TWI680600B

TWI680600B - 發光元件

Info

Publication number: TWI680600B
Application number: TW106144897A
Authority: TW
Inventors: 山崎舜平; Shunpei Yamazaki; 瀨尾哲史; Satoshi Seo; 大澤信晴; Nobuharu Ohsawa; 下垣智子; Satoko Shitagaki; 井上英子; Hideko Inoue; 門間裕史; Hiroshi Kadoma; 尾坂晴惠; Harue Osaka; 鈴木邦彥; Kunihiko Suzuki; 竹村保彥; Yasuhiko Takemura
Original assignee: 日商半導體能源研究所股份有限公司; Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2019-12-21
Also published as: TW202029551A; US10930852B2; TW201707252A; JP6568292B2; JP6050007B2; US20120217487A1; KR102093655B1; US20210175429A1; JP2019054270A; US10505120B2; TW202220957A; JP2023099181A; TW201830748A; JP6320494B2; US20200111966A1; TWI831058B; KR20220110717A; KR20210049758A; TWI743606B; KR102028311B1

Abstract

本發明提供一種發光元件，其包括：在一對電極之間的包含客體、n型主體、和p型主體的發光層，其中，n型主體(或p型主體)的三重激發態與基態之間的能量差與客體的三重激發態與基態之間的能量差之差值為0.15eV或更多。或者，在此發光元件中，n型主體的LUMO能階比客體的LUMO能階高0.1eV或更多，或者p型主體的HOMO能階比客體的HOMO能階低0.1eV或更多。

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、非專利文獻1及非專利文獻2)。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元件為面狀光源，因此期望將有機EL元件應用於例如液晶顯示器的背光、照明裝置等的光源。

有機EL元件的發光機理屬於載子注入系統。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重組合，以使發光物質成為激發態，並且當該發光物質由激發態回到基態時發光。激發態有二種類型：單重激發態和三重激發態。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前者是1：3。另外，在本說明書中，在沒有特別的說明時，單重激發態(或三重激發態)是指單重激發態(或三重激發態)中的能階最低的單重激發態(或三重激發態)。

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，來自三重激發態的發光因是在不同的自旋多重態之間的電子躍遷而被稱為磷光。在此，在發射螢光的化合物(以下，稱為螢光化合物)中，通常，在室溫下無法觀察到磷光，且只能觀察到螢光。因此，基於上述單重激發態與三重激發態的比率(=1：3)，使用螢光化合物的發光元件中的內部量子效率(所生成的光子與所注入的載子之比)的理論上的極限被認為是25%。

另一方面，如果使用發射磷光的化合物(以下稱為磷光化合物)，則內部量子效率在理論上可以提高100%。換言之，與螢光化合物相比，可以得到較高的發光效率。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另一種化合物構成的基質中的方式形成發光層。在此，用作基質的化合物被稱為主體，分散在基質中的化合物諸如磷光化合物被稱為客體。

將磷光化合物用作客體的發光元件的發光有數個的基本過程，以下對此基本過程進行說明。

(1)當在客體分子中電子和電洞重組合，客體分子處於激發態時(直接重組合過程)

(1-1)在客體分子的激發態為三重激發態時，客體分子發射磷光。

(1-2)在客體分子的激發態為單重激發態時單重激發態的客體分子進行系間跨越(intersystem crossing)到三重激發態而發射磷光。

換言之，在上述(1)的直接重組合過程中，只要客體分子的系間跨越效率及磷光量子效率高，就可以獲得高發光效率。

(2)當在主體分子中電子和電洞重組合，主體分子處於激發態時(能量轉移過程)。

(2-1)在主體分子的激發態為三重激發態，並且主體分子的三重激發態的能階(T1能階)高於客體分子的T1能階時，激發能量從主體分子轉移到客體分子，而使客體分子處於三重激發態。處於三重激發態的客體分子發射磷光。此外，能量轉移到客體分子的單重激發態的能階(S1能階)理論上是可能的，但是在很多情況下客體分子的S1能階比主體分子的T1能階高，因而使能量轉移到客體分子的單重激發態的能階(S1能階)不容易成為主要能量轉移過程，因此在此省略說明。

(2-2)在主體分子的激發態為單重激發態，並且主體分子的單重激發態的能階(S1能階)高於客體分子的S1能階及T1能階時，激發能量從主體分子轉移到客體分子，客體分子因而處於單重激發態或三重激發態。處於三重激發態的客體分子發射磷光。此外，處於單重激發態的客體分子進行系間跨越到三重激發態而發射磷光。

換言之，在上述(2)的能量轉移過程中，如何使主體分子的三重激發能及單重激發能的兩者高效地轉移到客體分子是重要的。

鑒於上述能量轉移過程，若在激發能量從主體分子轉移到客體分子之前，主體分子本身將該激發能量以光或熱的形式放出而失活，則發光效率降低。

〈能量轉移過程〉

以下，詳細說明分子間的能量轉移過程。

首先，作為分子間的能量轉移機理，提議以下兩個機理。在此，將賦予激發能量的分子記為主體分子，而將接收激發能量的分子記為客體分子。

《福斯特(Förster)機理(偶極-偶極相互作用)》

福斯特機理在能量轉移中不需要分子間的直接接觸。藉由主體分子和客體分子間的偶極振盪的共振現象發生能量轉移。藉由偶極振盪的共振現象，主體分子給客體分子供應能量，因而主體分子處於基態，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k_h ^* _→g。

在公式(1)中，ν表示頻率，f’_h(ν)表示主體分子的歸一化發射光譜(來自單重激發態的能量轉移之螢光光譜，來自三重激發態的能量轉移之磷光光譜)，ε_g(ν)表示客體分子的莫耳吸光係數，N表示阿伏伽德羅數(Avogadro’s number)，n表示介質的折射率，R表示主體分子和客體分子的分子間距離，τ表示所測量的激發態的壽命(螢光壽命或磷光壽命)，c表示光速，Φ表示發光量子效率(來自單重激發態的能量轉移之螢光量子效率，來自三重激發態的能量轉移之磷光量子效率)，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，在無規配向時，K²=2/3。

《德克斯特(Dexter)機理(電子交換相互作用)》

在德克斯特機理(亦稱為德克斯特電子轉移)中，主體分子和客體分子彼此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，而發生能量轉移。公式2示出德克斯特機理的速度常數k_h ^* _→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)表示主體分子的歸一化發射光譜(來自單重激發態的能量轉移之螢光光譜，來自三重激發態的能量轉移之磷光光譜)，ε’_g(ν)表示客體分子的歸一化吸收光譜，L表示有效分子半徑，R表示主體分子和客體分子的分子間距離。

在此，可以認為以公式(3)表示從主體分子到客體分子的能量轉移效率Φ_ET。k_r表示主體分子的發光過程(來自主體分子的單重激發態的能量轉移之螢光，來自主體分子的三重激發態之能量轉移之磷光)的速度常數，k_n表示主體分子的非發光過程(熱失活或系間跨越)的速度常數，τ表示所檢測出的主體分子的激發態的壽命。

首先，從公式(3)可知，為了提高能量轉移效率 Φ_ET，使能量轉移的速度常數k_h ^* _→g比其他競爭的速度常數k_r+k_n(=1/τ)大得多。而且，為了增大該能量轉移的速度常數k_h ^* _→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，主體分子的發射光譜(來自單重激發態的能量轉移之螢光光譜，來自三重激發態的能量轉移之磷光光譜)和客體分子的吸收光譜(由於通常是磷光，所以表示三重激發態與基態之間的能量差)的重疊越大越好。

