸鍍都是利用電阻加熱法來進行。
(比較發光元件1的製造方法)
除了以下不同點以外，比較發光元件1係以與發光元件1相同的方式製造：以結構式(v)所示的雙(聯苯-4-基)[4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)聯苯-4-基]胺(簡稱：PCTBi1BP)取代FrBBiF-II，且將BPhen的厚度設定為10nm。
在含有氮氣氛的手套箱中，使用玻璃基板對發光元件1及比較發光元件1進行密封，以使其不曝露於空氣中(具體而言，將密封材料塗敷在元件的外側邊緣，並在密封時在80℃下進行1小時的熱處理)。然後，對這些發光元件的初始特性進行測定。應注意的是，該等測定係在室溫下(保持在25℃下的環境中)進行。
圖16示出發光元件1及比較發光元件1的電流密度-亮度特性，圖17示出它們的亮度-電流效率特性，圖18示出它們的電壓-亮度特性，圖19示出它們的 亮度-功率效率特性，圖20示出它們的亮度-外部量子效率特性，且圖21示出它們的發射光譜。
表1示出發光元件1及比較發光元件1在約1000cd/m2下的主要特性值。
上述結果顯示，使用具體實例1中所述的有機化合物FrBBiF-II的發光元件1具有良好的特性。具體而言，根據顯示外部量子效率的圖20所示，發光元件1在低亮度區域中具有遠超過5%的效率。一般認為如同本實施例之發光元件一樣並非設計來提高光提取效率的發光元件的提取效率是20%至30%左右。根據利用電流激發產生的單重態激子的生成比率所得之螢光的內部量子效率的理論限值為25%。因此，螢光發光元件的外部量子效率的理論限值經計算為5%至7.5%。如此可知發光元件1在低亮度區域中的外部量子效率遠超過該理論限值。
上述結果顯示由第一有機化合物與第二有機化合物(4,6mCzP2Pm與FrBBiF-II)所形成的激態複合物高效率地發光，且該光包含延遲螢光成分。由於經由從三重 激發態轉變為單重激發態的反系間轉換而高效率發生的延遲螢光，所以發光元件1能夠以高發光效率發光。
發光元件1亦為具有低驅動電壓的發光元件。
相較之下，包含結構與FrBBiF-II類似的PCTBi1BP的比較發光元件1則效率低。這可能是因為在PCTBi1BP的結構中係以聯苯二基連接9-苯基咔唑-3-基與胺的氮原子，亦即其為一種包括聯三苯骨架的結構，其中苯基數目比聯苯骨架多一個苯基，因此使PCTBi1BP的T1能階下降。因此，可認為PCTBi1BP的T1能階比激態複合物低，而使激態複合物的激發能量去活化，導致如此不足的效率。
[實施例3]
在本實施例中，將對具體實例3中所述的發光元件(發光元件2)進行說明。應注意的是，在發光元件2中，作為發光層113中的第二有機化合物使用具體實例1中所述的有機化合物N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)，作為第一有機化合物使用2-[3'-(二苯並噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)，且作為發磷光的發光中心物質使用雙[2-(6-第三丁基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮-κ2O,O')銥(III)(簡稱：[Ir(tBuppm)2(acac)])。 以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。
(發光元件2的製造方法)
首先，在玻璃基板上藉由濺射法形成包含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)的膜，以形成第一電極101。其厚度為110nm，且電極面積為2mm×2mm。在此，第一電極101係為用作發光元件的陽極的電極。
接著，作為在基板上形成發光元件的預處理，在用水洗滌基板表面並在200℃下烘焙1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，將基板轉移到已減壓至10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在該真空蒸鍍裝置的加熱室中在170℃下施以真空烘焙30分鐘，之後對基板進行冷卻30分鐘左右。
然後，以使其上形成有第一電極101的表面朝下的方式將形成有第一電極101的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置內的基板支架上。將真空蒸鍍裝置內的壓力降低到10-4Pa左右。然後在第一電極101上藉由利用電阻加熱的蒸鍍法將結構式(i)所示的4,4',4"-(苯-1,3,5-三基)三(二苯並噻吩)(簡稱：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)以共蒸鍍沉積，由此形成電洞注入層111。電洞注入層111的厚度設定為20nm，且將DBT3P-II對氧化鉬的重量比調節為4：2。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室中從多個蒸發源同時進行蒸鍍的蒸鍍法。
