CN1819730A - 发光元件、发光装置以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供可以减少因化合物的结晶化而引起的工作故障的发光元件。本发明的发光元件之一是在第1电极和第2电极之间有发生电子的层。产生电子的层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物和金属氧化物。金属氧化物对于以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性。在通式(1)中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基、或卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。

Description

发光元件、发光装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及在一对电极之间具有含发光物质的层的发光元件以及使用了该发光元件的发光装置、电子设备。
背景技术
在一对电极之间具有含发光物质的层的发光元件作为像素或光源等使用，被设置于显示装置或照明装置等发光装置中。在这种发光装置中，发光元件的可靠性与发光装置的性能密切相关。例如，发光元件的电极之间发生短路时，就会出现显示图像紊乱，或者不能照出充足光量的光。
为此，近年来，已经进行了元件故障少、可以长期稳定地发光的发光元件的开发。例如，在专利文献1中公开了通过在阳极使用钼氧化物等功函数高的金属氧化物，制作在低驱动电压下工作的发光元件的技术。另外，也得到了长寿命化的效果。
[专利文献1]日本特开平9-63771号公报
发明内容
本发明的课题是提供可以减少因化合物的结晶化所引起的工作故障的发光元件。
本发明实施中所使用的菲咯啉衍生物是由下述通式(1)所表示的化合物。
在通式(1)中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基、或卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。
本发明的发光元件之一在第1电极和第2电极之间有产生电子的层。产生电子的层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物和金属氧化物。金属氧化物对于以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性。
本发明的发光元件之一在第1电极和第2电极之间有产生电子的层和含有发光物质的层。其中，产生电子的层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物和金属氧化物。金属氧化物对于以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性。含有发光物质的层可以是单层或多层。另外，在为多层的情况下，其至少一层中含有发光物质为好。
本发明的发光元件之一在第1电极和第2电极之间有产生空穴的层和含有发光物质的层以及产生电子的层。产生空穴的层设置于含有发光物质的层与第1电极之间。另外，产生电子的层设置于含有发光物质的层与第2电极之间。其中，产生电子的层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物和金属氧化物。金属氧化物对于以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性。含有发光物质的层可以是单层或多层。另外，在为多层的情况下，其至少一层中含有发光物质为好。
本发明的发光元件之一在第1电极和第2电极之间有第1层、第2层和第3层。第1层是产生空穴的层，第2层是产生电子的层。第3层是含有发光物质的层。第1层被设置于比第2层更靠近第1电极一侧，而第3层设置在比第2层更靠近第2电极一侧。第2层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物和金属氧化物。金属氧化物对于以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性。另外，外加电压使第1电极的电位比第2电极的电位低时，第2层与第3层进行连接，以使从第2层向第3层注入电子。含有发光物质的层可以是单层或多层。另外，在为多层的情况下，其至少一层中含有发光物质为好。
本发明的发光装置之一使用了上述发光元件的任何一种作为像素或光源。
本发明的电子设备之一将以上述发光元件的任何一种作为像素的发光装置用于显示部。
本发明的电子设备之一将以上述发光元件的任何一种作为光源的发光装置用于照明部。
由于本发明的实施中使用的菲咯啉衍生物容易接收电子，通过实施本发明就容易产生电子，可以得到能够向发光层稳定提供电子的发光元件。通过实施本发明，导电性比仅由菲咯啉衍生物构成的层提高，可以得到随着层的厚度的增加驱动电压变化少的发光元件。另外，由于混合了本发明的实施中使用的菲咯啉衍生物与金属氧化物的层难以结晶化，因此通过实施本发明就可以得到很少有因电子产生层的结晶化而引起的工作故障的发光元件。
由于本发明的实施中使用的发光元件因结晶化而引起的工作故障少，因此通过实施本发明，可以得到因发光元件的缺陷导致的显示故障等少的发光装置。
由于本发明的实施中使用的发光装置使用了因结晶化而引起的工作故障少的发光元件，因此显示故障少。因此，通过实施本发明，可以得到发光装置中因显示故障导致的图像显示错误少、且通过图像显示可以向使用者传递正确信息的电子设备。
附图说明
图1：本发明的发光元件的一个实施方式的说明图。
图2：本发明的发光元件的一个实施方式的说明图。
图3：本发明的发光元件的一个实施方式的说明图。
图4：本发明的发光元件的一个实施方式的说明图。
图5：本发明的发光元件的一个实施方式的说明图。
图6：本发明的发光元件的一个实施方式的说明图。
图7：对本发明的发光元件的一个实施方式进行说明的俯视图。
图8：用于驱动设置在本发明的发光装置中的像素的电路的一个实施方式的说明图。
图9：本发明的发光装置中所含的像素部的一个实施方式的说明图。
图10：说明用于驱动本发明的发光装置中所含像素的驱动方法的帧图。
图11：本发明的发光装置的截面的一个实施方式的说明图。
图12：本发明的发光装置的一个实施方式的说明图。
图13：应用本发明的电子设备的一个实施方式的说明图。
图14：应用本发明的照明装置的说明图。
符号说明
101 第1电极
102 第2电极
111 空穴产生层
112 空穴传输层
113 发光层
114 电子传输层
115 电子产生层
116 空穴注入层
117 空穴阻挡层
201 第1电极
202 第2电极
211 第1层
212 第2层
213 第3层
221 电子传输层
222 发光层
223 空穴传输层
224 空穴产生层
225 空穴注入层
226  空穴阻挡层
6500 基板
6503 FPC
6504 印刷电路布线基板
6511 像素部
6512 源信号线驱动电路
6513 写入用栅信号线驱动电路
6514 消除用栅信号线驱动电路
901  晶体管
902  晶体管
903  发光元件
911  栅信号线
912  源信号线
913  写入用栅信号线驱动电路
914  消除用栅信号线驱动电路
915  源信号线驱动电路
916  电源
917  电流供给线
918  开关
919  开关
920  开关
1001 晶体管
1002 晶体管
1003 栅信号线
1004 源信号线
1005 电流供给线
1006 电极
501  副帧
502  副帧
503  副帧
504  副帧
501a 写入期间
501b 保持期间
502a 写入期间
502b 保持期间
503a 写入期间
503b 保持期间
504a 写入期间
504b 保持期间