例如，藉由以主體分子的三重激發態與基態之間的能量差重疊於客體分子的三重激發態與基態之間的能量差的方式選擇材料，可更高效地發生從主體到客體的能量轉移。

然而，從三重激發態的客體分子到基態的主體分子也完全同樣地發生上述能量轉移。而且，這意味著：藉由以主體分子的三重激發態與基態之間的能量差等於或接近客體分子的三重激發態與基態之間的能量差的方式選擇材料，容易產生從客體分子的三重激發態到主體分子的三重激發態的能量轉移。由此，不幸地發生發光效率的降低。

例如，如非專利文獻1所記載那樣，為瞭解決這樣的問題，提出如下方法：使主體分子的三重激發態與基態之間的能量差大於客體分子的三重激發態與基態之間的能量差。

在非專利文獻1中，藉由使主體分子的三重激發態與基態之間的能量差比客體分子的三重激發態與基態之間的能量差大0.3eV(現在訂正為0.15eV)，防止從客體分子的三重激發態到主體分子的三重激發態的轉移。

即，藉由使主體分子的三重激發態與基態之間的能量差比客體分子的三重激發態與基態之間的能量差大0.15eV或更多，可以充分防止從客體分子的三重激發態到主體分子的三重激發態的轉移。

[專利文獻1]國際專利公開案第2000/070655號

[非專利文獻1]Shizuo Tokito et al., “Confinement of triplet energy on phosphorescent molecules for highly-efficient organic blue-light-emitting devices”, Appl. Phys. Lett., 83, 569 (2003).

[非專利文獻2]Vi-En Choong et al., “Organic light-emitting diodes with a bipolar transport layer”, Appl. Phys. Lett., 75, 172 (1999).

然而，像這樣主體分子的能量差與客體分子的能量差不同意味著不容易產生上述福斯特機理或德克斯特機理，由此有發光效率的降低的問題。本發明的一個具體實施方式提供一種解決這樣的矛盾的基於新原理的發光元件。

另外，如上所述，雖然存在各種各樣的激發過程，但是其中失活少的激發過程是直接重組合過程，因此較佳的是，為了提高發光效率或外部量子效率，提高直接重組合過程的比率。本發明的一個具體實施方式的課題是提供一種高效地發生直接重組合過程的方法。另外，本發明的一個具體實施方式的課題是提供一種外部量子效率高的發光元件。

本發明的一個具體實施方式是一種發光元件，其包括：在一對電極之間的包含磷光化合物(客體)、第一有機化合物及第二有機化合物的發光層，其中，第一有機化合物的三重激發態與基態之間的能量差及第二有機化合物的三重激發態與基態之間的能量差都是比客體的三重激發態與基態之間的能量差大0.15eV或更多。

在上述結構中，第一有機化合物及第二有機化合物的組合也可以是形成激基複合物(exciplex)的組合。另外，也可以第一有機化合物的電子傳輸性優越於其電洞傳輸性，並且第二有機化合物的電洞傳輸性優越於其電子傳輸性。在具有這樣的特性時，第一有機化合物及第二有機化合物分別被稱為n型主體、p型主體。

另外，本發明的一個具體實施方式是一種發光元件，其包括：在一對電極之間的包含客體、n型主體、和p型主體的發光層，其中，n型主體的LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital：最低未佔有分子軌道)能階比客體的LUMO能階高0.1eV或更多。

另外，當客體的LUMO能階比n型主體的LUMO能階過低時，在導電特性的方面上不是較佳的。由此，較佳的是，n型主體的LUMO能階En減去客體的LUMO能階Ea之差值(En-Ea)為0.1eV至0.5eV。

另外，本發明的一個具體實施方式是一種發光元件，其包括：在一對電極之間的包含客體、n型主體、和p型主體的發光層，其中，p型主體的HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital：最高佔有分子軌道)能階比客體的HOMO能階低0.1eV或更多。

另外，當客體的HOMO能階比p型主體的HOMO能階過高時，在導電特性的方面上不是較佳的。由此，較佳的是，p型主體的HOMO能階Ep減去客體的HOMO能階Eb之差值(Ep-Eb)為-0.5eV至-0.1eV。

在上述發光元件中，客體較佳為有機金屬錯合物。在上述發光元件中，也可以n型主體及p型主體中的至少一者為螢光化合物。本發明的一個具體實施方式的發光元件可以應用於發光裝置、電子裝置及照明裝置。

在本發明的一個具體實施方式中，發光層包括n型主體分子、p型主體分子和客體分子。當然，分子不需要有規律地排列，也可以是幾乎無規律的狀態。尤其是，當將發光層為50nm或更低的薄膜時，較佳為處於非晶態，由此，較佳為選擇不容易晶化的材料的組合。

另外，如圖1A所示，本發明的一個具體實施方式也可以是一種發光元件，其中，在基板101上重疊地設置第一電極103、具有上述結構的發光層102、和第二電極104。在此，第一電極103是陽極和陰極中的一者，第二電極104是陽極和陰極中的另一者。

另外，如圖1B所示，本發明的一個具體實施方式也可以是一種發光元件，其中，除了第一電極103、發光層102、和第二電極104之外，還重疊地設置第一載子注入層105、第一載子傳輸層106、第二載子注入層107、第二載子傳輸層108。在此，第一載子是電子和電洞中的一者，第二載子是電子和電洞中的另一者。另外，如果第一電極是陽極，則第一載子是電洞，而如果第一電極是陰極，則第一載子是電子。

在本發明的一個具體實施方式中，藉由使主體(n型主體及p型主體)分子的三重激發態與基態之間的能量差比客體分子的三重激發態與基態之間的能量差高0.15eV或更多，可以充分防止從客體分子的三重激發態到主體(n型主體及p型主體)分子的三重激發態的躍遷，從而可以提供外部量子效率高的發光元件。

另一方面，關於使用福斯特機理或德克斯特機理的能量轉移過程，能量可以從n型主體分子和p型主體分子所產生的激基複合物轉移到客體分子。激基複合物在能量轉移到客體分子的階段***為n型主體分子和p型主體分子。n型主體分子(或p型主體分子)的三重激發態與基態之間的能量差比客體分子的三重激發態與基態之間的能量差高0.15eV或更多，由此能量不從客體分子的三重激發態轉移到n型主體分子(或p型主體分子)的三重激發態。

另外，在本發明的一個具體實施方式中，例如，由於n型主體分子的LUMO能階比客體分子的LUMO能階高 0.1eV或更多，所以通過n型主體分子的電子優先進入到客體分子的LUMO能階。結果，客體分子成為陰離子，吸引電洞，及使電洞與電子在客體分子中重組合。

另外，在本發明的一個具體實施方式中，例如，由於p型主體分子的HOMO能階比客體分子的HOMO能階低0.1eV或更多，所以通過p型主體分子的電洞優先進入到客體分子的HOMO能階。結果，客體分子成為陽離子，吸引電子，及使電洞與電子在客體分子中重組合。

像這樣，藉由應用本發明的一個具體實施方式，可以將載子高效地注入到客體分子，提高直接重組合過程的比率。尤其是，在本發明的一個具體實施方式中，由於將n型主體和p型主體混合用於發光層，所以電子傾向通過n型主體分子，且電洞傾向通過p型主體分子。結果，電子從n型主體分子注入到客體分子的LUMO能階，而電洞從p型主體分子注入到客體分子的HOMO能階。

