CN100592548C - 发光元件、发光器件和电子器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种具有低驱动电压并且能够将寿命增长为比常规发光元件更长的发光元件。一个特征是包括多个层，该多个层包括在第一与第二电极之间包含发光物质的层，其中该多个层的至少一个层包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质。通过采用该结构，可以实现以上目的。

Description

发光元件、发光器件和电子器件
技术领域
本发明涉及一种具有其中多个层介于一对电极之间的结构的发光元件，并且尤其涉及可用作该多个层的至少一个层的层结构。
背景技术
采用来自电致发光元件(发光元件)的发光的发光器件吸引了作为显示或照明用器件的注意。
作为用于发光器件中的发光元件，具有其中包含发光化合物的层介于一对电极之间的结构的发光元件是公知的。
在这类发光元件中，一个电极充当阳极，另一个电极充当阴极。从阳极侧注入的空穴和从阴极侧注入的电子重新组合形成激发态分子，并且当分子返回到基态时它们发光。
顺便提及，在当前迅速发展的各种信息处理器件中掺入的显示器件中尤其非常需要减少功率消耗。为了实现该需要，正尝试降低发光元件的驱动电压。考虑到商业化，增长发光元件的寿命以及降低驱动电压是重要的，并且为了实现它，正在开发发光元件。
例如，在参考文献1(日本专利特开No.H9-63771)中披露了一种通过使用具有高功函的金属氧化物例如氧化钼作为阳极而降低发光元件的驱动电压的技术。另外，借助于参考文献1中披露的技术，可以获得增长寿命的效果。
然而，由于氧化钼容易结晶，因此不能充分地减少发光元件由于结晶的故障数目。换句话说，由于氧化钼结晶形成凸起部分并且丧失了平整度，因此容易出现短路并且有容易造成发光元件故障的问题。
发明披露
本发明的一个目的是提供一种可以减少由于化合物氧化或结晶的故障的发光元件。另外，本发明的一个目的是提供具有低驱动电压并且能够将寿命增长为比常规发光元件更长的发光元件。
 本发明的发光元件的一个特征是包括多个层，该多个层包括在第一与第二电极之间包含发光物质的层，其中上述多个层的至少一个层包含具有由以下通式(1)表示的咔唑骨架的化合物(咔唑衍生物)和相对于由以下通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质。
[化学式1]
Figure C20058004742300151
(在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5可以是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基。)
通过采用以上结构，即由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质共存于一个层中，由通式(1)表示的咔唑衍生物中的电子被相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质捕获。换句话说，由通式(1)表示的咔唑衍生物被氧化并且产生空穴。
因此，“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”具有产生空穴的作用。
本发明的发光元件的一个特征是包括在第一与第二电极之间的多个层，其中该多个层包括含有发光物质的层和至少一个具有产生空穴作用的层，并且该具有产生空穴作用的层包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质。
由于可以在“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”中产生空穴，因此通过提供“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”，可以将具有高功函的导电薄膜或具有低功函的导电薄膜用作含于第一或第二电极中的材料。
换句话说，在常规发光元件中，将具有高功函的导电薄膜用作阳极以将空穴从阳极注入含有发光物质的层中。然而在本发明中，由于存在具有产生空穴作用的层，因此不必将具有高功函的导电薄膜用作阳极。
由于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”具有产生空穴的作用，因此提高了载体密度。由于结果是提高了导电性，因此驱动电压极少改变，这取决于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”的厚度。因此，通过改变“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”的厚度，可以容易地调节含有发光物质的层与第一或第二电极之间的距离。
换句话说，可以容易地调节发出的光通过其中的光程的长度(光程长度)以成为能够有效地将光提取到外面或者提高提取到外面的光的色纯度的长度。另外，通过将“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)。表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”增厚，可以降低第一电极的表面粗糙度，并且可以容易地防止电极之间短路。
另外，由于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”具有有利的导电率，因此其同样具有优良的传输空穴作用。
因此，本发明的发光元件的一个特征是包括在第一与第二电极之间的多个层，其中该多个层包括含有发光物质的层和至少一个具有传输空穴作用的层，并且该具有传输空穴作用的层包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质。
另外，在上述多个结构中本发明的发光元件的一个特征是在含有发光物质的层与第一电极之间具有包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层，和具有其中当施加电压使得第一电极的电势高于第二电极时进行发光的元件结构。
另外，在上述多个结构中本发明的发光元件的一个特征是在含有发光物质的层与第二电极之间具有包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层，和具有其中当施加电压使得第一电极的电势高于第二电极时进行发光的元件结构。
另外，在上述多个结构中本发明的发光元件的一个特征是在含有发光物质的层与第一电极之间和在含有发光物质的层与第二电极之间具有包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层，和具有其中当施加电压使得第一电极的电势高于第二电极时进行发光的元件结构。
作为相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质，可以给出金属氧化物。
优选在金属氧化物当中将周期表中4族-12族的任何过渡金属的氧化物用作相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质。
由以上通式(1)表示的咔唑衍生物具有两个三苯胺骨架。并且已知周期表中4族-8族的任何过渡金属的氧化物例如氧化钼(MoOx)、氧化钒(VOx)、氧化钌(RuOx)、氧化钨(WOx)、氧化铼(ReOx)、氧化钛(TiOx)、氧化铬(CrOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化铪(HfOx)或氧化坦(TaOx)尤其相对于该三苯胺骨架具有电子接受性能。
作为相对于由以上通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质，优选使用周期表中4族-8族的过渡金属的氧化物例如氧化钼(MoOx)、氧化钒(VOx)、氧化钌(RuOx)、氧化钨(WOx)、氧化铼(ReOx)、氧化钛(TiOx)、氧化铬(CrOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化铪(HfOx)或氧化坦(TaOx)。
作为相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质，除了金属氧化物之外，可以给出例如作为有机化合物的7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟喹啉并二甲烷(F4-TCNQ)、四氢醌等，或者作为无机化合物的FeCl3(氯化铁(III))、AlCl3(氯化铝)等。
在“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”中，具有电子接受性能的物质与咔唑衍生物的合适摩尔比(＝具有电子接受性能的物质/咔唑衍生物)为0.1-10，更优选0.5-2。
通过将包含具有高载体注入性能的物质的层、包含具有高载体传输性能的物质的层等组合而形成上述多个层。如果多个层的结构是其中在包含发光物质的层中形成发光区域的结构，换句话说其中载体在包含发光物质的层中重新组合的结构，则是可接受的。可以取决于目的而适宜地选择多个层的结构。
包含发光物质的层可以是单层或多层。在多层的情况下，当至少一个层包含发光物质时是可接受的。
本发明的发光元件可以具有这样的结构：其中通过载体在包含发光物质的层中重新组合而产生的光仅从第一或第二电极的一侧上发到外面或者其中光从第一和第二电极上发到外面。
在从第一电极发光的情形中，第一电极由发光材料形成，并且在从第二电极发光的情形中，第二电极由发光材料形成。在从第一和第二电极发光的情形中，第一和第二电极均由发光材料形成。
另外，本发明的发光元件优选形成于基材上，并且基材没有特别限制。可以使用在常规发光元件中使用的基材，例如由玻璃、石英、透明塑料等制成的基材。
本发明的发光器件使用任一种上述发光元件作为象素或光源。
本发明的电子器件使用这样的发光器件，该发光器件使用任一种上述发光元件作为象素用于显示部分。
本发明的电子器件使用这样的发光器件，该发光器件使用任一种上述发光元件作为光源用于显示部分。
在本发明的发光元件中，通过在第一与第二电极之间使用包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层而形成多个层的至少一个层，可以解决当阳极由金属氧化物制成时产生的由于结晶造成发光元件故障的问题并且可以降低驱动电压。
在本发明的发光元件中，由于甚至在将电压施加到“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”上之前也进行了电子转移，因此“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”变成具有极高导电性的薄膜。因此，可以提供具有低驱动电压和低功率消耗的电致发光元件。
另外，取决于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”的增厚，极少有增加驱动电压的情形。
因此，可以防止“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”免于短路，因为可以在不增加电压的情况下将该层增厚并且可以将光学设计最优化。因此，可以提供具有高发光效率的高度可靠的电致发光元件。
