TWI573307B - 發光元件 - Google Patents

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Description

發光元件
本發明係關於一種利用有機電致發光(EL：Electroluminescence)現象的發光元件(以下，也稱為有機EL元件)。
對有機EL元件積極地進行研究開發(參照專利文獻1、專利文獻2及非專利文獻1)。有機EL元件的基本結構是在一對電極之間夾有包含發光性有機化合物的層(以下，也稱為發光層)的結構，並且有機EL元件由於具有可實現薄型輕量化、能夠對輸入信號進行高速回應、能夠實現直流低電壓驅動等的特性，所以作為下一代的平板顯示元件受到關注。
此外，使用這種發光元件的顯示器還具有優異的對比度、清晰的影像品質以及廣視角的特徵。再者，由於有機EL元件為面光源，因此期望將有機EL元件應用於液晶顯示器的背光、照明等的光源。
有機EL元件的發光機理屬於載子注入型。換言之，藉由對夾有發光層的電極之間施加電壓，從電極注入的電子和電洞複合，以發光物質成為激發態，並且當該激發態回到基態時發光。另外，作為激發態的種類，可以是單重激發態(S＊)和三重激發態(T＊)。此外，在發光元件中，單重激發態和三重激發態的統計學上的生成比例被認為 是S＊：T＊=1：3。
發光性有機化合物的基態通常是單重激發態。因此，來自單重激發態(S＊)的發光因是在相同的自旋多重態之間的電子躍遷而被稱為螢光。另一方面，來自三重激發態(T＊)的發光因是不同的自旋多重態之間的電子躍遷而被稱為磷光。通常，在發射螢光的化合物(以下，稱為螢光化合物)中，在室溫下無法觀察到磷光，且只能觀察到螢光。因此，基於S＊：T＊=1：3，使用螢光化合物的發光元件中的內部量子效率(產生的光子相對於注入的載子的比率)的理論上的極限被認為是25%。
另一方面，如果使用發射磷光的化合物(以下稱為磷光化合物)，則內部量子效率在理論上可上升到100%。換言之，與螢光化合物相比，可以得到高發光效率。根據上述理由，為了實現高效率的發光元件，近年來積極地開發出使用磷光化合物的發光元件。尤其是，作為磷光化合物，以銥等為中心金屬的有機金屬錯合物由於其高磷光量子效率而已受到關注。例如，專利文獻1公開有以銥為中心金屬的有機金屬錯合物作為磷光材料。
當使用上述磷光化合物形成發光元件的發光層時，為了抑制磷光化合物的濃度猝滅或者由三重態-三重態湮滅導致的猝滅，通常以使該磷光化合物分散在包含另一種化合物的矩陣中的方式形成發光層。在此，用作矩陣的化合物被稱為主體，分散在矩陣中的化合物諸如磷光化合物被稱為客體(或摻雜劑)。
此外，在專利文獻2或非專利文獻1中提出了混合電子傳輸性好的材料和電洞傳輸性好的材料形成發光層的方法。例如，在非專利文獻1中提出了使用如下材料的發光裝置，即：使用電子傳輸性好的三-8-羥基喹啉鋁錯合物(縮寫：Alq3)、電洞傳輸性好的4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：NPB)的兩種材料，並且作為客體(摻雜劑)使用甲基喹吖啶酮(縮寫：mqa)。
在這種結構的發光層中，兩種主體分擔功能，從而電子和電洞都可以保持平衡地傳導。換言之，使用Alq3使電子傳導，使用NPB使電洞傳導，電子及電洞都傳到mqa，而使mqa處於激發態。mqa只發射螢光，但是在專利文獻2中公開了藉由作為客體使用磷光化合物，可以獲得來源於三重激發態的發光。
[專利文獻1]國際專利申請公開第2000/070655號
[專利文獻2]美國專利第7572522號說明書
[非專利文獻1]Vi-En Choong et al.“Organic light-emitting diodes with a bipolar transport layer”,Appl.Phys.Lett.,75,172(1999).
銥是稀有元素(克拉克數為1×10-7%)，與比銥昂貴的鉑(克拉克數為5×10-7%)、金(克拉克數為5×10-7%)相比，在地表附近的蘊藏量少。由此，有關於銥的穩定供應的憂慮，而需要削減其使用量。
然而，一般而言，在將磷光化合物用作客體的情況下，當過度降低客體濃度時發光效率降低。對此可作如下說 明。作為使客體分子處於激發態的過程可大致分為兩個過程。一個過程是電子及電洞注入到客體分子中而使客體分子激發的直接複合過程。另一個過程是被激發的主體分子的狀態轉移到客體分子的能量轉移過程。
為了提高直接複合過程的比例，需要提高客體濃度。因此，在客體濃度降低時，複合概率減少，而發光效率降低。
另一方面，作為能量轉移過程，提倡福斯特(Förster)機理及德克斯特(Dexter)機理的兩個機理。
福斯特機理(也稱為福斯特共振能量轉移(Förster resonance energy transfer))是如下那樣的機理，即：在能量轉移中不需要分子間的直接接觸，藉由主體分子和客體分子間的偶極振盪的共振現象發生能量轉移。藉由偶極振盪的共振現象，主體分子給客體分子供應能量，主體分子處於基態，且客體分子處於激發態。公式(1)示出福斯特機理的速度常數kh ＊ →g。
在公式(1)中，v表示振盪數，f’h(v)表示主體分子的被標準化的發射光譜(從單重激發態的能量轉移中的螢光光譜，從三重激發態的能量轉移中的磷光光譜)，εg(v)表示客體分子的莫耳吸光係數，N表示阿伏伽德羅數，n表示介質的折射率，R表示主體分子和客體分子的分子間距離，τ表示所測量的激發態的壽命(螢光壽命或磷光壽 命)，c表示光速，表示發光量子效率(從單重激發態的能量轉移中的螢光量子效率，從三重激發態的能量轉移中的磷光量子效率)，K2表示主體分子和客體分子的躍遷偶極矩的配向的係數(0至4)。此外，在無規配向中K2=2/3。
德克斯特機理(也稱為德克斯特電子轉移(Dexter electron transfer))是如下那樣的機理，即：主體分子和客體分子接近於產生軌道的重疊的接觸有效距離，藉由交換激發態的主體分子的電子和基態的客體分子的電子，發生能量轉移。公式2示出德克斯特機理的速度常數kh ＊ →g。
在公式(2)中，h表示普朗克常數，K表示具有能量維數(energy dimension)的常數，v表示振盪數，f’h(v)表示主體分子的被標準化的發射光譜(從單重激發態的能量轉移中的螢光光譜，從三重激發態的能量轉移中的磷光光譜)，ε’g(v)表示客體分子的被標準化的吸收光譜，L表示有效分子半徑，R表示主體分子和客體分子的分子間距離。
一般而言，藉由德克斯特機理的能夠轉移能量的距離為1nm左右，而藉由福斯特機理的能夠轉移能量的距離為10nm左右。從而，在客體濃度減小，在客體分子與處於激發態的主體分子之間的距離變大時，能量轉移效率顯著 降低。由此，客體濃度必須要在3%以上。
如上所述那樣，考慮到從載子的複合到客體的激發態被形成的基本過程，為了高效地使客體處於激發態需要提高客體濃度。然而，由於在客體的濃度較高時，因客體凝集而發生發光效率的降低，即濃度淬滅，所以即使高效地產生客體的激發態，也降低元件的發光效率。換言之，在客體的濃度較低時，客體的激發態的生成效率不好，而在客體的濃度較高時，發生濃度淬滅，因此無論是上述哪一種情況都有降低發光效率的問題。
鑒於上述問題，本發明的一個方式的課題是提供一種藉由使用新穎的發光機理，進一步降低客體濃度的發光元件。此外，本發明的一個方式的課題是提供一種高效的發光裝置。此外，本發明的一個方式的課題是提供一種壽命長的發光裝置。此外，本發明的一個方式的課題是提供一種劣化少的發光裝置。此外，本發明的一個方式的課題是提供一種可靠性高的發光裝置。本發明的一個方式至少解決上述課題中的一個。
本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物及第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，並且，磷光化合物的重量相對於第一有機化合物及第二有機化合物的重 量的總和的比率為0.1%以上且2.5%以下，較佳為0.1%以上且1.5%以下，更佳為0.1%以上且0.5%以下。
本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，至少一個第一有機化合物及至少一個第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合，激基複合物對磷光化合物起作用，而磷光化合物發射磷光，並且，磷光化合物的重量相對於第一有機化合物及第二有機化合物的重量的總和的比率為0.1%以上且2.5%以下，較佳為0.1%以上且1.5%以下，更佳為0.1%以上且0.5%以下。
本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，由第一有機化合物或第二有機化合物的單重態激子形成第一有機化合物及第二有機化合物的激基複合物，並且，磷光化合物的重量相對於第一有機化合物及第二有機化合物的重量的總和的比率為0.1%以上且2.5%以下，較佳為0.1%以上且1.5%以下，更佳為0.1%以上且0.5%以下。
本發明的一個方式是一種發光元件，該發光元件包括：一對電極之間的包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，由第一有機化合物的陰離子及第二有機化合物的陽離子形成第一有機化合物及第二有機化合物的激基複合物，並且，磷光化合物的重量相對 於第一有機化合物及第二有機化合物的重量的總和的比率為0.1%以上且2.5%以下，較佳為0.1%以上且1.5%以下，更佳為0.1%以上且0.5%以下。
在上述發光元件中，較佳的是激基複合物的激發能量轉移到磷光化合物，而該磷光化合物發射磷光。
在上述發光元件中，較佳的是第一有機化合物和第二有機化合物中的至少一方是螢光化合物。
在上述發光元件中，較佳的是磷光化合物是含銥的有機金屬錯合物。
在上述發光元件中，較佳的是在激基複合物的發射光譜的峰值處磷光化合物的莫耳吸光係數為5000M-1cm-1以上。
在上述發光元件中，較佳的是第一有機化合物的電子傳輸性比其電洞傳輸性高，並且，第二有機化合物的電洞傳輸性比其電子傳輸性高。
本發明的一個方式的發光元件可以應用於發光裝置、電子裝置及照明設備。
在上述能量轉移過程中，可以認為以公式(3)表示從主體分子到客體分子的能量轉移效率ΦET。kr表示主體分子的發光過程(主體分子的從單重激發態的能量轉移中的螢光，主體分子的從三重激發態的能量轉移中的磷光)的速度常數，kn表示非發光過程(熱失活或系間跨越)的速度常數，τ表示所檢測出的主體分子的激發態的壽命。
從公式(3)可知，為了提高能量轉移效率ΦET，使能量轉移的速度常數kh ＊ →g比其他競爭的速度常數kr+kn(=1/τ)大得多即可。而且，為了增大該能量轉移的速度常數kh ＊ →g，從公式(1)及公式(2)可知，在福斯特機理和德克斯特機理中的任一機理中，主體分子的發射光譜(從單重激發態的能量轉移中的螢光光譜，從三重激發態的能量轉移中的磷光光譜)和客體分子的吸收光譜的重疊越大越好。
