发光元件、显示装置、电子设备及照明装置的制作方法
本发明的一个方式涉及一种发光元件或包括该发光元件的显示装置、电子设备及照明装置。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个实施方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(compositionofmatter)。因此，更具体而言，作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、这些装置的驱动方法或制造方法。
背景技术：
近年来，对利用电致发光(electroluminescence：el)的发光元件的研究开发日益火热。这些发光元件的基本结构是在一对电极之间夹有包含发光物质的层(el层)的结构。通过将电压施加到该元件的电极间，可以获得来自发光物质的发光。
因为上述发光元件是自发光型发光元件，所以使用该发光元件的显示装置具有如下优点：具有良好的可见度；不需要背光源；以及功耗低等。而且，该显示装置还具有如下优点：能够被制造得薄且轻；以及响应速度快等。
当使用将有机化合物用作发光性物质并在一对电极间设置包含该发光性物质的el层的发光元件(例如，有机el元件)时，通过将电压施加到一对电极间，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到发光性el层，而使电流流过。而且，注入的电子与空穴重新结合而使发光性有机化合物成为激发态，而可以获得发光。
作为有机化合物所形成的激发态的种类，有单重激发态(s＊)及三重激发态(t＊)，来自单重激发态的发光被称为荧光，来自三重激发态的发光被称为磷光。另外，在该发光元件中，单重激发态与三重激发态的统计学上的产生比例是s＊:t＊＝1:3。因此，与使用发射荧光的化合物(荧光性化合物)的发光元件相比，使用发射磷光的化合物(磷光性化合物)的发光元件的发光效率更高。因此，近年来，对使用能够将三重激发能转换为发光的磷光性化合物的发光元件的研究开发日益火热。
作为能够将三重激发能的一部分转换为发光的材料，除了磷光性化合物以外，已知有热活化延迟荧光(thermallyactivateddelayedfluorescence：tadf)材料。在热活化延迟荧光材料中，通过反系间窜越由三重激发态产生单重激发态，并且单重激发态被转换为发光。
由两种有机化合物形成的激基复合物的单重激发态和三重激发态的能量差小，所以提出了将该激基复合物用作热活化延迟荧光材料的方法(例如，参照专利文献1)。
[专利文献1]日本专利申请公开第2014-45184号公报
为了提高包含热活化延迟荧光材料的发光元件的发光效率，优选从三重激发态高效地产生单重激发态，且被要求提供在将激基复合物用作热活化延迟荧光材料的发光元件中进一步提高发光效率的方法。
另外，为了从发光元件得到白色等的多种颜色的发光，需要使呈现不同颜色的发光性物质同时高效地发光，但是难以以能够得到所希望的发光颜色的方式进行控制。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种发光效率高的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种发射光谱较宽的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种功耗得到降低的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的发光装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。
注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不一定需要实现所有上述目的。另外，上述目的以外的目的可以从说明书等的记载得知并衍生。
本发明的一个方式是一种包括两种有机化合物的发光元件，该两种有机化合物组合而形成激基复合物，其中一个有机化合物具有将三重激发能转换为发光的功能。
另外，本发明的一个方式是一种包括发光层的发光元件，该发光层包括第一有机化合物和第二有机化合物，第一有机化合物和第二有机化合物中的一个的lumo能级为第一有机化合物和第二有机化合物中的另一个的lumo能级以上，第一有机化合物和第二有机化合物中的一个的homo能级为第一有机化合物和第二有机化合物中的另一个的homo能级以上，第一有机化合物和第二有机化合物组合而形成激基复合物，第一有机化合物具有将三重激发能转换为发光的功能，第二有机化合物的最低三重激发能级为第一有机化合物的最低三重激发能级以上，第一有机化合物的最低三重激发能级为激基复合物的最低三重激发能级以上，并且发光层的发光包括第一有机化合物的发光和激基复合物的发光。
另外，本发明的另一个方式是一种包括发光层的发光元件，该发光层包括第一有机化合物和第二有机化合物，第一有机化合物的lumo能级为第二有机化合物的lumo能级以上，第一有机化合物的homo能级为第二有机化合物的homo能级以上，第一有机化合物和第二有机化合物组合而形成激基复合物，第一有机化合物为具有三重态mlct迁移的吸收带的有机金属配合物，第二有机化合物的最低三重激发能级为第一有机化合物的最低三重激发能级以上，第一有机化合物的最低三重激发能级为激基复合物的最低三重激发能级以上，并且发光层的发光包括第一有机化合物的发光和激基复合物的发光。
在上述各结构中，激基复合物的发光与第一有机化合物的发光的强度比例优选为1:9至9:1。另外，激基复合物的发光的强度优选高于第一有机化合物的发光的强度。
另外，上述各结构的发光元件优选还包括第三有机化合物，该第三有机化合物的homo能级优选为第二有机化合物的homo能级以上。另外，第三有机化合物优选具有传输空穴的功能。另外，第三有机化合物优选包含富π电子型杂芳香骨架和芳香胺骨架中的至少一个。
另外，在上述各结构中，第二有机化合物优选具有传输电子的功能。另外，第二有机化合物优选包含缺π电子型杂芳香骨架。
另外，在上述各结构中，第一有机化合物优选包含铱。另外，第一有机化合物优选包括键合于铱的配体，该配体包含含氮五元杂环骨架。
另外，本发明的另一个方式是一种显示装置，包括：上述各结构的发光元件；以及滤色片和晶体管之中的至少一个。另外，本发明的另一个方式是一种电子设备，包括：该显示装置；以及框体和触摸传感器之中的至少一个。另外，本发明的另一个方式是一种照明装置，包括：上述各结构的发光元件；以及框体和触摸传感器之中的至少一个。另外，本发明的一个方式在其范畴内不仅包括具有发光元件的发光装置，还包括具有发光装置的电子设备。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示装置或光源(包括照明装置)。另外，发光装置有时还包括如下模块：在发光元件中安装有连接器诸如fpc(flexibleprintedcircuit：柔性电路板)或tcp(tapecarrierpackage：载带封装)的显示模块；在tcp端部中设置有印刷线路板的显示模块；或者ic(集成电路)通过cog(chiponglass：玻璃上芯片)方式直接安装在发光元件上的显示模块。
根据本发明的一个方式，可以提供一种发光效率高的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种发射光谱较宽的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种功耗低的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的发光装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的显示装置。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。另外，本发明的一个方式并不一定需要具有所有上述效果。另外，上述效果以外的效果可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并衍生。
附图说明
图1是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图；
图2a至图2c是本发明的一个方式的发光元件的发光层的截面示意图及说明能级相关的图；
图3a至图3c是本发明的一个方式的发光元件的发光层的截面示意图及说明能级相关的图；
图4a和图4b是本发明的一个方式的发光元件的发光层的能级相关的图；
图5是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图；
图6是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图；
图7a和图7b是本发明的一个方式的发光元件的截面示意图；
图8a和图8b是说明本发明的一个方式的显示装置的俯视图及截面示意图；
图9a和图9b是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图10a和图10b是说明本发明的一个方式的显示装置的截面示意图；
图11a至图11g是说明本发明的一个方式的电子设备的图；
图12a至图12c是说明本发明的一个方式的显示装置的透视图；
图13是说明本发明的一个方式的照明装置的图；
图14是说明实施例的发光元件的亮度-电流密度特性的图；
图15是说明实施例的发光元件的亮度-电压特性的图；
图16是说明实施例的发光元件的电流效率-亮度特性的图；
图17是说明实施例的发光元件的电力效率-亮度特性的图；
图18是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图19是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图20是说明实施例的发光元件的亮度-电流密度特性的图；
图21是说明实施例的发光元件的亮度-电压特性的图；
图22是说明实施例的发光元件的电流效率-亮度特性的图；
图23是说明实施例的发光元件的电力效率-亮度特性的图；
图24是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图25是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图26是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图27是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图28是说明实施例的客体材料的吸收光谱的图；
图29是说明实施例的发光元件的亮度-电流密度特性的图；
图30是说明实施例的发光元件的亮度-电压特性的图；
图31是说明实施例的发光元件的电流效率-亮度特性的图；
图32是说明实施例的发光元件的电力效率-亮度特性的图；
图33是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图34是说明实施例的发光元件的电致发射光谱的图；
图35是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图36是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图37是说明实施例的客体材料的吸收光谱的图；
图38是说明实施例的薄膜的过渡发光特性的图；
图39是说明实施例的薄膜的时间分辨发射光谱的图；
图40是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图41是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图42是说明实施例的薄膜的过渡发光特性的图；
图43是说明实施例的薄膜的过渡发光特性的图；
图44是说明实施例的薄膜的发射光谱的图；
图45是说明实施例的客体材料的吸收光谱的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明，其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
另外，为了便于理解，有时在附图等中示出的各结构的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图等所公开的位置、大小、范围等。
另外，在本说明书等中，为了容易理解，附加了第一、第二等序数词，而其有时并不表示工序顺序或叠层顺序。因此，例如可以将“第一”适当地置换为“第二”或“第三”等而进行说明。另外，本说明书等中所记载的序数词与用于指定本发明的一个方式的序数词有时不一致。
注意，在本说明书等中，当利用附图说明发明的结构时，有时在不同的附图中共同使用表示相同的部分的符号。
另外，在本说明书等中，可以将“膜”和“层”相互调换。例如，有时可以将“导电层”换称为“导电膜”。另外，有时可以将“绝缘膜”换称为“绝缘层”。
另外，在本说明书等中，单重激发态(s*)是指具有激发能的单重态。另外，s1能级是单重激发能级的最低能级，其是指最低单重激发态(s1状态)的激发能级。另外，三重激发态(t*)是指具有激发能的三重态。另外，t1能级是三重激发能级的最低能级，其是指最低三重激发态(t1状态)的激发能级。另外，在本说明书等中，即使表示为“单重激发态”或“单重激发能级”也有时分别表示s1状态或s1能级。另外，即使表示为“三重激发态”或“三重激发能级”也有时分别表示t1状态或t1能级。
另外，在本说明书等中，荧光性化合物是指在从单重激发态返回到基态时在可见光区域发光的化合物。磷光性化合物是指在从三重激发态返回到基态时在室温下在可见光区域发光的化合物。换言之，磷光性化合物是指能够将三重激发能转换为可见光的化合物之一。
注意，在本说明书等中，室温是指0℃以上且40℃以下的范围内的温度。
另外，在本说明书等中，蓝色的波长区域是指400nm以上且小于490nm的波长区域，蓝色的发光在该波长区域具有至少一个发射光谱峰值。另外，绿色的波长区域是指490nm以上且小于580nm的波长区域，绿色的发光在该波长区域具有至少一个发射光谱峰值。另外，红色的波长区域是指580nm以上且680nm以下的波长区域，红色的发光在该波长区域具有至少一个发射光谱峰值。
实施方式1
在本实施方式中，参照图1至图4b说明本发明的一个方式的发光元件。
〈发光元件的结构例子1〉
首先，下面将参照图1说明本发明的一个方式的发光元件的结构。
图1是本发明的一个方式的发光元件150的截面示意图。
发光元件150包括一对电极(电极101及电极102)，并包括设置在该一对电极间的el层100。el层100至少包括发光层130。
另外，图1所示的el层100除了发光层130以外还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层118及电子注入层119等功能层。
注意，虽然在本实施方式中以一对电极中的电极101为阳极且电极102为阴极来进行说明，但是发光元件150的结构并不局限于此。也就是说，也可以将电极101用作阴极且将电极102用作阳极，倒序地层叠该电极间的各层。换言之，从阳极一侧依次层叠空穴注入层111、空穴传输层112、发光层130、电子传输层118及电子注入层119即可。
注意，el层100的结构不局限于图1所示的结构，只要包括选自空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层118及电子注入层119中的至少一个即可。或者，el层100也可以包括具有如下功能的功能层：能够减少空穴或电子的注入势垒；能够提高空穴或电子的传输性；能够阻碍空穴或电子的传输性；或者能够抑制电极所引起的猝灭现象等。功能层既可以是单层又可以是层叠有多个层的结构。
〈发光元件的发光机理1〉
以下说明发光层130的发光机理。
图2a是示出图1所示的发光层130的一个例子的截面示意图。图2a所示的发光层130包括客体材料131及主体材料132。
在本发明的一个方式的发光元件150中，通过将电压施加到一对电极(电极101及电极102)间，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到el层100，而使电流流过。并且，注入的电子及空穴重新结合，从而形成激子。在因载流子(电子及空穴)的复合而产生的激子中，单重激子与三重激子的比(以下，称为激子产生概率)的统计概率为1:3。也就是说，产生单重激子的比率为25％，产生三重激子的比率为75％，由此为了提高发光元件的发光效率，使三重激子有助于发光是重要的。
由此，用于发光层130的发光材料优选为具有将三重激发能转换为发光的功能的材料。在发光性化合物中，能够发射磷光的化合物(以下也称为磷光性化合物)具有将三重激发能转换为发光的功能。由此，优选使用磷光性化合物作为发光元件150的发光材料。
在使用磷光性化合物作为发光层130的发光材料的情况下，磷光性化合物的t1能级优选低于发光层130所包含的其他材料(主体材料132等)的t1能级。由此，不容易产生磷光性化合物的三重激发能的猝灭，可以从磷光性化合物高效地得到发光。
另外，作为能够将三重激发能转换为发光的材料，除了磷光性化合物之外，还可以举出热活化延迟荧光(tadf)材料。注意，热活化延迟荧光材料是指s1能级与t1能级的差较小且具有通过反系间窜越将三重激发能转换为单重激发能的功能的材料。因此，能够通过微小的热能量将三重激发能上转换(upconversion)为单重激发能(反系间窜越)并能够高效地呈现来自单重激发态的发光(荧光)。由两种物质形成激发态的激基复合物(也称为exciplex)具有将三重激发能的一部分转换为发光的热活化延迟荧光材料的功能。由此，优选使用激基复合物作为发光元件150的发光材料。
在使用激基复合物作为发光层130的发光材料的情况下，激基复合物的t1能级优选低于发光层130所包含的其他材料(主体材料132等)的t1能级。由此，不容易产生激基复合物的三重激发能的猝灭，可以高效地得到由激基复合物引起的三重激发能的反系间窜越及后续发生的从单重激发能的发光。
由上述能级的关系可知，将磷光性化合物和激基复合物都用作发光层130的发光材料，以高效地得到基于该磷光性化合物的发光和基于该激基复合物的发光的双方是困难的。但是，本发明人发现：当将磷光性化合物用作客体材料131，该客体材料131和主体材料132形成激基复合物时，可以从该激基复合物和该客体材料131的双方高效地得到发光。
《能量转移机理》
这里，对分子间的能量转移过程的控制因素进行说明。作为分子间的能量转移的机理，提出了福斯特
《福斯特机理》
在福斯特机理中，在能量转移中不需要分子间的直接接触，通过第一材料与第二材料间的偶极振荡的共振现象发生能量转移。通过偶极振荡的共振现象，第一材料给第二材料供应能量，激发态的第一材料成为基态，基态的第二材料成为激发态。另外，算式(1)示出福斯特机理的速度常数kh*→g。
在算式(1)中，ν表示振荡数，f’h(ν)表示第一材料的归一化发射光谱(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光光谱，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光光谱)，εg(ν)表示第二材料的摩尔吸光系数，n表示阿伏伽德罗数，n表示介质的折射率，r表示第一材料与第二材料的分子间距，τ表示所测量的激发态的寿命(荧光寿命或磷光寿命)，c表示光速，φ表示发光量子产率(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光量子产率，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光量子产率)，k2表示第一材料和第二材料的跃迁偶极矩的取向的系数(0至4)。另外，在无规取向中，k2＝2/3。
《德克斯特机理》
在德克斯特机理中，第一材料和第二材料接近于产生轨道的重叠的接触有效距离，通过交换激发态的第一材料的电子和基态的第二材料的电子，发生能量转移。另外，算式(2)示出德克斯特机理的速度常数kh*→g。
在算式(2)中，h表示普朗克常数，k表示具有能量维数(energydimension)的常数，ν表示振荡数，f’h(ν)表示第一材料的归一化发射光谱(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光光谱，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光光谱)，ε’g(ν)表示第二材料的归一化吸收光谱，l表示有效分子半径，r表示第一材料与第二材料的分子间距。
在此，从第一材料到第二材料的能量转移效率φet以算式(3)表示。kr表示第一材料的发光过程(当考虑由单重激发态的能量转移时，相当于荧光，而当考虑由三重激发态的能量转移时，相当于磷光)的速度常数，kn表示第一材料的非发光过程(热失活或系间窜跃)的速度常数，τ表示所测量的第一材料的激发态的寿命。
从算式(3)可知，为了提高能量转移效率φet，增大能量转移的速度常数kh*→g，其他竞争的速度常数kr+kn(＝1/τ)相对变小，即可。
《向激基复合物的激发能转移》
首先，考虑基于福斯特机理的能量转移。通过将算式(1)代入到算式(3),可以消去τ。因此，在福斯特机理中，能量转移效率
