CN101692482A - 发光元件、发光装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供使用寿命长的发光元件、以及使用寿命长的发光装置和电子设备。本发明的目的在于提供一种发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间的发光层和控制层，其中控制层包含第一有机化合物和第二有机化合物，在控制层中第一有机化合物被包含得多于第二有机化合物，第二有机化合物具有捕获与第一有机化合物传输的载流子同极性的载流子的载流子陷阱性，控制层中的第二有机化合物的浓度及载流子陷阱性满足一定条件。

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的发光元件进行了积极研究和开发。这种发光元件的基本结构满足发光物质夹在一对电极之间。通过对这种元件施加电压，可以由所述发光物质获得发光。
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。因此，这种发光元件被认为优选作为平板显示元件。此外，这种发光元件还具有可以制造为厚度薄并重量轻的优点。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，该发光元件被称为电流激励型发光元件。
注意，作为由有机化合物形成的激发态类型，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依赖于材料的许多问题，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，在非专利文件1中，通过设置空穴阻挡层，来使使用磷光材料的发光元件高效率地发光。
[非专利文件1]Tetsuo Tsutsui以及其他八名，Japanese Journal ofApplied Physics，vol.38，L1502-L1504(1999)
然而，如非专利文件1所记载那样，空穴阻挡层不持久，发光元件的使用寿命极短。因此，期待开发使用寿命长的发光元件。尤其，当考虑商品化时，延长使用寿命是很重要的课题，并且希望开发出具有更长使用寿命的发光元件。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供使用寿命长的发光元件。本发明的目的还在于提供使用寿命长的发光装置及电子设备。
本发明人潜心钻研而发现，通过设置控制载流子迁移的控制层，即获得使用寿命长的发光元件。另外，尤其在控制层中的有机化合物的浓度及载流子陷阱性满足一定条件的情况下，可以获得使用寿命长的发光元件。
因此，本发明之一是一种发光元件，其包括在第一电极和第二电极之间具有发光层和控制层，其中控制层包含第一有机化合物和第二有机化合物，并且第一有机化合物被包含得多于第二有机化合物，并且第一有机化合物是电子传输性有机化合物，并且第二有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)比第一有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)低，并且以式(1)表示的X的值在5×10-4以上且2×10-2以下的范围内。
X = 1 L { exp ( - ΔE kT ) } C 3 - - - ( 1 )
ΔE表示第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，C表示第二有机化合物的摩尔分数[无量纲]，L表示控制层的膜厚度[nm]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度(＝300[K])。
另外，在上述结构中，以式(1)表示的X的值更优选在1×10-3以上且1×10-2以下的范围内。
另外，在上述结构中，控制层的膜厚度L优选为5nm以上且20nm以下。
另外，在上述结构中，第一有机化合物的迁移率优选在10-7[cm2/Vs]以上且10-3[cm2/Vs]以下的范围内，更优选在10-6[cm2/Vs]以上且10-4[cm2/Vs]以下的范围内。
另外，在上述结构中，第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差ΔE优选为0.2[eV]以上且0.6[eV]以下。
在上述结构中，发光层优选为电子传输性。具体而言，在包含于发光层的有机化合物中，被包含得最多的有机化合物优选具有电子传输性。例如，在发光层包含第三有机化合物和第四有机化合物，并且第三有机化合物被包含得多于第四有机化合物的情况下，第三有机化合物优选为电子传输性。
在上述结构中，第一有机化合物和第三有机化合物优选为不同的有机化合物。
另外，在上述结构中，控制层和发光层优选设置为彼此接触。
另外，本发明范围内包括具有上述发光元件的发光装置。因此，本发明之一是具有上述的发光元件和控制发光元件的发光的控制电路的发光装置。
本说明书中的发光装置包括图像显示装置、发光装置或者光源(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的前端设置有印刷电路板的模块；或者发光元件上通过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，本发明的范围内包括将本发明的发光元件用于显示部的电子设备。因此，本发明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电路。
本发明的发光元件设置有控制载流子迁移的控制层，而可以获得使用寿命长的发光元件。
另外，通过将本发明的发光元件应用于发光装置及电子设备，可以获得使用寿命长的发光装置及电子设备。
附图说明
图1是说明本发明的发光元件的图；
图2A和2B是说明本发明的发光元件的图；
图3A和3B是说明本发明的发光元件的图；
图4A至4C是说明本发明的发光元件的图；
图5是说明本发明的发光元件的图；
图6A和6B是说明本发明的发光装置的图；
图7A和7B是说明本发明的发光装置的图；
图8A至8D是说明本发明的电子设备的图；
图9A至9C是说明本发明的电子设备的图；
图10是说明本发明的电子设备的图；
图11是说明本发明的电子设备的图；
图12是说明本发明的照明装置的图；
图13是说明本发明的照明装置的图；
图14是说明本发明的照明装置的图；
图15是说明在实施例中制造的发光元件的图；
图16是表示Alq的还原反应特性的图；
图17是表示TPQ的还原反应特性的图；
图18是表示C545T的还原反应特性的图；
图19是表示DPQd的还原反应特性的图；
图20是表示在实施例2中制造的发光元件的连续点亮试验结果的图；
图21是表示在实施例3中制造的发光元件的连续点亮试验结果的图；
图22是表示在实施例4中制造的发光元件的连续点亮试验结果的图；
图23是表示在实施例5中制造的发光元件的连续点亮试验结果的图；
图24是表示在实施例6中制造的发光元件的连续点亮试验结果的图；
图25是说明参数X的图；
图26是说明参数X的图；
图27是说明参数X的图；
图28是说明参数X的图；
图29是说明参数X的图；
图30是说明参数X的图；
图31是说明参数X的图；
图32是说明参数X的图；
图33是说明参数X的图；
图34是说明参数X的图；
图35是说明参数X的图；
图36A和36B是说明参数X的图。
符号说明
101  衬底            102  第一电极              103  EL层
104  第二电极        111  发光层                112  空穴传输层
113  电子传输层      113A 第一电子传输层        113B 第二电子传输层
114  空穴注入层      115  电子注入层            121  控制层
122  控制层          501  第一电极              502  第二电极
511  第一发光单元    512  第二发光单元          513  电荷产生层
601  源极驱动电路    602  像素部                603  门极驱动电路
604  密封衬底        605  密封件                607  空间
608  布线            609  FPC(柔性印刷电路)     610  元件衬底
611  开关TFT         612  电流控制TFT           613  第一电极
614  绝缘体          616  EL层                  617  第二电极
618  发光元件        623  N沟道型TFT            624  P沟道型TFT
701  外壳            702  显示部                703  操作开关
704  显示部          710  主体                  711  显示部
712  储存部          713  操作部                714  耳机
901  外壳            902  液晶层                903  背光灯
904  外壳            905  驱动器IC              906  端子
951  衬底            952  电极                  953  绝缘层
954  隔离层          955  EL层                  956  电极
1001 外壳            1002 外壳                  1101 显示部
1102  扬声器            1103  麦克风              1104  操作键
1105  定位装置          1106  相机用透镜          1107  外部连接端子
1108  耳机端子          1201  键盘                1202  外部储存器插槽
1203  相机用透镜        1204  灯                  2001  外壳
2002  光源              2101  玻璃衬底            2102  第一电极
2104  第二电极          2111  包含复合材料的层    2112  空穴传输层
2113  发光层            2114  控制层              2115  电子传输层
2116  电子注入层        3001  照明装置            3002  电视装置
9101  外壳              9102  支撑体              9103  显示部
9104  扬声器部          9105  视频输入端子        9201  主体
9202  外壳              9203  显示部              9204  键盘
9205  外部连接端口      9206  定位装置            9301  主体
9302  显示部            9303  外壳                9304  外部连接端口
9305  遥控接收部        9306  影像接收部          9307  电池
9308  声音输入部        9309  操作键              9310  目镜部
9401  主体              9402  外壳                9403  显示部
9404  声音输入部        9405  声音输出部          9406  操作键
9407  外部连接端口      9408  天线
具体实施方式
下面，将参照附图说明本发明的实施方式。但是，本发明不局限于以下说明，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。
实施方式1
本发明的发光元件在一对电极之间具有发光层和控制载流子迁移的控制层。控制层包含第一有机化合物和第二有机化合物，并且第一有机化合物被包含得多于第二有机化合物，并且第二有机化合物具有第一有机化合物的载流子传输性和捕获相同极性的载流子的载流子陷阱(carrier trapping)性。
在本实施方式中，详细说明第一有机化合物具有电子传输性，并且第二有机化合物具有电子陷阱性的情况。换言之，对如下发光元件进行说明，即：在第一电极和第二电极之间具有发光层和控制层；控制层包含第一有机化合物和第二有机化合物；第一有机化合物被包含得多于第二有机化合物；第一有机化合物是电子传输性有机化合物；第二有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)比第一有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)低。
注意，在本说明书中，HOMO能级或LUMO能级低是指其能级小，而HOMO能级或LUMO能级高是指其能级大。例如，与具有-2.2eV的LUMO能级的物质B相比，具有-2.5eV的LUMO能级的物质A的LUMO能级深0.3eV，并且与具有-2.7eV的LUMO能级的物质C相比，物质A的LUMO能级浅0.2eV。
图1表示根据本发明的发光元件的带隙图的一例。根据本发明的发光元件在第一电极102和第二电极104之间具有发光层111和控制层121。图1表示在第一电极102和发光层111之间设置空穴传输层112，在第二电极104和控制层121之间设置电子传输层113的情况。
当对如图1所示的发光元件施加电压时，从第一电极注入的空穴经由空穴传输层而注入到发光层。另一方面，从第二电极注入的电子经由电子传输层而注入到控制层。根据具有电子陷阱性的第二有机化合物，注入到控制层的电子迁移速度变小，最终被注入到发光层并与空穴重新结合而发光。
若采用不设置控制层的现有的发光元件，就不发生由于陷阱的迁移速度的减慢，而电子被注入到发光层。因此，当发光层具有电子传输性时，电子容易地到达空穴传输层和发光层的界面附近。从而，载流子的重新结合区域(发光区域)被形成在空穴传输层和发光层的界面附近。在此情况下，电子到达空穴传输层，有可能使空穴传输层劣化。再者，在空穴传输层劣化，而随时间增大到达空穴传输层的电子量的情况下，发光层内的重新结合的概率随时间降低。这意味着元件的使用寿命降低(亮度的随时间的劣化)。
另一方面，如上所述那样，在本发明的发光元件中，注入到控制层的电子迁移速度变小，对于发光层的电子注入被控制。其结果，在现有的发光元件中应形成在空穴传输层和发光层的界面附近的重新结合区域(发光区域)，而在本发明的发光元件中重新结合区域(发光区域)扩大在发光层的整个内部中。更具体而言，重新结合区域(发光区域)形成在从发光层内部到发光层和控制层的界面附近。因此，降低了电子达到空穴传输层而使空穴传输层劣化的可能性。
再者，本发明中的重点是在控制层中，对具有电子传输性的第一有机化合物添加具有捕获电子的功能的第二有机化合物，而不只应用电子迁移率慢的物质。通过采用这种结构，除了控制对于发光层的电子注入，还可以控制该被控制的电子注入量的随时间的变化。通过上述，本发明的发光元件可以防止在发光元件中由于载流子平衡的随时间恶化，而重新结合的概率降低的现象，因此可以提高元件的使用寿命(抑止亮度的随时间的劣化)。
