TWI709260B - 發光元件，顯示裝置，電子裝置，及照明裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種發光效率高之包含發射螢光材料的發光元件。該發光元件包括一對電極及在該一對電極之間的EL層。該EL層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料。該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能。該客體材料具有發射螢光的功能。該第一有機化合物的HOMO能階高於或等於該第二有機化合物的HOMO能階。該第一有機化合物的LUMO能階低於或等於該第二有機化合物的LUMO能階。
Description
本發明的一個實施態樣係關於一種將藉由施加電場來獲得發光的發光層設置在一對電極之間而成的發光元件，而且亦關於包括該發光元件的顯示裝置、電子裝置以及照明裝置。
應注意的是，本發明的一個實施態樣並不侷限於上述技術領域。本說明書所揭示之發明的一個實施態樣的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。本發明的一個實施態樣係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或組合物(composition of matter)。具體而言，本說明書所揭示之本發明的一個實施態樣的技術領域的例子包括半導體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發光裝置、照明裝置、電力儲存裝置、儲存裝置、這些裝置的驅動方法及它們的製造方法。
近年來，對利用電致發光(Electroluminescence：EL)的發光元件的研究開發已廣泛展開。在這些發光元件的基本結構中，係在一對電極之間插入包含發光物質的層(EL層)。藉由對該元件的電極之間施加電壓，可以獲得來自發光物質的發光。
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：具有高可見度、不需要背光、以及低耗電。並且，此類發光元件還具有如下優點：能夠製造得薄且輕量而且回應時間快。
在將包含有機材料作為發光材料之EL層設置在一對電極之間的發光元件(例如，有機EL元件)的情況中，在一對電極之間施加電壓會使電子和電洞分別從陰極和陽極注入到該發光性EL層，因此電流流過。被注入的電子與電洞再結合而使該發光性有機材料成為激發態，由此可以從該被激發的發光性有機材料獲得發光。
有機材料的激發態，可以是單重激發態或三重激發態，來自於單重激發態(S1)的發光被稱為螢光，而來自於三重激發態(T1)的發光被稱為磷光。在該發光元件中，激發態的統計學上的產生比例被認為是S1：T1=1：3。換言之，含有磷光材料的發光元件具有比含有螢光材料的發光元件高的發光效率。因此，近年來，對含有能夠將三重激發態轉換為發光的磷光材料的發光元件積極地進行研究開發。
作為能夠將三重激發態部分轉換為發光的材 料，已知熱活化延遲螢光(TADF：Thermally activated delayed fluorescence)物質。在熱活化延遲螢光物質中，藉由反系間轉換由三重激發態生成單重激發態，單重激發態被轉換為發光。在專利文獻1及專利文獻2中各揭示了熱活化延遲螢光物質。
為了在使用熱活化延遲螢光物質的發光元件中提高發光效率，在熱活化延遲螢光物質中不但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，亦即高螢光量子產率是重要的。但是，難以設計同時滿足上述兩個條件的發光材料。
專利文獻3揭示如下方法：在包含熱活化延遲螢光物質和發射螢光材料的發光元件中，將熱活化延遲螢光物質的單重激發能轉移到該發射螢光材料，而從該發射螢光材料獲得發光。
[專利文獻1]日本專利申請公開案第2004-241374號
[專利文獻2]日本專利申請公開案第2006-24830號
[專利文獻3]日本專利申請公開案第2014-45179號
為了在包含熱活化延遲螢光物質和發射螢光材料的發光元件中提高發光效率，由三重激發態高效地生成單重激發態是重要的。另外，能量從熱活化延遲螢光物質的激發態高效地轉移到發射螢光材料的激發態是重要 的。
本發明的一個實施態樣的目的是提供一種發光效率高的發光元件，其包含螢光材料作為發光材料。本發明的一個實施態樣的另一目的是提供一種可靠性高的發光元件。本發明的一個實施態樣的另一目的是提供一種發光效率高且可靠性高的發光元件。本發明的一個實施態樣的另一目的是提供一種新穎的發光元件。本發明的一個實施態樣的另一目的是提供一種發光效率高且耗電低的新穎發光元件。
應注意的是，上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。在本發明的一個實施態樣中，並不需要實現所有上述目的。上述以外的目的將可從本說明書等的記載看來顯而易見，且可從本說明書等的記載推導得知。
本發明的一個實施態樣是一種發光元件，其包括：一對電極及在該一對電極之間的EL層。該EL層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料。該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能。該客體材料具有發射螢光的功能。該第一有機化合物的HOMO能階高於或等於該第二有機化合物的HOMO能階。該第一有機化合物的LUMO能階低於或等於該第二有機化合物的LUMO能階。
本發明的另一實施態樣是一種發光元件，其包括：一對電極及在該一對電極之間的EL層。該EL層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料。該第 一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能。該客體材料具有能夠發射螢光的功能。該第一有機化合物的氧化電位低於或等於該第二有機化合物的氧化電位。該第一有機化合物的還原電位高於或等於該第二有機化合物的還原電位。
在上述結構中，該第一有機化合物的單重態激發能階與三重態激發能階的差較佳為大於0eV且小於或等於0.2eV。
在上述結構中，該客體材料較佳為發射光。
在上述結構中，較佳的是，該第一有機化合物包含第一缺π電子型雜芳族骨架和第一富π電子型雜芳族骨架，且該第二有機化合物包含第二缺π電子型雜芳族骨架和第二富π電子型雜芳族骨架。
在上述結構中，較佳的是，該第一缺π電子型雜芳族骨架包括二
骨架或三
骨架，該第一富π電子型雜芳族骨架包括吖啶骨架、啡
骨架和3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑骨架中的任何一或多者，該第二缺π電子型雜芳族骨架包括吡啶骨架或二
骨架，且該第二富π電子型雜芳族骨架包括呋喃骨架、噻吩骨架、茀骨架和吡咯骨架中的任何一或多者。
在上述結構中，較佳的是，該第二有機化合物對該第一有機化合物的重量比(第二有機化合物：第一有機化合物)為1：0.05至1：0.5，且該第二有機化合物對該客體材料的重量比(第二有機化合物：客體材料)為 1：0.001至1：0.01。
本發明的另一實施態樣是一種顯示裝置，其包括上述發光元件和濾色片、密封材料或電晶體。本發明的另一實施態樣是一種電子裝置，其包括上述顯示裝置和外殼或觸控感測器功能。本發明的另一實施態樣是一種照明裝置，其包括上述實施態樣的發光元件和外殼或觸控感測器。
本發明的一個實施態樣可以提供一種發光效率高的發光元件，其包含螢光材料作為發光材料。本發明的一個實施態樣可以提供一種可靠性高的發光元件。本發明的一個實施態樣可以提供一種發光效率高且可靠性高的發光元件。本發明的一個實施態樣可以提供一種新穎的發光元件。本發明的一個實施態樣可以提供一種發光效率高且耗電低的新穎發光元件。
應注意的是，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發明的一個實施態樣並不需要達成所有上述效果。其他的效果可從本說明書、圖式、申請專利範圍等的記載看來顯而易見，且可以從該等記載推導得知。
100‧‧‧EL層
101‧‧‧電極
102‧‧‧電極
111‧‧‧電洞注入層
112‧‧‧電洞傳輸層
118‧‧‧電子傳輸層
119‧‧‧電子注入層
120‧‧‧發光層
131‧‧‧有機化合物
132‧‧‧有機化合物
133‧‧‧客體材料
150‧‧‧發光元件
401‧‧‧電極
402‧‧‧電極
411‧‧‧電洞注入層
412‧‧‧電洞傳輸層
413‧‧‧電子傳輸層
414‧‧‧電子注入層
415‧‧‧電洞注入層
416‧‧‧電洞傳輸層
417‧‧‧電子傳輸層
418‧‧‧電子注入層
421‧‧‧有機化合物
422‧‧‧有機化合物
423‧‧‧客體材料
431‧‧‧有機化合物
432‧‧‧有機化合物
433‧‧‧客體材料
441‧‧‧發光單元
442‧‧‧發光單元
443‧‧‧發光層
444‧‧‧發光層
445‧‧‧電荷產生層
446‧‧‧發光單元
447‧‧‧發光單元
448‧‧‧發光層
449‧‧‧發光層
450‧‧‧發光元件
452‧‧‧發光元件
461‧‧‧主體材料
462‧‧‧客體材料
471‧‧‧有機化合物
472‧‧‧有機化合物
473‧‧‧客體材料
501‧‧‧電極
502‧‧‧電極
520‧‧‧基板
521‧‧‧發光層
531‧‧‧電洞注入層
532‧‧‧電洞傳輸層
533‧‧‧電子傳輸層
533a‧‧‧電子傳輸層
533b‧‧‧電子傳輸層
534‧‧‧電子注入層
801‧‧‧像素電路
802‧‧‧像素部
804‧‧‧驅動電路部
804a‧‧‧掃描線驅動電路
804b‧‧‧信號線驅動電路
806‧‧‧保護電路
807‧‧‧端子部
852‧‧‧電晶體
854‧‧‧電晶體
862‧‧‧電容器
872‧‧‧發光元件
2000‧‧‧觸控面板
2001‧‧‧觸控面板
2501‧‧‧顯示裝置
2502R‧‧‧像素
2502t‧‧‧電晶體
2503c‧‧‧電容器
2503g(1)‧‧‧掃描線驅動電路
2503t‧‧‧電晶體
2509‧‧‧FPC
2510‧‧‧基板
2510a‧‧‧絕緣層
2510b‧‧‧撓性基板
2510c‧‧‧黏合層
2511‧‧‧佈線
2519‧‧‧端子
2521‧‧‧絕緣層
2528‧‧‧分隔壁
2550R‧‧‧發光元件
2560‧‧‧密封層
2567BM‧‧‧遮光層
2567p‧‧‧抗反射層
2567R‧‧‧著色層
2570‧‧‧基板
2570a‧‧‧絕緣層
2570b‧‧‧撓性基板
2570c‧‧‧黏合層
2580R‧‧‧發光模組
2590‧‧‧基板
2591‧‧‧電極
2592‧‧‧電極
2593‧‧‧絕緣層
2594‧‧‧佈線
2595‧‧‧觸控感測器
2597‧‧‧黏合層
2598‧‧‧佈線
2599‧‧‧連接層
2601‧‧‧脈衝電壓輸出電路
2602‧‧‧電流感測電路
2603‧‧‧電容器
2611‧‧‧電晶體
2612‧‧‧電晶體
2613‧‧‧電晶體
2621‧‧‧電極
2622‧‧‧電極
8000‧‧‧顯示模組
8001‧‧‧上蓋
8002‧‧‧下蓋
8003‧‧‧FPC
8004‧‧‧觸控感測器
8005‧‧‧FPC
8006‧‧‧顯示裝置
8009‧‧‧框架
8010‧‧‧印刷板
8011‧‧‧電池
8501‧‧‧照明裝置
8502‧‧‧照明裝置
8503‧‧‧照明裝置
8504‧‧‧照明裝置
9000‧‧‧外殼
9001‧‧‧顯示部
9003‧‧‧揚聲器
9005‧‧‧操作鍵
9006‧‧‧連接端子
9007‧‧‧感測器
9008‧‧‧麥克風
9050‧‧‧操作按鈕
9051‧‧‧資訊
9052‧‧‧資訊
9053‧‧‧資訊
9054‧‧‧資訊
9055‧‧‧鉸鏈
9100‧‧‧可攜式資訊終端機
9101‧‧‧可攜式資訊終端機
9102‧‧‧可攜式資訊終端機
9200‧‧‧可攜式資訊終端機
9201‧‧‧可攜式資訊終端機
圖1A和圖1B是說明本發明一個實施態樣的發光元件的剖面示意圖；
圖2A至圖2C顯示本發明一個實施態樣的發光元件 中的能階相關性；
圖3A和圖3B是本發明一個實施態樣的發光元件的剖面示意圖以及說明發光層中的能階相關性的圖；
圖4A和圖4B是本發明一個實施態樣的發光元件的剖面示意圖以及說明發光層中的能階相關性的圖；
圖5A和圖5B是說明本發明一個實施態樣的顯示裝置的方塊圖及電路圖；
圖6A和圖6B是本發明一個實施態樣的觸控面板的例子的透視圖；
圖7A至圖7C是本發明一個實施態樣的顯示裝置以及觸控感測器的例子的剖面圖；
圖8A和圖8B說明本發明一個實施態樣的觸控面板的例子；
圖9A和圖9B是本發明一個實施態樣的觸控感測器的方塊圖及時序圖；
圖10是說明本發明一個實施態樣的觸控感測器的電路圖；
圖11是說明本發明一個實施態樣的顯示模組的透視圖；
圖12A至圖12G說明本發明一個實施態樣的電子裝置；
圖13說明本發明一個實施態樣的照明裝置；
圖14是說明實施例1及實施例2的發光元件的剖面示意圖；
圖15顯示實施例1的主體材料的瞬時螢光特性；
圖16顯示實施例1的發光元件的電流效率-亮度特性；
圖17顯示實施例1的發光元件的電流-電壓特性；
圖18顯示實施例1的發光元件的外部量子效率-亮度特性；
圖19顯示實施例1的發光元件所發出之光的電致發光譜；
圖20顯示實施例2的發光元件的電流效率-亮度特性；
圖21顯示實施例2的發光元件的電流-電壓特性；
圖22顯示實施例2的發光元件的外部量子效率-亮度特性；
圖23顯示實施例2的發光元件的電致發光譜；
圖24顯示實施例2的發光元件的電流效率-亮度特性；
圖25顯示實施例2的發光元件的電流-電壓特性；
圖26顯示實施例2的發光元件的外部量子效率-亮度特性；
圖27顯示實施例2的發光元件的電致發光譜。
下文將參照圖式說明本發明的實施態樣。然而，本發明並不侷限於以下說明，可輕易瞭解的是其模式 及詳細內容在不脫離本發明的目的及範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定於下面所示的實施態樣的內容。
應注意的是，在某些情況中為了簡化起見，在圖式等中示出的各結構的位置、大小及範圍等並非精確顯示。因此，所揭示的發明不一定侷限於圖式等中所揭示的位置、大小、範圍等。
在本說明書等中，為了方便起見，使用了諸如「第一」、「第二」等序數詞，而其在某些情況中並不表示步驟順序或層的堆疊順序。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，本說明書等中的序數詞不一定與具體指定本發明的一個實施態樣的序數詞相同。
在本說明書等中，當參照圖式說明本發明模式時，在某些情況中，不同圖式中的相同物件通常係以相同的元件符號表示。
在本說明書等中，取決於實情或情況，術語「膜」與「層」可以互換。例如，在某些情況中，術語「導電層」可改為術語「導電膜」。此外，在某些情況中，術語「絕緣膜」可改為術語「絕緣層」。
應注意的是，在本說明書等中，單重激發態是指具有激發能的單重態。S1能階是指單重態激發能的最低能階，亦即單重激發態的最低激發能階。三重激發態是指具有激發能的三重態。T1能階是指三重態激發能的最低 能階，亦即三重激發態的最低激發能階。應注意的是，在本說明書等中，單重激發態及單重態激發能階在某些情況中分別表示最低的單重激發態及S1能階。三重激發態及三重態激發能階在某些情況中分別表示最低的三重激發態及T1能階。
在本說明書等中，螢光材料是指當最低單重激發態的能階(S1能階)弛豫回到基態時在可見光區域發光的材料。磷光材料是指當最低三重激發態的能階(T1能階)弛豫回到基態時在室溫下在可見光區域發光的材料。亦即，磷光材料是指能夠將三重激發能轉換為可見光的材料。
在本說明書等中，熱活化延遲螢光物質是指能夠藉由利用熱活化的反系間轉換由三重激發態生成單重激發態的材料。熱活化延遲螢光物質可以包含能夠自行藉由反系間轉換由三重激發態生成單重激發態的材料，例如發射TADF的材料。或者，熱活化延遲螢光物質可以包含形成激發錯合體(exciplex)的兩種材料的組合。
熱活化延遲螢光物質也可以說是其三重激發態與單重激發態接近的材料。具體而言，較佳為使用三重激發態與單重激發態的能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV的材料。亦即，較佳的是，如發射TADF的材料那樣的能夠自行藉由反系間轉換由三重激發態生成單重激發態的材料中的三重激發態與單重激發態的能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV，或者較佳的是，激發錯合體中 的三重激發態與單重激發態的能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV。
在本說明書等中，熱活化延遲螢光的發光能量是指熱活化延遲螢光的最短波長一側的發光峰值(包括肩峰)。在本說明書等中，磷光發光能量或三重激發能是指磷光發光的最短波長一側的磷光發光峰值(包括肩峰)。應注意的是，藉由在低溫(例如10K)環境下的時間解析光致發光可以觀察到上述磷光發光。
應注意的是，在本說明書等中，「室溫」是指在0℃至40℃範圍中的溫度。
在本實施態樣中，將參照圖1A和圖1B及圖2A至圖2C對本發明的一個實施態樣的發光元件進行說明。
首先，將參照圖1A和圖1B對本發明的一個實施態樣的發光元件的結構進行說明。
發光元件150包括在一對電極(電極101及電極102)之間的EL層100。EL層100至少包括發光層120。雖然在本實施態樣中將電極101用作陽極且將電極102用作陰極，但是作為發光元件150的結構也可以將它們互換。