此外，可知在主體分子的發射光譜的峰值處的客體分子的吸光率越高，越容易發生從主體分子到客體分子的能量轉移過程。
換言之，藉由將主體分子的激發態的能階與客體分子的激發態的能階設定為大致相等，且提高使客體分子成為激發態的躍遷概率，更容易進行能量轉移。
然而，在上述條件下，在按照慣例使用單一材料作為主體時，容易發生激發態的客體分子的能量轉移到基態的主體分子的過程，所以發光效率降低。
可以使用激基複合物解決上述問題。在此詳細說明激基複合物。激基複合物(exciplex)藉由激發態下的異種分子間的相互作用形成。一般已知激基複合物在具有相對深的最低未佔據分子軌道(LUMO：Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能階的材料和具有相對淺的最高佔據分子軌道(HOMO：Hightest Occupied Molecular Orbital)能階的材料之間容易形成。
在此，本發明的一個方式所應用的第一有機化合物與第二有機化合物的HOMO能階及LUMO能階不同。明確而言，能階滿足如下關係：第一有機化合物的HOMO能階<第二有機化合物的HOMO能階<第一有機化合物的LUMO能階<第二有機化合物的LUMO能階。
此外，即使上述條件成立也不一定形成激基複合物，例如，非專利文獻1中的Alq3與NPB之間不能形成激基複合物。注意，在不能形成激基複合物時，不能獲得如下效果。
在由第一有機化合物及第二有機化合物形成激基複合物時，激基複合物的LUMO能階來源於第一有機化合物，而HOMO能階來源於第二有機化合物。因此，激基複合物的能量差比第一有機化合物的能量差及第二有機化合物的能量差小。換言之，與第一有機化合物及第二有機化合物的各個發光波長相比，激基複合物的發光波長成為長波長。
激基複合物的形成過程大致劃分為如下兩個過程。第一過程是利用電致激基複合物(electroplex)的形成的過程。在本說明書中，電致激基複合物是指由基態的第一有機化合物及基態的第二有機化合物直接形成激基複合物。明確而言，在第一有機化合物的陰離子與第二有機化合物 的陽離子相鄰時，它們形成激基複合物。
根據上述關係，由於第一有機化合物是具有電子俘獲性的化合物，第二有機化合物是具有電洞俘獲性的化合物，所以由第一有機化合物的陰離子及第二有機化合物的陽離子直接形成激基複合物。
與第一有機化合物及第二有機化合物的各個發光波長相比，所形成的激基複合物的發射光譜位於長波長一側。
電致激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊大於第一有機化合物(或第二有機化合物)的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊。本發明的一個方式的發光元件由於利用電致激基複合物的發射光譜與作為客體的磷光化合物的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，本發明的一個方式可以實現外部量子效率高的發光元件。
如上所述，一般而言，在電子和電洞在主體中複合時，激發能量從激發態的主體分子轉移到客體分子，客體分子成為激發態，而發光。
在此，在激發能量從主體分子轉移到客體分子之前，主體分子本身以不希望的波長發光或激發能量轉換為熱能量，因此失去激發能量的一部分(失活)。尤其是，在主體分子處於單重激發態時，由於與處於三重激發態的情況相比激發壽命短，所以容易發生單重態激子的失活。激子的失活是導致發光元件的壽命降低的原因之一。
另一方面，在本發明的一個方式中，由於由具有載子 的狀態(陽離子或陰離子)的第一有機化合物及第二有機化合物形成電致激基複合物，所以可以抑制激發壽命短的單重態激子的形成。換言之，存在有在不形成單重態激子的狀態下直接形成激基複合物的過程。由此，還可以抑制上述單重態激子的失活。從而，可以實現壽命長的發光元件。
以前沒有如下概念，即：像這樣地抑制主體的單重激發態的發生，且能量從電致激基複合物轉移到客體材料而獲得發光效率高的發光元件。
作為另一個過程，可以考慮在作為主體的第一有機化合物和第二有機化合物中的一方形成單重態激子之後，與基態的另一方相互作用而形成激基複合物的基本過程。與電致激基複合物不同，在此情況下，一旦生成主體的單重態激子，但是由於該單重態激子迅速地變換為激基複合物，所以可以抑制單重態激子的失活。
從後面所述的實驗結果也明顯看出主體的單重態激子迅速地變換為激基複合物。從而，可以抑制主體失活。由此，本發明的一個方式可以實現壽命長的發光元件。
此外，此時也與第一有機化合物及第二有機化合物的各個發光波長相比，所形成的激基複合物的發射光譜位於長波長一側。
此外，此時激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊大於第一有機化合物(或第二有機化合物)的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊。本發明的一 個方式的發光元件由於利用激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率較高。因此，本發明的一個方式可以實現外部量子效率高的發光元件。
此外，根據上述關係，第一有機化合物是具有電子俘獲性的化合物，而第二有機化合物是具有電洞俘獲性的化合物。當這些化合物的HOMO能階的差異及LUMO能階的差異大時(明確而言，差異為0.3eV以上)，電子優先地進入第一有機化合物，且電洞優先地進入第二有機化合物。此時，可以認為與經過單重態激子形成激基複合物的過程相比，優先進行形成電致激基複合物的過程。
再者，有激基複合物只在激發態下具有能階的概念。因此，構成激基複合物的分子在基態下是獨立的兩個以上的分子，這些分子不在基態下構成某種複合物。
例如，在能量從激發態的激基複合物轉移到基態的客體分子，客體分子成為激發態，而該客體分子使其他分子激發時，在本發明的一個方式中，除第一有機化合物及第二有機化合物以外沒有激發對象的分子。而且，由於激發態的客體分子缺少能量，所以不能使第一有機化合物或第二有機化合物激發。
換言之，可以認為客體分子的激發態的能量反向轉移到該激基複合物，在客體分子發光之前發生失活(換言之，失去發光效率)的現象在原理上不發生。這也是可以提高發光效率的原因之一。
如上所述，在本發明的一個方式中，較佳的是使能量轉移的分子間的激發態與基態的能量差大致相等。換言之，使激基複合物的激發能階與客體的激發能階大致相等。另一方面，構成激基複合物的第一有機化合物和第二有機化合物的激發能階高於激基複合物的激發能階。
換言之，由於處於激發態的客體分子使第一有機化合物及第二有機化合物激發也缺少能量，所以能量從客體分子轉移到其他分子的概率顯著降低。由此，本發明的一個方式可以提高發光效率。此外，由於可以抑制熱失活，所以可以延長發光元件的壽命，抑制劣化，並提高可靠性。
此外，如上所述，有時由第一有機化合物或第二有機化合物的單重態激子形成激基複合物。就是說，可以考慮在第一有機化合物和第二有機化合物中的一方形成單重態激子之後，與基態的另一方起相互作用，形成激基複合物的基本過程。並且，可以考慮該過程非常迅速地進行。
此外，具有如下問題，即：由於單重態激子的激發壽命短(τ較小)，所以通常在激發能量從主體的單重態激子轉移到客體之前，激發能量的一部分失去(不希望的波長的發光或熱失活)(有公式(3)中的ΦET變小的傾向)。
然而，在本發明的一個方式中，由於主體的單重態激子迅速地形成激基複合物，所以可以抑制這種失活。而且，可以認為由於激基複合物的激發壽命較長，所以提高能量轉移效率ΦET。因此，藉由可以抑制除元件的效率之外還影響到元件的壽命的主體的單重態激子的失活，從而可 以實現壽命長的發光元件。
此外，較佳的是激基複合物的激發能量充分地轉移到磷光化合物，實質上從元件沒有觀察到來自激基複合物的發光。因此，較佳的是藉由主體的激基複合物將能量轉移到磷光化合物，該磷光化合物發射磷光。
此外，從上述能量轉移的概念可知，在第一有機化合物和第二有機化合物中的至少一方為螢光化合物(即，容易產生從單重激發態的發光或熱失活的化合物)時，很有效果。從而，較佳的是第一有機化合物和第二有機化合物中的至少一方為螢光化合物。
此外，在作為用於主體的有機化合物(第一有機化合物及/或第二有機化合物)使用磷光化合物時，該有機化合物本身容易發光，而能量不容易轉移到客體。此時，該有機化合物若能高效地發光就好，但是由於主體的該有機化合物發生濃度猝滅的問題，所以難以實現高發光效率。因此，較佳的是作為該有機化合物使用螢光化合物，且藉由上述結構轉移能量。
此外，上述效果由第一有機化合物及第二有機化合物形成激基複合物後才能獲得。例如，在非專利文獻1中記載的方法中，由於不形成激基複合物，所以作為使客體分子激發的過程只有直接複合過程，發光效率不夠高。
一般而言，在很多情況下，在將激基複合物用於發光元件的發光層時，可以控制發光顏色，但是發光效率大幅度地降低。從而，以往被認為不適合使用激基複合物的發 光元件以獲得高效率的發光元件。
然而，如本發明的一個方式所示，本發明人等發現藉由將激基複合物用於對於磷光化合物的能量轉移的介質，可以使發光效率提高到極限。這是與習知的固定概念相反的技術思想。
此外，在本發明的一個方式中，藉由將激基複合物的激發能階與客體的激發態的能階設定為大致相等，且提高使客體成為激發態的躍遷概率，進一步提高能量轉移過程的概率。其結果是，即使將主體的濃度設定為0.1%以上且2.5%以下，較佳為0.1%以上且1.5%以下，更佳為0.1%以上且0.5%以下也可以實現充分的能量轉移。而且，由於在採用上述濃度時可以抑制濃度淬滅，所以可以將發光效率提高到極限。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，而所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意，在下面說明的發明結構中，在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。
實施方式1
在本實施方式中說明本發明的一個方式的發光元件。本實施方式的發光元件在發光層中包含作為發光物質的客體、分散該客體的主體。明確而言，作為客體使用磷光化合物，而作為主體使用第一有機化合物及第二有機化合物。此外，第一有機化合物及第二有機化合物的組合是形成激基複合物的組合。
此外，在本實施方式中，用作主體的有機化合物的各個三重激發態能階(T＊能階)較佳的是高於客體的T＊能階。這是因為若主體的T＊能階低於客體的T＊能階，則主體使對發光貢獻的客體的三重激發態能階猝滅，而導致發光效率的降低。
