CN101461073A

CN101461073A - 发光元件、发光器件和电子器件

Info

Publication number: CN101461073A
Application number: CN200780020298.0A
Authority: CN
Inventors: 大泽信晴
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: US20080006822A1; TWI492666B; US20120091442A1; CN101931056B; KR101384785B1; CN101461073B; TW201442561A; US7649211B2; TW200816537A; JP2012156143A; TWI475735B; TWI446607B; JP5564526B2; JP2008204934A; TW201017949A; JP5094218B2; KR20100017799A; KR101084100B1; US8860019B2; KR20090029718A

Abstract

本发明提供发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；和在该电子传输层和空穴传输层之间的第一层和第二层，其中该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，和将电压施加到该第一电极和第二电极上，以致该第一有机化合物和第二有机化合物都发光。

Description

发光元件、发光器件和电子器件

技术领域

[0001]

本发明涉及电流激励型发光元件。此外，本发明涉及具有该发光元件的发光器件和电子器件。

背景技术

[0002]

近些年来，对于使用电致发光的发光元件进行了广泛地研究和开发。在此类发光元件的基本结构中，具有发光性能的物质插在一对电极之间。通过向这个元件施加电压，可以获得来自具有发光性能的物质的发光。

[0003]

因为此类发光元件是自发光型的，所以认为该发光元件优于液晶显示器的优点在于像素可见性高，不需要背灯等并因此适合作为平板显示元件。此外，此类发光元件的其它优点是该元件可以制造得薄且轻并且响应速度非常高。

[0004]

因为这种发光元件能形成为膜状，所以通过形成大面积元件就可以轻易得到表面发光。这是难以通过以白炽灯或LED为代表的点光源或以荧光灯为代表的线光源获得的特征。因此，这种发光元件作为适用于照明等的表面光源是极其有效的。

[0005]

使用电致发光的发光元件根据它们是否使用有机化合物或无机化合物作为具有发光性能的物质来进行广泛分类。

[0006]

当有机化合物用作发光物质时，通过施加电压到发光元件上，将电子和空穴从一对电极注入包括发光有机化合物的层中，以致电流流过。电子和空穴(即载流子)重组，并因此，发光有机化合物被激发。该发光有机化合物从激发态返回到基态，因此发射光。基于这种机理，此类发光元件称作电流激励型发光元件。

[0007]

应指出的是，通过有机化合物产生的激发态可以为单重激发态或三重激发态，并且来自单重激发态的发光称为荧光，而来自三重激发态的发光称为磷光。

[0008]

在改进此类发光元件的元件特性中，存在大量取决于所使用的材料的问题，并且为了解决所述问题，已进行了元件结构、材料开发等的改进。

[0009]

例如，参考文献1描述了一种发光元件，其中客体物质分散在电极之间的整个有机功能层中以提高电子和空穴的注射和重组可能性。然而，参考文献1没有涉及发光元件的寿命。

[0010]

此种包括发光有机化合物的发光元件可以在比使用无机化合物的发光元件低的电压下驱动；然而，此种包括发光有机化合物的发光元件具有问题，因为其寿命短。因此，此类发光元件具有较长寿命是合乎需要的(参考文献1：日本出版专利申请号H 6-158038)。

发明内容

[0011]

鉴于上述问题，本发明的目的是提供具有长寿命的发光元件。此外，本发明的另一个目的是提供具有长寿命的发光元件和电子器件。

[0012]

根据本发明，将发光元件中发光层的相当大的发光区域设置在该发光层的中心附近。换句话说，发光层由具有不同载流子传输性能的层的组合构成以致发光区域设置在该发光层的中心附近，而不是设置在发光层和空穴传输层间的界面或发光层和电子传输层间的界面处。

[0013]

因此，本发明一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；和在该电子传输层和空穴传输层之间的第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0014]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；和在该电子传输层和空穴传输层之间的第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV，和该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV，和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0015]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；和在该电子传输层和空穴传输层之间的第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物包含三环稠合芳族化合物、四环稠合芳族化合物、五环稠合芳族化合物和六环稠合芳族化合物中的至少一种，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0016]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；和在该电子传输层和空穴传输层之间的第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物对氧化反应和还原反应是可逆的，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0017]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；和在该电子传输层和空穴传输层之间的第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物是蒽衍生物，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0018]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；和在该电子传输层和空穴传输层之间的第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级间的差值是0.3eV或更低，该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级间的差值是0.3eV或更低，将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0019]

更优选，在上述结构中，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级间的差值是0.1eV或更低，该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级间的差值是0.1eV或更低。

[0020]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的发光层，并且该发光层包括第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0021]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的发光层，并且该发光层包括第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV，和该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV，和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0022]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的发光层，并且该发光层包括第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物包含三环稠合芳族化合物、四环稠合芳族化合物、五环稠合芳族化合物和六环稠合芳族化合物中的至少一种，将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0023]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的发光层，并且该发光层包括第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物对氧化反应和还原反应是可逆的，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0024]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的发光层，并且该发光层包括第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物是蒽衍生物，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0025]

本发明另一个方面是发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的发光层，并且该发光层包括第一层和第二层。在该发光元件中，该第一层包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，该第二层包括第二有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，该第一层经形成与该第二层的第一电极面接触，该第一有机化合物和第二有机化合物是相同的化合物，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级间的差值是0.3eV或更低，该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级间的差值是0.3eV或更低，和将电压施加到该第一电极和第二电极上满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

[0026]

[0027]

此外，本说明书中的发光器件包括图像显示器、发光器件和光源(包括照明设备)。另外，所述发光器件包括下列所有模块：其中连接器如FPC(挠性印刷电路)、TAB(带自动连接)带或TCP(带载流子包装)附着于其中形成了发光元件的面板的模块；在TAB载带或者TCP的末端处具有印刷布线板的模块；和IC(集成电路)通过COG(玻璃覆晶)技术直接安装在发光器件上的模块。

[0028]

在其显示部分中使用本发明发光元件的电子器件也包括在本发明本发明范畴中。因此，本发明电子器件在其显示部分中安装有上述发光元件和控制该发光元件发光的控制器。

[0029]

在本发明的发光元件中，在发光层的中心附近，而不是在发光层和空穴传输层间的界面或发光层和电子传输层间的界面处形成发光区域，并因此，该发光元件由于发光区域与该空穴传输层或电子传输层邻接而引起的恶化更少。换句话说，亮度随时间的改变小并且可以提供具有长寿命的发光元件。

[0030]

此外，将本发明的发光元件应用于发光器件和电子器件，以致该发光器件和电子器件可以具有较长寿命。

[0031]

附图说明

在附图中：

图1A-1C显示根据本发明的发光元件；

图2显示根据本发明的发光元件；

图3显示根据本发明的发光元件；

图4A和4B显示根据本发明的发光器件；

图5显示根据本发明的发光器件；

图6A-6D显示根据本发明的电子器件；

图7显示根据本发明的电子器件；

图8显示根据本发明的照明设备；

图9显示根据本发明的照明设备；

图10显示实施例的发光元件；

图11是显示实施例1中形成的发光元件的电流效率-亮度特性的图；

图12是显示实施例1中形成的发光元件的电压-亮度特性的图；

图13是显示实施例1中形成的发光元件的亮度-电流效率特性的图；

图14是显示实施例1中形成的发光元件的发射光谱的图；

图15是显示实施例1中形成的发光元件的归一化亮度的时间依赖性的图；

图16A和16B是显示DPAnth的氧化反应特性的图；

图17A和17B是显示DPAnth的还原反应特征的图；

图18A和18B是显示CzPA的氧化反应特性的图；

图19A和19B是显示CzPA的还原反应特征的图；

图20是显示根据本发明的发光元件的能级的视图；

图21是显示实施例3中形成的发光元件的电流效率-亮度特性的图；

图22是显示实施例3中形成的发光元件的电压-亮度特性的图；

图23是显示实施例3中形成的发光元件的亮度-电流效率特性的图；

图24是显示实施例3中形成的发光元件的发射光谱的图；

图25是显示实施例3中形成的发光元件的归一化亮度的时间依赖性的图；

图26A和26B是显示N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA)的¹H-NMR谱的图；

图27A和27B是显示N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA)的¹H-NMR谱的图；

图28A和28B是显示N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA)的¹³C-NMR谱的图；

图29A和29B是显示N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)的¹H-NMR谱的图；

图30是显示N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)的吸收光谱的图；

图31是显示N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)的发射光谱的图；和

图32A和32B是显示N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)的CV测量结果的图。

[0032]

下文中，将参照附图描述本发明的实施方案模式。应指出，本发明可以按许多不同模式进行。本领域技术人员容易理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本文公开的模式和细节按各种方式作出修改。因此，应该指出，本发明不应该解释为限于下面给出的实施方案模式的描述。

[0033]

应指出的是，在本说明书中，单词＂复合＂不仅是指其中简单地混合两种材料的状态，而且是指其中混合多种材料并且电荷在该材料间传递的状态。

[0034]

实施方案模式1

下文将参照图1A描述本发明发光元件的一个模式。

[0035]

本发明的发光元件包括在一对电极之间的多个层。在本说明书中，在该对电极间形成的多个层统称为EL层。

[0036]

在这个实施方案模式中，发光元件包括第一电极102、第二电极104和在该第一电极102和第二电极104间形成的EL层103。此外，在这个实施方案模式中，第一电极102用作阳极，第二电极104用作阴极。换句话说，当将电压施加到第一电极102和第二电极104上满足该第一电极102的电势高于该第二电极104时，可以获得光发射。下面将描述此种情形。

[0037]

基材101用作发光元件的支撑体。作为基材101，可以例如使用玻璃、塑料等。应指出，可以使用除玻璃或塑料以外的材料，只要它们可以发挥作为发光元件支撑体的作用。

[0038]

