CN103354275B

CN103354275B - 发光元件、发光器件以及电子器具

Info

Publication number: CN103354275B
Application number: CN201310240070.XA
Authority: CN
Inventors: 铃木恒德; 濑尾哲史
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2027-06-01
Also published as: JP2021184495A; JP5689946B2; TW201724914A; CN101083307B; JP2019220710A; US10937981B2; US11631826B2; CN102227016A; EP1863105B1; US9608222B2; CN102227016B; JP2012199588A; US8030646B2; EP1863105A2; KR20110124176A; CN103354275A; JP6584377B2; TW201212715A; TWI437910B; US20170256732A1

Abstract

本发明的目的是提供一种使用寿命长的发光元件。此外，本发明的目的是提供一种使用寿命长的发光器件以及电子器具。本发明提供一种发光元件，包括：第一电极；第二电极；形成在第一电极和第二电极之间的第一层；以及形成在第一层和第二电极之间的第二层，其中，第一层含有发射第一光的第一有机化合物以及具有电子传输性的第二有机化合物，第二层包含发射第二光且具有电子俘获特性的第三有机化合物以及具有电子传输性的第四有机化合物。

Description

发光元件、发光器件以及电子器具

本申请是分案申请（原母案的申请号为200710106525.3、申请日为2007年6月1日）的提交日为2011年5月4日、申请号为201110119787.X、名称为“发光元件、发光器件以及电子器具”的分案申请的再次分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电流激发型发光元件。而且，本发明还涉及包括发光元件的发光器件和电子器具。更详细地说，本发明涉及一种具有高颜色纯度和长使用寿命的发光器件。而且，本发明还涉及一种具有高颜色纯度和长使用寿命的发光器件以及电子器具。

背景技术

近年来，对于利用电致发光（Electroluminescence）的发光元件的研究开发热火朝天。这种发光元件的基本结构是在一对电极之间夹着含有发光物质的层。通过对该元件施加电压，可以获得来自发光物质的发光。

这种自发光型的发光元件具有如下优点：其像素的可见度高于液晶显示器并且不需要背光等。由此，被认为适合用作平板显示元件。此外，这种发光元件的重要优点是能够制造成薄型且轻量。而且，超快应答速度也是其特征之一。

进而，这种自发光型的发光元件可以形成为膜状，所以可以通过形成大面积的元件，容易获得面发光。当使用以白热灯泡或LED为典型的点光源或以荧光灯为典型的线光源时，该特征是很难获得的，因而，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。在本发明中，使用有机化合物作为发光物质。

在此情况下，通过对发光元件施加电压，使来自一对电极的电子和空穴分别注入到包含发光有机化合物的层中，由此电流流通了。然后，这些载流子（电子和空穴）复合引起该发光有机化合物形成激发态，并且从激发态回到基态时发光。由于这样的机理，这样的发光元件被称为电流激发型发光元件。

注意，有机化合物所形成的激发态可以是单重激发态或三重激发态。从单重激发态发射的光被称为荧光，并且从三重激发态发射的光被称为磷光。

对于这种发光元件，在改善元件特性方面存在依赖于材料的许多问题，为了克服这些问题，进行元件结构的改进、材料的开发等。

例如，在专利文件1中公开了，通过采用双层发光层并掺杂不同颜色类型的多种荧光物质来确保颜色稳定性且实现长使用寿命的有机EL元件。然而，由于在专利文件1中掺杂了不同颜色类型的多种荧光物质，所以虽然可获得颜色稳定性好的白色发光，但不能获得颜色纯度高的发光。

另外，使用发光有机化合物的发光元件能够以比发光无机化合物的发光元件更低电压进行驱动，但也有元件的使用寿命短的问题。因此，具有更长使用寿命的发光元件被期待。

专利文件1日本专利申请公开2000-68057

发明内容

由此，本发明的目的是提供一种在使用有机化合物作为发光物质时具有高颜色纯度和长使用寿命的发光元件。另外，本发明的目的是提供一种具有高颜色纯度和长使用寿命的发光器件以及电子器具。

经过艰苦的研究之后，本发明人发现，通过在发光层的中心附近形成发光层，可以解决上述问题。也就是说，本发明人发现，在两个电极之间有空穴传输层和电子传输层的情况下，通过不在发光层与空穴传输层之间的界面或发光层与电子传输层之间的界面而在发光层的中心附近形成发光区域，能够解决上述问题。另外，本发明人发现，在没有空穴传输层和电子传输层的情况下，也通过不在两个电极和发光层之间的界面而在发光层的中心附近形成发光区域，能够解决上述问题。本发明是根据上述发现而开发的，而且，本发明的发光元件包括多种模式类型。

因此，本发明的第一模式包括：在第一电极和第二电极之间的发光层，其中，所述发光层包括第一层和第二层，所述第一层含有第一有机化合物和第二有机化合物，所述第二层含有第三有机化合物和第四有机化合物，所述第一层设在所述第二层的第一电极一侧，所述第二有机化合物具有电子传输性，所述第三有机化合物具有电子俘获特性，所述第四有机化合物具有电子传输性，所述第一有机化合物的发光颜色和所述第三有机化合物的发光颜色是同类颜色，通过使所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位地对所述第一电极和所述第二电极施加电压，来获得来自所述第一有机化合物的发光。

此外，本发明的第二模式包括：在第一电极和第二电极之间的发光层，其中，所述发光层包括第一层和第二层，所述第一层含有第一有机化合物和第二有机化合物，所述第二层含有第三有机化合物和第四有机化合物，所述第一层设在所述第二层的第一电极一侧，所述第二有机化合物具有电子传输性，所述第三有机化合物具有比第四有机化合物的最低空分子轨道（LowestUnoccupiedMolecularOrbital，LUMO）能级低0.3eV以上的最低空分子轨道能级，所述第四有机化合物具有电子传输性，所述第一有机化合物的发光颜色和所述第三有机化合物的发光颜色是同类颜色，通过使所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位地对所述第一电极和所述第二电极施加电压，来获得来自所述第一有机化合物的发光。

此外，本发明的第三模式包括：在第一电极和第二电极之间的发光层，其中，所述发光层包括第一层和第二层，所述第一层含有第一有机化合物和第二有机化合物，所述第二层含有第三有机化合物和第四有机化合物，所述第一层设在所述第二层的第一电极一侧，所述第二有机化合物具有电子传输性，所述第三有机化合物具有比第四有机化合物的最低空分子轨道能级低0.3eV以上的最低空分子轨道能级，所述第四有机化合物具有电子传输性，所述第一有机化合物的发光光谱的峰值和所述第三有机化合物的发光光谱的峰值之间的差为0nm以上30nm以下，通过使所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位地对所述第一电极和所述第二电极施加电压，来获得来自所述第一有机化合物的发光。

此外，本发明的第四模式包括：在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；在所述电子传输层和所述空穴传输层之间的第一层和第二层，其中，所述第一层含有第一有机化合物和第二有机化合物，所述第二层含有第三有机化合物和第四有机化合物，所述第一层设在所述第二层的第一电极一侧，所述第二有机化合物具有电子传输性，所述第三有机化合物具有电子俘获特性，所述第四有机化合物具有电子传输性，所述第一有机化合物的发光颜色和所述第三有机化合物的发光颜色是同类颜色，通过使所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位地对所述第一电极和所述第二电极施加电压，来获得来自所述第一有机化合物的发光。

此外，本发明的第五模式包括：在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；在所述电子传输层和所述空穴传输层之间的第一层和第二层，其中，所述第一层含有第一有机化合物和第二有机化合物，所述第二层含有第三有机化合物和第四有机化合物，所述第一层设在所述第二层的第一电极一侧，所述第二有机化合物具有电子传输性，所述第三有机化合物具有比第四有机化合物的最低空分子轨道能级低0.3eV以上的最低空分子轨道能级，所述第四有机化合物具有电子传输性，所述第一有机化合物的发光颜色和所述第三有机化合物的发光颜色是同类颜色，通过使所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位地对所述第一电极和所述第二电极施加电压，来获得来自所述第一有机化合物的发光。

