發光元件和使用它的發光器件的制作方法

專利名稱：發光元件和使用它的發光器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及在一對電極之間包括層的發光元件，其中層包括發光物質，特別地，涉及發光元件的結構。
背景技術：
近年來，大量用于顯示器件等的發光元件各自具有在一對電極之間夾入包括發光物質的層的結構。當通過一個電極發射的電子和另一個電極發射的空穴的重組形成的激發電子返回到基態時，這種發光元件就發光。
大量這些發光元件存在驅動電壓隨著發光時間累積而增加的問題。
為了解決這個問題，例如，專利文獻1公開了使用具有一定結構的化合物的有機EL元件，其中在驅動有機EL元件時驅動電壓的增加等得到抑制。
國際公布WO98/30071發明公開內容本發明的一個目的是提供隨著發光時間的累積驅動電壓增加較少的發光元件。本發明的另一個目的是提供隨著薄膜厚度的增加電阻值增加較少的發光元件。
在本發明的一個方面中，發光元件包括在彼此相對設置的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層和第三層。第一、第二和第三層被順序堆疊，將第二層插在第一和第三層之間。第一層接觸第一電極，第三層接觸第二電極。第一層為產生空穴的層，而第二層為產生電子的層。第三層包括發光物質。第二層和第三層彼此接觸，從而當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時將第二層中產生的電子注入到第三層內。按照這種方式，發射光。
在本發明的另一個方面中，發光元件包括在彼此相對設置的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層和第三層。第一、第二和第三層被順序堆疊，將第二層插在第一和第三層之間。第一層接觸第一電極，第三層接觸第二電極。第一層為包括芳香胺化合物和對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的層。第二層包括電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質和對電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質表現出電子給予性質的物質。而且，第三層包括發光物質。第二層和第三層彼此接觸，從而當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時將第二層中產生的電子注入到第三層內。按照這種方式，發射光。
在本發明的另一個方面中，發光元件包括在彼此相對設置的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層和第三層。設置第一層比第二層更靠近第一電極，設置第三層比第二層更靠近第二電極。第一層為產生空穴的層，第二層為產生電子的層。第三層包括發光物質。第二層和第三層彼此接觸，從而當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時將第二層中產生的電子注入到第三層內。按照這種方式，發射光。
在本發明的另一個方面中，發光元件包括在彼此相對設置的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層和第三層。設置第一層比第二層更靠近第一電極，設置第三層比第二層更靠近第二電極。第一層為包括芳香胺化合物和對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的層。第二層包括電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質和對電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質表現出電子給予性質的物質。而且，第三層包括發光物質。第二層和第三層彼此接觸，從而當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時將第二層中產生的電子注入到第三層內。按照這種方式，發射光。
在本發明的另一個方面中，發光元件包括在彼此相對設置的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層和第三層。第一、第二和第三層被順序堆疊，將第二層插在第一和第三層之間。第一層為包括芳香胺化合物和對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的層。第二層包括電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質和對電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質表現出電子給予性質的物質。第三層具有包括發光層的x個層(x為給定的正整數)。第三層中包括的一個層接觸第二層，其第x層接觸第二電極。第一電極包括具有高反射率的導電材料。在第三層的發光層和第二層之間有y個層(y＜x，其中y為正整數)。第二層和第三層的所述接觸第二層的上面一個層彼此接觸，從而當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時將第二層中產生的電子注入到第三層的所述上面一個層內。按照這種方式，發射光。而且，調整第一層和第二層的厚度以滿足下面的表達式1、2和3nidi+niidii+Σk-1ynkdk+njdj=(2m-1)λ4---1]]>0≤dj≤demi-----------2di≥dii-----------3在表達式1、2和3中，ni表示第一層的折射率；di，第一層的厚度；nii，第二層的折射率；dii，第二層的厚度；nk，插在發光層和第二層之間的層的第k層(k為自然數)的折射率；dk，插在發光層和第二層之間的層的第k層的厚度；nj，發光層的折射率；dj，發光層的第一電極側表面和發光區域之間的距離；λ，發光元件發射的光的波長；m，給定的正整數；demi，發光層的厚度。
根據本發明，可得到驅動電壓隨著發光時間的累積增加較少的非常可靠的發光元件。
另外，根據本發明可得到電阻值隨產生空穴的層的厚度增加較少的發光元件。因此，可得到電極之間的距離能容易變化的發光元件。而且，可通過增加電極之間的距離防止由于電極表面的不平引起的電極之間的短路。另外，通過控制電極之間的距離，可容易地控制光程，從而得到最大光提取效率。另外，通過控制電極之間的距離，可容易地控制光程，從而減少發射光譜隨光提取表面和觀察者視線之間角度的變化。
此外，通過應用根據本發明得到的發光元件到發光器件，可得到能承受長時間使用的非常可靠的發光器件。此外，通過應用根據本發明得到的發光元件到具有顯示功能的發光器件，可得到能有效地發射光到外部并且顯示發射光譜隨光提取表面和觀察者視線之間角度變化較小的高清晰度圖象的發光器件。
附圖簡述在附圖中

圖1顯示了根據本發明發光元件的堆疊結構的一種方式；圖2顯示了根據本發明發光元件的堆疊結構的一種方式；圖3顯示了應用了本發明的發光器件的一種方式；圖4為說明應用了本發明的發光器件中所包括電路的一種方式的圖；圖5為應用了本發明的發光器件的頂視圖；圖6為說明應用了本發明的發光器件的幀操作一種方式的圖；圖7A-7C各自為應用了本發明的發光器件的橫截面圖；圖8A-8C顯示了應用了本發明的電子設備；圖9為顯示根據本發明的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖10為顯示根據本發明的發光元件的電流密度-亮度特性的圖；圖11為顯示根據本發明的發光元件的電壓-電流特性的圖；圖12為通過測量根據本發明的發光元件的電壓隨時間的變化得到的結果的圖；圖13為通過測量根據本發明的發光元件的亮度隨時間的變化得到的結果的圖；圖14顯示了根據本發明的發光元件的堆疊結構；圖15顯示了作為對比實施例的發光元件的堆疊結構；圖16為顯示根據本發明的發光元件和作為對比實施例的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖17為顯示根據本發明的發光元件和作為對比實施例的發光元件的電壓-電流特性的圖；圖18顯示了根據本發明的發光元件的堆疊結構；圖19為顯示根據本發明的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖20為顯示根據本發明的發光元件的電壓-電流特性的圖；圖21為顯示根據本發明的發光元件的亮度-電流效率特性的圖；圖22為顯示通過測量電流效率(cd/A)相對于層775和第一電極778之間的距離(nm)的變化得到的結果的圖；圖23A-23C為顯示通過測量光發射光譜形狀隨光提取表面和觀察者視線之間角度的變化得到的結果的圖；圖24顯示了根據本發明發光元件的堆疊結構的一種方式；圖25顯示了根據本發明的發光元件的堆疊結構；圖26為顯示根據本發明的發光元件的電壓-亮度特性的圖；圖27為顯示根據本發明的發光元件的電流密度-亮度特性的圖；圖28為顯示根據本發明的發光元件的亮度-電流特性的圖；圖29A-29C各自為顯示樣品1-7的透射光譜的圖；和圖30為應用了本發明的發光器件的透視圖。