第一电极102优选由各自具有高功函数(具体来说，4.0eV或更高的功函数是优选的)的金属、合金、导电化合物、它们的混合物等形成。具体来说，给出例如，氧化铟-氧化锡(ITO：氧化铟锡)、含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO：氧化铟锌)、含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等。这些导电性金属氧化物的薄膜一般通过溅镀形成；然而，也可以使用溶胶-凝胶法等。例如，氧化铟-氧化锌(IZO)可以通过使用在氧化铟中掺入1-20wt％氧化锌的靶材进行溅射来形成。此外，含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)可以通过使用在氧化铟中掺入0.5-5wt％氧化钨和0.1-1wt％氧化锌的靶材的溅射来形成。此外，还可以使用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、钛(Ti)、金属材料的氮化物(例如氮化钛：(TiN))等。

[0039]

对EL层103的堆叠结构没有特别限制，并且可以酌情组合由具有高电子传输性的物质、具有高空穴传输性的物质、具有高电子注入性的物质、具有高空穴注入性的物质、双极性物质(具有高电子传输性和高空穴传输性的物质)等形成的层。例如，可以酌情组合空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和/或类似物而构成EL层103。下面将给出形成这些层中每一个的特定材料。图1A-1C示出了其中顺序堆叠第一电极102、空穴传输层112、发光层111、电子传输层113和第二电极104的实例。

[0040]

空穴注入层可以在第一电极102和空穴传输层112之间形成。空穴注入层是具有高空穴注入性能的层。作为具有高空穴注入性能的材料，可以使用氧化钼(MoOx)、氧化钒(VOx)、氧化钌(RuOx)、氧化钨(WOx)、氧化锰(MnOx)等。此外，有可能使用酞菁基化合物例如酞菁(H₂Pc)或铜酞菁(CuPc)，高分子例如聚(3，4-亚乙二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT/PSS)等形成空穴注入层。

[0041]

或者，作为空穴注入层，可以使用包含受体物质的具有空穴传输性能的物质的复合材料。应指出的是，通过使用这样包含受体物质的具有高空穴传输性能的物质，可以选择用于形成电极的材料而不用顾及其功函数。换句话说，除了具有高功函数的材料，还可使用具有低功函数的材料作为第一电极102。作为受体物质，可给出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称；F₄-TCNQ)、氯醌等。此外，可以给出过渡金属氧化物。此外，可给出属于周期表第4至8族的金属的氧化物。具体来说，氧化钒，氧化铌，氧化钽，氧化铬，氧化钼，氧化钨，氧化锰和氧化铼是优选的，因为它们的电子接受性能高。其中，氧化钼是特别优选的，因为它在空气中稳定并且其吸湿性能低并容易处理。

[0042]

作为用于复合材料的有机化合物，可以使用各种化合物，例如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳族烃和高分子化合物(例如低聚物、枝状体或聚合物)。用于复合材料的有机化合物优选是具有高空穴传输性能的有机化合物。具体地，优选使用具有10^-6cm²/Vs或更高的空穴迁移率的物质。然而，还可以使用除上述材料之外的物质，只要该物质的空穴传输性高于其电子传输性。下面具体示出了可用于复合材料的有机化合物。

[0043]例如，作为芳族胺化合物，可以给出以下：N，N′-双(4-甲基苯基)-N，N′-二苯基-对亚苯基二胺(简称：DTDPPA)；4，4′-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DPAB)；4，4′-双(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DNTPD)；1，3，5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(简称：DPA3B)等。

[0044]

作为可以用于复合材料的咔唑衍生物，具体来说，可以给出以下：

3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA1)；3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)；3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)等。

[0045]

此外，作为可以用于复合材料的咔唑衍生物，还可以使用4，4′-二(N-咔唑基)联苯(简称：CBP)；1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称：TCPB)；9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)；1，4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2，3，5，6-四苯基苯等。

[0046]

作为可以用于复合材料的芳族烃，可以给出以下，例如：2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(简称：t-BuDNA)；2-叔丁基-9，10-二(1-萘基)蒽；9，10-双(3，5-二苯基苯基)蒽(简称：DPPA)；2-叔丁基-9，10-双(4-苯基苯基)蒽(简称：t-BuDBA)；9，10-二(2-萘基)蒽(简称：DNA)；9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)；2-叔丁基蒽(简称：t-BuAnth)；9，10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称：DMNA)；9，10-双[2-(1-萘基)苯基]-2-叔丁基蒽；9，10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽；2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽；2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽；9，9′-联蒽；10，10′-二苯基-9，9′-联蒽；10，10′-双(2-苯基苯基)-9，9′-联蒽；10，10′-双[(2，3，4，5，6-五苯基)苯基]-9，9′-联蒽；蒽；并四苯；红荧烯；二萘嵌苯；2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯等。除那些之外，还可以使用并五苯、六苯并苯等。具体来说，具有1×10^-6cm²/Vs或更高的空穴迁移率且具有14-42个碳原子的芳族烃是尤其优选的。

[0047]

可以用于复合材料的芳族烃可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳族烃，可举出以下，例如：4，4′-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：DPVBi)；9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称：DPVPA)等。

[0048]

此外，也可以使用高分子化合物例如聚(N-乙烯基咔唑)(简称：PVK)或聚(4-乙烯基三苯基胺)(简称：PVTPA)。

[0049]

空穴传输层112是包含具有高空穴传输性能的物质的层。作为具有高空穴传输性能的物质，例如，可以使用芳族胺化合物如4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB或α-NPD)、N，N′-双(3-甲基苯基)-N，N′-二苯基-[1，1′-联苯]-4，4′-二胺(简称：TPD)、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺(简称：TDATA)、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(简称：MTDATA)、或4，4′-双[N-(螺-9，9′-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)。这些物质主要是各自具有10^-6cm²/Vs或更高的空穴迁移率的物质。然而，也可以使用除此这些物质之外的其它材料，只要该材料的空穴传输性高于其电子传输性。包含具有高空穴传输性能的物质层不限于单层，并且也可以堆叠两个或多个包含前述物质的层。

[0050]

发光层111是包括具有高发光性能的物质的层。在本发明的发光元件中，发光层包括第一层121和第二层122。第一层121包括第一有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，并且第二层122包括该第一有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物。将该第一层提供在第二层的第一电极面上，换言之，提供在该第二层的阳极面上。

[0051]

第一有机化合物是具有高发光性能的物质，并且可以使用各种材料。具体来说，可以使用材料，例如N，N′-二甲基喹吖啶酮(简称：DMQd)、N，N′-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)、香豆素6、香豆素545T、(2-{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-叉基)丙二腈(简称：DCM1)、{2-甲基-6-[2-(2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-叉基}丙二腈(简称：DCM2)、{2-(1，1-二甲乙基)-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-4-叉基}丙二腈(简称：DCJTB)、5，12-二苯基并四苯(简称：DPT)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：YGAPA)、4，4′-(2-叔丁基蒽-9，10-二基)双{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基苯胺}(简称：YGABPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)、N，N″-(2-叔丁基蒽-9，10-二基二-4，1-亚苯基)双[N，N′，N′-三苯基-1，4-亚苯基二胺](简称：DPABPA)、N，N′-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N′-二苯基二苯乙烯-4，4′-二胺(简称：YGA2S)、N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基二苯乙烯-4-胺(简称：YGAS)、N，N′-二苯基-N，N′-双(9-苯基咔唑-3-基)二苯乙烯-4，4′-二胺(简称：PCA2S)、4，4′-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：DPVBi)、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简称：TBP)、二萘嵌苯、红荧烯、1，3，6，8-四苯基芘等。

[0052]

包括在第一层121中的具有空穴传输性能的有机化合物是显示空穴传输性能比电子传输性能高的物质。包括在第二层122中的具有电子传输性能的有机化合物是显示电子传输性能比空穴传输性能高的物质。

[0053]

在此，图20示出了图1A和1B中所示的本发明发光元件的能带图的实例。在图20中，从第一电极102注射的空穴被注入第一层121。注入第一层121的空穴经由第一层121传输并进一步进入第二层122。在此，包括在第二层122中的具有电子传输性能的有机化合物是显示电子传输层比空穴传输层高的物质，并因此，注入第二层122的空穴难以运动。因此，在第一层121和第二层122间的界面附近存在许多空穴。此外，可以抑制其中空穴和电子到达电子传输层113而不重组的现象发生。

[0054]

另一方面，从第二电极104注射的电子被注入第二层122。注入第二层122的电子经由第二层122传输，并进一步注入第一层121。在此，包括在第一层121中的具有空穴传输性能的有机化合物是显示空穴传输性能比电子传输性能高的物质，并因此，注入第一层121的电子难以运动。因此，在第一层121和第二层122间的界面附近存在许多电子。此外，可以抑制其中空穴和电子到达空穴传输层112而不重组的现象发生。

[0055]

如上所述，许多空穴和电子存在于第一层121和第二层122间的界面附近的区域131中，以致可以提高该界面附近的区域131中的重组度。换句话说，发光区域在该发光层111的中心附近形成。结果，可以抑制其中空穴到达电子传输层113和电子到达空穴传输层112而不重组的现象发生，以致可以防止重组度的降低。因此，可以防止载流子平衡随时间降低，这致使可靠性提高。

[0056]

为了将空穴和电子注入第一层121，具有空穴传输性能的有机化合物是可以被氧化和还原的有机化合物是必要的。因此，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)优选大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV。此外，该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)优选大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV。

[0057]

类似地，为了将空穴和电子注入第二层122，具有电子传输性能的有机化合物是可以被氧化和还原的有机化合物是必要的。因此，该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)优选大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV。此外，该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)优选大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV。

[0058]