在此重要的是，控制层中的第一有机化合物和第二有机化合物的组合，且第二有机化合物的浓度。这可以如下面说明。
例如，在采用控制层中电子陷阱性低的组合(即，与第一有机化合物的LUMO能级相比，第二有机化合物的LUMO能级稍微低)的情况下，当不将第二有机化合物的浓度提高到一定程度时，控制层内的电子迁移速度不变小，而成为与现有的发光元件同样的状态。因此，无法获得延长使用寿命的效果。与此相反，在采用电子陷阱性高的组合(即，与第一有机化合物的LUMO能级相比，第二有机化合物的LUMO能级极低)的情况下，当第二有机化合物的浓度过高时，控制层内的电子迁移速度变得过小，因此重新结合区域达到控制层的内部。在此情况下，控制层内的重新结合导致对使用寿命的不良影响。
就是，作为直观的理解，在采用电子陷阱性低的组合的情况下，将第二有机化合物的浓度设定为较高，而在采用电子陷阱性高的组合的情况下，将第二有机化合物的浓度设定为较低，由此可以获得使用寿命最长的效果的状态。但是，这只不过是直观的理解，根据材料的组合(换言之，电子陷阱的深度)，浓度的最适值多种变化，而且预测该最适值是很困难的。
在此，本发明人发现控制层的最适的结构有一定的法则。也就是，发现以下面的式(1)表示的参数X处于某一定范围内时，可以获得延长元件的使用寿命的效果，该式(1)取决于电子陷阱的深度ΔE(第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差)、第二有机化合物的浓度C、膜厚度L。
X = 1 L { exp ( - ΔE kT ) } C 3 - - - ( 1 )
ΔE表示第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，C表示第二有机化合物的摩尔分数[无量纲]，L表示控制层的膜厚度[nm]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度(＝300[K])。
以下面的理论导出该式。
首先，在本发明的发光元件中，电子通过跳动n次，通过控制层。换言之，跳动在n个分子之间，来通过控制层。在此，在将控制层中的电子陷阱的存在概率(就是第二有机化合物的存在概率)设定为p的情况下，当n次的跳动时遇到电子陷阱的期望值En表示为En＝np。例如，当存在概率p为0.1(10％)并且跳动n＝10次时，成为np＝10×0.1＝1，因此在统计上意味着当通过控制层时，电子遇到陷阱1次左右。换言之，期望值En＝np为当跳动n次时电子遇到陷阱的次数的统计平均值。
接下来，将在电子遇到陷阱而被捕获之后，从该陷阱离开的概率设定为K。在此，上述期望值En＝np为遇到陷阱的次数(的平均值)，因而最终电子跳动n次并通过控制层的概率Kall为K的En次方。就是，导出下面的式(2)。例如，当En＝np＝2时，在控制层中电子被捕获平均2次，因此表示Kall＝K2。注意，当没有陷阱时(p＝0时)，Kall成为1，而成为归一化(normalized)。
Kall＝Knp    …(2)
Kall为电子各跳动n次并通过控制层的概率，当跳动1次时，电子可以通过的平均概率Kave表示为Kall的n次根。因此，以式(2)导出下面的式(3)。
K ave = K all n = K p - - - ( 3 )
在此考虑平均概率Kave影响到何种物理量。在量子方面来看，当Kave为0.5时，被注入的两个电子中的一个不能行进(电子能不能迁移)。然而，由式(2)可知，在上述的讨论中以期望值为基础，所以要考虑平均的举动(变化)。例如，当将分子之间的距离设定为L0，并且将Kave设定为0.5时，被注入的两个电子中的一个的移动距离为L0，另一个的移动距离为0，因此移动距离的平均值为(L0+0)/2＝0.5L0。即，可以估计Kave和电子的移动距离就是电子的漂移速度成正比。从而，当将控制层中的电子的漂移速度设定为v，并且将第一有机化合物的电子的漂移速度设定为v0时，可以假设下面的式(4)。
v＝v0Kp    …(4)
接着，考虑式(4)中的K和p以何种物理量而表示。首先，p为电子陷阱的存在概率(即，第二有机化合物的存在概率)，单纯地也是第二有机化合物的浓度。然而，在采用本发明中所公开的发光元件的情况下，电子迁移受向电场方向的漂移的支配比扩散大，因此需要考虑在只有元件的膜厚度方向的模型，即一维模型中的电子迁移。从而，当将第二有机化合物的浓度(摩尔分数)设定为C时，C为每单位体积的摩尔分数(即，三维)，而获得下面的式(5)。
p = C 3 - - - ( 5 )
另一方面，K为电子可以从陷阱离开的概率，因此在速度论上表示波尔兹曼分布本身。因此，可以以下面的式(6)表示。
K = exp ( - ΔE kT ) - - - ( 6 )
ΔE表示第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度[K]。
将式(5)和式(6)代入式(4)，可以导出本发明中极重要的下面的式(7)。
v = v 0 { exp ( - ΔE kT ) } C 3 - - - ( 7 )
ΔE表示第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，C表示第二有机化合物的摩尔分数[无量纲]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度。
在此，当将控制层的膜厚度设定为L[nm](将其单位设定为nm，这是因为考虑本发明的发光元件的膜厚度的尺寸时，nm容易处理的缘故)，并且将通过控制层的时间设定为t[s]时，t[s]＝L[nm]/v[nm/s]。另外，当将t[s]的倒数设定为x[s-1]＝1/t[s]时，可以将x看作通过控制层的电子的速度常数(将通过控制层的电子的个数的比例常数设定为x)。该速度常数x应用式(7)并以下面的式(8)而表示。
x = 1 / t = v / L = v 0 L { exp ( - ΔE kT ) } C 3 - - - ( 8 )
ΔE表示第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，C表示第二有机化合物的摩尔分数[无量纲]，L表示控制层的膜厚度[nm]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度。
如上所述，即使在控制层中使电子过度通过，或将电子过度捕获，也无法获得利用控制层的延长使用寿命的效果。就是，若不将该速度常数x保持在适当的范围内，就无法获得延长使用寿命的效果。
本发明人实验地发现在实际中速度常数x处于一定范围内的情况下，获得延长使用寿命的效果。
注意，v0为根据第一有机化合物的种类而变化的数值，而且还是受到迁移率和电场强度的影响的数值(漂移速度＝迁移率×电场强度)。但是，在式(8)中指数函数的项目具有支配性，因此在实验中采用归一化(v0＝1)。另外，在室温中进行实验，因而T＝300[K]。
就是，将当设定v0＝1、T＝300[K]时的速度常数x设定为参数X(下面的式(1)，并且对该参数X和元件的使用寿命的关系实验地进行对照。其结果，发现在实际中参数X＝5×10-4至2×10-2的范围内，优选处于1×10-3至1×10-2的范围内时，可以获得延长使用寿命的效果。
X = 1 L { exp ( - ΔE kT ) } C 3 - - - ( 1 )
ΔE表示第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，C表示第二有机化合物的摩尔分数[无量纲]，L表示控制层的膜厚度[nm]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度(＝300[K])。
注意，在上述式(1)中，使第一有机化合物的漂移速度v0归一化，但是当实际上该漂移速度发生几位数变化时，在参数X中会发生误差。漂移速度为迁移率和电场强度的积，电场强度没有在实用亮度区域中其位数不同的情况。但是，若迁移率发生几位数变化，漂移速度也会发生几位数的变化，因此会有参数X中发生误差的可能性。
在考虑有实验中作为第一有机化合物而使用的Alq的迁移率为10-5[cm2/Vs]左右的报告，并且参数X的范围为2位数左右的范围时，第一有机化合物的迁移率优选以Alq的迁移率10-5[cm2/Vs]为中心在±2位数左右的范围内变化。从而，第一有机化合物的迁移率优选为10-7至10-3[cm2/Vs]的范围，更优选为10-6至10-4[cm2/Vs]。
另外，控制层的膜厚度L也影响到参数X。控制层的膜厚度L优选为1至100[nm]，特别优选为5至20[nm]。
另外，当第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差ΔE大时，即使第二有机化合物的浓度低，陷获的效果变大，因此需要将控制层中的第二有机化合物的浓度精密地控制。另一方面，当能级差ΔE小时，第二有机化合物的陷获效果变小，因此容易控制第二有机化合物的浓度。从而，从制造发光元件的角度来看，第一有机化合物的LUMO能级和第二有机化合物的LUMO能级的能级差ΔE优选在0.2至0.6[eV]的范围内。
作为可以使用于上述控制层的物质，可以使用各种有机化合物。此时重要的是，选择适当的材料且调整浓度，以便使式(1)表示的参数X成为5×10-4至2×10-2的范围。
例如，作为第一有机化合物，可以使用具有电子传输性的有机化合物。换言之，可以使用电子传输性比空穴传输性高的物质。具体而言，可以举出三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称：BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称：Znq)、双[2～(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnBTZ)等的金属配合物；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-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ01)、2，2’，2”-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称：TPBI)、红菲咯啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)等的杂环化合物；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)等稠环芳烃化合物。另外可举出，聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-co-(吡啶-3，5-二基)](简称：PF-Py)、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)等高分子化合物。特别优选的是，对于电子稳定的金属配合物。另外，如上所述，第二有机化合物的LUMO能级优选低于第一有机化合物的LUMO能级。因此，根据采用的第二有机化合物的种类，适当地选择第一有机化合物，以便满足这些条件。例如，如在实施例中说明那样，作为第二有机化合物采用2，3，5，8-四苯基喹喔啉(简称：TPQ)、N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)、香豆素545T时，作为第一有机化合物采用Alq，来满足上述条件。
另外，第二有机化合物为具有比第一有机化合物的LUMO能级低的LUMO能级的有机化合物。因此，根据采用的第一有机化合物的种类，适当地选择第二有机化合物，以满足这种条件。
由此，作为第二有机化合物，优选为LUMO能级，可以举出吖啶酮、香豆素102、香豆素6H、香豆素480D、香豆素30、N，N’-二甲基喹吖啶酮(简称：DMQd)、N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)、9，18-二氢苯并[h]苯并[7，8]喹啉并[2，3-b]吖啶-7，16-二酮(简称：DMNQd-1)、9，18-二甲基-9，18-二氢苯并[h]苯并[7，8]喹啉并[2，3-b]吖啶-7，16-二酮(简称：DMNQd-2)、香豆素6、香豆素545T、香豆素153、(2-{2-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-叉基)丙二腈(简称：DCMCz)、(2-{2-[4-(二甲基氨基)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-4-叉基}丙二腈(简称：DCJTB)、尼罗红(Nile red)、2，3-二苯基喹喔啉(简称：DPQ)、2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉(简称：FDPQ)、2，3-双(4-三氟甲基苯基)喹喔啉(简称：CF3-DPQ)、2，3，5，8-四苯基喹喔啉(简称：TPQ)、2，3，2’3’-四苯基-6，6’-二喹喔啉(bi quinoxaline)(简称：DPQ2)、2，3，2’，3’-四(4-氟苯基)-6，6’-二喹喔啉(biquinoxaline)(简称：FDPQ2)等。另外，也可以使用(乙酰丙酮)双[2，3-双(4-氟代苯基)喹喔啉]铱(III)(简称：Ir(Fdpq)2(acac))等磷光材料。注意，上述的化合物是用于发光元件的化合物中其LUMO能级低的化合物，通过对上述的第一有机化合物添加，来呈现良好的电子陷阱性。
如上可知，本实施方式所示的发光元件具有控制载流子迁移的层。控制载流子迁移的层因为包含两种以上的物质，所以通过控制物质的组合、混合比、膜厚度等，可以精密地控制载流子平衡。
另外，通过控制物质的组合、混合比、膜厚度等，可以控制载流子平衡，由此可以与现有技术相比，更容易地控制载流子平衡。换言之，由混合比和膜厚度等，可以控制载流子迁移，而不使采用的物质本身的特性变化。因此，可以扩大使用于发光层的材料种类的选择性和设计发光元件的自由度。
另外，控制载流子迁移的层所包含的两种以上的物质中，利用包含得少的有机化合物来控制载流子迁移。换言之，控制载流子迁移的层所包含的成分中，可以以少的成分控制载流子迁移，因此对于随时间的变化具有耐性，而可以实现延长发光元件的使用寿命。换言之，与以单一物质控制载流子平衡的情况相比，不容易发生载流子平衡的变化。例如，在由单一物质形成的层中控制载流子迁移的情况下，由于部分地变化形态结构或部分地发生晶化，整个层的平衡也变化。由此对于随时间的变化没有耐性。然而，本实施方式所示那样，通过以控制载流子迁移的控制层所包含的成分中的少的成分控制载流子迁移，形态结构的变化、晶化、聚集等的影响变小，而不容易发生随时间的变化。因此，可以获得延长使用寿命的发光元件，它不容易降低随时间的载流子平衡、乃至随时间的发光效率。
实施方式2
对根据本发明的发光元件的一个方式，将参照图2A至图4C进行说明。根据本发明的发光元件具有控制实施方式1所示的载流子迁移的控制层。
根据本发明的发光元件在一对电极之间具有多个层。该多个层层叠组合包括具有高载流子注入性的物质和具有高载流子传输性的物质的层而成，从而使得发光区域形成于远离电极的部分中，换句话说，在远离电极的部分中载流子被复合。
