CN101667628A - 发光元件、发光装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光元件、发光装置及电子设备。本发明提供一种发光元件，包括在阳极和阴极之间按顺序设置的第一层、第二层以及第三层。第一层为空穴传输性，第二层为双极性且第三层为电子传输性。第一层具有第一荧光化合物和空穴传输性的有机化合物，第二层具有磷光化合物和主体材料，第三层具有第二荧光化合物和电子传输性的有机化合物。另外，空穴传输性的有机化合物及电子传输性的有机化合物的三重激发能大于主体材料的三重激发能。通过采用上述结构的发光层，改善发光效率且可以获得耗电量低的发光元件。

Description

发光元件、发光装置及电子设备
技术领域
本发明涉及利用电致发光的发光元件。本发明还涉及具有发光元件的发光装置、电子设备。
背景技术
近年来，已经对利用电致发光(Electroluminescence)的发光元件进行了积极研究和开发。在这种发光元件的基本结构中，将发光物质夹在一对电极之间。通过对这种元件施加电压，可以获得来自发光物质的发光。
这种发光元件因为是自发光型，所以具有如下优点：与液晶显示器相比其像素的可见性高；不必使用背灯等。因此，这种发光元件被认为优选用作平板显示元件。此外，这种发光元件还具有可以制造为厚度薄且重量轻的优点。另外，还具有相当快的响应速度。
另外，因为这种发光元件可以形成为膜状，所以通过形成大面积的元件就能容易地获得面发光。面发光具有不容易通过白炽灯泡和以LED为代表的点光源或以荧光灯为代表的线光源等的光源获得的特征，因而，上述发光元件的作为能够应用于照明等的面光源的利用价值也很高。
利用电致发光的发光元件可以根据发光物质是有机化合物还是无机化合物而被大致分类。
在发光物质是有机化合物的情况下，通过对发光元件施加电压，电子和空穴从一对电极分别注入到包含发光有机化合物的层，以电流流过。然后，由于这些载流子(电子和空穴)重新结合，发光有机化合物达到激发态，并且当该激发态恢复到基态时，获得发光。根据这种机理，这种发光元件被称为电流激励型发光元件。
注意，作为有机化合物所达到的激发态类型，存在单重激发态和三重激发态。从单重激发态发射的光被称为荧光，而从三重激发态发射的光被称为磷光。
对于这种发光元件，在改善其元件特性方面上存在起因于材料的许多问题，为了解决这些问题，进行元件结构的改进、材料的开发等。
例如，在非专利文献1中利用三重态收获方法(TripletHarvesting)，实现高效的发光元件。
[非专利文件1]M.E.Kondakova以及其他八名，SID 08 DIGEST，PP219-222(2008)
在非专利文件1所记载的结构中，在包括蓝色荧光化合物的发光层(Blue LEL)的阴极一侧设置有包括黄色磷光化合物的发光层(Yellow LEL)，在蓝色荧光化合物的三重激发能中的一部转移到阴极一侧，而使Yellow LEL中的黄色磷光化合物发光。另一方面，至于从Blue LEL转移到阳极一侧的三重激发能，因为比Blue LEL的三重激发能大的电子阻挡层(EBL)设置在Blue LEL的阳极一侧，所以从Blue LEL不转移到阳极一侧。结果，在无辐射过程中耗费蓝色荧光化合物的三重激发能中的一部，不助于发光。
发明内容
因此，本发明的一个方式中的目的在于提高发光元件的发光效率。
另外，本发明的目的在于减少发光元件、发光装置及电子设备的耗电量。
本发明人发现：通过设置两个主要重新结合区域，在两个重新结合区域之间设置包含发射磷光的物质(下面称为磷光化合物)的发光层，可以实现高发光效率。
本发明的一个方式是一种发光元件，包括在阳极和阴极之间从阳极一侧按顺序设置的第一层、第二层以及第三层，该第一层为空穴传输性、第二层为双极性以及第三层为电子传输性，其中第一层具有第一荧光化合物和空穴传输性的有机化合物，第二层具有磷光化合物和主体材料，第三层具有第二荧光化合物和电子传输性的有机化合物，空穴传输性的有机化合物的三重激发能及电子传输性的有机化合物的三重激发能大于主体材料的三重激发能。
在上述结构中，主体材料优选为双极性的有机化合物。
另外，在上述结构中，优选在第一层和第二层之间设置有包含双极性的有机化合物的间隔层。通过设置间隔层，可以调整从第一层到第二层的能量转移。另外，优选在第二层和第三层之间设置有包含双极性的有机化合物的间隔层。通过设置间隔层，可以调整从第三层到第二层的能量转移。间隔层的厚度分别优选为1nm以上且30nm以下。当厚于30nm时，来自重新结合区域的三重态激子的能量不转移到第二层，因此来自第二层的发光较弱。因此，间隔层的厚度优选为1nm以上且30nm以下。
另外，在上述结构中，第二层的厚度优选为5nm至20nm。当第二层的厚度过厚时，失去来自第一层及第三层的发光的平衡。另外，当第二层的厚度过薄时，来自第二层的发光较弱。通过采用这种范围内的厚度，可以平衡地获得来自第一层、第二层及第三层的每个层的发光。
另外，在上述结构中，第一荧光有机化合物和第二荧光有机化合物优选为相同的有机化合物。因为第一荧光有机化合物和第二荧光有机化合物为相同的有机化合物，所以容易制造发光元件。
另外，在上述结构中，第一荧光化合物和第二荧光化合物优选为相同的有机化合物，并且第一荧光化合物和第二荧光有机化合物的发光色和磷光化合物的发光色优选为补色关系。通过采用这种结构，可以获得白色发光元件。
另外，在上述结构中，第二层也可以具有多种磷光化合物。在此情况下，第一荧光化合物和第二荧光化合物为相同有机化合物，第一荧光有机化合物及第二荧光有机化合物的发光色为蓝色，在多种磷光化合物中，一种磷光化合物的发光色为绿色，另一种磷光化合物的发光色为红色，来可以获得白色发光元件。
另外，本发明的一个方式在其范畴内包括具有上述发光元件的发光装置。本说明书中的发光装置包括图像显示器件、发光器件或者光源(包括照明装置)。此外，在形成有发光元件的面板上安装有例如FPC(柔性印刷电路，Flexible printed circuit)、TAB(带式自动焊接，Tape Automated Bonding)带或TCP(带载封装，Tape Carrier Package)等连接器的模块；在TAB带或TCP的端部设置有印刷电路板的模块；或者在发光元件上通过COG(玻璃覆晶，Chip On Glass)方式直接安装有IC(集成电路)的模块也全都包含在发光装置中。
另外，本发明的一个方式的范畴内包括将本发明的一个方式的发光元件用于显示部的电子设备。因此，本发明的一个方式的电子设备具有显示部，该显示部具有上述发光元件和控制发光元件的发光的控制单元。
通过应用本发明的一个方式，可以实现发光效率高的发光元件。
另外，通过应用本发明的一个方式，可以降低发光元件、发光装置、电子设备的耗电量。
附图说明
图1是说明本发明的一个实施方式的发光元件的图；
图2是说明本发明的一个实施方式的发光元件的带图；
图3A和3B是说明本发明的一个实施方式的发光元件的带图；
图4是说明本发明的一个实施方式的发光元件的图；
图5A至5C是说明本发明的一个实施方式的发光元件的图；
图6是说明本发明的一个实施方式的发光元件的图；
图7是说明本发明的一个实施方式的发光元件的图；
图8A和8B是说明本发明的一个实施方式的发光装置的图；
图9A和9B是说明本发明的一个实施方式的发光装置的图；
图10A至10D是说明本发明的一个实施方式的电子设备的图；
图11是说明本发明的一个实施方式的电子设备的图；
图12是说明本发明的一个实施方式的电子设备的图；
图13是说明本发明的一个实施方式的电子设备的图；
图14是说明本发明的一个实施方式的照明装置的图；
图15是说明本发明的一个实施方式的照明装置的图；
图16A至16C是说明本发明的一个实施方式的电子设备的图。
具有实施方式
下面，将参照附图详细地说明本发明的实施方式。但是，本发明的一个实施方式不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。另外，以下说明的本发明的结构中，有时在不同附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，并且省略其重复说明。
实施方式1
参照图1至图4，下面说明本发明的发光元件的一个方式。
本发明的一个实施方式的发光元件在一对电极之间具有多个层。在本说明书中，下面将设置在一对电极之间的多个层总称为EL层。EL层至少具有发光层。