作为最高已占分子轨道能级(HOMO能级)和最低未占分子轨道能级(LUMO能级)的测量方法，存在使用循环伏安法(CV)测量值的计算方法。或者，采用光电子光谱器件测量呈薄膜状态的电离电势并且可以计算HOMO能级。然后，可以由该结果和从薄膜状态下的吸收光谱获得的能隙计算LUMO能级。

[0059]

作为此类可以氧化和还原的有机化合物，给出三环稠合芳族化合物、四环稠合芳族化合物、五环稠合芳族化合物和六环稠合芳族化合物。具体来说，给出蒽衍生物、菲衍生物、芘衍生物、

衍生物、二苯并[g，p]

衍生物等。例如，作为可以用于第一层的具有空穴传输性能的化合物，可以给出9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)、N，N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：DPhPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)、N，9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPBA)、6，12-二甲氧基-5，11-二苯基

、N，N，N′，N′，N″，N″，N″′，N″′-八苯基二苯并[g，p]

-2，7，10，15-四胺等。作为可以用于第二层的具有电子传输性能的化合物，可以给出9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)、3，6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：DPCzPA)、9，10-双(3，5-二苯基苯基)蒽(简称：DPPA)、9，10-二(2-萘基)蒽(简称：DNA)、2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(简称：t-BuDNA)、9，9-联蒽(简称：BANT)、9，9′-(二苯乙烯-3，3′-二基)二菲(简称：DPNS)、9，9′-(二苯乙烯-4，4′-二基)二菲(简称：DPNS2)、3，3′，3″-(苯-1，3，5-三基)三芘(简称：TPB3)等。

[0060]

如上面参照图20所述，本发明的发光元件经构造满足空穴从第一层121注入第二层122。因此，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)和该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)间的差异优选较小。此外，本发明的发光元件经构造满足电子从第二层122注入第一层121。因此，该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级(LUMO能级)间的差异优选较小。如果该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)和该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)间的差异较大，则该发光区域到达第一层侧面或第二层侧面。类似地，如果该具有空穴传输性能的有机化合物的LUMO能级和该具有电子传输性能的有机化合物的LUMO能级间的差异较大，则该发光区域到达第一层侧面或第二层侧面。因此，该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)和该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级(HOMO能级)间的差值优选是0.3eV或更低，更优选0.1eV。此外，该具有空穴传输性能的有机化合物的LUMO能级和该具有电子传输性能的有机化合物的LUMO能级间的差值是0.3eV或更低，更优选0.1eV或更低。

[0061]

此外，发光元件通过电子和空穴的重组提供光发射，并因此，用于发光层111的有机化合物优选是稳定的，即使当重复氧化反应和还原反应的时候仍如此。换句话说，该有机化合物优选对氧化反应和还原反应是可逆的。具体来说，该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物优选是稳定的，即使当重复氧化反应和还原反应的时候仍如此。可以通过采用循环伏安法(CV)测量确认当重复氧化反应和还原反应时该有机化合物是否是稳定的。

[0062]

具体来说，当在CV测量中重复氧化反应和还原反应时，观察到在有机化合物的氧化反应中氧化峰值电势(E_pa)或还原反应中还原峰值电势(E_pc)的改变，从而确认当重复该氧化反应和还原反应时该有机化合物是否是稳定的。氧化反应和还原反应的重复数目优选较大；然而，当重复反应50-200次时，可以估计相当大的稳定性。在象这样的测量中，在用于发光层111的具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物中，氧化峰值电势的强度和还原峰值电势的强度的改变优选小于50％，更优选小于30％。换句话说，例如，优选保持50％或更高的峰强度，即使当氧化峰值电势减小时。更优选保持70％或更高的峰强度。此外，氧化峰值电势和还原峰值电势的值的改变优选是0.05V或更低。更优选该改变是0.02V或更低。

[0063]

作为即使当重复氧化反应和还原反应时仍可以稳定的有机化合物，换言之对氧化反应和还原反应可逆的有机化合物，蒽衍生物是尤其优选的。作为包括在第一层121中的具有空穴传输性能的有机化合物的实例，具体来说，可以给出9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)、N，N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：DPhPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)、N，9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPBA)等。作为包括在第二层122中的具有电子传输性能的有机化合物的实例，具体来说，给出9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)、3，6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：DPCzPA)、9，10-双(3，5-二苯基苯基)蒽(简称：DPPA)、9，10-二(2-萘基)蒽(简称：DNA)、2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(简称：t-BuDNA)、9，9′-联蒽(简称：BANT)等。此类蒽衍生物是优选的，因为此类蒽衍生物是稳定的，即使当重复氧化反应和还原反应的时候仍如此。

[0064]

对于包括在第一层中的具有高发光性能的物质和包括在第二层中的具有高发光性能的物质，使用相同的物质，从而使得可能在该发光层的中心附近发光。另一方面，如果对于第一层和第二层使用具有高发光性能的不同物质，则存在光仅从第一层和第二层中的一个射出的可能性。当光仅从一个层射出时，难以在发光层的中心附近发光。此外，当使用具有高发光性能的不同物质形成第一层和第二层时，具有高发光性能的物质都发光，并因此，不能获得具有优异色纯度的光发射。此外，存在光发射的颜色改变的可能性。因此，包括在第一层中的具有发光性能的物质和包括在第二层中的具有发光性能的物质优选是相同的。

[0065]

用作发光层的第一层和第二层的材料可以鉴于上述观点酌情选择和组合。

[0066]

电子传输层113是包含具有高电子传输性能的物质的层。例如，可以使用包含具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物的层，例如三(8-羟基喹啉合)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(III)(简称：Almq₃)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉合)铍(II)(简称：BeBq₂)、或双(2-甲基-8-羟基喹啉合)(4-苯基苯酚合)铝(III)(简称：BAlq)。或者，可以使用具有噁唑基或噻唑基配体的金属配合物，例如双[2-(2-羟苯基)苯并噁唑合]锌(简称：Zn(BOX)₂)或双[2-(2-羟苯基)苯并噻唑合]锌(简称：Zn(BTZ)₂)等。除金属配合物之外，还可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)、浴铜灵(缩写：BCP)等。在此提及的材料主要是各自具有10^-6cm²/Vs或更高的电子迁移率的材料。电子传输层可以由除上述那些外的其它材料形成，只要该材料具有比空穴传输性能高的电子传输性能。另外，电子传输层不限于单层，并且可以堆叠由上述物质制成的两个或更多个层。

[0067]

此外，可以在第一电子传输层113和第二电极104之间提供电子注入层，其是包括高电子注入性能的层。作为电子注入层，可以使用碱金属、碱土金属或其化合物例如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF₂)。例如，可以使用包含碱金属、碱土金属或其化合物例如含镁(Mg)的Alq的具有电子传输性能的材料层。通过使用含碱金属或碱土金属的具有电子传输性能的物质的层作为电子注入层，有效地进行从第二电极104的电子注射，这是优选的。

[0068]

第二电极104可以由具有低功函数(具体地，3.8eV或更低的功函数是优选的)的金属、合金、导电化合物或其混合物形成。作为此种阴极材料的典型实例，可以使用属于周期表第1族或第2族的元素，即碱金属如锂(Li)或铯(Cs)；或碱土金属如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)；包含这些的合金(如MgAg或AlLi)；稀土金属如铕(Er)或镱(Yb)；包含此类稀土金属的合金等。然而，当在第二电极104和电子传输层之间提供电子注入层时，第二电极104可以由各种导电材料如Al、Ag、ITO、或含有硅或氧化硅的氧化铟锡形成，而与其功函数无关。

[0069]

作为EL层103的形成方法，可以采用各种方法，并且可以使用湿法或干法。例如，可以使用真空蒸镀法、喷墨法、旋涂法等。对于每一电极或每一层可以采用不同的形成方法。

[0070]在具有上述结构的本发明的发光元件中，电流由于第一电极102和第二电极104之间产生的电势差而流动并且空穴和电子在EL层103中重组以致发射光。更具体地说，在EL层103中的发光层111中，发光区域在第一层121和第二层122的中心附近形成。

[0071]

发射光经过第一电极102和第二电极104中的一个或两个提取出。因此，第一电极102和第二电极104中一个或两个是具有透光性能的电极。当仅第一电极102是具有透光性能的电极时，从基材那侧经过第一电极102提取光，如图1A所示。此外，当仅第二电极104是具有透光性能的电极时，光经过第二电极104从与基材相反的那侧提取，如图1B所示。此外，当第一电极102和第二电极104都是具有透光性的电极时，光经过第一电极102和第二电极104从基材那侧和与基材相反的那侧提取，如图1C所示。

[0072]

提供在第一电极102和第二电极104之间的层的结构不限于上述实例。除上述结构之外，还可以采用任何结构，其中将使空穴和电子重组的发光区域提供在离开第一电极102和第二电极104的部分中，并且发光区域包括第一层121和第二层122以致可以防止由发光区域和金属的靠近而引起的光消失。

[0073]

换句话说，对该层的堆叠结构没有特别限制，可以将由具有高电子传输性的物质、具有高空穴传输性的材料、具有高电子注入性的物质、具有高空穴注入性的物质、双极性物质(具有高电子传输性和高空穴传输性的材料)、空穴阻挡材料等制成的层自由地组合。

[0074]

图2所示的发光元件具有这样的结构：其中在基材301上顺序地堆叠用作阴极的第二电极304、EL层303、用作阳极的第一电极302。EL层303包括空穴传输层312、发光层311和电子传输层313，而发光层311包括第一层321和第二层322。第一层321提供在第一电极面上，而不提供在第二层322面上，并且该第一电极用作阳极。

[0075]

在这个实施方案模式中，在由玻璃、塑料等制成的基材上形成发光元件。在一个基材上形成多个这样的发光元件，从而形成可以制造的无源发光器件。此外，可以在玻璃、塑料等的基材上形成薄膜