此外，本发明的第六模式包括：在第一电极和第二电极之间的电子传输层和空穴传输层；在所述电子传输层和所述空穴传输层之间的第一层和第二层，其中，所述第一层含有第一有机化合物和第二有机化合物，所述第二层含有第三有机化合物和第四有机化合物，所述第一层设在所述第二层的第一电极一侧，所述第二有机化合物具有电子传输性，所述第三有机化合物具有比第四有机化合物的最低空分子轨道能级低0.3eV以上的最低空分子轨道能级，所述第四有机化合物具有电子传输性，所述第一有机化合物的发光光谱的峰值和所述第三有机化合物的发光光谱的峰值之间的差为0nm以上30nm以下，通过使所述第一电极的电位高于所述第二电极的电位地对所述第一电极和所述第二电极施加电压，来获得来自所述第一有机化合物的发光。

优选的是，在上述多种发光元件的模式中将第一层和第二层彼此接触地设置。

此外，本发明在其范围内也包括具有上述发光元件的发光器件。在本说明书中的发光器件包括图像显示装置、发光装置或光源（包括照明器件）等。此外，发光器件还包括如下所有的模块：在形成有发光元件的面板上安装有例如FPC（柔性印刷电路）、TAB（带式自动键合）带或TCP（载带封装）的连接器的模块；在TAB带或TCP端部上提供有印刷线路板的模块；或通过COG（玻板基芯片）方式将IC（集成电路）直接安装在发光元件上的模块等。而且，本发明的发光器件包括具有控制其自身的发光的控制单元的发光元件。

另外，本发明的范围还包括使用本发明的发光元件作为其显示部分的电子器具。而且，本发明的电子器具的特征是具有显示部分，该显示部分具有上述发光元件和控制发光元件的发光的控制装置。

在本发明的发光元件中，不是在发光层与空穴传输层之间的界面或发光层与电子传输层之间的界面而是在发光层的中心附近形成有发光区域，因此，可以获得不容易退化且具有长使用寿命的发光元件。此外，在没有空穴传输层和电子传输层的情况下，也通过不在两个电极和发光层之间的界面而在发光层的中心附近形成发光区域，能够获得相同的效果。

另外，在本发明的发光元件中，第一有机化合物的发光颜色和第三有机化合物的发光颜色是同类颜色。所以，在不仅第一有机化合物发光，第三有机化合物也发光的情形中，也可以获取颜色纯度高的发光。

而且，通过将本发明的发光元件应用于发光器件以及电子器具中，可以获得颜色纯度高且使用寿命长的发光器件以及电子器具。

附图说明

图1A至C是说明本发明的发光元件的图；

图2是说明本发明的发光元件的图；

图3是说明本发明的发光元件的图；

图4A至B是说明本发明的发光器件的图；

图5是说明本发明的发光器件的图；

图6A至D是说明本发明的电子器具的图；

图7是说明本发明的电子器具的图；

图8是说明本发明的照明器件的图；

图9是说明本发明的照明器件的图；

图10是说明实施例的发光元件的图；

图11是表示在实施例1中制造的发光元件的电流密度-亮度特性的图；

图12是表示在实施例1中制造的发光元件的电压-亮度特性的图；

图13是表示在实施例1中制造的发光元件的亮度-电流效率特性的图；

图14是表示在实施例1中制造的发光元件的发光光谱的图；

图15是表示在实施例2中制造的发光元件的电流密度-亮度特性的图；

图16是表示在实施例2中制造的发光元件的电压-亮度特性的图；

图17是表示在实施例2中制造的发光元件的亮度-电流效率特性的图；

图18是表示在实施例2中制造的发光元件的发光光谱的图；

图19是表示Alq的还原反应特性的图；

图20是表示DPQd的还原反应特性的图；

图21是说明本发明的发光元件的图。

具体实施方式

下面，关于本发明的实施方式将参照附图给予详细说明。但是，本发明不局限于以下说明的内容，其方式及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限定在以下所述的实施方式所记载的内容中。

注意，在本说明书中，复合不仅是指混合多种材料，而且包括通过混合多种材料而成为能够在材料之间授受电荷的状态。

实施方式1

下面参考图1A描述本发明的发光元件的一个模式。

本发明的发光元件包括在一对电极之间的多个层。通过组合由具有高载流子注入性的物质制成的层和由具有高载流子传输性的物质制成的层而层叠该多个层，以便远离电极形成发光区域，也就是，以便载流子在远离电极的部分复合。

在本实施方式中，发光元件包括第一电极102、第二电极104以及设在它们之间的EL层103。注意，在下面的本实施方式中，对于第一电极102用作阳极，而第二电极104用作阴极的情况进行说明。换言之，使第一电极102的电位高于第二电极104的电位地将电压施加到第一电极102和第二电极104来获得发光。

使用衬底101作为发光元件的支撑体。衬底101可以使用例如玻璃、塑料等。另外，只要在发光元件的制造步骤中能用作支撑体，就也可以使用其它材料。

作为第一电极102，优选使用具有高功函数（具体地，4.0eV或更高）的金属、合金、导电化合物、这些材料的混合物等。具体地，可以使用例如氧化铟-氧化锡（ITO：氧化铟锡）、含硅或含氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌（IZO：氧化铟锌）、含氧化钨和氧化锌的氧化铟（IWZO）等。这些导电金属氧化膜通常通过溅射形成，然而应用溶胶-凝胶法等而制作也没有问题。例如，可以利用将1到20wt%的氧化锌加入到氧化铟中的靶通过溅射法来形成氧化铟-氧化锌（IZO）。另外，可以利用包含有0.5到5wt%的氧化钨和0.1到1wt%的氧化锌的氧化铟的靶，通过溅射法来形成含有氧化钨和氧化锌的氧化铟（IWZO）。另外，也可以使用金（Au）、铂（Pt）、镍（Ni）、钨（W）、铬（Cr）、钼（Mo）、铁（Fe）、钴（Co）、铜（Cu）、钯（Pd）、金属材料的氮化物（例如氮化钛）等。

EL层103的层的叠层结构没有特别限制。可以通过适当地组合由具有高电子传输性的物质、具有高空穴传输性的物质、具有高电子注入性的物质、具有高空穴注入性的物质、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）等制成的层和本实施方式所示的发光层来构成EL层103。例如，可以通过适当地组合空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层等而构成EL层103。下面具体描述构成各个层的材料。在图1中示出作为一个例子的依次层叠第一电极102、空穴传输层112、发光层111、高电子传输层113、第二电极104的结构。

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。空穴注入层是包含具有高空穴注入性的物质的层。作为具有高空穴注入性的物质，可以使用氧化钼、氧化钒、氧化钌、氧化钨、氧化锰等。此外，也可以使用诸如酞菁（缩写：H₂Pc）和铜酞菁（CuPc）的酞菁基化合物或诸如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)的高分子等来形成空穴注入层。

另外，作为空穴注入层，可以使用包含受体物质的具有高空穴传输性的材料的复合材料。注意，通过使用包含受体物质的具有高空穴传输性的材料，可以选择用于形成电极的材料而不用顾及电极的功函数。换句话说，除了具有高功函数的材料，也可使用具有低功函数的材料作为第一电极102。作为受体物质，可举出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，可举出过渡金属氧化物。另外，可举出属于周期表第4至8族的金属的氧化物。具体地，氧化钒，氧化铌，氧化钽，氧化铬，氧化钼，氧化钨，氧化锰，和氧化铼是优选的，因为其电子接受性高。其中，氧化钼是尤其优选的，因为它在空气中稳定并且其吸湿性能低，这就使得它可被容易处理。

作为用于复合材料的具有高空穴传输性的物质，可以使用各种化合物，例如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳烃和高分子化合物（低聚物、树枝状聚合物、聚合体等）。具体地，优选使用具有10^-6cm²/Vs或更高的空穴迁移率的物质。然而，只要其空穴传输性高于其电子传输性，还可以使用除这些之外的物质。下面具体示出了可用于复合材料的具有高空穴传输性的有机化合物。