圖1A所示的EL層100除了發光層120之外 還包括功能層。該功能層由電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層118、電子注入層119構成。應注意的是，EL層100的結構並不侷限於圖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。EL層100也可以包括能夠降低電洞注入障壁或電子注入障壁、能夠提高電洞傳輸性或電子傳輸性、能夠抑制電洞傳輸性或電子傳輸性、能夠抑制由於電極的淬滅現象等的其他功能層。
圖1B是圖1A所示的發光層120的一個例子的剖面示意圖。圖1B所示的發光層120包含有機化合物131、有機化合物132和客體材料133。
作為有機化合物131較佳為使用熱活化延遲螢光物質。熱活化延遲螢光物質能夠藉由反系間轉換將三重激發能轉換為單重激發能。因此，在發光層120中生成的三重激發能至少部分由有機化合物131轉換為單重激發能。該單重激發能轉移到客體材料133，然後作為螢光發光而被提取。因此，較佳的是，有機化合物131的單重態激發能與三重態激發能的能階差大於0eV且小於或等於0.2eV。另外，較佳的是，有機化合物131的單重態激發能階高於客體材料133的單重態激發能階，並且有機化合物131的三重態激發能階高於客體材料133的單重態激發能階，在此情況下，有機化合物131的三重態激發能階可較接近單重態激發能階。
為了防止有機化合物131及客體材料133失 活，作為有機化合物132較佳為使用能帶間隙大的材料。換言之，較佳的是，有機化合物132的單重態激發能階高於有機化合物131及客體材料133的單重態激發能階，並且有機化合物132的三重態激發能階高於有機化合物131及客體材料133的三重態激發能階。發光層120也可以包含具有類似於有機化合物132之功能的其他化合物。
客體材料133可為發光有機材料，其較佳為能夠發射螢光(以下稱為螢光材料)。下文將說明將螢光材料用作客體材料133的實例。應注意的是，也可以將客體材料133稱為螢光材料。
首先，對發光元件150的發光機制進行說明。
在本發明的一個實施態樣的發光元件150中，藉由在一對電極(電極101及電極102)之間施加電壓，使得電子和電洞分別從陰極和陽極注入到EL層100，從而電流流過。藉由被注入的電子與電洞的再結合，而使EL層100之發光層120中的客體材料133成為激發態，而提供發光。
應注意的是，藉由以下三個過程，可以獲得來自客體材料133的發光。
(α)客體材料中的直接再結合過程；
(β)來自熱活化延遲螢光物質的能量轉移過程；及
(γ)來自主體材料的能量轉移過程
首先，參照圖2A對客體材料133中的直接再結合過程進行說明，圖2A係顯示能階之間相關性的示意圖。應注意的是，圖2A中的術語及符號代表意義如下：
Host1(131)：有機化合物131；
Host2(132)：有機化合物132；
Guest(133)：客體材料133(螢光材料)；
SA：有機化合物131的單重激發能的最低能階；
TA：有機化合物131的三重激發能的最低能階；
SH：有機化合物132的單重激發能的最低能階；
TH：有機化合物132的三重激發能的最低能階；
SG：客體材料133(螢光材料)的單重激發能的最低能階；以及
TG：客體材料133(螢光材料)的三重激發能的最低能階。
如圖2A所示，載子(電子及電洞)在客體材料133中再結合，從而使客體材料133成為激發態。在客體材料133的激發態為單重激發態的情況中，獲得螢光發光。相較之下，在客體材料133的激發態為三重激發態的情況中，發生熱失活。
在上述(α)客體材料中的直接再結合過程中，當客體材料133的螢光量子效率高時，可由客體材料133的單重激發態獲得高發光效率。但是，客體材料133 的三重激發態無助於發光。
接著，參照圖2B對有機化合物131及客體材料133的能量轉移過程進行說明，圖2B係顯示能階之間相關性的示意圖。應注意的是，圖2B中的符號及代號與圖2A中相同。
載子在有機化合物131中再結合，從而使有機化合物131成為激發態。在有機化合物131的激發態為單重激發態且有機化合物131的SA高於客體材料133的SG的情況中，如圖2B的途徑E1所示，有機化合物131的單重激發能從有機化合物131的SA轉移到客體材料133的SG，從而使客體材料133成為單重激發態。從單重激發態的客體材料133獲得螢光發光。
應注意的是，因為客體材料133從單重基態到三重激發態的直接躍遷為禁止躍遷，所以從有機化合物131的單重激發態到客體材料133的三重激發態的能量轉移不太可能成為主要的能量轉移過程，因此在此省略說明。換言之，如下述通式(G1)所示之從有機化合物131的單重激發態到客體材料133的單重激發態的能量轉移是重要的。
1A*+1G→1A+1G* (G1)
應注意的是，在通式(G1)中，1A*及1G*分 別表示有機化合物131的單重激發態及客體材料133的單重激發態，1A及1G分別表示有機化合物131的單重基態及客體材料133的單重基態。
在有機化合物131成為三重激發態的情況中，經過下述兩個過程獲得螢光發光。
因為有機化合物131為熱活化延遲螢光物質，所以如圖2B的途徑A1所示，激發能藉由反系間轉換(上轉換)而從有機化合物131的TA轉移到SA。這是第一個過程。
隨後，在有機化合物131的SA高於客體材料133的SG的情況中，如圖2B的途徑E1所示，激發能從有機化合物131的SA轉移到客體材料133的SG，從而使客體材料133成為單重激發態。這是第二個過程。從成為單重激發態的客體材料133獲得螢光發光。
上述第一過程及第二過程以下述通式(G2)表示。
3A*+1G→(反系間轉換)→1A*+1G→1A+1G* (G2)
應注意的是，在通式(G2)中，3A*表示有機化合物131的三重激發態，1A*及1G*分別表示有機化合物131的單重激發態及客體材料133的單重激發態，1A及1G分別表示有機化合物131的單重基態及客體材料133的單重基態。
如通式(G2)所示，藉由反系間轉換由作為 熱活化延遲螢光物質的有機化合物131的三重激發態(3A*)生成有機化合物131的單重激發態(1A*)。然後，激發能轉移到客體材料133的單重激發態(1G*)。
當在上述(β)來自熱活化延遲螢光物質的能量轉移過程中說明的所有能量轉移過程高效地發生時，有機化合物131的三重激發能及單重激發能都高效地轉換為客體材料133的單重激發態(1G*)，導致高效率的發光。
但是，如果在激發能從有機化合物131的單重激發態轉移到客體材料133的單重激發態之前，有機化合物131將激發能作為光或熱釋放而發生失活，則發光元件的發光效率降低。另外，發光效率也會因為途徑A1的效率降低而降低，A1是有機化合物131藉由反系間轉換從三重激發態轉移到單重激發態的先前過程。尤其是，當有機化合物131的TA低於客體材料133的TG且滿足SA 
SG>TG>TA時，TA與SA之間的能量差大。結果，不太可能發生圖2B的途徑A1所示之反系間轉換，所以之後的途徑E1所示的能量轉移過程的效率也下降，導致客體材料133的單重激發態的生成效率下降。因此，較佳的是，TA高於TG，亦即本身為熱活化延遲螢光物質的有機化合物131的發光能量較佳為高於客體材料133的磷光發光能量。
如圖2B的途徑E2所示，當激發能從有機化合物131的TA轉移到客體材料133的TG時，也使激發能 熱失活。因此較佳的是，圖2B的途徑E2所示的能量轉移過程較不會發生，因為如此可以降低客體材料133的三重激發態的生成效率，且可以減少激發能熱失活的發生。為此，較佳的是，客體材料133的重量百分比低於有機化合物131的重量百分比。具體而言，它們的重量比(有機化合物131：客體材料133)較佳為1：0.001至1：0.05，更佳為1：0.001至1：0.01。
應注意的是，當客體材料133中的直接再結合過程佔優勢時，在發光層中很可能出現客體材料133的三重激發態，造成激發能的熱失活，而導致發光效率的下降。亦即，較佳的是，(β)來自熱活化延遲螢光物質的能量轉移過程的機率高於(α)客體材料中的直接再結合過程的機率，因為如此可以降低客體材料133的三重激發態的生成效率，而且當客體材料133的激發態是三重激發態時可以減少激發能熱失活的發生。因此，如前所述，客體材料133的重量百分比較佳為低於有機化合物131的重量百分比。具體而言，它們的重量比(有機化合物131：客體材料133)較佳為1：0.001至1：0.05，更佳為1：0.001至1：0.01。
接著，參照圖2C對從有機化合物132到有機化合物131或客體材料133的能量轉移過程進行說明，圖2C是顯示能階相關性的示意圖。應注意的是，圖2C中的符號 及代號與圖2A中相同。
載子在有機化合物132中再結合，使有機化合物132成為激發態。在有機化合物132的激發態為單重激發態且有機化合物132的SH高於有機化合物131的SA及客體材料133的SG的情況中，單重激發能從有機化合物132的SH轉移到客體材料133的SG，從而使客體材料133成為單重激發態。或者，從有機化合物132的SH轉移到有機化合物131的SA的單重激發能經過上述(β)來自熱活化延遲螢光物質的能量轉移過程而轉移到客體材料133的SG。從成為單重激發態的客體材料133獲得螢光發光。應注意的是，在本實施態樣中的有機化合物132係為主體材料。
應注意的是，因為客體材料133從單重基態到三重激發態的直接躍遷為禁止躍遷，所以從有機化合物132的單重激發態到客體材料133的三重激發態的能量轉移不太可能成為主要的能量轉移過程，因此在此省略說明。換言之，可以實現如下述通式(G3)或(G4)所示之從有機化合物132的單重激發態到客體材料133的單重激發態的能量轉移。
1H*+1A+1G→1H+1A+1G* (G3)
1H*+1A+1G→1H+1A*+1G→1H+1A+1G* (G4)
應注意的是，通式(G3)或(G4)中，1H*、 1A*及1G*分別表示有機化合物132的單重激發態、有機化合物131的單重激發態及客體材料133的單重激發態，而1H、1A及1G分別表示有機化合物132的單重基態、有機化合物131的單重基態及客體材料133的單重基態。
在有機化合物132的激發態為三重激發態的情況中，當有機化合物132的TH高於有機化合物131的TA且有機化合物131的SA高於客體材料133的SG時，經過下述過程獲得螢光發光。
首先，能量從有機化合物132的TH轉移到有機化合物131的TA。
接著，如在上文(β)來自熱活化延遲螢光物質的能量轉移過程中所述，經過本身為熱活化延遲螢光物質的有機化合物131中的反系間轉換(途徑A1)，能量從有機化合物131的SA轉移到客體材料133的SG，從而由單重激發態的客體材料133獲得螢光發光。
上述能量轉移過程係以下述通式(G5)表示。
3H*+1A+1G→1H+3A*+1G→(反系間轉換)→1H+1A*+1G→1H+1A+1G* (G5)
應注意的是，在通式(G5)中，3H*及3A*分別表示有機化合物132的三重激發態及有機化合物131的三重激發態，1A*及1G*分別表示有機化合物131的單重激發態及客體材料133的單重激發態，且1H、1A及1G分別 表示有機化合物132的單重基態、有機化合物131的單重基態及客體材料133的單重基態。
如通式(G5)所示，由有機化合物132的三重激發態(3H*)生成有機化合物131的三重激發態(3A*)。然後迅速藉由反系間轉換生成有機化合物131的單重激發態(1A*)，之後，能量轉移到客體材料133的單重激發態(1G*)。
當在上述(γ)來自主體材料的能量轉移過程中說明的所有能量轉移過程高效地發生時，有機化合物132的三重激發能及單重激發能都高效地轉換為客體材料133的單重激發態(1G*)，所以可以實現來自客體材料133的發光。
但是，如果在激發能從有機化合物132的單重激發態轉移到客體材料133的單重激發態之前，有機化合物132將該激發能作為光或熱釋放而發生失活，則發光元件的發光效率降低。另外，發光效率也會因為途徑A1的效率降低而降低，A1是有機化合物131藉由反系間轉換從三重激發態轉移到單重激發態的先前過程。尤其是當有機化合物132的TH低於有機化合物131的TA時，不太可能發生從有機化合物132的TH到有機化合物131的TA的能量轉移過程且不發生有機化合物131中的反系間轉換，導致客體材料133的單重激發態的生成效率下降。因此，有機化合物132的TH較佳為高於有機化合物131的TA。
在如圖2C的途徑E3所示，激發能從有機化合物132的TH轉移到客體材料133的TG的情況中，激發能也會熱失活。因此，較佳的是，圖2C的途徑E3所示的能量轉移過程較不會發生，因為如此可以降低客體材料133的三重激發態的生成效率，且可以減少熱失活的發生。為此，較佳的是，客體材料133的重量百分比低於有機化合物132的重量百分比。具體而言，它們的重量比(有機化合物132：客體材料133)較佳為1：0.001至1：0.05，更佳為1：0.001至1：0.01。
如上所述，在上述(γ)來自主體材料的能量轉移過程中，雖然部分的激發能轉換為客體材料133的螢光發光，但是在圖2C的途徑E2及E3中有可能熱失活。因此，較佳的是，(β)來自熱活化延遲螢光物質的能量轉移過程的機率高於(γ)來自主體材料的能量轉移過程及(α)客體材料中的直接再結合過程的機率，因為如此可以降低發光層120中的三重激發態的生成效率，亦即，可以減少熱失活的發生且可提高發光元件150的發光效率。為了提高(β)來自熱活化延遲螢光物質的能量轉移過程的機率，在本身為熱活化延遲螢光物質的有機化合物131中的載子再結合是重要的。
為了在有機化合物131中產生載子再結合，有機化合物131與有機化合物132之間的能階關係是重要的。尤其 是，最高佔用分子軌域(HOMO)與最低未佔用分子軌域(LUMO)之間的能階關係或者氧化電位與還原電位之間的關係是重要的。
從一對電極注入到EL層100的載子到達發光層120，從而注入到發光層120所包含的物質中。此時，電洞容易進入更穩定的HOMO，電子容易進入更穩定的LUMO。因此，對於在本身為熱活化延遲螢光物質的有機化合物131中的載子再結合而言，重要的是：有機化合物131的HOMO能階高於或等於有機化合物132的HOMO能階，並且有機化合物131的LUMO能階低於或等於有機化合物132的LUMO能階。也重要的是：有機化合物131的氧化電位低於或等於有機化合物132的氧化電位，並且有機化合物131的還原電位高於或等於有機化合物132的還原電位。
在此類結構中，有機化合物131與有機化合物132之間不太可能形成激發錯合體。
雖然載子可輕易在發光層120中有機化合物131的相鄰分子之間移動，但載子也容易移動到發光層120之外的功能層(例如，電洞傳輸層112及電子傳輸層118)。因此，為了發光層120中的有機化合物131中的載子再結合，有機化合物131的重量百分比較佳為低於有機化合物132的重量百分比。另外，為了抑制有機化合物131的激發態分子與基態分子之間的能量轉移，有機化合物131的重量百分比較佳為低於有機化合物132的重量百 分比。在有機化合物131的分子與客體材料133的分子彼此相鄰的情況中，有可能發生從有機化合物131的三重激發態到客體材料133的三重激發態的能量轉移。因此，為了抑制該能量轉移，有機化合物131的重量百分比較佳為低於有機化合物132的重量百分比。具體而言，它們的重量比(有機化合物132：有機化合物131)較佳為1：0.05至1：0.5。
接著，對上述有機化合物131與客體材料133之間或有機化合物132與客體材料133之間的分子間能量轉移過程的控制因素進行說明。作為分子間能量轉移的機制，已有提出兩種機制，即福斯特(Förster)機制(偶極-偶極相互作用)和德克斯特(Dexter)機制(電子交換相互作用)。雖然在此係對有機化合物131與客體材料133之間的分子間能量轉移過程進行說明，但是同樣適用於有機化合物132與客體材料133之間的分子間能量轉移過程。
在福斯特機制中，能量轉移不需要分子間的直接接觸，且能量係藉由有機化合物131與客體材料133之間的偶極振盪的共振現象來轉移。藉由偶極振盪的共振現象，有機化合物131提供能量給客體材料133，因此激發態的有機化合物131成為基態，基態的客體材料133成為激發 態。應注意的是，公式1示出福斯特機制的速率常數kh*→g。
在公式1中，ν表示頻率，f’h(ν)表示有機化合物131的正規化發射光譜(在來自單重激發態的能量轉移中為螢光光譜，在來自三重激發態的能量轉移中為磷光光譜)，εg(ν)表示客體材料133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表示有機化合物131與客體材料133之間的分子間距離，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，
表示發光量子產率(在來自單重激發態的能量轉移中為螢光量子產率，在來自三重激發態的能量轉移中為磷光量子產率)，K2表示有機化合物131與客體材料133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。
在德克斯特機制中，有機化合物131和客體材料133接近於產生軌域重疊的接觸有效距離，且激發態的有機化合物131與基態的客體材料133交換它們的電子，導致能量轉移。應注意的是，公式2示出德克斯特機制的速率常 數kh*→g。
在公式2中，h表示普朗克常數，K表示具有能量維數(energy dimension)的常數，ν表示頻率，f’h(ν)表示有機化合物131的正規化發射光譜(在來自單重激發態的能量轉移中為螢光光譜，在來自三重激發態的能量轉移中為磷光光譜)，ε‘g(ν)表示客體材料133的正規化吸收光譜，L表示有效分子半徑，R表示有機化合物131與客體材料133之間的分子間距離。