管(TFT)，并且可在电连接到该TFT的电极上制造发光元件。通过这样，可以制造有源矩阵发光器件，其中TFT控制发光元件的驱动。应指出的是，对TFT的结构不存在特别限制。可以采用交错的TFT或反交错的TFT。此外，在TFT基材上形成的驱动器电路可以使用N型沟道和P型沟道TFT形成或使用N型沟道或P型沟道TFT形成。对用于TFT的半导体薄膜的结晶度也没有特别限制。可以使用无定形半导体薄膜，或可以使用结晶半导体薄膜。

[0076]

在本发明的发光元件中，不是在发光层与空穴传输层之间的界面或发光层与电子传输层之间的界面处，而是在发光层的中心附近形成发光区域。因此，当发光区域与空穴传输层或电子传输层邻接时将可能引起的影响几乎不存在。因此，可以获得不容易退化的具有更长寿命的发光元件。此外，本发明的发光元件的发光层是使用即使当重复氧化反应和还原反应时仍稳定的化合物形成的，因此，即使当重复通过电子和空穴的重组引起的光发射时，也难以退化。因此，可以获得具有更长寿命的发光元件。

[0077]

应指出，这一实施方案模式可以自由地与其它实施方案模式和实施例组合。

[0078]

实施方案模式2

实施方案模式2将参照图3描述发光元件(以下称为堆叠型元件)的模式，其中堆叠了多个根据本发明的发光单元。该发光元件是在第一电极和第二电极之间包括多个发光单元的发光元件。作为发光单元，可以使用实施方案模式1中所示的与EL层相似的结构。换句话说，实施方案模式1中所示的发光元件是具有一个发光单元的发光元件，实施方案模式2将描述具有多个发光单元的发光元件。

[0079]

在图3中，第一发光单元511和第二发光单元512堆叠在第一电极501和第二电极502之间。可以向该第一电极501和第二电极502施加与实施方案模式1中所示的那些类似的电极。第一发光单元511和第二发光单元512可以具有相同的结构或不同的结构，并且作为该结构，可以采用与实施方案模式1中所示出的类似的结构。

[0080]

电荷产生层513包括有机化合物和金属氧化物的复合材料。有机化合物和金属氧化物的复合材料是实施方案模式1中所示的复合材料，并且包括有机化合物和金属氧化物如氧化钒、氧化钼或氧化钨。作为有机化合物，可以使用各种化合物例如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳族烃和高分子化合物(低聚物、枝状体、聚合物等)。作为有机化合物，优选使用具有空穴传输性能的并且具有10^-6cm²/Vs或更大的空穴迁移率的有机化合物。然而，还可以使用除上述材料之外的其它物质，只要该物质的空穴传输性高于其电子传输性。该有机化合物和金属氧化物的复合材料由于优异的载流子注入性能及载流子传输性能所以可以实现低电压驱动及低电流驱动。

[0081]

应指出，电荷产生层513可以通过将该有机化合物和金属氧化物的复合材料与另一种材料结合而形成。例如，可以将含该有机化合物和金属氧化物的复合材料的层与含选自具有供电子性能的物质的化合物和具有高电子传输性能的化合物的层结合。此外，可以将含该有机化合物和金属氧化物的复合材料的层与透明导电性薄膜结合。

[0082]

在任何情况下，只要当将电压施加到第一电极501和第二电极502上时插在第一发光单元511和第二发光单元512之间的电荷产生层513将电子注入这些发光单元之一并将空穴注入另一个，则是可接受的。

[0083]

虽然这一实施方案模式描述了具有两个发光单元的发光元件，但是本发明可以类似地应用于其中将三个或更多发光单元堆叠的发光元件。当在该对电极之间提供电荷产生层时以致如同这一实施方案模式的发光元件分隔多个发光单元时，该元件可以具有长寿命以及高亮度，同时保持低电流密度。当该发光元件用于照明时，由于电极材料电阻引起的电压降可以得到降低，从而在大面积中实现均匀光发射。此外，可以实现低功耗的发光器件，它可以在低电压下驱动。

[0084]

该发光单元发射彼此具有不同颜色的光，从而在整个发光元件中获得具有所需颜色的光发射。例如，在具有两个发光单元的发光元件中，使第一发光单元和第二发光单元的发光颜色互补，以致可以获得在发光元件的整体上发射白光的发光元件。应指出，单词＂互补＂是指颜色之间的关系，其中当混合颜色时获得无色。也就是说，当将从发射互补色的物质获得的光混合时，可以获得白色发光。此外，具有三个发光单元的发光元件也与上述情况相同。例如，当第一发光单元发射红光，第二发光单元发射绿光和第三发光单元发射蓝光时，可以从整个发光元件发射白光。

[0085]

实施方案模式3

[0086]

实施方案模式3将描述具有本发明发光元件的发光器件。

[0087]

这一实施方案模式将参照图4A和4B对其像素部分具有本发明的发光元件的发光器件进行描述。图4A是显示发光器件的俯视图，而图4B是沿图4A的线A-A′和线B-B′切割的剖视图。由虚线显示的参考数字601表示驱动器电路部分(源侧驱动器电路)，602表示像素部分，603表示驱动器电路部分(栅侧驱动器电路)。此外，参考数字604表示密封基材，605表示密封材料；607表示由密封材料605包围

间。

[0088]

引入线608用于传送输入到源侧驱动器电路601和栅侧驱动器电路603的信号，且从作为外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接受视频信号、时钟信号、起动信号、复位信号等。虽然在此仅示出了FPC，但是该FPC可以装备有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光器件不但包括发光器件本身而且包括将FPC或PWB连接到发光器件上的状态。

[0089]

接下来，将参照图图4B描述横截面结构。在元件基材610上形成有驱动器电路部分和像素部分，在此，示出了源侧驱动器电路601(其是驱动器电路部分)和在像素部分602中的一个像素。

[0090]

在源侧驱动器电路601中形成组合了n沟道型TFT623和p沟道型TFT624的CMOS电路。此种驱动器电路可以通过使用各种电路例如CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。虽然这一实施方案模式示出了其中驱动器电路在基材上形成的驱动器集成型式，但本发明不局限于此，并且该驱动器电路可以在基材外部，而不在该基材上形成。

[0091]

像素部分602由多个像素形成，每个像素包含开关TFT611、电流控制TFT612和电连接到电流控制TFT612的漏极上的第一电极613。形成绝缘体614从而覆盖第一电极613的端部。这里，通过使用正性光敏丙烯酸系树脂膜来形成绝缘体614。

[0092]

为了提高覆盖性，形成绝缘物614的上端部或下端部以致具有曲率的曲面。例如，在将正性光敏丙烯酸系树脂用于绝缘体614的情况下，优选仅绝缘物614的上端部具有曲率(0.2-3μm的曲率半径)的曲面。作为绝缘体614，可以使用通过光辐射变得在刻蚀剂中不能溶解的负性光敏材料或通过光辐射变得在刻蚀剂中能溶解的正性光敏材料。

[0093]

在第一电极613上形成EL层616和第二电极617。在此，用作阳极的第一电极613可以使用各种金属、合金、导电化合物或它们的混合物形成。如果第一电极用作阳极，则优选在那些材料当中使用具有高功函数(功函数为4.0eV或更高)的材料等。例如，可以使用一层含硅的氧化铟锡、其中2-20wt％氧化锌(ZnO)混入氧化铟的氧化铟锌(IZO)、氮化钛膜、铬膜、钨膜、Zn膜、Pt膜等。此外，也可使用包括含氮化钛的膜和含铝为主要成分的膜的多层；包括氮化钛膜、含铝为主要成分的膜和氮化钛膜的三层结构。该多层结构能够具有低电线电阻、有利的欧姆接触并发挥阳极作用。

[0094]

EL层616通过各种方法如使用蒸发掩模的蒸发法、喷墨法、旋涂法等形成。EL层616具有实施方案模式1或实施方案模式2中描述的发光层。作为构成EL层616一部分的另一种材料，可以使用低分子材料、中分子材料(包括低聚物和枝状体)或高分子材料。作为用于EL层的材料，不但可以使用有机化合物而且可以使用无机化合物。

[0095]

作为用于第二电极617的材料，可以使用各种类型的金属、合金、导电化合物、这些材料的混合物等。在它们当中，优选各自具有低功函数(功函数为3.8eV或更低)的金属、合金、导电性化合物、它们的混合物等。作为实例，可以给出属于周期表第1或2族的元素，即碱金属如锂(Li)或铯(Cs)、碱土金属如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)或包含任何这些的合金(例如Mg:Ag或Al:Li)等。当EL层616中产生的光透过第二电极617时，第二电极617优选通过使用厚度薄的金属薄膜与透明导电膜(氧化铟-氧化锡(ITO)、含有硅或氧化硅的氧化铟锡，氧化铟锌(IZO)、包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等)的多层形成。

[0096]

当通过用密封材料605将密封基材604和元件基材610彼此贴合时，在元件基材610、密封基材604和密封材料605所包围的空间607中提供发光元件618。空间607可以填充有填料，并且可填充有惰性气体(如氮和氩)，密封材料605等。

[0097]

对于密封材料605，环氧基树脂是优选的。该材料优选允许尽可能少的水分和氧气穿透。作为密封基材604的材料，除了玻璃基材或石英基材之外，还可以使用由FRP(纤维玻璃-增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸系树脂等制成的塑料基材。

[0098]

这样，可以获得具有本发明的发光元件的发光器件。

[0099]

本发明发光器件具有实施方案模式1或实施方案模式2中所示的发光元件。因此，发光器件可以具有长寿命。

[0100]