接著，在電洞注入層111上形成20nm厚的結構式(ii)所示的4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)的膜，以形成電洞傳輸層112。
而且，以下述方式在電洞傳輸層112上形成發光層113：將結構式(vi)所示的2-[3'-(二苯並噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)、結構式(100)所示的N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)以及結構式(vii)所示的雙[2-(6-第三丁基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮- κ2O,O')銥(III)(簡稱：[Ir(tBuppm)2(acac)])以共蒸鍍沉積至20nm厚，使得2mDBTBPDBq-II對FrBBiF-II與[Ir(tBuppm)2(acac)]的重量比為0.7：0.3：0.05；然後，將2mDBTBPDBq-II、FrBBiF-II以及[Ir(tBuppm)2(acac)]以共蒸鍍沉積至20nm厚，使得2mDBTBPDBq-II對FrBBiF-II與[Ir(tBuppm)2(acac)]的重量比為0.8：0.2：0.05。
然後，在發光層113上形成10nm厚的2mDBTBPDBq-II的膜，並且形成20nm厚的結構式(iv)所示的深啡啉(簡稱：BPhen)的膜，以此方式形成電子傳輸層114。
在形成電子傳輸層114之後，以蒸鍍沉積1nm厚的氟化鋰(LiF)，形成電子注入層115。最後，以蒸鍍沉積200nm厚的鋁，以形成用作陰極的第二電極102。由此製造本實施例的發光元件2。
應注意的是，在所有上述的蒸鍍步驟中，蒸鍍都是利用電阻加熱法來進行。
在含有氮氣氛的手套箱中，使用玻璃基板對發光元件2進行密封，以使其不曝露於空氣中(具體而言，將密封材料塗敷在元件的外側邊緣，並在密封時在80℃下進行1小時的熱處理)。然後，對該發光元件的初始特性進行測定。應注意的是，該測定係在室溫下(保持在25℃下的環境中)進行。
圖22示出發光元件2的電流密度-亮度特 性，圖23示出其亮度-電流效率特性，圖24示出其電壓-亮度特性，圖25示出其亮度-功率效率特性，圖26示出其亮度-外部量子效率特性，且圖27示出其發射光譜。
表2示出發光元件2在約1000cd/m2下的主要特性值。
上述結果顯示，使用具體實例1中所述的有機化合物FrBBiF-II的發光元件2在使用發出黃綠色磷光的發光物質作為發光中心物質時也具有有利的特性。
尤其是，外部量子效率極為優異，即使在高亮度區域中也保持高數值。此外，驅動電壓低，結果達到120lm/W或更高的極高功率效率。
圖28示出可靠性測試的結果。在該可靠性測試中，在初始亮度設定為5000cd/m2且電流密度為恆定的條件下驅動發光元件2。圖28示出其中以初始亮度為100%的標準化亮度的變化。結果顯示，發光元件2隨著驅動時間推移的亮度下降小，因此發光元件2具有良好可靠性。
[實施例4]
在本實施例中，將說明將N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)用於電洞傳輸層的發光元件(發光元件3)。以下示出在本實施例中使用的物質的化學式。
(發光元件3的製造方法)
首先，在玻璃基板上藉由濺射法形成包含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)的膜，以形成第一電極101。其厚度為110nm，且電極面積為2mm×2mm。在此，第一電極101 係為用作發光元件的陽極的電極。
接著，作為在基板上形成發光元件的預處理，在用水洗滌基板表面並在200℃下烘焙1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，將基板轉移到已減壓至10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在該真空蒸鍍裝置的加熱室中在170℃下施以真空烘焙30分鐘，之後對基板進行冷卻30分鐘左右。
然後，以使其上形成有第一電極101的表面朝下的方式將形成有第一電極101的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置內的基板支架上。將真空蒸鍍裝置內的壓力降低到10-4Pa左右。然後在第一電極101上藉由利用電阻加熱的蒸鍍法將結構式(i)所示的4,4',4"-(苯-1,3,5-三基)三(二苯並噻吩)(簡稱：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)以共蒸鍍沉積，由此形成電洞注入層111。電洞注入層111的厚度設定為20nm，且將DBT3P-II對氧化鉬的重量比調節為4：2。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室中從多個蒸發源同時進行蒸鍍的蒸鍍法。
