專利名稱：發(fā)光元件、發(fā)光設備和電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種其中發(fā)光物質被插入在一對電極之間的電流激勵(currentexcitation)型發(fā)光元件、一種具有該發(fā)光元件的發(fā)光設備、以及一種電子設備。
背景技術：
近年來，對使用電致發(fā)光的發(fā)光元件進行了廣泛的研究和開發(fā)。在該發(fā)光元件的基本結構中，包含具有發(fā)光屬性的物質的層被插入在一對電極之間。通過將電壓施加到該元件，可以獲得來自具有發(fā)光屬性的物質的發(fā)光。由于該發(fā)光元件具有自發(fā)光類型，因此其具有優(yōu)于液晶顯示器的優(yōu)點，諸如像素的高可見性以及不需要背光，并且其被認為適于用作平板顯示器元件。此外，該發(fā)光元件可被制造為是薄且輕的，這是極大的優(yōu)點。而且，該發(fā)光元件還具有響應速度特別快的特征。而且，由于該發(fā)光元件可被形成為膜的形式，因此通過形成大面積的元件可以容易地獲得平面發(fā)光。而通過以白熾燈或LED為代表的點光源，或者通過以熒光燈為代表的線光源，不能容易地實現這一特征。因此，該發(fā)光元件具有作為可應用于照明等的平面光源的高的利用價值。根據具有發(fā)光屬性的物質是有機化合物還是無機化合物，對利用電致發(fā)光的發(fā)光元件進行大致的分類。在本發(fā)明中，有機化合物用作具有發(fā)光屬性的物質。在該情況中，通過將電壓施加到發(fā)光元件，電子和空穴被從一對電極注入到包含具有發(fā)光屬性的有機化合物的層中，從而使得電流流動。隨后，通過這些載流子(電子和空穴)復合，具有發(fā)光屬性的有機化合物形成激發(fā)態(tài)，并且當激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時發(fā)射光?；谠摍C制，該發(fā)光元件被稱為電流激勵型發(fā)光元件。應當注意，作為有機化合物形成的激發(fā)態(tài)的類型，可以存在單重激發(fā)態(tài)和三重激發(fā)態(tài)，并且單重激發(fā)態(tài)的情況中發(fā)射的光被稱為熒光，而三重激發(fā)態(tài)的情況中發(fā)射的光被稱為磷光。在改進該發(fā)光元件的元件特性時存在取決于物質的許多問題。因此，已經進行了元件結構、物質開發(fā)等改進以解決這些問題。例如，在非專利文獻I (:Tetsuo TSUTSUI和其他八位作者，Japanese Journal ofApplied physics (日本應用物理雜志)，Vol. 38，L1502-L1504(1999))中，通過提供空穴阻擋層，使用磷光物質的發(fā)光元件高效地發(fā)光。然而，如非專利文獻I中所描述的，存在如下問題，即，該空穴阻擋層不具有耐久性(durability)并且發(fā)光元件的壽命是特別短的。

發(fā)明內容
考慮到前述問題，本發(fā)明的一個目的在于通過形成元件結構不同于傳統(tǒng)結構的發(fā)光元件，提供一種具有高的發(fā)光效率和比傳統(tǒng)發(fā)光元件更長的壽命的發(fā)光元件。另一目的在于提供一種具有高的發(fā)光效率的發(fā)光設備和電子設備。本發(fā)明的一個特征是這樣的發(fā)光元件，其包括在一對電極之間的EL層，其中該EL層至少包括具有空穴注入屬性的第一層(空穴注入層)和具有空穴輸運屬性的第二層(空穴輸運層)，該第一層和第二層在具有發(fā)光屬性的第三層(發(fā)光層)和用作該對電極的陽極的電極之間；并且第二層的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)的絕對值大于第一層的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)。應當注意,在上述結構中第二層的HOMO能級的絕對值比第一層的HOMO能級的絕
對值大出大于或等于0. IeV0在本發(fā)明中，具有上述結構的發(fā)光元件的形成使得可以形成第一層(空穴注入層)和第二層(空穴輸運層)之間的能隙，并且可以抑制從第一層(空穴注入層)到第二層(空穴輸運層)中的空穴注入量，該空穴是從用作陽極的電極側注入的。因此，可以使發(fā)光元件的發(fā)光效率增加。本發(fā)明的另一特征在于，除了上述結構之外，在用作陰極的電極和第三層(發(fā)光層)之間包括控制電子輸運的第四層(載流子控制層);第四層由具有電子輸運屬性的第一有機化合物和具有空穴輸運屬性的第二有機化合物形成；并且第二有機化合物的含量在質量比上小于總量的50%。應當注意，優(yōu)選的是，控制第二有機化合物的濃度以使得第二有機化合物的含量變?yōu)榭偭康膌wt%至20wt%。本發(fā)明的另一特征在于，在上述結構中，在使第四層(載流子控制層)發(fā)揮動力學作用的情況中，第二有機化合物的最低未被占用分子軌道能級(LUM0能級)的絕對值相對于第一有機化合物的最低未被占用分子軌道能級(LUM0能級)的絕對值具有小于或等于0. 3eV的差，并且當第一有機化合物的偶極矩是P1并且第二有機化合物的偶極矩是P2時，滿足關系PiA^ >3。優(yōu)選的是，在上述結構中，金屬絡合物被用于第一有機化合物并且芳族胺化合物被用于第二有機化合物。本發(fā)明的另一特征在于，除了上述結構之外，在使第四層(載流子控制層)發(fā)揮熱力學作用時，第四層由具有電子輸運屬性的第一有機化合物和具有電子俘獲屬性的第二有機化合物形成；并且第二有機化合物的含量在質量比上小于總量的50%。應當注意，更優(yōu)選的是，控制第二有機化合物的濃度以使得第二有機化合物的含量變?yōu)榭偭康?. ^^%至5wt%。本發(fā)明的另一特征在于，第二有機化合物的LUMO能級的絕對值比第一有機化合物的LUMO能級的絕對值高出大于或等于0. 3eV。此外，優(yōu)選的是，金屬絡合物用于第一有機化合物并且香豆素衍生物或喹吖啶酮衍生物用于第二有機化合物。優(yōu)選的是，在上述結構中，第四層的厚度大于或等于5nm并且小于或等于20nm。優(yōu)選的是，在每個上述結構中，第三層(發(fā)光層)包含具有電子輸運屬性的材料。本發(fā)明在其范疇中包括一種具有上述發(fā)光元件的發(fā)光設備和具有該發(fā)光設備的電子設備。本說明書中的發(fā)光設備意指圖像顯示設備、發(fā)光設備或者光源(包括照明系統(tǒng))。此外，該發(fā)光設備在其范疇中包括任何如下模塊其中諸如柔性印刷電路(FPC)、帶式自動接合(TAB)帶、或者帶式載體封裝(TCP)的連接器附連到發(fā)光設備的模塊；具有在末端處配備有印刷布線板的TAB帶或TCP的模塊；和具有通過玻璃上芯片(COG)方法直接安裝在發(fā)光元件上面的集成電路(IC)的模塊。本發(fā)明使得可以抑制從第一層(空穴注入層)到第二層(空穴輸運層)中的作為發(fā)光元件的載流子的空穴的注入量；因此，可以增加發(fā)光層中的復合概率并且可以增加發(fā)光元件的發(fā)光效率。而且，通過組合能夠減小電子輸運率(transport rate)的結構,可以獲得具有高效率和長壽命的發(fā)光元件。而且，通過將本發(fā)明的發(fā)光元件應用于發(fā)光設備和電子設備，可以獲得具有減小的功耗的發(fā)光設備和電子設備。


在附圖中圖I是示出實施模式I中的發(fā)光元件的能帶結構的視圖；圖2A和2B是均示出實施模式I中的發(fā)光元件的堆疊結構的視圖；圖3A至3C是均示出實施模式I中的發(fā)光元件的發(fā)射模式的視圖；圖4是示出實施模式2中的發(fā)光元件的能帶結構的視圖；圖5A和5B是均示出實施模式2中的發(fā)光元件的堆疊結構的視圖；圖6A和6B均示出實施模式2中的發(fā)光元件的發(fā)射模式的視圖；圖7是示出實施模式2中的發(fā)光元件的能帶結構的視圖；圖8是示出實施模式3中的發(fā)光元件的堆疊結構的視圖；圖9A和9B是示出實施模式4中的有源矩陣發(fā)光設備的視圖；圖IOA和IOB是示出實施模式4中的無源矩陣發(fā)光設備的視圖；圖IlA至IlD是示出實施模式5中的電子設備的視圖；圖12是示出使用本發(fā)明的發(fā)光設備作為背光的液晶顯示設備的視圖；圖13是示出使用本發(fā)明的發(fā)光設備的臺燈的視圖；圖14是示出本發(fā)明的發(fā)光設備的室內照明設備的視圖；圖15是示出實施例I中的發(fā)光元件的元件結構的視圖；圖16A和16B是均示出實施例2中的發(fā)光元件的元件結構的視圖；圖17是示出發(fā)光元件I至5的電流密度對亮度特性的曲線圖；圖18是示出發(fā)光元件I至5的電壓對亮度特性的曲線圖；圖19是示出發(fā)光元件I至5的亮度對電流效率特性的曲線圖；圖20是示出發(fā)光元件I至4的發(fā)射譜的曲線圖；圖21是示出發(fā)光元件6至9的電流密度對亮度特性的曲線圖；圖22是示出發(fā)光元件6至9的電壓對亮度特性的曲線圖；圖23是示出發(fā)光元件6至9的亮度對電流效率特性的曲線圖；圖24是示出發(fā)光元件6至8的發(fā)射譜的曲線圖；圖25是示出通過恒流驅動使發(fā)光元件6至9持續(xù)點亮的連續(xù)照明測試的結果的曲線圖；圖26是示出YGASF的CV特性的曲線圖；圖27是示出YGABP的CV特性的曲線圖；圖28是示出O-YGAlBP的CV特性的曲線圖；圖29是示出m-YGAlBP的CV特性的曲線圖30是示出NPB的CV特性的曲線圖；圖31是示出Alq的CV特性的曲線圖；圖32是示出DPQd 的CV特性的曲線圖；并且圖33是示出2PCAPA的CV特性的曲線圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施模式。應當注意，本發(fā)明不限于下文的描述并且可以用多種方式修改本發(fā)明的模式和細節(jié)而不偏離本發(fā)明的目的和范圍。因此，本發(fā)明不應被理解為限于下面的實施方式的描述。[實施模式I]在實施模式I中，將描述具有能夠抑制從發(fā)光兀件的第一層(空穴注入層)到第二層(空穴輸運層)的空穴注入量的結構的本發(fā)明的發(fā)光元件。實施模式I中的發(fā)光元件包括作為陽極的第一電極、作為陰極的第二電極和設置在第一電極和第二電極之間的EL層。對于EL層，只要從第一電極側順序至少堆疊空穴注入層、空穴輸運層和發(fā)光層；空穴注入層由使得不管第一電極的功函數都易于注入空穴的復合材料(composite material)形成；并且空穴輸運層和空穴注入層被提供為使得空穴輸運層的HOMO能級(絕對值)變得比空穴注入層的HOMO能級(絕對值)深(大)，即是可接受的。對其他層不存在特別限制。在將電壓施加到第一電極102和第二電極104，從而使第一電極102的電位變得高于第二電極104的電位時，實施模式I中的發(fā)光元件發(fā)光。將描述如圖I中所示的情況，其中EL層103具有這樣的結構從第一電極102側起，包括第一層(空穴注入層)111、第二層(空穴輸運層)112、第三層(發(fā)光層)113、第四層(電子輸運層)114、和第五層(電子注入層)115。