例如，作为芳族胺化合物，可以举出：N，N'-双(4-甲基苯基)-N，N'-二苯基-p-亚苯基二胺(简称：DTDPPA)；4，4'-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DPAB)；4，4'-双(N-{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)等。

作为可用于复合材料的咔唑衍生物，可具体举出以下材料：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，作为可用于复合材料的咔唑衍生物，也可以使用4，4'-双(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-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(简称：CzPA)；1，4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2，3，5，6-四苯基苯等。

作为可用于复合材料的芳族烃，例如可举出以下材料：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，也可使用并五苯、蔻等。像这样，优选使用具有1x10^-6cm²/Vs或更高的空穴迁移率和具有14至42个碳原子的芳族烃。

而且，可用于复合材料的芳族烃可具有乙烯基骨架。作为上述那样的芳族烃，例如可举出以下：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。

而且，也可以使用高分子化合物诸如聚(N-乙烯基咔唑)(简称：PVK)或聚(4-乙烯基三苯基胺)(简称：PVTPA)作为用于复合材料的材料。

空穴传输层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，例如可以使用芳族胺化合物如4，4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB或α-NPD)、N，N'-双(3-甲基苯基)-N，N'-二苯基-[1，1'-联苯]-4，4'-二胺(简称：TPD)、4，4'，4′′-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺(简称：TDATA)、4，4'，4′′-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(简称：MTDATA)、或4，4'-双[N-(螺-9，9'-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)。上述材料分别为主要具有10^-6cm²/Vs或更高的空穴迁移率的物质。但也可以使用除此之外的其它材料，只要其空穴传输性高于电子传输性。此外，包含具有高空穴传输性的物质层不限于单层，也可以层叠两个或多个由前述物质制成的层。

发光层111是包含高发光性的物质的层。在本发明的发光元件中，发光层包括第一层121和第二层122。第一层121包含第一有机化合物和第二有机化合物，而第二层122包含第三有机化合物和第四有机化合物。

包含在第一层121的第一有机化合物是高发光性的物质，并可以由各种材料制成。具体而言，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）。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-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-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-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。此外，作为黄色发光材料，可以举出红荧烯、5，12-双(1，1’-联苯-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。

包含在第一层121的第二有机化合物是其空穴传输性高于电子传输性的物质，并且其为用于分散所述具有高发光性的物质。优选使用空穴的迁移率和电子的迁移率之间的差为10倍以内的所谓双极性材料。具体来说，可以举出9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑（简称：CzPA）、三(8-喹啉醇合)铝(III)（简称：Alq）、4，4’-(喹喔啉-2，3-二基)双(N，N-二苯基胺)（简称：TPAQn）、9，10-二苯基蒽（简称：DPAnth）、N，N’-(喹喔啉-2，3-二基二-4，1-苯撑)双(N-苯基-1，1’-联苯-4-胺)（简称：BPAPQ）、4，4-(喹喔啉-2，3-二基)双{N-[4-(9H-咔唑-9-基）苯基]-N-苯基胺}（简称：YGAPQ）、9，10--二苯基蒽（简称：DPAnth）等。

包含在第二层的第三有机化合物是具有俘获电子的功能的有机化合物。因此，第三有机化合物优选具有比包含在第二层的第四有机化合物的最低空分子轨道能级（LUMO能级）低0.3eV以上的最低空分子轨道能级（LUMO能级）。而且，第三有机化合物可以发光，但在此情况下，优选采用同类颜色的发光颜色作为第一有机化合物的发光颜色和第三有机化合物的发光颜色，以便保持发光元件的颜色纯度。也就是说，例如，在所述第一有机化合物显示如YGA2S或YGAPA那样的蓝色发光的情况下，作为第三有机化合物优选使用显示蓝色至蓝绿色的发光的物质，比如吖啶酮、香豆素102、香豆素6H、香豆素480D、香豆素30。另外，在所述第一有机化合物显示如2PCAPA、2PCABPhA、2DPAPA、2DPABPhA、2YGABPhA或DPhAPhA那样的绿色发光的情况下，作为第三有机化合物优选使用显示蓝绿色至黄绿色的发光的物质，比如N，N’-二甲基喹吖啶酮（简称：DMQd）、N，N’-二苯基喹吖啶酮（简称：DPQd）、9，18-二氢化苯[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-9-18-二氢化苯[h]苯并[7，8]喹啉并[2，3-b]吖啶-7，16-二酮（简称：DMNQd-2）、香豆素30、香豆素6、香豆素545T、香豆素153等。另外，在所述第一有机化合物显示如红荧烯或BPT那样的黄色发光的情况下，作为第三有机化合物优选使用显示黄绿色至橙黄色的发光的物质，比如DMQd、(2-{2-[4-(9H-咔唑-9-基）苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈（简称：DCMCz）等。另外，在所述第一有机化合物显示如p-mPhTD或p-mPhAFD那样的红色发光的情况下，作为第三有机化合物优选使用显示橙黄色至红色的发光的物质，比如(2-{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)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-亚基}丙二腈（简称：DCM2）、{2-(1，1-二甲乙基)-6-[2-(2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈（简称：DCJTB）、尼罗红等。在用于发光元件的化合物中，所述化合物是具有低LUMO能级的化合物。通过将该化合物添加到下面所描述的第四有机化合物中，可以获得良好的电子俘获性。

虽然第三有机有机化合物是如上所述的情形，但在上面示例的物质中，优选使用喹吖啶酮衍生物诸如DMQd、DPQd、DMNQd-1、DMNQd2作为第三有机化合物，因为这些物质具有稳定的化学性。具体而言，通过采用喹吖啶酮衍生物，尤其能够实现发光元件的长使用寿命化。另外，由于喹吖啶酮衍生物显示绿色的发光，所以本发明的发光元件的元件结构对绿色的发光元件特别有效。绿色是当制造显示器时最需亮度的颜色，因此绿色的退化有时比其它的颜色大。然而通过采用本发明可以改善该问题。

包含在第二层122的第四有机化合物是具有电子传输性的有机化合物。亦即，是其电子传输性高于其空穴传输性的物质。具体地，可以举出三(8-喹啉醇合)铝(III)（简称：Alq）、双(8-喹啉醇合)锌(II)（简称：Znq₂）、双(2-甲基-8-喹啉醇合)(4-苯基苯酚)铝(III)（简称：BAlq）、双[2-(2-苯并唑基)苯酚]锌(II)（简称：ZnPBO）、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)（简称：ZnBTZ）等。而且，如上所述，第三有机化合物的LUMO能级优选比第四有机化合物的LUMO能级低0.3eV以上。从而，根据所使用的第三有机化合物的种类，可以适当地选择满足上述条件的第四有机化合物。例如，如下面的实施例描述的那样，当使用DPQd作为第三有机化合物时，通过使用Alq作为第四有机化合物，可以满足上述条件。

另外，由于优选采用同类颜色的发光颜色作为第一有机化合物的发光颜色和第三有机化合物的发光颜色，所以第一有机化合物的发光光谱的峰值与第三有机化合物的发光光谱的峰值之间的差理想的是在30nm之内。当两者的差在30nm以内时，第一有机化合物的发光颜色和第三有机化合物的发光颜色成为同类颜色的发光颜色。因此，即使在因电压等变化而第三有机化合物发光，也可以抑制发光元件的发光颜色的变化。然而，不一定必需要使第三有机化合物发光。例如，在第一有机化合物具有比第三有机化合物更高的发光效率的情况下，优选通过调节第二层122中的第三有机化合物的浓度，以便实际上只获得来自第一有机化合物的发光（稍微降低第三有机化合物的浓度，以抑制其发光）。在此情况下，第一有机化合物的发光颜色和第三有机化合物的发光颜色是同类的发光颜色（换言之，第一有机化合物和第三有机化合物具有相同程度的能隙）。因此，不容易发生从第一有机化合物到第三有机化合物的能量迁移，从而能够获得高发光效率。