101‧‧‧基板

102‧‧‧發光層

103‧‧‧第一電極

104‧‧‧第二電極

105‧‧‧第一載子注入層

106‧‧‧第一載子傳輸層

107‧‧‧第二載子注入層

108‧‧‧第二載子傳輸層

110‧‧‧EL層

110a‧‧‧EL層

110b‧‧‧EL層

111‧‧‧電荷發生層

201‧‧‧陽極

202‧‧‧電洞注入層

203‧‧‧電洞傳輸層

204‧‧‧發光層

205‧‧‧電子傳輸層

206‧‧‧電子注入緩衝層

207‧‧‧電子繼電層

208‧‧‧複合材料層

209‧‧‧陰極

210‧‧‧EL層

在圖式中：圖1A至圖1D是示出本發明的各種各樣的具體實施方式的圖；圖2A至圖2C是說明本發明的一個具體實施方式的原理的圖；圖3A至圖3C是說明本發明的一個具體實施方式的原理的圖；圖4是示出實施例1的發光元件的亮度-電流密度特性的圖；圖5是示出實施例1的發光元件的亮度-電壓特性的圖；圖6是示出實施例1的發光元件的電流效率-亮度特性的圖；圖7是示出實施例1的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖；圖8是示出實施例1的發光元件的發射光譜的圖；圖9是示出實施例1的發光元件的可靠性測試的結果的圖；圖10是示出實施例2的發光元件的亮度-電流密度特性的圖；圖11是示出實施例2的發光元件的亮度-電壓特性的圖；圖12是示出實施例2的發光元件的電流效率-亮度特性的圖；圖13是示出實施例2的發光元件的外部量子效率-亮度特性的圖；圖14是示出實施例2的發光元件的發射光譜的圖；圖15是示出實施例2的發光元件的可靠性測試的結果的圖。

參照圖式對具體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在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以進行各種變化及修飾。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的具體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。

〈具體實施方式1〉

在本具體實施方式中，參照圖2A至2C說明本發明的一個具體實施方式的發光元件的原理。圖2A示出將兩個n型主體分子(H_n_1、H_n_2)、一個客體分子(G)、兩個p型主體分子(H_p_1、H_p_2)配置為直線狀時的這些分子的能量態。各分子分別具有HOMO、LUMO能階。

在此，為了簡化起見，n型主體分子的LUMO能階En與客體分子的LUMO能階Ea相等，p型主體分子的HOMO能階Ep與客體分子的HOMO能階Eb相等。但是不侷限於上述情況，只要滿足-0.3eV<Ea-En<+0.3eV及-0.3eV<Eb-Ep<+0.3eV。另外，較佳的是，n型主體分子(或p型主體分子)的LUMO能階與HOMO能階之差比客體分子的LUMO能階與HOMO能階之差大0.5eV或更多。

在基態下，n型主體分子、p型主體分子、客體分子的HOMO分別具有兩個電子，n型主體分子、p型主體分子、客體分子的LUMO不具有電子。例如，n型主體分子H_n_2、客體分子G及p型主體分子H_p_2的HOMO分別具有兩個電子，n型主體分子H_n_2、客體分子G及p型主體分子H_p_2的LUMO不具有電子。

另一方面，由於從陽極(圖2A的右側)注入電洞並從陰極(圖2A的左側)注入電子，所以n型主體分子H_n_1的LUMO具有電子，並p型主體分子H_p_1的HOMO只有一個電子(即有一個電洞)。即，n型主體分子H_n_1是陰離子，p型主體分子H_p_1是陽離子。

電子與電洞依此方式在n型主體分子與p型主體分子之間跳動地傳導。另外，如圖2B所示，電子注入到客體分子的LUMO，電洞注入到客體分子的HOMO(直接重組合過程)，客體分子成為激發態(分子內激子(exciton))。像這樣，尤其是，即使是在直接激發重組合過程中，將載子從n型主體及p型主體直接注入到客體的現象稱為Guest Coupled with Complementary Hosts(GCCH：客體與互補主體的偶合)。

另外，從圖2A及2B可以明顯看出，n型主體分子的LUMO能階與HOMO能階之差及p型主體分子的LUMO能階與HOMO能階之差都比客體分子的LUMO能階與HOMO能階之差大很多。由此，由於福斯特機理或德克斯特機理，客體的三重激發態躍遷至n型主體或p型主體的三重激發態的概率充分小。

即，如圖2C所示，當以客體分子G及n型主體分子H_n_1的基態(分別是S0_G、S0_H_n_1)為基準時，n型主體分子H_n_1的三重激發態的能階T1_H_n_1比客體分子G的三重激發態的能階T1_G高△Et(

0.15eV)，因此，在常溫下不容易發生這二者之間的躍遷。另外，在圖2C中，S1_G、S1_H_n_1分別是指客體分子G、n型主體分子H_n_1的單重激發態的能階。

在圖2C中描述n型主體分子的能量態，但是如果p型主體分子的三重激發態的能階高於客體分子的三重激發態的能階，p型主體分子也可以得到同樣的效果。

嚴格而言，分子的LUMO能階與HOMO能階之差不一定是該分子的三重激發態與基態之間的能量差，但是二者之間有一定相關。例如，後述的(乙醯丙酮根)雙(4,6-二苯基嘧啶(diphenylpyrimidinato))銥(III)(縮寫：[Ir(dppm)₂(acac)])用作客體，其HOMO能階與LUMO能階之差為2.58eV，而其三重激發態與基態之間的能量差為2.22eV。另外，用作n型主體的2-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹噁啉(縮寫：2mDBTPDBq-II)之HOMO能階與LUMO能階之差為3.10eV，而其三重激發態與基態之間的能量差為2.54eV，用作p型主體的4,4'-二(1-萘基)-4"-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBNBB)之HOMO能階與LUMO能階之差為3.15eV，而其三重激發態與基態之間的能量差為2.40eV。

此外，使用上述[Ir(dppm)₂(acac)]作為客體，使用上述2mDBTPDBq-II作為n型主體，並且使用上述PCBNBB作為p型主體時，由於2mDBTPDBq-II的三重激發態與基態之間的能量差及PCBNBB的三重激發態與基態之間的能量差(光學測量的結果分別為2.54eV、2.40eV)均比客體的三重激發態與基態之間的能量差(光學測量的結果為2.22eV)高0.18eV或更多，所以客體的三重激發態幾乎沒有躍遷至主體。

另外，作為客體也可以使用(二新戊醯基甲烷)雙(3,5-二甲基-2-苯基吡嗪)銥(III)(縮寫：[Ir(mppr-Me)₂(dpm)])。[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的三重激發態與基態之間的能量差的光學測量的結果為2.24eV。

從而，在使用2mDBTPDBq-II作為n型主體並且使用PCBNBB作為p型主體時，由於2mDBTPDBq-II和PCBNBB的三重激發態與基態之間的能量差比[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的三重激發態與基態之間的能量差高0.16eV或更多，所以客體的三重激發態幾乎沒有躍遷至主體。

如上所述的是將電子和電洞注入到客體的直接重組合過程，但是也可以藉由n型主體分子和p型主體分子形成激基複合物，並該激基複合物的能量轉移到客體分子，使客體分子成為激發態。此時，使用福斯特機理或德克斯特機理進行能量轉移。