504c 消除期间
504d 不发光期间
10   基板
11   晶体管
12   发光元件
13   第1电极
14   第2电极
15   层
16   层间绝缘膜
17   布线
18   隔壁层
19   层间绝缘膜
951  基板
952  电极
956  电极
955  层
953  绝缘层
954  隔壁层
953  绝缘层
5521 主体
5522 框体
5523 显示部
5524 键盘
5511 框体
5512 液晶装置
5513 发光装置
5514 框体
5515 外部输入端子
5516 外部输入端子
5551 显示部
5552 主体
5553 天线
5554 声音输出部
5555 声音输入部
5556 操作开关
5531 显示部
5532 框体
5533 扬声器
具体实施方式
以下说明本发明的一个实施方式。本发明可以以多种不同的方式进行实施，本领域技术人员可以容易理解为：只要不超出本发明的要旨及其范围，其实施方式及其细节可以进行各种变更。因此，并不能解释为限于本实施方式所述内容。
(实施方式1)
用图1来说明本发明的发光元件的一个实施方式。
图1示出的是在第1电极101与第2电极102之间具有空穴产生层111的发光元件。在空穴产生层111与第2电极102之间设置有空穴传输层112、发光层113、电子传输层114和电子产生层115。对第1电极101与第2电极102加外电压以使第1电极101的电位比第2电极102的电位高时，从第1电极101一侧向发光层113中注入空穴，从第2电极102一侧向发光层113中注入电子。然后，注入到发光层113中的空穴与电子复合。由于发光层113含有发光物质，由于复合所产生的激发能而使发光物质处于激发态。当处于激发态的发光物质回到基态时就发光。
电子产生层115是产生电子的层，是由以通式(1)表示的菲咯啉衍生物与对以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质混合而成的。在这种结构的电子产生层115中，以通式(1)表示的菲咯啉衍生物从显示电子给予性的物质接收电子。也就是说，以通式(1)表示的菲咯啉衍生物被还原，从而产生电子。
在通式(1)中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基或氟、氯、碘、溴等卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。
由于以通式(1)表示的菲咯啉衍生物含有氟等卤素作为取代基，容易接收电子。因而，通过使用这种以通式(1)表示的菲咯啉衍生物，可以容易地产生电子，并稳定向发光层提供电子。另外，通过菲咯啉衍生物与对菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质的混合，导电性要比仅由菲咯啉衍生物构成的层提高。为此，通过使电子产生层115增厚，易于调节光程并缓和电极表面的凹凸。另外，菲咯啉衍生物与对菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质混合而成的电子产生层115难以结晶化，因而由结晶化导致的元件故障也就难以发生。
在以通式(1)表示的菲咯啉衍生物中，特别优选使用具有电子迁移率为1×10-6cm2/Vs的菲咯啉衍生物。另外，作为对以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质，可以使用选自碱金属和碱土金属的物质，具体可以使用锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)等。另外，碱金属氧化物或碱土金属氧化物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物等也可以用作显示电子给予性的物质，具体有选自锂氧化物(Li2O)、钙氧化物(CaO)、钠氧化物(Na2O)、钾氧化物(K2O)、镁氧化物(MgO)、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等的至少一种物质。通过这些金属氧化物以及金属氟化物的组合可以抑制电子产生层115的结晶化，可以减少因结晶化而引起的元件工作故障。再者，由于碱金属氧化物或碱土金属氧化物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物等的金属氧化物以及金属氟化物的反应性低，容易使用，因此优选。
空穴产生层111是产生空穴的层，是由选自空穴传输性高的物质和双极性物质中的至少一种物质与对这些物质显示电子接收性的物质混合而形成的层。其中，空穴传输性高的物质和双极性物质中特别优选具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。再者，所谓空穴传输性高的物质是指空穴的迁移率比电子的高、空穴迁移率与电子迁移率的比值(＝空穴迁移率/电子迁移率)大于100的物质。作为空穴传输性高的物质的具体例子可以举出，4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称NPB)、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’-双{N-[4-(N，N-二间甲苯氨基)苯基]-N-苯基氨基}联苯(简称DNTPD)、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)三苯胺(简称TCTA)、酞菁(简称H2Pc)、铜酞菁(简称CuPc)、氧钒酞菁(バナジルフタロシアニン)(简称VOPc)等。另外，所谓双极性物质是指，在把电子或空穴中的任何一方载流子的迁移率与另一方载流子的迁移率比较时，一方载流子的迁移率与另一方载流子的迁移率之比值在100以下、优选在10以下的物质。作为双极性物质，可以举出例如，2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(简称TPAQn)、2，3-双{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(简称NPADiBzQn)等。另外，对显示电子接收性的物质没有特别的限制，优选使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、铼氧化物等金属氧化物。其中，也可以使用钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物、钽氧化物、钨氧化物、银氧化物等其它的金属氧化物。
发光层113含有发光物质。这里所谓的发光物质是指，发光效率良好能够得到所希望波长的发光的物质。发光层113可以是仅由发光物质所形成的层，但是在发生浓缩猝灭(濃度消光)的情况下，优选是在含有具有比发光物质所具有的能隙更大能隙的物质的层中，以分散的方式混合发光物质的层。使发光层113中分散而使含有发光物质，可以防止因浓度引起的发光的消光。这里所述能隙是指LUMO能级与HOMO能级之间的能隙。