實施發明的最佳方式下文中將參考附圖描述本發明的實施方式。注意本發明可以以多種不同的方式實施。本領域那些技術人員能容易地認識到，只要不脫離本發明的精神和范圍，就能以各種方式改變本文公開的實施方式和細節。本發明不應被解釋為限制于下面給出的實施方式的描述。
實施方式1將參考圖1所示的發光元件的橫截面圖描述本發明的一種方式。
發光元件包括在第一電極301和第二電極302之間的第一層311、第二層312和第三層313。第一層311、第二層312和第三層313被順序堆疊。第一層311接觸第一電極301，第三層313接觸第二電極302。
這種實施方式的發光元件按如下工作。當施加電壓使得第二電極302的電勢高于第一電極301的電勢時，空穴被從第一層311注入到第一電極301內，而電子被從第二層312注入到第三層313內。而且，空穴被從第二電極302注入到第三層313內。從第二電極302注入的空穴和從第二層312注入的電子在第三層313中重組，從而激發發光物質。發光物質在從激發態返回到基態時發射光。
下文中，將更詳細地描述每個層、電極等。
第一層311為產生空穴的層。對于產生空穴的層，例如，優選使用包含芳香胺化合物和對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的層。本文中，芳香胺化合物為具有芳基胺骨架的物質。在這類芳香胺化合物中，骨架中包括三苯基胺并具有400或以上的分子量的物質是尤其優選的。另外，在骨架中包括三苯基胺的芳香胺化合物中，骨架中包括稠合芳環如萘基的芳香胺是尤其優選的。通過使用骨架中包括三苯基胺和稠合芳環的芳香胺化合物，增加了發光元件的熱阻。例如，可給出芳香胺化合物，如4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(α-NPD)；4，4’-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯苯(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)；和4，4’-雙{N-[4-(N，N-二-間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基聯苯}(DNTPD)；1，3，5-三[N，N-二(間甲苯基)氨基]苯(m-MTDAB)；4，4’，4”-三(N-咔唑基)-三苯胺(TCTA)；2，3-雙(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(TPAQn)；2，2’，3，3’-四(4-二苯基氨基苯基)-6，6’-雙喹喔啉(D-TriPhAQn)；2，3-雙{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(NPADiBzQn)；等等。而且，對相對于芳香胺化合物具有電子接受性質的物質沒有特殊限制。例如，可使用氧化鉬、氧化釩、7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(TCNQ)、2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷(F4-TCNQ)等。第一層311優選包括對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質使得摩爾比值(即對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質/芳香胺化合物)在0.5-2的范圍內。
第二層312為產生電子的層。對于產生電子的層，例如，可給出包括具有電子傳輸性質的物質和對具有電子傳輸性質的物質表現出電子給予性質的物質的層。具有電子傳輸性質的物質為電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質。對具有電子傳輸性質的物質沒有特殊限制。例如，可使用金屬絡合物，如三(8-喹啉醇合)鋁(Alq3)；三(4-甲基-8-喹啉醇合)鋁(Almq3)；雙(10-羥基苯并[h]喹啉合)鈹(BeBq2)；雙(2-甲基-8-羥基喹啉醇合)-4-苯基苯酚合-鋁(BAlq)；雙[2-(2-羥基苯基)苯并唑合]鋅(Zn(BOX)2)；和雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑合]鋅(Zn(BTZ)2)。另外，還可使用以下的物質作為具有電子傳輸性質的物質2-(4-聯苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(PBD)；1，3-雙[5-(對-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯苯基)-1，2，4-三唑(TAZ)；3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯苯基)-1，2，4-三唑(p-EtTAZ)；紅菲繞啉(Bphen)；浴銅靈(BCP)等。而且，對相對于具有電子傳輸性質的物質表現出電子給予性質的物質沒有特殊限制。例如，可使用堿金屬如鋰和銫、堿土金屬如鎂和鈣、稀土金屬如鉺和鐿等。另外，可使用選自堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物的物質作為對電子傳輸物質表現出電子給予性質的物質，如氧化鋰(Li2O)、氧化鈣(CaO)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)和氧化鎂(MgO)。注意堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物等易于處理，因為它們反應性較小。優選地，第二層312包括相對于具有電子傳輸性質的物質具有電子給予性質的物質使得摩爾比值(即相對于具有電子傳輸性質的物質具有電子給予性質的物質/具有電子傳輸性質的物質)在0.5-2的范圍內。另外，第二層312可為n-型半導體，如氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、氧化錫和氧化鈦。
第三層313包含發光層。對第三層313的層結構沒有特殊限制，它可包括單一層或多個層。例如，如圖1所示，第三層313可包括電子傳輸層321、空穴傳輸層323和空穴注入層324以及發光層322。或者，第三層313可只包括發光層。
發光層322包含發光物質。本文中，發光物質為能發射具有所需波長的光并具有良好的發射效率的物質。對第三層313沒有特殊限制，但它優選為發光物質分散在該層中的層，其中形成該層的物質的能隙大于發光物質的能隙。因此，可防止發光物質發射的光由于發光物質的濃縮(concentration)而熄滅(go out)。此外，能隙表示LUMO級和HOMO級之間的能隙。
對發光物質沒有特殊限制。可使用能發射具有所需波長的光并具有良好發射效率的物質。為了得到紅色發光，例如，可使用表現出峰在600-680nm的發射光譜的以下物質4-二氰基亞甲基-2-異丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(DCJTI)；4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(DCJT)；4-二氰基亞甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(DCJTB)；periflanthene；2，5-二氰基-1，4-雙[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯等。為了得到綠色發光，可使用表現出峰在500-550nm的發射光譜的物質，如N，N’-二甲基喹吖啶酮(DMQd)；香豆素6；香豆素545T；和三(8-喹啉醇合)鋁(Alq3)。為了得到藍色發光，可使用表現出峰在420-500nm的發射光譜的以下物質9，10-雙(2-萘基)-叔丁基蒽(t-BuDNA)；9，9’-聯蒽；9，10-二苯基蒽(DPA)；9，10-雙(2-萘基)蒽(DNA)；雙(2-甲基-8-喹啉醇合)-4-苯基苯酚合-鎵(BGaq)；雙(2-甲基-8-喹啉醇合)-4-苯基苯酚合-鋁(BAlq)等。如上所述，除了發射熒光的這類物質外，還可使用發射磷光的物質作為發光物質，如雙[2-(3，5-雙(三氟甲基)苯基吡啶合-N，C2)銥(III)吡啶甲酸合(Ir(CF3ppy)2(pic))；雙[2-(4，6-二氟苯基)吡啶合]-N，C2’]銥(III)乙酰基丙酮合(Fir(acac))；雙[2-(4，6-二氟苯基)吡啶合]-N，C2’]銥(III)吡啶甲酸合(Fir(pic))；和三(2-苯基吡啶合-N，C2)銥(Ir(ppy)3)。
對用于分散發光物質的物質沒有特殊限制。例如，可使用蒽衍生物如9，10-雙(2-萘基)-叔丁基蒽(t-BuDNA)、咔唑衍生物如4，4’-雙(N-咔唑基)聯苯(CBP)、金屬絡合物如雙[2-(2-羥基苯基)吡啶合]鋅(Znpp2)和雙[2-(2-羥基苯基)苯并唑合]鋅(ZnBOX2)等。