在圖I中示出的發(fā)光元件的EL層103中，第一層(空穴注入層)111是使用復合材料形成的，在該復合材料中在具有高的空穴輸運屬性的物質中包含具有受主屬性的物質；因此，費米能級被移位并且在第一層(空穴注入層)111和第一電極102之間的界面附近出現能帶成頭(band heading)。因此,第一電極102和第一層(空穴注入層)111之間的界面附近的注入勢壘變小(或者實際上消失)，并且因此從第一電極102到第一層(空穴注入層)111中的空穴的隧穿注入變?yōu)榭赡?，如同形成了歐姆接觸。第二層(空穴輸運層)112和第一層(空穴注入層)111被提供為使得第二層(空穴輸運層)112的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)變得比第一層(空穴注入層)111的深(大)。該結構使得可以抑制從第一層(空穴注入層)111到第二層(空穴輸運層)112中的空穴注入量。因此，相比于其中未提供第二層(空穴輸運層)112的能隙的情況，在該結構的情況中可以更加抑制到第三層(發(fā)光層)113中的空穴注入量。應當注意，具體地，第二層112的HOMO能級的絕對值優(yōu)選地比第一層111的HOMO能級大出大于或等于0. IeV0應當注意，圖I中示出的結構的形成使得可以抑制到第三層(發(fā)光層)113中的空穴注入量；因此，可以實現更高效率的發(fā)光元件。因此，在本發(fā)明中，如上文所述，通過使用其中在具有高的空穴輸運屬性的物質中包含具有受主屬性的物質的復合材料來形成第一層(空穴注入層)111，相比于使用其中第二層(空穴輸運層)112的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)比第一層(空穴注入層)111的深(大)的簡單結構來嘗試增加元件效率的情況，可以使驅動電壓的增加保持最小。圖I中示出的本發(fā)明的該結構在第三層(發(fā)光層)113包含具有電子輸運屬性的物質的情況中是特別有效的。在第三層(發(fā)光層)113包含具有電子輸運屬性的物質的情況中，發(fā)光區(qū)域位于第三層(發(fā)光層)113和第二層(空穴輸運層)112之間的界面附近。這樣，如果因過多的空穴而在該界面附近生成陽離子，則由于陽離子用作淬滅劑，因此發(fā)光效率顯著下降。然而，由于本發(fā)明的結構抑制了空穴的注入量，因此可以抑制第三層(發(fā)光層)113周圍的陽離子生成和發(fā)光效率的下降。因此，可以形成具有高的發(fā)光效率的發(fā)光元件。將參照圖2A和2B描述實施模式I中的發(fā)光兀件的結構?；?01用作發(fā)光兀件的支撐物。例如，玻璃、石英、塑料等可用于基板101。基板101可以保留在作為利用本發(fā)明的發(fā)光元件的產品的發(fā)光設備或電子設備 中。替代的，基板101可以僅用作發(fā)光元件的制造工藝中的支撐物，不保留在最終產品中。在基板101上方形成的第一電極102優(yōu)選地由均具有高的功函數(具體地，大于或等于4. OeV的功函數)的金屬、合金、導電化合物、或其混合物等形成。具體地，給出如下示例氧化銦錫(IT0)、包含娃或氧化娃的氧化銦錫、氧化銦鋅(IZ0)、包含氧化鶴和氧化鋅的氧化銦(IWZO)等。此外，金(Au)、鉬(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鑰(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鈦(Ti )、金屬材料的氮化物(例如，氮化鈦)等。然而，在本發(fā)明中，由于被形成為與第一電極102接觸的EL層103中的第一層111是使用使得不管第一電極102的功函數都易于注入空穴的復合材料形成的，因此可以使用每種已知的材料，只要該材料可以用作電極材料(例如，金屬、合金、導電化合物、其混合物，以及屬于元素周期表的族I或族2的元素)。這些材料通常通過濺射方法形成。例如，可以通過使用其中1*〖％至20wt%的氧化鋅混合到氧化銦中的靶的濺射方法，來形成氧化銦鋅(IZ0)，或者，可以通過使用其中0. 5wt%至5wt%的氧化鶴和0. lwt%至lwt%的氧化鋅混合到氧化銦中的革巴的派射方法,來形成包含氧化鎢和氧化鋅的氧化銦(IWZ0)。替代的，可以使用真空蒸發(fā)方法、涂覆方法、噴墨方法、或旋涂方法等。在第一電極102上方形成的EL層103可以使用已知的材料形成，并且可以使用低分子化合物或高分子化合物。應當注意，用于形成EL層103的材料不僅包括有機化合物而且還部分地包括無機化合物。EL層103通過如下方式形成，即適當地組合和堆疊包含具有高的空穴注入屬性的物質的空穴注入層、包含具有高的空穴輸運屬性的物質的空穴輸運層、由發(fā)光物質形成的發(fā)光層、包含具有高的電子輸運屬性的物質的電子輸運層、包含具有高的電子注入屬性的物質的電子注入層等。應當注意,在實施模式I中，對于EL層103,需要從第一電極102側起至少順序堆疊空穴注入層、空穴輸運層和發(fā)光層，空穴注入層是使用復合材料形成的，并且空穴輸運層和空穴注入層被提供為使得空穴輸運層的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)變得比空穴注入層的HOMO能級深(大)。參照圖2A和2B，將描述如下情況，其中EL層103包括通過與圖I相似的方式從第一電極102側起順序堆疊的第一層(空穴注入層)111、第二層(空穴輸運層)112、第三層(發(fā)光層)113、第四層(電子輸運層)114和第五層(電子注入層)115。在具有高的空穴輸運屬性的物質中包含受主物質的復合材料被用于本發(fā)明中的第一層(空穴注入層)111。使用在具有高的空穴輸運屬性的物質中包含受主物質的復合材料，從而可以不管電極的功函數來選擇用于形成電極的材料。即，不僅具有高的功函數的材料，而且具有低的功函數的材料，也可用于第一電極102。該復合材料可以通過具有高的空穴輸運屬性的物質和受主物質的共同蒸發(fā)形成。應當注意，在本說明書中，術語“復合”不僅意指其中兩種材料簡單地混合的狀態(tài)，而且還意指其中多種材料混合并且因此電荷在多種材料之間轉移的狀態(tài)?？梢允褂弥T如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳烴和高分子化合物(低聚物、樹狀化合物、聚合物等)的多種化合物，作為用于該復合材料的有機化合物。用于該復合材料的有機化合物優(yōu)選地是具有高的空穴輸運屬性的有機化合物。具體地，優(yōu)選地使用具有大于或等于10-6cm2/Vs的空穴遷移率的物質。應當注意，可以使用其他材料，只要這些材料具有高于電子輸運屬性的空穴輸運屬性。下文將具體描述可用于該復合材料的有機化合物。 可以給出如下示例作為可用于該復合材料的有機化合物諸如4，4'，4〃_三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(MTDATA)、4，4'，4〃-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(TDATA)、4，4' -二 [N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(DPBA)、4，4' -二(N-{4-[N/ -(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)聯苯(DNTH))、1，3，5-三[N- (4- 二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(DPA3B )、3- [N- (9-苯基咔唑_3_基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PCzPCAI)、3，6- 二 [N_(9_苯基咔唑_3_基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PCzPCA2)、3- [N- (I-萘基)-N- (9-苯基咔唑_3_基)氨基]-9-苯基咔唑(PCzPCNl )、4,4' -二 [N-(I-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(NPB或a-NPD)和N，N' -二(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基_[1，1'-聯苯基]-4，4' -二胺(TH))等芳族胺化合物；和諸如4,4' -二 (N-咔唑基)聯苯(CBP)、1，3，5-三[4_(N_咔唑基)苯基]苯(TCPB)、9-[4_(N_咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(CzPA)和1,4-二 [4-(N-咔唑基)苯基]-2，3，5，6-四苯基苯等咔唑衍生物。而且，可以給出諸如2_叔丁基_9，10- 二(2_蔡基)惠(t_BuDNA)、2_叔丁基-9，10- 二(I-萘基)蒽、9，10- 二(3，5- 二苯基苯基)蒽(DPPA)、2-叔丁基-9，10- 二(4-苯基苯基)蒽(t-BuDBA)、9, 10-二(2-萘基)蒽(DNA) ;9，10-二苯基蒽(DPAnth)、2-叔丁基蒽(t-BuAnth) ;9，10-二 (4-甲基 _1_ 萘基)蒽(DMNA)、9，10-二 [2-(1-萘基)苯基]2-叔丁基蒽、9，10-二 [2-(I-萘基)苯基]蒽和2，3,6, 7-四甲基-9，10-二(I-萘基)蒽等芳烴化合物。而且，可以給出諸如2，3，6，7-四甲基-9，10-二(I-萘基)蒽、9，9'-聯蒽、
10,10' - _■苯基-9，9' _ 聯恩、10，10' - _■ (2-苯基苯基)-9，9' _ 聯恩、10，10' - _.[(2, 3, 4, 5, 6-五苯基)苯基]_9，9'-聯蒽、蒽、并四苯、紅突烯、二萘嵌苯、2，5, 8, 11-四(叔丁基)二萘嵌苯、并五苯、六苯并苯、4，4' -二(2，2-二苯基乙烯基)聯苯(DPVBi);和9，10- 二 [4-(2，2- 二苯基乙烯基)苯基]蒽(DPVPA)等芳烴化合物。作為受主物質，可以給出諸如7，7，8，8，-四氰基_2，3，5，6_四氟1，6_ 二亞甲基環(huán)己 2，5- 二烯(7，7, 8, 8, -tetracyano-2, 3, 5, 6-tetrafluoroquinodimethane, F4-TCNQ)和四氯代苯對醌(chloranil)等有機化合物、過渡金屬氧化物。此外，可以給出屬于元素周期表的族4至組8的金屬的氧化物。具體地，由于氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鎢、氧化錳和氧化錸具有高的電子接受屬性，因此它們是優(yōu)選的。在它們中間，由于氧化鑰在空氣中是穩(wěn)定的、具有低的吸濕屬性、并且易于加工，因此是特別優(yōu)選的。