对于发光物质没有特别的限制，只要是使用发光效率良好、能得到在所希望的发光波长的发光的物质即可。例如，在希望得到红色系的发光时，可以使用4-二氰基亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定(ジユロリジン)-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(简称DCJTI)、4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(简称DCJT)、4-二氰基亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(简称DCJTB)和ペリフランテン、2，5-二氰基-1，4-二双[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯等在600nm至680nm呈现具有发光光谱的峰的发光的物质来作为发光物质。另外，希望得到绿色系的发光时，可以使用N，N’-二甲基喹吖酮(简称DMQd)、香豆素6或香豆素545T、三(8-羟基喹啉合(キノリノラト))铝(简称Alq3)等在500nm至550nm呈现具有发光光谱的峰的发光的物质来作为发光物质。希望得到蓝色系的发光时，可以使用9，10-双(2-萘基)-叔丁基蒽(简称t-BuDNA)、9，9’-联蒽(ビアントリル)、9，10-二苯基蒽(简称DPA)、9，10-双(2-萘基)蒽(简称DNA)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚镓(简称BGaq)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚铝(简称BA1q)等在420nm至500nm呈现具有发光光谱的峰的发光的物质来作为发光物质。如上列举的发光物质均为发荧光的物质，除此之外，也可以使用双[2-(3，5-双(三氟甲基)苯基)吡啶合(ピリジナト)-N，C2’]铱(III)甲基吡啶盐(ピコリナ一ト)(简称Ir(CF3ppy)2(pic))、双[2-(4，6-二氟苯基)吡啶合-N，C2’]铱(III)乙酰丙酮盐(简称FIr(acac))、双[2-(4，6-二氟苯基)吡啶合-N，C2’]铱(III)甲基吡啶盐(简称FIr(pic))、三(2-苯基吡啶合-N，C2’]铱(简称Ir(ppy)3)等发磷光的物质作为发光物质。
对于与发光物质一起包含于发光层113中、用于使发光物质处于分散状态的物质，并没有特别的限制，考虑作为发光物质而使用的物质的能隙等来做适当选择为好。例如，除了9，10-双(2-萘基)-2-叔丁基蒽(简称t-BuDNA)等蒽的衍生物或4，4’-双(N-咔唑基)联苯(简称CBP)等咔唑衍生物、2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(简称TPAQn)、2，3-双{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(简称NPADiBzQn)等喹喔啉衍生物之外，可以把双[2-(2-羟基苯基)吡啶合]锌(简称Znpp2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑合(オキサゾラト)]锌(简称ZnBOX)等金属配合物等与发光物质一起共用。
空穴传输层112是具有传输空穴功能的层，在本实施方式的发光元件中，具有从空穴产生层111向发光层113传输空穴的功能。通过设置空穴传输层112，可以使空穴产生层111与发光层113隔开距离，结果是，可以防止由空穴产生层111中所含的金属引起的发光的消光。空穴传输层优选使用空穴传输性高的物质形成，特别优选使用空穴迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的物质形成。作为空穴传输性高的物质的具体例子，可以使用所述的可用于形成空穴产生层111的空穴传输性高的物质的具体例。
电子传输层114是具有传输电子的功能的层，在本实施方式的发光元件中，具有从电子产生层115向发光层113传输电子的功能。通过设置电子传输层114，可以使电子产生层115与发光层113隔开距离，结果是，可以防止由电子产生层115中所含的金属引起的发光的消光。电子传输层优选使用电子传输性高的物质形成，特别优选使用电子迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的物质形成。再者，所谓电子传输性高的物质是指其电子迁移率比空穴的高、电子迁移率与空穴迁移率的比值(＝电子迁移率/空穴迁移率)大于100的物质。作为可以用于形成电子传输层114的物质的具体例子，除了三(8-羟基喹啉合)铝(简称Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(简称Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉酸)铍(简称BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚铝(简称BAlq)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑合]锌(简称Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑合(チアゾラト)]锌(简称Zn(BTZ)2)等金属配合物之外，还可列举出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-2-基]苯(简称OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(简称p-EtTAZ)、红菲绕啉(简称BPhen)、浴铜灵(简称BCP)、4，4-双(5-甲基苯并噁唑-2-基)芪(BzOs)等。
空穴传输层112和电子传输层114各自除了用上述物质之外，也可用双极性物质来形成。所谓双极性物质是指，在把电子或空穴的任何一方载流子的迁移率与另一方载流子的迁移率比较时，一方载流子的迁移率与另一方载流子的迁移率之比值在100以下、优选在10以下的物质。作为双极性物质，列举有例如，2，3-双(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(简称TPAQn)、2，3-双{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(简称NPADiBzQn)等。在双极性物质中特别优选空穴和电子的迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的物质。另外，空穴传输层112和电子传输层114用同一双极性物质来形成也可以。
第1电极101除了用铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物、含氧化锌的氧化铟之外，也可以用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、氮化钽等功函数高的物质来形成，也可以用铝、镁等功函数低的物质来形成。这样，本实施方式的发光元件可以不依赖于物质的功函数来形成第1电极101。这是因为在第1电极101与发光层113之间设置了空穴产生层111。
对于第2电极102，除了用铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物、含氧化锌的氧化铟之外，也可以用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、氮化钽等功函数高的物质来形成，也可以用铝或镁等功函数低的物质来形成。这样，本实施方式的发光元件可以不依赖于物质的功函数来形成第2电极102。这是因为在第2电极102与发光层113之间设置了电子产生层115。
在本实施方式中，虽然已经示出了除了有空穴产生层111和发光层113之外，还具有空穴传输层112、电子传输层114等的发光元件，但发光元件的实施方式并不一定限于此。例如，如图3所示，也可以是设置了空穴注入层116来代替空穴产生层111的发光元件。空穴注入层116是具有辅助从第1电极101向空穴传输层112注入空穴的功能的层。通过设置空穴注入层116，缓和了第1电极101与空穴传输层112之间的电离电势之差，使得空穴的注入变得容易。空穴注入层116优选使用比形成空穴传输层112的物质的电离电势低、比形成第1电极101的物质的电离电势高的物质来形成。作为可以用来形成空穴注入层116的物质的具体例子列举有，酞菁(简称H2Pc)和铜酞菁(CuPc)等酞菁类化合物，或聚(亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)等高分子等。在设置了空穴注入层116的情况下，第1电极101优选用铟锡氧化物等功函数高的物质来形成。
