CN100573963C - 发光元件和使用它的发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供随着发光时间的累积驱动电压增加较少的发光元件，和提供随着薄膜厚度的增加电阻值增加较少的发光元件。发光元件包括在第一电极和第二电极之间的第一层、第二层和第三层。设置第一层比第二层更靠近第一电极，设置第三层比第二层更靠近第二电极。第一层为包括芳香胺化合物和对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的层。第二层包括电子传输性质强于空穴传输性质的物质和对上述物质表现出电子给予性质的物质。

Description

发光元件和使用它的发光器件
技术领域
本发明涉及在一对电极之间包括层的发光元件，其中层包括发光物质，特别地，涉及发光元件的结构。
背景技术
近年来，大量用于显示器件等的发光元件各自具有在一对电极之间夹入包括发光物质的层的结构。当通过一个电极发射的电子和另一个电极发射的空穴的重组形成的激发电子返回到基态时，这种发光元件就发光。
大量这些发光元件存在驱动电压随着发光时间累积而增加的问题。
为了解决这个问题，例如，专利文献1公开了使用具有一定结构的化合物的有机EL元件，其中在驱动有机EL元件时驱动电压的增加等得到抑制。
[专利文献1]：国际公布WO98/30071
发明公开内容
本发明的一个目的是提供随着发光时间的累积驱动电压增加较少的发光元件。本发明的另一个目的是提供随着薄膜厚度的增加电阻值增加较少的发光元件。
在本发明的一个方面中，发光元件包括在彼此相对设置的第一电极和第二电极之间的第一层、第二层和第三层。第一、第二和第三层被顺序堆叠，将第二层插在第一和第三层之间。第一层接触第一电极，第三层接触第二电极。第一层为产生空穴的层，而第二层为产生电子的层。第三层包括发光物质。第二层和第三层彼此接触，从而当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时将第二层中产生的电子注入到第三层内。按照这种方式，发射光。
在本发明的另一个方面中，发光元件包括在彼此相对设置的第一电极和第二电极之间的第一层、第二层和第三层。第一、第二和第三层被顺序堆叠，将第二层插在第一和第三层之间。第一层接触第一电极，第三层接触第二电极。第一层为包括芳香胺化合物和对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的层。第二层包括电子传输性质强于空穴传输性质的物质和对电子传输性质强于空穴传输性质的物质表现出电子给予性质的物质。而且，第三层包括发光物质。第二层和第三层彼此接触，从而当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时将第二层中产生的电子注入到第三层内。按照这种方式，发射光。
在本发明的另一个方面中，发光元件包括在彼此相对设置的第一电极和第二电极之间的第一层、第二层和第三层。设置第一层比第二层更靠近第一电极，设置第三层比第二层更靠近第二电极。第一层为产生空穴的层，第二层为产生电子的层。第三层包括发光物质。第二层和第三层彼此接触，从而当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时将第二层中产生的电子注入到第三层内。按照这种方式，发射光。
在本发明的另一个方面中，发光元件包括在彼此相对设置的第一电极和第二电极之间的第一层、第二层和第三层。设置第一层比第二层更靠近第一电极，设置第三层比第二层更靠近第二电极。第一层为包括芳香胺化合物和对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的层。第二层包括电子传输性质强于空穴传输性质的物质和对电子传输性质强于空穴传输性质的物质表现出电子给予性质的物质。而且，第三层包括发光物质。第二层和第三层彼此接触，从而当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时将第二层中产生的电子注入到第三层内。按照这种方式，发射光。
在本发明的另一个方面中，发光元件包括在彼此相对设置的第一电极和第二电极之间的第一层、第二层和第三层。第一、第二和第三层被顺序堆叠，将第二层插在第一和第三层之间。第一层为包括芳香胺化合物和对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的层。第二层包括电子传输性质强于空穴传输性质的物质和对电子传输性质强于空穴传输性质的物质表现出电子给予性质的物质。第三层具有包括发光层的x个层(x为给定的正整数)。第三层中包括的一个层接触第二层，其第x层接触第二电极。第一电极包括具有高反射率的导电材料。在第三层的发光层和第二层之间有y个层(y＜x，其中y为正整数)。第二层和第三层的所述接触第二层的上面一个层彼此接触，从而当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时将第二层中产生的电子注入到第三层的所述上面一个层内。按照这种方式，发射光。而且，调整第一层和第二层的厚度以满足下面的表达式1、2和3：
n i d i + n ii d ii + Σ k = 1 y n k d k + n j d j = ( 2 m - 1 ) λ 4 - - - - - - - - - - 1
0≤dj≤demi   -----------2
di≥dii       -----------3
在表达式1、2和3中，ni表示第一层的折射率；di，第一层的厚度；nii，第二层的折射率；dii，第二层的厚度；nk，插在发光层和第二层之间的层的第k层(k为自然数)的折射率；dk，插在发光层和第二层之间的层的第k层的厚度；nj，发光层的折射率；dj，发光层的第一电极侧表面和发光区域之间的距离；λ，发光元件发射的光的波长；m，给定的正整数；demi，发光层的厚度。
根据本发明，可得到驱动电压随着发光时间的累积增加较少的非常可靠的发光元件。
另外，根据本发明可得到电阻值随产生空穴的层的厚度增加较少的发光元件。因此，可得到电极之间的距离能容易变化的发光元件。而且，可通过增加电极之间的距离防止由于电极表面的不平引起的电极之间的短路。另外，通过控制电极之间的距离，可容易地控制光程，从而得到最大光提取效率。另外，通过控制电极之间的距离，可容易地控制光程，从而减少发射光谱随光提取表面和观察者视线之间角度的变化。
此外，通过应用根据本发明得到的发光元件到发光器件，可得到能承受长时间使用的非常可靠的发光器件。此外，通过应用根据本发明得到的发光元件到具有显示功能的发光器件，可得到能有效地发射光到外部并且显示发射光谱随光提取表面和观察者视线之间角度变化较小的高清晰度图象的发光器件。
附图简述
在附图中：
图1显示了根据本发明发光元件的堆叠结构的一种方式；
图2显示了根据本发明发光元件的堆叠结构的一种方式；
图3显示了应用了本发明的发光器件的一种方式；
图4为说明应用了本发明的发光器件中所包括电路的一种方式的图；
图5为应用了本发明的发光器件的顶视图；
图6为说明应用了本发明的发光器件的帧操作一种方式的图；
图7A-7C各自为应用了本发明的发光器件的横截面图；
图8A-8C显示了应用了本发明的电子设备；
图9为显示根据本发明的发光元件的电压-亮度特性的图；
图10为显示根据本发明的发光元件的电流密度-亮度特性的图；
图11为显示根据本发明的发光元件的电压-电流特性的图；
图12为通过测量根据本发明的发光元件的电压随时间的变化得到的结果的图；
图13为通过测量根据本发明的发光元件的亮度随时间的变化得到的结果的图；
图14显示了根据本发明的发光元件的堆叠结构；
图15显示了作为对比实施例的发光元件的堆叠结构；
图16为显示根据本发明的发光元件和作为对比实施例的发光元件的电压-亮度特性的图；
图17为显示根据本发明的发光元件和作为对比实施例的发光元件的电压-电流特性的图；
图18显示了根据本发明的发光元件的堆叠结构；
图19为显示根据本发明的发光元件的电压-亮度特性的图；
图20为显示根据本发明的发光元件的电压-电流特性的图；
图21为显示根据本发明的发光元件的亮度-电流效率特性的图；
图22为显示通过测量电流效率(cd/A)相对于层775和第一电极778之间的距离(nm)的变化得到的结果的图；
图23A-23C为显示通过测量光发射光谱形状随光提取表面和观察者视线之间角度的变化得到的结果的图；
图24显示了根据本发明发光元件的堆叠结构的一种方式；
图25显示了根据本发明的发光元件的堆叠结构；
图26为显示根据本发明的发光元件的电压-亮度特性的图；
图27为显示根据本发明的发光元件的电流密度-亮度特性的图；
图28为显示根据本发明的发光元件的亮度-电流特性的图；
图29A-29C各自为显示样品1-7的透射光谱的图；和
图30为应用了本发明的发光器件的透视图。
实施发明的最佳方式
下文中将参考附图描述本发明的实施方式。注意本发明可以以多种不同的方式实施。本领域那些技术人员能容易地认识到，只要不脱离本发明的精神和范围，就能以各种方式改变本文公开的实施方式和细节。本发明不应被解释为限制于下面给出的实施方式的描述。
实施方式1
将参考图1所示的发光元件的横截面图描述本发明的一种方式。
发光元件包括在第一电极301和第二电极302之间的第一层311、第二层312和第三层313。第一层311、第二层312和第三层313被顺序堆叠。第一层311接触第一电极301，第三层313接触第二电极302。
这种实施方式的发光元件按如下工作。当施加电压使得第二电极302的电势高于第一电极301的电势时，空穴被从第一层311注入到第一电极301内，而电子被从第二层312注入到第三层313内。而且，空穴被从第二电极302注入到第三层313内。从第二电极302注入的空穴和从第二层312注入的电子在第三层313中重组，从而激发发光物质。发光物质在从激发态返回到基态时发射光。
下文中，将更详细地描述每个层、电极等。