在本实施方式中，发光元件包括第一电极102、第二电极104、以及在第一电极102和第二电极104之间设置的EL层103。在本实施方式中，第一电极102用作阳极，并且第二电极104用作阴极。换言之，当向第一电极102和第二电极104之间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，可以使用玻璃、或塑料等。注意，只要是可以用作发光元件的制造工序中的支撑体，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、以及它们的混合物等。例如，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。这样的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的喷墨法、旋涂法等来形成。例如，氧化铟-氧化锌(IZO)可以使用对氧化铟添加1wt％至20wt％的氧化锌的靶材进行溅射来形成。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来形成。除了这些以外，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)、或金属材料的氮化物(如氮化钛等)等。
另外，在使用包含下面说明的复合材料的层作为与第一电极接触的层的情况下，不管功函数的高低，作为第一电极可以使用各种各样的金属、合金、导电性化合物、以及这些的混合物等。例如，可以使用铝(Al)、银(Ag)、含有铝的合金(AlSi)等。另外，也可以使用作为低功函数材料的属于元素周期表第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等)，稀土金属诸如铕(Eu)和镱(Yb)等，以及含有这些元素的合金等。碱金属、碱土金属、含有这些元素的合金的膜可以通过真空蒸镀法形成。此外，还可以通过溅射法形成由含有碱金属或碱土金属的合金制成的膜。另外，还可以通过喷墨法等使银膏等成膜。
作为用于形成第二电极104的物质，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、或它们的混合物等。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。碱金属、碱土金属、含有这些元素的合金的膜可以通过真空蒸镀法形成。此外，还可以通过溅射法形成由含有碱金属或碱土金属的合金制成的膜。另外，也可以通过喷墨法等使银膏等成膜。
此外，作为与第二电极104接触的层，通过设置下面所说明的电子注入层115，可以使用各种导电材料诸如Al、Ag、ITO、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡作为第二电极104而不用考虑它们的功函数的高低。这些导电材料可以通过溅射法、喷墨法、旋涂法等形成膜。
在第一电极102和第二电极104之间设置有EL层103。EL层具有发光层和控制载流子迁移的层。在本实施方式中说明具有控制电子迁移的控制层121作为控制载流子迁移的层的情况。
控制电子迁移的控制层121设置在发光层111和用作阴极的第二电极104之间。作为控制电子迁移的控制层121的结构，可以应用实施方式1所示的结构。
发光层111是包括高发光性物质的层，可以使用各种材料。例如，作为高发光性物质，可以使用发射荧光的荧光性化合物或发射磷光的磷光性化合物。
作为可以用于发光层的磷光性化合物可以举出如下：例如，作为蓝色发光材料，可以举出双[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：FIracac)等。另外，作为绿色发光材料，可以举出三(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，作为黄色发光材料，可以举出双(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，作为橙色发光材料，可以举出三(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))等。另外，作为红色发光材料，可以举出双[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)等有机金属配合物。此外，诸如三(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迁移)，所以可以用作磷光性化合物。
作为可用于发光层的荧光性化合物有如下材料。例如，作为蓝色发光材料，可以举出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)等。另外，作为绿色发光材料，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，作为黄色发光材料，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，作为红色发光材料，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。
注意，作为发光层可以采用将具有高发光性的上述物质(客体材料)分散于另一物质(主体材料)中的结构。作为其中分散了发光性物质的物质，可以使用许多种物质，但优选使用一种物质，其最低空轨道能级(LUMO能级)比具有发光性物质的最低空轨道能级高而其最高占据轨道能级(HOMO能级)比具有发光性物质的最高占据轨道能级低。
例如，可以使用如下空穴传输性化合物：4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB或α-NPD)、4，4’-双[N-(9，9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DFLDPBi)、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-{4-[N′-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]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)、N，N′-双(螺-9，9’-联芴-2-基)-N，N′-二苯基联苯胺(简称：BSPB)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(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)、1，3，5-三[N，N-二(间甲苯基)氨基]苯(简称：m-MTDAB)、4，4′，4″-三(N-咔唑基)三苯基胺(简称：TCTA)、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)、9-苯基-9’-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-3，3’-二(9H-咔唑)(简称：PCCPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(简称：DPhPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(简称：YGAPA)、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)、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)、6，12-二甲氧基-5，11-二苯基
Figure G2008101906982D0000191
、N，N，N′，N′，N″，N″，N″′，N″′-八苯基二苯并[g，p]
Figure G2008101906982D0000192
-2，7，10，15-四胺(简称：DBC1)。
另外，可以使用电子传输性化合物，如：三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称：BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称：Znq)、双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnBTZ)；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-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ01)、2，2′，2″-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称：TPBI)、红菲咯啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称：CO11)；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)。
尤其在如实施方式1所示，在发光层和第二电极之间设置控制层的情况下，发光层优选为电子传输性。因此，主体材料优选为电子传输性，在上述主体材料中优选使用如下电子传输性化合物，如：Alq、Almq3、BeBq2、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZ、PBD、OXD-7、TAZ01、TPBI、BPhen、BCP、CO11、CzPA、DPCzPA、DPPA、t-BuDNA、BANT、DPNS、DPNS2、TPB3。另外，发光层为空穴和电子的密度都高的区域，因此主体材料优选为对于氧化和还原具有稳定性。从而，作为主体材料更优选的是以如下物质为代表的三环以上六环以下的稠环芳烃化合物，即：CzPA、DPCzPA、DPPA、DNA、t-BuDNA、BANT、DPNS、DPNS2、TPB3。其中尤其是如CzPA、DPCzPA、DPPA、DNA、t-BuDNA、BANT那样的蒽衍生物具有稳定性，并且能隙大，因此优选用作主体材料。
另外，可以使用多种用于分散具有发光性物质的物质。例如，为了抑制晶化还可以添加抑制晶化的物质如红荧稀等。此外为了更高效地进行对于具有发光性物质的能量跃迁，还可以添加NPB或Alq等。
通过采用将具有高发光性物质分散于另一物质的结构，可以抑制发光层111的晶化。另外，也可以抑制由于具有高发光性物质的浓度高而导致的浓度淬灭。
作为发光层111，可以使用高分子化合物。具体而言，作为发射蓝光的发光材料，可以使用聚(9，9-二辛基芴-2，7-二基)(简称：POF)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(2，5-二甲氧基苯-1，4-二基)](简称：PF-DMOP)，聚{(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-[N，N′-二-(对-丁基苯基)-1，4-二氨基苯]}(简称：TAB-PFH)等。作为发射绿光的发光材料，可以使用聚(对-苯乙烯)(简称：PPV)、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-alt-co-(苯并[2，1，3]噻二唑-4，7-二基)](简称：PFBT)、聚[(9，9-二辛基-2，7-二亚乙烯基亚芴基)-alt-co-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基)]等。作为发射橙光到红光的发光材料，可以使用聚[2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基)-1，4-苯乙烯](简称：MEH-PPV)、聚(3-丁基噻吩-2，5-二基)(简称：R4-PAT)、聚{[9，9-二己基-2，7-双(1-氰基亚乙烯基)亚芴基]-alt-co-[2，5-双(N，N′-二苯基氨基)-1，4-亚苯基]}、聚{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-双(1-氰基亚乙烯基亚苯基)]-alt-co-[2，5-二(N，N′-二苯基氨基)-1，4-亚苯基]}(简称：CN-PPV-DPD)等。
如上所述那样，本实施方式所示的EL层103具有发光层111和控制电子迁移的控制层121。也就是说，对其他层的叠层结构没有特别的限制，适当地组合包含如下物质的层和控制载流子迁移的控制层及发光层而构成即可，这些物质是指：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，具有双极性的物质(具有高电子传输性和高空穴传输性的物质)等。例如，可以适当地组合空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层等而构成。下面具体地说明构成每个层的材料。
空穴注入层114是包含具有高空穴注入性的物质的层。具有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，作为低分子有机化合物，可以使用酞菁类化合物诸如酞菁(简称：H2Pc)、酞菁铜(II)(简称：CuPc)、或者钒氧酞菁(简称：VOPc)等，此外，还可以使用芳香胺化合物等，诸如4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)-三苯胺(简称：TDATA)、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯胺(简称：MTDATA)、4，4′-二[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DPAB)、4，4′-双(N-{4-[N′-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]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)、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)、以及3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)等。
空穴注入层114的材料可以使用其中受主物质被混合入具有高空穴传输性的物质的复合材料。需要注意的是，通过使用其中受主物质被混合入具有高空穴传输性的物质的复合材料，可以选择用于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，还可以使用具有低功函数的材料作为第一电极102。这样的复合材料可以通过具有高空穴传输性的物质和受主物质的共蒸镀来形成。
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进行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、芳香烃、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，优选使用具有高空穴传输性的有机化合物。具体而言，优选为具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。其中，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。
