TWI555224B - 發光元件，發光裝置，照明裝置，與電子裝置 - Google Patents
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Description
以下所揭示之本發明係關於一種在一對電極之間包括發光層的發光元件。本發明也關於一種其中使用該發光元件之發光裝置以及在其中各使用該發光裝置的照明裝置及電子裝置。
近幾年來，已積極地開發一種其中使用發光有機化合物或發光無機化合物作為發光物質之發光元件。尤其是，稱為電發光(以下稱為EL)元件的發光元件具有其中包含發光物質的發光層係提供於電極之間的簡單結構，並且因為其特性諸如薄、輕、高反應速度以及直流低電壓驅動而作為下一代的平面顯示器元件已引起注意。此外，其中使用該類發光元件的顯示器具有優異的對比度和影像品質之特徵且具有廣視角。再者，該類發光元件為平面光源；因此，考慮應用該類發光元件作為光源諸如液晶顯示器的背光和照明。
將電流施加至提供於發光元件中的一對電極之間的發光層以激發包含在發光層中的發光物質，藉此可獲得預定的發光顏色。為了提高該類發光元件的發光亮度，考慮對發光層施加大量電流，然而，該方法阻礙功率消耗的減少。此外，施加大量電流也導致發光元件劣化的加速。
因此，提出一種發光元件，其發光亮度係藉由層疊多個發光層並施加與具有與單層發光層之發光元件的情中所施加之電流相同的電流密度之電流來增加(例如專利文獻1)。
[參考文獻]
[專利文獻1]日本公開專利申請案第2003-272860號。
在專利文獻1中，提出一種發光元件，其中多個發光單元(在以下本說明書中，該發光單元也稱為”EL層”)被提供且以電荷產生層分隔。更具體地說，揭示一種發光元件，其中由五氧化釩所形成的電荷產生層係提供於用作第一發光單元的電子注入層之金屬摻雜層上，和另外第二發光單元係堆疊在具有電荷產生層插入其間的金屬摻雜層上。然而，在具有該類結構的發光元件中，金屬摻雜層和由氧化物所形成的電荷產生層之間在其界面發生相互作用，且界面具有高電場；因此，不幸地，為了驅動發光元件而需要高電壓。
有一問題為：如果具有波長範圍在可見光區之400奈米至800奈米的吸收光譜的峰之層存在於電子產生層中，則來自發光物質之發光被該層吸收，其造成光提取效率的減少。具體來說，波長範圍在420奈米至720奈米之吸收光譜的峰造成效率的顯著減少。當堆疊多個發光單元時，此問題變得更嚴重。
鑒於上述問題，本發明的一目的為提供一種可以低電壓驅動的發光元件。另一目的為提供一種具有高發光效率之發光元件。另一目的為提供一種發光裝置，其功率消耗係藉由使用該發光元件製造發光裝置減少。另一目的為提供一種電子裝置或照明裝置，其功率消耗係藉由使用該發光裝置減少。
在本說明書中所揭示的一體系為一種發光元件，其具有下列結構：其中n(n為二或更大之自然數)個EL層提供於陽極和陰極之間，其中第m(m為自然數，1mn-1)個EL層和第(m+1)個EL層之間，包含任何鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物及稀土金屬化合物之第一層、包含具有高電子傳輸性質之物質且與第一層接觸之第二層、和包含具有高電洞傳輸性質之物質和受體物質且與第二層接觸之電荷產生層係以此順序提供於陽極上。電荷產生層沒有在可見光區中之吸收光譜的峰。
在本說明書中所揭示的一體系為一種發光元件，其具有下列結構：其中n(n為二或更大之自然數)個EL層提供於陽極和陰極之間，其中第m(m為自然數，1mn-1)個EL層和第(m+1)個EL層之間，包含具有高電子傳輸性質之物質和施體物質之第一層、包含具有高電子傳輸性質之物質且與第一層接觸之第二層和包含具有高電洞傳輸性質之物質和受體物質且與第二層接觸之電荷產生層係以此順序提供於陽極上。電荷產生層沒有在可見光區中之吸收光譜的峰。
此外，在上述包含具有高電子傳輸性質之物質和施體物質的第一層中，也可添加施體物質致使施體物質對具有高電子傳輸性質之物質的質量比為從0.001：1至0.1：1。此外，施體物質較佳為鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或稀土金屬化合物。
此外，在上述結構中，該包含具有高電洞傳輸性質之物質和受體物質的層為添加有受體物質致使受體物質對具有高電洞傳輸性質之物質的質量比為從0.1：1至4.0：1的層。在該層中所產生的載子中，電洞被注入到第(m+1)個EL層中且電子移動至第二層。較佳者為該具有高電洞傳輸性質之物質為咔唑衍生物或芳族烴。此外，較佳者為該具有高電洞傳輸性質之物質不包含胺骨架。
此外，在上述結構中，作為包含在第二層中的具有高電子傳輸性質之物質，較佳使用一種其LUMO能階較佳大於或等於-5.0 eV，更佳大於或等於-5.0 eV且小於或等於-3.0 eV之物質。
再者，使用具有上述結構的發光元件，可以實現低驅動電壓；因此，可實現其中該發光元件用作發光元件的發光裝置(例如，影像顯示裝置或發光裝置)之低功率消耗。因此，也包括在各個中使用具有上述結構的發光元件之發光裝置和電子裝置作為本發明的一體系。
使用上述結構，達成上述目的之至少一者。
請注意，本說明書中的發光裝置其種類上包括在各個中使用發光元件之電子裝置諸如影像顯示裝置和照明裝置。此外，發光裝置之種類包括一種包括附接連接器之發光元件的模組諸如附接各向異性導電膜、TAB(捲帶式自動接合)帶或TCP(帶載體封裝)的模組；其中TAB帶或TCP的頂端裝備有印刷線路板的模組；或其中IC(積體電路)藉由COG((玻璃上晶片)直接安裝在發光元件上的模組；等等。
請注意，在本說明書中為了方便起見使用序號諸如”第一”和”第二”且並不表示步驟之順序或層的堆疊順序。此外，在本說明書中序號並不表示指定發明的特定名稱。
可提供具有多個發光層且可以低電壓驅動之發光元件。此外，可減少由於發光之吸收的損失之光提取效率；因此，可提供一種具有高發光效率之發光元件。
再者，藉由使用上述發光元件製造發光裝置，可提供低功率損耗發光裝置。再者，該類發光裝置係應用於照明裝置和電子裝置，藉此可提供低功率損耗照明裝置和低功率損耗電子裝置。
進行本發明之最佳模式
以下，將參見附圖來說明體系和實例。請注意，熟習該項技術者很容易理解本說明書中所揭示的發明可以許多不同模式的進行，且本文中所揭示之模式和詳細內容可在不背離本發明之精神及範圍的情況下以各種方式修正。因此，本發明應不被解釋為局限於該等體系和實例之說明。在用於說明體系和實例的圖中，相同部件或具有相同功能的部件係以相同的參考號表示，且省略該等部件之說明。
(體系1)
在體系1中，將參考圖1A和1B描述一發光元件之體系。
在圖1A中所說明之元件結構中，各包括發光區之第一EL層103和第二EL層107係置於一對電極(也就是，陽極101和陰極102)之間，在第一EL層103和第二EL層107之間，電子注入緩衝層104、電子繼電(electron-relay)層105和電荷產生層106係以此順序堆疊在陽極101之上。
電荷產生層106為包含具有高電洞傳輸性質之物質和受體物質的層，其中產生電洞和電子，其為發光元件的載子。電荷產生層106中所產生之電洞移動至第二EL層107，而電子移動至電子繼電層105。此外，因為電子繼電層105具有高電子傳輸性質，所以其可將電子迅速地傳輸到電子注入緩衝層104。再者，因為在當電子注入到第一EL層103之同時，電子注入緩衝層104可減少注入障礙(injection barrier)，所以其可增加電子注入到第一EL層103的效率。
具有高電子注入性質之物質可使用於電子注入緩衝層104：例如，鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、上述金屬的化合物(例如，鹼金屬化合物(氧化物諸如氧化鋰、鹵化物、碳酸鹽諸如碳酸鋰和碳酸銫)、鹼土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)或稀土金屬化合物(包括氧化物、鹵化物、碳酸鹽)。或者，電子注入緩衝層104可包含具有高電子傳輸性質之物質和施體物質。
圖1B為圖1A中的元件結構的能帶圖。在圖1B中，參考號111表示陽極101的費米(Fermi)能階；112，陰極102的費米能階；113，第一EL層103的最低未佔據分子軌道(LUMO)能階；114，電子繼電層105的LUMO能階；115，表示電荷產生層106中的受體的受體能階；116，第二EL層107的LUMO能階。
在圖1B中，從陽極101注入的電洞被注入到第一EL層103中。相比之下，在電荷產生層106中所產生的電子移動至電子繼電層105，且然後通過電子注入緩衝層104而被注入到第一EL層103中，與電洞重再結合，藉此發光。此外，在電荷產生層106中所產生的電洞移動至第二EL層107且在第二EL層107中與從陰極102注入的電子再結合，藉此發光。
在此體系中所述之發光元件中，因為電子繼電層105用作將在電荷產生層106中所產生之電子充分地注入第一EL層103中的層，所以電子繼電層105較佳使用其LUMO能階為在電荷產生層106中之受體的受體能階和第一EL層103的LUMO能階113之間的能階之材料形成。具體來說，較佳使用其LUMO能階為大於或等於約-5.0 eV之材料，和更佳使用其LUMO能階為大於或等於-5.0 eV且小於或等於-3.0 eV之材料。
包含在電荷產生層106之受體物質具有強受體性質，和包含在電子注入緩衝層104之具有高電子注入性質的物質或施體物質具有強施體性質；因此，當電荷產生層106和電子注入緩衝層104彼此接觸時，在電荷產生層106和電子注入緩衝層104之間的界面施予和接受電子，其導致發光元件之驅動電壓的增加。此外，當在電荷產生層106和電子注入緩衝層104之間的界面形成PN接合時，發光元件之驅動電壓可能增加。然而，在此體系中所述的發光元件中，藉由電子繼電層105可防止電荷產生層106和電子注入緩衝層104彼此接觸；因此，藉由電子繼電層105可防止包含在電荷產生層106的受體物質和包含在電子緩衝層104中之具有高電子注入性質的物質或施體物質之間彼此相互作用。此外，電子繼電層105係使用其LUMO能階屬於上述範圍之材料形成，藉此防止電子繼電層105和電子注入緩衝層104之間的界面之高電場，和電荷產生層106中所產生之電子可被充份地注入至第一EL層103中。
此外，如圖1B的能帶圖中所說明，因為由於電子注入緩衝層104而減少之注入障礙，所以已從電荷產生層106遷移到電子繼電層105的電子容易被注入至第一EL層103的LUMO能階113中。請注意，在電荷產生層106中所產生之電洞移動至第二EL層107。
接著，將具體說明可用於上述發光元件的材料。
陽極101較佳係使用具有高功函數(具體來說，大於或等於4.0 eV之功函數)的金屬、合金、導電性化合物、其混合物、或類似者形成。具體來說，例如可舉出氧化銦錫(ITO)、含矽或氧化矽的氧化銦錫、氧化銦鋅(IZO)、含氧化鎢和氧化鋅的氧化銦等等。
這些導電性金屬氧化物之薄膜通常藉由濺射法來形成。或者，薄膜可藉由應用溶膠-凝膠法或類似者形成。例如，氧化銦鋅(IZO)之薄膜可藉由使用靶材之濺射法形成，其中氧化鋅係以1重量%至20重量%加至氧化銦。包含氧化鎢和氧化鋅之氧化銦可藉由使用靶材之濺射法形成，其中氧化鎢和氧化鋅係分別地以於0.5重量%至5重量%和0.1重量%至1重量%加至氧化銦。
此外，可舉出下列：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)、氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢、氧化錳、氧化鈦、等等。或者，可使用導電性聚合物諸如聚(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)。請注意，在其中提供欲與陽極101接觸之電荷產生區域作為第一EL層103的一部分之情況下，各種導電性材料諸如Al、Ag可使用於陽極101，而與其功函數的大小無關。
陰極102可使用具有低功函數(具體來說，小於或等於3.8 eV之功函數)的金屬、合金、導電性化合物、其混合物或類似者形成。作為該類陰極材料的具體例子，可舉出下列：屬於元素週期表中第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)、包含這些之合金(例如，MgAg合金或AlLi合金)、稀土金屬諸如銪(Eu)或鐿(Yb)、包含這些之合金、等等。請注意：鹼金屬、鹼土金屬或其合金之薄膜可藉由真空蒸發法形成。或者，包含鹼金屬或鹼土金屬之合金可藉由濺射法形成。此外或者，薄膜可藉由噴墨法或類似者使用銀漿或類似者來形成。
或者，陰極102可使用金屬諸如鋁之薄膜和鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物或稀土金屬化合物((例如，氟化鋰(LiF)、氧化鋰(LiOx)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2)、氟化鉺(ErF3))之薄膜的堆疊形成。請注意：在其中欲與陰極102接觸之電荷產生層係提供作為第二EL層107的一部分之情形中，各種導電性材料諸如Al、Ag、ITO和包含矽或氧化矽之氧化銦錫可使用於陰極102，而與其功函數的大小無關。
請注意：在此體系中所述之發光元件中，陽極和陰極之至少一者可具有透光性質。透光性質可使用透明電極諸如ITO或者藉由減少電極的薄膜厚度來確定。
第一EL層103和第二EL層107各可包括至少一個發光層，且也可具有發光層和發光層以外的層堆疊於其中之結構。請注意：包括在第一EL層103中的發光層可與包括在第二EL層107中的發光層不同。或者，第一EL層103和第二EL層107也可獨立地具有發光層和發光層以外的層堆疊於其中之結構。作為發光層以外的層，有由具有高電洞注入性質之物質、具有高電洞傳輸性質之物質、具有高電子傳輸性質之物質、具有高電子注入性質之物質、具有雙極性質之物質(具有高電子及電洞傳輸性質之物質)、等等所形成的層。具體來說，舉出電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入層、等等，且如適當它們可組合和堆疊在陽極上。再者，電荷產生層係可提供於第一EL層103的一部份，其係在第一EL層103與陽極101接觸之側。