另外，如图4所示，也可以在发光层113和电子传输层114之间设置空穴阻挡层117。通过设置空穴阻挡层117，可以防止空穴穿通发光层113而流入第2电极102，可以提高载流子的复合效率。另外，可以防止在发光层113生成的激发能向电子传输层114等其它层传输。空穴阻挡层117可以通过选择如下的物质来形成，其中，所述物质为选自BAlq、OXD-7、TAZ、BPhen等可以用于形成电子传输层114的物质，特别是电离电势比形成发光层113所用的物质的电离电势大的物质。也就是说，形成空穴阻挡层117，使得空穴阻挡层117的电离电势比电子传输层114的电离电势相对地大。同样，在发光层113与空穴传输层112之间也可以设置用于阻挡电子穿通发光层113流向第1电极101的层。
关于是否设置空穴传输层112、电子传输层114，可以由发明的实施人来做适当的选择，例如，在即使不设空穴传输层112、电子传输层114也不产生因金属导致的消光等不合适的情况等时，就未必一定要设置这些层。
以上所述的本发明的发光元件，其依赖于电子产生层115的厚度的驱动电压的变化小。为此，就可以容易地通过改变电子产生层115的厚度来调整发光层113与第2电极102之间的距离。也就是说，容易地调节发光的光所通过光路的长度(光程)，以便成为高效地向外部提取发光的长度、或成为向外部提取的发光的色纯度优良的长度。另外，通过使电子产生层115的厚度增厚，缓和了第2电极102表面的凹凸，使得防止电极间的短路变得容易。
本发明的发光元件，其依赖于空穴产生层111的厚度的驱动电压的变化小。为此，就可以容易地通过改变空穴产生层111的厚度来调节发光的光通过的光路的长度(光程)。另外，通过使空穴产生层111的厚度增厚，缓和了第1电极101表面的凹凸，使得防止电极间的短路变得容易。
(实施方式2)
用图2来说明本发明发光元件的一个实施方式。
图2示出的是在第1电极201与第2电极202之间有第1层211、第2层212和第3层213的发光元件。第1层211产生空穴，第2层212产生电子。第3层213是由电子传输层221、发光层222、空穴传输层223和空穴产生层224按顺序积层而成的。其中，空穴产生层224设置在比发光层222更靠近第2电极202一侧，电子传输层221设置在比发光层222更靠近第1电极201一侧。对第1电极201和第2电极加外电压，以使第1电极201的电位比第2电极202的电位低时，从第1层211向第1电极201注入空穴。另外，从第2层212向第3层213注入电子、从第2电极202向第3层213注入空穴。注入到第3层213的电子和空穴在发光层222中复合。发光层222中含有发光物质，由复合所生成的激发能使发光物质处于激发态。处于激发态的发光物质在回到基态时发光。
第1层211与空穴产生层224分别是产生空穴的层。是由从空穴传输性高的物质和双极性物质中选出的至少一种物质与对这些物质显示电子接收性的物质混合形成的层。其中，空穴传输性高的物质和双极性物质中特别优选空穴迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的物质。空穴传输性高的物质是指空穴的迁移率比电子的高、空穴迁移率与电子迁移率的比值(＝空穴迁移率/电子迁移率)大于100的物质。空穴传输性高的物质和双极性物质的具体例子，分别可以使用在实施方式1中所述的可用于形成空穴传输层112的物质的具体例。另外，对于显示电子接收性的物质没有特别的限制，优选使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、铼氧化物等金属氧化物。其中，也可以使用钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物、钽氧化物、钨氧化物、银氧化物等其它的金属氧化物。
第2层212是产生电子的层，其由以通式(1)表示的菲咯啉衍生物和对以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质混合而成。这样构成的第2层212中，以通式(1)表示的菲咯啉衍生物从显示电子给予性的物质接收电子。也就是说，以通式(1)表示的菲咯啉衍生物被还原，从而产生电子。
通式(1)中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基或氟、氯、碘、溴等卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。
由于以通式(1)表示的菲咯啉衍生物含有氟等卤素作为取代基，容易接收电子。因而，通过使用这种以通式(1)表示的菲咯啉衍生物，容易产生电子，可以向发光层稳定提供电子。另外，通过把菲咯啉衍生物和对菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质混合，与仅由菲咯啉衍生物形成的层相比导电性有了提高。为此，通过使第2层212增厚，容易调节光程，且容易缓和电极表面的凹凸。另外，由菲咯啉衍生物与对菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质混合构成的电子产生层115难以结晶化，因此，也难以发生因结晶化而引起的元件故障。
以通式(1)表示的菲咯啉衍生物中特别优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的菲咯啉衍生物。另外，作为对以通式(1)表示的菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质可以使用选自于碱金属和碱土金属中的物质，具体可以使用锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)等。另外，锂氧化物(Li2O)、钠氧化物(Na2O)、钾氧化物(K2O)等碱金属氧化物；钙氧化物(CaO)、镁氧化物(MgO)等碱土金属氧化物等也可以用作显示电子给予性的物质。进而，还可以使用氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)等碱金属氟化物；氟化钙(CaF2)等碱土金属氟化物；氮化钙(Ca3N2)等碱土金属氮化物等来作为显示电子给予性的物质。通过把从碱金属、碱土金属、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物和碱土金属氮化物中选出的至少一种物质与通式(1)表示的菲咯啉衍生物组合(混合)就可以抑制电子产生层115的结晶化，可以减少因结晶化而引起的元件工作故障。由于碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氮化物、碱土金属氮化物等金属化合物的反应性低，容易使用，因此优选。
电子传输层221是具有传输电子功能的层，在本实施方式发光元件中，具有从第2层212向发光层222传输电子的功能。通过设置电子传输层221，可以使第2层212与发光层222隔开距离，结果是，可以防止由包含在第2层212中的金属引起的发光的消光。电子传输层优选使用电子传输性高的物质来形成，特别优选使用电子迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的物质来形成。可以用于形成电子传输层221的物质的具体例子，可以使用在实施方式1中所述的可用于形成电子传输层114的物质的具体例。