另外，第一材料的发射光谱(在说明来自单重激发态的能量转移时是荧光光谱，在说明来自三重激发态的能量转移时是磷光光谱)与第二材料的吸收光谱(相当于从单重基态到单重激发态的迁移的吸收)的重叠优选为大。再者，第二材料的摩尔吸光系数优选为高。这意味着第一材料的发射光谱与呈现在第二材料的最长波长一侧的吸收带重叠。注意，由于在使用激基复合物作为第二材料时从单重基态到单重激发态的直接跃迁及从单重基态到三重激发态的直接跃迁为禁戒跃迁，因此可以忽视第二材料中的摩尔吸光系数。由此，可以忽视基于福斯特机理的从第一材料到第二材料的激发能转移过程。
接着，考虑基于德克斯特机理的能量转移。从算式(2)可知，为了增大速度常数kh*→g，第一材料的发射光谱(在说明来自单重激发态的能量转移时是荧光光谱，在说明来自三重激发态的能量转移时是磷光光谱)与第二材料的吸收光谱(相当于从单重基态到单重激发态的迁移的吸收)的重叠优选为大。因此，能量转移效率的最优化可以通过使第一材料的发射光谱与呈现在第二材料的最长波长一侧的吸收带重叠而实现。在此情况下也由于在使用激基复合物作为第二材料时从单重基态到单重激发态的直接跃迁及从单重基态到三重激发态的直接跃迁为禁戒跃迁，因此可以忽视第二材料的吸收光谱。由此，可以忽视基于德克斯特机理的从第一材料到第二材料的激发能转移过程。
由此，在使用激基复合物作为第二材料的情况下，在从第一材料到第二材料的能量转移过程中不会发生基于福斯特机理和德克斯特机理双方的机理的能量转移。
《能级相关》
在本发明的一个方式中，客体材料131优选为磷光性化合物。在下面的说明中，说明作为客体材料131使用磷光性化合物的结构。注意，也可以将客体材料131换称为磷光性化合物。
另外，发光层130所包括的客体材料131及主体材料132优选组合而形成激基复合物。
作为客体材料131与主体材料132的组合，只要是能够形成激基复合物的组合即可，优选其中一个是具有传输空穴的功能(空穴传输性)的化合物，另一个是具有传输电子的功能(电子传输性)的化合物。在该情况下，更容易形成供体-受体型的激基复合物，而可以高效地形成激基复合物。另外，当客体材料131与主体材料132的组合是具有空穴传输性的化合物与具有电子传输性的化合物的组合时，能够通过调整其混合比而容易地控制载流子的平衡。具体而言，具有空穴传输性的化合物:具有电子传输性的化合物优选在1:9至9:1(重量比)的范围内。另外，通过具有该结构，可以容易地控制载流子的平衡，由此也可以容易地对载流子重新结合区域进行控制。
另外，作为高效地形成激基复合物的客体材料和主体材料的组合，优选的是，客体材料131及主体材料132中的一个的最高占据分子轨道(highestoccupiedmolecularorbital，也称为homo)能级高于另一个的homo能级，且该一个的最低空分子轨道(lowestunoccupiedmolecularorbital，也称为lumo)能级高于该另一个的lumo能级。
注意，化合物的lumo能级及homo能级可以从通过循环伏安(cv)测得的化合物的电化学特性(还原电位及氧化电位)求出。
例如，当客体材料131具有空穴传输性而主体材料132具有电子传输性时，如图2b所示的能带图那样,优选的是，客体材料131的homo能级高于主体材料132的homo能级，且客体材料131的lumo能级高于主体材料132的lumo能级。具体而言，客体材料131的homo能级与主体材料132的homo能级的能量差优选为0.1ev以上，更优选为0.2ev以上，进一步优选为0.3ev以上。另外，客体材料131的lumo能级与主体材料132的lumo能级的能量差优选为0.1ev以上，更优选为0.2ev以上，进一步优选为0.3ev以上。由于该能量差，从一对电极(电极101及电极102)注入的电子及空穴分别容易注入到客体材料131及主体材料132，所以是优选的。
另外，在图2b中，guest(131)表示客体材料131，host(132)表示主体材料132，△eg表示客体材料131的lumo能级和homo能级的能量差，△eh1表示主体材料132的lumo能级和homo能级的能量差，并且△eex表示主体材料132的lumo能级和客体材料131的homo能级的能量差。
另外，此时，由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的lumo和homo分别在于客体材料131和主体材料132中。另外，该激基复合物的激发能大致相当于主体材料132的lumo能级和客体材料131的homo能级的能量差(△eex)，其小于客体材料131的lumo能级和homo能级的能量差(△eg)及主体材料132的lumo能级和homo能级的能量差(△eh1)。因此，通过由客体材料131和主体材料132形成激基复合物，可以以较低的激发能形成激发态。另外，该激基复合物因具有相当于较低的激发能的能量而能够形成稳定的激发态。
图2c示出发光层130中的客体材料131及主体材料132的能级相关。注意，图2c中的记载及符号表示的是如下：
·guest(131)：客体材料131(磷光性化合物)
·host(132)：主体材料132
·sg：客体材料131的s1能级
·tg：客体材料131的t1能级
·sh1：主体材料132的s1能级
·th1：主体材料132的t1能级
·se：激基复合物的s1能级
·te：激基复合物的t1能级
在本发明的一个方式的发光元件中，发光层130所包含的客体材料131及主体材料132形成激基复合物。激基复合物的s1能级(se)与激基复合物的t1能级(te)成为相邻的能级(参照图2c的路径e1)。
激基复合物是由两种物质形成的激发态，在是光激发的情况下，激基复合物通过处于激发态的一个物质与处于基态的相邻的另一个物质的相互作用而形成。当通过发射光而返回基态时，形成激基复合物的两种物质分别恢复原来的物质的状态。当是电激发的情况下，当一个物质处于激发态时，迅速地与相邻的另一个物质起相互作用而形成激基复合物。或者，可以通过使一个物质接收空穴而另一个接收电子起相互作用来迅速地形成激基复合物。激基复合物的激发能级(se或te)比形成激基复合物的各物质(客体材料131及主体材料132)的s1能级(sg及sh1)低，所以可以以更低的激发能形成激发态。由此，可以降低发光元件150的驱动电压。
由于激基复合物的s1能级(se)与t1能级(te)是相邻的能级，因此具有呈现热活化延迟荧光的功能。也就是说，激基复合物具有通过反系间窜越(上转换：upconvert)将三重激发能转换为单重激发能的功能。(参照图2c的路径e2)。因此，在发光层130中产生的三重激发能的一部分因激基复合物而转换为单重激发能。为此，激基复合物的s1能级(se)与t1能级(te)的能量差优选大于0ev且为0.2ev以下，更优选为大于0ev且为0.1ev以下。注意，为了高效地使反系间窜越发生，激基复合物的t1能级(te)优选低于构成激基复合物的各物质(客体材料131及主体材料132)的t1能级(tg及th1)。由此，不容易产生客体材料131及主体材料132所导致的激基复合物的三重激发能的猝灭，而高效地发生反系间窜越。
另外，激基复合物只在激发态下存在，激基复合物的激发能级(se及te)是只在形成有激基复合物的状态下存在的能级，由此不能发生从形成激基复合物的各物质(客体材料131及主体材料132)的基态向激基复合物的激发态的直接跃迁。因此，不能发生从客体材料131的激发能级(sg及tg)或主体材料132的激发能级(sh1及th1)向激基复合物的激发能级(se及te)的激发能跃迁。由此，通过适当地控制客体材料131和主体材料132的激基复合物的生成几率，可以从该激基复合物和该客体材料131的双方高效地得到发光。
为此，主体材料132的t1能级(th1)优选为客体材料131的t1能级(tg)以上。另外，客体材料131的t1能级(tg)优选为由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的t1能级(te)以上。由此，不容易产生由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的激发能的猝灭，可以高效地得到由激基复合物引起的三重激发能转换为单重激发能的反系间窜越及后续发生的从单重激发能的发光。再者，如上所述，也不容易产生客体材料131的激发能的猝灭，可以从客体材料131高效地得到发光。
另外，当客体材料131中的载流子的直接重新结合过程占优势时，不容易产生由客体材料131和主体材料132形成激基复合物的过程。由此，优选以所希望的几率产生客体材料131中的载流子的直接重新结合过程和经激基复合物生成过程的能量迁移过程(图2c的路径e1及e2)的双方。为此，在主体材料132与客体材料131的重量比中客体材料131所占比例优选较低，具体而言，相对于主体材料132的客体材料131的重量比优选为0.01以上且0.5以下，更优选为0.05以上且0.3以下。
通过以所希望的比例得到从客体材料131的发光和从由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的发光，可以控制发光元件的发光颜色。例如，只要以使发光元件的发光颜色成为白色或类似的颜色的方式调整从客体材料131的发光和从由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的发光的比例，即可，具体而言，从客体材料131的发光和从由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的发光的比例优选在1:9至9:1的范围内，更优选在1:5至5:1的范围内。另外，发光元件的发光也可以为除此以外的发光。
另外，也可以采用客体材料131具有电子传输性且主体材料132具有空穴传输性的结构。在此情况下，如图4a所示的能带图那样，主体材料132的homo能级优选高于客体材料131的homo能级，而主体材料132的lumo能级优选高于客体材料131的lumo能级。
<发光元件的发光机理2>
接着，参照图3a说明与图2a所示的发光层不同的结构例子。
图3a是示出图1所示的发光层130的一个例子的截面示意图。图3a所示的发光层130包括客体材料131、主体材料132以及主体材料133。
在发光层130中，主体材料132或主体材料133的重量比最多，客体材料131分散在主体材料132及主体材料133中。这里，客体材料131优选为磷光性化合物。另外，客体材料131和主体材料132优选组合而形成激基复合物。
另外，为了使主体材料高效地组合而形成激基复合物，优选的是，客体材料131和主体材料132中的一个的homo能级在发光层130的材料中为最高，而客体材料131和主体材料132中的另一个的lumo能级在发光层130的材料中为最低。也就是说，优选的是，客体材料131和主体材料132中的一个的homo能级高于另一个的homo能级及主体材料133的homo能级，而客体材料131和主体材料132中的另一个的lumo能级低于一个的lumo能级及主体材料133的lumo能级。由此，可以抑制由主体材料132和主体材料133形成激基复合物的反应。
例如，在客体材料131具有空穴传输性且主体材料132具有电子传输性的情况下，如图3b所示的能带图那样，客体材料131的homo能级优选高于主体材料132的homo能级及主体材料133的homo能级，主体材料132的lumo能级优选低于客体材料131的lumo能级及主体材料133的lumo能级。此时，主体材料133的lumo能级既可高于客体材料131的lumo能级又可低于客体材料131的lumo能级。另外，主体材料133的homo能级既可高于主体材料132的homo能级又可低于主体材料132的homo能级。
另外，在图3b中，guest(131)表示客体材料131，host(132)表示主体材料132，host(133)表示主体材料133，δeg表示客体材料131的lumo能级和homo能级的能量差，△eh1表示主体材料132的lumo能级和homo能级的能量差，△eh2表示主体材料133的lumo能级和homo能级的能量差，并且△eex表示主体材料132的lumo能级和客体材料131的homo能级的能量差。
此时，由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的激发能大致相当于主体材料132的lumo能级和客体材料131的homo能级的能量差(△eex)，该能量差优选小于主体材料133的lumo能级和homo能级的能量差(△eh2)。
图3c示出图3a所示的发光层130中的客体材料131、主体材料132以及主体材料133的能级相关。注意，图3c中的记载及符号为如下：
·guest(131)：客体材料131(磷光性化合物)
·host(132)：主体材料132
·host(133)：主体材料133
·sg：客体材料131的s1能级
·tg：客体材料131的t1能级
·sh1：主体材料132的s1能级
·th1：主体材料132的t1能级
·sh2：主体材料133的s1能级
·th2：主体材料133的t1能级
·se：激基复合物的s1能级
·te：激基复合物的t1能级
在本发明的一个方式的发光元件中，发光层130所包含的客体材料131及主体材料132形成激基复合物。激基复合物的s1能级(se)与激基复合物的t1能级(te)成为相邻的能级(参照图3c的路径e1)。
为此，主体材料132的t1能级(th1)及主体材料133的t1能级(th2)优选为客体材料131的t1能级(tg)以上。另外，客体材料131的t1能级(tg)优选为由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的t1能级(te)以上。由此，不容易产生由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的激发能的猝灭，可以高效地得到由激基复合物引起的三重激发能转换为单重激发能的反系间窜越及后续发生的从单重激发能的发光。再者，也不容易产生客体材料131的激发能的猝灭，可以从客体材料131高效地得到发光。
另外，当客体材料131中的载流子的直接重新结合过程占优势时，不容易产生由客体材料131和主体材料132形成激基复合物的过程。由此，优选以所希望的几率产生客体材料131中的载流子的直接重新结合过程和经激基复合物生成过程的能量迁移过程(图3c的路径e1及e2)的双方。为此，优选对发光层130添加除了客体材料131及主体材料132以外的材料。也就是说，通过将客体材料131、主体材料132以及主体材料133用于发光层130，可以适当地控制由客体材料131和主体材料132形成的激基复合物的生成几率。另外，在主体材料132及主体材料133与客体材料131的重量比中客体材料131所占比例优选较低，具体而言，相对于主体材料132及主体材料133的客体材料131的重量比优选为0.01以上且0.5以下，更优选为0.05以上且0.3以下。
另外，也可以采用客体材料131具有电子传输性且主体材料132具有空穴传输性的结构。在此情况下，如图4b所示的能带图那样，主体材料132的homo能级优选高于客体材料131的homo能级及主体材料133的homo能级，而客体材料131的lumo能级优选低于主体材料132的lumo能级及主体材料133的lumo能级。此时，主体材料133的lumo能级既可高于主体材料132的lumo能级又可低于主体材料132的lumo能级。另外，主体材料133的homo能级既可高于客体材料131的homo能级又可低于客体材料131的homo能级。
〈材料〉
接着，说明根据本发明的一个方式的发光元件的构成要素。
《发光层》
下面对能够用于发光层130的材料分别进行说明。
作为主体材料131与主体材料132的组合，只要是能够形成激基复合物的组合即可，优选其中一个是具有传输电子的功能的化合物，另一个是具有传输空穴的功能的化合物。
在主体材料132具有传输空穴的功能的情况下，主体材料132优选包含富π电子型杂芳香骨架和芳香胺骨架中的至少一个。
另外，因为作为主体材料132所具有的富π电子型杂芳香骨架呋喃骨架、噻吩骨架和吡咯骨架是稳定且可靠性良好的骨架，所以优选具有选自上述骨架中的任一个或多个。另外，作为呋喃骨架优选使用二苯并呋喃骨架，作为噻吩骨架优选使用二苯并噻吩骨架。作为吡咯骨架，优选使用吲哚骨架、咔唑骨架，特别优选使用3-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)-9h-咔唑骨架。另外，这些骨架可以具有取代基。
作为主体材料132所具有的芳香胺骨架，优选为不具有nh键合的所谓的叔胺，特别优选为三芳胺骨架。作为三芳胺骨架的芳基，优选为形成环的碳原子数为6至13的取代或未取代的芳基，例如可以举出苯基、萘基、芴基、菲基、苯并菲基(triphenylenylgroup)等。
包含富π电子型杂芳香骨架及芳香胺骨架的结构具有高空穴传输性、高稳定性以及高可靠性，所以是特别优选的，例如可以举出包含咔唑骨架及芳香胺骨架的结构。
作为上述富π电子型杂芳香骨架及芳香胺骨架，例如可以举出以下面通式(101)至(117)表示的骨架。注意，通式(115)至(117)中的x表示氧原子或硫原子。
或者，在主体材料132具有传输电子的功能的情况下，主体材料132优选包含缺π电子型杂芳香骨架。作为缺π电子型杂芳香骨架，优选使用吡啶骨架、二嗪骨架(嘧啶骨架、吡嗪骨架、哒嗪骨架)、三嗪骨架，其中二嗪骨架及三嗪骨架是稳定且可靠性良好的骨架，所以是优选的。
作为上述缺π电子型杂芳香骨架，例如可以举出以下面通式(201)至(218)表示的骨架。注意，通式(209)至(211)中的x表示氧原子或硫原子。
另外，也可以使用具有空穴传输性的骨架(具体而言，富π电子型杂芳香骨架和芳香胺骨架中的至少一个)直接或者通过亚芳基键合于具有电子传输性的骨架(具体而言，缺π电子型杂芳香骨架)的化合物。另外，作为上述亚芳基，例如可以举出亚苯基、联苯二基、萘二基、芴二基等。
作为使上述具有空穴传输性的骨架与具有电子传输性的骨架键合的键合基，例如可以举出以下面通式(301)至(315)表示的骨架。
上述芳香胺骨架(具体而言，例如三芳胺骨架)、富π电子型杂芳香骨架(具体而言，例如具有呋喃骨架、噻吩骨架、吡咯骨架的环)、缺π电子型杂芳香骨架(具体而言，例如具有二嗪骨架或三嗪骨架的环)、上述通式(101)至(117)、通式(201)至(218)或者通式(301)至(315)可以具有取代基。作为该取代基，可以选择碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至6的环烷基或者碳原子数为6至12的取代或未取代的芳基。作为碳原子数为1至6的烷基，具体而言，例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基及n-己基等。另外，作为碳原子数为3至6的环烷基，例如可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。另外，作为碳原子数为6至12的芳基，例如可以举出取代或未取代的苯基、萘基、联苯基等。另外，上述取代基可以彼此键合而形成环。作为这种例子，例如可以举出如下情况：在芴骨架的9位的碳具有两个苯基作为取代基的情况下，该苯基相互键合而形成螺芴骨架。另外，在未取代的情况下，在易合成性或原料价格的方面有利。
另外，ar表示单键或碳原子数为6至13的亚芳基，该亚芳基可以具有取代基，该取代基可以彼此键合而形成环。作为这种例子，例如可以举出如下情况：在芴基的9位的碳具有两个苯基作为取代基的情况下，该苯基相互键合而形成螺芴骨架。作为碳原子数为6至13的亚芳基，可以举出亚苯基、萘二基、联苯二基及芴二基等。另外，在该亚芳基具有取代基的情况下，作为该取代基，可以选择碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至6的环烷基或者碳原子数为6至12的芳基。作为碳原子数为1至6的烷基，具体而言，例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基及n-己基等。另外，作为碳原子数为3至6的环烷基，例如可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。另外，作为碳原子数为6至12的芳基，例如可以举出苯基、萘基、联苯基等。
另外，由ar表示的亚芳基例如可以使用以下述结构式(ar-1)至(ar-18)表示的基。另外，可以用作ar的基不局限于此。
另外，r1及r2分别独立地表示氢、碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至6的环烷基或者碳原子数为6至13的取代或未取代的芳基。作为碳原子数为1至6的烷基，具体而言，例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基及n-己基等。另外，作为碳原子数为3至6的环烷基，例如可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。另外，作为碳原子数为6至13的芳基，例如可以举出苯基、萘基、联苯基、芴基等。并且，上述芳基及苯基可以具有取代基，该取代基可以彼此键合而形成环。另外，作为该取代基，可以选择碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为3至6的环烷基或者碳原子数为6至12的芳基。作为碳原子数为1至6的烷基，具体而言，例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基及n-己基等。另外，作为碳原子数为3至6的环烷基，例如可以举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。另外，作为碳原子数为6至12的芳基，例如可以举出苯基、萘基、联苯基等。
