CN101752510A - 发光元件、发光装置、电子设备和照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方式的目的在于提供一种能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的还在于提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置。一种在阳极与阴极之间具有EL层的发光元件，其中在阴极与EL层之间，接触阴极地形成能够产生载流子的第一层，接触第一层地形成授受在第一层中产生的电子的第二层，并且接触第二层地形成将从第二层接受的电子注入到EL层的第三层。

Description

发光元件、发光装置、电子设备和照明装置
技术领域
本发明涉及将通过施加电场得到发光的有机化合物夹在一对电极之间而形成的发光元件。另外，本发明涉及具有这种发光元件的发光装置。再者，本发明涉及使用这种发光装置而完成的电子设备和照明装置。
背景技术
其特征在于厚度薄、重量轻、响应快和直流低电压驱动等的使用有机化合物作为发光体的发光元件，有望被应用于下一代平板显示器。尤其是，一般认为将发光元件配置为矩阵状的显示装置与现有的液晶显示装置相比具有视角广且可见度好的优点。
发光元件的发光机理如下：通过向夹有包含发光体的EL层的一对电极之间施加电压，从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在EL层的发光中心再结合而形成分子激子，当该分子激子回到基态时放出能量而发光。已知的是，激发态有单态激发和三态激发，并且能够通过任何一种激发态实现光发射。
对这种发光元件的元件结构的改良和材料开发等日益火热，以提高其元件特性。
例如，有如下报告(例如，参照专利文献1)：在与阴极接触而设置的电子注入层中，通过将碱金属、碱土金属或稀土金属等功函数小的金属掺杂到构成电子注入层的有机化合物，降低将电子从阴极注入到包含有机化合物的电子注入层时的注入势垒，并降低驱动电压。
另外，还有关于上述技术的能够在不使驱动电压上升的条件下进行发射光谱的光学调整的报告(例如，参照专利文献2)。
具体地说，通过采用在发光元件的阴极与EL层之间接触阴极地形成有空穴传输有机化合物中掺杂有金属氧化物的层，并且接触该掺杂有金属氧化物的层地形成有电子传输有机化合物中掺杂有碱金属、碱土金属或稀土金属等功函数小的金属的层的结构，并且使其膜厚度增大，来进行发射光谱的光学调整。在此情况下，因为空穴传输有机化合物的载流子迁移率比电子传输有机化合物高，所以与使电子传输有机化合物中掺杂有功函数小的金属的层的厚度增大的情况相比，能够抑制驱动电压的上升。
[专利文献1]日本专利申请公开1998-270171号公报
[专利文献2]日本专利申请公开2005-209643号公报
但是，如专利文献2所示，在采用包含受主物质的层与包含施主物质的层接触的结构的情况下，因为对空间结构环境的影响(形成p-n结，并发生伴随载流子迁移的耗尽层形成)和由受主物质与施主物质之间的相互作用导致的彼此的功能阻碍，引起驱动电压的上升。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置。
本发明的一个方式的目的之一在于提供一种即使在改变在发光元件的电极之间存在的层的厚度的情况下也能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置。
本发明的一个方式的目的之一在于提供一种即使改变在发光元件的电极之间存在的层的厚度也能够抑制驱动电压的上升并进行光学调整的发光元件。另外，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种含有这种发光元件而降低耗电量且色纯度优良的发光装置。
本发明的一个方式的目的之一在于抑制具有包含受主物质的层和包含施主物质的层的发光元件中的驱动电压的上升。另外，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置。
本发明的一个方式的目的之一在于提供一种具有如下结构的发光元件，即包含受主物质的层中的受主物质和包含施主物质的层中的施主物质不容易受到相互作用的影响并不容易阻碍彼此的功能。另外，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置。
本发明的一个方式是一种在阳极与阴极之间具有EL层的发光元件，其中在阴极与EL层之间，接触阴极地形成能够产生载流子的第一层，接触第一层地形成授受在第一层中产生的电子的第二层，并且接触第二层地形成将从第二层接受的电子注入到EL层的第三层。
另外，第一层含有高空穴传输性物质和受主物质而形成，并且在第一层中产生的载流子中的空穴迁移到阴极，而电子迁移到第二层。
另外，第二层含有的物质使用具有比第一层含有的受主物质的受主能级稍微高的LUMO能级(优选为-5.0eV以上，更优选为-5.0eV以上-3.0eV以下)的高电子传输性物质，因此电子容易从第一层迁移到第二层。
另外，第三层使用如碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物等高电子注入性物质的任何一种或包含施主物质的高电子传输性物质而形成，因此能够缓和将电子注入到EL层时的注入势垒。
本发明的一个方式是：在阳极与阴极之间至少具有EL层，在阴极与EL层之间，接触阴极地具有包含高空穴传输性物质和受主物质的第一层，接触第一层地具有包含高电子传输性物质的第二层，并且接触第二层和EL层地具有包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物的任何一种的第三层。
另外，除了上述结构，EL层还包括如下结构：包括包含高电子传输性物质的第四层，并且第四层与第三层接触。
本发明的一个方式是：在阳极与阴极之间至少具有EL层，在阴极与EL层之间，接触阴极地具有包含高空穴传输性物质和受主物质的第一层，接触第一层地具有包含高电子传输性物质的第二层，并且接触第二层和EL层地具有包含施主物质和高电子传输性物质的第三层。
在上述结构中，在第一层中，相对于高空穴传输性物质的受主物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1。
在上述结构中，第一层具有由包含高空穴传输性物质的层和包含受主物质的层构成的叠层结构。
在上述结构中，在第三层中，相对于高电子传输性物质的施主物质的质量比为0.001∶1至0.1∶1。
在上述结构中，施主物质是碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物。
在上述结构中，第二层中含有的高电子传输性物质的LUMO能级为-5.0eV以上。
在上述结构中，第二层中含有的高电子传输性物质为二萘嵌苯衍生物或含氮稠环芳香化合物(nitrogen-containing condensedaromatic compound)。
在上述结构中，EL层包括包含高空穴传输性物质和受主物质的第五层，第五层与阳极接触。
在上述结构中，在第五层中，相对于高空穴传输性物质的受主物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1。
在上述结构中，第五层具有由包含高空穴传输性物质的层和包含受主物质的层构成的叠层结构。
在上述结构中，在第一层中含有的受主物质是过渡金属氧化物或元素周期表中的第四族至第八族的金属的氧化物。
在上述结构中，在第一层中含有的受主物质是氧化钼。
另外，本发明不仅包括具有发光元件的发光装置，而且还包括具有发光装置的电子设备和照明装置。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示器件、发光器件或光源(包括照明装置)。另外，发光装置还包括如下模块中的全部：设置有诸如FPC(柔性印刷电路)、TAB(带式自动接合)胶带或TCP(带载封装)之类的连接器的模块；在TAB带或TCP的端部设置有印刷线路板的模块；以及通过COG(玻璃覆晶封装)法将IC(集成电路)直接安装在发光元件上的模块。
如上所述，本发明的一个方式能够提供一种能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另外，本发明的一个方式还能够提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置、电子设备和照明装置。
另外，因为即使改变上述第一层的厚度也不会使驱动电压上升，所以能够提供一种即使改变存在于发光元件的电极之间的层的厚度也能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另外，还能够提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置。
另外，因为即使改变上述第一层的厚度也不会使驱动电压上升，所以本发明的一个方式能够提供一种即使改变存在于电极之间的层的厚度以进行发射光谱的光学调整也能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另外，还能够提供一种含有这种发光元件而降低耗电量并提高颜色纯度的发光装置。
另外，本发明的一个方式如上所述那样采用在包含受主物质的第一层与包含高电子注入性物质或受主物质的第三层之间夹有第二层的结构，从而能够提供一种具有如下结构的发光元件：不容易引起受主物质与高电子注入性物质之间的相互作用或者受主物质与施主物质之间的相互作用，而不容易阻碍彼此的功能。另外，还能够提供一种含有这种发光元件而降低耗电量的发光装置。
附图说明
图1A和1B是示出发光元件的元件结构及能带图的图；
图2A和2B是示出发光元件的元件结构及能带图的图；
图3A和3B是示出发光元件的元件结构及能带图的图；
图4A和4B是示出发光元件的元件结构的图；
图5A和5B是示出发光元件的元件结构的图；
图6A至6D是示出无源矩阵型发光装置的图；
图7是示出无源矩阵型发光装置的图；
图8A和8B是示出有源矩阵型发光装置的图；
图9A至9E是示出电子设备的图；
图10是示出照明装置的图；
图11是示出实施例的发光元件的特性的图；
图12是示出实施例的发光元件的特性的图；
图13是示出实施例的发光元件的特性的图；
图14是示出实施例的发光元件的特性的图；
图15是示出实施例的发光元件的特性的图；
图16是示出实施例的发光元件的特性的图；
图17是示出实施例的发光元件的特性的图；
图18是示出实施例的发光元件的特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。但是，本发明不局限于以下说明，其方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件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。
实施方式1
在本实施方式中，参照图1A和1B说明本发明的一个方式的发光元件的元件结构。