接著，在電洞注入層111上形成20nm厚的結構式(100)所示的N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並呋喃-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：FrBBiF-II)的膜，以形成電洞傳輸層112。
而且，以下述方式在電洞傳輸層112上形成發光層113：將結構式(vi)所示的2-[3'-(二苯並噻吩- 4-基)聯苯-3-基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)、結構式(viii)所示的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)以及結構式(ix)所示的(乙醯丙酮)雙(4,6-二苯基嘧啶)銥(III)(簡稱：[Ir(dppm)2(acac)])以共蒸鍍沉積至20nm厚，使得2mDBTBPDBq-II對PCBBiF與[Ir(dppm)2(acac)]的重量比為0.7：0.3：0.05；然後，將2mDBTBPDBq-II、PCBBiF以及[Ir(dppm)2(acac)]以共蒸鍍沉積至20nm厚，使得2mDBTBPDBq-II對PCBBiF與[Ir(dppm)2(acac)]的重量比為0.8：0.2：0.05。
然後，在發光層113上形成20nm厚的2mDBTBPDBq-II的膜，並且形成10nm厚的結構式(iv)所示的深啡啉(簡稱：BPhen)的膜，以此方式形成電子傳輸層114。
在形成電子傳輸層114之後，以蒸鍍沉積1nm厚的氟化鋰(LiF)，形成電子注入層115。最後，以蒸鍍沉積200nm厚的鋁，以形成用作陰極的第二電極102。由此製造本實施例的發光元件3。
應注意的是，在所有上述的蒸鍍步驟中，蒸鍍都是利用電阻加熱法來進行。
在含有氮氣氛的手套箱中，使用玻璃基板對發光元件3進行密封，以使其不曝露於空氣中(具體而言，將密封材料塗敷在元件的外側邊緣，並在密封時在 80℃下進行1小時的熱處理)。然後，對該發光元件的初始特性進行測定。應注意的是，該測定係在室溫下(保持在25℃下的環境中)進行。
圖29示出發光元件3的亮度-電流效率特性，圖30示出其電壓-亮度特性，圖31示出其電壓-電流特性，且圖32示出其發射光譜。
表3示出發光元件3在約1000cd/m2下的主要特性值。
上述結果顯示，其中電洞傳輸層包括具體實例1中所述的有機化合物FrBBiF-II的發光元件3，在使用發出橙色磷光的發光物質作為發光中心物質時具有極為有利的特性。
尤其是，外部量子效率極為優異，即使在高亮度區域中也保持高數值。
圖33示出可靠性測試的結果。在該可靠性測試中，在初始亮度設定為5000cd/m2且電流密度為恆定的條件下驅動發光元件3。圖33示出其中以初始亮度為100%的標準化亮度的變化。結果顯示，發光元件3隨著 驅動時間推移的亮度下降小，因此發光元件3具有良好可靠性。
[實施例5]
在本實施例中，將說明結構式(200)所示的N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：ThBBiF)的合成方法。
首先，將4-(4-溴苯基)二苯並噻吩2.2g(6.4mmol)、N-(1,1'-聯苯-4-基)-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺2.5g(6.8mmol)以及第三丁醇鈉1.9g(19.4mmol)放入200mL三頸燒瓶中，並用氮置換燒瓶內的空氣。對該混合物加入甲苯33.0mL及三(第三丁基)膦的10%己烷溶液0.4mL，將溫度設定為60℃，並加入雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)37mg(0.1mmol)；之後，將溫度升高至80℃並進行攪拌2.0小時。攪拌之後，通過矽酸鎂(Florisil)、矽藻土(Celite)和礬土進行吸濾獲得濾液。將該濾液濃縮，得到固體。利用矽膠管柱層析法(展開溶劑為 比例3：1之己烷與甲苯)對該固體進行純化，得到固體。利用甲苯和己烷使該固體再結晶，以85%的產率得到3.4g的目的物固體。
利用梯度昇華方法對所得到的固體1.5g進行昇華純化。在該昇華純化中，於2.8Pa之壓力及5.0mL/min的氬氣體流量下，在256℃下加熱該固體16.0小時，然後在265℃下加熱2.0小時。昇華純化之後，以95%的收集率得到合成目的物固體1.4g。
以下示出所得固體的核磁共振法(1H NMR)測定結果。
1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ=1.47(s，6H)，7.18(dd，J=8.3，2.5Hz，1H)，7.27-7.35(m，8H)，7.41-7.50(m，5H)，7.51-7.57(m，4H)，7.61-7.68(m，6H)，7.84-7.88(m，1H)，8.14(dd，J=7.5，1.0Hz，1H)，8.17-8.21(m，1H).