另外，由r1及r2表示的烷基或芳基例如可以使用由下述结构式(r-1)至(r-29)表示的基。另外，可用作烷基或芳基的基不局限于此。
另外，作为通式(101)至(117)、通式(201)至(218)、通式(301)至(315)、ar、r1及r2可以具有的取代基，例如可以使用由上述结构式(r-1)至(r-24)表示的烷基或芳基。另外，可用作烷基或芳基的基不局限于此。
作为主体材料132，例如可以使用如下空穴传输性材料及电子传输性材料。
作为空穴传输性材料，可以使用空穴传输性比电子传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/vs以上的空穴迁移率的材料。具体而言，可以使用芳香胺、咔唑衍生物等。上述空穴传输性材料也可以是高分子化合物。
作为空穴传输性高的材料，例如，作为芳香胺化合物，可以举出n,n’-二(对甲苯基)-n,n’-二苯基-对苯二胺(简称：dtdppa)、4,4’-双[n-(4-二苯氨基苯基)-n-苯氨基]联苯(简称：dpab)、n,n'-双{4-[双(3-甲基苯基)氨基]苯基}-n,n'-二苯基-(1,1'-联苯)-4,4'-二胺(简称：dntpd)、1,3,5-三[n-(4-二苯氨基苯基)-n-苯氨基]苯(简称：dpa3b)等。
另外，作为咔唑衍生物，具体而言，可以举出3-[n-(4-二苯氨基苯基)-n-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczdpa1)、3，6-双[n-(4-二苯氨基苯基)-n-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczdpa2)、3，6-双[n-(4-二苯氨基苯基)-n-(1-萘基)氨]-9-苯基咔唑(简称：pcztpn2)、3-[n-(9-苯基咔唑-3-基)-n-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczpca1)、3，6-双[n-(9-苯基咔唑-3-基)-n-苯氨基]-9-苯基咔唑(简称：pczpca2)、3-[n-(1-萘基)-n-(9-苯基咔唑-3-基)氨]-9-苯基咔唑(简称：pczpcn1)等。
另外，作为咔唑衍生物，还可以举出4,4’-二(n-咔唑基)联苯(简称：cbp)、1,3,5-三[4-(n-咔唑基)苯基]苯(简称：tcpb)、1,4-双[4-(n-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
另外，作为空穴传输性高的材料，例如，可以使用4，4’-双[n-(1-萘基)-n-苯氨基]联苯(简称：npb或α-npd)、n，n’-双(3-甲基苯基)-n，n’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(简称：tpd)、4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称：tcta)、4，4’，4”-三[n-(1-萘基)-n-苯氨基]三苯胺(简称：1’-tnata)、4，4’，4”-三(n，n-二苯氨基)三苯胺(简称：tdata)、4，4’，4”-三[n-(3-甲基苯基)-n-苯氨基]三苯胺(简称：m-mtdata)、4，4’-双[n-(螺-9，9’-联芴-2-基)-n―苯氨基]联苯(简称：bspb)、4-苯基-4’-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：bpaflp)、4-苯基-3’-(9-苯基芴-9-基)三苯胺(简称：mbpaflp)、n-(9，9-二甲基-9h-芴-2-基)-n-{9，9-二甲基-2-[n’-苯基-n’-(9，9-二甲基-9h-芴-2-基)氨]-9h-芴-7-基}苯基胺(简称：dfladfl)、n-(9，9-二甲基-2-二苯氨基-9h-芴-7-基)二苯基胺(简称：dpnf)、2-[n-(4-二苯氨基苯基)-n-苯氨基]螺-9，9’-联芴(简称：dpasf)、4-苯基-4’-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcba1bp)、4，4’-二苯基-4”-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbbi1bp)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbanb)、4，4’-二(1-萘基)-4”-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbnbb)、4-苯基二苯基-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)胺(简称：pca1bp)、n，n’-双(9-苯基咔唑-3-基)-n，n’-二苯基苯-1，3-二胺(简称：pca2b)、n，n’，n”-三苯基-n，n’，n”-三(9-苯基咔唑-3-基)苯-1，3，5-三胺(简称：pca3b)、n-(4-联苯)-n-(9，9-二甲基-9h-芴-2-基)-9-苯基-9h-咔唑-3-胺(简称：pcbif)、n-(1，1’-联苯-4-基)-n-[4-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)苯基]-9，9-二甲基-9h-芴-2-胺(简称：pcbbif)、9，9-二甲基-n-苯基-n-[4-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)苯基]芴-2-胺(简称：pcbaf)、n-苯基-n-[4-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)苯基]螺-9，9’-联芴-2-胺(简称：pcbasf)、2-[n-(9-苯基咔唑-3-基)-n-苯氨基]螺-9，9’-联芴(简称：pcasf)、2，7-双[n-(4-二苯氨基苯基)-n-苯氨基]-螺-9，9’-联芴(简称：dpa2sf)、n-[4-(9h-咔唑-9-基)苯基]-n-(4-苯基)苯基苯胺(简称：yga1bp)、n，n’-双[4-(咔唑-9-基)苯基]-n，n’-二苯基-9，9-二甲基芴-2，7-二胺(简称：yga2f)等芳香族胺化合物等。另外，可以使用3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9h-咔唑(简称：pcpn)、3-[4-(9-菲基)-苯基]-9-苯基-9h-咔唑(简称：pcppn)、3，3’-双(9-苯基-9h-咔唑)(简称：pccp)、1，3-双(n-咔唑基)苯(简称：mcp)、3，6-双(3，5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称：cztp)、4-{3-[3-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]苯基}二苯并呋喃(简称：mmdbfflbi-ii)、4，4’，4”-(苯-1，3，5-三基)三(二苯并呋喃)(简称：dbf3p-ii)、1，3，5-三(二苯并噻吩-4-基)-苯(简称：dbt3p-ii)、2，8-二苯基-4-[4-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]二苯并噻吩(简称：dbtflp-iii)、4-[4-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称：dbtflp-iv)、4-[3-(三亚苯-2-基)苯基]二苯并噻吩(简称：mdbtptp-ii)等胺化合物、咔唑化合物、噻吩化合物、呋喃化合物、芴化合物、三亚苯化合物、菲化合物等。在此所述的物质主要是空穴迁移率为1×10-6cm2/vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。
作为电子传输性材料，可以使用电子传输性比空穴传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/vs以上的电子迁移率的材料。作为容易接收电子的材料(具有电子传输性的材料)，可以使用包含锌或铝的金属配合物、含氮杂芳香化合物等缺π电子型杂芳香化合物等。作为金属配合物，可以举出包括喹啉配体、苯并喹啉配体、噁唑配体或噻唑配体的金属配合物。另外，作为缺π电子型杂芳香化合物，可以举出噁二唑衍生物、三唑衍生物、菲罗啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物等。
作为具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物，例如有三(8-羟基喹啉)铝(iii)(简称：alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(iii)(简称：almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(ii)(简称：bebq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(iii)(简称：balq)、双(8-羟基喹啉)锌(ii)(简称：znq)等。另外，除此之外，还可以使用如双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(ii)(简称：znpbo)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(ii)(简称：znbtz)等具有噁唑基类、噻唑类配体的金属配合物等。再者，除了金属配合物以外，还可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：pbd)、1，3-双[5-(对叔丁苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：oxd-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9h-咔唑(简称：co11)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁苯基)-1，2，4-三唑(简称：taz)、2，2’，2”-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-1h-苯并咪唑)(简称：tpbi)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1h-苯并咪唑(简称：mdbtbim-ii)、红菲绕啉(简称：bphen)、浴铜灵(简称：bcp)、2，9-双(萘-2-基)-4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(简称：nbphen)等杂环化合物；2-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mdbtpdbq-ii)、2-[3’-(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mdbtbpdbq-ii)、2-[3’-(9h-咔唑-9-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mczbpdbq)、2-[4-(3，6-二苯基-9h-咔唑-9-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2czpdbq-iii)，7-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：7mdbtpdbq-ii)、6-[3-(二苯并噻吩-4-基)苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：6mdbtpdbq-ii)、4，6-双[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶(简称：4，6mpnp2pm)、4，6-双[3-(4-二苯并噻吩基)苯基]嘧啶(简称：4，6mdbtp2pm-ii)、4，6-双[3-(9h-咔唑-9-基)苯基]嘧啶(简称：4，6mczp2pm)等具有二嗪骨架的杂环化合物；2-{4-[3-(n-苯基-9h-咔唑-3-基)-9h-咔唑-9-基]苯基}-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：pcczptzn)等具有三嗪骨架的杂环化合物；3，5-双[3-(9h-咔唑-9-基)苯基]吡啶(简称：35dczppy)、1，3，5-三[3-(3-吡啶基)苯基]苯(简称：tmpypb)等具有吡啶骨架的杂环化合物；4，4’-双(5-甲基苯并噁唑基-2-基)二苯乙烯(简称：bzos)等杂芳香化合物。另外，还可以使用高分子化合物诸如聚(2,5-吡啶二基)(简称：ppy)、聚[(9,9-二己基芴-2,7-二基)-共-(吡啶-3,5-二基)](简称：pf-py)、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(2,2’-联吡啶-6,6’-二基)](简称：pf-bpy)。在此所述的物质主要是电子迁移率为1×10-6cm2/vs以上的物质。注意，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。
客体材料131优选具有将三重激发能转换为发光的功能。在客体材料131包含重金属的情况下，因为自旋轨道相互作用(电子的自旋角运动量与轨道角运动量之间的相互作用)促进单重态与三重态之间的系间窜跃，所以客体材料131中的单重基态与三重激发态之间的跃迁成为容许跃迁。也就是说，可以提高有关客体材料131的单重基态与三重激发态之间的迁移的发光效率及吸收概率。为此，客体材料131优选包含自旋轨道相互作用大的金属元素，尤其优选包含铂族元素(钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、锇(os)、铱(ir)或铂(pt))，特别优选包含铱。铱可以提高有关单重基态与三重激发态之间的直接跃迁的跃迁概率，所以是优选的。
另外，作为客体材料131(磷光性化合物)，可以举出铱、铑、铂类有机金属配合物或金属配合物。另外，可以举出具有卟啉配体的铂配合物或有机铱配合物，尤其是，优选使用有机铱配合物，例如，铱类邻位金属配合物。作为邻位金属化的配体，可以举出4h-三唑配体、1h-三唑配体、咪唑配体、吡啶配体、嘧啶配体、吡嗪配体或异喹啉配体等。此时，客体材料131(磷光化合物)具有三重mlct(从金属到配体的电荷转移：metaltoligandchargetransfer)跃迁的吸收带。
作为在蓝色或绿色处具有发光峰值的物质，例如可以举出三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2，6-二甲基苯基)-4h-1，2，4-三唑-3-基-κn2]苯基-κc}铱(iii)(简称：ir(mpptz-dmp)3)、三(5-甲基-3，4-二苯基-4h-1，2，4-三唑)铱(iii)(简称：ir(mptz)3)、三[4-(3-联苯)-5-异丙基-3-苯基-4h-1，2，4-三唑]铱(iii)(简称：ir(iprptz-3b)3)、三[3-(5-联苯)-5-异丙基-4-苯基-4h-1，2，4-三唑]铱(iii)(简称：ir(ipr5btz)3)等具有4h-三唑骨架的有机金属铱配合物；三[3-甲基-1-(2-甲基苯基)-5-苯基-1h-1，2，4-三唑]铱(iii)(简称：ir(mptz1-mp)3)、三(1-甲基-5-苯基-3-丙基-1h-1，2，4-三唑)铱(iii)(简称：ir(prptz1-me)3)等具有1h-三唑骨架的有机金属铱配合物；fac-三[1-(2，6-二异丙基苯基)-2-苯基-1h-咪唑]铱(iii)(简称：ir(iprpmi)3)、三[3-(2，6-二甲基苯基)-7-甲基咪唑并[1，2-f]菲啶根(phenanthridinato)]铱(iii)(简称：ir(dmpimpt-me)3)等具有咪唑骨架的有机金属铱配合物；以及双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-n，c2']铱(iii)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称：fir6)、双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-n，c2']铱(iii)吡啶甲酸盐(简称：firpic)、双{2-[3'，5'-双(三氟甲基)苯基]吡啶根-n，c2'}铱(iii)吡啶甲酸盐(简称：ir(cf3ppy)2(pic))、双[2-(4'，6'-二氟苯基)吡啶根-n，c2']铱(iii)乙酰丙酮(简称：fir(acac))等以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属铱配合物。在上述金属配合物中，由于具有4h-三唑骨架、1h-三唑骨架及咪唑骨架等含氮五元杂环骨架的有机金属铱配合物的三重激发能高并具有优异的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。
作为在绿色或黄色处具有发光峰值的物质，例如可以举出三(4-甲基-6-苯基嘧啶)铱(iii)(简称：ir(mppm)3)、三(4-叔丁基-6-苯基嘧啶)铱(iii)(简称：ir(tbuppm)3)、(乙酰丙酮根)双(6-甲基-4-苯基嘧啶)铱(iii)(简称：ir(mppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(6-叔丁基-4-苯基嘧啶)铱(iii)(简称：ir(tbuppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双[4-(2-降莰基)-6-苯基嘧啶]铱(iii)(简称：ir(nbppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双[5-甲基-6-(2-甲基苯基)-4-苯基嘧啶]铱(iii)(简称：ir(mpmppm)2(acac))、(乙酰丙酮根)双{4，6-二甲基-2-[6-(2，6-二甲基苯基)-4-嘧啶基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称：ir(dmppm-dmp)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(4，6-二苯基嘧啶)铱(iii)(简称：ir(dppm)2(acac))等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物、(乙酰丙酮根)双(3，5-二甲基-2-苯基吡嗪)铱(iii)(简称：ir(mppr-me)2(acac))、(乙酰丙酮根)双(5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪)铱(iii)(简称：ir(mppr-ipr)2(acac))等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物、三(2-苯基吡啶-n，c2')铱(iii)(简称：ir(ppy)3)、双(2-苯基吡啶根-n，c2')铱(iii)乙酰丙酮(简称：ir(ppy)2(acac))、双(苯并[h]喹啉)铱(iii)乙酰丙酮(简称：ir(bzq)2(acac))、三(苯并[h]喹啉)铱(iii)(简称：ir(bzq)3)、三(2-苯基喹啉-n，c2′)铱(iii)(简称：ir(pq)3)、双(2-苯基喹啉-n，c2')铱(iii)乙酰丙酮(简称：ir(pq)2(acac))等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物、双(2，4-二苯基-1，3-噁唑-n，c2')铱(iii)乙酰丙酮(简称：ir(dpo)2(acac))、双{2-[4'-(全氟苯基)苯基]吡啶-n，c2'}铱(iii)乙酰丙酮(简称：ir(p-pf-ph)2(acac))、双(2-苯基苯并噻唑-n，c2')铱(iii)乙酰丙酮(简称：ir(bt)2(acac))等有机金属铱配合物、三(乙酰丙酮根)(单菲罗啉)铽(iii)(简称：tb(acac)3(phen))等稀土金属配合物。在上述金属配合物中，由于具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物具有优异的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。