此外，如上所述，由於在客體的T＊能階與激基複合物的T＊能階大致相等時，客體的T＊能階低於第一有機化合物(或第二有機化合物)的T＊能階，所以在很多情況下，可以克服上述問題。
構成主體的第一有機化合物及第二有機化合物形成激基複合物。在所形成的激基複合物發光時，與第一有機化合物及第二有機化合物的各個發光波長(螢光波長)相比，其發光波長位於長波長一側。換言之，藉由形成激基複合物，可以使第一有機化合物的螢光光譜、第二有機化合物的螢光光譜變換為位於更長的波長一側的發射光譜。
從而，即使與位於磷光化合物的最長波長一側的吸收帶相比第一有機化合物(或第二有機化合物)的螢光光譜 位於短波長一側，且不與該吸收帶重疊，藉由形成激基複合物，也可以使該螢光光譜變換為長波長的發射光譜，與該吸收帶的重疊變大。
本實施方式的發光元件由於利用該激基複合物的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊而進行從激基複合物到磷光化合物的能量轉移，所以即使客體濃度為0.1%以上且2.5%以下，較佳為0.1%以上且1.5%以下，更佳為0.1%以上且0.5%以下，也可以獲得充分的能量轉移效率。
此外，為了激基複合物的發射光譜與客體的吸收光譜充分地重疊，較佳的是發射光譜的峰值的能量值與吸收光譜的最低能量一側的吸收帶的峰值的能量值之間的差異為0.3eV以內。更佳為0.2eV以內，最較佳為0.1eV以內。
參照圖1A至圖1C說明本實施方式的發光元件。
圖1A是示出在第一電極101與第二電極103之間具有EL層102的發光元件的圖。圖1A中的發光元件包括：在第一電極101上按順序層疊的電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114、電子注入層115、設置在其上的第二電極103。
作為第一電極101，較佳為使用具有高功函數(具體的是4.0eV以上)的金屬、合金、導電性化合物以及它們的混合物等。明確而言，例如可以舉出氧化銦-氧化錫(ITO：Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、含有矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫、氧化銦-氧化鋅、含有氧化鎢及氧化鋅的 氧化銦(IWZO)等。
這些導電金屬氧化物膜一般藉由濺射法形成，但是，也可以使用溶膠-凝膠法等形成。例如，藉由濺射法，使用在氧化銦中添加有1wt%至20wt%的氧化鋅的靶材，可以形成氧化銦-氧化鋅膜。此外，藉由濺射法，使用在氧化銦中含有0.5wt%至5wt%的氧化鎢和0.1wt%至1wt%的氧化鋅的靶材，可以形成IWZO膜。
此外，可以舉出石墨烯、金、鉑、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或金屬材料的氮化物(例如氮化鈦)等。
但是，在EL層102中，當與第一電極101接觸地形成的層使用將後面所述的有機化合物和電子受體(acceptor)混合而構成的複合材料形成時，作為用於第一電極101的物質可以使用金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物等，而不考慮功函數的大小。例如，也可以使用鋁、銀、含鋁的合金(例如Al-Si)等。
第一電極101例如可以藉由濺射法或蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)等形成。
第二電極103較佳為使用具有低功函數(較佳為3.8eV以下)的金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物等形成。明確而言，可以使用如下材料：屬於元素週期表中第1族或第2族的元素，即鹼金屬諸如鋰或銫等、鹼土金屬諸如鈣或鍶等、鎂、包含上述金屬的合金(例如，Mg-Ag、Al-Li)、稀土金屬諸如銪、鐿等、包含上述金屬的合金、鋁或銀等。
但是，當在EL層102中，在與第二電極103接觸地形成的層使用將後面所述的有機化合物和電子施體(donor)混合而構成的複合材料時，可以使用各種導電材料諸如Al、Ag、ITO、含有矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫等，而不考慮功函數的大小。
另外，在形成第二電極103時可以使用真空蒸鍍法或濺射法。此外，在使用銀漿等的情況，可以採用塗覆法、噴墨法等。
EL層102至少具有發光層113。EL層102的一部分可以使用已知物質，且可以使用低分子類化合物和高分子類化合物中的任一個。另外，形成EL層102的物質不但包括僅由有機化合物構成的物質，而且還可以使用其一部分包括無機化合物的物質。
EL層102除了發光層113以外，如圖1A所示那樣，適當地組合具有高電洞注入性的物質的電洞注入層111、具有高電洞傳輸性的物質的電洞傳輸層112、具有高電子傳輸性的物質的電子傳輸層114以及具有高電子注入性的物質的電子注入層115等而層疊形成。
電洞注入層111是包含具有高電洞注入性的物質的層。作為具有高電洞注入性的物質，可以使用金屬氧化物，諸如氧化鉬、氧化鈦、氧化釩、氧化錸、氧化釕、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿、氧化鉭、氧化銀、氧化鎢和氧化錳。此外，也可以使用酞菁類化合物，諸如酞菁(縮寫：H2Pc)或酞菁銅(II)(縮寫：CuPc)等。
或者，可以使用如下低分子有機化合物的芳香胺化合物等，諸如4,4',4"-三(N,N-二苯基氨基)三苯胺(縮寫：TDATA)、4,4',4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫：MTDATA)、4,4'-雙[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：DPAB)、4,4'-雙(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)聯苯(縮寫：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(縮寫：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)等。
另外，可以使用高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物或聚合物等)。例如可以使用高分子化合物，諸如聚(N-乙烯基咔唑)(縮寫：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(縮寫：PVTPA)、聚[N-(4-{N'-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯醯胺](縮寫：PTPDMA)、聚[N,N'-雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)聯苯胺](縮寫：Poly-TPD)等。此外，還可以使用添加有酸的高分子化合物，諸如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)等。
可以將有機化合物與電子受體(acceptor)混合形成的複合材料用於電洞注入層111。這種複合材料因為藉由電子受體在有機化合物中產生電洞而具有優異的電洞注入性和電洞傳輸性。在此情況下，有機化合物較佳的是在傳輸 產生的電洞方面性能優異的材料(具有高電洞傳輸性的物質)。
作為用於複合材料的有機化合物，可以使用各種化合物，諸如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳香烴和高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物或聚合物等)。作為該複合材料的有機化合物較佳為使用具有高電洞傳輸性的有機化合物。明確而言，較佳為使用電洞遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。注意，只要是電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質，就還可以使用上述物質之外的物質。下面，舉出可以用於複合材料的有機化合物的具體例子。
作為可以用於複合材料的有機化合物，例如可以使用如下材料：芳族胺化合物，諸如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：NPB或α-NPD)、N,N'-雙(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-聯苯]-4,4'-二胺(縮寫：TPD)、4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(縮寫：BPAFLP)等；咔唑衍生物，諸如4,4'-二(N-咔唑基)聯苯(縮寫：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(縮寫：TCPB)、9-[4-(N-咔唑基)苯基-10-苯基蒽(縮寫：CzPA)、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：PCzPA)、1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
此外，可以使用如下芳香烴化合物，諸如2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(縮寫：DPPA)、2-叔 丁基-9,10-雙(4-苯基苯基)蒽(縮寫：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：DNA)、9,10-二苯基蒽(縮寫：DPAnth)、2-叔丁基蒽(縮寫：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(縮寫：DMNA)、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基)]-2-叔丁基蒽、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽等。