在图1A所示的元件结构是：在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹有包含发光区域的EL层103，并且在阴极102与EL层103之间从阴极102一侧依次层叠有作为能够产生载流子的第一层的电荷产生区域106、作为授受电荷产生区域106中产生的电子的第二层的电子中继层105和作为将从电子中继层105接受的电子注入到EL层的第三层的电子注入缓冲层104。
另外，在电荷产生区域106中产生作为发光元件的载流子的空穴和电子，并且空穴迁移到阴极102，而电子迁移到电子中继层105。另外，电子中继层105的电子传输性高，从而能够将电子及时传输到电子注入缓冲层104。再者，电子注入缓冲层104能够缓和将电子注入到EL层103的情况下的注入势垒，从而能够提高对EL层103的电子注入效率。
图1B示出图1A的元件结构中的能带图。在图1B中，示出阳极101的费米能级111、阴极102的费米能级112、EL层103的LUMO(最低未占据分子轨道，即Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能级113、电子中继层105的LUMO能级114和电荷产生区域106中的受主物质的受主能级115。
另外，因为电子中继层105用作将电荷产生区域106中产生的电子高效地注入到EL层103的层，所以电子中继层105的LUMO能级形成为占据电荷产生区域106中的受主物质的受主能级与EL层103的LUMO能级之间的能级。具体地说，-5.0eV以上-3.0eV以下是优选的。另外，通过设置电子中继层105，能够防止电荷产生区域106与电子注入缓冲层104之间的相互作用。
另外，如图1B的能带图所示，从电荷产生区域106迁移到电子中继层105的电子因由电子注入缓冲层104缓和注入势垒而容易注入到EL层103的LUMO能级113。另外，在电荷产生区域106中产生的空穴迁移到阴极102。
以下，具体说明可以用于上述发光元件的材料。
阳极101优选由具有高功函数(具体地说，4.0eV以上是优选的)的金属、合金、导电化合物和它们的混合物等形成。具体地说，例如，可以举出氧化铟-氧化锡(ITO，即Indium Tin 0xide)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO，即Indium Zinc Oxide)、包含氧化钨和氧化锌的氧化铟等。
虽然这些导电金属氧化物膜通常通过溅射法形成，但还可以应用溶胶-凝胶法等方法形成。例如，通过溅射法，使用相对于氧化铟添加1至20wt％的氧化锌的靶材，能够形成氧化铟-氧化锌(IZO)膜。通过溅射法，使用相对于氧化铟包含0.5至5wt％的氧化钨和0.1至1wt％的氧化锌的靶材，能够形成含有氧化钨和氧化锌的氧化铟膜。
除了上述以外，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)、钛(Ti)或金属材料的氮化物(如氮化钛等)、钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物、钛氧化物等。另外，还可以使用诸如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)、以及聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)等导电聚合物。但是，在接触阳极101地设置电荷产生区域的情况下，可以使用Al、Ag等各种导电材料作为阳极101，而与功函数的大小无关。
作为阴极102，可以使用功函数小(具体地说，优选为3.8eV以下)的金属、合金、导电化合物、以及它们的混合物等。作为这种的阴极材料的具体例子，可以举出属于元素周期表中第1族或第2族的元素，即锂(Li)或铯(Cs)等碱金属、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)等碱土金属、包含它们的合金(MgAg、AlLi)、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属和包含它们的合金等。另外，可以通过真空蒸镀法形成碱金属、碱土金属、含有它们的合金的膜。另外，包含碱金属或碱土金属的合金可以通过溅射法来形成。另外，还可以使用银膏等通过喷墨法来形成。
除上述以外，还可以通过层叠碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物(例如，氟化锂(LiF)、氧化锂(LiOx)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)、氟化铒(ErF3)等)的薄膜和铝等金属膜，形成阴极102。但是，如本实施方式所示的结构那样，在接触阴极102地设置电荷产生区域的情况下，作为阴极102可以使用Al、Ag、ITO、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等各种导电材料，而与功函数的大小无关。
另外，在本实施方式所示的发光元件中，只要阳极及阴极中的至少一方具有对可见光的透光性，即可。透光性能够通过使用如ITO等透明电极或者通过减薄电极的膜厚度而确保。
只要EL层103形成为至少包括发光层，即可，从而还可以采用形成有发光层以外的层的叠层结构。作为发光层以外的层，可以举出由高空穴注入性物质、高空穴传输性物质或高电子传输性物质、高电子注入性物质、双极性(高电子及空穴传输性)物质等构成的层。具体地说，可以举出空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻止层(空穴阻挡层)、电子传输层、电子注入层等，这些层可以从阳极一侧适当地组合而构成。再者，还可以在EL层103中的接触阳极101一侧设置电荷产生区域。
以下，示出构成上述EL层103中含有的各层的材料的具体例子。
空穴注入层是包含高空穴注入性物质的层。作为高空穴注入性物质，例如可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等。除了上述以外，还可以使用诸如酞菁(简称H2Pc)和铜酞菁(简称CuPc)等的酞菁类化合物或诸如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等的高分子等来形成空穴注入层。
空穴传输层是包含高空穴传输性物质的层。作为高空穴传输性物质，例如可以举出4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]联苯(简称NPB或α-NPD)、N，N’-双(3-甲基苯)-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(简称TPD)、4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称TCTA)、4，4’，4”-三(N，N-二苯胺)三苯胺(简称TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯胺]三苯胺(简称MTDATA)、4，4′-双[N-(螺-9，9′-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称BSPB)等芳香胺化合物、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。除上述以外，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)等的咔唑衍生物等。这里提到的物质主要是空穴迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以采用上述以外的物质。另外，包含高空穴传输性物质的层不限于单层，还可以将由上述物质构成的层层叠两层以上。
除了上述以外，还可以使用聚(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)、聚[N，N′-双(4-丁基苯基)-N，N′-双(苯基)联苯胺](简称Poly-TPD)等高分子化合物作为空穴传输层。
发光层是含有发光物质的层。作为发光物质，可以使用以下所示的荧光化合物。例如，可以举出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)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9，10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称2YGAPPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称PCAPA)、二萘嵌苯、2，5，8，11-四-叔-丁基二萘嵌苯(简称TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称PCBAPA)、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-苯二胺](简称DPABPA)、N，9-二苯基-N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称2PCAPPA)、N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N，N’，N’-三苯基-1，4-苯二胺(简称2DPAPPA)、N，N，N’，N’，N”，N”，N”’，N”’-八苯基二苯并[g，p]屈(chrysene)-2，7，10，15-四胺(简称DBC1)、香豆素30、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-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’-三苯基-1，4-苯二胺(简称2DPAPA)、N-[9，10-双(1，1’-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，N’，N’-三苯基-1，4-亚苯基二胺(简称2DPABPhA)、9，10-双(1，1’-联苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称2YGABPhA)、N，N，9-三苯基蒽-9-胺(简称：DPhAPhA)、香豆素545T、N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称DPQd)、红荧烯、5，12-双(1，1’-联苯-4-基)-6，11-二苯基并四苯(简称BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基(ylidene))丙二腈(简称DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪(quinolizin)-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称DCM2)、N，N，N’，N’-四(4-甲基苯基)并四苯-5，11-二胺(简称p-mPhTD)、7，14-二苯基-N，N，N’，N’-四(4-甲基苯基)苊并(acenaphtho)[1，2-a]荧蒽-3，10-二胺(简称p-mPhAFD)、2-{2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称DCJTI)、2-{2-叔-丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称DCJTB)、2-(2，6-双{2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称BisDCM)、2-{2，6-双[2-(8-甲氧基-1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称BisDCJTM)等。