在本实施方式中，如图1所示那样，发光元件包括第一电极102、第二电极104、以及设置在第一电极102和第二电极104之间的EL层103。在本实施方式中，将第一电极102用作阳极，并且将第二电极104用作阴极。换言之，当对第一电极102和第二电极104施加电压使得第一电极102的电位高于第二电极104的电位时，可以获得发光。下面说明该情况。
衬底101用作发光元件的支撑体。作为衬底101，例如可以使用玻璃、或塑料等。注意，只要是可以用作发光元件的支撑体的材料，也可以采用上述之外的材料。
作为第一电极102，优选使用具有高功函数(具体而言，优选为功函数4.0eV以上)的金属、合金、导电性化合物、以及这些材料的混合物等。具体而言，可以使用氧化铟-氧化锡(ITO：氧化铟锡)、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO：氧化铟锌)、含有氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等。这样导电性金属氧化物膜一般通过溅射来形成，但是也可以通过应用溶胶-凝胶法等来形成。例如，氧化铟-氧化锌(IZO)可以使用对氧化铟添加1wt％至20wt％的氧化锌的靶材通过溅射法来形成。含有氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)可以使用对氧化铟添加0.5wt％至5wt％的氧化钨和0.1wt％至1wt％的氧化锌的靶材通过溅射法来形成。除了之外，还可以举出金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或金属材料的氮化物(如氮化钛等)等。
作为第二电极104，可以使用具有低功函数(具体而言，功函数优选为3.8eV以下)的金属、合金、导电性化合物、或这些材料的混合物等。作为这种阴极材料的具体例子，可以举出属于元素周期表第1族或第2族的元素，即碱金属诸如锂(Li)和铯(Cs)等，碱土金属诸如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)等、以及含有这些元素的合金(MgAg、AlLi)、稀土金属诸如铕(Eu)和镱(Yb)等、以及含有这些元素的合金等。但是，通过在第二电极104和电子传输层之间设置电子注入层，不管功函数的高低，可以使用各种导电材料如Al、Ag、ITO、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等来形成第二电极104。
对于EL层103的叠层结构没有特别的限定，适当地组合由高电子传输性的物质、高空穴传输性的物质、高电子注入层的物质，高空穴注入层的物质、双极性(电子及空穴传输性高的物质)的物质等构成的层和本实施方式所示的发光层来形成。例如，适当地组合空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层(hole blocking layer)、电子传输层、电子注入层等和实施方式1所示的发光层而构成。下面具体地说明构成每个层的材料。在图1中，作为一例表示按顺序层叠第一电极102、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114、第二电极104的结构。
空穴注入层112是包含高空穴传输性的物质的层。作为高空穴传输性的物质，可以使用芳香胺化合物等如4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯基(简称：NPB或α-NPD)、N，N′-双(3-甲基苯基)-N，N′-二苯基-[1，1′-联苯基]-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)、以及4，4′-双[N-(螺-9，9′-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯基(简称：BSPB)等。这些物质大体上是具有10-6cm2/Vs以上的空穴转移率的物质。但是，也可以使用除了这些物质之外的其它物质，只要是其空穴传输性高于电子传输性的物质。包含高空穴传输性的物质的层并不只限于单层，而可以层叠两层以上的包含上述物质的层。
另外，作为空穴传输层112，也可以使用以下高分子化合物：聚(N-乙烯咔唑)(简称：PVK)；聚(4-乙烯三苯胺)(简称：PVTPA)；聚[N-(4-{N′-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N′-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称：PTPDMA)；以及聚[N，N′-双(4-丁基苯基)-N，N′-双(苯基)联苯胺](简称：Poly-TPD)等。
发光层113是包括高发光性的物质的层。在本发明的一个方式的发光元件中，发光层113具有从用作阳极的第一电极102一侧按顺序设置的第一层121、第二层122、第三层123。
第一层121是空穴传输性，具有第一发射荧光的物质(下面称为荧光化合物)和空穴传输性的有机化合物。第一荧光化合物的单重激发能等于或小于空穴传输性的有机化合物的单重激发能。
第二层122为双极性，并且具有发射磷光的物质(下面称为磷光化合物)和主体材料。主体材料优选为双极性。磷光化合物的三重激发能等于或小于主体材料的三重激发能。
第三层123为电子传输性，并且具有第二荧光化合物和电子传输性的有机化合物。第二荧光化合物的单重激发能等于或小于电子传输性的有机化合物的单重激发能。
通过采用这种结构，当对第一电极102和第二电极104施加电压使得第一电极102电位高于第二电极104的电位，在第一层121和第二层122之间的界面附近及第二层122和第三层123之间的界面附近形成重新结合区域。
就是说，如图2所示那样，从第一电极102注入的空穴通过空穴传输层112而被传输到第一层121。因为第一层121为空穴传输性，所以空穴被被传输到第一层121。因为第二层122为双极性，所以空穴的一部分被传输到第二层122和第三层123之间的界面附近。另一方面，从第二电极104被注入的电子通过电子传输层114而被传输到第三层123。因为第三层123为电子传输性，电子被传输到第三层123。因为第二层122为双极性，所以电子的一部分被传输到第二层122和第一层121之间的界面附近。因此，主要的是在第一层121和第二层122之间的界面附近、在第二层122和第三层123之间的界面附近空穴和电子重新结合。载流子的一部分在第二层122中重新结合。
在该重新结合区域131及重新结合区域132中，产生单重激发态(S*)的激子和三重激发态(T*)的激子，其统计上的生成比率被认为是S*∶T*＝1∶3。在重新结合区域131中产生的单重激发态的激子进行到包括在第一层121中的第一荧光化合物的单重激发态的能量转移，而第一荧光化合物发光。另外，在重新结合区域132中产生的单重激发态的激子进行到包含在第三层123中的第二荧光化合物的单重激发态的能量转移，而第二荧光化合物发光。
另外，在现有的发光元件中，在重新结合区域131及重新结合区域132中产生的三重激发态的激子不助于发光而失活。另外，如非专利文献1所记载的内容那样，仅利用其一部分。
在本发明的一个方式的发光元件中，包含在第一层121中的空穴传输性的有机化合物的三重激发能(基态和三重激发态之间的能量差)大于包含在第二层122中的主体材料的三重激发能。通过采用这种结构，在重新结合区域131中产生的三重激发态的激发能可以转移到第二层122，而可以进行到达包含在第二层122中的主体材料的三重激发态的能量转移。另外，包含在第三层123中的电子传输性的有机化合物的三重激发能大于包含在第二层122中的主体材料的三重激发能。通过采用这种结构，在重新结合区域132中产生的三重激发态的激发能可以转移到第二层122，而可以进行到达包含在第二层122中的主体材料的三重激发态的能量转移。另外，通过将包含在第一层121的空穴传输性的有机化合物的三重激发能及包含在第三层123中的电子传输性的有机化合物的三重激发能大于包含在第二层122中的主体材料的三重激发能，可以将在第二层122中产生的主体材料的三重激发能高效地关在第二层122中。
其结果是，实现从包含在第二层122中的主体材料的三重激发态到磷光化合物的三重激发态的能量转移，而磷光化合物发光。
就是说，通过应用本发明的一个方式，可以将在重新结合区域131及重新结合区域132中产生的单重激发态的激子及三重激发态的激子更有效地利用于发光。
另外，如上所述，电子和空穴的一部分也在第二层122中重新结合并产生激子。因此，借助于载流子的重新结合，也可以获得来自包含在第二层122中的磷光化合物的发光。因此，可以实现高发光效率。
