CN101404323A - 发光元件、显示装置以及电子机器 - Google Patents

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CN101404323A CNA200810167178XA CN200810167178A CN101404323A CN 101404323 A CN101404323 A CN 101404323A CN A200810167178X A CNA200810167178X A CN A200810167178XA CN 200810167178 A CN200810167178 A CN 200810167178A CN 101404323 A CN101404323 A CN 101404323A
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Abstract

本发明提供发光效率和耐久性(寿命)优异的发光元件、具备该发光元件的可靠性高的显示装置以及电子机器。发光元件(1)具有：阴极(12)；阳极(3)；设于阴极和阳极之间、发出红色的光的红色发光层(6)；设于红色发光层和阴极之间、发出蓝色的光的蓝色发光层(8)；以及在红色发光层和蓝色发光层之间、以与它们相接的方式设置的中间层(7)，该中间层具有阻止激子的能量在红色发光层和蓝色发光层之间移动的功能，该中间层包含第1中间层(71)和第2中间层(72)而构成，所述第1中间层与红色发光层相接，以第1中间材料为主材料而构成，所述第2中间层与蓝色发光层相接，以与第1中间材料不同的第2中间材料为主材料而构成。

Description

发光元件、显示装置以及电子机器
技术领域
本发明涉及发光元件、显示装置以及电子机器。
背景技术
有机电致发光元件(所谓的有机EL元件)是具有在阳极和阴极之间插入有至少1层发光性有机层而成的结构的发光元件。对于这样的发光元件，通过在阴极和阳极之间外加电场，从阴极侧向发光层中注入电子，并且从阳极侧向发光层中注入空穴，在发光层中电子和空穴进行再结合而生成激子，在该激子返回基态时，其能量部分作为光而释放。
作为这样的发光元件，已知有例如，在阴极和阳极之间层合对应于R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)这三种颜色的三层发光层，发出白色光的发光元件(例如，参考专利文献1)。这样发出白色光的发光元件，可以通过与按像素分别涂布了R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)这三种颜色而成的彩色滤光器组合使用，来显示全彩图像。
此外，在专利文献1所涉及的发光元件中，通过在发光层彼此之间设置中间层，能够防止激子的能量在发光层之间移动。由此，使各发光层平衡良好地发光，从而能够发出白色光。
然而，专利文献1所涉及的发光元件中，中间层由单层构成，因此存在难以使发光元件的耐久性优异、并向各发光层中高效地注入载流子(空穴、电子)的问题。
专利文献1：特开2005-100921号公报
发明内容
本发明的目的在于提供在多个发光层层合而成的构成中，耐久性和发光效率优异，并且能够使各发光层平衡良好地发光的发光元件、具备该发光元件的可靠性高的显示装置以及电子机器。
该目的通过下述的本发明而完成。
本发明的发光元件的特征在于，具有阴极；阳极；设于所述阴极和阳极之间、发出第1颜色的光的第1发光层；设于所述第1发光层和所述阴极之间、发出与所述第1颜色不同的第2颜色的光的第2发光层；以及在所述第1发光层和所述第2发光层之间、以与它们相接的方式设置的中间层，所述中间层具有阻止激子的能量在所述第1发光层和所述第2发光层之间移动的功能，所述中间层包含第1中间层和第2中间层而构成，所述第1中间层与所述第1发光层相接，并且以第1中间材料为主材料而构成，所述第2中间层与所述第2发光层相接，并且以与所述第1中间材料不同的第2中间材料为主材料而构成。
由此，通过适当选择第1中间材料和第2中间材料，能够使各发光层平衡良好地发光。
尤其是作为第1中间材料和第2中间材料的组合，通过选择载流子(空穴和/或电子)输送性优异的材料与对载流子耐性优异的材料的组合，能够实现如上所述的使各发光层平衡良好地发光，使耐久性和发光效率优异。
本发明的发光元件中，所述第1中间材料或所述第2中间材料的最高占据轨道的能级优选高于所述第1发光层的构成材料的最高占据轨道的能级。
由此，由于第1中间层或第2中间层限制空穴从第1发光层向第2发光层移动的移动量，因此能够使第1发光层和第2发光层平衡良好地发光。
本发明的发光元件中，所述第1中间材料和第2中间材料各自的最高占据轨道的能级优选介于所述第1发光层的最高占据轨道的能级和所述第2发光层的最高占据轨道的能级之间。
由此，中间层能够缓和第1发光层的最高占据轨道与第2发光层的最高占据轨道之间的能隙(降低基于能隙的位垒的高度)，从而降低发光元件的驱动电压。
本发明的发光元件中，优选所述第1中间材料的最高占据轨道的能级高于所述第1发光层的构成材料的最高占据轨道的能级，且所述第1中间材料的最高占据轨道的能级与所述第1发光层的构成材料的最高占据轨道的能级之差为0.1～0.4eV。
由此，能够使第1发光层和第2发光层的发光平衡优异，并降低发光元件的驱动电压。
本发明的发光元件中，所述第1中间材料或所述第2中间材料的最低空轨道的能级优选低于所述第2发光层的构成材料的最低空轨道的能级。
由此，由于第1中间层或第2中间层限制电子从第2发光层向第1发光层移动的移动量，因此能够使第1发光层和第2发光层平衡良好地发光。
本发明的发光元件中，所述第1中间材料和所述第2中间材料各自的最低空轨道的能级优选介于所述第1发光层的最低空轨道的能级和所述第2发光层的最低空轨道的能级之间。
由此，中间层能够缓和第1发光层的最低空轨道与第2发光层的最低空轨道之间的能隙(降低基于能隙的位垒的高度)，从而降低发光元件的驱动电压。
本发明的发光元件中，优选所述第2中间材料的最低空轨道的能级比所述第2发光层的构成材料的最低空轨道的能级低，且所述第2中间材料的最低空轨道的能级与所述第2发光层的构成材料的最低空轨道的能级之差为0.1～0.4eV。
由此，能够使第1发光层和第2发光层的发光平衡优异，并降低发光元件的驱动电压。
本发明的发光元件中，所述第1中间材料的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙优选大于所述第1发光层的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙。
由此，能够防止第1发光层中生成的激子的能量向第1中间层移动。其结果是能够使第1发光层和第2发光层平衡良好地发光。
本发明的发光元件中，所述第2中间材料的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙优选大于所述第2发光层的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙。
由此，能够防止第2发光层中生成的激子的能量向第2中间层移动。其结果是能够使第1发光层和第2发光层平衡良好地发光。
本发明的发光元件中，优选所述第1中间层的空穴输送性比所述第2中间层的空穴输送性高。
由此，能够顺利地将空穴从第1发光层介由中间层转移到第2发光层。
本发明的发光元件中，优选所述第1中间材料含有胺系空穴输送材料。
胺系空穴输送材料具有优异的空穴输送性。因此，通过使用这样的空穴输送材料作为第1中间材料，能够使空穴从第1发光层介由中间层向第2发光层的转移极为顺利地进行。
本发明的发光元件中，优选所述第2中间层的电子输送性比所述第1中间层的电子输送性高。
由此，能够顺利地将电子从第2发光层介由中间层向第1发光层转移。
本发明的发光元件中，优选所述第2中间材料含有并苯系双极材料。
并苯系双极材料具有优异的载流子输送性(空穴输送性、电子输送性)和载流子耐性。因此，通过使用这样的双极材料作为第2中间材料，能够使第2中间层的载流子耐性优异，能够使空穴从第1发光层介由中间层向第2发光层的转移、以及电子从第2发光层介由中间层向第1发光层的转移极为顺利地进行。
本发明的发光元件中，所述中间层优选含有第3中间层，所述第3中间层在所述第1中间层和所述第2中间层之间、以与它们相接的方式设置，并且含有与所述第1中间材料和所述第2中间材料不同的第3中间材料而构成。
由此，通过适当选择第1中间材料、第2中间材料和第3中间材料，能够使第1发光层和第2发光层平衡良好地发光。因此，构成发光元件的材料的选择范围扩大，能够提高发光元件的设计自由度。
本发明的发光元件中，所述第3中间材料的最高占据轨道的能级优选介于所述第1中间材料的最高占据轨道的能级和所述第2中间材料的最高占据轨道的能级之间。
由此，能够顺利地将空穴从第1中间层介由第3中间层转移到第2中间层。