作为用于复合材料的有机化合物，可以举出如下材料，即：芳香胺化合物诸如MTDATA、TDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB或α-NPD)、以及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)等；咔唑衍生物诸如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；芳香烃化合物，诸如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、并五苯、六苯并苯、4，4′-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：DPVBi)、以及9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称：DPVPA)等。
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)、氯醌等有机化合物、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特性高。在它们之中，氧化钼是优选的，因为其在空气中也稳定而且吸湿性低所以最容易被处理。
作为空穴注入层114的材料可以使用高分子化合物(诸如低聚物、树枝状聚合物、以及聚合物等)。例如，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。另外，还可以使用掺杂了酸的高分子化合物诸如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)、以及聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)等。
作为空穴注入层114可以使用由上述高分子化合物诸如PVK、PVTPA、PTPDMA、或Poly-TPD等以及上述受主物质形成的复合材料。
空穴注入层112是包含具有高空穴传输性的物质的层。作为具有高空穴传输性的物质的低分子有机化合物，可以使用芳香胺化合物诸如NPB(或α-NPD)、TPD、4，4′-双[N-(9，9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DFLDPBi)、以及4，4′-双[N-(螺-9，9′-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)等。这些物质大体上是具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。其中，也可以使用除了这些物质之外的其它物质，只要是其空穴传输性高于电子传输性的物质。包含具有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，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。
电子传输层113为包含具有高电子传输性的物质的层。例如可以使用低分子的有机化合物如金属络合物诸如三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]羟基喹啉)铍(II)(简称：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称：BAlq)、双(8-羟基喹啉)锌(II)(简称：Znq)、双[2-(2-苯并噁唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnPBO)、以及双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称：ZnBTZ)等。也可以使用杂环化合物如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)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ01)、2，2′，2″-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(简称：TPBI)、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以上的电子迁移率的物质。另外，作为电子传输层，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。电子传输层并不只限于单层，而是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113，可以使用高分子化合物。例如，使用聚[(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-基)-co-(2，2′-联吡啶-6，6’-二基)](简称：PF-BPy)等。
电子注入层115是包含具有高电子注入性物质的层。作为具有高电子注入性的物质，可以使用碱金属、碱土金属、或它们的化合物诸如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。例如，将碱金属、碱土金属、或它们的化合物包含在由具有电子传输性的物质制成的层中形成，例如，将镁(Mg)包含在Alq中的层。通过使用含有碱金属或碱土金属的、由具有电子传输性的物质制成的层作为电子注入层，有效地从第二电极104注入电子，因此是优选的。
作为形成EL层103的方法，不管是干法还是湿法，可以使用各种方法。也可以采用如真空蒸镀、喷墨、旋涂等方法。另外，也可以针对每个电极或每个层采用不同的成膜方法而形成。
例如，可以通过使用从上述材料中选择的高分子化合物以湿法形成EL层。此外，也可以通过使用低分子的有机化合物以湿法形成。另外，还可以通过如使用低分子的有机化合物以真空蒸镀法等干法来形成EL层。
电极也可以通过使用溶胶-凝胶法的湿法形成，或者通过使用金属材料的膏以湿法形成。此外，电极还可以通过干法如溅射法或真空蒸镀法来形成。
将本发明的发光元件用于显示装置并独立涂布发光层的情况下，发光层优选通过湿法形成。通过使用喷墨法形成发光层，即使使用大尺寸的基板也容易独立涂布发光层。
具有如上所述的结构的本发明的发光元件，通过在第一电极102和第二电极104之间施加电压，流过电流，空穴和电子在EL层103中重新结合，从而发光。
发光经过第一电极102和第二电极104中的一方或双方被提取到外部。因而，第一电极102和第二电极104中的一方或双方为具有透光性的电极。当只有第一电极102具有透光性时，如图4A所示，发光从衬底一侧经过第一电极102被提取到外部。当只有第二电极104具有透光性时，如图4B所示，发光从衬底的相反一侧经过第二电极104被提取到外部。当第一电极102和第二电极104都具有透光性时，如图4C所示，发光从衬底一侧和衬底的相反一侧经过第一电极102和第二电极104被提取到外部。
注意，设置在第一电极102和第二电极104之间的层的结构不局限于上述结构。只要是如下结构，就也可使用上述以外的结构：将空穴和电子再结合的发光区域设置在远离第一电极102及第二电极104的部位，并且具有控制载流子迁移的控制层，以防止因发光区域和金属临近而引起发光猝灭(quenching)。
也就是说，层的叠层结构没有特别的限制，适当地组合包含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、具有双极性的物质(具有高电子传输性和高空穴传输性的物质)等的层和本实施方式所示的控制载流子迁移的控制层及发光层，即可。
另外，控制电子迁移的控制层用来控制电子迁移，因此优选设置在发光层和用作阴极的电极之间。如图2A所示，控制电子迁移的控制层更优选设置为接触于发光层。通过将控制电子迁移的控制层和发光层设置为彼此接触，可以直接控制对于发光层的电子注入，因此可以进一步抑制发光层中的载流子平衡的随时间的变化，而获得提高延长元件的使用寿命的更大的效果。另外，其工序也变简便。
另外，优选将控制电子迁移的控制层设置为与发光层接触，在此情况下，控制电子迁移的控制层所包含的第一有机化合物和发光层所包含得较多的有机化合物优选为不同种类的有机化合物。尤其是，在发光层的结构包括使具有高发光性物质分散的物质(第三有机化合物)和具有高发光性物质(第四有机化合物)的情况下，第一有机化合物和第三有机化合物优选为不同种类的有机化合物。通过采用这种结构，在第一有机化合物和第三有机化合物之间，从控制电子迁移的控制层向发光层的电子迁移也被控制，进一步提高设置控制电子迁移的控制层的效果。
然而，如图2B所示，也可以在发光层111和控制电子迁移的控制层121之间形成有层。图2B示出在发光层111和控制电子迁移的控制层121之间设置第一电子传输层113A，在控制电子迁移的控制层121和电子注入层115之间设置第二电子传输层113B的结构。
另外，如图3A和3B所示那样，也可以采用在衬底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的结构。在图3A中表示在第二电极104上按顺序层叠电子注入层115、电子传输层113、控制电子迁移的控制层121、发光层111、空穴传输层112、空穴注入层114的结构。在图3B中表示在第二电极104上按顺序层叠电子注入层115、第二电子传输层113B、控制电子迁移的控制层121、第一电子传输层113A、发光层111、空穴传输层112、空穴注入层114。
另外，在本实施方式中，在由玻璃、塑料等形成的衬底上制造发光元件。通过在一个衬底上制造多个这样的发光元件，可以制造无源矩阵型发光装置。此外，也可以在由玻璃、塑料等形成的衬底上形成例如薄膜晶体管(TFT)，在与TFT电连接的电极上制造发光元件。由此，可以制造由TFT控制发光元件驱动的有源矩阵型发光装置。另外，对于TFT的结构没有特别限制，可以是交错型的TFT或反交错型的TFT。此外，形成在TFT衬底上的驱动用电路可以由N型及P型的TFT构成，也可以仅使用N型及P型中的任一种TFT构成。此外，对于用于TFT的半导体膜的结晶性也没有特别限制，可以使用非晶半导体膜或结晶半导体膜。另外，也可以使用单晶半导体膜。单晶半导体膜可以使用智能切割(Smart Cut)法等来制造。
如上可知，本实施方式所示的发光元件的特征在于具有控制电子迁移的控制层121。通过使控制层中的第二有机化合物的浓度及载流子陷阱性满足一定条件，可以获得劣化少且使用寿命长的发光元件。
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，参照图5说明具有层叠了多个发光单元的结构的本发明的发光元件(以下称为叠层型元件)。该发光元件为在第一电极和第二电极之间具有多个发光单元的叠层型发光元件。作为各发光单元的结构，可以采用与实施方式1至实施方式2中所示的结构相同的结构。即，实施方式1和实施方式2中所示的发光元件是具有一个发光单元的发光元件。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5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。第一电极501和第二电极502可以采用与实施方式2相同的电极。此外，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，其结构可以采用与实施方式2相同的结构。
电荷产生层513，是在对第一电极501和第二电极502施加电压时，向一侧的发光单元注入电子并对另一侧的发光单元注入空穴的层，它既可以单层，又可以采用层叠多个层的结构。作为层叠多个层的结构，优选采用层叠注入空穴的层和注入电子的层。
作为注入空穴的层，可以使用半导体或绝缘体如氧化钼、氧化钒、氧化铼、氧化钌等。或者也可以采用对具有高空穴传输性的物质添加受主物质的结构。具有高空穴传输性的物质和含有受主物质的层是实施方式2所示的复合材料，作为受主物质包括7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：F4-TCNQ)、金属氧化物如氧化钒、氧化钼、氧化钨等。作为具有高空穴传输性的物质，可以使用各种化合物诸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳香烃、以及高分子化合物、低聚物、树枝状聚合物、聚合物等。优选应用具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的具有高空穴传输性的物质。其中，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。因为含有具有高空穴传输性的物质和受主物质的复合材料具有高载流子注入性和载流子传输性，所以可以实现低电压驱动、低电流驱动。
作为注入电子的层，可以使用半导体或绝缘体如氧化锂、氟化锂、碳酸铯等。或者也可以采用对具有高电子传输性的物质添加施主物质的结构。作为施主物质可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属、以及属于元素周期表中第13族的金属及它们的氧化物、碳酸盐。具体而言，优选使用锂(Li)、铯(Cs)、镁(Mg)、钙(Ca)、镱(Yb)、铟(In)、氧化锂、碳酸铯等。另外，也可以使用有机化合物如四硫萘并萘(tetrathianaphthacene)作为施主物质。作为具有高电子传输性的物质可以使用实施方式2所示的材料。注意，优选应用具有10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的具有高电子传输性的物质。其中，也可以使用除此之外的其它物质，只要其电子传输性高于空穴传输性。因为具有高电子传输性的物质和施主物质的复合材料具有优越的载流子注入性和载流子传输性，所以可以实现低电压驱动、低电流驱动。
另外，作为电荷产生层513，也可以使用实施方式2所示的电极材料。例如，通过组合含有具有高空穴传输性的物质和金属氧化物的层和透明导电膜而形成。注意，从光获取效率的观点来看，优选采用具有高透光性的层作为电荷产生层。
无论如何，只要当电压施加到第一电极501和第二电极502时夹在第一发光单元511和第二发光单元512之间的电荷产生层513向一侧的发光单元注入电子而向另一侧的发光单元注入空穴即可。例如，只要当施加电压使得第一电极的电位高于第二电极的电位时，电荷产生层513向第一发光单元511注入电子而向第二发光单元512注入空穴就可以采用任何结构。
本实施方式中会说明具有两个发光单元的发光元件。其中，本发明可以类似地应用到层叠了三个以上的发光单元的发光元件上。像本实施方式的发光元件那样，利用电荷产生层划分多个发光单元设置在一对电极之间，保持低电流密度的同时可以高亮度的发光，因此可以实现一种长使用寿命的元件。当该发光元件被用于照明时，可以减少由于电极材料的电阻引起的电压降低，由此在大面积区域上实现均匀发光。而且，还可以实现低电压驱动且低耗电的发光装置。