在如上所述的發光元件中，第二層312內具有電子傳輸性質的物質和在第三層313的一個層，即接觸第二層312的層，內的物質之間電子親合勢的差異優選設為2eV或更少；更優選1.5eV或更少。當使用n-型半導體制造第二層312時，n型半導體的逸出功和第三層313的接觸第二層312的層內的物質的電子親合勢之間的差異優選設為2eV或更少；更優選1.5eV或更少。
另外，當第三層313具有這種實施方式中所示的結構時，接觸第二層312的第三層313的層對應于電子傳輸層321。當第三層313只包括發光層時，或當第三層313不包括電子傳輸層321等時，發光層對應于接觸第二層312的這個層。當發光層接觸第二層312時，與第二層312接觸的第三層313的層內的物質對應于分散發光物質的物質或發光物質本身。這是因為，在使用可發光而不會被分散并且具有良好載流子傳輸性質的發光物質如Alq3時，由發光物質本身制成的層可用作不被分散的發光層。因此，通過使第三層313接觸第二層312，可容易地將電子從第二層312注入到第三層313內。
優選地，通過使用能透射可見光的導電物質形成第一電極301和第二電極302中的一個或兩個。因此，發光層中產生的光可通過第一電極301和第二電極302中的至少一個被發射到外部。
對第一電極301沒有特殊限制。例如，可使用鋁、氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫、含2-20wt％氧化鋅的氧化銦作為第一電極。另外，可使用金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)等。
另外，對第二電極302沒有特殊限制；但是，當第二電極302具有具有注入空穴到第三層313內的功能時，象這種實施方式的發光元件一樣，第二電極302優選由具有高逸出功的物質制成。具體地，可使用氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫、含2-20wt％氧化鋅的氧化銦、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)等。另外，可通過例如濺射、蒸發等形成第二電極302。
如上所述，在這種實施方式中，電子傳輸層321被插入在第二層312和發光層322之間。電子傳輸層321具有傳輸注入的電子到發光層322內的功能。通過提供電子傳輸層321將第一電極301和第二層312與發光層322分開，可防止發光層中產生的光被金屬猝滅。
對電子傳輸層321沒有特殊限制，并可使用電子傳輸物質形成，例如Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、PBD、OXD-7、TAZ、p-EtTAZ、BPhen、BCP等。特別地，在這類電子傳輸物質中，優選使用電子遷移率為1×10-6cm2/Vs或更高的電子傳輸物質形成電子傳輸層321。因此，可降低發光元件的驅動電壓。另外，電子傳輸層321可具有通過堆疊包括上述物質的兩個或多個層形成的多層結構。
在這種實施方式中，如圖1中所示，在第二電極302和發光層322之間提供空穴傳輸層323。空穴傳輸層323具有將從第二電極302注入的空穴傳輸到發光層322的功能。通過提供空穴傳輸層323來形成第二電極302和發光層322之間的距離，發光層中產生的光可被防止被金屬猝滅。
對空穴傳輸層323沒有特殊限制，并可使用空穴傳輸物質形成。本文中，空穴傳輸物質為空穴遷移率高于電子遷移率的物質。可使用TPD、TDATA、MTDATA、DNTPD、m-MTDAB、TCTA、酞菁(H2PC)、銅酞菁(CuPc)、釩酞菁(VOPc)等作為這種空穴傳輸物質。而且，在這類空穴傳輸物質中，優選使用空穴遷移率為1×10-6cm2/Vs或更高的物質形成空穴傳輸層323。因此，可降低發光元件的驅動電壓。另外，空穴傳輸層323可具有通過堆疊由上述物質形成的兩個或多個層形成的多層結構。
如圖1所示，可在第二電極302和空穴傳輸層323之間設置空穴注入層324。空穴注入層324具有幫助空穴從第二電極302注入到空穴傳輸層323內的功能。
對空穴注入層324沒有特殊限制。可通過使用金屬氧化物如氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢或氧化錳形成空穴注入層。另外，可通過使用上述酞菁化合物如H2Pc、CuPC和VOPc、芳香胺化合物如DNTPD、或高分子量材料如聚(乙撐二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸酯)混合物(PEDOT/PSS)形成空穴注入層324。此外，可通過混合選自芳香胺化合物或空穴傳輸物質中的至少一種物質和對該物質表現出電子接受性質的物質來形成空穴注入層324。
本發明的上述發光元件為非常可靠的發光元件，其中驅動電壓隨發光時間累積的增加小。另外，為得到一定亮度施加的電壓在本文中稱為驅動電壓。
在本發明的發光元件中，在供給所需的電流時，施加電壓的變化很少，這取決于產生空穴的層(第一層311)的薄膜厚度。因此，例如，通過增加第一層311的厚度來增加第一和第二電極之間的距離，可容易地防止第一電極301和第二電極302之間的短路。
實施方式2這種實施方式將描述這樣一種發光元件，其中，通過控制產生空穴的層的厚度，光提取效率增加，并控制反射表面和光提取表面(或發光區域)之間的光程來減少發射光譜隨光提取表面和觀察者視線之間角度的變化，參考圖24。
圖24顯示的發光元件在第一電極201和第二電極202之間包括產生空穴的第一層211、產生電子的第二層212和包含發光物質的第三層213。第一層211、第二層212和第三層213被順序堆疊，第二層212插在第一和第三層之間。第一層211接觸第一電極201，而第三層213接觸第二電極202。
第一電極201為用具有高反射率的導電材料制成的電極或反射電極。作為具有高反射率的導電材料，可使用鋁、銀、這些金屬的合金(例如Al:Li合金、Mg:Ag合金等)等。導電材料優選具有50-100％的反射率。第二電極202用可透射可見光的導電材料制成。對可透射可見光的導電材料沒有特殊限制，可使用氧化銦錫、含氧化硅的氧化銦錫、含2-20wt％氧化鋅的氧化銦等。
當施加電壓使得第二電極202的電勢高于第一電極201的電勢時，空穴從第一層211被注入到第一電極201內，而電子從第二層212被注入到第三層213內。而且，空穴從第二電極202被注入到第三層213內。
電子和空穴在第三層213中重組，從而激發發光物質。當從激發態返回到基態時，發光物質發射光。按照這種方式產生光的區域被稱為發光區域。包括形成發光區域的發光物質的層被稱為發光層。另外，在發光層的至少一部分中形成發光區域。
在這種實施方式的發光元件中，第三層213包括電子傳輸層221、空穴傳輸層223和空穴注入層224以及發光層222。另外，第三層213的結構不限制于圖24中所示的那種。例如，第三層213可具有只包括發光層的單一層結構。
可使用分別與實施方式1中所述的第一層311、第二層312和第三層313相同的材料形成第一層211、第二層212和第三層213。類似地，可使用分別與實施方式1中所述的電子傳輸層321、發光層322、空穴傳輸層323和空穴注入層324相同的材料形成電子傳輸層221、發光層222、空穴傳輸層223和空穴注入層224。
當光進入反射電極時，在發射光中引起倒相。通過倒相引起的光干涉的作用，當發光區域和反射電極之間的光程(即折射率x距離)為發射波長乘以(2m-1)/4(m為給定的正整數)時，或當光程為發射波長乘以1/4、3/4、5/4...時，光提取效率增加。同時，當之間的光程為發射波長乘以m/2(m為給定的正整數)時，或發射波長乘以1/2、1、3/2...時，光提取效率降低。
因此，在發光區域置于這種實施方式的發光元件中發光層222和空穴傳輸層223間界面附近的情況下，各自優選調整第一層211、第二層212、電子傳輸層221和發光層222的厚度以滿足下面的表達式4。因此，光可被有效地發射到外部。而且，可抑制電阻值隨薄膜厚度di和dii的增加而增加。這里，電阻值表示通過用施加電壓(V)除以與施加電壓相應的流過發光元件的電流(mA)得到的值。
nidi+niidii+n1d1+npdp=(2m-1)λ4---4]]>在表達式4中，ni表示第一層211的折射率；di，第一層211的厚度；nii，第二層212的折射率；dii，第二層212的厚度；n1，電子傳輸層221的折射率；d1，電子傳輸層211的厚度；np，發光層222的折射率；dp，發光層222的厚度；λ，發光元件發射的光的波長；m，給定的正整數。
同時，在發光區域置于這種實施方式的發光元件中發光層222和電子傳輸層221間界面附近的情況下，優選調整第一層211、第二層212和電子傳輸層221的厚度以滿足表達式5。因此，光可被有效地發射到外部。另外，可抑制電阻值隨薄膜厚度di和dii的增加而增加。