另外，由于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的层”难以结晶，因此可以获得具有极少由于层结晶的故障的电致发光元件。
附图简述
在附图中：
图1表示本发明的发光元件的一个模式；
图2表示本发明的发光元件的一个模式；
图3表示本发明的发光元件的一个模式；
图4表示本发明的发光元件的一个模式；
图5表示本发明的发光元件的一个模式；
图6表示本发明的发光元件的一个模式；
图7是表示本发明的发光器件的一个模式的顶视图；
图8表示用于驱动装在本发明的发光器件中的象素的电路的模式；
图9表示包括在本发明的发光器件中的象素部分的模式；
图10是表示驱动包括在本发明的发光器件中的象素的方法的框架图；
图11A-11C表示本发明的发光器件的横截面的模式；
图12表示本发明的发光器件的一个模式；
图13A-13C表示使用本发明的电子器件的模式；
图14表示使用本发明的照明器件；
图15表示用于本发明的咔唑衍生物的荧光光谱；
图16表示用于本发明的咔唑衍生物的UV-Vis吸收光谱；
图17表示用于本发明的咔唑衍生物的1H NMR光谱；
图18是用于本发明的咔唑衍生物的1H NMR光谱的放大图；
图19表示用于本发明的咔唑衍生物的荧光光谱；
图20表示用于本发明的咔唑衍生物的UV-Vis吸收光谱；
图21表示用于本发明的咔唑衍生物的1H NMR光谱；
图22表示用于本发明的咔唑衍生物的13C NMR光谱；
图23是用于本发明的咔唑衍生物的13C NMR光谱的放大图；
图24表示用于本发明的咔唑衍生物的荧光光谱；
图25表示用于本发明的咔唑衍生物的UV-Vis吸收光谱；
图26将PhCzmP2和氧化钼的混合薄膜的吸收光谱与仅含PhCzmP2的薄膜的吸收光谱比较；
图27将PhCzP2和氧化钼的混合薄膜的吸收光谱与仅含PhCzP2的薄膜的吸收光谱比较；
图28表示实施方案7中描述的元件的电流密度-亮度特征；
图29表示实施方案7中描述的元件的电压-亮度特征；和
图30表示实施方案7中描述的元件的亮度-电流效率特征。
实施本发明的最好模式
下文中描述本发明的模式。注意本领域那些技术人员容易理解的是本发明可适用于各种模式并且可以作出形式和细节的各种改变，只要不偏离本发明的精神和范围。因此，本发明将不受实施方案模式的以下描述限制。
[实施方案模式1]
参照图1描述本发明的发光元件的模式。
图1示出了其中第一层111、第二层112、第三层113、第四层114和第五层115介于第一电极101与第二电极102之间的发光元件。
该第一层是将由通式(1)表示的咔唑衍生物与相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质混合形成的层。由于该第一层具有产生空穴的作用，因此该第一层在下文中被称为空穴产生层。第二层112是空穴传输层，第三层113是发光层，第四层114是电子传输层。第五层115是具有产生电子的层，在下文中称为电子产生层。
当将电压施加到第一电极101和第二电极102上使得第一电极101的电势高于第二电极102时，空穴从第一电极101侧注入发光层113，并且电子从第二电极102侧注入发光层113。然后，注入发光层113的空穴和电子重新组合。发光层113包含发光物质，并且借助于通过重新组合产生的激发能将该发光物质带入激发态。激发态的发光物质当返回基态时发光。
另外，在空穴产生层111中，相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质与由通式(1)表示的咔唑衍生物的摩尔比值优选为0.1-10，更优选0.5-2(＝具有电子接受性能的物质/咔唑衍生物)。
可以给出金属氧化物作为相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质。在金属氧化物中，优选周期表中4族-12族的过渡金属的氧化物，并且更优选使用周期表中4族-8族的过渡金属的氧化物例如氧化钼(MoOx)、氧化钒(VOx)、氧化钌(RuOx)、氧化钨(WOx)、氧化铼(ReOx)、氧化钛(TiOx)、氧化铬(CrOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化铪(HfOx)或氧化坦(TaOx)。
另外，作为相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质，可以给出例如作为有机化合物的7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟喹啉并二甲烷(F4-TCNQ)、四氢醌等，或者作为无机化合物的FeCl3(氯化铁(III))、AlCl3(氯化铝)等以及金属氧化物。
另外，可以使用一种或多种相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质。
通过在空穴产生层111中包含相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质和由通式(1)表示的咔唑衍生物，可以抑制空穴产生层111结晶并且可以减少元件由于结晶的故障数目。
在具有这类结构的空穴产生层111中，由通式(1)表示的咔唑衍生物中的电子被具有电子接受性能的物质捕获。换句话说，由通式(1)表示的咔唑衍生物被氧化并且产生空穴。
发光层113包含发光物质。上述发光物质是指具有有利的发光效率、表现出预定波长的发光的物质。发光层113可以仅由发光物质形成。然而，在出现浓缩淬灭(quench)的情形中，该发光层优选是其中将发光物质分散在由具有比发光物质更大能隙的物质形成的层中的混合层。借助于通过分散而在发光层113中含有发光物质，可以防止发光免于由于浓缩的淬灭。这里，能隙表示LUMO能级与HOMO能级之间的能隙。
发光物质没有特别限制，并且可以使用任何物质，只要其具有有利的发光效率并且表现出预定波长的发光。
例如为了获得红色发光，可以将展现出在600nm-680nm下具有峰的发光光谱的以下物质用作发光物质：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)；periflanthen；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；等等。
为了获得绿色发光，可以将表现出在500nm-550nm下具有峰的发光光谱的物质例如N，N’-二甲基喹吖(二)酮(DMQd)、香豆素6、香豆素545T或三(8-羟基喹啉合)铝(Alq3)用作发光物质。
为了获得蓝色发光，可以将表现出在420nm-500nm下具有峰的发光光谱的以下物质用作发光物质：9，10-二(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-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚镓(BGaq)；双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚铝(缩写：BAlq)；等等。
除了上述发出荧光的物质之外，还可以将发出磷光的以下物质用作发光物质：例如双[2-(3’，5’-双(三氟甲基)苯基)吡啶根-N，C2]甲基吡啶铱(III)(Ir(CF3ppy)2(pic))；双[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶根-N，C2]乙酰丙酮铱(III)(FIr(acac))；双[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶根-N，C2]甲基吡啶铱(III)(FIr(pic))或三(2-苯基吡啶根-N，C2)铱(Ir(ppy)3)。
包括在发光层113以及发光物质中并且用于使得发光物质处于分散态的物质没有特别限制，并且考虑用作发光物质的物质的能隙等而适宜地选择。
例如，可以将金属络合物例如双[2-(2-羟基苯基)吡啶合]锌(Znpp2)或双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑合]锌(Zn(BOX))等与发光物质以及蒽衍生物例如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(t-BuDNA)、咔唑衍生物例如4，4’-双(N-咔唑基)联苯(CBP)或喹喔啉衍生物例如2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(TPAQn)或2，3-双{4[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基]-二苯并[f，h]喹喔啉(NPADiBzQn)一起使用。
空穴传输层112是具有传输空穴作用的层，并且在该实施方案模式的发光元件中其具有将空穴从空穴产生层111传输到发光层113的作用。通过提供空穴传输层112，可以增大空穴产生层111与发光层113之间的距离。因此，可以防止发光由于空穴产生层111中含有的金属的淬灭。
该空穴传输层优选通过使用具有高空穴传输性能的物质形成，并且更详细地，优选通过使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的空穴迁移率的物质形成。注意：具有高空穴传输性能的物质是指其中空穴具有比电子更高的迁移率并且空穴与电子的迁移率比值(＝空穴迁移率/电子迁移率)超过100的物质。
作为能够用于形成空穴传输层112的物质的特定例子，可以给出：4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB)、4，4’-双[N-(3-甲基萘基)-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)、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)、酞菁(H2Pc)、酞菁铜(CuPc)、氧钒基酞菁(VOPc)等等。
电子传输层114是具有传输电子作用的层，并且在该实施方案模式的发光元件中其具有将电子从电子产生层115传输到发光层113的作用。通过提供电子传输层114，可以增大第二电极102与发光层113之间的距离。因此，可以防止发光由于第二电极102中含有的金属的淬灭。
该电子传输层优选通过使用具有高电子传输性能的物质形成，并且更详细地，优选通过使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的电子迁移率的物质形成。注意：具有高电子传输性能的物质是指其中电子具有比空穴更高的迁移率并且电子与空穴的迁移率比值(＝电子迁移率/空穴迁移率)超过100的物质。