另外，作为在黄色或红色处具有发光峰值的物质，例如可以举出(二异丁酰甲烷根)双[4，6-双(3-甲基苯基)嘧啶根]铱(iii)(简称：ir(5mdppm)2(dibm))、双[4，6-双(3-甲基苯基)嘧啶根](二新戊酰基甲烷根)铱(iii)(简称：ir(5mdppm)2(dpm))、双[4，6-二(萘-1-基)嘧啶根](二新戊酰基甲烷根)铱(iii)(简称：ir(d1npm)2(dpm))等具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物；(乙酰丙酮根)双(2，3，5-三苯基吡嗪根)铱(iii)(简称：ir(tppr)2(acac))、双(2，3，5-三苯基吡嗪根)(二新戊酰基甲烷根)铱(iii)(简称：ir(tppr)2(dpm))、(乙酰丙酮根)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉]合铱(iii)(简称：ir(fdpq)2(acac))等具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物；三(1-苯基异喹啉-n，c2’)铱(iii)(简称：ir(piq)3)、双(1-苯基异喹啉-n，c2’)铱(iii)乙酰丙酮(简称：ir(piq)2(acac))等具有吡啶骨架的有机金属铱配合物；2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21h，23h-卟啉铂(ii)(简称：ptoep)等铂配合物；以及三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮(propanedionato))(单菲罗啉)铕(iii)(简称：eu(dbm)3(phen))、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](单菲罗啉)铕(iii)(简称：eu(tta)3(phen))等稀土金属配合物。在上述金属配合物中，由于具有嘧啶骨架的有机金属铱配合物具有优异的可靠性及发光效率，所以是特别优选的。另外，具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物可以提供色度良好的红色发光。
虽然对能够用于发光层130中的主体材料133的材料没有特别的限制，但是例如可以举出：三(8-羟基喹啉)铝(iii)(简称：alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(iii)(简称：almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(ii)(简称：bebq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(iii)(简称：balq)、双(8-羟基喹啉)锌(ii)(简称：znq)、双[2-(2-苯并恶唑基)苯酚]锌(ii)(简称：znpbo)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(ii)(简称：znbtz)等金属配合物；2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：pbd)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：oxd-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：taz)、2，2'，2”-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-1h-苯并咪唑)(简称：tpbi)、红菲绕啉(简称：bphen)、浴铜灵(简称：bcp)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9h-咔唑(简称：co11)等杂环化合物；4，4’-双[n-(1-萘基)-n-苯基氨基]联苯(简称：npb或α-npd)、n，n’-双(3-甲基苯基)-n，n’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(简称：tpd)、4，4’-双[n-(螺-9，9’-二芴-2-基)-n-苯基氨基]联苯(简称：bspb)等芳香胺化合物。另外，可以举出蒽衍生物、菲衍生物、嵌二萘衍生物、
另外，发光层130也可以由两层以上的多个层形成。例如，在从空穴传输层一侧依次层叠第一发光层和第二发光层来形成发光层130的情况下，可以将具有空穴传输性的物质用于第一发光层的主体材料，并且将具有电子传输性的物质用于第二发光层的主体材料。
另外，发光层130也可以包含客体材料131、主体材料132以及主体材料133以外的材料。
另外，发光层130也可以使用荧光性化合物。对荧光性化合物没有特别的限制，但是优选使用蒽衍生物、并四苯衍生物、
具体而言，可以举出5，6-双[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-2，2'-联吡啶(简称：pap2bpy)、5，6-双[4'-(10-苯基-9-蒽基)联苯-4-基]-2，2'-联吡啶(简称：papp2bpy)、n，n'-二苯基-n，n'-双[4-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]芘-1，6-二胺(简称：1，6flpaprn)、n，n’-双(3-甲基苯基)-n，n’-双[3-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]芘-1，6-二胺(简称：1，6mmemflpaprn)、n,n’-双[4-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]-n,n’-双(4-叔丁基苯基)-芘-1,6-二胺(简称：1,6tbu-flpaprn)、n,n’-双[4-(9-苯基-9h-芴-9-基)苯基]-n,n’-二苯基-3,8-二环己基芘-1,6-二胺(简称：ch-1,6flpaprn)、n，n'-双[4-(9h-咔唑-9-基)苯基]-n，n'-二苯基二苯乙烯-4，4'-二胺(简称：yga2s)、4-(9h-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：ygapa)、4-(9h-咔唑-9-基)-4'-(9，10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称：2ygappa)、n，9-二苯基-n-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9h-咔唑-3-胺(简称：pcapa)、二萘嵌苯、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简称：tbp)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4'-(9-苯基-9h-咔唑-3-基)三苯胺(简称：pcbapa)、n，n”-(2-叔丁基蒽-9，10-二基二-4，1-苯撑基)双[n，n'，n'-三苯基-1，4-苯二胺](简称：dpabpa)、n，9-二苯基-n-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9h-咔唑-3-胺(简称：2pcappa)、n-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-n，n'，n'-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2dpappa)、n，n，n'，n'，n”，n”，n”'，n”'-八苯基二苯并[g，p]
作为客体材料131，可以使用具有将三重激发能转换为单重激发能的功能的材料。作为具有将三重激发能转换为单重激发能的功能的材料，除了磷光性化合物以外，可以举出热活化延迟荧光材料。因此，可以将有关磷光性化合物的记载看作有关热活化延迟荧光材料的记载。另外，可以高效地获得热活化延迟荧光的条件为如下：s1能级与t1能级的能量差优选大于0ev且为0.2ev以下，更优选大于0ev且为0.1ev以下。
另外，呈现热活化延迟荧光的材料也可以是単独地通过反系间窜越由三重激发态产生单重激发态的材料。当热活化延迟荧光材料由一种材料构成时，例如可以使用如下材料。
首先，可以举出富勒烯或其衍生物、原黄素等吖啶衍生物、曙红(eosin)等。另外，可以举出包含镁(mg)、锌(zn)、镉(cd)、锡(sn)、铂(pt)、铟(in)或钯(pd)等的含金属卟啉。作为该含金属卟啉，例如也可以举出原卟啉-氟化锡配合物(snf2(protoix))、中卟啉-氟化锡配合物(snf2(mesoix))、血卟啉-氟化锡配合物(snf2(hematoix))、粪卟啉四甲基酯-氟化锡配合物(snf2(coproiii-4me))、八乙基卟啉-氟化锡配合物(snf2(oep))、初卟啉-氟化锡配合物(snf2(etioi))、八乙基卟啉-氯化铂配合物(ptcl2oep)等。
另外，作为由一种材料构成的热活化延迟荧光材料，还可以使用具有富π电子型杂芳香骨架及缺π电子型杂芳香骨架的杂环化合物。具体而言，可以举出2-(联苯-4-基)-4，6-双(12-苯基吲哚并[2，3-a]咔唑-11-基)-1，3，5-三嗪(简称：pic-trz)、2-{4-[3-(n-苯基-9h-咔唑-3-基)-9h-咔唑-9-基]苯基}-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：pcczptzn)、2-[4-(10h-吩恶嗪-10-基)苯基]-4，6-二苯基-1，3，5-三嗪(简称：pxz-trz)、3-[4-(5-苯基-5，10-二氢吩嗪-10-基)苯基]-4，5-二苯基-1，2，4-三唑(简称：ppz-3tpt)、3-(9，9-二甲基-9h-吖啶-10-基)-9h-氧杂蒽-9-酮(简称：acrxtn)、双[4-(9，9-二甲基-9，10-二氢吖啶)苯基]硫砜(简称：dmac-dps)、10-苯基-10h，10’h-螺[吖啶-9，9’-蒽]-10’-酮(简称：acrsa)等。该杂环化合物具有富π电子型杂芳香骨架及缺π电子型杂芳香骨架，因此电子传输性及空穴传输性高，所以是优选的。另外，在富π电子型杂芳香骨架和缺π电子型杂芳香骨架直接键合的物质中，富π电子型杂芳香骨架的供体性和缺π电子型杂芳香骨架的受体性都强，s1能级与t1能级的差变小，所以是尤其优选的。
《一对电极》
电极101及电极102具有对发光层130注入空穴及电子的功能。电极101及电极102可以使用金属、合金、导电性化合物以及它们的混合物或叠层体等形成。金属的典型例子是铝(al)，除此之外，可以使用银(ag)、钨、铬、钼、铜、钛等过渡金属；锂(li)或铯等碱金属；钙或镁(mg)等第2族金属。作为过渡金属，也可以使用镱(yb)等稀土金属。作为合金，可以使用包括上述金属的合金，例如可以举出mgag、alli等。作为导电性化合物，例如，可以举出铟锡氧化物(indiumtinoxide，以下称为ito)、包含硅或氧化硅的铟锡氧化物(简称：itso)、铟锌氧化物(indiumzincoxide)、包含钨及锌的铟氧化物等金属氧化物。作为导电性化合物也可以使用石墨烯等无机碳类材料。如上所述，可以通过层叠多个这些材料形成电极101和电极102中的一个或两个。
另外，从发光层130获得的发光透过电极101和电极102中的一个或两个被提取。因此，电极101和电极102中的至少一个具有使可见光透过的功能。作为具有透光功能的导电性材料，可以举出可见光的透过率为40％以上且100％以下，优选为60％以上且100％以下，且电阻率为1×10-2ω·cm以下的导电性材料。另外，提取光一侧的电极也可以是由具有透光的功能及反射光的功能的导电性材料形成的。作为该导电性材料，可以举出可见光的反射率为20％以上且80％以下，优选为40％以上且70％以下，且电阻率为1×10-2ω·cm以下的导电性材料。当将金属或合金等透光性低的材料用于提取光的电极时，只要以能够使可见光透过的程度的厚度(例如，1nm至10nm的厚度)形成电极101和电极102中的一个或两个即可。
注意，在本说明书等中，作为具有透光的功能的电极，使用具有使可见光透光的功能且具有导电性的材料即可，例如有上述以ito(indiumtinoxide)为代表的氧化物导电体层、氧化物半导体层或包含有机物的有机导电体层。作为包含有机物的有机导电体层，例如可以举出包含混合有机化合物与电子给体(供体)而成的复合材料的层、包含混合有机化合物与电子受体(受体)而成的复合材料的层等。另外，透明导电层的电阻率优选为1×105ω·cm以下，更优选为1×104ω·cm以下。
另外，作为电极101及电极102的成膜方法，可以适当地使用溅射法、蒸镀法、印刷法、涂敷法、mbe(molecularbeamepitaxy：分子束外延)法、cvd法、脉冲激光沉积法、ald(atomiclayerdeposition：原子层沉积)法等。
《空穴注入层》
空穴注入层111具有通过降低来自一对电极中的一个(电极101或电极102)的空穴注入势垒促进空穴注入的功能，并例如使用过渡金属氧化物、酞菁衍生物或芳香胺等形成。作为过渡金属氧化物可以举出钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等。作为酞菁衍生物，可以举出酞菁或金属酞菁等。作为芳香胺，可以举出联苯胺衍生物或亚苯基二胺衍生物等。也可以使用聚噻吩或聚苯胺等高分子化合物，典型的是：作为被自掺杂的聚噻吩的聚(乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)等。
作为空穴注入层111，可以使用具有由空穴传输性材料和具有接收来自空穴传输性材料的电子的特性的材料构成的复合材料的层。或者，也可以使用包含具有接收电子的特性的材料的层与包含空穴传输性材料的层的叠层。在定态或者在存在有电场的状态下，电荷的授受可以在这些材料之间进行。作为具有接收电子的特性的材料，可以举出醌二甲烷衍生物、四氯苯醌衍生物、六氮杂苯并菲衍生物等有机受体。具体而言，可以举出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：f4-tcnq)、氯醌、2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并菲(简称：hat-cn)等具有吸电子基团(卤基或氰基)的化合物。也可以使用过渡金属氧化物、例如第4族至第8族金属的氧化物。具体而言，可以使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰、氧化铼等。特别优选使用氧化钼，因为其在大气中也稳定，吸湿性低，并且容易处理。
作为空穴传输性材料，可以使用空穴传输性比电子传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/vs以上的空穴迁移率的材料。具体而言，可以使用作为能够用于发光层130的空穴传输性材料而举出的芳香胺及咔唑衍生物。另外，还可以使用芳烃及二苯乙烯衍生物等。上述空穴传输性材料也可以是高分子化合物。
作为芳烃，例如可以举出2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称：t-budna)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(简称：dppa)、2-叔丁基-9,10-双(4-苯基苯基)蒽(简称：t-budba)、9,10-二(2-萘基)蒽(简称：dna)、9,10-二苯基蒽(简称：dpanth)、2-叔丁基蒽(简称：t-buanth)、9,10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称：dmna)、2-叔丁基-9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-联蒽、10,10'-二苯基-9,9'-联蒽、10,10'-双(2-苯基苯基)-9,9'-联蒽、10,10'-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝等。另外，除此之外，还可以使用并五苯、晕苯等。如此，更优选使用具有1×10-6cm2/vs以上的空穴迁移率且碳原子数为14以上且42以下的芳烃。
注意，芳烃也可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳烃，例如，可以举出4，4’-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：dpvbi)、9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称：dpvpa)等。
另外，也可以使用聚(n-乙烯基咔唑)(简称：pvk)、聚(4-乙烯基三苯胺)(简称：pvtpa)、聚[n-(4-{n'-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-n'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称：ptpdma)、聚[n,n'-双(4-丁基苯基)-n,n'-双(苯基)联苯胺](简称：poly-tpd)等高分子化合物。
《空穴传输层》
空穴传输层112是包含空穴传输性材料的层，可以使用作为空穴注入层111的材料所例示的材料。空穴传输层112具有将注入到空穴注入层111的空穴传输到发光层130的功能，所以优选具有与空穴注入层111的homo能级相同或接近的homo能级。
作为上述空穴传输性材料，可以使用作为空穴注入层111的材料例示出的材料。另外，优选使用具有1×10-6cm2/vs以上的空穴迁移率的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。另外，包括具有高空穴传输性的物质的层不限于单层，还可以层叠两层以上的由上述物质构成的层。
《电子传输层》
电子传输层118具有将从一对电极中的另一个(电极101或电极102)经过电子注入层119注入的电子传输到发光层130的功能。作为电子传输性材料，可以使用电子传输性比空穴传输性高的材料，优选使用具有1×10-6cm2/vs以上的电子迁移率的材料。作为容易接收电子的化合物(具有电子传输性的材料)，可以使用含氮杂芳香化合物等缺π电子型杂芳香化合物或金属配合物等。具体而言，可以举出作为可用于发光层130的电子传输性材料而举出的包括喹啉配体、苯并喹啉配体、噁唑配体或噻唑配体的金属配合物。另外，可以举出噁二唑衍生物、三唑衍生物、菲罗啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物等。另外，优选是具有1×10-6cm2/vs以上的电子迁移率的物质。只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，就可以使用上述物质以外的物质。另外，电子传输层118不限于单层，还可以层叠两层以上的由上述物质构成的层。
另外，还可以在电子传输层118与发光层130之间设置控制电子载流子的移动的层。该层是对上述电子传输性高的材料添加少量的电子俘获性高的物质的层，通过抑制电子载流子的移动，可以调节载流子的平衡。这种结构对抑制因电子穿过发光层而引起的问题(例如元件寿命的下降)发挥很大的效果。
《电子注入层》
电子注入层119具有通过降低来自电极102的电子注入势垒促进电子注入的功能，例如可以使用第1族金属、第2族金属或它们的氧化物、卤化物、碳酸盐等。也可以使用上述电子传输性材料和具有对电子传输性材料供应电子的特性的材料的复合材料。作为具有供电子特性的材料，可以举出第1族金属、第2族金属或它们的氧化物等。具体而言，可以使用氟化锂(lif)、氟化钠(naf)、氟化铯(csf)、氟化钙(caf2)及锂氧化物(liox)等碱金属、碱土金属或这些金属的化合物。另外，可以使用氟化铒(erf3)等稀土金属化合物。另外，也可以将电子盐用于电子注入层119。作为该电子盐，例如可以举出对钙和铝的混合氧化物以高浓度添加电子的物质等。另外，也可以将能够用于电子传输层118的物质用于电子注入层119。
另外，也可以将有机化合物与电子给体(供体)混合形成的复合材料用于电子注入层119。这种复合材料因为通过电子给体在有机化合物中产生电子而具有优异的电子注入性和电子传输性。在此情况下，有机化合物优选是在传输所产生的电子方面性能优异的材料，具体而言，例如，可以使用如上所述的构成电子传输层118的物质(金属配合物、杂芳香化合物等)。作为电子给体，只要是对有机化合物呈现电子供给性的物质即可。具体而言，优选使用碱金属、碱土金属和稀土金属，可以举出锂、铯、镁、钙、铒、镱等。另外，优选使用碱金属氧化物或碱土金属氧化物，可以举出锂氧化物、钙氧化物、钡氧化物等。另外，还可以使用氧化镁等路易斯碱。另外，也可以使用四硫富瓦烯(简称：ttf)等有机化合物。
另外，上述发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层都可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、喷墨法、涂敷法、喷嘴印刷法、凹版印刷等方法形成。另外，作为上述发光层、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层，除了上述材料之外，也可以使用量子点等无机化合物或高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)。
作为量子点，可以使用胶状量子点、合金型量子点、核壳(coreshell)型量子点、核型量子点等。此外，也可以使用包含第2族与第16族、第13族与第15族、第13族与第17族、第11族与第17族或第14族与第15族的元素群的量子点。或者，可以使用包含镉(cd)、硒(se)、锌(zn)、硫(s)、磷(p)、铟(in)、碲(te)、铅(pb)、镓(ga)、砷(as)、铝(al)等元素的量子点。
