TWI481090B - 發光元件，發光裝置及電子裝置 - Google Patents

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Description

發光元件，發光裝置及電子裝置
本發明關於利用電致發光的發光元件。此外，本發明還關於具有此類發光元件的發光裝置和電子裝置。
近年來，對於利用電致發光的發光元件已進行了積極的研究和開發。在這種發光元件的基本結構中，係將發光物質夾置在一對電極之間。藉由對這種元件施加電壓，可以由該發光物質獲得發光。
這種發光元件因為是自發光型，所以具有諸如下述優點：與液晶顯示器相比其像素的明視度較高；且不必使用背光。因此，這種發光元件被認為適用於作為平板顯示元件。此外，這種發光元件還具有可以製造成薄型且輕量的優點，而且還具有相當快的回應速度。
由於這種發光元件可以形成為薄膜形狀，所以藉由形成大面積的元件就能輕易獲得面發光。這是一種使用以白熾燈泡和LED為代表的點光源或以螢光燈為代表的線光源難以獲得的特徵。因此，作為可應用於照明裝置或類似者的面光源的利用價值也很高。
利用電致發光的發光元件大體上係根據它們是使用有機化合物還是無機化合物作為發光物質來分類。
當使用有機化合物作為發光物質時，藉由對發光元件施加電壓而使電子和電洞從一對電極注入到包含發光有機化合物的層中，使得電流流經其間。然後，由於電子和電洞(即載子)再結合，而使發光有機化合物達到激發態。當該發光有機化合物從激發態回到基態時，獲得發光。因為這種機制，所以將此類發光元件稱為電流激發型發光元件。
應注意的是，由有機化合物產生的激發態類型可為單重激發態和三重激發態，來自單重激發態的發光稱為螢光，而來自三重激發態的發光稱為磷光。
對於這種發光元件，在改善其性能方面存在許多取決於材料的問題，為了解決這些問題，已進行元件結構的改進、材料的開發等等。
例如，在參考文獻1(Tetsuo Tsutsui及其他八人，Japanese Journal of Applied Physics，vol.38，L1502-L1504(1999))中，藉由設置電洞阻擋層，來使得使用磷光材料的發光元件高效率地發光。
 本發明之概要說明
然而，如參考文獻1中所述，電洞阻擋層不持久，發光元件的使用壽命極短。因此，期待開發出使用壽命長的發光元件。當考慮商品化時，延長使用壽命是很重要的課題。而且希望開發出具有極高性能的發光元件。
鑒於上述問題，本發明的目的在於提供使用壽命長的發光元件。而且，本發明的另一目的在於提供使用壽命長的發光裝置及電子裝置。
本發明人潛心鑽研而發現，藉由設置控制載子傳輸的控制層，可獲得使用壽命長的發光元件。此外，本發明人已發現特別是在控制層中所包含的有機化合物的濃度及載子截留性滿足一定條件時，可以獲得使用壽命長的發光元件。
因此，本發明的一個態樣是一種發光元件，其包括在第一電極和第二電極之間的發光層和控制層，其中控制層包含第一有機化合物和第二有機化合物，在該控制層中所包含的第一有機化合物比第二有機化合物多，該第一有機化合物是具有電子傳輸性的有機化合物，該第二有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)比第一有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)低，且以式(1)獲得的X參數值在5×10-4 至2×10-2 範圍內。
在上式中，ΔE表示第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，C表示第二有機化合物的莫耳分數[無因次項]，L表示控制層的厚度[nm]，k表示波耳茲曼(Boltzmann)常數(=8.61×10-5 [eV‧K-1 ])，且T表示温度(=300[K])。
在上述態樣中，以式(1)表示的X的值較佳為在1×10-3 至1×10-2 範圍內。
在上述態樣中，控制層的厚度L較佳為5nm至20nm。
另外，在上述態樣中，第一有機化合物的遷移率較佳為在10-7 [cm2 /Vs]至10-3 [cm2 /Vs]範圍內，更佳在10-6 [cm2 /Vs]至10-4 [cm2 /Vs]範圍內。
另外，在上述態樣中，第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差ΔE較佳為0.2[eV]至0.6[eV]。
另外，在上述態樣中，發光層較佳為具有電子傳輸性。通常，在包含於發光層的有機化合物中，包含得最多的有機化合物較佳為具有電子傳輸性。例如，較佳為該發光層包含第三有機化合物和第四有機化合物，其中所包含的第三有機化合物比第四有機化合物多，且該第三有機化合物具有電子傳輸性。
此外，在上述態樣中，第一有機化合物和第三有機化合物較佳為不同的有機化合物。
在上述態樣中，較佳的是控制層和發光層彼此接觸。
此外，本發明包括具有上述發光元件的發光裝置。因此，本發明的一個態樣是具有上述發光元件和經配置以控制該發光元件發光的控制電路的發光裝置。
本說明書中的「發光裝置」一辭包括影像顯示裝置、發光裝置或者光源(包括照明裝置)。此外，在設置有發光元件的面板上附接有連接器例如FPC(撓性印刷電路)、TAB(捲帶自動接合)帶、或TCP(捲帶式封裝)的模組；在TAB帶或TCP的終端設置有印刷線路板的模組；以及其中在發光元件上藉由COG(玻璃覆晶接合)法直接安裝有IC(積體電路)的模組也全都包括在該「發光裝置」的範圍中。
另外，本發明的範圍還包括將本發明的發光元件用於顯示部分的電子裝置。因此，本發明的電子裝置包括有顯示部分，其中該顯示部分包括有上述發光元件和經配置以控制該發光元件發光的控制電路。
在本發明的發光元件中，設置有控制載子傳輸的控制層，因此可以獲得使用壽命長的發光元件。
另外，藉由將本發明的發光元件應用於發光裝置及電子裝置，可以使得該等發光裝置及電子裝置具有較長的使用壽命。
 本發明之詳細說明 具體實施模式
現將參照附圖說明本發明的具體實施模式。應注意的是，本發明並不局限於以下說明，在所屬技術領域中具有通常技術者可以輕易理解的是本發明的模式和細節可在不偏離本發明精神及範圍下以各種方式修改。因此，本發明不應解釋為僅局限於以下所示的具體實施模式的說明。應注意的是，在本發明的說明中，有時以相同參考代號表示類似的部分。
具體實施模式1
本發明的發光元件包括在一對電極之間的發光層和控制載子傳輸的控制層。該控制層包含第一有機化合物和第二有機化合物，其中所包含的第一有機化合物比第二有機化合物多，且該第二有機化合物具有截留與第一有機化合物所傳輸的載子同極性的載子的特性。
在本具體實施模式中，將詳細說明其中第一有機化合物具有電子傳輸性，且第二有機化合物具有電子截留性的情況。換言之，對如下發光元件進行說明，即其中在第一電極和第二電極之間設置有發光層和控制層，該控制層包含第一有機化合物和第二有機化合物，其中所包含的第一有機化合物比第二有機化合物多。該第一有機化合物是具有電子傳輸性的有機化合物，且該第二有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)比第一有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)低。
應注意的是，在本說明書中，「HOMO能階或LUMO能階低(deep)」是指其能階低(low)，而「HOMO能階或LUMO能階高(shallow)」是指其能階高(high)。例如，與具有-2.2eV的LUMO能階的物質B相比，具有-2.5eV的LUMO能階的物質A的LUMO能階較低0.3eV，而與具有-2.7eV的LUMO能階的物質C相比，物質A的LUMO能階較高0.2eV。
圖1說明本發明發光元件的能帶圖的例子。本發明的發光元件包括在第一電極102和第二電極104之間的發光層111和控制層121。在圖1中，於第一電極102和發光層111之間設置有電洞傳輸層112，且在第二電極104和控制層121之間設置有電子傳輸層113。
當對如圖1所示的發光元件施加電壓時，從第一電極注入的電洞經由電洞傳輸層而注入到發光層。另一方面，從第二電極注入的電子經由電子傳輸層而注入到控制層。雖然因為第二有機化合物的電子截留性使得注入到控制層的電子的傳輸速度變慢，但電子最後還是注入到發光層並與電洞再結合而發光。
在其中沒有設置控制層的習用發光元件中，電子便注入到發光層而沒有由於載子截留所造成的遷移速度減慢。因此，在發光層具有電子傳輸性的情況中，電子可輕易到達電洞傳輸層與發光層之間的介面附近。從而，在電洞傳輸層與發光層之間的介面附近形成載子再結合區域(發光區域)。在此情況下，電子可能會到達電洞傳輸層並使其劣化。由於電洞傳輸層劣化及到達電洞傳輸層的電子量隨時間變大，在發光層內再結合的機率隨時間降低。這導致元件的使用壽命降低(亮度隨時間衰減)。
另一方面，在本發明的發光元件中，如前文所述，注入到控制層的電子的傳輸速度變慢，因此對於發光層的電子注入受到控制。結果，在習用發光元件中易於在電洞傳輸層與發光層之間的介面附近形成的再結合區域(發光區域)，在本發明的發光元件中係散佈在整個發光層內。具體而言，再結合區域(發光區域)係形成在從發光層內部到發光層與控制層之間的介面附近。因此，電子到達電洞傳輸層並使其劣化的可能性低。
再者，本發明中的重點是，在控制層中對具有電子傳輸性的第一有機化合物添加具有截留電子的功能的第二有機化合物，而不是只使用電子遷移率慢的物質。藉由採用這種結構，不僅可控制對於發光層的電子注入，還可抑制受控制的電子注入量隨時間的變化。因此，在本發明的發光元件中可以防止載子平衡隨時間惡化以及再結合機率降低的現象，因此可以達成元件使用壽命的改善(抑制亮度隨時間衰減)。
在此重要的是，控制層中第一有機化合物和第二有機化合物的組合以及第二有機化合物的濃度。這將說明如下。
例如，在控制層中，於電子截留性低的組合(亦即，與第一有機化合物的LUMO能階相比，第二有機化合物的LUMO能階稍低)的情況中，除非將第二有機化合物的濃度提高到一定程度，否則控制層內的電子傳輸速度不會變慢，而導致與習用發光元件類似的狀態。因此，在此情況中無法獲得延長使用壽命的效果。另一方面，在控制層中，於電子截留性高的組合(亦即，與第一有機化合物的LUMO能階相比，第二有機化合物的LUMO能階極低)的情況中，若第二有機化合物的濃度過高，則控制層內的電子傳輸速度變得很小，因此再結合區域延伸到控制層的內部。在此情況中，控制層內的再結合導致對使用壽命的不良影響。
換言之，在直覺的理解下，在電子截留性低的組合的情況中，將第二有機化合物的濃度設定為較高，而在電子截留性高的組合的情況中，將第二有機化合物的濃度設定為較低，可以獲得使用壽命最長的效果。但是，這只不過是直覺的理解，濃度的最適值事實上係取決於材料的組合(換言之，電子截留的深度)而有多種變化，因此難以估計最適值。
本發明人已發現對於控制層的最適結構存在有一定的法則。換言之，當由下式(1)所獲得的參數X係處於某一定範圍內時，可以獲得延長使用壽命的效果，該X取決於電子截留的深度ΔE(第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差)、第二有機化合物的濃度C、及厚度L。
在該式中，ΔE表示第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，C表示第二有機化合物的莫耳分數[無因次項]，L表示控制層的厚度[nm]，k表示波耳茲曼常數(=8.61×10-5 [eV‧K-1 ])，且T表示温度(=300[K])。
該式係由下述理論獲得。
起初，在本發明的發光元件中，電子藉由跳躍n次而傳輸通過控制層。換言之，電子藉由在n個分子之間跳躍而傳輸通過控制層。此時，當將控制層中的電子陷阱的存在機率(即第二有機化合物的存在機率)表示為p時，則顯示電子在該n次跳躍中被截留機率的預期值En 表示為En =np。例如，當存在機率p為0.1(10%)時，在跳躍十次(n=10)的情況中，np=10×0.1=1。在統計上這表示當電子傳輸通過控制層時被截留約1次。換言之，期望值En =np為電子跳躍n次中被截留次數的統計平均值。
接下來，將電子被陷阱捕獲之後，從該陷阱逃離的機率表示為K。在此，由於上述期望值En =np為電子被截留的次數(的平均值)，所以電子藉由跳躍n次而傳輸通過控制層的最終機率Kall 為K的En 次方。亦即，獲得下式(2)。下式表示，例如，在En =np=2(亦即電子在控制層中平均被截留2次)的情況中，Kall =K2 。應注意的是，在沒有陷阱(p=0)的情況中，Kall =1，這是經標準化的結果。
K all 二K np 　‧‧‧(2)
因為Kall 是電子藉由跳躍n次而傳輸通過控制層的機率，所以電子每次跳躍能通過控制層的平均機率Kave 係表示為Kall 的n次方根。因此，由式(2)得出下式(3)。
在此，考量該平均機率Kave 影響到哪些物理量。在量子方面來看，當Kave 為0.5時，被注入的兩個電子中有一個不能前進(即電子是否能被傳輸)。然而，由式(2)可知，上述的考量係以預期值為基礎，所以應考慮平均的行為。例如，當分子之間的距離為L0 且Kave 為0.5時，被注入的兩個電子中的一個的傳輸距離為L0 ，另一個的傳輸距離為0，因此傳輸距離的平均值為(L0 +0)/2=0.5L0 。換言之，Kave 與電子的移動距離即電子的漂移速度成正比。因此，當控制層中的電子漂移速度為v 且第一有機化合物中的電子漂移速度為v 0 時，可以假設下式(4)。
v =v 0 K p 　‧‧‧(4)
接着，考量式(4)中的K和p係以哪些物理量表示。該p為電子陷阱的存在機率(即第二有機化合物的存在機率)，因此單純地是第二有機化合物的濃度。應注意的是，在作為本發明所揭示之實例的發光元件中，電子的傳輸受電場方向的漂移的支配比受擴散作用的支配大，因此電子的傳輸應使用僅在元件的厚度方向上的模型即一維模型來考量。於是，當第二有機化合物的濃度(莫耳分數)為C時，C為每單位體積(即三維)的莫耳分數。因此，得出下式(5)。
另一方面，K為電子能從陷阱逃離的機率，在動力學上顯示為波耳茲曼分布。因此，K可以下式(6)表示。
在該式中，ΔE表示第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，k表示波耳茲曼常數(=8.61×10-5 [eV‧K-1 ])，且T表示温度[K]。
將式(5)和式(6)代入式(4)，可以得出為本發明重要特徵之一的下式(7)。
在該式(7)中，ΔE表示第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，C表示第二有機化合物的莫耳分數[無因次項]，k表示波耳茲曼常數(=8.61×10-5 [eV‧K-1 ])，且T表示温度。
在此情況中，控制層的厚度為L[nm](其單位為nm是考慮到本發明發光元件的厚度等級，為方便起見)，且電子傳輸通過控制層的時間為t[s]。在此情況中，t[s]=L[nm]/v [nm/s]。另外，當t[s]的倒數為x[s-1 ]=1/t[s]時，x可為傳輸通過控制層的電子的速率常數(傳輸通過控制層的電子之數量的比例常數為x)。該速率常數x以應用式(7)的下式(8)表示。
在該式(8)中，ΔE表示第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，C表示第二有機化合物的莫耳分數[無因次項]，L表示控制層的厚度[nm]，k表示波耳茲曼常數(=8.61×10-5 [eV、K-1 ])，且T表示温度。
如上所述，若過量的電子傳輸通過控制層或控制層中截留過多的電子，則無法獲得利用控制層的延長使用壽命的效果。因此，除非速率常數x保持在適當的範圍內，否則無法獲得延長使用壽命的效果。
本發明人已由實驗發現在速率常數x處於一定範圍內的情況下，可以實際獲得延長使用壽命的效果。
應注意的是，v 0 為取決於第一有機化合物的種類而變化的數值，而且還是受遷移率和電場強度影響的數值(漂移速度=遷移率×電場強度)。但是，在式(8)中指數項具有支配性，因此在實驗中採用標準化(v 0 =1)。另外，實驗係在室溫中進行，因此T=300[K]。