本发明的发光元件中，所述第3中间材料的最低空轨道的能级优选介于所述第1中间材料的最低空轨道的能级和所述第2中间材料的最低空轨道的能级之间。
由此，能够顺利地将电子从第2中间层介由第3中间层转移到第1中间层。
本发明的发光元件中，优选具有第3发光层，所述第3发光层设于所述第1发光层和所述阳极之间或者所述第2发光层和所述阴极之间、发出不同于所述第1颜色和所述第2颜色的第3颜色的的光。
由此，能够发出例如R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的光，从而实现发白色光的发光元件。
本发明的发光元件中，优选所述第3发光层设于所述第2发光层和所述阴极之间，所述第1发光层是发出作为所述第1颜色的红色的光的红色发光层；所述第2发光层是发出作为所述第2颜色的蓝色的光的蓝色发光层；所述第3发光层是发出作为所述第3颜色的绿色的光的绿色发光层。
由此，使耐久性和电流效率极为优异，并使第1发光层、第2发光层和第3发光层平衡良好地发光，从而能够发出白色光。
本发明的发光元件中，优选所述中间层的平均厚度为100nm以下。
由此，能够降低发光元件的驱动电压，并使第1发光层和第2发光层平衡良好地发光。
本发明的发光元件中，所述第1中间层和所述第2中间层优选各自的平均厚度为1～50nm。
由此，能够降低发光元件的驱动电压，并使第1发光层和第2发光层平衡良好地发光。
本发明的显示装置的特征在于，具备本发明的发光元件。
由此，能够提供具有优异可靠性的显示装置。
本发明的电子机器的特征在于，具备本发明的显示装置。
由此，能够提供具有优异可靠性的电子机器。
附图说明
图1是模式化地表示本发明的发光元件的第1实施方式的纵向剖面图。
图2是用于说明图1所示的发光元件各层的能级的图。
图3是模式化地表示本发明的发光元件的第2实施方式的纵向剖面图。
图4是用于说明图3所示的发光元件各层的能级的图。
图5是表示应用了本发明的显示装置的显示器装置的实施方式的纵向剖面图。
图6是表示应用了本发明的电子机器的移动型(或笔记本型)个人电脑的构成的立体图。
图7是表示使用本发明的电子机器的手机(也包括PHS)的构成的立体图。
图8是表示使用本发明的电子机器的数码相机的构成的立体图。
符号说明
1、1A……发光元件  2……基板  3……阳极  4……空穴注入层  5……空穴输送层  6……红色发光层  7、7A……中间层71……第1中间层  72……第2中间层  73……第3中间层  8……蓝色发光层  9……绿色发光层  10……电子输送层  11……电子注入层  12……阴极  13……密封部件  15……层合体  19……彩色滤光器  100……显示器装置  20……基板  211……隔壁212、212R、212G、212B……着色部  22……电路部  23……保护层24……驱动用TFT  241……半导体层  242……栅极绝缘层243……栅极  244……源极  245……漏极  25……第1层之间绝缘层  26……第2层之间绝缘层  27……配线  31……第1隔壁部32……第2隔壁部  1100……个人电脑  1102……键盘  1104……主体部  1106……显示单元  1200……手机  1202……操作键1204……听筒  1206……话筒  1300……数码相机  1302……机体(主体)  1304……受光单元  1306……快门键  1308……电路基板  1312……视频信号输出端子  1314……数据通信用的输入输出端子  1430……电视监视器  1440……个人电脑
具体实施方式
以下，对于附图示出的本发明的发光元件、显示装置和电子机器的优选实施方式进行说明。
<第1实施方式>
图1是模式化地表示本发明的发光元件的第1实施方式的纵向剖面图。图2是用于说明图1所示的发光元件各层的能级的图。应予说明的是，以下为了便于说明，以图1中的上侧为“上”、下侧为“下”进行说明。
图1所示的发光元件(电致发光元件)1是通过发出R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的光，而发白色光的发光元件。
这样的发光元件1是按如下顺序层合阳极3、空穴注入层4、空穴输送层5、红色发光层(第1发光层)6、中间层7、蓝色发光层(第2发光层)8、绿色发光层(第3发光层)9、电子输送层10、电子注入层11和阴极12而成的。
换言之，发光元件1由两电极间(阳极3和阴极12间)插入层合体15而构成，该层合体15是按照如下顺序层合空穴注入层4、空穴输送层5、红色发光层6、中间层7、蓝色发光层8、绿色发光层9、电子输送层10和电子注入层11而成的。
此外，发光元件1其整体设于基板2上，并以密封部件13密封。
对于这样的发光元件1，从阴极12侧向红色发光层6、蓝色发光层8和绿色发光层9各发光层供给(注入)电子，并且从阳极3侧向红色发光层6、蓝色发光层8和绿色发光层9各发光层供给(注入)空穴。此外，在各发光层中，空穴和电子再结合，利用该再结合时放出的能量生成激子(exciton)，激子在返回基态时放出能量(荧光、磷光)(发光)。由此，发光元件1发出白色光。
基板2支撑阳极3。本实施方式的发光元件1由于是从基板2侧输出光的结构(底部发光型)，因此基板2和阳极3分别作成基本透明(无色透明、着色透明或半透明)。
作为基板2的构成材料，可以列举例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、环烯烃聚合物、聚酰胺、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯之类的树脂材料；石英玻璃、钠玻璃之类的玻璃材料等，可以使用它们中的一种或者将两种以上组合使用。
这样的基板2的平均厚度没有特别限制，但优选为0.1～30mm左右，更优选为0.1～10mm左右。
应予说明的是，发光元件1为从与基板2相反侧输出光的结构(顶部发光型)时，基板2可以使用透明基板和不透明基板中的任一种。
作为不透明基板，可以列举例如由氧化铝之类的陶瓷材料构成的基板、在不锈钢之类的金属基板表面形成氧化膜(绝缘膜)而成的基板、由树脂材料构成的基板等。
以下，依次说明构成发光元件1的各部分。
(阳极)
阳极3是介由后述的空穴注入层4而将空穴注入空穴输送层5的电极。作为该阳极3的构成材料，优选使用功函数大、导电性优异的材料。
作为阳极3的构成材料，可以列举例如ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In3O3、SnO2、含Sb的SnO2、含Al的ZnO等氧化物；Au、Pt、Ag、Cu或含有它们的合金等，可以使用它们中的一种或者将两种以上组合使用。
这样的阳极3的平均厚度没有特别限制，但优选为10～200nm左右，更优选为50～150nm左右。
(阴极)
另一方面，阴极12是介由后述的电子注入层11而将电子注入电子输送层10的电极。作为该阴极12的构成材料，优选使用功函数小的材料。
作为阴极12的构成材料，可以列举例如Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rb或含有它们的合金等，可以使用它们中的一种或者将两种以上组合(例如，多层的层合体等)使用。
作为阴极12的构成材料使用合金时，特别优选使用含有Ag、Al、Cu等稳定金属元素的合金，具体而言使用MgAg、AlLi、CuLi等合金。通过使用该合金作为阴极12的构成材料，能够实现阴极12的电子注入效率和稳定性的提高。
这样的阴极12的平均厚度没有特别限制，但优选为100～10000nm左右，更优选为200～500nm左右。
应予说明的是，由于本实施方式的发光元件1是底部发光型，因此并不特别要求阴极12的透光性。
(空穴注入层)
空穴注入层4具有使从阳极3注入空穴的效率提高的功能。
作为该空穴注入层4的构成材料(空穴注入材料)没有特别限制，但可以列举例如铜酞菁、4，4’，4”-三(N，N-苯基-3-甲基苯基氨基)三苯基胺(m-MTDATA)等。
这样的空穴注入层4的平均厚度没有特别限制，但优选为5～150nm左右，更优选为10～100nm左右。
再有，该空穴注入层4可以省略。
(空穴输送层)
空穴输送层5具有将从阳极3介由空穴注入层4注入的空穴输送至红色发光层6的功能。
该空穴输送层5的构成材料可以将各种p型的高分子材料、各种p型的低分子材料单独或组合而使用。
作为p型高分子材料(有机聚合物)，可以列举例如聚芳基胺之类的具有芳基胺骨架的p型高分子材料、芴-双噻吩共聚物之类的具有芴骨架的p型高分子材料、芴-芳基胺共聚物之类的具有芳基胺骨架和芴骨架两者的p型高分子材料、聚(N-乙烯基咔唑)、聚乙烯基芘、聚乙烯基蒽、聚噻吩、聚烷基噻吩、聚己基噻吩、聚(对苯乙炔)、聚噻吩乙炔(polythienylenevinylene)、芘甲醛树脂、乙基咔唑甲醛树脂或其衍生物等。