发光层222含有发光物质。发光层222可以是仅由发光物质形成的层，但是在发生浓缩猝灭的情况下，优选是在含有具有比发光物质所具有的能隙更大能隙的物质的层中，以分散的方式混合发光物质的层。使发光层222中分散并含有发光物质，可以防止因浓度引起的发光的消光。对于发光物质，可以使用在实施方式1中所述的发光物质。其中，对于与发光物质一起包含于发光层222中、用于使发光物质处于分散状态的物质，可以使用实施方式1中所述的与发光物质一起包含于发光层113中、用于使发光物质处于分散状态的物质。
空穴传输层223是具有传输空穴功能的层，在本实施方式的发光元件中，具有从空穴产生层224向发光层222传输空穴的功能。通过设置空穴传输层223，可以使空穴产生层224与发光层222隔开距离，结果是，可以防止由包含在空穴产生层224中的金属引起的发光的消光。空穴传输层223优选使用空穴传输性高的物质来形成，特别优选使用空穴迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的物质来形成。关于可以用于形成空穴传输层223的物质的具体例子，可以使用在实施方式1中的用于形成空穴传输层112的物质的具体例子中所述的物质。
第1电极201除了用铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物、含2～20％氧化锌的氧化铟之外，也可以用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、氮化钽等功函数高的物质来形成，也可以用铝、镁等功函数低的物质来形成。这样，本实施方式的发光元件可以不依赖于物质的功函数来形成第1电极201。这是因为在第1电极201与发光层222之间设置了第1层211与第2层212。
另外，对于第2电极202，除了用铟锡氧化物、含氧化硅的铟锡氧化物、含2～20％氧化锌的氧化铟之外，也可以用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pb)、氮化钽等功函数高的物质来形成，也可以用铝、镁等功函数低的物质来形成。这样，本实施方式的发光元件可以不依赖于物质的功函数来形成第2电极202。这是因为在第2电极202与发光层222之间设置了空穴产生层224。
本实施方式中示出了含发光物质的第3层213是含电子传输层221、发光层222、空穴传输层223、空穴产生层224的多层的发光元件，但发光元件的实施方式并不一定限于此。例如，如图5所示，也可以是设置了空穴注入层225来代替空穴产生层224的发光元件。空穴注入层225是具有辅助从第2电极202向空穴传输层223注入空穴的功能的层。通过设置空穴注入层225，缓和了第2电极202与空穴传输层223之间的电离电势之差，使得空穴的注入变得容易。空穴注入层225优选使用比形成空穴传输层223的物质的电离电势低、比形成第2电极202的物质的电离电势高的物质来形成。也就是说，作为可以用来形成空穴注入层225的物质的具体例子列举有，酞菁(简称H2Pc)、铜酞菁(CuPc)等酞菁类化合物，或聚(亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)等高分子等。在设置空穴注入层225的情况下，第2电极202优选使用铟锡氧化物等功函数高的物质来形成。
另外，在发光层222与电子传输层221之间，如图6所示，也可以设置空穴阻挡层226。通过设置空穴阻挡层226，可以防止空穴穿通发光层222而流入第1电极201，提高了载流子的复合效率。另外，可以防止在发光层222生成的激发能向电子传输层221等其它层传输。空穴阻挡层226可以通过从BAlq、OXD-7、TAZ、BPhen等可用于形成电子传输层221的物质中、特别是从电离电势比形成发光层222所用的物质的电离电势大的物质中选择的物质来形成。也就是说，形成空穴阻挡层117，使得空穴阻挡层226的电离电势比电子传输层221的电离电势相对地大。同样，在发光层222与空穴传输层223之间也可以设置用于阻止电子穿通发光层222流向第2电极202的层。
关于是否设置空穴传输层223、电子传输层221，可以由发明的实施人来做适当的选择，例如，在即使不设空穴传输层223、电子传输层221也不产生因金属导致的消光等不合适的情况等时，就未必一定要设置这些层。
另外，如上所述，在发光元件中，第2层212中所含电子传输性高的物质的电子亲合力、与和第3层213中所含层中的第2层212相接的层中所含物质的电子亲合力之差优选在2eV以下，更优选1.5eV以下。更具体说，如图2所示发光元件，在第2层212与电子传输层221相接时，第2层212中所含具有电子传输性的物质、与在电子传输层221中所含的具有电子传输能力的物质之电子亲合力之差优选在2eV以下，进一步优选1.5eV以下。这样，通过使第2层212与第3层213相接，可以有效地从第2层212向第2层213注入电子。
以上所述的本发明的发光元件是依赖于第2层212厚度的驱动电压的变化小的元件。为此，就可以容易地通过改变第2层212的厚度来调节发光层222与第1电极201之间的距离。也就是说，容易地调节发光的光所通过光路的长度(光程)，以使成为高效地向外部发光的长度、或成为向外部发出的发光的色纯度优良的长度。
(实施方式3)
本发明的发光元件可以降低因化合物的结晶化而引起的工作故障。另外，本发明的发光元件之一通过使电子产生层的厚度增厚而可以防止电极间的短路。另外，本发明的发光元件之一通过改变电子产生层的厚度来调整光程，可以提高向外部提取发光的效率、得到色纯度良好的发光。为此，通过用本发明的发光元件作为像素，可以得到因发光元件的工作故障而引起的显示缺陷少的良好的发光装置。另外，通过用本发明的发光元件作为像素，可以得到能够提供显示色良好的图像的发光装置。另外，通过用本发明的发光元件作为光源，可以得到因发光元件工作故障而引起的不合适少、可以进行良好地照明的发光装置。
用图7～11来说明在本实施方式中具有显示功能的发光装置的电路结构和驱动方法。
图7是应用本发明的发光装置的俯视模式图。图7中，在基板6500上设置有像素部6511、源信号线驱动电路6512、写入用栅信号线驱动电路6513、和消除用栅信号线驱动电路6514。源信号线驱动电路6512、写入用栅信号线驱动电路6513、和消除用栅信号线驱动电路6514各自通过布线群与外部输入端子FPC(挠性印刷电路)6503相连接。因此，源信号线驱动电路6512、写入用栅信号线驱动电路6513、消除用栅信号线驱动电路6514分别从FPC6503接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。另外，FPC6503已经与印刷布线基板(PWB)6504连接。如上所述，驱动电路部分并不一定与像素部6511设置在同一基板上，例如，也可以利用在形成布线图案的FPC上安装了IC芯片的(TCP)等，设置在基板外部。
像素部6511中，列方向延伸的多个源信号线按行方向排列。电流供给线按行方向排列。另外，在像素部6511中，行方向延伸的多个栅信号线按列向排列。在像素部6511中，排列了多个包含发光元件的一组电路。
图8是表示用于一个像素工作的电路图。在图8所示电路中包含第1晶体管901、第2晶体管902、发光元件903。
第1晶体管901与第2晶体管902各自是包含栅电极、漏极区和源极区的三端子元件，漏极区与源极区之间有沟道区。其中，所谓源极区与漏极区是随晶体管的结构、工作条件等不同而变的，因此难以限定任何一方是源极区或是漏极区。因此，在本实施方式中，作为源极或漏极而发挥功能的区域分别用晶体管的第1电极、晶体管的第2电极来表示。
栅信号线911与写入用栅信号线驱动电路913设置成由开关918来使其处于电连接或不连接的状态。另外，栅信号线911、消除用栅信号线驱动电路914设置成由开关919来使其处于电连接或不连接的状态。源信号线912设置成由开关920来使其与源信号线驱动电路915或电源916中的任何一个电连接。因而，第1晶体管901的栅极与栅信号线911电连接。另外，第1晶体管的第1电极与源信号线912电连接，第2电极与第2晶体管902的栅电极。第2晶体管902的第1电极与电流供给线917电连接，第2电极与发光元件903中包含的一个电极电连接。开关918可以包含在写入用栅信号线驱动电路913。另外，开关919也可以包含在消除用栅信号线驱动电路914。另外，开关920也可以包含在源信号线驱动电路915中。