再者，可以使用如下芳香烴化合物，諸如2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-聯蒽、10,10'-二苯基-9,9'-聯蒽、10,10'-雙(2-苯基苯基)-9,9'-聯蒽、10,10'-雙[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-聯蒽、蒽、稠四苯、紅熒烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝、稠五苯、蔻、4,4'-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(縮寫：DPVBi)、9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮寫：DPVPA)等。
作為電子受體，可以舉出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(縮寫：F4-TCNQ)、氯醌等有機化合物或過渡金屬氧化物。另外，還可以舉出屬於元素週期表第4族至第8族的金屬的氧化物。明確而言，較佳為使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸，因為這些金屬氧化物具有高電子接受性。其中，尤其較佳為使用氧化鉬，因為氧化鉬在大氣中也穩定，吸濕性低，容易處理。
另外，也可以使用上述高分子化合物例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD以及上述電子受體形成複合材料，並將其用於電洞注入層111。
電洞傳輸層112是包含具有高電洞傳輸性的物質的層。作為具有高電洞傳輸性的物質，可以使用芳族胺化合物，諸如NPB、TPD、BPAFLP、4,4'-雙[N-(9,9-二甲基茀-2-基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：DFLDPBi)或4,4'-雙[N-(螺環-9,9'-二茀-2-基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：BSPB)等。在此所述的物質主要是其電洞遷移率為10-6cm2/Vs以上的物質。注意，只要是電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質，就還可以使用上述物質之外的物質。另外，包含具有高電洞傳輸性的物質的層不限於單層，還可以層疊兩層以上的由上述物質構成的層。
另外，作為電洞傳輸層112，也可以使用CBP、CzPA、PCzPA等咔唑衍生物或t-BuDNA、DNA、DPAnth等蒽衍生物。
此外，作為電洞傳輸層112，也可以使用PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD等高分子化合物。
發光層113是包含發光物質的層。本實施方式的發光層113作為客體具有磷光化合物，作為主體具有第一有機化合物及第二有機化合物。作為主體可以使用兩種以上的物質。客體的重量相對於主體的總重量(在主體為第一有機化合物及第二有機化合物時為它們的重量的總和)的比率為0.1%以上且2.5%以下，較佳為0.1%以上且1.5%以下，更佳為0.1%以上且0.5%以下。
作為磷光化合物，較佳為使用有機金屬錯合物，尤其較佳為使用銥錯合物。此外，在考慮到上述福斯特機理的 能量轉移時，位於磷光化合物的最長波長一側的吸收帶的莫耳吸光係數較佳為2000M-1．cm-1以上，尤其較佳為5000M-1．cm-1以上。
作為具有這樣大的摩爾吸光係數的化合物，例如，可以舉出雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根)(二新戊醯基甲烷基根)銥(III)(縮寫：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])、(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根(diphenylpyrimidinato))銥(III)(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])、(乙醯丙酮根)雙[4-(2-降冰片基)-6-苯基嘧啶根]銥(III)(縮寫：[Ir(nbppm)2(acac)])、(2,6-二甲基-3,5-庚二酮-O,O’)雙[4-甲基-2(3-甲基-4-嘧啶基-N3)苯基-C]銥(III))(縮寫：[Ir(5mdppm)2(dibm)])、(乙醯丙酮根)雙(2-苯基二苯並[f，h]喹喔啉合)銥(III)(縮寫：[Ir(dbq-P)2(acac)])等。尤其是藉由使用莫耳吸光係數達到5000M-1．cm-1以上的材料如[Ir(dppm)2(acac)]，可以獲得外部量子效率達到30%左右的發光元件。
作為第一有機化合物及第二有機化合物，較佳為使用組合容易接受電子的化合物中的任一個和容易接受電洞的化合物中的任一個的化合物，該容易接受電子的化合物例如可舉出2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f，h]喹喔啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)、2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：2CzPDBq-III)、7-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹喔啉(縮寫：7mDBTPDBq-II)、6-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並 [f,h]喹喔啉(縮寫：6mDBTPDBq-II)，而該容易接受電洞的化合物例如可舉出4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫：NPB或α-NPD)、4-苯基-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBA1BP)、4,4'-二(1-萘基)-4"-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBNBB)。但是，不侷限於此，可以採用能夠形成激基複合物的組合。
表1示出2mDBTPDBq-II、PCBNBB及在用於這些材料時作為磷光化合物適當的[Ir(dppm)2(acac)]、[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的主要物性值。
在混合有2mDBTPDBq-II和PCBNBB的發光層113中，LUMO能階為-2.78eV，而HOMO能階為-5.46eV。這些能階與2mDBTPDBq-II和PCBNBB的激基複合物的LUMO能階、HOMO能階相等。而且，作為磷光化合物的[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的LUMO能階、HOMO能階也是相等的能階。
另一方面，由於[Ir(dppm)2(acac)]的LUMO能階、HOMO能階都比上述能階低，所以可知[Ir(dppm)2(acac)]容易俘獲電子。由此，在使用[Ir(dppm)2(acac)]作為磷光 化合物時，與使用[Ir(mppr-Me)2(dpm)]相比，直接複合過程的概率高。
此外，由於[Ir(mppr-Me)2(dpm)]及[Ir(dppm)2(acac)]的三重激發態的能階(T＊能階)都比2mDBTPDBq-II及PCBNBB的T＊能階低0.1電子伏特以上，所以在[Ir(mppr-Me)2(dpm)]及[Ir(dppm)2(acac)]成為三重激發態之後，在該狀態下能量轉移到2mDBTPDBq-II及PCBNBB的三重激發態的概率小。尤其是由於[Ir(dppm)2(acac)]的T＊能階比上述物質低0.18電子伏特以上，[Ir(dppm)2(acac)]的發光效率比[Ir(mppr-Me)2(dpm)]高。
電子傳輸層114是包含具有高電子傳輸性的物質的層。作為高電子傳輸性的物質，可以舉出金屬錯合物諸如Alq3、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]羥基喹啉)鈹(縮寫：BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2、雙[2-(2-羥基苯基)苯並噻唑]鋅(縮寫：Zn(BTZ)2)等。此外，也可以使用雜芳族化合物諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(縮寫：PBD)、1,3-雙[5-(對叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯苯基)-1,2,4-***(縮寫：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯苯基)-1,2,4-***(縮寫：p-EtTAZ)、紅菲繞啉(縮寫：BPhen)、浴銅靈(縮寫：BCP)、4,4'-雙(5-甲基苯並噁唑-2-基)二苯乙烯(縮寫：BzOs)等。此外，也可以使用高分子化合物諸如聚(2,5-吡啶-二基)(縮寫：PPy)、聚[( 9,9-二己基茀-2,7-二基)-共聚-(吡啶-3,5-二基)](縮寫：PF-Py)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共聚-(2,2'-聯吡啶-6,6'-二基)](縮寫：PF-BPy)。在此所述的物質主要是具有10-6cm2/Vs以上的電子遷移率的物質。注意，只要是其電子傳輸性高於電洞傳輸性，就可以使用上述物質之外的其他物質作為電子傳輸層。
另外，電子傳輸層不限於單層，也可以是包含上述物質的兩個以上的層的疊層。
電子注入層115是包含具有高電子注入性的物質的層。電子注入層115可以使用鹼金屬、鹼土金屬或者其化合物，諸如有鋰、銫、鈣、氟化鋰、氟化銫、氟化鈣或者氧化鋰。此外，可以使用氟化鉺等稀土金屬化合物。或者，還可以使用上述構成電子傳輸層114的物質。
或者，也可以將有機化合物與電子施體(donor)混合形成的複合材料用於電子注入層115。這種複合材料因為藉由電子施體在有機化合物中產生電子而具有優異的電子注入性和電子傳輸性。
在此情況下，有機化合物較佳的是在傳輸產生的電子方面性能優異的材料。明確而言，例如，可以使用上述構成電子傳輸層114的物質(如，金屬錯合物或雜芳族化合物等)。
使用對有機化合物顯示電子給予性的物質作為電子施體即可。明確而言，較佳為使用鹼金屬、鹼土金屬或稀土金屬，可以舉出鋰、銫、鎂、鈣、鉺或鐿等。此外，較佳 為使用鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物，可以舉出氧化鋰、氧化鈣或氧化鋇等。也可以使用路易士鹼如氧化鎂。此外，也可以使用有機化合物如四硫富瓦烯(縮寫：TTF)等。