圖34A和圖34B示出NMR圖譜。應注意的是，圖34B為圖34A中7.00ppm至8.25ppm範圍的放大 部分。測定結果確認所得到的是目標物N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：ThBBiF)。
對所得到的ThBBiF進行熱重-差熱分析(TG-DTA)。此測定係使用高真空差式型差熱天平(TG/DTA 2410SA，由Bruker AXS K.K.製造)來進行。在氮氣流(流量為200mL/min)和常壓下，以10℃/min的升溫速率進行測定。重量和溫度之間的關係(熱重)顯示5%失重溫度為403℃，表示高耐熱性。
另外，利用液相層析-質譜法(LC/MS)分析ThBBiF。
LC/MS的分析係利用沃特斯公司(Waters Corporation)製造的Acquity UPLC以及沃特斯公司製造的Xevo G2 Tof MS來進行。
在MS分析中，利用電噴霧游離法(ESI)進行離子化。將毛細管電壓及樣本錐電壓分別設定為3.0kV及30V。在正模式中進行偵測。
將已在上述條件下離子化的成分在碰撞室內與氬氣體碰撞以解離為產物離子。用於與氬碰撞的能量(碰撞能量)為50eV。測定的質量範圍是m/z=100至1200。圖35示出其結果。
《ThBBiF的物理性質》
圖36A示出ThBBiF在其甲苯溶液中的吸收光譜及發 射光譜，圖36B示出ThBBiF之薄膜的吸收光譜及發射光譜。使用UV-可見光分光光度計(V550，日本分光公司(JASCO Corporation)製造)來進行光譜的測定。ThBBiF在其甲苯溶液中的光譜係藉由將ThBBiF的甲苯溶液放入石英皿中來測定。薄膜的光譜係使用將ThBBiF蒸鍍沉積在石英基板上所製備的樣本來測定。應注意的是，在ThBBiF在其甲苯溶液中的吸收光譜的情況中，圖中所示的是從測定出的吸收光譜減去石英皿及甲苯的吸收光譜而獲得者，而在ThBBiF之薄膜的吸收光譜的情況中，圖中所示的是從測定出的吸收光譜減去石英基板的吸收光譜而獲得者。
如圖36A所示，在甲苯溶液中的ThBBiF的情況中，於358nm附近觀察到吸收峰，且於411nm附近觀察到發光波長峰(激發波長為362nm)。如圖36B所示，在ThBBiF薄膜的情況中，於362nm、289nm、242nm及210nm附近觀察到吸收峰，且於431nm附近觀察到發光波長峰(激發波長為363nm)。由此發現ThBBiF的吸收及發光在非常短的波長區域中出現。
在空氣中利用光電子能譜法(測定儀器：AC-2，日本理研計器公司(Riken Keiki,Co.,Ltd.)製造)測定薄膜狀態的ThBBiF的游離電位。將所測得的游離電位值轉換為負值，而測定出ThBBiF的HOMO能階為-5.60eV。由圖36B中薄膜的吸收光譜資料，可知從假定直接躍遷的Tauc圖獲得之ThBBiF的吸收邊峰為3.15eV。 由此，將固體狀態的ThBBiF的光學能隙估計為3.15eV；且由上述得到的HOMO能階及該能隙的數值，將ThBBiF的LUMO能階估計為-2.45eV。這顯示固體狀態的ThBBiF具有3.15eV的寬能隙。
[實施例6]
在本實施例中，將對具體實例3中所述的發光元件(發光元件4)進行說明。應注意的是，在發光元件4中，作為發光層113中的第二有機化合物係使用具體實例1中所述的有機化合物N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：ThBBiF)，作為第一有機化合物係使用2-[3'-(二苯並噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)，且作為發磷光的發光中心物質係使用雙[2-(6-第三丁基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮-κ2O,O')銥(III)(簡稱：[Ir(tBuppm)2(acac)])。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。
(發光元件4的製造方法)
首先，在玻璃基板上藉由濺射法形成包含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)的膜，以形成第一電極101。其厚度為110nm，且電極面積為2mm×2mm。在此。第一電極101係為用作發光元件的陽極的電極。