对于像素部中的晶体管、发光元件等的配置没有特别的限制，例如，可以如图9的俯视图所表示那样的配置。图9中，第1晶体管1001的第1电极与源信号线1004连接，第2电极与第2晶体管1002的栅电极连接。另外，第2晶体管的第1电极与电流供给线1005连接，第2电极与发光元件的电极1006连接。栅信号线1003的一部分作为第1晶体管1001的栅电极而发挥功能。
下面来说明驱动方法。图10是说明随时间变化的帧的工作的图。在图10中，横向表示经过的时间，纵向表示栅信号线的扫描次数。
用本发明的发光装置进行图像显示时，在显示期间重复进行画面的重写工作与显示工作。对于重写的次数并没有特别的限制，但优选至少1秒钟60次左右，以使观看图像的人不感到闪烁(闪变)。其中，把进行一幅画面(1帧)的重写工作与显示工作的期间称为1帧的期间。
如图10所示，1帧分时为包括写入期间501a、502a、503a、504a和保持期间501b、502b、503b、504b的四个副帧501、502、503、504。把给予用于发光的信号的发光元件在保持期间变成发光状态。各个副帧中的保持期间的长度之比设成第1副帧501∶第2副帧502∶第3副帧503∶第4副帧504＝23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。这样就可以表现4位灰度。但是，对于位数和灰度数并不限于这里所述，例如也可以设置8个副帧进行8位灰度。
说明1帧中的工作。首先，在副帧501中，由第1行开始直至最后一行依次进行写入工作。因此，由于行不同而写入期间的开始时间不同。从写入期间501a结束的行顺次移入保持期间501b。在此保持期间，给予用于发光的信号的发光元件处于发光状态。从保持期间501b结束的行依次移入下一个副帧502，与副帧501的情况一样，由第1行开始直至最后一行依次进行写入工作。重复上述工作，直至副帧504的保持期间504b结束。副帧504中的工作完成之后移入下一帧。这样，各副帧中发光时间的累加时间就成为1帧中各个发光元件的发光时间。通过改变每个发光元件的该发光时间，通过在一个像素内进行各种各样的组合，就可以形成亮度和色度各异的种种显示色。
如副帧504那样，优选的是，在最后一行的写入结束之前，希望将写入结束并移入保持期间的行的保持期间强制结束时，在保持期间504b之后设置消除期间504c，从而控制使其强制变成不发光状态。因而，对于强制不发光状态的行，一定期间保持为不发光状态(以该期间为不发光期间504d)。在最后一行写入期间结束之后，立即依次从第1行移到下一个(或帧)的写入期间。由此，可以防止副帧504的写入期间与其下一个副帧的写入期间重叠。
在本实施方式中，副帧501～504按照保持期间从长到短依次排列的，但是并不一定要象本实施例那样排列，例如保持期间也可以从短到长依次排列，或者保持期间长的和短的也可以无规排列。另外，也可以把副帧进一步分成多个帧。也就是说，在给相同图像信号期间，栅信号线的扫描可以进行多次。
对图8所示的电路的工作写入期间和消除期间的电路工作进行说明。
首先说明写入期间的工作。在写入期间，第n行(n为自然数)的栅信号线911通过开关918与写入用栅信号线驱动电路913电连接，而与消除用栅信号线驱动电路914不连接。另外，源信号线912通过开关920与源信号线驱动电路电连接。信号被输入到与第n行(n为自然数)的栅信号线911连接的第1晶体管901的栅中，使得第1晶体管901变成接通。因而，在此时，图像信号被同时输入到从第1列至最后1列的源信号线。从各列的源信号线912输入的图像信号是彼此互相独立的。从源信号线912输入的图像信号通过与各个源信号线连接的第1晶体管901输入到第2晶体管902的栅电极。通过此时输入到第2晶体管902中的信号决定从电流供给线917向发光元件903供给的电流值。于是，决定依赖于该电流值的发光元件903的发光或不发光。例如，在第2晶体管902是P沟道型的情况下，通过对第2晶体管902的栅电极输入了低电平(Low Level)信号使发光元件903发光。另一方面，在第2晶体管902是N沟道型的情况下，通过对第2晶体管902的栅电极输入了高电平(High Level)信号使发光元件903发光。
下面来说明消除期间的工作。在消除期间，第n行(n为自然数)的栅信号线911通过开关919与消除用栅信号线驱动电路914电连接，而与写入用栅信号线驱动电路913不连接。另外，源信号线912通过开关920与电源916电连接。信号被输入到与第n行的栅信号线911连接的第1晶体管901的栅极，使第1晶体管901接通。因而，此时，消除信号被同时输入到从第1列至最后1列的源信号线。从源信号线912输入的消除信号通过与各个源信号线连接的第1晶体管901被输入到第2晶体管902的栅电极。通过此时输入到第2晶体管902的信号阻止了由电流供给线917向发光元件903供给电流。于是，发光元件903强制地变成不发光。例如，在第2晶体管902是P沟道型的情况下，第2晶体管902的栅电极输入了高电平信号，由此发光元件903变成不发光。另一方面，在第2晶体管902是N沟道型的情况下，第2晶体管902的栅电极输入了低电平信号，由此发光元件903变成不发光。
在消除期间，针对第n行(n为自然数)，通过上述说明的工作而输入了用于消除的信号。然而，如前所述，在与第n行处于消除期间的同时，针对其它行(第m行(m为自然数))会有是写入期间的情况。在这样的情况下，就有必要利用同列源信号线输入对于第n行的消除用信号和对于第m行的写入用信号，为此，优选进行如下说明的工作。
通过上述说明的消除期间的工作，在第n行的发光元件903变成不发光之后，立即使栅信号线911与消除用栅信号线驱动电路914变成断开状态，同时切换开关920使源信号线912与源信号线驱动电路915连接。于是，使源信号线与源信号线驱动电路915连接的同时，使栅信号线911与写入用栅信号线驱动电路913连接。然后，从写入用栅信号线驱动电路913向第m行的信号线选择性地输入信号，在使第1晶体管接通的同时，从源信号线驱动电路915向从第1列至最终一列的源信号线输入用于写入的信号。由该信号使第m行的发光元件变成发光或不发光。
如上那样，对第m行的写入期间结束之后，立即移到第n+1行的消除期间。为此，在使栅信号线911与写入用栅信号线驱动电路913断开的同时，切换开关920使源信号线与电源916连接。另外，在栅信号线911与写入用栅信号线驱动电路913断开的同时，使栅信号线911与消除用栅信号线驱动电路914连接。于是，在从消除用栅信号线驱动电路914向第n+1行的栅信号线选择性地输入信号使向第1晶体管接通信号的同时，从电源916输入消除信号。由此，在第n+1行的消除期间结束之后，立即移到第m+1行的写入期间。以下，同样地重复消除期间与写入期间，可以使其工作至最后一行的消除期间。
本实施方式中说明了在第n行的消除期间与第n+1行的消除期间之间设置第m行的写入期间的方案，但是并不仅限于此，也可以在第n-1行的消除期间与第n行的消除期间之间设置第m行的写入期间。
另外，本实施方式中，如副帧504那样设置不发光期间504d时，在使消除用栅信号线驱动电路914与某一栅信号线为断开状态的同时，重复使写入用栅信号线驱动电路913与其它栅信号线为连接状态的工作。这样的工作了可以在没有特别设置不发光期间的帧中进行。
(实施方式4)
用图11的截面图来说明包含本发明发光元件的发光装置的一个方案。