作为能够用于形成电子传输层114的物质的特定例子，可以给出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)、bathocuproin(BCP)、4，4-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)芪(BzOs)等以及金属络合物例如三(8-羟基喹啉合)铝(Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉合)铍(BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚铝(BAlq)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑根]锌(Zn(BOX)2)和双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑合]锌(Zn(BTZ)2)。
空穴传输层112和电子传输层114可以各自通过使用两极物质以及通过使用上述物质形成。两极物质表示以下物质：当将电子和空穴的载体迁移率彼此相比时，其中电子与空穴或空穴与电子的载体迁移率比值优选为100或更小，更优选10或更小。
作为两极物质，例如可以给出2，3-双(4-苯基氨基苯基)喹喔啉(TPAQn)、2，3-双{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(TPADiBzQn)等等。在两极物质中，尤其优选使用空穴或电子迁移率为1×10-6cm2/Vs或更大的物质。另外，可以使用相同的两极物质形成空穴传输层112和电子传输层114。
电子产生层115是产生电子的层，并且可以将选自具有高电子传输性能的物质和两极物质中的至少一种物质与相对于这些物质具有高给电子性能的物质混合而形成该层。这里，在具有高电子传输性能的物质和两极物质中，尤其优选使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的电子迁移率的物质。
作为具有高电子传输性能的物质或两极物质，可以各自使用上述物质。另外，作为具有给电子性能的物质，可以使用选自碱金属和碱土金属，更详细为锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)等的物质。此外，可以将选自碱金属氧化物或碱土金属氧化物、碱金属氮化物或碱土金属氮化物、碱金属氟化物或碱土金属氟化物等，更详细为氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等的至少一种物质用作具有给电子性能的物质。
可以通过使用具有高功函的物质例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或钽氮化物或者具有低功函的物质例如铝或镁以及铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物或者含2-20原子％氧化锌的氧化铟而形成第一电极101。
如上所述，在本实施方案模式的发光元件中，可以不取决于物质的功函而形成第一电极101。这是因为空穴产生层111被提供在第一电极101与发光层113之间。
可以通过使用具有高功函的物质例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或钽氮化物或者具有低功函的物质例如铝或镁以及铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物或者含2-20原子％氧化锌的氧化铟而形成第一电极102。
如上所述，在本实施方案模式的发光元件中，可以不取决于物质的功函而形成第一电极102。这是因为电子产生层115被提供在第二电极102与发光层113之间。
注意：尽管在该实施方案模式中描述了除了空穴产生层111和发光层113之外还包括空穴传输层112、电子传输层114等的发光元件，但发光元件的模式并不一定限于此。
例如，可以使用如图3中所示包括电子注入层116代替电子产生层115的发光元件。电子注入层116是具有促进电子从第二电极102注入电子传输层114的作用的层。
通过提供电子注入层116，第二电极102与电子传输层114之间的电子亲合性差异减小；并且电子变得容易注入。电子注入层116优选由电子亲合性大于形成电子传输层114的物质并且小于形成第二电极102的物质的物质，或者当作为厚度1-2nm的薄膜提供在电子传输层114与第二电极102之间时能带弯曲的物质形成。
作为能够用于形成电子注入层116的物质的特定例子，可以给出无机物质例如碱金属、碱土金属、碱金属氟化物或碱土金属氟化物，或者碱金属氧化物或碱土金属氧化物。这些物质是有利的，因为当作为薄膜提供时它们使能带弯曲。
另外，可以通过从以上物质中选择具有比用于形成电子传输层114的物质更大电子亲合性的物质而将用于形成电子传输层114的物质例如BPhen、BCP、p-EtTAZ或TAZ以及无机物质用作形成电子注入层116的物质。
换句话说，优选形成电子注入层116以使得电子注入层116的电子亲合性相对大于电子传输层114。注意在提供电子注入层116的情形中，第二电极102优选由具有低功函的物质例如铝形成。
如图4中所示，可以将空穴阻隔层117提供在发光层113与电子传输层114之间。空穴阻隔层117可以防止空穴通过发光层113流到第二电极102，并且提高了载体的再结合效率。此外，空穴阻隔层117可以防止在发光层113中产生的激发能移动到其他层例如电子传输层114。
空穴阻隔层117可以由具有比用于形成发光层113的物质更大的电离电势或激发能的物质、选自能够用于形成电子传输层114的物质例如BAlq、OXD-7、TAZ和Bphen形成。
换句话说，只要空穴阻隔层117的电离电势相对大于电子传输层114，则可以形成空穴阻隔层117。
类似地，可以在发光层113与空穴传输层112之间形成阻隔电子通过发光层113流到第一电极101的层。
本发明的实践者可以适宜地决定是否提供空穴传输层112、电子传输层114等。这些层不一定提供，例如在即使当没有提供空穴传输层112或电子传输层114时也没有造成例如由于金属的淬灭缺陷的情形中。
如上所述的本实施方案模式的发光元件造成极少的驱动电压变化，这取决于空穴产生层111的厚度。因此，通过改变空穴产生层111的厚度，可以容易地调节发光层113与第一电极101之间的距离。
换句话说，可以容易地调节发出的光通过其中的光程的长度(光程长度)以成为能够有效地将光提取到外面或者提高提取到外面的光的色纯度的长度。另外，通过将空穴产生层111增厚，可以降低第一电极101的表面粗糙度并且可以容易地防止电极之间短路。
另外，本实施方案模式的发光元件极少造成驱动电压变化，这取决于电子产生层115的厚度。因此，通过改变电子产生层115的厚度，可以容易地调节发出的光通过其中的光程的长度(光程长度)。另外，通过将电子产生层115增厚，可以降低第二电极102的表面粗糙度并且可以容易地防止电极之间短路。
[实施方案模式2]
参照图2描述本发明的发光元件的一个模式。
在图2中示出了其中第一层213、第二层212和第三层211介于第一电极201与第二电极202之间的发光元件。该第一层213通过将电子传输层221、发光层222、空穴传输层223和空穴产生层224依次层压而形成。第二层212产生电子，第三层211产生空穴。
这里，空穴产生层224比发光层222更近地提供在第一电极201侧，并且电子传输层221比发光层222更近地提供在第二电极202侧。当将电压施加在第一电极201和第二电极202上使得第一电极201的电势高于第二电极202时，从第三层211上将空穴注入第二电极202。从第二层212上将电子注入第一层213并且从第一电极201上将空穴注入第一层213。注入第一层213的空穴和电子在发光层222中重新组合。发光层222含有发光物质，并且该发光物质借助于通过重新组合产生的激发能而变成激发态。当返回到基态时，激发态的发光物质发光。
第三层211和空穴产生层224是由通式(1)表示的咔唑衍生物和相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质的混合层。在第三层211和空穴产生层224中，由通式(1)表示的咔唑衍生物的电子被相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质捕获。换句话说，由通式(1)表示的咔唑衍生物被氧化并且产生空穴。
第三层211和空穴产生层224各自优选通过使用由通式(1)表示的咔唑衍生物中的空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs或更大的咔唑衍生物形成。另外，在第三层211和空穴产生层224的每一个中，“相对于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有电子接受性能的物质”与“由通式(1)表示的咔唑衍生物”的摩尔比值优选为0.1-10，更优选0.5-2(＝具有电子接受性能的物质/咔唑衍生物)。另外，尽管具有电子接受性能的物质没有特别限制，但优选使用金属氧化物例如氧化钼、氧化钒、氧化钌或氧化铼。通过包含有金属氧化物和咔唑衍生物，可以抑制第三层211和空穴产生层224的结晶并且可以减少元件由于结晶的故障数目。
第二层212是产生电子的层，并且可以将选自具有高电子传输性能的物质和两极物质中的至少一种物质与相对于以上选择的物质具有给电子性能的物质混合而形成。
这里，尤其优选在具有高电子传输性能的物质和两极物质中使用电子迁移率为1×10-6cm2/Vs或更大的物质。作为具有高电子传输性能的物质和两极物质，可以使用上述物质的每一种。
另外，作为具有给电子性能的物质，可以使用选自碱金属和碱土金属，更详细为锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)等中的物质。另外，可以将碱金属氧化物或碱土金属氧化物、碱金属氮化物或碱土金属氮化物、碱金属氟化物或碱土金属氟化物等，更详细为氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等用作具有给电子性能的物质。
电子传输层221是具有传输电子作用的层，并且在该实施方案模式的发光元件中其具有将电子从第二层212传输到发光层222的作用。通过提供电子传输层221，可以增大第二层212与发光层222之间的距离；因此，可以防止发光由于第二层212中含有的金属的淬灭。该电子传输层优选通过使用具有高电子传输性能的物质形成，并且更详细为优选通过使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的电子迁移率的物质形成。在实施方案模式1中描述的能够用于形成电子传输层114的物质的特定例子相应地应用于能够用于形成电子传输层221的物质的特定例子。
发光层222包含发光物质。发光层222可以仅由发光物质形成，然而在出现浓缩淬灭的情形中，发光层222优选是其中将发光物质分散在由比发光物质具有更大能隙的物质形成的层中的混合层。借助于通过分散而在发光层222中含有发光物质，防止了发光免于由于浓缩的淬灭。注意：实施方案模式1中描述的发光物质相应地应用于该发光物质。实施方案模式1中描述的包括在发光层113以及发光物质中并且用于使发光物质为分散态的物质相应地应用于包括在发光层222以及发光物质中并且用于使发光物质为分散态的物质。