当发光单元具有不同发光颜色时，作为整个发光元件可以得到所需的发光颜色。例如，在具有两个发光单元的发光元件中，当第一发光单元的发光颜色和第二发光单元的发光颜色互为补色时，可以得到整体发白光的发光元件。“互补色”是指通过混合变为无色的颜色。即，可以通过混合从发射互补色光的物质中得到的光来得到白色光。包含三个发光单元的发光元件的情况也与上述同样，例如如果第一发光单元发红光、第二发光单元发绿光、而第三发光单元发蓝光，则作为整个发光元件可以获得白色发光。
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，说明具有本发明的发光元件的发光装置。
在本实施方式中，参照图6A和6B说明在像素部中具有本发明的发光元件的发光装置。图6A为发光装置的俯视图，而图6B为从图6A中沿线A-A′和线B-B′剖开的截面图。该发光装置包括由虚线表示的驱动电路部(源极驱动电路)601、像素部602、驱动电路部(栅极驱动电路)603来控制发光元件的发光。附图标记604表示密封衬底、605表示密封件、而607表示由密封件605包围内侧而成的空间。
注意，引导布线608为用于传输信号到源极驱动电路601和栅极驱动电路603中的布线，由作为外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等的信号。尽管这里只显示了FPC，但是也可以将印刷线路板(PWB)附加到FPC。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置自身，而且还包括附加到发光装置的FPC或PWB。
接下来，参照图6B说明截面结构。驱动电路部和像素部形成于元件衬底610上，但这里显示了作为驱动电路部的源极驱动电路601和像素部602中的一个像素。
源极驱动电路601包含通过组合N沟道型TFT 623和P沟道型TFT 624形成的CMOS电路。驱动电路还可以使用各种各样的CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路来形成。在本实施方式中，示出了将驱动电路形成在与形成有像素部的衬底同样的衬底上的驱动器一体型，但这并不是必须的，驱动电路无需形成在形成有像素部的衬底上而可以形成于衬底外部。
像素部602包括多个像素，其中每个都具有开关TFT 611、电流控制TFT 612、以及电连接到电流控制TFT 612的漏极的第一电极613。形成绝缘体614以覆盖第一电极613的端部。这里绝缘体614使用正型感光丙烯酸树脂薄膜来形成。
为了改善覆盖性，在绝缘体614的上端部或下端部形成有具有一定曲率的曲面。例如，当正型感光丙烯酸用于绝缘体614时，优选只有绝缘体614的上端部具有曲率半径(0.2μm至3μm)的曲面。不管是通过光辐照变得不溶于蚀刻剂的负型还是通过光辐照变得溶于蚀刻剂的正型都可以被用作绝缘体614。
EL层616和第二电极617形成在第一电极613上。作为用于第一电极613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。当将第一电极用作阳极时，优选使用这些材料中具有高功函数(优选为4.0eV以上的功函数)的金属、合金、导电性化合物、或它们的混合物等。例如，可以使用包含硅的氧化铟-氧化锡膜、氧化铟-氧化锌膜、氮化钛膜、铬膜、钨膜、Zn膜、Pt膜等单层膜。还可以使用层叠了氮化钛膜和以铝为主要成分的膜的叠层膜，或者层叠了氮化钛膜、以铝为主要成分的膜和氮化钛膜的三层结构膜等的叠层膜。用这种叠层结构，第一电极613作为布线具有低电阻，并且可以实现良好欧姆接触，而且可用作阳极。
EL层616通过各种方法形成，如使用蒸镀掩模的蒸镀法、喷墨法、以及旋涂法等。EL层616包括实施方式1至实施方式2中所示的用于控制载流子的迁移的控制层。也可以使用低分子化合物、高分子化合物(如低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)作为EL层616。作为EL层的材料，不仅可以使用有机化合物而且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(优选为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，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，可以使用减薄膜厚度的金属膜和透明导电膜(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。
当密封衬底604和元件衬底610被密封件605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和密封件605包围形成的空间607中。空间607可以用填充物填充，也可以用惰性气体(诸如氮气和氩气等)或密封件605等填充。
密封件605优选使用环氧树脂。材料优选尽量不透过水分和氧气。作为密封衬底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、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发光元件的发光装置。
本发明的发光装置具有实施方式1至实施方式2所示的发光元件。因此可以获得劣化少且使用寿命长的发光装置。
如上所述，本实施方式中，说明了由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，也可以将本发明用于无源矩阵型的发光装置。图7A和7B表示应用本发明制造的无源矩阵型发光装置的透视图。注意，图7A是发光装置的透视图，而图7B是沿图7A中的线X-Y切割的截面图。在图7A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上设置了隔离层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接触的一侧平面)短于上面(平行于绝缘层953并不与绝缘层953接触的一侧平面)。通过如上所述设置隔离层954，可以对阴极进行布图。另外，通过在无源矩阵型的发光装置中包括劣化少且使用寿命长的本发明的发光元件，可以获得使用寿命长的发光装置。
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5
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电子设备。本发明的电子设备具有实施方式1至实施方式2所示的发光元件，并具有使用寿命长的显示部。
作为使用本发明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)、具有记录介质的图像再现装置(具体地，DVD(DigitalVersatile Disc)等再现记录介质、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于图8A至8D。
图8A是本实施方式涉及的电视装置，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通过将与实施方式1至实施方式2中所说明的发光元件同样的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有劣化少且使用寿命长的特征。由该发光元件构成的显示部9103也具有同样的特征，因此该电视装置的图像质量的劣化少。由于这种特征，在电视装置中可以大幅度地削减或缩小劣化补偿功能，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高图像质量及小型轻量化，因此可以提供适合居住环境的产品。
图8B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通过将与实施方式1至实施方式2中所说明的发光元件同样的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有劣化少且使用寿命长的特征。由该发光元件构成的显示部9203也具有同样的特征，因此所述计算机的图像质量的劣化少。由于这种特征，在计算机中可以大幅度地削减或缩小劣化补偿功能，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高图像质量及小型轻量化，因此可以提供适合居住环境的产品。
图8C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通过将与实施方式1至实施方式2中所说明的发光元件同样的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有劣化少且使用寿命长的特征。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的图像质量的劣化少。由于这种特征，影像拍摄装置可以大幅度地削减或缩小劣化补偿功能，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高图像质量及小型轻量化，因此可以提供适合携带的产品。
图8D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通过将与实施方式1至实施方式2中所说明的发光元件同样的发光元件排列为矩阵状而构成。该发光元件具有劣化少且使用寿命长的特征。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劣化少且使用寿命长。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劣化补偿功能，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高图像质量及小型轻量化，因此可以提供适合携带的产品。
在图9A至9C中表示与图8D不同结构的便携式电话机的一个实例。图9A是主视图、图9B是后视图、图9C是展开图。图9A至9C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9A至9C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、相机用透镜1106、外部连接端子1107、以及耳机端子1108等，在外壳1002中备有键盘1201、外部储存器插槽1202、相机用透镜1203、灯1204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相同的一面上备有相机用透镜1106，所以可以进行视频通话。此外，将显示部1101用作取景器，使用相机用透镜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、画面的翻滚、指针移动等。再者，相重合的外壳1001和外壳1002(图9A)滑动后如图9C那样展开，可以用于便携式信息终端。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，通过对外部储存器接口1202插入记录介质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10是一种音频再现装置，具体为车载音频立体声，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，显示部702可使用片段型发光装置来形成。在任何情况中，通过使用根据本发明的发光元件，使用车载电源(12V至42V)，可以形成使用寿命长的显示部。此外，虽然在本实施方式中示出车载音频立体声，但本发明的发光元件也可用于便携或家用音频立体声。
图11示出数字播放器作为其一个示例。图11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，显示部分711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)进行显示且使用寿命长的显示部。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型非易失性存储器操作，由此图像或声音(音乐)可被记录或再现。应该注意，显示部702和711的功耗可通过在黑背景上显示白字符得到抑制。这在便携音频装置中特别有效。
如上所述，通过应用本发明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器件。通过使用本发明，可制造劣化少且具有使用寿命长的显示部的电子设备。
此外，使用本发明的发光装置也可以用作照明装置。参照图12对将应用本发明的发光元件用作照明装置的一种形态进行说明。
作为将根据本发明的发光装置用作照明装置的电子设备的一个实例，在图12中示出将应用本发明的发光装置用作背光灯的液晶显示装置。图12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使用本发明的发光装置，通过端子906供应电流。
根据本发明的发光装置由于是薄型的且使用寿命长，通过将根据本发明的发光装置用作液晶显示装置的背光灯，可以实现显示装置的薄型化和使用寿命的延长。此外，根据本发明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13是将根据本发明的发光装置用作作为照明装置的台灯的例子。图13所示的台灯包括外壳2001和光源2002，作为光源2002使用本发明的发光装置。因为本发明的发光装置的使用寿命长，所以台灯的使用寿命也长。
图14为将使用本发明的发光装置用作室内照明装置3001的例子。由于本发明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，本发明的发光装置由于使用寿命长，因此可以用作使用寿命长的照明装置。像这样，可以在将使用本发明的发光装置用作室内照明装置3001的房间内设置图8A所说明的本发明的电视装置3002，来欣赏公共广播或电影。在此情况下，由于两个装置的使用寿命都长，所以可以减少照明装置和电视装置的更换次数，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。
实施例1
在本实施例中，通过循环伏安测量法(CV)测量三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、2，3，5，8-四苯基喹喔啉(简称：TPQ)、香豆素545T(简称：C545T)、N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)的还原反应特性，该三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、2，3，5，8-四苯基喹喔啉(简称：TPQ)、香豆素545T(简称：C545T)、N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)用于控制在下面的实施例中制造的发光元件的电子迁移的控制层。另外，根据该测量结果，求得Alq、TPQ、C545T、DPQd的LUMO能级。使用电化学分析仪(由BAS Inc.生产，ALS 600A型或600C型)进行测量。