在此，從有機化合物131到客體材料133的能量轉移效率
以公式3表示。在公式3中，kr表示有機化合物131的發光過程(在來自單重激發態的能量轉移中為螢光，在來自三重激發態的能量轉移中為磷光)的速率常數，kn表示有機化合物131的非發光過程(熱失活或系間轉換)的速率常數，τ表示所測量的有機化合物131的激發態的壽命。
從公式3可知，藉由增大能量轉移的速率常數kh*→g使得其他競爭的速率常數kr+kn(=1/τ)相對變小，可提高能量轉移效率
。
在上述通式(G1)及通式(G2)的能量轉移過程中，由於能量都是從有機化合物131的單重激發態(1A*)轉移到客體材料133的單重激發態(1G*)，因此藉由福斯特機制(公式1)及德克斯特機制(公式2)的能量轉移均有發生。
首先，考慮藉由福斯特機制的能量轉移。當從公式(1)及公式(3)刪掉τ時，可以說：當量子產率
(在此為螢光量子產率，因為所討論的是來自單重激發態的能量轉移)高時，能量轉移效率
也高。但是，實際上，更重要的因素是，有機化合物131的發射光譜(在此為螢光光譜，因為所討論的是來自單重激發態的能量轉移)與客體材料133的吸收光譜(相當於從單重基態到單重激發態的躍遷的吸收)大部分重疊。另外，較佳的是，客體材料133的莫耳吸光係數也高。這意味著有機化合物131的發射光譜與客體材料133在最長波長一側的吸收帶重疊。
接著，考慮藉由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，較佳的是，有機化合物131的發射光譜(在此為螢光光譜，因為所討 論的是來自單重激發態的能量轉移)與客體材料133的吸收光譜(相當於從單重基態到單重激發態的躍遷的吸收)大部分重疊。
上述說明顯示，藉由使有機化合物131的發射光譜與客體材料133在最長波長一側的吸收帶重疊，可將能量轉移效率最佳化。
有鑑於此，本發明的一個實施態樣提供一種發光元件，其包含具有能夠將能量高效地轉移到客體材料133之作為能量施體的功能的有機化合物131。因為有機化合物131是熱活化延遲螢光物質，所以具有單重態激發能階與三重態激發能階彼此接近的特徵。具體而言，較佳的是，有機化合物131的單重態激發能階與三重態激發能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV。這可使得有機化合物131從三重激發態到單重激發態的躍遷(反系間轉換)容易發生。因此，有機化合物131的單重激發態的生成效率得以提高。並且，為了促進從有機化合物131的單重激發態到具有作為能量受體之功能的客體材料133的單重激發態的能量轉移，較佳的是有機化合物131的發射光譜與客體材料133在最長波長一側的吸收帶重疊。由此，可以提高客體材料133的單重激發態的生成效率。
另外，在本發明的一個實施態樣的發光元件150中，有機化合物131的HOMO能階係高於或等於有機化合物132的HOMO能階，且有機化合物131的LUMO能階係低於或等於有機化合物132的LUMO能 階；或者，有機化合物131的氧化電位係低於或等於有機化合物132的氧化電位且有機化合物131的還原電位係高於或等於有機化合物132的還原電位，如此可使注入到EL層100中的載子高效地在有機化合物131中再結合。因此，可以減少熱失活的發生，而可以提高發光效率。
接著，對本發明一個實施態樣的發光元件的組件進行詳細說明。
在發光層120中的有機化合物131是由一種材料構成。應注意的是，發光層120可以包含具有類似於有機化合物131之功能的其他化合物。例如，在有機化合物131是由一種材料構成的情況中，可以使用下述的任一種材料。
首先，可以舉出富勒烯、其衍生物、吖啶衍生物諸如原黃素、曙紅(eosin)等。此外，可以舉出含金屬卟啉，諸如包含鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、錫(Sn)、鉑(Pt)、銦(In)或鈀(Pd)的卟啉。該含金屬卟啉的實例包括以如下結構式表示的原卟啉-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))、及八乙基卟啉-氯化鉑錯合物(PtCl2(OEP))。
或者，作為有機化合物131，也可以使用具有富π電子型雜芳環及缺π電子型雜芳環的雜環化合物，諸如 以如下結構式表示的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
(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
(簡稱：PCCzPTzn)、2-[4-(10H-啡
-10-基)苯基]-4,6-二苯基-1,3,5-三
(簡稱：PXZ-TRZ)、3-[4-(5-苯基-5,10-二氫啡
-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-
-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)、或10-苯基-10H,10’H-螺[吖啶-9,9’-蒽]-10’-酮(簡稱：ACRSA)。該雜環化合物具有富π電子型雜芳環及缺π電子型雜芳環，因此電子傳輸性及電洞傳輸性高，所以是較佳的。應注意的是，在富π電子型雜芳環與缺π電子型雜芳環直接鍵合的物質中，由於富π電子型雜芳環的施體性和缺π電子型雜芳環的受體性均提高且單重激發態的能階與三重激發態的能階的差變小，所以是特別較佳的。該雜環化合物具有富π電子型雜芳環及缺π電子型雜芳環，因此電子傳輸性及電洞傳輸性高，所以是較佳的。在具有缺π電子型雜芳環的骨架中，二
骨架(嘧啶骨架、吡
骨架、或嗒
骨架)及三
骨架具有有利的穩定性及可靠性，所以是特別較佳的。在具有富π電子型雜芳環的骨架中，吖啶骨架、啡
骨架或3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑骨架具有有利的穩定性及可靠性，所以該等骨架中的任何一種都是特別較佳的。應注意的是，在富π 電子型雜芳環與缺π電子型雜芳環直接鍵合的物質中，由於富π電子型雜芳環的施體性和缺π電子型雜芳環的受體性均提高且單重激發態的能階與三重激發態的能階的差變小，所以是特別較佳的。
在發光層120中，作為有機化合物132，可以使用如下化合物。因為有機化合物132在發光層120中用 作主體材料，所以其較佳為含有容易接受電子的骨架(具有電子傳輸性的骨架)及/或容易接受電洞的骨架(具有電洞傳輸性的骨架)。
作為含有容易接受電子的骨架(具有電子傳輸性的骨架)的化合物，可以使用包含缺π電子型雜芳族骨架的化合物或金屬錯合物等。具體實例包括金屬錯合物，諸如雙(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
唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnPBO)、或雙[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnBTZ)；具有唑骨架的雜環化合物，諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-
二唑(簡稱：PBD)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ)、9-[4-(4,5-二苯基-4H-1,2,4-三唑-3-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzTAZ1)、1,3-雙[5-(對三級丁基苯基)-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-苯并咪唑)(簡稱：TPBI)、或2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(簡稱：mDBTBIm-II)；具有二
骨架的雜環化合物，諸如2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f,h]喹
啉(簡稱：2mDBTPDBq-II)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)聯苯-3-基] 二苯并[f,h]喹
啉(簡稱：2mDBTBPDBq-II)、2-[3’-(9H-咔唑-9-基)聯苯-3-基]二苯并[f,h]喹
啉(簡稱：2mCzBPDBq)、2-[3-(3,9’-聯-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f,h]喹
啉(簡稱：2mCzCzPDBq)、4,6-雙[3-(9H-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mCzP2Pm)、4,6-雙[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mPnP2Pm)、或4,6-雙[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(簡稱：4,6mDBTP2Pm-II)
；具有三
骨架的雜環化合物，諸如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
(簡稱：PCCzPTzn)；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)或1,3,5-三[3-(3-吡啶基)苯基]苯(簡稱：TmPyPB)。在上述雜環化合物中，具有二
(嘧啶、吡
、嗒
)骨架或吡啶骨架的雜環化合物高度穩定且可靠，所以是較佳的。此外，具有該等骨架的雜環化合物具有高電子傳輸性，而有助於降低驅動電壓。
作為具有容易接受電洞的骨架(具有電洞傳輸性的骨架)的化合物，可以有利地使用具有富π電子型雜芳族骨架或芳族胺骨架等的化合物。具體實例包括具有芳族胺骨架的化合物，諸如2-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]螺-9,9’-聯茀(簡稱：PCASF)、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]-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)、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)、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)、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)、或N-(1,1’-聯苯-4-基)-9,9-二甲基-N-[4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)苯基]-9H-茀-2-胺(簡稱：PCBBiF)；具有咔唑骨架的化合物，諸如1,3-雙(N-咔唑基)苯(簡稱：mCP)、4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱：CBP)、3,6-雙(3,5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(簡稱：CzTP)、3,6-二(9H-咔唑-9-基)-9-苯基-9H-咔唑(簡稱：PhCzGI)、2,8-二(9H-咔唑-9-基)-二苯并噻吩(簡稱：Cz2DBT)、或9-苯基-9H-3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)咔唑(簡稱：PCCP)；具有噻吩骨架的化合物，諸如4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并噻吩)(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)、或4-[4-(9-苯基 -9H-茀-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(簡稱：DBTFLP-IV)；以及具有呋喃骨架的化合物，諸如4,4’,4”-(苯-1,3,5-三基)三(二苯并呋喃)(簡稱：DBF3P-II)或4-{3-[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(簡稱：mmDBFFLBi-II)。在上述化合物中，具有呋喃骨架、噻吩骨架、茀骨架、及吡咯骨架中之任何一或多者的化合物是較佳的，因為它們穩定且可靠，而且具有高電洞傳輸性，有助於降低驅動電壓。
另外，在上述化合物中，作為缺π電子型雜芳族骨架具有吡啶骨架或二
骨架(嘧啶骨架、吡
骨架、及嗒
骨架)且作為富π電子型雜芳族骨架具有呋喃骨架、噻吩骨架、茀骨架、及吡咯骨架中之任何一或多者的化合物具有高載子傳輸性，因此有助於降低驅動電壓。此外，包括該等骨架中任一者的化合物具有有利的可靠性，所以是較佳的。應注意的是，作為吡咯骨架，以吲哚骨架、咔唑骨架或3-(9H-咔唑-9-基)-9H-咔唑骨架尤為理想。
應注意的是，有機化合物131及有機化合物132並不侷限於上述化合物，也可使用其他材料，只要它們能夠傳輸載子且滿足下列條件即可：有機化合物131的HOMO能階高於或等於有機化合物132的HOMO能階且有機化合物131的LUMO能階低於或等於有機化合物132的LUMO能階；或者有機化合物131的氧化電位低於或等於有機化合物132的氧化電位且有機化合物131的還原 電位高於或等於有機化合物132的還原電位。另外，也可以將熱活化延遲螢光物質用於有機化合物132。
作為有機化合物131及有機化合物132的非限制性實例，表1示出該等化合物在薄膜狀態下的HOMO及LUMO能階的測量結果。表2示出該等化合物在溶液狀態下的氧化電位及還原電位的測量結果和從該等結果估計的HOMO及LUMO能階。表3示出三重態激發能階的測量結果。以下示出該等化合物的結構及簡稱。
為了獲得各化合物在薄膜狀態下的HOMO能階，在大氣中利用光電子分光儀(AC-3，日本理研計器公司(Riken Keiki,Co.,Ltd.)製造)測量各化合物的游離電位值，並將所得到的游離電位值換成負值。另外，為了估計各化合物在固體狀態下的光學能帶間隙，測量各化合物在薄膜狀態下的吸收光譜，並從假定直接躍遷的Tauc圖獲得吸收邊峰。從所估計的能帶間隙的能量和上面所得到的HOMO能階算出薄膜狀態下的LUMO能量。
藉由循環伏安法(CV)測量各化合物在溶液狀態下的電化學特性(氧化及還原特性)。應注意的是，在此測量中係使用電化學分析儀(ALS型號600A或600C，BAS株式會社(BAS Inc.)製造)。在測量中，使工作電極相對於參考電極的電位在適當的範圍中變化，從 而獲得氧化峰值電位及還原峰值電位。另外，由經估計為-4.94eV的參考電極的氧化還原電位和所得到的峰值電位算出各化合物的HOMO及LUMO能階。
藉由各化合物的磷光發光測量進行三重態激發能階的測量。該測量係使用PL顯微鏡LabRAM HR-PL(日本堀場製作所(HORIBA,Ltd.)製造)、作為激發光的He-Cd雷射(325nm)及CCD檢測器，在10K的測量溫度下進行。從該測量獲得的磷光光譜中的最短波長一側的峰值算出三重態激發能階。
如在表1及表2中所舉出的例子，藉由使用滿足下列條件的化合物：即有機化合物131的HOMO能階高於或等於有機化合物132的HOMO能階且有機化合物131的LUMO能階低於或等於有機化合物132的LUMO能階；或者有機化合物131的氧化電位低於或等於有機化合物132的氧化電位且有機化合物131的還原電位高於或等於有機化合物132的還原電位，可使注入EL層100中的載子在有機化合物131中高效地再結合，從而可以提供發光效率高的發光元件。
另外，如在表3中所舉出的例子，藉由使用化合物使得有機化合物132的三重態激發能階高於有機化合物131的三重態激發能階，能量可容易從有機化合物132的三重態激發能階轉移到有機化合物131的三重態激發能階。因此，容易發生上述(γ)來自主體材料的能量轉移過程，而可提供發光效率高的發光元件。
在發光層120中，客體材料133(螢光材料)較佳為但非特別限定為蒽衍生物、稠四苯衍生物、
衍生物、菲衍生物、芘衍生物、苝衍生物、茋衍生物、吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、啡
衍生物、或啡噻
衍生物等，例如可以使用任何的如下材料。
其實例包括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-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-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基茋-4,4’-二胺(簡稱：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱：YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(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-苯二胺](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-苯二胺 (簡稱：2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N”,N”,N”’,N”’-八苯基二苯并[g,p]