於下將具體說明用於形成上述包括在EL層中之各層的材料。
電洞注入層為包含具有高電洞注入性質之物質的層。作為具有高電洞注入性質之物質，例如，可使用氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢、氧化錳或類似者。此外，酞青-基底化合物諸如酞青(縮寫：H2Pc)或銅酞青(縮寫：CuPc)、高分子諸如聚(3,4-伸乙基二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或類似者也可用於形成電洞注入層。
電洞傳輸層為包含具有高電洞傳輸性質之物質的層。作為具有高電洞傳輸性質之材料的例子，可舉出下列，例如：芳族胺化合物諸如4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯胺基]聯苯(縮寫：NPB或α-NPD)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯基]-4,4’-二胺(縮寫：TPD)、4,4’,4”-參(咔唑-9-基)三苯胺(縮寫：TCTA)、4,4’,4”-參(N,N’-二苯胺基)三苯胺(縮寫：TDATA)、4,4’,4”-參[N-(3-甲基苯基)-N-苯胺基]三苯胺(縮寫：MTDATA)和4,4’-雙[N-(螺-9,9’-聯茀-2-基)-N-苯胺基]聯苯(縮寫：BSPB)；3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)；3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)、等等。或者，可使用下列咔唑衍生物：4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(縮寫：CBP)、1,3,5-參[4-(N-咔唑基)苯基]苯(縮寫：TCPB)和9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)。此處所列物質主要為具有大於或等於10-6 cm2/Vs之電洞移動率的材料。然而，也可使用除了該等之外的物質，只要它們具有高於電子傳輸性質之電洞傳輸性質。包含具有高電洞傳輸性質之物質的層不限於單層，且可為二或多個包含上述物質之層的堆疊。
除了上述物質之外，高分子化合物諸如聚(N-乙烯咔唑)(縮寫：PVK)、聚(4-乙烯三苯胺)(縮寫：PVTPA)、聚[N-(4-{N’-[4-(4-二苯胺基)苯基]苯基-N’-苯胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](縮寫：PTPDMA)或聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](縮寫：聚-TPD)可使用於電洞傳輸層。
發光層為包含發光物質料的層。作為發光材料，可使用下列螢光化合物，例如：N,N’-雙[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基二苯乙烯-4,4’-二胺(縮寫：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(縮寫：YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9,10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(縮寫：2YGAPPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(縮寫：PCAPA)、苝、2,5,8,11-四-第三丁基苝(縮寫：TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBAPA)、N,N”-(2-第三丁基蒽-9,10-二基二-4,1-伸苯基)雙[N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺](縮寫：DPABPA)、N,9-二苯基-N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCAPPA)、N-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(縮寫：2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N”,N”,N”’,N”’-八苯基二苯並[g,p](chrysene)-2,7,10,15-四胺(縮寫：DBC1)、香豆素30、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCAPA)、N-[9,10-雙(1,1’-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N’,N’-三苯基-1,4-苯二胺(縮寫：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(縮寫：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(縮寫：2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(縮寫：DPhAPhA)、香豆素545T、N,N’-二苯基喹吖啶酮(縮寫：DPQd)、紅熒烯、5,12-雙(1,1’-聯苯-4-基)-6,11-二苯基稠四苯(縮寫：BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-亞哌喃-4-基(ylidene))丙二腈(縮寫：DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯並[ij]喹(quinolizine)-9-基)乙烯基]-4H-亞哌喃-4-基}丙二腈(縮寫：DCM2)、N,N,N’,N’-肆(4-甲基苯基)稠四苯-5,11-二胺(縮寫：p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N’,N’-肆(4-甲基苯基)苊並(acenaphtho)[1,2-a]熒蒽-3,10-二胺(縮寫：p-mPhAFD)、2-{2-異丙基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯並[ij]喹-9-基)乙烯基]-4H-亞哌喃-4-基}丙二腈(縮寫：DCJTI)、2-{2-第三丁基-6-[2-(1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯並[ij]喹-9-基)乙烯基]-4H-亞哌喃-4-基}丙二腈(縮寫：DCJTB)、2-(2,6-雙{2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基}-4H-亞哌喃-4-基)丙二腈(縮寫：BisDCM)、2-{2,6-雙[2-(8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H-苯並[ij]喹-9-基)乙烯基]-4H-亞哌喃-4-基}丙二腈(縮寫：BisDCJTM)、等等。
或者，作為發光材料，可使用下列磷光化合物，例如：雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶(pyridinato)-N,C2’]肆(1-吡唑基)硼酸銥(Ⅲ)(縮寫：FIr6)、雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶-N,C2’]吡啶甲酸銥(Ⅲ)(縮寫：FIrpic)、雙[2-(3’,5’-雙三氟甲基苯基)吡啶-N,C2’]吡啶甲酸銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(CF3ppy)2(pic))、雙[2-(4’,6’-二氟苯基)]吡啶-N,C2’]乙醯丙酮銥(Ⅲ)(縮寫：FIracac)、參(2-苯基吡啶)銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(ppy)3)、雙(2-苯基吡啶)乙醯丙酮(acetylacetonato)銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(ppy)2(acac))、雙(苯並[h]喹啉(quinolinato))乙醯丙酮酸銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(bzq)2(acac))、雙(2,4-二苯基-1,3-噁唑-N,C2’)乙醯丙酮銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(dpo)2(acac))、雙[2-(4’-全氟苯基苯基)吡啶]乙醯丙酮銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(p-PF-ph)2(acac))、雙(2-苯基苯並噻唑(benzothiazolato)-N,C2’)乙醯丙酮銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(bt)2(acac))、雙[2-(2’-苯並[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3’]乙醯丙酮銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(btp)2(acac))、雙(1-苯基異喹啉-N,C2’)乙醯丙酮銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(piq)2(acac))、(乙醯丙酮(acetylacetonato))雙[2,3-雙(4-氟苯基)喹噁啉(quinoxalinato)]銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(Fdpq)2(acac))、(乙醯丙酮)雙(2,3,5-三苯吡啶(三苯基吡(pyrazinato))銥(Ⅲ)(縮寫：Ir(tppr)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉鉑(Ⅱ)(縮寫：PtOEP)、參(乙醯丙酮)(單啡啉)鋱(Ⅲ)(縮寫：Tb(acac)3(Phen))、參(1,3-二苯基-1,3-丙二酮(propanedionato))(單啡啉)銪(Ⅲ)(縮寫：Eu(DBM)3(Phen))、參[1-(2-噻吩甲醯基)-3,3,3-三氟丙酮(acetonato)](單啡啉)銪(Ⅲ)(縮寫：Eu(TTA)3(Phen))、等等。
請注意，該等發光物質較佳係分散於欲使用之主體材料中。作為主體材料，例如，可使用下列：芳族胺化合物諸如NPB(縮寫)、TPD(縮寫)、TCTA(縮寫)、TDATA(縮寫)、MTDATA(縮寫)、BSPB(縮寫)；咔唑衍生物諸如PCzPCA1(縮寫)、PCzPCA2(縮寫)、PCzPCN1(縮寫)、CBP(縮寫)、TCPB(縮寫)、CzPA(縮寫)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-三苯胺(縮寫：PCBANB)；包含高分子化合物的具有高電洞傳輸性質之物質，諸如PVK(縮寫)、PVTPA(縮寫)、PTPDMA(縮寫)、聚-TPD(縮寫)；具有喹啉骨架或苯並喹啉骨架的金屬錯合物，諸如三(8-羥喹啉(quinolinato))鋁(縮寫：Alq)、參(4-甲基-8-羥喹啉)鋁(縮寫：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]喹啉)鈹(縮寫：BeBq2)或雙(2-甲基-8-羥喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(縮寫：BAlq)；具有噁唑基底或噻唑基底配位基的金屬錯合物，諸如雙[2-(2-羥苯基)苯並噁唑]鋅(縮寫：Zn(BOX)2)或雙[2-(2-羥苯基)苯並噻唑]鋅(縮寫：Zn(BTZ)2)等；或具有高電子傳輸性質之材料，諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(縮寫：PBD)、1,3-雙[5-(對-第三丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]咔唑(縮寫：CO11)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(縮寫：TAZ)、貝索啡啉(bathophenanthroline)(縮寫：BPhen)、浴銅靈(縮寫：BCP)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共-(吡啶-3,5-二基)](縮寫：PF-Py)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(2,2’-聯吡啶-6,6’-二基)](縮寫：PF-BPy)。
電子傳輸層為包含具有高電子傳輸性質之物質的層。作為具有高電子傳輸性質之物質，例如，可使用具有喹啉骨架或苯並喹啉骨架的金屬錯合物，諸如Alq(縮寫)、Almq3(縮寫)、BeBq2(縮寫)或BAlq(縮寫)。此外，也可使用具有噁唑基底或噻唑基底配位基的金屬錯合物，諸如Zn(BOX)2(縮寫)或Zn(BTZ)2(縮寫)。再者，除了上述金屬錯合物，可使用PBD(縮寫)、OXD-7(縮寫)、CO11(縮寫)、TAZ(縮寫)、BPhen(縮寫)、BCP(縮寫)、或類似者。在此所列物質主要為具有電子遷移率大於或等於10-6 cm2/Vs之物質。請注意，可使用上述以外的物質，只要它們具有高於電洞傳輸性質之電子傳輸性質。再者，電子傳輸層可具有其中堆疊二或更多由上述物質形成的層之結構，而不限於單層結構。