換言之，在v 0 =1且T=300[K]時，速率常數x為參數X(見下式(1))，並且經由實驗驗證參數X與元件使用壽命之間的關係。結果，發現在參數X處於5×10-4 至2×10-2 範圍內，較佳為處於1×10-3 至1×10-2 範圍內的情況下，可以獲得延長使用壽命的效果。
ΔE表示第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，C表示第二有機化合物的莫耳分數[無因次項]，L表示控制層的厚度[nm]，k表示波耳茲曼常數(=8.61×10-5 [eV‧K-1 ])，且T表示温度(=300[K])。
在上式(1)中，在第一有機化合物中的漂移速度v 0 係經標準化，但若該漂移速度發生幾個量級的變化，則參數X會發生偏差。漂移速度為遷移率與電場強度的乘積，電場強度在實際亮度區域中沒有量級上的不同。但是，若遷移率發生幾個量級的變化，則漂移速度也會有幾個量級的變化，因此參數X有發生偏差的可能性。
考慮到在實驗中用於第一有機化合物的Alq的遷移率為約10-5 [cm2 /Vs]，且參數X的範圍係在兩個量級的範圍內，所以第一有機化合物的遷移率較佳為在Alq的遷移率10-5 [cm2 /Vs]±兩個量級的範圍內。因此，第一有機化合物的遷移率較佳為在10-7 至10-3 [cm2 /Vs]範圍內，更佳為10-6 至10-4 [cm2 /Vs]。
另外，控制層的厚度L也影響參數X。控制層的厚度L較佳為1至100[nm]，更佳為5至20[nm]。
當第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差ΔE大時，截留效果變大，即使當第二有機化合物的濃度低時亦然。因此需要將控制層中的第二有機化合物的濃度精確控制。另一方面，當能量差ΔE小時，第二有機化合物的截留效果變小，因此可輕易控制第二有機化合物的濃度。從而，在製造發光元件時，第一有機化合物的LUMO能階與第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差ΔE較佳為在0.2至0.6[eV]範圍內。
作為可用於形成控制層的物質，可以使用多種有機化合物。在此重要的是，適當選擇材料且調整濃度，以使由式(1)所得的參數X在5×10-4 至2×10-2 範圍內。
例如，作為第一有機化合物，可以使用具有電子傳輸性的有機化合物。亦即，第一有機化合物是其電子傳輸性比其電洞傳輸性高的物質。具體而言，可以使用金屬錯合物諸如三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Almq3 )、雙(10-羥基苯並[h]喹啉)鈹(II)(簡稱：BeBq2 )、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(Ⅲ)(簡稱：BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(簡稱：Znq)、雙[2-(2-苯並唑基)苯酚]鋅(Ⅱ)(簡稱：ZnPBO)、及雙[2-(2-苯並噻唑基)苯酚]鋅(Ⅱ)(簡稱：ZnBTZ)；雜環化合物諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ01)、2,2',2"-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯並咪唑)(簡稱：TPBI)、深啡啉(簡稱：BPhen)、浴銅靈(簡稱：BCP)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CO11)；稠合芳族化合物諸如9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：DPCzPA)、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱：DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：t-BuDNA)、9,9'-聯蒽(簡稱：BANT)、9,9'-(茋-3,3'-二基)二菲(簡稱：DPNS)、9,9'-(茋-4,4'-二基)二菲(簡稱：DPNS2)、3,3',3''-(苯-1,3,5-三基)三芘(簡稱：TPB3)。此外，可使用高分子化合物諸如聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共聚-(吡啶-3,5-二基)](簡稱：PF-Py)、或聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共聚-(2,2'-聯吡啶-6,6'-二基)](簡稱：PF-BPy)。其中，較佳為使用對電子安定的金屬錯合物。如上所述，第二有機化合物的LUMO能階較佳為低於第一有機化合物的LUMO能階。因此，可根據所採用的第二有機化合物的種類，適當地選擇第一有機化合物，以便滿足上述條件。例如，如將在後文之實施例中所述的，當採用2,3,5,8-四苯基喹啉(簡稱：TPQ)、N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)、或香豆素545T作為第二有機化合物時，以Alq用作第一有機化合物，來滿足上述條件。
另外，第二有機化合物較佳為具有比第一有機化合物的LUMO能階低的LUMO能階的有機化合物。因此，可根據所採用的第一有機化合物的種類，適當地選擇第二有機化合物，以滿足上述條件。
因此，作為第二有機化合物，較佳為具有低LUMO能階的物質。作為其實例，可以舉出吖啶酮、香豆素102、香豆素6H、香豆素480D、或香豆素30、N,N'-二甲基喹吖酮(簡稱：DMQd)、N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)、9,18-二氫苯並[h]苯並[7,8]喹啉並[2,3-b]吖啶-7,16-二酮(簡稱：DMNQd-1)、9,18-二甲基-9,18-二氫苯並[h]苯並[7,8]喹啉並[2,3-b]吖啶-7,16-二酮(簡稱：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-亞甲基)丙二腈(簡稱：DCMCz)、(2-{2-[4-(二甲基胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亞甲基)丙二腈(簡稱：DCM1)、{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯並[ij]喹-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞甲基}丙二腈(簡稱：DCM2)、{2-(1,1-二甲基乙基)-6-[2-(2,3,6,7-四氫-1,1,7,7-四甲基-1H,5H-苯並[ij]喹-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞甲基}丙二腈(簡稱：DCJTB)、尼羅紅(Nile red)、2,3-二苯基喹啉(簡稱：DPQ)、2,3-雙(4-氟苯基)喹啉(簡稱：FDPQ)、2,3-雙(4-三氟甲基苯基)喹啉(簡稱：CF3 -DPQ)、2,3,5,8-四苯基喹啉(簡稱：TPQ)、2,3,2'3'-四苯基-6,6'-聯喹啉(簡稱：DPQ2)、2,3,2',3'-四(4-氟苯基)-6,6'-聯喹啉(簡稱：FDPQ2)及類似物。另外，也可以使用發磷光的材料諸如(乙醯丙酮)雙[2,3-雙(4-氟苯基)喹啉]銥(Ⅲ)(簡稱：Ir(Fdpq)2 (acac))。上述的化合物是用於發光元件的化合物中具有特別低LUMO能階的化合物。因此，當將此類化合物添加至前述的第一有機化合物時，會展現優異的電子截留性。
如前文所述，本具體實施模式中所述的發光元件包括有控制載子傳輸的層。由於該控制載子傳輸的層包含二或多種物質，所以藉由控制這些物質的組合、混合比、厚度、或類似者，便可以精確地控制載子平衡。
由於可藉由控制物質的組合、混合比、膜厚度、或類似者來控制載子平衡，所以可以比習知方法更容易地控制載子平衡。亦即，即使不改變物質的物理特性，還是可以經由物質的混合比、層厚度、及類似者來控制載子傳輸。因此，可以從更廣的範圍選擇用於發光層的材料，而且可以更靈活地設計發光元件。
載子傳輸係利用有機化合物來控制，而該有機化合物是在控制載子傳輸的控制層中所包含的二或多種物質當中包含得最少的那個有機化合物。亦即，由於可以經由在控制載子傳輸的控制層中所包含的成分當中包含得最少的成分來控制載子傳輸，所以發光元件幾乎不會隨時間劣化而可具有長使用壽命。亦即，與以單一物質控制載子平衡的情況相比，該發光元件幾乎不會發生載子平衡的變化。例如，當以單一物質形成的層控制載子傳輸時，整個層的載子平衡會因為形態的部分改變、部分結晶化、或類似者而改變。因此，在這種情況下，控制載子傳輸的層容易隨時間劣化。然而，如本具體實施模式所示，載子傳輸是由控制載子傳輸的控制層中所包含的成分當中包含得最少的成分來控制，從而減低了形態的變化或結晶化、聚集、或類似者的影響，而幾乎不會發生隨時間的變化。因此，可以獲得使用壽命長的發光元件，其幾乎不會發生載子平衡隨時間的減低以及發光效率隨時間的降低。
具體實施模式2
下文中將參照圖2A和2B、圖3A和3B、以及圖4A至4C說明根據本發明的發光元件的一種模式。如具體實施模式1中所述，根據本發明的發光元件具有控制載子傳輸的控制層。
根據本發明的發光元件具有在一對電極之間的多個層。該多個層是利用具有高載子注入性的物質和具有高載子傳輸性的物質所形成的層組合，這些層係經堆疊以使得發光區域形成於遠離電極的區域中，亦即，載子的再結合係在遠離電極的區域中進行。
在本具體實施模式中，發光元件包括第一電極102、第二電極104、以及在第一電極102與第二電極104之間設置的EL(電致發光)層103。此外，在本具體實施模式中，第一電極102用作陽極，且第二電極104用作陰極。換言之，當向第一電極102和第二電極104施加電壓使得第一電極102的電位高於第二電極104的電位時，可以獲得發光。下文將說明此情況。
基板101係用作發光元件的支撐體。基板101可以使用例如玻璃、塑膠、或類似物形成。或者，可用任何其他材料來形成基板101，只要該材料在發光元件的製造程序中可用作支撐體即可。
第一電極102較佳為使用具有高功函數(具體而言，較佳為功函數4.0eV或更高)的金屬、合金、導電性化合物、它們的混合物、或類似物來形成。具體而言，例如可以使用氧化銦錫(ITO)、含有矽或氧化矽的氧化銦錫、氧化銦鋅(IZO)、含有氧化鎢和氧化鋅的氧化銦(IWZO)、及類似物。此類導電性金屬氧化物膜一般藉由濺射來形成，但是也可以藉由應用溶膠凝膠法或類似者的噴墨法、旋塗法、或類似方法來形成。例如，氧化銦-氧化鋅(IZO)可以使用其中添加有1至20重量%氧化鋅的氧化銦作為靶材進行濺射來形成。含有氧化鎢和氧化鋅的氧化銦(IWZO)可以使用將0.5至5重量%氧化鎢和0.1至1重量%氧化鋅與氧化銦混合而成的靶材進行濺射來形成。除了這些以外，還可以舉出金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鈦(Ti)、金屬材料的氮化物(如氮化鈦等)、及類似物。
在使用包含後文所述之複合材料的層作為與第一電極接觸的層的情況中，可以使用各種金屬、合金、導電性化合物、以及它們的混合物作為第一電極而不需考慮其功函數。例如，可以使用鋁(Al)、銀(Ag)、鋁合金(AlSi)、或類似物。另外，也可以使用具有低功函數的屬於元素週期表第1族或第2族的元素，即鹼金屬諸如鋰(Li)和銫(Cs)及鹼土金屬諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)、和鍶(Sr)；這些元素的合金(如MgAg和AlLi)；稀土金屬諸如銪(Eu)和鐿(Yb)；這些元素的合金；及類似物。鹼金屬、鹼土金屬、或含有這些元素的合金的膜可以藉由真空蒸鍍法形成。此外，可以藉由濺射法形成含有鹼金屬或鹼土金屬的合金。另外，可以藉由噴墨法形成銀糊或類似物。
第二電極104可以使用具有低功函數(具體而言，較佳為功函數3.8eV或更低)的金屬、合金、導電性化合物、或它們的混合物來形成。作為這種陰極材料的具體例子，可以舉出屬於元素週期表第1族或第2族的元素，即鹼金屬諸如鋰(Li)或銫(Cs)；鹼土金屬諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)、或鍶(Sr)；含有第1族或第2族元素的合金(MgAg、AlLi)；稀土金屬諸如銪(Eu)或鐿(Yb)；它們的合金；或類似物。鹼金屬、鹼土金屬、含有這些元素的合金的膜可以藉由真空蒸鍍法形成。此外，可以藉由濺射法形成含有鹼金屬或鹼土金屬的合金。另外，可以藉由噴墨法形成銀糊或類似物。
藉由設置後文所述之電子注入層115作為與第二電極104接觸的層，可以使用各種導電性材料諸如Al、Ag、ITO、及含有矽或氧化矽的氧化銦錫來形成第二電極104而不用考慮它們功函數的高低。這些導電性材料可以藉由濺射法、噴墨法、旋塗法或類似方法形成。
EL層103係設置在第一電極102與第二電極104之間。該EL層包括發光層和控制載子傳輸的控制層。本具體實施模式係說明其中包括有控制電子傳輸的控制層121作為控制載子傳輸的層的發光元件。
控制電子傳輸的控制層121係設置在發光層111與用作陰極的第二電極104之間。該控制電子傳輸的控制層121可具有具體實施模式1中所述的結構。
發光層111是含有高發光性物質的層，且多種材料可用於發光層111。作為高發光性物質，例如可以使用發射螢光的發螢光化合物或發射磷光的發磷光化合物。
可用於發光層的發磷光化合物的例子包括下列材料。發藍光材料的例子如下：四(1-吡唑基)硼酸雙[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶-N,C2’ ]銥(Ⅲ)(簡稱：FIr6)、吡啶甲酸雙[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶-N,C2 ' ]銥(Ⅲ)(簡稱：FIrpic)、吡啶甲酸雙[2-(3',5'-雙三氟甲基苯基)吡啶-N,C2 ' ]銥(Ⅲ)(簡稱：Ir(CF3 ppy)2 (pic))、乙醯丙酮雙[2-(4',6'-二氟苯基)吡啶-N,C2 ' ]銥(ⅠⅠⅠ)(簡稱：FIracac)、及類似物。發綠光材料的例子如下：三(2-苯基吡啶-N,C2 ' )銥(Ⅲ)(簡稱：Ir(ppy)3 )、乙醯丙酮雙(2-苯基吡啶-N,C2 ' )銥(ⅠⅠⅠ)(簡稱：Ir(ppy)2 (acac))、乙醯丙酮雙(1,2-二苯基-1H-苯並咪唑)銥(ⅠⅠⅠ)(簡稱：Ir(pbi)2 (acac))、乙醯丙酮雙(苯並[h]喹啉)銥(ⅠⅠⅠ)(簡稱：Ir(bzq)2 (acac))、及類似物。發黃光材料的例子如下：乙醯丙酮雙(2,4-二苯基-1,3-唑-N,C2' ) 銥(III)(簡稱：Ir(dpo)2 (acac))、乙醯丙酮雙[2-(4' -全氟苯基苯基)吡啶]銥(III)(簡稱：Ir(p-PF-ph)2 (acac))、乙醯丙酮雙(2-苯基苯並噻唑-N,C2 ' )銥(III)(簡稱：Ir(bt)2 (acac))、及類似物。發橙光材料的例子如下：三(2-苯基喹啉-N,C2 ' )銥(Ⅲ)(簡稱：Ir (pq)3 )、乙醯丙酮雙(2-苯基喹啉-N,C2 ' )銥(III)(簡稱：Ir(pq)2 (acac))、及類似物。發紅光材料的例子為有機金屬錯合物諸如乙醯丙酮雙[2-(2'-苯並[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3 ' ]銥(III)(簡稱：Ir(btp)2 (acac))、乙醯丙酮雙(1-苯基異喹啉-N,C2 ' )銥(III)(簡稱：Ir(piq)2 (acac))、(乙醯丙酮)雙[2,3-雙(4-氟苯基)喹啉]銥(Ⅲ)(簡稱：Ir(Fdpq)2 (acac))、及2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉鉑(Ⅱ)(簡稱：PtOEP)。此外，諸如三(乙醯丙酮)(單啡啉)鋱(Ⅲ)(簡稱：Tb(acac)3 (Phen))、三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮)(單啡啉)銪(Ⅲ)(簡稱：Eu(DBM)3 (Phen))、或三[1-(2-噻吩甲醯)-3,3,3-三氟丙酮](單啡啉)銪(Ⅲ)(簡稱：Eu(TTA)3 (Phen))的稀土金屬錯合物藉其稀土金屬離子展現發光(在不同多重態之間的電子躍遷)；因此這種稀土金屬錯合物可以用作發磷光化合物。