-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-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-苯二胺(簡稱：2DPAPA)、N-[9,10-雙(1,1’-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(簡稱：2DPABPhA)、9,10-雙(1,1’-聯苯-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’-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)、5,6,11,12-四苯基稠四苯(俗名：紅螢烯)、5,12-雙(1,1’-聯苯-4-基)-6,11-二苯基稠四苯(簡稱：BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亞基)丙烷二腈(簡稱：DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[ij]喹
-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙烷二腈(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[1,2-a]
-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
-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙烷二腈(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
-9- 基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙烷二腈(簡稱：DCJTB)、2-(2,6-雙{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亞基)丙烷二腈(簡稱：BisDCM)、2-{2,6-雙[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯并[11]喹
-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙烷二腈(簡稱：BisDCJTM)、及5,10,15,20-四苯基雙苯并[5,6]茚並[1,2,3-cd：1’,2’,3’-1m]苝。
客體材料133並不侷限於上述材料，只要作為能量施體的有機化合物131的發光(熱活化延遲螢光)與作為能量受體的客體材料133的吸收光譜中最長波長一側的吸收帶(對應於從客體材料133從單重基態到單重激發態的躍遷的吸收)重疊，則也可以使用其他材料。
應注意的是，發光層120可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法、塗佈法或凹版印刷等方法形成。
接著，對圖1A所示的發光元件150的其他組件的詳細內容進行說明。
電極101具有對發光層120注入電洞的功能，電極102具有對發光層120注入電子的功能。電極101及電極102可以使用例如金屬、合金或導電性化合物或它們的混合物或堆疊物來形成。金屬的典型例子是鋁，除此之外，可以使用過渡金屬諸如銀、鎢、鉻、鉬、銅或鈦，鹼金屬 諸如鋰、鈉或銫，或第2族金屬諸如鈣或鎂。作為過渡金屬，也可以使用稀土金屬諸如鐿(Yb)。作為合金，可以使用包括任何上述金屬的合金，例如可以舉出MgAg及AlLi。作為導電性化合物，可以舉出金屬氧化物諸如氧化銦-氧化錫(氧化銦錫)。作為導電性化合物也可以使用無機碳類材料諸如石墨烯。如上所述，可以藉由堆疊二或多種這些材料而形成電極101及/或電極102。
從發光層120發出的光係透過電極101及/或電極102提取。因此，電極101及/或電極102使可見光透過。在使用諸如金屬或合金等透光性低的材料來形成用於提取光的電極的情況中，係將電極101及/或電極102形成為薄到足以使可見光透過的厚度(例如，1nm至10nm的厚度)。
電洞注入層111具有降低來自電極101的電洞注入的障壁以促進電洞注入的功能，且可使用例如過渡金屬氧化物、酞青衍生物或芳族胺來形成。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、鎢氧化物或錳氧化物等。作為酞青衍生物，可以舉出酞青或金屬酞青等。作為芳族胺，可以舉出聯苯胺衍生物或伸苯基二胺衍生物等。也可以使用諸如聚噻吩或聚苯胺等高分子化合物；其典型例子是聚(伸乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)，其係自摻雜的聚噻吩。
作為電洞注入層111，也可以使用含有由電洞傳輸性材料與具有接受來自該電洞傳輸性材料之電子的特性的材料所構成的複合材料的層。或者，也可以使用包含具有電子接受性的材料的層與包含電洞傳輸性材料的層的堆疊層。在穩定狀態下或者在電場存在下，電荷可以在這些材料之間轉移。作為具有電子接受性的材料的例子，可以舉出諸如醌二甲烷衍生物、四氯苯醌衍生物、六氮雜聯伸三苯衍生物等有機受體。具體例子為具有拉電子基團(鹵基或氰基)的化合物，諸如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱：F4-TCNQ)、四氯苯醌或2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮雜聯伸三苯(簡稱：HAT-CN)。或者，也可以使用過渡金屬氧化物，諸如第4族至第8族金屬的氧化物。具體而言，可以使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳或氧化錸等。特別較佳為使用氧化鉬，因為其在大氣中穩定，吸濕性低，並且容易處理。
作為電洞傳輸性材料，可以使用具有傳輸電洞比電子多之性質的材料，較佳為使用具有1×10-6cm2/Vs或更高的電洞移動率的材料。具體而言，可以使用芳族胺、咔唑衍生物、芳烴或茋衍生物等。也可以使用作為有機化合物132所例示的具有容易接受電洞的骨架的化合物。此外，該電洞傳輸性材料也可以是高分子化合物。
電洞傳輸層112是包含電洞傳輸性材料的層，且可以使用作為電洞注入層111的材料所例示的材料來形成。為了使電洞傳輸層112具有將注入到電洞注入層111的電洞傳輸到發光層120的功能，電洞傳輸層112的HOMO能階較佳為等於或接近電洞注入層111的HOMO能階。
電子傳輸層118具有將從電極102經過電子注入層119注入的電子傳輸到發光層120的功能。作為電子傳輸性材料，可以使用具有傳輸電子比電洞多之性質的材料，較佳為使用具有1×10-6cm2/Vs或更高的電子移動率的材料。具體實例包括具有喹啉配體、苯并喹啉配體、
唑配體或噻唑配體的金屬錯合物；
二唑衍生物；三唑衍生物；啡啉衍生物；吡啶衍生物；及聯吡啶衍生物。也可以使用作為有機化合物132所例示的具有容易接受電子的骨架的化合物。
電子注入層119具有降低來自電極102的電子注入的障壁以促進電子注入的功能，且可使用例如第1族金屬、第2族金屬或它們中任一者的氧化物、鹵化物或碳酸鹽來形成。或者，也可以使用上述電子傳輸性材料與具有對該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 屬或它們中任一者的氧化物等。
應注意的是，上述電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層118及電子注入層119都可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法、塗佈法或凹版印刷等方法形成。
作為電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層120、電子傳輸層118及電子注入層119，除了上述材料之外，也可以使用無機化合物或高分子化合物(例如低聚物、樹枝狀聚合物、或聚合物)。
發光元件150係在玻璃、塑膠等的基板上製造。作為在基板上堆疊各層的方式，可以從電極101一側相繼堆疊或是從電極102一側相繼堆疊。
應注意的是，作為其上可形成發光元件150的基板，可以使用例如玻璃、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，例如由聚碳酸酯或聚丙烯酸酯製成的塑膠基板。也可以使用薄膜、藉由蒸鍍形成的無機薄膜等。應注意的是，也可使用上述以外的其他材料，只要它們在發光元件及光學元件的製造過程中具有作為支撐物的功能即可，或者，只要它們具有保護該發光元件及光學元件的功能即可。
例如，可以使用各種基板形成發光元件150。對基板的類型沒有特別的限制。作為該基板，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、包括不鏽鋼箔的基板、鎢基板、包括鎢箔的基板、撓性基板、貼合薄膜、包含纖維材料的紙或基材薄膜等。玻璃基板的例子包括鋇硼矽酸鹽玻璃基板、鋁硼矽酸鹽玻璃基板及鈉鈣玻璃基板。撓性基板、貼合薄膜及基材薄膜等的例子有以下列為代表的塑料的基板：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)及聚四氟乙烯(PTFE)。另一個例子是樹脂諸如丙烯酸系樹脂。其他例子有聚丙烯、聚酯、聚氟乙烯及聚氯乙烯等。其他例子還有聚醯胺、聚醯亞胺、芳族聚醯胺、環氧樹脂、無機蒸鍍薄膜及紙類等。
或者，也可以使用撓性基板作為基板，並可在該撓性基板上直接設置發光元件。或者，也可以在基板與發光元件之間設置分離層。當形成在分離層上的發光元件的部分或全部已完成，然後將其從基板分離並轉置到其他基板上時可以使用分離層。在此情況中，也可以將發光元件轉置到耐熱性低的基板或撓性基板上。作為上述分離層，可以使用例如形成在基板上的包括無機膜(其為鎢膜和氧化矽膜)的堆疊物或聚醯亞胺等的樹脂膜。
換言之，在使用一個基板來形成發光元件之後，可將發光元件轉置到另一個基板上。作為發光元件被轉置於其上的基板的例子，除了上述基板之外，還包括玻璃紙基板、石材基板、木材基板、布基板(包括天然纖維 (如絲、棉或麻)、合成纖維(如尼龍、聚胺甲酸酯或聚酯)或再生纖維(如醋酸酯纖維、銅氨纖維、人造絲纖維或再生聚酯纖維)等)、皮革基板及橡膠基板。藉由採用這些基板，可以製得高耐久性的發光元件、耐熱性高的發光元件、輕量發光元件或薄型發光元件。
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，從而可以製造藉由FET控制發光元件150的驅動的主動矩陣型顯示裝置。
在本實施態樣中，已對本發明的一個實施態樣進行說明。本發明的其他實施態樣係在其他實施態樣中說明。應注意的是，本發明的一個實施態樣並不侷限於上述實例。例如，本發明的一個實施態樣並不侷限於上述實例，其中有機化合物131的HOMO能階高於或等於有機化合物132的HOMO能階且有機化合物131的LUMO能階低於或等於有機化合物132的LUMO能階；以及上述實例，其中有機化合物131的氧化電位低於或等於有機化合物132的氧化電位且有機化合物131的還原電位高於或等於有機化合物132的還原電位。取決於情況或條件，在本發明的一個實施態樣中，有機化合物131的HOMO能階不一定必須高於或等於有機化合物132的HOMO能階，且有機化合物131的LUMO能階不一定必須要低於或等於有機化合物132的LUMO能階；而有機化合物131的氧化電位不一定必須要低於或等於有機化合物132的氧 化電位，且有機化合物131的還原電位不一定必須要高於或等於有機化合物132的還原電位。或者，本發明的一個實施態樣並不侷限於上述實例，其中有機化合物131是在室溫下展現熱活化延遲螢光的物質。例如，取決於情況或條件，在本發明的一個實施態樣中，有機化合物131可以包含在室溫下展現熱活化延遲螢光的物質之外的物質。或者，例如，取決於情況或條件，在本發明的一個實施態樣中，有機化合物131不一定必須包含在室溫下展現熱活化延遲螢光的物質。或者，本發明的一個實施態樣並不侷限於上述實例，其中有機化合物131的重量百分比低於有機化合物132的重量百分比。取決於情況或條件，有機化合物131的重量百分比並不侷限於比有機化合物132的重量百分比低。
本實施態樣中的上述結構可以與其他實施態樣中所述的任何結構適當地組合。
在本實施態樣中，將參照圖3A和圖3B對具有與實施態樣1所述結構不同的結構的發光元件及該發光元件的發光機制進行說明如下。
圖3A是發光元件450的剖面示意圖。
圖3A所示的發光元件450包括在一對電極 (電極401與電極402)之間的多個發光單元(圖3A中的發光單元441和發光單元442)。一個發光單元具有與圖1A所示的EL層100同樣的結構。亦即，圖1A所示的發光元件150包括一個發光單元，而發光元件450包括多個發光單元。應注意的是，在下文對發光元件450的說明中，雖然電極401係作為陽極且電極402作為陰極，但它們在發光元件450中也可互換功能。
在圖3A所示的發光元件450中，係堆疊有發光單元441和發光單元442，並且在該發光單元441與發光單元442之間設置有電荷產生層445。應注意的是，發光單元441和發光單元442可以具有相同結構或不同結構。例如，較佳的是，將圖1A所示的EL層100用於發光單元441，並且將含有磷光材料作為發光材料的發光層用於發光單元442。
亦即，發光元件450包括發光層443和發光層444。發光單元441除了發光層443之外還包括電洞注入層411、電洞傳輸層412、電子傳輸層413及電子注入層414。發光單元442除了發光層444之外還包括電洞注入層415、電洞傳輸層416、電子傳輸層417及電子注入層41g。
電荷產生層445較佳為包含由有機材料與具有電子接收性的材料所構成的複合材料。作為該複合材料，可以使用能夠用於實施態樣1中所述的電洞注入層111的複合材料。作為有機材料，可以使用各種化合物， 諸如芳族胺化合物、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)。較佳為使用電洞移動率為1×10-6cm2/Vs或更高的有機材料。應注意的是，可以使用任何其他材料，只要其具有傳輸電洞比電子多的性質即可。因為由有機材料與具有電子接收性的材料所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或低電流驅動。應注意的是，如發光單元442所示，當在發光單元的陽極一側的表面係與電荷產生層445接觸時，電荷產生層445也可以用作發光單元的電洞注入層或電洞傳輸層，所以在該發光單元中並不需要包括電洞注入層或電洞傳輸層。
電荷產生層445可具有包含由有機材料與具有電子接收性的材料所構成的複合材料的層與包含其他材料的層的堆疊層結構。例如，可以使用以下組合來形成電荷產生層445：包含由有機材料與具有電子接收性的材料所構成的複合材料的層與包含選自具有供電子特性的材料中的一種材料和具有高電子傳輸性的化合物的層。另外，也可以使用包含由有機材料與具有電子接收性的材料所構成的複合材料的層與包括透明導電膜的層的組合來形成電荷產生層445。
設置在發光單元441與發光單元442之間的電荷產生層445可具有任何結構，只要將電壓施加到電極401與電極402之間時，電子可注入到在其中一側的發光單元且電洞可注入到在另一側的發光單元即可。例如，在 圖3A中，當以使電極401的電位高於電極402的電位的方式施加電壓時，電荷產生層445將電子注入到發光單元441且將電洞注入到發光單元442。
雖然參照圖3A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其中堆疊有三或更多個發光單元的發光元件。如發光元件450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，可以提供在保持低電流密度的同時還可以進行高亮度發光，並且使用壽命長的發光元件。從而可以提供耗電低的發光元件。
當將圖1A和圖1B所示的EL層100的結構應用於該等多個單元中的至少一個單元時，可以提供一種發光效率高的發光元件。
發光層443包含有機化合物421、有機化合物422和客體材料423。發光層444包含有機化合物431、有機化合物432和客體材料433。
在本實施態樣中，發光層443具有與圖1A和圖1B所示的發光層120同樣的結構。亦即，發光層443中的有機化合物421、有機化合物422及客體材料423分別相當於發光層120中的有機化合物131、有機化合物132及客體材料133。在下文的說明中，發光層444中所包含的客體材料433係為磷光材料。應注意的是，電極401、電極402、電洞注入層411及電洞注入層415、電洞傳輸層412及電洞傳輸層416、電子傳輸層413及電子傳 輸層417、和電子注入層414及電子注入層418分別相當於實施態樣1中的電極101、電極102、電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層118、和電子注入層119。因此，在本實施態樣中省略它們的詳細說明。