另外，作为发光物质，还可以使用以下所示的磷光化合物。例如，可以举出双[2-(4’，6’-二氟)吡啶醇-N，C2’]铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称FIr6)、双[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶醇-N，C2’]铱(III)吡啶甲酸酯(简称FIrpic)、双[2-(3’，5’-双三氟甲基苯基)吡啶醇-N，C2’]铱(III)吡啶甲酸酯(简称Ir(CF3ppy)2(pic))、双[2-(4’，6’-二氟苯基)]吡啶醇-N，C2’]铱(III)乙酰丙酮(简称FIracac)、三(2-苯基吡啶醇)铱(III)(简称Ir(ppy)3)、双(2-苯基吡啶)铱(III)乙酰丙酮(简称Ir(ppy)2(acac))、双(苯并[h]喹啉)铱(III)乙酰丙酮(简称Ir(bzq)2(acac))、双(2，4-二苯基-1，3-恶唑-N，C2’)铱(III)乙酰丙酮(简称Ir(dpo)2(acac))、双[2-(4’-全氟烷苯基苯基)吡啶醇]铱(III)乙酰丙酮(简称Ir(p-PF-ph)2(acac))、双(2-苯基苯并噻唑-N，C2’)铱(III)乙酰丙酮(简称Ir(bt)2(acac))双[2-(2’-苯并[4，5-α]噻吩基)吡啶醇-N，C3’]铱(III)乙酰丙酮(简称Ir(btp)2(acac))、双(1-苯基异喹啉-N，C2’)铱(III)乙酰丙酮(简称Ir(piq)2(acac))、(乙酰丙酮)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(III)(简称Ir(Fdpq)2(acac))、(乙酰丙酮)双(2，3，5-三苯基吡嗪根合)铱(III)(简称Ir(tppr)2(acac))、2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉铂(II)(简称PtOEP)、三(乙酰丙酮)(单菲咯啉)铽(III)(简称Tb(acac)3(Phen))、三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮)(单菲咯啉)铕(III)(简称Eu(DBM)3(Phen))、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](单菲咯啉)合铕(III)(简称Eu(TTA)3(Phen))等。
另外，优选地是，这些发光物质被分散在主体材料中而使用。作为主体材料，例如可以使用NPB(简称)、TPD(简称)、TCTA(简称)、TDATA(简称)、MTDATA(简称)、BSPB(简称)等芳香胺化合物、PCzPCA1(简称)、PCzPCA2(简称)、PCzPCN1(简称)、CBP(简称)、TCPB(简称)、CzPA(简称)等咔唑衍生物、PVK(简称)、PVTPA(简称)、PTPDMA(简称)、Poly-TPD(简称)等包含高分子化合物的高空穴传输性物质、三(8-羟基喹啉合)铝(简称Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(简称Almq3)、二(10-羟基苯并[h]喹啉酸合(quinolinato))铍(简称BeBq2)或二(2-甲基-8-羟基喹啉合)(4-苯基苯酚合)铝(简称BAlq)等具有喹啉结构或苯并喹啉结构的金属配合物、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)等具有恶唑类或噻唑类配体的金属配合物、2-(4-联苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-恶二唑(简称PBD)、1，3-双[5-(p-叔-丁基苯基)-1，3，4-恶二唑-2-基]苯(简称OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]咔唑(简称CO11)、3-(4-叔-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称TAZ)、红菲绕啉(简称BPhen)、浴铜灵(简称BCP)等高电子传输性物质。
电子传输层是包含高电子传输性物质的层。作为高电子传输性物质，例如可以使用Alq(简称)、Almq3(简称)、BeBq2(简称)、BAlq(简称)等具有喹啉结构或苯并喹啉结构的金属配合物等。除上述以外，还可以使用Zn(BOX)2(简称)、Zn(BTZ)2(简称)等具有恶唑类或噻唑类配体的金属配合物等。除了金属配合物以外，还可以使用PBD(简称)、OXD-7(简称)、CO11(简称)、TAZ(简称)、BPhen(简称)、BCP(简称)等。这里提到的物质主要是电子迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。但是，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，就可以采用上述以外的物质。另外，电子传输层不限于单层，还可以将由上述物质构成的层层叠两层以上。
除上述以外，还可以将PF-Py(简称)、PF-BPy(简称)等高分子化合物用于电子传输层。
电子注入层是包含高电子注入性物质的层。作为高电子注入性物质，可以举出锂(Li)、铯(Cs)、钙(Ca)、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等碱金属、碱土金属或它们的化合物。另外，还可以使用其中含有碱金属、碱土金属或它们的化合物的电子传输物质，例如其中含有镁(Mg)的Alq。通过采用这种结构，能够进一步提高来自阴极102的电子注入效率。
另外，如上所述，可以设置在EL层103中的接触阳极101一侧的电荷产生区域是包含高空穴传输性物质和受主物质的区域。另外，电荷产生区域有如下两种情况：在同一个膜中含有高空穴传输性物质和受主物质；层叠有包含高空穴传输性物质的层和包含受主物质的层。但是，在采用电荷产生区域设置在阳极一侧的叠层结构的情况下，采用包含受主物质的层接触阳极101的结构，而在采用电荷产生区域设置在阴极一侧的叠层结构的情况下，采用包含高空穴传输性物质的层接触阴极102的结构。
通过形成电荷产生区域，能够形成阳极101，而不考虑形成阳极101的材料的功函数。就是说，除了功函数大的材料以外，还可以使用功函数小的材料作为形成阳极101的材料。
作为用于电荷产生区域的受主物质，可以举出过渡金属氧化物或元素周期表中的第四族至第八族的金属的氧化物。具体地说，氧化钼是特别优选的。另外，氧化钼具有吸湿性低的特征。
作为用于电荷产生区域的高空穴传输性物质，可以使用各种有机化合物诸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳香烃和高分子化合物(低聚物、树状聚合物、聚合体等)。具体地，优选使用空穴迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以采用上述以外的物质。
另外，通过适当地组合而层叠这些层，能够形成EL层103。作为EL层103的形成方法，可以根据使用的材料适当地选择各种方法(例如，干法和湿法等)。例如，可以采用真空蒸镀法、喷墨法、旋涂法等。另外，还可以使用各层之间不同的方法而形成。
另外，在阴极102与EL层103之间设置有电子注入缓冲层104、电子中继层105和电荷产生区域106。电荷产生区域106是接触阴极102而形成的，电子中继层105是接触电荷产生区域106而形成的，并且电子注入缓冲层104是接触电子中继层105与EL层103之间而形成的。
电荷产生区域106是包含高空穴传输性物质和受主物质的区域。另外，电荷产生区域106可以使用与以上说明的可以形成在EL层103的一部分中的电荷产生区域同样的材料而由同样的结构形成。因此，电荷产生区域106有如下两种情况：在同一个膜中含有高空穴传输性物质和受主物质；层叠有包含高空穴传输性物质的层和包含受主物质的层。但是，在采用叠层结构的情况下，采用包含高空穴传输性物质的层接触阴极102的结构。
另外，优选地是，在电荷产生区域106中，相对于高空穴传输性物质的受主物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1。
电子中继层105是能够将在电荷产生区域106中被受主物质抽出的电子及时接收的层。因此，电子中继层105是包含高电子传输性物质的层，并且其LUMO能级形成为占据电荷产生区域106中的受主物质的受主能级与EL层103的LUMO能级之间的能级。具体地说，大约-5.0eV以上-3.0eV以下的LUMO能级是优选的。作为用于电子中继层105的物质，例如，可以举出二萘嵌苯衍生物或含氮稠环芳香化合物。另外，因为含氮稠环芳香化合物是稳定的化合物，所以优选用于电子中继层105。再者，在含氮稠环芳香化合物中，通过使用具有氰基或氟基等电子吸引基的化合物，能够使电子中继层105中的电子接收变得更容易，因此是优选的。
作为二萘嵌苯衍生物的具体例子，可以举出3，4，9，10-苝四羧酸二酐(简称PTCDA)、3，4，9，10-苝四羧酸-二-苯并咪唑(简称PTCBI)、N，N’-二辛基-3，4，9，10-苝四羧酸二酰亚胺(简称PTCDI-C8H)、N，N’-二己基-3，4，9，10-苝四羧酸二酰亚胺(简称Hex PTC)等。
另外，作为含氮稠环芳香化合物的具体例子，可以举出吡嗪并[2，3-f][1，10]菲咯啉-2，3-二甲腈(简称PPDN)、2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯基(简称HAT(CN)6)、2，3-二苯基吡啶并[2，3-b]吡嗪(简称2PYPR)、2，3-双(4-氟苯基)吡啶并[2，3-b]吡嗪(简称F2PYPR)等。