應當注意，可以使用上述受主物質和用于第一層111的諸如聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(？￥了 八)、聚[^(4-{^ -[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](PTPDMA)或聚[N，N' -二(4-丁基苯基)-N，N' -二(苯基)聯苯胺](聚-TPD)等高分子化合物形成所述復合材料。作為空穴輸運層的第二層112包含具有高的空穴輸運屬性的物質?？梢允褂萌缦率纠鳛榫哂懈叩目昭ㄝ斶\屬性的物質諸如NPB (或a-NPD)、TPD、4，4' -二[N-(9，9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]聯苯(DFLDPBi)或 4，4' -二 [N-(螺-9，9' -二芴-2-基)-N-苯基氨基]-聯苯(BSPB);4，4' -二(N-咔唑基)聯苯(CBP);2，7-二(N-咔唑基)-螺_9，9'-聯芴(SFDCz) ;4，4'，4〃-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(MTDATA) ;N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基-螺-9,9'-聯芴-2-胺(YGASF)、N，N' -二 [4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，V - 二苯基乙烯基 _4，f -聯胺(YGABP);4-(9H-咔唑-9-基)-2,-苯基三苯胺(o-YGAlBP) ;4-(9H-咔唑-9-基)-3,-苯基三苯胺(m-YGAlBP);4-(9H-咔唑-9-基)-苯基三苯胺(p-YGAlBP); 1，3，5-三(N-咔唑基)苯(TCzB)等芳族胺化合物；或者作為低分子有機化合物的4，4'，4〃-三(N-咔唑基)三苯胺(TCTA);或者作為高分子化合物的PVK、PVTPA, PTPDMA或聚-TH)。應當注意，上述材料均主要具有大于或等于10_6挪2/\的空穴遷移率。應當注意，可以使用不同于上述材料的已知材料，只要該材料具有高于電子輸運屬性的空穴輸運屬性。在實施模式I中，盡管上述物質可以用于第一層111和第二層112，但是需要對物質進行選擇使得用于第二層112的材料的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)變得比用于第一層111的材料的深(大)。應當注意，在上述材料中，NPB的HOMO能級是_5. 27 [eV]，YGASF的HOMO能級是-5. 44 [eV]，YGABP 的 HOMO 能級是-5. 40 [eV]，O-YGAlBP 的 HOMO 能級是-5. 43 [eV]，并且m-YGAlBP的H0M0能級是-5. 50[eV]。因此，在圖IA中示出的結構中，例如，可以采用如下組合，其中H0M0能級是-5. 27的NPB和氧化鑰的復合材料用于第一層111并且H0M0能級是-5. 44的YGASF用于第二層112。通過上述結構，可以抑制從第一層(空穴注入層)111到第二層(空穴輸運層)112中的空穴注入量，而且，可以抑制到第三層(發(fā)光層)113中的空穴注入量。因此，可以實現元件效率的增加。第三層113是包含具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)光層。下文描述的低分子有機化合物可用于第三層113?？梢越o出如下物質作為呈現淡藍色發(fā)光的發(fā)光物質N，N ' -二[4- (9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N ' -二苯基芪-4，4 '-聯胺(YGA2S)、4_ (9H-咔唑-9-基)-4' -(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(YGAPA)等?？梢越o出如下物質作為呈現淡綠色發(fā)光的發(fā)光物質N_(9，10-二苯基-2-蒽基)-隊9-二苯基-911-咔唑-3-胺(2 04 八)、N-[9, 10-二 (I, I '-聯苯-2-基)_2_ 蒽基]-隊9-二苯基-911-咔唑-3-胺(2 048 1^)、^(9，10-二苯基-2-蒽基)州州/，N'-三苯基-1,4-苯二胺(2DPAPA)、N-[9, 10-二(1，I'-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N，N' ,N'-三苯基-1,4-苯二胺(2DPABPhA)、9, 10-二 (I, T -聯苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(2YGABPhA )、N，N，9-三苯基蒽-9-胺(DPhAPhA )等?？梢越o出如下物質作為呈現淡黃色發(fā)光的發(fā)光物質紅熒烯、5，12-二(1，I'-聯苯-4-基)-6，11-二苯基并四苯(BPT)等?？梢越o出如下物質作為呈現淡紅色發(fā)光的發(fā)光物質N，N，N'，N'-四(4-甲基苯基)并四苯-5，11-聯胺(p-mPhTD)、7，13-二苯基-N，N，N'，N'-四(4-甲基苯基)苊并[l，2-a]熒蒽-3，10-聯胺(7，13-diphenyl-N，N，N'，N' -tetrakis(4-methyIphenyI)acenaphtho[I, 2~a]fluoranthene-3, 10-diamine,p-mPhAFD)等。第三層113可以具有如下結構，其中具有高的發(fā)光屬性的上述物質分散在另一物質中。應當注意，在使上述物質分散的情況中，該物質優(yōu)選地被分散為使得該物質的濃度在質量比上變得小于或等于總量的20%。盡管可以使用已知的物質作為分散具有發(fā)光屬性的物質的物質，但是優(yōu)選的是，使用最低未被占用分子軌道能級(LUM0能級)(絕對值)比具有發(fā)光屬性的物質的深(大)并且最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)比具有發(fā)光屬性的物質的淺(小)的物質。具體地，可以使用如下金屬絡合物三(8-羥基喹啉)鋁(III) (Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III) (Almq3)、二(10-羥基苯并[h]羥基喹啉)鈹(II) (BeBq2),或二(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(III) (BAlq)、二(8_羥基喹啉)鋅(II)(Znq)、二 [2-(2-苯并嗔唑基)苯酚]鋅(II) (ZnPBO)、或二 [2_(2_苯并噻唑基)苯酚]鋅(II) (ZnBTZ)0替代的，可以使用如下雜環(huán)化合物2-(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)_1，3，4_.緣.二唑(PBD)、1，3-二 [5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4_ ,嚅二唑-2-基]苯(0XD_7)、3_ (4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-5.(142),2,2'，2〃-(1，3，5-苯三基)三(I-苯基-IH-苯并咪唑)(TPBI)、向紅菲咯啉(BPhen)或浴銅靈(BCP)。替代的，也可以使用如下稠合芳族化合物9-[4-(10_苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(CzPA)、3, 6- 二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(DPCzPA)、9，10- 二(3，5- 二苯基苯基)蒽(DPPA)、9，10- 二(2-萘基)蒽(DNA)、2_ 叔丁基-9，10- 二(2-萘基)蒽(t-BuDNA)、9.9'-聯蒽(BANT)、9，9 '-(芪-3,3' - 二基)聯菲(DPNS)、9,9' _(芪-4,4' _二基)聯菲(0卩吧2)或3，3'，3〃-(苯-1，3，5-三基)三芘(TPB3)。替代的，可以使用多種物質作為用于分散具有發(fā)光屬性的物質的物質。例如，為了控制結晶，可以進一步添加諸如紅熒烯的控制結晶的物質。而且，可以添加NPB或ALq等以便于高效地向具有發(fā)光屬性的物質轉移能量。利用其中具有高的發(fā)光屬性的物質如此分散 在另一物質中的結構，可以抑制第三層113的結晶。而且，還可以抑制具有高的發(fā)光屬性的物質的高濃度所弓I起的濃度淬滅。而且，特別地，在上述物質當中，優(yōu)選使用具有電子輸運屬性的物質，以使得具有發(fā)光屬性的物質分散在其中以形成第三層113。具體地，上述稠合芳族化合物中的CzPA、DNA和t-BuDNA，而且，后面將給出的作為用于第四層114的物質的高分子化合物。替代的，對于第三層113，可以使用下文給出的高分子化合物。
可以給出如下物質作為呈現淡藍色發(fā)光的發(fā)光物質 聚(9，9- 二辛基芴-2，7- 二基)(PF0)、聚[(9，9_ 二辛基芴-2，7-二基)-共聚-(2，5-二甲氧基苯-1，4-二基)](PF-DM0P)、聚{(9，9-二辛基芴-2,7-二基)-共聚-[N，N' -二 - (p-丁基苯基)-1，4-二氨基苯]} (TAB-PHO等。
可以給出如下物質作為呈現淡綠色發(fā)光的發(fā)光物質 聚(p-亞苯基亞乙烯基)(PPV)、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-交替-共聚-(苯并[2，1,3]噻二唑-4，7-二基)](PFBT)、聚[(9，9- 二辛基-2，7- 二亞乙烯亞芴基)-交替-共聚_(2_甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亞苯基)]等?？梢越o出如下物質作為呈現淡橙色至淡紅色發(fā)光范圍中的發(fā)光的發(fā)光材料 聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-亞苯基亞乙烯基](MEH-PPV)、聚(3-丁基噻吩-2，5-二基)(R4-PAT)、聚{[9，9-二己基-2，7-二(1_氰基亞乙烯基)亞芴基]-交替-共聚-[2，5-二(N，N' -二苯基氨基)-1，4-亞苯基]}、聚{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4_ 二(I-氰基亞乙烯基亞苯基)]_交替-共聚-[2，5_ 二(N，N' -二苯基氨基)-1,4-亞苯基]} (CN-PPV-DPD)等。第四層114是包含具有高的電子輸運屬性的物質的電子輸運層。對于第四層114，例如，可以使用諸如Alq、Almq3、BeBq2, BAlq、Znq、ZnPBO或ZnBTZ等的金屬絡合物作為低分子有機化合物。替代的，作為金屬絡合物的替代，可以使用諸如PBD、0XD-7、TAZ、TPBI,BPhen或BCP的雜環(huán)化合物。這里給出的物質主要是具有大于或等于10_6cm2/Vs的電子遷移率的物質。應當注意，對于電子輸運層可以使用不同于上述物質的任何物質，只要該物質是電子輸運屬性高于空穴輸運屬性的物質。而且，電子輸運層不限于單個層，而是可以具有由上述物質形成的兩個或更多個層的堆疊結構。