本发明的一个方式的发光元件通过采用上述发光层113的结构，可以将主要重新结合区域限定为两个地方，即重新结合区域131及重新结合区域132。因此，可以提高载流子的重新结合的几率，并且可以提高发光平衡。另外，通过对每个层(第一层121、第二层122、第三层123)的厚度分别进行调整，可以进一步提高发光平衡。
在上述结构中，如图3A所示，在第一层121和第二层122之间优选设置有包括在第二层122中包含的双极性有机化合物的间隔层141。通过设置间隔层141，可以容易调整重新结合区域131和第二层122之间的距离。其结果是，根据从三重激发态的能量的转移，可以容易调整来自第二层122的发光强度。另外，可以防止由于福斯特能量转移(
Figure G2009101686811D00091
energy transfer)，包含在第一层121中的第一荧光化合物的单重激发能转移到包含在第二层122中的磷光化合物。再者，作为间隔层141，通过使用双极性的有机化合物，可以保持载流子平衡。另外，可以容易形成间隔层。
与上述同样，如图3A所示，在第二层122和第三层123之间优选设置有包括在第二层122中包含的双极性有机化合物的间隔层142。通过设置间隔层142，可以容易调整重新结合区域132和第二层122之间的距离。其结果是，根据从三重激发态的能量的转移，可以容易调整来自第二层122的发光强度。另外，可以防止由于根据福斯特能量转移，包含在第三层123中的第二荧光化合物的单重激发能转移到包含在第二层122中的磷光化合物。再者，作为间隔层142，通过使用双极性的有机化合物，可以保持载流子平衡。另外，可以容易形成间隔层。
间隔层的厚度分别优选为1nm以上且30nm以下。当厚于30nm时，来自重新结合区域的三重激发能不转移到第二层，因此来自第二层的发光较弱。因此，间隔层的厚度优选为1nm以上且30nm以下。
另外，第二层的厚度优选为5nm至20nm。当第二层的厚度过厚时，失去来自第一层及第三层的发光的平衡。另外，当第二层的厚度过薄时，来自第二层的发光较弱。通过采用这种范围内的厚度，可以平衡地获得来自第一层、第二层及第三层的每个层的发光。
另外，在上述结构中，第一荧光有机化合物和第二荧光有机化合物优选为相同的有机化合物。因为第一荧光有机化合物和第二荧光有机化合物为相同的有机化合物，所以容易制造发光元件。
另外，本发明的一个方式的发光元件因为可以获得来自多个高发光性的物质的发光，可以优选应用于白色发光元件。通过应用于白色发光元件，可以获得高效率的白色发光元件。
例如，在上述结构中，第一荧光化合物和第二荧光化合物优选为相同的有机化合物，并且第一荧光化合物和第二荧光有机化合物的发光色和磷光化合物的发光色优选为补色关系。通过采用这种结构，可以获得白色发光元件。另外，也容易制造发光元件。
注意，“互补色”是指通过混合变为无彩色的颜色的关系。即，可以通过混合从发射补色光的物质中得到的光得到白色光。
另外，如图3B所示那样，第二层122可以具有多种磷光化合物。通过第二层122具有多个磷光化合物，可以获得具有更优越的显色性的白色发光元件。例如，第一荧光化合物和第二荧光化合物为相同有机化合物，第一荧光有机化合物和第二荧光有机化合物的发光色为蓝色，在多种磷光化合物中的一种磷光化合物的发光色为绿色，并且另一种磷光化合物的发光色为红色，来可以获得具有优越的显色性的白色发光元件。
作为第二层122中的磷光化合物，可以使用各种材料。例如作为蓝色磷光化合物，可以举出如下有机金属配合物：双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′]合铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称：FIr6)、双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′]甲基吡啶(picolinate)合铱(III)(简称：FIrpic)、双[2-(3′，5′-双三氟甲基苯基)吡啶-N，C2′]甲基吡啶合铱(III)(简称：Ir(CF3ppy)2(pic))、双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′]乙酰丙酮合铱(III)(简称：FIr(acac))等。另外，作为绿色磷光材料，可以举出如下有机金属配合物：三(2-苯基吡啶-N，C2′)合铱(III)(简称：Ir(ppy)3)、双(2-苯基吡啶-N，C2′)乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(ppy)2(acac))、双(1，2-二苯基-1H-苯并咪唑)乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(pbi)2(acac))、双(苯并[h]喹啉)乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(bzq)2(acac))等。另外，作为黄色磷光材料，可以举出如下有机金属配合物：双(2，4-二苯基-1，3-噁唑-N，C2′)乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(dpo)2(acac))、双[2-(4′-全氟苯基苯基)吡啶]乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(p-PF-ph)2(acac))、双(2-苯基苯并噻唑-N，C2′)乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(bt)2(acac))等。另外，作为橙色磷光材料，可以举出如下有机金属配合物：三(2-苯基喹啉-N，C2′)合铱(III)(简称：Ir(pq)3)、双(2-苯基喹啉-N，C2′)乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(pq)2(acac))、(乙酰基丙酮)双(3，5-二甲基-2-苯吡啶)合铱(III)(简称：[Ir(mppr-Me)2(acac)]等。另外，作为红色磷光材料，可以举出如下有机金属配合物：双[2-(2’-苯并[4，5-α]噻吩基)吡啶-N，C3′]乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(btp)2(acac))、双(1-苯基异喹啉-N，C2′)乙酰丙酮合铱(III)(简称：Ir(piq)2(acac))、(乙酰基丙酮)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉]合铱(III)(简称：Ir(Fdpq)2(acac))、2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉合铂(II)(简称：PtOEP)等。此外，如三(乙酰基丙酮)(一菲咯啉)合铽(III)(简称：Tb(acac)3(Phen))、三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮)(一菲咯啉)合铕(III)(简称：Eu(DBM)3(Phen))、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](一菲咯啉)合铕(III)(简称：Eu(TTA)3(Phen))等的稀土金属配合物由于利用稀土金属离子而发光(在不同多重性之间的电子转移)，所以可以用作磷光性化合物。