作为用于湿式法的液体介质，例如可以使用：甲乙酮、环己酮等的酮类；乙酸乙酯等的甘油脂肪酸酯类；二氯苯等的卤化芳烃类；甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己基苯等的芳烃类；环己烷、十氢化萘、十二烷等的脂肪烃类；二甲基甲酰胺(dmf)、二甲亚砜(dmso)等的有机溶剂。
作为可以用于发光层的高分子化合物，例如可以举出：聚亚苯基亚乙烯(ppv)衍生物诸如聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](简称：meh-ppv)、聚(2，5-二辛基-1，4-亚苯基亚乙烯)等；聚芴衍生物诸如聚(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)(简称：pf8)、聚[(9，9-二正辛基芴基-2，7-二基)-alt-(苯并[2，1，3]噻二唑-4，8-二基)](简称：f8bt)、聚[(9，9-二正辛基芴基-2，7-二基)-alt-(2，2’-联噻吩-5，5’-二基)](简称f8t2)、聚[(9，9-二辛基-2，7-二亚乙烯基亚芴基(divinylenefluorenylene))-alt-(9，10-蒽)]、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-alt-(2，5-二甲基-1，4-亚苯)]等；聚烷基噻吩(pat)衍生物诸如聚(3-己基噻吩-2，5-二基)(简称：p3ht)等、聚亚苯衍生物等。另外，也可以对上述高分子化合物、聚(9-乙烯基咔唑)(简称：pvk)、聚(2-乙烯基萘)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](简称：ptaa)等高分子化合物掺杂发光性化合物，而将其用于发光层。作为发光性化合物，可以使用以上举例的发光性化合物。
《衬底》
另外，本发明的一个方式的发光元件可以在由玻璃、塑料等构成的衬底上制造。作为在衬底上层叠的顺序，既可以从电极101一侧依次层叠又可以从电极102一侧依次层叠。
另外，作为能够形成本发明的一个方式的发光元件的衬底，例如可以使用玻璃、石英或塑料等。或者，也可以使用柔性衬底。柔性衬底是可以弯曲的衬底，例如由聚碳酸酯、聚芳酯制成的塑料衬底等。另外，可以使用薄膜、通过蒸镀形成的无机薄膜等。注意，只要在发光元件及光学元件的制造过程中起支撑物的作用，就可以使用其他材料。或者，只要具有保护发光元件及光学元件的功能即可。
例如，在本发明等中，可以使用各种衬底形成发光元件。对衬底的种类没有特别的限制。作为该衬底的例子，例如可以使用半导体衬底(例如，单晶衬底或硅衬底)、soi衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、金属衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底、钨衬底、具有钨箔的衬底、柔性衬底、贴合薄膜、包含纤维状材料的纤维素纳米纤维(cnf)、纸或基材薄膜等。作为玻璃衬底的例子，有钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃等。作为柔性衬底、贴合薄膜、基材薄膜等，可以举出如下例子。例如，可以举出以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚醚砜(pes)、聚四氟乙烯(ptfe)为代表的塑料。或者，作为例子，可以举出丙烯酸树脂等树脂等。或者，作为例子，可以举出聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯或聚氯乙烯等。或者，作为例子，可以举出聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、环氧树脂、无机蒸镀薄膜、纸类等。
另外，也可以作为衬底使用柔性衬底，并在柔性衬底上直接形成发光元件。或者，也可以在衬底与发光元件之间设置剥离层。当剥离层上制造发光元件的一部分或全部，然后将其从衬底分离并转置到其他衬底上时可以使用剥离层。此时，也可以将发光元件转置到耐热性低的衬底或柔性衬底上。另外，作为上述剥离层，例如可以使用钨膜和氧化硅膜的无机膜的叠层结构或在衬底上形成有聚酰亚胺等树脂膜的结构等。
也就是说，也可以使用一个衬底来形成发光元件，然后将发光元件转置到另一个衬底上。作为发光元件被转置的衬底的例子，除了上述衬底之外，还可以举出玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造纤维、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡胶衬底等。通过采用这些衬底，可以制造不易损坏的发光元件、耐热性高的发光元件、实现轻量化的发光元件或实现薄型化的发光元件。
另外，也可以在上述衬底上例如形成场效应晶体管(fet)，并且在与fet电连接的电极上制造发光元件150。由此，可以制造通过fet控制发光元件的驱动的有源矩阵型显示装置。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，参照图5对与实施方式1所示的结构不同的结构的发光元件及该发光元件的发光机理进行说明。注意，在图5中使用与图1相同的阴影线示出具有与图1相同的功能的部分，而有时省略附图标记。另外，具有与图1相同的功能的部分由相同的附图标记表示，有时省略其详细说明。
<发光元件的结构例子>
图5是发光元件250的截面示意图。
图5所示的发光元件250在一对电极(电极101与电极102)之间具有多个发光单元(图5中的发光单元106和发光单元108)。一个发光单元具有与图1所示的el层100同样的结构。也就是说，图1所示的发光元件150具有一个发光单元，而发光元件250具有多个发光单元。注意，在发光元件250中，虽然对电极101为阳极且电极102为阴极时的情况进行说明，但是作为发光元件250的结构也可以采用与此相反的结构。
另外，在图5所示的发光元件250中，层叠有发光单元106和发光单元108，并且在发光单元106与发光单元108之间设置有电荷产生层115。另外，发光单元106和发光单元108可以具有相同结构或不同结构。例如，优选将与图1所示的el层100同样的结构用于发光单元106。
另外，发光元件250包括发光层130和发光层170。另外，发光单元106除了发光层130之外还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层113及电子注入层114。另外，发光单元108除了发光层170之外还包括空穴注入层116、空穴传输层117、电子传输层118及电子注入层119。
电荷产生层115既可以具有对空穴传输性材料添加有作为电子受体的受体性物质的结构，也可以具有对电子传输性材料添加有作为电子给体的供体性物质的结构。另外，也可以层叠这两种结构。
当电荷产生层115包含有机化合物与受体性物质的复合材料时，作为该复合材料使用可以用于实施方式1所示的空穴注入层111的复合材料即可。作为有机化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑化合物、芳烃、高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等各种化合物。另外，作为有机化合物，优选使用其空穴迁移率为1×10-6cm2/vs以上的物质。但是，只要是其空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用这些以外的材料。因为由有机化合物和受体性物质构成的复合材料具有良好的载流子注入性以及载流子传输性，所以可以实现低电压驱动以及低电流驱动。注意，如发光单元108，在发光单元的阳极一侧的表面接触于电荷产生层115时，电荷产生层115还可以具有发光单元的空穴注入层或空穴传输层的功能，所以在该发光单元中也可以不设置空穴注入层或空穴传输层。
注意，电荷产生层115也可以是组合包含有机化合物和受体性物质的复合材料的层与由其他材料构成的层的叠层结构。例如，也可以是组合包含有机化合物和受体性物质的复合材料的层与包含选自供电子性物质中的一个化合物和高电子传输性的化合物的层的结构。另外，也可以是组合包含有机化合物和受体性物质的复合材料的层与包含透明导电材料的层的结构。
夹在发光单元106与发光单元108之间的电荷产生层115只要具有在将电压施加到电极101和电极102之间时，将电子注入到一个发光单元且将空穴注入到另一个发光单元的结构即可。例如，在图5中，在以使电极101的电位高于电极102的电位的方式施加电压时，电荷产生层115将电子注入到发光单元106且将空穴注入到发光单元108。
从光提取效率的观点来看，电荷产生层115优选具有可见光透射性(具体而言，电荷产生层115具有40％以上的可见光透射率)。另外，电荷产生层115即使导电率小于一对电极(电极101及电极102)也发挥作用。当电荷产生层115的导电率与一对电极大致同样高时，由于因电荷产生层115而产生的载流子流向膜表面方向，所以有时在电极101与电极102不重叠的区域会产生发光。为了抑制这样的不良现象，电荷产生层115优选由导电率低于一对电极的材料形成。
通过使用上述材料形成电荷产生层115，可以抑制在层叠发光层时的驱动电压的增大。
虽然在图5中说明了具有两个发光单元的发光元件，但是可以将同样的结构应用于层叠有三个以上的发光单元的发光元件。如发光元件250所示，通过在一对电极之间以由电荷产生层将其隔开的方式配置多个发光单元，可以实现在保持低电流密度的同时还可以进行高亮度发光，并且使用寿命更长的发光元件。另外，还可以实现功耗低的发光元件。
另外，通过将图1所示的el层100的结构应用于多个单元中的至少一个单元，可以提供一种发光效率高的发光元件。
另外，发光单元106所包括的发光层130优选具有实施方式1所示的结构。由此，发光元件250成为发光效率高的发光元件，所以是优选的。
另外，在上述各结构中，用于发光单元106及发光单元108的客体材料(荧光性化合物)既可以相同又可以不同。当发光单元106和发光单元108包含相同的客体材料时，发光元件250成为以小电流值呈现高发光亮度的发光元件，所以是优选的。另外，当发光单元106和发光单元108包含不同的客体材料时，发光元件250成为呈现多色发光的发光元件，所以是优选的。尤其优选以实现演色性高的白色发光或至少具有红色、绿色、蓝色的发光的方式选择客体材料。
另外，发光单元106、发光单元108及电荷产生层115可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、喷墨法、涂敷法、凹版印刷等的方法形成。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中，参照图6至图7b说明与实施方式1及实施方式2所示的结构不同的结构的发光元件的例子。
<发光元件的结构例子1>
图6是示出本发明的一个方式的发光元件的截面图。在图6中使用与图1相同的阴影线示出具有与图1相同的功能的部分，而有时省略附图标记。另外，具有与图1所示的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示，有时省略其详细说明。
图6所示的发光元件260既可以是将光提取到衬底200一侧的底面发射(底部发射)型发光元件，也可以是将光提取到与衬底200相反的方向的顶面发射(顶部发射)型发光元件。注意，本发明的一个方式并不局限于此，也可以是将发光元件所发射的光提取到衬底200的上方及下方的双方的双面发射(双发射：dualemission)型发光元件。
当发光元件260是底部发射型时，电极101优选具有透过光的功能。另外，电极102优选具有反射光的功能。或者，当发光元件260是顶部发射型时，电极101优选具有反射光的功能。另外，电极102优选具有透过光的功能。
发光元件260在衬底200上包括电极101及电极102。另外，在电极101与电极102之间包括发光层123b、发光层123g及发光层123r。另外，还包括空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层118及电子注入层119。
电极101也可以由多个导电层形成。在此情况下，优选采用具有反射光的功能的导电层和具有透射光的功能的导电层层叠的结构。
另外，电极101可以使用与实施方式1所示的电极101或电极102同样的结构及材料。
在图6中，在被电极101与电极102夹持的区域221b、区域221g与区域221r之间分别具有分隔壁145。分隔壁145具有绝缘性。分隔壁145覆盖电极101的端部，并具有与该电极重叠的开口部。通过设置分隔壁145，可以将各区域的衬底200上的电极101分别分为岛状。
另外，发光层123b与发光层123g可以在与分隔壁145重叠的区域中具有彼此重叠的区域。另外，发光层123g与发光层123r可以在与分隔壁145重叠的区域中具有彼此重叠的区域。另外，发光层123r与发光层123b可以在与分隔壁145重叠的区域中具有彼此重叠的区域。
分隔壁145只要具有绝缘性即可，使用无机材料或有机材料形成。作为该无机材料，可以举出氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝等。作为该有机材料，例如可以举出丙烯酸树脂或聚酰亚胺树脂等感光性树脂材料。
另外，发光层123r、发光层123g、发光层123b优选分别包含能够发射不同颜色的发光材料。例如，当发光层123r包含能够发射红色的发光材料时，区域221r呈现红色光；当发光层123g包含能够发射绿色的发光材料时，区域221g呈现绿色光；当发光层123b包含能够发射蓝色的发光材料时，区域221b呈现蓝色光。通过将具有这种结构的发光元件260用于显示装置的像素，可以制造能够进行全彩色显示的显示装置。另外，每个发光层的膜厚度既可以相同又可以不同。
另外，发光层123b、发光层123g、发光层123r中的任一个或多个发光层优选包含实施方式1所示的发光层130的结构。由此，可以制造发光效率良好的发光元件。
另外，发光层123b、发光层123g、发光层123r中的任一个或多个发光层也可以是两层以上的叠层。
如上所示，通过使至少一个发光层包含实施方式1所示的发光层，并且将包括该发光层的发光元件260用于显示装置的像素，可以制造发光效率高的显示装置。也就是说，包括发光元件260的显示装置可以减少功耗。
另外，通过在提取光的电极上设置滤色片，可以提高发光元件260的色纯度。因此，可以提高包括发光元件260的显示装置的色纯度。
另外，通过在提取光的电极上设置偏振片，可以减少发光元件260的外光反射。因此，可以提高包括发光元件260的显示装置的对比度。
注意，关于发光元件260中的其他结构，参照实施方式1中的发光元件的结构即可。
<发光元件的结构例子2>
下面，参照图7a及图7b说明与图6所示的发光元件不同的结构例子。
图7a及图7b是示出本发明的一个方式的发光元件的截面图。在图7a及图7b中使用与图6相同的阴影线示出具有与图6相同的功能的部分，而有时省略附图标记。另外，具有与图6所示的功能相同的功能的部分由相同的附图标记表示，有时省略其详细说明。
图7a及图7b是在一对电极之间具有发光层的发光元件的结构例子。图7a所示的发光元件262a是将光提取到与衬底200相反的方向的顶面发射(顶部发射)型发光元件，并且图7b所示的发光元件262b是将光提取到衬底200一侧的底面发射(底部发射)型发光元件。注意，本发明的一个方式并不局限于此，也可以是将发光元件所发射的光提取到形成发光元件的衬底200的上方及下方的双方的双面发射(双发射)型发光元件。
发光元件262a及发光元件262b在衬底200上包括电极101、电极102、电极103、电极104。另外，在电极101与电极102之间、在电极102与电极103之间以及在电极102与电极104之间至少包括发光层130及电荷产生层115。另外，还包括空穴注入层111、空穴传输层112、发光层170、电子传输层113、电子注入层114、空穴注入层116、空穴传输层117、电子传输层118、电子注入层119。
电极101包括导电层101a、在导电层101a上并与其接触的导电层101b。另外，电极103包括导电层103a、在导电层103a上并与其接触的导电层103b。电极104包括导电层104a、在导电层104a上并与其接触的导电层104b。
图7a所示的发光元件262a及图7b所示的发光元件262b在由电极101及电极102夹持的区域222b与由电极102及电极103夹持的区域222g与由电极102及电极104夹持的区域222r之间包括分隔壁145。分隔壁145具有绝缘性。分隔壁145覆盖电极101、电极103及电极104的端部，并包括与该电极重叠的开口部。通过设置分隔壁145，可以将各区域的衬底200上的该电极分别分为岛状。
发光元件262a及发光元件262b在从区域222b、区域222g及区域222r发射的光被提取的方向上具有分别包括光学元件224b、光学元件224g及光学元件224r的衬底220。从各区域发射的光透过各光学元件射出到发光元件外部。也就是说，从区域222b发射的光透过光学元件224b射出，从区域222g发射的光透过光学元件224g射出，且从区域222r发射的光透过光学元件224r射出。
光学元件224b、光学元件224g及光学元件224r具有选择性地使入射光中的呈现特定颜色的光透过的功能。例如，从区域222b发射的光透过光学元件224b成为蓝色光，从区域222g发射的光透过光学元件224g成为绿色光，从区域222r发射的光透过光学元件224r成为红色光。
作为光学元件224r、光学元件224g、光学元件224b，例如可以采用着色层(也称为滤色片)、带通滤光片、多层膜滤光片等。另外，可以将颜色转换元件应用于光学元件。颜色转换元件是将入射光转换为其波长比该入射光长的光的光学元件。作为颜色转换元件，优选使用利用量子点的元件。通过利用量子点，可以提高显示装置的色彩再现性。
另外，也可以在光学元件224r、光学元件224g及光学元件224b上重叠地设置多个光学元件。作为其他光学元件，例如可以设置圆偏振片或防反射膜等。通过将圆偏振片设置在显示装置中的发光元件所发射的光被提取的一侧，可以防止从显示装置的外部入射的光在显示装置的内部被反射而射出到外部的现象。另外，通过设置防反射膜，可以减弱在显示装置的表面被反射的外光。由此，可以清晰地观察显示装置所发射的光。
在图7a及图7b中使用虚线的箭头示意性地示出透过各光学元件从各区域射出的蓝色(b)光、绿色(g)光、红色(r)光。
在各光学元件之间包括遮光层223。遮光层223具有遮蔽从相邻的区域发射的光的功能。另外，也可以采用不设置遮光层223的结构。
遮光层223具有抑制外光的反射的功能。或者，遮光层223具有阻挡从相邻的发光元件发射出的光且防止混色的功能。遮光层223可以使用金属、包含黑色颜料的树脂、碳黑、金属氧化物、包含多种金属氧化物的固溶体的复合氧化物等。
另外，关于衬底200及具有光学元件的衬底220，参照实施方式1即可。
并且，发光元件262a及发光元件262b具有微腔结构。
《微腔结构》
从发光层130及发光层170射出的光在一对电极(例如，电极101与电极102)之间被谐振。另外，发光层130及发光层170形成在所射出的光中的所希望的波长的光得到增强的位置。例如，通过调整从电极101的反射区域到发光层130的发光区域的光学距离以及从电极102的反射区域到发光层130的发光区域的光学距离，可以增强从发光层130射出的光中的所希望的波长的光。另外，通过调整从电极101的反射区域到发光层170的发光区域的光学距离以及从电极102的反射区域到发光层170的发光区域的光学距离，可以增强从发光层170射出的光中的所希望的波长的光。也就是说，当采用层叠多个发光层(在此为发光层130及发光层170)的发光元件时，优选分别将发光层130及发光层170的光学距离最优化。
另外，在发光元件262a及发光元件262b中，通过在各区域中调整导电层(导电层101b、导电层103b及导电层104b)的厚度，可以增强发光层130及发光层170所发射的光中的所希望的波长的光。另外，通过在各区域中使空穴注入层111和空穴传输层112中的至少一个的厚度不同，也可以增强从发光层130及发光层170发射的光。
例如，在电极101至电极104中，当能够反射光的导电性材料的折射率小于发光层130或发光层170的折射率时，以电极101与电极102之间的光学距离为mbλb/2(mb表示自然数，λb表示在区域222b中增强的光的波长)的方式调整电极101中的导电层101b的膜厚度。同样地，以电极103与电极102之间的光学距离为mgλg/2(mg表示自然数，λg表示在区域222g中增强的光的波长)的方式调整电极103中的导电层103b的膜厚度。并且，以电极104与电极102之间的光学距离为mrλr/2(mr表示自然数，λr表示在区域222r中增强的光的波长)的方式调整电极104中的导电层104b的膜厚度。
如上所述，通过设置微腔结构调整各区域的一对电极之间的光学距离，可以抑制各电极附近的光的散射及光的吸收，由此可以实现高的光提取效率。另外，在上述结构中，导电层101b、导电层103b、导电层104b优选具有透过光的功能。另外，构成导电层101b、导电层103b、导电层104b的材料既可以相同又可以不同。另外，导电层101b、导电层103b、导电层104b也可以分别是两层以上的叠层。