nidi+niidii+n1d1=(2m-1)λ4---5]]>在表達式5中，ni表示第一層211的折射率；di，第一層211的厚度；nii，第二層212的折射率；dii，第二層212的厚度；n1，電子傳輸層221的折射率；d1，電子傳輸層211的厚度；λ，發光元件發射的光的波長；m，給定的正整數。
另外，當發光區域形成在這種實施方式的發光元件中發射層222的整個區域中時，優選調整第一層211、第二層212和電子傳輸層221的厚度以滿足下面的表達式6。因此，光可被有效地發射到外部。
(2m-1)λ4-niidii-n1d1-npdp≤nidi≤(2m-1)λ4-niidii-n1d1---6]]>在表達式6中，ni表示第一層211的折射率；di，第一層211的厚度；nii，第二層212的折射率；dii，第二層212的厚度；n1，電子傳輸層221的折射率；d1，電子傳輸層211的厚度；np，發光層222的折射率；dp，發光層222的厚度；λ，發光元件發射的光的波長；m，給定的正整數。
在表達式4、5和6中，m優選為在1-10范圍內的值(1≤m≤10)。具體地，發光元件發射的光指發光物質產生并發射到發光元件外部的光。另外，光發射的波長是指有關在發射光譜中顯示最大值的波長的理論數值。
特別地，當使用芳香胺化合物形成第一層211和使用電子遷移率高于空穴遷移率的物質形成第二層212時，在上述表達式4、5和6中，dii優選等于或大于di(di≥dii)。因此，可進一步抑制電阻值隨薄膜厚度的增加而增加。這是因為，存在大量傳輸空穴而不是電子的芳香胺化合物，與具有較高電子遷移率的芳香胺化合物相比，更容易得到具有較高空穴遷移率的芳香胺化合物。因此，本發明的發光元件可有效地利用芳香胺化合物。通過有效利用芳香胺化合物，擴大了用于形成發光元件的材料的選擇范圍，因此，可容易地制造發光元件。
這種實施方式中已經解釋了具有電子傳輸層221插在第二層212和發光層222之間的結構的發光元件。或者，發光元件可在第二層212和發光層222之間包括不同的層代替電子傳輸層221。在這種情況下，表達式6中的n1d1可表示如下n1d1+n2d2...+nkdk...。
實施方式3本發明的發光元件為驅動電壓隨著發光時間的累積增加較少的非常可靠的元件。因此，通過應用本發明的發光元件到例如像素部分，可得到具有較低功率消耗的發光器件。而且，本發明的發光元件可容易地防止電極之間的短路。因此，通過應用本發明的發光元件到像素部分，可得到能顯示具有較少因短路引起的缺陷的有利圖象的發光器件。此外，本發明的發光元件可容易地提高光提取效率。通過應用本發明的發光元件到像素部分，可得到能在低功率消耗下進行顯示操作的發光器件。
在這種實施方式中，將參考圖3-6描述具有顯示功能的發光器件的電路結構和驅動方法。
圖3為應用了本發明的發光器件的示意頂視圖。在圖3中，在基底6500上形成像素部分6511、源信號線驅動電路6512、寫入柵信號線驅動電路6513和擦除柵信號線驅動電路6514。源信號線驅動電路6512、寫入柵信號線驅動電路6513和擦除柵信號線驅動電路6514各自通過配線組連接到作為外部輸入端子的FPC(柔性印刷電路)6503上。源信號線驅動電路6512、寫入柵信號線驅動電路6513和擦除柵信號線驅動電路6514接受來自FPC 6503的視頻信號、時鐘信號、起動信號、重置信號等。印刷電路板(PWB)6504連接到FPC 6503上。另外，每個驅動電路沒必要都形成在與像素部分6511相同的基底上。例如，通過利用其中IC芯片安裝在具有布線圖案的FPC上的TCP等可將驅動電路設置在基底外部。
在像素部分6511中成行排列大量成列延伸的源信號線。而且，成行排列電源線。在像素部分6511中成列排列大量成行延伸的柵信號線。另外，在像素部分6511中排列各自包括發光元件的大量電路。
圖4為顯示操作一個像素的電路的圖。圖4中顯示的電路包括第一晶體管901、第二晶體管902和發光元件903。
第一和第二晶體管901和902中的每一個都為包括柵電極、漏區域和源區域的三端子元件。通道區域插在漏區域和源區域之間。用作源區域的區域和用作漏區域的區域根據晶體管的結構、操作條件等可被互換，因此，難以確定哪個區域用作源區域或漏區域。因此，在這種實施方式中，用作源和漏的區域各自被表示為每個晶體管的第一電極和第二電極。
通過開關918使柵信號線911和寫入柵信號線驅動電路913彼此電連接或斷開。通過開關919使柵信號線911和擦除柵信號線驅動電路914彼此電連接或斷開。通過開關920使源信號線912電連接到源信號線驅動電路915上或電源916上。第一晶體管901的柵電連接到柵信號線911上。第一晶體管901的第一電極電連接到源信號線912上，而其第二電極電連接到第二晶體管902的柵電極上。第二晶體管902的第一電極電連接到電源線917上，而其第二電極電連接到發光元件903中包括的電極上。此外，開關918可以包括在寫入柵信號線驅動電路913中。開關919也可以包括在擦除柵信號線驅動電路914中。另外，開關920也可以包括在源信號線驅動電路915中。
對像素部分中晶體管、發光元件等的布置沒有特殊限制。例如，可使用圖5的頂視圖中所示的布置。在圖5中，第一晶體管1001的第一電極連接到源信號線1004上，而第一晶體管的第二電極連接到第二晶體管1002的柵電極上。第二晶體管1002的第一電極連接到電源線1005上，第二晶體管的第二電極連接到發光元件的電極1006上。柵信號線1003的一部分用作第一晶體管1001的柵電極。
下面，將描述驅動方法。圖6為說明幀隨時間操作的圖。在圖6中，水平方向指示時間推移，而垂直方向指示柵信號線掃描級的數目。
當用應用了本發明的發光器件顯示圖象時，在顯示階段反復進行圖象的重寫操作和顯示操作。對重寫操作的次數沒有特殊限制；但是，優選每秒進行大約60次重寫操作，以便觀看圖象的人不會發現閃爍。本文中，進行一個圖象(一幀)的重寫和顯示操作的周期被稱為一個幀周期。
如圖6所示，一個幀周期在時間上被分成四個子幀周期501、502、503和504，它們包括寫入期501a、502a、503a和504a和保留期501b、502b、503b和504b。接受發光信號的發光元件在保留期發射光。第一子幀周期501、第二子幀周期502、第三子幀周期503和第四子幀周期504中的保留期的長度比為23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。因此，可實現4-位灰度等級。位數或灰度等級水平不限制于此。例如，通過提供8個子幀周期可提供8-位灰度等級。
解釋一個幀周期中的操作。首先，在子幀周期501中從第一行到最后一行依次進行寫入操作。因此，寫入期的開始時間隨行數不同。保留期501b在寫入期501a結束的行處開始。在保留期，接受發光信號的發光元件發射光。子幀周期502在保留期501b結束的行處開始，并從第一行到最后一行依次進行寫入操作，與子幀周期501情況一樣。反復進行上述操作，完成子幀周期504的保留期504b。當子幀周期504中的操作完成時，就開始下一幀周期的操作。每個子幀周期中發光時間的和為一個幀周期中每個發光元件的發光時間。通過根據將在一個像素中進行各種組合的每個發光元件來改變發光時間，可顯示具有不同亮度和色度的各種顏色。
如在子幀504中，當意欲在結束最后一行的寫入前強制終止寫入已經完成且保留期已經開始的行中的保留期時，優選在保留期504b后提供擦除期504c來強制停止發光。被強制停止發光的行在固定期(這個期被稱為非發光期504d)中不發光。當完成最后行的寫入期時，下一子幀(或幀周期)的寫入期從第一行開始。這使得能夠防止子幀504的寫入期與下一子幀周期的寫入期重疊。
在這種實施方式中，子幀周期501-504從最長的保留期按順序排列；但是，本發明不限制于此。例如，子幀周期501-504可從最短的保留期按順序排列。子幀周期501-504可隨機排列，以組合短子幀周期和長子幀周期。子幀周期可被進一步分成多個幀周期。也就是說，在提供相同視頻信號期間，柵信號線的掃描可進行多次。
下面說明圖4中所示電路的寫入周期和擦除周期中的操作。
首先，說明寫入周期中的操作。在寫入周期中，第n行(n為自然數)中的柵信號線911通過開關918電連接到寫入柵信號線驅動電路913上。柵信號線911不連接到擦除柵信號線驅動電路914上。源信號線912通過開關920電連接到源信號線驅動電路915上。信號被輸入到與第n行的柵信號線911連接的第一晶體管901的柵上，因此，第一晶體管901被打開。此時，視頻信號同時被輸入到第一列至最后一列中的源信號線上。從每一列處的源信號線912輸入的視頻信號彼此獨立。從源信號線912輸入的視頻信號通過連接到每個源信號線的第一晶體管901被輸入到第二晶體管902的柵電極。此時，輸入到第二晶體管902的信號確定發光元件903的發射或不發射。例如，在第二晶體管902為p-通道類型的情況下，當低電平信號被輸入到第二晶體管902的柵電極極時發光元件903發光。另一方面，在第二晶體管902為n-通道類型的情況下，當高電平信號被輸入到第二晶體管902的柵電極極時發光元件903發光。