图11中，用虚线围起来的是用于驱动本发明的发光元件12而设置的晶体管11。发光元件12是在第1电极13与第2电极14之间具有层15的本发明发光元件，所述层15是由空穴产生层、电子产生层和含发光物质的层积层而成的。晶体管11的漏极与第1电极13由贯通第1层间绝缘膜16(16a、16b、16c)的布线17来电连接的。另外，通过隔壁层18把发光元件12与设置在邻近的其它发光元件隔开。在本实施方式中，具有此结构的本发明的发光装置设置在基板10上。
图11所示的晶体管11是以半导体层为中心在基板的相反一侧设置了栅电极的顶部栅极型。对于晶体管11的结构并没有特别的限制，例如也可以是底部栅极型。另外，在用底部栅极的情况下，也可以是在形成沟道的半导体层上形成了保护膜的(沟道保护型)，也可以是或者形成沟道的半导体层的一部分为凹状的(沟道刻蚀型)。再者，21是栅电极，22是栅绝缘膜，23是半导体层，24是n型半导体层，25是电极，26是保护膜。
另外，构成晶体管11的半导体层可以是结晶性、非晶性的任意一种。另外，也可以是半非晶(セミアモルフアス)等。
所谓半非晶半导体是指如下的物质。是一种具有非晶质与结晶结构(包括单晶、多晶)的中间性的结构，并具有自由能稳定的第3状态的半导体，是一种包含了具有短程有序、有晶格畸变的结晶质的区域的物质。另外，至少在膜的一部分区域含有0.5～20nm的晶粒。拉曼光谱向低于520cm-1波数一侧位移。在X射线衍射中观察到来自于硅晶格的(111)、(220)的衍射峰。为了终止未连接键(悬空键)，至少含1原子％或以上的氢或卤素。也被称为所谓的微晶半导体。将硅化物气体进行辉光放电分解(等离子CVD)来形成。作为硅化物气体可以使用SiH4，另外也可以用Si2H6、SiH2Cl2、SiHC13、SiC14、SiF4等。也可以将此硅化物气体用H2或H2和从He、Ar、Kr、Ne中选出的一种或几种稀有气体元素稀释。稀释率在2～1000倍的范围，压力大约在0.1Pa～133Pa范围，电源频率为1MHz～120MHz，优选13MHz～60MHz，基板加热温度在300℃以下，优选100～250℃，作为膜中的杂质元素希望是1×1020/cm3以下的氧、氮、碳等大气成份杂质，特别是氧浓度在5×1019/cm3以下，优选在1×1019/cm3以下。使用半非晶半导体的TFT(薄膜晶体管)的迁移率大约为1～10m2/Vsec。
另外，作为半导体层为结晶性的具体例子列举有，单晶或多晶性硅、或含有硅锗等的物质。它们可以是由激光结晶化而形成的，例如通过使用镍等的固相生长法而结晶化来形成的。
在半导体层是由非晶质物质、例如非晶硅形成的情况下，优选具有晶体管11以及其它的晶体管(构成用于驱动发光元件的电路的晶体管)是全部由N沟道型晶体管构成的电路的发光装置。此外，也可以是具有由N沟道型或P沟道型的任一晶体管构成的电路的发光装置，也可以是具有由两者晶体管构成的电路的发光装置。
进而，第1层间绝缘膜16可以是如图11(A)、(C)所示的多层，或者也可以是单层。16a包含有氧化硅和氮化硅之类无机物，16b含有丙烯酸(アクリル)或硅氧烷(以硅(Si)与氧(O)的键构成骨架结构、并具有氢或烷基等作为取代基的化合物)、能够涂布成膜的氧化硅等具有自平坦性的物质。进而，16c含有包含氩(Ar)的氮化硅膜。对于构成各层的物质没有特别的限制，也可以使用它们以外的物质。另外，也可以进一步组合了由这些以外的物质构成的层。如此，第1层间绝缘膜16可以使用无机物或有机物两者形成。另外，也可以用无机膜与有机膜的任意一种所形成。
隔壁层18在其边缘部分的曲率半径优选为连续变化的形状。隔壁层18是用丙烯酸和硅氧烷、抗蚀剂、氧化硅等所形成。隔壁层18也可以用无机膜与有机膜的任意一种所形成，或也可以用两者形成。
图11(A)、(C)中，是在晶体管11与发光元件12之间仅设置第1层间绝缘膜16的结构，但是如图11(B)那样，除了第1层间绝缘膜16(16a、16b)之外，还可以是设置第2层间绝缘膜19(19a、19b)的结构。在如图11(B)所示的发光装置中，第1电极13贯通第2层间绝缘膜19，与布线17连接。
与第1层间绝缘膜16相同，第2层间绝缘膜19可以是多层或单层。19a含有丙烯酸或硅氧烷、能够涂布成膜的氧化硅等具有自平坦性的物质。进而，19b包括含有氩(Ar)的氮化硅膜。对于构成各层的物质没有特别的限制，也可以使用这里所述的以外的物质。另外，也可以将由它们以外的物质所构成的层进一步组合。这样，第2层间绝缘膜19可以使用无机物或有机物两者形成，或者也可以由无机膜与有机膜的任意一方形成。
在发光元件12中第1电极和第2电极都是由具有透光性物质构成的情况下，如图11(A)的空心箭头所示，可以从第1电极13侧与第2电极14侧两处提取发光。另外，在只有第2电极14是由具有透光性物质构成的情况下，如图11(B)的空心箭头所示，只能从第2电极14侧提取发光。此时，优选第1电极13是由反射率高的材料构成或在第1电极13的下方设置含有反射率高的材料的膜(反射膜)。另外，在只有第1电极13是由具有透光性物质构成的情况下，如图11(C)的空心箭头所示，只能从第1电极13侧提取发光。此时，优选第2电极14是由反射率高的材料构成或在第2电极14的上方设置反射膜。
另外，也可以是外加电压以使第2电极14的电位比第1电极13的电位高时，发光元件12积层层15以使其工作；或者也可以是外加电压以使第2电极14的电位比第1电极13的电位低时，发光元件12积层层15以使其工作。在前者的情况下，晶体管11为N沟道型晶体管，而在后者的情况下，晶体管11为P沟道型晶体管。
如上所述，本实施方式说明了由晶体管来控制发光元件的驱动的有源型发光装置，此外，也可以是没有特别设置晶体管等驱动用元件而使发光元件驱动的无源型发光装置。图12示出了应用本发明而制作的无源型发光装置的斜视图。在图12中，于基板951上，在电极952和电极956之间设置有层955，该层955是由含发光物质的层及电子产生层、空穴产生层依次积层而成的。电极952的端部用绝缘层953覆盖。而且，在绝缘层953上设置了隔壁层954。随着隔壁层954的侧壁靠近基板面，存在一侧壁与另一侧壁之间的间隔变窄的倾斜。也就是说，隔壁层954的短边方向的截面为梯形，底边(与绝缘层953的面方向面向相同的方向而与绝缘层953相接的边)比上边(与绝缘层953的面方向面向相同的方向而与绝缘层953不相接的边)短。这样，通过设置隔壁层954，就可以防止因静电等引起的发光元件的故障。另外，在无源型发光装置中，由于包含低驱动电压下工作的本发明的发光元件，也可以以低耗电来驱动。
(实施方式5)
用本发明的发光元件作为像素的发光装置，其因发光元件工作故障引起的显示缺陷少而良好地进行显示工作。为此，通过应用这样的发光装置作为显示部，就可以得到因显示缺陷引起的显示图像的显示错误等少的电子设备。另外，用本发明的发光元件作为光源的发光装置，可以进行因发光元件工作故障引起的不合适少的良好照明。为此，将这种发光装置作为背面照明等照明部使用，而且这样通过实装本发明发光装置，可以降低因发光元件的不合适引起的、局部地形成暗处等的工作故障，从而进行良好地显示。
图13示出了安装了应用本发明的发光装置的电子设备的一个实施例。
图13(A)是应用本发明而制作的个人计算机，是由主体5521、框体5522、显示部5523、键盘5524等构成。通过把用如图7所示的本发明的发光元件作为像素使用的发光装置作为显示部组装而制成个人计算机。另外，把本发明的发光元件作为光源使用的发光装置作为背面照明而组装也可制成个人计算机。具体地说，如图14所示，在个人计算机的显示部，在框体5511和框体5514嵌入液晶装置5512和至少设置了一个本发明的发光元件的发光装置5513，就可以制成用本发明的发光元件作为光源的个人计算机。液晶装置5512中装有外部输入端子5515，在发光装置5513中装有外部输入端子5516。另外，在发光装置中，可以排列多个本发明的发光元件，或者，也可以将一个发光元件设置为覆盖基板的大部分。在发光装置5513中，对于从发光元件发出的发光色并没有特别的限制，也可以是白色，或红色、蓝色、绿色等。