對于第四層114，還可以使用高分子化合物。例如，可以使用聚[(9，9_ 二己基荷-2,1- 二基)-共聚_(卩比唳-3, 5- 二基)](PF-Py)、聚[(9，9- 二辛基荷-2, 7- 二基)-共聚-(2，2'-吡啶-6，6' -二基)](PF-BPy)等。第五層115是包含具有高的電子注入屬性的物質的電子注入層。對于第五層115,可以使用堿金屬、堿土金屬、或者其化合物,諸如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)或氟化隹丐(CaF2)。替代的，可以使用由包含堿金屬、堿土金屬或其化合物的具有高的電子輸運屬性的物質形成的層，具體地，由包含鎂(Mg)的Alq形成的層等。應當注意，在該情況中，可以從第二電極104更加高效地注入電子。對于第二電極104，可以使用具有低的功函數(具體地大于或等于3. SeV的功函數)的金屬、合金、導電化合物、或其混合物等。作為該陰極材料的特定示例，給出了屬于元素周期表的族I和2的元素，S卩，諸如鋰(Li)和銫(Cs)的堿金屬，諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)和鍶(Sr)的堿土金屬，包含這些金屬的合金(MgAg或AlLi)，諸如銪(Eu)和鐿(Yb)的稀土金屬，包含這些金屬的合金等。應當注意，在使用堿金屬、堿土金屬或其合金形成第二電極104的情況中，可以使用真空蒸發(fā)方法或濺射方法。替代的，在使用銀漿等的情況中，可以使用涂覆方法或噴墨方法等。應當注意，通過提供第五層115，可以使用諸如Al、Ag、IT0和包含硅或氧化硅的氧化銦錫的多種導電材料中的任何導電材料形成第二電極104，而不管功函數是高還是低。這些導電材料可以通過濺射方法、噴墨方法、或旋涂方法等淀積。作為EL層103其中第一層111、第二層112、第三層113、第四層114和第五層115以此順序堆疊的形成方法，可以使用多種方法中的任何方法，而不管該方法是干法工藝還是濕法工藝。例如，可以使用真空蒸發(fā)方法、噴墨方法、或旋涂方法等。應當注意，對于每個層可以使用不同的形成方法。第二電極104不僅可以通過諸如濺射方法或真空蒸發(fā)方法的干法工藝形成，而且還可以通過使用金屬材料漿的溶膠-凝膠方法的濕法工藝形成。在本發(fā)明的上述發(fā)光元件中，電流因在第一電極102和第二電極104之間生成的電位差而流動，并且空穴和電子在EL層103中復合，從而發(fā)射光。然后，通過第一電極102和第二電極104之一或兩者提取該發(fā)射的光。因此，第一電極102和第二電極104之一或兩者是具有光透射屬性的電極。

應當注意，在僅有第一電極102是具有光透射屬性的電極的情況中，如圖3A中所示，通過第一電極102從基板101側提取從EL層103發(fā)射的光。替代的，在僅有第二電極104是具有光透射屬性的電極的情況中，如圖3B中所示，通過第二電極104從基板101側的相反側提取從EL層103發(fā)射的光。另外替代的，當第一電極102和第二電極104均為具有光透射屬性的電極時，如圖3C中所不,通過第一電極102和第二電極104從基板101側和相反側提取從EL層103發(fā)射的光。應當注意，第一電極102和第二電極104之間提供的層的結構不限于上述結構。應當注意，可以使用不同于上述結構的任何結構，只要該結構至少包括作為空穴注入層的第一層111、作為空穴輸運層的第二層112和作為發(fā)光層的第三層113,并且第一層111由復合材料形成，并且對物質進行選擇使得用于第二層112的物質的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)比用于第一層111的物質的深(大)。替代的，如圖2B中所示，可以使用如下結構，其中用作陰極的第二電極104、EL層103和用作陽極的第一電極102以此順序堆疊在基板101上方。應當注意，在該情況中EL層103具有如下結構，其中第五層115、第四層114、第三層113、第二層112、第一層111和第一電極102以此順序堆疊在第二電極104上方。應當注意，通過使用本發(fā)明的發(fā)光元件，可以制造無源矩陣發(fā)光設備或其中通過薄膜晶體管(TFT)控制發(fā)光元件的驅動的有源矩陣發(fā)光設備。應當注意，在制造有源矩陣發(fā)光設備的情況中對TFT的結構不存在特別的限制。例如，適當時可以使用交錯(staggered)TFT或者反向交錯(inverted staggered)TFT。而且，在TFT基板上方形成的驅動器電路可以由n型TFT和p型TFT兩者形成或者僅由n型TFT或p型TFT形成。而且，對用于TFT的半導體膜的結晶性不存在特別的限制?？梢允褂梅蔷О雽w膜，或者可以使用晶體半導體膜。在該實施模式中描述的發(fā)光元件中，可以通過將第一層(空穴注入層)111和第二層(空穴輸運層)112提供為使得第二層112的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)比第一層(空穴注入層)111的深(大)，可以控制從第一層(空穴注入層)111到第二層(空穴輸運層)112中的空穴注入量。因此，可以抑制到第三層(發(fā)光層)113的空穴注入量；從而，可以實現元件效率的增加。而且，第一層(空穴注入層)111是使用這樣的復合材料形成的，其中受主物質被包含在具有高的空穴輸運屬性的物質中，由此不僅可以增加元件效率，而且還可以使驅動電壓的增加保持最小。[實施模式2]在實施模式2中，將描述本發(fā)明的這樣的發(fā)光元件，其除了控制空穴注入量的實施模式I中描述的結構之外還具有減小電子輸運率的結構。實施模式2中的發(fā)光元件包括第一電極、第二電極和設置在第一電極和第二電極之間的EL層。在該EL層中，從第一電極側起順序堆疊空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層和載流子控制層；并且只要空穴注入層由復合材料形成，并且空穴輸運層和空穴注入層被提供為使得空穴輸運層的HOMO能級(絕對值)變得比空穴注入層的深(高)，即是可接受的。對其他層不存在特別的限制。將描述如下情況，其中如圖4中所示，EL層103具有如下結構，其中從第一電極102側起堆疊第一層(空穴注入層)111、第二層(空穴輸運層)112、第三層(發(fā)光層)113、第 六層(載流子控制層)116、第四層(電子輸運層)114和第五層(電子注入層)115。在圖4中示出的發(fā)光元件的EL層103中，第一層(空穴注入層)111由復合材料形成，在該復合材料中受主物質被包含在具有高的空穴輸運屬性的物質中；因此，費米能級被移位并且在第一層(空穴注入層)111和第一電極102之間的界面附近出現能帶成頭。因此，第一電極102和第一層(空穴注入層)111之間的界面附近的注入勢壘變小(或者實際上消失)，并因此從第一電極102到第一層(空穴注入層)111的空穴的隧穿注入變?yōu)榭赡?，如同形成了歐姆接觸。第二層(空穴輸運層)112和第一層(空穴注入層)111被提供為使得第二層(空穴輸運層)112的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)變得比第一層(空穴注入層)111的高(大)。該結構使得可以抑制從第一層(空穴注入層)111到第二層(空穴輸運層)112中的空穴注入量。因此，相比于其中未提供第二層(空穴輸運層)112的能隙的情況，在該結構的情況中可以更加抑制到第三層(發(fā)光層)113中的空穴注入量。應當注意，具體地，第二層112的HOMO能級的絕對值優(yōu)選地比第一層111的HOMO能級的絕對值大出大于或等于0. IeV0應當注意，通過圖4中示出的結構，可以抑制到第三層(發(fā)光層)113中的空穴注入量。而且，通過在第二電極104和第三層(發(fā)光層)113之間提供第六層(載流子控制層)116，可以減小從第二電極104到達第三層(發(fā)光層)113之前的電子輸運率；因此，可以改善第三層(發(fā)光層)113中復合的載流子(電子和空穴)的平衡并且可以實現更高的元件效率。圖4中示出的本發(fā)明的結構在第三層(發(fā)光層)113包含具有電子輸運屬性的物質的情況中是特別有效的。在第三層(發(fā)光層)113包含具有電子輸運屬性的物質的情況中，發(fā)光區(qū)域位于第三層(發(fā)光層)113和第二層(空穴輸運層)112之間的界面附近。于是，如果因過多的空穴而在該界面附近生成陽離子，則由于陽離子作為淬滅劑，因此發(fā)光效率顯著下降。然而，由于本發(fā)明的結構抑制了空穴的注入量，因此可以抑制第三層(發(fā)光層)113周圍陽離子的生成和發(fā)光效率的下降。因此，可以形成具有高的發(fā)光效率的發(fā)光元件。在實施模式2中，第一電極102用作陽極并且第二電極104用作陰極。換言之，在將電壓施加到每個電極從而使第一電極102的電位高于第二電極104的電位時,可以發(fā)射光。下面將參照圖5A和5B描述實施模式2中的發(fā)光兀件的結構?；?01用作發(fā)光元件的支撐物。應當注意，對于基板101，可以使用實施模式I中描述的任何基板。對于在基板101上方形成的第一電極102，優(yōu)選地使用具有高的功函數(具體地，大于或等于4. OeV的功函數)的金屬、合金、導電化合物、或其混合物等，并且可以使用與實施模式I中描述的類似的物質。
在第一電極102上方形成的EL層103中，從第一電極102側起第一層(空穴注入層)111、第二層(空穴輸運層)112和第三層(發(fā)光層)113以此順序堆疊的結構，以及對于每個層可以使用的形成方法和材料，與實施模式I中的類似。因此，在實施模式2中省略其描述。除了實施模式I中描述的結構之外，實施模式2還具有如下特征在第三層(發(fā)光層)113和第二電極104之間提供減小載流子(電子)輸運率的第六層(在下文中該層被稱為“載流子控制層”)116 ;然而，對于載流子控制層的結構，可以使用兩種方法(用于動力學地控制載流子輸運率的方法和用于熱力學地控制載流子輸運率的方法)。對于第一方法，將描述通過第六層(載流子控制層)116動力學地減小載流子(電子)輸運率的情況。圖6A和6B是其概念示圖。EL層103形成在第一電極102和第二電極104之間。作為EL層103中包括的多個層，從第一電極102側起，第一層(空穴注入層)111、第二層(空穴輸運層)112、第三層(發(fā)光層)113、第六層(載流子控制層)116、第四層(電子輸運層)114和第五層(電子注入層)115被以此順序形成。第六層(載流子控制層)116由兩種或更多種有機化合物形成。這里，描述了如圖6B中所示的第六層(載流子控制層)116由兩種有機化合物(即第一有機化合物201和第二有機化合物202)形成的情況。應當注意，具有高的電子輸運屬性的有機化合物(電子輸運有機化合物)用作第一有機化合物201，并且具有高的空穴輸運屬性的有機化合物(空穴輸運有機化合物)用作第二有機化合物202。用于第二有機化合物202和第一有機化合物201的有機化合物具有相互接近的LUMO能級。具體地，第二有機化合物202的最低未被占用分子軌道能級(LUM0能級)的絕對值和第一有機化合物201的LUMO能級的絕對值之間的差優(yōu)選小于或等于0. 3eV，更優(yōu)選小于或等于0. 