空穴传输层223是具有传输空穴作用的层，并且在该实施方案模式的发光元件中其具有将空穴从空穴产生层224传输到发光层222的作用。通过提供空穴传输层223，可以增大空穴产生层224与发光层222之间的距离；因此，可以防止发光由于空穴产生层224中含有的金属的淬灭。空穴传输层223优选通过使用具有高空穴传输性能的物质形成，并且更详细地优选通过使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的空穴迁移率的物质形成。在实施方案模式1中描述的能够用于形成空穴传输层112的物质的特定例子相应地应用于能够用于形成空穴传输层223的物质的特定例子。
可以通过使用具有高功函的物质例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或钽氮化物或者具有低功函的物质例如铝或镁以及铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物或含2-20原子％氧化锌的氧化铟而形成第一电极201。如上所述，在该实施方案模式的发光元件中，可以不取决于物质的功函而形成第一电极201。这是因为空穴产生层224被提供在第一电极201与发光层222之间。
另外，可以通过使用具有高功函的物质例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或钽氮化物或者具有低功函的物质例如铝或镁以及铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物或含2-20原子％氧化锌的氧化铟而形成第二电极202。如上所述，在该实施方案模式的发光元件中，可以不取决于物质的功函而形成第二电极202。这是因为第三层211和第二层212被提供在第二电极202与发光层222之间。
注意：在该实施方案模式中描述了其中含有发光物质的第一层213包括多个层，该多个层包括电子传输层221、发光层222、空穴传输层223和空穴产生层224的发光元件。然而，发光元件的模式并不一定限于此。
例如，可以使用如图5中所示包括空穴注入层225而不是空穴产生层224的发光元件。空穴注入层225是具有促进空穴从第一电极201注入空穴传输层223的作用的层。通过提供空穴注入层225，第一电极201与空穴传输层223之间的电离电势差异减小，并且空穴变得容易注入。空穴注入层225优选由电离电势大于形成第一电极201的物质并且小于形成空穴传输层223的物质的物质或者当作为厚度1-2nm的薄膜提供在空穴传输层223与第二电极202之间时能带弯曲的物质形成。作为能够用于形成空穴注入层225的物质的特定例子，可以给出酞菁-基化合物例如酞菁(H2Pc)或酞菁铜(CuPc)、高分子量材料例如聚(亚乙基二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)等。优选形成这样的空穴注入层225：使得空穴注入层225的电离电势相对大于空穴传输层223。注意：在提供空穴注入层225的情形中，第一电极201优选由具有高功函的物质例如铟锡氧化物形成。
如图6中所示，可以将空穴阻隔层226提供在发光层222与电子传输层221之间。空穴阻隔层226可以防止空穴通过发光层222流到第二电极202并且提高载体的重新组合效率。另外，空穴阻隔层226可以防止在发光层222中产生的激发能移动到其他层例如电子传输层221。
空穴阻隔层226可以由具有比用于形成发光层222的物质更大电离电势或激发能的物质形成，该物质选自能够用于形成电子传输层211的物质例如BAlq、OXD-7、TAZ和BPhen。换句话说，只要空穴阻隔层226的电离电势相对大于电子传输层221，则可以形成阻隔层117。类似地，阻隔电子通过发光层222流到第一电极201的层可以形成于发光层222与空穴传输层223之间。
本发明的实践者可以适宜地决定是否提供空穴传输层223、电子传输层221等。这些层不一定提供，例如在即使当没有提供空穴传输层223或电子传输层221时也没有造成例如由于金属的淬灭缺陷的情形中。
在上述发光元件中，含于第二层212中的具有高电子传输性能的物质与在含于第一层213当中与第二层212接触的层中的物质之间的电子亲合性差值优选为2eV或更小，更优选1.5eV或更小。更详细地，当如同图2中所示的发光元件那样，第二层212和电子传输层221接触时，含于第二层212中的具有电子传输性能的物质与含于电子传输层221中的具有电子传输性能的物质之间的电子亲合性差值优选为2eV或更小，更优选1.5eV或更小。通过将第二层212连接在第一层213上，可以有效地将电子从第二层212注入第一层213。
如上所述的本发明发光元件极少造成驱动电压变化，这取决于第三层211或空穴产生层224的厚度。因此，通过改变第三层211或空穴产生层224的厚度，可以容易地调节发光层222与第一电极201之间或者发光层222与第二电极202之间的距离。换句话说，可以容易地调节发出的光通过其中的光程的长度(光程长度)以成为能够有效地将光提取到外面或者提高提取到外面的光的色纯度的长度。另外，通过分别将第三层211或空穴产生层224增厚，可以减小第一电极201或第二电极202表面上的粗糙度，并且可以容易地防止电极之间的短路。
[实施方案模式3]
在本发明的发光元件中，可以减少由于化合物氧化或结晶的故障数目。通过将空穴产生层增厚，可以防止电极之间的短路。另外，通过改变空穴产生层的厚度，可以调节光程长度、可以提高光提取效率并且可以获得具有优良色纯度的发光。因此，通过将本发明的发光元件用作象素，可以获得极少具有由于发光元件故障的显示缺陷并且可以提供具有有利显示色彩的图像的有利发光器件。另外，通过将本发明的发光元件用作光源，可以获得可以伴随着极少由于发光元件故障的缺陷而有利地进行照明的发光器件。
本实施方案模式将参照图7-11C描述具有显示作用的发光器件的电路结构和其的驱动方法。
图7是从使用本发明的发光器件上方观察的示意图。在图7中，象素部分6511、信号源-信号线驱动器电路6512、记录口(writing gate)-信号线驱动器电路6513和擦除口(erasing gate)-信号线驱动器电路6514被提供在基材6500上。信号源-信号线驱动器电路6512、记录口-信号线驱动器电路6513和擦除口-信号线驱动器电路6514各自通过配线组与作为外部输出端的FPC(柔性印刷电路)6503相连。信号源-信号线驱动器电路6512、记录口-信号线驱动器电路6513和擦除口-信号线驱动器电路6514各自从FPCs 6503接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。印刷线路板(PWB)6504与FPCs 6503相连。注意：驱动器电路部分不必如同上述象素部分6511那样提供在同一基材上。例如，可以通过使用其上安装有IC芯片(TCP)的布线图的FPC等，将驱动器电路部分提供在基材的外面。
在象素部分6511中，多个以柱形延伸的信号源-信号线排列成行。电流-供应线也排列成行。以行延伸的多个闸口-信号线在象素部分6511中排成列。另外，包括发光元件的多个电路排列在象素部分6511中。
图8是表示操作一个象素的电路的图。图8中所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的每一个是包括栅电极、漏极区和源区的三端口元件，并且包括在漏极区与源区之间的沟道区域。充当源区的区域和充当漏极区的区域取决于晶体管的结构、操作条件等而变化；因此，难以确定哪个区域充当源区或漏极区。因此，在该实施方案模式中，充当源区或漏极区的区域被表示为第一电极或第二电极。
提供闸口-信号(gate signal)线911和记录口-信号线驱动器电路913以通过开关918彼此电连接或不连接。提供闸口-信号线911和擦除口-信号线驱动器电路914以通过开关919彼此电连接或不连接。提供信号源-信号(source signal)线912以通过开关920与信号源-信号线驱动器电路915或电源916电连接。第一晶体管901的闸口与闸口-信号线911电连接。第一晶体管的第一电极与信号源-信号线912电连接，而其的第二电极与第二晶体管902的栅电极电连接。第二晶体管902的第一电极与电流-供给管917电连接，而其的第二电极与包括在发光元件903中的一个电极电连接。另外，开关918可以包括在记录口-信号线驱动器电路913中。开关919也可以包括在擦除口-信号线驱动器电路914中。另外，开关920也可以包括在信号源-信号线驱动器电路915中。
在象素部分中晶体管、发光元件等的排列没有特别限制。例如，可以采用如图9的顶视图中所示的排列。在图9中，第一晶体管1001的第一电极与信号源-信号线1004相连，而第一晶体管1001的第二电极与第二晶体管1002的栅电极相连。第二晶体管的第一电极与电流-供给管1005相连，并且第二晶体管1002的第二电极与发光元件的电极1006相连。闸口-信号线1003部分起到了第一晶体管1001的栅电极的作用。
接下来将描述驱动发光器件的方法。图10是表示随着时间流逝的帧工作的图。在图10中，横向表示时间流逝，而纵向表示闸口-信号线的扫描阶段的数目。
当图像显示在本发明的发光器件上时，在显示周期中重复进行重写操作和显示操作。重写操作的数目没有特别限制；然而，重写操作优选每秒进行约60次或更多，以使得看到显示图像的人不会感觉到图像中的抖动。这里，一个图像(一个帧)的重写操作和显示操作的周期被称为一个帧周期。
如图10中所示，一个帧被分成4个子帧501、502、503和504，包括记录周期501a、502a、503a和504a以及保存周期501b、502b、503b和504b。被施加有用于发光的信号的发光元件在该保存周期期间发光。第一子帧501、第二子帧502、第三子帧503与第四子帧504的保存周期长度比满足23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。这使得发光器件能够展现出4-字节的灰度色标。另外，字节和灰度色标的数目并不限于在该实施方案模式中示出的那些。例如，为了实现8-字节的灰度色标，一个帧可以包括8个子帧。
将描述一个帧的操作。首先在子帧501中，依次在第1行到最后一行中进行记录操作。因此，记录周期的开始时间取决于每一行而变化。保存周期501b依次在其中记录周期501a已经终止的行中开始。在保存周期501b中，施加有用于发光的信号的发光元件保持为发光状态。在其中保存周期501b已经终止的行中，子帧501依次变成下一个子帧502。在子帧502中，记录操作以与子帧501相同的方式依次在第1行到最后一行中进行。上述操作重复进行直到子帧504的保存周期504b并且然后终止。在子帧504终止操作时，开始下一个帧的操作。因此，每一子帧中的发光时间总和对应于每一发光元件在一个帧中的发光时间。通过改变每一发光元件的发光时间并且将发光元件不同地组合在一个象素中，可以形成具有不同亮度和不同色度的各种显示色彩。
当意在于其中记录周期已经终止并且在终止记录操作之前保存周期已经开始直到如子帧504中的最后一行的行中强行终止保存周期时，优选在保存周期504b之后提供擦除周期504c以强制终止发光。其中发光被强制终止的行不会发光一定的时间(该时间被称为未发光时间504d)。在最后一行中终止记录周期之后即刻，下一个子帧(或下一个帧)的记录周期依次从第一行开始。这可以防止子帧504中的记录周期免于与下一个子帧中的记录周期重叠。