除了上述物質之外，高分子化合物諸如PF-Py(縮寫)或PF-BPy(縮寫)可使用於電子傳輸層。
電子注入層為包含具有電子注入性質之物質的層。作為具有高電子注入性質之物質的例子，可舉出下列：鹼金屬或鹼土金屬諸如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)和氟化鈣(CaF2)、及其化合物。此外，可使用包含具有電子傳輸性質之物質和鹼金屬、鹼土金屬、或其化合物(例如，包含鎂(Mg)之Alq)的層。該類結構使可能增加來自陰極102之電子注入的效率。
在其中電荷產生層提供於第一EL層103或第二EL層107之情形中，電荷產生層為包含具有高電洞傳輸性質之物質和受體物質的層。電荷產生層係在第一EL層103或第二EL層107中形成，藉此可形成陽極101或陰極102而沒有考慮用於形成電極之材料的功函數。
作為使用於電荷產生層之受體物質的例子，可舉出過渡金屬氧化物和屬於元素週期表第4族至第8族的金屬的氧化物。具體來說，氧化鉬為特佳。請注意，氧化鉬具有吸濕性質。
作為使用於電荷產生層的具有高電洞傳輸性質之物質，可使用任何各種有機化合物諸如咔唑衍生物、芳族烴和高分子化合物(諸如寡聚物、樹枝狀聚合物或聚合物)。具體來說，具有電洞移動率大於或等於10-6 cm2/Vs之材料為較佳。然而，亦可使用該等物質以外之物質，只要它們具有的電洞傳輸性質高於電子傳輸性質。
請注意該等層係以適當組合堆疊，藉此可形成第一EL層103或第二EL層107。此外，作為第一EL層103或第二EL層107之形成方法，如適當可視所使用之材料選擇任何各種方法(例如，乾式方法或濕式方法)。例如，可使用真空蒸發法、噴墨法、旋轉塗佈法、或類似者。請注意，該等層可以不同方法形成。
此外，在第一EL層103和第二EL層107之間，電子注入緩衝層104、電子繼電層105和電荷產生層106係以此順序提供於陽極101之上。形成與第二EL層107接觸之電荷產生層106，形成與電荷產生層106接觸之電子繼電層105和形成與電子繼電層105接觸且在電子繼電層105和第一EL層103之間的電子注入緩衝層104。
電荷產生層106為包含具有高電子傳輸性質之物質和受體物質的層。沒有在可見光區中之吸收光譜的峰之物質係使用於電荷產生層106且電荷產生層106係可於上述第一EL層103或第二EL層107之部分形成，藉此可改良從發光層發射之光的提取效率。具體來說，沒有波長範圍在可見光區的420奈米至720奈米之吸收峰的物質係使用於電荷產生層106，藉此可實質上改良發光效率。
作為使用於電荷產生層106的具有高電洞傳輸性質之物質，可使用任何各種有機化合物諸如咔唑衍生物、芳族烴和高分子化合物(例如，寡聚物、樹枝狀聚合物或聚合物)。咔唑衍生物和芳族烴由於它們一般有深HOMO能階而使它們具有將電洞注入EL層之優異性質，所以為較佳。此外，該等物質因為它們的深HOMO能階而使根據電荷轉移作用之吸收不容易地在該等物質和受體物質諸如氧化鉬之間發生所以為較佳。具體來說，具有電洞移動率大於或等於10-6 cm2/Vs之物質為較佳。然而，亦可使用該等上述以外之物質，只要它們具有高於電子傳輸性質之電洞傳輸性質。
作為咔唑衍生物之具體例子，可舉出下列：3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)、等等。此外，可舉出下列：4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(縮寫：CBP)、1,3,5-參[4-(N-咔唑基)苯基]苯(縮寫：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：PCzPA)、1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯、等等。
作為芳族烴之具體例子，可舉出下列：2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：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(縮寫：DPPA)、2-第三丁基-9,10-雙(4-苯基苯基)蒽(縮寫：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：DNA)、9,10-二苯基蒽(縮寫：DPAnth)、2-第三丁基蒽(縮寫：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(縮寫：DMNA)、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]-2-第三-丁蒽、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；2,5,8,11-肆(第三丁基)苝、等等。此外，可使用稠五苯、蔻、或類似者。以此方式，更佳使用具有電洞移動率大於或等於1×10-6 cm2/Vs且具有14至42個碳原子之芳族烴。
此外，芳族烴可具有乙烯基骨架。作為具有乙烯基之芳族烴的例子，例如，可舉出4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(縮寫：DPVBi)、9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮寫：DPVPA)、等等。
此外，可使用高分子化合物諸如聚(N-乙烯基咔唑)(縮寫：PVK)或聚(4-乙烯基三苯胺)(縮寫：PVTPA)。
在此，尤其，較佳者為具有高電洞傳輸性質之物質不包含胺骨架。本發明人發現在其中使用受體物質和不包含胺骨架之化合物形成電荷產生層106之情形中，電荷產生層106用作電荷產生層，雖然在具有高電洞傳輸性質之物質和受體物質之間沒有發生根據電荷轉移作用的吸收。此允許沒有在可見光區中之吸收峰之電荷產生層被容易地形成；因此，由於可預防光的吸收，所以發光效率減少。
請注意，如專利文獻1中所述，習知上，習知上重要的是藉由氧化還原反應在電荷產生層中形成電荷轉移錯合物。此外，根據專利文獻1，當有機化合物之離子化電位為5.7 eV或更高時，較不可能發生有機化合物和受體物質之間的氧化還原反應。因此，為了促進氧化還原反應的發生，需要離子化電位為5.7 eV或更低之物質，具體來說，具有高電子施體性質之物質(諸如芳胺)作為有機化合物。然而，當該類具有芳胺骨架之化合物和受體物質之間發生氧化還原反應時，根據電荷轉移作用之吸收在可見光區和紅外光區中產生。事實上，專利文獻1中所揭示之吸收光譜顯示藉由混合具有芳胺骨架之化合物與氧化釩物產生在約500奈米和1300奈米之波長的新吸收峰。此外，當具有芳胺骨架之化合物與7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(縮寫：F4-TCNQ)混合時，在約700奈米、900奈米和1200奈米之波長產生新的吸收。在該情況中，吸收峰(尤其在可見光區中)引起發光效率的減少。然而，電荷轉移錯合物之形成習知上已被考慮為不可避免之電荷產生層和吸收所不可缺少的。
相比之下，在本發明之一體系中，電荷產生層106係使用受體物質和不包含胺骨架之化合物形成；然而，電荷產生層106用作電荷產生層，雖然沒有根據電荷轉移作用的吸收顯示於可見光區和紅外光區。在該類電荷產生層中，可藉由施加電場可產生電荷，且電洞和電子可注入EL層。此方面與習知電荷產生層不同。事實上，9-[4-(10-苯基-9-蒽基(anthracenyl))苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)(其為不包含胺骨架之咔唑衍生物)不產生根據電荷轉移作用之吸收，即使其與受體物質的氧化鉬混合，可能是因為5.7 eV之CzPA的離子化電位(AC-2，Riken Keiki股份有限公司的產品)對於離子化電位值而言是相當高的。然而，電荷產生層106用作電荷產生層；因此，在本發明之一體系中可使用不包含胺骨架之化合物和受體物質之化合物。因此，不包含胺骨架之化合物的離子化電位較佳為大於或等於5.7 eV。
請注意，作為不包含胺骨架之化合物的例子，較佳可舉出下列：上述咔唑衍生物諸如CBP(縮寫)、TCPB(縮寫)、CzPA(縮寫)、PCzPA(縮寫)和1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯；和芳族烴諸如t-BuDNA(縮寫)、DPPA(縮寫)、t-BuDBA(縮寫)、DNA(縮寫)、DPAnth(縮寫)、t-BuAnth(縮寫)、DMNA(縮寫)、2-第三丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、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、DPVBi(縮寫)和DPVPA(縮寫)。此外，可使用咔唑衍生物之聚合物，諸如PVK。
作為使用於電荷產生層106之受體物質的例子，可舉出過渡金屬氧化物和屬於任何週期表第4至8族之金屬的氧化物。具體來說，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其高電子傳輸性質而為較佳。其中，氧化鉬為特佳。氧化鉬具有低吸濕性質。此外，可舉出有機化合物諸如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(縮寫：F4-TCNQ)、氯醌。
再者，在光學設計中，當改變各層的厚度時，驅動電壓可被增加。為了該理由，較佳者為光學設計在電荷產生層106上實施，因為驅動電壓的改變很小，甚至在其中電荷產生層106的厚度被改變之情形中。然而，增加具有在可見光區中之吸收光譜的峰之電荷產生層106的厚度，從發光層發出之光被電荷產生層106吸入，其導致光提取效率之減少。因此，使用於電荷產生層106之物質較佳為沒有在可見光區之吸收光譜的峰之物質。沒有在可見光區之吸收光譜的峰之物質使用於電荷產生層106使可能改良從發光層發出之光的提取效率。此外，增加電荷產生層106的厚度可防止發光元件的短路。
請注意，較佳者為將受體物質加至電荷產生層106以使受體物質對具有高電洞傳輸性質之物質的質量比為從0.1：1至4.0：1。
請注意，在描述於上之第一EL層103或第二EL層107的部份中所形成之電荷產生層係可使用相似於電荷產生層106者的材料形成且具有相似於電荷產生層106之結構。此外，將沒有在可見光區之吸收光譜的峰之物質使用於第一EL層103或第二EL層107的部份和電荷產生層106中所形成之電荷產生層，藉此可較進一步改良從發光層發出之光的提取效率。具體來說，將沒有在可見光區中之420奈米至720奈米的波長範圍的吸收峰之物質使用於電荷產生層106，藉此可實質上改良發光效率。
電子繼電層105為可很快地接收被電荷產生層106中的受體物質提取之電子的層。因此，電子繼電層105為包含具有高電子傳輸性質之物質的層且較佳係使用具有介於電荷產生層106中之受體的受體能階和第一EL層103的LUMO能階之間的LUMO能階之材料形成。具體來說，較佳使用其LUMO能階為約大於或等於-5.0 eV的材料，且更佳使用其LUMO能階為約大於或等於-5.0 eV且小於或等於-3.0 eV的材料。作為使用於電子繼電層105的材料之例子，可舉出苝衍生物和含氮縮合芳族化合物。請注意，含氮縮合芳族化合物使用於電子繼電層105因為其穩定性而為較佳。再者，較佳使用含氮縮合芳族化合物、具有拉電子基諸如氰基或氟基之化合物，在該情況下電子更容易接收在電子繼電層105中。
在此，較佳者為：為了減少驅動電壓而減少電子繼電層105的厚度。此外，減少電子繼電層105的厚度，使可能改良從發光層發出之光的提取效率。尤其，大部分有利於電子繼電層的化合物(例如，下述苝衍生物)具有在可見光區之強吸收；因此，由光提取效率觀點，電子繼電層較佳具有約1奈米至10奈米的小厚度。請注意，因為如上所述電子繼電層的厚度較佳被減少，所以較佳者為實施光學設計時改變電荷產生層的厚度。此外，在本發明之一體系中，電荷產生層沒有在可見光區之吸收峰，且因此甚至在其中增加電荷產生層的厚度之情形中，沒有損害光提取效率。換句話說，用於減少驅動電壓之電子繼電層和沒有在可見光區之吸收峰且用其可實現較高效率的電荷產生層之組合是相當有效的。
作為苝衍生物的具體例子，可舉出下列：3,4,9,10-苝四甲酸二酐(縮寫：PTCDA)、3,4,9,10-苝四甲酸-雙-苯並咪唑(縮寫：PTCBI)、N,N’-二辛基-3,4,9,10-苝四甲酸二醯亞胺(縮寫：PTCDI-C8H)、N,N’-二己基-3,4,9,10-苝四甲酸二醯亞胺(HexPTC)、等等。
作為含氮縮合芳族化合物的具體例子，可舉出下列：吡並[2,3-f][1,10]啡啉-2,3-二甲腈(二甲腈)(縮寫：PPDN)、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮雜聯伸三苯(縮寫：HAT(CN)6)、2,3-二苯基批啶並[2,3-b]吡(縮寫：2PYPR)、2,3-雙(4-氟苯基)吡啶並[2,3-b]吡(縮寫：F2PYPR)、等等。此外，全氟稠五苯、7,7,8,8,-四氰基對醌二甲烷(縮寫：TCNQ)、1,4,5,8-萘四甲酸二酐(縮寫：NTCDA)、銅十六氟酞青(縮寫：F16CuPc)、N,N’-雙(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,十五氟辛基-1,4,5,8-萘四甲酸二醯亞胺(縮寫：NTCDI-C8F)、3’,4’-二丁基-5,5”-雙(二氰基亞甲基)-5,5”-二氫-2,2’：5’,2”-聯三噻吩)(縮寫：DCMT)、亞甲基富勒烯(methanofullerene)，諸如[6,6]-苯基C61丁酸甲酯、或類似者可使用於電子繼電層105。