激基複合物(exciplex)藉由激發態下的異種分子之間的交互作用形成。一般而言，激基複合物容易在具有較深的LUMO能階的材料與具有較淺的HOMO能階的材料之間形成。例如，p型主體可用作為前者，n型主體可用作為後者。

在此，n型主體和p型主體的HOMO能階及LUMO能階彼此不同，即能階按如下順序由低而高：n型主體的HOMO能階<p型主體的HOMO能階<n型主體的LUMO能階<p型主體的LUMO能階。

另外，當使用該n型主體和p型主體形成激基複合物時，激基複合物的LUMO能階來自n型主體，HOMO能階來自p型主體。從而，激基複合物的能量差小於n型主體的能量差及p型主體的能量差。即，激基複合物的發光波長比n型主體和p型主體的各個發光波長更長。激基複合物的形成過程可以舉出如下粗略分類的兩種過程。

《電致激基複合物(electroplex)》

在本說明書中，電致激基複合物是指基態的n型主體及基態的p型主體直接形成激基複合物。

如上所述，在福斯特機理或德克斯特機理中，當電子和電洞在主體中重組合時，激發能量從激發態的主體轉移到客體，如此使客體處於激發態，而發光。

在此，在激發能量從主體轉移到客體之前，主體本身發光，或激發能量轉換為熱能量，導致失掉激發能量的一部分。尤其是，在主體處於單重激發態時，由於與處於三重激發態的情況相比激發壽命短，所以容易導致單態激子的失活。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，在本發明的一個具體實施方式中，由於n型主體及p型主體存在於同一發光層，所以在很多情況下，由具有載子(陰離子及陽離子)的n型主體分子及p型主體分子形成電致激基複合物。由此，不容易形成激發壽命短的n型主體分子的單態激子或p型主體分子的單態激子。

換言之，在很多情況下，在不形成每個分子的單態激子的狀態下存在有直接形成激基複合物的過程。由此，還可以抑制上述單態激子的失活。而且，將能量從所產生的電致激基複合物轉移到客體，而可以得到發光效率高的發光元件。

《使用激子的激基複合物的形成》

作為另一個過程，可以考慮在作為主體的n型主體分子及p型主體分子中的一者形成單態激子之後，與基態的另一主體分子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，生成n型主體分子或p型主體分子的單態激發態激子，但是如果將該單態激子迅速地變換為激基複合物，可以抑制單態激子的失活。另外，如上所述，當n型主體及p型主體存在於同一的發光層時，不容易發生此過程。

例如，n型主體為具有電子俘獲性的化合物，而p型主體為具有電洞俘獲性的化合物。在這些化合物的HOMO能階的差異及LUMO能階的差異大(明確而言，差異為0.3eV或更高)時，電子優先注入n型主體分子，且電洞優先注入p型主體分子。此時，可以認為與經過單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。

從所形成的激基複合物到客體分子的能量轉移是由於福斯特機理或德克斯特機理發生。如上所述，在這些機理中，例如，主體分子的三重激發態與基態之間的能量差和客體分子的三重激發態與基態之間的能量差越小越較佳。

此時，激基複合物的三重激發態與基態之間的能量差相當於n型主體分子的LUMO能階與p型主體分子的HOMO能階之差，當這些差異等於或近於客體分子的LUMO能階與HOMO能階之差時，可以高效地轉移能量，使客體分子處於三重激發態，而激基複合物本身處於基態。

但是，激基複合物由於只在處於激發態時穩定，所以在回到基態時分離為n型主體分子和p型主體分子。而且，如上所述，由於各個n型主體分子和p型主體分子的三重激發態與基態之間的能量差比客體分子的三重激發態與基態之間的能量差大，所以在室溫下極為不容易發生從客體分子的三重激發態到n型主體分子或p型主體分子的能量轉移。

〈具體實施方式2〉

在本具體實施方式中，參照圖3A至3C說明本發明的一個具體實施方式的發光元件的原理。圖3A示出將兩個n型主體分子(H_n_1、H_n_2)、一個客體分子(G)、兩個p型主體分子(H_p_1、H_p_2)配置為直線狀時的這些分子的能量態。各分子分別具有HOMO、LUMO能階。

在此，n型主體分子的LUMO能階En比客體分子的LUMO能階Ea高0.1eV或更多，並且p型主體分子的HOMO能階Ep比客體分子的HOMO能階Eb高。另外，較佳的是，n型主體分子的LUMO能階與HOMO能階之差及p型主體分子的LUMO能階與HOMO能階之差都是比客體分子的LUMO能階與HOMO能階之差大0.5eV或更多。

如圖3A所示，由於從陽極(圖3A的右側)注入電洞，並從陰極(圖3A的左側)注入電子，所以n型主體分子H_n_1的LUMO具有電子並p型主體分子H_p_1的HOMO只有一個電子(即有一個電洞)。從而，n型主體分子H_n_1是陰離子，p型主體分子H_p_1是陽離子。

電子與電洞依此方式在n型主體分子與p型主體分子之間跳動地傳導。如圖式所示，p型主體分子的LUMO能階比n型主體分子的LUMO能階更高，因此電子在n型主體分子中傳導。另外，n型主體分子的HOMO能階比p 型主體分子的HOMO能階更低，因此電洞在p型主體分子中傳導。

另外，如圖3B所示，電子注入到客體分子的LUMO，使客體分子成為陰離子。在此，n型主體分子的LUMO能階比客體分子的LUMO能階高0.1eV或更多，當然，p型主體分子的LUMO能階更高。從而，進入到客體分子的LUMO的電子成為亞穩態，即成為由客體分子俘獲的狀態。

其結果是，由於客體分子成為帶負電的陰離子，所以由於庫侖相互作用(在圖式中以F表示)而拉引其周圍的電洞。因此，如圖3C所示，p型主體分子H_p_2中的電洞注入到客體分子G。由於庫侖相互作用力相當地大，所以電子和電洞高效地聚集在客體分子內。

另外，當客體分子G的LUMO中的電子與p型主體分子H_p_2的HOMO中的電洞重組合(即，客體分子G的LUMO中的電子轉移到p型主體分子H_p_2的HOMO，或者，p型主體分子H_p_2的HOMO中的電洞轉移到客體分子G的LUMO)時，在此階段產生發光。

另外，如果不可以進行上述電子轉移，p型主體分子H_p_2的HOMO中的電洞轉移到客體分子G的HOMO，使得客體分子G成為激發態。然後，客體分子G轉移到基態，並且在此過程中產生發光。

為了利用庫侖相互作用將電洞拉引至客體，當將(p型主體的HOMO能階)-(客體的HOMO能階)設定為 △Ep，並將(n型主體的LUMO能階)-(客體的LUMO能階)設定為△En時，滿足△Ep<△En+0.2[eV]，較佳為滿足△Ep<△En。藉由上述作用，在客體分子內電洞與電子重組合。

上述過程因客體分子成為陰離子而產生。由於客體分子的HOMO能階低於p型主體分子的HOMO能階，因此如果客體分子的電荷處於中性，不容易電洞注入到客體分子。

圖3A至3C示出n型主體分子的LUMO能階En高於客體分子的LUMO能階Ea，並p型主體分子的HOMO能階Ep高於客體分子的HOMO能階Eb的情況，反之，在p型主體分子的HOMO能階Ep比客體分子的HOMO能階Eb低0.1eV或更多，並n型主體分子的LUMO能階En比客體分子的LUMO能階Ea低0.1eV或更多時，也根據同樣的原理，在客體分子內電洞與電子高效地重組合。此時，首先電洞注入到客體分子的HOMO，然後電子藉由庫侖相互作用而注入到客體分子中。