接著，作為在基板上形成發光元件的預處理，在用水洗滌基板表面並在200℃下烘焙1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，將基板轉移到已減壓至10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在該真空蒸鍍裝置的加熱室中在170℃下施以真空烘焙30分鐘，之後對基板進行冷卻30分鐘 左右。
然後，以使其上形成有第一電極101的表面朝下的方式將形成有第一電極101的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置內的基板支架上。將真空蒸鍍裝置內的壓力降低到10-4Pa左右。然後在第一電極101上藉由利用電阻加熱的蒸鍍法將結構式(i)所示的4,4',4"-(苯-1,3,5-三基)三(二苯並噻吩)(簡稱：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)以共蒸鍍沉積，由此形成電洞注入層111。電洞注入層111的厚度設定為20nm，且將DBT3P-II對氧化鉬的重量比調節為4：2。
接著，在電洞注入層111上形成20nm厚的結構式(ii)所示的4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)的膜，以形成電洞傳輸層112。
而且，以下述方式在電洞傳輸層112上形成發光層113：將結構式(vi)所示的2-[3'-(二苯並噻吩-4-基)聯苯-3-基]二苯並[f,h]喹啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)、結構式(200)所示的N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：ThBBiF)以及結構式(vii)所示的雙[2-(6-第三丁基-4-嘧啶基-κN3)苯基-κC](2,4-戊二酮-κ2O,O')銥(III)(簡稱：[Ir(tBuppm)2(acac)])以共蒸鍍沉積至20nm厚，使得2mDBTBPDBq-II對ThBBiF與[Ir(tBuppm)2(acac)]的重量比為0.7：0.3：0.05；然後，將2mDBTBPDBq-II、ThBBiF以及[Ir(tBuppm)2 (acac)]以共蒸鍍沉積至20nm厚，使得2mDBTBPDBq-II對ThBBiF與[Ir(tBuppm)2(acac)])的重量比為0.8：0.2：0.05。
然後，在發光層113上形成20nm厚的2mDBTBPDBq-II的膜，並且形成10nm厚的結構式(iv)所示的深啡啉(簡稱：BPhen)的膜，以此方式形成電子傳輸層114。
在形成電子傳輸層114之後，以蒸鍍沉積1nm厚的氟化鋰(LiF)，以形成電子注入層115，最後，以蒸鍍沉積200nm厚的鋁，以形成用作陰極的第二電極102。由此製造本實施例的發光元件4。
應注意的是，在所有上述的蒸鍍步驟中，蒸鍍都是利用電阻加熱法來進行。
在含有氮氣氛的手套箱中，使用玻璃基板對發光元件4進行密封，以使其不曝露於空氣中(具體而言，將密封材料塗敷在元件的外側邊緣，並在密封時在80℃下進行1小時的熱處理)。然後對該發光元件的初始特性進行測定。應注意的是，該測定係在室溫下(保持在25℃下的環境中)進行。
圖37示出發光元件4的電流密度-亮度特性，圖38示出其亮度-電流效率特性，圖39示出其電壓-亮度特性，圖40示出其亮度-功率效率特性，圖41示出其亮度-外部量子效率特性，且圖42示出其發射光譜。
表4示出發光元件4在約1000cd/m2下的主要 特性值。
上述結果顯示，使用具體實例1中所述的有機化合物ThBBiF的發光元件4，在使用發黃綠色磷光的發光物質作為發光中心物質時也具有非常有利的特性。
尤其是，外部量子效率極為優異，即使在高亮度區域中也保持高數值。此外，驅動電壓低，結果達到120lm/W或更高的極高功率效率。
圖43示出可靠性測試的結果。在該可靠性測試中，在初始亮度設定為5000cd/m2且電流密度為恆定的條件下驅動發光元件4。圖43示出其中以初始亮度為100%的標準化亮度的變化。結果顯示，發光元件4隨著驅動時間推移的亮度下降小，因此發光元件4具有良好可靠性。
[實施例7]
在本實施例中，將對具體實例2中所述的發光元件(發光元件5)進行說明。應注意的是，在發光元件5中，作為發光層113中的第二有機化合物係使用具體 實例1中所述的有機化合物N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀-2-胺(簡稱：ThBBiF)，且作為第一有機化合物係使用4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mCzP2Pm)。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。