另外，作为第一层121及第三层123中的荧光化合物，可以使用各种材料。例如，作为蓝色荧光化合物，可以举出如下：N，N′-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N′-二苯基芪-4，4’-二胺(简称：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：YGAPA)、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(简称：TBP)等。另外，作为绿色荧光化合物，可以举出N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)、N-[9，10-双(1，1′-联苯基-2-基)-2-蒽基]-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCABPhA)、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，N′，N′-三苯-1，4-苯二胺(简称：2DPAPA)、N-[9，10-双(1，1’-联苯基-2-基)-2-蒽基]-N，N′，N′-三苯-1，4-苯二胺(简称：2DPABPhA)、9，10-双(1，1’-联苯基-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称：2YGABPhA)、N，N，9-三苯蒽-9-胺(简称：DPhAPhA)等。另外，作为黄色荧光化合物，可以举出红荧烯、5，12-双(1，1’-联苯基-4-基)-6，11-二苯基并四苯(简称：BPT)等。另外，作为红色荧光化合物，可以举出N，N，N′，N′-四(4-甲基苯基)并四苯-5，11-二胺(简称：p-mPhTD)、7，13-二苯基-N，N，N′，N′-四(4-甲基苯基)苊并[1，2-a]荧蒽-3，10-二胺(简称：p-mPhAFD)等。
作为第一层121中的空穴传输性的有机化合物，可以使用各种材料。例如，可以使用芳香胺化合物等如4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯基(简称：NPB或α-NPD)、N，N′-双(3-甲基苯基)-N，N′-二苯基-[1，1′-联苯基]-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)、以及4，4′-双[N-(螺-9，9′-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯基(简称：BSPB)等。这些物质大体上是具有10-6cm2/Vs以上的空穴转移率的物质。其中，也可以使用除了这些物质之外的其它物质，只要其空穴传输性高于电子传输性的物质。另外，可以使用以下高分子化合物：聚(N-乙烯咔唑)(简称：PVK)；聚(4-乙烯三苯胺)(简称：PVTPA)；聚[N-(4-{N′-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N′-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称：PTPDMA)；以及聚[N，N′-双(4-丁基苯基)-N，N′-双(苯基)联苯胺](简称：Poly-TPD)等。
作为第三层123中的电子传输性的有机化合物，可以使用各种材料。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等，如三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(简称：BAlq)等。另外，还可以使用以下具有恶唑类或噻唑类配体的金属配合物等，如双[2-(2-羟基苯基)苯并恶唑]锌(简称：Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]锌(简称：Zn(BTZ)2)等。除了金属配合物之外，也可以使用如2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑基-2-基]苯(简称：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)、红菲咯啉(简称：BPhen)、以及浴铜灵(简称：BCP)等。这些物质大体上是具有10-6cm2/Vs以上的电子转移率的物质。另外，也可以使用除了这些物质之外的其它电子传输性高于空穴传输性的物质。其中，也可以使用除了这些物质之外的其它物质，只要其电子传输性高于空穴传输性的物质。另外，使用如下高分子化合物，如聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-co-(吡啶-3，5-二基)](简称：PF-Py)和聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(2，2′-联吡啶-6，6’-二基)](简称：PF-BPy)等。
作为第二层122中的主体材料，如上所述优选为双极性的有机化合物。考虑接受空穴和电子双方的双极性，优选为在分子内同时具有如下骨架的物质，即：电子过多的骨架如芳香胺骨架或具有π电子过多的杂芳环(吡咯、吲哚、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩等)；电子不足的骨架如π电子不足的杂芳环(吡啶、喹啉、喹喔啉、二唑、三唑等)。例如，可以举出4，4′-(喹喔啉-2，3-二基)双(N，N-二苯基苯胺)(简称：TPAQn)、N，N′-(喹喔啉-2，3-二基二-4，1-亚苯基)双(N-苯基-1，1′-联苯基-4-胺)(简称：BPAPQ)、N，N′-(喹喔啉-2，3-二基二-4，1-亚苯基)双[双(1，1′-联苯基-4-基)胺](简称：BBAPQ)、4，4′-(喹喔啉-2，3-二基)双{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基苯胺}(简称：YGAPQ)、N，N′-(喹喔啉-2，3-二基二-4，1-亚苯基)双(N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺)(简称：PCAPQ)、2-{4-[N-(联苯基-4-基)-N-苯基氨基]苯基}-3-苯基喹喔啉(简称：BPA1PQ)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(3-苯基喹喔啉-2-基)三苯胺(简称：YGA1PQ)、N，9-二苯基-N-[4-(3-苯基喹喔啉-2-基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCA1PQ)、N，N，N′-三苯基-N′-[4-(3-苯基喹喔啉-2-基)苯基]-1，4-苯二胺(简称：DPA1PQ)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)三苯胺(简称为YGAO11)、N，9-二苯基-N-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAO11)、N，N，N′-三苯基-N′-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-1，4-苯二胺(简称：DPAO11)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(4，5-二苯基-4H-1，2，4-三唑-4-基)三苯胺(简称为YGATAZ1)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(3，5-二苯基-4H-1，2，4-三唑-4-基)三苯胺(简称为YGATAZ2)等芳胺化合物。
例如，作为第一层中的第一荧光化合物使用发光为蓝色的2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(TBP)，作为空穴传输性的化合物使用4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯基(简称：NPB)，作为第二层中的磷光化合物使用发光为橙色的(乙酰基丙酮)双(3，5-二甲基-2-苯吡啶)合铱(III)(简称：[Ir(mppr-Me)2(acac)]，作为主体材料使用2-{4-[N-(联苯基-4-基)-N-苯基氨基]苯基}-3-苯基喹喔啉(简称：BPA1PQ)，作为第三层中的第二荧光化合物使用与第一荧光化合物相同的TBP，作为电子传输性化合物使用9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)，来可以获得应用本发明的一个方式的白色发光元件。CO11的三重激发能大于NPB的三重激发能，NPB的三重激发能大于BPA1PQ的三重激发能，因此可以实现到作为第二层的主体材料的BPA1PQ的三重激发能的能量转移。另外，在第二层中产生的主体材料的三重激发能高效地关在第二层122内，因此可以实现高发光效率。