另外，在n型主體分子的LUMO能階En高於客體分子的LUMO能階Ea，並p型主體分子的HOMO能階Ep低於客體分子的HOMO能階Eb時，可以將電荷更高效地注入到客體，而使客體處於激發態。此時，較佳的是，n型主體分子的LUMO能階En至少比客體分子的LUMO能階Ea高0.1eV或更多，或者p型主體分子的HOMO能階Ep至少比客體分子的HOMO能階Eb低0.1eV或更多。

另外，在成為陰離子的n型主體分子與成為陽離子的p型主體分子相鄰的情況下，有時兩者形成激基複合物。此時，為了使激基複合物附近的客體分子成為激發態，需要經過上述能量轉移過程，且較佳的是，此時盡可能使激基複合物的激發態與基態之間的能量差和客體分子的三重激發態與基態之間的能量差接近。

如果n型主體分子的LUMO能階只比客體分子的LUMO能階高0.1eV，可以選擇p型主體分子的HOMO能階只比客體分子的HOMO能階低0.1eV的材料，而盡可能使激基複合物的激發態與基態之間的能量差和客體分子的三重激發態與基態之間的能量差接近。

明確而言，用作客體的[Ir(dppm)₂(acac)]的LUMO能階、HOMO能階分別為-2.98eV、-5.56eV，用作n型主體的2mDBTPDBq-II的LUMO能階、HOMO能階分別為-2.78eV、-5.88eV，而用作p型主體的PCBNBB的LUMO能階、HOMO能階分別為-2.31eV、-5.46eV。

在應用該組合時，由於客體的LUMO能階低於n型主體及p型主體的LUMO能階，尤其是比n型主體的LUMO能階低0.2eV，所以客體分子容易俘獲電子而成為陰離子。另外，雖然客體分子的HOMO能階比n型主體分子的HOMO能階高，但是客體分子的HOMO能階比p型主體分子的HOMO能階低0.1eV。

從而，如圖3A至3C所示，首先電子注入到客體的LUMO，然後電洞藉由其庫侖相互作用注入到客體中而發光。

另外，[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的LUMO能階為-2.77eV，與n型主體(2mDBTPDBq-II)的LUMO能階(-2.78eV)幾乎相等。另外，[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的HOMO能階為-5.50eV，比p型主體(PCBNBB)的HOMO能階(-5.43eV)低0.07eV。

當[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]與上述n型主體或p型主體一起使用時，這些數值顯示[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的俘獲電子或電洞的作用比[Ir(dppm)₂(acac)]差。

〈具體實施方式3〉

在本具體實施方式中，參照圖1B說明本發明的一個具體實施方式的發光元件。圖1B是示出在第一電極103與第二電極104之間具有EL層110的發光元件的圖。圖1B中的發光元件包括：在第一電極103上按順序層疊的第一載子注入層105、第一載子傳輸層106、發光層102、第二載子傳輸層108、第二載子注入層107、及設置在這些層上的第二電極104。EL層110除了發光層102之外，還包括第一載子注入層105、第一載子傳輸層106、第二載子傳輸層108、第二載子注入層107。注意，EL層110不一定必須包括所有上述層。

在此，第一電極103是陽極和陰極中的一者，第二電極104是陽極和陰極中的另一者。另外，第一載子是電洞和電子中的一者，第二載子是電洞和電子中的另一者。另外，當第一電極是陽極時，第一載子是電洞，而當第一電極是陰極時，第一載子是電子。另外，第一載子注入層105和第二載子注入層107分別是電洞注入層和電子注入層中的一者，第一載子傳輸層106和第二載子傳輸層108是電洞傳輸層和電子傳輸層中的一者。

作為陽極，較佳為使用具有高功函數(具體的是4.0eV或更高)的金屬、合金、導電性化合物以及它們的混合物等中任一者。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錫、氧化銦鋅(IZO)、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，使用在氧化銦中添加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)等範例。

但是，在EL層110中，當與陽極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(受體)混合而構成的複合材料形成時，作為用於陽極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(Al)、銀(Ag)、含鋁的合金(例如Al-Si)等。陽極例如可以藉由濺射法或蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)等形成。

陰極較佳為使用具有低功函數(較佳為3.8eV或更低)的金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物等中任一者形成。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、銀等。

但是，當在EL層110中，在與陰極接觸地形成的層使用將後述有機化合物和電子供體(供體)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、及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，在形成陰極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。

電洞注入層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、氧化鎢或氧化錳。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中任一者：4,4',4"-三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(縮寫：TDATA)、4,4',4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]三苯胺 (縮寫：MTDATA)、4,4'-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：DPAB)、4,4'-雙(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基胺基]苯基}-N-苯基胺基)聯苯(縮寫：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(縮寫：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)等。

另外，可以使用任何高分子化合物(例如低聚物、樹枝狀聚合物或聚合物等)。例如可以使用下列高分子化合物，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-(4-二苯基胺基)苯基]苯基-N'-苯基胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](縮寫：PTPDMA)、和聚[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-乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。

可以將有機化合物與電子受體(受體)混合形成的複合材料用於電洞注入層。這種複合材料因為能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，有機化合物較佳是在傳輸所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(例如，低聚物、樹枝狀聚合物和聚合物)。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或更高的物質。注意，還可以使用上述物質之外的物質，只要是電洞傳輸性大於電子傳輸性的物質。下面，例舉可以用於複合材料的有機化合物的具體例子。

作為可以用於該複合材料的有機化合物，例如可以使用如下材料：芳族胺化合物，諸如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]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)、和4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯胺(縮寫：BPAFLP)等；及咔唑衍生物，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)、和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：2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：t-BuDNA)、2-三級丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(縮寫：DPPA)、2-三級丁基-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)、2-三級丁基蒽(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)]-2-三級丁基蒽、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，可以使用例如下列芳香烴化合物：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(三級丁基)苝、稠五苯、蔻、4,4'-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(縮寫：DPVBi)、或9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮寫：DPVPA)。

作為電子受體，可以舉出例如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(縮寫：F₄-TCNQ)和氯醌等有機化合物及過渡金屬氧化物。另外，還可以舉出屬於週期表第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穩定，吸濕性低，且容易處理。

另外，也可以使用由例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD的上述高分子化合物以及上述電子受體形成的複合材料於電洞注入層。

電洞傳輸層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-苯基胺基]聯苯(縮寫：DFLDPBi)和4,4'-雙[N-(螺環-9,9'-二茀-2-基)-N-苯基胺基]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或更高的物質。然而，還可以使用上述物質之外的物質，只要是電洞傳輸性大於電子傳輸性的物質。另外，包含具有高電洞傳輸性的物質的層不限於單層，還可以層疊兩層或更多層之由上述物質構成的層。

另外，作為電洞傳輸層，也可以使用例如CBP、CzPA、PCzPA等咔唑衍生物或例如t-BuDNA、DNA、DPAnth等蒽衍生物。

此外，作為電洞傳輸層，也可以使用例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD等高分子化合物。

發光層102是包含發光物質的層。本具體實施方式的發光層102包含作為客體的磷光化合物，及作為主體的n型主體及p型主體。n型主體(或p型主體)可以使用兩種以上。

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或更高，尤其較佳為5000M^-1．cm^-1或更高。

作為具有這樣大的莫耳吸光係數的化合物，例如，可以舉出[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]或[Ir(dppm)₂(acac)]等。尤其是藉由使用莫耳吸光係數達到5000M^-1．cm^-1或更高的材料如[Ir(dppm)₂(acac)]，可以獲得外部量子效率達到約30%的發光元件。