可用於發光層的發螢光化合物的例子如下。發藍光材料的例子如下：N,N' -雙[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N' -二苯基茋-4,4'-二胺(簡稱：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱：YGAPA)、及類似物。發綠光材料的例子如下：N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)、N-[9,10-雙(1,1'-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N' ,N' -三苯基-1,4-苯二胺(簡稱：2DPAPA)、N-[9,10-雙(1,1'-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(簡稱：2DPABPhA)、9,10-雙(1,1'-聯苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(簡稱：2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(簡稱：DPhAPhA)、及類似物。發黃光材料的例子如下：紅螢烯、5,12-雙(1,1'-聯苯-4-基)-6,11-二苯基稠四苯(簡稱：BPT)、及類似物。發紅光材料的例子如下：N,N,N' ,N' -四(4-甲基苯基)稠四苯-5,11-二胺(簡稱：p-mphTD)、7,13-二苯基-N,N,N' ,N' -四(4-甲基苯基)苊並[1,2-a]螢蒽-3,10-二胺(簡稱：p-mPhAFD)、及類似物。
應注意的是，發光層可具有其中上述高發光性物質(客體材料)係分散於另一物質(主體材料)中的結構。作為其中分散有高發光性物質的物質，可以使用多種物質，且較佳為使用其最低未佔用分子軌域(LUMO)能階比高發光性物質高而其最高佔用分子軌域(HOMO)能階比高發光性物質低的物質。
因此，例如較佳為使用諸如下述之電洞傳輸性化合物：4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB或α-NPD)、4,4’-雙[N-(9,9-二甲基茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：DFLDPBi)、N,N' -雙(4-甲基苯基)-N,N' -二苯基-對苯二胺(簡稱：DTDPPA)、4,4'-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：DPAB)、4,4'-雙(N-{4-[N' -(3-甲基苯基)-N'-苯基胺基]苯基)-N-苯基胺基)聯苯(簡稱：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(簡稱：DPA3B)、N,N' -雙(螺-9,9'-聯茀-2-基)-N,N' -二苯基聯苯胺(簡稱：BSPB)、4,4'-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：TPD)、4,4' ,4'' -三(N,N-二苯基胺基)三苯胺(簡稱：TDATA)、4,4' ,4'' -三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]三苯胺(簡稱：MTDATA)、1,3,5-三[N,N-二(間-甲苯基)胺基]苯(簡稱：m-MTDAB)、4,4' ,4'' -三(N-咔唑基)三苯胺(簡稱：TCTA)、9,10-二苯基蒽(簡稱：DPAnth)、N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：CzAlPA)、9-苯基-9'-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-3,3'-聯(9H-咔唑)(簡稱：PCCPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱：DPhPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡稱：YGAPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCAPA)、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCAPBA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)))))-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)、6,12-二甲氧基-5,11-二苯基、或N,N,N' ,N' ,N'' ,N'' ,N''' ,N''' -八苯基二苯並[g,p]-2,7,10,15-四胺(簡稱：DBC1)。
另外，例如較佳為使用諸如下述之電子傳輸性化合物：三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Almq3 )、雙(10-羥基苯並[h]喹啉)鈹(II)(簡稱：BeBq2 )、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(Ⅲ)(簡稱：BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(簡稱：Znq)、雙[2-(2-苯並唑基)苯酚]鋅(Ⅱ)(簡稱：ZnPBO)、雙[2-(2-苯並噻唑基)苯酚]鋅(Ⅱ)(簡稱：ZnBTZ)；2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ01)、2,2',2''-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯並咪唑)(簡稱：TPBI)、深啡啉(簡稱：BPhen)、浴銅靈(簡稱：BCP)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CO11)；9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：DPCzPA)、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱：DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：t-BuDNA)、9,9'-聯蒽(簡稱：BANT)、9,9'-(茋-3,3'-二基)二菲(簡稱：DPNS)、9,9'-(茋-4,4'-二基)二菲(簡稱：DPNS2)、或3,3',3''-(苯-1,3,5-三基)三芘(簡稱：TPB3)。
尤其是，如具體實施模式1中所述，當在發光層與第二電極之間設置有控制層時，發光層較佳為具有電子傳輸性。因此，主體材料較佳為具有電子傳輸性。在上述主體材料中，較佳的是具有電子傳輸性的化合物，諸如Alq、Almq3 、BeBq2 、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZ、PBD、OXD-7、TAZ01、TPBI、BPhen、BCP、CO11、CzPA、DPCzpA、DPPA、DNA、t-BuDNA、BANT、DPNS、DPNS2、及TPB3。另外，發光層為其中電洞和電子的密度都高的區域，因此主體材料較佳為對於氧化和還原反應均安定者。因此，作為較佳的主體材料，可舉出三環、四環、五環、及六環稠合芳族化合物諸如CzPA、DPCzPA、DPPA、DNA、t-BuDNA、BANT、DPNS、DPNS2、及TPB3。其中尤其是安定且具有高能隙的蒽衍生物諸如CzPA、DPCzPA、DPPA、DNA、t-BuDNA、及BANT為較佳的主體材料。
作為其中分散有具發光性物質的物質，可使用多種物質。例如，為了抑制結晶化，可以進一步添加抑制結晶化的物質，諸如紅螢烯或類似物。此外，為了高效率地傳遞能量至具有發光性的物質，可進一步添加NPB、Alq或類似物。
利用其中將具有高發光性物質分散於另一物質的結構，可以抑制發光層111的結晶化。另外，也可以抑制由於具有高發光性物質的高濃度而導致的濃度淬滅。
應注意的是，用於發光層111，可以使用高分子化合物。具體而言，發藍光材料的例子如下：聚(9,9-二辛基茀-2,7-二基)(簡稱：POF)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共聚-(2,5-二甲氧基苯-1,4-二基)](簡稱：PF-DMOP)，聚{(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共聚-[N,N' -二-(對-丁基苯基)-1,4-二胺基苯]}(簡稱：TAB-PFH)、及類似物。發綠光材料的例子如下：聚(對-苯乙烯)(簡稱：PPV)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-交替共聚-(苯並[2,1,3]噻二唑-4,7-二基)](簡稱：PFBT)、聚[(9,9-二辛基-2,7-二伸乙烯基伸茀基)-交替共聚-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-伸苯基)]、及類似物。發橙光到紅光材料的例子如下：聚[2-甲氧基-5-(2' -乙基己氧基)-1,4-苯乙烯](簡稱：MEH-PPV)、聚(3-丁基噻吩-2,5-二基)(簡稱：R4-PAT)、聚{[9,9-二己基-2,7-雙(1-氰基伸乙烯基)伸茀基]-交替共聚-[2,5-雙(N,N' -二苯基胺基)-1,4-伸苯基]}、聚{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-雙(1-氰基伸乙烯基伸苯基)]-交替共聚-[2,5-雙(N,N' -二苯基胺基)-1,4-伸苯基]}(簡稱：CN-PPV-DPD)、及類似物。
如上所述，本具體實施模式所述的EL層103包括有發光層111和控制電子傳輸的控制層121。亦即，對包括在EL層103中的其他層的堆疊結構沒有特別的限制，若情況適合，可以將由下述物質所形成的層與控制載子傳輸的控制層及發光層組合：具有高電子傳輸性的物質、具有高電洞傳輸性的物質、具有高電子注入性的物質、具有高電洞注入性的物質，雙極性物質(具有高電子傳輸性和高電洞傳輸性的物質)、或類似物質。例如，若情況適合，可以組合電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層、電子注入層及/或類似者。下面將舉出形成每個層的具體材料。
電洞注入層114是包含具有高電洞注入性的物質的層。作為具有高電洞注入性的物質，可以使用氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢、氧化錳、或類似物。此外，作為低分子有機化合物的例子，可以舉出以酞青為基礎的化合物諸如酞青(簡稱：H2 Pc)、銅(Ⅱ)酞青(簡稱：CuPc)、或釩氧酞青(簡稱：VOPc)；芳族胺化合物諸如4,4',4''-三(N,N-二苯基胺基)-三苯胺(簡稱：TDATA)、4,4',4''-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]-三苯胺(簡稱：MTDATA)、4,4'-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：DPAB)、4,4'-雙(N-(4-[N'-(3-甲基苯基)-N’-苯基胺基]苯基}-N-苯基胺基)聯苯(簡稱：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(簡稱：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA2)、或3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCN1)；及類似物。
或者，該電洞注入層114可以使用其中將具有受體性質的物質混入具有高電洞傳輸性的物質的複合材料來形成。應注意的是，藉由使用含有受體材料的高電洞傳輸性材料，可以選擇用於形成電極的材料而不需考慮其功函數。換言之，除了具有高功函數的材料之外，還可以使用具有低功函數的材料作為第一電極102。這樣的複合材料可以藉由共蒸鍍具有高電洞傳輸性的物質和受體物質來形成。
在本說明書中，「複合」一辭不僅指其中簡單地混合兩種材料的狀態，也包括其中藉由混合多種材料而在材料之間有電荷施受的狀態。
作為用於複合材料的有機化合物，可以使用各種化合物諸如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳族烴、以及高分子化合物(諸如低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物、或類似物)。用於複合材料的有機化合物，較佳為具有高電洞傳輸性的有機化合物。具體而言，較佳為使用具有10-6 cm2 /Vs或更高的電洞遷移率的物質。而且，除了這些物質之外，還可使用其電洞傳輸性高於其電子傳輸性的任何物質。下面具體地舉出可以用於複合材料的有機化合物。
可用於複合材料的有機化合物的例子如下：芳族胺化合物諸如MTDATA、TDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB或α-NPD)、以及N,N'-雙(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-聯苯基]-4,4'-二胺(簡稱：TPD)；咔唑衍生物諸如4,4'-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(簡稱：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、以及1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯；以及芳族烴化合物諸如2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：t-BuDNA)、2-第三丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱：DPPA)、2-第三丁基-9,10-雙(4-苯基苯基)蒽(簡稱：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、9,10-二苯基蒽(簡稱：DPAnth)、2-第三丁基蒽(簡稱：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(簡稱：DMNA)、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]-2-第三丁基-蒽、9,10-雙[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’-聯蒽、10,10’-二苯基-9,9’-聯蒽、10,10'-雙(2-苯基苯基)-9,9'-聯蒽、10,10'-雙[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-聯蒽、蒽、稠四苯、紅螢烯、苝、2,5,8,11-四(第三丁基)苝、稠五苯、蔻、4,4'-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(簡稱：DPVBi)、以及9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(簡稱：DPVPA)。