發光層443的發光機制與圖2A至圖2C所示的發光層120的發光機制相同。
接著，將對發光層444的發光機制進行說明。
發光層444中所包含的有機化合物431和有機化合物432形成激發錯合體。在此說明中，有機化合物431係用作主體材料，有機化合物432係用作輔助材料。
雖然有機化合物431和有機化合物432的組合只要是能夠在發光層444中形成激發錯合體即可接受，但較佳的是其中一個有機化合物為具有電洞傳輸性的材料而另一個有機化合物為具有電子傳輸性的材料。
圖3B示出發光層444中的有機化合物431、有機化合物432與客體材料433之間的能階相關性。圖3B中的術語及符號代表意義如下：
Host(431)：主體材料(有機化合物431)；
Assist(432)：輔助材料(有機化合物432)；
Guest(433)：客體材料433(磷光材料)；
SPH：主體材料(有機化合物431)的單重激發態的最低能階；
TPH：主體材料(有機化合物431)的三重激發態的最低能階；
TPG：客體材料433(磷光材料)的三重激發態的最低能階；
SPE：激發錯合體的單重激發態的最低能階；以及
TPE：激發錯合體的三重激發態的最低能階。
由有機化合物431和有機化合物432形成的激發錯合體的單重激發態的最低能階(SPE)與激發錯合體的三重激發態的最低能階(TPE)彼此接近(參照圖3B的途徑E7)。
然後激發錯合體的SPE和TPE的能量都轉移到客體材料433(磷光材料)的三重激發態的最低能階(TPG)，從而獲得發光(參照圖3B的途徑E8)。
在本說明書等中，可將上述透過途徑E7及途徑E8的過程稱為激發錯合體-三重態能量轉移(ExTET：Exciplex-Triplet Energy Transfer)。
當有機化合物431和有機化合物432中的一個接收電洞，另一個接收電子，而兩者互相接近時，迅速形成激發錯合體。或者，當其中一個化合物成為激發態時，迅速與另一個化合物交互作用而形成激發錯合體。因此，發光層444中大部分的激子係以激發錯合體形式存在。激發錯合體的能帶間隙比有機化合物431及有機化合 物432都窄，所以當形成激發錯合體時，可以降低發光元件的驅動電壓。
當發光層444具有上述結構時，可以高效地獲得來自發光層444的客體材料433(磷光材料)的發光。
應注意的是，來自發光層443的發光較佳為具有在比來自發光層444的發光短的波長一側的峰值。使用具有短波長發光的磷光材料的發光元件有亮度劣化快的趨勢。有鑑於此，使用具有短波長發光的螢光，可以提供亮度劣化小的發光元件。
另外，可使發光層443和發光層444發出不同發光波長的光，從而可使該發光元件成為多色的發光元件。在此情況中，該發光元件的發射光譜是由結合具有不同發光峰值的光所形成，因此具有至少兩個峰值。
上述結構亦適合用來獲得白色發光。當發光層443和發光層444發出互補色的光時，可以獲得白色發光。
另外，藉由將發光波長不同的多個發光材料用於發光層443和發光層444中的任何一個或兩個，可以獲得由三原色或四種以上的顏色構成的演色性高的白色發光。在此情況中，可以將發光層443和發光層444中的任何一個或兩個分割為多層而且每一個被分割的層可含有不同於其他的發光材料。
接著，將對可用於發光層443及發光層444 的材料進行說明。
作為可用於發光層443的材料，可以使用實施態樣1中所述的可用於發光層120的材料。
在發光層444中，有機化合物431(主體材料)以最高重量比存在，客體材料433(磷光材料)則分散在有機化合物431(主體材料)中。
有機化合物431(主體材料)的實例包括鋅或鋁基金屬錯合物、
二唑衍生物、三唑衍生物、苯并咪唑衍生物、喹
啉衍生物、二苯并喹
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
衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物及啡啉衍生物等。其他例子有芳族胺及咔唑衍生物等。另外，可以使用實施態樣1中所述的具有容易接受電子的骨架的化合物及具有容易接受電洞的骨架的化合物。
作為客體材料433(磷光材料)，可以使用銥、銠或鉑基有機金屬錯合物或金屬錯合物，其中較佳的是有機銥錯合物，諸如銥基鄰位金屬化錯合物。作為鄰位金屬化的配體，可以舉出4H-三唑配體、1H-三唑配體、咪唑配體、吡啶配體、嘧啶配體、吡
配體及異喹啉配體等。作為金屬錯合物可以舉出具有卟啉配體的鉑錯合物 等。
作為有機化合物432(輔助材料)，係使用可與有機化合物431形成激發錯合體的物質。在此情況中，較佳的是，以激發錯合體的發光峰值與磷光材料的三重態金屬到配體的電荷轉移(MLCT：Metal to Ligand Charge Transfer)躍遷的吸收帶(具體而言，最長波長一側的吸收帶)重疊的方式選擇有機化合物431、有機化合物432及客體材料433(磷光材料)。由此，可以提供發光效率顯著改善的發光元件。應注意的是，在使用熱活化延遲螢光材料代替磷光材料的情況中，最長波長一側的吸收帶較佳為單重吸收帶。具體而言，作為有機化合物432，可以使用實施態樣1中所述的具有容易接受電子的骨架的化合物或具有容易接受電洞的骨架的化合物。
作為包含在發光層444中的發光材料，可以使用任何材料，只要該材料能夠將三重激發能轉換為發光即可。作為能夠將三重激發能轉換為發光的材料的實例，除了磷光材料以外還可以舉出熱活化延遲螢光材料。因此，在本文中可以將術語「磷光材料」替換為術語「熱活化延遲螢光材料」。應注意的是，熱活化延遲螢光材料是指能夠利用少許熱能量將三重激發態上轉換(up-convert)為單重激發態(即，反系間轉換是可能的)並高效地從單重激發態發光(螢光)的材料。高效地獲得熱活化延遲螢光的條件為三重態激發能階與單重態激發能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV，較佳的是大於0eV且小 於或等於0.1eV。
對包含在發光層443中的發光材料和包含在發光層444中的發光材料的發光顏色沒有限制，它們可以相同或不同。來自各材料的發光被混合並提取到元件的外部，因此例如在它們的發光顏色為互補色的情況中，發光元件可以發射白色光。當考慮發光元件的可靠性時，包含在發光層443中的發光材料的發光峰值波長較佳為比包含在發光層444中的發光材料的發光峰值波長短。
應注意的是，發光層443及發光層444可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法、塗佈法或凹版印刷等方法形成。
應注意的是，本實施態樣中的上述結構可以與其他實施態樣中所述的任何結構適當地組合。
在本實施態樣中，將參照圖4A和圖4B對具有與實施態樣1及實施態樣2中所述結構不同的結構的發光元件進行說明如下。
圖4A是本發明的一個實施態樣的發光元件452的剖面示意圖。
發光元件452包括在電極401與電極402之間的多個發光單元(圖4A中的發光單元446和發光單元 447)。一個發光單元具有與圖1A所示的EL層100同樣的結構。亦即，圖1A所示的發光元件150包括一個發光單元，而發光元件452包括多個發光單元。應注意的是，在下文對本實施態樣的說明中，雖然電極401係用作陽極且電極402用作陰極，但是它們在發光元件452中也可互換功能。
在圖4A所示的發光元件452中，係堆疊有發光單元446和發光單元447，並且在發光單元446與發光單元447之間設置有電荷產生層445。應注意的是，發光單元446和發光單元447可以具有相同結構或不同結構。例如，較佳的是，將含有螢光材料作為發光材料的發光層用於發光單元446，並且將圖1A所示的EL層100用於發光單元447。
亦即，發光元件452包括發光層448和發光層449。發光單元446除了發光層448之外還包括電洞注入層411、電洞傳輸層412、電子傳輸層413及電子注入層414。發光單元447除了發光層449之外還包括電洞注入層415、電洞傳輸層416、電子傳輸層417及電子注入層418。
雖然參照圖4A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堆疊有三或更多個發光單元的發光元件。如發光元件452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，可以提供在保持低電流密度的同時還可以進行高亮度 發光，並且使用壽命長的發光元件。從而可以提供耗電低的顯示裝置。
當將圖1A所示的EL層100的結構應用於多個單元中的至少一個單元時，可以提供一種發光效率高的發光元件。
發光層448包含主體材料461和客體材料462。發光層449包含有機化合物471、有機化合物472和客體材料473。
在本實施態樣中，發光層449具有與圖1A和圖1B所示的發光層120同樣的結構。亦即，發光層449中的有機化合物471、有機化合物472及客體材料473分別相當於發光層120中的有機化合物131、有機化合物132及客體材料133。在下文的說明中，發光層448中所包含的客體材料462係為螢光材料。
首先，將對發光層448的發光機制進行說明。
在發光層448中，藉由載子再結合而產生激發態。因為主體材料461比客體材料462多，所以主體材料461係藉由激子的產生而成為激發態。藉由載子再結合產生的單重激子對三重激子的比例(以下，稱為激子生成機率)大約為1：3。
首先，將對主體材料461的三重態激發能階高於客體材料462的三重態激發能階的情況進行說明如 下。
主體材料461的三重態激發能階係轉移到客體材料462的三重態激發能階(三重態能量轉移)。但是，因為客體材料462是螢光材料，所以在客體材料462處於三重激發態時不提供在可見光區域的發光。因此，難以將主體材料461的三重態激發能量用於發光。因此，當主體材料461的三重態激發能階比客體材料462的三重態激發能階高時，難以將所注入的載子中超過約25%的載子用於發光。
圖4B示出本發明一個實施態樣的發光層448中的主體材料461與客體材料462的能階相關性。圖4B中的術語及符號代意義如下：
Host(461)：主體材料461；
Guest(462)：客體材料462(螢光材料)；
SFH：主體材料461的單重激發態的最低能階；
TFH：主體材料461的三重激發態的最低能階；
SFG：客體材料462(螢光材料)的單重激發態的最低能階；以及
TFG：客體材料462(螢光材料)的三重激發態的最低能階。
如圖4B所示，客體材料462的三重態激發能階(圖4B中的TFG)高於主體材料461的三重態激發能階(圖4B中的TFH)。
另外，如圖4B所示，三重態激子因三重態- 三重態消滅(TTA：Triplet-Triplet Annihilation)而彼此碰撞(參照圖4B的途徑E9)，由此它們的激發能量的一部分被轉換為具有在主體材料461的單重激發態最低能階(SFH)之能量的單重態激子。主體材料461的單重態激發能量從主體材料461的單重激發態的最低能階(SFH)轉移到能階更低的客體材料462(螢光材料)的單重激發態的最低能階(SFG)(參照圖4B的途徑E10)。因此，客體材料462(螢光材料)成為單重激發態並從而發光。
因為主體材料461的三重態激發能階低於客體材料462的三重態激發能階，所以TFG的激發能量轉移到TFH而不失活(參照圖4B的途徑E11)，並被用於TTA。
當發光層448具有上述結構時，可以高效地獲得來自發光層448的客體材料462的發光。
應注意的是，可使發光層448和發光層449發出不同發光波長的光，從而可使該發光元件成為多色的發光元件。在此情況中，該發光元件的發射光譜是由結合具有不同發光峰值的光所形成，因此具有至少兩個峰值。
上述結構亦適合用來獲得白色發光。當發光層448和發光層449發出互補色的光時，可以獲得白色發光。
另外，藉由將發光波長不同的多個發光材料用於發光層448和發光層449中的任何一個或兩個，可以獲得由三原色或四種以上的顏色構成的演色性高的白色發 光。在此情況中，可以將發光層448和發光層449中的任何一個或兩個進一步分割為多層而且每一個被分割的層可含有不同於其他的發光材料。
發光層449的發光機制與圖2A至圖2C所示的發光層120的發光機制相同。
接著，將對可用於發光層448及發光層449的材料進行說明。
在發光層448中，主體材料461以最高重量比存在，客體材料462(螢光材料)則分散在主體材料461中。較佳的是，主體材料461的單重態激發能階高於客體材料462(螢光材料)的單重態激發能階，而主體材料461的三重態激發能階低於客體材料462(螢光材料)的三重態激發能階。
作為主體材料461，較佳為使用蒽衍生物或稠四苯衍生物。因為這些衍生物均具有高單重態激發能階及低三重態激發能階。具體實例包括9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：PCzPA)、3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱：PCPN)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、7-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-7H-二苯并[c,g]咔唑(簡稱： cgDBCzPA)、6-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃(簡稱：2mBnfPPA)及9-苯基-10-{4-(9-苯基-9H-茀-9-基)-聯苯-4’-基}-蒽(簡稱：FLPPA)。此外，可以舉出5,12-二苯基稠四苯及5,12-雙(聯苯-2-基)稠四苯等。
客體材料462(螢光材料)的實例包括芘衍生物、蒽衍生物、聯伸三苯衍生物、茀衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹
啉衍生物、喹
啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物及萘衍生物等。尤其是芘衍生物的發光量子產率高，所以是較佳的。芘衍生物的具體例子包括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’-二苯基芘-1,6-二胺(簡稱：1,6FLPAPrn)、N,N’-雙(二苯并呋喃-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺(簡稱：1,6FrAPrn)及N,N’-雙(二苯并噻吩-2-基)-N,N’-二苯基芘-1,6-二胺(簡稱：1,6ThAPrn)等。也可以使用實施態樣1中所述的任何螢光材料。
作為可用於發光層449的材料，可以使用實施態樣1中所述的可用於發光層120的材料。
對包含在發光層448中的發光材料和包含在 發光層449中的發光材料的發光顏色沒有限制，它們可以相同或不同。來自各材料的發光被混合並提取到元件的外部，因此例如在它們的發光顏色為互補色的情況中，發光元件可以發射白色光。當考慮發光元件的可靠性時，包含在發光層448中的發光材料的發光峰值波長較佳為比包含在發光層449中的發光材料的發光峰值波長短。
應注意的是，發光層448及發光層449可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法、塗佈法或凹版印刷等方法形成。
應注意的是，上述結構可以與本實施態樣或其他實施態樣中的任何結構組合。
在本實施態樣中，將參照圖5A及圖5B說明包括本發明一個實施態樣的發光元件的顯示裝置。
圖5A是說明本發明一個實施態樣的顯示裝置的方塊圖，圖5B是說明本發明一個實施態樣的顯示裝置的像素電路的電路圖。
圖5A所示的顯示裝置包括：包括顯示元件的像素的區域(以下稱為像素部802)；配置在像素部802外側並包括用來驅動像素的電路的電路部(以下稱為驅動電路部804)；具有保護元件的功能的電路(以下稱為保護電路 806)；以及端子部807。應注意的是，不一定需要設置保護電路806。
較佳的是，驅動電路部804的一部分或全部係形成在其上形成有像素部802的基板上，如此可以減少構件的數量及端子的數量。當驅動電路部804的一部分或全部並非形成在其上形成有像素部802的基板上時，驅動電路部804的一部分或全部可以藉由玻璃覆晶(COG)或捲帶自動接合(TAB)安裝。
像素部802包括用來驅動配置為X列(X為2或更大自然數)及Y行(Y為2或更大的自然數)的多個顯示元件的多個電路(以下稱為像素電路801)。驅動電路部804包括驅動電路，諸如提供選擇像素的信號(掃描信號)的電路(以下稱為掃描線驅動電路804a)以及提供驅動像素中的顯示元件的信號(資料信號)的電路(以下稱為信號線驅動電路804b)。
掃描線驅動電路804a包括移位暫存器等。掃描線驅動電路804a藉由端子部807接收用來驅動移位暫存器的信號並輸出信號。例如，掃描線驅動電路804a接收啟動脈衝信號或時鐘信號等並輸出脈衝信號。掃描線驅動電路804a具有控制被提供掃描信號的佈線(以下稱為掃描線GL_1至GL_X)的電位的功能。應注意的是，可以設置多個掃描線驅動電路804a以分別控制掃描線GL_1至GL_X。或者，掃描線驅動電路804a具有提供初始化信號的功能。但是，不侷限於此，掃描線驅動電路804a也 可以提供其他信號。
信號線驅動電路804b包括移位暫存器等。信號線驅動電路804b藉由端子部807接收衍生資料信號的信號(視訊信號)以及用來驅動移位暫存器的信號。信號線驅動電路804b具有根據視訊信號產生寫入到像素電路801的資料信號的功能。此外，信號線驅動電路804b具有回應由啟動脈衝信號或時鐘信號等的輸入所產生的脈衝信號而控制資料信號的輸出的功能。另外，信號線驅動電路804b具有控制被提供資料信號的佈線(以下稱為資料線DL_1至DL_Y)的電位的功能。或者，信號線驅動電路804b具有提供初始化信號的功能。但是，不侷限於此，信號線驅動電路804b也可以提供其他信號。