虽然这一实施方案模式描述了其中通过晶体管控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光器件，但是该发光器件也可以具有无源矩阵型，其中不特别提供用于驱动的元件，例如晶体管来驱动发光元件。图5是通过应用本发明而制造的无源型发光器件的透视图。在图5中，在基材951上的电极952和电极956之间提供EL层955。电极952的端部被绝缘层953覆盖。然后，在绝缘层953上提供分隔层954。分隔层954的侧壁具有这样的梯度以致一个侧壁和另一个侧壁之间的距离随着接近基材表面而变短。换句话说，分隔层954在较短一侧的方向上的横截面是梯形的，其中底面(朝与绝缘层953的表面方向相同的方向且与绝缘层953接触的那面)比上面(朝与绝缘层953的面方向相同的方向且不与绝缘层953接触的那面)短。这样，通过提供分隔层954，可以防止发光元件由于静电等产生缺陷问题。此外，通过包括本发明的具有长寿命的发光元件，可以获得具有长寿命的无源型发光器件。

[0101]

实施方案模式4

实施方案模式4将描述本发明的电子器件，其包括实施方案模式3中描述的发光器件作为其部件。本发明的电子器件各自具有实施方案模式1或实施方案模式2中描述的发光元件，和具有长寿命的显示部分。

[0102]

作为通过使用本发明的发光器件制造的电子器件，给出照相机如摄像机和数字照相机，护目显示器，导航系统，声音再现设备(例如，汽车音频组件或声频组件)，计算机，游戏机，便携式信息端(便携式电脑、移动式电话、便携式游戏机或电子图书)，装备有记录介质的图像再现设备(具体来说，配备有再现记录介质例如数字化通用光盘(DVD)并且显示其图像的显示器件的设备)等。这些电子器件的具体实例在图图6A-6D中示出。

[0103]

图6A示出了根据本发明的电视机，其包括外壳9101、支撑体9102、显示部分9103、扬声器部分9104、视频输入端9105等。在该电视机中，将类似于实施方案模式1和2描述的那些的发光元件按矩阵排列成而形成显示部分9103。该发光元件具有长寿命的优点。因为使用该发光元件形成的显示部分也具有类似的优点，所以该电视机具有长寿命。换句话说，可以提供承受长时间使用的电视机。

[0104]

图6B示出了根据本发明的计算机，其包括主体9201、外壳9202、显示部分9203、键盘9204、外接端口9205、定点设备9206等。在该计算机中，将类似于实施方案模式1和2描述的那些的发光元件按矩阵排列成而形成显示部分9203。该发光元件具有长寿命的优点。因为使用该发光元件形成的显示部分也具有类似的优点，所以该计算机具有长寿命。换句话说，可以提供承受长时间使用的计算机。

[0105]

图6C示出了根据本发明的移动电话，其包括主体9401、外壳9402、显示部分9403、声音输入部分9404、声频输出部分9405、操作键9406、外接端口9407、天线9408等。通过将类似于实施方案模式1和2描述的那些的发光元件按矩阵排列成而形成显示部分9403。该发光元件具有长寿命的优点。因为使用该发光元件形成的显示部分9403也具有类似的优点，所以该移动电话具有长寿命。换句话说，可以提供承受长时间使用的移动电话。

[0106]

图6D示出了根据本发明的摄像机，其包括主体9501、显示部分9502、外壳9503、外接端口9504、遥控接收部分9505、图像接收部分9506、电池9507、声音输入部分9508、操作键9509、目镜部分9510等。在该摄像机中，将类似于实施方案模式1和2描述的那些的发光元件按矩阵排列成而形成显示部分9502。该发光元件具有长寿命的优点。因为使用该发光元件形成的显示部分9502也具有类似的优点，所以该摄像机具有长寿命。换句话说，可以提供承受长时间使用的摄像机。

[0107]

如上所述，本发明的发光器件的应用范围相当宽，并且该发光器件可以应用到所有领域的电子器件。通过使用本发明的发光器件，可以提供具有能够承受长时间使用的长寿命显示部分的电子器件。

[0108]

此外，本发明的发光器件可以用作照明设备。使用本发明发光元件作为照明设备的实例将参照图7进行描述。

[0109]

图7示出了液晶显示器件的实例，其中使用本发明发光器件作为背灯。图7所示的液晶显示器包括外壳901、液晶层902、背灯903和外壳904，其中该液晶层902与驱动器IC 905与连接。该背灯903使用本发明的发光器件，并且经由端子906将电流供给该背灯903。

[0110]

当使用本发明发光器件作为液晶显示器件的背灯时，可以获

有长寿命的背灯。此外，因为本发明的发光器件是表面光发射的照明设备并且该发光器件的放大是可能的，所以可以将背灯做得更大并且该液晶显示器件也可以具有更大的面积。此外，因为该发光器件是薄的并且耗电量少，从而显示器件的厚度和耗电量减小是可能的。

[0111]

图8示出了其中本发明发光器件用作台灯的实例，该台灯是照明设备。图8所示的台灯包括外壳2001和光源2002。本发明的发光器件用作光源2002。因为本发明的发光器件具有长寿命，所以该台灯也可以具有长寿命。

[0112]

图9示出了使用本发明的发光器件作为室内照明设备3001的实例。因为本发明的发光器件可以扩大，所以该发光器件可以用作大面积照明设备。此外，因为本发明的发光器件具有长寿命，所以该照明设备也可以具有长寿命。因此，可以将与参照图6A所述的电视机类似的本发明电视机3002安装在使用本发明的发光器件作为照明设备3001的房间内，以致可以欣赏公共播送或电影。在此情况下，由于该电视机和照明设备都具有长寿命，所以不必要经常购买新的照明设备或电视机(即置换数目小)并且有可能降低环境负担。

实施例1

[0113]

实施例1将参照图10具体描述本发明的发光元件。在这一实施例中使用的有机化合物的结构通式显示如下。

[0114]

[0115]

(发光元件1)

首先，通过溅镀法在玻璃基材2101上形成包含氧化硅的氧化铟锡膜，并形成第一电极2102。厚度是110nm并且电极面积是2mm×2mm。

[0116]

接下来，将形成有第一电极2102的基材固定到被提供在真空蒸镀设备中的基材支架上，满足其上形成有第一电极2102的表面面向下。在将压力降至大约10^-4Pa之后，在第一电极2102上共蒸发4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)，并因此形成包含复合材料的层2103。其厚度为50nm，并且NPB与氧化钼(VI)的重量比调节为4:1(＝NPB:氧化钼)。应指出的是，共蒸发法是其中在一个处理室中同时进行多个蒸发源的蒸发的蒸发法。

[0117]

接下来，通过使用电阻加热的蒸发法形成厚度为10nm的4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)以形成空穴传输层2104。

[0118]

另外，在空穴传输层2104上形成发光层2105。首先，在空穴传输层2104上共蒸发9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)和N，N′-双[4(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N′-二苯基二苯乙烯-4，4′-二胺(简称：YGA2S)以形成厚度为30nm的第一发光层2121。在此，控制DPAnth与YGA2S的重量比为1:0.05(＝DPAnth:YGA2S)。此外，在第一发光层2121上共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N，N′-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N′-二苯基二苯乙烯-4，4′-二胺(简称：YGA2S)以形成厚度为30nm的第二发光层2122。在此，控制CzPA和YGA2S的重量比为1:0.05(＝CzPA:YGA2S)。

[0119]

随后，通过使用电阻加热的蒸发法在发光层2105上形成厚度为10nm的三(8-羟基喹啉合)铝(简称：Alq)膜，以形成电子传输层2106。

[0120]

通过Alq和锂(Li)的共蒸发在电子传输层2106上形成厚度为10nm的电子注入层2107。Alq与锂的重量比调节到1:0.01(＝Alq:锂)。

[0121]

最后，通过使用电阻加热的蒸发法形成厚度为200nm的铝膜以形成第二电极2108。这样，制造了发光元件1。

[0122]

(对比发光元件2)

首先，通过溅发法在玻璃基材上形成包含氧化硅的氧化铟锡膜；藉此形成第一电极。厚度是110nm并且电极面积是2mm×2mm。

[0123]接下来，将形成有第一电极的基材固定到被提供在真空蒸发设备中的基材支架上，满足其上形成有第一电极的表面面向下。在将压力降至大约10^-4Pa之后，在第一电极上共蒸发4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)，并因此形成包含复合材料的层。其厚度为50nm，并且NPB与氧化钼(VI)的重量比调节为4:1(＝NPB:氧化钼)。应指出的是，共蒸发法是其中在一个处理室中同时进行多个蒸发源的蒸发的方法。

[0124]

接下来，通过使用电阻加热的蒸发法形成厚度为10nm的4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)以形成空穴传输层。

[0125]

另外，在空穴传输层上形成发光层。

共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N，N′-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N′-二苯基二苯乙烯-4，4′-二胺(简称：YGA2S)以形成厚度为30nm的发光层。在此，控制CzPA与YGA2S的重量比为1:0.05(＝CzPA:YGA2S)。

[0126]

然后，通过使用电阻加热的蒸发法在该发光层上形成厚度为10nm的Alq膜以形成电子传输层。

[0127]

通过Alq和锂(Li)的共蒸发在该电子传输层上形成厚度为20nm的电子注入层。Alq与锂的重量比调节到1:0.01(＝Alq:锂)。

[0128]

最后，通过使用电阻加热的蒸发法形成厚度为200nm的铝膜，并因此，形成了第二电极。这样，制造了对比发光元件2。

[0129]

图11示出了发光元件1和对比发光元件2的电流密度-亮度特性。图12示出了电压-亮度特性。图13示出了亮度-电流效率特性。图14示出了当供给1mA的电流时的发射光谱。图15示出了当初始亮度是1000cd/m²时发光元件1和对比发光元件2的归一化亮度的时间依赖性。

[0130]

在1000cd/m²的亮度下对比发光元件2的CIE色度坐标是x＝0.16，y＝0.17并且对比发光元件2发射蓝光。此外，在1000cd/m²的亮度下，电流效率、电压和电流密度分别为3.9cd/A、6.4V和25.3mA/cm²。此外，根据图15，在电流流动开始后910小时对比发光元件2显示初始亮度的56％。