受體物質的例子如下：有機化合物諸如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱：F4 -TCNQ)及氯醌；以及過渡金屬氧化物。其他例子為屬於元素週期表第4族到第8族的金屬的氧化物。具體而言，較佳為氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳以及氧化錸，因為它們的電子接受性高。在它們之中，氧化鉬是特佳的，因為其在空氣中安定而且吸濕性低所以可容易處理。
再者，用於電洞注入層114，可以使用高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物、或類似物)。高分子化合物的例子包括聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱：PVTPA)、聚[N-(4-{N'-[4-(4-二苯基胺基)苯基]苯基-N' -苯基胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](簡稱：PTPDMA)、以及聚[N,N' -雙(4-丁基苯基)-N,N' -雙(苯基)聯苯胺](簡稱：聚-TPD)。另外，還可以使用摻雜了酸的高分子化合物，諸如聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。
此外，用於電洞注入層114可以使用由上述高分子化合物諸如PVK、PVTPA、PTPDMA、或聚-TPD以及上述受體物質所形成的複合材料。
電洞傳輸層112是包含具有高電洞傳輸性的物質的層。作為具有高電洞傳輸性的物質，可以使用低分子化合物，其例子包括芳族胺化合物諸如NPB(或α-NPD)、TPD、4,4' -雙[N-(9,9-二甲基茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：DFLDPBi)、以及4,4' -雙[N-(螺-9,9' -二茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：BSPB)。在此所提及的這些物質主要是具有10-6 cm2 /Vs或更高的電洞遷移率的物質。然而，也可以使用任何其他物質，只要其電洞傳輸性高於其電子傳輸性即可。應注意的是該包含具有高電洞傳輸性的物質的層並不限於單層，也可以堆疊二或多個包含上述物質的層。
另外，用於電洞傳輸層112，可以使用高分子化合物。高分子化合物的例子包括聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱：PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱：PVTPA)、聚[N-(4-{N' -[4-(4-二苯基胺基)苯基]苯基-N' -苯基胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](簡稱：PTPDMA)、以及聚[N,N' -雙(4-丁基苯基)-N,N' -雙(苯基)聯苯胺](簡稱：聚-TPD)。
電子傳輸層113為具有高電子傳輸性的層。例如，可以使用低分子有機化合物如金屬錯合物諸如三(8- 羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Almq3 )、雙(10-羥基苯並[h]羥基喹啉)鈹(Ⅱ)(簡稱：BeBq2 )、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(Ⅲ)(簡稱：BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(Ⅱ)(簡稱：Znq)、雙[2-(2-苯並唑基)苯酚]鋅(Ⅱ)(簡稱：ZnPBO)、以及雙[2-(2-苯並噻唑基)苯酚]鋅(Ⅱ)(簡稱：ZnBTZ)。此外，除了金屬錯合物之外的其他例子有雜環化合物諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ01)、2,2' ,2'' -(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯並咪唑)(簡稱：TPBI)、深啡啉(簡稱：BPhen)、以及浴銅靈(簡稱：BCP)。在此所提及的這些物質主要是具有10-6 cm2 /Vs或更高的電子遷移率的物質。應注意的是，也可以將除了上述物質之外的物質用於電子傳輸層，只要其電子傳輸性高於其電洞傳輸性即可。應注意的是該電子傳輸層並不限於單層，也可以堆疊二或多個包含上述物質的層。
另外，用於電子傳輸層113，可以使用高分子化合物。其例子為聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共聚-(吡啶-3,5-二基)](簡稱：PF-Py)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-基)-共聚-(2,2'-聯吡啶-6,6’-二基)](簡稱：PF-BPy)、及類似物。
電子注入層115是包含具有高電子注入性的物質的層。作為具有高電子注入性的物質，可以使用鹼金屬、鹼土金屬、或它們的化合物諸如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、和氟化鈣(CaF2 )。例如，可以使用含有鹼金屬、鹼土金屬、或它們的化合物的電子傳輸性材料所形成的層，諸如含有鎂(Mg)的Alq所形成的層。藉由使用含有鹼金屬或鹼土金屬的電子傳輸性物質所形成的層作為電子注入層，可以高效率地從第二電極104注入電子，因此是較佳的。
可以使用各種方法形成EL層103，不論是乾式法還是濕式法均可。例如，可以採用真空蒸鍍法、噴墨法、旋塗法、或類似方法。另外，對每個電極或每個層可採用不同的形成方法。
例如，可以使用從前述材料中選擇的高分子化合物以濕式法形成EL層。此外，也可以藉由使用低分子有機化合物的濕式法形成EL層。另外，可以藉由使用低分子有機化合物的乾式法諸如真空蒸鍍法來形成EL層。
電極可以藉由使用溶膠-凝膠法的濕式法形成，或者使用金屬材料的糊料以濕式法形成。此外，電極可以藉由乾式法諸如濺射法或真空蒸鍍法來形成。
例如，在將本發明的發光元件用於顯示裝置且係依各顏色選擇性地沉積其發光層的情況中，各發光層較佳為藉由濕式法形成。當使用噴墨法形成發光層時，即使在大尺寸基板上也很容易形成各種顏色的發光層。
在具有如上所述的結構的本發明發光元件中，電流藉由施加電壓而流過第一電極102與第二電極104之間，且電洞和電子在EL層103中再結合，從而發光。
發出的光係透過第一電極102和第二電極104中的一方或雙方導出到外部。因而，第一電極102和第二電極104中的一方或雙方為具有透光性的電極。在其中只有第一電極102具有透光性的情況中，如圖4A所示，發光係從基板一側透過第一電極102導出。在其中只有第二電極104是透光性電極的情況中，則如圖4B所示，光係從基板的相反一側透過第二電極104導出。當第一電極102和第二電極104都具有透光性時，如圖4C所示，發出的光係從基板一側和基板的相反一側透過第一電極102和第二電極104導出。
設置在第一電極102與第二電極104之間的層結構並不局限於前述實例。可以使用上述以外的任何結構，只要符合下述條件即可：電洞和電子再結合的發光區域係位於遠離第一電極102及第二電極104的位置，以防止因發光區域與金屬鄰近而引起的猝滅(quenching)，而且設置有控制載子傳輸的控制層。
亦即，層的堆疊結構沒有特別的限制，只要是將由下述物質所製成的各層適當地與本發明具體實施模式所示之控制載子傳輸的控制層及發光層組合都是可接受的：具有高電子傳輸性的物質、具有高電洞傳輸性的物質、具有高電子注入性的物質、具有高電洞注入性的物質、具有雙極性的物質(具有高電子傳輸性和高電洞傳輸性的物質)。
由於控制電子傳輸的控制層是用來控制電子傳輸，因此較佳為設置在發光層與用作陰極的電極之間。如圖2A所示，更佳為將控制電子傳輸的控制層設置為與發光層接觸。藉由將控制電子傳輸的控制層設置為與發光層接觸，可以直接控制對發光層的電子注入。因此，可以更有效率地抑制發光層中載子平衡隨時間的變化，從而可以更有效地改善元件的使用壽命。而且，製程也可簡化。
應注意的是，較佳為將控制電子傳輸的控制層設置為與發光層接觸，且在此情況中，控制電子傳輸的控制層所包含的第一有機化合物較佳是與發光層所包含較多的有機化合物為不同種類的有機化合物。尤其是，在發光層包括其中分散有高發光性物質的物質(第三有機化合物)和高發光性物質(第四有機化合物)的情況中，第一有機化合物與第三有機化合物的結構較佳為彼此不同。利用這種結構，在第一有機化合物與第三有機化合物之間，從控制電子傳輸的控制層向發光層進行的電子傳輸得以被抑制。因此，藉由設置控制電子傳輸的控制層所獲得的效果可進一步提高。
如圖2B所示，也可以在發光層111與控制電子傳輸的控制層121之間形成有層。在圖2B中，在發光層111與控制電子傳輸的控制層121之間設置有第一電子傳輸層113A，且在控制電子傳輸的控制層121與電子注入層115之間設置有第二電子傳輸層113B。
另外，如圖3A和3B所示，可以在基板101上按順序堆疊用作陰極的第二電極104、EL層103、及用作陽極的第一電極102。在圖3A中是採用其中在第二電極104上連續堆疊電子注入層115、電子傳輸層113、控制電子傳輸的控制層121、發光層111、電洞傳輸層112、及電洞注入層114的結構。在圖3B中是採用其中在第二電極104上連續堆疊電子注入層115、第二電子傳輸層113B、控制電子傳輸的控制層121、第一電子傳輸層113A、發光層111、電洞傳輸層112、及電洞注入層114的結構。
在本具體實施模式中，係在由玻璃、塑膠、或類似物所製成的基板上形成發光元件。藉由在基板上形成多個這樣的發光元件，可以製造被動矩陣型發光裝置。此外，也可以在由玻璃、塑膠、或類似物所製成的基板上形成例如薄膜電晶體(TFT)，而在與該TFT電連接的電極上製造發光元件。由此，可以製造由TFT控制發光元件驅動的主動矩陣型發光裝置。應注意的是，對於TFT的結構沒有特別限制，可以使用堆疊型的TFT或反轉堆疊型的TFT。此外，形成在TFT基板上的驅動電路可以使用n-通道型TFT及p-通道型TFT來形成，或使用n-通道型TFT及p-通道型TFT中的任一種來形成。此外，對於用於TFT的半導體膜的結晶性也沒有特別限制。非晶半導體膜或結晶半導體膜均可用於TFT。另外，也可以使用單晶半導體膜。單晶半導體膜可以藉由Smart Cut(商標登錄名稱)法或類似方法形成。
如上所述，本具體實施模式中所述之發光元件的特徵在於其中設置有控制電子傳輸的控制層121。藉由使該控制層中的第二有機化合物的濃度及載子截留性滿足一定條件，可以獲得劣化少且使用壽命長的發光元件。
應注意的是，本具體實施模式可以與任何其他具體實施模式適當地組合。
具體實施模式3
在本具體實施模式3中，將參照圖5說明其中堆疊了多個本發明發光單元的發光元件模式(以下稱為堆疊型元件)。該發光元件為在第一電極與第二電極之間包括有多個發光單元的堆疊型發光元件。各發光單元的結構，可以類似於具體實施模式1或具體實施模式2中所述的結構。換言之，具體實施模式1或具體實施模式2中所述的發光元件是具有一個發光單元的發光元件。在本具體實施模式中，將對具有多個發光單元的發光元件進行說明。
在圖5中，在第一電極501與第二電極502之間堆疊有第一發光單元511和第二發光單元512。第一電極501和第二電極502可以採用類似於具體實施模式2中所述的材料。第一發光單元511和第二發光單元512可以具有相同或不同的結構，其結構可類似於具體實施模式2中所述的結構。
電荷產生層513是在對第一電極501和第二電極502施加電壓時，向其一側的發光單元注入電子並對其另一側的發光單元注入電洞的層，且其可為單層，或二或多個層的堆疊結構。作為多個層的堆疊結構，較佳為其中堆疊有電洞注入層和電子注入層的結構。
作為電洞注入層，可以使用半導體或絕緣體，諸如氧化鉬、氧化釩、氧化錸、或氧化釕。或者，該電洞注入層可具有其中在具有高電洞傳輸性的物質中添加有受體物質的結構。包括有具高電洞傳輸性的物質和受體物質的層係利用具體實施模式2中所示的複合材料來形成，且包括作為受體物質的7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱：F4 -TCNQ)或金屬氧化物諸如氧化釩、氧化鉬、或氧化鎢。作為具有高電洞傳輸性的物質，可以使用各種化合物諸如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳族烴、及高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物、或類似物)。應注意的是，較佳為使用具有10-6 cm2 /Vs或更高的電洞遷移率的物質作為該具有高電洞傳輸性的物質。然而，也可以使用其他物質，只要其電洞傳輸性高於其電子傳輸性即可。因為具有高電洞傳輸性的物質和受體物質的複合材料具有優異的載子注入性和載子傳輸性，所以可以實現低電壓驅動及低電流驅動。
作為電子注入層，可以使用絕緣體或半導體，諸如氧化鋰、氟化鋰、或碳酸銫。或者，該電子注入層可具有其中在具有高電子傳輸性的物質中添加有施體物質的結構。作為施體物質，可以使用鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、屬於元素週期表中第13族的金屬、或它們的氧化物或碳酸鹽。具體而言，較佳為使用鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鐿(Yb)、銦(In)、氧化鋰、碳酸銫、或類似物。或者，可以使用有機化合物諸如四硫並四苯(tetrathianaphthacene)作為施體物質。作為具有高電子傳輸性的物質，可以使用具體實施模式2中所示的材料。應注意的是，較佳為使用具有10-6 cm2 /Vs或更高的電子遷移率的物質作為該具有高電子傳輸性的物質。然而，也可以使用其他物質，只要其電子傳輸性高於其電洞傳輸性即可。因為具有高電子傳輸性的物質和施體物質的複合材料具有優異的載子注入性和載子傳輸性，所以可以實現低電壓驅動及低電流驅動。另外，可將具體實施模式2中所示的電極材料用於電荷產生層513。例如，電荷產生層513可藉由組合含有具高電洞傳輸性的物質和金屬氧化物的層與透明導電膜而形成。應注意的是，就光導出效率而言，較佳為採用具有高透光性的層作為電荷產生層。
無論如何，只要當施加電壓到第一電極501和第二電極502時，夾置在第一發光單元511與第二發光單元512之間的電荷產生層513向其一側的發光單元注入電子而向其另一側的發光單元注入電洞，都是可接受的。例如，任何結構的電荷產生層513都是可接受的，只要當施加電壓使得第一電極的電位高於第二電極的電位時，電荷產生層513向第一發光單元511注入電子而向第二發光單元512注入電洞。
在本具體實施模式中，說明了具有兩個發光單元的發光元件。然而，本發明可以類似地應用於其中堆疊了三或多個發光單元的發光元件。當如本具體實施模式的發光元件中所示，在一對電極層之間設置電荷產生層以分隔多個發光單元時，可以實現在高亮度範圍中的長使用壽命元件同時保持低電流密度。當該發光元件應用於照明裝置時，可以抑制由於電極材料的電阻所引起的電壓降，從而實現大面積的均勻發光。而且，可以實現具有低驅動電壓及低耗電量的發光裝置。
當多個發光單元係經形成為發出彼此不同顏色的光時，發光元件整體可以提供所需顏色的發光。例如，當具有兩個發光單元的發光元件係形成為第一發光單元的發光顏色和第二發光單元的發光顏色為互補色時，發光元件整體可提供白光發光。應注意的是，“互補色”是指當混合時會變為無色(消色差)的顏色。亦即，當混合從發射互補色光的物質所發出的光時，可獲得白色發光。同樣情況可應用於具有三個發光單元的發光元件。例如，當第一發光單元的發光顏色為紅色、第二發光單元的發光顏色為綠色、且第三發光單元的發光顏色為藍色時，發光元件整體可提供白色發光。