这样的p型高分子材料可以作为与其它化合物的混合物来使用。作为一例，作为含有聚噻吩的混合物，可以列举聚(3，4-二氧乙基噻吩/苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等。
另一方面，作为p型低分子材料，可以列举例如1，1-双(4-二-对-甲苯氨基苯基)环己烷、1，1’-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)-4-苯基-环己烷这样的芳基环烷烃系化合物；4，4’，4”-三甲基三苯基胺、N，N，N’，N’-四苯基-1，1’-联苯-4，4’-二胺、N，N’-二苯基-N，N’-双(3-甲基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-二胺(TPD1)、N，N’-二苯基-N，N’-双(4-甲氧基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-二胺(TPD2)、N，N，N’，N’-四(4-甲氧基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-二胺(TPD3)、N，N’-双(1-萘基)-N，N’-二苯基[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(α-NPD)、TPTE之类的芳基胺系化合物；N，N，N’，N’-四苯基-对苯二胺、N，N，N’，N’-四(对甲苯基)-对苯二胺、N，N，N’，N’-四(间甲苯基)-对苯二胺(PDA)之类的对苯二胺系化合物；咔唑、N-异丙基咔唑、N-苯基咔唑之类的咔唑系化合物；芪、4-二对甲苯基氨基芪之类的芪系化合物；OxZ之类的噁唑系化合物；三苯基甲烷、m-MTDATA之类的三苯基甲烷系化合物；1-苯基-3-(对二甲氨基苯基)吡唑啉之类的吡唑啉系化合物；苯炔(环己二烯)系化合物；三唑之类的三唑系化合物；咪唑之类的咪唑系化合物；1，3，4-噁二唑、2，5-二(4-二甲基氨基苯基)-1，3，4-噁二唑之类的噁二唑系化合物；蒽、9-(4-二乙基氨基苯乙烯基)蒽之类的蒽系化合物；芴酮、2，4，7-三硝基-9-芴酮、2，7-双(2-羟基-3-(2-氯代苯基氨基甲酰基)-1-萘基杂氮)芴酮之类的芴酮系化合物；聚苯胺之类的苯胺系化合物；硅烷系化合物；1，4-二硫酮-3，6-二苯基-吡咯-(3，4-c)吡咯并吡咯之类的吡咯系化合物；芴之类的芴系化合物；卟啉、金属四苯基卟啉之类的卟啉系化合物；喹吖啶酮之类的喹吖啶酮系化合物；酞菁、铜酞菁、四(叔丁基)铜酞菁、铁酞菁之类的金属或非金属酞菁系化合物；铜萘菁、氧钒萘菁、单氯镓萘菁之类的金属或非金属萘菁系化合物；N，N’-二(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺、N，N，N’，N’-四苯基联苯胺之类的联苯胺系化合物等。
其中，作为空穴输送层5的构成材料，优选以低分子材料为主的构成材料。由此，可以使用真空蒸镀等气相成膜法来形成空穴输送层5，简单地将空穴输送层5制成匀质的薄膜。在作为这样的匀质薄膜而形成的空穴输送层5上，使用真空蒸镀等等气相成膜法形成后述的红色发光层6时，能够将红色发光层6也制成匀质的薄膜。因此，使发光元件1具有优异的特性，能够制成没有发光不均的物质且成品率良好地进行生产。这样的空穴输送层5的平均厚度没有特别限制，优选为10～150nm左右，更优选为10～100nm左右。
再有，该空穴输送层5可以省略。
(红色发光层)
该红色发光层(第1发光层)6含有发出红色(第1颜色)的光的红色发光材料而构成。
作为这样的红色发光材料并无特别限制，可以使用各种红色荧光材料、红色磷光材料中的1种或将两种以上组合使用。
作为红色荧光材料，只要是发出红色荧光的材料就没有特别限制，可以列举例如苝衍生物、铕配合物、苯并吡喃衍生物、罗丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、卟啉衍生物、尼罗红、2-(1，1-二甲基乙基)-6-(2-(2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H-苯并(ij)喹嗪)-9-基)乙烯基)-4H-吡喃-4H-亚基)丙二腈(DCJTB)、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)、聚[2，5-双(3，7-二甲基辛氧基)-1，4-苯乙炔]、聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基己基氧基)-1，4-(1-氰基亚乙烯基)苯撑]、聚[2-甲氧基-5-(3，7-二甲基辛氧基)-1，4-苯乙炔]等。
作为红色磷光材料，只要是发红色磷光的材料就没有特别限制，可以列举例如铱、钌、铂、锇、铼、钯等的金属配合物，还可以列举这些金属配合物的配位体中的至少一个具有苯基吡啶骨架、双吡啶基骨架、卟啉骨架等。更具体而言，可以列举三(1-苯基异喹啉)铱、双[2-(2’-苯并[4，5-α]噻吩基)吡啶合-N，C3’]乙酰丙酮合铱(btp2Ir(acac))、2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-12H，23H-卟啉-铂(II)、双[2-(2’-苯并[4，5-α]噻吩基)吡啶合-N，C3’]铱、双(2-苯基吡啶)乙酰丙酮合铱。
此外，作为红色发光层6的构成材料，除了如上所述的红色发光材料之外，还可以使用以该红色发光材料作为客体材料的主体材料。该主体材料具有将空穴和电子再结合而生成激子，并且使该激子的能量移动至红色发光材料(Forster移动或Dexter移动)，从而激发红色发光材料的功能。使用这样的主体材料时，例如可以将作为客体材料的红色发光材料作为掺杂剂掺入主体材料中来使用。
作为这样的主体材料，只要是对所用的红色发光材料发挥如上所述的功能的材料就没有特别限制，红色发光材料含有红色荧光材料时，可以列举例如联苯乙烯衍生物、并四苯衍生物、苝衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯基胺衍生物、三(8-羟基喹啉)铝配合物(Alq3)等羟基喹啉系金属配合物、三苯基胺的4聚体等三芳基胺衍生物、噁二唑衍生物、噻咯(silole)衍生物、二咔唑衍生物、寡噻吩衍生物、苯并吡喃衍生物、三唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、喹啉衍生物、4，4’-双(2，2’-二苯基乙烯基)联苯(DPVBi)等，可以单独使用它们中的一种或将两种以上组合使用。
此外，红色发光材料含有红色磷光材料时，作为主体材料，可以列举例如3-苯基-4-(1’-萘基)-5-苯基咔唑、4，4’-N，N’-二咔唑联苯(CBP)等咔唑衍生物、菲咯啉衍生物、三唑衍生物、三(8-羟基喹啉)铝(Alq)、双-(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚根合)铝(BAlq)等羟基喹啉系金属配合物、N-二咔唑基-3，5-苯、聚(9-乙烯基咔唑)、4，4’，4”-三(9-咔唑基)三苯基胺、4，4’-双(9-咔唑基)-2，2’-二甲基联苯等含有咔唑基的化合物、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)等，可以单独使用它们中的一种或将两种以上组合使用。
使用如上所述的红色发光材料(客体材料)和主体材料时，红色发光层6中的红色发光材料的含量(掺杂量)优选为0.01～10wt％，更优选0.1～5wt％。通过使红色发光材料的含量在该范围内，能够取得与后述的蓝色发光层8、绿色发光层9的发光量的平衡，并且使红色发光层6发光。
此外，如上所述的红色发光材料其最低空轨道和最高占据轨道之间的能隙(带隙)较小，易于发光。因此，通过将红色发光层6设于阳极3侧，将带隙大而难以发光的蓝色发光层8、绿色发光层9设于阴极侧，从而使各发光层平衡良好地发光。
(中间层)
该中间层7在上述的红色发光层6和后述的蓝色发光层8之间、以与它们相接的方式设置。此外，中间层7具有阻止激子的能量在红色发光层6和蓝色发光层8之间移动的功能。通过该功能，能够使红色发光层6和蓝色发光层8分别效率良好地发光。
特别是该中间层7由设于红色发光层6侧的第1中间层71和设于蓝色发光层8侧的第2中间层72构成。
此外，第1中间层71与红色发光层6相接，以第1中间材料为主材料而构成，第2中间层72与蓝色发光层8相接，以与第1中间材料不同的第2中间材料为主材料而构成。
这样由第1中间层71和第2中间层72构成的中间层7，通过适当选择第1中间材料和第2中间材料，能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