关于CV测定中的溶液，溶剂使用脱水二甲基甲酰胺(DMF)(奥德里奇有限公司(Aldrich)制，99.8％，目录编号：22705-6)，使作为支承电解质的四正丁基高氯酸铵(n-Bu4NClO4)(东京化成工业株式会社(Tokyo ChemicalIndustry Co.，Ltd.)制，目录编号：T0836)以达到100mmol/L的浓度溶解，接着，使测定对象以达到2mmol/L的浓度溶解。然而，关于因溶解性低而以2mmol/L的浓度不能溶解的物质，在过滤分离不溶物后，使用滤液进行测量。另外，工作电极使用铂电极(BAS株式会社(BAS Inc.)制，PTE铂电极)，辅助电极使用铂电极(BAS株式会社(BAS Inc.)制，VC-3用Pt对电极(5cm))，参比电极使用Ag/Ag+电极(BAS株式会社(BAS Inc.)制，RE7非水溶剂型参比电极)。另外，测定在室温(20℃至25℃)下进行。另外，将CV测定时的扫描速度统一为0.1V/sec。
参比电极的相对于真空能级的电势能的计算
首先，求得在本实施例中使用的参比电极(Ag/Ag+电极)的相对于真空能级的电势能(eV)。也就是说，求得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位相对于标准氢电极为+0.610[V vs.SHE](参照文献：Christian R.Goldsmith et al.，J.Am.Chem.Soc.，Vol.124，No.1，83-96，2002)。另一方面，通过利用在本实施例中使用的参比电极来求得在甲醇中的二茂铁的氧化还原电位，其结果是+0.11V[vs.Ag/Ag+]。从而，可以得知在本实施例中使用的参比电极的电势能比标准氢电极低0.50[eV]。
在此，已知的是，标准氢电极的相对于真空能级的电势能是-4.44eV(参照文献：大西敏博、小山珠美著，高分子EL材料(共立出版)，p.64-67)。综上所述，可以求得本实施例所使用的参比电极的相对于真空能级的电势能为-4.44-0.50＝-4.94[eV]。
(测量例1；Alq)
首先，在本测量例中详细说明以CV测量的LUMO能级的计算。图16示出Alq的还原反应特性的CV测量结果。注意，通过将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.98V扫描到-2.50V，然后从-2.50V扫描到-0.98V，来测量还原反应特性。
如图16所示，还原峰值电位Epc为-2.21V。另外，氧化峰值电位Epa为-2.07V。从而，可求得-2.14V的半波电位(Epc和Epa的中间电位)。这表示Alq由-2.14[V vs.Ag/Ag+]的电能还原，并且该能量相当于LUMO能级。在此，如上所述在本实施例中使用的参比电极的相对于真空能级的电势能为-4.94[eV]，因此可以得知Alq的LUMO能级为-4.94-(-2.14)＝-2.80[eV]。
(测量例2；TPQ)
图17表示TPQ的还原反应特性的CV测量结果。注意，通过将相对于参比电极的工作电极的电位从-1.48V扫描到-2.65V，然后将它从-2.65V扫描到-1.48V，来测量还原反应特性。
如图17所示，还原峰值电位Epc为-1.94V。另外，氧化峰值电位Epa为-1.85V。从而，可求得-1.90V的半波电位(Epc和Epa的中间电位)。这表示TPQ由-1.90[V vs.Ag/Ag+]的电能还原，并且该能量相当于LUMO能级。在此，如上所述在本实施例中使用的参比电极的相对于真空能级的电势能为-4.94[eV]，因此可以得知TPQ的LUMO能级为-4.94-(-1.90)＝-3.05[eV]。
(测量例3；C545T)
图18表示C545T的还原反应特性的CV测量结果。注意，通过将相对于参比电极的工作电极的电位从-1.14V扫描到-2.50V，然后将它从-2.50V扫描到-1.14V，来测量还原反应特性。
如图18所示，还原峰值电位Epc为-1.89V。另外，氧化峰值电位Epa为-1.79V。从而，可求得-1.84V的半波电位(Epc和Epa的中间电位)。这表示C545T由-1.84[V vs.Ag/Ag+]的电能还原，并且该能量相当于LUMO能级。在此，如上所述在本实施例中使用的参比电极的相对于真空能级的电势能为-4.94[eV]，因此可以得知C545T的LUMO能级为-4.94-(-1.84)＝-3.10[eV]。
(测量例4；DPQd)
图19表示DPQd的还原反应特性的CV测量结果。注意，通过将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.95V扫描到-2.40V，然后将它从-2.40V扫描到-0.95V，来测量还原反应特性。
如图19所示，还原峰值电位Epc为-1.70V。另外，氧化峰值电位Epa为-1.62V。从而，可求得-1.66V的半波电位(Epc和Epa的中间电位)。这表示DPQd由-1.66[V vs.Ag/Ag+]的电能还原，并且该能量相当于LUMO能级。在此，如上所述在本实施例中使用的参比电极的相对于真空能级的电势能为-4.94[eV]，因此可以得知DPQd的LUMO能级为-4.94-(-1.66)＝-3.28[eV]。
根据上述测量结果，TPQ的LUMO能级比Alq的LUMO能级低0.25[eV]，C545T的LUMO能级比Alq的LUMO能级低0.30[eV]，DPQd的LUMO能级比Alq的LUMO能级低0.48[eV]。
实施例2
在本实施例中，使用图15表示本发明的发光元件。下面表示在本实施例中使用的材料的结构式。在本实施例中，关于作为控制层2114中的第一有机化合物使用三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)、作为第二有机化合物使用2，3，5，8-四苯基喹喔啉(简称：TPQ)的发光元件，对使TPQ的浓度变化时的元件的使用寿命进行研究。
Figure G2008101906982D0000381
首先，下面表示本实施例的发光元件的制造方法。
发光元件1
首先，通过溅射法在玻璃衬底2101上形成包含氧化硅的氧化铟锡(简称：ITSO)的膜，从而形成第一电极2102。注意，其膜厚度为110nm，而其电极面积为2mm×2mm。
接着，将形成有第一电极2102的衬底固定在设置在真空蒸镀装置中的衬底支架上，使衬底的形成有第一电极2102的面向下。将成膜室减压到大约10-4Pa，然后通过将4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)共蒸镀在第一电极2102上，来形成包含复合有机化合物和无机化合物而成的复合材料的层2111。将该膜厚度设定为50nm，并且将NPB和氧化钼(VI)的重量比调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。注意，共蒸镀法是指在一个处理室内从多个蒸发源同时进行蒸镀的方法。
接着，通过使用电阻加热的蒸镀法在包含复合材料的层2111上以10nm的厚度形成4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)的膜，而形成空穴传输层2112。
再者，通过将9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)共蒸镀，来在空穴传输层2112上形成30nm厚的发光层2113。在此，将CzPA和2PCAPA的重量比调节为1∶0.05(＝CzPA∶2PCAPA)。
接下来，通过将三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)和2，3，5，8-四苯基喹喔啉(简称：TPQ)共蒸镀，来在发光层2113上形成10nm厚的控制电子迁移的控制层2114。在此，将Alq和TPQ的重量比调节为1∶0.005(＝Alq∶TPQ)。
通过使用电阻加热的蒸镀法，在控制层2114上以30nm的膜厚度形成三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)的膜，而形成电子传输层2115。
再者，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子传输层2115上以1nm的膜厚度形成氟化锂的膜，来形成电子注入层2116。
最后，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子注入层2116上以200nm的厚度形成铝的膜，由此形成第二电极2104，来制造发光元件1。
发光元件2
使用与发光元件1同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的TPQ的浓度变化。换言之，将Alq和TPQ的重量比调整为1∶0.01(＝Alq∶TPQ)，来制造发光元件2。除了控制层2114之外，与发光元件1同样地制造。
发光元件3
使用与发光元件1同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的TPQ的浓度变化。换言之，将Alq和TPQ的重量比调整为1∶0.05(＝Alq∶TPQ)，来制造发光元件3。除了控制层2114之外，与发光元件1同样地制造。
对照发光元件4
使用与发光元件1同样的衬底，而采用不设置控制电子迁移的控制层2114的结构。换言之，在发光层上以40nm的膜厚度形成Alq，来形成电子传输层。除此之外与发光元件1同样地制造。
在氮气气氛的手套箱中，以不使发光元件暴露于大气的方式对通过上述方法获得的发光元件1至发光元件3以及对照发光元件4进行密封，然后对这些发光元件的工作特性进行测定。注意，在室温(保持为25℃的气氛)中进行测定。
在下面的表1中示出在以5000[cd/m2]的亮度使发光元件1至发光元件3及对照发光元件4发光时的电压[V]、电流效率[cd/A]、以及功率效率[lm/W]的数值。另外，也记载每个元件中的控制层的TPQ的浓度(摩尔分数)。如表1所示，随着控制层中的具有电子陷阱性的掺杂剂TPQ的浓度的上升，驱动电压也稍微提高，而可知TPQ用作陷阱。注意，由每个发光元件可以获得来自2PCAPA的绿色发光。
表1
  TPQ的摩尔分数C 电压[V]   电流效率[cd/A]   功率效率[lm/W]
 发光元件1   0.0053   7.0   15   6.6
 发光元件2   0.010   7.1   14   6.3
 发光元件3   0.050   7.3   13   5.8
 对照发光元件4   0   6.8   15   6.9
接下来，以起始亮度为5000[cd/m2]的条件下恒流驱动这些发光元件，并且进行连续发光测试。图20表示其结果。根据该测试结果，作为元件的使用寿命的指标，读取衰减到起始亮度的90％的衰减时间τ0.9、以及300小时后的亮度劣化率D300hr[％]，并总结在下面的表2中。表2同时示出将摩尔分数C、根据实施例1算出的ΔE(＝0.25[eV])、以及控制层的膜厚度L(＝10[nm])代入到式(1)中而求得的参数X的值。注意，亮度劣化率D300hr[％]是指，如果300小时后亮度衰减到10％时(即，成为起始亮度的90％时)，则D＝10。
表2
  TPQ的摩尔分数C 参数X τ0.9[hr] D300hr[％]
 发光元件1   0.0053   1.9×10-2   120   14.0
 发光元件2   0.010   1.2×10-2   140   13.2
 发光元件3   0.050   2.8×10-3   180   12.2
 对照发光元件4   0   0.1   86   15.5
使用表2，在图25中示出横轴表示参数X，纵轴表示τ0.9的图表。据此可知，与不添加TPQ的对照发光元件4(参数X＝0.1)相比，添加TPQ的发光元件1至发光元件3的使用寿命被改善。另外，随着提高TPQ的浓度，X的数值减少。然而，即使X的数值减少，即使X为3×10-3左右时也能得到延长使用寿命的效果。
另外，在图26中示出横轴表示参数X，纵轴表示D300hr的图表。据此可知关于亮度劣化率，也得到X＝3×10-3左右的抑制亮度劣化的效果。换言之，即便用亮度劣化率对使用寿命的指标进行评价，而不是以衰减时间进行评价，参数X的举动(变化)也是同样的。
实施例3
在本实施例中，使用图15表示本发明的发光元件。在本实施例中，关于作为控制层2114中的第一有机化合物使用三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)，作为第二有机化合物使用香豆素545T(简称：C545T)的发光元件，对使C545T的浓度变化时的元件的使用寿命进行研究。
下面表示在本实施例中使用的材料的结构式。注意，省略已表示了结构式的材料。
Figure G2008101906982D0000421
下面表示本实施例的发光元件的制造方法。
发光元件5
首先，通过溅射法在玻璃衬底2101上形成包含氧化硅的氧化铟锡(简称：ITSO)的膜，从而形成第一电极2102。注意，其膜厚度为110nm，而其电极面积为2mm×2mm。
接着，将形成有第一电极2102的衬底固定在设置在真空蒸镀装置中的衬底支架上，使衬底的形成第一电极2102的面向下。将成膜室减压到大约10-4Pa，然后通过将4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)共蒸镀在第一电极2102上，来形成包含复合有机化合物和无机化合物而成的复合材料的层2111。将该膜厚度设定为50nm，并且将NPB和氧化钼(VI)的重量比调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。注意，共蒸镀法是指在一个处理室内从多个蒸发源同时进行蒸镀的方法。
接着，通过使用电阻加热的蒸镀法在包含复合材料的层2111上以10nm的厚度形成4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)的膜，来形成空穴传输层2112。
再者，通过将9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)共蒸镀，来在空穴传输层2112上形成30nm厚的发光层2113。在此，将CzPA和2PCAPA的重量比调节为1∶0.05(＝CzPA∶2PCAPA)。
接着，对三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)和香豆素545T(简称：C545T)进行共蒸镀，在发光层2113上形成厚度为10nm的控制电子迁移的控制层2114。在此，将Alq和545T的重量比调节为1∶0.01(＝Alq∶C545T)。
接着，通过使用电阻加热的蒸镀法在控制层2114上以30nm的膜厚度形成红菲咯啉(缩写：BPhen)的膜，从而形成电子传输层2115。
再者，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子传输层2115上以1nm的膜厚度形成氟化锂(LiF)的膜，从而形成电子注入层2116。
最后，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子注入层2116上以200nm的膜厚度形成铝的膜，从而形成第二电极2104，来制造发光元件5。
发光元件6
使用与发光元件5同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的C545T的浓度变化。换言之，将Alq和C545T的重量比调整为1∶0.05(＝Alq∶C545T)，来制造发光元件6。除了控制层2114之外，与发光元件5同样地制造。