电子传输层是包含具有高电子传输性的物质的层。例如，可以使用包含具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物，如三(8-喹啉醇合)铝(III)(简称：Alq)、三(4-甲基-8-喹啉醇合)铝(III)(简称：Almq₃)、双(10-羟基苯并[h]喹啉根合)铍(简称：BeBq₂)、或双(2-甲基-8-喹啉醇合)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称：BAlq)等的层。另外，可以使用具有噁唑基配体或噻唑基配体的金属配合物，如双[2-(2-苯并唑基)苯酚]锌(II)（简称：ZnPBO）或双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)（简称：ZnBTZ）。除了金属配合物以外，也可使用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：TAZ)、浴菲咯啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)等。这里所述的物质分别为主要具有10^-6cm²/Vs或更高的电子迁移率的物质。只要其具有高于空穴传输性的电子传输性，就可以使用除上述之外的其它物质作为电子传输层。另外，电子传输层不限于单层，也可以层叠两个或多个由前述物质制成的层。

另外，可以在电子传输层和第二电极104之间提供包含高电子注入性的电子注入层。作为电子注入层，可以使用碱金属或碱土金属的化合物诸如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF₂)。此外，可以使用其中包含碱金属或碱土金属的由具有电子传输性的材料制成的层，如包含镁的Alq层。通过使用其中包含碱金属或碱土金属的由具有电子传输性的材料制成的层，有效地从第二电极104进行电子的注入，从而这是优选的。

作为形成第二电极104的物质，可以使用具有低功函数(具体地，3.8eV或更低)的金属、合金、导电化合物或其混合物等。作为这样的阴极材料的具体例子，可以举出：属于周期表第1族或第2族的元素，即碱金属如锂(Li)或铯(Cs)；碱土金属如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)；包含这些的合金(如镁-银、铝-锂)；稀土金属如铕（Eu）、镱（Yb）；包含这些的合金等。然而，通过在第二电极104与电子传输层之间提供电子注入层，可以使用各种导电材料如铝、银、ITO、硅或含有氧化硅的氧化铟-氧化锡等作为第二电极104，而与功函数的大小无关。

另外，作为EL层的形成方法，不论干式或湿式可以使用各种方法。例如，可以使用真空蒸发淀积法、喷墨法或旋涂法等。另外，每一电极或每一层可以通过不同的成膜方法而形成。

在具有上述结构的本发明的发光元件中，由在第一电极102和第二电极104之间产生的电位差而使电流流动，且空穴和电子在EL层103中复合而发射光。更具体地，EL层103中的发光层111具有如下结构：从第一层121到第一层121与第二层122之间的界面附近形成有发光区域。下面对该原理进行说明。

图21示出图1所示的本发明的发光元件的能带图的一个实例。在图21中，从第一电极102注入的空穴穿过空穴传输层122而被注入到第一层121。在此，由于构成第一层121的第二有机化合物为其电子传输性高于空穴传输性的物质，更优选为空穴的迁移率和电子的迁移率之间的差为10倍以内的所谓双极性材料，所以注入到第一层121的空穴的移动速度变慢。在常规的不提供第二层122的发光元件的情形中，发光区域被形成在空穴传输层112与第一层121之间的界面附近。在此情况下，存在由电子到达空穴传输层112而引起空穴传输层112的退化的担忧。另外，如果随着时间的推移到达空穴传输层112的电子量增加，则随着时间的推移复合的几率减少，而导致亮度随时间推移而退化。其结果，使元件寿命缩短。

本发明的发光元件的特征在于在发光层111中进一步提供第二层122。从第二电极104注入的电子穿过电子传输层113而被注入到第二层122。在此，第二层122具有如下结构：将具有俘获电子的功能的第三有机化合物添加到具有电子传输性的第四有机化合物。从而，注入到第二层122的电子的移动速度变慢，并且向第一层121的电子注入受到控制。结果，在本发明的发光元件中，从第一层121到第一层121与第二层122之间的界面附近形成发光区域，该发光区域在传统上本应在空穴传输层112与第一层之间的界面附近形成。从而，减少由电子到达空穴传输层112而引起空穴传输层112的退化的可能性。而且，对于空穴而言，因为第一层121中的第二有机化合物具有电子传输性，所以由空穴到达电子传输层113而引起电子传输层113的退化的可能性很小。

本发明的重要特点是：在第二层112中，将具有俘获电子的功能的有机化合物添加到具有电子传输性的有机化合物，而代替仅适用电子迁移率低的物质。通过采用上述结构，不仅控制对第一层121的电子注入，而且可以抑制该被控制了的电子注入量的随时间的变化。另外，由于第一层121中的第二有机化合物具有电子传输性，并且第一层121添加有发光物质的第一有机化合物，所以第一层121中的空穴量也不容易产生随时间的变化。根据上述理由，本发明的发光元件可以防止发光元件中的因随时间的载流子平衡的恶化而导致的复合几率降低的问题，从而可抑制亮度的随时间的退化，因此可以延长元件寿命。

注意，在上述说明中，通过将存在有空穴传输层112及电子传输层113的情况作为示例，来说明如下现象：亦即，通过组合第一层和第二层，具体来说，通过组合第二有机化合物、第三有机化合物及第四有机化合物，可以防止发光元件中的因随时间的载流子平衡的恶化而导致的复合几率降低的问题，其结果，有了可抑制亮度的随时间的退化的优点。但是，不论存在或不存在空穴传输层112和电子传输层113，都可获得上述优点。这是通过上述说明而能自然理解的。

发光通过第一电极102和第二电极104中的一方或双方而被提取到外部。因此，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。当仅第一电极102为具有透光性的电极时，如图1A所示，发光通过第一电极102从衬底一侧提取。另外，当仅第二电极104为具有透光性的电极时，如图1B所示，发光通过第二电极108从与衬底相反的一侧提取。当第一电极102和第二电极104都是具有透光性的电极时，如图1C所示，发光通过第一电极102和第二电极104从衬底一侧和与衬底相反一侧提取。

注意，被提供在第一电极102和第二电极104之间的层不限于上述结构。可以采用除上述之外的结构，只要将使空穴和电子复合的发光区域提供在离开第一电极102和第二电极104的区域中以防止由发光区域和金属相互靠近而产生的淬灭，且其发光层包括第一层121和第二层122。

也就是说，对EL层的叠层结构没有特别限制，可以将由具有高电子传输性的物质、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）等制成的层与本发明的发光层自由地组合而构成EL层，即可。

图2所示的发光元件具有这样的结构：在衬底301上依次层叠有用作阴极的第二电极304、EL层303、用作阳极的第一电极302。EL层303具有空穴传输层312、发光层311、电子传输层313，而发光层311具有第一层321和第二层322。第一层321配置在比第二层322更靠近用作阳极的第一电极一侧。

在本实施方式中，在由玻璃、塑料等制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，可以获得无源型发光器件。而且，例如，也可以在由玻璃、塑料等制成的衬底上形成薄膜晶体管（TFT），并且可在电连接到TFT的电极上制造发光元件。通过这样，可以制造一种通过TFT控制发光元件驱动的有源矩阵型发光器件。注意并没有特别地限制TFT的结构。可以使用交错型TFT或反转交错型TFT。而且，对形成在TFT衬底的驱动电路而言，可以采用由N型TFT和P型TFT构成的驱动电路、或由N型TFT和P型TFT中的一种构成的驱动电路。而且，没有特别地限制用于TFT的半导体薄膜的结晶性。可以使用非晶半导体膜或晶体半导体膜。

在本发明的发光元件中，不是在发光层与空穴传输层之间的界面或发光层与电子传输层之间的界面，而是在发光层的中心附近形成有发光区域。由此，本发明的发光元件不受到由空穴传输层和电子传输层与发光区域彼此靠近而产生的空穴传输层和电子传输层的退化的影响。此外，可以抑制载流子平衡的随时间的变化（尤其是电子注入量的随时间的变化）。因此，可以获得不容易退化且使用寿命长的发光元件。另外，本发明的发光元件的发光层由经过多次氧化还原反应以后也具有稳定性质的化合物而形成，因此，即使多次进行电子与空穴的复合，也不容易发生退化。从而，可以获得使用寿命更长的发光元件。