應注意的是，本具體實施模式可以與任何其他具體實施模式適當地組合。
具體實施模式4
在本具體實施模式中，將說明具有本發明發光元件的發光裝置。
在本具體實施模式中，參照圖6A和6B說明在像素部分中具有本發明發光元件的發光裝置。應注意的是圖6A為該發光裝置的俯視圖，而圖6B為從圖6A中沿線A-A' 和線B-B' 剖開的截面圖。該發光裝置包括由虛線表示的驅動電路部分(源極側驅動電路)601、像素部分602、及驅動電路部分(閘極側驅動電路)603來控制發光元件的發光。此外，參考代號604表示密封基板且參考代號605表示密封材料。參考代號607表示被密封材料605所包圍的空間。
應注意的是，導線配線608為用於傳送輸入到源極側驅動電路601和閘極側驅動電路603的信號的配線。該導線配線608由作為外部輸入端子的FPC(撓性印刷電路)609接收視訊信號、時鐘信號、起始信號、重設信號、及類似者。儘管這裏只顯示了FPC，但是該FPC可以安裝有印刷配線板(PWB)。本說明書中的發光裝置不僅包括發光裝置本身，而且還包括連接有FPC或PWB的發光裝置。
接下來，參照圖6B說明截面結構。驅動電路部分和像素部分係設置在元件基板610上，但圖6B中僅顯示了作為驅動電路部分的源極側驅動電路601和像素部分602中的一個像素。
應注意的是在源極側驅動電路601中形成由組合n-通道型TFT 623和p-通道型TFT 624所成的CMOS電路。驅動電路可以使用各種類型的電路來形成，諸如CMOS電路、PMOS電路、或NMOS電路。在本具體實施模式中，說明了其中將驅動電路形成在設置有像素部分的基板上的驅動器整合型裝置，但本發明並不局限於這種類型，而是驅動電路也可以形成在基板外面。
像素部分602包括多個像素，其中每個都具有開關用TFT 611、電流控制用TFT 612、以及電連接到電流控制用TFT 612之汲極的第一電極613。應注意的是形成絕緣體614以覆蓋第一電極613的終端部分。在此係使用正型感光性丙烯酸系樹脂薄膜來形成絕緣體614。
再者，為了改善覆蓋性，係以在絕緣體614的上端部分或下端部分形成具有曲率的曲面來設置絕緣體614。例如，當使用正型感光性丙烯酸系樹脂作為絕緣體614時，較佳為只有絕緣體614的上端部分為具有曲率半徑(0.2μm至3μm)的曲面。可以使用藉由光照射變得不溶於蝕刻劑的負型或是藉由光照射變得可溶於蝕刻劑的正型來形成絕緣體614。
在第一電極613上形成EL層616和第二電極617。在此，用於第一電極613的材料，可以使用各種金屬、合金、導電性化合物、或它們的混合物。若將第一電極用作陽極，則較佳為使用在這些材料中具有高功函數(較佳為4.0eV或更高的功函數)的金屬、合金、導電性化合物、或它們的混合物來形成該第一電極。例如，可以使用下列者來形成第一電極613：單層膜諸如包含矽的氧化銦錫膜、氧化銦鋅膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜、或類似物；氮化鈦膜和含有鋁作為其主要成分的膜的堆疊膜；或氮化鈦膜、含有鋁作為其主要成分的膜、和氮化鈦膜的三層結構膜。應注意的是，當採用堆疊結構時，第一電極613作為配線的電阻低，形成良好的歐姆接觸，而且可用作陽極。
EL層616可藉由各種方法形成，諸如使用蒸鍍遮罩的蒸鍍法、噴墨法、旋塗法、及類似方法。EL層616包括有具體實施模式1及2中所示的用於控制載子傳輸的控制層。可以使用任何低分子化合物、高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、及聚合物、或類似物)作為EL層616的材料。作為EL層的材料，不僅可以使用有機化合物而且還可以使用無機化合物。
作為用於第二電極617的材料，可以使用各種金屬、合金、導電性化合物、它們的混合物、及類似物。若將第二電極用作陰極，則較佳為使用在這些材料中具有低功函數(較佳為3.8eV或更低的功函數)的金屬、合金、導電性化合物、它們的混合物、或類似物來形成該第二電極。其例子包括：屬於元素週期表第1族及第2族的元素，亦即鹼金屬諸如鋰(Li)和銫(Cs)以及鹼土金屬諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)、和鍶(Sr)；它們的合金(MgAg、AlLi)；及類似物。在其中EL層616中所產生的光係透過第二電極617透射出來的情況中，也可以使用膜厚度小的薄金屬膜和透明導電膜(氧化銦錫(ITO)、含有矽或氧化矽的氧化銦錫、氧化銦鋅(IZO)、含有氧化鎢和氧化鋅的氧化銦(IWZO)、或類似物)的堆疊層來形成該第二電極617。
經由使用密封材料605將密封基板604和元件基板610貼合，而在由元件基板610、密封基板604和密封材料605所包圍而成的空間607中形成發光元件618。應注意的是空間607中係填充有填充劑。在有些情況中空間607中可填充有惰性氣體(諸如氮氣或氬氣)，或填充有密封材料605。
作為密封材料605，較佳為使用環氧類樹脂。此外，其材料較佳為盡可能不透過水分和氧氣。作為密封基板604，除了玻璃基板或石英基板外，還可以使用由玻璃纖維強化塑膠(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、丙烯酸系樹脂、或類似物所形成的塑膠基板。
如上所述，可以獲得包括有本發明發光元件的發光裝置。
本發明的發光裝置包括有具體實施模式1及2中所示的任何發光元件。因此可以獲得不易劣化且使用壽命長的發光裝置。
如上所述，在本具體實施模式中說明了由電晶體控制發光元件的驅動的主動矩陣型發光裝置，然而，本發明也可應用於被動矩陣型發光裝置。圖7A和7B顯示應用本發明製造的被動矩陣型發光裝置。應注意的是，圖7A是發光裝置的透視圖，而圖7B是沿圖7A中的線X-Y切割的截面圖。在圖7A和7B中，係在基板951上，於電極952與電極956之間設置EL層955。電極952的終端部分由絕緣層953覆蓋。在絕緣層953上設置有分隔層954。分隔層954的側壁是傾斜的，使得一邊側壁和另一邊側壁之間的距離向著基板方向縮小。換言之，沿著分隔層954短邊方向上所取的截面是梯形的，且底邊(其為梯形截面的一對平行邊中與絕緣層953接觸的一邊)短於上邊(該平行邊中不與絕緣層953接觸的另一邊)。藉由以此方式設置分隔層954，可以將陰極圖案化。另外，作為被動矩陣型發光裝置，藉由包括了劣化少且使用壽命長的本發明發光元件，可以獲得使用壽命長的發光裝置。
應注意的是，本具體實施模式可以與任何其他具體實施模式適當地組合。
具體實施模式5
在本具體實施模式中，將說明包括具體實施模式3中所述的發光裝置作為其一部分的本發明電子裝置。本發明的電子裝置包括有具體實施模式1及2中所述的發光元件，以及使用壽命長的顯示部分。
使用本發明發光裝置所製造的電子裝置的例子，可以舉出：攝影機和數位相機、護目鏡型顯示器、導航系統、音訊再現裝置(汽車音響、音響組合、及類似者)、電腦、遊戲機、可攜式資訊終端機(攜帶型電腦、行動電話、可攜式遊戲機、電子書閱讀機、及類似者)、備有儲存媒體的影像再現裝置(具體而言，即為備有能再現儲存媒體諸如多樣化數位光碟(DVD)並顯示影像的顯示裝置的裝置)、及類似者。這些電子裝置的具體例子示於圖8A至8D。
圖8A顯示本具體實施模式的電視裝置，其包括框罩9101、支撐基座9102、顯示部分9103、揚聲器部分9104、視訊輸入端子9105等。在該電視裝置的顯示部分9103中，以矩陣方式配置類似於具體實施模式1及2中所述的發光元件。該等發光元件具有劣化少且使用壽命長的特徵。包括有該等發光元件的顯示部分9103也具有類似特徵。因此在該電視裝置中影像品質的劣化少。由於這些特徵，在該電視裝置中可以排除或大幅減少劣化補償功能，由此可以實現框罩9101及支撐基座9102的小型輕量化。由於在本具體實施模式的電視裝置中實現了高影像品質及小型輕量化，因此可以提供適合居住環境的產品。
圖8B顯示本具體實施模式的電腦，其包括主體9201、框罩9202、顯示部分9203、鍵盤9204、外部連接埠9205、指向裝置9206等。在該電腦的顯示部分9203中，以矩陣方式配置類似於具體實施模式1及2中所述的發光元件。該等發光元件具有劣化少且使用壽命長的特徵。包括有該等發光元件的顯示部分9203也具有類似特徵。因此在該電腦中影像品質的劣化少。由於這些特徵，在該電腦中可以排除或大幅減少劣化補償功能，由此可以實現主體9201及框罩9202的小型輕量化。由於在本具體實施模式的電腦中實現了高影像品質及小型輕量化，因此可以提供適合環境的產品。
圖8C顯示攝影機，其包括主體9301、顯示部分9302、框罩9303、外部連接埠9304、遙控接收部分9305、影像接收部分9306、電池9307、音訊輸入部分9308、操作鍵9309、目鏡部分9310等。在該攝影機中的顯示部分9302中，以矩陣方式配置類似於具體實施模式1及2中所述的發光元件。該等發光元件具有劣化少且使用壽命長的特徵。包括有該等發光元件的顯示部分9302也具有類似特徵，因此在該攝影機中影像品質的劣化少。由於這些特徵，在該攝影機中可以排除或大幅減少劣化補償功能，由此可以實現主體9301的小型輕量化。由於在本具體實施模式的攝影機中實現了高影像品質及小型輕量化，因此可以提供適於攜帶的產品。
圖8D顯示本具體實施模式的行動電話，其包括主體9401、框罩9402、顯示部分9403、音訊輸入部分9404、音訊輸出部分9405、操作鍵9406、外部連接埠9407、天線9408等。在該行動電話的顯示部分9403中，以矩陣方式配置類似於具體實施模式1及2中所述的發光元件。該等發光元件具有劣化少且使用壽命長的特徵。包括有該等發光元件的顯示部分9403也具有類似特徵，因此在該行動電話中影像品質的劣化少。由於這些特徵，在該行動電話中可以排除或大幅減少劣化補償功能，由此可以實現主體9401及框罩9402的小型輕量化。由於在本具體實施模式的行動電話中實現了高影像品質及小型輕量化，因此可以提供適於攜帶的產品。
圖9A至9C中顯示與圖8D不同結構的行動電話的一個實例。圖9A是前視圖、圖9B是後視圖、圖9C是展開圖。圖9A至9C中所示的行動電話是所謂的智慧型手機，其具備電話和可攜式資訊終端機的雙重功能，且內建有電腦以在語音通話之外還可以進行各種資料處理。
圖9A至9C中所示的行動電話具有兩個框罩1001及1002。框罩1001中包括有顯示部分1101、揚聲器1102、麥克風1103、操作鍵1104、指向裝置1105、相機鏡頭1106、外部連接端子1107、以及耳機端子1108等，而框罩1002中包括有鍵盤1201、外部記憶體插槽1202、相機鏡頭1203、燈1204等。此外，天線係內建於框罩1001內。
除了上述結構之外，該行動電話還可以內建非接觸式IC晶片、小型記憶體裝置、或類似物。
在顯示部分1101中，可以將具體實施模式3中所示的發光裝置安裝在其中，且可根據使用模式適當地改變顯示方向。該行動電話中在與顯示部分1101相同的一面上備有相機鏡頭1106，所以該行動電話可以用作視訊電話。此外，將顯示部分1101用作視野取景器，可以用相機鏡頭1203以及燈1204進行靜態影像以及動態影像的攝影。揚聲器1102以及麥克風1103可用於語音通話、錄音、再現等，而不僅限於語音通話。利用操作鍵1104可以進行電話的撥打和接收、輸入簡單資訊諸如電子郵件等、捲動螢幕、移動游標、及類似動作。再者，彼此相疊合的框罩1001和框罩1002(圖9A)可藉滑動而展開如圖9C所示，而可用作可攜式資訊終端機。在此情況中，可以利用鍵盤1201和指向裝置1105順利地進行操作。外部連接端子1107可與交流轉接器以及各種類型的電纜如USB電纜連接，而可以進行充電、與電腦的資料傳輸、及類似操作。此外，藉由在外部記憶體插槽1202插入儲存媒體，可以儲存並移動大量資料。
除了上述功能之外，該行動電話還可包括紅外線通信功能、電視接收功能、或類似功能。
圖10顯示一種音訊再現裝置，具體而言為汽車音響系統，它包括主體701、顯示部分702、以及操作開關703和704。顯示部分702可利用具體實施模式3中所述的發光裝置(被動矩陣型或主動矩陣型)獲得。而且，顯示部分702可使用分段型發光裝置來形成。無論如何，利用本發明的發光元件，使用車載電源(12V至42V)，可以形成使用壽命長的顯示部分。此外，雖然在本具體實施模式中係說明汽車音響系統，但本發明的發光元件也可用於可攜式音響系統或家用音響系統。
圖11顯示數位播放器作為音訊再現裝置的實例。圖11中所示的數位播放器包括主體710、顯示部分711、記憶體部分712、操作部分713、耳機714等。應注意的是，可以用頭戴式耳機或無線耳機來代替耳機714。顯示部分711可利用具體實施模式3中所述的發光裝置(被動矩陣型或主動矩陣型)獲得。而且，顯示部分711可使用分段型發光裝置來形成。無論如何，利用本發明的發光元件，可以形成即使使用二次電池(鎳氫電池或類似者)也能顯示影像的使用壽命長的顯示部分。作為記憶體部分712，可使用硬碟或非易失性記憶體。例如，藉由使用具有20至200十億位元組(GB)記錄容量的NAND型非易失性記憶體及對操作部分713進行操作，可記錄並再現影像或聲音(音樂)。應注意的是，在顯示部分702和711中，係在黑色背景上顯示白色字元，因此耗電量得以抑制。這對於可攜式音響系統特別有效。
如上所述，藉由應用本發明所製造的發光裝置的應用範圍極廣，使得該發光裝置可用於廣泛領域中的電子裝置。藉由應用本發明，可製造具有劣化少且使用壽命長的顯示部分的電子裝置。
應用本發明所得的發光裝置具有發光效率高的發光元件，且也可用作照明裝置。參照圖12說明將應用本發明的發光元件用作照明裝置的一種模式。
作為將使用本發明發光裝置的電子裝置用作照明裝置的實例，在圖12中顯示將應用本發明的發光裝置用作背光的液晶顯示裝置。圖12中所示的液晶顯示裝置包括框罩901、液晶層902、背光903、以及框罩904，且液晶層902與驅動器IC 905連接。應用本發明的發光裝置係作為背光903，且藉由端子906供應電流。
由於本發明發光裝置的使用壽命長，所以藉由使用本發明的發光裝置作為液晶顯示裝置的背光，可以減低該液晶顯示裝置的厚度和延長其使用壽命。此外，本發明的發光裝置是面發光型照明裝置，可具有大面積。因此該背光可具有大面積，也可以獲得具有大面積的液晶顯示裝置。
圖13顯示將本發明的發光裝置用作作為照明裝置的檯燈的例子。圖13所示的檯燈包括框罩2001和光源2002，作為光源2002係使用本發明的發光裝置。因為本發明發光裝置的使用壽命長，所以該檯燈的使用壽命也長。
圖14顯示將應用本發明的發光裝置用作室內照明裝置3001的例子。由於本發明的發光裝置可具有大面積，所以可以用作大面積的照明裝置。此外，由於本發明發光裝置的使用壽命長，所以可用作使用壽命長的照明裝置。因此，可以在將應用本發明的發光裝置用作室內照明裝置3001的房間內放置圖8A所示的本發明電視裝置3002，來欣賞電視播映或電影。在此情況中，由於兩個裝置的使用壽命都長，所以可以減少環境的負擔。
應注意的是本具體實施模式可以與任何其他具體實施模式適當地組合。
實施例1
在本實施例1中，藉由循環伏安法(CV)測量三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)、2,3,5,8-四苯基喹啉(簡稱：TPQ)、香豆素545T(簡稱：C545T)、N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)的還原反應特性，這些物質係在後文所述實施例中所形成的發光元件中用於控制電子傳輸的控制層。另外，根據該測量結果，計算出Alq、TPQ、C545T、及DPQd的LUMO能階。應注意的是，該測量係使用電化學分析儀(由BAS Inc.生產之ALS 600A型或600C型)來進行。