作為n型主體，除了上述2mDBTPDBq-II之外，還可以使用具有電子接受性的化合物，例如2-[4-(3,6-二苯基-9H-咔唑-9-基)苯基]二苯並[f,h]喹噁啉(縮寫：2CzPDBq-III)、7-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹噁啉(縮寫：7mDBTPDBq-II)、和6-[3-(二苯並噻吩-4-基)苯基]二苯並[f,h]喹噁啉(縮寫：6mDBTPDBq-II)。

另外，作為p型主體，除了上述PCBNBB之外，還使用具有電洞接受性的化合物，諸如4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：NPB或α-NPD)或4-苯基-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBA1BP)。但是，不侷限於此，例如可以使用滿足具體實施方式1或具體實施方式2所示的能階的關係的n型主體與p型主體的組合。

電子傳輸層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、和雙[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-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(縮寫：PBD)、1,3-雙[5-(對三級丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、3-(4-三級丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯苯基)-1,2,4-*** (縮寫：TAZ)、3-(4-三級丁基苯基)-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)、或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)、或聚[(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或更高的電子遷移率的物質。注意，可以使用上述物質之外的其他物質作為電子傳輸層，只要是其電子傳輸性高於電洞傳輸性。

另外，電子傳輸層不限於單層，也可以是包含上述物質的兩或多個的層的疊層。

電子注入層是包含具有高電子注入性的物質的層。電子注入層可以使用鹼金屬、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的物質。

或者，可以將有機化合物與電子供體(供體)混合形成的複合材料用於電子注入層。這種複合材料因為藉由電子供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，有機化合物較佳在傳輸所產生的電子方面性能優異的材料。明確而言，例如，可以使用上述構成電子傳輸層的物質(如，金屬錯合物或雜芳族化合物等)。

使用對有機化合物顯示供電子性的物質作為電子供體。明確而言，為使用鹼金屬、鹼土金屬和稀土金屬，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、電洞傳輸層、發光層102、電子傳輸層和電子注入層分別可以藉由例如蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、噴墨法或塗覆法等形成。

另外，如圖1C所示，在陽極和陰極之間也可以層疊多個EL層110a、110b。在此情況下，EL層110a、110b分別至少具有發光層。較佳的是，在被層疊的第一EL層110a和第二EL層110b之間設置電荷發生層111。電荷發生層111可以使用上述複合材料來形成。另外，電荷發生層111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，可以使用包含具有供電子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例如發生能量的轉移或猝滅等的問題，並且，由於可以選擇的材料的範圍更廣，從而容易得到兼有高發光效率和長壽命的發光元件。另外，也容易得到從一個EL層得到磷光發光並從另一個EL層得到螢光發光之發光元件。這種結構可以與上述EL層的結構組合使用。

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，使第一EL層110a和第二EL層110b發光顏色互補，因此可以得到整體發射白光的發光元件。同樣原理可以應用於具有三或多個EL層的發光元件。

或者，如圖1D所示，也可以在陽極201和陰極209之間形成EL層210，該EL層210具有電洞注入層202、電洞傳輸層203、發光層204、電子傳輸層205、電子注入緩衝層206、電子繼電層207以及接觸於陰極209的複合材料層208。

設置接觸於陰極209的複合材料層208是較佳的，因為在此情況，尤其當使用濺射法形成陰極209時，可以減輕EL層210所受到的損傷。作為複合材料層208，也可以使用上述之具有高電洞傳輸性的有機化合物與受體物質混合的複合材料。

並且，藉由設置電子注入緩衝層206，可以削弱複合材料層208與電子傳輸層205之間的注入障壁，而可以使在複合材料層208中產生的電子容易注入到電子傳輸層205。

作為電子注入緩衝層206，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；或其化合物(例如鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、和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、和碳酸鹽)、或稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、和碳酸鹽))等。

此外，當電子注入緩衝層206包括具有高電子傳輸性的物質和供體物質時，較佳為以使供體物質對具有高電子傳輸性的物質的質量比為0.001：1至0.1：1之量添加的供體物質。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205同樣的材料來形成。

另外，作為供體物質，可以使用如下物質：鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬及其化合物(例如鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、和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、和碳酸鹽)、和稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、和碳酸鹽))等，除此之外，還可以使用四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、和十甲基二茂鎳等有機化合物。

再者，較佳為在電子注入緩衝層206和複合材料層208之間形成電子繼電層207。電子繼電層207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207，可以將電子迅速傳輸到電子注入緩衝層206。

在複合材料層208和電子注入緩衝層206之間插置電子繼電層207的結構是複合材料層208所包含的受體物質和電子注入緩衝層206所包含的供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207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208所包含的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層205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207包含供體物質時，將該供體物質的供體能階也設定為複合材料層208所包含的受體物質的LUMO能階與電子傳輸層205所包含的具有高電子傳輸性的LUMO能階之間的值。至於能階的具體數值，較佳為將電子繼電層207所包含的具有高電子傳輸性的物質的LUMO能階設定為-5.0eV或更高，更佳為設定為-5.0eV至-3.0eV。

作為電子繼電層207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-氧鍵結和芳香配體的金屬錯合物。

作為電子繼電層207所包含的酞菁類材料，明確而言，較佳為使用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)中的任一者。

作為電子繼電層207所包含的具有金屬-氧鍵結和芳香配體的金屬錯合物，較佳為使用具有金屬-氧雙鍵的金屬錯合物。由於金屬-氧雙鍵具有受體性(容易接受電子的性質)，因此電子的轉移(供予和接受)變得更加容易。並且，可以認為具有金屬-氧雙鍵的金屬錯合物是穩定的。因而，藉由使用具有金屬-氧雙鍵的金屬錯合物，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-氧鍵結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：酞菁錫(IV)氧化錯合物)以及TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex：酞菁鈦氧化錯合物)中的任一者，因為在分子結構上金屬-氧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酞菁類材料。明確而言，較佳為使用例如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，當形成發光元件時具有容易處理的優點，及容易維修用於成膜的裝置之優點。

電子繼電層207還可以包含供體物質。作為供體物質，可以使用例如四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、或十甲基二茂鎳等有機化合物；及鹼金屬；鹼土金屬；稀土金屬及其化合物(例如鹼金屬化合物(包括氧化鋰等氧化物、鹵化物、和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、和碳酸鹽)、和稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、和碳酸鹽))。藉由將這些供體物質包含在電子繼電層207中，使電子容易轉移而能夠以更低的電壓驅動發光元件。

當使供體物質包含在電子繼電層207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208中的受體物質的受體能階的物質。作為具體能階，LUMO能階較佳為-5.0eV或更高，更佳為-5.0eV至-3.0eV。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207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丁酸甲酯)等。

另外，當使電子繼電層207包含供體物質時，可藉由例如對具有高電子傳輸性的物質和供體物質進行共蒸鍍等來形成電子繼電層207。

電洞注入層202、電洞傳輸層203、發光層204以及電子傳輸層205分別使用上述材料形成中任一者。藉由上述步驟，可以製造本具體實施方式的EL層210。

在上述發光元件中，因在陽極和陰極之間產生的電位差，而電流流過，並因在EL層中電洞和電子重組合而發光。而且，該發光穿過陽極和陰極中的任一者或兩者被取出到外部。因此，陽極和陰極中的任一者或兩者成為對可見光具有透光性的電極。