发光元件7
使用与发光元件5同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的C545T的浓度变化。换言之，将Alq和C545T的重量比调整为1∶0.1(＝Alq∶C545T)，来制造发光元件7。除了控制层2114之外，与发光元件5同样地制造。
发光元件8
使用与发光元件5同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的C545T的浓度变化。换言之，将Alq和C545T的重量比调整为1∶0.5(＝Alq∶C545T)，来制造发光元件8。除了控制层2114之外，与发光元件5同样地制造。
在氮气气氛的手套箱中，以不使发光元件暴露于大气的方式对通过上述方法获得的发光元件5至发光元件8进行密封，然后对这些发光元件的工作特性进行测定。注意，在室温(保持为25℃的气氛)中进行测定。
在下面的表3中示出在以5000[cd/m2]的亮度使发光元件5至发光元件8发光时的电压[V]、电流效率[cd/A]、以及功率效率[lm/W]的数值。另外，也记载每个元件中的控制层的C545T的浓度(摩尔分数)。如表3所示，随着控制层中的具有电子陷阱性的掺杂剂C545T的浓度的上升，驱动电压也稍微提高，而可知C545T用作陷阱。注意，由每个发光元件可以获得来自2PCAPA的绿色发光。
表3
  C545T的摩尔分数C 电压[V]   电流效率[cd/A]   功率效率[lm/W]
  发光元件5   0.011   4.5   15   9.9
  发光元件6   0.051   5.2   15   8.9
  发光元件7   0.096   8.6   8.9   3.3
  发光元件8   0.35   8.9   11   3.9
接下来，以起始亮度为5000[cd/m2]的条件下使这些发光元件恒流驱动，并且进行连续发光测试。图21表示其结果。根据该测试结果，作为元件的使用寿命的指标，与实施例2同样，读取衰减时间τ0.9、以及亮度劣化率D300hr[％]，并总结在下面的表4中。表4同时示出将摩尔分数C、根据实施例1算出的ΔE(＝0.30[eV])、以及控制层的膜厚度L(＝10[nm])代入在式(1)中而求得的参数X的值。
表4
  C545T的摩尔分数C 参数X τ0.9[hr] D300hr[％]
  发光元件5   0.011   7.8×10-3   400   8.7
  发光元件6   0.051   1.4×10-3   800   5.7
  发光元件7   0.096   4.9×10-4   13   21*
  发光元件8   0.35   2.8×10-5   3.5   65*
*外推值
使用表4，在图27中示出横轴表示参数X，纵轴表示τ0.9的图表。根据图27可知，在X＝2×10-3左右的峰值处，存在用于获得提高使用寿命效果的浓度的最适值。
另外，在图28中示出横轴表示参数X，纵轴表示D300hr的图表。关于亮度劣化的抑制效果，参数X的最适值为同样。换言之，即便以亮度劣化率而不是以衰减时间对使用寿命的指标进行评价时，参数X的举动(变化)也是同样的。
实施例4
在本实施例中，使用图15表示本发明的发光元件。在本实施例中，关于作为控制层2114中的第一有机化合物使用三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)，作为第二有机化合物使用N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)的发光元件，对使DPQd的浓度变化时的元件的使用寿命进行研究。
下面表示在本实施例中使用的材料的结构式。注意，省略已表示了结构式的材料。
Figure G2008101906982D0000451
下面表示本实施例的发光元件的制造方法。
发光元件9
首先，通过溅射法在玻璃衬底2101上形成包含氧化硅的氧化铟锡(简称：ITSO)的膜，从而形成第一电极2102。注意，其膜厚度为110nm，而其电极面积为2mm×2mm。
接着，将形成有第一电极2102的衬底固定在设置在真空蒸镀装置中的衬底支架上，使衬底的形成有第一电极2102的面向下。将成膜室减压到大约10-4Pa，然后通过将4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)共蒸镀在第一电极2102上，来形成包含复合有机化合物和无机化合物而成的复合材料的层2111。将该膜厚度设定为50nm，并且将NPB和氧化钼(VI)的重量比调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。注意，共蒸镀法是指在一个处理室内从多个蒸发源同时进行蒸镀的方法。
接着，通过使用电阻加热的蒸镀法在包含复合材料的层2111上以10nm的厚度形成4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)的膜，来形成空穴传输层2112。
再者，通过将9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)共蒸镀，来在空穴传输层2112上形成30nm厚的发光层2113。在此，将CzPA和2PCAPA的重量比调节为1∶0.05(＝CzPA∶2PCAPA)。
接下来，通过将三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)和N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)共蒸镀，来在发光层2113上形成10nm厚的控制电子迁移的控制层2114。在此，将Alq和DPQd的重量比调节为1∶0.002(＝Alq∶DPQd)。
通过使用电阻加热的蒸镀法，在控制层2114上以30nm的膜厚度形成三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)的膜，而形成电子传输层2115。
再者，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子传输层2115上以1nm的膜厚度形成氟化锂的膜，而形成电子注入层2116。
最后，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子注入层2116上以200nm的膜厚度形成铝的膜，而形成第二电极2104，来制造发光元件9。
发光元件10
使用与发光元件9同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的DPQd的浓度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比调整为1∶0.003(＝Alq∶DPQd)，来制造发光元件10。除了控制层2114之外，与发光元件9同样地制造。
发光元件11
使用与发光元件9同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的DPQd的浓度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比调整为1∶0.005(＝Alq∶DPQd)，来制造发光元件11。除了控制层2114之外，与发光元件9同样地制造。
发光元件12
使用与发光元件9同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的DPQd的浓度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比调整为1∶0.007(＝Alq∶DPQd)，来制造发光元件12。除了控制层2114之外，与发光元件9同样地制造。
在氮气气氛的手套箱中，以不使发光元件暴露于大气的方式对通过上述方法获得的发光元件9至发光元件12进行密封，然后对这些发光元件的工作特性进行测定。注意，在室温(保持为25℃的气氛)中进行测定。
在下面的表5中示出在以5000[cd/m2]的亮度使发光元件9至发光元件12发光时的电压[V]、电流效率[cd/A]、以及功率效率[lm/W]的数值。另外，也记载每个元件中的控制层的DPQd的浓度(摩尔分数)。如表5所示，随着控制层中的具有电子陷阱性的掺杂剂DPQd的浓度的上升，驱动电压也稍微提高，而可知DPQd用作陷阱。注意，由每个发光元件可以获得来自2PCAPA的绿色发光。
表5
  DPQd的摩尔分数C 电压[V]   电流效率[cd/A]   功率效率[lm/W]
  发光元件9   0.0019   8.6   12   4.4
  发光元件10   0.0030   8.8   12   4.3
  发光元件11   0.0049   9.2   12   4.0
  发光元件12   0.0069   9.5   11   3.6
接下来，以起始亮度为5000[cd/m2]的条件下使这些发光元件恒流驱动，并且进行连续发光测试。图22表示其结果。根据该测试结果，作为元件的使用寿命的指标，与实施例2同样，读取衰减时间τ0.9、以及亮度劣化率D300hr[％]，并总结在下面的表6中。表6同时示出将摩尔分数C、根据实施例1算出的ΔE(＝0.48[eV])、以及控制层的膜厚度L(＝10[nm])代入在式(1)中而求得的参数X的值。
表6
  DPQd的摩尔分数C 参数X τ0.9[hr] D300hr[％]
  发光元件9   0.0019   9.7×10-3   130   13.7
  发光元件10   0.0030   6.9×10-3   180   12.2
  发光元件11   0.0049   4.2×10-3   210   11.6
  发光元件12   0.0069   2.9×10-3   290   10.0
使用表6，在图29中示出横轴表示参数X，纵轴表示τ0.9的图表。根据图29可知，随着提高DPQd的浓度，X的数值减少。然而，即使X的数值减少，即使X为3×10-3左右时也能得到延长使用寿命的效果。
另外，在图30中示出横轴表示参数X，纵轴表示D300hr的图表。据此可知关于亮度劣化率，也得到X＝3×10-3左右的抑制亮度劣化的效果。换言之，即便以亮度劣化率而不是以衰减时间对使用寿命的指标进行评价时，参数X的举动(变化)也是同样的。
实施例5
在本实施例中，使用图15表示本发明的发光元件。在本实施例中，与实施例4同样，关于作为控制层2114中的第一有机化合物使用三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)，作为第二有机化合物使用N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)的发光元件，也在与实施例4不同的浓度区域中对使DPQd的浓度变化时的元件的使用寿命进行研究。
下面表示本实施例的发光元件的制造方法。
发光元件13
首先，通过溅射法在玻璃衬底2101上形成包含氧化硅的氧化铟锡(简称：ITSO)的膜，从而形成第一电极2102。注意，其膜厚度为110nm，而其电极面积为2mm×2mm。
接着，将形成有第一电极2102的衬底固定在设置在真空蒸镀装置中的衬底支架上，使衬底的具有第一电极2102的面向下。将成膜室减压到大约10-4Pa，然后通过将4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)共蒸镀在第一电极2102上，来形成包含复合有机化合物和无机化合物而成的复合材料的层2111。将该膜厚度设定为140nm，并且将NPB和氧化钼(VI)的重量比调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。注意，共蒸镀法是指在一个处理室内从多个蒸发源同时进行蒸镀的方法。
接着，通过使用电阻加热的蒸镀法在包含复合材料的层2111上以10nm的厚度形成4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)的膜，来形成空穴传输层2112。
再者，通过将9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)共蒸镀，来在空穴传输层2112上形成30nm厚的发光层2113。在此，将CzPA和2PCAPA的重量比调节为1∶0.05(＝CzPA∶2PCAPA)。
接下来，通过将三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)和N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)共蒸镀，来在发光层2113上形成10nm厚的控制电子迁移的控制层2114。在此，将Alq和DPQd的重量比调节为1∶0.005(＝Alq∶DPQd)。
通过使用电阻加热的蒸镀法，在控制层2114上以30nm的膜厚度形成三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)的膜，来形成电子传输层2115。
再者，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子传输层2115上以1nm的厚度形成氟化锂的膜，来形成电子注入层2116。
最后，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子注入层2116上以200nm的厚度形成铝的膜，来形成第二电极2104，从而制造发光元件13。
发光元件14
使用与发光元件13同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的DPQd的浓度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比调整为1∶0.01(＝Alq∶DPQd)，来制造发光元件14。除了控制层2114之外，与发光元件13同样地制造。
发光元件15
使用与发光元件13同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114中的DPQd的浓度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比调整为1∶0.02(＝Alq∶DPQd)，来制造发光元件15。除了控制层2114之外，与发光元件13同样地制造。
在氮气气氛的手套箱中，以不使发光元件暴露于大气的方式对通过上述方法获得的发光元件13至对照发光元件15进行密封，然后对这些发光元件的工作特性进行测定。注意，在室温(保持为25℃的气氛)中进行测定。
在下面的表7中示出在以5000[cd/m2]的亮度使发光元件13至发光元件15发光时的电压[V]、电流效率[cd/A]、以及功率效率[lm/W]的数值。另外，也记载每个元件中的控制层的DPQd的浓度(摩尔分数)。如表7所示，随着控制层中的具有电子陷阱性的掺杂剂DPQd的浓度的上升，驱动电压也稍微提高，而可知DPQd用作陷阱。注意，由每个发光元件可以获得来自2PCAPA的绿色发光。
表7
  DPQd的摩尔分数C 电压[V]   电流效率[cd/A]   功率效率[lm/W]
  发光元件13   0.0049   9.4   11   3.6
  发光元件14   0.0098   10.1   10   3.2
  发光元件15   0.019   10.9   8.3   2.4