關於該CV測定中所用的溶液，溶劑係使用脫水二甲基甲醯胺(DMF，Sigma-Aldrich Inc.之產品，99.8%，目錄編號：22705-6)，並將過氯酸四正丁基銨(n-Bu4 NCIO4 ，Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.之產品，目錄編號：T0836)，即一種支援電解質，溶解於該溶劑中使過氯酸四正丁基銨的濃度為100mmol/L。接著，亦將待測定目標物溶解於該溶劑中使其濃度為2mmol/L。應注意的是，對於因溶解性低而以2mmol/L的濃度不能溶解的物質，在過濾分離不溶部分後，使用濾液進行測量。工作電極使用鉑電極(BAS Inc.製造，PTE鉑電極)，輔助電極使用鉑電極(BAS Inc.製造，VC-3用Pt相對電極(5cm))，且參考電極使用Ag/Ag+ 電極(BAS Inc.製造，RE7非水性溶劑用參考電極)。應注意的是，該測定係在室溫(20℃至25℃)下進行。另外，此CV測定的掃描速度在所有測量中均為0.1V/sec。
參考電極相對於真空度之電位能的計算
首先，計算在本實施例1中使用的參考電極(Ag/Ag+ 電極)相對於真空度的電位能(eV)。亦即計算該Ag/Ag+ 電極的費米能階(Fermi level)。已知在甲醇中的二茂鐵的氧化還原電位相對於標準氫電極為+0.610V[相對於SHE(標準氫電極)](參考文獻：Christian R. Goldsmith et al.,J. Am. Chem. Soc.,Vol. 124,No.1,83-96,2002)。另一方面，當使用在本實施例1中所用的參考電極來計算在甲醇中的二茂鐵的氧化還原電位時，其結果是+0.11V[相對於Ag/Ag+ ]。因此，可以得知在本實施例1中所用的參考電極的電位能比標準氫電極的電位能低0.50[eV]。
在此，已知標準氫電極相對於真空度的電位能是-4.44eV(參考文獻：Toshihiro Ohnishi and Tamami Koyama,High Molecular EL Material,Kyoritsu Shuppan,pp.64-67)。因此，可計算出本實施例1中所使用的參考電極相對於真空度的電位能為-4.44-0.50=-4.94[eV]。
測量例1：Alq
在本測量例1中說明以CV測量的LUMO能階的計算。圖16顯示Alq的還原反應特性的CV測量結果。應注意的是，藉由將相對於參考電極的工作電極的電位從-0.98V掃描到-2.50V，然後從-2.50V掃描到-0.98V的方式，來測量還原反應特性。
如圖16所示，還原峰值電位Epc 為-2.21V且氧化峰值電位Epa 為-2.07V。因此，半波電位(Epc 與Epa 之間的中間電位)經計算為-2.14V。這表示Alq被-2.14V[相對於Ag/Ag+ ]的電能還原，且此能量相當於LUMO能階。在此，如上所述，在本實施例1中所用的參考電極相對於真空度的電位能為-4.94[eV]。因此Alq的LUMO能階經計算為-4.94-(-2.14)=-2.80[eV]。
測量例2：TPQ
圖17顯示TPQ的還原反應特性的CV測量結果。應注意的是，藉由將相對於參考電極的工作電極的電位從-1.48V掃描到-2.65V，然後從-2.65V掃描到-1.48V，來測量還原反應特性。
如圖17所示，還原峰值電位Epc 為-1.94V且氧化峰值電位Epa 為-1.85V。因此，半波電位(Epc 與Epa 之間的中間電位)經計算為-1.90V。這表示TPQ被-1.90V[相對於Ag/Ag+ ]的電能還原，且此能量相當於LUMO能階。在此，如上所述，在本實施例1中所使用的參考電極相對於真空度的電位能為-4.94[eV]。因此TPQ的LUMO能階經計算為-4.94-(-1.90)=-3.05[eV]。
測量例3：C545T
圖18顯示C545T的還原反應特性的CV測量結果。應注意的是，藉由將相對於參考電極的工作電極的電位從-1.14V掃描到-2.50V，然後從-2.50V掃描到-1.14V，來測量還原反應特性。
如圖18所示，還原峰值電位Epc 為-1.89V且氧化峰值電位Epa 為-1.79V。因此，半波電位(Epc 與Epa 之間的中間電位)經計算為-1.84V。這表示C545T被-1.84V[相對於Ag/Ag+ ]的電能還原，且此能量相當於LUMO能階。在此，如上所述，在本實施例1中使用的參考電極相對於真空度的電位能為-4.94[eV]，因此C545T的LUMO能階經計算為-4.94-(-1.84)=-3.10[eV]。
測量例4：DPQd
圖19顯示DPQd的還原反應特性的CV測量結果。應注意的是，藉由將相對於參考電極的工作電極的電位從-0.95V掃描到-2.40V，然後從-2.40V掃描到-0.95V，來測量還原反應特性。
如圖19所示，還原峰值電位Epc 為-1.70V且氧化峰值電位Epa 為-1.62V。因此，半波電位(Epc 與Epa 之間的中間電位)經計算為-1.66V。這表示DPQd被-1.66V[相對於Ag/Ag+ ]的電能還原，且此能量相當於LUMO能階。在此，如上所述，在本實施例1中使用的參考電極相對於真空度的電位能為-4.94[eV]，因此DPQd的LUMO能階經計算為-4.94-(-1.66)=-3.28[eV]。
根據上述測量結果，TPQ的LUMO能階比Alq的LUMO能階低0.25[eV]，C545T的LUMO能階比Alq的LUMO能階低0.30[eV]，且DPQd的LUMO能階比Alq的LUMO能階低0.48[eV]。
實施例2
本實施例2將參照圖15說明本發明的發光元件。在本實施例中所使用的材料的結構式顯示如下。在本實施例2中，係形成其中作為控制層2114中所包含的第一有機化合物使用三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)，且作為控制層2114中所包含的第二有機化合物使用2,3,5,8-四苯基喹啉(簡稱：TPQ)的發光元件，而且將TPQ的濃度予以變化。對該發光元件的使用壽命進行調查。
本具體實施例的發光元件的製造方法如下所示。
發光元件1
首先，藉由濺射法在玻璃基板2101上沉積包含氧化矽的氧化銦錫(簡稱：ITSO)，從而形成第一電極2102。該第一電極2102的厚度係設定為110nm。該第一電極的面積設定為2mm×2mm。
接著，將形成有第一電極2102的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置中的基板支架上，使形成有第一電極2102的面朝下。將成膜室中的壓力減低到大約10-4 Pa，然後藉由共蒸鍍4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)和氧化鉬(VI)，而在第一電極2102上，形成包含由有機化合物和無機化合物所成的複合材料的層2111。其厚度為50nm，且將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調節為4：1(=NPB：氧化鉬)。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室內從多個蒸發源同時進行蒸鍍的方法。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在包含複合材料的層2111上以10nm的厚度形成4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)的膜，而形成電洞傳輸層2112。
然後，藉由共蒸鍍9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)和N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)，而在電洞傳輸層2112上形成30nm厚的發光層2113。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調節為1：0.05(=CzPA：2PCAPA)。
然後，藉由共蒸鍍三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)和2,3,5,8-四苯基喹啉(簡稱：TPQ)，而在發光層2113上形成10nm厚的控制電子傳輸的控制層2114。在此，將Alq對TPQ的重量比調節為1：0.005(=Alq:TPQ)。
然後，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在控制層2114上以30nm的厚度沉積三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)，而形成電子傳輸層2115。
接下來，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子傳輸層2115上以1nm的厚度形成氟化鋰(LiF)的膜，而形成電子注入層2116。
最後，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子注入層2116上以200nm的膜厚度形成鋁膜，而形成第二電極2104。由此製得發光元件1。
發光元件2
使用與發光元件1同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的TPQ濃度。換言之，將Alq對TPQ的重量比調整為1:0.01(=Alq:TPQ)，來形成發光元件2。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件1中所述。
發光元件3
使用與發光元件1同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的TPQ濃度。換言之，將Alq對TPQ的重量比調整為1:0.05(=Alq:TPQ)，來形成發光元件3。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件1中所述。
比較用發光元件4
使用與發光元件1同樣的基板，但不設置控制電子傳輸的控制層2114。換言之，在發光層上以40nm的厚度沉積A1q，因此形成電子傳輸層。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件1中所述。
將以上述方式獲得的發光元件1至3以及比較用發光元件4置入包含氮氣氛的手套箱中，並進行密封處理以使這些發光元件不會曝露於空氣。然後，對這些發光元件的操作特性進行測定。這些測定係在室溫下(保持為25℃的環境中)進行。
下表1顯示當發光元件1至3及比較用發光元件4在5000[cd/m2 ]的亮度下發光時的電壓[v]、電流效率[cd/A]、以及功率效率[1m/W]的數值。另外，表1中亦顯示各發光元件的控制層中的TPQ濃度(莫耳分數)。如表1所示，隨著控制層中作為具有電子截留性之摻雜劑的TPQ的濃度上升，驅動電壓也稍微提高，因此可知TPQ有作為陷阱的作用。應注意的是，由各發光元件所獲得的是來自2PCAPA的綠色發光。
接下來，在5000[cd/m2 ]的起始亮度下以恆定電流驅動這些發光元件，而進行連續發光測試。圖20顯示其結果。根據這些測試結果，作為元件使用壽命的指標，讀取亮度衰減到起始亮度的90%的衰減時間τ09 ，以及300小時後的亮度衰減率D300hr [%]，並顯示於下表2中。表2同時顯示將莫耳分數C、根據實施例1算出的AE(=0.25[eV])、以及控制層厚度L(=10[nm])代入式(1)中而得之參數X的值。應注意的是，亮度衰減率D300hr [%]是指，如果300小時後亮度衰減10%(即，成為起始亮度的90%)，則D=10。
根據表2的數據，在圖25中示出橫軸表示參數X且縱軸表示τ0.9 的圖。由圖25可知，與不添加TPQ的比較用發光元件4(參數X=0.1)相比，發光元件1至3的使用壽命均有改善。另外，隨著TPQ濃度的提高，X的數值降低。然而，即使X的數值降低，但即使當X為約3×10-3 時也能得到使用壽命的改善效果。
另外，在圖26中示出橫軸表示參數X且縱軸表示D300hr 的圖。由其可知關於亮度衰減率，在X=3×10-3 左右可抑制亮度衰減。換言之，即便用亮度衰減率而非衰減時間來對使用壽命的指標進行評估，參數X的作用相仿。
實施例3
在本實施例3中，參照圖15說明本發明的發光元件。在本實施例3中，係形成其中作為控制層2114中所包含的第一有機化合物使用三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)，且作為控制層2114中所包含的第二有機化合物使用香豆素545T(簡稱：C545T)的發光元件，而且將C545T的濃度予以變化。對在此情況中的該發光元件的使用壽命進行調查。
在本實施例中所使用的材料的結構式顯示如下。其中省略其結構式已顯示過的材料。
本實施例的發光元件的製造方法說明如下。
發光元件5
首先，藉由濺射法在玻璃基板2101上沉積包含氧化矽的氧化銦錫(簡稱：ITSO)，從而形成第一電極2102。該第一電極2102的厚度係設定為110nm。該第一電極的面積設定為2mm×2mm。
接著，將形成有第一電極2102的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置中的基板支架上，使形成有第一電極2102的面朝下。將成膜室中的壓力減低到大約10-4 Pa，然後藉由共蒸鍍4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)和氧化鉬(VI)，而在第一電極2102上，形成包含由有機化合物和無機化合物所成的複合材料的層2111。其厚度為50nm，且將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調節為4：1(=NPB：氧化鉬)。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室內從多個蒸發源同時進行蒸鍍的方法。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在包含複合材料的層2111上以10nm的厚度形成4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)的膜，來形成電洞傳輸層2112。
然後，藉由共蒸鍍9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CZPA)和N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)，而在電洞傳輸層2112上形成30nm厚的發光層2113。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調節為1:0.05(=CzPA:2PCAPA)。
然後，藉由共蒸鍍三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)和香豆素545T(簡稱：C545T)，而在發光層2113上形成厚度為10nm的控制電子傳輸的控制層2114。在此，將Alq對C545T的重量比調節為1：0.01(=Alq:C545T)。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在控制層2114上以30nm的厚度沉積深啡啉(縮寫：BPhen)，而形成電子傳輸層2115。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子傳輸層2115上以1nm的厚度形成氟化鋰(LiF)的膜，而形成電子注入層2116。
最後，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子注入層2116上以200nm的厚度形成鋁，而形成第二電極2104，由此製得發光元件5。
發光元件6
使用與發光元件5同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的C545T濃度。換言之，將Alq對C545T的重量比調整為1:0.05(=Alq:C545T)，來製造發光元件6。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件5中所述。
發光元件7