除上述以外，电子中继层105还可以使用如下材料：7，7，8，8，-四氰基对醌二甲烷(简称TCNQ)、1，4，5，8-萘四羧酸二酐(简称NTCDA)、全氟并五苯、十六氟代酞菁铜(简称F16CuPc)、N，N’-双(2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8，十五氟代辛基-1，4，5，8-萘四羧酸二亚胺(简称NTCDI-C8F)、3’，4’-二丁基-5，5”-双(二氰基亚甲基)-5，5”-二氢-2，2’：5’，2”-三噻吩(简称DCMT)、亚甲基富勒烯(例如，[6，6]-苯基C61酪酸甲酯)等。
电子注入缓冲层104是能够将被电子中继层105接收的电子注入到EL层103的层。通过设置电子注入缓冲层104，能够缓和电荷产生区域106与EL层103之间的注入势垒，从而能够将在电荷产生区域106中产生的电子容易注入到EL层103。
电子注入缓冲层104可以使用如下物质：碱金属、碱土金属、稀土金属和它们的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))等高电子注入性物质。
另外，在电子注入缓冲层104包含高电子传输性物质和施主物质而形成的情况下，优选地是，相对于高电子传输性物质的施主物质的质量比为0.001∶1至0.1∶1。另外，作为施主物质，除了碱金属、碱土金属、稀土金属和它们的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))以外，还可以使用四硫并四苯(tetrathianaphthacene)(简称TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物。另外，作为高电子传输性物质，可以使用与以上说明的可以形成在EL层103的一部分中的电子传输层的材料同样的材料而形成。
通过组合上述材料，能够制造本实施方式所示的发光元件。能够从该发光元件得到来自上述发光物质的发光，但是通过改变发光物质的种类而能够得到各种发光颜色。另外，还能够通过使用发光颜色不相同的多个发光物质作为发光物质而得到宽光谱的发光和白色发光。另外，在得到白色发光的情况下，可以采用层叠有呈现彼此成为互补色的发光颜色的多个层的结构等。作为具体的互补色的关系，例如可以举出蓝色与黄色、蓝绿色与红色等。
另外，本实施方式所示的发光元件可以形成在各种衬底上。作为衬底，例如可以使用玻璃、塑料、金属板、金属箔等。在从衬底一侧抽出发光元件的发光的情况下，只要使用透光衬底，即可。但是，只要是在发光元件的制造工序中能够用作支撑体的衬底，就还可以使用除上述以外的材料。
另外，通过使用本实施方式所示的发光元件的元件结构，能够制造双方电极以格子形状形成在同一个衬底上的无源矩阵型发光装置。另外，还能够制造具有电连接于用作开关的薄膜晶体管(TFT)等的发光元件并由TFT控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光装置。另外，对TFT的结构没有特别的限定。既可使用交错型TFT，又可使用反交错型TFT。另外，由TFT构成的驱动电路既可由N型及P型TFT构成，又可以由N型TFT或P型TFT的任一方构成。另外，对用于TFT的半导体膜的结晶性没有特别的限制。既可使用非晶半导体膜。又可使用结晶半导体膜。另外，还可以使用单晶半导体膜。单晶半导体膜能够通过智能切割法等而制造。再者，还可以使用氧化物半导体如包含铟、镓和锌的氧化物半导体。
另外，作为本实施方式所示的发光元件的制造方法，不管干法(如真空蒸镀法等)还是湿法(如喷墨法、旋涂法等)，而可以使用各种方法来形成发光元件。
通过采用本实施方式所示的元件结构，能够使其驱动电压不容易受到电荷产生区域106的膜厚度的影响，从而能够抑制发光元件中的驱动电压的上升，并且能够通过光学调整而实现颜色纯度的提高。
另外，通过采用本实施方式所示的元件结构，采用在电荷产生区域106与电子注入缓冲层104之间夹有电子中继层105的结构，从而电荷产生区域106中包含的受主物质和电子注入缓冲层104中包含的施主物质不容易受到相互作用的影响并不容易阻碍彼此的功能。
实施方式2
在本实施方式中，参照图2A和2B说明实施方式1所示的基本结构包括的发光元件的一个例子。
本实施方式所示的发光元件，如图2A所示，在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹有包含发光区域的EL层103，并且在阴极102与EL层103之间从阴极102一侧依次层叠有电荷产生区域106、电子中继层105和电子注入缓冲层104。
本实施方式2中的阳极101、阴极102、EL层103、电荷产生区域106和电子中继层105可以使用与实施方式1同样的材料。
另外，作为用于电子注入缓冲层104的物质，可以举出锂(Li)或铯(Cs)等碱金属、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)等碱土金属、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属、碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)等高电子注入性物质。
另外，本实施方式所示的发光元件，在阳极101上形成FL层103之后，在其上依次形成电子注入缓冲层104、电子中继层105、电荷产生区域106，但是因为电子注入缓冲层104形成为其厚度非常薄(具体地说，1nm以下)以避免驱动电压的上升，所以电子注入缓冲层104仿佛存在于电子中继层105与EL层103的一部分的电子传输层107的界面。但是，在形成电子传输层107，然后在电子传输层107上形成电子注入缓冲层104的情况下，形成电子注入缓冲层104的物质的一部分还存在于EL层103的一部分的电子传输层107。
另外，图2B示出从阳极101一侧依次层叠形成图2A所示的元件结构的情况下的能带图。就是说，通过在电子中继层105与EL层103的界面设置电子注入缓冲层104，能够缓和电荷产生区域106与EL层103之间的注入势垒，从而能够将在电荷产生区域106中产生的电子容易注入到EL层103。另外，在电荷产生区域106中产生的空穴迁移到阴极102。
通过采用本实施方式所示的电子注入缓冲层的结构，与实施方式3所示的电子注入缓冲层(将施主物质添加到高电子传输性物质而形成)相比，能够降低发光元件的驱动电压。
另外，在本实施方式中，作为用于电子注入缓冲层104的高电子注入性物质举出的上述物质中的碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)等物质是在空气中稳定的物质，从而使用这些物质的本实施方式所示的发光元件适合于批量生产。
另外，本实施方式2所示的结构通过适当地组合实施方式1所示的结构而使用。
实施方式3
在本实施方式中，参照图3A和3B说明实施方式1所示的基本结构包括的发光元件的一个例子。
本实施方式所示的发光元件，如图3A所示，在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹有包含发光区域的EL层103，并且在阴极102与EL层103之间从阴极102一侧依次层叠有电荷产生区域106、电子中继层105和电子注入缓冲层104，该电子注入缓冲层104包含高电子传输性物质和施主物质而形成。
另外，在本实施方式中，优选地是，相对于高电子传输性物质的施主物质的质量比为0.001∶1至0.1∶1。因此，能够得到电子注入缓冲层104的功能。
本实施方式3中的阳极101、阴极102、EL层103、电荷产生区域106和电子中继层105可以使用与实施方式1同样的材料。
另外，作为用于电子注入缓冲层104的高电子传输性物质，例如可以使用三(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)等具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物等。另外，除了上述以外，还可以使用双[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)等具有恶唑类或噻唑类配体的金属配合物等。再者，除了金属配合物以外，还可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-恶二唑(简称PBD)、1，3-双[5-(p-叔-丁基苯基)-1，3，4-恶二唑-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-叔-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称TAZ)、红菲绕啉(简称BPhen)、浴铜灵(简称BCP)等。这里提到的物质主要是电子迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。
除了上述以外，还可以使用聚[(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。
另外，作为用于电子注入缓冲层104的施主物质，除了碱金属、碱土金属、稀土金属和它们的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))以外，还可以使用四硫并四苯(tetrathianaphthacene)(简称TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物。
另外，在本实施方式中，用于电子注入缓冲层104的高电子传输性物质与用于EL层103的一部分的电子传输层107的高电子传输性物质既可相同又可不相同。
本实施方式所示的发光元件的特征在于：如图3A所示，在EL层103与电子中继层105之间形成有包含高电子传输性物质和施主物质的电子注入缓冲层104。图3B示出该元件结构的能带图。
通过形成电子注入缓冲层104，能够缓和电子中继层105与EL层103之间的注入势垒，从而能够将在电荷产生区域106中产生的电子容易注入到EL层103。另外，在电荷产生区域106中产生的空穴迁移到阴极。
另外，本实施方式3所示的结构通过适当地组合实施方式1或2所示的结构而使用。
实施方式4
在本实施方式中，参照图4A和4B说明电荷产生区域106的结构作为实施方式1所示的基本结构包括的发光元件的一个例子。
在图4A和4B中，在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹有包含发光区域的EL层103，并且在阴极102与EL层103之间从阴极102一侧依次层叠有电荷产生区域106、电子中继层105和电子注入缓冲层104。另外，阳极101、阴极102、EL层103、电子中继层105和电子注入缓冲层104可以使用与实施方式1同样的材料。
在图4A和图4B所示的发光元件中，电荷产生区域106是包含高空穴传输性物质和受主物质的区域。另外，在电荷产生区域106中，受主物质从高空穴传输性物质抽出电子，而产生空穴和电子。