電子注入緩衝層104為可將被電子繼電層105接收之電子注入第一EL層103的層。電子注入緩衝層104之提供使可能減少電荷產生層106和第一EL層103之間的注入障礙；因此，在電荷產生區域106中所產生的電子可被容易注入第一EL層103中。
可使用於電子注入緩衝層104的具有高電子注入性質之物質：例如，鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、上述金屬之化合物(例如，鹼金屬化合物(例如，氧化物諸如氧化鋰、鹵化物或碳酸鹽諸如碳酸鋰或碳酸銫)、鹼土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物或碳酸鹽)、或稀土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物或碳酸鹽)。
此外，在其中電子注入緩衝層104包含具有高電子傳輸性質之物質和施體物質之情形中，較佳添加施體物質以使施體物質對具有高電子傳輸性質之物質的質量比為從0.001：1至0.1：1。請注意作為施體物質，可使用有機化合物諸如四硫並四苯(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、十甲基二茂鎳以及鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、上述金屬之化合物(例如，鹼金屬化合物(例如，氧化物諸如氧化鋰、鹵化物或碳酸鹽諸如碳酸鋰或碳酸銫)、鹼土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物和碳酸鹽)或稀土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物和碳酸鹽)。請注意，作為具有高電子傳輸性質之物質，可使用相似於上述用於可於第一EL層103的部份中形成之電荷產生層的材料之材料。
此體系中所述之發光元件可藉由組合上述材料製造。雖然使用此發光元件可獲得來自上述發光材料的發光，但藉由改變用於發光層的發光材料之種類而可獲得各種發光顏色。此外，使用多種不同顏色的發光物質作為發光物質，藉此獲得具有寬光譜的發光或白色發光。
請注意，雖然在此體系中描述其中提供兩層EL層之發光元件，但是EL層的層數並不限制於兩層，且可為例如三層。在其中n(n為二或更大之自然數)個EL層提供於發光元件之情形，電子注入緩衝層、電子繼電層和電荷產生層係以此順序堆疊在陽極之上，在第m(m為自然數，1mn-1)個EL層和第(m+1)個EL層之間，藉此可抑制發光元件的驅動電壓的增加。
此外，此體系中所述之發光元件係可在任何各種基板之上形成。作為基板，例如可使用由玻璃、塑膠、金屬板、金屬箔等製造之基板。在從基板側提取來自發光元件的發光之情形中，可使用具有透光性的基板。請注意，作為基板，可使用上述以外的基板，只要在發光元件的製造方法中基板可用作支撐體。
請注意，其中兩個電極在相同基板之上以格狀圖案形成的被動矩陣型發光裝置可用此體系中所述之發光元件的元件結構製造。此外，也可製造包括電連接至用作開關之薄膜電晶體(TFT)或類似者，且其驅動以TFT控制的發光元件之主動矩陣發光裝置。請注意，沒有特別限制TFT的結構。可採用交錯型TFT或反交錯型TFT之任一者。此外，由TFT所形成的驅動電路可使用n-通道TFT和p-通道TFT，或使用n-通道TFT或p-通道TFT任一者形成。沒有特別限制使用於TFT之半導體薄膜的結晶性。可使用非晶形半導體薄膜，或可使用結晶半導體薄膜。或者，可使用單晶半導體薄膜或微晶半導體。此外或者，可使用氧化物半導體，例如，包含銦、鎵以及鋅的氧化物半導體。
此外，此體系中所述之發光元件可藉由任何各種方法製造，無論其是否為乾式方法(例如，真空蒸發法或濺射法)或濕式方法(例如，噴墨法、旋轉塗佈法或塗刷法(application method))。
此外，當使用此體系中所述之元件結構時，電子繼電層105係置於電荷產生層106和電子注入緩衝層104之間。在該情況中，可獲得其中包含在電荷產生層106中之受體和包含在電子注入緩衝層104中之具有高電子注入性質之物質或施體物質較不可能交互作用，且因此較不可能抑制其功能的結構。因此，可以低電壓來驅動發光元件。
請注意，如適當此體系中所述之結構可與其他體系中所述之結構組合。
(體系2)
在體系2中，將參考圖2A和2B說明包括在體系1中所述之基本結構中的發光元件之例子。具體來說，將說明其中在體系1中所述之發光元件中電子注入緩衝層104具有鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬或其化合物之單層的情形。
如圖2A中所說明，在此體系中所述之發光元件中，各包括發光區之第一EL層103和第二EL層107係置於一對電極(也就是，陽極101和陰極102)之間，且在第一EL層103和第二EL層107之間，電子注入緩衝層104、電子繼電層105和電荷產生層106係以此順序堆疊在陽極101之上。
在體系2中陽極101、陰極102、第一EL層103、第二EL層107、電荷產生層106和電子繼電層105係可使用相似於該等體系1中所述者之材料形成。
在此體系中，作為用於電子注入緩衝層104之物質的例子，可舉出下列：具有高電子注入性質之物質，諸如鹼金屬諸如鋰(Li)和銫(Cs)；鹼土金屬諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)和鍶(Sr)；稀土金屬諸如銪(Eu)和鐿(Yb)；鹼金屬化合物(例如，氧化物諸如氧化鋰、鹵化物和碳酸鹽諸如碳酸鋰和碳酸銫)；鹼土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物、和碳酸鹽)、和稀土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物、和碳酸鹽)；等等。
在此體系中所述之發光元件中，提供任何上述金屬或其化合物之單層作為電子注入緩衝層104。形成電子注入緩衝層104以具有非常小的厚度(具體來說，小於或等於1奈米)以防止驅動電壓之增加。請注意，在此體系中，較佳在第一EL層103中形成與電子注入緩衝層104接觸之電子傳輸層108且電子注入緩衝層104係提供於接近電子繼電層105和其為EL層103之部分的電子傳輸層108之間的界面。然而，在其中在形成電子傳輸層108之後在電子傳輸層108之上形成電子注入緩衝層104的情形中，使用於形成電子注入緩衝層104之物質也可部分存在於其為EL層103的部分之電子傳輸層108中。同樣地，使用於形成電子注入緩衝層104之物質也可存在於電子繼電層105中。
圖2B為圖2A之元件結構的能帶圖。在圖2B中，電子注入緩衝層104係提供於電子繼電層105和第一EL層103之間的界面，藉此可減少在電荷產生層106和第一EL層103之間的注入障礙；因此，電荷產生層106中所產生之電子可被容易注入第一EL層103中。此外，電荷產生層106中所產生之電洞移動至第二EL層107。
相較於在體系中3中所述之電子注入緩衝層的結構(即，電子注入緩衝層係藉由將施體物質加至具有高電子傳輸性質之物質形成)，此體系中所述之注入緩衝層的結構電子可能降低發光元件之驅動電壓。請注意，在此體系中，作為電子注入緩衝層104中的具有高電子注入性質之物質，較佳使用鹼金屬化合物(例如，氧化物諸如氧化鋰、鹵化物或碳酸鹽諸如碳酸鋰或碳酸銫)、鹼土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物、或碳酸鹽)、稀土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物、或碳酸鹽)、或類似者。上述具有高電子注入性質之物質在空氣中是穩定的，且因此提供高生產率並適合於大量生產。
請注意，如適當此體系中所述之結構可與任何其他體系中所述之結構組合。
(體系3)
在體系3中，將參考圖3A和3B說明包括於體系1中所述之基本結構的發光元件之例子。具體來說，其中體系1中所述之發光元件的電子注入緩衝層104包含具有高電子傳輸性質之物質和施體物質。
如圖3A中所說明，在此體系中所述之發光元件中，各包括發光區之第一EL層103和第二EL層107係置於一對電極(也就是，陽極101和陰極102)之間，且在第一EL層103和第二EL層107之間，電子注入緩衝層104、電子繼電層105和電荷產生層106係以此順序堆疊在陽極101之上。此外，電子注入緩衝層104包含具有高電子傳輸性質之物質和施體物質。
請注意，在此體系中，較佳者為添加施體物質以使施體物質對具有高電子傳輸性質之物質的質量比為從0.001：1至0.1：1。因此，電子注入緩衝層104可具有高薄膜品質和高反應性。
在體系中3陽極101、陰極102、EL層103、電荷產生層106和電子繼電層105係可使用相似於該等體系1中所述者之材料形成。
在此體系中，作為使用於電子注入緩衝層104的具有高電子傳輸性質之物質，例如，可使用下列：具有喹啉骨架或苯並喹啉骨架的金屬錯合物，諸如參(8-羥基喹啉)鋁(縮寫：Alq)、參(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]-喹啉)鈹(縮寫：BeBq2)、或雙(2-甲基-8-喹啉)(4-苯基酚(phenolato))鋁(縮寫：BAlq)、或類似者。此外，可使用具有噁唑基底或噻唑基底配位基的金屬錯合物，諸如雙[2-(2-羥苯基)苯並噁唑]鋅(縮寫：Zn(BOX)2)或雙[2-(2-羥苯基)-苯並噻唑]鋅(縮寫：Zn(BTZ)2)、或類似者。此外可使用金屬錯合物，2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(縮寫：PBD)、1,3-雙[5-(對-第三丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]咔唑(縮寫：C011)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫：TAZ)、貝索啡啉(縮寫：BPhen)、浴銅靈(縮寫：BCP)、或類似者。在此所述物質主要為具有電子遷移率大於或等於10-6 cm2/Vs之物質。
除上述物質之外，可使用高分子化合物諸如聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-共-(吡啶-3,5-二基)](縮寫：PF-Py)和聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(2,2’-聯吡啶-6,6’-二基)](縮寫：PF-BPy)。
此外，在此體系中，作為用於電子注入緩衝層104之施體物質，可使用鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、其化合物(例如，鹼金屬化合物(例如，氧化物諸如氧化鋰、鹵化物、或碳酸鹽諸如碳酸鋰或碳酸銫)、鹼土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物、或碳酸鹽)、稀土金屬化合物(例如，氧化物、鹵化物、或碳酸鹽))、或類似者。此外，可使用有機化合物諸如四硫並四苯(tetrathianaphthacene)(縮寫：TTN)、二茂鎳、十甲基二茂鎳。此外，用於形成電子注入緩衝層104之物質也可部分存在於電子繼電層105中。
請注意，在此體系中，在第一EL層103中，可形成與電子注入緩衝層104接觸之電子傳輸層108，且在其中形成電子傳輸層108之情形中，使用於電子注入緩衝層104的具有高電子傳輸性質之物質和使用於EL層103的部份之電子傳輸層108的具有高電子傳輸性質之物質可為相同或不同。
如圖3A中所說明，此體系中所述之發光元件具有特徵在於包含具有高電子傳輸性質之物質和施體物質的電子注入緩衝層104係在EL層103和電子繼電層105之間形成。圖3B為此元件結構之能帶圖。
換句話說，形成電子注入緩衝層104，藉此可減少電子繼電層105和第一EL層103之間的注入障礙；因此，電荷產生層106中所產生之電子可被容易地注入第一EL層103中。此外，電荷產生層106中所產生之電洞移動至第二EL層107。
請注意，如適當此體系中所述之結構可與任何其他體系中所述之結構組合。
(體系4)
在體系4中，將參考圖12A和12B說明包括在體系1中所述之基本結構中的發光元件之另一例子。
如圖12A中所說明，此體系中所述之發光元件具有其中各包括發光區之第一EL層103和第二EL層107係置於一對電極(也就是，陽極101和陰極102)之間且在第一EL層103和第二EL層107之間，電子注入緩衝層104、電子繼電層105和電荷產生層106係以此順序堆疊在陽極101之上的結構。
在此體系中陽極101、陰極102、電子注入緩衝層104、電子繼電層105和電荷產生層106係可使用相似於該等體系1中所述者之材料形成。
在此體系中，第一EL層103包括顯示具有在藍色至藍綠色波長範圍之峰的發射光譜之第一發光層103b和顯示具有在黃色至橙色波長範圍之峰的發射光譜之第二發光層103b。此外，第二EL層107包括顯示具有在藍綠色至綠色波長範圍之峰的第三發光層107a和顯示具有在橙色至紅色波長範圍之峰的第四發光層107b。請注意，第一發光層103a和第二發光層103b可以相反的順序堆疊。也請注意，第三發光層107a和第四發光層107b可以相反的順序堆疊。
當在該類發光元件中陽極101側施加正偏壓和陰極102側施加負偏壓時，從陽極101注入的電洞和電荷產生層106中所產生且注入通過電子繼電層105和電子注入緩衝層104之電子係在第一發光層103a或第二發光層103b中再結合，藉此獲得第一發光330。再者，從陰極102注入的電子和電荷產生層106中所產生之電洞在第三發光層107a或第四發光層107b中再結合，藉此獲得第二發光340。