(發光元件5的製造方法)
首先，在玻璃基板上藉由濺射法形成包含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)的膜，以形成第一電極101。其厚度為110nm，且電極面積為2mm×2mm。在此，第一電極101係為用作發光元件的陽極的電極。
接著，作為在基板上形成發光元件的預處理，在用水洗滌基板表面並在200℃下烘焙1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。
然後，將基板轉移到已減壓至10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置中，並在該真空蒸鍍裝置的加熱室中在170℃下施以真空烘焙30分鐘，之後對基板進行冷卻30分鐘左右。
然後，以使其上形成有第一電極101的表面朝下的方式將形成有第一電極101的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置內的基板支架上。將真空蒸鍍裝置內的壓力降低到10-4Pa左右。然後在第一電極101上藉由利用電阻加熱的蒸鍍法將結構式(i)所示的4,4',4"-(苯-1,3,5-三基)三(二苯並噻吩)(簡稱：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)以共蒸鍍沉積，由此形成電洞注入層111。電洞注入層111的厚度設定為20nm，且將DBT3P-II對氧化鉬的重量比調節為4：2。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室中從多個蒸發源同時進行蒸鍍的蒸鍍法。
接著，在電洞注入層111上形成20nm厚的結構式(ii)所示的4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)的膜，以形成電洞傳輸層112。
而且，在電洞傳輸層112上將結構式(iii)所示的4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mCzP2Pm)和結構式(200)所示的N-(1,1'-聯苯-4-基)-N-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-9,9-二甲基-9H-茀- 2-胺(簡稱：ThBBiF)以共蒸鍍沉積至40nm厚，使得4,6mCzP2Pm對ThBBiF的重量比為0.8：0.2，從而形成發光層113。
然後，在發光層113上形成20nm厚的4,6mCzP2Pm的膜，並且形成10nm厚的結構式(iv)所示的深啡啉(簡稱：BPhen)的膜，以此方式形成電子傳輸層114。
在形成電子傳輸層114之後，以蒸鍍沉積1nm厚的氟化鋰(LiF)，以形成電子注入層115，最後，以蒸鍍沉積200nm厚的鋁，以形成用作陰極的第二電極102。由此製造本實施例的發光元件5。
應注意的是，在所有上述的蒸鍍步驟中，蒸鍍都是利用電阻加熱法來進行。
在含有氮氣氛的手套箱中，使用玻璃基板對發光元件5進行密封，以使其不曝露於空氣中(具體而言，將密封材料塗敷在元件的外側邊緣，並在密封時在80℃下進行1小時的熱處理)。然後對該發光元件的初始特性進行測定。應注意的是，該測定係在室溫下(保持在25℃下的環境中)進行。
圖44示出發光元件5的電流密度-亮度特性，圖45示出其亮度-電流效率特性，圖46示出其電壓-亮度特性，圖47示出其亮度-功率效率特性，圖48示出其亮度-外部量子效率特性，且圖49示出其發射光譜。
表5示出發光元件5在約1000cd/m2下的主要 特性值。
上述結果顯示，使用具體實例1中所述的有機化合物ThBBiF的發光元件5具有良好的特性。具體而言，根據顯示外部量子效率的圖48所示，發光元件5在低亮度區域中具有遠超過5%的效率。一般認為如同本實施例之發光元件一樣並非設計來提高光提取效率的發光元件的提取效率是20%至30%左右。根據利用電流激發產生的單重態激子的生成比率所得之螢光的內部量子效率的理論限值為25%。因此，螢光發光元件的外部量子效率的理論限值經計算為5%至7.5%。如此可知發光元件5在低亮度區域中的外部量子效率超過該理論限值。
上述結果顯示由第一有機化合物與第二有機化合物(4,6mCzP2Pm與ThBBiF)所形成的激態複合物高效率地發光，且該光包含延遲螢光成分。由於經由從三重激發態轉變為單重激發態的反系間轉換而高效率發生的延遲螢光，所以發光元件5能夠以高發光效率發光。