第一层311为产生空穴的层。对于产生空穴的层，例如，优选使用包含芳香胺化合物和对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的层。本文中，芳香胺化合物为具有芳基胺骨架的物质。在这类芳香胺化合物中，骨架中包括三苯基胺并具有400或以上的分子量的物质是尤其优选的。另外，在骨架中包括三苯基胺的芳香胺化合物中，骨架中包括稠合芳环如萘基的芳香胺是尤其优选的。通过使用骨架中包括三苯基胺和稠合芳环的芳香胺化合物，增加了发光元件的热阻。例如，可给出芳香胺化合物，如4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(α-NPD)；4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(TPD)；4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(TDATA)；4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(MTDATA)；和4，4’-双{N-[4-(N，N-二-间甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基联苯}(DNTPD)；1，3，5-三[N，N-二(间甲苯基)氨基]苯(m-MTDAB)；4，4’，4”-三(N-咔唑基)-三苯胺(TCTA)；2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(TPAQn)；2，2’，3，3’-四(4-二苯基氨基苯基)-6，6’-双喹喔啉(D-TriPhAQn)；2，3-双{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(NPADiBzQn)；等等。而且，对相对于芳香胺化合物具有电子接受性质的物质没有特殊限制。例如，可使用氧化钼、氧化钒、7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(TCNQ)、2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4-TCNQ)等。第一层311优选包括对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质使得摩尔比值(即对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质/芳香胺化合物)在0.5-2的范围内。
第二层312为产生电子的层。对于产生电子的层，例如，可给出包括具有电子传输性质的物质和对具有电子传输性质的物质表现出电子给予性质的物质的层。具有电子传输性质的物质为电子传输性质强于空穴传输性质的物质。对具有电子传输性质的物质没有特殊限制。例如，可使用金属络合物，如三(8-喹啉醇合)铝(Alq3)；三(4-甲基-8-喹啉醇合)铝(Almq3)；双(10-羟基苯并[h]喹啉合)铍(BeBq2)；双(2-甲基-8-羟基喹啉醇合)-4-苯基苯酚合-铝(BAlq)；双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑合]锌(Zn(BOX)2)；和双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑合]锌(Zn(BTZ)2)。另外，还可使用以下的物质作为具有电子传输性质的物质：2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)；1，3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(TAZ)；3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(p-EtTAZ)；红菲绕啉(Bphen)；浴铜灵(BCP)等。而且，对相对于具有电子传输性质的物质表现出电子给予性质的物质没有特殊限制。例如，可使用碱金属如锂和铯、碱土金属如镁和钙、稀土金属如铒和镱等。另外，可使用选自碱金属氧化物或碱土金属氧化物的物质作为对电子传输物质表现出电子给予性质的物质，如氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)和氧化镁(MgO)。注意碱金属氧化物、碱土金属氧化物等易于处理，因为它们反应性较小。优选地，第二层312包括相对于具有电子传输性质的物质具有电子给予性质的物质使得摩尔比值(即相对于具有电子传输性质的物质具有电子给予性质的物质/具有电子传输性质的物质)在0.5-2的范围内。另外，第二层312可为n-型半导体，如氧化锌、硫化锌、硒化锌、氧化锡和氧化钛。
第三层313包含发光层。对第三层313的层结构没有特殊限制，它可包括单一层或多个层。例如，如图1所示，第三层313可包括电子传输层321、空穴传输层323和空穴注入层324以及发光层322。或者，第三层313可只包括发光层。
发光层322包含发光物质。本文中，发光物质为能发射具有所需波长的光并具有良好的发射效率的物质。对第三层313没有特殊限制，但它优选为发光物质分散在该层中的层，其中形成该层的物质的能隙大于发光物质的能隙。因此，可防止发光物质发射的光由于发光物质的浓缩(concentration)而熄灭(go out)。此外，能隙表示LUMO级和HOMO级之间的能隙。
对发光物质没有特殊限制。可使用能发射具有所需波长的光并具有良好发射效率的物质。为了得到红色发光，例如，可使用表现出峰在600-680nm的发射光谱的以下物质：4-二氰基亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(DCJTI)；4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(DCJT)；4-二氰基亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(DCJTB)；periflanthene；2，5-二氰基-1，4-双[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯等。为了得到绿色发光，可使用表现出峰在500-550nm的发射光谱的物质，如N，N’-二甲基喹吖啶酮(DMQd)；香豆素6；香豆素545T；和三(8-喹啉醇合)铝(Alq3)。为了得到蓝色发光，可使用表现出峰在420-500nm的发射光谱的以下物质：9，10-双(2-萘基)-叔丁基蒽(t-BuDNA)；9，9’-联蒽；9，10-二苯基蒽(DPA)；9，10-双(2-萘基)蒽(DNA)；双(2-甲基-8-喹啉醇合)-4-苯基苯酚合-镓(BGaq)；双(2-甲基-8-喹啉醇合)-4-苯基苯酚合-铝(BAlq)等。如上所述，除了发射荧光的这类物质外，还可使用发射磷光的物质作为发光物质，如双[2-(3，5-双(三氟甲基)苯基吡啶合-N，C2)铱(III)吡啶甲酸合(Ir(CF3ppy)2(pic))；双[2-(4，6-二氟苯基)吡啶合]-N，C2’]铱(III)乙酰基丙酮合(Fir(acac))；双[2-(4，6-二氟苯基)吡啶合]-N，C2’]铱(III)吡啶甲酸合(Fir(pic))；和三(2-苯基吡啶合-N，C2)铱(Ir(ppy)3)。
对用于分散发光物质的物质没有特殊限制。例如，可使用蒽衍生物如9，10-双(2-萘基)-叔丁基蒽(t-BuDNA)、咔唑衍生物如4，4’-双(N-咔唑基)联苯(CBP)、金属络合物如双[2-(2-羟基苯基)吡啶合]锌(Znpp2)和双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑合]锌(ZnBOX2)等。
在如上所述的发光元件中，第二层312内具有电子传输性质的物质和在第三层313的一个层，即接触第二层312的层，内的物质之间电子亲合势的差异优选设为2eV或更少；更优选1.5eV或更少。当使用n-型半导体制造第二层312时，n型半导体的选出功和第三层313的接触第二层312的层内的物质的电子亲合势之间的差异优选设为2eV或更少；更优选1.5eV或更少。
另外，当第三层313具有这种实施方式中所示的结构时，接触第二层312的第三层313的层对应于电子传输层321。当第三层313只包括发光层时，或当第三层313不包括电子传输层321等时，发光层对应于接触第二层312的这个层。当发光层接触第二层312时，与第二层312接触的第三层313的层内的物质对应于分散发光物质的物质或发光物质本身。这是因为，在使用可发光而不会被分散并且具有良好载流子传输性质的发光物质如Alq3时，由发光物质本身制成的层可用作不被分散的发光层。因此，通过使第三层313接触第二层312，可容易地将电子从第二层312注入到第三层313内。
优选地，通过使用能透射可见光的导电物质形成第一电极301和第二电极302中的一个或两个。因此，发光层中产生的光可通过第一电极301和第二电极302中的至少一个被发射到外部。
对第一电极301没有特殊限制。例如，可使用铝、氧化铟锡(ITO)、含氧化硅的氧化铟锡、含2-20wt％氧化锌的氧化铟作为第一电极。另外，可使用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)等。
另外，对第二电极302没有特殊限制；但是，当第二电极302具有具有注入空穴到第三层313内的功能时，象这种实施方式的发光元件一样，第二电极302优选由具有高选出功的物质制成。具体地，可使用氧化铟锡(ITO)、含氧化硅的氧化铟锡、含2-20wt％氧化锌的氧化铟、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)等。另外，可通过例如溅射、蒸发等形成第二电极302。
如上所述，在这种实施方式中，电子传输层321被插入在第二层312和发光层322之间。电子传输层321具有传输注入的电子到发光层322内的功能。通过提供电子传输层321将第一电极301和第二层312与发光层322分开，可防止发光层中产生的光被金属猝灭。