第一發光330為來自第一發光層103a和第二發光層103b二者的發光組合；因此，如圖12B中所示，第一發光330顯示具有在藍色至藍綠色的波長範圍和黃色至橙色的波長範圍二者之峰的發射光譜。換句話說，第一EL層103顯示2-波長型白色或近似白色的2-波長型顏色之發光。此外，第二發光340為來自第三發光層107a和第四發光層107b二者的發光組合；因此，如圖12B中所示，第二發光340顯示具有在藍綠色至綠色的波長範圍和橙色至紅色的波長範圍二者之峰的發射光譜。換句話說，第二EL層107顯示2-波長型白色或近似白色的2-波長型顏色之發光，其與第一EL層103的發光不同。
因此，在此體系中藉由發光元件由於組合第一發光330和第二發光340的結果而可獲得涵蓋藍色至藍綠色的波長範圍、藍綠色至綠色的波長範圍、黃色至橙色的波長範圍和橙色至紅色的波長範圍之發光。
在此體系中，即使(例如)第一發光層103a(其顯示具有在藍色至藍綠色的波長範圍之峰的發射光譜)的發光亮度由於電流密度而隨時間劣化或改變，因為第一發光層103a的作用相對於整個光譜為約1/4，所以色度偏差較小。
請注意，雖然已描述其中第一EL層103顯示具有在藍色至藍綠色的波長範圍和黃色至橙色的波長範圍二者之峰的光譜，和第二EL層107顯示具有在藍綠色至綠色的波長範圍和橙色至紅色的波長範圍二者之峰的光譜之例子，但第一EL層103和第二EL層107各可顯示相反的光譜。換句話說，可採用其中第二EL層107顯示具有在藍色至藍綠色的波長範圍和黃色至橙色的波長範圍二者之峰的光譜，和第一EL層103顯示具有在藍綠色至綠色和橙色至紅色的波長範圍二者之峰的光譜之結構。此外，第一EL層103及第二EL層107各可具有其中堆疊發光層與發光層以外的層之結構。
接著，將描述可用作此體系中所述之發光元件的EL層之發光有機化合物的材料。然而，可應用於此體系中所述之發光元件的材料不限制於該等舉出於下的材料。
例如，藉由使用苝、2,5,8,11-四第三丁基苝(縮寫：TBP)、9,10-二苯基蒽、或類似者作為客體材料，並將該客體材料分散在適當主體材料中，可獲得藍綠色發光。從苯乙烯基伸芳基衍生物諸如4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(縮寫：DPVBi)、或蒽衍生物諸如9,10-二-2-萘基蒽(縮寫：DNA)或9,10-雙(2-萘基)-2-第三丁基蒽(縮寫：t-BuDNA)也可獲得藍綠色發光。也可使用聚合物諸如聚(9,9-二辛基茀)。此外，作為藍色發光的客體材料，苯乙烯基胺衍生物為較佳。作為苯乙烯基胺衍生物之例子，可舉出N,N’-雙[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基二苯乙烯-4,4’-二胺(縮寫：YGA2S)、N,N’-二苯基-N,N’-雙(9-苯基-9H-咔唑-3-基)二苯乙烯-4,4’-二胺(縮寫：PCA2S)、等等。尤其，YGA2S為較佳，因為其具有在約450奈米之峰。此外，作為主體材料，蒽衍生物為較佳；9,10-雙(2-萘基)-2-第三丁基蒽(縮寫：第三-BuDNA)和9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)為較佳。尤其，CzPA為較佳，因為其電化學穩定性。
例如藉由使用香豆素染料諸如香豆素30或香豆素6；雙[2-(2,4-二氟苯基)吡啶(pyridinato)]吡啶甲酸(picolinato)銥(縮寫：FIrpic)；雙(2-苯基吡啶(pyridinato))乙醯丙酮銥(縮寫：Ir(ppy)2(acac))；或類似者作為客體材料並將該客體材料分散在適當主體材料，可獲得藍綠色至綠色發光。藉由將上述舉出之苝或TBP以大於或等於5重量%的高濃度分散在適當主體材料中也可獲得藍綠色至綠色發光。也可從金屬錯合物諸如BAlq、Zn(BTZ)2或雙(2-甲基-8-喹啉)氯鎵(Ga(mq)2Cl)獲得藍綠色至綠色發光。也可使用聚合物諸如聚(對-伸苯基伸乙烯)。此外，較佳使用蒽衍生物作為藍綠色至綠色發光層之客體材料，在該情況下可獲得高發光效率。例如，當使用9,10-雙{4-[N-(4-二苯胺基)苯基-N-苯基]胺苯基}-2-第三丁基蒽(縮寫：DPABPA)時，可獲得高效率的藍綠色發光。此外，較佳使用其中胺基被取代於2-位置的蒽衍生物，在該情況下可獲得高效率的綠色發光。尤其，N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCAPA)因為其長使用期限而為適當的，作為用於該等材料之主體材料，蒽衍生物為較佳；舉出於上之CzPA因為其長電化學上定性而為較佳。此外，在藉由組合綠色發光與藍色發光製造具有在藍色至綠色的波長範圍之峰的發光元件的情形中，較佳使用具有電子傳輸性質之蒽衍生物(諸如CzPA)作為用於藍色發光層之主體材料和較佳使用具有高電洞傳輸性質之芳族胺化合物(諸如NPB)作為用於綠色發光層之主體材料，在該情況下可在藍色發光層和綠色發光層的界面獲得發光。換句話說，在該情況下，作為用於綠色發光材料之主體材料(諸如2PCAPA)，芳族胺化合物諸如NPB為較佳。
例如，藉由使用紅熒烯、4-(二氰基亞甲基)-2-[對-(二甲胺基)苯乙烯基]-6-甲基-4H-哌喃(縮寫：DCM1)、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(9-久洛尼定基(julolidyl))乙炔基-4H-哌喃(縮寫：DCM2)、雙[2-(2-噻吩基)吡啶(pyridinato)]乙醯丙酮銥(Ir(thp)2(acac))、雙-(2-苯基喹啉)乙醯丙酮銥(Ir(pq)2(acac))、或類似者作為客體材料並將該客體材料分散在適當主體材料中，可獲得黃色至橙色發光。尤其是，稠四苯衍生物諸如紅熒烯作為主體材料為較佳，因為其高效率及化學穩定性。在此情況下作為主體材料，芳族胺化合物諸如NPB為較佳。作為另一主體材料，可使用金屬錯合物諸如雙(8-羥基喹啉)鋅(縮寫：Znq2)、雙[2-肉桂醯基-8-羥基喹啉]鋅(縮寫：Znsq2)、或類似者作為主體材料。此外或者，可使用聚合物諸如聚(2,5-二烷氧基-1,4-伸苯基乙烯)。
例如，藉由使用4-(二氰基亞甲基)-2,6-雙[對-(二甲胺基)苯乙烯基]-4H-哌喃(縮寫：BisDCM)、4-(二氰基亞甲基)-2,6-雙[2-(久洛尼定-9-基)乙炔基-4H-哌喃(縮寫：DCM1)、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(9-久洛尼定(julolidyl))乙炔基-4H-哌喃(縮寫：DCM2)、雙[2-(2-噻吩基)吡啶(pyridinato)]乙醯丙酮銥(Ir(thp)2(acac))、或類似者作為客體材料並將該客體材料分散在適當主體材料中，可獲得橙色至紅色發光。橙色至紅色發光也可從金屬錯合物諸如雙(8-羥基喹啉)鋅(縮寫：Znq2)或雙[2-肉桂醯基-8-羥基喹啉]鋅(縮寫：Znsq2)獲得。也可使用聚合物諸如聚(3-烷基噻吩)。作為顯示紅色發光的客體材料，4H-哌喃衍生物諸如4-(二氰基亞甲基)-2,6-雙[對-(二甲胺基)苯乙烯基]-4H-哌喃(縮寫：BisDCM)、4-(二氰基亞甲基)-2,6-雙[2-(久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-哌喃(縮寫：DCM1)、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(9-久洛尼定基)乙烯基-4H-哌喃(縮寫：DCM2)、{2-異丙基-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-亞哌喃-4-基}丙二腈(縮寫：DCJTI)或{2,6-雙[2-(2,3,6,7-四氫-8-甲氧基-1,1,7,7-四甲基-1H,5H-苯並[ij]喹-9-基)乙烯基]-4H-亞哌喃-4-基}丙二腈(縮寫：BisDCJTM)因為其高效率而為較佳。尤其是，DCJTI和BisDCJTM因為其具有在約620奈米之發光峰而為較佳。
作為上述結構中之適當主體材料，較佳使用具有波長比發光有機化合物短之主體材料或具有大能隙之主體材料。具體來說，如適當可選擇以體系1中所舉出之例子代表的電洞傳輸材料或電子傳輸材料。且，可使用4,4’-雙(N-咔唑基)-聯苯(縮寫：CBP)、4,4’,4”-參(N-咔唑基)三苯胺(縮寫：TCTA)、1,3,5-參[4-(N-咔唑基)苯基]苯(縮寫：TCPB)、或類似者。
由於組合第一EL層之發射光譜和第二EL層之發射光譜的結果，所以藉由在此體系中所述之發光元件可獲得涵蓋藍色至藍綠色的波長範圍、藍綠色至綠色的波長範圍、黃色至橙色的波長範圍和橙色至紅色的波長範圍之白色發光。
請注意，以調整各堆疊層的厚度和故意引起光的微干涉以使抑制突出的銳峰之產生和獲得梯形發射光譜的方式可使光更像具有發射光譜的自然光。此外，也可以藉由調整各個堆疊層的厚度且故意引起光的微干涉改變發射光譜的峰之位置。藉由調整各個疊層的厚度以使出現於發射光譜中的多個峰強度實質上相同，和藉由減少在峰之間的間隔，可獲得近於梯形的發射光譜之白色發光。
請注意，在此體系中，描述EL層，其中在多個發光層各個中，組合互補色之發光顏色以獲得白色發光。藉由互補色的關係顯示白色發光之EL層的具體結構將說明於下。
提供於此體系中所述之發光元件中的EL層具有一結構，其中，例如，包含具有高電洞傳輸性質之物質和第一發光物質的第一層；包含具有高電洞傳輸性質之物質和第二發光物質的第二層；及包含具有高電子傳輸性質之物質和第二發光物質的第三層係以此順序堆疊在陽極101之上。
第一發光物質和第二發光物質二者需要發光，以便在此體系中所述之發光元件的EL層中獲得白色發光。因此，為了調整EL層內的載子的傳輸性，較佳使用具有高電子傳輸性質之物質和具有高電子傳輸性質之物質二者作為主體材料。請注意，作為可使用於EL層之具有高電子傳輸性質之物質和具有高電子傳輸性質之物質，如適當可使用在體系1中舉出作為例子之物質。
此外，作為第一發光物質和第二發光物質，可選擇發出顏色為互補色之物質。至於互補色，可舉出藍色和黃色、藍綠色和紅色、等等之顏色組合。發射藍色、黃色、藍綠色或紅色光之物質如適當可選自例如上述所舉出之發光物質。請注意，使第二發光物質的發光波長比第一發光物質的發光波長短，藉此將第二發光物質的部分激發能量傳遞到第一發光物質中，而使第一發光物質可進行發光。因此，在此體系之發光元件中，第二發光物質的發光峰波長較佳比第一發光物質的發光峰波長短。
在此體系中所述之發光元件的結構中，可獲得來自第一發光物質之發光和來自第二發光物質之發光二者，且第一發光物質的發光顏色和第二發光物質的發光顏色為互補色，且因此可獲得白色發光。此外，採用此體系中所述之發光元件的結構，藉此可獲得具有長使用期限之發光元件。
請注意，如適當此體系中所述之結構可與任何其他體系中所述之結構組合。
(體系5)
在體系5中，將參考圖4A至4C說明一包括任何上述體系中所述之發光元件的發光裝置之體系。圖4A至4C為發光裝置的剖面圖。
在各圖4A至4C中，被虛線的矩形所包圍的部分對應於電晶體11，其係提供用於驅動發光元件12。發光元件12在第一電極13和第二電極14之間包括包含有機化合物的層15。包含有機化合物的層包括n(n為二或更大之自然數)個EL層，其中在第m(m為自然數，1mn-1)個EL層和第(m+1)個EL層之間，電子注入緩衝層、電子繼電層和電荷產生層係以此順序提供於陽極之上。此外，在各EL層中，提供至少一發光層，且如適當除了發光層之外提供電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層或電子注入層。換句話說，發光元件12具有一類似於體系1至4任一者中所述者之結構。電晶體11的汲極區係藉由穿過第一中間層絕緣薄膜16(16a、16b和16c)的佈線17電連接至第一電極13。發光元件12係藉由分隔層18與其他相鄰於發光元件12提供之發光元件分開。在此體系中具有該類結構發之此體系的發光裝置10係提供於基板上。
各圖4A至4C中說明之電晶體11為上閘極型電晶體，其中閘極係提供於具有半導體層置於基板和閘極中間之基板反側上。然而，沒有特別限制電晶體11的結構；例如，可使用下閘極型的電晶體11。在其中電晶體11為下閘極型的情況下，電晶體11可具有其中在用以形成通道的半導體層之上形成保護薄膜(通道保護型)的結構或其中用以形成通道的半導體層之部分具有凹陷(通道蝕刻型)的結構。請注意參考號21表示閘極；22，閘極絕緣薄膜；23，半導體層；24，n型半導體層；25，電極；及26，保護薄膜。
此外，包括在電晶體11中之半導體層可為結晶或非晶。或者，可使用微晶半導體、氧化物半導體、或類似者。
對於氧化物半導體層，可使用選自銦、鎵、鋁、鋅以及錫的元素之複合氧化物。例如，可舉出氧化鋅(ZnO)、包含氧化鋅的氧化銦(IZO)、包含氧化銦、氧化鎵、氧化鋅的氧化物(IGZO)。作為結晶半導體層之具體例子，可舉出由單晶或多晶矽、矽鍺或類似者所形成之層。其可藉由雷射結晶化法形成或可藉由使用(例如)鎳的固相生長方法之結晶作用形成。
在半導體層係使用非晶物質形成(例如，非晶矽)的情況下，較佳者為發光裝置具有其中電晶體11和其他電晶體(構成用來驅動發光元件的電路之電晶體)全部為n-通道電晶體之電路。此外，許多氧化物半導體(例如，氧化鋅(ZnO)、包含氧化鋅的氧化銦(IZO)、包含氧化銦、氧化鎵和氧化鋅的氧化物(IGZO)，為n型半導體；因此，其中任何該等化合物包含在主動層之電晶體為n-通道電晶體。在除了上述以外的情況下，發光裝置可具有包括n-通道電晶體或p-通道電晶體之電路，或可具有包括n-通道電晶體和p-通道電晶體二者之電路。
此外，第一中間層絕緣薄膜16可為如圖4A和4C中所說明的多層，或可為單層。請注意，第一中間層絕緣薄膜16a係由無機材料諸如氧化矽或氮化矽形成；第一中間層絕緣薄膜16b係由丙烯酸樹脂、矽氧烷(包括矽-氧鍵(Si-O鍵)之骨架且包含至少氫作為取代基的有機基)或可藉由塗佈方法而形成薄膜的自平面化物質(諸如氧化矽)形成。此外，第一中間層絕緣薄膜16c係由包含氬(Ar)的氮化矽薄膜形成。請注意，對形成各個層的物質沒有特別地限制，且也可使用上述物質之外的物質。可進一步地組合使用上述物質之外的物質形成之層。如上所述，第一中間層絕緣薄膜16a至16c係可使用無機材料和有機材料二者，或使用無機薄膜或有機薄膜任一者形成。