图4A所示的电荷产生区域106具有在同一个膜中含有高空穴传输性物质和受主物质的结构。在此情况下，通过相对于高空穴传输性物质的受主物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1，能够容易在电荷产生区域106中产生载流子，因此是优选的。
另一方面，图4B所示的电荷产生区域106具有层叠有包含高空穴传输性物质的层106a和包含受主物质的层106b的结构。另外，在电荷产生区域106中产生的电荷迁移配合物是在可见区域中观察到吸收的物质，但是在采用层叠有包含高空穴传输性物质的层106a和包含受主物质的层106b的结构的情况下，电荷迁移配合物存在于这些层的界面，而不存在于电荷产生区域106的整体。就是说，在电荷产生区域106具有叠层结构的情况下，可以使电荷迁移配合物不容易影响到发光元件的发光。
作为用来形成电荷产生区域106的高空穴传输性物质，可以使用各种有机化合物诸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳香烃和高分子化合物(低聚物、树状聚合物、聚合体等)。具体地，优选使用空穴迁移率为10-6cm2/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以采用上述以外的物质。
作为芳香胺化合物的具体例子，可以举出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(咔唑-9-基)三苯胺(简称TCTA)、4，4’，4”-三(N，N-二苯胺)三苯胺(简称TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯胺]三苯胺(简称MTDATA)、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。
作为咔唑衍生物的具体例子，可以举出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。除上述以外，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。
作为芳香烃的具体例子，可以举出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。此外还可以使用并五苯、晕苯等。如上所述，使用其空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上且其碳原子数为14至42的芳香烃是更优选的。
另外，芳香烃还可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳香烃，例如可以举出4，4’-双(2，2-二苯乙烯基)联苯(简称DPVBi)、9，10-双[4-(2，2-二苯乙烯基)苯基]蒽(简称DPVPA)等。
再者，还可以使用聚(N-乙烯咔唑)(简称PVK)、聚(4-乙烯三苯胺)(简称PVTPA)等高分子化合物。
作为用来形成电荷产生区域106的受主物质，可以举出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称F4-TCNQ)、氯醌等。另外，可以举出过渡金属氧化物。另外，可以举出属于元素周期表第4至8族的金属的氧化物。具体地说，氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼的电子接收性高，因此是优选的。
另外，本实施方式4所示的结构通过适当地组合实施方式1至3所示的结构而使用。
实施方式5
在本实施方式中，参照图5A和5B说明在EL层103的一部分中接触阳极101地形成第一电荷产生区域的情况下的结构作为实施方式1所示的基本结构包括的发光元件的一个例子。因此，在本实施方式中，以本实施方式中将说明的在EL层103的一部分中接触阳极101而形成的电荷产生区域为第一电荷产生区域108，并且以实施方式1中说明的的电荷产生区域106为第二电荷产生区域116。
在图5A和5B中，在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹有包含发光区域的EL层103，并且在EL层103的一部分中具有接触阳极101而形成的第一电荷产生区域108。另外，在阴极102与EL层103之间从阴极102一侧依次层叠有第二电荷产生区域116、电子中继层105和电子注入缓冲层104。另外，阳极101、阴极102、EL层103、电子中继层105和电子注入缓冲层104可以使用与实施方式1至4同样的材料。另外，第二电荷产生区域116可以使用可以用于实施方式1至4所示的电荷产生区域106的材料。
在图5A和图5B所示的发光元件中，第一电荷产生区域108与第二电荷产生区域116同样，它是包含高空穴传输性物质和受主物质的区域。因此，在第一电荷产生区域108中，受主物质从高空穴传输性物质抽出电子，而产生空穴和电子。
图5A所示的第一电荷产生区域108具有在同一个膜中含有高空穴传输性物质和受主物质的结构。在此情况下，通过相对于高空穴传输性物质的受主物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1，能够容易在第一电荷产生区域108中产生载流子，因此是优选的。另外，在图5A中，通过使用同一个材料形成第一电荷产生区域108和第二电荷产生区域116，发光元件的阳极101一侧和阴极102一侧的应力变均匀，从而能够实现来自外部的应力缓和。
另一方面，图5B所示的第一电荷产生区域108具有层叠有包含高空穴传输性物质的层108a和包含受主物质的层108b的结构。另外，在第一电荷产生区域108中产生的电荷迁移配合物是在可见区域中观察到吸收的物质，但是在采用层叠有包含高空穴传输性物质的层108a和包含受主物质的层108b的结构的情况下，电荷迁移配合物存在于这些层的界面，而不存在于第一电荷产生区域108的整体。就是说，在第一电荷产生区域108具有叠层结构的情况下，可以使电荷迁移配合物不容易影响到发光元件的发光，因此是优选的。另外，如图5B所示，第二电荷产生区域116也可以采用层叠有包含高空穴传输性物质的层116a和包含受主物质的层116b的结构。
另外，作为用来形成第一电荷产生区域108的高空穴传输性物质，可以同样地使用在实施方式4中作为用来形成电荷产生区域106的高空穴传输性物质举出的物质。另外，作为用来形成第一电荷产生区域108的受主物质，可以同样地使用在实施方式4中作为用来形成电荷产生区域106的受主物质举出的物质。
另外，本实施方式5所示的结构可以适当地组合实施方式1至4所示的结构而使用。
实施方式6
在本实施方式中，作为使用实施方式1至5所示的发光元件而制造的发光装置的一个例子，说明无源矩阵型发光装置及有源矩阵型发光装置。
图6A至6D和图7示出无源矩阵型发光装置的例子。
在无源矩阵型(单纯矩阵型)发光装置中，并列为条形(带形)的多个阳极和并列为条形的多个阴极互相正交，并且具有发光层被夹在其交叉部的结构。从而，在被选择(施加了电压)的阳极和被选择的阴极的交叉点上的像素发光。
图6A至6C是示出密封之前的像素部的俯视图，而图6D是沿图6A至6C中的链条线A-A’的截面图。
在衬底601上作为基底绝缘层形成绝缘层602。另外，若不需要基底绝缘层，则不必特意形成绝缘层。在绝缘层602上以条形等间距地设置有多个第一电极603(参照图6A)。
另外，在第一电极603上设置有具有对应于各个像素的开口部的分隔壁604。具有开口部的分隔壁604由绝缘材料(例如，光敏或非光敏有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯)或SOG膜(例如包含烷基的SiOx膜))构成。另外，对应于各像素的开口部605成为发光区域(参照图6B)。
在具有开口部的分隔壁604上设置与第一电极603交叉并彼此平行的多个反锥形的分隔壁606(参照图6C)。根据光刻法利用未被曝光的部分保留作为图案的正型光敏树脂，并通过调节曝光量或显影时间，以使图案下方的部分更多地被蚀刻，来形成反锥形的分隔壁606。
在如图6C所示那样形成反锥形的分隔壁606之后，如图6D所示那样依次形成包含有机化合物的层607和第二电极608。另外，本实施方式所示的包含有机化合物的层607是指包括在实施方式1至5中作为形成在阳极与阴极之间的层示出的EL层、电荷产生区域(包括第一及第二电荷产生区域)、电子中继层、电子注入缓冲层的层。因为将具有开口部的分隔壁604和反锥形的分隔壁606的总高度设定为大于包含有机化合物的层607和第二电极608的厚度，所以如图6D所示那样形成有分割为多个区域的包含有机化合物的层607和第二电极608。另外，分离为多个的区域彼此电绝缘。
第二电极608是在与第一电极603交叉的方向上延伸的彼此平行的条形电极。另外，包含有机化合物的层607和形成第二电极608的导电层的一部分还形成在反锥形的分隔壁606上，但是它们与包含有机化合物的层607和第二电极608分离。另外，本实施方式中的包含有机化合物的层具有实施方式1至5所示的电荷产生区域(包括第一及第二电荷产生区域)、电子中继层、电子注入缓冲层和EL层，并且EL层至少包括发光层。
另外，只要本实施方式中的第一电极603和第二电极608中的一方为阳极，而另一方为阴极，就可以采用阳极和阴极中的任何一个。另外，构成包含有机化合物的层607的叠层结构可以根据电极的极性适当地调整，以使它成为实施方式1至5所示的结构，即可。
另外，若有需要，还可以使用密封材料等粘合剂将密封罐或玻璃衬底等的密封材料贴合到衬底601来进行密封，以将发光元件配置在被密封的空间中。因此，能够防止发光元件的退化。另外，还可以对被密封的空间填充填充剂或干燥了的惰性气体。另外，还可以在衬底和密封材料之间封装干燥剂等，以便防止因水分等的发光元件的退化。借助于用干燥剂清除少量的水分，而完全干燥。另外，作为干燥剂，可以使用通过化学吸附来吸收水分的物质如氧化钙或氧化钡等的碱土金属的氧化物。除了上述以外，诸如沸石和硅胶之类的由物理吸附作用吸收潮气的物质也可以用作干燥剂。
接下来，图7示出在图6A至6D所示的无源矩阵型发光装置中安装有FPC等时的俯视图。
在图7中，构成图像显示的像素部具有彼此正交的扫描线组和数据线组。
这里，图6A至6D中的第一电极603相当于图7的扫描线703，图6A至6D中的第二电极608相当于图7的数据线708，而反锥形的分隔壁606相当于图7的分隔壁706。在数据线708与扫描线703之间夹有图6A至6D的包含有机化合物的层607，并且由区域705表示的交叉部对应于一个像素。
另外，扫描线703在布线端部与连接布线709电连接，且连接布线709通过输入端子710连接到FPC711b。并且，数据线708通过输入端子712连接到FPC711a。
如有必要，光学薄膜例如偏振片、圆形偏振片(包含椭圆偏振片)、波形板(λ/4板、λ/2板)、和滤色片可适当地提供在从发光层发射的光的发射面上。另外，减反射膜提供在偏振片或者圆形偏振片上。例如，可以执行防眩光处理，即由于表面的不平坦扩散反射光来降低眩光的处理。