对电子传输层321没有特殊限制，并可使用电子传输物质形成，例如Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、PBD、OXD-7、TAZ、p-EtTAZ、BPhen、BCP等。特别地，在这类电子传输物质中，优选使用电子迁移率为1×10-6cm2/Vs或更高的电子传输物质形成电子传输层321。因此，可降低发光元件的驱动电压。另外，电子传输层321可具有通过堆叠包括上述物质的两个或多个层形成的多层结构。
在这种实施方式中，如图1中所示，在第二电极302和发光层322之间提供空穴传输层323。空穴传输层323具有将从第二电极302注入的空穴传输到发光层322的功能。通过提供空穴传输层323来形成第二电极302和发光层322之间的距离，发光层中产生的光可被防止被金属猝灭。
对空穴传输层323没有特殊限制，并可使用空穴传输物质形成。本文中，空穴传输物质为空穴迁移率高于电子迁移率的物质。可使用TPD、TDATA、MTDATA、DNTPD、m-MTDAB、TCTA、酞菁(H2PC)、铜酞菁(CuPc)、钒酞菁(VOPc)等作为这种空穴传输物质。而且，在这类空穴传输物质中，优选使用空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs或更高的物质形成空穴传输层323。因此，可降低发光元件的驱动电压。另外，空穴传输层323可具有通过堆叠由上述物质形成的两个或多个层形成的多层结构。
如图1所示，可在第二电极302和空穴传输层323之间设置空穴注入层324。空穴注入层324具有帮助空穴从第二电极302注入到空穴传输层323内的功能。
对空穴注入层324没有特殊限制。可通过使用金属氧化物如氧化钼、氧化钒、氧化钌、氧化钨或氧化锰形成空穴注入层。另外，可通过使用上述酞菁化合物如H2Pc、CuPC和VOPc、芳香胺化合物如DNTPD、或高分子量材料如聚(乙撑二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸酯)混合物(PEDOT/PSS)形成空穴注入层324。此外，可通过混合选自芳香胺化合物或空穴传输物质中的至少一种物质和对该物质表现出电子接受性质的物质来形成空穴注入层324。
本发明的上述发光元件为非常可靠的发光元件，其中驱动电压随发光时间累积的增加小。另外，为得到一定亮度施加的电压在本文中称为驱动电压。
在本发明的发光元件中，在供给所需的电流时，施加电压的变化很少，这取决于产生空穴的层(第一层311)的薄膜厚度。因此，例如，通过增加第一层311的厚度来增加第一和第二电极之间的距离，可容易地防止第一电极301和第二电极302之间的短路。
实施方式2
这种实施方式将描述这样一种发光元件，其中，通过控制产生空穴的层的厚度，光提取效率增加，并控制反射表面和光提取表面(或发光区域)之间的光程来减少发射光谱随光提取表面和观察者视线之间角度的变化，参考图24。
图24显示的发光元件在第一电极201和第二电极202之间包括产生空穴的第一层211、产生电子的第二层212和包含发光物质的第三层213。第一层211、第二层212和第三层213被顺序堆叠，第二层212插在第一和第三层之间。第一层211接触第一电极201，而第三层213接触第二电极202。
第一电极201为用具有高反射率的导电材料制成的电极或反射电极。作为具有高反射率的导电材料，可使用铝、银、这些金属的合金(例如Al:Li合金、Mg:Ag合金等)等。导电材料优选具有50-100％的反射率。第二电极202用可透射可见光的导电材料制成。对可透射可见光的导电材料没有特殊限制，可使用氧化铟锡、含氧化硅的氧化铟锡、含2-20wt％氧化锌的氧化铟等。
当施加电压使得第二电极202的电势高于第一电极201的电势时，空穴从第一层211被注入到第一电极201内，而电子从第二层212被注入到第三层213内。而且，空穴从第二电极202被注入到第三层213内。
电子和空穴在第三层213中重组，从而激发发光物质。当从激发态返回到基态时，发光物质发射光。按照这种方式产生光的区域被称为发光区域。包括形成发光区域的发光物质的层被称为发光层。另外，在发光层的至少一部分中形成发光区域。
在这种实施方式的发光元件中，第三层213包括电子传输层221、空穴传输层223和空穴注入层224以及发光层222。另外，第三层213的结构不限制于图24中所示的那种。例如，第三层213可具有只包括发光层的单一层结构。
可使用分别与实施方式1中所述的第一层311、第二层312和第三层313相同的材料形成第一层211、第二层212和第三层213。类似地，可使用分别与实施方式1中所述的电子传输层321、发光层322、空穴传输层323和空穴注入层324相同的材料形成电子传输层221、发光层222、空穴传输层223和空穴注入层224。
当光进入反射电极时，在发射光中引起倒相。通过倒相引起的光干涉的作用，当发光区域和反射电极之间的光程(即折射率x距离)为发射波长乘以(2m-1)/4(m为给定的正整数)时，或当光程为发射波长乘以1/4、3/4、5/4...时，光提取效率增加。同时，当之间的光程为发射波长乘以m/2(m为给定的正整数)时，或发射波长乘以1/2、1、3/2...时，光提取效率降低。
因此，在发光区域置于这种实施方式的发光元件中发光层222和空穴传输层223间界面附近的情况下，各自优选调整第一层211、第二层212、电子传输层221和发光层222的厚度以满足下面的表达式4。因此，光可被有效地发射到外部。而且，可抑制电阻值随薄膜厚度di和dii的增加而增加。这里，电阻值表示通过用施加电压(V)除以与施加电压相应的流过发光元件的电流(mA)得到的值。
n i d i + n ii d ii + n 1 d 1 + n p d p = ( 2 m - 1 ) λ 4 - - - - - - 4
在表达式4中，ni表示第一层211的折射率；di，第一层211的厚度；nii，第二层212的折射率；dii，第二层212的厚度；n1，电子传输层221的折射率；d1，电子传输层221的厚度；np，发光层222的折射率；dp，发光层222的厚度；λ，发光元件发射的光的波长；m，给定的正整数。
同时，在发光区域置于这种实施方式的发光元件中发光层222和电子传输层221间界面附近的情况下，优选调整第一层211、第二层212和电子传输层221的厚度以满足表达式5。因此，光可被有效地发射到外部。另外，可抑制电阻值随薄膜厚度di和dii的增加而增加。
n i d i + n ii d ii + n 1 d 1 = ( 2 m - 1 ) λ 4 - - - - - - - 5
在表达式5中，ni表示第一层211的折射率；di，第一层211的厚度；nii，第二层212的折射率；dii，第二层212的厚度；n1，电子传输层221的折射率；d1，电子传输层221的厚度；λ，发光元件发射的光的波长；m，给定的正整数。
另外，当发光区域形成在这种实施方式的发光元件中发射层222的整个区域中时，优选调整第一层211、第二层212和电子传输层221的厚度以满足下面的表述式6。因此，光可被有效地发射到外部。
( 2 m - 1 ) λ 4 - n ii d ii - n 1 d 1 - n p d p ≤ n i d i ≤ ( 2 m - 1 ) λ 4 - n ii d ii - n 1 d 1 - - - - - 6
在表达式6中，ni表示第一层211的折射率；di，第一层211的厚度；nii，第二层212的折射率；dii，第二层212的厚度；n1，电子传输层221的折射率；d1，电子传输层221的厚度；np，发光层222的折射率；dp，发光层222的厚度；λ，发光元件发射的光的波长；m，给定的正整数。
在表达式4、5和6中，m优选为在1-10范围内的值(1≤m≤10)。具体地，发光元件发射的光指发光物质产生并发射到发光元件外部的光。另外，光发射的波长是指有关在发射光谱中显示最大值的波长的理论数值。
特别地，当使用芳香胺化合物形成第一层211和使用电子迁移率高于空穴迁移率的物质形成第二层212时，在上述表达式4、5和6中，dii优选等于或大于di(di≥dii)。因此，可进一步抑制电阻值随薄膜厚度的增加而增加。这是因为，存在大量传输空穴而不是电子的芳香胺化合物，与具有较高电子迁移率的芳香胺化合物相比，更容易得到具有较高空穴迁移率的芳香胺化合物。因此，本发明的发光元件可有效地利用芳香胺化合物。通过有效利用芳香胺化合物，扩大了用于形成发光元件的材料的选择范围，因此，可容易地制造发光元件。
这种实施方式中已经解释了具有电子传输层221插在第二层212和发光层222之间的结构的发光元件。或者，发光元件可在第二层212和发光层222之间包括不同的层代替电子传输层221。在这种情况下，表达式6中的n1d1可表示如下：n1d1+n2d2...+nkdk...。
实施方式3
本发明的发光元件为驱动电压随着发光时间的累积增加较少的非常可靠的元件。因此，通过应用本发明的发光元件到例如像素部分，可得到具有较低功率消耗的发光器件。而且，本发明的发光元件可容易地防止电极之间的短路。因此，通过应用本发明的发光元件到像素部分，可得到能显示具有较少因短路引起的缺陷的有利图象的发光器件。此外，本发明的发光元件可容易地提高光提取效率。通过应用本发明的发光元件到像素部分，可得到能在低功率消耗下进行显示操作的发光器件。
在这种实施方式中，将参考图3-6描述具有显示功能的发光器件的电路结构和驱动方法。
图3为应用了本发明的发光器件的示意顶视图。在图3中，在基底6500上形成像素部分6511、源信号线驱动电路6512、写入栅信号线驱动电路6513和擦除栅信号线驱动电路6514。源信号线驱动电路6512、写入栅信号线驱动电路6513和擦除栅信号线驱动电路6514各自通过配线组连接到作为外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)6503上。源信号线驱动电路6512、写入栅信号线驱动电路6513和擦除栅信号线驱动电路6514接受来自FPC 6503的视频信号、时钟信号、起动信号、重置信号等。印刷电路板(PWB)6504连接到FPC 6503上。另外，每个驱动电路没必要都形成在与像素部分6511相同的基底上。例如，通过利用其中IC芯片安装在具有布线图案的FPC上的TCP等可将驱动电路设置在基底外部。