由于图7a所示的发光元件262a是顶面发射型发光元件，所以导电层101a、导电层103a及导电层104a优选具有反射光的功能。另外，电极102优选具有透过光的功能及反射光的功能。
另外，由于图7b所示的发光元件262b是底面发射型发光元件，所以导电层101a、导电层103a及导电层104a优选具有透过光的功能及反射光的功能。另外，电极102优选具有反射光的功能。
在发光元件262a及发光元件262b中，导电层101a、导电层103a、或导电层104a既可以使用相同的材料，又可以使用不同的材料。当导电层101a、导电层103a、导电层104a使用相同的材料时，可以降低发光元件262a及发光元件262b的制造成本。另外，导电层101a、导电层103a、导电层104a也可以分别是两层以上的叠层。
另外，发光元件262a及发光元件262b中的发光层130优选具有实施方式1所示的结构。由此，可以制造发光效率高的发光元件。
例如，发光层130及发光层170可以具有如发光层170a及发光层170b那样在其中一个或两个中层叠有两层的结构。通过作为两层的发光层分别使用第一发光材料及第二发光材料这两种具有发射不同颜色的功能的发光材料，可以得到包含多种颜色的发光。尤其是，优选选择用于各发光层的发光材料，以便通过组合发光层130和发光层170所发射的光而能够得到白色发光。
发光层130和发光层170中的一个或两个也可以具有层叠有三层以上的结构，并也可以包括不具有发光材料的层。
如上所示，通过将具有实施方式1所示的发光层的结构的发光元件262a或发光元件262b用于显示装置的像素，可以制造发光效率高的显示装置。也就是说，包括发光元件262a或发光元件262b的显示装置可以减少功耗。
注意，关于发光元件262a及发光元件262b中的其他结构，参照发光元件260或者实施方式1及实施方式2所示的发光元件的结构即可。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中，参照图8a至图10b对本发明的一个方式的显示装置进行说明。
〈显示装置的结构例子1〉
图8a是示出显示装置600的俯视图，图8b是沿图8a中的点划线a-b、点划线c-d所示的部分的截面图。显示装置600包括驱动电路部(信号线驱动电路部601、扫描线驱动电路部603)以及像素部602。信号线驱动电路部601、扫描线驱动电路部603、像素部602具有控制发光元件的发光的功能。
显示装置600包括元件衬底610、密封衬底604、密封剂605、由密封剂605围绕的区域607、引绕布线608以及fpc609。
注意，引绕布线608是用来传送输入到信号线驱动电路部601及扫描线驱动电路部603的信号的布线，并且从用作外部输入端子的fpc609接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。注意，虽然在此只图示出fpc609，但是fpc609还可以安装有印刷线路板(pwb：printedwiringboard)。
作为信号线驱动电路部601，形成组合n沟道型晶体管623和p沟道型晶体管624的cmos电路。另外，信号线驱动电路部601或扫描线驱动电路部603可以利用各种cmos电路、pmos电路或nmos电路。另外，虽然在本实施方式中示出在衬底上将形成有驱动电路部的驱动器和像素设置在同一表面上的显示装置，但是不需要必须采用该结构，驱动电路部也可以形成在外部，而不形成在衬底上。
另外，像素部602包括开关晶体管611、电流控制晶体管612以及与电流控制晶体管612的漏极电连接的下部电极613。注意，以覆盖下部电极613的端部的方式形成有分隔壁614。作为分隔壁614可以使用正型感光丙烯酸树脂膜。
另外，将分隔壁614的上端部或下端部形成为具有曲率的曲面，以获得良好的覆盖性。例如，在使用正型感光丙烯酸作为分隔壁614的材料的情况下，优选只使分隔壁614的上端部包括具有曲率半径(0.2μm以上且3μm以下)的曲面。作为分隔壁614，可以使用负型感光树脂或者正型感光树脂。
对晶体管(晶体管611、612、623、624)的结构没有特别的限制。例如，作为晶体管也可以使用交错型晶体管。另外，对晶体管的极性也没有特别的限制，也可以采用包括n沟道型晶体管及p沟道型晶体管的结构或者只具有n沟道型晶体管和p沟道型晶体管中的一个的结构。对用于晶体管的半导体膜的结晶性也没有特别的限制。例如，可以使用非晶半导体膜或结晶性半导体膜。作为半导体材料，可以使用第14族(硅等)半导体、化合物半导体(包括氧化物半导体)、有机半导体等。作为晶体管，例如使用能隙为2ev以上，优选为2.5ev以上，更优选为3ev以上的氧化物半导体，由此可以降低晶体管的关态电流，所以是优选的。作为该氧化物半导体，例如可以举出in-ga氧化物、in-m-zn氧化物(m表示铝(al)、镓(ga)、钇(y)、锆(zr)、镧(la)、铈(ce)、锡(sn)、铪(hf)或钕(nd))等。
在下部电极613上形成有el层616及上部电极617。将下部电极613用作阳极，将上部电极617用作阴极。
另外，el层616通过使用蒸镀掩模的蒸镀法(包括真空蒸镀法)、液滴喷射法(也称为喷墨法)、旋转法等的涂敷法、凹板印刷法等各种方法形成。另外，作为构成el层616的其他材料，也可以使用低分子化合物或高分子化合物(包括低聚物、树枝状聚合物)。
由下部电极613、el层616及上部电极617构成发光元件618。发光元件618优选为具有实施方式1至实施方式3的结构的发光元件。注意，当像素部包括多个发光元件时，也可以包括在实施方式1至实施方式3中记载的发光元件以及具有其他结构的发光元件。
另外，通过使用密封剂605将密封衬底604贴合到元件衬底610，形成如下结构，即发光元件618安装在由元件衬底610、密封衬底604以及密封剂605围绕的区域607中。注意，在区域607中填充有填料，除了填充有惰性气体(氮或氩等)的情况以外，也有填充有可用于密封剂605的紫外线固化树脂或热固化树脂的情况，例如可以使用pvc(聚氯乙烯)类树脂、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺类树脂、环氧类树脂、硅酮类树脂、pvb(聚乙烯醇缩丁醛)类树脂或eva(乙烯-醋酸乙烯酯)类树脂。通过在密封衬底中形成凹部且在其中设置干燥剂，可以抑制水分所导致的劣化，所以是优选的。
另外，在密封衬底604的下方以与发光元件618重叠的方式设置光学元件621。另外，在在密封衬底604的下方还设置遮光层622。作为光学元件621及遮光层622都可以采用与实施方式3所示的光学元件及遮光层同样的结构。
另外，优选使用环氧类树脂或玻璃粉作为密封剂605。另外，这些材料优选为尽可能地不容易使水或氧透过的材料。另外，作为用于密封衬底604的材料，除了可以使用玻璃衬底或石英衬底以外，还可以使用由frp(fiberreinforcedplastics；玻璃纤维增强塑料)、pvf(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸等构成的塑料衬底。
通过上述步骤，可以得到包括实施方式1至实施方式3所记载的发光元件及光学元件的发光装置。
<显示装置的结构例子2>
下面，参照图9a、图9b对显示装置的其他例子进行说明。另外，图9a、图9b是本发明的一个方式的显示装置的截面图。
图9a示出衬底1001、基底绝缘膜1002、栅极绝缘膜1003、栅电极1006、1007、1008、第一层间绝缘膜1020、第二层间绝缘膜1021、周围部1042、像素部1040、驱动电路部1041、发光元件的下部电极1024r、1024g、1024b、分隔壁1025、el层1028、发光元件的上部电极1026、密封层1029、密封衬底1031、密封剂1032等。
另外，在图9a中，作为光学元件的一个例子，将着色层(红色着色层1034r、绿色着色层1034g及蓝色着色层1034b)设置在透明基材1033上。另外，还可以设置遮光层1035。对设置有着色层及遮光层的透明基材1033进行对准而将其固定到衬底1001上。另外，着色层及遮光层被覆盖层1036覆盖。另外，在图9a中，透过着色层的光成为红色光、绿色光、蓝色光，因此能够以三个颜色的像素呈现图像。
图9b示出作为光学元件的一个例子将着色层(红色着色层1034r、绿色着色层1034g、蓝色着色层1034b)形成在栅极绝缘膜1003和第一层间绝缘膜1020之间的例子。如上述那样，也可以将着色层设置在衬底1001和密封衬底1031之间。
作为光学元件的一个例子，也可以将着色层(红色着色层1034r、绿色着色层1034g、蓝色着色层1034b)形成在第一层间绝缘膜1020和第二层间绝缘膜1021之间。
另外，虽然以上说明了具有在形成有晶体管的衬底1001一侧提取光的结构(底部发射型)的显示装置，但是也可以采用具有在密封衬底1031一侧提取发光的结构(顶部发射型)的显示装置。
<显示装置的结构例子3>
图10a及图10b示出顶部发射型显示装置的截面图的一个例子。图10a及图10b是说明本发明的一个方式的显示装置的截面图，省略图9a、图9b所示的驱动电路部1041、周围部1042等。
在此情况下，衬底1001可以使用不使光透过的衬底。到制造连接晶体管与发光元件的阳极的连接电极为止的工序与底部发射型显示装置同样地进行。然后，以覆盖电极1022的方式形成第三层间绝缘膜1037。该绝缘膜也可以具有平坦化的功能。第三层间绝缘膜1037可以使用与第二层间绝缘膜相同的材料或其他各种材料形成。
虽然在此发光元件的下部电极1024r、1024g、1024b都是阳极，但是也可以是阴极。另外，在采用如图10a及图10b所示那样的顶部发射型显示装置的情况下，下部电极1024r、1024g、1024b优选具有反射光的功能。另外，在el层1028上设置有上部电极1026。优选的是：上部电极1026具有反射光的功能及透过光的功能，在下部电极1024r、1024g、1024b与上部电极1026之间采用微腔结构，增强特定波长的光的强度。
在采用图10a所示的顶部发射结构的情况下，可以使用设置有着色层(红色着色层1034r、绿色着色层1034g及蓝色着色层1034b)的密封衬底1031进行密封。密封衬底1031也可以设置有位于像素和像素之间的遮光层1035。另外，作为密封衬底1031，优选使用具有透光性的衬底。
在图10a中，例示出设置多个发光元件并在该多个发光元件的每一个上设置着色层的结构，但是不局限于此。例如，如图10b所示，也可以以设置红色着色层1034r及蓝色着色层1034b而不设置绿色着色层的方式以红色、绿色、蓝色的三个颜色进行全彩色显示。如图10a所示，当设置发光元件并在该发光元件的每一个上设置着色层时，发挥可以抑制外光反射的效果。另一方面，如图10b所示，当设置红色着色层以及蓝色着色层而不设置发光元件及绿色着色层时，绿色发光元件所发射出的光的能量损失少，因此发挥可以减少功耗的效果。
虽然上述显示装置包括三种颜色(红色、绿色及蓝色)的子像素，但是也可以包括四种颜色(红色、绿色、蓝色及黄色或者红色、绿色、蓝色及白色)的子像素。在此情况下，也可以使用具有透过黄色光的功能或者透过选自蓝色、绿色、黄色、红色中的多个光的功能的着色层。当该着色层具有透过选自蓝色、绿色、黄色、红色中的多个光的功能时，透过该着色层的光也可以是白色。发射黄色或白色的光的发光元件的发光效率高，因此包括这种结构的显示装置可以降低功耗。
另外，图8a和图8b所示的显示装置600也可以在由元件衬底610、密封衬底604及密封剂605围绕的区域607中形成有密封层。该密封层例如可以使用pvc(聚氯乙烯)类树脂、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺类树脂、环氧类树脂、硅酮类树脂、pvb(聚乙烯醇缩丁醛)类树脂或eva(乙烯-醋酸乙烯酯)类树脂等树脂。另外，可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝等无机材料。通过在区域607中形成密封层，可以抑制水等杂质所引起的发光元件618的劣化，所以是优选的。另外，当形成密封层时，可以不设置密封剂605。
另外，通过使密封层具有多层，可以高效地防止水等杂质从显示装置600的外部进入显示装置内部的发光元件618，所以是优选的。另外，当密封层采用多层时，其中层叠树脂和无机材料，所以是优选的。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式或本实施方式中的其他结构适当地组合。
实施方式5
在本实施方式中，参照图11a至图13说明具有本发明的一个方式的发光元件的电子设备、发光装置以及照明装置。
<有关电子设备的说明>
图11a至图11g是示出电子设备的图。这些电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。另外，传感器9007可以如脉冲传感器及指纹传感器等那样具有测量生物信息的功能。
图11a至图11g所示的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触控面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；通过利用无线通信功能来连接到各种计算机网络的功能；通过利用无线通信功能，进行各种数据的发送或接收的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据来将其显示在显示部上的功能；等。注意，图11a至图11g所示的电子设备可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。另外，虽然在图11a至图11g中未图示，但是电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在该电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像的功能；拍摄动态图像的功能；将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
下面，详细地说明图11a至图11g所示的电子设备。
图11a是示出便携式信息终端9100的透视图。便携式信息终端9100所包括的显示部9001具有柔性。因此，可以沿着所弯曲的框体9000的弯曲面组装显示部9001。另外，显示部9001具备触摸传感器，而可以用手指或触屏笔等触摸屏幕来进行操作。例如，通过触摸显示于显示部9001上的图标，可以启动应用程序。
图11b是示出便携式信息终端9101的透视图。便携式信息终端9101例如具有电话机、电子笔记本和信息阅读装置等中的一种或多种的功能。具体而言，可以将其用作智能手机。注意，扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等在便携式信息终端9101中未图示，但可以设置在与图11a所示的便携式信息终端9100同样的位置上。另外，便携式信息终端9101可以将文字或图像信息显示在其多个面上。例如，可以将三个操作按钮9050(还称为操作图标或只称为图标)显示在显示部9001的一个面上。另外，可以将由虚线矩形表示的信息9051显示在显示部9001的另一个面上。另外，作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到来自电子邮件、sns(socialnetworkingservices：社交网络服务)或电话等的信息的显示；电子邮件或sns等的标题；电子邮件或sns等的发送者姓名；日期；时间；电量；以及电波等信号的接收强度的显示等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示操作按钮9050等代替信息9051。
作为框体9000的材料，例如可以使用包含合金、塑料、陶瓷等。作为塑料，也可以使用增强塑料。增强塑料之一种的碳纤维增强复合材料(carbonfiberreinforcedplastics：cfrp)具有轻量且不腐蚀的优点。另外，作为其他增强塑料，可以举出使用玻璃纤维的增强塑料及使用芳族聚酰胺纤维的增强塑料。作为合金，可以举出铝合金或镁合金。其中，包含锆、铜、镍、钛的非晶合金(也称为金属玻璃)从弹性强度的方面来看很优越。该非晶合金是在室温下具有玻璃迁移区域的非晶合金，也称为块体凝固非晶合金(bulk-solidifyingamorphousalloy)，实质上为具有非晶原子结构的合金。通过利用凝固铸造法，将合金材料浇铸到框体的至少一部分的铸模中并凝固，使用块体凝固非晶合金形成框体的一部分。非晶合金除了锆、铜、镍、钛以外还可以包含铍、硅、铌、硼、镓、钼、钨、锰、铁、钴、钇、钒、磷、碳等。另外，非晶合金的形成方法不局限于凝固铸造法，也可以利用真空蒸镀法、溅射法、电镀法、无电镀法等。另外，非晶合金只要在整体上保持没有长程有序(周期结构)的状态，就可以包含微晶或纳米晶。注意，合金包括具有单一固相结构的完全固溶体合金及具有两个以上的相的部分溶体的双方。通过使用非晶合金形成框体9000，可以实现具有高弹性的框体。因此，如果框体9000是非晶合金，即使便携式信息终端9101摔落并在受到冲击的瞬间暂时变形，也能够恢复到原来的形状，所以可以提高便携式信息终端9101的耐冲击性。
图11c是示出便携式信息终端9102的透视图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如，便携式信息终端9102的使用者能够在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下确认其显示(这里是信息9053)。具体而言，将打来电话的人的电话号码或姓名等显示在能够从便携式信息终端9102的上方看到这些信息的位置。使用者无需从口袋里拿出便携式信息终端9102就可以确认到该显示，由此能够判断是否接电话。
图11d是示出手表型便携式信息终端9200的透视图。便携式信息终端9200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。此外，显示部9001的显示面被弯曲设置，能够在弯曲的显示面上进行显示。另外，便携式信息终端9200可以进行被通信标准化的近距离无线通信。例如，通过与可进行无线通信的耳麦相互通信，可以进行免提通话。此外，便携式信息终端9200包括连接端子9006，可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。另外，也可以通过连接端子9006进行充电。此外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不通过连接端子9006。
图11e、图11f和图11g是示出能够折叠的便携式信息终端9201的透视图。另外，图11e是展开状态的便携式信息终端9201的透视图，图11f是从展开状态和折叠状态中的一个状态变为另一个状态的中途的状态的便携式信息终端9201的透视图，图11g是折叠状态的便携式信息终端9201的透视图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好，在展开状态下因为具有无缝拼接的较大的显示区域因此其显示的一览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001由铰链9055所连接的三个框体9000来支撑。通过铰链9055使两个框体9000之间弯折，可以从便携式信息终端9201的展开状态可逆性地变为折叠状态。例如，可以以1mm以上且150mm以下的曲率半径使便携式信息终端9201弯曲。
作为电子设备，例如可以举出：电视装置(也称为电视或电视接收机)；用于计算机等的显示屏；如数码相机、数码成像机等影像拍摄装置；数码相框；移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)；护目镜型显示装置(头盔显示器)；便携式游戏机；便携式信息终端；声音再现装置；弹珠机等大型游戏机等。
本发明的一个方式的电子设备可以包括二次电池，优选通过非接触电力传送对二次电池充电。
作为二次电池，例如可以举出使用凝胶电解质的锂聚合物电池(锂离子聚合物电池)等锂离子二次电池、锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池、有机自由基电池、铅蓄电池、空气二次电池、镍锌电池、银锌电池等。
本发明的一个方式的电子设备也可以包括天线。通过由天线接收信号，可以在显示部上显示图像或信息等。另外，在电子设备包括二次电池时，可以将天线用于非接触电力传送。
另外，由于本发明的一个方式的电子设备或照明装置具有柔性，因此也可以将该电子设备或照明装置沿着房屋及高楼的内壁或外壁、汽车的内部装饰或外部装饰的曲面组装。例如，也可以将照明设置在汽车的仪表盘、挡风玻璃、天花板等上。
<有关发光装置的说明>
图12a是本实施方式所示的发光装置3000的透视图，图12b是沿着图12a所示的点划线e-f切断的截面图。注意，在图12a中，为了避免繁杂而以虚线表示构成要素的一部分。
图12a及图12b所示的发光装置3000包括衬底3001、衬底3001上的发光元件3005、设置于发光元件3005的外周的第一密封区域3007以及设置于第一密封区域3007的外周的第二密封区域3009。
另外，来自发光元件3005的发光从衬底3001和衬底3003中的任一个或两个射出。在图12a及图12b中，说明来自发光元件3005的发光射出到下方一侧(衬底3001一侧)的结构。