注意，上述電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114和電子注入層115分別可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法或塗覆法等形成。
如圖1B所示，在第一電極101和第二電極103之間也可以層疊多個EL層。在此情況下，較佳的是在被層疊的第一EL層104和第二EL層105之間設置電荷發生層106。電荷發生層106可以使用上述複合材料來形成。
另外，電荷發生層106還可以採用層疊由複合材料構成的層和由其他材料構成的層的疊層結構。在此情況下，作為由其他材料構成的層，可以使用包含具有電子給予性的物質和具有高電子傳輸性的物質的層，還可以使用由透明導電膜構成的層等。
具有這種結構的發光元件不容易發生能量的移動或猝滅等的問題。並且，由於可以擴大材料的選擇範圍，從而容易得到兼有高發光效率和長壽命的發光元件。另外，也容易從一方的EL層得到磷光發光，並從另一方的EL層得到螢光發光。這種結構可以與上述EL層的結構組合而使用。
另外，藉由使每個EL層的發光顏色互不相同，可以使發光元件整體發射所需顏色的光。例如，在具有兩個 EL層的發光元件中，使第一EL層和第二EL層發射的光互補，因此作為整體發光元件可以得到發射白光的發光元件。同樣原理可以應用於具有三個以上的EL層的發光元件。
如圖1C所示，EL層102也可以在第一電極101和第二電極103之間具有電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114、電子注入緩衝層116、電子繼電層117以及接觸於第二電極103的複合材料層118。
藉由設置接觸於第二電極103的複合材料層118，尤其當使用濺射法形成第二電極103時，可以減輕EL層102所受到的損傷，所以是較佳的。作為複合材料層118，可以使用在具有高電洞傳輸性的有機化合物中包含有受體物質的複合材料。
並且，藉由設置電子注入緩衝層116，可以削弱複合材料層118與電子傳輸層114之間的注入壁壘，而可以將產生在複合材料層118的電子容易注入到電子傳輸層114。
作為電子注入緩衝層116，可以使用如下具有高電子注入性的物質：鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬以及其化合物(鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、碳酸鋰或碳酸銫等碳酸鹽)、鹼土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)、稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽))等。
當包括具有高電子傳輸性的物質和施體物質來形成電 子注入緩衝層116時，較佳的是以施體物質的重量與具有高電子傳輸性的物質的比例為0.001：1至0.1：1的方式添加施體物質。
另外，作為施體物質，可以使用如下物質：鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬及其化合物(鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、碳酸鋰或碳酸銫等碳酸鹽)、鹼土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)、稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽))等。除此之外，還可以使用四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、十甲基二茂鎳等有機化合物。
另外，作為具有高電子傳輸性的物質，可以使用與上述電子傳輸層114同樣的材料來形成。
再者，較佳的是在電子注入緩衝層116和複合材料層118之間形成電子繼電層117。電子繼電層117並不是必須要設置的，但是藉由設置具有高電子傳輸性的電子繼電層117，可以將電子迅速傳輸到電子注入緩衝層116。
在複合材料層118和電子注入緩衝層116之間夾持電子繼電層117的結構是複合材料層118所包含的受體物質和電子注入緩衝層116所包含的施體物質彼此不容易相互作用，並且不容易互相影響各自的功能的結構。因而，可以防止驅動電壓增高。
電子繼電層117包含具有高電子傳輸性的物質，並且將該具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階設定為複合材料層118所包含的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層 114所包含的具有高電子傳輸性的LUMO能階之間的值。
另外，當電子繼電層117包含施體物質時，將該施體物質的施體能階也設定為複合材料層118所包含的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層114所包含的具有高電子傳輸性的LUMO能階之間的值。至於能階的具體數值，較佳的是將電子繼電層117所包含的具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階設定為-5.0eV以上，更佳為設定為-5.0eV以上且-3.0eV以下。
作為電子繼電層117所包含的具有高電子傳輸性的物質，較佳為使用酞菁類的材料或具有金屬-氧接合和芳香配體的金屬錯合物。
作為電子繼電層117所包含的酞菁類材料，明確而言，較佳為使用如下物質中的任一種：CuPc；SnPc(Phthalocyanine tin(II)complex：酞菁錫(II)錯合物)；ZnPc(Phthalocyanine zinc complex：酞菁鋅錯合物)；CoPc(Cobalt(II)phthalocyanine,β-form：酞菁鈷(II)，β型)；FePc(Phthalocyanine Iron：酞菁鐵)以及PhO-VOPc(Vanadyl 2,9,16,23-tetraphenoxy-29H,31H-phthalocyanine：2,9,16,23-四苯氧基-29H,31H-酞菁氧釩)。
作為電子繼電層117所包含的具有金屬-氧接合和芳香配體的金屬錯合物，較佳為使用具有金屬-氧的雙鍵的金屬錯合物。由於金屬-氧的雙鍵具有受體性(容易接受電子的性質)，因此電子的移動(授受)變得更加容易。並且，可以認為具有金屬-氧的雙鍵的金屬錯合物是穩定 的。因而，藉由使用具有金屬-氧的雙鍵的金屬錯合物，可以使發光元件以低電壓進行更穩定的驅動。
作為具有金屬-氧接合和芳香配體的金屬錯合物，較佳為使用酞菁類材料。明確而言，較佳為使用VOPc(Vanadyl phthalocyanine：釩氧酞菁)、SnOPc(Phthalocyanine tin(IV)oxide complex：酞菁氧化錫(IV)錯合物)以及TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex：酞菁氧化鈦錯合物)中的任一種，因為在分子結構上金屬-氧的雙鍵容易與其他分子相互作用而具有高受體性。
另外，作為上述酞菁類材料，較佳為使用具有苯氧基的材料。明確而言，較佳為使用PhO-VOPc等具有苯氧基的酞菁衍生物。具有苯氧基的酞菁衍生物可以溶解於溶劑。因此，當形成發光元件時容易處理。並且，由於可以溶解於溶劑，容易維修用於成膜的裝置。
電子繼電層117還可以包含施體物質。作為施體物質，可以使用如下物質：鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬及其化合物(鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、碳酸鋰或碳酸銫等碳酸鹽)、鹼土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)、稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽))等。除此之外，還可以使用四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、十甲基二茂鎳等有機化合物。藉由將這些施體物質包含在電子繼電層117中，使電子容易移動而能夠以更低的電壓驅 動發光元件。
當使施體物質包含在電子繼電層117中時，作為具有高電子傳輸性的物質，除了上述物質以外還可以使用具有其LUMO能階高於含有在複合材料層118中的受體物質的受體能階的物質。
作為具體能階，較佳為使用在-5.0eV以上，更佳的是在-5.0eV以上且-3.0eV以下的範圍內具有LUMO能階的物質。作為這種物質，例如可以舉出苝衍生物、含氮稠環芳香化合物等。另外，因為含氮稠環芳香化合物具有穩定性，所以作為用來形成電子繼電層117的材料是較佳的。
作為苝衍生物的具體例子，可以舉出如下物質：3,4,9,10-苝四羧酸二酐(縮寫：PTCDA)；3,4,9,10-苝四羧酸雙苯並咪唑(縮寫：PTCBI)；N,N'-二辛基-3,4,9,10-苝四羧酸二醯亞胺(縮寫：PTCDI-C8H)；N,N'-二己基-3,4,9,10-苝四羧酸二醯亞胺(縮寫：Hex PTC)等。
另外，作為含氮稠環芳香化合物的具體例子，可以舉出如下物質：吡嗪並[2,3-f][1,10]啡啉-2,3-二甲腈(縮寫：PPDN)、2,3,6,7,10,11-六氰-1,4,5,8,9,12-六氮雜苯並菲(縮寫：HAT(CN)6)；2，3-二苯基吡啶並[2,3-b]吡嗪(縮寫：2PYPR)；2，3-雙(4-氟苯基)吡啶並[2,3-b]吡嗪(縮寫：F2PYPR)等。
除了上述物質以外，還可以使用如下物質：7,7,8,8-四氰基對醌二甲烷(縮寫：TCNQ)；1,4,5,8-萘四羧酸二 酐(縮寫：NTCDA)、全氟稠五苯(perfluoropentacene)；十六氟代酞菁銅(縮寫：F16CuPc)；N,N'-雙(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十五氟代辛基)-1,4,5,8-萘四羧酸二醯亞胺(縮寫：NTCDI-C8F)、3',4'-二丁基-5,5"-雙(二氰基亞甲基)-5,5"-二氫-2,2'：5',2"-三噻吩(縮寫：DCMT)、亞甲基富勒烯(例如，[6,6]-苯基C61酪酸甲酯)等。
另外，當使電子繼電層117包含施體物質時，可以藉由對具有高電子傳輸性的物質和施體物質進行共蒸鍍等來形成電子繼電層117。
電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113以及電子傳輸層114分別可以使用上述材料形成。
藉由上述步驟，可以製造本實施方式的EL層102。