另外，在图7中虽然示出了在衬底上不设置驱动电路的例子，但是，也可以在衬底上安装具有驱动电路的IC芯片。
在安装IC芯片的情况下，利用COG方式在像素部的周围(外侧)区域中分别安装数据线侧IC和扫描线侧IC，该数据线侧IC和扫描线侧IC形成有用来将各个信号传送到像素部的驱动电路。除了COG法以外，还可以采用TCP或引线结合法来安装各个IC。TCP是一种配备有IC的TAB胶带。TCP是将TAB胶带连接到形成元件的衬底上的布线来安装IC的。数据线侧IC及扫描线侧IC可以使用硅衬底，也可以使用在其上形成了由TFT形成的驱动电路的玻璃衬底、石英衬底、或塑料衬底。
接着，使用图8A和8B说明有源矩阵型发光装置的例子。另外，图8A是发光装置的俯视图，图8B是以图8A的虚线A-A’切割的截面图。根据本实施方式的有源矩阵型发光装置具有提供在元件衬底801上的像素部802、驱动电路部(源极侧驱动电路)803以及驱动电路部(栅极侧驱动电路)804。将像素部分802、驱动电路部分803和驱动电路部分804用密封剂805密封在元件衬底801和密封衬底806之间。
另外，在元件衬底801上设置用于连接外部输入端子的引导布线807，所述外部输入端子将来自外部的信号(例如，视频信号、时钟信号、起始信号、或复位信号等)或电位传送到驱动电路部803及驱动电路部804。在此示出了作为外部输入端子提供FPC(柔性印刷线路)808的例子。虽然在这里仅示出了FPC，但印刷线路板(PWB)也可以附着于该FPC上。根据本说明书中的发光装置不仅包括发光装置本体，而且还包括其中FPC或PWB贴附到其上的状态。
以下，参照图8B说明截面结构。虽然在元件衬底801上形成有驱动电路部以及像素部，但是这里示出作为源极侧驱动电路的驱动电路部803和像素部802。
在此示出在驱动电路部803中形成有组合n沟道型TFT809和p沟道型TFT810而形成的CMOS电路的例子。此外，形成驱动电路部的电路也可以由多种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。此外，在本实施方式中，虽然示出了将驱动电路形成在衬底上的驱动器一体型，但是并不一定要如此，驱动电路也可以不形成在衬底上而形成在外部。
此外，像素部分802具有多个像素，每个都包括开关TFT811、电流控制TFT812和电连接至电流控制TFT812的布线(源电极或漏电极)的阳极813。另外，形成绝缘体814以覆盖阳极813的边缘部分。在此，绝缘物814采用正型光敏丙烯酸树脂形成。
此外，为了改善层叠在上层的膜的覆盖性，优选在绝缘物814的上端部或下端部形成具有曲率的曲面。例如，在使用正型光敏丙烯酸类树脂作为绝缘体814的材料的情况下，优选将绝缘体814成型为在其上端部分具有有曲率半径(0.2微米至3微米)的曲面。因光照变得不溶于蚀刻剂的负型光敏材料或因光照变得可溶于蚀刻剂的正型光敏材料都可用于该绝缘体814，并且除了有机化合物以外，还可以使用诸如氧化硅或氧氮化硅之类的无机化合物。
在阳极813上层叠形成有包含有机化合物的层815和阴极816。另外，当使用ITO薄膜作为阳极813，并且使用氮化钛薄膜和含有铝作为其主要成分的薄膜的堆叠薄膜或者氮化钛薄膜、含有铝作为其主要成分的薄膜和氮化钛薄膜的堆叠薄膜作为连接到阳极813上的电流控制TFT812的布线时，该布线的电阻低，并且可以获得有利的与ITO薄膜的欧姆接触。另外，虽然这里未图示，但阴极816电连接到作为外部输入端子的FPC808。
另外，本实施方式所示的包含有机化合物的层815是指包括在实施方式1至5中作为形成在阳极与阴极之间的层示出的EL层、电荷产生区域(包括第一及第二电荷产生区域)、电子中继层、电子注入缓冲层的层。另外，EL层至少提供有发光层，并且具有除了发光层以外，适当地提供空穴注入层、空穴传输层、电子传输层或电子注入层的结构。发光元件817由阳极813、包含有机化合物的层815和阴极816的叠层结构形成。
另外，虽然在图8B所示的截面图中仅示出一个发光元件817，但在像素部802中，以矩阵形状设置有多个发光元件。另外，在进行由R(红)、G(绿)、B(蓝)的彩色成分构成的彩色显示的情况下，将能够获得三种(R、G、B)发光的多个发光元件分别形成在像素部802中。此外，彩色成分不局限于三种颜色，而既可使用四种颜色以上，又可使用RGB以外的颜色。例如，可以加上白色来实现RGBW(W是白色)。
作为彩色成分不同的发光元件的制造方法，可以使用如下方法：分别涂敷每个EL层的方法；将所有EL层形成为能够获得白色发光的形式，并且与滤色片组合而获得彩色成分不同的发光元件的方法；将所有EL层形成为能够获得蓝色发光或比它短波长的发光的形式，并且与颜色转换层组合而获得彩色成分不同的发光元件的方法。
当密封衬底806和元件衬底801被密封材料805贴合起来时，发光元件817被设置于由元件衬底801、密封衬底806和密封材料805包围形成的空间818中。除了其中空间818充满惰性气体(如氮或氩)的情况以外，还存在这样一种情况，其中空间818充满了密封材料805。
另外，优选使用环氧树脂用于密封材料805。另外，希望使用允许湿气或氧尽可能少地渗入的材料。此外，作为用于密封衬底806的材料，除了玻璃衬底、石英衬底以外，还可以使用由FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸树脂等形成的塑料衬底。
通过上述方法，可以获得有源矩阵型发光装置。
另外，本实施方式6所示的结构可以适当地组合实施方式1至实施方式5所示的结构而使用。
实施方式7
在本实施方式中，使用图9A至9E说明使用利用本发明的一个方式制造的发光装置来完成的各种各样的电子设备以及照明装置。
作为应用本发明的一个方式的发光装置的电子设备，例如可举出电视装置(也称为电视或电视接收机)、用于计算机等的监视器、数码相机、数码摄影机、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、音频再现装置、弹珠机等的大型游戏机等。在图9A至9D中示出这些电子设备以及照明装置的具体例子。
图9A示出电视装置9100的一个例子。在电视装置9100中，框体9101嵌入有显示部9103。由显示部9103能够显示图像，并可以将根据本发明的一个方式形成的发光装置用于显示部9103。此外，在此示出利用支架9105支撑框体9101的结构。
可以通过利用框体9101所具备的操作开关、另外提供的遥控操作机9110进行电视装置9100的操作。通过利用遥控操作机9110所具备的操作键9109，可以进行频道及音量的操作，并可以对在显示部9103上显示的映像进行操作。此外，也可以采用在遥控操作机9110中设置显示从该遥控操作机9110输出的信息的显示部9107的结构。
注意，电视装置9100采用具备接收机及调制解调器等的结构。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(在发送者和接收者之间或在接收者之间等)的信息通信。
另外，因为应用本发明的一个方式形成的发光装置降低了耗电量，所以通过将它应用于电视装置的显示部9103，能够提供长寿命的电视装置。
图9B示出一种计算机，其包括主体9201、框体9202、显示部9203、键盘9204、外接端口9205、定位装置9206等。该计算机是通过将使用本发明的一个方式形成的发光装置用于其显示部9203来制造的。
另外，因为应用本发明的一个方式形成的发光装置降低了耗电量，所以通过将它应用于计算机的显示部9203，能够提供长寿命的计算机。
图9C示出一种便携式游戏机，其由框体9301和框体9302的两个框体构成，并且通过连接部9303可以开闭地连接。在框体9301中组装显示部9304，而在框体9302中组装显示部9305。此外，图9C所示的便携式游戏机还具备扬声器部9306、记录介质插入部9307、LED灯9308、输入单元(操作键9309、连接端子9310、传感器9311(包括测量如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、斜率、振动、气味或红外线)、麦克风9312)等。当然，便携式游戏机的结构不局限于上述结构，只要在显示部9304及9305的双方或一方中使用根据本发明的一个方式形成的发光装置，即可，而可以采用适当地设置有其它附属设备的结构。图9C所示的便携式游戏机具有如下功能：读出存储在记录介质中的程序或数据并将其显示在显示部上；以及通过与其他便携式游戏机进行无线通信而实现信息共享。图9C中的便携式游戏机的功能不局限于此，而可以具有各种功能。
另外，因为应用本发明的一个方式形成的发光装置降低了耗电量，所以通过将它应用于便携式游戏机的显示部(9304及9305)，能够提供长寿命的便携式游戏机。
图9D示出移动电话的一个例子。移动电话机9400除了安装在框体9401的显示部9402之外还具备操作按钮9403、外部连接端口9404、扬声器9405、麦克风9406等。另外，移动电话机9400是通过将使用本发明的一个方式形成的发光装置用于其显示部9402来制造的。
图9D所示的移动电话机9400可以用手指等触摸显示部9402来输入信息。此外，可以用手指等触摸显示部9402来进行打电话或写电子邮件的操作。
显示部9402的屏幕主要有如下三个模式：第一是以图像显示为主的显示模式；第二是以文字等信息输入为主的输入模式；第三是混合了显示模式与输入模式的两个模式的显示及输入模式。
例如，在打电话或制作电子邮件的情况下，将显示部9402设定为以文字输入为主的文字输入模式，并进行在屏幕上显示的文字的输入操作，即可。在此情况下，优选的是，在显示部9402的屏幕的大部分中显示键盘或号码按钮。
另外，通过在移动电话机9400内部设置具有陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器的检测装置，判断移动电话机9400的方向(竖向还是横向)，而可以对显示部9402的屏幕显示进行自动切换。
通过触摸显示部9402或对框体9401的操作按钮9403进行操作，切换屏幕模式。还可以根据显示在显示部9402上的图像种类切换屏幕模式。例如，当显示在显示部上的图像信号为动态图像的数据时，将屏幕模式切换成显示模式，而当显示在显示部上的图像信号为文字数据时，将屏幕模式切换成输入模式。
另外，当在输入模式中通过检测出显示部9402的光传感器所检测的信号得知在一定期间中没有显示部9402的触摸操作输入时，也可以以将屏幕模式从输入模式切换成显示模式的方式来进行控制。
还可以将显示部9402用作图像传感器。例如，通过用手掌或手指触摸显示部9402，来拍摄掌纹、指纹等，而可以进行个人识别。此外，通过在显示部中使用发射近红外光的背光灯或发射近红外光的感测光源，也可以拍摄手指静脉、手掌静脉等。
另外，因为应用本发明的一个方式形成的发光装置降低了耗电量，所以通过将它应用于移动电话机9400的显示部9402，能够提供长寿命的移动电话机。