[0131]

另一方面，发光元件1在1000cd/m²的亮度下的CIE色度坐标是x＝0.15，y＝0.17，并且对比发光元件2发射蓝光。此外，在1000cd/m²的亮度下，电流效率、电压和电流密度分别为4.0cd/A、7.6V和25.5mA/cm²。此外，根据图15，在电流开始后甚至1050小时发光元件1还显示初始亮度的67％，显而易见，发光元件1是具有长寿命的发光元件。

[0132]

因此，本发明的应用可以提供具有长寿命的发光元件。

实施例2

[0133]

在实施例2中，通过循环伏安测量法(CV)测量用于发光元件1的发光层的9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)和9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)的氧化反应特性和还原反应特征。此外，根据该测量值，计算DPAnth和CzPA的HOMO能级和LUMO能级。此外，使用电化学分析器(ALS型600A，由BAS Inc.制造)进行测量。

[0134]

对于用于CV测量的溶液，使用脱水二甲基甲酰胺(DMF，由AldrichInc.制造，99.8％，目录编号：22705-6)作为溶剂。将是支持电解质的高氯酸四正丁基铵(n-Bu₄NClO₄，由Tokyo Chemical Industry Co.，Ltd.制造，目录编号：T0836)溶解于溶剂中，满足该高氯酸四正丁基铵的浓度为100mmol/L。此外，将待测量的对象溶解，满足将其浓度调节到1mmol/L。另外，将铂电极(PTE铂电极，由BAS Inc.制造)用作工作电极。将铂电极(VC-3 Pt平衡电极(5cm)，由BAS Inc.制造)用作平衡电极。将Ag/Ag⁺电极(RE5非水溶剂参考电极，由BASInc.制造)用作参考电极。应指出的是，在室温下(20-25℃)进行测量。

[0135]

(参考电极的相对于真空能级的势能的计算)

首先，算出实施例2中使用的参考电极(Ag/Ag⁺电极)的相对于真空能级的势能(eV)。换句话说，算出Ag/Ag⁺电极的费密能级。已知的是，在甲醇中的二茂铁的氧化还原电势相对于标准氢电极为+0.610[V vs.SHE](参照文件：ChristiaNR.Goldsmithet al.，J.Am.Chem.Soc.，Vol.124，No.1，83-96，2002)。另一方面，当通过使用实施例2中使用的参考电极来计算在甲醇中的二茂铁的氧化还原电势时，是+0.20V[vs.Ag/Ag⁺]。因此，发现在实施例2中使用的参考电极的势能比标准氢电极的低0.41[eV]。

[0136]

应指出，众所周知，标准氢电极相对于真空能级的势能是-4.44eV(参考文献：Toshihiro Ohnishi and Tamami Koyama，HighmolecularELmaterial，Kyoritsu shuppan，pp.64-67)。因此，实施例2中使用的参考电极相对于真空能级的势能如下：-4.44-0.41＝-4.85[eV]。

[0137]

(测量实施例1：DPAnth)

在该测量实施例1中，通过循环伏安测量法(CV)测量DPAnth的氧化反应特性和还原反应特征。扫描速度是0.1V/sec并进行100次测量循环。

[0138]首先，图16A示出了氧化反应特性的测量结果。在氧化反应特性的测量中，将工作电极相对于参考电极的电势从-0.05扫描到1.20V，然后从1.20V扫描到-0.05V，这是一个循环。

[0139]

如图16A所示，氧化峰值电势E_pa保持在0.93V，在100个循环之前(初始状态)和之后没有改变。此外，在氧化峰值电势中的电流量(氧化峰值电流I_pa)在初始状态下是-11.9μA，在100个循环之后是-8.49μA。甚至在100个循环之后，保持初始状态下电流的71％。因此，可以说DPAnth是对氧化反应稳定的化合物。

[0140]

此外，图16B示出了图16A中初始状态的图。可以观察到，氧化峰值电势E_pa是上述的0.93V，还原峰值电势E_pc是0.81V。因此，半波电势(E_pa和E_pc间的中间电势)可以计算为0.87V。这表明DPAnth被0.87[Vvs.Ag/Ag⁺]的电能氧化，并且该能量相当于HOMO能级。在此，如上面所述，用于实施例2的参考电极相对于真空能级的势能是-4.85[eV]，并因此，发现DPAnth的HOMO能级如下：-4.85-0.87＝-5.72[eV]。

[0141]

接下来，图17A示出了还原反应特征的测量结果。在还原反应特性的测量中，将工作电极相对于参考电极的电势从-0.20扫描到-2.60V，然后从-2.60V扫描到-0.20V，这是一个循环。

[0142]

如图17A所示，还原峰值电势E_pc保持-2.30V，在100个循环之前(初始状态)和之后没有改变。此外，在还原峰值电势中的电流量(还原峰值电流Ipc)在初始状态下8.37μA，在100个循环之后是7.72μA。甚至在100个循环之后，保持初始状态下电流的92％。因此，可中说DPAnth是氧化反应中稳定的化合物。

[0143]

此外，图17B示出了图17A中初始状态的图。可以观察到，还原峰值电势E_pc是上述的-2.30V，氧化峰值电势E_pa是-2.23V。因此，半波电势(E_pc和E_pa间的中间电势)可以计算为-2.27V。这表明DPAnth被-2.27[Vvs.Ag/Ag+]的电能还原，并且该能量相当于LUMO能级。在此，如上面所述，用于实施例2的参考电极相对于真空能级的势能是-4.85[eV]，并因此，发现DPAnth的LUMO能级如下：-4.85-(-2.27)＝-2.58[eV]。

[0144]

(测量实施例2：CzPA)

在测量实施例2中，通过循环伏安测量法(CV)测量CzPA的氧化反应特性和还原反应特征。扫描速度是0.1V/sec并进行100次测量循环。

[0145]

首先，图18A示出了氧化反应特性的测量结果。在氧化反应特性的测量中，将工作电极相对于参考电极的电势从-0.41扫描到1.20V，然后从1.20V扫描到-0.41V，这是一个循环。

[0146]

如图18A所示，氧化峰值电势E_pa保持在0.87V，在100个循环之前(初始状态)和之后没有改变。此外，在氧化峰值电势中的电流量(氧化峰值电流I_pa)在初始状态下是-12.5μA，在100个循环之后是-12.0μA。甚至在100个循环之后，保持初始状态下电流的96％。因此，可以说CzPA是对氧化反应稳定的化合物。

[0147]

此外，图18B示出了图18A中初始状态的图。可以观察到，氧化峰值电势E_pa是上述的0.87V，还原峰值电势E_pc是0.79V。因此，半波电势(E_pa和E_pc间的中间电势)可以计算为0.83V。这表明CzPA被0.83[Vvs.Ag/Ag⁺]的电能氧化，并且该能量相当于HOMO能级。在此，如上面所述，用于实施例2的参考电极相对于真空能级的势能是-4.85[eV]，并因此，发现CzPA的HOMO能级如下：-4.85-0.83＝-5.68[eV]。

[0148]

接下来，图19A示出了还原反应特性的测量结果。在还原反应特性的测量中，将工作电极相对于参考电极的电势从-0.63扫描到-2.40V，然后从-2.40V扫描到-0.63V，这是一个循环。

[0149]

如图19A所示，还原峰值电势E_pc保持在-2.27V，在100个循环之前(初始状态)和之后没有改变。此外，在还原峰值电势中的电流量(还原峰值电流Ipc)在初始状态下6.15μA，在100个循环之后是4.88μA。甚至在100个循环之后，保持初始状态下电流的79％。因此，可以说CzPA是对氧化反应稳定的化合物。

[0150]

此外，图19B示出了图19A中初始状态的图。可以观察到，还原峰值电势E_pc是上述的-2.27V，氧化峰值电势E_pa是-2.19V。因此，半波电势(E_pc和E_pa间的中间电势)可以计算为-2.23V。这表明DPAnth被-2.23[Vvs.Ag/Ag⁺]的电能还原，并且该能量相当于LUMO能级。在此，如上面所述，用于实施例2的参考电极相对于真空能级的势能是-4.85[eV]，并因此，发现DPAnth的LUMO能级如下：-4.85-(-2.23)＝-2.62[eV]。

[0151]

上面获得的DPAnth和CzPA的HOMO能级和LUMO能级在表1中示出。从表1看出，DPAnth和CzPA的HOMO能级间的差值是0.04eV，它们的LUMO能级间的差值是0.04eV。换句话说，DPAnth和CzPA的HOMO能级间的能垒和DPAnth和CzPA的LUMO能级间的能垒都是0.1eV或更低。因此，实施例1所示的其中DPAnth在第一层中用作空穴传输化合物和CzPA在第二层中用作电子传输化合物的元件结构对本发明是优选的。

[表1]

	HOMO能级[eV]	LUMO能级[eV]
	HOMO能级[eV]	LUMO能级[eV]	DPAnth	-5.72	-2.58
CzPA	-5.68	-2.62	DPAnth	-5.72	-2.58

实施例3

[0152]

实施例3将参照图10具体描述本发明的发光元件。在这一实施例中使用的有机化合物的结构通式显示如下。

[0153]

PCAPA

[0154]

(发光元件3)

首先，通过溅镀法在玻璃基材2101上形成包含氧化硅的氧化铟锡膜，并因此，形成第一电极2102。

厚度是110nm并且电极面积是2mm×2mm。

[0155]

接下来，将形成有第一电极2102的基材固定到被提供在真空蒸镀设备中的基材支架上，满足其上形成有第一电极2102的表面面向下。在将压力降至大约10^-4Pa之后，在第一电极2102上共蒸发4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)，以形成包含复合材料的层2103。其厚度为50nm，并且NPB与氧化钼(VI)的重量比调节为4:1(＝NPB:氧化钼)。应指出的是，共蒸发法是其中在一个处理室中同时进行多个蒸发源的蒸发的方法。