尤其是作为第1中间材料和第2中间材料的组合，通过选择载流子(电子和/或空穴)输送性优异的材料与对载流子耐性优异的材料的组合，能够实现如上所述的红色发光层6和蓝色发光层8的平衡良好地发光，使耐久性和发光效率(电流效率、驱动电压)优异。
此外，由于红色发光层6的构成材料的带隙与蓝色发光层8的构成材料的带隙之差大，因此通过将本发明所涉及的中间层7设于红色发光层6和蓝色发光层8之间，能显著发挥如上所述的效果。
更具体来说，发光元件1中，如图2所示，构成发光元件1的各层的构成材料的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)各自的能级从阳极3侧向阴极12侧依次增高。通过这样设定构成发光元件1的各层的构成材料的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)，能够降低发光元件1的驱动电压，使各层的载流子的注入平衡优异。
再有，在图2中，能级从上侧向下侧逐渐增高。在本说明书中，能量水平(电位[eV])越小能级越高，能量水平(电位[eV])越大能级越低。因此，在图2中，能量水平(电位[eV])从上侧向下侧逐渐减小。
对于中间层7的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)进一步进行详细说明，第1中间材料的最高占据轨道的能级比红色发光层6(第1发光层)的构成材料的最高占据轨道的能级高。由此，由于第1中间层71限制空穴从红色发光层6向蓝色发光层8的移动量，因此能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。此外，第2中间材料的最高占据轨道的能级也比红色发光层6(第1发光层)的构成材料的最高占据轨道的能级高。由此，由于第2中间层72限制空穴从红色发光层6向蓝色发光层8的移动量，因此能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
这里，所谓红色发光层6、蓝色发光层8等发光层的构成材料的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)，在发光层仅由发光材料构成时，是指发光材料的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)；在发光层由发光材料(客体材料)和主体材料构成时，是指发光材料或主体材料的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)。以下相同。
此外，第1中间材料和第2中间材料各自的最高占据轨道的能级，介于红色发光层6的最高占据轨道的能级和蓝色发光层8的最高占据轨道的能级之间。由此，能够缓和红色发光层6的最高占据轨道与蓝色发光层8的最高占据轨道之间的能隙(降低基于能隙的位垒的高度)，从而降低发光元件1的驱动电压。
尤其是如上所述第1中间材料的最高占据轨道的能级比红色发光层6的构成材料的最高占据轨道的能级高时，第1中间材料的最高占据轨道的能级与红色发光层的构成材料的最高占据轨道的能级之差，优选为0.1～0.4eV。由此，能够使红色发光层6和蓝色发光层8的发光平衡优异，并降低发光元件1的驱动电压。
此外，第1中间材料的最低空轨道的能级比蓝色发光层8的构成材料的最低空轨道的能级低。由此，由于第1中间层71限制电子从蓝色发光层8向红色发光层6的移动量，因此能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。此外，第2中间材料的最低空轨道的能级也比蓝色发光层8的构成材料的最低空轨道的能级低。由此，由于第2中间层72限制电子从蓝色发光层8向红色发光层6的移动量，因此能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
此外，第1中间材料和第2中间材料各自的最低空轨道的能级，介于红色发光层6的最低空轨道的能级和蓝色发光层8的最低空轨道的能级之间。由此，能够缓和红色发光层6的最低空轨道与蓝色发光层8的最低空轨道之间的能隙(降低基于能隙的位垒的高度)，从而降低发光元件1的驱动电压。
尤其是如上所述第2中间材料的最低空轨道的能级比蓝色发光层8的构成材料的最低空轨道的能级低时，第2中间材料的最低空轨道的能级与蓝色发光层8的构成材料的最低空轨道的能级之差，优选为0.1～0.4eV。由此，能够使红色发光层6和蓝色发光层8的发光平衡优异，并降低发光元件1的驱动电压。
进而，优选第1中间材料的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙(带隙)，比所述红色发光层6的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙(带隙)大。由此，能够防止红色发光层6中生成的激子的能量向第1中间层71移动。其结果是能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
此外，第2中间材料的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙(带隙)优选比蓝色发光层8的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙(带隙)大。由此，能够防止蓝色发光层8中生成的激子的能量向第2中间层72移动。其结果是能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
由于中间层7必须在红色发光层6和蓝色发光层8之间转移空穴和电子，因此这样的第1中间层71具有空穴输送性和电子输送性，优选第1中间层71的空穴输送性比第2中间层72的空穴输送性高。由此，能够顺利地将空穴从红色发光层6介由中间层7转移到蓝色发光层8。
从这样的观点出发，第1中间材料优选含有胺系空穴输送材料(即具有胺骨架的空穴输送材料)。胺系空穴输送材料具有优异的空穴输送性。因此，通过使用这样的空穴输送材料作为第1中间材料，能够使空穴从红色发光层6介由中间层7向蓝色发光层8的转移极为顺利地进行。
作为这样的在第1中间层71中使用的胺系空穴输送材料，只要是具有胺骨架、且发挥如上述效果的材料就没有特别限制，可以使用例如上述的空穴输送材料中具有胺骨架的材料，优选使用联苯胺系胺衍生物。
联苯胺系胺衍生物中，作为中间层7中使用的胺系空穴输送材料，特别优选导入了2个以上萘基的胺系材料。作为这样的联苯胺系胺衍生物，可以列举例如下述化学式(1)所示的N，N’-双(1-萘基)-N，N’-二苯基[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(α-NPD)、下述化学式(2)所示的N，N，N’，N’-四萘基-联苯胺(TNB)、下述化学式(3)所示的三苯基二胺(TPD)等。
Figure A20081016717800211
化学式(1)
Figure A20081016717800212
化学式(2)
化学式(3)
这样的胺系空穴输送材料一般空穴输送性优异，胺系空穴输送材料的空穴迁移率比后述的并苯系双极材料的空穴迁移率高。因此，能够顺利地将空穴从红色发光层6介由中间层7转移至蓝色发光层8。
并且，第1中间层71中的胺系空穴输送材料的含量并无特别限制，但优选为10～90vol％，更优选为30～70vol％，进而优选40～60vol％。
此外，第1中间层71中还可以含有如上所述的第1中间材料以外的材料。
此外，第1中间层71的平均厚度优选为1～50nm，更优选为3～30nm，进而优选为5～20nm。由此，能够降低发光元件1的驱动电压，使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
与此相对，如果第1中间层71的厚度小于上述下限值，则由于第1中间材料的种类、第1中间层71的膜质等，而难以使耐久性和电流效率优异。此外，由于第2中间层72的厚度等，中间层7不能充分地阻止激子的能量在红色发光层6和蓝色发光层8之间移动，从而难以使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。另一方面，如果第1中间层71的厚度超过上述上限值，则显示发光元件1的驱动电压上升的倾向。
此外，由于中间层7必须在红色发光层6和蓝色发光层8之间转移空穴和电子，因此第2中间层72也具有空穴输送性和电子输送性，但优选第2中间层72的电子输送性比第1中间材料的电子输送性高。由此，能够顺利地将电子从蓝色发光层介由中间层7向红色发光层6转移。
从这样的观点出发，第2中间材料优选含有并苯系双极材料。并苯系双极材料具有优异的载流子输送性(空穴输送性、电子输送性)和载流子耐性。因此，通过使用这样的双极材料作为第2中间材料，能够使第2中间层72的载流子耐性优异，能够使空穴从红色发光层6介由中间层7向蓝色发光层8的转移、以及电子从蓝色发光层8介由中间层7向红色发光层6的转移极为顺利地进行。