本申請案係基於2013年3月26日向日本特許廳申請之日本專利申請案序列號第2013-064278號，其全部內容 係在此以引用方式併入本案。

Claims (20)

  1. 一種由式(G1)表示的有機化合物：
    Figure TWI620742B_C0001
    其中：A表示二苯並呋喃基和二苯並噻吩基其中一者；且R1及R2各自獨立地表示碳原子數為1至6的烷基，且其中該有機化合物係為發光材料的主體材料。
  2. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中該有機化合物由式(G2)表示：
    Figure TWI620742B_C0002
  3. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中A表示由式(A-1)至(A-4)表示的基團中之一者：
    Figure TWI620742B_C0003
  4. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中A表示由式(A-1)或(A-2)表示的基團：
    Figure TWI620742B_C0004
  5. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中A表示由式(A-1)表示的基團：
    Figure TWI620742B_C0005
  6. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中R1及R2各自獨立地表示由式(R-1)至(R-12)表示的基團中之一者：
    Figure TWI620742B_C0006
  7. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中R1及R2都是甲基。
  8. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中該有機化合物由式(100)表示：
    Figure TWI620742B_C0007
  9. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中該發光材料為磷光物質。
  10. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中該主體材料為包含該有機化合物及第一化合物的混合物，且其中該第一化合物具有電子傳輸性。
  11. 根據申請專利範圍第1項之有機化合物，其中該主體材料為包含該有機化合物及第一化合物的混合物，且其中該第一化合物為含氮雜芳族化合物。
  12. 一種根據申請專利範圍第1項之有機化合物的使用方法，其包括以下步驟：將該有機化合物與該發光材料混合。
  13. 一種由式(G1)表示的有機化合物：
    Figure TWI620742B_C0008
    其中：A表示二苯並呋喃基和二苯並噻吩基其中一者；且R1及R2各自獨立地表示碳原子數為1至6的烷基，且該有機化合物能藉由含氮雜芳族化合物而形成激態複合物。
  14. 根據申請專利範圍第13項之有機化合物，其中該有機化合物由式(G2)表示：
    Figure TWI620742B_C0009
  15. 根據申請專利範圍第13項之有機化合物，其中A表示由式(A-1)至(A-4)表示的基團中之一者：
    Figure TWI620742B_C0010
  16. 根據申請專利範圍第13項之有機化合物，其中該有機化合物能藉由下述化合物而形成激態複合物：其HOMO能階及LUMO能階位於比該有機化合物的HOMO能階及LUMO能階深的位置的化合物。
  17. 一種由式(G2)表示的有機化合物：
    Figure TWI620742B_C0011
    其中：A表示二苯並呋喃基；且R1及R2各自獨立地表示碳原子數為1至6的烷基。
  18. 根據申請專利範圍第17項之有機化合物，其中R1及R2都是甲基。
  19. 根據申請專利範圍第17項之有機化合物，其中該有機化合物由式(100)表示：
    Figure TWI620742B_C0012
  20. 根據申請專利範圍第17項之有機化合物，其中A表示由式(A-1)及(A-3)表示的基團中之一者：
    Figure TWI620742B_C0013
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