在像素部分6511中成行排列大量成列延伸的源信号线。而且，成行排列电源线。在像素部分6511中成列排列大量成行延伸的栅信号线。另外，在像素部分6511中排列各自包括发光元件的大量电路。
图4为显示操作一个像素的电路的图。图4中显示的电路包括第一晶体管901、第二晶体管902和发光元件903。
第一和第二晶体管901和902中的每一个都为包括栅电极、漏区域和源区域的三端子元件。通道区域插在漏区域和源区域之间。用作源区域的区域和用作漏区域的区域根据晶体管的结构、操作条件等可被互换，因此，难以确定哪个区域用作源区域或漏区域。因此，在这种实施方式中，用作源和漏的区域各自被表示为每个晶体管的第一电极和第二电极。
通过开关918使栅信号线911和写入栅信号线驱动电路913彼此电连接或断开。通过开关919使栅信号线911和擦除栅信号线驱动电路914彼此电连接或断开。通过开关920使源信号线912电连接到源信号线驱动电路915上或电源916上。第一晶体管901的栅电连接到栅信号线911上。第一晶体管901的第一电极电连接到源信号线912上，而其第二电极电连接到第二晶体管902的栅电极上。第二晶体管902的第一电极电连接到电源线917上，而其第二电极电连接到发光元件903中包括的电极上。此外，开关918可以包括在写入栅信号线驱动电路913中。开关919也可以包括在擦除栅信号线驱动电路914中。另外，开关920也可以包括在源信号线驱动电路915中。
对像素部分中晶体管、发光元件等的布置没有特殊限制。例如，可使用图5的顶视图中所示的布置。在图5中，第一晶体管1001的第一电极连接到源信号线1004上，而第一晶体管的第二电极连接到第二晶体管1002的栅电极上。第二晶体管1002的第一电极连接到电源线1005上，第二晶体管的第二电极连接到发光元件的电极1006上。栅信号线1003的一部分用作第一晶体管1001的栅电极。
下面，将描述驱动方法。图6为说明帧随时间操作的图。在图6中，水平方向指示时间推移，而垂直方向指示栅信号线扫描级的数目。
当用应用了本发明的发光器件显示图象时，在显示阶段反复进行图象的重写操作和显示操作。对重写操作的次数没有特殊限制；但是，优选每秒进行大约60次重写操作，以便观看图象的人不会发现闪烁。本文中，进行一个图象(一帧)的重写和显示操作的周期被称为一个帧周期。
如图6所示，一个帧周期在时间上被分成四个子帧周期501、502、503和504，它们包括写入期501a、502a、503a和504a和保留期501b、502b、503b和504b。接受发光信号的发光元件在保留期发射光。第一子帧周期501、第二子帧周期502、第三子帧周期503和第四子帧周期504中的保留期的长度比为23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。因此，可实现4-位灰度等级。位数或灰度等级水平不限制于此。例如，通过提供8个子帧周期可提供8-位灰度等级。
解释一个帧周期中的操作。首先，在子帧周期501中从第一行到最后一行依次进行写入操作。因此，写入期的开始时间随行数不同。保留期501b在写入期501a结束的行处开始。在保留期，接受发光信号的发光元件发射光。子帧周期502在保留期501b结束的行处开始，并从第一行到最后一行依次进行写入操作，与子帧周期501情况一样。反复进行上述操作，完成子帧周期504的保留期504b。当子帧周期504中的操作完成时，就开始下一帧周期的操作。每个子帧周期中发光时间的和为一个帧周期中每个发光元件的发光时间。通过根据将在一个像素中进行各种组合的每个发光元件来改变发光时间，可显示具有不同亮度和色度的各种颜色。
如在子帧504中，当意欲在结束最后一行的写入前强制终止写入已经完成且保留期已经开始的行中的保留期时，优选在保留期504b后提供擦除期504c来强制停止发光。被强制停止发光的行在固定期(这个期被称为非发光期504d)中不发光。当完成最后行的写入期时，下一子帧(或帧周期)的写入期从第一行开始。这使得能够防止子帧504的写入期与下一子帧周期的写入期重叠。
在这种实施方式中，子帧周期501-504从最长的保留期按顺序排列；但是，本发明不限制于此。例如，子帧周期501-504可从最短的保留期按顺序排列。子帧周期501-504可随机排列，以组合短子帧周期和长子帧周期。子帧周期可被进一步分成多个帧周期。也就是说，在提供相同视频信号期间，栅信号线的扫描可进行多次。
下面说明图4中所示电路的写入周期和擦除周期中的操作。
首先，说明写入周期中的操作。在写入周期中，第n行(n为自然数)中的栅信号线911通过开关918电连接到写入栅信号线驱动电路913上。栅信号线911不连接到擦除栅信号线驱动电路914上。源信号线912通过开关920电连接到源信号线驱动电路915上。信号被输入到与第n行的栅信号线911连接的第一晶体管901的栅上，因此，第一晶体管901被打开。此时，视频信号同时被输入到第一列至最后一列中的源信号线上。从每一列处的源信号线912输入的视频信号彼此独立。从源信号线912输入的视频信号通过连接到每个源信号线的第一晶体管901被输入到第二晶体管902的栅电极。此时，输入到第二晶体管902的信号确定发光元件903的发射或不发射。例如，在第二晶体管902为p-通道类型的情况下，当低电平信号被输入到第二晶体管902的栅电极极时发光元件903发光。另一方面，在第二晶体管902为n-通道类型的情况下，当高电平信号被输入到第二晶体管902的栅电极极时发光元件903发光。
下面，说明擦除周期中的操作。在擦除周期中，第n行(n为自然数)的栅信号线911通过开关919被电连接到擦除栅信号线驱动电路914上。栅信号线911不电连接到写入栅信号线驱动电路913上。源信号线912通过开关920电连接到电源916上。信号被输入到与第n行中栅信号线911连接的第一晶体管901的栅上，因此，第一晶体管901被打开。此时，擦除信号同时被输入到第一列到最后一列中的源信号线上。从源信号线912输入的擦除信号通过连接到每个源信号线的第一晶体管901被输送到第二晶体管902的栅电极上。利用输入到第二晶体管902的信号，停止从电源线917到发光元件903的电流供应。发光元件903没有强制发光。例如，在第二晶体管902为p-通道类型的情况下，当高电平信号被输入到第二晶体管902的栅极时发光元件903不发光。另一方面，在第二晶体管902为n-通道类型的情况下，当低电平信号被输入到第二晶体管902的栅极时发光元件903不发光。
在擦除周期中，按如上所述操作将擦除信号输入到第n(n为自然数)行。但是，存在第n行处于擦除周期而另一行(第m行，m为自然数)处于写入周期的情况。在这种情况下，需要通过利用相同列的源信号线将擦除信号输入到第n行和将写入信号输入到第m行。因此，优选进行按如下所说的操作。
在通过上述擦除状态的操作将第n行的发光元件903带到不发射状态后，立即将栅信号线911与擦除栅信号线驱动电路914断开，并通过改变开关920将源信号线912连接到源信号线驱动电路915上。与连接源信号线912到源信号线驱动电路915上一样，将栅信号线911连接到写入栅信号线驱动电路913上。从写入栅信号线驱动电路913选择性地输入信号到第m行的信号线上，并当第一晶体管被打开时，写入信号被从源信号线驱动电路915输入到第1列到最后一列的源信号线上。第m行中的发光元件根据该信号发光或不发光。
在完成如上所述的第m行的写入周期后，立即开始第(n+1)行的擦除周期。为此，断开栅信号线911和写入栅信号线驱动电路913，并通过改变开关920连接源信号线912和电源916。另外，断开栅信号线911和写入栅信号线驱动电路913，并将栅信号线911连接到擦除栅信号线驱动电路914上。当信号从擦除栅信号线驱动电路914被选择性输入到第(n+1)行的栅信号线并且第一晶体管打开时，擦除信号从电源916被输入。在结束第(n+1)行的擦除周期后，立即开始第(m+1)行的写入周期。下文中，可反复进行擦除周期和写入周期来操作以完成最后一行的擦除周期。
在这种实施方式中，说明了在第n行的擦除周期和第(n+1)行的擦除周期之间提供第m行的写入周期的方式。但是，不限制于此，可在第(n-1)行的擦除周期和第n行的擦除周期之间提供第m行的写入周期。
在这种实施方式中，当在子帧周期504中提供非发光周期504d时，反复进行从特定栅信号线电断开擦除栅信号线驱动电路914和电连接写入栅信号线驱动电路913到另外栅信号线上的操作。这种操作可在不包括不发光周期的帧周期中进行。
实施方式4
将参考图7A-7C描述包括本发明的发光元件的发光器件的横截面图的例子。
在图7A-7C的每一个中，被虚线包围的区域代表晶体管11，其被提供用于驱动本发明的发光元件12。本发明的发光元件12包括层15，其中产生空穴的层、产生电子的层和包括发光物质的层被堆叠在第一电极13和第二电极14之间。晶体管11的漏极和第一电极13通过接线17彼此电连接，接线17穿过第一层间绝缘薄膜16(16a、16b和16c)。发光元件12被间隔层18与靠近发光元件12设置的其它发光元件隔开。在这种实施方式中，在基底10上提供具有这种结构的本发明的发光器件。
图7A-7C每一个中所示的晶体管11为顶栅极型晶体管，其中栅电极提供在与基底相对的半导体层的侧上。另外，对晶体管11的结构没有特殊限制。例如，可使用底栅极型晶体管。在使用底栅极型晶体管的情况下，可使用在形成通道的半导体层上形成保护薄膜的晶体管(通道保护型晶体管)或形成通道的半导体层的一部分被蚀刻的晶体管(通道蚀刻型晶体管)。附图标记21表示栅电极，22表示栅绝缘薄膜；23表示半导体层；24表示n-型半导体层；25表示电极；26表示保护薄膜。
构成晶体管11一部分的半导体层可为结晶半导体、非结晶半导体、半无定形(semiamorphous)半导体等中的任何一种。