至於分隔層18，邊緣部分之曲率半徑較佳連續改變。此外，分隔層18係使用丙烯酸樹脂、矽氧烷、抗蝕劑、氧化矽或類似者形成。請注意，分隔層18可使用無機薄膜或有機薄膜任一者或兩者形成。
請注意，雖然在各圖4A和4C中說明其中只有第一中間層絕緣薄膜16a至16c提供於電晶體11和發光元件12之間的結構，但圖4B中所說明之結構，其中除了第一中間層絕緣薄膜16(16a和16b)也提供第二中間層絕緣薄膜19(19a和19b)。在圖4B中所說明之發光裝置中，第一電極13穿過第二中間層絕緣薄膜19而與佈線17連接。
第二中間層絕緣薄膜19可像第一層間絕緣膜16地為多層或可為單層。第二中間層絕緣薄膜19a係由丙烯酸系樹脂、矽氧烷(包括矽-氧鍵(Si-O鍵)之骨架且包含至少氫作為取代基的有機基)，或藉由可藉由塗佈方法而形成薄膜的自平面化物質(諸如氧化矽)形成。第二中間層絕緣薄膜19b係由含氬(Ar)的氮化矽薄膜形成。請注意，對於形成各個層的材料沒有特別的限制，且也可使用除了上述物質之外的物質。可進一步地組合成由上述材料以外的物質所形成的層。如上所述，第二中間層絕緣薄膜19a和19b係可使用無機材料和有機材料二者形成，或使用無機薄膜或有機薄膜之一形成。
在使用透光物質在發光元件12中形成第一電極和第二電極二者的情況下，如4A圖中輪廓箭頭所示，可透過第一電極13和第二電極14二者提取發光。此外，在其中只有第二電極14使用透光物質形成之情形中，如4B圖中輪廓箭頭所示，可只透過第二電極14提取發光。在該情況下，第一電極13較佳係使用具有高反射率的材料形成，或使用具有高反射率的材料形成之薄膜(反射薄膜)較佳係提供於第一電極13之下。再者，在其中只有第一電極13由具有透光性的材料構成時之情形中，如4C圖中輪廓箭頭所示，可只透過第一電極13提取發光。在該情況下，第二電極14較佳係使用具有高反射率的材料形成或者較佳在第二電極14之上形成反射膜。
此外，在發光元件12中，可堆疊層15以使當施加電壓致使第二電極14的電位高於第一電極13的電位時，發光元件12操作，或可堆疊層15以使當施加電壓致使第二電極14的電位低於第一電極13的電位時，發光元件12操作。在前一情況中，電晶體11為n-通道電晶體，而在後一情況中，電晶體11為p-通道電晶體。
請注意，雖然在圖4A至4C的剖面圖中只說明一個發光元件，但是多個發光元件係以矩陣方式排列在像素部分中。此外，在其中實施顏色成分R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)的顏色顯示之情形中，在像素部中形成多個提供三種(R、G和B)發光的發光元件。此外，顏色成分不限制於三種顏色，且可使用四種顏色或更多之顏色成分或R、G和B以外之顏色。例如，還可加上白色以使可使用R、G、B和W(W表示白色)。
作為顏色成分不同的發光元件之製造方法，可使用下列方法：一種其中不同顏色之EL層分開地排列的方法；一種其中形成所有EL層而使發出白光且EL層與濾色器組合，藉此獲得不同顏色成分之發光元件的方法；一種其中形成所有EL層而使發出藍光或具有比藍光短的波長且EL層與顏色轉換層組合，藉此獲得不同顏色成分的之發光元件的方法；或類似者。
如上所述，在此體系中，說明一種主動矩陣型發光裝置，其中發光元件之驅動係以電晶體控制。然而，可使用其中驅動發光元件而在相同基板之上沒有提供任何用於驅動之元件(諸如電晶體)作為發光元件之被動矩陣型發光裝置。圖5A為應用任何體系1至4中所述之發光元件製造的被動矩陣型發光裝置之透視圖。此外，圖5B是沿著圖5A的虛線X-Y所取得的剖面圖。
在圖5A和5B中，在基板951之上，在電極952和電極956之間提供包含有機化合物的層955。該包含有機化合物的層包括n(n為二或更大之自然數)個EL層，其中在第m(m為自然數，1mn-1)個EL層和第(m+1)個EL層之間，電子注入緩衝層、電子繼電層和電荷產生層係以此順序提供於陽極之上。此外，在各EL層中，提供至少一發光層，且如適當除了發光層之外提供電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層或電子注入層。電極952的終端部分被絕緣層953所覆蓋。然後，將分隔層954提供於絕緣層953之上。分隔層954較佳具有傾斜側壁，其具有在相對側壁之間的距離向基板表面減少之斜率。換句話說，在窄邊方向分隔層954的剖面是梯形，且底邊(面向與絕緣層953的平面方向相同的方向且與絕緣層953不接觸之側邊)比上側邊(面向與絕緣層953的平面方向相同的方向且與絕緣層953不接觸的側邊)短。以此方式提供分隔層954，藉此可以防止發光元件由於靜電或類似者的缺陷。被動矩陣型發光裝置當其包括任何體系1至4中所述之發光元件時也可用低功率消耗驅動。
在任何上述體系中描述作為例子之發光元件係使用於此體系中所述之發光裝置；因此，發光裝置可具有高亮度、可以低電壓驅動且消耗較低功率。
(體系6)
在體系6中，將說明電子裝置，其各包括體系5中所述的發光裝置作為其部分。在體系6中所述之電子裝置各包括一包括任何體系1至4中所述之發光元件的顯示部分，其具有高亮度、以低電壓驅動且消耗較低功率。
作為此體系之電子裝置的例子，可舉出下列：相機諸如攝影機和數位相機、眼罩式顯示器、導航系統、音頻播放設備(例如，汽車音響系統和音頻系統)、電腦、遊戲機、可攜式資訊終端機(可攜式電腦、手機、可攜式遊戲機和電子圖書閱讀器)、其中提供記錄媒體之影像重播裝置(具體來說，能夠重播記錄媒體的裝置諸如多功能數位影音光碟機(DVD)及裝備有可顯示影像的顯示裝置)、等等。該等電子裝置的具體例子為圖6A至6E中所說明者。
圖6A說明可攜式資訊終端裝置的例子。可攜式資訊終端裝置9200併入電腦且因此可數據處理各種類型之資料。作為可攜式資訊終端裝置9200的例子，可舉出數位助理(PDA)。
可攜式資訊終端裝置9200具有二個殼體：殼體9201和殼體9203。殼體9201和殼體9203係以連結部分9207連結以使可攜式資訊終端裝置9200可被折疊。顯示部分9202併入殼體9201中，及殼體9203裝備有鍵盤9205。不用說，可攜式資訊終端裝置9200的結構不限制於如上所述的結構，且如適當可攜式資訊終端裝置9200可裝備有其他配件。在顯示部分9202中，相似於該等任何上述體系中所述者之發光元件係以矩陣方式排列。該等發光元件具有高亮度、低驅動電壓和低功率消耗的特徵。包括該等發光元件之顯示部分9202具有相似於該等發光元件之特徵的特徵；因此，可實現此可攜式資訊終端裝置之較低功率消耗。
圖6B說明根據此體系之數位視訊攝影機的例子。數位視訊攝影機9500包括併入殼體9501中之顯示部分9503和各種的操作部分。請注意，數位視訊攝影機9500的結構沒有特別限制且如適當數位視訊攝影機9500可裝備有其他配件。
在此數位視訊攝影機中，顯示部分9503包括相似於該等任何上述體系中所述者之發光元件，其係以矩陣方式排列。發光元件具有低驅動電壓、高亮度和低功率消耗的特徵。包括該等發光元件之顯示部分9503具有相似於該等發光元件之特徵的特徵；因此，可實現此數位視訊攝影機之較低功率消耗。
圖6C說明根據此體系之手機的例子。手機9100具有二個殼體：殼體9101和殼體9102。殼體9101和殼體9102係以連結部分9103連結以使手機可被折疊。顯示部分9104併入殼體9102中，及殼體9101裝備有操作鍵9106。請注意，手機9100的結構沒有特別限制且如適當手機9100可裝備有其他配件。
在此手機中，顯示部分9104包括相似於該等任何上述體系中所述者之發光元件，其係以矩陣方式排列。發光元件具有高亮度、低驅動電壓和低功率消耗的特徵。包括該等發光元件之顯示部分9104具有相似於該等發光元件之特徵的特徵；因此，可實現此手機之較低功率消耗。作為提供於手機或類似者之顯示器的背光，可使用任何上述體系中所述之發光元件。
圖6D說明可攜式電腦的例子。電腦9400具有二個殼體：使得電腦9400可以打開和關閉而連接之殼體9401和殼體9404。顯示部分9402係併入殼體9404，和殼體9401係裝備有鍵盤9403等等。請注意，沒有特別限制電腦9400的結構且如適當電腦9400可裝備有其他配件。
在此電腦中，顯示部分9402包括相似於該等任何上述體系中所述者之發光元件，其以矩陣方式排列。該發光元件具有高亮度、低驅動電壓和低功率消耗的特徵。包括該等發光元件之顯示器部分9402具有相似於該等發光元件之特徵；因此，可達到此電腦之較低功率消耗。
圖6E說明電視機的例子。在電視機9600中，顯示部分9603係併入殼體9601中。顯示器部分9603可顯示影像。在此，殼體9601係以支架9605支撐。
可用殼體9601的操作開關或獨立遙控器9610操作電視機9600。用遙控器9610的操作鍵9609可選擇頻道及控制音量，藉此可控制顯示部9603上所顯示的影像。再者，遙控器9610可裝備有用於顯示從該遙控器9610輸出的資訊之顯示部分9607。
請注意，電視機9600裝備有接收器、數據機、等等。藉由接收器的使用，可接收一般的電視廣播。此外，當電視機經由數據機有線或無線地連接到通信網路時，可進行單向(從發送器到接收器)或雙向(在發送器和接收器之間或在接收器之間)的資訊通信。
在此電視機的顯示部分9603和顯示部分9607之至少一者中，相似於該等任何上述體系中所述者之發光元件係以矩陣方式排列。該等發光元件具有高亮度、低驅動電壓和低功率消耗的特徵。包括該等發光元件之顯示器部分具有相似於該等發光元件之特徵。
如上所述，上述體系中所述之發光裝置的應用範圍很廣泛而致使此發光裝置可應用於所有領域的電子裝置。藉由體系1至4中所述之發光元件的使用，可提供顯示高亮度發光之具有低功率損耗的顯示部分之電子裝置。
此外，上述體系中所述之發光裝置也可被用作照明裝置。將參考圖7說明一其中上述體系中所述之發光裝置係用作照明裝置之體系。
圖7說明其中發光裝置(其例子係描述於上述體系中)用作照明裝置和室內照明裝置之檯燈的例子。圖7中所說明之檯燈包括光源3000。關於光源3000，使用發光裝置，其例子描述於上述體系中。因此，可獲得低功率損耗發光裝置。因為此發光裝置可具有較大面積，所以發光裝置可用作具有大面積之照明裝置。此外，此發光裝置薄且耗電量低並因此可用作達成照明裝置之厚度和功率消耗減少的照明裝置。再者，此發光裝置可為撓性且因此可用作例如捲筒式(roll-type)照明裝置像照明裝置3002。如上所述在此體系中，參考圖6E所述的電視機可放在室內，其中使用此體系中所述之發光裝置作為室內照明裝置3001和3002。
如上所述，體系5中所述之發光裝置的應用範圍很廣泛，所以該發光裝置可應用於所有領域的電子裝置。請注意，此體系可與任何體系1至5組合。
[實例1]
在實例1中，將參考圖8A說明本發明一體系之發光元件。此實例中所使用的材料之化學式係顯示於下。
以下將說明製造發光元件1、比較發光元件1和比較發光元件2之方法。
首先，將說明發光元件1(參見圖8A)。藉由濺射法將包含氧化矽的氧化銦錫沈積在玻璃基板2100之上以形成第一電極2101。第一電極2101具有110奈米的厚度和2毫米×2毫米的面積。
接著，以其上形成第一電極2101之基板的表面面向下之方式將其上形成第一電極2101之基板固定在提供於真空蒸發裝置中之基板座，且然後將壓力減至約10-4 Pa。其後，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)和其為受體物質之氧化鉬(VI)共蒸發在第一電極2101上以形成包含有機化合物和無機化合物之複合材料的第一電荷產生層2103a。第一電荷產生層2103a的厚度為50奈米。將CzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=CzPA：氧化鉬)。請注意，該共蒸發方法為一種其中在一個處理室中從多個蒸發源同時進行蒸發的蒸發方法。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸發方法將NPB沈積在第一電荷產生層2103a上至10奈米的厚度以形成電洞傳輸層2103b。
再者，將CzPA和N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCAPA)共蒸發在電洞傳輸層2103b上以形成具有厚度30奈米的發光層2103c。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調整為1：0.05(=CzPA：2PCAPA)。請注意，CzPA為具有電子傳輸性質的材料和其為客體材料的2PCAPA為呈現綠色發光的材料。
其後，藉由使用電阻加熱的蒸發方法，將Alq蒸發在發光層2103c上至10奈米的厚度，且然後將BPhen蒸發至20奈米的厚度而堆疊在其上，藉此形成電子傳輸層2103d。因此，形成包括第一電荷產生層2103a、電洞傳輸層2103b、發光層2103c和電子傳輸層2103d的第一EL層2103。
接著，將氧化鋰(Li2O)蒸發在電子傳輸層2103d上至0.1奈米的厚度以形成電子注入緩衝層2104。
接著，將3,4,9,10-苝四甲酸-雙-苯並咪唑(縮寫：PTCBI)蒸發以在電子注入緩衝層2104上形成厚度3奈米的電子繼電層2105。請注意，根據循環伏安法(CV)的結果，PTCBI的LUMO能階為約-4.0eV。
接著，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的CzPA和其為受體物質的氧化鉬(VI)共蒸發在電子繼電層2105上以形成第二電荷產生層2106。第二電荷產生層2106的厚度為60奈米。將CzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=CzPA：氧化鉬)。
接著，在第二電荷產生層2106上形成第二EL層2107。用於製造第二EL層2107之方法如下：首先，藉由使用電阻加熱的蒸發方法將NPB沈積在第二電荷產生層2106上至10奈米的厚度。