下面，說明擦除周期中的操作。在擦除周期中，第n行(n為自然數)的柵信號線911通過開關919被電連接到擦除柵信號線驅動電路914上。柵信號線911不電連接到寫入柵信號線驅動電路913上。源信號線912通過開關920電連接到電源916上。信號被輸入到與第n行中柵信號線911連接的第一晶體管901的柵上，因此，第一晶體管901被打開。此時，擦除信號同時被輸入到第一列到最后一列中的源信號線上。從源信號線912輸入的擦除信號通過連接到每個源信號線的第一晶體管901被輸送到第二晶體管902的柵電極上。利用輸入到第二晶體管902的信號，停止從電源線917到發光元件903的電流供應。發光元件903沒有強制發光。例如，在第二晶體管902為p-通道類型的情況下，當高電平信號被輸入到第二晶體管902的柵極時發光元件903不發光。另一方面，在第二晶體管902為n-通道類型的情況下，當低電平信號被輸入到第二晶體管902的柵極時發光元件903不發光。
在擦除周期中，按如上所述操作將擦除信號輸入到第n(n為自然數)行。但是，存在第n行處于擦除周期而另一行(第m行，m為自然數)處于寫入周期的情況。在這種情況下，需要通過利用相同列的源信號線將擦除信號輸入到第n行和將寫入信號輸入到第m行。因此，優選進行按如下所說的操作。
在通過上述擦除狀態的操作將第n行的發光元件903帶到不發射狀態后，立即將柵信號線911與擦除柵信號線驅動電路914斷開，并通過改變開關920將源信號線912連接到源信號線驅動電路915上。與連接源信號線912到源信號線驅動電路915上一樣，將柵信號線911連接到寫入柵信號線驅動電路913上。從寫入柵信號線驅動電路913選擇性地輸入信號到第m行的信號線上，并當第一晶體管被打開時，寫入信號被從源信號線驅動電路915輸入到第1列到最后一列的源信號線上。第m行中的發光元件根據該信號發光或不發光。
在完成如上所述的第m行的寫入周期后，立即開始第(n+1)行的擦除周期。為此，斷開柵信號線911和寫入柵信號線驅動電路913，并通過改變開關920連接源信號線912和電源916。另外，斷開柵信號線911和寫入柵信號線驅動電路913，并將柵信號線911連接到擦除柵信號線驅動電路914上。當信號從擦除柵信號線驅動電路914被選擇性輸入到第(n+1)行的柵信號線并且第一晶體管打開時，擦除信號從電源916被輸入。在結束第(n+1)行的擦除周期后，立即開始第(m+1)行的寫入周期。下文中，可反復進行擦除周期和寫入周期來操作以完成最后一行的擦除周期。
在這種實施方式中，說明了在第n行的擦除周期和第(n+1)行的擦除周期之間提供第m行的寫入周期的方式。但是，不限制于此，可在第(n-1)行的擦除周期和第n行的擦除周期之間提供第m行的寫入周期。
在這種實施方式中，當在子幀周期504中提供非發光周期504d時，反復進行從特定柵信號線電斷開擦除柵信號線驅動電路914和電連接寫入柵信號線驅動電路913到另外柵信號線上的操作。這種操作可在不包括不發光周期的幀周期中進行。
實施方式4將參考圖7A-7C描述包括本發明的發光元件的發光器件的橫截面圖的例子。
在圖7A-7C的每一個中，被虛線包圍的區域代表晶體管11，其被提供用于驅動本發明的發光元件12。本發明的發光元件12包括層15，其中產生空穴的層、產生電子的層和包括發光物質的層被堆疊在第一電極13和第二電極14之間。晶體管11的漏極和第一電極13通過接線17彼此電連接，接線17穿過第一層間絕緣薄膜16(16a、16b和16c)。發光元件12被間隔層18與靠近發光元件12設置的其它發光元件隔開。在這種實施方式中，在基底10上提供具有這種結構的本發明的發光器件。
圖7A-7C每一個中所示的晶體管11為頂柵極型晶體管，其中柵電極提供在與基底相對的半導體層的側上。另外，對晶體管11的結構沒有特殊限制。例如，可使用底柵極型晶體管。在使用底柵極型晶體管的情況下，可使用在形成通道的半導體層上形成保護薄膜的晶體管(通道保護型晶體管)或形成通道的半導體層的一部分被蝕刻的晶體管(通道蝕刻型晶體管)。附圖標記21表示柵電極，22表示柵絕緣薄膜；23表示半導體層；24表示n-型半導體層；25表示電極；26表示保護薄膜。
構成晶體管11一部分的半導體層可為結晶半導體、非結晶半導體、半無定形(semiamorphous)半導體等中的任何一種。
具體地說，半無定形半導體具有介于無定形結構和結晶結構(包括單晶結構和多晶結構)之間的中間結構，并且有在自由能方面穩定的第三條件。半無定形半導體還包括具有連同點陣畸變的短程有序的結晶區域。在半無定形薄膜至少一部分中包括尺寸為0.2-20nm的晶粒。拉曼光譜移向比520cm-1低的波數。通過X-射線衍射在半無定形半導體中觀察到被認為源于Si晶格的(111)和(220)的衍射峰。半無定形半導體包含1原子％或更高的氫或鹵素用于端接懸空鍵。半無定形半導體還稱為微晶半導體。半無定形半導體通過硅源氣體的輝光放電分解(等離子CVD)形成。至于硅源氣體，可使用SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。還可用H2或H2和選自He、Ar、Kr和Ne中的一種或多種稀有氣體元素的混合物稀釋硅源氣體。稀釋比例設定在1∶2至1∶1000的范圍內。壓力設定在大約在0.1-133Pa的范圍內。電源頻率設定為1-120MHz，優選13-60MHz。基底加熱溫度可設定為300℃或以下，更優選100-250℃。至于薄膜中包含的雜質元素，大氣成分如氧、氮和碳的各自雜質濃度優選設定為1×1020/cm3或以下。特別地，氧濃度設定為5×1019/cm3或更少，優選1×1019/cm3或更少。使用半無定形半導體形成的薄膜晶體管(TFT)的遷移率為約1-10m2/Vsec。
對于結晶半導體層的具體例子，可舉出由單晶硅、多晶硅、或者硅鍺等制成的半導體層。這些材料可通過激光結晶形成。例如，這些材料可通過利用使用鎳等的固相生長方法的結晶來形成。
當用無定形物質例如無定形硅形成半導體層時，優選使用電路只包括n-通道晶體管作為晶體管11和另一晶體管(用于驅動發光元件的電路中包括的晶體管)的發光器件。或者，可使用電路包括n-通道晶體管或p-通道晶體管的發光器件。而且，可使用電路既包括n-通道晶體管又包括p-通道晶體管的發光器件。
第一層間絕緣薄膜16可包括如圖7A-7C所示的多個層(例如層間絕緣薄膜16a、16b和16c)或單個層。層間絕緣薄膜16a由無機材料如氧化硅和氮化硅制成。層間絕緣薄膜16b用丙烯酸或硅氧烷(其為具有通過硅(Si)-氧(O)鍵形成的骨架并包括氫或有機基團如烷基作為它的取代基的化合物)或可通過涂敷方法形成的具有自行共平面(self-planarizing)特性的物質如氧化硅制成。層間絕緣薄膜16c用包含氬(Ar)的氮化硅薄膜制成。對構成每個層的物質沒有特殊限制。因此，可使用除上述物質以外的物質。或者，可聯合使用除上述物質以外的物質制成的層。因此，可同時使用無機材料和有機材料或使用無機材料或使用有機材料形成第一層間絕緣薄膜16。
間隔層18的邊緣部分優選具有曲率半徑連續變化的形狀。使用丙烯酸、硅氧烷、抗蝕劑、或者氧化硅等形成該間隔層18。另外，可利用無機薄膜和有機薄膜中的一個或兩個制成間隔層18。
圖7A和7C各自顯示了只有第一層間絕緣薄膜16(包括第一層間絕緣薄膜16a-16c)夾在晶體管11和發光元件12之間的結構。或者，如圖7B所示，除了第一層間絕緣薄膜16(16a和16b)外，可在晶體管11和發光元件12之間提供第二層間絕緣薄膜19(19a和19b)。在如圖7B所示的發光器件中，第一電極13通過第二層間絕緣薄膜19連接到接線17上。
第二層間絕緣薄膜19可包括多個層或單個層，如第一層間絕緣薄膜16一樣。層間絕緣薄膜19a用丙烯酸、硅氧烷或可通過涂敷方法形成的具有自行共平面特性的物質如氧化硅制成。層間絕緣薄膜19b用包含氬(Ar)的氮化硅薄膜制成。對構成每個層的物質沒有特殊限制。因此，可使用除上述物質以外的物質。或者，可聯合使用除上述物質以外的物質制成的層。因此，可同時使用無機材料和有機材料或使用無機材料或有機材料形成第二層間絕緣薄膜19。
當在發光元件12中使用具有發光性質的物質形成第一電極和第二電極每一個時，光可通過第一電極13和第二電極14兩者發射，如圖7A中的輪廓箭頭所示。當只有第二電極14用具有發光性質的物質制成時，光可只通過第二電極14發射，如圖7B的輪廓箭頭所示。在這種情況下，第一電極13優選用具有高反射率的材料制成，或優選在第一電極13下面提供用具有高反射率的材料制成的薄膜(反射薄膜)。當只有第一電極13用具有發光性質的物質制成時，光可只通過第一電極13發射，如圖7C的輪廓箭頭所示。在這種情況下，第二電極14優選用具有高反射率的材料制成，或優選在第二電極14上方提供反射薄膜。
此外，發光元件12可為通過堆疊層15形成的發光元件，從而可在施加電壓到其上使得第二電極14的電勢高于第一電極13的電勢時使發光元件工作。或者，發光元件12可為通過堆疊層15形成的發光元件，從而可在施加電壓到其上使得第二電極14的電勢低于第一電極13的電勢時使發光元件工作。在前一情況下，晶體管11為n-通道晶體管。在后一情況下，晶體管11為p-通道晶體管。