具体地说，半无定形半导体具有介于无定形结构和结晶结构(包括单晶结构和多晶结构)之间的中间结构，并且有在自由能方面稳定的第三条件。半无定形半导体还包括具有连同点阵畸变的短程有序的结晶区域。在半无定形薄膜至少一部分中包括尺寸为0.2-20nm的晶粒。拉曼光谱移向比520cm-1低的波数。通过X-射线衍射在半无定形半导体中观察到被认为源于Si晶格的(111)和(220)的衍射峰。半无定形半导体包含1原子％或更高的氢或卤素用于端接悬空键。半无定形半导体还称为微晶半导体。半无定形半导体通过硅源气体的辉光放电分解(等离子CVD)形成。至于硅源气体，可使用SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。还可用H2或H2和选自He、Ar、Kr和Ne中的一种或多种稀有气体元素的混合物稀释硅源气体。稀释比例设定在1∶2至1∶1000的范围内。压力设定在大约在0.1-133Pa的范围内。电源频率设定为1-120MHz，优选13-60MHz。基底加热温度可设定为300℃或以下，更优选100-250℃。至于薄膜中包含的杂质元素，大气成分如氧、氮和碳的各自杂质浓度优选设定为1x1020/cm3或以下。特别地，氧浓度设定为5x1019/cm3或更少，优选1x1019/cm3或更少。使用半无定形半导体形成的薄膜晶体管(TFT)的迁移率为约1-10m2/Vsec。
对于结晶半导体层的具体例子，可举出由单晶硅、多晶硅、或者硅锗等制成的半导体层。这些材料可通过激光结晶形成。例如，这些材料可通过利用使用镍等的固相生长方法的结晶来形成。
当用无定形物质例如无定形硅形成半导体层时，优选使用电路只包括n-通道晶体管作为晶体管11和另一晶体管(用于驱动发光元件的电路中包括的晶体管)的发光器件。或者，可使用电路包括n-通道晶体管或p-通道晶体管的发光器件。而且，可使用电路既包括n-通道晶体管又包括p-通道晶体管的发光器件。
第一层间绝缘薄膜16可包括如图7A-7C所示的多个层(例如层间绝缘薄膜16a、16b和16c)或单个层。层间绝缘薄膜16a由无机材料如氧化硅和氮化硅制成。层间绝缘薄膜16b用丙烯酸或硅氧烷(其为具有通过硅(Si)-氧(O)键形成的骨架并包括氢或有机基团如烷基作为它的取代基的化合物)或可通过涂敷方法形成的具有自行共平面(self-planarizing)特性的物质如氧化硅制成。层间绝缘薄膜16c用包含氩(Ar)的氮化硅薄膜制成。对构成每个层的物质没有特殊限制。因此，可使用除上述物质以外的物质。或者，可联合使用除上述物质以外的物质制成的层。因此，可同时使用无机材料和有机材料或使用无机材料或使用有机材料形成第一层间绝缘薄膜16。
间隔层18的边缘部分优选具有曲率半径连续变化的形状。使用丙烯酸、硅氧烷、抗蚀剂、或者氧化硅等形成该间隔层18。另外，可利用无机薄膜和有机薄膜中的一个或两个制成间隔层18。
图7A和7C各自显示了只有第一层间绝缘薄膜16(包括第一层间绝缘薄膜16a-16c)夹在晶体管11和发光元件12之间的结构。或者，如图7B所示，除了第一层间绝缘薄膜16(16a和16b)外，可在晶体管11和发光元件12之间提供第二层间绝缘薄膜19(19a和19b)。在如图7B所示的发光器件中，第一电极13通过第二层间绝缘薄膜19连接到接线17上。
第二层间绝缘薄膜19可包括多个层或单个层，如第一层间绝缘薄膜16一样。层间绝缘薄膜19a用丙烯酸、硅氧烷或可通过涂敷方法形成的具有自行共平面特性的物质如氧化硅制成。层间绝缘薄膜19b用包含氩(Ar)的氮化硅薄膜制成。对构成每个层的物质没有特殊限制。因此，可使用除上述物质以外的物质。或者，可联合使用除上述物质以外的物质制成的层。因此，可同时使用无机材料和有机材料或使用无机材料或有机材料形成第二层间绝缘薄膜19。
当在发光元件12中使用具有发光性质的物质形成第一电极和第二电极每一个时，光可通过第一电极13和第二电极14两者发射，如图7A中的轮廓箭头所示。当只有第二电极14用具有发光性质的物质制成时，光可只通过第二电极14发射，如图7B的轮廓箭头所示。在这种情况下，第一电极13优选用具有高反射率的材料制成，或优选在第一电极13下面提供用具有高反射率的材料制成的薄膜(反射薄膜)。当只有第一电极13用具有发光性质的物质制成时，光可只通过第一电极13发射，如图7C的轮廓箭头所示。在这种情况下，第二电极14优选用具有高反射率的材料制成，或优选在第二电极14上方提供反射薄膜。
此外，发光元件12可为通过堆叠层15形成的发光元件，从而可在施加电压到其上使得第二电极14的电势高于第一电极13的电势时使发光元件工作。或者，发光元件12可为通过堆叠层15形成的发光元件，从而可在施加电压到其上使得第二电极14的电势低于第一电极13的电势时使发光元件工作。在前一情况下，晶体管11为n-通道晶体管。在后一情况下，晶体管11为p-通道晶体管。
如上所述，这种实施方式中已经描述了使用晶体管控制发光元件的驱动的有源发光器件。另外，可使用不提供驱动元件如晶体管就驱动发光元件的无源发光器件。图30显示了根据本发明制造的无源发光器件的透视图。在图30中，在基底951上电极952和电极956之间提供层955，该层中顺序堆叠了包含发光物质的层、产生电子的层和产生空穴的层。电极952的边缘部分覆盖有绝缘层953。间隔层954设在绝缘层953上。间隔层954的侧壁是斜的，从而两个侧壁之间的距离向着基底的表面逐渐变窄。也就是说，间隔层954的短侧横截面为梯形，并且下侧(该侧接触绝缘层953)比上侧(该侧不接触绝缘层953)短。通过按照这种方式提供间隔层954，可防止由于静电荷等造成的发光元件缺陷。另外，通过对于无源发光器件利用能在低驱动电压下工作的本发明的发光元件，可在较低的功率消耗下驱动无源发光器件。
实施方式5
通过安装本发明的发光器件，可得到在显示部分等中功率消耗增加较少的电子设备。而且，通过安装本发明的发光器件，可得到能显示像素等中缺陷较少的有利图象的电子设备如显示器件。此外，通过安装本发明的发光器件，可得到具有较低功率消耗的电子设备。
安装应用了本发明的发光器件的电子设备的例子图示在图8A-8C中。
图8A为制造的应用了本发明的膝上型个人计算机，包括主体5521、外壳5522、显示部分5523和键盘5524等。可通过在显示部分5523中结合包括本发明的发光元件的发光器件完成膝上型个人计算机。
图8B为制造的应用了本发明的电话机，包括主体5552、显示部分5551、音频输出部分5554、音频输入部分5555、操作开关5556和5557和天线5553等。可通过在显示部分5551中结合包括本发明的发光元件的发光器件完成电话机。
图8C为制造的应用了本发明的电视机，包括显示部分5531、外壳5532和扬声器5533等。可通过在显示部分5531中结合包括本发明的发光元件的发光器件完成电视机。
如上所述，本发明的发光器件非常适合于各种电子设备的显示部分。
另外，除了这种实施方式中描述的电子设备外，具有本发明的发光元件的发光器件可被安装到导航系统和照明用具等上面。
实施方案1
在这个实施方案中将参考图2描述制造四个发光元件(即发光元件(1)、发光元件(2)、发光元件(3)和发光元件(4))的方法和这些元件的特性，每个元件在具有产生空穴功能的层中都具有芳香胺化合物对相对于该芳香胺化合物具有电子接受性质的物质的不同混合物比例。
在基底701上通过溅射形成包含硅的氧化铟锡来形成第二电极702。形成厚度为110nm的第二电极702。另外，使用玻璃制成的基底作为基底701。
然后，通过真空蒸发氧化钼在第二电极702上形成包括氧化钼(VI)的层703。形成厚度为5nm的层703。
然后，通过真空蒸发NPB(或α-NPD)在层703上形成包括4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB或α-NPD)的层704。形成层704具有55nm的厚度。
通过Alq3和香豆素6的共蒸发在层704上形成包括三(8-喹啉醇合)铝(Alq3)和香豆素6的层705。调整Alq3-香豆素6重量比满足1∶0.005。因此，香豆素6分散在Alq3中。层705的厚度设定为35nm。另外，共蒸发为从多个蒸发源同时进行的蒸发方法。
通过真空蒸发Alq3在层705上形成包括Alq3的层706。层706的厚度被设定为10nm。
然后，通过共蒸发Alq3和锂在层706上形成包括Alq3和锂(Li)的第二层707。调整Alq3-锂重量比以满足1∶0.01，并且摩尔比(＝Alq3/Li)为1.5。第二层707的厚度被设定为10nm。
随后，通过共蒸发NPB和氧化钼在第二层707上形成包括NPB和氧化钼(VI)的第一层708。此时，对于发光元件(1)，调整NPB和氧化钼之间的摩尔比(＝氧化钼/NPB)为0.5。对于发光元件(2)，调整NPB和氧化钼之间的摩尔比(＝氧化钼/NPB)为1.0。对于发光元件(3)，调整NPB和氧化钼之间的摩尔比(＝氧化钼/NPB)为1.5。对于发光元件(4)，调整NPB和氧化钼之间的摩尔比(＝氧化钼/NPB)为2.0。各个发光元件的第一层708的厚度被设为20nm。
然后，通过真空蒸发铝在第一层708上形成第一电极709。第一电极708的厚度被设为100nm。
当通过施加电压到按上述制造的每个发光元件使得第二电极702的电势高于第一电极709的电势而使电流流过每个发光元件时，第一层708中产生的空穴被注入到第一电极709内，而第二层707中产生的电子被注入到层706内。空穴被从第二电极702注入到层703内。从第二电极702注入的空穴和从第二层707注入的电子在层705中重组，使得香豆素6发射光。因此，层705用作发光层。另外，层703用作空穴注入层。层704用作空穴传输层。层706用作电子传输层。在这种实施方案的每个发光元件中，层706中包括的物质和第二层707中包括的具有电子传输性质的物质都为Alq3，它们的电子亲和势相等。
图9显示了这种实施方案的发光元件的电压-亮度特性，图10显示了其电流密度-亮度特性，图11显示了其电压-电流特性。在图9中，水平轴表示电压(V)，而垂直轴表示亮度(cd/m2)。在图10中，水平轴表示电流密度(mA/cm2)，而垂直轴表示亮度(cd/m2)。在图11中，水平轴表示电压(V)，而垂直轴表示电流(mA)。在图9、10和11中，用符号▲标记的线代表发光元件(1)的特性，用符号●标记的线代表发光元件(2)的特性，用符号○标记的线代表发光元件(3)的特性，用符号■标记的线代表发光元件(4)的特性。