图9E示出照明装置(台式照明装置)，其包括照明部9501、灯罩9502、可调支架(adjustable arm)9503、支柱9504、底台9505、电源开关9506。另外，照明装置是通过将使用本发明的一个方式形成的发光装置用于照明部9501来制造的。另外，除了图9E所示的台式照明装置以外，照明装置还包括固定在天花板上的照明装置(天花板固定式照明装置)或挂在墙上的照明装置(壁挂式照明装置)等。
另外，因为应用本发明的一个方式形成的发光装置降低了耗电量，所以通过将它应用于照明装置(台式照明装置)的照明部9501，能够提供长寿命的照明装置(台式照明装置)。
图10示出将应用本发明的一个方式而形成的发光装置用作室内照明装置的例子。本发明的一个方式的发光装置还可以实现大面积化，从而如天花板固定式照明装置1001那样可以用作大面积的照明装置。除了上述以外，还可以用作壁挂式照明装置1002。另外，应用本发明的一个方式而形成的发光装置具有驱动电压低的发光元件，从而可以用作低耗电量的照明装置。另外，如图10所示，在具备室内照明装置的房间内同时使用图9E所示的台式照明装置1003。
如上所述，可以使用本发明的一个方式的发光装置制造电子设备和照明装置。本发明的一个方式的发光装置的应用范围极为宽，以至于该发光装置可用在各个领域中的电子设备中。
另外，本实施方式所示的结构可以适当地组合实施方式1至实施方式6所示的结构来使用。
实施例1
在本实施例中，说明本发明的一个方式的发光元件。以下，示出在本实施例中使用的材料的结构式。
Figure G2009102512446D00341
(发光元件A的制造)
首先，通过溅射法在玻璃衬底上以110nm的膜厚形成包含硅或氧化硅的铟锡氧化物膜来形成阳极(电极面积为2mm×2mm)。
接着，将形成有阳极的玻璃衬底固定于设置在真空蒸镀装置内的成膜室内的衬底支架上，使形成有阳极的面朝下，并且减压到约10-4Pa左右，然后通过共蒸镀高空穴传输性物质的4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称NPB)和受主物质的氧化钼(VI)，形成第一电荷产生区域。该薄膜的厚度为50nm，NPB和氧化钼(VI)之间的重量比被调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。此外，共蒸镀法是一种蒸镀法，其中在一个加工室中从多个蒸发源同时进行蒸镀。
其次，含NPB的厚度为10nm的薄膜通过使用电阻加热的蒸镀法而形成，从而形成空穴传输层。
接着，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)共蒸镀为CzPA∶2PCAPA＝1∶0.05，以形成发光层。CzPA是具有电子传输性的物质，而2PCAPA是呈现绿色发光的物质。该发光层的厚度是30nm。
之后，通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成三(8-羟基喹啉)铝(简称Alq)膜，接着同样地通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成红菲绕啉(简称BPhen)膜，来形成电子传输层。
接着，同样地通过利用电阻加热的蒸镀法以0.1nm左右的膜厚形成氧化锂(Li2O)膜，以形成电子注入缓冲层。接着，同样地通过利用电阻加热的蒸镀法以3nm左右的膜厚形成3，4，9，10-苝四羧酸-二-苯并咪唑(简称PTCBI)膜，以形成电子中继层。
然后，通过共蒸镀高空穴传输性物质的4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称NPB)和受主物质的氧化钼(VI)，形成第二电荷产生区域。该薄膜的厚度为20nm，NPB和氧化钼(VI)之间的重量比被调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。
接着，以200nm的膜厚形成铝膜来形成阴极，以制造发光元件A。
(比较发光元件a-1的制造)
与发光元件A同样地制造，直到形成电子注入缓冲层为止。然后，在不形成电子中继层和第二电荷产生区域的状态下形成阴极，以制造比较发光元件a-1。
(比较发光元件a-2的制造)
与发光元件A同样地制造，直到形成电子注入缓冲层为止。然后，在不形成电子中继层的状态下形成第二电荷产生区域和阴极，以制造比较发光元件a-2。
以下，表1示出发光元件A、比较发光元件a-1和比较发光元件a-2的元件结构的一部分。注意，因为阳极、第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层的结构在上述三个元件之间都一样，所以省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层。
[表1]
Figure G2009102512446D00371
*省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层
**省略材料及厚度的记载
将通过上述方法得到的发光元件A、比较发光元件a-1和比较发光元件a-2密封在氮气氛中的手套箱中以使发光元件不暴露于大气，然后测定这些发光元件的工作特性。另外，在室温下(在保持于25℃的气氛中)进行测定。
图11和图12分别示出发光元件A、比较发光元件a-1和比较发光元件a-2的电压-亮度特性和电压-电流密度特性。以下，表2示出在亮度为1000cd/m2附近时的各元件的主要初始特性值。
[表2]
电压(V) 色度(x，y)   电流效率(cd/A)   外部量子效率(％)
  A   3.4   (0.29，0.61)   14   4.1
  a-1   3.4   (0.28，0.62)   14   4.2
  a-2   3.9   (0.29，0.61)   15   4.4
由图11可知，虽然发光元件A具有与比较发光元件a-1不同的元件结构而使电极之间的膜厚度变得更厚，但是相对于同一个电压能够获得与比较发光元件a-1相同程度的亮度。另外，与比较发光元件a-2进行比较而可知，通过设置电子中继层，相对于电压能够获得高亮度。另外，在上述任一发光元件中，能够在波长520nm附近获得来自发光物质的2PCAPA的绿色发光。
另外，关于图12所示的电压-电流密度特性，发光元件A具有与比较发光元件a-1相同程度的电流密度。发光元件A、比较发光元件a-1和比较发光元件a-2的任一元件的电流效率在亮度为1000cd/m2时为14cd/A，其程度大致相同。
根据上述结果可知，即使改变存在于发光元件的电极之间的包含有机化合物的层的厚度，也能够抑制驱动电压的上升。
实施例2
在本实施例中，说明本发明的一个方式的发光元件。用于本实施例的材料的结构式参照实施例1的结构式，这里省略其描述。
(发光元件B的制造)
使用与实施例1所示的发光元件A同样的材料及同样的方法形成阳极、第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层，然后通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成三(8-羟基喹啉)铝(简称Alq)膜，来形成电子传输层。
接着，通过利用电阻加热的蒸镀法共蒸镀红菲绕啉(简称BPhen)和锂(Li)，以形成电子注入缓冲层。该薄膜的厚度为10nm，BPhen和锂(Li)之间的重量比被调节为1∶0.02(＝BPhen∶锂)。
接着，与发光元件A同样地依次形成电子中继层、第二电荷产生区域和阴极，以制造发光元件B。
(比较发光元件b-1的制造)
与发光元件B同样地制造，直到形成电子注入缓冲层为止。然后，在不形成电子中继层和第二电荷产生区域的状态下形成阴极，以制造比较发光元件b-1。
(比较发光元件b-2的制造)
与发光元件B同样地制造，直到形成电子注入缓冲层为止。然后，在不形成电子中继层的状态下形成第二电荷产生区域和阴极，以制造比较发光元件b-2。
以下，表3示出发光元件B、比较发光元件b-1和比较发光元件b-2的元件结构的一部分。注意，因为阳极、第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层的结构在上述三个元件之间都一样，所以省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层。
[表3]
Figure G2009102512446D00401
*省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层
**省略材料及厚度的记载
将通过上述方法得到的发光元件B、比较发光元件b-1和比较发光元件b-2密封在氮气氛中的手套箱中以使发光元件不暴露于大气，然后测定这些发光元件的工作特性。另外，在室温下(在保持于25℃的气氛中)进行测定。
图13和图14分别示出发光元件B、比较发光元件b-1和比较发光元件b-2的电压-亮度特性和电压-电流密度特性。以下，表4示出在亮度为1000cd/m2附近时的各元件的主要初始特性值。
[表4]
电压(V) 色度(x，y) 电流效率(cd/A)   外部量子效率(％)
  B   3.6   (0.29，0.61)   13   3.9
  b-1   3.7   (0.28，0.62)   14   4.0
  b-2   4.0   (0.29，0.61)   14   4.1
由图13可知，虽然发光元件B具有与比较发光元件b-1不同的元件结构而使电极之间的膜厚度变得更厚，但是相对于同一个电压能够获得与比较发光元件b-1相同程度的亮度。另外，与比较发光元件b-2进行比较而可知，通过设置电子中继层，相对于电压能够获得高亮度。另外，在上述任一发光元件中，能够在波长520nm附近获得来自发光物质的2PCAPA的绿色发光。
另外，关于图14所示的电压-电流密度特性，发光元件B具有与比较发光元件b-1相同程度的电流密度。发光元件B、比较发光元件b-1和比较发光元件b-2的任一元件的电流效率在亮度为1000cd/m2时为14cd/A，其程度大致相同。
根据上述结果可知，即使改变存在于发光元件的电极之间的包含有机化合物的层的厚度，也能够抑制驱动电压的上升。
实施例3
在本实施例中，说明本发明的一个方式的发光元件。用于本实施例的材料的结构式参照实施例1的结构式，这里省略其描述。
(发光元件C的制造)
使用与实施例1所示的发光元件A同样的材料及同样的方法形成阳极、第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入缓冲层和电子中继层，然后通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成三(8-羟基喹啉)铝(简称Alq)膜，接着同样地通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成红菲绕啉(简称BPhen)膜，以形成电子传输层。
然后，通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成受主物质的氧化钼(VI)膜，接着同样地通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成高空穴传输性物质的4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称NPB)膜，以形成第二电荷产生区域。