信號線驅動電路804b包括例如多個類比開關等。信號線驅動電路804b可藉由相繼開啟多個類比開關而輸出對視訊信號進行時間分割所得到的信號作為資料信號。信號線驅動電路804b可包括移位暫存器等。
脈衝信號及資料信號分別藉由被提供掃描信號的多個掃描線GL之一及被提供資料信號的多個資料線DL之一輸入到多個像素電路801中的每一個。送至或存在於多個像素電路801中的每一個的資料信號的寫入及保持係藉由掃描線驅動電路804a來控制。例如，在送至第m列第n行的像素電路801(m是小於或等於X的自然數，且n是小於或等於Y的自然數)方面，係藉由掃描線GL_m從掃描線驅動電路804a輸入脈衝信號，並根據掃描 線GL_m的電位而藉由資料線DL_n從信號線驅動電路804b輸入資料信號。
圖5A所示的保護電路806係連接於例如在掃描線驅動電路804a與像素電路801之間的掃描線GL。或者，保護電路806係連接於信號線驅動電路804b與像素電路801之間的資料線DL。或者，保護電路806可以連接於掃描線驅動電路804a與端子部807之間的佈線。或者，保護電路806可以連接於信號線驅動電路804b與端子部807之間的佈線。應注意的是，端子部807是指具有用來從外部的電路對顯示裝置輸入電源、控制信號及視訊信號的端子的部分。
保護電路806是當與其連接的佈線被施加超出一定範圍之外的電位時，將該佈線電連接至其他佈線的電路。
如圖5A所示，對像素部802和驅動電路部804設置保護電路806，從而可以改善顯示裝置對因靜電放電(ESD：Electro Static Discharge)等所產生的過電流的抗性。應注意的是，保護電路806的構型不侷限於此，例如，也可以採用將掃描線驅動電路804a與保護電路806連接的構型或將信號線驅動電路804b與保護電路806連接的構型。或者，保護電路806可建構為與端子部807連接。
雖然在圖5A中示出驅動電路部804包括掃描線驅動電路804a和信號線驅動電路804b的例子，但其結 構並不侷限於此。例如，也可以只形成掃描線驅動電路804a並安裝其中形成有信號線驅動電路的另外準備的基板(例如，由單晶半導體膜或多晶半導體膜形成的驅動電路基板)。
圖5A中的多個像素電路801的每一個可以具有例如圖5B所示的結構。
圖5B所示的像素電路801包括電晶體852和854、電容器862以及發光元件872。
電晶體852的源極電極和汲極電極中的一個係電連接於被提供資料信號的佈線(以下，稱為資料線DL_n)。電晶體852的閘極電極係電連接於被提供閘極信號的佈線(以下，稱為掃描線GL_m)。
電晶體852具有控制是否寫入資料信號的功能。
電容器862的一對電極中的一個係電連接於被供應電位的佈線(以下，稱為電位供應線VL_a)，另一個則電連接於電晶體852的源極電極和汲極電極中的另一個。
電容器862係用作儲存所寫入的資料的儲存電容器。
電晶體854的源極電極和汲極電極中的一個係電連接於電位供應線VL_a。並且，電晶體854的閘極 電極係電連接於電晶體852的源極電極和汲極電極中的另一個。
發光元件872的陽極和陰極中的一個係電連接於電位供應線VL_b，另一個則電連接於電晶體854的源極電極和汲極電極中的另一個。
作為發光元件872，可以使用實施態樣1至實施態樣3中所述的任何發光元件。
應注意的是，對電位供應線VL_a和電位供應線VL_b中的一個供應高電源電位VDD，對另一個供應低電源電位VSS。
例如，在包括圖5B的像素電路801的顯示裝置中，藉由圖5A所示的掃描線驅動電路804a相繼選擇各列的像素電路801，從而開啟電晶體852而寫入資料信號。
當關閉電晶體852時，已被寫入資料的像素電路801成為保持狀態。並且，根據寫入的資料信號的電位控制流過電晶體854的源極電極與汲極電極之間的電流量。發光元件872以對應於流過的電流量的亮度發光。連續按列依次進行此項操作，從而顯示影像。
本發明的一個實施態樣的發光元件可用於在顯示裝置的像素中包括主動元件的主動矩陣方法或在顯示裝置的像素中沒有包括主動元件的被動矩陣方法。
在主動矩陣方法中，作為主動元件(非線性元件)，除電晶體外還可以使用各種主動元件(非線性元 件)。例如，也可以使用金屬-絕緣體-金屬(MIM：Metal Insulator Metal)或薄膜二極體(TFD：Thin Film Diode)等。由於這些元件可以較少的製造步驟形成，因此能夠降低製造成本或改善產率。或者，由於這些元件的尺寸小，所以可以改善孔徑比，從而可降低耗電量或可實現較高亮度。
作為除了主動矩陣方法以外的方法，也可以採用不使用主動元件(非線性元件)的被動矩陣方法。由於不使用主動元件(非線性元件)，所以製造步驟少，從而可以降低製造成本或改善產率。或者，由於不使用主動元件(非線性元件)，所以可以改善孔徑比，從而例如可降低耗電量或可實現較高亮度。
本實施態樣中所述的結構可以與其他實施態樣或實施例中所述的任何結構適當地組合。
在本實施態樣中，將參照圖6A與圖6B、圖7A至圖7C、圖8A與圖8B、圖9A與圖9B及圖10說明包括本發明一個實施態樣的發光元件的顯示裝置以及在該顯示裝置安裝輸入裝置的電子裝置。
在本實施態樣中，作為電子裝置的一個例子，將對包括顯示裝置與輸入裝置的觸控面板2000進行說明。另 外，將對其中使用觸控感測器作為輸入裝置的實例進行說明。
圖6A及圖6B是觸控面板2000的透視圖。應注意的是，在圖6A及圖6B中，為了簡明起見，僅示出觸控面板2000的主要組件。
觸控面板2000包括顯示裝置2501及觸控感測器2595(參照圖6B)。觸控面板2000亦包括基板2510、基板2570以及基板2590。基板2510、基板2570以及基板2590都具有撓性。應注意的是，基板2510、基板2570和基板2590中的任一個或全部可以不具有撓性。
顯示裝置2501包括在基板2510上的多個像素以及藉以對該等像素供應信號的多個佈線2511。該多個佈線2511被引導至基板2510的外周部，且部分的該多個佈線2511構成端子2519。端子2519與FPC2509(1)電連接。
基板2590包括觸控感測器2595以及與觸控感測器2595電連接的多個佈線2598。該多個佈線2598被引導至基板2590的外周部，且部分的該多個佈線2598構成端子。該端子與FPC2509(2)電連接。應注意的是，為了明確起見，在圖6B中以實線示出設置在基板2590的背面一側(面對基板2510的一側)的觸控感測器2595的電極及佈線等。
作為觸控感測器2595，可以使用電容式觸控感測器。電容式觸控感測器的例子有表面型電容式觸控感 測器及投射型電容式觸控感測器。
投射型電容式觸控感測器的實例有自電容式觸控感測器及互電容式觸控感測器，它們主要的不同在於驅動方法。使用互電容式類型是較佳的，因為可以同時感測多個點。
應注意的是，圖6B所示的觸控感測器2595是使用投射型電容式觸控感測器的例子。
應注意的是，作為觸控感測器2595，可以使用可感測出諸如手指等感測目標的接近或接觸的各種感測器。
投射型電容式觸控感測器2595包括電極2591及電極2592。電極2591電連接於多個佈線2598中的任何一個，而電極2592電連接於多個佈線2598中的任何其他一個。
如圖6A及圖6B所示，每一個該等電極2592具有在一個方向上配置的多個四邊形，其中一個四邊形的一個角與另一個四邊形的一個角連接。
每一個該等電極2591具有四邊形的形狀且在與電極2592延伸的方向交叉的方向上配置。
佈線2594與其間夾著電極2592的兩個電極2591電連接。電極2592與佈線2594的交叉面積較佳為儘可能小。這種結構可以減少沒有設置電極的區域的面積，從而降低穿透率的偏差。結果，可以降低透過觸控感測器2595的光的亮度偏差。
應注意的是，電極2591及電極2592的形狀不侷限於此，而是可以具有各種形狀。例如，也可以採用如下結構：將多個電極2591配置為其間儘量沒有間隙，並藉由夾置其間的絕緣層隔開電極2592與電極2591，以形成不與電極2591重疊的區域。在此情況下，較佳的是在相鄰的兩個電極2592之間設置與這些電極電絕緣的虛擬電極(dummy electrode)，如此可以減少穿透率不同的區域的面積。
接著，將參照圖7A說明顯示裝置2501的詳細內容。圖7A是沿著圖6B中的點節線X1-X2切斷的剖面圖。
顯示裝置2501包括多個配置為矩陣狀的像素。每一個該等像素包括顯示元件以及驅動該顯示元件的像素電路。
在以下說明中，將說明將發射白色光的發光元件用作顯示元件的例子，但是顯示元件並不侷限於這種元件。例如，也可以包括發光顏色不同的發光元件，以使相鄰的像素可發出不同顏色的光。
作為基板2510及基板2570，例如，可以有利地使用蒸氣滲透率低於或等於1×10-5g．m-2．day-1，較佳為低於或等於1×10-6g．m-2．day-1的撓性材料。或者，將熱膨脹係數實質上彼此相同的材料用於基板2510及基板2570是較佳的。例如，該等材料的線性膨脹係數較佳為低於或 等於1×10-3/K，更佳為低於或等於5×10-5/K，又更佳為低於或等於1×10-5/K。
應注意的是，基板2510是堆疊體，其中包括防止雜質擴散到發光元件的絕緣層2510a、撓性基板2510b以及將絕緣層2510a與撓性基板2510b彼此貼合的黏合層2510c。基板2570是堆疊體，其中包括防止雜質擴散到發光元件的絕緣層2570a、撓性基板2570b以及將絕緣層2570a與撓性基板2570b彼此貼合的黏合層2570c。
作為黏合層2510c及黏合層2570c，例如可以使用包括聚酯、聚烯烴、聚醯胺(如尼龍、芳族聚醯胺)、聚醯亞胺、聚碳酸酯、或具有丙烯酸系樹脂的樹脂、聚胺基甲酸酯、環氧樹脂或具有矽氧烷鍵的樹脂諸如聚矽氧等材料。
在基板2510與基板2570之間設置密封層2560。密封層2560較佳為具有比空氣大的折射率。在如圖7A所示光係提取至密封層2560一側的情況中，密封層2560亦可用作黏合層。
可以在密封層2560的外周部形成密封材料。藉由使用該密封材料，可以在由基板2510、基板2570、密封層2560及密封材料圍繞的區域中配置發光元件2550R。應注意的是，可以使用惰性氣體(如氮或氬)代替密封層2560。可在該惰性氣體內設置乾燥劑以吸附水分等。可以使用紫外線可固化樹脂或熱可固化樹脂，例如 可以使用聚氯乙烯(PVC)類樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺類樹脂、環氧類樹脂、聚矽氧類樹脂、聚乙烯丁醛(PVB)類樹脂或乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)類樹脂。作為上述密封材料，例如較佳為使用環氧類樹脂或玻璃粉。作為用於該密封材料的材料，較佳為使用不使水分或氧透過的材料。
顯示裝置2501包括像素2502R。該像素2502R包括發光模組2580R。
像素2502R包括發光元件2550R以及可以向該發光元件2550R供應電力的電晶體2502t。應注意的是，電晶體2502t係用作像素電路的一部分。發光模組2580R包括發光元件2550R以及著色層2567R。
發光元件2550R包括下部電極、上部電極以及在下部電極與上部電極之間的EL層。作為發光元件2550R，例如可以使用實施態樣1至實施態樣3中所述的任何發光元件。
也可以在下部電極與上部電極之間採用微腔結構以增強特定波長的光的強度。
在密封層2560被設置於提取光一側的情況中，密封層2560係與發光元件2550R及著色層2567R接觸。
著色層2567R係位於與發光元件2550R重疊的位置。由此，發光元件2550R所發射的光的一部分透過著色層2567R，而如圖7A中的箭頭所示發射到發光模組 2580R的外面。
顯示裝置2501包括在提取光一側的遮光層2567BM。遮光層2567BM係以圍繞著色層2567R的方式設置。
著色層2567R是具有使特定波長區的光透過的功能的著色層。例如，可以使用使紅色波長區的光透過的濾色片、使綠色波長區的光透過的濾色片、使藍色波長區的光透過的濾色片或使黃色波長區的光透過的濾色片等。每個濾色片可以使用各種材料藉由印刷法、噴墨法或利用光微影技術的蝕刻法等形成。
在顯示裝置2501中設置有絕緣層2521。該絕緣層2521覆蓋電晶體2502t。應注意的是，絕緣層2521具有將因像素電路所造成的不平整平坦化的功能。絕緣層2521也具有抑制雜質擴散的功能。由此，能夠防止電晶體2502t的可靠性等因為雜質擴散而降低。
發光元件2550R係形成於絕緣層2521的上方。設置分隔壁2528使其與發光元件2550R的下部電極的端部重疊。應注意的是，可以在分隔壁2528上形成控制基板2510與基板2570之間的距離的間隔物。
掃描線驅動電路2503g(1)包括電晶體2503t及電容器2503c。應注意的是，可以將該驅動電路與像素電路經同一製程形成在同一基板上。
在基板2510上設置有能夠藉以提供信號的佈線2511。在該佈線2511上設置端子2519。FPC2509(1) 電連接到端子2519。FPC2509(1)具有提供視訊信號、時鐘信號、啟動信號或重設信號等的功能。應注意的是，FPC2509(1)也可以安裝有印刷配線板(PWB)。
可以將各種結構的電晶體使用於顯示裝置2501中。圖7A中示出了使用底閘極型電晶體的實例，但本發明並不侷限於此實例，而是如圖7B所示也可將頂閘極型電晶體用於顯示裝置2501。
另外，對電晶體2502t及電晶體2503t的極性沒有特別的限制。例如，對於這些電晶體，可以使用n通道電晶體及p通道電晶體，或者可以使用n通道電晶體或p通道電晶體。此外，對用於電晶體2502t及2503t的半導體膜的結晶性也沒有特別的限制。例如，可以使用非晶質半導體膜或結晶半導體膜。半導體材料的實例包括第13族半導體(例如，含有鎵的半導體)、第14族半導體(例如，含有矽的半導體)、化合物半導體(包括氧化物半導體)及有機半導體等。較佳為將能隙為2eV或更大，較佳為2.5eV或更大，更佳為3eV或更大的氧化物半導體用於電晶體2502t和電晶體2503t中的任一個或兩個，以使該等電晶體的斷態電流(off-state current)得以降低。氧化物半導體的實例包括In-Ga氧化物及In-M-Zn氧化物(M表示鋁(Al)、鎵(Ga)、釔(Y)、鋯(Zr)、鑭(La)、鈰(Ce)、錫(Sn)、鉿(Hf)或釹(Nd))等。
接著，將參照圖7C說明觸控感測器2595的詳細內容。圖7C是沿著圖6B中的點節線X3-X4切斷的剖面圖。
觸控感測器2595包括：在基板2590上交錯配置的電極2591及電極2592；覆蓋電極2591及電極2592的絕緣層2593；以及使相鄰的電極2591彼此電連接的佈線2594。
電極2591及電極2592係使用透光性的導電材料所形成。作為透光性的導電材料，可以使用導電氧化物諸如氧化銦、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅或添加有鎵的氧化鋅。應注意的是，還可以使用含有石墨烯的膜。含有石墨烯的膜例如可以藉由將包含石墨烯氧化物的膜還原而形成。作為還原方法，可以使用進行加熱的方法等。
電極2591及電極2592可以例如藉由下述方法形成：利用濺射法將透光性的導電材料沉積在基板2590上，然後藉由諸如光微影法的各種圖案形成技術中的任何一種來去除不需要的部分。
用於絕緣層2593的材料的例子有樹脂諸如丙烯酸系樹脂或環氧樹脂、具有矽氧烷鍵的樹脂及無機絕緣材料諸如氧化矽、氧氮化矽或氧化鋁。
達到電極2591的開口係形成於絕緣層2593中，並且佈線2594將相鄰的電極2591電連接。透光導電材料可有利地用作佈線2594，因為可以提高觸控面板的 孔徑比。另外，可有利地將導電性高於電極2591及電極2592的材料用於佈線2594，因為可以減少電阻。
電極2592在一個方向上延伸，且多個電極2592設置為條紋狀。佈線2594與電極2592交叉。
相鄰的電極2591之間設置一個電極2592。佈線2594將該等相鄰的電極2591電連接。
應注意的是，多個電極2591並不一定要設置在與一個電極2592正交的方向上，而是也可以設置為與一個電極2592交叉形成大於0°且小於90°的角。
佈線2598係與電極2591或電極2592中任一者電連接。佈線2598的一部分用作端子。作為佈線2598，可以使用金屬材料諸如鋁、金、鉑、銀、鎳、鈦、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀或者包含任何該等金屬材料的合金材料。
應注意的是，可設置覆蓋絕緣層2593及佈線2594的絕緣層以保護觸控感測器2595。
連接層2599電連接佈線2598與FPC2509(2)。
作為連接層2599，可以使用任何的各種各向異性導電膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)或各向異性導電膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等。
接著，將參照圖8A說明觸控面板2000的詳細內容。 圖8A是沿著圖6A中的點節線X5-X6切斷的剖面圖。
在圖8A所示的觸控面板2000中，圖7A所說明的顯示裝置2501係與圖7C所說明的觸控感測器2595彼此貼合。
圖8A所示的觸控面板2000除了圖7A及圖7C所說明的組件之外還包括黏合層2597及抗反射層2567p。