2eV。即，優(yōu)選的是，使作為載流子的電子容易地在第一有機化合物201和第二有機化合物202之間輸運。在該情況中，由于第二有機化合物202具有與第一有機化合物201接近的LUMO能級，因此可以注入電子。從具有電子輸運屬性的第一有機化合物201到具有空穴輸運屬性的第二有機化合物202中的電子注入的速率(V1)或者從第二有機化合物202到第一有機化合物201中的電子注入的速率(V2)小于第一有機化合物201之間的電子注入的速率(V)。因此，通過利用具有電子輸運屬性的第一有機化合物201和具有空穴輸運屬性的第二有機化合物202形成第六層116,相比于其中第六層116僅由第一有機化合物201形成的情況，可以減小第六層116中的電子輸運率。即，通過使用第一有機化合物201和第二有機化合物202形成第六層116，可以減小第六層116的載流子(電子)輸運率。應當注意，在第六層116由第一有機化合物201和第二有機化合物202形成的情況中，濃度被優(yōu)選地控制為使得第二有機化合物202的含量在質量比上小于總量的50%。更優(yōu)選地，濃度被控制為使得第二有機化合物202的含量大于或等于總量的lwt%并且小于或等于總量的20wt%。應當注意，具體地，可以使用如下物質作為第七層117中包含的第一有機化合物201 :諸如 Alq、Almq3、BeBq2, BAlq、Znq、ZnPBO 或 ZnBTZ 等金屬絡合物；諸如 PBD、0XD-7、TAZ、TPBI、BPhen 或 BCP 等雜環(huán)化合物；和諸如 CzPA、DPCzPA、DPPA, DNA, t-BuDNA、BANT、DPNS、DPNS2或TPB3等稠合芳族化合物。替代的，可以使用諸如聚[(9，9- 二己基芴-2，7- 二基)_共聚-(吡啶-3，5-二基)](PF-Py)或聚[(9，9_ 二辛基芴-2，7-二基)-共聚-(2，2'-吡啶-6，6' -二基)](PF-BPy)等高分子化合物。而且，對于第六層116中包含的第二有機化合物202，具體地，可以使用如下物質諸如9，10-二苯基蒽(DPAnth)或6，12-二甲氧基-5，11_ 二苯基_1，2-苯并菲等稠合芳族烴；諸如N，N- 二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(CzAlPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(DPhPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(PCAPA)、N，9- 二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基} 9H-咔唑-3-胺(PCAPBA)、N- (9，10- 二苯基-2-蒽基)-N, 9- 二苯基-9H-咔唑-3-胺(2PCAPA)、NPB (或a -NPD)、TPD、DFLDPBi或BSPB等芳族胺化合物；諸如香豆素7或香豆 素30等具有氨基的化合物可被使用。替代的，可以使用諸如PVK、PVTPA、PTPDMA或聚-TH)的高分子化合物。上述材料可以相互組合以形成第六層116，并且因此抑制從第一有機化合物201到第二有機化合物202或者從第二有機化合物202到第一有機化合物201的電子輸運，從而可以抑制第六層116的電子輸運率。而且，由于第六層116具有其中第二有機化合物202分散在第一有機化合物201中的結構，因此不易引發(fā)隨時間的結晶和聚集。因此，上述抑制電子輸運的效果不易隨時間改變。結果，載流子平衡也不易隨時間改變。這導致增加了發(fā)光元件的壽命，即，提高了可靠性。應當注意，在上述組合當中，作為第一有機化合物201的金屬絡合物和作為第二有機化合物202的芳族胺化合物的組合是優(yōu)選的。金屬絡合物具有大的偶極矩以及高的電子輸運屬性，而芳族胺化合物具有相對小的偶極矩以及高的空穴輸運屬性。因此，通過組合偶極矩彼此極大不同的物質，可以進一步增加上述抑制電子輸運的效果。具體地，在第一有機化合物201的偶極矩是P1并且第二有機化合物202的偶極矩是P2的情況下，則滿足P1/P2彡3是優(yōu)選的。例如，作為金屬絡合物的Alq的偶極矩是9. 40德拜(debye)，并且作為芳族胺化合物的2PCAPA的偶極矩是I. 15德拜。因此，在諸如金屬絡合物的具有電子輸運屬性的有機化合物用作第一有機化合物201并且諸如芳族胺化合物的具有空穴輸運屬性的有機化合物用作第二有機化合物202的情況下，優(yōu)選獲得P1A32 ^ 3。第六層116中包含的第二有機化合物的發(fā)射顏色和第三層(發(fā)光層)113中包含的具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)射顏色優(yōu)選是類似的顏色。具體地，第二有機化合物202的發(fā)射譜的峰值和具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)射譜的峰值之間的差優(yōu)選在30nm內。30nm內的差允許第二有機化合物202的發(fā)射顏色和具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)射顏色是類似的顏色。因此，即使第二有機化合物202因電壓改變等而發(fā)射光，仍可以抑制發(fā)射顏色的改變。對于第二方法，將描述通過第六層(載流子控制層)116熱力學地減小載流子(電子)輸運率的情況。圖7是其概念示圖(能帶圖)。EL層103被包括在第一電極102和第二電極104之間。作為EL層103中包括的多個層，從第一電極102側起，第一層(空穴注入層)111、第二層(空穴輸運層)112、第三層 (發(fā)光層)113、第六層(載流子控制層)116、第四層(電子輸運層)114和第五層(電子注入層)115被以此順序形成。第六層(載流子控制層)116由兩種或更多種有機化合物形成。這里，描述了這樣的情況，其中第六層(載流子控制層)116由兩種有機化合物(即第一有機化合物203和第二有機化合物204)形成。應當注意，具有高的電子輸運屬性的有機化合物(電子輸運有機化合物)用作第一有機化合物203，并且具有電子俘獲功能的有機化合物(電子俘獲有機化合物)用作第二有機化合物204。用作第一有機化合物203和第二有機化合物204的有機化合物具有相互遠離的LUMO能級。具體地，第二有機化合物204的最低未被占用分子軌道能級(LUM0能級)的絕對值優(yōu)選地比第一有機化合物203的LUMO能級的絕對值大出大于或等于0. 3eV。如圖7中所示，空穴通過第一層111和第二層112從第一電極102注入到第三層(發(fā)光層)114。另一方面，電子通過第五層115和第四層114從第二電極104注入到第六層(載流子控制層)116中。由于第六層116由具有電子輸運屬性的第一有機化合物203和具有電子俘獲屬性的第二有機化合物204形成，因此注入到第六層116中的電子進入第二有機化合物204的LUMO能級，而非第一有機化合物203的LUMO能級。因此，可以減小電子輸運率。因此，通過利用具有電子輸運屬性的第一有機化合物203和具有電子俘獲屬性的第二有機化合物204形成第六層116,相比于第六層116僅由第一有機化合物203形成的情況，可以減小第六層116中的電子輸運率。即，通過使用第一有機化合物203和第二有機化合物204形成第六層116，可以減小第六層116的載流子(電子)輸運率。應當注意，在第六層116由第一有機化合物203和第二有機化合物204形成的情況中，濃度被控制為使得第二有機化合物204的含量在質量比上小于總量的50%。更優(yōu)選地，濃度被控制為使得第二有機化合物204的含量大于或等于總量的0. lwt%并且小于或等于總量的5wt%。應當注意，對于第六層116中包含的第一有機化合物203，具體地，可以使用金屬絡合物，諸如 Alq、Almq3、BeBq2, BAlq、Znq、BAlq、ZnPBO 或 ZnBTZ ;雜環(huán)化合物，諸如 PBD、0XD-7、TAZ、TPBI、BPhen 或 BCP ;或稠合芳族化合物，諸如 CzPA、DPCzPA、DPPA、DNA、t_BuDNA、BANT、DPNS、DPNS2 或 TPB3。替代的，可以使用諸如聚[(9，9-二己基芴-2,7-二基)_共聚_(吡啶-3，5-二基)](PF-Py)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-共聚-(2，2'-吡啶 _6，6' -二基)](PF-BPy)等高分子化合物。特別地，優(yōu)選金屬絡合物相對于電子是穩(wěn)定的。對于第六層116中包含的第二有機化合物204，可以使用下文給出的任何物質。應當注意，盡管第二有機化合物204自身可以發(fā)射光，但是在該情況中，第三層(發(fā)光層)113的發(fā)射顏色和第二有機化合物204的發(fā)射顏色優(yōu)選是類似的顏色以便于保持發(fā)光元件的色純。例如，在第三層113中包含的有機化合物是諸如YGA2S或YGAPA的呈現淡藍色發(fā)光的有機化合物的情況中，第二有機化合物204優(yōu)選是諸如吖啶酮、香豆素102、香豆素6H、香豆素480D或香豆素30的呈現在藍光到藍綠光范圍中的發(fā)射的化合物。
而且，在第三層(發(fā)光層)113中包含的有機化合物是諸如2PCAPA、2PCABPhA、2DPAPA、2DPABPhA、2YGABPhA或DPhAPhA的呈現淡綠色發(fā)光的有機化合物的情況中，第二有機化合物204優(yōu)選是諸如N，N' -二甲基喹吖啶酮(DMQd)、N，N' -二苯基喹吖啶酮(DPQd),9, 18-二氫苯并[h]苯并[7,8]喹[2，3-b]吖啶 _7，16-二酮(DMNQd-I )、9，18-二氫-9，18- 二氫苯并[h]苯并[7，8]喹[2，3-b]吖啶-7，16- 二酮(DMNQd_2)、香豆素30、香豆素6、香豆素545T或香豆素153等呈現藍綠色到黃綠色范圍中的發(fā)光的化合物。替代的，當第三層(發(fā)光層)113中包含的有機化合物是諸如紅熒烯或BPT的呈現淡黃色發(fā)光的有機化合物的情況中，第二有機化合物204優(yōu)選是諸如DMQd或(2-{2-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]乙烯基}-6_甲基-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈(DCMCz)等呈現黃綠色到黃橙色范圍中的發(fā)光的化合物。替代的，當第三層(發(fā)光層)113中包含的有機化合物是諸如p-mPhTD或p-mPhAFD的呈現淡紅色發(fā)光的有機化合物的情況中，第二有機化合物204優(yōu)選是諸如2-{2-[4-( 二甲基氨基)苯基]乙烯基}-6_甲基-4H-吡喃-4-亞基)丙二腈(DCM1)、{2-甲基-6-[2-(2，3，6，7-四氫-111，511-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(DCM2)、{2-(1, I-二甲基乙基)-6-[2-(2，3，6，7_ 四氫 _1，1，7，7-四甲基-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亞基}丙二腈(DCJTB)或尼羅紅(Nile red)的呈現橙色到紅色范圍中的發(fā)光的化合物。