此外，在本发明的发光元件中，第一有机化合物的发光颜色和第三有机化合物的发光颜色是同类颜色的发光颜色。因此，在不仅第一有机化合物发光，第三有机化合物也发光的情形中，也可以获取颜色纯度高的发光。

另外，本实施方式可以适当地与其它实施方式组合来实施。

实施方式2

在本实施方式中，将参照图3说明一种发光元件（以下称为叠层元件）的模式，其中该发光元件具有层叠了多个根据本发明的发光单元的结构。该发光元件为在第一电极与第二电极之间具有多个发光单元的叠层型发光元件。作为发光单元，可以使用相同于在实施方式1示出的EL层的结构。也就是说，在实施方式1所示的发光元件是具有一个发光单元的发光元件，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3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。对第一电极501和第二电极502可以采用与实施方式1相同的电极。此外，第一发光单元511和第二发光单元512可以具有彼此相同的结构或者彼此不同的结构，并且其结构可以采用与实施方式1相同的结构。

在电荷产生层513中含有有机化合物和金属氧化物的复合材料。该有机化合物和金属氧化物的复合材料是实施方式1所示的材料，含有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、树枝状聚合物、聚合体等）等各种化合物。注意，作为有机化合物，优选采用作为空穴传输性有机化合物的具有1×10^-6cm²/Vs或更大的空穴迁移率的有机化合物。然而，只要是其空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用除此以外的物质。有机化合物和金属氧化物的复合材料优异于载流子注入性及载流子传输性，所以可以实现低电压驱动及低电流驱动。

电荷产生层513也可以通过组合包含有机化合物和金属氧化物的复合材料的层以及由其他材料构成的层来形成。例如，可以通过组合如下两个层来形成：含有有机化合物和金属氧化物的复合材料的层；以及，含有选自电子供给性物质中的一种化合物和具有高电子传输性的化合物的层。此外，还可以通过组合含有有机化合物和金属氧化物的复合材料的层以及透明导电膜来形成。

无论怎样，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，只要是当将电压施加到第一电极501和第二电极502时，对一方的发光单元注入电子并对另一方的发光单元注入空穴的层，即可。例如，在图3中，只要当使第一电极的电位高于第二电极地对第一电极和第二电极施加电压时，电荷产生层513向第一发光单元511注入电子，并向第二发光单元注入空穴，即可。

在本实施方式中，虽然说明了具有两个发光单元的发光元件，然而，也可以相同地采用层叠有三个或更多个发光单元的发光元件。如根据本实施方式的发光元件，可以通过用电荷产生层使多个发光单元间隔并将它们配置在一对电极之间，在保持低电流密度的同时在高亮度区域中实现长使用寿命的元件。此外，在采用照明作为应用例子时，因为可以减少由于电极材料的电阻导致的电压下降，所以可以实现大面积的均匀发光。此外，可以实现能够进行低电压驱动的低耗电量的发光器件。

另外，通过使各发光单元的发光颜色不相同，可以在发光元件的整体上获得所希望颜色的发光。例如，在具有两个发光单元的发光元件中，通过使第一发光单元的发光颜色和第二发光单元的发光颜色处于补色的关系，可以获得在发光元件的整体上进行白色发光的发光元件。注意，补色是指一种颜色之间的关系，在该补色混合时呈现无彩色。也就是说，若将发射处于补色关系的颜色的发光的物质的发光混合，可以获得白色发光。而且，具有三个发光单元的发光元件也与上述情况类似，例如，在第一发光单元的发光颜色为红色、第二发光单元的发光颜色为绿色、第三发光单元的发光颜色为蓝色的情形中，发光元件在整体上可以获得白色发光。

注意，本实施方式可以适当地与其他实施方式组合来实施。

实施方式3

在本实施方式中，将说明包括本发明的发光元件的发光器件。

在本实施方式中，对其像素部分包括本发明的发光元件的发光器件参考图4进行描述。注意，图4A是显示发光器件的俯视图，图4B是沿图4A的线A-A'和线B-B'切割的截面图。由虚线显示的参考数字601表示驱动电路部分(源侧驱动电路)，602表示像素部分，603表示驱动电路部分(栅侧驱动电路)。而且，604表示密封衬底，605表示密封材料。密封材料605包围的内侧成为空间607。

引入线608是用于传送输入到源侧驱动电路601和栅侧驱动电路603的信号，且从作为外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接受视频信号、时钟信号、起动信号、复位信号等的布线。注意，虽然在此仅显示FPC，但也可以将印刷线路板(PWB)连接到FPC上。本说明书中的发光器件不仅包括发光器件本身，而且包括将FPC或PWB连接到发光器件上的状态。

然后，将用图4B描述截面结构。在元件衬底610上形成有驱动电路部分和像素部分，但是在此显示作为驱动电路部分的源侧驱动电路601和像素部分602中的一个像素。

另外，在源侧驱动电路601中形成组合N沟道型TFT623和P沟道型TFT624的CMOS电路。此外，驱动电路可使用CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路而形成。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形式，但驱动电路没必要一定形成在衬底上，而可以形成在衬底外部。

另外，像素部分602由多个像素形成，该每个像素包含开关TFT611、电流控制TFT612和电连接到电流控制TFT612的漏极上的第一电极613。此外，覆盖第一电极613的边缘部分地形成绝缘体614。这里，通过使用正性光敏丙烯酸树脂膜来形成绝缘体614。

为了提高覆盖性，将绝缘物614的上端部或下端部形成为具有曲率的曲面。例如，当将正性光敏丙烯酸用作绝缘体614的材料时，优选仅绝缘物614的上端部具有带有曲率半径（0.2到3μm）的曲面。此外，作为绝缘体614，通过光照射变成在刻蚀剂中不能溶解的负性光敏材料或通过光照射变成在刻蚀剂中能溶解的正型光敏材料都可以被使用。

在第一电极613上形成有EL层616和第二电极617。在此，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、或这些材料的混合物。当第一电极用作阳极时，在这些材料中优选使用具有高功函数(功函数为4.0eV或更高)的金属、合金、导电化合物、或这些材料的混合物等。例如，可以使用含有硅的氧化铟-氧化锡膜、氧化铟-氧化锌膜、氮化钛膜、铬膜、钨膜、锌膜或铂膜等的单层膜，也可使用由氮化钛膜和以铝为主要成分的膜构成的叠层、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等的叠层膜。另外，通过采用叠层结构，能够具有低电线电阻和有利的欧姆接触，并且可用作阳极。

EL层616通过各种方法如使用蒸发淀积掩模的蒸发淀积法、喷墨法、或旋涂方法而形成。EL层616包括在实施方式1和2中示出的发光层。作为构成EL层616的其他材料，可以使用低分子材料或高分子材料(包含低聚物、树状聚合物)。此外，作为用于EL层的材料，不仅可以使用有机化合物，而且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、导电化合物或这些材料的混合物。当第二电极用作阴极时，在这些材料中优选使用具有低功函数(功函数为3.8eV或更低)的金属、合金、导电化合物或这些材料的混合物等。例如，可举出属于周期表第1或2族的元素，即碱金属如锂(Li)或铯(Cs)、碱土金属如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)、以及包含这些的合金(镁-银、铝-锂)等。另外，将在EL层616中产生的光穿过第二电极617的情况下，第二电极617可以采用厚度薄的金属薄膜与透明导电膜(氧化铟-氧化锡(ITO)、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡，氧化铟-氧化锌(IZO)、包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等)的叠层结构。

另外，通过用密封材料605将密封衬底604和元件衬底610贴合在一起，在元件衬底610、密封衬底604和密封材料605所包围的空间607中提供发光元件618。空间607填充有填充材料，可填充有惰性气体(如氮和氩)，也可填充有密封材料605。