尽管在该实施方案模式中为了减小保存周期的长度而将子帧501-504排列，但它们不一定以该顺序排列。例如，可以将子帧以保存周期长度上升的顺序排列。作为选择，可以将子帧以无规顺序排列，这与保存周期的长度无关。另外，可以进一步将这些子帧分成多个帧。换句话说，在提供同一视频信号期间可以在几个时间下进行闸口-信号线的扫描。
将描述图8中所示的在电路的记录周期和擦除周期中的操作。
首先将描述记录周期中的操作。在记录周期中，第n行(n是自然数)中的闸口-信号线911通过开关918与记录口-信号线驱动器电路913电连接，并且不与擦除口-信号线驱动器电路914连接。信号源-信号线912通过开关920与信号源-信号线驱动器电路915电连接。在该情形中，将信号输入在第n行(n是自然数)中与闸口-信号线911连接的第一晶体管901的闸口，由此开启第一晶体管901。在这时，在第一到最后一列中同时将视频信号输入信号源信号线中。另外，在每一列中从每一信号源-信号线中输出的视频信号彼此独立。从信号源-信号线912中输出的视频信号通过与每一信号源-信号线相连的第一晶体管901输入在第二晶体管902的栅电极中。在这时，取决于输入在第二晶体管902中的信号而确定从电流-供给管917供到发光元件903的电流值。另外，取决于电流值而决定发光元件903发光还是不发光。例如，当第二晶体管902是P-沟道类型时，发光元件903通过将低能级信号输入第二晶体管902的栅电极而发光。另一方面，当第二晶体管902是N-沟道类型时，发光元件903通过将高能级信号输入第二晶体管902的栅电极而发光。
接下来将描述擦除周期中的操作。在擦除周期中，第n行(n是自然数)中的闸口-信号线911通过开关919与擦除口-信号线驱动器电路914电连接，并且不与记录口-信号线驱动器电路913连接。信号源-信号线912通过开关920与电源916电连接。在该情形中，通过将信号输入与第n行中的闸口-信号线911连接的第一晶体管901的闸口中，第一晶体管901开启。在这时，同时将擦除信号输入第一到最后一行的信号源-信号线中。由信号源信号线912输入的擦除信号通过与每一信号源-信号线连接的第一晶体管901输入在第二晶体管902的栅电极中。在这时，从电流-供给管917供送到发光元件903的电流被输入在第二晶体管902中的信号强行终止。这强制地使得发光元件903不发光。例如，当第二晶体管902是P-沟道类型时，通过将高能级信号输入第二晶体管902的栅电极中，发光元件903不发光。另一方面，当第二晶体管902是N-沟道类型时，通过将低能级信号输入第二晶体管902的栅电极中，发光元件903不发光。
另外，在擦除周期中通过上述操作将擦除信号输入第n行(n是自然数)。然而如上所述，第n行有时保持在擦除周期中而另一些行(被称为第m行(m是自然数))处于记录周期中。在该情形中，由于通过在同一列中使用信号源-信号线而必须将擦除信号输入第n行并且必须将记录信号输入第m行，因此优选进行如下提及的操作。
在擦除周期中通过上述操作使发光元件903在第n行中终止发光之后即刻，闸口-信号线911和擦除口-信号线驱动器电路914立即彼此断开，同时通过旋转开关920使信号源-信号线912与信号源-信号线驱动器电路915连接。当信号源-信号线912和信号源-信号线驱动器电路915彼此连接时，闸口-信号线911和记录口-信号线驱动器电路913彼此连接。将信号选择性地从记录口-信号线驱动器电路913输入第m行的信号线中并且将第一晶体管开启。同时从信号源-信号线驱动器电路915将记录信号输入第一到最后一列的信号源-信号线912中。取决于这些信号，发光元件在第m行中发光或不发光。
在如上所述那样终止第m行中的记录周期之后，擦除周期立即在第m+1行中开始。因此，闸口-信号线和记录口-信号线驱动器电路913彼此断开并且通过旋转开关920将信号源-信号线912与电源916连接。另外，闸口-信号线911和记录口-信号线驱动器电路913彼此断开，同时闸口-信号线与擦除口-信号线驱动器电路914连接。将信号选择性地从擦除口-信号线驱动器电路914输入第n+1行的闸口-信号线中以开启第一晶体管，同时从电源916将擦除信号输入。在以该方式终止第n+1行的擦除周期之后，记录周期立即在第m行中开始。类似地，可以使擦除周期和记录周期交替重复直到最后一行的擦除周期。
尽管在该实施方案模式中在第n行的擦除周期与第n+1行的擦除周期之间提供第m行的记录周期，但本发明不限于此。可以在第n-1行的擦除周期与第n行的擦除周期之间提供第m行的记录周期。
在该实施方案模式中，当如同子帧504中那样提供不发光周期504d时，重复进行将擦除口-信号线驱动器电路914从一个闸口-信号线上断开并且将记录口-信号线驱动器电路913与另一个闸口-信号线连接的操作。这些操作可以在其中没有特别提供不发光周期的帧中进行。
[实施方案模式4]
将参照图11A-11C的横截面图描述包括本发明的发光元件的发光器件的模式。
在图11A-11C的每一个中，由虚线包围的区域表示提供用于驱动本发明的发光元件12的晶体管11。本发明的发光元件12包括其中空穴产生层、电子产生层和含有发光物质的层层压在第一电极13与第二电极14之间的层15。通过穿透第一夹层绝缘薄膜16(图11A和11C中的第一层16a、第二层16b和第三层16c以及图11B中的第一层16a和第二层16b)的配线17，晶体管11的漏极和第一电极13彼此电连接。通过隔墙层18，发光元件12与提供在发光元件12附近的另一个发光元件隔开。在该实施方案模式中，将具有该结构的本发明的发光器件提供在基材10上。
在图11A-11C的每一个中示出的晶体管11是其中栅电极被提供在与基材相对的半导体层一侧上的顶栅型晶体管。另外，晶体管11的结构没有特别限制。例如，可以使用底栅型晶体管。在使用底栅型晶体管的情形中，可以使用其中在形成沟道的半导体层上形成保护膜的晶体管(沟道保护型)或者其中一部分形成沟道的半导体层具有低地形状的晶体管(沟道蚀刻型)。注意：参考数字21表示栅电极；22，闸口绝缘薄膜；23，半导体层；24，N-型半导体层；25，电极；和26，保护膜。
包括在晶体管11中的半导体层可以由结晶半导体、无定形半导体、半无定形半导体等的任一种形成。
半无定形半导体是如下所述的材料。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，并且具有自由能稳定的第三态。半无定形半导体进一步包括具有短程序和晶格畸变的结晶区。尺寸为0.5nm-20nm的晶粒包括在至少部分半无定形半导体薄膜中。拉曼光谱转移到小于520cm-1的波数侧。通过X-射线衍射在半无定形半导体中观察到衍射峰(111)和(220)，其被认为衍生自硅晶格。为了终止不饱和键，半无定形半导体含有至少1原子％或更多的氢或卤素。半无定形半导体也被称为微晶半导体。半无定形半导体通过采用硅源气体的辉光放电分解(等离子体CVD)而形成。关于硅源气体，可以使用SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。还可以将硅源气体用H2或H2和一种或多种选自He、Ar、Kr和Ne的稀有气体元素的混合物稀释。稀释比被调节为1∶2-1∶1,000。压力被调节在约0.1Pa-133Pa。电源频率被设置在1MHz-120MHz，优选13MHz-60MHz。可以将基材加热温度设置为300℃或更小，更优选100℃-250℃。作为薄膜中含有的杂质元素，优选将大气组分例如氧气、氮气或碳中的杂质浓度调节为1×1020/cm3或更小。特别地，将氧浓度调节为5×1019/cm3或更小，优选1×1019/cm3或更小。另外，将使用半无定形半导体的TFT(薄膜晶体管)的迁移率调节为约1m2/Vsec-10m2/Vsec。
作为结晶半导体层的特定例子，可以给出由单晶硅、多晶硅、硅锗等制成的半导体层。这些材料可以通过激光结晶形成。例如，可以通过采用使用镍等的固相生长方法结晶而形成这些材料。
当半导体层由无定形物质例如无定形硅制成时，优选使用具有仅仅包括N-沟道晶体管作为晶体管11和其他晶体管(包括在用于驱动发光元件的电路中的晶体管)的电路的发光器件。除了由无定形物质形成半导体层的情形之外，发光器件可以具有包括N-沟道晶体管和P-沟道晶体管的一种或两种的电路。
第一夹层绝缘薄膜16可以包括如图11A和11C中所示的多层或单层。在当第一夹层绝缘薄膜16包括多个层时的情形中，第一层16a由无机材料例如氧化硅或氮化硅制成。第二层16b由可以涂覆形成薄膜的丙烯酸、硅氧烷(其是具有由硅(Si)-氧(O)键形成的框架结构，并且包括至少含氢的有机基团(例如烷基或芳族烃)、氟基团或者至少含氢的有机基团和氟基团两者作为其的取代基的物质)，或者具有自整平性能的物质例如氧化硅制成。第三层16c由含氩(Ar)的氮化硅薄膜制成。包括在每一层中的物质不特别限于此，并且可以使用除了以上物质之外的物质。作为选择，可以进一步增加包含除了上述物质之外的物质的层。因此，可以通过使用无机材料和有机材料的一种或两种形成第一夹层绝缘薄膜16。
隔墙层18的边缘部分优选具有其中曲率半径连续变化的形状。该隔墙层18通过使用丙烯酸、硅氧烷、抗蚀剂、氧化硅等形成。另外，隔墙层18可以由无机薄膜和有机薄膜的一种或两种制成。
图11A和11C各自示出了其中仅将第一夹层绝缘薄膜16夹在晶体管11与发光元件12之间的结构。作为选择，如图11B中所示，可以在晶体管11与发光元件12之间提供第一夹层绝缘薄膜16(16a和16b)以及第二夹层绝缘薄膜19(19a和19b)。在如图11B中所示的发光器件中，第一电极13穿透第二夹层绝缘薄膜19与配线17电连接。
如同第一夹层绝缘薄膜16那样，第二夹层绝缘薄膜19可以包括多层或单层。夹层绝缘薄膜19a由可以涂覆形成薄膜的丙烯酸、硅氧烷(其是具有由硅(Si)-氧(O)键形成的框架结构并且至少包括氢作为其的取代基的物质)，或者具有自整平性能的物质例如氧化硅制成。夹层绝缘薄膜19b由含氩(Ar)的氮化硅薄膜制成。包括在第二夹层绝缘层19的每一层中的物质不特别限于此，并且可以使用除了上述物质之外的物质。作为选择，可以进一步增加包含除了上述物质之外的物质的层。因此，可以通过使用无机材料和有机材料的一种或两种形成第二夹层绝缘薄膜19。
当在发光元件12中通过使用具有透光性能的物质形成第一电极和第二电极时，如图11A中的向外箭头所示，光可以通过第一电极13和第二电极14发出。当仅仅第二电极14由具有透光性能的物质制成时，如图11B中的向外箭头所示，光可以仅通过第二电极14发出。在该情形下，第一电极13优选由具有高反射率的材料制成或者优选将由具有高反射率的材料制成的薄膜(反射膜)提供在第一电极13的下面。当仅仅第一电极13由具有透光性能的物质制成时，如图11C的向外箭头所示，光可以仅通过第一电极13发出。在该情形下，第二电极14优选由具有高反射率的材料制成或者优选将反射膜提供在第二电极14的上方。
另外，发光元件12可以具有其中当施加电压以使得第二电极14的电势高于第一电极13的电势时以其中发光元件12工作的方式提供层15的结构，或者其中当施加电压以使得第二电极14的电势低于第一电极13的电势时以其中发光元件12工作的方式提供层15的结构。在前一情形中，晶体管11是N-沟道晶体管，在后一情形中，晶体管11是P-沟道晶体管。