在第三層(發(fā)光層)113中包含的發(fā)光材料是磷光材料的情況中，第二有機化合物204優(yōu)選也是磷光化合物。例如，當發(fā)光材料是呈現紅色發(fā)光的上文給出的Ir (btp)2(acac)時，第二有機化合物204可以是諸如(乙酰丙酮)二 [2，3-二(4-氟苯基)喹喔啉]銥(Ir(Fdpq)2(acac))的紅色磷光材料。應當注意，這些化合物是用于發(fā)光元件的化合物當中的具有低的LUMO能級的化合物。因此，通過將該化合物添加到上述第一有機化合物203，可以呈現優(yōu)秀的電子俘獲屬性。對于第二有機化合物204，在上文給出的化合物當中，優(yōu)選地使用諸如DMQd、DPQcUDMNQd-I或DMNQd-2的喹吖啶酮衍生物因為其是化學穩(wěn)定的。即，通過應用喹吖啶酮衍生物，特別地可以延長發(fā)光元件的壽命。而且，由于喹吖啶酮衍生物呈現淡綠色發(fā)光，因此本發(fā)明的發(fā)光元件的元件結構對于淡綠色發(fā)光元件是特別有效的。由于在制造全彩色顯示器時綠色是需要最高亮度的顏色，因此存在淡綠色發(fā)光元件在一些情況中比其他顏色的發(fā)光元件更快劣化的情形。然而，通過應用本發(fā)明可以抑制該問題。應當注意，如上文所述，第二有機化合物204的LUMO能級的絕對值優(yōu)選比第一有機化合物203的LUMO能級的絕對值大出大于或等于0. 3eV。因此，依賴于用于第二有機化合物204的物質的種類，可以適當地選擇第一有機化合物203以便于滿足上述條件。而且，第三層113中包含的具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)射顏色和第六層116中包含的第二有機化合物204的發(fā)射顏色優(yōu)選是類似的顏色。因此，具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)射譜的峰值和第二有機化合物204的發(fā)射譜的峰值之間的差優(yōu)選在30nm內。30nm內的差允許具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)射顏色和第二有機化合物204的發(fā)射顏色是類似的顏色。因此，即使第二有機化合物因電壓改變等而發(fā)射光，仍可以抑制發(fā)射顏色的改變。應當注意，第二有機化合物204并非必需發(fā)射光。例如，在具有高的發(fā)光屬性的物質具有較高的發(fā)光效率時，優(yōu)選的是將第六層116中的第二有機化合物204的濃度控制為使得僅基本上獲得具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)光(以將第二有機化合物204的濃度設定為略微低于具有高的發(fā)光屬性的物質的濃度，從而可以抑制第二有機化合物204的發(fā)光)。在該情況中，具有高的發(fā)光屬性的物質的發(fā)射顏色和第二有機化合物204的發(fā)射顏色是類似的顏色(即，它們具有基本上相同的能隙的能級)。因此，能量不易于從具有高的發(fā)光屬性的物質傳輸到第二有機化合物204，并且因此可以獲得高的發(fā)光效率。應當注意，在該情況中，第二有機化合物204優(yōu)選是香豆素衍生物，諸如香豆素102、香豆素6H、香豆素480D、香豆素30、香豆素6、香豆素545T或香豆素153。由于香豆素衍生物具有相對低的電子俘獲屬性，因此添加到第一有機化合物203的香豆素衍生物的濃度可以是相對高的。即，可以容易地控制濃度，并且可以形成具有用于控制載流子輸運的所需屬性的層。而且，由于香豆素衍生物具有高的發(fā)光效率，因此即使第二有機化合物204發(fā)射光，仍可以抑制整個發(fā)光元件的效率下降。 應當注意，本發(fā)明中的第六層116可以通過上述兩種方法(用于動力學地控制載流子輸運的方法和用于熱力學地控制載流子輸運的方法)形成，并且在任一結構中第六層116的厚度優(yōu)選大于或等于5nm并且小于或等于20nm。這是因為，如果該厚度是更大的，則電子輸運率的過度下降導致驅動電壓的增加，而如果該厚度是更小的，則可能削弱控制載流子輸運的功能。由于本發(fā)明中的第六層116是用于控制電子輸運率的層，因此第六層116可以形成在第二電極104和第三層(發(fā)光層)113之間。更優(yōu)選地，第六層116被形成為與第三層(發(fā)光層)113接觸。第六層116被提供為與第三層(發(fā)光層)113接觸，可以直接控制到第三層(發(fā)光層)113中的電子注入；因此可以進一步抑制第三層(發(fā)光層)113中的載流子平衡隨時間的改變，并且在提高元件壽命方面可以獲得大的效果。應當注意，在第六層116被形成為與第三層(發(fā)光層)113接觸的情況中，第六層116中包含的第一有機化合物(201和203)和第三層(發(fā)光層)113中大量包含的有機化合物優(yōu)選是不同的有機化合物。特別地，在第三層(發(fā)光層)113包含具有高的發(fā)光屬性的物質被分散在其中的物質(第三有機化合物)和所述具有高的發(fā)光屬性的物質(第四有機化合物)的情況中，第三有機化合物和第一有機化合物(201和203)優(yōu)選是不同的有機化合物。通過該結構，也抑制了第一有機化合物(201和203)和第三有機化合物之間的從第六層116到第三層(發(fā)光層)113的載流子(電子)輸運，并且可以進一步增強通過提供第六層116獲得的效果。而且，由于第六層116包含兩種或更多種物質，因此通過控制物質的組合、其混合t匕、或層的厚度等，可以精確地控制載流子平衡。因此，相比于傳統(tǒng)方式可以更加容易地控制載流子平衡。而且，由于使用有機化合物控制載流子輸運，在第六層116中其混合比是較小的，因此相比于使用一種物質進行控制的情況，載流子平衡不易改變。因此，可以實現不易隨時間改變并且具有長的壽命的發(fā)光元件。在EL層103中，盡管第四層(電子輸運層)114和第五層(電子注入層)115以此順序堆疊在上述第六層(載流子控制層)116上方，但是其結構、形成方法和可用于每個層的材料與實施模式I中描述的類似。因此，實施模式2中省略了相關描述。接著，在第五層(電子注入層)115上方形成第二電極104。應當注意，可用于第二電極104的形成方法和材料也與實施模式I中描述的類似。因此，實施模式2中省略了相關描述。而且，在實施模式2中，在僅有第一電極102是具有光透射屬性的電極的情況中，如圖3A中所示，通過第一電極102從基板101側提取從EL層103發(fā)射的光。替代的，在僅有第二電極104是具有光透射屬性的電極的情況中，如圖3 B中所示，通過第二電極104從基板101側的相反側提取從EL層103發(fā)射的光。另外替代的，當第一電極102和第二電極104均為具有光透射屬性的電極時,如圖3C中所不,通過第一電極102和第二電極104從基板101側和相反側提取從EL層103發(fā)射的光。應當注意，在第一電極102和第二電極104之間提供的層的結構不限于上述結構。應當注意，可以使用不同于上述結構的任何結構，只要該結構至少包括作為空穴注入層的第一層111、作為空穴輸運層的第二層112、作為發(fā)光層的第三層113和作為載流子控制層的第六層116，并且對物質進行選擇使得用于第二層112的物質的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)比用于第一層111的物質的深(大)。替代的，如圖5B中所示，可以使用如下結構，其中用作陰極的第二電極104、EL層103和用作陽極的第一電極102以此順序堆疊在基板101上方。應當注意，在該情況中EL層103具有如下結構，其中第五層115、第四層114、第六層116、第三層113、第二層112、第一層111和第一電極102以此順序堆疊在第二電極104上方。應當注意，通過使用本發(fā)明的發(fā)光元件，可以制造無源矩陣發(fā)光設備或其中通過薄膜晶體管(TFT)控制發(fā)光元件的驅動的有源矩陣發(fā)光設備。應當注意，在制造有源矩陣發(fā)光設備的情況中對TFT結構不存在特別的限制。例如，可以適當地使用交錯TFT或者反向交錯TFT。而且，在TFT基板上方形成的驅動器電路可由n型TFT和p型TFT兩者形成或者僅由n型TFT或p型TFT形成。而且，對用于TFT的半導體膜的結晶性不存在特別的限制?？梢允褂梅蔷О雽w膜，或者可以使用晶體半導體膜。在實施模式2中描述的發(fā)光元件中，通過將第一層(空穴注入層)111和第二層(空穴輸運層)112提供為使得第二層112的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)(絕對值)t匕第一層(空穴注入層)111的深(大)，可以抑制從第一層(空穴注入層)111到第二層(空穴輸運層)112中的空穴注入量。因此，可以抑制到第三層(發(fā)光層)113中的空穴注入量；因此，可以增加元件效率。而且，第一層(空穴注入層)111是使用這樣的復合材料形成的，其中受主物質被包含在具有高的空穴輸運屬性的物質中，從而不僅可以增加元件效率，而且還可以使驅動電壓的增加保持最小。另一方面，在第二電極104和第三層(發(fā)光層)113之間提供第六層116以減小載流子(電子)的輸運率；因此，相比于傳統(tǒng)方式，因快的輸運率目前形成在第三層(發(fā)光層)113和第四層(空穴輸運層)114之間的界面附近的發(fā)射區(qū)域可以更加集中地形成在第三層(發(fā)光層)113中。而且，提供第六層116以減小載流子(電子)輸運率；因此，可以防止因從第三層(發(fā)光層)113到達第二層(空穴輸運層)112的對發(fā)光沒有貢獻的載流子(電子)所引起的第二層(空穴輸運層)112的劣化。而且，通過減小載流子(電子)輸運率，不僅可以控制到第三層(發(fā)光層)113中的載流子(電子)注入量，還可以阻止被抑制的載流子(電子)注入量隨時間改變。因此，由于可以防止因平衡隨時間的劣化而導致的復合概率的下降，因此還可以實現元件壽命的提高(抑制亮度隨時間的劣化)。在該實施模式中描述的結構的情況中，由于注入到第三層113中的載流子(空穴或電子)被抑制，因此改進了第三層113中的載流子平衡并且同時增加了復合的概率；因此,可以增加發(fā)光效率。應當注意，實施模式2可以適當地與實施模式I中描述的任何結構組合。[實施模式3]在實施模式3中,將參照圖8描述具有實施模式I和2中描述的發(fā)光兀件的多個EL層的發(fā)光元件(在下文中，該發(fā)光元件被稱為“堆疊型發(fā)光元件”)。該發(fā)光元件是在第一 電極801和第二電極802之間具有多個EL層(第一 EL層803和第二 EL層804)的堆疊型發(fā)光元件。應當注意，盡管實施模式3中描述了兩個EL層的結構，但是可以使用具有三個或更多個EL層的結構。在實施模式3中，第一電極801用作陽極并且第二電極802用作陰極。應當注意，可以使第一電極801和第二電極802具有與實施模式I中描述的類似的結構。而且,對于多個EL層(第一 EL層803和第二 EL層804)，可以使用與實施模式I和2中描述的類似的結構。應當注意，第一 EL層803和第二 EL層804的結構可以彼此相同或不同，并且可以與實施模式I或2中描述的類似。而且，在多個EL層(第一 EL層803和第二 EL層804)之間提供了電荷生成層805。電荷生成層805具有在電壓被施加到第一電極801和第二電極802時將電子注入到一個EL層中并且將空穴注入到另一 EL層中的功能。在實施模式3中，當施加電壓從而使第一電極801的電位高于第二電極802的電位時，電荷生成層805將電子注入到第一 EL層803中并且將空穴注入到第二 EL層804中。應當注意，就光提取效率而言，電荷生成層805優(yōu)選具有光透射屬性。而且，即使在電荷生成層805具有比第一電極801和第二電極802低的導電率時，電荷生成層805仍起作用。電荷生成層805可以具有其中受主物質被添加到具有高的空穴輸運屬性的物質的結構或者其中施主物質被添加到具有高的電子輸運屬性的物質的結構。替代的，可以堆疊這兩種結構。