黏合層2597係設置為與佈線2594接觸。應注意的是，黏合層2597以使觸控感測器2595與顯示裝置2501重疊的方式將基板2590貼合到基板2570。該黏合層2597較佳為具有透光性。作為黏合層2597，可以使用熱可固化樹脂或紫外線可固化樹脂。例如，可以使用丙烯酸系樹脂、胺甲酸乙酯類樹脂、環氧類樹脂或矽氧烷類樹脂。
抗反射層2567p係位於與像素重疊的區域中。作為抗反射層2567p，例如可以使用圓偏光板。
接著，將參照圖8B對結構與圖8A所示的結構不同的觸控面板進行說明。
圖8B是觸控面板2001的剖面圖。圖8B所示的觸控面板2001與圖8A所示的觸控面板2000的不同之處是相對於顯示裝置2501的觸控感測器2595的位置。以下對不同的部件進行詳細說明，而對其他同樣的部件則援用上述觸控面板2000中的說明。
著色層2567R係位於與發光元件2550R重疊 的區域中。圖8B所示的發光元件2550R將光射出到設置有電晶體2502t的一側。由此，發光元件2550R所發射的光的一部分透過著色層2567R，且如圖8B中的箭頭所示的方向射出到發光模組2580R的外面。
觸控感測器2595係設置於顯示裝置2501的基板2510一側。
黏合層2597係設置於基板2510與基板2590之間，並將觸控感測器2595與顯示裝置2501貼合。
如圖8A或圖8B所示，從發光元件射出的光可以射出到基板的頂面和底面中的任一面或雙面。
接著，將參照圖9A及圖9B對觸控面板的驅動方法的例子進行說明。
圖9A是示出互電容式觸控感測器的結構的方塊圖。在圖9A中，示出脈衝電壓輸出電路2601及電流感測電路2602。應注意的是，在圖9A中，以6個佈線X1至X6表示被施加有脈衝電壓的電極2621，並以6個佈線Y1至Y6表示偵測電流變化的電極2622。圖9A亦示出在電極2621與電極2622彼此重疊的區域中所形成的電容器2603。應注意的是，電極2621與電極2622的功能可以互換。
脈衝電壓輸出電路2601是用來將脈衝電壓連續施加到佈線X1至X6的電路。藉由對佈線X1至X6施 加脈衝電壓，在形成電容器2603的電極2621與電極2622之間產生電場。例如，當該電極之間的電場被遮蔽時，電容器2603產生變化(互電容)。藉由利用這種變化可以感測出感測目標的接近或接觸。
電流感測電路2602是用來偵測電容器2603的互電容變化所引起的通過佈線Y1至Y6的電流變化的電路。當沒有感測目標的接近或接觸時，在佈線Y1至Y6中沒有偵測到電流值的變化，而當互電容因為感測目標的接近或接觸而減少時，則偵測到電流值的減少。應注意的是，電流值係使用積分器電路等來感測。
圖9B是示出圖9A中所示的互電容式觸控感測器中的輸入及輸出波形的時序圖。在圖9B中，在一個圖框期間對所有行列進行感測目標的感測。圖9B示出沒有感測到感測目標(未觸摸)時的期間和感測到感測目標(觸摸)時的期間。佈線Y1至Y6的感測電流值係以電壓值的波形顯示。
連續對佈線X1至X6施加脈衝電壓，佈線Y1至Y6的波形根據該脈衝電壓變化。當沒有感測目標接近或接觸時，佈線Y1至Y6的波形根據佈線X1至X6的電壓變化而變化。在有感測目標接近或接觸的部位電流值減少，因此電壓值的波形也產生變化。
藉由以此方式偵測互電容的變化，可以感測到感測目標的接近或接觸。
雖然圖9A示出了在佈線的交叉點只設置電容器2603作為觸控感測器的被動矩陣型觸控感測器，但是也可以採用包括電晶體和電容器的主動矩陣型觸控感測器。圖10示出主動矩陣型觸控感測器所包括的感測器電路的一個例子。
圖10中的感測器電路包括電容器2603、電晶體2611、電晶體2612及電晶體2613。
對電晶體2613的閘極輸入信號G2。對電晶體2613的源極和汲極中的一個施加電壓VRES，並且將電容器2603的一個電極及電晶體2611的閘極與電晶體2613的源極和汲極中的另一個電連接。將電晶體2611的源極和汲極中的一個與電晶體2612的源極和汲極中的一個電連接，並將電壓VSS施加至電晶體2611的源極和汲極中的另一個。對電晶體2612的閘極輸入信號G1，並將佈線ML與電晶體2612的源極和汲極中的另一個電連接。對電容器2603的另一個電極施加電壓VSS。
接下來，將對圖10中感測器電路的操作進行說明。首先，提供使電晶體2613開啟的電位作為信號G2，因此對與電晶體2611的閘極連接的節點n施加相對於電壓VRES的電位。接著，施加使電晶體2613關閉的電位作為信號G2，從而維持節點n的電位。
接著，由於感測目標諸如手指的接近或接觸，電容器2603的互電容產生變化，而節點n的電位因 此從VRES產生變化。
在讀取操作中，提供使電晶體2612開啟的電位作為信號G1。流過電晶體2611的電流，亦即流過佈線ML的電流，根據節點n的電位而產生變化。藉由感測該電流，可以感測到感測目標的接近或接觸。
在電晶體2611、電晶體2612及電晶體2613中，較佳為使用氧化物半導體層作為其中形成有通道區的半導體層。尤其是較佳為將這種電晶體用作電晶體2613，以使節點n的電位可以長時間維持，而且對節點n重新提供VRES的操作(更新操作)的頻率得以減少。
本實施態樣中所述的結構可以與其他實施態樣或實施例中所述的任何結構適當地組合。
在本實施態樣中，將參照圖11以及圖12A至圖12G對包括本發明一個實施態樣的發光元件的顯示模組及電子裝置進行說明。
在圖11所示的顯示模組8000中，係在上蓋8001與下蓋8002之間設置有連接於FPC8003的觸控感測器8004、連接於FPC8005的顯示裝置8006、框架8009、印刷板8010及電池8011。
例如，可以將本發明的一個實施態樣的發光 元件用於顯示裝置8006。
上蓋8001及下蓋8002的形狀及尺寸可以根據觸控感測器8004及顯示裝置8006的尺寸適當地改變。
觸控感測器8004可以是電阻式觸控感測器或電容式觸控感測器，並且可形成為與顯示裝置8006重疊。顯示裝置8006的相對基板(密封基板)可具有觸控感測器的功能。也可以在顯示裝置8006的各像素內設置光感測器，而形成光學觸控感測器。
框架8009保護顯示裝置8006且亦用作電磁屏蔽來遮斷因印刷板8010的操作而產生的電磁波。框架8009也可以用作散熱板。
印刷板8010具有電源電路以及用來輸出視訊信號及時鐘信號的信號處理電路。作為對電源電路供應電力的電源，可以採用外部的商業電源或另行設置的電池8011。當使用商業電源時，可以省略電池8011。
在顯示模組8000中可另外設置諸如偏光板、相位差板或稜鏡片等構件。
圖12A至圖12G示出電子裝置。這些電子裝置可以包括外殼9000、顯示部9001、揚聲器9003、操作鍵9005(包括電源開關或操作開關)、連接端子9006、感測器9007(它具有測量或感測下列者的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動頻率、距離、光、液 體、磁性、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射、流量、濕度、梯度、振盪、氣味或紅外線)及麥克風9008等。
圖12A至圖12G所示的電子裝置可以具有各種功能，例如，將各種資訊(靜態影像、動態影像及文字影像等)顯示在顯示部上的功能；觸控感測器的功能；顯示日曆、日期及時間等的功能；利用各種軟體(程式)控制程序的功能；無線通訊的功能；利用無線通訊功能來連接到各種電腦網路的功能；利用無線通訊功能發送或接收各種資料的功能；以及讀取儲存在記憶媒體中的程式或資料並將其顯示在顯示部上的功能等。應注意的是，圖12A至圖12G所示的電子裝置可具有的功能並不侷限於上述功能，而是可以具有各種功能。雖然在圖12A至圖12G中未示出，但是該電子裝置可以包括多個顯示部。該電子裝置可具有照相機等而具有拍攝靜態影像的功能、拍攝動態影像的功能、將所拍攝的影像儲存在記憶媒體(外部記憶媒體或照相機中內建的記憶媒體)中的功能或將所拍攝的影像顯示在顯示部上的功能等。
下文將詳細地說明圖12A至圖12G所示的電子裝置。
圖12A是可攜式資訊終端機9100的透視圖。該可攜式資訊終端機9100的顯示部9001具有撓性。因此，可以沿著彎曲的外殼9000的彎曲面組裝顯示部9001。另外，顯示部9001包括觸控感測器，可以藉由用 手指或觸控筆等觸摸螢幕來進行操作。例如，當觸摸顯示於顯示部9001上的圖標時，可以啟動應用程式。
圖12B是可攜式資訊終端機9101的透視圖。該可攜式資訊終端機9101具有作為例如電話機、筆記型電腦和資訊瀏覽系統中的一或多種的功能。具體而言，該可攜式資訊終端機可用作智慧手機。應注意的是，圖12B中未示出的揚聲器9003、連接端子9006及感測器9007等可以如圖12A所示的可攜式資訊終端機9100一樣設置於可攜式資訊終端機9101中。可攜式資訊終端機9101可以將文字或影像資訊顯示在其多個表面上。例如，可以將三個操作按鈕9050(也稱為操作圖標或簡稱圖標)顯示在顯示部9001的一個表面上。另外，可以將由虛線矩形表示的資訊9051顯示在顯示部9001的另一個表面上。資訊9051的實例包括提示收到傳來的電子郵件、社群網路服務(SNS)訊息及電話等的顯示；電子郵件及SNS訊息的標題及發送者；日期；時間；電池餘量；以及天線的收訊強度。或者，可以在顯示資訊9051的位置上顯示操作按鈕9050等代替資訊9051。
圖12C是可攜式資訊終端機9102的透視圖。該可攜式資訊終端機9102具有將資訊顯示在顯示部9001的三或多個表面上的功能。在此，資訊9052、資訊9053、資訊9054分別顯示於不同的表面上。例如，可攜式資訊終端機9102的使用者能夠在將可攜式資訊終端機9102放在上衣口袋裡的狀態下看見其顯示(這裡是資訊 9053)。具體而言，打來電話的人的電話號碼或姓名等係顯示在能夠從可攜式資訊終端機9102的上方觀看到的位置。因此，使用者可以看到該顯示而無需從口袋裡拿出可攜式資訊終端機9102，並決定是否接電話。
圖12D是手錶型可攜式資訊終端機9200的透視圖。該可攜式資訊終端機9200能夠執行各種應用程式諸如行動電話、電子郵件、文本的閱讀及編輯、音樂播放、網際網路通訊、及電腦遊戲。顯示部9001的顯示表面是彎曲的，且影像可顯示在該彎曲的顯示表面上。可攜式資訊終端機9200可以採用近距離通訊(near field communication)，這是一種基於現行通訊標準的通訊方法。在此情況中，例如，可以進行可攜式資訊終端機9200與能無線通訊的耳機之間的相互通訊，因此可以進行免持通話(hands-free calling)。可攜式資訊終端機9200包括連接端子9006，可以藉由連接器直接與其他資訊終端機進行資料的傳送及接收。也可以藉由連接端子9006進行充電。應注意的是，充電操作也可以利用無線供電來進行，而不需使用連接端子9006。
圖12E、圖12F及圖12G是可折疊的可攜式資訊終端機9201的透視圖。圖12E是展開狀態的可攜式資訊終端機9201的透視圖。圖12F是正在展開或正在折疊中的可攜式資訊終端機9201的透視圖。圖12G是折疊狀態的可攜式資訊終端機9201的透視圖。可攜式資訊終端機9201在折疊狀態下可攜性好。當可攜式資訊終端機 9201在展開狀態下時，其無縫的大顯示區域具有高度瀏覽性。可攜式資訊終端機9201的顯示部9001係由鉸鏈9055所連接的三個外殼9000來支撐。藉由在兩個外殼9000之間以鉸鏈9055連接的部分折疊可攜式資訊終端機9201，可以將可攜式資訊終端機9201從展開狀態可逆性地變為折疊狀態。例如，可以大於或等於1mm且小於或等於150mm的曲率半徑使可攜式資訊終端機9201彎曲。
本實施態樣所示的電子裝置均具有用來顯示某種資訊的顯示部。應注意的是，本發明的一個實施態樣的發光元件也可以用於沒有顯示部的電子裝置。雖然在此作為實例說明了其中在本實施態樣中所述的電子裝置的顯示部具有撓性且可以在彎曲的顯示表面上進行顯示的結構或其中該電子裝置的顯示部可折疊的結構，但其結構並不侷限於此，也可以採用該電子裝置的顯示部不具有撓性且在平面部分上進行顯示的結構。
本實施態樣所述的結構可以與其他實施態樣或實施例所述的任何結構適當地組合。
在本實施態樣中，將參照圖13說明其中使用本發明一個實施態樣的發光元件的照明裝置的實例。
圖13示出將該發光元件用於室內照明裝置8501的例子。因為該發光元件可以具有大面積，所以也可以形成大面積的照明裝置。此外，也可以藉由使用具有 曲面的外殼來形成發光區域具有曲面的照明裝置8502。本實施態樣所述的發光元件為薄膜狀，使得外殼的設計更具有彈性。因此，可以多種方式更精巧地設計該照明裝置。再者，室內的牆面也可以設置大型的照明裝置8503。可以在照明裝置8501、照明裝置8502、照明裝置8503中設置觸控感測器來控制該等照明裝置的電源啟動或關閉。
另外，當將該發光元件用於桌子的表面一側時，可以獲得具有桌子的功能的照明裝置8504。當將該發光元件用作其他傢俱的一部分時，可以獲得具有該傢俱的功能的照明裝置。
以此方式，可以獲得其中應用了該發光元件的各種各樣的照明裝置。應注意的是，此類照明裝置也是本發明的實施態樣。
本實施態樣所述的結構可以與其他實施態樣所述的任何結構適當地組合。
本實施例示出其中將熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)、主體材料(第二有機化合物)和發射螢光的客體材料的混合物用於發光層的發光元件(發光元件1及發光元件2)的製造實例。圖14為本實施例中所製造的發光元件的剖面示意圖。表4示出該元件結構的詳細內容。另外，以下示出在此所使用的化合物的結構和 簡稱。應注意的是，其他化合物可以參見上述實施態樣1。
以下說明發光元件1及發光元件2的製造方法。
藉由濺射法在基板520上形成厚度為110nm的包含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)膜而形成電極501。應注意的是，電極501的面積為4mm2(2mm×2mm)。
然後，作為在基板520上形成發光元件的預 處理，用水對基板表面進行洗滌並於200℃下進行1小時的熱處理之後，進行370秒鐘的UV臭氧處理。
接著，以形成有電極501的面朝下的方式，將基板520固定於設置在減壓到1×10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置內的基板支架上。然後，作為電洞注入層531，藉由共蒸鍍將DBT3P-II和氧化鉬(MoO3)以DBT3P-II：MoO3=1：0.5的重量比沉積在電極501上至厚度為70nm。
作為電洞傳輸層532，將PhCzGI沉積在電洞注入層531上至厚度為20nm。
作為發光層521，藉由共蒸鍍將PCCzPTzn、4,6mCzP2Pm和1,6mMemFLPAPrn沉積在電洞傳輸層532上，使得所沉積之層具有PCCZPTzn：4,6mCzP2Pm：1,6mMemFLPAPrn=0.3：0.7：0.0025的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，4,6mCzP2Pm是主體材料(第二有機化合物)，1,6mMemFLPAPrn是客體材料。
接著，作為電子傳輸層533a、533b，在發光層521上相繼沉積厚度各為15nm的4,6mCzP2Pm和深啡啉(簡稱：Bphen)。
然後，作為電子注入層534，在電子傳輸層533b上沉積氟化鋰(簡稱：LiF)至厚度為1nm。
作為電極502，在電子注入層534上沉積鋁(Al)至厚度為200nm。
藉由上述製程，形成在基板520上的各組件。應注意的是，在上述沉積程序中係使用電阻加熱法。
接著，藉由在氮氣氛的手套箱中使用有機EL裝置用密封材料將密封基板固定在基板520上，而密封發光元件。具體而言，將密封材料施加在發光元件的周圍，將基板520和密封基板彼此貼合，以6J/cm2照射波長為365nm的紫外光，並且在80℃下進行1小時的熱處理。藉由上述製程，得到發光元件1。
藉由與上述發光元件1相同的製程製造發光元件2，但使用TBP作為發光元件2的客體材料。
換言之，作為發光元件2的發光層521，藉由共蒸鍍沉積PCCzPTzn、4,6mCzP2Pm和TBP，使得所沉積之層具有PCCzPTzn：4,6mCzP2Pm：TBP=0.3：0.7：0.0025的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，4,6mCzP2Pm是主體材料(第二有機化合物)，TBP是客體材料。
對本實施例中的發光元件(發光元件1及發光元件2)的主體材料PCCzPTzn進行利用時間解析發光測量的瞬時螢光特性的測量。
在時間解析發光測量中，係對在石英基板上沉積厚度為50nm的PCCzPTzn的薄膜樣本來進行測量。在氮氣氛的手套箱中使用有機EL裝置用密封材料將密封基板固定於其上形成有該薄膜樣本的石英基板上，從而密封該薄膜樣本。具體而言，係將密封材料施加於在石英基板上的該薄膜的周圍，將該石英基板貼合至密封基板，然後以6J/cm2照射波長為365nm的紫外光，並且在80℃下進行1小時的熱處理。
該測量係使用皮秒螢光壽命測量系統(日本濱松光子學公司(Hamamastu Photonics K.K.)製造)。在本測量中，為了測量薄膜的螢光發光的壽命，對薄膜照射脈衝雷射，並且使用高速掃瞄攝影機對在照射雷射之後衰減的薄膜發光進行時間解析測量。作為脈衝雷射，使用波長為337nm的氮氣體雷射。以10Hz的重複率對薄膜照射脈衝寬度為500ps的脈衝雷射。藉由將反復測量的資料累計起來獲得高S/N比的資料。該測量係在室溫(保持為23℃的環境)下進行。
圖15示出藉由該測量獲得的PCCzPTzn的瞬時螢光特性。
使用下述公式4對圖15所示的衰減曲線進行擬合。