在上述發光元件中，因在第一電極101和第二電極103之間產生的電位差，而電流流過，並因在EL層102中電洞和電子複合而發光。而且，該發光穿過第一電極101和第二電極103中的任一者或兩者被取出到外部。因此，第一電極101和第二電極103中的任一者或兩者成為具有對可見光的透光性的電極。
另外，設置在第一電極101和第二電極103之間的層的結構不侷限於上述結構。也可以採用不同於上述的結構，只要在遠離第一電極101和第二電極103的部分中具有電洞和電子複合的發光區，以防止發光區接近金屬而產生的猝滅。
也就是說，對層的疊層結構沒有特別限制。將由具有高電子傳輸性的物質、具有高電洞傳輸性的物質、具有高電子注入性的物質、具有高電洞注入性的物質、具有雙極性的物質(具有高電子傳輸性和高電洞傳輸性的物質)或者電洞阻擋材料等構成的層與發光層自由組合而構成即可。
藉由使用本實施方式所示的發光元件，可以製造被動矩陣型發光裝置或由電晶體控制發光元件的驅動的主動矩陣型發光裝置。此外，可以將該發光裝置應用於電子裝置或照明設備等。
如上所述，可以製造本發明的一個方式的發光元件。本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。
實施例1
在本實施例中，參照圖2A和圖2B說明可以應用於本發明的一個方式的發光元件的第一有機化合物、第二有機化合物及磷光化合物的組合的一個例子。
在本實施例中使用的磷光化合物是雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪根)(二新戊醯基甲烷基根)銥(III)(縮寫：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])。此外，在本實施例中使用的第一有機化合物是2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f，h]喹喔啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)。另外，在本實施例中使用的第二有機化合物是4,4'-二(1-萘基)-4"-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBNBB)。以下示出上 述材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖2A和圖2B示出作為磷光化合物的[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的二氯甲烷溶液的紫外可見吸收光譜(吸收光譜A)。吸收光譜的測量使用紫外可見分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)將二氯甲烷溶液(0.093mmol/L)放在石英皿中，並在室溫下進行。
〈發射光譜〉
此外，同樣地，圖2A和圖2B示出作為第一有機化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的發射光譜(發射光譜1)、作為第二有機化合物的PCBNBB的薄膜的發射光譜(發射光譜2)以及2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料的薄 膜的發射光譜(發射光譜3)。在圖2A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。在圖2B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖2A的吸收光譜A可知，[Ir(mppr-Me)2(dpm)]在500nm附近具有寬吸收帶。可以認為該吸收帶是對發光貢獻很大的吸收帶。
與發射光譜1、2相比，發射光譜3的峰值位於長波長(低能量)一側。而且，發射光譜3的峰值與發射光譜1、2的峰值相比近於該吸收帶。從圖2A和圖2B可知，與吸收光譜A的對發光貢獻很大的吸收帶的重疊最大的發射光譜是發射光譜3。明確而言，吸收光譜A的峰值與發射光譜3的峰值之間的差異為0.10eV。
與單獨使用2mDBTPDBq-II或PCBNBB時的發射光譜相比，2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料的發射光譜的峰值位於長波長(低能量)一側。從此可知，藉由混合2mDBTPDBq-II和PCBNBB，可以形成激基複合物。
該混合材料的發射光譜與[Ir(mppr-Me)2(dpm)]的吸收光譜中的可認為對發光貢獻很大的吸收帶的重疊較大。因此，由於使用2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料作為主體及使用[Ir(mppr-Me)2(dpm)]作為客體的發光元件利用該混合材料的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率高。從而，可以獲得外部 量子效率高的發光元件。
實施例2
在本實施例中，參照圖3A和圖3B說明可以應用於本發明的一個方式的發光元件的第一有機化合物、第二有機化合物及磷光化合物的組合的一個例子。
在本實施例中使用的磷光化合物是(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶根)銥(III)(縮寫：[Ir(dppm)2(acac)])。此外，在本實施例中使用的第一有機化合物是2mDBTPDBq-II。另外，在本實施例中使用的第二有機化合物是PCBNBB。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。另外，省略實施例1所示的材料的化學式。
〈吸收光譜〉
圖3A和圖3B示出作為磷光化合物的[Ir(dppm)2(acac)]的二氯甲烷溶液的紫外可見吸收光譜(吸收光譜B)。吸收光譜的測量使用紫外可見分光光度計(日本分光株式會社製造的V550型)將二氯甲烷溶液(0.093mmol/L)放在石英皿中，並在室溫下進行。
〈發射光譜〉
此外，同樣地，圖3A和圖3B示出作為第一有機化合物的2mDBTPDBq-II的薄膜的發射光譜(發射光譜4)、作為第二有機化合物的PCBNBB的薄膜的發射光譜(發射光譜5)以及2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料的薄膜的發射光譜(發射光譜6)。在圖3A中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。在圖3B中，橫軸表示能量(eV)，而縱軸表示莫耳吸光係數ε(M-1．cm-1)及發光強度(任意單位)。
從圖3A的吸收光譜B可知，[Ir(dppm)2(acac)]在520nm附近具有寬吸收帶。可以認為該吸收帶是對發光貢獻很大的吸收帶。
與發射光譜4、5相比，發射光譜6的峰值位於長波長(低能量)一側。而且，發射光譜6的峰值與發射光譜4、5的峰值相比近於該吸收帶。從圖3A和圖3B可知，與吸收光譜B的對發光貢獻很大的吸收帶的重疊最大的發射光譜是發射光譜6。明確而言，吸收光譜B的峰值與發射光譜6的峰值之間的差異為0.02eV。
與單獨使用2mDBTPDBq-II或PCBNBB時的發射光譜相比，2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料的發射光譜的峰值位於長波長(低能量)一側。從此可知，藉由混合2mDBTPDBq-II和PCBNBB，可以形成激基複合物。
該混合材料的發射光譜的峰值與[Ir(dppm)2(acac)]的吸收光譜中的可認為對發光貢獻很大的吸收帶的重疊較大 。此外，莫耳吸光係數為5000M-1．cm-1以上。因此，由於使用2mDBTPDBq-II和PCBNBB的混合材料作為主體及使用[Ir(dppm)2(acac)]作為客體的發光元件利用該混合材料的發射光譜與磷光化合物的吸收光譜的重疊進行能量轉移，所以能量轉移效率高。再者，可以期待即使客體濃度低，也可以充分實現能量轉移。
實施例3
在本實施例中，在使用磷光化合物的有機金屬錯合物的(乙醯丙酮根)雙[4-(2-降冰片基)-6-苯基嘧啶根]銥(III)(縮寫：[Ir(nbppm)2(acac)])作為客體的發光元件中增減客體濃度，而檢測其特性。以下示出[Ir(nbppm)2(acac)]的結構。
此外，在本實施例中使用的第一有機化合物是2mDBTPDBq-II。此外，在本實施例中使用的第二有機化合物是4-苯基-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBAIBP)。另外，2mDBTPDBq-II和PCBA1BP的組合是與實施例1的2mDBTPDBq-II和PCBNBB的組合同樣地形成激基複合物的組合，其發射光譜的位置也與實施例 1大致相等。
在本實施例中，製造客體濃度分別不同的發光元件1、發光元件2、發光元件3，而比較其特性。發光元件1、發光元件2、發光元件3的結構是圖1A所示的結構。以下示出在本實施例中使用的有機化合物的結構式。注意，不示出已示出的結構式。
首先，準備作為用作陽極的第一電極101形成有厚度為110nm的含矽的氧化銦錫(ITSO)膜的玻璃基板。以2mm平方的面積露出其表面的方式使用聚醯亞胺膜覆蓋ITSO表面的四周，並且將電極面積設定為2mm×2mm。作為用來在該基板上形成發光元件的預處理，用水洗滌基板表面，並在200℃下進行焙燒1小時，然後進行370秒的UV臭氧處理。
然後，在其內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒，之後對基板進行30分鐘左右的冷卻。接著，以使形成有ITSO的面朝向下方的方式將基板固定在設置在真空蒸鍍裝置內的蒸鍍室中的支架上。
在將蒸鍍室減壓到10-4Pa左右之後，藉由以得到DBT3P-II：氧化鉬=4：2(重量比)的方式共蒸鍍1,3,5-三(二苯並噻吩-4-基)-苯(縮寫：DBT3P-II)和氧化鉬(VI)，形成電洞注入層111。將其膜厚度設定為40nm。注意，共蒸鍍是指將多個不同的物質分別從不同的蒸發源同時蒸發的蒸鍍法。
接著，藉由蒸鍍厚度為20nm的4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(縮寫：BPAFLP)形成電洞傳輸層112。
再者，藉由在電洞傳輸層112上以得到2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：Ir(nbppm)2(acac)=0.8：0.2：x(重量比)的方式共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBA1BP、Ir(nbppm)2(acac)，形成厚度為40nm的發光層113。在此，在發光元件1中，x=0.01，在發光元件2中，x=0.025，在發光元件3中，x=0.05。