另外，設置在陽極和陰極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，只要在遠離陽極和陰極的部分中設置電洞和電子重組合的發光區，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。

藉由使用本具體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裝置等。

實施例1

在本實施例中，說明本發明的一個具體實施方式的發光元件。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。

以下示出本實施例的發光元件1及對比發光元件2的製造方法。

(發光元件1)

首先，在玻璃基板上藉由濺射法形成含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)，由此形成用作陽極的第一電極。另外，將其厚度設定為110nm，且將其電極面積設定為2mm×2mm。

接著，作為為了在基板上形成發光元件的預處理，在用水洗滌基板表面並在200℃下進行焙燒1小時之後，進行UV臭氧處理370秒。

然後，在將基板放入到其內部被減壓到約10^-4Pa的真空蒸鍍裝置內的加熱室中，並以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板進行約30分鐘的冷卻。

接著，將基板引入到真空蒸鍍裝置內的蒸鍍室。將形成有第一電極的基板以使形成有第一電極的面朝下的方式固定在設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，將真空蒸鍍裝置內的壓力減壓到約10^-4Pa，然後在第一電極上共蒸鍍BPAFLP和氧化鉬(VI)，從而形成電洞注入層。電洞注入層的厚度設定為40nm，BPAFLP與氧化鉬的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。

接著，在電洞注入層上形成厚度為20nm的BPAFLP，以形成電洞傳輸層。

再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBNBB、和[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]以在電洞傳輸層上形成發光層。在此，2mDBTPDBq-II、PCBNBB、[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBNBB：[Ir(mppr-Me)₂(dpm)])。發光層的厚度設定為40nm。

接著，在發光層上形成厚度為10nm的2mDBTPDBq-II膜，以形成第一電子傳輸層。

接著，在第一電子傳輸層上形成厚度為20nm的BPhen膜，以形成第二電子傳輸層。

然後，在第二電子傳輸層上蒸鍍厚度為1nm的氟化鋰(LiF)膜，以形成電子注入層。

最後，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜以形成用作陰極的第二電極。如此，製造本實施例的發光元件1。

(對比發光元件2)

共蒸鍍2mDBTPDBq-II和[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]以形成對比發光元件2的發光層。在此，2mDBTPDBq-II和[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的重量比調節為1：0.05(=2mDBTPDBq-II：[Ir(mppr-Me)₂(dpm)])。發光層的厚度設定為40nm。除了發光層之外，採用與發光元件1同樣的方式製造。

注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。

表1示出藉由上述步驟獲得的發光元件1及對比發光元件2的元件結構。在本實施例中，2mDBTPDBq-II是n型主體，PCBNBB是p型主體，[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]是客體。即，在發光元件1中n型主體和p型主體均存在於發光層內，反之，在對比發光元件2中p型主體不存在於發光層內。

在氮氛圍的手套箱中，對發光元件1及對比發光元件2進行密封以使發光元件不暴露於大氣，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及對比發光元件2的亮度-電流密度特性的圖。在圖4中，橫軸表示電流密度(mA/cm²)，而縱軸表示亮度(cd/m²)。另外，圖5示出發光元件1及對比發光元件2的亮度-電壓特性的圖。在圖5中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m²)。另外，圖6示出發光元件1及對比發光元件2的電流效率-亮度特性的圖。在圖6中，橫軸表示亮度(cd/m²)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖7示出發光元件1及對比發光元件2的外部量子效率-亮度特性的圖。在圖7中，橫軸表示亮度(cd/m²)，而縱軸表示外部量子效率(%)。

此外，表2示出發光元件1及對比發光元件2在亮度大約1000cd/m²時的電壓(V)、電流密度(mA/cm²)、CIE色度座標(x,y)、亮度(cd/m²)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。

另外，圖8示出在發光元件1及對比發光元件2中以0.1mA電流流過時的發射光譜。在圖8中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表2所示，1200cd/m²的亮度下的發光元件1的CIE色座標為(x，y)=(0.56，0.44)，960cd/m²的亮度下的對比發光元件2的CIE色座標為(x，y)=(0.55，0.44)。從上述結果可知，發光元件1和對比發光元件2顯示來自[Ir(mppr-Me)₂(dpm)]的橙色光。

從表2及圖4至圖7可知，發光元件1的電流效率、功率效率、外部量子效率都比對比發光元件2高。一般認為，當將從發光體發射的光提取到外部時，由於在基板和其他層與大氣之間產生全反射，故將只有內部量子效率的 25%至30%的光提取到外部。

考慮到上述情況，對比發光元件2的內部量子效率被估計為至多60%，但是發光元件1的內部量子效率估計為約80%。從上述結果可知，藉由應用本發明的一個具體實施方式，可以實現外部量子效率高的發光元件。

接著，進行發光元件1及對比發光元件2的可靠性測試。圖9示出可靠性測試的結果。在圖9中，縱軸表示以初始亮度為100%的情況下的歸一化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。在可靠性測試中，將初始亮度設定為5000cd/m²，並且在電流密度恆定的條件下驅動發光元件1。

對比發光元件2的120小時後的亮度為初始亮度的58%。此外，發光元件1的630小時後的亮度為初始亮度的65%。從上述結果可知，發光元件1的壽命比對比發光元件2長。從上述結果可知，藉由應用本發明的一個具體實施方式，可以實現可靠性高的元件。

實施例2

在本實施例中，說明本發明的一個具體實施方式的發光元件。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。注意，省略在上述實施例中使用的材料的化學式。

以下示出本實施例的發光元件3的製造方法。

(發光元件3)

首先，在玻璃基板上藉由濺射法形成ITSO，由此形成用作陽極的第一電極。另外，將其厚度設定為110nm，且將其電極面積設定為2mm×2mm。

然後，在將基板放入到其內部被減壓到約10^-4Pa的真空蒸鍍裝置中，並在真空蒸鍍裝置的加熱室中，以170℃進行30分鐘的真空焙燒之後，對基板進行約30分鐘的冷卻。

接著，將形成有第一電極的基板以使形成有第一電極的面朝下的方式固定在設置在真空蒸鍍裝置內的基板支架上，並減壓到約10^-4Pa，然後在第一電極上共蒸鍍BPAFLP和氧化鉬(VI)，從而形成電洞注入層。電洞注入層的厚度設定為40nm，BPAFLP與氧化鉬的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。

接著，在電洞注入層上形成厚度為20nm的 BPAFLP，來形成電洞傳輸層。

再者，共蒸鍍2mDBTPDBq-II、PCBNBB、和[Ir(dppm)₂(acac)]以在電洞傳輸層上形成發光層。在此，2mDBTPDBq-II、PCBNBB、和[Ir(dppm)₂(acac)]的重量比調節為0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBNBB：[Ir(dppm)₂(acac)])。發光層的厚度設定為40nm。