在公式4中，L和t分別表示正規化的發光強度以及經過時間。當n為1至3時，可以對衰減曲線進行擬合。該擬合結果顯示，PCCzPTzn薄膜樣本的發光成分包含發光壽命為0.015μs的螢光成分和發光壽命為1.5μs的延遲螢光成分。換言之，可知PCCzPTzn是在室溫下展現延遲螢光的熱活化延遲螢光物質。
圖16、圖17和圖18分別示出發光元件1及發光元件2的電流效率-亮度特性、電流-電壓特性及外部量子效率-亮度特性。該等發光元件的測量係在室溫(保持為23℃的環境)下進行。
表5示出在約1000cd/m2下的發光元件1及發光元件2的元件特性。
圖19示出以2.5mA/cm2的電流密度使電流流過發光元件1及發光元件2時的電致發光譜。從圖19可 知，由發光元件1及發光元件2獲得源自於客體材料的藍色發光。
此外，如圖16、圖17和圖18所示，發光元件1及發光元件2顯示驅動電壓低且發光效率高的元件特性。尤其是，發光元件2顯示超過10%的最大外部量子效率。在將螢光材料用作客體材料且只有來自單重激發態的能量用於發光的情況中，在從發光元件到外部的光提取效率為25%的假設下，發光元件的最大外部量子效率為6%左右。然而使用本發明一個實施態樣的發光元件1及發光元件2展現更高的外部量子效率。這是因為在熱活化延遲螢光物質中因再結合的載子而生成的三重激發態藉由反系間轉換而轉換為單重激發態所致。
另外，在發光元件1及發光元件2中，如實施態樣1中的表1所示，熱活化延遲螢光物質的HOMO能階係高於或等於主體材料的HOMO能階，且熱活化延遲螢光物質的LUMO能階係低於或等於主體材料的LUMO能階。另外，如實施態樣1中的表2所示，熱活化延遲螢光物質的氧化電位係低於或等於主體材料的氧化電位，且熱活化延遲螢光物質的還原電位係高於或等於主體材料的還原電位。因此，從該氧化電位及還原電位所估計的熱活化延遲螢光物質的HOMO能階及LUMO能階係分別高於或等於主體材料的HOMO能階及低於或等於主體材料的LUMO能階。
藉由與實施態樣1同樣的方法測量 1,6mMemFLPAPrn的三重態激發能階為1.84eV。因此，如實施態樣1的表3所示，熱活化延遲螢光物質(PCCzPTzn)及主體材料(4,6mCzP2Pm)的三重態激發能階均高於客體材料的三重態激發能階。
因此，在發光元件1及發光元件2中，在熱活化延遲螢光物質中因載子再結合而高效地生成的單重激發態及三重激發態都可以高效地轉移到客體材料。結果，發光元件1及發光元件2展現高發光效率。
發光元件1及發光元件2的高發光效率意謂主體材料對熱活化延遲螢光物質的重量比(主體材料：熱活化延遲螢光物質)較佳為1：0.05至1：0.5，且主體材料對客體材料的重量比(主體材料：客體材料)較佳為1：0.001至1：0.01。
如上所述，藉由採用本發明的一個實施態樣的結構，可以提供具有高發光效率的發光元件。
在本實施例中，製造包括及不包括熱活化延遲螢光物質的發光元件，以及具有不同重量比之主體材料與客體材料的發光元件(發光元件3至發光元件5以及比較發光元件1至比較發光元件4)。在本實施例中製造的發光元件的剖面示意圖是與實施例1中的圖14相同。表6及表7示出在本實施例中製造的發光元件的詳細內容。此外，以下示出在此所使用的化合物的結構和簡稱。其他 化合物可以參見實施態樣1或實施例1。
下文將說明發光元件3至發光元件5以及比 較發光元件1至比較發光元件4的製造方法。
藉由濺射法在基板520上形成厚度為110nm的ITSO膜而形成電極501。應注意的是，電極501的面積為4mm2(2mm×2mm)。
然後，作為在基板520上形成發光元件的預處理，用水對基板表面進行洗滌並於200℃下進行1小時的熱處理之後，進行370秒鐘的UV臭氧處理。
接著，以形成有電極501的面朝下的方式，將基板520固定於設置在減壓到1×10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置內的基板支架上。然後，作為電洞注入層531，藉由共蒸鍍將DBT3P-II和MoO3以DBT3P-II：MoO3=1：0.5的重量比沉積在電極501上至厚度為70nm。
作為電洞傳輸層532，將Cz2DBT沉積在電洞注入層531上至厚度為20nm。
作為發光層521，藉由共蒸鍍將PCCzPTzn、Cz2DBT和1,6mMemFLPAPrn沉積在電洞傳輸層532上，使得所沉積之層具有PCCzPTzn：Cz2DBT：1,6mMemFLPAPrn=0.1：0.9：0.005的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，Cz2DBT是主體材料(第二有機化合物)，1,6mMemFLPAPrn是客體材料。
接著，作為電子傳輸層533，在發光層521上 沉積厚度為30nm的Bphen。
然後，作為電子注入層534，在電子傳輸層533上沉積LiF至厚度為1nm。
作為電極502，在電子注入層534上沉積Al至厚度為200nm。
藉由上述製程，形成在基板520上的各組件。應注意的是，在上述沉積程序中係使用電阻加熱法。
接著，在氮氣氛的手套箱中使用有機EL裝置用密封材料將密封基板固定在基板520上，而密封發光元件。具體而言，將密封材料施加在發光元件的周圍，將基板520和密封基板彼此貼合，以6J/cm2照射波長為365nm的紫外光，並且在80℃下進行1小時的熱處理。藉由上述製程，得到發光元件3。
藉由與上述發光元件3相同的製程製造發光元件4及發光元件5以及比較發光元件1至比較發光元件4，但它們的發光層的結構與發光元件3的發光層的結構不同。
作為發光元件4的發光層521，藉由共蒸鍍沉積PCCzPTzn、Cz2DBT和TBP，使得所沉積之層具有PCCzPTzn：Cz2DBT：TBP=0.1：0.9：0.005的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，Cz2DBT是主體 材料(第二有機化合物)，TBP是客體材料。換言之，除了客體材料不同之外，發光元件4具有與發光元件3同樣的結構。
作為發光元件5的發光層521，藉由共蒸鍍沉積PCCzPTzn、CzTAZ1和TBP，使得所沉積之層具有PCCzPTzn：CzTAZ1：TBP=0.1：0.9：0.005的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，CzTAZ1是主體材料(第二有機化合物)，TBP是客體材料。換言之，除了主體材料不同之外，發光元件5具有與發光元件4同樣的結構。
作為比較發光元件1的發光層521，藉由共蒸鍍沉積Cz2DBT和1,6mMemFLPAPrn，使得所沉積之層具有Cz2DBT：1,6mMemFLPAPrn=1：0.05的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，Cz2DBT是主體材料(第二有機化合物)，1,6mMemFLPAPrn是客體材料。換言之，比較發光元件1中不使用熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)。
作為比較發光元件2的發光層521，藉由共蒸鍍沉積PCCzPTzn、Cz2DBT和1,6mMemFLPAPrn，使得所沉積之層具有PCCzPTzn：Cz2DBT：1,6mMemFLPAPrn=0.1：0.9：0.05的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，Cz2DBT是主體材料(第二有機化合 物)，1,6mMemFLPAPrn是客體材料。換言之，除了客體材料的濃度不同之外，比較發光元件2具有與發光元件3同樣的結構。
作為比較發光元件3的發光層521，藉由共蒸鍍沉積PCCzPTzn、Cz2DBT和TBP，使得所沉積之層具有PCCzPTzn：Cz2DBT：TBP=0.1：0.9：0.05的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，Cz2DBT是主體材料(第二有機化合物)，TBP是客體材料。換言之，除了客體材料的濃度不同之外，比較發光元件3具有與發光元件4同樣的結構。
作為比較發光元件4的發光層521，藉由共蒸鍍沉積PCCzPTzn、CzTAZ1和TBP，使得所沉積之層具有PCCzPTzn：CzTAZ1：TBP=0.1：0.9：0.05的重量比以及30nm的厚度。應注意的是，在發光層521中，PCCzPTzn是熱活化延遲螢光物質(第一有機化合物)，CzTAZ1是主體材料(第二有機化合物)，TBP是客體材料。換言之，除了客體材料的濃度不同之外，比較發光元件4具有與發光元件5同樣的結構。
圖20、圖21和圖22分別示出發光元件3、比較發光元件1及比較發光元件2的電流效率-亮度特性、電流-電壓特性及外部量子效率-亮度特性。圖23示出以 2.5mA/cm2的電流密度供應電流至發光元件3、比較發光元件1及比較發光元件2時的電致發光譜。圖24、圖25和圖26分別示出發光元件4、發光元件5、比較發光元件3及比較發光元件4的電流效率-亮度特性、電流-電壓特性及外部量子效率-亮度特性。圖27示出以2.5mA/cm2的電流密度供應電流至發光元件4、發光元件5、比較發光元件3及比較發光元件4時的電致發光譜。該等發光元件的測量係在室溫(保持為23℃的環境)下進行。
表8示出在約1000cd/m2下的發光元件3至發光元件5以及比較發光元件1至比較發光元件4的元件特性。
從圖23及圖27的發射光譜可知，由發光元件3至發光元件5以及比較發光元件1至比較發光元件4獲得源自於客體材料的藍色發光。
如圖20至圖22及圖24至圖26所示，發光元件3至發光元件5顯示高發光效率。相較之下，比較發光元件1至比較發光元件4無法顯示充分的發光效率。
表9示出熱活化延遲螢光材料(PCCzPTzn)和主體材料(Cz2DBT或CzTAZ1)在溶液狀態下的氧化 電位及還原電位的測量結果，以及由其結果估計的HOMO及LUMO能階。應注意的是，其測量方法與實施態樣1中所述的方法相同。
如表9所示，在發光元件3至發光元件5中，熱活化延遲螢光物質的氧化電位及還原電位分別低於或等於主體材料的氧化電位及高於或等於主體材料的還原電位。因此，從該氧化電位及還原電位所估計的熱活化延遲螢光物質的HOMO及LUMO能階係分別高於或等於主體材料的HOMO能階及低於或等於主體材料的LUMO能階。因此，在熱活化延遲螢光物質中因載子再結合而高效地生成的單重激發態及三重激發態都可以高效地轉移到客體材料。結果，發光元件3至發光元件5展現高發光效率。
另外，發光元件3的發光效率高於比較發光 元件2且比較發光元件2的發光效率高於比較發光元件1的結果顯示，使用PCCzPTzn作為發光層521的熱活化延遲螢光物質可以提高發光效率。這是因為在作為熱活化延遲螢光物質的PCCzPTzn中，因再結合的載子而生成的三重激發態藉由反系間轉換而轉換為單重激發態所致。
發光元件3的發光效率高於比較發光元件2，這意謂發光層521中的主體材料(Cz2DBT)對客體材料(1,6mMemFLPAPrn)的重量比(主體材料：客體材料)較佳為1：0.001至1：0.01。這是因為充分低於主體材料濃度的客體材料濃度可以抑制客體材料的三重激發態的生成。
發光元件4的發光效率高於比較發光元件3以及發光元件5的發光效率高於比較發光元件4，這意謂發光層521中的主體材料(Cz2DBT或CzTAZ1)對客體材料(TBP)的重量比(主體材料：客體材料)較佳為1：0.001至1：0.01。
因此，主體材料對熱活化延遲螢光物質的重量比(主體材料：熱活化延遲螢光物質)較佳為1：0.05至1：0.5，且主體材料對客體材料的重量比(主體材料：客體材料)較佳為1：0.001至1：0.01。
如上所述，藉由採用本發明的一個實施態樣的結構，可以提供具有高發光效率的發光元件。
本申請案係以2014年9月30日向日本特許廳申請之日本專利申請案序號第2014-200355號為基礎，該申請案之全部內容在此以引用方式併入本文。
Claims (16)
- 一種發光元件，其包括：一對電極；以及在該一對電極之間的EL層，其中該EL層包含發光層，其中該發光層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料，其中該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能，其中該客體材料具有發射螢光的功能，及其中該第二有機化合物的能帶間隙寛於該第一有機化合物的能帶間隙和該客體材料的能帶間隙。
- 一種發光元件，其包括：一對電極；以及在該一對電極之間的EL層，其中該EL層包含發光層，其中該發光層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料，其中該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能，其中該客體材料具有發射螢光的功能，其中該第一有機化合物的熱活化延遲螢光與該客體材料的吸收光譜中最長波長的吸收帶重疊，及其中該第二有機化合物的能帶間隙寛於該第一有機化 合物的能帶間隙和該客體材料的能帶間隙。
- 一種發光元件，其包括：一對電極；以及在該一對電極之間的EL層，其中該EL層包含發光層，其中該發光層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料，其中該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能，其中該客體材料具有發射螢光的功能，其中該第二有機化合物的三重態激發能階高於該客體材料的三重態激發能階，及其中該第二有機化合物的能帶間隙寛於該第一有機化合物的能帶間隙和該客體材料的能帶間隙。
- 一種發光元件，其包括：一對電極；以及在該一對電極之間的EL層，其中該EL層包含發光層，其中該發光層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料，其中該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能，其中該客體材料具有發射螢光的功能，其中該第一有機化合物的發光能量高於該客體材料的 磷光發光能量，及其中該第二有機化合物的能帶間隙寛於該第一有機化合物的能帶間隙和該客體材料的能帶間隙。
- 一種發光元件，其包括：一對電極；以及在該一對電極之間的EL層，其中該EL層包含發光層，其中該發光層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料，其中該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能，其中該客體材料具有發射螢光的功能，其中該第二有機化合物的三重態激發能階高於該第一有機化合物的三重態激發能階，其中該第一有機化合物的單重態激發能階高於該客體材料的單重態激發能階，及其中該第二有機化合物的能帶間隙寛於該第一有機化合物的能帶間隙和該客體材料的能帶間隙。
- 一種發光元件，其包括：一對電極；以及在該一對電極之間的EL層，其中該EL層包含發光層，其中該發光層包含第一有機化合物、第二有機化合物和客體材料， 其中該第一有機化合物具有在室溫下發射熱活化延遲螢光的功能，其中該客體材料具有發射螢光的功能，其中該第二有機化合物的單重態激發能階高於或等於該第一有機化合物的單重態激發能階和該客體材料的單重態激發能階，其中該第二有機化合物的三重態激發能階高於或等於該第一有機化合物的三重態激發能階和該客體材料的三重態激發能階，及其中該第二有機化合物的能帶間隙寛於該第一有機化合物的能帶間隙和該客體材料的能帶間隙。
- 根據請求項1、2和4中任一項之發光元件，其中該第一有機化合物的單重態激發能階與該第一有機化合物的三重態激發能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV。
- 根據請求項3之發光元件，其中該第一有機化合物的單重態激發能階與該第一有機化合物的三重態激發能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV。
- 根據請求項5或6之發光元件，其中該第一有機化合物的單重態激發能階與該第一有機化合物的三重態激發能階的差大於0eV且小於或等於0.2eV。
- 根據請求項1至6中任一項之發光元件，其中該客體材料發射光。
- 根據請求項1至6中任一項之發光元件，其中該第一有機化合物包括第一缺π電子型雜芳族骨 架和第一富π電子型雜芳族骨架，且其中該第二有機化合物包括第二缺π電子型雜芳族骨架和第二富π電子型雜芳族骨架。
- 根據請求項11之發光元件，其中該第一缺π電子型雜芳族骨架包括二骨架或三
骨架，其中該第一富π電子型雜芳族骨架包括吖啶骨架、啡
骨架或3-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-9H-咔唑骨架中的任何一或多者，其中該第二缺π電子型雜芳族骨架包括吡啶骨架或二
骨架，且其中該第二富π電子型雜芳族骨架包括呋喃骨架、噻吩骨架、茀骨架和吡咯骨架中的任何一或多者。
- 根據請求項1至6中任一項之發光元件，其中該第二有機化合物對該第一有機化合物的重量比為從1：0.05至1：0.5，且其中該第二有機化合物對該客體材料的重量比為從1：0.001至1：0.01。
- 一種顯示裝置，其包括：請求項1至6中任一項之發光元件；以及濾色片、密封材料或電晶體。
- 一種電子裝置，其包括：請求項14之顯示裝置；以及外殼或觸控感測器功能。
- 一種照明裝置，其包括：請求項1至6中任一項之發光元件；以及外殼或觸控感測器功能。
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