根据图9、10和11，得知各个发光元件都能顺利地工作。特别地，已知发光元件2、3和4具有通过施加预定电压到发光元件上得到的较高亮度和较大的电流量，其中各个第一层708的NPB和氧化钼之间的摩尔比(即NPB/氧化钼)满足1-2。因此，通过调整NPB和氧化钼之间的摩尔比(即NPB/氧化钼)到1-2，可得到能在低驱动电压下工作的发光元件。
然后，将描述对这种实施方案的发光元件进行连续发光试验的结果。在氮气气氛下密封上面制造的发光元件后在常温下如下面所示进行连续发光试验。
从图10中看出，本发明的发光元件在初始条件下需要26.75mA/cm2的电流密度以发射亮度为3000cd/m2的光。在这种实施方案中，在保持供给26.75mA/cm2的电流一段时间的同时，检查流过26.75mA/cm2的电流要求的电压随时间的变化和亮度随时间的变化。测量结果显示在图12和图13中。在图12中，水平轴代表时间推移(小时)，而垂直轴代表流过26.75mA/cm2的电流所需的电压(V)。另外，在图13中，水平轴代表时间推移(小时)，而垂直轴代表亮度(指定单位)。另外，亮度(指定单位)为对初始亮度的相对值(即指定时间时的亮度除以初始亮度然后乘以100)，其中初始条件的亮度表达为100。
根据图12，得知从初始条件后经过100小时，流过电流密度为26.75mA/cm2的电流所需要的电压仅仅增加1V。因此，得知本发明的发光元件为电压随时间推移增加较少的有利元件。
实施方案2
下面参考图14描述制造本发明的发光元件的方法。
在基底731上通过溅射形成包含硅的氧化铟锡来形成第二电极732。第二电极732的厚度设为110nm。另外，使用玻璃制成的基底作为基底731。
然后，通过共蒸发氧化钼和NPB在第二电极732上形成包括氧化钼(VI)和NPB的层733。层733的厚度设为50nm。调整氧化钼-NPB重量比满足0.2∶2(＝氧化钼∶NPB)。
然后，通过真空蒸发NPB在层733上形成包括NPB的层734。层734的厚度设为10nm。
通过Alq3和香豆素6的共蒸发在层734上形成包括三(8-喹啉醇合)铝(Alq3)和香豆素6的层735。调整Alq3对香豆素6重量比满足1∶0.005(即Alq3∶香豆素6)，从而香豆素6分散在Alq3中。层735的厚度设为35nm。另外，共蒸发为从多个蒸发源同时进行的蒸发方法。
通过真空蒸发Alq3在层735上形成包括Alq3的层736。层736的厚度被设为10nm。
通过共蒸发Alq3和锂在层736上形成包括Alq3和锂(Li)的第二层737。调整Alq3-锂重量比满足1∶0.01(＝Alq3∶Li)，并且摩尔比(＝Alq3/Li)为1.5。第二层737的厚度被设定为10nm。
随后，通过共蒸发NPB和氧化钼在第二层737上形成包括NPB和氧化钼(VI)的第一层738。调整NPB和氧化钼之间的摩尔比(即NPB/氧化钼)为1.0。第一层738的厚度被设为20nm。
通过真空蒸发铝在第一层738上形成第一电极739。第一电极739的厚度被设为100nm。
当通过施加电压到上面制造的发光元件使得第二电极732的电势高于第一电极739的电势而使电流流过发光元件时，第一层738中产生的空穴被注入到第一电极739内，而第二层737中产生的电子被注入到层736内。空穴被从第二电极732注入到层733内。从第二电极732注入的空穴和从第二层737注入的电子在层735中重组，使得香豆素6发射光。因此，层735用作发光层。另外，层733用作空穴注入层。层734用作空穴传输层。层736用作电子传输层。在这种实施方案的发光元件中，层736中包括的物质和第二层737中包括的具有电子传输性质的物质都为Alq3，它们的电子亲和势相等。
(对比实施例)
下面，将参考图15描述制造作为对比实施例的发光元件的方法。
在基底751上通过溅射形成包含硅的氧化铟锡来形成第二电极752。第二电极752的厚度设为110nm。另外，使用玻璃制成的基底作为基底751。
然后，通过共蒸发氧化钼和NPB在第二电极752上形成包括氧化钼(VI)和NPB的层753。层753的厚度设为50nm。氧化钼对NPB重量比(＝氧化钼∶NPB)为0.2∶1。
通过真空蒸发NPB在层753上形成包括NPB的层754。层754的厚度设为10nm。
通过Alq3和香豆素6的共蒸发在层754上形成包括Alq3和香豆素6的层755。调整Alq3对香豆素6重量比为1∶0.005(＝Alq3∶香豆素6)，从而使香豆素6分散在Alq3中。层755的厚度设为35nm。
通过真空蒸发Alq3在层755上形成包括Alq3的层756。层756的厚度被设为10nm。
然后，通过共蒸发Alq3和锂在层756上形成包括Alq3和锂(Li)的第二层757。调整Alq3-锂重量比满足1∶0.01(＝Alq3∶Li)，并且其摩尔比为1.5(＝Alq3/Li)。第二层757的厚度被设定为10nm。
随后，通过真空蒸发铝在第二层757上形成第一电极758。第一电极758的厚度被设为100nm。
按与本发明实施方案2的发光元件类似的这种方式制造对比实施例的发光元件。从上面看出，对比实施例的发光元件不包括与实施方案2的第一层738对应的层。
实施方案2中的发光元件和对比实施例的发光元件的电压-亮度特性显示在图16中，而它们的电压-电流特性显示在图17中。在图16中，水平轴代表电压(V)，垂直轴代表亮度(cd/m2)。在图17中，水平轴代表电压(V)，垂直轴代表电流(mA)。在图16和17中，用·标记的线代表实施方案2的发光元件(本发明)的特性，而用▲标记的线代表对比实施例的发光元件的特性。
根据图16，通过施加预定电压到本发明的发光元件上得到的它的亮度高于对比实施例的发光元件的亮度。另外，根据图17得知，当施加预定电压到本发明的发光元件时，流过它的电流量大于对比实施例的发光元件的电流量。因此，本发明的发光元件为能在低驱动电压下工作的有利元件。
如实施方案1和实施方案2所示的发光元件中的每一个都包括用作空穴注入层、空穴传输层和电子传输层等的层以及用作发光层的层。但是，这些层不是必须形成的。另外，在实施方案1和实施方案2中，在形成用作发光层的层后，形成产生电子的层，然后形成产生空穴的层。但是，制造根据本发明的发光元件的方法不限制于此。例如，在形成产生空穴的层后，可形成产生电子的层，然后形成包括用作发光层的层的层。
实施方案3
在这个实施方案中，将参考图18描述制造产生空穴的层具有不同厚度的七种发光元件(即发光元件(5)、发光元件(6)、发光元件(7)、发光元件(8)、发光元件(9)、发光元件(10)和发光元件(11))的方法和这些元件的特性。
在基底771上通过溅射形成氧化铟锡来形成厚度为110nm的第二电极772。使用玻璃制成的基底作为基底771。
通过真空蒸发CuPC在第二电极772上形成包括CuPC的层773。层773的厚度设为20nm。
然后，通过真空蒸发NPB在层773上形成包括NPB的层774。层774的厚度设为40nm。
然后，通过Alq3和香豆素6的共蒸发在层774上形成包括Alq3和香豆素6的层775。调整Alq3对香豆素6重量比以满足1∶0.003(即Alq3∶香豆素6)，从而使香豆素6分散在Alq3中。层775的厚度设为40nm。
通过共蒸发Alq3和锂在层775上形成包括Alq3和锂(Li)的第二层776。调整Alq3-锂重量比以满足1∶0.01，并且其摩尔比为1.5(＝Alq3/Li)。第二层776的厚度被设定为30nm。
随后，通过共蒸发NPB和氧化钼在第二层776上形成包括NPB和氧化钼的第一层777。设定NPB和氧化钼的摩尔比(即氧化钼/NPB)为1.25。此时，在发光元件(5)中，第一层777的厚度被设为0nm。也就是说，在发光元件(5)中没有形成第一层777。在发光元件(6)中，第一层777的厚度被设为100nm。在发光元件(7)中，第一层777的厚度被设为120nm。在发光元件(8)中，第一层777的厚度被设为140nm。在发光元件(9)中，第一层777的厚度被设为160nm。在发光元件(10)中，第一层777的厚度被设为180nm。在发光元件(11)中，第一层777的厚度被设为200nm。
随后，通过真空蒸发铝在第一层777上形成第一电极778。第一电极778的厚度被设为100nm。
当通过施加电压到这样形成的发光元件使得第二电极772的电势高于第一电极778的电势而使电流流过每个发光元件时，第一层777中产生的空穴被注入到第一电极778内，而第二层776中产生的电子被注入到层775内。空穴被从第二电极772注入到层773内。从第二电极772注入的空穴和从第二层776注入的电子在层775中重组，使得香豆素6发射光。因此，层775用作发光层。另外，层773用作空穴注入层。层774用作空穴传输层。在这种实施方案的每个发光元件中，层775中包括的物质和第二层776中包括的具有电子传输性质的物质都为Alq3，它们的电子亲和势相等。
图19显示了这种实施方案的发光元件的电压-亮度特性，图20显示了其电压-电流特性，图21显示了其亮度-电流效率特性。在图19中，水平轴代表电压(V)，垂直轴代表亮度(cd/m2)。在图20中，水平轴代表电压(V)，垂直轴代表电流(mA)。在图21中，水平轴代表亮度(cd/m2)，垂直轴代表电流效率(cd/A)。在图19、20和21中，用·标记的曲线代表发光元件(5)的特性，用▲标记的曲线代表发光元件(6)的特性，用△标记的曲线代表发光元件(7)的特性，用■标记的曲线代表发光元件(8)的特性，用□标记的曲线代表发光元件(9)的特性，用◇标记的曲线代表发光元件(10)的特性，用○标记的曲线代表发光元件(11)的特性。
根据图20，得知当施加指定电压到发光元件时，即使在具有产生空穴功能的第一层777的厚度变化时，流过每个发光元件的电流量也几乎没有变化。同时，根据图19还得知，施加指定电压到每个发光元件时的亮度随第一层777的厚度变化很大。