另外，密封材料605优选使用环氧基树脂。此外，这些材料优选使得尽可能少的水分和氧渗透。作为用于密封衬底604的材料，除了玻璃衬底或石英衬底之外，可以使用由FRP(纤维玻璃-增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯薄膜、聚酯或丙烯酸等制成的塑料衬底。

这样，可以获得包括本发明的发光元件的发光器件。

本发明的发光器件具有描述于实施方式1和2的发光元件。通过包含使用寿命长的发光元件，而可以实现使用寿命长的发光器件。另外，可以获得具有优异颜色纯度的发光器件。

如上，在本实施方式中，描述了通过晶体管控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光器件，但也可以采用无源矩阵型发光器件。图5示出通过应用本发明而制造的无源矩阵型发光器件的透视图。在图5中，衬底951上的电极952和电极956之间提供有EL层955。电极952的边缘部分被绝缘层953覆盖。另外，隔壁层954被提供在绝缘层953之上。隔壁层954的侧壁具有越接近于衬底表面，一方侧壁和另一方侧壁的间隔越小的坡度。换句话说，隔壁层954的短边方向的截面为梯形，其底边（朝与绝缘层953的面方向相同的方向且与绝缘层953接触的一边）短于上边（朝与绝缘层953的面方向相同的方向且不与绝缘层953接触的一边）。像这样，通过提供隔壁层954，可防止静电等所造成的发光元件的故障。另外，在无源矩阵型发光器件中也通过包含使用寿命长的本发明的发光元件可实现使用寿命长的发光器件。另外，可以获得具有优良的颜色纯度的发光器件。

实施方式4

在本实施方式中，将说明其一部分包括实施方式3所示的发光器件的本发明的电子器具。本发明的电子器具具有实施方式1和2所示的发光元件，并且具有实用寿命长的显示部分。此外，由于其中包含具有优良的颜色纯度的发光元件，所以可以获得具有良好的色彩真实度的显示部分。

作为使用本发明的发光器件而制造的电子器具，可以举出摄像机或数字照相机等影像拍摄装置、护目镜型显示器、导航系统、音频再现装置（汽车音频系统或组合音响等）、计算机、游戏机、便携式信息终端（移动计算机、携带电话、便携式游戏机或电子书等）、提供有记录媒质的图像再现装置（具体地，再现数字化通用光盘（DVD）等记录媒质，并且具有能够显示其图像的显示器件的装置）等。图6示出了这些电子器具的具体例子。

图6A示出了根据本发明的电视装置，其包括框体9101、支撑台9102、显示部分9103、扬声器部分9104、以及视频输入端子9105等。在该电视装置中，将类似于实施方式1和2描述的发光元件排列成矩阵而构成显示部分9103。该发光元件具有长使用寿命的特征。由于由这种发光元件构成的显示部分9103也具有类似的特征，所以该电视装置具有长使用寿命的特征。也就是说，可以提供能够承受长时间的使用的电视装置。另外，由于其中包含具有优良的颜色纯度的发光元件，所以可以获得包含具有良好色彩真实度的显示部分的电视装置。

图6B示出了根据本发明的计算机，其包括主体9201、框体9202、显示部分9203、键盘9204、外部连接端口9205、以及指向装置9206等。在该计算机中，将类似于实施方式1和2描述的发光元件排列成矩阵而构成显示部分9203。该发光元件具有长使用寿命的特征。由于由这种发光元件构成的显示部分9203也具有类似的特征，所以该计算机具有长使用寿命的特征。也就是说，可以提供能够承受长时间的使用的计算机。另外，由于其中包含具有优良的颜色纯度的发光元件，所以可以获得包含具有良好色彩真实度的显示部分的计算机。

图6C示出了根据本发明的携带电话，其包括主体9401、框体9402、显示部分9403、音频输入部分9404、音频输出部分9405、操作键9406、外部连接端口9407、以及天线9408等。在该携带电话中，将类似于实施方式1和2描述的发光元件排列成矩阵而构成显示部分9403。该发光元件具有长使用寿命的特征。由于由这种发光元件构成的显示部分9403也具有类似的特征，所以该携带电话具有长使用寿命的特征。也就是说，可以提供能够承受长时间的使用的携带电话。另外，由于其中包含具有优良的颜色纯度的发光元件，所以可以获得包含具有良好色彩真实度的显示部分的携带电话。

图6D示出了根据本发明的影像拍摄装置，其包括主体9501、显示部分9502、框体9503、外部连接端口9504、遥控接收部分9505、图像接收部分9506、电池9507、音频输入部分9508、操作键9509、以及取景器9510等。在该影像拍摄装置中，将类似于实施方式1和2描述的发光元件排列成矩阵而构成显示部分9502。该发光元件具有长使用寿命的特征。由于由这种发光元件构成的显示部分9502也具有类似的特征，所以该影像拍摄装置具有长使用寿命的特征。也就是说，可以提供能够承受长时间的使用的影像拍摄装置。另外，由于其中包含具有优良的颜色纯度的发光元件，所以可以获得包含具有良好色彩真实度的显示部分的影像拍摄装置。

如上所述，本发明的发光器件的应用范围很广泛，该发光器件可以应用到所有领域的电子器具中。通过应用本发明的发光器件，可以提供具有能够承受长时间的使用且长使用寿命的显示部分的电子器具。另外，可以获得包含具有良好色彩真实度的显示部分的电子器具。

此外，本发明的发光器件可以用作照明器件。将参照图7描述将本发明的发光元件用于照明器件的一个方式。

图7示出了将本发明的发光器件用作背光的液晶显示器件的一个实例。图7中所示的液晶显示器件包括框体901、液晶层902、背光903、以及框体904，其中液晶层902连接到驱动器IC905。此外，作为背光903使用本发明的发光器件，并且电流通过端子906提供给背光903。

通过利用本发明的发光器件作为液晶显示器件的背光，可以做出具有长使用寿命的背光。由于本发明的发光器件是面发射照明器件并且可以实现大面积化，所以可以实现背光的大面积化并且还可以实现液晶显示器件的大面积化。此外，由于本发明的发光器件是薄型并且耗电量少，从而还可以减少显示器件的厚度和耗电量。

图8为将利用本发明的发光器件用作作为照明器件的台灯的实例。图8所示的台灯具有框体2001和光源2002，并且作为光源2002使用本发明的发光器件。本发明的发光器件具有长使用寿命，所以该台灯也具有长使用寿命。

图9为将利用本发明的发光器件用作室内照明器件3001的实例。由于本发明的发光器件可以实现大面积化，所以可以用作大面积的照明器件。此外，本发明的发光器件因为具有长使用寿命，从而可以用作具有长使用寿命的照明器件。可以通过将图6A所说明的根据本发明的电视装置设置在将利用本发明的发光器件用作室内照明器件3001的房间内，而欣赏公共播送或电影。在此情况下，由于两个装置都具有长使用寿命，从而可以减少照明器件和电视装置的换新次数，从而可以减少对环境的负担。

实施例1

在本实施例中，将用图10具体描述本发明的发光元件。以下示出在本实施例中所使用的有机化合物的结构式。

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-氧化锡的膜，来形成第一电极2102。该第一电极2102的厚度为110nm且电极面积为2mm×2mm。

然后，将形成有第一电极2102的衬底固定到被提供在真空蒸发淀积装置中的衬底支架上，并使形成有第一电极2102的表面面向下。在将压力降至约10^-4Pa之后，在第一电极2102上共蒸4，4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)，来形成包含复合材料的层2103。其厚度为50nm，并且NPB与氧化钼(VI)的重量比调节为4：1(=NPB：氧化钼)。注意，共蒸法是指在一个处理室中使用多个蒸发源同时进行蒸发淀积的方法。

然后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法形成厚度为10nm的4，4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)，来形成空穴传输层2104。