[0156]

接下来，通过使用电阻加热的蒸发法形成厚度为10nm的4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)，并因此形成空穴传输层2104。

[0157]

另外，在空穴传输层2104上形成发光层2105。最初，在空穴传输层2104上共蒸发9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)和N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)以形成厚度为30nm的第一发光层2121。在此，控制DPAnth和PCAPA的重量比为1:0.05(＝DPAnth:PCAPA)。此外，在第一发光层2121上共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)以形成厚度为30nm的第二发光层2122。在此，控制CzPA与PCAPA的重量比为1:0.05(＝CzPA:PCAPA)。

[0158]

然后，通过使用电阻加热的蒸发法在该发光层2105上形成厚度为10nm的Alq膜以形成电子传输层2106。

[0159]

[0160]

最后，通过使用电阻加热的蒸发法形成厚度为200nm的铝膜以形成第二电极2108。这样，制造了发光元件3。

[0161]

(对比发光元件4)

首先，通过溅镀法在玻璃基材上形成包含氧化硅的氧化铟锡膜以形成第一电极。厚度是110nm并且电极面积是2mm×2mm。

[0162]

接下来，将形成有第一电极的基材固定到被提供在真空蒸镀设备中的基材支架上，满足其上形成有第一电极的表面面向下。在将压力降至大约10^-4Pa之后，在第一电极上共蒸发4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)，以形成包含复合材料的层。其厚度为50nm，并且NPB与氧化钼(VI)的重量比调节为4:1(＝NPB:氧化钼)。应指出的是，共蒸发法是其中在一个处理室中同时进行多个蒸发源的蒸发的方法。

[0163]

接下来，通过使用电阻加热的蒸发法将4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)形成10nm的厚度以形成空穴传输层。

[0164]

另外，在空穴传输层上形成发光层。共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)以形成厚度为30nm的发光层。在此，控制CzPA和PCAPA的重量比为1:0.05(＝CzPA:PCAPA)。

[0165]

[0166]

[0167]

最后，通过使用电阻加热的蒸发法形成厚度为200nm的铝膜；藉此形成第二电极。

这样，制造了对比发光元件4。

[0168]

图21示出了发光元件3和对比发光元件4的电流密度-亮度特性。图22示出了电压-亮度特性。图23示出了亮度-电流效率特性。图24示出了当供给1mA的电流时的发射光谱。图25示出了当初始亮度是1000cd/m²时发光元件3和对比发光元件4的归一化亮度的时间依赖性。

[0169]

在1100cd/m²的亮度下对比发光元件4的CIE色度坐标是x＝0.16，y＝0.22并且对比发光元件2发射蓝光。此外，在1100cd/m²的亮度下电流效率和外量子效率分别是4.6cd/A和3.0％。在1100cd/m²的亮度下电压和电流密度是5.6V和23.7mA/cm²。此外，根据图25，在电流流动开始后710小时对比发光元件2显示初始亮度的72％。

[0170]

另一方面，发光元件3在1000cd/m²的亮度下的CIE色度坐标是x＝0.15，y＝0.20，并且对比发光元件2发射蓝光。此外，在1000cd/m²的亮度下电流效率和外量子效率分别是4.8cd/A和3.4％。在1000cd/m²的亮度下电压和电流密度是7.0V和21.0mA/cm²。此外，根据图25，在电流流动开始后1900小时发光元件3显示初始亮度的73％。其中亮度是初始亮度的50％的半衰期通过计算估计为13000小时并且发光元件3是具有极其长寿命的发光元件。

[0171]

因此，本发明的应用可以提供具有长寿命的发光元件。

实施例4

[0172]

实施例4将描述用于其它实施例的材料。

[0173]<PCAPA的合成实施例>

描述表示为结构通式(101)的N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)的合成方法。

[0174]

(101)

[0175]

[步骤1：9-(4-溴苯基)-10-苯基蒽(简称：PA)的合成方法]

(1)9-苯基蒽的合成

将5.4g(21.1mmol)9-溴代蒽、2.6g(21.1mmol)苯基硼酸、60mg(0.21mmol)乙酸钯(II)(简称：Pd(OAc)₂)、10mL(20mmol)碳酸钾水溶液(2mol/L)、263mg(0.g4mmol)三(邻-甲苯基)膦(简称：P(o-甲苯基)₃)和20mL 1，2-二甲氧基乙烷(简称：DME)装入200mL三颈烧瓶，然后在80℃下在氮气流中搅拌九小时。在反应之后，通过抽吸过滤收集沉淀固体。然后，将该固体溶于甲苯然后滤过Florisil、硅藻土和氧化铝。在用水和饱和盐水洗涤该滤液后，用硫酸镁将它干燥。在对该混合物进行自然过滤后，当浓缩该滤液时，以85％的产率获得21.5g为浅棕色固体的目标物质9-苯基蒽(合成流程(b-1))。

[0176]

[0177]

(2)9-溴-10-苯基蒽的合成

将6.0g(23.7mmol)9-苯基蒽溶于80mL四氯化碳，然后在它们的反应溶液中通过滴液漏斗滴加其中3.80g(21.1mmol)溴溶于10mL四氯化碳的溶液。在滴加后，在室温下搅拌一小时。在反应后，向其中添加硫代硫酸钠水溶液并搅拌。用氢氧化钠水溶液和饱和盐水洗涤有机层，然后用硫酸镁干燥。在对该混合物进行自然过滤后，浓缩该滤液并溶于甲苯，然后使用florisil、硅藻土和氧化铝进行过滤。当浓缩该滤液，然后用二氯甲烷和己烷的混合溶液再结晶时，以89％的产率获得7.0g为淡黄色固体的目标物质9-溴-10-苯基蒽(合成流程(b-2))。

[0178]

[0179]

(3)9-碘-10-苯基蒽的合成

将3.33g(10mmol)9-溴-10-苯基蒽溶于80mL四氢呋喃(简称：THF)，并冷却到-78℃。然后，在它们的反应溶液中通过滴液漏斗滴加7.5mL(12.0mmol)正丁基锂(简称：n-BuLi)(1.6mol/L己烷溶液)然后搅拌一小时。在其中滴加其中5g(20.0mmol)碘溶于20ml THF的溶液，并在-78℃下再搅拌2小时。在反应后，向其中添加硫代硫酸钠水溶液并搅拌。用硫代硫酸钠水溶液和饱和盐水洗涤有机层，然后用硫酸镁干燥。自然滤液该混合物，然后浓缩该滤液，然后用乙醇再结晶，以83％的产率获得3.1g为淡黄色固体的目标物质9-碘-10-苯基蒽(合成流程(b-3))。

[0180]

[0181]

(4)9-苯基-10-(4-溴苯基)蒽(简称：PA)的合成

在80℃下搅拌1.0g(2.63mmol)9-碘-10-苯基蒽、542mg(2.70mmol)对溴基苯基硼酸、46mg(0.03mmol)四(三苯基膦)钯(0)(简称：Pd(PPh₃)₄)、3mL(6mmol)碳酸钾水溶液(2mol/L)和10mL甲苯的混合物九小时。在反应之后，添加甲苯，并使用Florisil、硅藻土和氧化铝进行过滤。在用水和饱和盐水洗涤

后，然后用硫酸镁干燥。在对该混合物进行自然过滤后，浓缩该滤液，并当用氯仿和己烷将它再结晶时，以45％的产率获得562mg为浅棕色固体的目标物质9-苯基-10-(4-溴苯基)蒽(合成流程(b-4))。

[0182]

[0183]

[步骤2：N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA)的合成方法]

(1)3-溴-9-苯基咔唑的合成

首先将24.3g(100mmol)N-苯基咔唑溶于600ml冰乙酸，并向其中缓慢地添加17.8g(100mmol)N-溴基琥珀酸酰亚胺。在室温下搅拌该混合物大约12小时。在一升冰水中滴加这一冰乙酸溶液同时搅拌它们。用水洗涤沉淀的白色固体三次。将这一固体溶于150mL二乙醚中，并用饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤。用硫酸镁干燥该有机层，并过滤。浓缩所获得的滤液。用甲醇将所获得的残余物再结晶而获得28.4g(产率：88％)为白色粉末的3-溴-9-苯基咔唑(合成流程(c-1))。

[0184]

[0185]

(2)N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA)

将19g(60mmol)3-溴-9-苯基咔唑、340mg(0.6mmol)双(二苄叉基丙酮合)钯(0)(简称：Pd(dba)₂)、1.6g(3.0mmol)1，1-双(二苯基膦基)二茂铁(简称：dppf)和13g(180mmol)叔丁氧基钠(简称：t-BuONa)装入500mL三颈烧瓶。在用氮气代替该烧瓶中的空气后，添加110mL脱水二甲苯和7.0g(75mmol)苯胺。在90℃下搅拌同时加热7.5小时。在反应终止后，将大约500mL加热到50℃的热甲苯添加到反应溶液中并将该反应溶液滤过florisil、氧化铝和硅藻土。浓缩该滤液。当用己烷和乙酸乙酯的混合物溶液将所获得的固体再结晶时，以75％的产率获得15g为米色粉末的目标物质N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA)(合成流程(c-2))。

[0186]

[0187]

在使用CDC l₃为所获得的PCA的重溶剂的情况下，¹H-NMR显示如下。¹H-NMR谱在图26A中示出，并且图26B显示了图26A中5.0-9.0ppm部分的扩大谱。¹H-NMR(300MHz，CDCl₃)：δ＝6.84(t，j＝6.9，1H)，6.97(d，j＝7.8，2H)，7.20-7.61(m，13H)，7.90(s，1H)，8.04(d，j＝7.8，1H)。