如上所述，這種實施方式中已經描述了使用晶體管控制發光元件的驅動的有源發光器件。另外，可使用不提供驅動元件如晶體管就驅動發光元件的無源發光器件。圖30顯示了根據本發明制造的無源發光器件的透視圖。在圖30中，在基底951上電極952和電極956之間提供層955，該層中順序堆疊了包含發光物質的層、產生電子的層和產生空穴的層。電極952的邊緣部分覆蓋有絕緣層953。間隔層954設在絕緣層953上。間隔層954的側壁是斜的，從而兩個側壁之間的距離向著基底的表面逐漸變窄。也就是說，間隔層954的短側橫截面為梯形，并且下側(該側接觸絕緣層953)比上側(該側不接觸絕緣層953)短。通過按照這種方式提供間隔層954，可防止由于靜電荷等造成的發光元件缺陷。另外，通過對于無源發光器件利用能在低驅動電壓下工作的本發明的發光元件，可在較低的功率消耗下驅動無源發光器件。
實施方式5通過安裝本發明的發光器件，可得到在顯示部分等中功率消耗增加較少的電子設備。而且，通過安裝本發明的發光器件，可得到能顯示像素等中缺陷較少的有利圖象的電子設備如顯示器件。此外，通過安裝本發明的發光器件，可得到具有較低功率消耗的電子設備。
安裝應用了本發明的發光器件的電子設備的例子圖示在圖8A-8C中。
圖8A為制造的應用了本發明的膝上型個人計算機，包括主體5521、外殼5522、顯示部分5523和鍵盤5524等。可通過在顯示部分5523中結合包括本發明的發光元件的發光器件完成膝上型個人計算機。
圖8B為制造的應用了本發明的電話機，包括主體5552、顯示部分5551、音頻輸出部分5554、音頻輸入部分5555、操作開關5556和5557和天線5553等。可通過在顯示部分5551中結合包括本發明的發光元件的發光器件完成電話機。
圖8C為制造的應用了本發明的電視機，包括顯示部分5531、外殼5532和揚聲器5533等。可通過在顯示部分5531中結合包括本發明的發光元件的發光器件完成電視機。
如上所述，本發明的發光器件非常適合于各種電子設備的顯示部分。
另外，除了這種實施方式中描述的電子設備外，具有本發明的發光元件的發光器件可被安裝到導航系統和照明用具等上面。
實施方案1在這個實施方案中將參考圖2描述制造四個發光元件(即發光元件(1)、發光元件(2)、發光元件(3)和發光元件(4))的方法和這些元件的特性，每個元件在具有產生空穴功能的層中都具有芳香胺化合物對相對于該芳香胺化合物具有電子接受性質的物質的不同混合物比例。
在基底701上通過濺射形成包含硅的氧化銦錫來形成第二電極702。形成厚度為110nm的第二電極702。另外，使用玻璃制成的基底作為基底701。
然后，通過真空蒸發氧化鉬在第二電極702上形成包括氧化鉬(VI)的層703。形成厚度為5nm的層703。
然后，通過真空蒸發NPB(或α-NPD)在層703上形成包括4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯苯(NPB或α-NPD)的層704。形成層704具有55nm的厚度。
通過Alq3和香豆素6的共蒸發在層704上形成包括三(8-喹啉醇合)鋁(Alq3)和香豆素6的層705。調整Alq3-香豆素6重量比滿足1∶0.005。因此，香豆素6分散在Alq3中。層705的厚度設定為35nm。另外，共蒸發為從多個蒸發源同時進行的蒸發方法。
通過真空蒸發Alq3在層705上形成包括Alq3的層706。層706的厚度被設定為10nm。
然后，通過共蒸發Alq3和鋰在層706上形成包括Alq3和鋰(Li)的第二層707。調整Alq3-鋰重量比以滿足1∶0.01，并且摩爾比(＝Alq3/Li)為1.5。第二層707的厚度被設定為10nm。
隨后，通過共蒸發NPB和氧化鉬在第二層707上形成包括NPB和氧化鉬(VI)的第一層708。此時，對于發光元件(1)，調整NPB和氧化鉬之間的摩爾比(＝氧化鉬/NPB)為0.5。對于發光元件(2)，調整NPB和氧化鉬之間的摩爾比(＝氧化鉬/NPB)為1.0。對于發光元件(3)，調整NPB和氧化鉬之間的摩爾比(＝氧化鉬/NPB)為1.5。對于發光元件(4)，調整NPB和氧化鉬之間的摩爾比(＝氧化鉬/NPB)為2.0。各個發光元件的第一層708的厚度被設為20nm。
然后，通過真空蒸發鋁在第一層708上形成第一電極709。第一電極708的厚度被設為100nm。
當通過施加電壓到按上述制造的每個發光元件使得第二電極702的電勢高于第一電極709的電勢而使電流流過每個發光元件時，第一層708中產生的空穴被注入到第一電極709內，而第二層707中產生的電子被注入到層706內。空穴被從第二電極702注入到層703內。從第二電極702注入的空穴和從第二層707注入的電子在層705中重組，使得香豆素6發射光。因此，層705用作發光層。另外，層703用作空穴注入層。層704用作空穴傳輸層。層706用作電子傳輸層。在這種實施方案的每個發光元件中，層706中包括的物質和第二層707中包括的具有電子傳輸性質的物質都為Alq3，它們的電子親和勢相等。
圖9顯示了這種實施方案的發光元件的電壓-亮度特性，圖10顯示了其電流密度-亮度特性，圖11顯示了其電壓-電流特性。在圖9中，水平軸表示電壓(V)，而垂直軸表示亮度(cd/m2)。在圖10中，水平軸表示電流密度(mA/cm2)，而垂直軸表示亮度(cd/m2)。在圖11中，水平軸表示電壓(V)，而垂直軸表示電流(mA)。在圖9、10和11中，用符號▲標記的線代表發光元件(1)的特性，用符號●標記的線代表發光元件(2)的特性，用符號○標記的線代表發光元件(3)的特性，用符號■標記的線代表發光元件(4)的特性。
根據圖9、10和11，得知各個發光元件都能順利地工作。特別地，已知發光元件2、3和4具有通過施加預定電壓到發光元件上得到的較高亮度和較大的電流量，其中各個第一層708的NPB和氧化鉬之間的摩爾比(即NPB/氧化鉬)滿足1-2。因此，通過調整NPB和氧化鉬之間的摩爾比(即NPB/氧化鉬)到1-2，可得到能在低驅動電壓下工作的發光元件。
然后，將描述對這種實施方案的發光元件進行連續發光試驗的結果。在氮氣氣氛下密封上面制造的發光元件后在常溫下如下面所示進行連續發光試驗。
從圖10中看出，本發明的發光元件在初始條件下需要26.75mA/cm2的電流密度以發射亮度為3000cd/m2的光。在這種實施方案中，在保持供給26.75mA/cm2的電流一段時間的同時，檢查流過26.75mA/cm2的電流要求的電壓隨時間的變化和亮度隨時間的變化。測量結果顯示在圖12和圖13中。在圖12中，水平軸代表時間推移(小時)，而垂直軸代表流過26.75mA/cm2的電流所需的電壓(V)。另外，在圖13中，水平軸代表時間推移(小時)，而垂直軸代表亮度(指定單位)。另外，亮度(指定單位)為對初始亮度的相對值(即指定時間時的亮度除以初始亮度然后乘以100)，其中初始條件的亮度表達為100。
根據圖12，得知從初始條件后經過100小時，流過電流密度為26.75mA/cm2的電流所需要的電壓僅僅增加1V。因此，得知本發明的發光元件為電壓隨時間推移增加較少的有利元件。
實施方案2下面參考圖14描述制造本發明的發光元件的方法。
在基底731上通過濺射形成包含硅的氧化銦錫來形成第二電極732。第二電極732的厚度設為110nm。另外，使用玻璃制成的基底作為基底731。
然后，通過共蒸發氧化鉬和NPB在第二電極732上形成包括氧化鉬(VI)和NPB的層733。層733的厚度設為50nm。調整氧化鉬-NPB重量比滿足0.2∶2(＝氧化鉬∶NPB)。
然后，通過真空蒸發NPB在層733上形成包括NPB的層734。層734的厚度設為10nm。
通過Alq3和香豆素6的共蒸發在層734上形成包括三(8-喹啉醇合)鋁(Alq3)和香豆素6的層735。調整Alq3對香豆素6重量比滿足1∶0.005(即Alq3∶香豆素6)，從而香豆素6分散在Alq3中。層735的厚度設為35nm。另外，共蒸發為從多個蒸發源同時進行的蒸發方法。
通過真空蒸發Alq3在層735上形成包括Alq3的層736。層736的厚度被設為10nm。
通過共蒸發Alq3和鋰在層736上形成包括Alq3和鋰(Li)的第二層737。調整Alq3-鋰重量比滿足1∶0.01(＝Alq3∶Li)，并且摩爾比(＝Alq3/Li)為1.5。第二層737的厚度被設定為10nm。
隨后，通過共蒸發NPB和氧化鉬在第二層737上形成包括NPB和氧化鉬(VI)的第一層738。調整NPB和氧化鉬之間的摩爾比(即NPB/氧化鉬)為1.0。第一層738的厚度被設為20nm。
通過真空蒸發鋁在第一層738上形成第一電極739。第一電極739的厚度被設為100nm。
當通過施加電壓到上面制造的發光元件使得第二電極732的電勢高于第一電極739的電勢而使電流流過發光元件時，第一層738中產生的空穴被注入到第一電極739內，而第二層737中產生的電子被注入到層736內。空穴被從第二電極732注入到層733內。從第二電極732注入的空穴和從第二層737注入的電子在層735中重組，使得香豆素6發射光。因此，層735用作發光層。另外，層733用作空穴注入層。層734用作空穴傳輸層。層736用作電子傳輸層。在這種實施方案的發光元件中，層736中包括的物質和第二層737中包括的具有電子傳輸性質的物質都為Alq3，它們的電子親和勢相等。
(對比實施例)下面，將參考圖15描述制造作為對比實施例的發光元件的方法。
在基底751上通過濺射形成包含硅的氧化銦錫來形成第二電極752。第二電極752的厚度設為110nm。另外，使用玻璃制成的基底作為基底751。