其後，將CzPA和2PCAPA共蒸發以在電洞傳輸層2107a上形成具有30奈米厚度的發光層2107b。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調整為1：0.05(=CzPA：2PCAPA)。請注意，CzPA為具有電子傳輸性質之物質和其為客體材料之2PCAPA為顯示綠色發光之物質。
接著，藉由蒸發將具有10奈米厚度之Alq和然後具有20奈米厚度之BPhen堆疊在發光層2107b上以形成電子傳輸層2107c。然後，將氟化鋰(LiF)蒸發在電子傳輸層2107c上至1奈米的厚度以形成電子注入層2107d。因此，形成包括電洞傳輸層2107a、發光層2107b、電子傳輸層2107c和電子注入層2107d之第二EL層2107。
最後，藉由使用電阻加熱的蒸發方法將鋁沈積在電子注入層2107d上至200奈米的厚度以形成第二電極2102。因此，製得發光元件1。
接著，將說明比較發光元件1(參見圖8A)。以相似於發光元件1之方式，除了第一EL層2103之第一電荷產生層2103a和第二電荷產生層2106之外，製造此實例之比較發光元件1。至於比較發光元件1，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯胺基]聯苯(縮寫：NPB)和其為受體物質的氧化鉬(VI)共蒸發以在第一電極2101上形成具有50奈米厚度的第一電荷產生層2103a。此外，以相似於第一電荷產生層2103a之方式，將NPB和氧化鉬(VI)共蒸發以在電子繼電層2105上形成具有60奈米厚度的第二電荷產生層2106。在各第一電荷產生層2103a和第二電荷產生層2106中，將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=NPB：氧化鉬(VI))。因此，獲得比較發光元件1。
接著，將說明比較發光元件2(參見圖8B)。比較發光元件2具有發光元件1的結構，從其除去電子繼電層2105。藉由相似於發光元件1的製造方法形成其他層。在比較發光元件2中，在除去電子注入緩衝層2104之後，在電子注入緩衝層2104上形成第二電荷產生層2106。因此，獲得此實例之比較發光元件2。
下表1顯示發光元件1、比較發光元件1和比較發光元件2之元件結構。
將如此獲得之發光元件1、比較發光元件1和比較發光元件2密封在氮氣氛圍的手套箱中以使該等發光元件不暴露於空氣中。其後，測量該等發光元件之操作特性。請注意，在室溫下(在溫度保持於25℃的大氣下)進行測量。
圖9顯示發光元件1、比較發光元件1和比較發光元件2之電流密度-電壓特性。在9圖中，橫軸表示外加電壓(V)和縱軸表示電流密度(mA/cm2)。圖10顯示電流效率-電流密度特性。在圖10中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)和縱軸表示電流效率(cd/A)。
圖9顯示發光元件1和比較發光元件1(在各發光元件中提供電子繼電層)係以低於比較發光元件2之電壓驅動。此外，圖10顯示發光元件1和比較發光元件2(在各發光元件中CzPA係包含在電荷產生層中)可具有高於比較發光元件1之電流效率。
接著，將參考圖11說明使用在此實例中的包含CzPA和氧化鉬之層及包含NPB和氧化鉬之層的透光度之測量結果。
將玻璃基板固定在提供於真空蒸發裝置中的基板座上，且然後將壓力減至約10-4 Pa。其後，將CzPA和氧化鉬(VI)共蒸發以形成包含CzPA和氧化鉬之層。層的厚度為50奈米。將CzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=CzPA：氧化鉬)。
以相似於上述之方式，將玻璃基板固定在提供於真空蒸發裝置中的基板座上，和然後將壓力減至約10-4 Pa。其後，將NPB和氧化鉬(VI)共蒸發以形成包含NPB和氧化鉬(VI)之層。層的厚度為50奈米。將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=NPB：氧化鉬)。
測量如此形成之包含CzPA和氧化鉬之層和包含NPB和氧化鉬之層的透光度。圖11顯示包含CzPA和氧化鉬之層的吸收光譜及包含NPB和氧化鉬之層的吸收光譜。如圖中11中所示，包含NPB和氧化鉬之層的吸收光譜之峰存在於可見光區(約500奈米之波長)中。同時，頃發現根據包含CzPA和氧化鉬之層的電荷轉移作用之吸收光譜的峰不存在，即使在可見光區和近-紅外光區。此外，頃發現在420奈米至720奈米的波長範圍不存在吸收光譜的峰。
如圖11中所示，包含其為芳胺化合物的NPB和氧化鉬之層具有在可見光區的吸收峰。因此，在其中此層用作圖8A和8B中所說明之發光元件的電荷產生層之情形中，部分從發光層發出之光被吸收，其如在10圖中所示的比較發光元件2中造成發光效率的減少。然而，如圖11中所示，包含其為沒有胺骨架之咔唑衍生物的CzPA和氧化鉬之層沒有根據電荷轉移作用之吸收峰，即使在可見光區；因此，即使使用該層作為圖8A和8B中所說明之發光元件的電荷產生層，從發光層發出之光幾乎不被電荷產生層吸收。因此，如圖10中所示，發光元件1和比較發光元件1可具有高於比較發光元件2之發光效率。
圖10和圖11中所示之結果顯示其中包含CzPA和氧化鉬之層用作電荷產生層的發光元件1具有高於其中包含NPB和氧化鉬之層用作電荷產生層之比較發光元件1的發光效率。
根據上述結果，證明此實例之發光元件1為能夠以低電壓驅動且具有高發光效率的發光元件。
[實例2]
在實例2中，將參考圖8A描述本發明一體系之發光元件。此實例中所使用的材料之化學式係顯示於下。
[化學式2]
以下將說明用於製造發光元件2和比較發光元件3之方法。
首先，說明發光元件2(參見圖8A)。藉由濺射法在玻璃基板2100上沈積含氧化矽的氧化銦錫以形成第一電極2101。第一電極2101具有110奈米之厚度和2毫米×2毫米之面積。
接著，以其上形成第一電極2101之基板的表面面向下之方式將其上形成第一電極2101之基板固定在提供於真空蒸發裝置中之基板座，且然後將壓力減至約10-4 Pa。其後，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：PCzPA)和其為受體物質之氧化鉬(VI)共蒸發在第一電極2101上以形成包含有機化合物和無機化合物之複合材料的第一電荷產生層2103a。第一電荷產生層2103a的厚度為50奈米。將PCzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=PCzPA：氧化鉬)。
接著，藉由使用電阻加熱的蒸發方法將NPB沈積在第一電荷產生層2103a上至10奈米的厚度以形成電洞傳輸層2103b。
再者，將9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)和N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCAPA)共蒸發以在電洞傳輸層2103b上形成具有30奈米厚度的發光層2103c。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調整為1：0.05(=CzPA：2PCAPA)。請注意CzPA為具有電子傳輸性質之物質和其為客體材料之2PCAPA為顯示綠色發光之物質。
其後，藉由使用電阻加熱的蒸發方法，將Alq蒸發在發光層2103c上至10奈米的厚度，且然後將BPhen蒸發至10奈米的厚度而堆疊在其上，藉此形成電子傳輸層2103d。因此，形成包括第一電荷產生層2103a、電洞傳輸層2103b、發光層2103c和電子傳輸層2103d的第一EL層2103。
接著，將氧化鋰(Li2O)蒸發在電子傳輸層2103d上至0.1奈米的厚度以形成電子注入緩衝層2104。
接著，將3,4,9,10-苝四甲酸-雙-苯並咪唑(縮寫：PTCBI)蒸發以在電子注入緩衝層2104上形成具有厚度3奈米的電子繼電層2105。請注意，根據循環伏安法(CV)的結果，PTCBI的LUMO能階為約-4.0eV。
接著，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的PCzPA和其為受體物質的氧化鉬(VI)共蒸發在電子繼電層2105上以形成第二電荷產生層2106。第二電荷產生層2106的厚度為60奈米。將PCzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=PCzPA：氧化鉬)。
接著，在第二電荷產生層2106上形成第二EL層2107。用於製造第二EL層2107之方法如下：首先，藉由使用電阻加熱的蒸發方法將NPB沈積在第二電荷產生層2106上至10奈米的厚度。
其後，將CzPA和2PCAPA共蒸發以在電洞傳輸層2107a上形成具有30奈米厚度的發光層2107b。在此，將CzPA對2PCAPA的重量比調整為1：0.05(=CzPA：2PCAPA)。請注意，CzPA為具有電子傳輸性質之物質和其為客體材料之2PCAPA為顯示綠色發光之物質。
接著，藉由蒸發將具有10奈米厚度之Alq和然後具有20奈米厚度之BPhen堆疊在發光層2107b上以形成電子傳輸層2107c。然後，將氟化鋰(LiF)蒸發在電子傳輸層2107c上至1奈米的厚度以形成電子注入層2107d。因此，形成包括電洞傳輸層2107a、發光層2107b、電子傳輸層2107c和電子注入層2107d之第二EL層2107。
最後，藉由使用電阻加熱之蒸發方法將鋁沈積在電子注入層2107d上至200奈米之的厚度以形成第二電極2102。因此，製得發光元件2。
接著，將說明比較發光元件3(參見圖8A)。以相似於此實例中所述者之發光元件2的方式，除了第一EL層2103之第一電荷產生層2103a和第二電荷產生層2106之外，製造此實例之比較發光元件3。至於比較發光元件3，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯胺基]聯苯(縮寫：NPB)和其為受體物質的氧化鉬(VI)共蒸發以在第一電極2101上形成具有50奈米厚度的第一電荷產生層2103a。此外，以相似於第一電荷產生層2103a之方式，將NPB和氧化鉬(VI)共蒸發以在電子繼電層2105上形成具有60奈米厚度的第二電荷產生層2106。在各第一電荷產生層2103a和第二電荷產生層2106中，將NPB對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=NPB：氧化鉬(VI))。因此，獲得比較發光元件1。
下表2顯示發光元件2和比較發光元件3之元件結構。
將如此獲得之發光元件2和比較發光元件3密封在氮氣氛圍的手套箱中以使該等發光元件不暴露於空氣中。其後，測量該等發光元件之操作特性。請注意，在室溫下(在溫度保持於25℃的大氣下)進行測量。
圖13顯示發光元件2和比較發光元件3之電流密度-電壓特性。在圖13中，橫軸表示外加電壓(V)和縱軸表示電流密度(mA/cm2)。圖14顯示電流效率-電流密度特性。在圖14中，橫軸表示電流密度(mA/cm2)和縱軸表示電流效率(cd/A)。
圖13顯示其中PCzPA包含在電荷產生層中之發光元件2係在低於比較發光元件3之電壓驅動。此外，圖14顯示其中PCzPA包含在電荷產生層中之發光元件2可具有高於比較發光元件3之電流效率。
接著，將參考圖15說明此實例中所使用的包含PCzPA和氧化鉬之層的透光度之測結果。
將玻璃基板固定在提供於真空蒸發裝置中的基板座上，和然後將壓力減至約10-4Pa。其後，將PCzPA和氧化鉬(VI)共蒸發以形成包含PCzPA和氧化鉬之層。層的厚度為50奈米。將PCzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=PCzPA：氧化鉬)。
測量如此形成之包含PCzPA和氧化鉬之層的透光度。圖15顯示包含PCzPA和氧化鉬之層的吸收光譜。如圖15中所示，根據包含PCzPA和氧化鉬之層的電荷轉移作用之吸收光譜不存在，即使在可見光區和近紅外光區。此外，吸收光譜的峰不存在於在420奈米至720奈米的波長範圍中。請注意，PCzPA之離子化電位為5.7 eV(AC-2，Riken Keiki股份有限公司的產品)，其相對上較高的。
如圖15中所示，包含其為沒有胺骨架之咔唑衍生物的PCzPA和氧化鉬之層沒有根據電荷轉移作用之吸收峰，即使在可見光區和近紅外光區；因此，即使使用該層作為發光元件2的電荷產生層，從發光層發出之光幾乎不被電荷產生層吸收。因此，第二發光元件2可具有改良之發光效率。
圖13至15中所顯示之結果顯示其包含PCzPA和氧化鉬之層用作電荷產生層的發光元件2具有高發光效率。
根據上述結果，證明此實例之發光元件2為能夠以低電壓驅動且具有高發光效率的發光元件。
[實例3]
在實例3中，將參考圖8A說明本發明一體系之發光元件。此實例中所使用的材料之化學式係顯示於下。
[化學式4]
以下將說明用於製造發光元件3之方法。
將說明發光元件3(參見圖8A)。藉由濺射法將包含氧化矽的氧化銦錫沈積在玻璃基板2100之上以形成第一電極2101。第一電極2101具有110奈米的厚度和2毫米×2毫米的面積。
接著，以其上形成第一電極2101之基板的表面面向下之方式將其上形成第一電極2101之基板固定在提供於真空蒸發裝置中之基板座，且然後將壓力減至約10-4 Pa。其後，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)和其為受體物質之氧化鉬(VI)共蒸發在第一電極2101上以形成包含有機化合物和無機化合物之複合材料的第一電荷產生層2103a。第一電荷產生層2103a的厚度為50奈米。將CzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=CzPA：氧化鉬)。
接著，藉由使用電阻加熱之蒸發方法將NPB沈積在第一電荷產生層2103a上至10奈米的厚度以形成電洞傳輸層2103b。