在受主物質被添加到具有高的空穴輸運屬性的物質的結構的情況中，可以使用諸如4，4' -二 [N-(l-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(NPB或a-NPD)、N，N' -二(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基-[l，r -聯苯基]-4,4'-聯胺(TPD)、4，4'，4〃_三(N，N_ 二苯基氨基)三苯胺(TDATA)、4，4'，4〃_三[N_(3_甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(MTDATA)或4，4' -二 [N-(螺-9，9'-聯芴-2-基)-N-苯基氨基]-1，I'-聯苯(BSPB)等的芳族胺化合物作為具有高的空穴輸運屬性的物質。這里給出的物質主要是具有大于或等于10-6cm2/Vs的空穴遷移率的物質。然而，可以使用不同于上述物質的任何物質，只要該物質是空穴輸運屬性高于電子輸運屬性的物質。而且，可以給出7，7，8，8，-四氰基-2，3，5，6-四氟1，6_ 二亞甲基環(huán)己2，5_ 二烯(f4-tcnq)、四氯代苯對醌等作為受主物質。此外，可以給出過渡金屬氧化物。此外，可以給出屬于元素周期表中的族4至族8的金屬的氧化物。具體地，由于氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鎢、氧化錳和氧化錸的電子接受屬性是高的，因此它們是優(yōu)選的。由于氧化鑰即使在空氣中也是穩(wěn)定的、具有低的吸濕屬性并且易于加工，因此是特別優(yōu)選的。另一方面，在施主物質被添加到具有高的電子輸運屬性的物質的結構的情況中，可以使用具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬絡合物作為具有高的電子輸運屬性的物質，諸如三(8-羥基喹啉)鋁(III) (Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III) (Almq3)、二(10-羥基苯并[h]_羥基喹啉 )鈹(II) (BeBq2)、或二(2-甲基_8_羥基喹啉)(4_苯基苯酚)鋁(III) (BAlq)等。替代的，可以使用具有基于噴V唑的或基于噻唑的配位體的金屬絡合物，諸如二 [2-(2-苯并#卩坐基)苯酚]鋅(Zn(BOX)2)、或二 [2-(2-苯并噻唑基)苯酚]鋒(Zn (BTZ) 2)等。而且，替代的，還可以使用2- (4-聯苯基)-5- (4-叔丁基苯基)-I, 3, 4-鳴二唑(PBD)、1，3-二 [5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4_ 蟋二唑-2-基]苯((《0-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(TAZ)、向紅菲咯啉(BPhen)或浴銅靈(BCP)等，而不是金屬絡合物。這里給出的物質主要是具有10_6cm2/Vs或更大的電子遷移率的物質。然而，可以使用不同于上述物質的任何物質，只要該物質是電子輸運屬性高于空穴輸運屬性的物質。而且,對于施主物質,可以使用堿金屬、堿土金屬、稀土金屬、屬于兀素周期表的族13的金屬、或者其氧化物或碳酸鹽。具體地,優(yōu)選使用鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、^(Ca)、鐿(Yb)、銦(In)、氧化鋰、或碳酸銫等。替代的，對于施主物質可以使用諸如四硫雜并四苯(tetrathianaphthacene )的有機化合物。應當注意，通過利用任何上述材料形成電荷生成層805，可以抑制堆疊EL層的情況中的驅動電壓的增加。盡管實施模式3中描述了具有兩個EL層的發(fā)光元件，但是本發(fā)明可以類似地應用于堆疊三個或更多個EL層的發(fā)光元件。如實施模式3的發(fā)光元件那般，多個EL層被配置為通過在一對電極之間的電荷生成層相互分隔，從而可以在高亮度的區(qū)域中實現具有長壽命的元件，同時電流密度保持為低的。而且，作為應用實例，在將發(fā)光元件應用于照明時，可以抑制因電極材料的電阻引起的電壓下降，并且因此可以實現大面積的均勻發(fā)射。而且，可以實現可以在低電壓下驅動并且具有低功耗的發(fā)光設備。而且，當EL層具有不同的發(fā)射顏色時，可以從整個發(fā)光元件獲得所需的發(fā)射顏色。例如，在具有兩個EL層的發(fā)光元件中，在使第一 EL層的發(fā)射顏色和第二 EL層的發(fā)射顏色是互補色時，可以獲得如下發(fā)光元件，從整個該發(fā)光元件發(fā)射白色光。應當注意，互補色意指在被混合時可以產生消色差顏色的顏色。即，通過混合來自其發(fā)射顏色是互補色的物質的光，可以獲得白色發(fā)光。而且在例如具有三個EL層的發(fā)光元件中，當第一 EL層的發(fā)射顏色是紅色，第二 EL層的發(fā)射顏色是綠色并且第三EL層的發(fā)射顏色是藍色時，可以類似地從整個發(fā)光元件獲得白色光。應當注意，實施模式3可以適當地與實施模式I或2中描述的任何結構組合。[實施模式4]在實施模式4中，將參照圖9A和9B描述在像素部分中具有本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光設備。應當注意，圖9A是示出發(fā)光設備的頂視圖，而圖9B是沿圖9A的線A-A'和B-B'截取的截面視圖。在圖9A中，虛線指示的部分901是驅動器電路部分(源極側驅動器電路)；虛線指示的部分902是像素部分；并且虛線指示的部分903是驅動器電路部分(柵極側驅動器電路)。而且，參考數字904表示密封基板；參考數字905表示密封劑；并且密封劑905包圍的部分是空間907。應當注意，引線908是用于傳送待輸入到源極側驅動器電路901和柵極側驅動器電路903的信號的布線，并且從將成為外部輸入端子的柔性印刷電路(FPC) 909接收諸如視頻信號、時鐘信號、啟動信號和重置信號的信號。應當注意，盡管這里僅示出了 FPC，但是FPC可以配備有印刷布線板(PWB)。而且，本說明書中的發(fā)光設備不僅包括發(fā)光設備自身而 且還包括配備有FPC或PWB的發(fā)光設備。接著，將參照圖9B描述截面結構。盡管驅動器電路部分和像素部分是在元件基板910上方形成的，但是這里示出了像素部分902中的一個像素和作為驅動器電路部分的源極側驅動器電路901。應當注意，作為n溝道TFT 923和p溝道TFT 924的組合的CMOS電路被形成為源極側驅動器電路901。而且，每個驅動器電路部分可以是多種電路中的任何電路，諸如CMOS電路、PMOS電路和NMOS電路。在該實施模式中，盡管描述了驅動器電路形成在基板上方的驅動器集成型結構，但是驅動器電路并不必需要形成在基板上方，而是可以形成在基板外部。而且，像素部分902由多個像素形成，每個像素包括開關TFT911、電流控制TFT912和第一電極913，第一電極913電氣連接到電流控制TFT 912的漏極。應當注意，絕緣體914被形成為覆蓋第一電極913的端部。而且，絕緣體914優(yōu)選被形成為具有彎曲表面，該彎曲表面具有在其上端部和下端部處的彎曲，以便于實現有利的覆蓋。例如，正性光敏丙烯酸用作絕緣體914的材料，從而使絕緣體914可被形成為具有彎曲表面，該彎曲表面僅在上端部處具有曲率半徑(大于或等于0. 2 y m并且小于或等于3 y m)。而且，通過光照射變得不溶于蝕刻劑的負性材料或者通過光照射變得可溶于蝕刻劑的正性材料可以用作絕緣體914。EL層916和第二電極917在第一電極913上方形成。這里,可以使用多種金屬、合金和導電化合物或者它們的混合物中的任何材料作為用于第一電極913的材料。應當注意，作為具體材料，可以使用實施模式I中描述的材料作為用于第一層的材料。而且，通過諸如使用蒸發(fā)掩模的蒸發(fā)方法、噴墨方法和旋涂方法的多種方法中的任何方法，來形成EL層916。EL層916具有實施模式I或2中描述的結構。而且，可以使用低分子化合物或高分子化合物(包括低聚物和樹形化合物)作為用于EL層916的材料。而且，對于用于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。而且，可以使用多種金屬、合金和導電化合物或者它們的混合物中的任何材料作為用于第二電極917的材料。當第二電極917用作陰極時，優(yōu)選的是，使用這些材料當中的具有低的功函數(小于或等于3. SeV的功函數)的任何金屬、合金和導電化合物或者它們的混合物。例如，可以給出屬于元素周期表的族I或2的元素，即諸如鋰(Li)和銫(Cs)的堿金屬和諸如鎂(Mg)、|丐(Ca)和銀(Sr)的堿土金屬；或包含這些金屬的合金(MgAg或AlLi)
坐寸o