接下来，以起始亮度为5000[cd/m2]的条件下使这些发光元件恒流驱动，并且进行连续发光测试。图23表示其结果。根据该测试结果，作为元件的使用寿命的指标，与实施例2同样，读取衰减时间τ0.9、以及亮度劣化率D300hr[％]，并总结在下面的表8中。表8同时示出将摩尔分数C、根据实施例1算出的ΔE(＝0.48[eV])、以及控制层的膜厚度L(＝10[nm])代入在式(1)中而求得的参数X的值。
表8
  DPQd的摩尔分数C 参数X τ0.9[hr] D300hr[％]
  发光元件13   0.0049   4.2×10-3   280   10.2
  发光元件14   0.0098   1.9×10-3   250   10.7
  发光元件15   0.019   6.8×10-4   150   13.8
使用表8，在图31中示出横轴表示参数X，纵轴表示采用τ0.9的图表。图31也表示实施例4的结果(这是因为与实施例4同样，在本实施例5中也将DPQd用作具有电子陷阱性的掺杂剂的缘故)。根据实施例4及实施例5的结果可知，与实施例3的采用C545T的情况同样，在采用DPQd的情况下，在X＝3×10-3左右的峰值处，存在有用于获得提高使用寿命效果的浓度的最适值。
另外，在图32中示出横轴表示参数X，纵轴表示D300hr的图表。关于亮度劣化抑制效果，参数X的最适值为同样。换言之，即便以亮度劣化率而不是以衰减时间对使用寿命的指标进行评价时，参数X的举动(变化)也是同样的。
实施例6
在本实施例中，使用图15表示本发明的发光元件。在本实施例中，与实施例4和实施例5同样，关于作为控制层2114中的第一有机化合物使用三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)，作为第二有机化合物使用N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)的发光元件，在使控制层的膜厚度变化的情况下的元件的使用寿命进行研究。
下面表示本实施例的发光元件的制造方法。
发光元件16
首先，通过溅射法在玻璃衬底2101上形成包含氧化硅的氧化铟锡(简称：ITSO)的膜，从而形成第一电极2102。注意，其膜厚度为110nm，而其电极面积为2mm×2mm。
接着，将形成有第一电极2102的衬底固定在设置在真空蒸镀装置中的衬底支架上，使衬底的具有第一电极2102的面向下。将成膜室减压到大约10-4Pa，然后通过将4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)共蒸镀在第一电极2102上，来形成包含复合有机化合物和无机化合物而成的复合材料的层2111。将该膜厚度设定为50nm，并且将NPB和氧化钼(VI)的重量比调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。注意，共蒸镀法是指在一个处理室内从多个蒸发源同时进行蒸镀的方法。
接着，通过使用电阻加热的蒸镀法在包含复合材料的层2111上以10nm的厚度形成4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)的膜，来形成空穴传输层2112。
再者，通过将9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)和N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)共蒸镀，来在空穴传输层2112上形成30nm厚的发光层2113。在此，将CzPA和2PCAPA的重量比调节为1∶0.05(＝CzPA∶2PCAPA)。
接下来，通过将三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)和N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)共蒸镀，来在发光层2113上形成5nm厚的控制电子迁移的控制层2114。在此，将Alq和DPQd的重量比调节为1∶0.005(＝Alq∶DPQd)。
通过使用电阻加热的蒸镀法，在控制层2114上以35nm的膜厚度形成三(8-羟基喹啉)铝(III)(简称：Alq)的膜，来形成电子传输层2115。
再者，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子传输层2115上以1nm的厚度形成氟化锂的膜，来形成电子注入层2116。
最后，通过使用电阻加热的蒸镀法，在电子注入层2116上以200nm的厚度形成铝的膜，来形成第二电极2104，从而制造发光元件9。
发光元件17
使用与发光元件16同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114的膜厚度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比固定为1∶0.005(＝Alq∶DPQd)的同时将控制层2114的膜厚度设定为10nm。注意，在本发光元件17中，将电子传输层2115的Alq的膜厚度调节为30nm，并且将控制层2114和电子传输层2115的总厚度调节为40nm，即与发光元件16相等。除了控制层2114和电子传输层2115的膜厚度之外，与发光元件16同样地制造。
发光元件18
使用与发光元件16同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114的膜厚度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比固定为1∶0.005(＝Alq∶DPQd)的同时将控制层2114的膜厚度设定为15nm。注意，在本发光元件18中，将电子传输层2115的Alq的膜厚度调节为25nm，并且将控制层2114和电子传输层2115的总膜厚度调节为40nm，即与发光元件16相等。除了控制层2114和电子传输层2115的膜厚度之外，与发光元件16同样地制造。
发光元件19
使用与发光元件16同样的衬底，使控制电子迁移的控制层2114的膜厚度变化。换言之，将Alq和DPQd的重量比固定为1∶0.005(＝Alq∶DPQd)的同时将控制层2114的膜厚度设定为20nm。注意，在本发光元件19中，将电子传输层2115的Alq的膜厚度调节为20nm，并且将控制层2114和电子传输层2115的总膜厚度调节为40nm，即与发光元件16相等。除了控制层2114和电子传输层2115的膜厚度之外，与发光元件16同样地制造。
在氮气气氛的手套箱中，以不使发光元件暴露于大气的方式对通过上述方法获得的发光元件16至对照发光元件19进行密封，然后对这些发光元件的工作特性进行测定。注意，在室温(保持为25℃的气氛)中进行测定。
在下面的表9中示出在以5000[cd/m2]的亮度使发光元件16至发光元件19发光时的电压[V]、电流效率[cd/A]、以及功率效率[lm/W]的数值。另外，也记载每个元件中的控制层的膜厚度[nm]。如表9所示，随着使控制层膜厚度变厚，驱动电压也稍微提高，而可知控制层的陷阱功能也提高。注意，由每个发光元件可以获得来自2PCAPA的绿色发光。
表9
  控制层的膜厚度L[nm]   电压[V]   电流效率[cd/A]   功率效率[lm/W]
  发光元件16   5   8.5   12   4.5
发光元件17 10 9.0 12 4.0
  发光元件18   15   9.8   11   3.4
  发光元件19   20   10.3   10   3.1
接下来，以起始亮度为5000[cd/m2]的条件下使这些发光元件恒流驱动，并且进行连续发光测试。图24表示其结果。根据该测试结果，作为元件的使用寿命的指标，与实施例2同样，读取衰减时间τ0.9、以及亮度劣化率D300hr[％]，并总结在下面的表10中。表10同时示出将摩尔分数C(＝0.005)、根据实施例1算出的ΔE(＝0.48[eV])、以及控制层的膜厚度L[nm]代入在式(1)中而求得的参数X的值。
表10
  控制层的膜厚度L[nm] 参数X τ0.9[hr] D300hr[％]
  发光元件16   5   8.3×10-3   200   11.6
  发光元件17   10   4.2×10-3   280   10.3
  发光元件18   15   2.8×10-3   320   9.8
  发光元件19   20   2.1×10-3   360   9.2
使用表10，在图33中示出横轴表示参数X，纵轴表示采用τ0.9的图表。根据图33可知，随着使控制层的膜厚度变厚，X的数值减少。然而，即使X的数值减少，即使X为2×10-3左右时也能得到延长使用寿命的效果。
另外，在图34中示出横轴表示参数X，纵轴表示D300hr的图表。据此可知关于亮度劣化率，也得到X＝2×10-3左右的抑制亮度劣化的效果。换言之，在用亮度劣化率对可靠性的指标进行评价，而不是用衰减时间进行评价时，参数X的举动(变化)也是同样的。
实施例7
在本实施例中，根据上述实施例2至实施例6获得的数据，对参数X的确实性和有效范围进行研究。
对于实施例2至实施例6，绘制参数X和衰减时间τ0.9的关系图，图35是表示实施例2至实施例6的所有的数据的图表。从图35可知，根据绘图的集中，用于提高τ0.9值的参数X的最适值在每个元件中是共同的。即使实施例2至实施例6的数据是使物质的种类、浓度、膜厚度多种变化来获得的，也发现本发明具有这种规则是令本发明人吃惊的。
另外，可知尤其τ0.9超过100[hr]的参数X的范围是在图35中以虚线夹住的范围，即5×10-4至2×10-2。当τ0.9超过100[hr]时，基于亮度劣化曲线的形状，获得大约1万小时或更长的亮度半衰期，而可实用。因此，参数X的优选范围为5×10-4至2×10-2。
接着，图36A也示出了参数X和亮度劣化率D300hr的关系，图36A是表示实施例2至实施例6的所有的数据的图表。图36B扩大了图36A的一部分。在用亮度劣化率进行评价而不是用衰减时间进行评价时，参数X的最适范围也是同样的(参照图36B中的虚线)。如上可知，参数X是非常确实的参数，并且可以实验地显示其有效的范围。
本申请基于2007年12月28日在日本专利局提交的日本专利申请第2007-340190号，在此引用其全部内容作为参考。

Claims (14)

1.一种发光元件，包括：
第一电极；
第二电极；以及
所述第一电极和所述第二电极之间的发光层和控制层，该控制层接触于所述发光层，
其中，
所述控制层包含第一有机化合物和第二有机化合物，
所述第一有机化合物被包含得多于所述第二有机化合物，
所述第一有机化合物为具有电子传输性的有机化合物，
所述第二有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)比所述第一有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)深，
由式(1)得到的参数X的值在5×10-4至2×10-2的范围内，
X = 1 L { exp ( - ΔE kT ) } C 3 . . . ( 1 )
ΔE表示所述第一有机化合物的LUMO能级和所述第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，C表示所述第二有机化合物的摩尔分数[无量纲]，L表示所述控制层的厚度[nm]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度(＝300[K])。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述控制层的厚度L为5nm至20nm。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一有机化合物的迁移率在10-7[cm2/Vs]至10-3[cm2/Vs]的范围内。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一有机化合物的LUMO能级和所述第二有机化合物的LUMO能级的能级差ΔE在0.2[eV]至0.6[eV]的范围内。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述发光层具有电子传输性。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
所述发光层包含第三有机化合物和第四有机化合物，
所述第三有机化合物被包含得多于所述第四有机化合物，并且，
所述第三有机化合物具有电子传输性。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
所述发光层包含第三有机化合物和第四有机化合物，
所述第三有机化合物被包含得多于所述第四有机化合物，
所述第三有机化合物具有电子传输性，并且，
所述第一有机化合物与所述第三有机化合物不同。
8.一种发光元件，包括：
第一电极；
第二电极；以及
所述第一电极和所述第二电极之间的发光层和控制层，
其中，
所述控制层包含第一有机化合物和第二有机化合物，
所述第一有机化合物被包含得多于所述第二有机化合物，
所述第一有机化合物为具有电子传输性的有机化合物，
所述第二有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)比所述第一有机化合物的最低空轨道能级(LUMO能级)深，
由式(1)得到的参数X的值在5×10-4至2×10-2的范围内，
X = 1 L { exp ( - ΔE kT ) } C 3 . . . ( 1 )
ΔE表示所述第一有机化合物的LUMO能级和所述第二有机化合物的LUMO能级的能级差[eV]，C表示所述第二有机化合物的摩尔分数[无量纲]，L表示所述控制层的厚度[nm]，k表示波尔兹曼常数(＝8.61×10-5[eV·K-1])，T表示温度(＝300[K])。
9.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述控制层的厚度L为5nm至20nm。
10.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述第一有机化合物的迁移率在10-7[cm2/Vs]至10-3[cm2/Vs]的范围内。
11.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述第一有机化合物的LUMO能级和所述第二有机化合物的LUMO能级的能级差ΔE在0.2[eV]至0.6[eV]的范围内。
12.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述发光层具有电子传输性。
13.根据权利要求8所述的发光元件，其中，
所述发光层包含第三有机化合物和第四有机化合物，
所述第三有机化合物被包含得多于所述第四有机化合物，并且，
所述第三有机化合物具有电子传输性。
14.根据权利要求8所述的发光元件，其中，
所述发光层包含第三有机化合物和第四有机化合物，
所述第三有机化合物被包含得多于所述第四有机化合物，
所述第三有机化合物具有电子传输性，并且，
所述第一有机化合物与所述第三有机化合物不同。
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