接着，以200nm的膜厚形成铝膜来形成阴极，以制造发光元件C。
(比较发光元件c-1的制造)
与发光元件C同样地制造，直到形成电子注入缓冲层为止。然后，在不形成电子中继层的状态下形成第二电荷产生区域和阴极，以制造比较发光元件c-1。
以下，表5示出发光元件C和比较发光元件c-1的元件结构的一部分。注意，因为阳极、第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入缓冲层的结构在上述两个元件之间都一样，所以省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层。
[表5]
*省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层
**省略材料及厚度的记载
将通过上述方法得到的发光元件C和比较发光元件c-1密封在氮气氛中的手套箱中以使发光元件不暴露于大气，然后测定这些发光元件的工作特性。另外，在室温下(在保持于25℃的气氛中)进行测定。
图15和图16分别示出发光元件C和比较发光元件c-1的电压-亮度特性和电压-电流密度特性。以下，表6示出在亮度为1000cd/m2附近时的各元件的主要初始特性值。
[表6]
电压(V) 色度(x，y)   电流效率(cd/A)   外部量子效率(％)
  C   4.8   (0.29，0.61)   14   4.1
  c-1   6.6   (0.29，0.62)   15   4.3
由图15可知，与比较发光元件c-1相比，发光元件C相对于同一个电压能够获得高亮度。这是因为如下缘故：通过设置电子中继层，使发光元件内部的载流子授受变得顺畅。另外，在上述任一发光元件中，能够在波长520nm附近获得来自发光物质的2PCAPA的绿色发光。
另外，关于图16所示的电压-电流密度特性，发光元件C具有比比较发光元件c-1高的电流密度。另外，发光元件C和比较发光元件c-1的任一元件的电流效率在亮度为1000cd/m2时为14cd/A，其程度大致相同。
根据上述结果可知，通过设置电子中继层，能够将电子容易注入到发光元件的EL层，从而能够抑制驱动电压的上升。
实施例4
在本实施例中，说明本发明的一个方式的发光元件。用于本实施例的材料的结构式参照实施例1的结构式，这里省略其描述。
(发光元件D的制造)
使用与实施例2所示的发光元件B同样的材料及同样的方法形成阳极、第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入缓冲层和电子中继层，然后通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成受主物质的氧化钼(VI)膜，接着同样地通过利用电阻加热的蒸镀法以10nm的膜厚形成高空穴传输性物质的4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称NPB)膜，以形成第二电荷产生区域。
接着，以200nm的膜厚形成铝膜来形成阴极，以制造发光元件D。
(比较发光元件d-1的制造)
与发光元件D同样地制造，直到形成电子注入缓冲层为止。然后，在不形成电子中继层的状态下形成第二电荷产生区域和阴极，以制造比较发光元件d-1。
以下，表7示出发光元件D和比较发光元件d-1的元件结构的一部分。注意，因为阳极、第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入缓冲层的结构在上述两个元件之间都一样，所以省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层。
[表7]
*省略第一电荷产生区域、空穴传输层、发光层、电子传输层
**省略材料及厚度的记载
将通过上述方法得到的发光元件D和比较发光元件d-1密封在氮气氛中的手套箱中以使发光元件不暴露于大气，然后测定这些发光元件的工作特性。另外，在室温下(在保持于25℃的气氛中)进行测定。
图17和图18分别示出发光元件D和比较发光元件d-1的电压-亮度特性和电压-电流密度特性。以下，表8示出在亮度为1000cd/m2附近时的各元件的主要初始特性值。
[表8]
电压(V) 色度(x，y) 电流效率(cd/A)   外部量子效率(％)
  D   5.0   (0.29，0.61)   13   3.9
  d-1   6.0   (0.29，0.61)   13   4.1
由图17可知，与比较发光元件d-1相比，发光元件D相对于同一个电压能够获得高亮度。这是因为如下缘故：通过设置电子中继层，使发光元件内部的载流子授受变得顺畅。另外，在上述任一发光元件中，能够在波长520nm附近获得来自发光物质的2PCAPA的绿色发光。
另外，关于图18所示的电压-电流密度特性，发光元件D具有比比较发光元件d-1高的电流密度。另外，发光元件D和比较发光元件d-1的任一元件的电流效率在亮度为1000cd/m2时为13cd/A，其程度大致相同。
根据上述结果可知，通过设置电子中继层，能够将电子容易注入到发光元件的EL层，从而能够抑制驱动电压的上升。
本说明书根据2008年12月1日在日本专利局受理的日本专利申请编号2008-306153而制作，所申请内容包括在本说明书中。

Claims (29)

1.一种发光元件，包括：
在阳极与阴极之间的包括发光层的EL层；
在所述阴极与所述EL层之间的接触所述阴极而设置的第一层，该第一层包含第一空穴传输性物质和第一受主物质；
接触所述第一层而设置的第二层，该第二层包含第一电子传输性物质；以及
接触所述第二层和所述EL层而设置的第三层，该第三层包含第二电子传输性物质和元素。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述元素是施主物质。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述元素是从由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物和稀土金属化合物组成的组中选出的至少一种。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中相对于所述第二电子传输性物质的所述元素的质量比为0.001∶1至0.1∶1。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述EL层包括包含第三电子传输性物质的第四层，并且所述第四层与所述第三层接触。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其中相对于所述第一空穴传输性物质的所述第一受主物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一电子传输性物质的LUMO能级为-5.0eV以上。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一电子传输性物质为二萘嵌苯衍生物或含氮稠环芳香化合物。
9.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一受主物质是过渡金属氧化物或属于元素周期表中的第四族至第八族的金属的氧化物。
10.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述第一受主物质是氧化钼。
11.一种发光元件，包括：
在阳极与阴极之间的包括发光层的EL层；
在所述阴极与所述EL层之间的接触所述阴极而设置的第一层，该第一层包含第一空穴传输性物质和第一受主物质；
接触所述第一层而设置的第二层，该第二层包含第一电子传输性物质；以及
接触所述第二层和所述EL层而设置的第三层，该第三层包含第二电子传输性物质和元素，
其中，所述第一层具有由包含所述第一空穴传输性物质的层和包含所述第一受主物质的层构成的叠层结构。
12.根据权利要求11所述的发光元件，其中所述元素是施主物质。
13.根据权利要求11所述的发光元件，其中所述元素是从由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物和稀土金属化合物组成的组中选出的至少一种。
14.根据权利要求11所述的发光元件，其中所述EL层包括包含第三电子传输性物质的第四层，并且所述第四层与所述第三层接触。
15.根据权利要求11所述的发光元件，其中所述第一电子传输性物质的LUMO能级为-5.0eV以上。
16.根据权利要求11所述的发光元件，其中所述第一电子传输性物质为二萘嵌苯衍生物或含氮稠环芳香化合物。
17.根据权利要求11所述的发光元件，其中所述第一受主物质是过渡金属氧化物或属于元素周期表中的第四族至第八族的金属的氧化物。
18.一种发光元件，包括：
在阳极与阴极之间的包括发光层的EL层；
在所述阴极与所述EL层之间的接触所述阴极而设置的第一层，该第一层包含第一空穴传输性物质和第一受主物质；
接触所述第一层而设置的第二层，该第二层包含第一电子传输性物质；以及
接触所述第二层和所述EL层而设置的第三层，该第三层包含第二电子传输性物质和元素，
其中，所述EL层包括第五层，该第五层包含第二空穴传输性物质和第二受主物质，
并且，所述第五层与所述阳极接触。
19.根据权利要求18所述的发光元件，其中相对于所述第二空穴传输性物质的所述第二受主物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1。
20.根据权利要求18所述的发光元件，其中所述第五层具有由包含所述第二空穴传输性物质的层和包含所述第二受主物质的层构成的叠层结构。
21.根据权利要求18所述的发光元件，其中所述元素是施主物质。
22.根据权利要求18所述的发光元件，其中所述元素是从由碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物和稀土金属化合物组成的组中选出的至少一种。
23.根据权利要求18所述的发光元件，其中所述EL层包括包含第三电子传输性物质的第四层，并且所述第四层与所述第三层接触。
24.根据权利要求18所述的发光元件，其中所述第一电子传输性物质的LUMO能级为-5.0eV以上。
25.根据权利要求18所述的发光元件，其中所述第一电子传输性物质为二萘嵌苯衍生物或含氮稠环芳香化合物。
26.根据权利要求18所述的发光元件，其中所述第一受主物质是过渡金属氧化物或属于元素周期表中的第四族至第八族的金属的氧化物。
27.一种发光装置，该发光装置使用权利要求1、11和18中的任一项所述的发光元件。
28.一种电子设备，该电子设备使用权利要求27所述的发光装置。
29.一种照明装置，该照明装置使用权利要求27所述的发光装置。
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