另外，如图12a及图12b所示，发光装置3000具有以被第一密封区域3007及第二密封区域3009包围的方式配置发光元件3005的双密封结构。通过采用双密封结构，能够适当地抑制从外部侵入发光元件3005一侧的杂质(例如，水、氧等)。但是，并不一定必须要设置第一密封区域3007及第二密封区域3009。例如，可以只设置第一密封区域3007。
注意，在图12b中，第一密封区域3007及第二密封区域3009以与衬底3001及衬底3003接触的方式设置。但是，不局限于此，例如，第一密封区域3007和第二密封区域3009中的一个或两个可以以与形成在衬底3001的上方的绝缘膜或导电膜接触的方式设置。或者，第一密封区域3007和第二密封区域3009中的一个或两个可以以与形成在衬底3003的下方的绝缘膜或导电膜接触的方式设置。
作为衬底3001及衬底3003的结构，分别采用与上述实施方式所记载的衬底200及衬底220同样的结构，即可。作为发光元件3005的结构，采用与上述实施方式所记载的发光元件同样的结构，即可。
第一密封区域3007可以使用包含玻璃的材料(例如，玻璃粉、玻璃带等)。另外，第二密封区域3009可以使用包含树脂的材料。通过将包含玻璃的材料用于第一密封区域3007，可以提高生产率及密封性。另外，通过将包含树脂的材料用于第二密封区域3009，可以提高抗冲击性及耐热性。但是，用于第一密封区域3007及第二密封区域3009的材料不局限于此，第一密封区域3007可以使用包含树脂的材料形成，而第二密封区域3009可以使用包含玻璃的材料形成。
另外，上述玻璃粉例如可以包含氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化铯、氧化钠、氧化钾、氧化硼、氧化钒、氧化锌、氧化碲、氧化铝、二氧化硅、氧化铅、氧化锡、氧化磷、氧化钌、氧化铑、氧化铁、氧化铜、二氧化锰、氧化钼、氧化铌、氧化钛、氧化钨、氧化铋、氧化锆、氧化锂、氧化锑、硼酸铅玻璃、磷酸锡玻璃、钒酸盐玻璃或硼硅酸盐玻璃等。为了吸收红外光，玻璃粉优选包含一种以上的过渡金属。
另外，作为上述玻璃粉，例如，在衬底上涂敷玻璃粉浆料并对其进行加热或照射激光等。玻璃粉浆料包含上述玻璃粉及使用有机溶剂稀释的树脂(也称为粘合剂)。注意，也可以使用在玻璃粉中添加有吸收激光束的波长的光的吸收剂的玻璃粉浆料。另外，作为激光，例如优选使用nd：yag激光或半导体激光等。另外，激光照射形状既可以为圆形又可以为四角形。
另外，作为上述包含树脂的材料，例如可以使用聚酯、聚烯烃、聚酰胺(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚酰亚胺、聚碳酸酯或丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂。还可以使用包括硅酮等具有硅氧烷键合的树脂的材料。
注意，当第一密封区域3007和第二密封区域3009中的任一个或两个使用包含玻璃的材料时，该包含玻璃的材料的热膨胀率优选近于衬底3001的热膨胀率。通过采用上述结构，可以抑制由于热应力而在包含玻璃的材料或衬底3001中产生裂缝。
例如，在将包含玻璃的材料用于第一密封区域3007并将包含树脂的材料用于第二密封区域3009的情况下，具有如下优异的效果。
第二密封区域3009被设置得比第一密封区域3007更靠近发光装置3000的外周部一侧。在发光装置3000中，越接近外周部，起因于外力等的应变越大。因此，使用包含树脂的材料对产生更大的应变的发光装置3000的外周部一侧，即为第二密封区域3009进行密封，并且使用包含玻璃的材料对设置于第二密封区域3009的内侧的第一密封区域3007进行密封，由此，即便发生起因于外力等的应变，发光装置3000也不容易损坏。
另外，如图12b所示，在被衬底3001、衬底3003、第一密封区域3007及第二密封区域3009包围的区域中形成第一区域3011。另外，在被衬底3001、衬底3003、发光元件3005及第一密封区域3007包围的区域中形成第二区域3013。
第一区域3011及第二区域3013例如优选填充有稀有气体或氮气体等惰性气体。或者，可以使用丙烯酸类树脂或环氧类树脂等树脂填充。注意，作为第一区域3011及第二区域3013，与大气压状态相比，更优选为减压状态。
另外，图12c示出图12b所示的结构的变形实例。图12c是示出发光装置3000的变形实例的截面图。
在图12c所示的结构中，衬底3003的一部分设置有凹部，并且，该凹部设置有干燥剂3018。其他结构与图12b所示的结构相同。
作为干燥剂3018，可以使用通过化学吸附来吸附水分等的物质或者通过物理吸附来吸附水分等的物质。作为可用作干燥剂3018的物质，例如可以举出碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物(氧化钙或氧化钡等)、硫酸盐、金属卤化物、高氯酸盐、沸石或硅胶等。
<有关照明装置的说明>
图13是将发光元件用于室内照明装置8501的例子。另外，因为发光元件可以实现大面积化，所以也可以形成大面积的照明装置。另外，也可以通过使用具有曲面的框体来形成发光区域具有曲面的照明装置8502。本实施方式所示的发光元件为薄膜状，所以框体的设计的自由度高。因此，可以形成能够对应各种设计的照明装置。并且，室内的墙面也可以设置有大型的照明装置8503。也可以在照明装置8501、照明装置8502、照明装置8503中设置触摸传感器，启动或关闭电源。
另外，通过将发光元件用于桌子的表面一侧，可以提供具有桌子的功能的照明装置8504。另外，通过将发光元件用于其他家具的一部分，可以提供具有家具的功能的照明装置。
如上所述，通过应用本发明的一个方式的发光元件，能够得到显示模块、发光装置、电子设备及照明装置。注意，不局限于本实施方式所示的照明装置及电子设备，该发光装置可以应用于各种领域的照明装置及电子设备。
本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而实施。
实施例1
在本实施例中说明本发明的一个方式的发光元件的制造例子及该发光元件的特性。在本实施例中制造的发光元件的结构与图1同样。表1及表2示出元件结构的详细内容。下面示出所使用的化合物的结构及简称。
[表1]
[表2]
<发光元件的制造>
以下示出在本实施例中制造的发光元件的制造方法。
《发光元件1的制造》
作为电极101，在玻璃衬底上形成厚度为110nm的itso膜。电极101的面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着，在电极101上将dbt3p-ii与氧化钼(moo3)以重量比(dbt3p-ii:moo3)为1:0.5且厚度为60nm的方式共蒸镀，以形成空穴注入层111。
接着，在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀pccp，以形成空穴传输层112。
接着，在空穴传输层112上将4-[3’-(9h-咔唑-9-基)-1,1’-联苯基-3-基]-2,6-二苯基嘧啶(简称：pm-01)与三{2-[1-(2,6-二异丙基苯基)-1h-咪唑-2-基-κn3]苯基-κc}铱(iii)(简称:ir(iprpim)3)以重量比(pm-01:ir(iprpim)3)为1:0.06且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光层130。注意，在发光层130中，ir(iprpim)3为客体材料(第一有机化合物)，而pm-01为主体材料(第二有机化合物)。
接着，在发光层130上依次以厚度为10nm的方式蒸镀pm-01并且以厚度为15nm的方式蒸镀bphen，以形成电子传输层118。接着，在电子传输层118上以厚度为1nm的方式蒸镀lif，以形成电子注入层119。
接着，在电子注入层119上使用铝(al)形成厚度为200nm的电极102。
接着，在氮气氛的手套箱中使用有机el用密封剂将密封用玻璃衬底固定于形成有有机材料的玻璃衬底上，由此密封发光元件1。具体而言，将密封剂涂敷于形成在玻璃衬底上的有机材料的周围，贴合该玻璃衬底和密封用玻璃衬底，以6j/cm2照射波长为365nm的紫外光，并且以80℃进行1小时的加热处理。通过上述工序得到发光元件1。
《发光元件2至发光元件8的制造》
发光元件2至发光元件8与上述发光元件1的不同之处仅在于发光层130的形成工序，而其他工序都与发光元件1采用同样的制造方法。
将pccp、pm-01以及ir(iprpim)3以重量比(pccp：pm-01:ir(iprpim)3)为0.33:0.66:0.06且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光元件2的发光层130。
将pccp、pm-01以及ir(iprpim)3以重量比(pccp:pm-01:ir(iprpim)3)为0.66:0.33:0.06且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光元件3的发光层130。
将pccp与ir(iprpim)3以重量比(pccp:ir(iprpim)3)为1:0.06且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光元件4的发光层130。注意，发光元件4是发光层不包含作为第二有机化合物的pm-01的对比发光元件。
将pccp、pm-01以及ir(iprpim)3以重量比(pccp:pm-01:ir(iprpim)3)为0.3:0.6:0.05且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光元件5的发光层130。
将pccp、pm-01以及ir(iprpim)3以重量比(pccp:pm-01:ir(iprpim)3)为0.3:0.6:0.1且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光元件6的发光层130。
将pccp、pm-01以及ir(iprpim)3以重量比(pccp:pm-01:ir(iprpim)3)为0.3:0.6:0.2且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光元件7的发光层130。
将pccp、pm-01以及ir(iprpim)3以重量比(pccp:pm-01:ir(iprpim)3)为0.3:0.6:0.3且厚度为30nm的方式共蒸镀，以形成发光元件8的发光层130。
<发光元件的特性>
接着，测量所制造的上述发光元件1至8的特性。在亮度及cie色度的测量中，利用色亮度计(由topcontechnohouse公司制造的bm-5a)。在电致发射光谱的测量中，利用多通道光谱分析仪(由日本滨松光子学株式会社制造的pma-11)。
图14至图17分别示出发光元件1至发光元件4的亮度-电流密度特性、亮度-电压特性、电流效率-亮度特性以及电力效率-亮度特性。另外，图20至图23分别示出发光元件5至发光元件8的亮度-电流密度特性、亮度-电压特性、电流效率-亮度特性以及电力效率-亮度特性。另外，各发光元件的测量在室温(保持为23℃的气氛)下进行。
另外，表3及表4示出1000cd/m2附近的发光元件1至发光元件8的元件特性。
[表3]
[表4]
另外，图18和图24分别示出以2.5ma/cm2的电流密度使电流流过发光元件1至发光元件4、发光元件5至发光元件8时的电致发射光谱。
根据图18和图24可知：在发光元件4的电致发射光谱中，主要显示峰值波长为470nm的蓝色发光；在发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的电致发射光谱中，在显示峰值波长为470nm的蓝色发光的同时，还显示绿色至黄色的光谱较宽的发光。发光元件1至发光元件8的电致发射光谱的半峰全宽分别为119nm、106nm、75nm、54nm、83nm、92nm、134nm以及153nm，由此可知，发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的电致发射光谱比发光元件4宽。另一方面，发光元件4的电致发射光谱较窄，主要显示来自作为客体材料的ir(iprpim)3的发光。
接着，图19和图25分别示出从以发光元件4的峰值波长的强度归一化了的发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的电致发射光谱中减去发光元件4的电致发射光谱的差值光谱。根据图19和图25可知，发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的电致发射光谱除了显示发光元件4的电致发射光谱所显示的客体材料的发光以外还显示黄色的光谱较宽的发光。另外，该光谱较宽的发光的峰值波长为540nm至550nm附近。另外，客体材料的发光与该光谱较宽的发光的强度比例(客体材料的发光:光谱较宽的发光)如下:发光元件1为1:0.65；发光元件2为1:0.45；发光元件3为1:0.20；发光元件5为1:0.22；发光元件6为1:0.29；发光元件7为1:0.68；以及发光元件8为1:1.04。
如下所述，用于发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的发光层的pm-01和ir(iprpim)3组合而形成激基复合物。因此，发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的电致发射光谱较宽可以被认为是因为得到由pm-01和ir(iprpim)3形成的激基复合物的发光的缘故。
发光元件2及发光元件3是除了包括pm-01(第二有机化合物)和ir(iprpim)3(第一有机化合物)以外还包括pccp(第三有机化合物)的发光元件，发光元件1是不包括pccp(第三有机化合物)的发光元件，并且发光元件4是不包括pm-01(第二有机化合物)的发光元件。另外，发光元件3是pccp所占的比例大于发光元件2的发光元件。由此，在发光元件1至发光元件4之间，来自由pm-01(第二有机化合物)和ir(iprpim)3(第一有机化合物)形成的激基复合物的该光谱较宽的发光所占的比例不同。像这样，通过改变pccp(第三有机化合物)占发光层的比例，控制pm-01(第二有机化合物)和ir(iprpim)3(第一有机化合物)的相互作用，由此可以控制由pm-01(第二有机化合物)和ir(iprpim)3(第一有机化合物)形成激基复合物的几率，其结果是，可以控制发光元件的发光颜色。
另外，发光元件5至发光元件8是ir(iprpim)3(第一有机化合物)占发光层的比例随序数增大而增大的发光元件。由此，在发光元件5至发光元件8之间，来自由pm-01(第二有机化合物)和ir(iprpim)3(第一有机化合物)形成的激基复合物的该光谱较宽的发光所占的比例不同。像这样，通过改变ir(iprpim)3(第一有机化合物)占发光层的比例，可以控制pm-01(第二有机化合物)和ir(iprpim)3(第一有机化合物)的相互作用，由此可以控制由pm-01(第二有机化合物)和ir(iprpim)3(第一有机化合物)形成激基复合物的几率，其结果是，可以控制发光元件的发光颜色。
另外，如图14至图17、图20至图23、表3及表4所示，可以以低于发光元件4的驱动电压驱动发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8。另外，发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的电力效率都是10lm/w以上，即高于发光元件4。由此，包含第一有机化合物(ir(iprpim)3)和第二有机化合物(pm-01)的本发明的一个方式的发光元件的驱动电压和功耗都低。
另外，发光元件2、发光元件3、发光元件5至发光元件8的电流效率高，即都是20cd/a以上。也就是说，发光层包含第一有机化合物(ir(iprpim)3)、第二有机化合物(pm-01)以及其他材料(pccp)的发光元件是高电流效率的发光元件。
<cv测定结果>
接着，利用循环伏安法(cv)测定对上述化合物的电化学特性(氧化反应特性及还原反应特性)进行测定。在测定中，使用电化学分析仪(bas株式会社(basinc.)制造，als型号600a或600c)，并且对将各化合物溶解于n，n-二甲基甲酰胺(简称：dmf)而成的溶液进行测定。在测量中，在适当的范围内改变工作电极相对于参考电极的电位，来获得氧化峰值电位以及还原峰值电位。另外，因为参考电极的氧化还原电位估计为-4.94ev，所以从该数值和所得到的峰值电位算出各化合物的homo能级及lumo能级。
作为cv测定结果，pm-01的氧化电位为0.95v，还原电位为-2.17v。另外，根据cv测定计算出的pm-01的homo能级为-5.89ev，lumo能级为-2.78ev。由此可知，pm-01的lumo能级低。另外，ir(iprpim)3的氧化电位为0.11v。另外，根据cv测定计算出的ir(iprpim)3的homo能级为-5.05ev。由此可知，ir(iprpim)3的homo能级高。另外，由于ir(iprpim)3的还原电位低而观察不到明确的还原峰值，可以推定为ir(iprpim)3的lumo能级高。另外，pccp的氧化电位为0.685v，还原电位为-2.98v。另外，根据cv测定计算出的pccp的homo能级为-5.63ev，lumo能级为-1.96ev。
如上所述，pm-01的lumo能级低于pccp的lumo能级及ir(iprpim)3的lumo能级，而ir(iprpim)3的homo能级高于pccp的homo能级及pm-01的homo能级。由此，像发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8那样，在将该化合物用于发光层的情况下，从一对电极注入的作为载流子的电子及空穴能够高效地分别注入到pm-01和ir(iprpim)3，使得pm-01和ir(iprpim)3形成激基复合物。
另外，由pm-01和ir(iprpim)3形成的激基复合物的lumo能级在于pm-01，homo能级在于ir(iprpim)3。另外，pm-01的lumo能级和ir(iprpim)3的homo能级的能量差为2.28ev。该值与从图24所示的发光元件8的电致发射光谱的峰值波长算出的发光能量(2.28ev)大致一致。另外，该值与从图18及图24所示的发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件7的电致发射光谱较宽的波长区域的发光的能量大致一致。由此可知，发光元件1至发光元件3、发光元件5至发光元件8的电致发射光谱包括基于pm-01及ir(iprpim)3所形成的激基复合物的发光和基于ir(iprpim)3的发光。注意，激基复合物的s1能级和t1能级的差异小，由此可以将上述发光能量看作激基复合物的t1能级的能量(2.28ev)。
<t1能级的测定>
接着，为了求出用于发光层130的化合物的t1能级，在石英衬底上通过真空蒸镀法分别形成pm-01和pccp的薄膜，然后在低温(10k)下测定这些薄膜的发射光谱。
在该发射光谱的测定中，利用显微pl装置labramhr-pl(由日本株式会社堀场制作所制造)，将测定温度设定为10k，作为激发光使用波长为325nm的he-cd激光，作为检测器使用ccd检测器。
另外，在该发射光谱的测定中，除了一般的发射光谱的测定以外，还进行了着眼于发光寿命长的发光的时间分辨发射光谱的测定。由于这两个发射光谱的测定在低温(10k)下进行，所以在一般的发射光谱的测定中，除了作为主要发光成分的荧光以外，还观察到一部分磷光。另外，在着眼于发光寿命长的发光的时间分辨发射光谱的测定中，主要观察到磷光。图26和图27分别示出pm-01和pccp的以低温测定的时间分辨发射光谱。
由上述发射光谱的测定结果可知，pm-01的发射光谱的磷光成分的最短波长一侧的峰值(包括肩峰)的波长为451nm。另外，pccp的发射光谱的磷光成分的最短波长一側的峰值(包括肩峰)的波长为467nm。
因此，根据上述峰值波长算出：pm-01的t1能级为2.75ev，而pccp的t1能级为2.66ev。
<客体材料的吸收光谱>
图28示出上述发光元件中用作客体材料的ir(iprpim)3的吸收光谱测定结果。
为了测定吸收光谱，制备溶解有ir(iprpim)3的二氯甲烷溶液，使用石英皿测定吸收光谱。吸收光谱使用紫外可见分光光度计(由日本分光株式会社制造，v550型)测定。从所测定出的样品的光谱减去石英皿及溶剂的吸收光谱。该测定在室温(保持为23℃的气氛)下进行。
如图28所示，ir(iprpim)3的吸收光谱中的最低能量一侧(长波长一侧)的吸收端位于460nm附近。另外，从吸收光谱的数据求出吸收端并估计出假设直接迁移的迁移能量，其结果是，ir(iprpim)3的吸收端为474nm，迁移能量为2.61ev。因为ir(iprpim)3为磷光性化合物，所以最低能量一侧的吸收端是基于三重态mlct迁移的吸收带。由此，从该吸收端计算出的ir(iprpim)3的t1能级为2.61ev。
根据上述测量结果可知，pccp的t1能级及pm-01的t1能级大于ir(iprpim)3的t1能级，并且ir(iprpim)3的t1能级大于由pm-01和ir(iprpim)3形成的激基复合物的能级(2.28ev)，即激基复合物的t1能级。由此，可以高效地产生由ir(iprpim)3和pm-01形成的激基复合物的发光及ir(iprpim)3的发光的双方。
另外，该激基复合物的能级小于pccp的lumo能级和homo能级的能量差(3.67ev)及pm-01的lumo能级和homo能级的能量差(3.11ev)。由此，通过形成该激基复合物，可以得到低驱动电压的发光元件。