电子传输层114是包含高电子传输性的层。作为高电子传输性的物质。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等，如三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(简称：BAlq)等。另外，还可以使用以下具有恶唑类或噻唑类配体的金属配合物等，如双[2-(2-羟基苯基)苯并恶唑]锌(简称：Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]锌(简称：Zn(BTZ)2)等。除了金属配合物之外，也可以使用如2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑基-2-基]苯(简称：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、红菲咯啉(简称：BPhen)、以及浴铜灵(简称：BCP)等。这些物质大体上是具有10-6cm2/Vs以上的电子转移率的物质。另外，也可以使用除了这些物质之外的其它电子传输性高于空穴传输性的物质。此外，电子传输层并不只限于单层，而可以层叠两层以上的包含上述物质的层。
另外，作为电子传输层114，使用如下高分子化合物，如聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-co-(吡啶-3，5-二基)](简称：PF-Py)和聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(2，2′-联吡啶-6，6’-二基)](简称：PF-BPy)等。
另外，如图4所示，也可以在第一电极102和空穴传输层112之间设置空穴注入层111。作为高空穴注入性的物质，可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等。另外，可以使用酞菁类化合物如酞菁(简称：H2Pc)、酞菁铜(简称：CuPc)、或高分子等如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等，来可以形成空穴注入层。
作为空穴注入层111的材料，可以使用其中包含受主物质的高空穴传输性的物质的复合材料。此外，通过使用其中包含受主物质的高空穴传输性的物质的复合材料，可以选择用来形成电极的材料而不考虑其功函数。换句话说，除了具有高功函数的材料之外，还可以举出具有低功函数的材料作为第一电极102。作为受主物质的材料可以使用7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：F4-TCNQ)、氯醌等。另外，可以举出过渡金属氧化物。另外，还可以使用属于元素周期表第4族到第8族元素的金属的氧化物。具体地说，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰以及氧化铼，因为它们的电子接受性高。在它们之中，氧化钼是特别优选的，因为其在空气中也稳定而且吸湿性低所以最容易处理。
注意，在本说明书中，复合除了指简单地混合两种材料的状态之外，还指的是由于混合多种材料可以实现材料之间的电荷的授受的状态。
作为用于复合材料的有机化合物，可以使用各种化合物诸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃、以及高分子化合物(诸如低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)。作为用于复合材料的有机化合物，优选使用高空穴传输性的有机化合物。具体而言，优选为具有10-6cm2/Vs以上的空穴转移率的物质。但是，也可以使用除此之外的其它物质，只要其空穴传输性高于电子传输性。下面具体地举出可以用于复合材料的有机化合物。
例如，作为可用于复合材料的芳香胺化合物，可以举出N，N′-双(4-甲基苯基)-N，N′-二苯基-对苯二胺(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。
作为可以用于复合材料的咔唑衍生物可以具体地举出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。
另外，其他作为可以用于复合材料的咔唑衍生物可以使用如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)、以及1，4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2，3，5，6-四苯基苯等。
另外，作为可以用于复合材料的芳烃，可以举出如下，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。除了上述之外，还可以使用并五苯、晕苯(coronene)等。这样，更优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴转移率且碳数为14至42的芳烃。
另外，可以用于复合材料的芳烃也可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳烃，例如可以举出4，4’-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：DPVBi)、9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称：DPVPA)等。
另外，也可以使用高分子化合物如聚(N-乙烯基咔唑)(简称：PVK)或聚(4-乙烯基三苯基胺)(简称：PVTPA)等。
此外，如图4所示，还可以在电子传输层114和第二电极104之间设置电子注入层115。作为电子注入层115，可以使用碱金属、碱土金属、或这些金属的化合物如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等。例如，可以使用将碱金属、碱土金属、或它们的化合物掺杂在包含具有电子传输性的物质的层中的，例如，可以使用包含镁(Mg)的Alq的等。通过使在包含具有电子传输性的物质的层中掺杂有碱金属或碱土金属并将该层用作电子注入层115，高效地进行从第二电极104的电子注入，因此是更优选的。
作为EL层103的形成方法，可以使用干式法，也可以使用湿式法。例如，也可以使用真空蒸镀法、喷墨法或旋涂法等。此外，也可以使用不同的成膜方法形成每个电极或每个层。
在具有上述那样的结构的本发明的一个方式的发光元件中，电流因在第一电极102和第二电极104之间提供电位差而流动，并且空穴和电子在EL层103中重新结合，以进行发光。更具体而言，采用在EL层103中形成发光区域的结构。
发光经过第一电极102及第二电极104中的任一方或双方被取出到外面。因此，第一电极102及第二电极104中的任一方或双方是由具有透光性的电极。当只第一电极102是具有透光性的电极时，如利用图5A中的箭头所示，发光经过第一电极102从衬底一侧被取出。此外，当只第二电极104是具有透光性的电极时，如利用图5B中的箭头所示，发光经过第二电极104从与衬底101相反一侧被取出。当第一电极102及第二电极104都是具有透光性的电极时，如利用图5C中的箭头所示，发光经过第一电极102及第二电极104从衬底一侧及与衬底相反一侧的双方被取出。
注意，设置在第一电极102和第二电极104之间的EL层103的结构不局限于上述结构。但是，只要具有在离第一电极102及第二电极104远的部分设置空穴和电子重新结合的发光区域的结构并且发光层113具有上述结构，就可以采用上述之外的结构，以便防止由于发光区域与第一电极102或第二电极104接近而发生的猝灭。
就是说，对于EL层103的叠层结构没有特别的限定，将如下层与本发明的一个方式的发光层113自由地组合而构成即可，即由高电子传输性的物质、高空穴传输性的物质、高电子注入性的物质、高空穴注入性的物质、双极性的物质(电子及空穴传输性高的物质)、或空穴阻挡材料等构成的层。
图6所示的发光元件具有如下结构，即在衬底101上按顺序层叠用作阴极的第二电极104、EL层103、用作阳极的第一电极102。EL层103具有空穴传输层112、发光层113、电子传输层114，发光层113从第一电极102一侧按顺序具有第一层121、第二层122、第三层123。