作为这样的第2中间层72中使用的并苯系双极材料，只要是具有并苯骨架、且发挥如上所述的效果的材料就没有特别限制，可以列举例如萘衍生物、蒽衍生物、并四苯衍生物、并五苯衍生物、并六苯衍生物、并七苯衍生物等，可以使用它们中的一种或者将两种以上组合使用，优选使用蒽衍生物。
蒽衍生物具有优异的电子输送性，并且能够通过气相成膜法简单地成膜。因此，通过使用蒽衍生物作为并苯系双极材料，能够使并苯系双极材料(乃至第2中间层72)的电子输送性优异，并且能够易于形成匀质的第2中间层72。
蒽衍生物中，作为第2中间层72中使用的并苯系双极材料，特别优选分别在蒽骨架的9位和10位导入有萘基。由此，使上述效果显著。作为这样的蒽衍生物，可以列举例如下述化学式(4)所示的9，10-二(2-萘基)蒽(ADN)、下述化学式(5)所示的2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(TBADN)、下述化学式(6)所示的2-甲基-9，10-二(2-萘基)蒽(MADN)等。
化学式(4)
Figure A20081016717800241
化学式(5)
Figure A20081016717800242
化学式(6)
这样的并苯系双极材料一般电子输送性优异，并苯系双极材料的电子迁移率比上述的胺系空穴输送材料的电子迁移率高。因此，能够顺利地将电子从蓝色发光层8介由中间层7转移至红色发光层6。
这样的第2中间层72中的并苯系双极材料的含量并无特别限制，但优选为10～90vol％，更优选为30～70vol％，进而优选40～60vol％。
此外，第2中间层72中还可以含有如上所述的第2中间材料以外的材料。
此外，第2中间层72的平均厚度优选为1～50nm，更优选为3～30nm，进而优选为3～20nm。由此，能够降低发光元件1的驱动电压，使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
与此相对，如果第2中间层72的厚度小于上述下限值，由于第2中间材料的种类、第2中间层72的膜质等，难以使耐久性和电流效率优异。此外，由于第1中间层71的厚度等，中间层7无法充分阻止激子的能量在红色发光层6和蓝色发光层8之间移动，从而难以使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。另一方面，如果第2中间层72的厚度超过上述上限值，则显示发光元件1的驱动电压上升的倾向。
此外，中间层7整体的平均厚度优选为100nm以下(1～100nm)，更优选为3～50nm，进而优选为5～30nm。由此，能够降低发光元件1的驱动电压，使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
此外，中间层7整体的平均厚度优选比红色发光层6的平均厚度厚。由此，能够提高中间层7的耐久性、乃至发光元件1的耐久性。
此外，中间层7整体的平均厚度优选比蓝色发光层8的平均厚度厚。由此，能够提高中间层7的耐久性、乃至发光元件1的耐久性。
(蓝色发光层)
蓝色发光层(第2发光层)8含有发出蓝色(第2颜色)光的蓝色发光材料而构成。
作为这样的蓝色发光材料并无特别限制，可以使用各种蓝色荧光材料、蓝色磷光材料中的1种或将两种以上组合使用。
作为蓝色荧光材料，只要是发出蓝色荧光的材料则并无特别限制，可以列举例如二苯乙烯基衍生物、荧蒽衍生物、芘衍生物、苝和苝衍生物、蒽衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、
Figure A20081016717800251
衍生物、菲衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、四苯基丁二烯、4，4’-双(9-乙基-3-咔唑亚乙烯基)-1，1’-联苯(BCzVBi)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基]-共-(2，5-二甲氧基苯-1，4-二基)]、聚[(9，9-二己氧基芴-2，7-二基]-邻-共-(2-甲氧基-5{2-乙氧基己氧基}亚苯基-1，4-二基)]、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基]-共-(乙炔基苯)]等，可以单独使用它们中的一种或者将两种以上组合使用。
作为蓝色磷光材料，只要是发蓝色磷光的材料就没有特别限制，可以列举例如铱、钌、铂、锇、铼、钯等的金属配合物。更具体而言，可以列举双[4，6-二氟苯基吡啶合-N，C2’]-甲基吡啶合铱、三-[2-(2，4-二氟苯基)吡啶合-N，C2’]铱、双[2-(3，5-三氟甲基)吡啶合-N，C2’]-甲基吡啶合铱、双(4，6-二氟苯基吡啶合-N，C2’)乙酰丙酮合铱。
此外，作为蓝色发光层8的构成材料，与红色发光层6同样地，除了使用如上所述的蓝色发光材料之外，还可以使用将该蓝色发光材料作为客体材料的主体材料。
(绿色发光层)
绿色发光层(第3发光层)9含有发出绿色(第3颜色)光的绿色发光材料而构成。
作为这样的绿色发光材料并无特别限制，可以使用各种绿色荧光材料、绿色磷光材料中的1种或两种以上组合使用。
作为绿色荧光材料，只要是发出绿色荧光的材料就没有特别限制，可以列举例如香豆素衍生物、喹吖啶酮衍生物、9，10-双[(9-乙基-3-咔唑)-亚乙烯基]蒽、聚(9，9-二己基-2，7-亚乙烯基亚芴基)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-共-(1，4-二亚苯基-亚乙烯基-2-甲氧基-5-{2-乙基己基氧基}苯)]、聚[(9，9-二辛基-2，7-二亚乙烯基亚芴基)-邻-共-(2-甲氧基-5-(2-乙氧基己氧基)-1，4-亚苯基)]等，可以单独使用它们中的一种或者将两种以上组合使用。
作为绿色磷光材料，只要是发绿色磷光的材料就没有特别限制，可以列举例如铱、钌、铂、锇、铼、钯等的金属配合物。其中，优选这些金属配合物的配位体中的至少一个具有苯基吡啶骨架、双吡啶骨架、卟啉骨架等。更具体而言，可以列举fac-三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)、双(2-苯基吡啶合-N，C2’)乙酰丙酮合铱、fac-三[5-氟-2-(5-三氟甲基-2-吡啶)苯基-C，N]铱。
此外，作为绿色发光层9的构成材料，与红色发光层6同样地，除了使用如上所述的绿色发光材料之外，还可以使用将该绿色发光材料作为客体材料的主体材料。
(电子输送层)
电子输送层10具有将从阴极12介由电子注入层11注入的电子输送至绿色发光层9的功能。
作为电子输送层10的构成材料(电子输送材料)，可以列举例如三(8-羟基喹啉)铝配合物(Alq3)等以8-羟基喹啉或其衍生物为配位体的有机金属配合物等的喹啉衍生物、噁二唑衍生物、苝衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹唑啉衍生物、联苯醌衍生物、硝基取代芴衍生物等，可以使用它们中的一种或者将两种以上组合使用。
电子输送层10的平均厚度没有特别限制，优选为0.1～1000nm左右，更优选为0.5～100nm左右，进一步优选为1～50nm左右。
(电子注入层)
电子注入层11具有使从阴极12注入电子的效率提高的功能。
作为该电子注入层11的构成材料(电子注入材料)，可以列举例如各种无机绝缘材料、各种无机半导体材料。
作为这样的无机绝缘材料，可以列举例如碱金属硫属化合物(氧化物、硫化物、硒化物、碲化物)、碱土类金属硫属化合物、碱金属的卤化物和碱土类金属的卤化物等，可以使用它们中的一种或者将两种以上组合使用。通过将它们作为主材料来构成电子注入层，能够更进一步使电子注入性提高。尤其是碱金属化合物(碱金属硫属化合物、碱金属的卤化物等)功函数非常小，通过使用其构成电子注入层11，发光元件1可以得到高亮度。
作为碱金属硫属化合物，可以列举例如Li2O、LiO、Na2S、Na2Se、NaO等。
作为碱土类金属硫属化合物，可以列举例如CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等。
作为碱金属的卤化物，可以列举例如CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等。
作为碱土类金属的卤化物，可以列举例如CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2等。
此外，作为无机半导体材料，可以列举例如含有Li、Na、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Cd、Mg、Si、Ta、Sb和Zn中的至少1个元素的氧化物、氮化物或氧氮化物等，可以使用它们中的一种或者将两种以上组合使用。