應當注意，在EL層916中生成的光透射通過第二電極917的情況中，對于第二電極917，還可以使用堆疊的具有減小的厚度的金屬薄膜和透明導電膜(氧化銦錫(IT0)、包含娃或氧化娃的氧化銦錫、氧化銦鋅(IZ0)、或者包含氧化鶴和氧化鋅的氧化銦(IWZ0))。而且，提供了如下結構，其中使用密封劑905使密封基板904附著到元件基板910，從而在元件基板910、密封基板904和密封劑905所圍繞的空間907中提供發(fā)光元件918。應當注意，空間907填充有填料。存在如下情況空間907填充有惰性氣體(氮或氬等)，以及空間907填充有密封劑905。應當注意，基于環(huán)氧的樹脂優(yōu)選用于密封劑905。而且，優(yōu)選的是，這些材料幾乎不傳送水或氧。而且，可以使用由玻璃纖維強化塑料(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、或丙烯酸 等形成的塑料基板，而不是玻璃基板或石英基板，來作為密封基板904。如上文所述，可以獲得具有本發(fā)明的發(fā)光元件的有源矩陣發(fā)光設備。而且，本發(fā)明的發(fā)光元件可以用于無源矩陣發(fā)光設備而非上述有源矩陣發(fā)光設備。圖IOA和IOB是使用本發(fā)明的發(fā)光元件的無源矩陣發(fā)光設備的透視圖和截面視圖。應當注意，圖IOA是發(fā)光設備的透視圖，而圖IOB是沿圖IOA的線X-Y截取的截面視圖。在圖IOA和IOB中，在基板1001上方在第一電極1002和第二電極1003之間提供EL層1004。并且第一電極的端部被絕緣層1005覆蓋。此外，在絕緣層1005上方提供分隔層1006。分隔層1006的側壁具有傾斜，以使得一個側壁和另一側壁之間的距離隨著側壁接近于基板表面而變窄。換言之，在分隔層1006的較短邊的方向中截取的截面具有梯形形狀，并且該梯形的底邊(與絕緣層1005的表面平行并且與絕緣層1005接觸的梯形的邊)比該梯形的頂邊(與絕緣層1005的表面平行并且未與絕緣層1005接觸的梯形的邊)短。以該方式提供分隔層1006可以防止發(fā)光元件因靜電等而有缺陷。因此，可以獲得利用本發(fā)明的發(fā)光元件的無源矩陣發(fā)光設備。應當注意，該實施模式中描述的任何發(fā)光設備(有源矩陣發(fā)光設備和無源矩陣發(fā)光設備)是使用具有高的發(fā)光效率的本發(fā)明的發(fā)光元件形成的，并且因此可以獲得具有減小的功耗的發(fā)光設備。應當注意，實施模式4可以適當地與實施模式I至3中描述的任何結構組合。[實施模式5]在實施模式5中，將描述包括實施模式4中描述的本發(fā)明的發(fā)光設備作為其一部分的電子設備。電子設備的示例包括相機(諸如攝像機或數字照相機)、護目鏡型顯示器、導航系統(tǒng)、音頻重放設備(例如，汽車音頻系統(tǒng)和音頻系統(tǒng))、計算機、游戲機、便攜式信息終端(例如，移動計算機、蜂窩電話、便攜式游戲機和電子書)、其中提供記錄介質的圖像重放設備(具體地，能夠重放諸如數字多用途光盤(DVD)的記錄媒體并且配備有可以顯示圖像的顯示單元的設備)等。圖IlA至IlD中示出了這些電子設備的具體示例。圖IlA示出了根據本發(fā)明的電視機，其包括殼體9101、支撐底座9102、顯示部分9103、揚聲器部分9104、視頻輸入端子9105等。在該電視機中，本發(fā)明的發(fā)光設備可以應用于顯示部分9103。由于本發(fā)明的發(fā)光設備具有高發(fā)光效率的特征，因此通過應用本發(fā)明的發(fā)光設備可以獲得具有減小的功耗的電視機。圖IlB示出了根據本發(fā)明的計算機，其包括主體9201、殼體9202、顯示部分9203、鍵盤9204、外部連接端口 9205、指向設備9206等。在該計算機中，本發(fā)明的發(fā)光設備可以應用于顯示部分9203。由于本發(fā)明的發(fā)光設備具有高發(fā)光效率的特征，因此通過應用本發(fā)明的發(fā)光設備可以獲得具有減小的功耗的計算機。圖IlC示出了根據本發(fā)明的蜂窩電話，其包括主體9401、殼體9402、顯示部分9403、音頻輸入部分9404、音頻輸出部分9405、操作鍵9406、外部連接端口 9407、天線9408等。在該蜂窩電話中，本發(fā)明的發(fā)光設備可以應用于顯示部分9403。由于本發(fā)明的發(fā)光設備具有高發(fā)光效率的特征，因此通過應用本發(fā)明的發(fā)光設備可以獲得具有減小的功耗的蜂窩電話。圖IlD示出了根據本發(fā)明的相機，其包括主體9501、顯示部分9502、殼體9503、夕卜部連接端口 9504、遠程控制接收器9505、圖像接收器9506、電池9507、音頻輸入部分9508、操作鍵9509、目鏡部分9510等。在該相機中，本發(fā)明的發(fā)光設備可以應用于顯示部分9502。由于本發(fā)明的發(fā)光設備具有高發(fā)光效率的特征，因此通過應用本發(fā)明的發(fā)光設備可以獲得具有減小的功耗的相機。

如上文所述，本發(fā)明的發(fā)光設備的可應用范圍是廣的，從而使該發(fā)光設備可以應用到多種領域的電子設備。通過使用本發(fā)明的發(fā)光設備，可以獲得具有減小的功耗的電子設備。而且，本發(fā)明的發(fā)光設備還可以用作照明裝置。圖12示出了使用本發(fā)明的發(fā)光設備作為背光的液晶顯示設備的示例。圖12中示出的液晶顯示設備包括殼體1201、液晶層1202、背光1203和殼體1204。液晶層1202連接到驅動器IC 1205。而且，本發(fā)明的發(fā)光設備用作背光1203，通過端子1206向背光1203提供電流。使用本發(fā)明的發(fā)光設備作為如上文所述的液晶顯示設備的背光，可以獲得具有低功耗的背光。而且，由于本發(fā)明的發(fā)光顯示設備是表面發(fā)射照明裝置并且可被形成為具有大的面積，因此還可以獲得較大面積的背光。因此，可以獲得具有低功耗的較大面積的液晶顯示設備。圖13示出了應用本發(fā)明的發(fā)光設備被用作作為照明裝置的臺燈的示例。圖13中示出的臺燈包括殼體1301和光源1302，并且本發(fā)明的發(fā)光設備被用作光源1302。本發(fā)明的發(fā)光設備具有高發(fā)光效率的發(fā)光元件并且因此可以用作具有低功耗的臺燈。圖14示出了應用本發(fā)明的發(fā)光設備被用作室內照明裝置3001的示例。本發(fā)明的發(fā)光設備可被形成為具有大的面積并且因此可以用作大面積照明設備。而且，本發(fā)明的發(fā)光設備具有高發(fā)光效率的發(fā)光元件并且因此可以用作具有低功耗的照明裝置。如上文所述，在應用本發(fā)明的發(fā)光設備被用作室內照明設備1401的房間中，安放如使用圖IlA描述的本發(fā)明的電視機1402，并且因此可以觀看公共廣播和電影。應當注意，實施模式5可以適當地與實施模式I至4中描述的任何結構組合。[實施例I]在實施例I中，將描述作為本發(fā)明的發(fā)光元件的具有實施模式I中描述的結構的發(fā)光元件的制造方法，以及其元件特性的測量結果。應當注意，圖15中示出了該實施例中所描述的發(fā)光元件(發(fā)光元件I至4)的元件結構和將與這些發(fā)光元件比較的發(fā)光元件5的元件結構。而且，下文示出了實施例I中使用的有機化合物的結構式。[化學式I]
權利要求
1.一種發(fā)光兀件，包括 陽極和陰極之間的EL層， 其中所述EL層包括具有空穴注入屬性的第一層、具有空穴輸運屬性的第二層、具有發(fā)光屬性的第三層、以及控制電子輸運的第四層， 其中所述第一層和所述第二層插入在所述陽極和所述第三層之間， 其中所述第四層插入在所述陰極和所述第三層之間， 其中所述第四層包括具有電子輸運屬性的第一有機化合物以及具有電子俘獲屬性的第二有機化合物，并且其中所述第四層中第二有機化合物的濃度為大于或等于0. 1被％且小于或等于5wt%。
2.如權利要求I所述的發(fā)光元件，其中所述具有電子輸運屬性的第一有機化合物是金 屬絡合物。
3.如權利要求I所述的發(fā)光元件，其中所述具有電子俘獲屬性的第二有機化合物是香豆素衍生物或喹吖啶酮衍生物。
4.如權利要求I所述的發(fā)光元件，其中所述第二層的最高被占用分子軌道能級的絕對值大于所述第一層的最高被占用分子軌道能級的絕對值。
5.如權利要求I所述的發(fā)光元件，其中所述第一層包括復合材料，在該復合材料中在具有高的空穴輸運屬性的物質中包含有受主物質。
6.—種包括如權利要求I所述的發(fā)光兀件的發(fā)光設備。
7.一種包括如權利要求6所述的發(fā)光設備的電子設備。
8.一種包括如權利要求6所述的發(fā)光設備的照明設備。
9.一種發(fā)光兀件，包括 陽極和陰極之間的EL層， 其中所述EL層包括具有空穴注入屬性的第一層、具有空穴輸運屬性的第二層、具有發(fā)光屬性的第三層和控制電子輸運的第四層， 其中所述第一層和所述第二層插入在所述陽極和所述第三層之間， 其中所述第四層插入在所述陰極和所述第三層之間， 其中所述第四層包括具有電子輸運屬性的第一有機化合物和具有電子俘獲屬性的第二有機化合物，并且 其中所述第二有機化合物的最低未被占用分子軌道能級的絕對值比所述第一有機化合物的最低未被占用分子軌道能級的絕對值大出大于或等于0. 3eV。
10.如權利要求9所述的發(fā)光元件，所述具有電子輸運屬性的第一有機化合物是金屬絡合物。
11.如權利要求9所述的發(fā)光元件，其中所述具有電子俘獲屬性的第二有機化合物是香豆素衍生物或喹吖啶酮衍生物。
12.如權利要求9所述的發(fā)光元件，其中所述第二層的最高被占用分子軌道能級的絕對值大于所述第一層的最高被占用分子軌道能級的絕對值。
13.如權利要求9所述的發(fā)光兀件,其中所述第一層包括復合材料,在該復合材料中在具有高的空穴輸運屬性的物質中包含有受主物質。
14.一種包括如權利要求9所述的發(fā)光兀件的發(fā)光設備。
15.—種包括如權利要求14所述的發(fā)光設備的電子設備。
16.一種包括如權利要求14所述的發(fā)光設備的照明設備。
17.—種發(fā)光兀件,包括 陽極和陰極之間的EL層， 其中所述EL層包括具有空穴注入屬性的第一層、具有空穴輸運屬性的第二層、具有發(fā)光屬性的第三層、具有電子輸運屬性的第四層，具有電子注入屬性的第五層、以及用作載流子控制層的第六層， 其中所述第一層、第二層、第三層、第六層、第四層、第五層以此順序形成， 其中所述第六層包括具有電子輸運屬性的第一有機化合物和具有電子俘獲屬性的第二有機化合物， 其中所述第三層包括發(fā)光材料， 其中所述發(fā)光材料是磷光材料，并且 其中所述第二有機化合物是磷光材料。
18.如權利要求17所述的發(fā)光元件，其中所述發(fā)光材料的發(fā)射譜的峰值和所述第二有機化合物的發(fā)射譜的峰值之間的差在30nm內。
19.如權利要求17所述的發(fā)光元件，其中所述第二有機化合物的最低未被占用分子軌道能級的絕對值比所述第一有機化合物的最低未被占用分子軌道能級的絕對值大出大于或等于0. 3eVo
20.如權利要求17所述的發(fā)光元件，其中所述第六層的厚度為大于或等于5nm并且小于或等于20nm。
21.如權利要求17所述的發(fā)光元件，其中所述第二層的最高被占用分子軌道能級的絕對值大于所述第一層的最高被占用分子軌道能級的絕對值。
22.如權利要求17所述的發(fā)光兀件,其中所述第一層包括復合材料,在該復合材料中在具有高的空穴輸運屬性的物質中包含有受主物質。
23.—種包括如權利要求17所述的發(fā)光兀件的發(fā)光設備。
24.—種包括如權利要求23所述的發(fā)光設備的電子設備。
25.—種包括如權利要求23所述的發(fā)光設備的照明設備。
全文摘要
在包括處在一對電極之間的EL層的發(fā)光元件中，形成如下結構，其中該EL層至少包括在用作陽極的電極和具有發(fā)光屬性的第三層(發(fā)光層)之間的具有空穴注入屬性的第一層(空穴注入層)和具有空穴輸運屬性的第二層(空穴輸運層)；并且第二層的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)的絕對值大于第一層的最高被占用分子軌道能級(HOMO能級)的絕對值，從而使從用作陽極的電極側注入的空穴量被抑制，并且因此增加了發(fā)光元件的發(fā)光效率。
文檔編號H01L51/50GK102655223SQ20121015650
公開日2012年9月5日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權日2007年10月19日
發(fā)明者下垣智子, 瀨尾哲史, 鈴木恒德 申請人:株式會社半導體能源研究所