在本实施方式中，在由玻璃、塑料等构成的衬底上制造发光元件。通过在一个衬底上制造多个这种发光元件，可以制造无源矩阵型发光装置。此外，也可以在由玻璃、塑料等构成的衬底上例如形成薄膜晶体管(TFT)，并且在与TFT电连接的电极上制造发光元件。由此，可以制造由TFT控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光装置。注意，对于TFT的结构没有特别的限制。TFT可以为交错型或反交错型。此外，形成在TFT衬底上的驱动用电路既可以由N型及P型TFT构成，又可以只由N型及P型TFT中的任一方构成。用于TFT的半导体膜的晶性没有特别的限定。既可以使用非晶半导体膜，又可以使用晶体半导体膜。
本发明的一个方式的发光元件有效地利用在重新结合区域产生的一重激发态的激子和三重激发态的激子的双方，可以实现高发光效率。另外，通过调整载流子的重新结合区域的位置，可以实现更高的发光效率。
另外，因为可以获得高发光效率，所以可以降低发光元件的耗电量。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式2
在本实施方式中，将参照图7说明根据本发明的一个方式具有层叠有多个发光单元的结构的发光元件(叠层型元件)的方式。该发光元件是在第一电极和第二电极之间具有多个发光单元的发光元件。作为发光单元，至少具有发光层即可，可以使用与实施方式1所示的EL层同样的结构。就是说，可以说，实施方式1所示的发光元件是具有一个发光单元的发光元件，而且在本实施方式中，对具有多个发光单元的发光元件进行说明。
在图7中，在第一电极501和第二电极502之间层叠有第一发光单元511和第二发光单元512，并且在第一发光单元511和第二发光单元512之间设置有电荷产生层513。第一电极501和第二电极502可以应用与实施方式1所说明的同样的结构。此外，第一发光单元511和第二发光单元512可以具有相同结构或不同结构，可以应用实施方式1所说的结构。
电荷产生层513包含由有机化合物和金属氧化物构成的复合材料。该由有机化合物和金属氧化物构成的复合材料是实施方式1所示的复合材料，包含有机化合物和氧化钒、氧化钼、氧化钨等的金属氧化物。作为有机化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃、高分子化合物(低聚物、树状聚合物、聚合物等)等各种化合物。注意，作为空穴传输性有机化合物，优选应用其空穴转移率为10-6cm2/Vs以上的有机化合物。但是，只要是其空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用这些以外的物质。因为由有机化合物和金属氧化物构成的复合材料具有优良的载流子注入性、载流子传输性，所以可以实现低电压驱动、低电流驱动。
注意，也可以通过组合由有机化合物和金属氧化物构成的复合材料和其他材料来形成电荷产生层513。例如，也可以通过组合包含由有机化合物和金属氧化物构成的复合材料的层和包含对于具有高电子传输性的化合物和上述高电子传输性的化合物显示电子给予性的物质的层来形成。此外，也可以通过组合包含由有机化合物和金属氧化物构成的复合材料的层与透明导电膜来形成。
在任何情况下，也夹在第一发光单元511和第二发光单元512之间的电荷产生层513具有如下结构即可：在对第一电极501和第二电极502施加电压时，将电子注入到发光单元中的一方一侧并且将空穴注入到发光单元中的另一方一侧。例如，电荷产生层513是如下层即可：在图7中，在施加电压以使第一电极501的电位高于第二电极502的电位的情况下，将电子注入到第一发光单元511并且将空穴注入到第二发光单元512。
虽然在本实施方式中说明了具有两个发光单元的发光元件，但是可以同样地应用层叠三个以上的发光单元的发光元件。如根据本实施方式的发光元件，通过在一对电极之间将多个发光单元使用电荷产生层隔开并配置，该元件可以在保持低电流密度的同时在高亮度区域中可以发光，因此实现长使用寿命。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式3
在本实施方式中，对具有本发明的一个方式的发光元件的发光装置进行说明。
在本实施方式中，对于在像素部中具有本发明的一个方式的发光元件的发光装置，参照图8A和8B进行说明。注意，图8A是表示发光装置的俯视图，并且图8B是沿图8A中的A-A’及B-B’切断的截面图。该发光装置作为用来控制发光元件的发光的单元而包括由虚线表示的驱动电路部(源极侧驱动电路)601、像素部602、驱动电路部(栅极侧驱动电路)603。此外，附图标记604是密封衬底，附图标记605是密封剂，由密封剂605围绕的内侧是空间607。
注意，引导布线608是用来将输入到源极侧驱动电路601及栅极侧驱动电路603的信号传送的布线，并且从成为外面输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。注意，虽然在此只图示出FPC，但是该FPC还可以安装有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置主体，而且还包括安装有FPC或PWB的发光装置。
下面，参照图8B而说明截面结构。虽然在元件衬底610上形成有驱动电路部及像素部，并且在此示出作为驱动电路部的源极侧驱动电路601和像素部602中的一个像素。
注意，作为源极侧驱动电路601，形成组合n沟道型TFT 623和p沟道型TFT 624的CMOS电路。此外，驱动电路也可以由各种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。此外，虽然在本实施方式中示出在形成有像素部的衬底上形成驱动电路的驱动器一体型，但是不一定需要采用该结构。驱动电路也可以形成在外面，而不形成在形成有像素部的衬底上。
此外，像素部602由包括开关TFT611、电流控制TFT612、以及与电流控制TFT612的漏极电连接的第一电极613的多个像素形成。注意，以覆盖第一电极613的端部的方式形成有绝缘物614。在此，通过使用正型感光丙烯酸树脂膜形成绝缘物614。
此外，绝缘物614被形成为在其上端部或下端部成为具有曲率的曲面以便防止对于发光元件608的坏影响。例如，在使用正型感光丙烯酸作为绝缘物614的材料的情况下，优选使绝缘物614的上端部包括具有曲率半径(0.2μm至3μm)的曲面。注意，作为绝缘物614，都可以使用通过光照射变得不溶于蚀刻剂的负型、或者通过光照射变得可溶于蚀刻剂的正型。
在第一电极613上分别形成有EL层616及第二电极617。在此，优选作为用于第一电极613的材料，可以使用各种金属、合金、导电化合物、以及它们的混合物。在将第一电极613用作阳极的情况下，优选采用具有高功函数(功函数为4.0eV以上)的金属、合金、导电化合物、以及它们的混合物等。例如，除了可以使用单层膜如包含硅的氧化铟-氧化锡膜、氧化铟-氧化锌膜、氮化钛膜、铬膜、钨膜、Zn膜、Pt膜等以外，还可以使用由氮化钛和以铝为主要成分的膜构成的叠层、以及由氮化钛膜、以铝为主要成分的膜、和氮化钛膜构成的三层结构膜等。
此外，EL层616通过各种方法诸如使用蒸镀掩模的蒸镀法、喷墨法、旋涂法等来形成。EL层616包含实施方式1所示的发光层。另外，作为构成EL层616的其他材料，也可以使用低分子化合物、或者高分子化合物(包含低聚物、树枝状聚合物)中的任一种。另外，作为用于EL层616的材料，除了有机化合物以外，还可以使用无机化合物。
作为用于第二电极617的材料，可以使用各种金属、合金、导电性化合物、或它们的混合物。当将第二电极用作阴极时，优选使用这些材料中具有低功函数(优选具有3.8eV以下的功函数)的金属、合金、导电性化合物、或它们的混合物等。例如，可以举出属于元素周期表第1族或第2族的元素，即碱金属如锂(Li)或铯(Cs)等，碱土金属如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)等，或者含有这些元素的合金(MgAg、AlLi)等。当使EL层616中产生的光经过第二电极617发射出来时，作为第二电极617，可以使用减薄厚度的金属薄膜和透明导电膜(氧化铟-氧化锡(ITO)、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO)、含有氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等)的叠层膜。
当利用密封剂605将密封衬底604和元件衬底610贴合起来时，发光元件618被设置于由元件衬底610、密封衬底604和密封剂605包围形成的空间607中。空间607由填料填充，有时还由惰性气体(诸如氮气和氩气等)或密封剂605等填充。