电子注入层11的平均厚度没有特别限制，但优选为0.1～1000nm左右，更优选为0.2～100nm左右，进而优选为0.2～50nm左右。
(密封部件)
密封部件13以被覆阳极3、层合体15和阴极12的方式设置，将它们气密性地进行密封，具有阻断氧、水分的功能。通过设置密封部件13，可以得到发光元件1的可靠性提高、防止变质、劣化(耐久性提高)等的效果。
作为密封部件13的构成材料，可以列举例如Al、Au、Cr、Nb、Ta、Ti或含有它们的合金、氧化硅、各种树脂材料等。此外，使用具有导电性的材料作为密封部件13的构成材料时，为了防止短路，优选根据需要在密封部件13与阳极3、层合体15、阴极12之间设置绝缘膜。
此外，密封部件13可以制成平板状，与基板2对向，将它们之间用例如热固性树脂等密封材料进行密封。
根据如上构成的发光元件1，由于中间层7由如上所述的第1中间层71和第2中间层72构成，因此通过适当选择第1中间材料和第2中间材料，能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。
尤其是作为第1中间材料和第2中间材料的组合，通过选择载流子(电子和/或空穴)输送性优异的材料与对载流子耐性优异的材料的组合，能够实现如上所述的平衡良好的红色发光层6和蓝色发光层8的发光，使耐久性和电流效率优异。
此外，在本实施方式中，通过从阳极3侧向阴极12侧依次设置红色发光层6、中间层7、蓝色发光层8、绿色发光层9，能够比较简单地、平衡良好地发出R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的光，从而发出白色光。
尤其是在这样的层合顺序中，由于在红色发光层6和蓝色发光层8之间设置中间层7，因此能够使耐久性和电流效率极其优异，并且使红色发光层6、蓝色发光层8和绿色发光层9平衡良好地发光，从而发出白色光。
如上的发光元件1能够例如如下进行制造。
[1]首先，准备基板2，在该基板2上形成阳极3。
阳极3例如可以使用等离子体CVD、热CVD这样的化学蒸镀法(CVD)、真空蒸镀等干式镀敷法、电镀等湿式镀敷法、喷镀法、溶胶-凝胶法、MOD法、金属箔的接合等而形成。
[2]然后，在阳极3上形成空穴注入层4。
空穴注入层4可以通过例如使用了CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工而形成。
此外，空穴注入层4还可以通过下述形成：例如将空穴注入材料溶解于溶剂或分散于分散介质而成的空穴注入层形成用材料供给至阳极3上后，进行干燥(脱溶剂或脱分散介质)而形成。
作为空穴注入层形成用材料的供给方法，还可以使用例如旋涂法、辊涂法、喷墨印刷法等各种涂布法。通过使用这些涂布法，能够较容易地形成空穴注入层4。
作为制备空穴注入层形成用材料时使用的溶剂或分散介质，可以列举例如各种无机溶剂、各种有机溶剂或含有它们的混合溶剂等。
此外，干燥可以通过例如在大气压或减压气氛中进行放置、加热处理、喷吹惰性气体等而进行。
此外，在本工序之前，可以在阳极3的上面实施氧等离子体处理。由此，能够对阳极3的上面赋予亲液性，除去(清洗)阳极3的上面附着的有机物，调节阳极3的上面附近的功函数等。
这里，氧等离子体处理的条件优选为例如等离子体功率100～800W左右，氧气流量50～100mL/min左右，被处理部件(阳极3)的输送速度0.5～10mm/sec左右，基板2的温度70～90℃左右。
[3]然后，在空穴注入层4上形成空穴输送层5。
空穴输送层5可以通过使用了例如CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工而形成。
此外，还可以通过将空穴输送材料溶解于溶剂或分散于分散介质而成的空穴输送层形成用材料供给至空穴注入层4上后，进行干燥(脱溶剂或脱分散介质)而形成。
[4]然后，在空穴输送层5上形成红色发光层6。
红色发光层6可以通过例如使用了CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工而形成。
[5]然后，在红色发光层6上形成中间层7。
第1中间层71和第2中间层72可以分别通过例如使用了CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工而形成。
[6]然后，在中间层7上形成蓝色发光层8。
蓝色发光层8可以通过例如使用了CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工而形成。
[7]然后，在蓝色发光层8上绿色发光层9。
绿色发光层9可以通过例如使用了CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工而形成。
[8]然后，在绿色发光层9上形成电子输送层10。
电子输送层10可以通过例如使用了CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工而形成。
此外，电子输送层10还可以通过下述形成：例如，将电子输送材料溶解于溶剂或分散于分散介质而成的电子输送层形成用材料供给至绿色发光层9上后，进行干燥(脱溶剂或脱分散介质)而形成。
[9]然后，在电子输送层10上形成电子注入层11。
使用无机材料作为电子注入层11的构成材料时，电子注入层11例如可以通过采用使用了CVD法、真空蒸镀、溅射等干式镀敷法等的气相加工、无机微粒墨(inorganic microparticle ink)的涂布和煅烧等而形成。
[10]然后，在电子注入层11上形成阴极12。
阴极12例如可以通过采用真空蒸镀法、溅射法、金属箔的接合、金属微粒墨(metal microparticle ink)的涂布和煅烧等而形成。
经如上的工序，得到发光元件1。
最后，以被覆所得发光元件1的方式被覆密封部件13，与基板2接合。
<第2实施方式>
图3是模式化地表示本发明发光元件的第2实施方式的纵向剖面图。图4是用于说明图3所示的发光元件各层的能级的图。应予说明的是，以下为了便于说明，以图3中的上侧为“上”、下侧为“下”进行说明。
本实施方式所涉及的发光元件1A除了中间层是由在第1中间层和第2中间层之间插入了第3中间层而构成以外，与上述第1实施方式的发光元件1相同。
本实施方式所涉及的发光元件1A按如下顺序层合阳极3、空穴注入层4、空穴输送层5、红色发光层(第1发光层)6、中间层7A、蓝色发光层(第2发光层)8、绿色发光层(第3发光层)9、电子输送层10、电子注入层11和阴极12而成。
中间层7A具有在第1中间层71和第2中间层72之间、以与它们相接的方式设置的第3中间层73。
第3中间层73含有与上述的第1中间材料和第2中间材料不同的第3中间材料而构成。由此，通过适当选择第1中间材料、第2中间材料和第3中间材料，能够使红色发光层6和蓝色发光层8平衡良好地发光。因此，构成发光元件1A的材料的选择范围扩大，能够提高发光元件1A的设计自由度。
更具体进行说明，在发光元件1A中，如图4所示，构成发光元件1A的各层的构成材料的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)各自的能级也从阳极3侧向阴极12侧依次逐渐增高。通过这样设定构成发光元件1A的各层的构成材料的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)，能够降低发光元件1A的驱动电压，使各层的载流子的注入平衡优异。
再有，在图4中，与图2同样，能级从上侧向下侧逐渐增高。因此，在图4中，能量水平(电位[eV])从上侧向下侧逐渐减小。
对中间层7A的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)进一步详细地进行说明，第3中间材料的最高占据轨道的能级，介于第1中间材料的最高占据轨道的能级和第2中间材料的最高占据轨道的能级之间。由此，能够顺利地将空穴从第1中间层71介由第3中间层73转移到第2中间层72。
此外，第3中间材料的最低空轨道的能级，介于第1中间材料的最低空轨道的能级和第2中间材料的最低空轨道的能级之间。由此，能够顺利地将电子从第2中间层72介由第3中间层73转移到第1中间层71。
由于中间层7必须在红色发光层6和蓝色发光层8之间转移空穴和电子，因此这样的第3中间层73具有空穴输送性和电子输送性，但优选第3中间层73的空穴输送性和电子输送性介于第1中间层71和第2中间层72之间。由此，能够顺利地将空穴从红色发光层6介由中间层7向蓝色发光层8转移。
这样的第3中间层73的第3中间材料，可以单独使用与上述的第1中间材料、第2中间材料相同的材料或将它们组合使用。
如上说明的发光元件1、发光元件1A可以作为例如光源等使用。此外，可以通过以矩阵状配置多个发光元件1、发光元件1A，从而构成显示器装置(本发明的显示装置)。由此，能够提供具有优异可靠性的显示装置、电子机器。
此外，作为显示器装置的驱动方式没有特别限制，可以是有源矩阵方式、无源矩阵方式中的任一种。