然后，通過共蒸發氧化鉬和NPB在第二電極752上形成包括氧化鉬(VI)和NPB的層753。層753的厚度設為50nm。氧化鉬對NPB重量比(＝氧化鉬∶NPB)為0.2∶1。
通過真空蒸發NPB在層753上形成包括NPB的層754。層754的厚度設為10nm。
通過Alq3和香豆素6的共蒸發在層754上形成包括Alq3和香豆素6的層755。調整Alq3對香豆素6重量比為1∶0.005(＝Alq3∶香豆素6)，從而使香豆素6分散在Alq3中。層755的厚度設為35nm。
通過真空蒸發Alq3在層755上形成包括Alq3的層756。層756的厚度被設為10nm。
然后，通過共蒸發Alq3和鋰在層756上形成包括Alq3和鋰(Li)的第二層757。調整Alq3-鋰重量比滿足1∶0.01(＝Alq3∶Li)，并且其摩爾比為1.5(＝Alq3/Li)。第二層757的厚度被設定為10nm。
隨后，通過真空蒸發鋁在第二層757上形成第一電極758。第一電極758的厚度被設為100nm。
按與本發明實施方案2的發光元件類似的這種方式制造對比實施例的發光元件。從上面看出，對比實施例的發光元件不包括與實施方案2的第一層738對應的層。
實施方案2中的發光元件和對比實施例的發光元件的電壓-亮度特性顯示在圖16中，而它們的電壓-電流特性顯示在圖17中。在圖16中，水平軸代表電壓(V)，垂直軸代表亮度(cd/m2)。在圖17中，水平軸代表電壓(V)，垂直軸代表電流(mA)。在圖16和17中，用·標記的線代表實施方案2的發光元件(本發明)的特性，而用▲標記的線代表對比實施例的發光元件的特性。
根據圖16，通過施加預定電壓到本發明的發光元件上得到的它的亮度高于對比實施例的發光元件的亮度。另外，根據圖17得知，當施加預定電壓到本發明的發光元件時，流過它的電流量大于對比實施例的發光元件的電流量。因此，本發明的發光元件為能在低驅動電壓下工作的有利元件。
如實施方案1和實施方案2所示的發光元件中的每一個都包括用作空穴注入層、空穴傳輸層和電子傳輸層等的層以及用作發光層的層。但是，這些層不是必須形成的。另外，在實施方案1和實施方案2中，在形成用作發光層的層后，形成產生電子的層，然后形成產生空穴的層。但是，制造根據本發明的發光元件的方法不限制于此。例如，在形成產生空穴的層后，可形成產生電子的層，然后形成包括用作發光層的層的層。
實施方案3在這個實施方案中，將參考圖18描述制造產生空穴的層具有不同厚度的七種發光元件(即發光元件(5)、發光元件(6)、發光元件(7)、發光元件(8)、發光元件(9)、發光元件(10)和發光元件(11))的方法和這些元件的特性。
在基底771上通過濺射形成氧化銦錫來形成厚度為110nm的第二電極772。使用玻璃制成的基底作為基底771。
通過真空蒸發CuPC在第二電極772上形成包括CuPC的層773。層773的厚度設為20nm。
然后，通過真空蒸發NPB在層773上形成包括NPB的層774。層774的厚度設為40nm。
然后，通過Alq3和香豆素6的共蒸發在層774上形成包括Alq3和香豆素6的層775。調整Alq3對香豆素6重量比以滿足1∶0.003(即Alq3∶香豆素6)，從而使香豆素6分散在Alq3中。層775的厚度設為40nm。
通過共蒸發Alq3和鋰在層775上形成包括Alq3和鋰(Li)的第二層776。調整Alq3-鋰重量比以滿足1∶0.01，并且其摩爾比為1.5(＝Alq3/Li)。第二層776的厚度被設定為30nm。
隨后，通過共蒸發NPB和氧化鉬在第二層776上形成包括NPB和氧化鉬的第一層777。設定NPB和氧化鉬的摩爾比(即氧化鉬/NPB)為1.25。此時，在發光元件(5)中，第一層777的厚度被設為0nm。也就是說，在發光元件(5)中沒有形成第一層777。在發光元件(6)中，第一層777的厚度被設為100nm。在發光元件(7)中，第一層777的厚度被設為120nm。在發光元件(8)中，第一層777的厚度被設為140nm。在發光元件(9)中，第一層777的厚度被設為160nm。在發光元件(10)中，第一層777的厚度被設為180nm。在發光元件(11)中，第一層777的厚度被設為200nm。
隨后，通過真空蒸發鋁在第一層777上形成第一電極778。第一電極778的厚度被設為100nm。
當通過施加電壓到這樣形成的發光元件使得第二電極772的電勢高于第一電極778的電勢而使電流流過每個發光元件時，第一層777中產生的空穴被注入到第一電極778內，而第二層776中產生的電子被注入到層775內。空穴被從第二電極772注入到層773內。從第二電極772注入的空穴和從第二層776注入的電子在層775中重組，使得香豆素6發射光。因此，層775用作發光層。另外，層773用作空穴注入層。層774用作空穴傳輸層。在這種實施方案的每個發光元件中，層775中包括的物質和第二層776中包括的具有電子傳輸性質的物質都為Alq3，它們的電子親和勢相等。
圖19顯示了這種實施方案的發光元件的電壓-亮度特性，圖20顯示了其電壓-電流特性，圖21顯示了其亮度-電流效率特性。在圖19中，水平軸代表電壓(V)，垂直軸代表亮度(cd/m2)。在圖20中，水平軸代表電壓(V)，垂直軸代表電流(mA)。在圖21中，水平軸代表亮度(cd/m2)，垂直軸代表電流效率(cd/A)。在圖19、20和21中，用·標記的曲線代表發光元件(5)的特性，用▲標記的曲線代表發光元件(6)的特性，用△標記的曲線代表發光元件(7)的特性，用■標記的曲線代表發光元件(8)的特性，用□標記的曲線代表發光元件(9)的特性，用◇標記的曲線代表發光元件(10)的特性，用○標記的曲線代表發光元件(11)的特性。
根據圖20，得知當施加指定電壓到發光元件時，即使在具有產生空穴功能的第一層777的厚度變化時，流過每個發光元件的電流量也幾乎沒有變化。同時，根據圖19還得知，施加指定電壓到每個發光元件時的亮度隨第一層777的厚度變化很大。
圖22為繪制電流效率(cd/A)相對于層775和第一電極778之間距離(nm)的曲線(用·標記)的圖。圖22中的曲線為顯示電流效率變化的近似曲線。另外，當發光元件發射亮度為1000cd/m2的光時得到電流效率。在圖22中，水平軸代表距離(nm)，垂直軸代表電流效率(cd/A)。根據圖22，得知電流效率隨層775和第一電極778之間的距離(即層775、第二層776和第一層777的薄膜厚度的和)變化，并且當層775和第一電極778之間的距離超過200nm時，電流效率逐漸增加。認為這種現象是由于光干涉效應引起，其中當發光區域和第一電極之間的光程(即反射率×距離)為發射波長乘以(2m-1)/4(即1/4、3/4、5/4...)時，光提取效率增加，而當其間的光程為發射波長乘以m/2(即1/2、1、3/2...)時，光提取效率降低。因此，在這種實施方案中，通過設定第一層777的厚度超過160nm，發光層中產生的光可被有效地發射到外部，并防止電極間的短路。另外，可得到厚度增加引起的電阻值增加較小的發光元件。
對于發光元件(5)、(7)和(11)，測量發射光譜隨光提取表面和觀察者視線之間角度變化的結果分別顯示在圖23A、23B和23C中。在圖23A、23B和23C中，水平軸代表波長(nm)，垂直軸代表發射強度(指定單位)。
在0-70度的范圍內，每10度地改變光提取表面和觀察者視線之間的角度來測量發射光譜，光提取表面和觀察者視線之間的角度即光提取表面的法線和測量裝置測量表面法線之間的角度。
圖23A顯示了測量發光元件(5)的發射光譜變化的結果。圖23B顯示了測量發光元件(7)的發射光譜變化的結果。圖23C顯示了測量發光元件(11)的發射光譜變化的結果。
在圖23B中，發射光譜隨光提取表面和觀察者視線之間的角度變化。換句話說，當角度小于30度時，約507nm的發射光譜表現出發射強度的最大值，而當角度超過40度時，約555nm的發射光譜表現出發射強度的最大值。因此，可知發光元件(7)的發射光譜的形狀隨角度變化而變化很大；因此，隨光提取表面和觀察者視線之間的角度存在大的發射光譜變化。另一方面，在圖23A和23C中，盡管隨著增加光提取表面和觀察者視線之間的角度發射強度減小，但顯示發射強度最大值的波長沒有變化。因此，可知對于發光元件(5)和(11)，隨角度變化幾乎沒有發射光譜形狀的變化，導致發射光譜隨光提取表面和觀察者視線之間角度變化較小。
實施方案4在實施方案4中，參考圖25-28描述制造根據本發明的使用氧化鋰形成的兩個發光元件(12)和(13)的方法以及兩個發光元件(12)和(13)的特性。
在基底551上通過濺射形成包含硅的氧化銦錫薄膜來形成厚度為110nm的第二電極552。這里，使用玻璃制成的基底作為基底551。
然后，通過共蒸發氧化鉬和NPB在第二電極552上形成包括氧化鉬(VI)和NPB的層553。這里，調整層553中氧化鉬和TPAQn的重量比為1∶4(＝氧化鉬∶NPB)。在每個發光元件中，層553的厚度都設為50nm。注意這里提到的共蒸發為一種真空蒸發方法，并為同時進行一個處理室中提供的多個蒸發源的蒸發的蒸發方法。
隨后通過真空蒸發NPB在層553上形成包括NPB的層554。層554的厚度設為10nm。
通過Alq3和香豆素6的共蒸發在層554上形成包括三(8-喹啉醇合)鋁(Alq3)和香豆素6的層555。調整Alq3對香豆素6重量比(即Alq3∶香豆素6)為1∶0.01，從而使香豆素6分散在Alq3中。層555的厚度設為40nm。