如上所述，在实施方案模式中描述了采用晶体管的发光元件的活性发光器件控制驱动。作为选择，可以使用不需要提供驱动元件例如晶体管而驱动发光元件的钝性发光器件。图12是采用本发明制造的钝性发光器件的例子的透视图。在图12中，在基材951上在电极952与电极956之间提供其中含有发光物质的层、电子产生层和空穴产生层依次堆叠的层955。电极952的末端被绝缘层953覆盖。隔墙层954提供在绝缘层953上。隔墙层954具有倾斜形状，使得隔墙层954的一个侧壁与另一侧之间的距离朝着基材表面减小。换句话说，隔墙954的横截面在窄的一侧方向上表现为梯形，该梯形具有比上侧(与绝缘层953表面平行并且不与绝缘层953接触的一侧)更短的底部(与绝缘层953表面平行并且与绝缘层953接触的一侧)。通过提供隔墙层954，可以防止发光元件由于静电等的缺陷。注意：图12中示出的结构是钝性发光器件的例子，本发明不限于该结构。还可以通过包括有用低驱动电压操作的本发明发光元件伴随着低的功耗而驱动钝性发光器件。
[实施方案模式5]
使用本发明的发光元件作为象素的发光器件有利地伴随着极少由于发光元件故障的显示缺陷来显示操作。因此，通过将这类发光器件用于显示部分，可以获得具有极少由于显示缺陷的显示图像错误等的电子器件。另外，使用该发光元件作为光源的发光器件能够伴随着极少由于发光元件故障的缺陷而进行照明。因此，通过使用这类发光器件作为照明部分例如后灯并且以该方式安装本发明的发光器件，减少了其中由于发光元件的缺陷而局部形成黑暗部分的故障数目并且发光器件可以有利地进行显示。
图13A-13C示出了在其每一个上安装有使用本发明的发光器件的电子器件的例子。
图13A示出了通过采用本发明制造的个人电脑，其包括主体5521、外壳5522、显示部分5523、键盘5524等。可以通过将如图7中所示的发光器件掺入显示部分上而完成个人电脑，该发光器件使用了本发明的发光元件作为象素。作为选择，可以通过掺入发光器件作为后灯而完成个人电脑，该发光器件使用了本发明的发光元件作为光源。
特别地如图14中所示，可以将其中液晶器件5512和发光器件5513设置在外壳5511与5514之间的照明器件作为显示部分掺入。在图14中，外输入端5515连接在液晶器件5512中，并且发光器件5513包括使用本发明的发光元件的发光元件阵列5516和光导板5517。发光元件阵列5516包括一行或多行本发明的发光元件。通过光导板5517，从发光元件阵列5516发出的光从位于朝向液晶器件5512的侧面上的光导板5517的整个表面对着液晶器件5512发出。
图14中所示的发光器件5513包括发光元件阵列和光导板；然而，本发明不限于该结构。例如，在不提供光导板的情况下，本发明的发光元件可以在较大面积上成型并且从发光元件发出的光可以在不使用光导板的情况下直接朝向液晶器件5512发出。
图13B示出了通过采用本发明制造的电话机，其包括具有显示部分5551的主体5552、音频输出部分5554、音频输入部分5555、操作开关5556和5557、天线5553等。可以通过将包括本发明的发光元件的发光器件掺入其中作为显示部分而完成电话机。
图13C示出了通过采用本发明制造的电视机，其包括显示部分5531、外壳5532、扬声器5533等。通过将包括本发明的发光元件的发光器件掺入其中作为显示部分，可以完成获得电视机。
如上所述，本发明的发光器件非常适合用于各种电子器件的显示部分。注意：电子器件并不限于上述器件并且可以是导航系统或其他的电子器件。
在这些电子器件当中，仅仅描述了个人电脑作为使用本发明的发光元件作为光源的发光器件作为后灯掺入的例子；然而并不限于个人电脑，并且所有电子器件可以使用本发明的发光元件作为光源，只要在电子器件中使用后灯。
[实施方案1]
用于本发明的发光元件中的咔唑衍生物具有由上述通式(1)表示的结构。参考字符R1具体是指氢；卤元素例如氟或氯；氰基；烷基例如甲基、乙基、异丙基、环己基；卤代烷基例如三氟甲基；烷氧基例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、环己氧基；芳基例如苯基、萘基、蒽基；杂环残基例如咪唑基、氧硫醇基、噻唑基等。参考字符R2-R5可以是指相同或不同的材料，并且具体是指氢；卤元素例如氟或氯；氰基；烷基例如甲基、乙基、异丙基、环己基；烷氧基例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、环己氧基；酰基例如乙酰基、丙酰基、丙二酰基、苯甲酰基或萘酰基；卤代烷基例如三氟甲基；二烷基氨基例如二甲基氨基、二乙基氨基、二异丙基氨基；二芳基氨基例如二苯基氨基或咔唑基；杂环残基例如咪唑基、氧硫醇基、噻唑基等。尽管给出了R1-R5的具体例子，但R1-R5不限于这些材料。
作为用于本发明的咔唑衍生物的具体例子，通过改变通式(1)的R1-R5的结构，可以例如使用示于以下结构式(2)-(76)中的咔唑衍生物等。然而，用于本发明的咔唑衍生物不限于这些结构。
[化学式2]
Figure C20058004742300421
[化学式3]
Figure C20058004742300422
[化学式4]
Figure C20058004742300423
[化学式5]
Figure C20058004742300424
[化学式6]
Figure C20058004742300425
[化学式7]
Figure C20058004742300431
[化学式8]
Figure C20058004742300432
[化学式9]
[化学式10]
Figure C20058004742300441
[化学式11]
Figure C20058004742300442
[化学式12]
Figure C20058004742300443
[化学式13]
Figure C20058004742300451
[化学式14]
Figure C20058004742300452
[化学式15]
[化学式16]
Figure C20058004742300461
[化学式17]
Figure C20058004742300462
[化学式18]
Figure C20058004742300463
[化学式19]
Figure C20058004742300471
[化学式20]
Figure C20058004742300472
[化学式21]
Figure C20058004742300473
[化学式22]
[化学式23]
Figure C20058004742300481
[化学式24]
Figure C20058004742300482
[化学式25]
Figure C20058004742300483
[化学式26]
Figure C20058004742300484
[化学式27]
Figure C20058004742300491
[化学式28]
Figure C20058004742300492
[化学式29]
Figure C20058004742300493
[化学式30]
Figure C20058004742300501
[化学式31]
Figure C20058004742300502
[化学式32]
Figure C20058004742300503
[化学式33]
Figure C20058004742300511
[化学式34]
Figure C20058004742300512
[化学式35]
Figure C20058004742300513
[化学式36]
Figure C20058004742300521
[化学式37]
Figure C20058004742300522
[化学式38]
Figure C20058004742300523
[化学式39]
[化学式40]
Figure C20058004742300531
[化学式41]
Figure C20058004742300532
[化学式42]
[化学式43]
Figure C20058004742300534
[化学式44]
Figure C20058004742300541
[化学式45]
Figure C20058004742300542
[化学式46]
Figure C20058004742300543
[化晕式47]
Figure C20058004742300551
[化学式48]
Figure C20058004742300552
[化学式49]
Figure C20058004742300553
[化学式50]
Figure C20058004742300561
[化学式51]
Figure C20058004742300562
[化学式52]
Figure C20058004742300563
[化学式53]
Figure C20058004742300571
[化学式54]
Figure C20058004742300572
[化学式55]
Figure C20058004742300573
[化学式56]
Figure C20058004742300581
[化学式57]
Figure C20058004742300582
[化学式58]
Figure C20058004742300583
[化学式59]
[化学式60]
Figure C20058004742300591
[化学式61]
[化学式62]
Figure C20058004742300593
[化学式63]
Figure C20058004742300594
[化学式64]
[化学式65]
Figure C20058004742300602
[化学式66]
Figure C20058004742300603
[化学式67]
[化学式68]
Figure C20058004742300612
[化学式69]
Figure C20058004742300613
[化学式70]
Figure C20058004742300621
[化学式71]
Figure C20058004742300622
[化学式72]
[化学式73]
Figure C20058004742300631
[化学式74]
Figure C20058004742300632
[化学式75]
Figure C20058004742300633
[化学式76]
Figure C20058004742300634
[实施方案2]
在实施方案1中示出了用于本发明的咔唑衍生物的多个具体例子，并且可以采用多种反应作为用于本发明的咔唑衍生物的合成方法。在本实施方案中，将描述作为用于本发明的咔唑衍生物的一种例子的由以上结构式(56)表示的咔唑衍生物的合成的具体例子。用于本发明的在以上结构式(56)中示出的咔唑衍生物的合成方法不限于以上例子。注意：在下面示出在本实施方案中描述的由以上结构(56)表示的咔唑衍生物的合成例子的合成方案。
[化不式77]
Figure C20058004742300641
在氩气氛中，将16.59g(30mmol)N-乙基-3，6-二溴咔唑和12.09g(66mmol)N-(3-甲基苯基)-N-苯胺溶于100ml脱水二甲苯中。然后，将5.7g(30mmol)碘化铜和22.8g(200mmol)反式-环己烷二胺加入二甲苯溶液，并且在160℃下搅拌30分钟。在搅拌后，加入27.6g(130mmol)磷酸钾，并且将混合物再搅拌9天。在搅拌并且冷却至室温后，加入300ml甲苯并且将沉淀滤出。将得到的滤液浓缩，将二乙醚加入滤液中并且将沉淀滤出。然后当将甲醇加入得到的滤液中时，在烧杯壁面上沉淀出焦油状物质。将带有焦油状物质的滤液保持静止过夜，并且通过滗析除去液相得到焦油状物质。通过使用己烷∶氯仿(1∶2)的硅胶柱精制将该得到的焦油状物质精制，得到3，6-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-乙基咔唑(以上结构式(56)；在下文中称为EtCzmP2)，其是浅褐绿色粉末。通过在300℃的较高温度和200℃的较低温度下升华将得到的EtCzmP2精制。升华精制后的产率约为10％。