图13(B)是应用本发明而制作的电话机。主体5552由显示部5551、声音输出部5554、声音输入部5555、操作开关5556、5557、天线5553等构成。把有本发明的发光元件的发光装置作为显示部进行组装，就可以制成电话机。
图13(C)是应用本发明而制作的电视机，由显示部5531、框体5532、扬声器5533等构成。把有本发明的发光元件的发光装置作为显示部进行装，就可以制成电视机。
如上，本发明的发光装置非常适合于作为各种电子设备的显示部使用。电子设备并不仅限于本实施方式所述，也可以是导航装置等其它电子设备。
实施例1
对可用于实施本发明的以结构式(2)表示的5，8-双[2-(3-氟苯基)乙烯基]-6，7-二氢二苯并[b，j]-1，10-菲咯啉的合成方法进行说明。
[步骤1]
首先合成以结构式(3)表示的化合物5，8-二甲基-6，7-二氢二苯并[b，j]-1，10-菲咯啉。
在2’-氨基乙酰苯(24.6g，182mmol)和1，2-环己二酮(10.2g，91mmol)的乙二醇单乙醚(100mL)溶液中加入催化剂量(约5mol％)的对甲苯磺酸一水合物，加热回流48小时(合成流程图(a-1))。把反应溶液冷却到室温。过滤所析出的固体。滤过物用四氢呋喃重结晶，化合物的收率为38％。用NMR测定所得到的化合物，确认是5，8-二甲基-6，7-二氢二苯并[b，j]-1，10-菲咯啉。
所得到的化合物的NMR数据如下：
1H NMR(300MHz、CDCl3)δ8.43(d、2H、J＝8.4Hz)、7.97(d、2H、J＝8.0Hz)、7.66(dd、2H、J＝8.4、15Hz)、7.53(dd、2H、J＝8.0、15Hz)、3.19(s、4H)，2.67(s、6H)。
Figure A20051012893300341
[步骤2]
下面示出以结构式(2)表示的化合物5，8-双[2-(3-氟苯基)乙烯基]-6，7-二氢二苯并[b，j]-1，10-菲咯啉的合成方法。
把以结构式(3)表示的化合物5，8-二甲基-6，7-二氢二苯并[b，j]-1，10-菲咯啉(7.7g，25mmol)和3-氟苯甲醛(9.2g，74mmol)的乙酸酐(约50mL)溶液加热回流36小时(合成流程科(a-2))。把反应溶液用10％氢氧化钠水溶液碱化之后，用乙酸乙酯萃取。将有机层用硫酸镁干燥、过滤、浓缩，残渣用氧化铝层析(展开溶剂为二氯甲烷)纯化2次，得到化合物。然后，把所得到的化合物用制备液相色谱法(日本分析制造的LC-908W-C60型循环制备高效液相色谱仪，展开溶剂为氯仿)精制，然后用己烷/乙酸乙酯混合溶剂重结晶，化合物收率15％。用NMR测定所得到的化合物，确认是5，8-双[2-(3-氟苯基)乙烯基]-6，7-二氢二苯并[b，j]-1，10-菲咯啉。
NMR数据如下：
1H NMR(300MHz、CDCl3)δ8.49(d、2H、J＝8.7Hz)、6.08(d、2H、J＝8.4Hz)、7.26-7.80(m、12H)、δ7.07(dd、2H、J＝7.2、17.0Hz)、6.83(d、2H、J＝17.0Hz)、3.28(s、4H)。

Claims (10)

1.一种发光元件，其特征在于：
在第1电极与第2电极之间具有：
含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物、和对所述菲咯啉衍生物显示电子给予性的物质的层；和
含有发光物质的层，
Figure A2005101289330002C1
式中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基、或卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。
2.权利要求1所述的发光元件，其特征在于所述物质是选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氟化物、碱土氟化物中的至少一种物质。
3.一种发光元件，其特征在于：
在第1电极与第2电极之间具有第1层、第2层与第3层，
所述第1层含有空穴迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的第1物质、和对所述第1物质显示电子接收性的第2物质；
所述第2层含有发光物质；
以及所述第3层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物、和对所述菲咯啉衍生物显示电子给予性的第3物质，
Figure A2005101289330003C1
式中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基、或卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。
4.权利要求3中所述的发光元件，其特征在于：
所述第2物质是选自钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物中的至少一种物质；
所述第3物质是选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氟化物、碱土氟化物中的至少一种物质。
5.一种发光元件，其特征在于：
在第1电极与第2电极之间具有第1层、第2层与第3层，
所述第1层含有空穴迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的第1物质、和对所述第1物质显示电子接收性的第2物质；
所述第2层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物、和对所述菲咯啉衍生物显示电子给予性的第3物质；
并且所述第3层含有发光物质，
所述第1层被设置于比所述第2层更靠近第1电极一侧、
所述第3层被设置于比所述第2层更靠近第2电极一侧，
外加电压使所述第1电极的电位比所述第2电极的电位低时，使所述第2层与所述第3层连接，以使从所述第2层向所述第3层注入电子，
式中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基、或卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。
6.一种发光元件，其特征在于：
在第1电极与第2电极之间具有第1层、第2层与第3层，
所述第1层含有空穴迁移率在1×10-6cm2/Vs以上的第1物质、和对所述第1物质显示电子接收性的第2物质；
所述第2层含有以通式(1)表示的菲咯啉衍生物、和对所述菲咯啉衍生物显示电子给予性的第3物质；
并且所述第3层含有电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴产生层，
所述第1层被设置于比所述第2层更靠近第1电极一侧、
所述第3层被设置于比所述第2层更靠近第2电极一侧，
所述第2层与所述电子传输层邻接，
式中，R1～R5分别表示碳原子数1～4的烷基、或卤基，R1～R5中的至少1个表示卤基。
7.权利要求5或6中所述的发光元件，其特征在于：
所述第2物质是选自钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物中的至少一种物质；
所述第3物质是选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氟化物、碱土氟化物中的至少一种物质。
8.一种发光装置，其特征在于使用权利要求1、3、5和6任一项中所述的发光元件作为像素或光源。
9.一种电子设备，其特征在于显示部使用了权利要求8所述的发光装置。
10.权利要求9所述的电子设备，其特征在于所述电子设备是选自个人计算机、电话机或电视接收机中的至少1种。
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