然后，在空穴传输层2104上形成发光层2105。首先，在空穴传输层2104上共蒸用作第二有机化合物的9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑（简称：CzPA）和用作第一有机化合物的N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H--咔唑-3-胺（简称：2PCAPA），来形成厚度为30nm的第一发光层2121。在此，CzPA与2PCAPA的重量比调节为1：0.05(=CzPA：2PCAPA)。而且，在第一发光层2121上共蒸用作第四有机化合物的三(8-喹啉醇合)铝(III)（简称：Alq）和用作第三有机化合物的N，N’-二苯基喹吖啶酮（简称：DPQd），来形成厚度为10nm的第二发光层2122。在此，Alq与DPQd的重量比调节为1：0.005(=Alq：DPQd)。

随后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法在发光层2105上形成厚度为30nm的浴菲咯啉(简称：BPhen)，来形成电子传输层2106。然后，在电子传输层2106上形成厚度为1nm的氟化锂（LiF），来形成电子注入层2107。

最后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法形成厚度为200nm的铝，来形成第二电极2108，这样制造出发光元件1。

对比发光元件2

首先，通过溅射法在玻璃衬底上形成包含氧化硅的氧化铟-氧化锡的膜，来形成第一电极。该第一电极的厚度为110nm且电极面积为2mm×2mm。

然后，将形成有第一电极的衬底固定到被提供在真空蒸发淀积装置中的衬底支架上，并使形成有第一电极的表面面向下。在将压力降至约10^-4Pa之后，在第一电极上共蒸4，4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)，来形成包含复合材料的层。其厚度为50nm，并且NPB与氧化钼(VI)的重量比调节为4：1(=NPB：氧化钼)。

然后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法形成厚度为10nm的4，4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)，来形成空穴传输层。

然后，在空穴传输层上形成发光层。通过共蒸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）来形成厚度为40nm的发光层。在此，CzPA与2PCAPA的重量比调节为1：0.05(=CzPA：2PCAPA)。

随后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法在发光层上形成厚度为30nm的浴菲咯啉(简称：BPhen)，来形成电子传输层。

在该电子传输层上形成厚度为1nm的氟化锂（LiF），来形成电子注入层。

最后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法形成厚度为200nm的铝，来形成第二电极，这样制造出对比发光元件2。

图11示出了发光元件1的电流密度－亮度特性。此外，图12示出了其电压－亮度特性。此外，图13示出了其亮度-电流效率特性。此外，图14示出了发光元件1的当1mA的电流流过时的发光光谱。

在3000cd/m²的亮度下发光元件1的CIE色度坐标为（x=0.29，y=0.62），并显示绿色发光。此外，在3000cd/m²的亮度下，电流效率为10.7cd/A，电压为5.8V，电流密度为29.4mA/cm²。

当对发光元件1进行将初始亮度设定为3000cd/m²的通过恒定电流驱动的连续发光测试时，发现其亮度在经过640小时后也处于初始亮度的89%，从而可以得知该发光元件1是具有长使用寿命的发光元件。另一方面，当对对比发光元件2与上述同样地进行将初始亮度设定为3000cd/m²的连续发光测试时，发现其亮度在经过640小时后处于初始亮度的76%，从而可以得知该对比发光元件2具有比发光元件1短的使用寿命。

由此，可以得知通过应用本发明能够获得长使用寿命的发光元件。

实施例2

在本实施例中，将用图10具体描述本发明的发光元件。

发光元件3

然后，将形成有第一电极2102的衬底固定到被提供在真空蒸发淀积装置中的衬底支架上，并使形成有第一电极2102的表面面向下。在将压力降至约10^-4Pa之后，在第一电极2102上共蒸4，4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和氧化钼(VI)，来形成包含复合材料的层2103。其厚度为50nm，并且NPB与氧化钼(VI)的重量比调节为4：1(=NPB：氧化钼)。

随后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法在发光层2105上形成厚度为30nm的Alq，来形成电子传输层2106。

而且，在电子传输层2106上形成厚度为1nm的氟化锂（LiF），来形成电子注入层2107。

最后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法形成厚度为200nm的铝，来形成第二电极2108，这样制造出发光元件3。

对比发光元件4

随后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法在发光层上形成厚度为30nm的Alq，来形成电子传输层。

而且，在电子传输层上形成厚度为1nm的氟化锂（LiF），来形成电子注入层。

最后，通过利用电阻加热的蒸发淀积法形成厚度为200nm的铝，来形成第二电极，这样制造出对比发光元件4。

图15示出了发光元件3的电流密度－亮度特性。此外，图16示出了其电压－亮度特性。此外，图17示出了其亮度-电流效率特性。此外，图18示出了发光元件3的当1mA的电流流过时的发光光谱。

在3000cd/m²的亮度下发光元件3的CIE色度坐标为（x=0.29，y=0.62），并显示绿色发光。此外，在3000cd/m²的亮度下，电流效率为11.0cd/A，电压为8.0V，电流密度为28.3mA/cm²。

当对发光元件3进行将初始亮度设定为3000cd/m²的通过恒定电流驱动的连续发光测试时，发现其亮度在经过640小时后也处于初始亮度的90%，从而可以得知该发光元件3是具有长使用寿命的发光元件。另一方面，当对对比发光元件4与上述同样地进行将初始亮度设定为3000cd/m²的连续发光测试时，发现其亮度在经过470小时后处于初始亮度的88%，从而可以得知该对比发光元件4具有比发光元件3短的使用寿命。

实施例3

在本实施例中，通过循环伏安测量法(CV)测量三(8-喹啉醇合)铝(III)（简称：Alq）和N，N’-二苯基喹吖啶酮（简称：DPQd）的还原反应特性，该Alq和DPQd用于实施例1和实施例2中所制造的发光元件1和发光元件3中的第二层。此外，根据该测量结果，算出Alq和DPQd的LUMO能级。注意，使用电化学分析器(ALS600A型，由BASInc.制造)进行测量。

对于用于CV测量的溶液，使用脱水二甲基甲酰胺(DMF)（由AldrichInc.生产，99.8%，目录编号：22705-6)作为溶剂，将支持电解质的高氯酸盐四－n－丁基铵（n-Bu₄NClO₄)（由TokyoChemicalIndustryCo.，Ltd.生产，目录编号：T0836）溶解于溶剂中，并使其浓度为100mmol/L。此外，将测量的对象溶解，并使其浓度为1mmol/L。另外，将铂电极(PTE铂电极，由BASInc.生产)用作工作电极，将铂电极(VC-3用Pt平衡电极(5cm)，由BASInc.生产)用作辅助电极，将Ag/Ag⁺电极(RE5非水溶剂参考电极，由BASInc.生产)用作参考电极。注意，测量是在室温下进行的。

（参考电极的相对于真空能级的位能的计算）

首先，算出在本实施例3中使用的参考电极（Ag/Ag⁺电极）的相对于真空能级的位能（eV）。也就是说，算出Ag/Ag⁺电极的费密能级。已知的是，在甲醇中的二茂络铁的氧化还原电位相对于标准氢电极为+0.610[Vvs.SHE]（参照文件：ChristianR.Goldsmithetal.,J.Am.Chem.Soc.,Vol.124,No.1,83-96,2002）。另一方面，通过利用在本实施例3中使用的参考电极来算出在甲醇中的二茂络铁的氧化还原电位，其结果是+0.20V[vs.Ag/Ag⁺]。从而，可以得知在本实施例3中使用的参考电极的位能比标准氢电极低0.41[eV]。

已知的是，标准氢电极与真空能级之间的位能差是-4.44eV（参照文件：大西敏博、小山珠美，高分子EL材料（共立出版），64-67页）。综上所述，可以算出本实施例3所使用的参考电极的相对于真空能级的位能为-4.44-0.41=-4.85[eV]。

（测量例：Alq）

在本测量例中，通过循环伏安测量法(CV)测量Alq的还原反应特性。其中的扫描速度为0.1V/sec。图19示出其测量结果。注意，通过将工作电极的电位相对于参考电极从-0.69V扫描到-2.40V，然后从-2.40V扫描到-0.69V，来进行还原反应特性的测量。