根据热解重量-差示热分析(TG-DTA)测量，发现得到的EtCzmP2的分解温度为310℃。当采用真空蒸发使EtCzmP2沉积时，可以形成均匀薄膜。
当测量得到的EtCzmP2的薄膜和溶液(溶剂：甲醇)的荧光光谱时，得到的荧光光谱分别在薄膜的情况下相对于激发波长(312nm)在435nm下具有最大峰，和在溶液的情况下相对于激发波长(290nm)在400nm下具有最大峰(图15)。另外，当测量得到的EtCzmP2的薄膜和溶液(溶剂：甲醇)的UV-Vis吸收光谱时，在薄膜的情况下得到312nm的最大吸收波长，在溶液的情况下得到303nm的最大吸收波长(图16)。
另外，通过光电子分光计AC-2(由Riken Keiki Co.，Ltd.制造)测量的HOMO能级值为-5.18eV。另外，通过将吸收光谱(图16)的吸收界限值作为能隙加到HOMO能级值上而估算的LUMO能级值为-1.71eV。
[实施方案3]
在该实施方案中，将具体描述作为用于本发明的咔唑衍生物的一个例子的由上述结构式(75)表示的咔唑衍生物的合成例子。
在本实施方案中，以与上述实施方案2中的相同方式使用原料12.03g(30mmol)N-苯基-3，6-二溴咔唑以得到3，6-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(在下文中称为PhCzmP2)，其是由以上结构式(75)表示的咔唑衍生物。通过在290℃的较高温度和90℃的较低温度下升华将得到的PhCzmP2精制。升华精制后的产率约为10％。
图17示出了得到的PhCzmP2的1H NMR光谱，图18示出了在图17中由虚线包围的区域(A)的放大图。在图17和18中，纵轴表示信号的相对强度，横轴表示无量纲值δ，其是样品与参考样品之间的共振频率差值除以振荡器的频率。
得到的PhCzmP2的1H NMR数据如下：
1H NMR(300MHz，DMSO-d)δ＝3.31(s，6H)，6.74(s，2H)，6.75(d，j＝6.0，4H)，6.85-6.91(m，6H)，7.08(t，j＝7.8，2H)，7.15-7.20(m，6H)，7.33(d，j＝8.7，2H)，7.51(t，j＝7.2，1H)，7.58-7.68(m，4H)，7.91(s，2H).
发现得到的PhCzmP2的分解温度为230℃。当采用真空蒸发使PhCzmP2沉积时，可以形成均匀薄膜。
当测量得到的PhCzmP2的薄膜和溶液(溶剂：甲醇)的荧光光谱时，得到的荧光光谱在薄膜的情况下相对于激发波长(308nm)在430nm下具有最大峰，和在溶液的情况下相对于激发波长(320nm)在439nm下具有最大峰(图19)。另外，当测量得到的PhCzmP2的薄膜的UV-Vis吸收光谱时，得到308nm的最大吸收波长(图20)。
另外，以与上述实施方案2中的相同方式测量的HOMO能级与LUMO能级的值分别为-5.40eV和-2.39eV。
[实施方案4]
在该实施方案中，将具体描述作为用于本发明的咔唑衍生物的一个例子的由上述结构式(76)表示的咔唑衍生物的合成例子。
在本实施方案中，以与上述实施方案2中的相同方式使用原料12.03g(30mmol)N-苯基-3，6-一二溴咔唑和12.18g(72mmol)二苯胺以得到3，6-双(N，N-二苯基氨基)-9-苯基咔唑(在下文中称为PhCzP2)，其是由以上结构式(76)表示的咔唑衍生物。通过在270℃的较高温度和175℃的较低温度下升华将得到的PhCzP2精制。升华精制后的产率约为50％。图21示出了得到的PhCzP2的1H NMR光谱，图22示出了得到的PhCzP2的13C NMR光谱，图23示出了在图22中由虚线包围的区域(A)的放大图。在图21-23中，纵轴表示信号的相对强度，横轴表示无量纲值δ，其是样品与真实样品之间的共振频率差值除以振荡器的频率。得到的PhCzP2的1H NMR和13C NMR数据如下：
1H NMR(300MHz，DMSO-d)δ＝6.88-6.95(m，12H)，7.17-7.23(m，10H)，7.35(d，j＝4.5，6H)，7.56-7.69(m，5H)，7.97(s，2H)
13C NMR(75MHz，DMSO-d)δ＝111.1，119.4，121.6，122.0，123.6，126.4，126.8，127.8，129.3，130.2，136.7，138.2，139.9，148.0.
根据TG-DTA测量，发现得到的PhCzP2的分解温度为365℃。当采用真空蒸发使PhCzP2沉积时，可以形成均匀薄膜。
当测量得到的PhCzP2的薄膜和溶液(溶剂：二氯甲烷)的荧光光谱时，得到的荧光光谱在薄膜的情况下相对于激发波长(313nm)在429nm下具有最大峰，和在溶液的情况下相对于激发波长(315nm)在435nm下具有最大峰(图24)。另外，当测量得到的PhCzP2的薄膜和二氯甲烷溶液的UV-Vis吸收光谱时，在薄膜的情况下得到313nm的最大吸收波长，在溶液的情况下得到305nm的最大吸收波长(图25)。
另外，以与上述实施方案2中的相同方式测量的HOMO能级与LUMO能级的值分别为-5.31eV和-2.57eV。
[实施方案5]
在该实施方案中，描述了形成包含在实施方案3中合成的由结构式(75)表示的3，6-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PhCzmP2)和作为相对于PhCzmP2具有电子接受性能的物质的氧化钼的层的例子。
首先将玻璃基材固定在真空蒸发装置中的基材夹具上。另外，将PhCzmP2和氧化钼(VI)单独放入不同电阻加热的蒸发源中，并且在蒸发态中通过共蒸发形成包含PhCzmP2和氧化钼的层。在这时，进行共蒸发以使得PhCzmP2与氧化钼的质量比为4∶1。因此，PhCzmP2与氧化钼的摩尔比为1.0∶1.1。换句话说，氧化钼与作为咔唑衍生物的PhCzmP2的摩尔比值为1.1。注意将薄膜厚度调节为100nm。
图26中的线A表示测量的以该方式形成的PhCzmP2和氧化钼的混合薄膜的吸收光谱。为了比较，在图26中由线B表示仅含PhCzmP2的薄膜(厚度90nm)的吸收光谱。注意：在图26中纵轴表示吸光率，横轴表示波长。
从图26中看出，在由参考字符A表示的混合薄膜的情况下可以观察到不能在只有PhCzmP2的薄膜情况下看到的新吸收(图26中由虚线包围的部分)。这是因为电子转移在PhCzmP2与氧化钼之间进行，并且推测来自PhCzmP2的电子被氧化钼接受并且在PhCzmP2中产生空穴。
在该实施方案中形成的PhCzmP2和氧化钼的混合薄膜中，固有地产生载体。因此，通过使用具有PhCzmP2和氧化钼的混合薄膜的结构作为发光元件的结构，可以降低发光元件的驱动电压。
[实施方案6]
在该实施方案中，描述了形成包含在实施方案4中合成的由结构式(76)表示的3，6-双(N，N-二苯基氨基)-9-苯基咔唑(PhCzP2)和作为相对于PhCzP2具有电子接受性能的物质的氧化钼的层的例子。
首先将玻璃基材固定在真空蒸发装置中的基材夹具上。另外，将PhCzP2和氧化钼(VI)单独放入不同电阻加热的蒸发源中，并且在蒸发态中通过共蒸发形成包含PhCzmP2和氧化钼的层(PhCzP2和氧化钼的混合薄膜)。在这时，进行共蒸发以使得PhCzP2与氧化钼的质量比为4∶1。因此，PhCzP2与氧化钼的摩尔比为1.0∶1.0。换句话说，氧化钼与作为咔唑衍生物的PhCzP2的摩尔比值为1.0。注意将薄膜厚度调节为80nm。
图27中的线A表示测量的以该方式形成的PhCzP2和氧化钼的混合薄膜的吸收光谱。为了比较，在图27中由线B表示仅含PhCzP2的薄膜(厚度90nm)的吸收光谱。注意：在图27中纵轴表示吸光率，横轴表示波长。
从图27中看出，在由线A表示的混合薄膜的情况下可以观察到不能在只有PhCzP2的薄膜情况下看到的新吸收(图27中由虚线包围的部分)。这是因为电子转移在PhCzP2与氧化钼之间进行，并且推测来自PhCzP2的电子被氧化钼接受并且在PhCzP2中产生空穴。
在该实施方案中形成的PhCzP2和氧化钼的混合薄膜中，固有地产生载体。因此，通过使用具有PhCzP2和氧化钼的混合薄膜的结构作为发光元件的结构，可以降低发光元件的驱动电压。
[实施方案7]
在该实施方案中，描述了使用包含在实施方案3中合成的由结构式(75)表示的3，6-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PhCzmP2)和作为相对于PhCzmP2具有电子接受性能的物质的氧化钼的层作为图1中的第一层(空穴产生层)111而制造发光元件的例子。
首先，在玻璃基材上形成厚度为110nm的包含氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)作为第一电极101。ITSO通过溅射方法形成。第一电极101的大小为2mm×2mm。随后，作为用于使发光元件成型于第一电极101上的预处理，将基材表面用多孔树脂(一般而言由PVA(聚乙烯醇)、尼龙等制成)清洗、在200℃温度下进行热处理1小时，并且进行UV臭氧处理370秒。
随后，形成厚度为40nm的包含PhCzmP2和氧化钼的层(PhCzmP2和氧化钼的混合薄膜)作为空穴产生层111。在这时，通过进行共蒸发形成包含PhCzmP2和氧化钼的层以使得PhCzmP2与氧化钼的质量比为4∶2。因此，PhCzmP2与氧化钼的摩尔比为1.0∶2.1。换句话说，氧化钼与作为咔唑衍生物的PhCzmP2的摩尔比值为2.1。
随后，形成厚度为10nm的NPB作为空穴传输层112。在这些层压薄膜上，形成厚度为40nm的Alq3和香豆素6的共蒸发薄膜作为发光层113。在这时，通过进行共蒸发形成Alq3和香豆素6的共蒸发薄膜以使得Alq3与香豆素6的质量比为1∶0.01。
另外，形成厚度为10nm的Alq3作为电子传输层114。然后形成厚度为30nm的Alq3和Li的共蒸发薄膜作为电子产生层115。在这时，通过进行共蒸发形成Alq3和Li的共蒸发薄膜以使得Alq3与Li的质量比为1∶0.01。最后，形成厚度为200nm的Al作为第二电极102以完成元件。注意：空穴产生层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114、电子产生层115和第二电极102全部通过使用电阻加热的真空蒸发方法形成。
当在以上述方式制造的发光元件的第一电极101与第二电极102之间施加7.6V的电压时，可以获得电流密度为10.5mA/cm2的电流和1000cd/m2的高亮度。发光是来自香豆素6的绿色发光。另外，图28示出了该实施方案的发光元件的电流密度-亮度特征，图29示出了电压-亮度特征，图30示出了亮度-电流效率特征。在图28中，纵轴表示亮度L，横轴表示电流密度J。在图29中，纵轴表示亮度L，横轴表示电压V。在图30中，纵轴表示电流效率η，横轴表示亮度L。这些结果表明本实施方案的发光元件具有有利的特征。
[实施方案8]
在该实施方案中，描述了使用包含在实施方案3中合成的由结构式(75)表示的3，6-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PhCzmP2)和作为相对于PhCzmP2具有电子接受性能的物质的氧化钼的层作为图2中的第三层211和空穴产生层224而制造发光元件的例子。