图22为绘制电流效率(cd/A)相对于层775和第一电极778之间距离(nm)的曲线(用·标记)的图。图22中的曲线为显示电流效率变化的近似曲线。另外，当发光元件发射亮度为1000cd/m2的光时得到电流效率。在图22中，水平轴代表距离(nm)，垂直轴代表电流效率(cd/A)。根据图22，得知电流效率随层775和第一电极778之间的距离(即层775、第二层776和第一层777的薄膜厚度的和)变化，并且当层775和第一电极778之间的距离超过200nm时，电流效率逐渐增加。认为这种现象是由于光干涉效应引起，其中当发光区域和第一电极之间的光程(即反射率×距离)为发射波长乘以(2m-1)/4(即1/4、3/4、5/4...)时，光提取效率增加，而当其间的光程为发射波长乘以m/2(即1/2、1、3/2...)时，光提取效率降低。因此，在这种实施方案中，通过设定第一层777的厚度超过160nm，发光层中产生的光可被有效地发射到外部，并防止电极间的短路。另外，可得到厚度增加引起的电阻值增加较小的发光元件。
对于发光元件(5)、(7)和(11)，测量发射光谱随光提取表面和观察者视线之间角度变化的结果分别显示在图23A、23B和23C中。在图23A、23B和23C中，水平轴代表波长(nm)，垂直轴代表发射强度(指定单位)。
在0-70度的范围内，每10度地改变光提取表面和观察者视线之间的角度来测量发射光谱，光提取表面和观察者视线之间的角度即光提取表面的法线和测量装置测量表面法线之间的角度。
图23A显示了测量发光元件(5)的发射光谱变化的结果。图23B显示了测量发光元件(7)的发射光谱变化的结果。图23C显示了测量发光元件(11)的发射光谱变化的结果。
在图23B中，发射光谱随光提取表面和观察者视线之间的角度变化。换句话说，当角度小于30度时，约507nm的发射光谱表现出发射强度的最大值，而当角度超过40度时，约555nm的发射光谱表现出发射强度的最大值。因此，可知发光元件(7)的发射光谱的形状随角度变化而变化很大；因此，随光提取表面和观察者视线之间的角度存在大的发射光谱变化。另一方面，在图23A和23C中，尽管随着增加光提取表面和观察者视线之间的角度发射强度减小，但显示发射强度最大值的波长没有变化。因此，可知对于发光元件(5)和(11)，随角度变化几乎没有发射光谱形状的变化，导致发射光谱随光提取表面和观察者视线之间角度变化较小。
实施方案4
在实施方案4中，参考图25-28描述制造根据本发明的使用氧化锂形成的两个发光元件(12)和(13)的方法以及两个发光元件(12)和(13)的特性。
在基底551上通过溅射形成包含硅的氧化铟锡薄膜来形成厚度为110nm的第二电极552。这里，使用玻璃制成的基底作为基底551。
然后，通过共蒸发氧化钼和NPB在第二电极552上形成包括氧化钼(VI)和NPB的层553。这里，调整层553中氧化钼和TPAQn的重量比为1∶4(＝氧化钼∶NPB)。在每个发光元件中，层553的厚度都设为50nm。注意这里提到的共蒸发为一种真空蒸发方法，并为同时进行一个处理室中提供的多个蒸发源的蒸发的蒸发方法。
随后通过真空蒸发NPB在层553上形成包括NPB的层554。层554的厚度设为10nm。
通过Alq3和香豆素6的共蒸发在层554上形成包括三(8-喹啉醇合)铝(Alq3)和香豆素6的层555。调整Alq3对香豆素6重量比(即Alq3∶香豆素6)为1∶0.01，从而使香豆素6分散在Alq3中。层555的厚度设为40nm。
然后，通过真空蒸发在层555上沉积Alq3以形成厚度为20nm的包括Alq3的层556。
通过共蒸发Alq3和氧化锂在层556上形成包括Alq3和氧化锂(LiO2)的第二层557。在发光元件(12)中调整Alq3对氧化锂重量比(即Alq3∶氧化锂)为1∶0.01。在发光元件(13)中调整Alq3对氧化锂重量比(即Alq3∶氧化锂)为1∶0.05，当转换成摩尔比时，摩尔比为1.3(＝Alq3∶氧化锂)。使层557的厚度为10nm。
然后，通过共蒸发NPB和氧化钼形成包括NPB和氧化钼(VI)的第一层558。NPB和氧化钼的摩尔比(＝NPB4/氧化钼)为1，其重量比(＝NPB∶氧化钼)为4∶1。使薄膜厚度为10nm。
通过真空蒸发方法在层558上沉积铝形成第一电极559。使薄膜厚度为100nm。
当通过施加电压到上面制造的发光元件使得第二电极552的电势高于第一电极559的电势而使电流流过每个发光元件时，第一层558中产生的空穴被注入到第一电极559内，而第二层557中产生的电子被注入到层556内，空穴被从第二电极552注入到层553内。另外，从第二电极552注入的空穴和从第二层557注入的电子在层555中重组，使得香豆素6发射光。因此，层555用作发光层。另外，层553用作空穴注入层。层554用作空穴传输层。层556用作电子传输层。在这种实施方案的每个发光元件中，形成层556的物质和层557中包括的电子传输物质都为Alq3，它们的电子亲和势相等。
图26显示了这种实施方案中制造的发光元件的电压-亮度特性。图27显示了这种实施方案中制造的发光元件的电流密度-亮度特性。图28显示了这种实施方案中制造的发光元件的电压-电流特性。在图26中，水平轴代表电压(V)，垂直轴代表亮度(cd/m2)。在图27中，水平轴代表电流密度(mA/cm2)，垂直轴代表亮度(cd/m2)。在图28中，水平轴代表电压(V)，垂直轴代表电流(mA)。在图26-28中，用符号·标记的线代表发光元件(12)的特性，用符号○标记的线代表发光元件(13)的特性。
从图26-28中明显看出，具有本实施方案的结构的每个发光元件都能有效地工作。如这个实施方案中所示，即使使用氧化锂形成层557，也可制造本发明的发光元件。
实施方案5
实施方案5描述了用于证实包括芳香胺化合物和对该芳香胺化合物具有电子接受性质的物质的层产生空穴的实验及其结果。
在这个实施方案中，制备7个样品，它们是只使用芳香胺化合物形成的样品1、样品2和样品3；使用芳香胺化合物和对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质形成的样品4、样品5和样品6；和只使用对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质形成的样品7。
对于样品1-3，通过真空蒸发方法在玻璃基底上沉积含芳香胺化合物的层至具有厚度50nm。对于样品4-6，通过共蒸发方法在玻璃基底上沉积包含芳香胺化合物和对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的层至具有厚度50nm。在样品4-6中，芳香胺化合物与对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的摩尔比(即芳香胺化合物：对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质)为1∶1。对于样品7，通过真空蒸发方法在玻璃基底上沉积包含对芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质的层至具有厚度50nm。
表1显示了样品中包含的芳香胺化合物(A)和对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质(B)。
表1
  样品   A   B
  1   NPB   -
  2   m-MTDAB   -
  3   TPAQn   -
  4   NPB   氧化钼
  5   m-MTDAB   氧化钼
  6   TPAQn   氧化钼
  7   氧化钼
用光照射样品1-7，在照射过程中，光波长在约300nm-800nm的范围内变化，检查经过每个样品中形成的层的光的透射率。这样得到的透射光谱显示在图29A-29C中。
在图29A-29C中，水平轴代表发射光的波长(nm)，垂直轴代表透射率(％)。图29A显示了样品1、4和7的透射光谱；图29B显示了样品2、5和7的透射光谱；图29C显示了样品3、6和7的透射光谱。根据图29A-29C，可认识到，在400nm-600nm的波长段内，当比较样品4-6的透射光谱和样品1-3和7的那些时，样品4-6显示出透射率降低然后增加的趋势(用虚线圈起的部分)，而样品1-3和7显示出透射率只降低或增加的趋势并且没有最大值。这种结果意味着在样品4-6中，在芳香胺化合物和对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质之间进行了电子转移。因此，对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的物质从芳香胺化合物接受电子，因此芳香胺化合物带正电。换句话说，可认为在样品4-6中产生了空穴。
附图标记解释
10：基底，11：晶体管，12：发光元件，13：第一电极，14：第二电极，15：层，16：层间绝缘薄膜，16a：层间绝缘薄膜，16b：层间绝缘薄膜，16c：层间绝缘薄膜，17：接线，18：间隔层，19：层间绝缘薄膜；19a：层间绝缘薄膜，19b：层间绝缘薄膜，201：第一电极，202：第二电极，211：第一层，212：第二层，213：第三层，221：电子传输层，222：发光层，223：空穴传输层，224：空穴注入层，301：第一电极，302：第二电极，311：第一层，312：第二层，313：第三层，321：电子传输层，322：发光层，323：空穴传输层，324：空穴注入层，501：子帧周期，502：子帧周期，503：子帧周期，504：子帧周期，501a：写入期，501b：保留期，502a：写入期，502b：保留期，503a：写入期，503b：保留期，504a：写入期，504b：保留期，504c：擦除期，504d：非发光周期，551：基底，552：第二电极，553：层，554：层，555：层，556：层，557；第二层，558：第一层，559：第一电极，701：基底，702：第二电极，703：层，704：层，705：层，706：层，707：第二层，708：第一层，709：第一电极，731：基底，732：第二电极，733：层，734：层，735：层，736：层，737：第二层，738：第一层，739：第一电极，751：基底，752：第二电极，753：层，754：层，755：层，756：层，757：第二层，758：第一电极，771：基底，772：第二电极，773：层，774：层，775：层，776：第二层，777：第一层，778：第一电极，901：第一晶体管，902：第二晶体管，903：发光元件，911：栅信号线，912：源信号线，913：写入栅信号线驱动电路，914：擦除栅信号线驱动电路，915：源信号线驱动电路，916：电源，917：电源线，918：开关，919：开关，920：开光，951：基底，952：电极，953：绝缘层，954：间隔层，955：层，956：电极，1001：第一晶体管，1002：第二晶体管，1003：栅信号线，1004：源信号线，1005：电源线，1006：电极，5521：主体，5522：外壳，5523：显示部分，5524：键盘，5531：显示部分，5532：外壳，5533：扬声器，5551：显示部分，5552：主体，5553：天线，5554：音频输出部分，5555：音频输出部分，5556：操作开关，5557：操作开关，6500：基底，6503：FPC(柔性印刷版)，6504：印刷线路板(PWB)，6511：像素部分，6512：源信号线驱动电路，6513：写入栅信号线驱动电路，6514：擦除栅信号线驱动电路。