密封剂605优选使用环氧树脂。这些材料优选尽量不透过水分和氧。作为用于密封衬底604的材料，除了玻璃衬底或石英衬底外还可以使用由FRP(玻璃纤维强化塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸等材料制成的塑料衬底。
如上所述，可以获得具有本发明的一个方式的发光元件的发光装置。
本发明的一个方式的发光装置具有实施方式1和实施方式2所示的发光元件。因此可以获得发光效率高的发光装置。也可以降低发光装置的耗电量。
如上所述，本实施方式中，说明了由薄膜晶体管控制发光元件的驱动的有源矩阵型的发光装置，然而除此之外，也可以为无源矩阵型的发光装置。图9A和9B表示应用本发明的一个方式制造的无源矩阵型发光装置。注意，图9A和9B是发光装置的透视图，而图9B是沿图9A中的线X-Y切断的截面图。在图9A中，在衬底951上，在电极952和电极956之间设置了EL层955。电极952的端部由绝缘层953覆盖。此外，在绝缘层953上设置有隔离层954。隔离层954的侧壁是倾斜的，使得一边侧壁和另一边侧壁之间的距离向着衬底方向缩小。换句话说，隔离层954沿短边方向上的截面是梯形的，底面(平行于绝缘层953并与绝缘层953接触一侧的平面)短于上面(平行于绝缘层953并不与绝缘层953接触一侧的平面)。通过如上所述设置隔离层954，可以对阴极进行构图。另外，通过在无源矩阵型的发光装置中包括高发光率的本发明的一个方式的发光元件，可以获得耗电量低的发光装置。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式4
在本实施方式中，说明在其一部分中包括实施方式3所示的发光装置的本发明的一个方式的电子设备。本发明的一个方式的电子设备具有实施方式1和实施方式2所示的发光元件，并具有发光效率高的显示部。另外，具有耗电量低的显示部。
作为使用本发明的一个方式的发光装置而制造的电子设备，可以举出摄像机、数码照相机、护目镜型显示器、导航系统、声音再现装置(汽车音响、音响组件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、便携式电话机、便携式游戏机、电子图书等)、具有记录媒体的图像再现装置(具体地，数字通用光盘(DVD)等再现记录媒体、且具有可以显示其图像的显示装置的装置等)。将这些电子设备的具体例子示出于图10A至10D。
图10A是跟据本实施方式的电视装置，包括外壳9101、支撑体9102、显示部9103、扬声器部9104、视频输入端子9105等。在该电视装置中，显示部9103通过将实施方式1和实施方式2所说明的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有发光效率高且耗电量低的特征。由该发光元件构成的显示部9103也具有同样的特征，因此该电视装置实现了低耗电量化。由于这种特征，在电视装置中可以大幅度地削减或缩小电源电路，由此可以谋求实现外壳9101或支撑体9102的小型轻量化。由于根据本实施方式的电视装置实现了低耗电量及小型轻量化，因此可以提供适合居住环境的产品。
图10B是根据本实施方式的计算机，包括主体9201、外壳9202、显示部9203、键盘9204、外部连接端口9205、定位装置9206等。在该计算机中，显示部9203通过将实施方式1和实施方式2所说明的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有发光效率高且耗电量低的特征。由该发光元件构成的显示部9203也具有同样的特征，因此所述计算机实现了低耗电量化。由于这种特征，在计算机中可以大幅度地削减或缩小电源电路，由此可以实现主体9201或外壳9202的小型轻量化。由于根据本实施方式的计算机实现了低耗电量及小型轻量化，因此可以提供适合居住环境的产品。
图10C是影像拍摄装置，包括主体9301、显示部9302、外壳9303、外部连接端口9304、遥控接收部9305、影像接收部9306、电池9307、声音输入部9308、操作键9309、目镜部9310等。在该影像拍摄装置中，显示部9302通过将实施方式1和实施方式2所说明的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有发光效率高且耗电量低的特征。由该发光元件构成的显示部9302也具有同样的特征，因此所述影像拍摄装置实现了低耗电量化。由于这种特征，影像拍摄装置可以大幅度地削减或缩小电源电路，由此可以实现主体9301的小型轻量化。由于根据本实施方式的影像拍摄装置实现了低耗电量及小型轻量化，因此可以提供适合携带的产品。
图10D是根据本实施方式的便携式电话机，包括主体9401、外壳9402、显示部9403、声音输入部9404、声音输出部9405、操作键9406、外部连接端口9407、天线9408等。在该便携式电话机中，显示部9403通过与实施方式1和实施方式2所说明的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有发光效率高且耗电量低的特征。由该发光元件构成的显示部9403也具有同样的特征，因此所述便携式电话机实现了低耗电量化。由于这种特征，在便携式电话机中可以大幅度地削减或缩小电源电路，由此可以实现主体9401或外壳9402的小型轻量化。由于根据本实施方式的便携式电话机实现了低耗电量及小型轻量化，因此可以提供适合携带的产品。
在图16A至16C中表示与图10D不同结构的便携式电话机的一个实例。图16A是主视图，图16B是后视图，图16C是展开图。图16A至16C所示的便携式电话机具备电话机和便携式信息终端双重的功能，且内置有计算机，除了进行声音对话外还可以处理各种各样的数据，即所谓的智能手机(Smartphone)。
如图16A至16C表示的便携式电话机由外壳1001以及1002两个外壳构成。在外壳1001中备有显示部1101、扬声器1102、麦克风1103、操作键1104、定位装置1105、影响拍摄装置用透镜1106、以及外部连接端子1107等，在外壳1002中备有键盘1201、外部储存器插槽1202、影响拍摄装置用透镜1203、灯1204以及耳机端子1008等。此外，天线内置在外壳1001内。
此外，在上述构成的基础上，还可以内置有非接触IC芯片、小型储存器件等。
作为显示部1101，可以将实施方式3中所示的发光装置安装在其中，且根据使用方式适当地变化显示方向。由于在与显示部1101相同的一面上备有影响拍摄装置用透镜1106，所以可以进行视频通话。此外，将显示部1101用作取景器，使用影响拍摄装置用透镜1203以及灯1204可以进行静态图像以及动态图像的摄影。扬声器1102以及麦克风1103不仅能够用于声音通话，还可以用于如视频通话、录音、再现等的用途。操作键1104可以进行电话的拨打和接收、电子邮件等的简单的信息输入、画面的卷动、光标移动等。再者，相重合的外壳1001和外壳1002(图16A)滑动后如图16C那样展开，可以用作便携式信息终端。在此情况下，可以使用键盘1201和定位装置1105顺利地进行操作。外部连接端子1107可以与AC适配器以及USB电缆等的各种电缆连接，而可以进行充电以及与计算机等的数据通信。此外，通过对外部储存器插槽接口1202插入记录媒体可以进一步应对大量的数据存储以及移动。
另外，除了上述功能之外，还可以备有红外线通信功能、电视广播接收功能等。
图11是一种音频再现装置，具体为汽车音响，它包括主体701、显示部702以及操作开关703和704。显示部702可通过使用实施方式3的发光装置(无源矩阵型或有源矩阵型)获得。而且，该显示部702可使用片段型发光装置来形成。在任何情况下，通过使用根据本发明的一个实施方式的发光元件，使用车载电源(12V至42V)来可以实现低耗电量化且形成明亮的显示部。此外，虽然在本实施方式中示出汽车音响，但本发明的发光元件也可用于便携或家用音响装置。
图12示出数字播放器作为音频再现装置一个示例。图12所示的数字播放器包括主体710、显示部711、存储器部712、操作部713、耳机714等。头戴式耳机或无线耳机可用来代替耳机714。显示部711可通过使用实施方式3的发光装置(无源矩阵型或有源矩阵型)获得。而且，显示部711也可使用片段型发光装置来形成。在任何情况下，通过使用根据本发明的一个实施方式的发光元件，也可以形成甚至能够使用二次电池(镍氢电池等)进行显示且明亮的显示部，并且与此同时实现低耗电量化。硬盘或非易失性存储器可用于存储器部712。例如，操作部713使用具有20GB至200GB存储容量的NAND型非易失性存储器进行操作，由此图像或声音(音乐)可被记录或再现。注意，图11中的显示部702及图12中的显示部711的功耗可通过在黑背景上显示白字符得到抑制。这在便携音响装置中特别有效。