使用與發光元件5同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的C545T濃度。換言之，將Alq對C545T的重量比調整為1:0.1(=Alq:C545T)，來製造發光元件7。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件5中所述。
發光元件8
使用與發光元件5同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的C545T濃度。換言之，將Alq對C545T的重量比調整為1:0.5(=Alq:C545T)，來製造發光元件8。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件5中所述。
將由此獲得的發光元件5至8各別密封於氮氣氛下的手套箱中而不曝露於空氣。然後，對這些發光元件的操作特性進行測定。這些測定係在室溫下(保持為25℃的環境中)進行。
下表3顯示當發光元件5至8在5000[cd/m2 ]的亮度下發光時的電壓[V]、電流效率[cd/A]、以及功率效率[1m/W]的數值。另外，表3中亦顯示各發光元件的控制層中的C545T濃度(莫耳分數)。如表3所示，隨著控制層中作為具有電子截留性之摻雜劑的C545T的濃度上升，驅動電壓也稍微提高，因此可知C545T有作為陷阱的作用。應注意的是，由各發光元件所獲得的是來自2PCAPA的綠色發光。
接下來，在5000[cd/m2 ]的起始亮度下以恆定電流驅動這些發光元件，而進行連續發光測試。圖21顯示其結果。根據這些測試結果，作為元件使用壽命的指標，與實施例2類似地讀取衰減時間τ0.9 以及亮度衰減率D300hr [%]，並顯示於下表4中。表4同時顯示將莫耳分數C、根據實施例1算出的ΔE(=0.30[eV])、以及控制層厚度L(=10[nm])代入式(1)中而得之參數X的值。
根據表4的數據，在圖27中示出橫軸表示參數X且縱軸表示τ09 的圖。由圖27可知，在X=2×10-3 左右的峰值處，存在有獲得使用壽命改善效果的濃度最適值。
另外，在圖28中示出橫軸表示參數X且縱軸表示D300hr 的圖。關於亮度衰減的抑制，參數X的最適值相似。換言之，即便用亮度衰減率而非衰減時間來對使用壽命的指標進行評估時，參數X的作用相仿。
實施例4
在本實施例4中，參照圖15說明本發明的發光元件。在本實施例4中，係形成其中作為控制層2114中所包含的第一有機化合物使用三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)，且作為控制層2114中所包含的第二有機化合物使用N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)的發光元件，而且將DPQd的濃度予以變化。對在此情況中的該發光元件的使用壽命進行調查。
在本實施例中所使用的材料的結構式顯示如下。其中省略其結構式己顯示過的材料。
本實施例的發光元件的製造方法說明如下。
發光元件9
首先，藉由濺射法在玻璃基板2101上沉積包含氧化矽的氧化銦錫(簡稱：ITSO)，從而形成第一電極2102。該第一電極2102的厚度係設定為110nm。該第一電極的面積設定為2mm×2mm。
接著，將形成有第一電極2102的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置中的基板支架上，使形成有第一電極2102的面朝下。將成膜室中的壓力減低到大約10-4 Pa ，然後藉由共蒸鍍4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)和氧化鉬(VI)，而在第一電極2102上，形成包含由有機化合物和無機化合物所成的複合材料的層2111。其厚度為50nm，且將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調節為4:1(=NPB：氧化鉬)。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室内從多個蒸發源同時進行蒸鍍的方法。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在包含複合材料的層2111上以10nm的厚度形成4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)的膜，來形成電洞傳輸層2112。
然後，藉由共蒸鍍9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)和N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)，而在電洞傳輸層2112上形成30nm厚的發光層2113。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調節為1：0.05(=CzPA:2PCApA)。
然後，藉由共蒸鍍三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)和N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)，而在發光層2113上形成10nm厚的控制電子傳輸的控制層2114。在此情況中，將Alq對DPQd的重量比調節為1:0.002(=Alq:DPQd)。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在控制層2114上以30nm的厚度沉積三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)，而形成電子傳輸層2115。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子傳輸層2115上以1nm的厚度形成氟化鋰(LiF)的膜，而形成電子注入層2116。
最後，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子注入層2116上以200nm的厚度形成鋁，而形成第二電極2104，由此製得發光元件9。
發光元件10
使用與發光元件9同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的DPQd濃度。換言之，將Alq對DPQd的重量比調整為1:0.003(=Alq:DPQd)，由此製造發光元件10。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件9中所述。
發光元件11
使用與發光元件9同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的DPQd濃度。換言之，將Alq對DPQd的重量比調整為1:0.005(=Alq：DpQd)，由此製造發光元件11。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件9中所述。
發光元件12
使用與發光元件9同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的DpQd濃度。換言之，將Alq對DpQd的重量比調整為1:0.007(=Alq:DPQd)，由此製造發光元件12。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件9中所述。
將由此獲得的發光元件9至12各別密封於氮氣氛下的手套箱中而不曝露於空氣。然後，對這些發光元件的操作特性進行測定。這些測定係在室溫下(保持為25℃的環境中)進行。
下表5顯示當發光元件9至12在5000[cd/m2 ]的亮度下發光時的電壓[V]、電流效率[cd/A]、以及功率效率[1m/W]的數值。另外，表5中亦顯示各發光元件的控制層中的DPQd濃度(莫耳分數)。如表5所示，隨著控制層中作為具有電子截留性之摻雜劑的DPQd的濃度上升，驅動電壓也稍微提高，因此可知DPQd有作為陷阱的作用。應注意的是，由各發光元件所獲得的是來自2PCAPA的綠色發光。
接下來，在5000[cd/m2 ]的起始亮度下以恆定電流驅動這些發光元件，而進行連續發光測試。圖22顯示其結果。根據這些測試結果，作為元件使用壽命的指標，與實施例2類似地讀取衰減時間τ0.9 以及亮度衰減率D300hr [%]，並顯示於下表6中。表6同時顯示將莫耳分數C、根據實施例1算出的ΔE(=0.48[eV])、以及控制層厚度L(=10[nm])代入式(1)中而得之參數X的值。
根據表6的數據，在圖29中示出橫軸表示參數X且縱軸表示τ09 的圖。由圖29可知，隨著DPQd的濃度變高，X的數值降低。然而，即使X的數值降低，但即使當X為約3×10-3 時也能得到使用壽命的改善效果。
另外，在圖30中示出橫軸表示參數X且縱軸表示D300hr 的圖。關於亮度衰減率，在X=3×10-3 左右可抑制亮度衰減。換言之，即便用亮度衰減率而非衰減時間來對使用壽命的指標進行評估時，參數X的作用相仿。
實施例5
在本實施例5中，參照圖15說明本發明的發光元件。在本實施例5中，係如實施例4中所述，形成其中作為控制層2114中所包含的第一有機化合物使用三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)，且作為控制層2114中所包含的第二有機化合物使用N,N’-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)的發光元件，而且將DPQd的濃度予以變化。在此情況中，係藉由在與實施例4不同的濃度區域中改變DPQd的濃度，來調查發光元件的使用壽命。
本實施例的發光元件的製造方法說明如下。
發光元件13
首先，藉由濺射法在玻璃基板2101上沉積包含氧化矽的氧化銦錫(簡稱：ITSO)，從而形成第一電極2102。該第一電極2102的厚度係設定為110nm。該第一電極的面積設定為2mm×2mm。
接著，將形成有第一電極2102的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置中的基板支架上，使形成有第一電極2102的面朝下。將成膜室中的壓力減低到大約10-4 Pa，然後藉由共蒸鍍4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)和氧化鉬(VI)，而在第一電極2102上，形成包含由有機化合物和無機化合物所成的複合材料的層2111。其厚度為140nm，且將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調節為4:1(=NPB:氧化鉬)。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室內從多個蒸發源同時進行蒸鍍的方法。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在包含複合材料的層2111上以10nm的厚度形成4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)的膜，來形成電洞傳輸層2112。
然後，藉由共蒸鍍9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)和N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)，而在電洞傳輸層2112上形成30nm厚的發光層2113。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調節為1:0.05(=CzPA:2PCAPA)。
然後，藉由共蒸鍍三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)和N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)，而在發光層2113上形成10nm厚的控制電子傳輸的控制層2114。在此情況中，將Alq對DPQd的重量比調節為1：0.005(=Alq：DPQd)。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在控制層2114上以30nm的厚度沉積三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)，而形成電子傳輸層2115。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子傳輸層2115上以1nm的厚度形成氟化鋰(LiF)的膜，而形成電子注入層2116。
最後，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子注入層2116上以200nm的厚度形成鋁，而形成第二電極2104，由此製得發光元件13。
發光元件14
使用與發光元件13同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的DPQd濃度。換言之，將Alq對DPQd的重量比調整為1：0.01(=Alq：DPQd)，由此製造發光元件14。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件13中所述。
發光元件15
使用與發光元件13同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114中的DPQd濃度。換言之，將Alq對DPQd的重量比調整為1：0.02(=Alq：DPQd)，由此製造發光元件15。除了控制層2114之外的其他各層係形成如發光元件13中所述。
將由此獲得的發光元件13至15各別密封於氮氣氛下的手套箱中而不曝露於空氣。然後，對這些發光元件的操作特性進行測定。這些測定係在室溫下(保持為25℃的環境中)進行。
下表7顯示當發光元件13至15在5000[cd/m2 ]的亮度下發光時的電壓[V]、電流效率[cd/A]、以及功率效率[1m/W]的數值。另外，表7中亦顯示各發光元件的控制層中的DPQd濃度(莫耳分數)。如表7所示，隨著控制層中作為具有電子截留性之摻雜劑的DPQd的濃度上升，驅動電壓也稍微提高，因此可知DPQd用作陷阱。應注意的是，由各發光元件所獲得的是來自2PCAPA的綠色發光。
接下來，在5000[cd/m2 ]的起始亮度下以恆定電流驅動這些發光元件，而進行連續發光測試。圖23顯示其結果。根據這些測試結果，作為元件使用壽命的指標，與實施例2類似地讀取衰減時間τ0.9 以及亮度衰減率D300hr [%]，並顯示於下表8中。表8同時顯示將莫耳分數C、根據實施例1算出的ΔE(=0.48[eV])、以及控制層厚度L(=10[nm])代入式(1)中而得之參數X的值。
根據表8的數據，在圖31中示出橫軸表示參數X且縱軸表示τ0.9 的圖。圖31也示出實施例4的結果(這是因為與實施例4同樣，在本實施例5中也將DPQd用作具有電子截留性的摻雜劑)。由實施例4及5的結果可知，類似於實施例3中採用C545T的情況，DPQd也在X=3×10-3 左右的峰值處，存在有改善使用壽命的濃度最適值。
另外，在圖32中示出橫軸表示參數X且縱軸表示D300hr 的圖。關於亮度衰減的抑制，參數X的最適值相似。換言之，即便用亮度衰減率而非衰減時間來對使用壽命的指標進行評估時，參數X的作用相仿。
實施例6
在本實施例6中，參照圖15說明本發明的發光元件。在本實施例6中，係如實施例4或5中所述，形成其中作為控制層2114中所包含的第一有機化合物使用三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：A1q)，且作為控制層2114中所包含的第二有機化合物使用N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)的發光元件，而且將控制層的厚度予以變化。對在此情況中的發光元件的使用壽命進行調查。
本實施例的發光元件的製造方法說明如下。
發光元件16