如上所述，根据本发明的一个方式，可以提供一种发光效率高的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种发射光谱较宽的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种驱动电压和功耗都低的发光元件。
实施例2
在本实施例中说明本发明的一个方式的发光元件的制造例子及该发光元件的特性。在本实施例中制造的发光元件的结构与图1同样。表5示出元件结构的详细内容。下面示出所使用的化合物的结构及简称。
[表5]
<发光元件的制造>
以下示出在本实施例中制造的发光元件的制造方法。
《发光元件9的制造》
作为电极101，在玻璃衬底上形成厚度为70nm的itso膜。电极101的面积为4mm2(2mm×2mm)。
接着，在电极101上将dbt3p-ii与氧化钼(moo3)以重量比(dbt3p-ii:moo3)为1:0.5且厚度为15nm的方式共蒸镀，以形成空穴注入层111。
接着，在空穴注入层111上以厚度为20nm的方式蒸镀pccp，以形成空穴传输层112。
接着，在空穴传输层112上将pccp、4,6mczp2pm以及三{2-[5-(2-甲基苯基)-4-(2，6-二异丙基苯基)-4h-1，2，4-三唑-3-基-κn2]苯基-κc}铱(iii)(简称：ir(mpptz-diprp)3)以重量比(pccp:4,6mczp2pm:ir(mpptz-diprp)3)为1:0.3:0.06且厚度为30nm的方式共蒸镀，然后将4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3)以重量比(4,6mczp2pm:ir(mpptz-diprp)3)为1:0.06且厚度为10nm的方式共蒸镀，以形成发光层130。注意，在发光层130中，ir(mpptz-diprp)3为客体材料(第一有机化合物)，而4,6mczp2pm为主体材料(第二有机化合物)。
接着，在发光层130上依次以厚度为10nm的方式蒸镀4,6mczp2pm并且以厚度为15nm的方式蒸镀bphen，以形成电子传输层118。接着，在电子传输层118上以厚度为1nm的方式蒸镀lif，以形成电子注入层119。
接着，在电子注入层119上使用铝(al)形成厚度为200nm的电极102。
接着，在氮气氛的手套箱中使用有机el用密封剂将密封用玻璃衬底固定于形成有有机材料的玻璃衬底上，由此密封发光元件9。具体方法与发光元件1同样。通过上述工序得到发光元件9。
《发光元件10的制造》
发光元件10与上述发光元件9的不同之处仅在于发光层130及电子传输层118的形成工序，而其他工序都与发光元件9采用同样的制造方法。
将pccp、35dczppy以及ir(mpptz-diprp)3以重量比(pccp:35dczppy:ir(mpptz-diprp)3)为1:0.3:0.06且厚度为30nm的方式共蒸镀，然后将35dczppy和ir(mpptz-diprp)3)以重量比(35dczppy:ir(mpptz-diprp)3)为1:0.06且厚度为10nm的方式共蒸镀，以形成发光层130。注意，在发光层130中，ir(mpptz-diprp)3为客体材料(第一有机化合物)，而35dczppy为主体材料(第二有机化合物)。
接着，在发光层130上依次以厚度为10nm的方式蒸镀35dczppy并且以厚度为15nm的方式蒸镀bphen，以形成电子传输层118。
<发光元件的特性>
图29至图32分别示出发光元件9及发光元件10的亮度-电流密度特性、亮度-电压特性、电流效率-亮度特性以及电力效率-亮度特性。另外，各发光元件的测量方法与实施例1同样，该测量在室温(保持为23℃的气氛)下进行。
另外，表6示出1000cd/m2附近的发光元件9及发光元件10的元件特性。
[表6]
另外，图33示出以2.5ma/cm2的电流密度使电流流过发光元件9及发光元件10时的电致发射光谱。
如图33所示，发光元件9及发光元件10的电致发射光谱的半峰全宽分别为74nm和64nm，由此可知，发光元件9的电致发射光谱比发光元件10宽。在发光元件9的电致发射光谱中，在显示峰值波长为473nm的蓝色发光的同时，还显示绿色的光谱较宽的发光。另一方面，发光元件10主要显示来自作为客体材料的ir(mpptz-diprp)3的发光。
接着，图34示出从以发光元件10的峰值波长的强度归一化了的发光元件9的电致发射光谱中减去发光元件10的电致发射光谱的差值光谱。根据图34可知，发光元件9的电致发射光谱除了显示发光元件10的电致发射光谱所显示的客体材料的发光以外还显示长波长一侧的发光。另外，该长波长一侧的发光的峰值波长为520nm附近。另外，发光元件9的客体材料的发光与该长波长一侧的发光的强度比例(客体材料的发光:长波长一侧的发光)为1:0.15。
如下所述，用于发光元件9的发光层的4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3组合而形成激基复合物。因此，发光元件9的电致发射光谱较宽可以被认为是因为得到由4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3形成的激基复合物的发光的缘故。
另外，如图29至图32及表6所示，可以以低于发光元件10的驱动电压驱动发光元件9。另外，发光元件9的电力效率高。由此，包含第一有机化合物(ir(mpptz-diprp)3)和第二有机化合物(4,6mczp2pm)的本发明的一个方式的发光元件的驱动电压和功耗都低。
<cv测定结果>
接着，利用循环伏安法(cv)测定对上述化合物的电化学特性(氧化反应特性及还原反应特性)进行测定。该测定方法与实施例1同样。另外，pccp的测定结果可以参照实施例1。
作为cv测定结果，4,6mczp2pm的氧化电位为0.95v，还原电位为-2.06v。另外，根据cv测定计算出的4,6mczp2pm的homo能级为-5.89ev，lumo能级为-2.88ev。由此可知，4,6mczp2pm的lumo能级低。另外，ir(mpptz-diprp)3的氧化电位为0.34v,还原电位为-2.98v。另外，根据cv测定计算出的ir(mpptz-diprp)3的homo能级为-5.28ev，lumo能级为-1.96ev。由此可知，ir(mpptz-diprp)3的homo能级高。另外，35dczppy的氧化电位为0.96v，还原电位为-2.56v。另外，根据cv测定计算出的35dczppy的homo能级为-5.90ev，lumo能级为-2.39ev。
如上所述，4,6mczp2pm的lumo能级低于pccp的lumo能级及ir(mpptz-diprp)3的lumo能级，而ir(mpptz-diprp)3的homo能级高于pccp的homo能级及4,6mczp2pm的homo能级。由此，像发光元件9那样，在将该化合物用于发光层的情况下，从一对电极注入的作为载流子的电子及空穴能够高效地分别注入到4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3，使得4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3形成激基复合物。
另外，由4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3形成的激基复合物的lumo能级在于4,6mczp2pm，homo能级在于ir(mpptz-diprp)3。另外，4,6mczp2pm的lumo能级和ir(mpptz-diprp)3的homo能级的能量差为2.40ev。该值与图33所示的发光元件9的电致发射光谱较宽的波长区域的发光的能量(2.38ev)大致一致。由此可知，发光元件9的电致发射光谱包括基于4,6mczp2pm及ir(mpptz-diprp)3所形成的激基复合物的发光和基于ir(mpptz-diprp)3的发光。注意，激基复合物的s1能级和t1能级的差异小，由此可以将上述发光能量看作激基复合物的t1能级的能量(2.38ev)。
另外，35dczppy的lumo能级低于pccp的lumo能级及ir(mpptz-diprp)3的lumo能级，而ir(mpptz-diprp)3的homo能级高于pccp的homo能级及35dczppy的homo能级。由此，像发光元件10那样，在将该化合物用于发光层的情况下，从一对电极注入的载流子的电子和空穴分别高效地注入到35dczppy和ir(mpptz-diprp)3。
但是，35dczppy的lumo能级和ir(mpptz-diprp)3的homo能级的能量差大，即2.90ev。该能量差大于从图33所示的发光元件10的电致发射光谱的峰值波长算出的发光能量(2.61ev)，由此与由35dczppy和ir(mpptz-diprp)3形成激基复合物的情况相比ir(mpptz-diprp)3激发而发光的情况下的能量更稳定。也就是说，35dczppy和ir(mpptz-diprp)3的组合不形成激基复合物，由此从发光元件10观察不到基于由35dczppy和ir(mpptz-diprp)3形成的激基复合物的发光。
<t1能级的测定>
接着，为了求出用于发光层130的化合物的t1能级，在低温(10k)下测定4,6mczp2pm及35dczppy的发射光谱。该测定方法与实施例1同样。另外，pccp的测定结果可以参照实施例1。图35和图36分别示出4,6mczp2pm和35dczppy的以低温测定的时间分辨发射光谱。
由上述发射光谱的测定结果可知，4,6mczp2pm的发射光谱的磷光成分的最短波长一侧的峰值(包括肩峰)的波长为459nm。另外，35dczppy的发射光谱的磷光成分的最短波长一側的峰值(包括肩峰)的波长为451nm。
因此，根据上述峰值波长算出：4,6mczp2pm的t1能级为2.70ev，而35dczppy的t1能级为2.75ev。
<客体材料的吸收光谱>
图37示出上述发光元件中用作客体材料的ir(mpptz-diprp)3的吸收光谱测定结果。该测定方法与实施例1同样。
如图37所示，ir(mpptz-diprp)3的吸收光谱中的最低能量一侧(长波长一侧)的吸收端位于460nm附近。另外，从吸收光谱的数据求出吸收端并估计出假设直接迁移的迁移能量，其结果是，ir(mpptz-diprp)3的吸收端为472nm，迁移能量为2.63ev。因为ir(mpptz-diprp)3为磷光性化合物，所以最低能量一侧的吸收端是基于三重态mlct迁移的吸收带。由此，从该吸收端计算出的ir(mpptz-diprp)3的t1能级为2.63ev。
根据上述测量结果可知，pccp的t1能级及4,6mczp2pm的t1能级大于ir(mpptz-diprp)3的t1能级，并且ir(mpptz-diprp)3的t1能级大于由4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3形成的激基复合物的能级(2.38ev)，即激基复合物的t1能级。由此，可以高效地产生由ir(mpptz-diprp)3和4,6mczp2pm形成的激基复合物的发光及ir(mpptz-diprp)3的发光的双方。
另外，该激基复合物的能级小于pccp的lumo能级和homo能级的能量差(3.67ev)及4,6mczp2pm的lumo能级和homo能级的能量差(3.01ev)。由此，通过形成该激基复合物，可以得到低驱动电压的发光元件。
另一方面，pccp的t1能级及35dczppy的t1能级大于ir(mpptz-diprp)3的t1能级，而ir(mpptz-diprp)3的t1能级小于35dczppy的lumo能级和ir(mpptz-diprp)3的homo能级的能量差(2.90ev)。由此，与由ir(mpptz-diprp)3和35dczppy形成激基复合物的情况相比ir(mpptz-diprp)3激发而发光的情况下的能量更稳定。也就是说，35dczppy和ir(mpptz-diprp)3的组合不形成激基复合物，由此从发光元件10观察不到基于由35dczppy和ir(mpptz-diprp)3形成的激基复合物的发光。
<时间分辨发光测定>
接着，制备包括用于上述发光层的化合物的组合的薄膜样品，进行利用时间分辨发光测量的过渡荧光特性的测量。
作为薄膜1，在石英衬底上将4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3以重量比(4,6mczp2pm:ir(mpptz-diprp)3)为1:0.125且厚度为50nm的方式共蒸镀。
作为薄膜2，在石英衬底上将35dczppy和ir(mpptz-diprp)3以重量比(35dczppy:ir(mpptz-diprp)3)为1:0.125且厚度为50nm的方式共蒸镀。
在测定中，使用皮秒荧光寿命测定系统(日本滨松光子学株式会社制造)。在本测定中，为了测定薄膜的发光的寿命，对薄膜照射脉冲激光，并且使用条纹相机对在照射激光之后衰减的发光进行时间分辨测定。作为脉冲激光使用波长为337nm的氮气体激光，以10hz的频率对薄膜照射500ps的脉冲激光，并且通过将反复测定的数据累计起来获得s/n比例高的数据。注意，测定是在室温(保持在23℃的气氛)下进行的。
图38示出所测得的薄膜1及薄膜2的过渡发光特性。
薄膜2的过渡发光特性显示能够以单一指数函数拟合的一次衰减。另一方面，薄膜1的过渡发光特性除了包括初期发光成分以外，而且还包括延迟发光成分。由此可知，薄膜1的发光至少由两个成分组成。
图39示出薄膜1的初期发光成分的发射光谱和延迟发光成分的发射光谱。作为初期发光成分的发射光谱，测量了-0.8μs至0.9μs的发光，且作为延迟发光成分的发射光谱，测量了0.9μs至44μs的发光。
如图39所示，薄膜1的初期发光成分的发射光谱和延迟发光成分的发射光谱分别具有不同的光谱形状，且延迟发光成分的发光波长比初期发光成分长。
从薄膜1的延迟发光成分的发射光谱的峰值波长算出的发光能量(2.39ev)与由4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3形成的激基复合物的能量大致一致。另外，激基复合物具有呈现热活化延迟荧光的功能，由此薄膜1的延迟发光成分可以说是基于由4,6mczp2pm和ir(mpptz-diprp)3形成的激基复合物的发光。
如上所述，在本实施例中制造的发光元件9是包括组合而形成激基复合物的第一有机化合物(ir(mpptz-diprp)3)和第二有机化合物(4,6mczp2pm)的本发明的一个方式的发光元件。
如上所述，根据本发明的一个方式，可以提供一种发光效率高的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种发射光谱较宽的发光元件。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种驱动电压和功耗都低的发光元件。
实施例3
在本实施例中，说明可以用于本发明的一个方式的发光元件的薄膜的发光特性。下面示出所使用的化合物的结构及简称。
〈薄膜样品的制造〉
在石英衬底上将m-mtdata和[2-甲基-3-(6-叔丁基-4-嘧啶基-kn3)吡啶-kc](2，4-戊二酮根-k2o，o’)铱(ⅲ)(简称：ir(tbumpypm)2(acac))以重量比(m-mtdata:ir(tbumpypm)2(acac))为1:0.01且厚度为50nm的方式共蒸镀，以形成薄膜3。
在石英衬底上将m-mtdata和ir(tbumpypm)2(acac)以重量比(m-mtdata:ir(tbumpypm)2(acac))为1:0.25且厚度为50nm的方式共蒸镀，以形成薄膜4。
在石英衬底上将mcp和ir(tbumpypm)2(acac)以重量比(mcp:ir(tbumpypm)2(acac))为1:0.01且厚度为50nm的方式共蒸镀，以形成薄膜5。
在石英衬底上将mcp和ir(tbumpypm)2(acac)以重量比(mcp:ir(tbumpypm)2(acac))为1:0.25且厚度为50nm的方式共蒸镀，以形成薄膜6。
<发射光谱>
测定了所制造的上述薄膜3至薄膜6的发射光谱。发射光谱的测定使用了pl-el测定装置(由日本滨松光子学公司制造)。注意，测定是在室温(保持在23℃的气氛)下进行的。图40和图41示出测定结果。
从薄膜5及薄膜6观察到作为磷光性化合物的ir(tbumpypm)2(acac)所呈现的绿色发光。除了ir(tbumpypm)2(acac)的发光以外，从薄膜3及薄膜4还观察到长波长一侧的光谱较宽的发光。
<时间分辨发光测定>
接着，进行薄膜3至薄膜6的时间分辨发光测定。在测定中，使用皮秒荧光寿命测定系统(日本滨松光子学株式会社制造)。测定方法与实施例2同样。
图42和图43示出所测得的薄膜3至薄膜6的过渡发光特性。
薄膜5及薄膜6的过渡发光特性显示近于单一指数函数的衰减曲线。另一方面，薄膜3及薄膜4的过渡发光特性除了包括初期发光成分以外，而且还包括延迟发光成分。由此可知，薄膜3及薄膜4的发光至少由两个成分组成。
<cv测定结果>
接着，利用循环伏安法(cv)测定对上述化合物的电化学特性(氧化反应特性及还原反应特性)进行测定。注意，测定方法与实施例1同样。
作为cv测定结果，m-mtdata的氧化电位为0.04v，还原电位为-2.72v。另外，根据cv测定计算出的m-mtdata的homo能级为-4.98ev，lumo能级为-2.22ev。由此可知，m-mtdata的homo能级高。另外，ir(tbumpypm)2(acac)的氧化电位为0.91v，还原电位为-2.04v。另外，根据cv测定计算出的ir(tbumpypm)2(acac)的homo能级为-5.85ev，lumo能级为-2.90ev。由此可知，ir(tbumpypm)2(acac)的lumo能级低。另外，mcp的氧化电位为0.97v。另外，根据cv测定计算出的mcp的homo能级为-5.91ev。由于mcp的还原电位低而观察不到明确的还原峰值，可以推定为mcp的lumo能级高。
如上所述，ir(tbumpypm)2(acac)的lumo能级低于m-mtdata的lumo能级，而ir(tbumpypm)2(acac)的homo能级低于m-mtdata的homo能级。由此，ir(tbumpypm)2(acac)和m-mtdata能够组合而形成激基复合物。
另外，由ir(tbumpypm)2(acac)和m-mtdata形成的激基复合物的lumo能级在于ir(tbumpypm)2(acac)，homo能级在于m-mtdata。另外，ir(tbumpypm)2(acac)的lumo能级和m-mtdata的homo能级的能量差为2.08ev。该值与从图40所示的薄膜4的电致发射光谱的峰值波长算出的发光能量(2.06ev)大致一致。由此可知，薄膜3及薄膜4的电致发射光谱包括基于ir(tbumpypm)2(acac)及m-mtdata所形成的激基复合物的发光和基于ir(tbumpypm)2(acac)的发光。注意，激基复合物的s1能级和t1能级的差异小，由此可以将上述发光能量看作激基复合物的t1能级的能量(2.06ev)。
另外，mcp的homo能级低于ir(tbumpypm)2(acac)的homo能级。由此，与由mcp和ir(tbumpypm)2(acac)的组合不形成激基复合物，由此从薄膜5及薄膜6观察不到基于由mcp和ir(tbumpypm)2(acac)形成的激基复合物的发光。
<t1能级的测定>
接着，为了求出用于薄膜3及薄膜4的化合物的t1能级，在低温(10k)下测定m-mtdata的发射光谱。另外,测定方法与实施例1同样。图44示出m-mtdata的以低温测定的时间分辨发射光谱。
由上述发射光谱的测定结果可知，m-mtdata的发射光谱的磷光成分的最短波长一侧的峰值(包括肩峰)的波长为484nm。因此，根据上述峰值波长算出：m-mtdata的t1能级为2.56ev。
<客体材料的吸收光谱>
图45示出上述薄膜3及薄膜4中用作客体材料的ir(tbumpypm)2(acac)的吸收光谱测定结果。另外,测定方法与实施例1同样。
如图45所示，ir(tbumpypm)2(acac)的吸收光谱中的最低能量一侧(长波长一侧)的吸收端位于490nm附近。另外，从吸收光谱的数据求出吸收端并估计出假设直接迁移的迁移能量，其结果是，ir(tbumpypm)2(acac)的吸收端为496nm，迁移能量为2.50ev。因为ir(tbumpypm)2(acac)为磷光性化合物，所以最低能量一侧的吸收端是基于三重态mlct迁移的吸收带。由此，从该吸收端计算出的ir(tbumpypm)2(acac)的t1能级为2.50ev。
根据上述测量结果可知，m-mtdata的t1能级大于ir(tbumpypm)2(acac)的t1能级，并且ir(tbumpypm)2(acac)的t1能级大于ir(tbumpypm)2(acac)的lumo能级和m-mtdata的homo能级的能量差(2.08ev)或由ir(tbumpypm)2(acac)和m-mtdata形成的激基复合物的发光能量(2.06ev)，即激基复合物的t1能级。由此，可以高效地产生由ir(tbumpypm)2(acac)和m-mtdata形成的激基复合物的发光及ir(tbumpypm)2(acac)的发光的双方。
如上所述，在本实施例中制造的薄膜3及薄膜4包括作为形成激基复合物的组合的第一有机化合物(ir(tbumpypm)2(acac))和第二有机化合物(m-mtdata)，该薄膜3及该薄膜4可以适当地应用于本发明的一个方式的发光元件。
如上所述，根据本发明的一个方式，可以提供一种发射光谱较宽的发光元件。
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