下面，对应用了本发明的显示装置的显示器装置的一例进行说明。
图5是表示应用了本发明的显示装置的显示器装置的实施方式的纵向剖面图。
图5所示的显示器装置100具有彩色滤光器19；设于该彩色滤光器19上的多个发光元件1；和设于多个发光元件1上的电路部22。
彩色滤光器19由基板20、设于基板20上的隔壁211和多个着色部212构成。
基板20例如为无色透明的玻璃基板。
隔壁211将基板20间隔为多个划区。该隔壁(遮光部)211的颜色没有特别限制，优选为黑色。由此，能够可靠地防止邻接的着色部212之间混色，其结果是能够可靠地显示鲜明的图像。
各着色部212设于由隔壁211围成的各划区中。如图5所示，通过将红色的着色部212R、绿色的着色部212G和蓝色的着色部212B进行组合来构成多个着色部212，着色部212R、着色部212G、着色部212B能够分别将从发光元件1发出的白色光转换为红色、绿色、蓝色。由此能够显示全彩图像。
多个发光元件1分别对应于各着色部212而设。此外，邻接的发光元件1之间被第1隔壁31和第2隔壁32所区划。
电路部22具有例如由氧化硅层构成的保护层23；对应于各发光元件1而在保护层23上形成的驱动用TFT(开关元件)24；第1层间绝缘层25和第2层间绝缘层26。
驱动用TFT24具有由硅形成的半导体层241；在半导体层241上形成的栅极绝缘层242；在栅极绝缘层242上形成的栅极243；源极244和漏极245。
本实施方式中，各发光元件1的阳极3构成像素电极，通过配线27与各驱动用TFT24的漏极245电连接。此外，各发光元件1的阴极12制成共用电极。
显示器装置100可以是单色显示，也可以通过选择各发光元件1中使用的发光材料，进行彩色显示。
这样的显示器装置100(本发明的显示装置)可以组装在各种电子机器中。
图6是应用了本发明的电子机器的移动型(或笔记本型)的个人电脑的构成的立体图。
在该图中，个人电脑1100由具有键盘1102的主体部1104、具有显示部的显示单元1106构成，显示单元1106介由铰链结构部以相对于主体部1104可转动的方式被支撑。
在该个人电脑1100中，显示单元1106所具有的显示部由上述的显示器装置100构成。
图7是表示应用了本发明的电子机器的手机(也包括PHS)的构成的立体图。
在该图中，手机1200具有多个操作键1202、听筒1204和话筒1206以及显示部。
在手机1200中，该显示部由上述的显示器装置100构成。
图8是表示应用了本发明的电子机器的数码相机的构成的立体图。应予说明的是，该图中，还简单示出与外部机器的连接。
这里，通常的照相机是根据被摄体的光学图像而使银盐照片胶片感光，与此相对，数码相机1300通过CCD(Charge Coupled Device)等摄像元件将被摄体的光学图像进行光电转换而生成摄像信号(图像信号)。
数码相机1300中的机体(主体)1302的背面设有显示部，是基于由CCD所得的摄像信号而进行显示的结构，作为将被摄体作为电子图像进行显示的取景器而发挥功能。
数码相机1300中，该显示部由上述的显示器装置100构成。
在机体内部，设有电路基板1308。该电路基板1308设有能容纳(存储)摄像信号的存储器。
此外，在机体1302的正面侧(图示的结构中的背面侧)，设有包含光学镜头(摄像光学系统)、CCD等的受光单元1304。
摄影者确认显示部所显示的被摄体像，按下快门键1306，这时的CCD的摄像信号被传送、容纳在电路基板1308的存储器中。
此外，在该数码相机1300中，在机体1302的侧面设有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。此外，如图所示，根据需要，视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314分别与电视监视器1430和个人电脑1440相连。进而，通过规定的操作，使容纳于电路基板1308的存储器中的摄像信号输出至电视监视器1430和个人电脑1440。
此外，本发明的电子机器，除了适用于图6的个人电脑(移动型个人电脑)、图7的手机、图8的数码相机之外，还可以适用于例如电视、摄像机、寻像(view finding)型、监视器直视型磁带录像机、微型(laptop)个人电脑、汽车导航系统装置、寻呼机、电子记事本(也含有通信功能)、电子字典、台式计算机、电子游戏机、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、具有触摸屏的机器(例如金融机构的自动提款机、自动售票机)、医疗机器(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图显示装置、超声波诊断装置、内窥镜用显示装置)、鱼群探测器、各种测定机器、计量器类(例如车辆、飞行器、船舶的计量器类)、飞行模拟器、其它各种监视器、投影器等投射型显示装置等。
以上，对于本发明的光学元件、显示装置和电子机器基于图示的实施方式进行了说明，但本发明并不限于这些。
例如，在上述的实施方式中，对于具有三层发光层的发光元件进行了说明，但发光层也可以是2层或4层以上。此外，作为发光层的发光颜色，也不限于上述实施方式中的R、G、B。此外，发光层的层合顺序并不限于上述实施方式，从阳极侧向阴极侧，可以是RBG的顺序、BRG的顺序、BGR的顺序、GBR的顺序、GRB的顺序。此外，发光层是2层或4层以上时，通过适当设定各发光层的发光光谱，能够发出白色光。
此外，中间层在发光层之间的至少1个层之间设置即可，也可以具有2层以上的中间层。
实施例
下面，对本发明的具体实施例进行说明。
1.发光元件的制造
(实施例1)
<1>首先，准备平均厚度0.5mm的透明玻璃基板。然后，通过溅射法在该基板上形成平均厚度100nm的ITO电极(阳极)。
然后，将基板以乙醇进行浸渍，超声波清洗后，实施氧等离子体处理。
<2>然后，通过真空蒸镀法使CuPc蒸镀在ITO电极上，形成平均厚度20nm的空穴注入层。
<3>然后，通过真空蒸镀法使α-NPD蒸镀在空穴注入层上，形成平均厚度40nm的空穴输送层。
<4>然后，通过真空蒸镀法使红色发光层的构成材料蒸镀在空穴输送层上，形成平均厚度10nm的红色发光层(第1发光层)。作为红色发光层的构成材料，使用RD001(出光兴产公司制)作为红色发光材料(客体材料)，使用RD001(出光兴产公司制)作为主体材料。此外，红色发光层中的发光材料(掺杂剂)的含量(掺杂浓度)为1.0wt％。
<5>然后，通过真空蒸镀法使第1中间材料蒸镀在红色发光层上，形成平均厚度10nm的第1中间层。然后，通过真空蒸镀法使第2中间材料蒸镀在第1中间层上，形成平均厚度10nm的第2中间层，从而形成中间层。作为第1中间材料，使用上述化学式(1)所示的α-NPD作为胺系空穴输送材料，作为第2中间材料，使用上述化学式(5)所示的TBADN作为并苯系双极材料。
<6>然后，通过真空蒸镀法使蓝色发光层的构成材料蒸镀在中间层上，形成平均厚度15nm的蓝色发光层(第2发光层)。作为蓝色发光层的构成材料，使用BD102(出光兴产公司制)作为蓝色发光材料，使用BH215(出光兴产公司制)作为主体材料。此外，蓝色发光层中的蓝色发光材料(掺杂剂)的含量(掺杂浓度)为5.0wt％。
<7>然后，通过真空蒸镀法使绿色发光层的构成材料蒸镀在蓝色发光层上，形成平均厚度25nm的绿色发光层(第3发光层)。作为绿色发光层的构成材料，使用GD206(出光兴产公司制)作为绿色发光材料(客体材料)，使用BH215(出光兴产公司制)作为主体材料。此外，绿色发光层中的绿色发光材料(掺杂剂)的含量(掺杂浓度)为8.0wt％。
<8>然后，通过真空蒸镀法在绿色发光层上将三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)成膜，形成平均厚度20nm的电子输送层。
<9>然后，通过真空蒸镀法在电子输送层上将氟化锂(LiF)成膜，形成平均厚度0.5nm的电子注入层。
<10>然后，通过真空蒸镀法在电子注入层上将Al成膜。由此，形成由Al构成的平均厚度150nm的阴极。
<11>然后，以被覆形成的各层的方式被覆玻璃制的保护层(密封部件)，通过环氧树脂进行固定、密封。
通过以上工序制造图1所示的发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.2eV。
(实施例2)
除了使第1中间层的厚度为5nm以外，其余与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.2eV。
(实施例3)
除了使第2中间层的厚度为1nm以外，其余与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.2eV。
(实施例4)