接著，藉由在蒸鍍10nm的2mDBTPDBq-II之後，還蒸鍍20nm的紅菲繞啉(縮寫：BPhen)，形成電子傳輸層114。換言之，在本實施例中，電子傳輸層114由厚度為10nm的2mDBTPDBq-II的第一電子傳輸層、厚度為20nm的BPhen的第二電子傳輸層構成。
再者，藉由在電子傳輸層114上蒸鍍1nm的氟化鋰，形成電子注入層115。藉由上述步驟形成EL層102。在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
最後，形成厚度為200nm的鋁膜作為用作陰極的第二電極103，以完成發光元件。表2示出發光元件的疊層結構。此外，在表中，x在發光元件1中為0.01，在發光元件2中為0.025，在發光元件3中為0.05。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對藉由上述步驟得到的發光元件(發光元件1至發光元件3)進行密封(在密封時以80℃進行1小時的熱處理)，然後對這些發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖4示出發光元件1至發光元件3的電流密度-亮度特性。在圖4中，縱軸表示亮度(cd/m2)，而橫軸表示電流密度(mA/cm2)。另外，圖5示出發光元件1至發光 元件3的電壓-亮度特性。在圖5中，縱軸表示亮度(cd/m2)，而橫軸表示電壓(V)。圖6示出發光元件1至發光元件3的電壓-電流特性。在圖6中，縱軸表示電流(mA)，而橫軸表示電壓(V)。圖7示出發光元件1至發光元件3的色度-亮度特性。在圖7中，縱軸表示色度，而橫軸表示亮度(cd/m2)。
圖8示出發光元件1至發光元件3的電流效率-亮度特性。在圖8中，縱軸表示電流效率(cd/A)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖9示出發光元件1至發光元件3的功率效率-亮度特性。在圖9中，縱軸表示功率效率(1m/W)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖10示出發光元件1至發光元件3的外部量子效率-亮度特性。在圖10中，縱軸表示外部量子效率(%)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖11示出發光元件1至發光元件3的發光光譜。在圖11中，縱軸表示發光強度(任意單位)，而橫軸表示波長(nm)。
此外，在圖4至圖11中，LE1表示發光元件1，LE2表示發光元件2，而LE3表示發光元件3。
從圖4至圖11可知，客體濃度低的發光元件1的發光效率比發光元件2、發光元件3高。表3示出發光元件1至發光元件3的主要特性。在表3中，LE1表示發光元件1，LE2表示發光元件2，而LE3表示發光元件3。從表3可知，客體相對於主體的總重量的重量比為1%的發光元件1可以獲得優越於客體的重量比高的發光元件2、 發光元件3的特性。
實施例4
在本實施例中，在使用磷光化合物的有機金屬錯合物的(2,6-二甲基-3,5-庚二酮-O,O’)雙[4-甲基-2(3-甲基-4-嘧啶基-N3)苯基-C]銥(III))(縮寫：[Ir(5mdppm)2(dibm)])作為客體的發光元件中增減客體濃度，而檢測其特性。以下示出[Ir(5mdppm)2(dibm)]的結構。
此外，在本實施例中使用的第一有機化合物是2mDBTPDBq-II。此外，在本實施例中使用的第二有機化合物是4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(縮寫： NPB)。以下示出NPB的結構式。另外，2mDBTPDBq-II和NPB的組合是與實施例1同樣地形成激基複合物的組合，其發射光譜的位置也與實施例1大致相等。
在本實施例中，製造客體濃度分別不同的發光元件4、發光元件5、發光元件6，而比較其特性。發光元件4、發光元件5、發光元件6的結構是圖1A所示的結構。
首先，準備作為用作陽極的第一電極101形成有厚度為110nm的含矽的氧化銦錫(ITSO)膜的玻璃基板。以2mm平方的面積露出其表面的方式使用聚醯亞胺膜覆蓋ITSO表面的四周，並且將電極面積設定為2mm×2mm。作為用來在該基板上形成發光元件的預處理，用水洗滌基板表面，並在200℃下進行焙燒1小時，然後進行370秒的UV臭氧處理。
然後，在其內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒，之後基板進行30分鐘左右的冷卻。接著，以使形成有ITSO的面朝向下方的方式將基板固定在設置在真空蒸鍍裝置內的蒸鍍室中的支架上。
在將蒸鍍室減壓到10-4Pa左右之後，藉由以得到DBT3P-II：氧化鉬=4：2(重量比)的方式共蒸鍍DBT3P- II和氧化鉬(Ⅵ)，形成電洞注入層111。將其膜厚度設定為40nm。
接著，藉由蒸鍍厚度為20nm的BPAFLP形成電洞傳輸層112。
再者，藉由在電洞傳輸層112上以得到2mDBTPDBq-II：NPB：[Ir(5mdppm)2(dibm)]=0.8：0.2：x(重量比)的方式共蒸鍍2mDBTPDBq-II、NPB、[Ir(5mdppm)2(dibm)]，形成厚度為40nm的發光層113。在此，在發光元件4中，x=0.01，在發光元件5中，x=0.025，在發光元件6中，x=0.05。
接著，藉由在蒸鍍10nm的2mDBTPDBq-II之後，還蒸鍍20nm的BPhen，形成電子傳輸層114。再者，藉由在電子傳輸層114上蒸鍍1nm的氟化鋰，形成電子注入層115。藉由上述步驟形成EL層102。在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
最後，形成厚度為200nm的鋁膜作為用作陰極的第二電極103，以完成發光元件。表4示出發光元件的疊層結構。此外，在表中，x在發光元件4中為0.01，在發光元件5中為0.025，在發光元件6中為0.05。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的方式對藉由上述步驟得到的發光元件(發光元件4至發光元件6)進行密封(在密封時以80℃進行1小時的熱處理)，然後對這些發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖12示出發光元件4至發光元件6的電流密度-亮度特性。在圖12中，縱軸表示亮度(cd/m2)，而橫軸表示電流密度(mA/cm2)。另外，圖13示出發光元件4至發光元件6的電壓-亮度特性。在圖13中，縱軸表示亮度(cd/m2)，而橫軸表示電壓(V)。圖14示出發光元件4至發光元件6的電壓-電流特性。在圖14中，縱軸表示電流(mA)，而橫軸表示電壓(V)。圖15示出發光元件4至發光元件6的色度-亮度特性。在圖15中，縱軸表示色度，而橫軸表示亮度(cd/m2)。
圖16示出發光元件4至發光元件6的電流效率-亮度 特性。在圖16中，縱軸表示電流效率(cd/A)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖17示出發光元件4至發光元件6的功率效率-亮度特性。在圖17中，縱軸表示功率效率(1m/W)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖18示出發光元件4至發光元件6的外部量子效率-亮度特性。在圖18中，縱軸表示外部量子效率(%)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖19示出發光元件4至發光元件6的發光光譜。在圖19中，縱軸表示發光強度(任意單位)，而橫軸表示波長(nm)。
此外，在圖12至圖19中，LE4表示發光元件4，LE5表示發光元件5，而LE6表示發光元件6。
從圖12至圖19可知，客體濃度低的發光元件4的發光效率比發光元件5、發光元件6高。表5示出發光元件4至發光元件6的主要特性。在表5中，LE4表示發光元件4，LE5表示發光元件5，而LE6表示發光元件6。從表5可知，客體相對於主體的總重量的重量比為1%的發光元件4可以獲得優越於客體的重量比高的發光元件5、發光元件6的特性。
實施例5
在本實施例中，在使用磷光化合物的有機金屬錯合物的(乙醯丙酮根)雙(2-苯基二苯並[f，h]喹喔啉合)銥(III)(縮寫：[Ir(dbq-P)2(acac)])作為客體的發光元件中增減客體濃度，而檢測其特性。以下示出[Ir(dbq-P)2(acac)]的結構。
此外，在本實施例中使用的第一有機化合物是2mDBTPDBq-II。此外，在本實施例中使用的第二有機化合物是NPB。另外，2mDBTPDBq-II和NPB的組合是與實施例1(2mDBTPDBq-II和PCBNBB的組合)同樣地形成 激基複合物的組合，其發射光譜的位置也與實施例1大致相等。
在本實施例中，製造客體濃度分別不同的發光元件7、發光元件8、發光元件9，而比較其特性。發光元件7、發光元件8、發光元件9的結構是圖1A所示的結構。
首先，準備作為用作陽極的第一電極101形成有厚度為110nm的含矽的氧化銦錫(ITSO)膜的玻璃基板。以2mm平方的面積露出其表面的方式使用聚醯亞胺膜覆蓋ITSO表面的四周，並且將電極面積設定為2mm×2mm。作為用來在該基板上形成發光元件的預處理，用水洗滌基板表面，並在200℃下進行焙燒1小時，然後進行370秒的UV臭氧處理。
然後，在其內部被減壓到10-4Pa左右的真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒，之後基板進行30分鐘左右的冷卻。接著，以使形成有ITSO的面朝向下方的方式將基板固定在設置在真空蒸鍍裝置內的蒸鍍室中的支架上。
在將蒸鍍室減壓到10-4Pa左右之後，藉由以得到DBT3P-II：氧化鉬=4：2(重量比)的方式共蒸鍍DBT3P-II和氧化鉬(Ⅵ)，形成電洞注入層111。將其膜厚度設定為40nm。
接著，藉由蒸鍍厚度為20nm的BPAFLP形成電洞傳輸層112。
再者，藉由在電洞傳輸層112上以得到2mDBTPDBq- II：NPB：[Ir(dbq-P)2(acac)]=0.8：0.2：x(重量比)的方式共蒸鍍2mDBTPDBq-II、NPB、[Ir(dbq-P)2(acac)]，形成厚度為40nm的發光層113。在此，在發光元件7中，x=0.01，在發光元件8中，x=0.025，在發光元件9中，x=0.05。
接著，藉由在蒸鍍10nm的2mDBTPDBq-II之後，還蒸鍍20nm的BPhen，形成電子傳輸層114。再者，藉由在電子傳輸層114上蒸鍍1nm的氟化鋰，形成電子注入層115。藉由上述步驟形成EL層102。在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