[0188]

接下来，在使用DMSO为所获得的PCA的重溶剂的情况下，¹H-NMR显示如下。¹H-NMR谱在图27A中示出并且图26B显示了图27A中6.5-8.5ppm部分的扩大谱。

¹H-NMR(300MHz，DMSO-d₆)：δ＝6.73(t，j＝7.5，1H)，7.02(d，j＝8.1，2H)，7.16-7.70(m，12H)，7.95(s，1H)，8.06(s，1H)，8.17(d，J＝7.8，1H)。

[0189]

接下来，在使用DMSO为所获得的PCA的重溶剂的情况下，¹³C-NMR显示如下。¹³C-NMR谱在图28A中示出并且图28A中100-150ppm部分的扩大谱在图28B中示出。

¹³C-NMR(75.5MHz，DMSO-d₆)：δ＝109.55，110.30，110.49，114.71，118.22，119.70，120.14，120.61，122.58，123.35，126.18，126.48，127.37，129.15，130.14，135.71，136.27，137.11，140.41，145.61

[0190]

[步骤3：N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)的合成方法]

将409mg(1.0mmol)9-苯基-10-(4-溴苯基)蒽(PA)、339mg(1.0mmol)N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA)、6mg(0.01mmol)Pd(dba)₂、500mg(5.2mol)叔丁氧基钠(简称：t-BuONa)、0.1mL三(叔丁基)膦(10wt％己烷溶液)(简称：P(tBu)₃)和10mL甲苯装入100mL三颈烧瓶并在80℃下搅拌四小时。在反应后，用水洗涤溶液，用甲苯萃取水层，并使用饱和盐水将它与有机层一起洗涤，然后用硫酸镁干燥。用硅胶柱层析(己烷:甲苯＝7:3)将通过自然地过滤混合物并浓缩滤液获得的油质产物纯化，并使用二氯甲烷和己烷的混合物溶液再结晶而获得534mg是目标物质的黄色粉末状固体，产率为81％(合成流程(d-1))。当通过核磁共振(NMR)法测量这一化合物时，证实该化合物是N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)。

[0191]

[0192]

该化合物的¹H-NMR显示如下。此外，¹H-NMR谱在图29A和29B中示出。图29B是图10A的6.5-8.5ppm部分的扩大谱。

¹H-NMR(300MHz，CDCl₃)：δ＝8.11-8.08(m，2H)，7.91-7.88(m，2H)，7.70-7.67(m，2H)，7.63-7.30(m，28H)。

[0193]

PCAPA的吸收光谱在图30中示出。使用紫外线-可见光分光光度计(V-550，由JASCO Corporation制造)进行测量。在图30中，水平轴代表波长(nm)，纵轴代表强度(任意单位)。此外，在图30中，线(a)指示当PCAPA呈单一膜状态下的吸收光谱，而线(b)指示当PCAPA溶于甲苯溶液的状态下的吸收光谱。PCAPA的光发射光谱在图31中示出。在图31中，水平轴代表波长(nm)，纵轴代表强度(任意单位)。线(a)指示当PCAPA呈单一膜的状态下的光发射光谱(激发波长：402nm)，线(b)指示当PCAPA溶于甲苯溶液的状态下的光发射光谱(激发波长：370nm)。从图12发现PCAPA的光发射在单一膜状态下在486nm具有峰值并且在溶于甲苯溶液的溶解状态下在471nm具有峰值。此外，光发射认为是蓝光。因此，发现PCAPA适合作为尤其是显示蓝光的发光物质。

[0194]

当用所获得的PCAPA通过蒸发法形成膜并通过使用光电子光谱分析仪(AC-2，由RIKENKEIKI CO.，LTD.制造)测量PCAPA呈薄膜状态的电离电势时，该电离电势是5.29eV。结果表明HOMO能级是-5.29eV。通过使用紫外线-可见光分光光度计(V-550，由JASCO Corporation制造)测量PCAPA呈薄膜状态的吸收光谱，并且将在吸收光谱(图30中的线(a))的较长波长一侧的吸收边缘的波长设置为能隙(2.74eV)。在这些条件下，当测量LUMO能级时，它是-2.55eV。

[0195]

此外，当通过热重/差热分析仪(TG/DTA 320，由SeikoInstruments Inc.制造)测量所获得的PCAPA的分解温度Td时，该Td是402℃或更高。因此，发现该PCAPA具有有利的耐热性能。

[0196]

此外，通过循环伏安测量法(CV)测量该PCAPA的氧化还原反应特性。此外，使用电化学分析器(ALS model 600A，由BAS Inc.制造)进行测量。

[0197]

至于用于CV测量的溶液，使用脱水二甲基甲酰胺(DMF)(99.8％，目录号：22705-6，由Sigma-Aldrich Corp.制造)作为溶剂。将是支持电解质的高氯酸四正丁基铵(n-Bu₄NClO₄)(目录号：T0836，由TokyoChemical Industry Co.，Ltd.制造)溶解于该溶剂中，满足该高氯酸四正丁基铵的浓度为100mmol/L。此外，溶解是待测量的目标的PCAPA满足其浓度被调节到1mmol/L。另外，将铂电极(PTE铂电极，由BASInc.制造)用作工作电极。将铂电极(VC-3 Pt平衡电极(5cm)，由BAS Inc.制造)用作平衡电极。将Ag/Ag⁺电极(RE5非水溶剂参考电极，由BAS Inc.制造)用作参考电极。在室温下(20-25℃)进行测量。

[0198]

如下测量氧化反应特性。将工作电极相对于参考电极的电势从-0.27V扫描到0.70V，然后从0.70V扫描到-0.27V，这是一个循环。测量100个循环的氧化反应特性。应指出，CV测量的扫描速度被调节为0.1V/s。

[0199]

如下测量还原反应特性。将工作电极相对于参考电极的电势从-0.36V扫描到-2.60V，然后从-2.60V扫描到-0.36V，这是一个循环。测量100个循环的还原反应特性。应当指出，CV测量的扫描速度被调节为0.1V/s。

[0200]PCAPA的氧化反应特性的测量结果在图32A中示出。此外，PCAPA的还原反应特性的测量结果在图32B中示出。在图32A和32B中，水平轴代表工作电极相对于参考电极的电势(V)，而纵轴代表工作电极和平衡电极间流动的电流量(1×10^-5A)。

[0201]

从图32A发现，氧化电势是0.47V(vs.Ag/Ag⁺电极)。从图32B发现还原电势是-2.26V(vs.Ag/Ag⁺电极)。虽然重复扫描100个循环，但是在氧化反应和还原反应中的每一个中清楚地观察到CV曲线的峰。因此，发现蒽衍生物是在氧化还原反应方面显示有利可逆性的物质，并且尤其在氧化反应方面显示优异的可逆性。

本申请基于向日本专利局提交的日本专利申请序列号2006-154077(于2006年6月1日提交)；和日本专利申请序列号2007-012700(于2007年1月23日提交)，它们的全部内容在此引入供参考。

Claims

1.发光元件，包括：

在第一电极和第二电极之间的第一层，和

在该第一电极和第二电极之间的第二层，

其中该第一层包括第一发光有机化合物和具有空穴传输性能的有机化合物，

其中该第二层包括第二发光有机化合物和具有电子传输性能的有机化合物，

其中该第一层经形成与该第二层接触，并且位于该第二层和第一电极之间，和

其中该第一发光有机化合物和第二发光有机化合物是相同的化合物。

2.发光元件，包括：

在第一电极和第二电极之间的第一层，和

在该第一电极和第二电极之间的第二层，

其中该第一层经形成与该第二层接触，并且位于该第二层和第一电极之间，

其中该第一发光有机化合物和第二发光有机化合物是相同的化合物，

其中该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV，和该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV，和

其中该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级大于或等于-6.0eV且小于或等于-0.5eV，和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级大于或等于-3.0eV且小于或等于-2.0eV。

3.发光元件，包括：

在第一电极和第二电极之间的第一层，和

在该第一电极和第二电极之间的第二层，

其中该第一发光有机化合物和第二发光有机化合物是相同的化合物，和

其中该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物包含三环稠合芳族化合物、四环稠合芳族化合物、五环稠合芳族化合物和六环稠合芳族化合物中的至少一种。

4.发光元件，包括：

在第一电极和第二电极之间的第一层，和

在该第一电极和第二电极之间的第二层，

其中该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物对氧化反应和还原反应是可逆的。

5.发光元件，包括：

在第一电极和第二电极之间的第一层，和

在该第一电极和第二电极之间的第二层，

其中该具有空穴传输性能的有机化合物和具有电子传输性能的化合物是蒽衍生物。

6.发光元件，包括：

在第一电极和第二电极之间的第一层，和

在该第一电极和第二电极之间的第二层，

其中该具有空穴传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最高已占分子轨道能级间的差值是0.3eV或更低，和

其中该具有空穴传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级和该具有电子传输性能的有机化合物的最低未占分子轨道能级间的差值是0.3eV或更低。

7.根据权利要求1-6中任一项的发光元件，还包括：

在第一电极和第二电极之间的电子传输层，和

在该第一电极和第二电极之间的空穴传输层，

其中该第一层位于该电子传输层和空穴传输层之间，和

其中该第二层位于该电子传输层和空穴传输层之间。

8.根据权利要求1-6中任一项的发光元件，其中该发光元件设定用来被施加电压到该第一电极和第二电极上以满足该第一电极的电势高于该第二电极，以致包括在该第一层中的第一有机化合物和包括在该第二层中的第二有机化合物都发光。

9.发光器件，包括：根据权利要求1-6中任一项的发光元件，和控制该发光元件发光的控制装置。

10.电子器件，包括：显示部分，该显示部分包括根据权利要求1-6中任一项的发光元件，和控制该发光元件发光的控制装置。