除了使第2中间层的厚度为5nm以外，其余与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.2eV。
(实施例5)
除了使用上述化学式(3)所示的TPD作为第1中间材料以外，其余与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.3eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.2eV。
(实施例6)
除了使用上述化学式(4)所示的ADN作为第2中间材料以外，其余与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，它们的差为0.3eV。
(实施例7)
在工序<5>中，在第1中间层的形成和第2中间层的形成之间进行第3中间层的形成，并且使用上述化学式(4)所示的ADN作为第2中间材料、使用上述化学式(5)所示的TBADN作为第3中间材料，除此之外与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。由此，制造如图3所示的发光元件。
这里，第3中间层的形成是通过采用真空蒸镀法使第3中间材料蒸镀在第1中间层上而进行的。此外，第3中间层的平均厚度为10nm。
此外，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.2eV。
(实施例8)
除了使第2中间层的厚度为30nm以外，其余与上述实施例7同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.2eV。
(比较例1)
除了省略第2中间层以外，与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.3eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级小，其差为0.3eV。
(比较例2)
除了省略第2中间层以外，与上述实施例1同样地进行，制造发光元件。
这里，第1中间材料的HOMO的能级比红色发光层的构成材料(主体材料)的HOMO的能级大，其差为0.2eV。
此外，第2中间材料的LUMO的能级比蓝色发光层的构成材料(主体材料)的LUMO的能级大，其差为0.3eV。
2.评价
2-1.发光效率的评价
对于各实施例和各比较例，使用直流电源对发光元件接通10mA/cm2的恒定电流，测定这时的电压值(驱动电压)和电流效率。应予说明的是，在各测定中，在各实施例和各比较例中，分别对5个发光元件测定电压值和电流效率。
其结果示于表1。
[表1]
Figure A20081016717800411
2-2.发光寿命的评价
对于各实施例和各比较例，使用直流电源对发光元件持续接通100mA/cm2的恒定电流，其间使用亮度计测定亮度，测定该亮度达到初期亮度的80％的时间(LT80)。应予说明的是，各实施例和各比较例中，分别对5个发光元件测定半衰期的值。其结果示于表1。
2-3.色度的评价
对于各实施例和各比较例，使用直流电源对发光元件接通1mA/cm2的恒定电流，使用色度计求出光的色度(x，y)。此外，对于各实施例和各比较例，使用直流电源对发光元件接通50mA/cm2的恒定电流，使用色度计求出光的色度(x，y)。
由表1可知，各实施例的发光元件与比较例的发光元件相比，色度平衡和发光效率具有同等水平或在其之上，耐久性优异。

Claims (22)

1.一种发光元件，其特征在于，具有：
阴极；
阳极；
设于所述阴极和所述阳极之间、发出第1颜色的光的第1发光层；
设于所述第1发光层和所述阴极之间、发出与所述第1颜色不同的第2颜色的光的第2发光层；以及
在所述第1发光层和所述第2发光层之间、以与它们相接的方式设置的中间层，
所述中间层具有阻止激子的能量在所述第1发光层和所述第2发光层之间移动的功能，所述中间层包含第1中间层和第2中间层而构成，
所述第1中间层与所述第1发光层相接，并且以第1中间材料为主材料而构成；所述第2中间层与所述第2发光层相接，并且以不同于所述第1中间材料的第2中间材料为主材料而构成。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第1中间材料或所述第2中间材料的最高占据轨道的能级高于所述第1发光层的构成材料的最高占据轨道的能级。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其中，所述第1中间材料和所述第2中间材料各自的最高占据轨道的能级，介于所述第1发光层的最高占据轨道的能级和所述第2发光层的最高占据轨道的能级之间。
4.根据权利要求2或3所述的发光元件，其中，所述第1中间材料的最高占据轨道的能级高于所述第1发光层的构成材料的最高占据轨道的能级，且所述第1中间材料的最高占据轨道的能级与所述第1发光层的构成材料的最高占据轨道的能级之差为0.1～0.4eV。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的发光元件，其中，所述第1中间材料或所述第2中间材料的最低空轨道的能级低于所述第2发光层的构成材料的最低空轨道的能级。
6.根据权利要求5所述的发光元件，其中，所述第1中间材料和所述第2中间材料各自的最低空轨道的能级，介于所述第1发光层的最低空轨道的能级和所述第2发光层的最低空轨道的能级之间。
7.根据权利要求5或6所述的发光元件，其中，所述第2中间材料的最低空轨道的能级低于所述第2发光层的构成材料的最低空轨道的能级，且所述第2中间材料的最低空轨道的能级与所述第2发光层的构成材料的最低空轨道的能级之差为0.1～0.4eV。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的发光元件，其中，所述第1中间材料的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙，大于所述第1发光层的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的发光元件，其中，所述第2中间材料的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙，大于所述第2发光层的最低空轨道与最高占据轨道之间的能隙。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的发光元件，其中，所述第1中间层的空穴输送性比所述第2中间层的空穴输送性高。
11.根据权利要求10所述的发光元件，其中，所述第1中间材料含有胺系空穴输送材料。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的发光元件，其中，所述第2中间层的电子输送性比所述第1中间层的电子输送性高。
13.根据权利要求12所述的发光元件，其中，所述第2中间材料含有并苯系双极材料。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的发光元件，其中，所述中间层含有第3中间层，所述第3中间层在所述第1中间层和所述第2中间层之间、以与它们相接的方式设置，并且含有与所述第1中间材料和所述第2中间材料不同的第3中间材料而构成。
15.根据权利要求14所述的发光元件，其中，所述第3中间材料的最高占据轨道的能级，介于所述第1中间材料的最高占据轨道的能级和所述第2中间材料的最高占据轨道的能级之间。
16.根据权利要求14或15所述的发光元件，其中，所述第3中间材料的最低空轨道的能级，介于所述第1中间材料的最低空轨道的能级和所述第2中间材料的最低空轨道的能级之间。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的发光元件，其中，具有第3发光层，所述第3发光层设于所述第1发光层和所述阳极之间或者所述第2发光层和所述阴极之间，发出不同于所述第1颜色和所述第2颜色的第3颜色的光。
18.根据权利要求17所述的发光元件，其中，所述第3发光层设于所述第2发光层和所述阴极之间，所述第1发光层是发出作为所述第1颜色的红色的光的红色发光层；所述第2发光层是发出作为所述第2颜色的蓝色的光的蓝色发光层；所述第3发光层是发出作为所述第3颜色的绿色的光的绿色发光层。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的发光元件，其中，所述中间层的平均厚度为100nm以下。
20.根据权利要求19所述的发光元件，其中，所述第1中间层和所述第2中间层各自的平均厚度为1～50nm。
21.一种显示装置，其特征在于，具备权利要求20所述的发光元件。
22.一种电子机器，其特征在于，具备权利要求21所述的显示装置。
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