首先，藉由濺射法在玻璃基板2101上沉積包含氧化矽的氧化銦錫(簡稱：ITSO)，從而形成第一電極2102。該第一電極2102的厚度係設定為為110nm。該第一電極的面積設定為2mm×2mm。
接著，將形成有第一電極2102的基板固定在設置於真空蒸鍍裝置中的基板支架上，使形成有第一電極2102的面朝下。將成膜室中的壓力減低到大約10-4 Pa，然後藉由共蒸鍍4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)和氧化鉬(VI)，而在第一電極2102上，形成包含由有機化合物和無機化合物所成的複合材料的層2111。其厚度為50nm，且將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調節為4:1(=NPB：氧化鋁)。應注意的是，共蒸鍍法是指在一個處理室內從多個蒸發源同時進行蒸鍍的方法。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在包含複合材料的層2111上以10nm的厚度形成4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)的膜，來形成電洞傳輸層2112。
然後，藉由共蒸鍍9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)和N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)，而在電洞傳輸層2112上形成30nm厚的發光層2113。在此，將CzPA對2pCAPA的重量比調節為1:0.05(=CzPA:2PCAPA)。
然後，藉由共蒸鍍三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)和N,N'-二苯基喹吖酮(簡稱：DPQd)，而在發光層2113上形成5nm厚的控制電子傳輸的控制層2114。在此情況中，將Alq對DPQd的重量比調節為1:0.005(=Alq:DPQd)。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在控制層2114上以35nm的厚度沉積三(8-羥基喹啉)鋁(Ⅲ)(簡稱：Alq)的膜，而形成電子傳輸層2115。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子傳輸層2115上以1nm的厚度形成氟化鋰(LiF)的膜，而形成電子注入層2116。
最後，藉由使用電阻加熱的蒸鍍法，在電子注入層2116上以200nm的厚度形成鋁，而形成第二電極2104，由此製得發光元件16。
發光元件17
使用與發光元件16同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114的厚度。換言之，將Alq對DPQd的重量比保持為1:0.005(=Alq:DPQd)，並將控制層2114的厚度設定為10nm。在本發光元件17中，用於電子傳輸層2115的Alq的厚度為30nm，且將控制層2114和電子傳輸層2115的總厚度調節為40nm，即與發光元件16中相等。除了控制層2114和電子傳輸層2115的厚度之外的其他各層厚度係設定為類似於發光元件16中所述。
發光元件18
使用與發光元件16同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114的厚度。換言之，將Alq對DPQd的重量比保持為1:0.005(=Alq:DPQd)，並將控制層2114的厚度設定為15nm。在本發光元件18中，用於電子傳輸層2115的Alq的厚度為25nm，且將控制層2114和電子傳輸層2115的總厚度調節為40nm，即與發光元件16中相等。除了控制層2114和電子傳輸層2115的厚度之外的其他各層厚度係設定為與發光元件16中相同。
發光元件19
使用與發光元件16同樣的基板，並改變控制電子傳輸的控制層2114的厚度。換言之，將Alq對DPQd的重量比保持為1:0.005(=Alq:DPQd)，並將控制層2114的厚度設定為20nm。在本發光元件19中，用於電子傳輸層2115的Alq的厚度為20nm，且將控制層2114和電子傳輸層2115的總厚度調節為40nm，即與發光元件16中相等。除了控制層2114和電子傳輸層2115的厚度之外的其他各層厚度係設定為與發光元件16中相同。
將由此獲得的發光元件16至19各別密封於氮氣氛下的手套箱中而不曝露於空氣。然後，對這些發光元件的操作特性進行測定。這些測定係在室溫下(保持為25℃的環境中)進行。
下表9顯示當發光元件16至19在5000[cd/m2 ]的亮度下發光時的電壓[V]、電流效率[cd/A]、以及功率效率[lm/W]的數值。另外，表9中也顯示各元件中的控制層的厚度[nm]。如表9所示，隨著控制層厚度增加，驅動電壓也稍微提高，因此可知控制層的截留功能也有改善。應注意的是，由各發光元件所獲得的是來自2PCAPA的綠色發光。
接下來，在5000[cd/m2 ]的起始亮度下以恆定電流驅動這些發光元件，而進行連續發光測試。圖24顯示其結果。根據這些測試結果，作為元件使用壽命的指標，與實施例2類似地讀取衰減時間τ0.9 以及亮度衰減率D300hr [%]，並顯示於下表10中。表10同時顯示將莫耳分數C(=0.005)、根據實施例1算出的ΔE(=0.48[eV])、以及控制層厚度L[nm]代入式(1)中而得之參數X的值。
根據表10的數據，在圖33中示出橫軸表示參數X且縱軸表示τ0.9 的圖。由圖33可知，隨著控制層的厚度增加，X的數值降低。然而，即使X的數值降低，但即使當X為約2×10-3 時也能得到使用壽命的改善效果。
另外，在圖34中示出橫軸表示參數X且縱軸表示D300hr 的圖。關於亮度衰減率，在X=2×10-3 左右可抑制亮度衰減。換言之，即便用亮度衰減率而非衰減時間來對使用壽命的指標進行評估時，參數X的作用相仿。
實施例7
在本實施例7中，根據實施例2至6中所獲得的數據，對參數X的有效性和有效範圍進行評估。
對於實施例2至6，繪製參數X和衰減時間τ0.9 的關係圖，圖35是顯示實施例2至6的數據的圖。在圖35中，由繪圖的集中呈現可知，用於提高τ09 值的參數X的最適值在每個元件中是共通的。即使實施例2至6的數據是藉由多方面地改變物質的種類、濃度、及厚度所獲得的，令本發明人驚訝的是可以找出這種規則的存在。
尤其發現其中τ09 超過100[hr]的參數X範圍是在圖35中處於虛線之間的範圍，即5×10-4 至2×10-2 。當τ09 超過100[hr]時，雖然仍取決於亮度衰減曲線的形狀，但可獲得約10000或更多小時的亮度半衰期，這是有實用價值的。因此，參數X的較佳範圍為5×10-4 至2×10-2 。
接下來，圖36A顯示參數X與亮度衰減率D300hr 之間的關係，其中包括所有實施例2至6的數據。圖36B是圖36A的部分放大圖。由圖可知即便使用亮度衰減率而非衰減時間進行評估時，參數X的最適範圍也是相仿的(參見圖36B中的虛線)。如上所述，參數X可經實證顯示是非常有效的參數，而且參數X的有效範圍也可以經實證顯示。
本申請案係基於2007年12月28日向日本專利局申請的日本專利申請案序號第2007-340190號，其全部內容在此以引用方式併入本文。
101．．．基板
102．．．第一電極
103．．．EL層
104．．．第二電極
111．．．發光層
112．．．電洞傳輸層
113．．．電子傳輸層
113A．．．第一電子傳輸層
113B．．．第二電子傳輸層
114．．．電洞注入層
115．．．電子注入層
121．．．控制層
122．．．控制層
501．．．第一電極
502．．．第二電極
511．．．第一發光單元
512．．．第二發光單元
513．．．電荷產生層
601．．．源極側驅動電路
602．．．像素部分
603．．．閘極側驅動電路
604．．．密封基板
605．．．密封材料
607．．．空間
608．．．導線配線
609．．．FPC(撓性印刷電路)
610．．．元件基板
611．．．開關用TFT
612．．．電流控制用TFT
613．．．第一電極
614．．．絕緣體
616．．．EL層
617．．．第二電極
618．．．發光元件
623．．．n-通道型TFT
624．．．p-通道型TFT
701．．．主體
702．．．顯示部分
703．．．操作開關
704．．．操作開關
710．．．主體
711．．．顯示部分
712．．．儲存部分
713．．．操作部分
714．．．耳機
901．．．框罩
902．．．液晶層
903．．．背光
904．．．框罩
905．．．驅動器IC
906．．．端子
951．．．基板
952．．．電極
953．．．絕緣層
954．．．分隔層
955．．．EL層
956．．．電極
1001．．．框罩
1002．．．框罩
1101．．．顯示部分
1102．．．揚聲器
1103．．．麥克風
1104．．．操作鍵
1105．．．指向裝置
1106．．．相機鏡頭
1107．．．外部連接端子
1108．．．耳機端子
1201．．．鍵盤
1202．．．外部記憶體插槽
1203．．．相機鏡頭
1204．．．燈
2001．．．框罩
2002．．．光源
2101．．．玻璃基板
2102．．．第一電極
2104．．．第二電極
2111．．．包含複合材料的層
2112．．．電洞傳輸層
2113．．．發光層
2114．．．控制層
2115．．．電子傳輸層
2116．．．電子注入層
3001．．．照明裝置
3002．．．電視裝置
9101．．．框罩
9102．．．支撐基座
9103．．．顯示部分
9104．．．揚聲器部分
9105．．．視訊輸入端子
9201．．．主體
9202．．．框罩
9203．．．顯示部分
9204．．．鍵盤
9205．．．外部連接埠
9206．．．指向裝置
9301．．．主體
9302．．．顯示部分
9303．．．框罩
9304．．．外部連接埠
9305．．．遙控接收部分
9306．．．影像接收部分
9307．．．電池
9308．．．音訊輸入部分
9309．．．操作鍵
9310‧‧‧目鏡部分
9401‧‧‧主體
9402‧‧‧框罩
9403‧‧‧顯示部分
9404‧‧‧音訊輸入部分
9405‧‧‧音訊輸出部分
9406‧‧‧操作鍵
9407‧‧‧外部連接埠
9408‧‧‧天線
圖1是說明本發明發光元件的圖；
圖2A和2B是說明本發明發光元件的圖；
圖3A和3B是說明本發明發光元件的圖；
圖4A至4C是說明本發明發光元件的圖；
圖5是說明本發明發光元件的圖；
圖6A和6B是說明本發明發光裝置的圖；
圖7A和7B是說明本發明發光裝置的圖；
圖8A至8D是說明本發明電子裝置的圖；
圖9A至9C是說明本發明電子裝置的圖；
圖10是說明本發明電子裝置的圖；
圖11是說明本發明電子裝置的圖；
圖12是說明本發明照明裝置的圖；
圖13是說明本發明照明裝置的圖；
圖14是說明本發明照明裝置的圖；
圖15是說明在實施例中製造的發光元件的圖；
圖16是顯示Alq的還原反應特性的圖；
圖17是顯示TPQ的還原反應特性的圖；
圖18是顯示C545T的還原反應特性的圖；
圖19是顯示DPQd的還原反應特性的圖；
圖20是顯示以恆定電流驅動實施例2中製造的發光
元件所獲得的連續發光試驗結果的圖；
圖21是顯示以恆定電流驅動實施例3中製造的發光元件所獲得的連續發光試驗結果的圖；
圖22是顯示以恆定電流驅動實施例4中製造的發光元件所獲得的連續發光試驗結果的圖；
圖23是顯示以恆定電流驅動實施例5中製造的發光元件所獲得的連續發光試驗結果的圖；
圖24是顯示以恆定電流驅動實施例6中製造的發光元件所獲得的連續發光試驗結果的圖；
圖25是顯示參數X的圖；
圖26是顯示參數X的圖；
圖27是顯示參數X的圖；
圖28是顯示參數X的圖；
圖29是顯示參數X的圖；
圖30是顯示參數X的圖；
圖31是顯示參數X的圖；
圖32是顯示參數X的圖；
圖33是顯示參數X的圖；
圖34是顯示參數X的圖；
圖35是顯示參數X的圖；及
圖36A和36B各為顯示參數X的圖。
102．．．第一電極
104．．．第二電極
111．．．發光層
112．．．電洞傳輸層
113．．．電子傳輸層
121．．．控制層

Claims (8)

  1. 一種發光元件，其包括：第一電極；第二電極；以及在該第一電極與該第二電極之間的發光層和控制層，該控制層係與該發光層接觸，其中：該控制層包含第一有機化合物和第二有機化合物；所包含的該第一有機化合物比該第二有機化合物多；該第一有機化合物為具有電子傳輸性的有機化合物；該第二有機化合物為磷光材料；該第二有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)比該第一有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)低；由式(1)所得之參數X的值在5×10-4 至2×10-2 的範圍內；且 △E表示該第一有機化合物的LUMO能階與該第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，C表示該第二有機化合物在該控制層中的莫耳分數[無因次項]，L表示該控制層的厚度[nm]，k表示波耳兹曼(Boltzmann)常數(=8.61×10-5 [eV．K-1 ])，且T表示温度(=300[K])。
  2. 一種發光元件，其包括：第一電極；第二電極；以及在該第一電極與該第二電極之間的發光層和控制層，該控制層係與該發光層接觸；其中：該控制層包含第一有機化合物和第二有機化合物；所包含的該第一有機化合物比該第二有機化合物多；該第一有機化合物為具有電子傳輸性的有機化合物；該第二有機化合物為2,3-二苯基喹啉、2,3-雙(4-氟苯基)喹啉、2,3-雙(4-三氟甲基苯基)喹啉、2,3,5,8-四苯基喹啉、2,3,2',3'-四苯基-6,6'-聯喹啉及2,3,2',3'-四(4-氟苯基)-6,6'-聯喹啉之一者；該第二有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)比該第一有機化合物的最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)低；由式(1)所得之參數X的值在5×10-4 至2×10-2 的範圍內；且 △E表示該第一有機化合物的LUMO能階與該第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差[eV]，C表示該第二有機化合物在該控制層中的莫耳分數[無因次項]，L表示 該控制層的厚度[nm]，k表示波耳兹曼常數(=8.61×10-5 [eV．K-1 ])，且T表示温度(=300[K])。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的發光元件，其中該控制層的厚度L為5nm至20nm。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的發光元件，其中該第一有機化合物的載子遷移率在10-7 [cm2 /Vs]至10-3 [cm2 /Vs]的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第1或2項的發光元件，其中該第一有機化合物的LUMO能階與該第二有機化合物的LUMO能階之間的能量差△E在0.2[eV]至0.6[eV]的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的發光元件，其中該發光層具有電子傳輸性。
  7. 如申請專利範圍第1或2項的發光元件，其中該發光層包含第三有機化合物和第四有機化合物；所包含的該第三有機化合物比該第四有機化合物多；且該第三有機化合物具有電子傳輸性。
  8. 如申請專利範圍第1或2項的發光元件，其中該發光層包含第三有機化合物和第四有機化合物；所包含的該第三有機化合物比該第四有機化合物多；該第三有機化合物具有電子傳輸性；且該第一有機化合物與該第三有機化合物不同。
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