首先，在玻璃基材上形成厚度为110nm的ITSO作为第一电极201。ITSO通过溅射方法形成。第一电极201的大小为2mm×2mm。随后，作为用于使发光元件成型于第一电极201上的预处理，将基材表面用多孔树脂(一般而言由PVA(聚乙烯醇)、尼龙等制成)清洗、在200℃温度下进行热处理1小时，并且进行UV臭氧处理370秒。
随后，形成厚度为40nm的包含PhCzmP2和氧化钼的层(PhCzmP2和氧化钼的混合薄膜)作为空穴产生层224。在这时，通过进行共蒸发形成包含PhCzmP2和氧化钼的层以使得PhCzmP2与氧化钼的质量比为4∶2。因此，PhCzmP2与氧化钼的摩尔比为1.0∶2.1。换句话说，氧化钼与作为咔唑衍生物的PhCzmP2的摩尔比值为2.1。
随后，形成厚度为10nm的NPB作为空穴传输层223。在这些层压薄膜上，形成厚度为40nm的Alq3和香豆素6的共蒸发薄膜作为发光层222。在这时，通过进行共蒸发形成Alq3和香豆素6的共蒸发薄膜以使得Alq3与香豆素6的质量比为1∶0.01。
另外，形成厚度为10nm的Alq3作为电子传输层221。以该方式，在第一电极201上形成包括空穴产生层224、空穴传输层223、发光层222和电子传输层221的第一层213。
然后在电子传输层221上形成厚度为30nm的Alq3和Li的共蒸发薄膜作为产生电子的第二层212。在这时，通过进行共蒸发形成Alq3和Li的共蒸发薄膜以使得Alq3与Li的质量比为1∶0.01。随后，形成厚度为20nm的包含PhCzmP2和氧化钼的层(PhCzmP2和氧化钼的混合薄膜)作为产生空穴的第三层211。在这时，通过进行共蒸发形成包含PhCzmP2和氧化钼的层以使得PhCzmP2与氧化钼的质量比为4∶2。因此，PhCzmP2与氧化钼的摩尔比为1.0∶2.1。换句话说，氧化钼与作为咔唑衍生物的PhCzmP2的摩尔比值为2.1。
最后，形成厚度为200nm的Al作为第二电极202以完成元件。注意：空穴产生层224、空穴传输层223、发光层222、电子传输层221、第二层212、第三层211和第二电极102全部通过使用电阻加热的真空蒸发方法形成。
当在以上述方式制造的发光元件的第一电极201与第二电极202之间施加电压时，可以获得来自香豆素6的绿色发光，并且证实该发光元件有利地工作。

Claims (18)

1.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中该多个层包括包含发光物质的层，
其中该多个层的至少一个包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金属氧化物，
[化学式1]
Figure C2005800474230002C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述多个层的所述至少一个接触第一电极。
2.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
用于产生空穴的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金属氧化物，
[化学式1]
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
3.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
用于传输空穴的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金属氧化物，
[化学式1]
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
4.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中当第一电极的电势高于第二电极时进行发光，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
位于第一电极与第一层之间的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金属氧化物，
[化学式1]
Figure C2005800474230005C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
5.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中当第一电极的电势高于第二电极时进行发光，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
位于第二电极与第一层之间的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金属氧化物，
[化学式1]
Figure C2005800474230006C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
6.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中当第一电极的电势高于第二电极时进行发光，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；
位于第一电极与第一层之间的第二层，和
位于第二电极与第一层之间的第三层，
其中第二层和第三层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金属氧化物，
[化学式1]
Figure C2005800474230007C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
7.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中该多个层包括包含发光物质的层，
其中该多个层的至少一个包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受来自咔唑衍生物的电子的物质，
[化学式1]
Figure C2005800474230007C2
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述多个层的所述至少一个接触第一电极。
8.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
用于产生空穴的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受来自咔唑衍生物的电子的物质，
[化学式1]
Figure C2005800474230008C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
9.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
用于传输空穴的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受来自咔唑衍生物的电子的物质，
[化学式1]
Figure C2005800474230009C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
10.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中当第一电极的电势高于第二电极时进行发光，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
位于第一电极与第一层之间的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受来自咔唑衍生物的电子的物质，
[化学式1]
Figure C2005800474230010C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
11.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中当第一电极的电势高于第二电极时进行发光，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；和
位于第二电极与第一层之间的第二层，
其中该第二层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受来自咔唑衍生物的电子的物质，
[化学式1]
Figure C2005800474230011C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
12.一种发光元件，其包括：
第一电极；
第二电极；和
位于第一电极与第二电极之间的多个层，
其中当第一电极的电势高于第二电极时进行发光，
其中该多个层包括：
包含发光物质的第一层；
位于第一电极与第一层之间的第二层，和
位于第二电极与第一层之间的第三层，
其中第二层和第三层包含：
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受来自咔唑衍生物的电子的物质，
[化学式1]
Figure C2005800474230012C1
其中在该式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基，且
其中所述第二层接触第一电极。
13.根据权利要求1-6任一项的发光元件，其中金属氧化物是周期表中4族-12族的任意过渡金属的氧化物的一种或多种。
14.根据权利要求1-6任一项的发光元件，其中金属氧化物是周期表中4族-8族的任意过渡金属的氧化物的一种或多种。
15.根据权利要求1-6任一项的发光元件，其中金属氧化物是选自以下物质的氧化物的一种或多种：氧化钼(MoOx)、氧化钒(VOx)、氧化钌(RuOx)、氧化钨(WOx)、氧化铼(ReOx)、氧化钛(TiOx)、氧化铬(CrOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化铪(HfOx)和氧化坦(TaOx)。
16.一种发光器件，其包括根据权利要求1-12任一项的发光元件作为象素或光源。
17.一种电子器件，其包括根据权利要求16的发光器件。
18.根据权利要求1-12任一项的发光元件，
其中在所述式中，R1是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的杂环残基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氢、卤素、氰基、碳数1-20的烷基、碳数1-20的烷氧基、碳数1-20的酰基、碳数1-20的卤代烷基、碳数1-20的二烷基氨基、碳数1-20的二芳基氨基、取代或未取代的杂环残基，或咔唑基。
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