再者，將4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(縮寫：PCBAPA)和4-(1-萘基)-4’(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-三苯胺(縮寫：PCBANB)共蒸發至20奈米的厚度，和然後將CzPA和SD1(商品名；SFC股份有限公司製造)共蒸發在其上至10奈米的厚度，藉此形成發光層2103c。請注意，將PCBAPA對PCBANB的重量比調整為1：1(=PCBAPA：PCBANB)。請注意，將CzPA和SD1的重量比調整為1：0.05(=CzPA：SD1)。
其後，藉由使用電阻加熱的蒸發方法，將BPhen蒸發至30奈米的厚度以堆疊在發光層2103c上，藉此形成電子傳輸層2103d。因此，形成包括第一電荷產生層2103a、電洞傳輸層2103b、發光層2103c和電子傳輸層2103d的第一EL層2103。
接著，將氧化鋰(Li2O)蒸發在電子傳輸層2103d上至0.1奈米的厚度以形成電子注入緩衝層2104。
接著，將3,4,9,10-苝四甲酸-雙-苯並咪唑(縮寫：PTCBI)蒸發以在電子注入緩衝層2104上形成具有3奈米厚度的電子繼電層2105。請注意，根據循環伏安法(CV)的結果，PTCBI的LUMO能階為約-4.0eV。
接著，將其為具有高電洞傳輸性質之物質的CzPA和其為受體物質的氧化鉬(VI)共蒸發在電子繼電層2105上以形成第二電荷產生層2106。第二電荷產生層2106的厚度為60奈米。將CzPA對氧化鉬(VI)的重量比調整為4：2(=CzPA：氧化鉬)。
接著，在第二電荷產生層2106上形成第二EL層2107。用於製造第二EL層2107之方法如下：首先，藉由使用電阻加熱的蒸發方法將NPB沈積在第二電荷產生層2106上至10奈米的厚度以形成電洞傳輸層2107a。
其後，將2-(4-{N-[4-(咔唑-9-基)苯基]-N-苯胺基}苯基)-5-苯基-1,3,4-噁二唑(縮寫：YGAO11)和(乙醯丙酮)雙(2,3,5-三苯基吡)銥(III)(縮寫：Ir(tppr)2(acac))共蒸發至10奈米的厚度，及然後將YGAO11和雙(2-苯基吡啶(pyridinato)-N,C2’)銥(III)乙醯丙酮(縮寫：Ir(ppy)2acac)共蒸發至20奈米的厚度，藉此在電洞傳輸層2107a上形成發光層2107b。請注意，將YGAO11對Ir(tppr)2(acac)的重量比調整為1：0.06(=YGA011：Ir(tppr)2(acac))。也請注意，將YGAO11對Ir(ppy)2acac的重量比調整為1：0.06(=YGA011：Ir(ppy)2acac)。
接著，藉由蒸發將具有10奈米厚度之BAlq和然後具有20奈米厚度之BPhen堆疊在發光層2107b上以形成電子傳輸層2107c。然後，將氟化鋰(LiF)蒸發在電子傳輸層2107c上至1奈米之厚度以形成電子注入層2107d。因此，形成包括電洞傳輸層2107a、發光層2107b、電子傳輸層2107c和電子注入層2107d之第二EL層2107。
最後，藉由使用電阻加熱之蒸發方法將鋁沈積在電子注入層2107d上至200奈米之的厚度以形成第二電極2102。因此，製得發光元件3。
下表3顯示發光元件3之元件結構。
將如此獲得之發光元件3密封在氮氣氛圍的手套箱中以使該等發光元件不暴露於空氣中。其後，測量該等發光元件之操作特性。請注意，在室溫下(在溫度保持於25℃的大氣下)進行測量。
圖16顯示發光元件3之亮度-電流效率特性。在圖16中，橫軸表示亮度(cd/m2)和縱軸表示電流效率(cd/A)。圖17顯示電壓-亮度特性。在17圖中，橫軸表示電壓(V)和縱軸表示亮度(cd/m2)。圖18顯示亮度-功率效率特性。在18圖中，橫軸表示亮度(cd/cm2)和縱軸表示功率效率(Im/W)。圖19顯示當電0.1 mA之電流流過發光元件3時的發射光譜。
此外，發光元件3於950 cd/m2之亮度的CIE色度座標為(x=0.34，y=0.39)，且發光為白色。於950 cd/m2之亮度的外量子效率高如21.1%。一般現色性指數(Ra)為91，其表示好的顏色顯色性質。
根據上述結果，證明此實例之發光元件3為能夠以低電壓驅動且具有高發光效率的發光元件。
(參考例)
在此參考例中，將具體地說明上述實例中所使用的材料之合成方法。
<4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-三苯胺(縮寫：PCBANB)的合成例>
4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-三苯胺的合成流程圖顯示於下(A-1)。
[化學式5]
將1.2克(3.0毫莫耳)的3-(4-溴苯基)-9-苯基-9H-咔唑、0.9克(3.0毫莫耳)的4-(1-萘基)二苯胺、0.5克(5.0毫莫耳)的第三丁醇鈉、和6.0毫克(0.01毫莫耳)的雙(二亞苄基丙酮)鈀(0)放在50毫升三頸燒瓶中。然後，將15毫升的脫水二甲苯加至此混合物。將混合物在減壓下進行脫氣同時攪拌，且脫氣之後，將0.06毫升(0.03毫莫耳)的三(第三丁基)膦(10重量%己烷溶液)加至其中。將此混合物在氮氣氛圍下於120℃攪拌4.5小時以反應。
在反應之後，將250毫升的甲苯加至此反應混合物，且通過Florisil、矽凝膠、礬土及然後矽藻土過濾此懸浮液。在用水洗滌所得濾液之後，添加硫酸鎂以去除水分。通過Florisil、礬土、矽凝膠及然後矽藻土過濾此懸浮液以獲得濾液。將所得濾液濃縮，且將丙酮和甲醇添加至其。將混合物曝露於超音波，然後再結晶，以獲得82%產率的1.5克之標的白色粉末。
標的物質之藉由矽凝膠薄層析法(TLC)的Rf值(顯影溶劑，乙酸乙酯：己烷=1：10)為0.34，3-(4-溴苯基)-9-苯基-9H-咔唑之Rf值為0.46，及4-(1-萘基)二苯胺之Rf值為0.25。
使用核磁共振法(1H NMR)測量透過上述步驟所獲得之化合物。測量數據顯示於下。測量結果顯示獲得其為標目物質之PCBANB(縮寫)。
1H NMR(CDCl3，300 MHz)：δ(ppm)=7.07(t,J=6.6 Hz,1H),7.25-7.67(m,26H),7.84(d,J=7.8 Hz,1H),7.89-7.92(m,1H),8.03-8.07(m,1H),8.18(d,J=7.8 Hz,1H),8.35(d,J=0.9 Hz,1H)。
本申請案係以2009年9月7日向日本專利局申請之日本專利申請案序號2009-206431為基礎，特此以引用方式併入該申請案之整個內容。
10．．．基板
11．．．電晶體
12．．．發光元件
13．．．電極
14．．．電極
15．．．層
16．．．第一中間層絕緣薄膜
16a．．．第一中間層絕緣薄膜
16b．．．第一中間層絕緣薄膜
16c：17．．．佈線
18．．．分隔層
19．．．第二中間層絕緣薄膜
19a．．．第二中間層絕緣薄膜
19b．．．第二中間層絕緣薄膜
101．．．陽極
102．．．陰極
103．．．EL層
103a．．．第一發光層
103b．．．第二發光層
104．．．電子注入緩衝層
105．．．電子繼電層
106．．．電荷產生區域
107．．．EL層
107a．．．第三發光層
107b．．．第四發光層
108．．．電子傳輸層
111．．．陽極的費米能階
112．．．陰極的費米能階
113．．．第一EL層的LUMO能階
114．．．電子繼電層的LUMO能階
115．．．電荷產生層中受體的受體能階
116．．．第二EL層的LUMO能階
330．．．第一發光
340．．．第二發光
951．．．基板
952．．．電極
953．．．絕緣層
954．．．分隔層
955．．．含有機化合物的層
956．．．電極
2100．．．玻璃基板
2101．．．電極
2102．．．電極
2103．．．EL層
2103a．．．電荷產生層
2103b．．．電洞傳輸層
2103c．．．發光層
2103d．．．電子傳輸層
2104．．．電子注入緩衝層
2105．．．電子繼電層
2106．．．電荷產生層
2107．．．EL層
2107a．．．電洞傳輸層
2107b．．．發光層
2107c．．．電子傳輸層
2107d．．．電子注入層
2108．．．EL層
2108a．．．發光層
2108b．．．電子傳輸層
2108c．．．電子注入層
3000．．．光源
3001．．．照明裝置
3002．．．照明裝置
9100．．．手機
9101．．．殼體
9102．．．殼體
9103．．．連結部分
9104．．．顯示部分
9106．．．操作鍵
9200．．．可攜式資訊終端裝置
9201．．．殼體
9202．．．顯示部
9203．．．殼體
9205．．．鍵盤
9207．．．連結部分
9400．．．電腦
9401．．．殼體
9402．．．顯示部分
9403．．．鍵盤
9404．．．殼體
9500．．．數位視訊攝影機
9501．．．殼體
9503．．．顯示部分
9600．．．電視機
9601．．．殼體
9603．．．顯示部分
9605．．．支架
9607．．．顯示部分
9609．．．操作鍵
9610．．．遙控器
9703．．．顯示部分
在附圖中：
圖1A和1B分別為說明發光元件的元件結構之例子的視圖及其能帶圖；
圖2A和2B分別為說明發光元件的元件結構之例子的視圖及其能帶圖；
圖3A和3B分別為說明發光元件的元件結構之例子的視圖及其能帶圖；
圖4A至4C為說明主動矩陣型發光裝置的視圖；
圖5A和5B為說明被動矩陣型發光裝置的視圖；
圖6A至6E為說明電子裝置的視圖；
圖7為說明照明裝置的圖示；
圖8A和8B分別為說明實例之發光元件的元件結構和實例之比較發光元件的元件結構之視圖；
圖9為顯示實例1之發光元件的特性之圖形；
圖10為顯示實例1之發光元件的特性之圖形；
圖11為顯示實例1之發光元件的透光度之圖形；
圖12A和12B分別為說明發光元件之元件結構的例子之視圖和顯示發射光譜之圖形；
圖13為顯示實例2之發光元件的特性之圖形；
圖14為顯示實例2之發光元件的特性之圖形；
圖15為顯示實例2之發光元件的透光度之圖形；
圖16為顯示實例3之發光元件的特性之圖形；
圖17為顯示實例3之發光元件的特性之圖形；
圖18為顯示實例3之發光元件的特性之圖形；及
圖19為顯示實例3之發光元件的特性之圖形。
101．．．陽極
102．．．陰極
103．．．EL層
104．．．電子注入緩衝層
105．．．電子繼電層
106．．．電荷產生區域
107．．．EL層
Claims (13)
- 一種發光元件，其包含：在陽極和陰極之間的n(n為二或更大之自然數)個EL層，其中該n個EL層的各層包含至少一發光層；於第m(m為自然數，1mn-1)個EL層和第(m+1)個EL層之間的第一層，其中該第一層包含選自由鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物及稀土金屬化合物所組成群組之一者；於該第一層上並與該第一層接觸且在第m個EL層和第(m+1)個EL層之間的第二層，其中該第二層包含具有電子傳輸性質之物質；及於該第二層上並與該第二層接觸且在第m個EL層和第(m+1)個EL層之間的電荷產生層，其中該電荷產生層包含具有電洞傳輸性質之物質及受體物質，其中該具有電洞傳輸性質之物質為咔唑衍生物、芳族烴或高分子化合物；及其中該受體物質為過渡金屬氧化物或任一屬於週期表第4至8族之金屬的氧化物。
- 一種發光元件，其包含：在陽極和陰極之間的n(n為二或更大之自然數)個EL層，其中該n個EL層的各層包含至少一發光層；於第m(m為自然數，1mn-1)個EL層和第(m+1)個EL層之間的第一層，其中該第一層包含具有電子傳輸性質之物質和施體物質； 於該第一層上並與該第一層接觸且在第m個EL層和第(m+1)個EL層之間的第二層，其中該第二層包含具有電子傳輸性質之物質；及於該第二層上並與該第二層接觸且在第m個EL層和第(m+1)個EL層之間的電荷產生層，其中該電荷產生層包含具有電洞傳輸性質之物質及受體物質，其中該具有電洞傳輸性質之物質為咔唑衍生物、芳族烴或高分子化合物；及其中該受體物質為過渡金屬氧化物或任一屬於週期表第4至8族之金屬的氧化物。
- 根據申請專利範圍第2項之發光元件，其中該第一層中的該施體物質對具有電子傳輸性質之物質的質量比為從0.001：1(含)至0.1：1(含)。
- 根據申請專利範圍第2項之發光元件，其中該施體物質係選自由鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、鹼金屬化合物、鹼土金屬化合物和稀土金屬化合物所組成群組之一。
- 根據申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該電荷產生層中的該受體物質對具有電洞傳輸性質之物質的質量比為從0.1：1(含)至4.0：1(含)。
- 根據申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該第二層中的具有電子傳輸性質之物質具有大於或等於-5.0eV之LUMO能階。
- 根據申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中 該第二層中的具有電子傳輸性質之物質為苝衍生物或含氮縮合芳族化合物。
- 根據申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該電荷產生層在420奈米至720奈米之波長範圍內沒有吸收峰。
- 根據申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該具有電洞傳輸性質之物質不包含胺骨架。
- 根據申請專利範圍第1或2項之發光元件，其中該受體物質為氧化鉬。
- 一種發光裝置，其包含根據申請專利範圍第1或2項之發光元件。
- 一種電子裝置，其包含根據申請專利範圍第11項之發光裝置。
- 一種照明裝置，其包含根據申請專利範圍第11項之發光裝置。
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