然後，在第二電子傳輸層上蒸鍍厚度為1nm的LiF膜，以形成電子注入層。

最後，蒸鍍厚度為200nm的鋁膜以形成用作陰極的第二電極。如此製造本實施例的發光元件3。

注意，在上述蒸鍍過程中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。

表3示出藉由上述步驟獲得的發光元件3的元件結構。

在氮氛圍的手套箱中，對發光元件3進行密封以使發光元件不暴露於大氣，然後對該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10示出發光元件3的亮度-電流密度特性的圖。在圖10中，橫軸表示電流密度(mA/cm²)，而縱軸表示亮度(cd/m²)。另外，圖11示出發光元件3的亮度-電壓特性的圖。在圖11中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m²)。另外，圖12示出發光元件3的電流效率-亮度特性的圖。在圖12中，橫軸表示亮度(cd/m²)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。另外，圖13示出發光元件3的外部量子效率-亮度特性的圖。在圖13中，橫軸表示亮度(cd/m²)，而縱軸表示外部量子效率(%)。

此外，表4示出發光元件3在亮度1100cd/m²時的電壓(V)、電流密度(mA/cm²)、CIE色度座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。

圖14示出在發光元件3中以0.1mA電流流過時的發射光譜。在圖14中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。另外，如表4所示，1100cd/m²的亮度下的發光元件3的CIE色座標為(x，y)=(0.54，0.46)。從上述結果可知，發光元件3顯示來自於[Ir(dppm)₂(acac)]的橙色光。

從表4及圖10至圖13可知，發光元件3的電流效率、功率效率、外部量子效率分別均較高。尤其是，1100cd/m²的亮度時的外部量子效率高，即28%。該數值換算為90%或更高的內部量子效率。從上述結果可知，藉由應用本發明的一個具體實施方式，可以實現外部量子效率高的發光元件。

接著，進行發光元件3的可靠性測試。圖15示出可靠性測試的結果。在圖15中，縱軸表示以初始亮度為100%的情況下的歸一化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。

在可靠性測試中，將初始亮度設定為5000cd/m²，並且在電流密度恆定的條件下驅動發光元件3。發光元件3在320小時後保持初始亮度的92%的亮度。從上述結果可知，藉由應用本發明的一個具體實施方式，可以實現可靠性高的元件。

實施例3

有機材料的T1能階雖然可以根據該有機材料的薄膜或溶液的光學測量而決定，但是也可以藉由分子軌道計算來得到。例如，為了估計未知的材料的T1能階，可以利用分子軌道計算。在本實施例中，分別算出用作客體的Ir(dppm)₂acac和Ir(mppr-Me)₂dpm、與用作n型主體的2mDBTPDBqⅡ及用作p型主體的PCBNBB的T1能階。

以下示出計算方法。首先，利用密度泛函法(density functional theory，DFT)計算出每個分子的單重基態(S₀)和三重激發態(T₁)的最穩定結構。再者，對S₀和T₁的最穩定結構進行振動分析，而求得被進行零點校正的能量。從S₀和T₁的被進行零點校正的能量差，算出T1能階。

在n型主體分子及p型主體分子的計算中，作為所有原子的基底函數(basis function)，應用6-311G(對每個原子價層軌道使用三個收縮函數的三重***價層基組(triple-split valence basis set)的基底函數)。藉由利用上述基底函數，例如，在H原子的情況下考慮1s至3s的軌道，而在C原子的情況下考慮1s至4s、2p至4p的軌道。此外，為了提高計算準確度，分別向H原子和H原子以外的原子添加作為極化基組(polarization basis set)的p函數和d函數。利用B3LYP作為泛函數來規定關於交換相關能的各參數的權重。

在客體分子的計算中，利用LanL2DZ作為Ir原子的基底函數。利用6-311G作為Ir原子以外的原子的基底函數。此外，為了提高計算準確度，分別向H原子和H原子以外的原子添加作為極化基組的p函數和d函數。利用 B3PW91作為泛函數來規定關於交換相關能的各參數的權重。

另外，作為量子化學計算程式，使用Gaussian09。使用高性能電腦(日本SGI株式會社製，Altix4700)進行計算。

藉由計算而得到的Ir(dppm)₂acac的T1能階為2.13eV，Ir(mppr-Me)₂dpm的T1能階為2.13eV，2mDBTPDBqⅡ的T1能階為2.42eV，PCBNBB的T1能階為2.31eV。這些數值近於藉由光學測量而得到的數值。

從如上結果可知，用作n型主體的2mDBTPDBqⅡ及用作p型主體的PCBNBB的T1能階比用作客體的Ir(dppm)₂acac或Ir(mppr-Me)₂dpm的T1能階均高0.15eV或更多。由此，可以充分防止從客體分子的三重激發態到n型主體分子或p型主體分子的三重激發態的躍遷，而可以得到外部量子效率高的發光元件。

如上所述，藉由光學測量而得到的T1能階非常近於藉由分子軌道計算而得到的T1能階。從而，即使不合成新有機化合物，也可以藉由進行分子軌道估計該有機化合物的T1能階，及評估是否該有機化合物可用於提高發光效率。

Claims

一種發光元件，其包括：一對電極；電洞傳輸層；及在該對電極中之一者與該電洞傳輸層之間的發光層，該發光層包括：磷光化合物；第一有機化合物；及第二有機化合物，其中該第一有機化合物的三重激發態與基態之間的能量差比該磷光化合物的三重激發態與基態之間的能量差大0.15eV或更多，其中該第二有機化合物的三重激發態與基態之間的能量差比該磷光化合物的三重激發態與基態之間的能量差大0.15eV或更多，其中該第一有機化合物及該第二有機化合物之組合可在二者之間形成激基複合物，其中該激基複合物的激發能量轉移到該磷光化合物，其中該磷光化合物、該第一有機化合物和該第二有機化合物混合於該發光層中，及其中該磷光化合物為有機金屬錯合物。
一種發光元件，其包括：一對電極；及在該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；及第二有機化合物，其中將該第一有機化合物的LUMO能階En減去該磷光化合物的LUMO能階Ea所得到的(En-Ea)值是0.1eV至0.5eV，其中該第一有機化合物及該第二有機化合物之組合可在二者之間形成激基複合物，其中該激基複合物的激發能量轉移到該磷光化合物，及其中該磷光化合物、該第一有機化合物和該第二有機化合物混合於該發光層中。
一種發光元件，其包括：一對電極；及在該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；及第二有機化合物，其中將該第二有機化合物的HOMO能階Ep減去該磷光化合物的HOMO能階Eb所得到的(Ep-Eb)值是-0.5eV至-0.1eV，其中該第一有機化合物及該第二有機化合物之組合可在二者之間形成激基複合物，其中該激基複合物的激發能量轉移到該磷光化合物，及其中該磷光化合物、該第一有機化合物和該第二有機化合物混合於該發光層中。
根據申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件，其中該激基複合物係由該第一有機化合物的陰離子和該第二有機化合物的陽離子形成。
根據申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件，其中該第一有機化合物和該第二有機化合物中的至少一者為螢光化合物。
根據申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件，其中該第一有機化合物具有電子傳輸性，及其中該第二有機化合物具有電洞傳輸性。
根據申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件，其中該第一有機化合物的最高佔有分子軌道能階低於該第二有機化合物的最高佔有分子軌道能階，其中該第二有機化合物的最高佔有分子軌道能階低於該第一有機化合物的最低未佔有分子軌道能階，及其中該第一有機化合物的最低未佔有分子軌道能階低於該第二有機化合物的最低未佔有分子軌道能階。
根據申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件，其中位於該磷光化合物之最長波長側的吸收帶之莫耳吸光係數為2000M^-1．cm^-1或更高。