最後，形成厚度為200nm的鋁膜作為用作陰極的第二電極103，以完成發光元件。表6示出發光元件的疊層結構。此外，在表中，x在發光元件7中為0.01，在發光元件8中為0.025，在發光元件9中為0.05。
在氮氛圍的手套箱中，以不使發光元件暴露於大氣的 方式對藉由上述步驟得到的發光元件(發光元件7至發光元件9)進行密封(在密封時以80℃進行1小時的熱處理)，然後對這些發光元件的工作特性進行測量。此外，在室溫下(在保持於25℃的氛圍中)進行測量。
圖20示出發光元件7至發光元件9的電流密度-亮度特性。在圖20中，縱軸表示亮度(cd/m2)，而橫軸表示電流密度(mA/cm2)。另外，圖21示出發光元件7至發光元件9的電壓-亮度特性。在圖21中，縱軸表示亮度(cd/m2)，而橫軸表示電壓(V)。圖22示出發光元件7至發光元件9的電壓-電流特性。在圖22中，縱軸表示電流(mA)，而橫軸表示電壓(V)。圖23示出發光元件7至發光元件9的色度-亮度特性。在圖23中，縱軸表示色度，而橫軸表示亮度(cd/m2)。
圖24示出發光元件7至發光元件9的電流效率-亮度特性。在圖24中，縱軸表示電流效率(cd/A)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖25示出發光元件7至發光元件9的功率效率-亮度特性。在圖25中，縱軸表示功率效率(1m/W)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖26示出發光元件7至發光元件9的外部量子效率-亮度特性。在圖26中，縱軸表示外部量子效率(%)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖27示出發光元件7至發光元件9的外部量子效率-亮度特性。在圖27中，縱軸表示外部量子效率(%)，而橫軸表示亮度(cd/m2)。圖28示出發光元件7至發光元件9的發光光譜。在圖28中，縱軸表示發光強度(任意單位 )，而橫軸表示波長(nm)。
此外，在圖20至圖28中，LE7表示發光元件7，LE8表示發光元件8，而LE9表示發光元件9。
從圖20至圖28可知，客體濃度低的發光元件7的發光效率比發光元件8、發光元件9高。表7示出發光元件7至發光元件9的主要特性。在表7中，LE7表示發光元件7，LE8表示發光元件8，而LE9表示發光元件9。從表7可知，客體相對於主體的總重量的重量比為1%的發光元件7可以獲得優越於客體的重量比高的發光元件8、發光元件9的特性。
101‧‧‧第一電極
102‧‧‧EL層
103‧‧‧第二電極
104‧‧‧第一EL層
105‧‧‧第二EL層
106‧‧‧電荷發生層
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
116‧‧‧電子注入緩衝層
117‧‧‧電子繼電層
118‧‧‧複合材料層
在圖式中：圖1A至圖1C是示出本發明的一個方式的發光元件的圖；圖2A和圖2B是示出有關實施例1的吸收光譜及發射 光譜的圖；圖3A和圖3B是示出有關實施例2的吸收光譜及發射光譜的圖；圖4是示出有關實施例3的發光元件的電流密度-亮度特性的圖；圖5是示出有關實施例3的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖6是示出有關實施例3的發光元件的電壓-電流特性的圖；圖7是示出有關實施例3的發光元件的亮度-色度特性的圖；圖8是示出有關實施例3的發光元件的亮度-電流效率的圖；圖9是示出有關實施例3的發光元件的亮度-功率效率的圖；圖10是示出有關實施例3的發光元件的亮度-外部量子效率特性的圖；圖11是示出有關實施例3的發光元件的發射光譜的圖；圖12是示出有關實施例4的發光元件的電流密度-亮度特性的圖；圖13是示出有關實施例4的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖14是示出有關實施例4的發光元件的電壓-電流特 性的圖；圖15是示出有關實施例4的發光元件的亮度-色度特性的圖；圖16是示出有關實施例4的發光元件的亮度-電流效率的圖；圖17是示出有關實施例4的發光元件的亮度-功率效率的圖；圖18是示出有關實施例4的發光元件的亮度-外部量子效率特性的圖；圖19是示出有關實施例4的發光元件的發射光譜的圖；圖20是示出有關實施例5的發光元件的電流密度-亮度特性的圖；圖21是示出有關實施例5的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖22是示出有關實施例5的發光元件的電壓-電流特性的圖；圖23是示出有關實施例5的發光元件的亮度-色度特性的圖，圖24是示出有關實施例5的發光元件的亮度-電流效率的圖；圖25是示出有關實施例5的發光元件的亮度-功率效率的圖；圖26是示出有關實施例5的發光元件的亮度-外部量 子效率特性的圖；圖27是示出有關實施例5的發光元件的亮度-外部能量效率特性的圖；圖28是示出有關實施例5的發光元件的發射光譜的圖。

Claims (25)

  1. 一種發光元件，包括：一對電極；以及該一對電極之間的發光層，該發光層包括：磷光化合物；第一有機化合物；以及第二有機化合物，其中，選擇該第一有機化合物及該第二有機化合物，以便形成激基複合物，該激基複合物的發射光譜與該磷光化合物的吸收帶重疊，並且該磷光化合物相對於該第一有機化合物及該第二有機化合物的總重量的重量比率為0.1%以上且2.5%以下。
  2. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，藉由該第一有機化合物的單重態激子與基態下的該第二有機化合物的相互作用形成該激基複合物。
  3. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，由該第一有機化合物的陰離子及該第二有機化合物的陽離子形成該激基複合物。
  4. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該激基複合物的激發能量轉移到該磷光化合物，以便該磷光化合物發射磷光。
  5. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該第一有機化合物和該第二有機化合物中的至少一個是螢光 化合物。
  6. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該磷光化合物是有機金屬錯合物。
  7. 根據申請專利範圍第6項之發光元件，其中，該磷光化合物包含銥。
  8. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，在該激基複合物的該發射光譜的峰波長處該磷光化合物的莫耳吸光係數為5000M-1cm-1以上。
  9. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該激基複合物的該發射光譜與該磷光化合物的最長波長一側的該吸收帶重疊。
  10. 一種電子裝置，包括具有根據申請專利範圍第1項之發光元件的發光裝置。
  11. 一種照明設備，包括具有根據申請專利範圍第1項之發光元件的發光裝置。
  12. 根據申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該第一有機化合物與該第二有機化合物是不同的有機化合物。
  13. 一種發光元件，包括：一對電極；以及該一對電極之間的EL層，該EL層包括：電洞注入層；該電洞注入層上的電洞傳輸層；該電洞傳輸層上的包含磷光化合物、第一有機化 合物、及第二有機化合物的發光層；該發光層上的電子傳輸層；以及該電子傳輸層上的電子注入層，其中，選擇該第一有機化合物及該第二有機化合物，以便形成激基複合物，該激基複合物的發射光譜與該磷光化合物的吸收帶重疊，並且該磷光化合物相對於該第一有機化合物及該第二有機化合物的總重量的重量比率為0.1%以上且2.5%以下。
  14. 一種發光元件，包括：一對電極；第一EL層；第二EL層；以及該第一EL層與該第二EL層之間的電荷發生層，其中，在該一對電極之間層疊該第一EL層、該第二EL層及該電荷發生層，該第一EL層和該第二EL層中的一個包含磷光化合物、第一有機化合物及第二有機化合物，選擇該第一有機化合物及該第二有機化合物，以便形成激基複合物，該激基複合物的發射光譜與該磷光化合物的吸收帶重疊，並且該磷光化合物相對於該第一有機化合物及該第二有機化合物的總重量的重量比率為0.1%以上且2.5%以下。
  15. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，藉由該第一有機化合物的單重態激子與基態下的該第二有機化合物的相互作用形成該激基複合物。
  16. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，由該第一有機化合物的陰離子及該第二有機化合物的陽離子形成該激基複合物。
  17. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，該激基複合物的激發能量轉移到該磷光化合物，以便該磷光化合物發射磷光。
  18. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，該第一有機化合物和該第二有機化合物中的至少一個是螢光化合物。
  19. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，該磷光化合物是有機金屬錯合物。
  20. 根據申請專利範圍第19項之發光元件，其中，該磷光化合物包含銥。
  21. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，在該激基複合物的該發射光譜的峰波長處該磷光化合物的莫耳吸光係數為5000M-1cm-1以上。
  22. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，該激基複合物的該發射光譜與該磷光化合物的最長波長一側的該吸收帶重疊。
  23. 一種電子裝置，包括具有根據申請專利範圍第13或14項之發光元件的發光裝置。
  24. 一種照明設備，包括具有根據申請專利範圍第13或14項之發光元件的發光裝置。
  25. 根據申請專利範圍第13或14項之發光元件，其中，該第一有機化合物與該第二有機化合物是不同的有機化合物。
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