从图19可见，还原峰值电位E_pc为-2.20V，氧化峰值电位E_pa为-2.12V。从而，可算出半波电位（E_pc和E_pa的中间电位）为-2.16V。这表示Alq可由-2.16[Vvs.Ag/Ag⁺]的电能还原，并该能源相当于LUMO能级。在此，由于如上所述在本实施例3中使用的参考电极的相对于真空能级的位能为-4.85[eV]，因此可以得知Alq的LUMO能级为-4.85-（-2.16）=-2.69[eV]。

（测量例：DPQd）

在本测量例中，通过循环伏安测量法(CV)测量DPQd的还原反应特性。其中的扫描速度为0.1V/sec。图20示出其测量结果。注意，通过将工作电极的电位相对于参考电极从-0.40V扫描到-2.10V，然后从-2.10V扫描到-0.40V，来进行还原反应特性的测量。注意，由于DPQd的溶解性很差，当制作浓度为1mmol/L的溶液时产生没有溶化的DPQd，因此在没有溶化的DPQd沉淀的状态下提取澄清液体而将其使用于测量。

从图20可见，还原峰值电位E_pc为-1.69V，氧化峰值电位E_pa为-1.63V。从而，可算出半波电位（E_pc和E_pa的中间电位）为-1.66V。这表示DPQd可由-1.66[Vvs.Ag/Ag⁺]的电能还原，并该能源相当于LUMO能级。在此，由于如上所述在本实施例3中使用的参考电极的相对于真空能级的位能为-4.85[eV]，因此可以得知DPQd的LUMO能级为-4.85-（-1.66）=-3.19[eV]。

通过比较由上述过程而得到的Alq和DPQd的LUMO能级，可以得知DPQd的LUMO能级比Alq还低0.50[eV]。这意味着，当将DPQd添加到Alq时，该DPQd作为电子陷阱发挥作用。因此，实施例1和实施例2所示的元件结构，即，在本发明的发光元件的第二层中使用DPQd作为第三有机化合物并使用Alq作为第四有机化合物的元件结构适合于本发明。

本说明书根据2006年6月2日在日本专利局受理的日本专利申请编号2006-155159而制作，所述申请内容包括在本说明书中。

Claims

1.一种发光器件，包括：

阳极；

在所述阳极上的第一层，该第一层包括第一发光有机化合物；

在所述第一层上的第二层，该第二层包括第三有机化合物和第四有机化合物；

在所述第二层上的电子传输层；以及

在所述电子传输层上的阴极，

其中所述第二层能够将从所述阴极穿过所述电子传输层注入的电子的移动速度变慢，以及

所述第三有机化合物的LUMO能级比所述第四有机化合物的LUMO能级低0.3eV以上。

2.根据权利要求1的发光器件，

其中所述第一层具有电子传输性。

3.根据权利要求1的发光器件，

其中所述第一层还包括第二有机化合物，所述第一发光有机化合物分散在所述第二有机化合物中，以及

其中所述第二有机化合物具有电子传输性。

4.根据权利要求1的发光器件，

其中所述第四有机化合物具有电子传输性。

5.根据权利要求4的发光器件，

其中所述电子的移动速度由在所述第二层中的所述第三有机化合物的俘获电子的功能变慢。

6.根据权利要求1的发光器件，

其中所述第二层接触于所述第一层。

7.一种包括根据权利要求1的发光器件的照明装置。

8.一种包括根据权利要求1的发光器件的电子器具。

9.一种发光器件，包括：

阳极；

在所述阳极上的空穴传输层；

在所述空穴传输层上的第一层，该第一层包括第一发光有机化合物；

在所述第二层上的电子传输层；以及

在所述电子传输层上的阴极，

其中所述第二层能够控制从所述阴极穿过所述电子传输层注入的电子，以及

10.根据权利要求9的发光器件，

其中所述第一层具有电子传输性。

11.根据权利要求9的发光器件，

其中所述第二有机化合物具有电子传输性。

12.根据权利要求9的发光器件，

其中所述第四有机化合物具有电子传输性。

13.根据权利要求12的发光器件，

其中由在所述第二层中的所述第三有机化合物的俘获电子的功能抑制所述电子到达所述空穴传输层。

14.根据权利要求9的发光器件，

其中所述第二层接触于所述第一层。

15.一种包括根据权利要求9的发光器件的照明装置。

16.一种包括根据权利要求9的发光器件的电子器具。

17.一种发光器件，包括：

阳极；

在所述阳极上的第一层，该第一层包括第一发光有机化合物和具有电子传输性的第二有机化合物；

在所述第二层上的电子传输层；以及

在所述电子传输层上的阴极，

其中所述第三有机化合物能够俘获从所述阴极穿过所述电子传输层注入的电子，以及

18.根据权利要求17的发光器件，

其中所述第一层具有电子传输性。

19.根据权利要求17的发光器件，

其中所述第一发光有机化合物分散在所述第二有机化合物中。

20.根据权利要求17的发光器件，

其中所述第三有机化合物分散在所述第四有机化合物中，以及

其中所述第四有机化合物具有电子传输性。

21.根据权利要求20的发光器件，

其中所述电子由所述第三有机化合物的所述LUMO能级和所述第四有机化合物的所述LUMO能级之间的差异俘获在所述第二层中。

22.根据权利要求17的发光器件，

其中所述第二层接触于所述第一层。

23.一种包括根据权利要求17的发光器件的照明装置。

24.一种包括根据权利要求17的发光器件的电子器具。

25.一种发光器件，包括：

第一电极；

在所述第一电极上的第一发光单元；

在所述第一发光单元上的电荷产生层；

在所述电荷产生层上的第二发光单元；以及

在所述第二发光单元上的第二电极，

其中所述电荷产生层能够向所述第二发光单元注入空穴，并向所述第一发光单元注入电子，

其中所述第一发光单元和所述第二发光单元的每个包括：

包括第一有机化合物和第二有机化合物的第一层；以及

在所述第一层上的第二层，该第二层包括第三有机化合物和第四有机化合物，

其中所述第一有机化合物分散在所述第二有机化合物中，所述第二有机化合物具有电子传输性，

其中所述第三有机化合物分散在所述第四有机化合物中，所述第三有机化合物在所述第二层中具有电子俘获的功能，以及

其中所述第四有机化合物具有电子传输性。

26.根据权利要求25的发光器件，

其中所述电荷产生层包括有机化合物和金属氧化物。

27.根据权利要求26的发光器件，

其中所述金属氧化物为氧化钼。

28.根据权利要求26的发光器件，

其中所述电荷产生层的所述有机化合物具有空穴传输性。

29.根据权利要求25的发光器件，

其中所述第三有机化合物的LUMO能级比所述第四有机化合物的LUMO能级低0.3eV以上。

30.一种包括根据权利要求25的发光器件的照明装置。

31.一种包括根据权利要求25的发光器件的电子器具。

32.一种发光器件，包括：

第一电极；

在所述第一电极上的第一发光单元；

在所述第一发光单元上的电荷产生层；

在所述电荷产生层上的第二发光单元；以及

在所述第二发光单元上的第二电极，

其中所述第一发光单元的发光颜色和所述第二发光单元的发光颜色处于补色的关系，

其中所述第二发光单元包括：

在所述电荷产生层上的第一层，该第一层包括第一有机化合物和第二有机化合物；

在所述第一层上的第二层，该第二层包括第三有机化合物和第四有机化合物；以及

在所述第二层上的电子传输层，

其中所述第四有机化合物具有电子传输性。

33.根据权利要求32的发光器件，

其中所述电荷产生层包括有机化合物和金属氧化物。

34.根据权利要求33的发光器件，

其中所述金属氧化物为氧化钼。

35.根据权利要求33的发光器件，

其中在所述电荷产生层中包括的所述有机化合物具有空穴传输性。

36.根据权利要求32的发光器件，

37.根据权利要求32的发光器件，

其中所述第一有机化合物能够发出绿色的光。

38.根据权利要求32的发光器件，

其中所述第三有机化合物能够发出红色的光。

39.一种包括根据权利要求32的发光器件的照明装置。

40.一种包括根据权利要求32的发光器件的电子器具。