Claims (26)

1.一种发光元件，包括：
第一层；
第二层；和
第三层，
其中第一层、第二层和第三层被夹在彼此面对的第一电极和第二电极之间；
其中第一层包括2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉和对2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉表现出电子接受性质的第一物质；
其中第二层包括电子传输性质高于空穴传输性质的第二物质，和对第二物质表现出电子给予性质的第三物质；
其中第三层包含发光物质；
其中第一层、第二层和第三层被顺序堆叠；
其中第一层接触第一电极；
其中第三层接触第二电极；和
其中当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时发射光。
2.一种发光元件，包括：
第一层；
第二层；和
第三层，
其中第一层、第二层和第三层被夹在彼此面对的第一电极和第二电极之间；
其中第一层包括2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉和对2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉表现出电子接受性质的第一物质；
其中第二层包括电子传输性质高于空穴传输性质的第二物质，和对第二物质表现出电子给予性质的第三物质；
其中第三层包含发光物质；
其中设置第一层比第二层更靠近第一电极；
其中设置第三层比第二层更靠近第二电极；和
其中当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时发射光。
3.根据权利要求1的发光元件，
其中第一层包括第一物质使得第一物质对2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉的摩尔比为0.5或以上且2或以下。
4.根据权利要求3的发光元件，
其中第三物质为选自碱金属氧化物和碱土金属氧化物中的一种物质。
5.一种发光元件，包括：
第一层；
第二层；和
第三层，
其中第一层、第二层和第三层被夹在彼此面对的第一电极和第二电极之间；
其中使用反射率为50％或以上且100％或以下的导电材料形成第一电极；
其中使用透射可见光的导电材料形成第二电极；
其中第一层包括2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉和对2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉表现出电子接受性质的第一物质；
其中第二层包括电子传输性质高于空穴传输性质的第二物质，和对第二物质表现出电子给予性质的第三物质；
其中第三层包括含有发光层的x个层；
其中x为指定正整数；
其中第一层、第二层和第三层被顺序堆叠；
其中第一层接触第一电极；
其中第三层中的一个层接触第二层；
其中第三层中的第x层接触第二电极；
其中第y层夹在发光层和第二层之间；
其中y≤x，y为正整数；
其中当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时发射光；
其中调整第一电极和第二电极的厚度满足表达式1、2和3：
n i d i + n ii d ii + Σ k = 1 y n k d k + n j d j = ( 2 m - 1 ) λ 4 - - - - - - 1
0≤dj≤demi    -----2
di≥dii    ----3
其中，在表达式1、2和3中，ni表示第一层的折射率；di，第一层的厚度；nii，第二层的折射率；dii，第二层的厚度；nk，插在发光层和第二层之间的层的第k层的折射率；dk，插在发光层和第二层之间的层的第k层的厚度；nj，发光层的折射率；dj，第一电极侧的发光层表面和发光区域之间的距离；λ，发光元件发射的光的波长；m，给定的正整数；demi，发光层的厚度；
且其中k为自然数。
6.一种发光器件，在像素部分中包括根据权利要求1的发光元件。
7.一种电子设备，使用根据权利要求6的发光器件用于显示部分。
8.根据权利要求2的发光元件，
其中第一层包括第一物质使得第一物质对2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉的摩尔比为0.5或以上且2或以下。
9.根据权利要求8的发光元件，
其中第三物质为选自碱金属氧化物和碱土金属氧化物中的一种物质。
10.一种发光器件，在像素部分中包括根据权利要求2的发光元件。
11.一种电子设备，使用根据权利要求10的发光器件用于显示部分。
12.一种发光器件，在像素部分中包括根据权利要求5的发光元件。
13.一种电子设备，使用根据权利要求12的发光器件用于显示部分。
14.一种发光元件，包括：
第一层；
第二层；和
第三层，
其中第一层、第二层和第三层被夹在彼此面对的第一电极和第二电极之间；
其中第一层包括芳香胺化合物和对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的第一物质；
其中第二层包括电子传输性质高于空穴传输性质的第二物质，和对第二物质表现出电子给予性质的第三物质；
其中第三层包含发光物质；
其中第一层、第二层和第三层被顺序堆叠；
其中第一层接触第一电极；
其中第三层接触第二电极；和
其中当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时发射光。
15.一种发光元件，包括：
第一层；
第二层；和
第三层，
其中第一层、第二层和第三层被夹在彼此面对的第一电极和第二电极之间；
其中第一层包括芳香胺化合物和对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的第一物质；
其中第二层包括电子传输性质高于空穴传输性质的第二物质，和对第二物质表现出电子给予性质的第三物质；
其中第三层包含发光物质；
其中设置第一层比第二层更靠近第一电极；
其中设置第三层比第二层更靠近第二电极；和
其中当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时发射光。
16.根据权利要求14的发光元件，
其中第一层包括第一物质使得第一物质对该芳香胺化合物的摩尔比为0.5或以上且2或以下。
17.根据权利要求16的发光元件，
其中第三物质为选自碱金属氧化物和碱土金属氧化物中的一种物质。
18.一种发光元件，包括：
第一层；
第二层；和
第三层，
其中第一层、第二层和第三层被夹在彼此面对的第一电极和第二电极之间；
其中使用反射率为50％或以上且100％或以下的导电材料形成第一电极；
其中使用透射可见光的导电材料形成第二电极；
其中第一层包括芳香胺化合物和对该芳香胺化合物表现出电子接受性质的第一物质；
其中第二层包括电子传输性质高于空穴传输性质的第二物质，和对第二物质表现出电子给予性质的第三物质；
其中第三层包括含有发光层的x个层；
其中x为指定正整数；
其中第一层、第二层和第三层被顺序堆叠；
其中第一层接触第一电极；
其中第三层中的一个层接触第二层；
其中第三层中的第x层接触第二电极；
其中第y层夹在发光层和第二层之间；
其中y≤x，y为正整数；
其中当施加电压使得第二电极的电势高于第一电极的电势时发射光；
其中调整第一电极和第二电极的厚度以满足表达式1、2和3：
n i d i + n ii d ii + Σ k = 1 y n k d k + n j d j = ( 2 m - 1 ) λ 4 - - - - - - 1
0≤dj≤demi    -----2
di≥dii    ----3
其中，在表达式1、2和3中，ni表示第一层的折射率；di，第一层的厚度；nii，第二层的折射率；dii，第二层的厚度；nk，插在发光层和第二层之间的层的第k层的折射率；dk，插在发光层和第二层之间的层的第k层的厚度；nj，发光层的折射率；dj，第一电极侧的发光层表面和发光区域之间的距离；λ，发光元件发射的光的波长；m，给定的正整数；demi，发光层的厚度；且
其中k为自然数。
19.一种发光器件，在像素部分中包括根据权利要求14的发光元件。
20.一种电子设备，使用根据权利要求19的发光器件用于显示部分。
21.根据权利要求15的发光元件，
其中第一层包括第一物质使得第一物质对该芳香胺化合物的摩尔比为0.5或以上且2或以下。
22.根据权利要求21的发光元件，
其中第三物质为选自碱金属氧化物和碱土金属氧化物中的一种物质。
23.一种发光器件，在像素部分中包括根据权利要求15的发光元件。
24.一种电子设备，使用根据权利要求23的发光器件用于显示部分。
25.一种发光器件，在像素部分中包括根据权利要求18的发光元件。
26.一种电子设备，使用根据权利要求25的发光器件用于显示部分。
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