如上所述，通过应用本发明的一个实施方式制造的发光装置的应用范围极宽，从而发光装置可用于各种领域中的电子设备。通过使用本发明的一个实施方式，可制造具有发光效率高且耗电量低的显示部的电子设备。
此外，也可以将本发明的一个实施方式的发光装置用作照明装置。参照图13对将本发明的一个实施方式的发光元件用作照明装置的一个例子进行说明。
作为将根据本发明的一个实施方式的发光装置用作照明装置的电子设备的一个实例，在图13中示出将应用本发明的一个实施方式的发光装置用作背光灯的液晶显示装置。图13所示的液晶显示装置包括外壳901、液晶层902、背光灯903以及外壳904，液晶层902与驱动器IC905连接。此外，作为背光灯903使用本发明的一个实施方式的发光装置，通过端子906供应电流。
根据本发明的一个实施方式的发光装置由于是薄型的，发光效率高，且耗电量低，通过将根据本发明的一个实施方式的发光装置用作液晶显示装置的背光灯，也可以实现显示装置的薄型化和低耗电量化。此外，根据本发明的一个实施方式的发光装置是面发光的照明装置，也可以实现大面积化，因此可以实现背光灯的大面积化，也可以实现液晶显示装置的大面积化。
图14是将根据本发明的一个实施方式的发光装置用作作为照明装置的台灯的例子。图14所示的台灯包括外壳2001和光源2002，作为光源2002使用根据本发明的一个实施方式的发光装置。因为本发明的一个实施方式的发光装置的发光效率高且耗电量低，所以台灯的耗电量也低。
图15为将使用本发明的一个实施方式的发光装置用作室内照明装置3001的例子。由于根据本发明的一个实施方式的发光装置也可以实现大面积化，所以可以用作大发光面积的照明装置。此外，根据本发明的发光装置由于发光效率高且耗电量低，因此可以用作低耗电量的照明装置。像这样，可以在将使用本发明的一个实施方式的发光装置用作室内照明装置3001的房间内设置图10A所说明的本发明的一个实施方式的电视装置3002，来欣赏公共广播或电影。在此情况下，由于两个装置的耗电量都低，所以可以减少对环境的负担。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
本申请基于2008年9月1日在日本专利局提交的日本专利申请序列号2008-223210，在此引用其全部内容作为参考。

Claims (30)

1.一种发光元件，包括：
阳极；
所述阳极上的第一层；
所述第一层上的第二层；
所述第二层上的第三层；以及
所述第三层上的阴极，
其中，所述第一层包括第一空穴传输性的有机化合物和第一荧光化合物，
所述第二层包括主体材料和磷光化合物，
所述第三层包括电子传输性的有机化合物和第二荧光化合物，
并且，所述空穴传输性的有机化合物的三重激发能及所述电子传输性的有机化合物的三重激发能大于所述主体材料的三重激发能。
2.根据权利要求1所述的发光元件，
其中，所述主体材料为双极性。
3.根据权利要求1所述的发光元件，
其中，所述第一荧光化合物与所述第二荧光化合物相同。
4.根据权利要求1所述的发光元件，
其中，所述第二层接触于所述第一层及所述第三层。
5.根据权利要求1所述的发光元件，
其中，所述发光元件发射白色光。
6.根据权利要求1所述的发光元件，
其中，所述第一荧光化合物与所述第二荧光化合物相同，
并且，所述第一荧光化合物的发光色互补所述磷光化合物的发光色。
7.一种发光元件，包括：
阳极；
所述阳极上的第一层；
所述第一层上的间隔层，该间隔层包括双极性的有机化合物；
所述间隔层上的第二层；
所述第二层上的第三层；以及
所述第三层上的阴极，
其中，所述第一层包括空穴传输性的有机化合物和第一荧光化合物，
所述第二层包括主体材料和磷光化合物，
所述第三层包括电子传输性的有机化合物和第二荧光化合物，
并且，所述空穴传输性的有机化合物的三重激发能及所述电子传输性的有机化合物的三重激发能大于所述主体材料的三重激发能。
8.根据权利要求7所述的发光元件，
其中，所述主体材料为双极性。
9.根据权利要求7所述的发光元件，
其中，所述间隔层接触于所述第一层及所述第二层。
10.根据权利要求7所述的发光元件，
其中，所述第二层接触于所述第三层。
11.根据权利要求7所述的发光元件，
其中，所述第一荧光化合物与所述第二荧光化合物相同。
12.根据权利要求7所述的发光元件，
其中，所述发光元件发射白色光。
13.根据权利要求7所述的发光元件，
其中，所述第一荧光化合物与所述第二荧光化合物相同，
并且，所述第一荧光化合物的发光色互补所述磷光化合物的发光色。
14.一种发光元件，包括：
阳极；
所述阳极上的第一层；
所述第一层上的第二层；
所述第二层上的间隔层，该间隔层包括双极性的有机化合物；
所述间隔层上的第三层；以及
所述第三层上的阴极，
其中，所述第一层包括空穴传输性的有机化合物和第一荧光化合物，
所述第二层包括主体材料和磷光化合物，
所述第三层包括电子传输性的有机化合物和第二荧光化合物，
并且，所述空穴传输性的有机化合物的三重激发能及所述电子传输性的有机化合物的三重激发能大于所述主体材料的三重激发能。
15.根据权利要求14所述的发光元件，
其中，所述主体材料为双极性。
16.根据权利要求14所述的发光元件，
其中，所述间隔层接触于所述第二层及所述第三层。
17.根据权利要求14所述的发光元件，
其中，所述第一层接触于所述第二层。
18.根据权利要求14所述的发光元件，
其中，所述第一荧光化合物与所述第二荧光化合物相同。
19.根据权利要求14所述的发光元件，
其中，所述发光元件发射白色光。
20.根据权利要求14所述的发光元件，
其中，所述第一荧光化合物与所述二荧光化合物相同，
并且，所述第一荧光化合物的发光色互补所述磷光化合物的发光色。
21.一种包括发光元件的发光装置，该发光元件包括：
阳极；
所述阳极上的第一层；
所述第一层上的第二层；
所述第二层上的第三层；以及
所述第三层上的阴极，
其中，所述第一层包括空穴传输性的有机化合物和第一荧光化合物，
所述第二层包括主体材料和磷光化合物，
所述第三层包括电子传输性的有机化合物和第二荧光化合物，
并且，所述空穴传输性的有机化合物的三重激发能及所述电子传输性的有机化合物的三重激发能大于所述主体材料的三重激发能。
22.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述主体材料为双极性的有机化合物。
23.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述第一荧光化合物与所述第二荧光化合物相同。
24.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述第二层接触于所述第一层及所述第三层。
25.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述发光元件还包括所述第一层和所述第二层之间的间隔层，
并且，所述间隔层包括双极性的有机化合物。
26.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述发光元件还包括所述第一层和所述第二层之间的间隔层，
所述间隔层接触于所述第一层及所述第二层，
所述第二层接触于所述第三层，
并且，所述间隔层包括双极性的有机化合物。
27.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述发光元件还包括所述第二层和所述第三层之间的间隔层，
并且，所述间隔层包括双极性的有机化合物。
28.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述发光元件还包括所述第二层和所述第三层之间的间隔层，
所述间隔层接触于所述第二层及所述第三层，
所述第一层接触于所述第二层，
并且，所述间隔层包括双极性的有机化合物。
29.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述发光元件发射白色光。
30.根据权利要求21所述的发光装置，
其中，所述第一荧光化合物与所述二荧光化合物相同，
并且，所述第一荧光化合物的发光色互补所述磷光化合物的发光色。
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