然后，通過真空蒸發在層555上沉積Alq3以形成厚度為20nm的包括Alq3的層556。
通過共蒸發Alq3和氧化鋰在層556上形成包括Alq3和氧化鋰(LiO2)的第二層557。在發光元件(12)中調整Alq3對氧化鋰重量比(即Alq3∶氧化鋰)為1∶0.01。在發光元件(13)中調整Alq3對氧化鋰重量比(即Alq3∶氧化鋰)為1∶0.05，當轉換成摩爾比時，摩爾比為1.3(＝Alq3∶氧化鋰)。使層557的厚度為10nm。
然后，通過共蒸發NPB和氧化鉬形成包括NPB和氧化鉬(VI)的第一層558。NPB和氧化鉬的摩爾比(＝NPB4/氧化鉬)為1，其重量比(＝NPB∶氧化鉬)為4∶1。使薄膜厚度為10nm。
通過真空蒸發方法在層558上沉積鋁形成第一電極559。使薄膜厚度為100nm。
當通過施加電壓到上面制造的發光元件使得第二電極552的電勢高于第一電極559的電勢而使電流流過每個發光元件時，第一層558中產生的空穴被注入到第一電極559內，而第二層557中產生的電子被注入到層556內，空穴被從第二電極552注入到層553內。另外，從第二電極552注入的空穴和從第二層557注入的電子在層555中重組，使得香豆素6發射光。因此，層555用作發光層。另外，層553用作空穴注入層。層554用作空穴傳輸層。層556用作電子傳輸層。在這種實施方案的每個發光元件中，形成層556的物質和層557中包括的電子傳輸物質都為Alq3，它們的電子親和勢相等。
圖26顯示了這種實施方案中制造的發光元件的電壓-亮度特性。圖27顯示了這種實施方案中制造的發光元件的電流密度-亮度特性。圖28顯示了這種實施方案中制造的發光元件的電壓-電流特性。在圖26中，水平軸代表電壓(V)，垂直軸代表亮度(cd/m2)。在圖27中，水平軸代表電流密度(mA/cm2)，垂直軸代表亮度(cd/m2)。在圖28中，水平軸代表電壓(V)，垂直軸代表電流(mA)。在圖26-28中，用符號·標記的線代表發光元件(12)的特性，用符號○標記的線代表發光元件(13)的特性。
從圖26-28中明顯看出，具有本實施方案的結構的每個發光元件都能有效地工作。如這個實施方案中所示，即使使用氧化鋰形成層557，也可制造本發明的發光元件。
實施方案5
實施方案5描述了用于證實包括芳香胺化合物和對該芳香胺化合物具有電子接受性質的物質的層產生空穴的實驗及其結果。
在這個實施方案中，制備7個樣品，它們是只使用芳香胺化合物形成的樣品1、樣品2和樣品3；使用芳香胺化合物和對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質形成的樣品4、樣品5和樣品6；和只使用對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質形成的樣品7。
對于樣品1-3，通過真空蒸發方法在玻璃基底上沉積含芳香胺化合物的層至具有厚度50nm。對于樣品4-6，通過共蒸發方法在玻璃基底上沉積包含芳香胺化合物和對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的層至具有厚度50nm。在樣品4-6中，芳香胺化合物與對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的摩爾比(即芳香胺化合物∶對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質)為1∶1。對于樣品7，通過真空蒸發方法在玻璃基底上沉積包含對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的層至具有厚度50nm。
表1顯示了樣品中包含的芳香胺化合物(A)和對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質(B)。
表1

用光照射樣品1-7，在照射過程中，光波長在約300nm-800nm的范圍內變化，檢查經過每個樣品中形成的層的光的透射率。這樣得到的透射光譜顯示在圖29A-29C中。
在圖29A-29C中，水平軸代表發射光的波長(nm)，垂直軸代表透射率(％)。圖29A顯示了樣品1、4和7的透射光譜；圖29B顯示了樣品2、5和7的透射光譜；圖29C顯示了樣品3、6和7的透射光譜。根據圖29A-29C，可認識到，在400nm-600nm的波長段內，當比較樣品4-6的透射光譜和樣品1-3和7的那些時，樣品4-6顯示出透射率降低然后增加的趨勢(用虛線圈起的部分)，而樣品1-3和7顯示出透射率只降低或增加的趨勢并且沒有最大值。這種結果意味著在樣品4-6中，在芳香胺化合物和對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質之間進行了電子轉移。因此，對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質從芳香胺化合物接受電子，因此芳香胺化合物帶正電。換句話說，可認為在樣品4-6中產生了空穴。
附圖標記解釋10基底，11晶體管，12發光元件，13第一電極，14第二電極，15層，16層間絕緣薄膜，16a層間絕緣薄膜，16b層間絕緣薄膜，16c層間絕緣薄膜，17接線，18間隔層，19層間絕緣薄膜；19a層間絕緣薄膜，19b層間絕緣薄膜，201第一電極，202第二電極，211第一層，212第二層，213第三層，221電子傳輸層，222發光層，223空穴傳輸層，224空穴注入層，301第一電極，302第二電極，311第一層，312第二層，313第三層，321電子傳輸層，322發光層，323空穴傳輸層，324空穴注入層，501子幀周期，502子幀周期，503子幀周期，504子幀周期，501a寫入期，501b保留期，502a寫入期，502b保留期，503a寫入期，503b保留期，504a寫入期，504b保留期，504c擦除期，504d非發光周期，551基底，552第二電極，553層，554層，555層，556層，557；第二層，558第一層，559第一電極，701基底，702第二電極，703層，704層，705層，706層，707第二層，708第一層，709第一電極，731基底，732第二電極，733層，734層，735層，736層，737第二層，738第一層，739第一電極，751基底，752第二電極，753層，754層，755層，756層，757第二層，758第一電極，771基底，772第二電極，773層，774層，775層，776第二層，777第一層，778第一電極，901第一晶體管，902第二晶體管，903發光元件，911柵信號線，912源信號線，913寫入柵信號線驅動電路，914擦除柵信號線驅動電路，915源信號線驅動電路，916電源，917電源線，918開關，919開關，920開光，951基底，952電極，953絕緣層，954間隔層，955層，956電極，1001第一晶體管，1002第二晶體管，1003柵信號線，1004源信號線，1005電源線，1006電極，5521主體，5522外殼，5523顯示部分，5524鍵盤，5531顯示部分，5532外殼，5533揚聲器，5551顯示部分，5552主體，5553天線，5554音頻輸出部分，5555音頻輸出部分，5556操作開關，5557操作開關，6500基底，6503FPC(柔性印刷版)，6504印刷線路板(PWB)，6511像素部分，6512源信號線驅動電路，6513寫入柵信號線驅動電路，6514擦除柵信號線驅動電路。
權利要求
1.一種發光元件，包括第一層；第二層；和第三層，其中第一層、第二層和第三層被夾在彼此面對的第一電極和第二電極之間；其中第一層包括TPAQn和對TPAQn表現出電子接受性質的第一物質；其中第二層包括電子傳輸性質高于空穴傳輸性質的第二物質，和對第二物質表現出電子給予性質的第三物質；其中第三層包含發光物質；其中第一層、第二層和第三層被順序堆疊；其中第一層接觸第一電極；其中第三層接觸第二電極；和其中當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時發射光。
2.一種發光元件，包括第一層；第二層；和第三層，其中第一層、第二層和第三層被夾在彼此面對的第一電極和第二電極之間；其中第一層包括TPAQn和對TPAQn表現出電子接受性質的第一物質；其中第二層包括電子傳輸性質高于空穴傳輸性質的第二物質，和對第二物質表現出電子給予性質的第三物質；其中第三層包含發光物質；其中設置第一層比第二層更靠近第一電極；其中設置第三層比第二層更靠近第二電極；和其中當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時發射光。
3.根據權利要求1的發光元件，其中第一層包括第一物質使得第一物質對TPAQn的摩爾比為0.5或以上和2或以下。
4.根據權利要求3的發光元件，其中第三物質為選自堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物中的一種物質。
5.一種發光元件，包括第一層；第二層；和第三層，其中第一層、第二層和第三層被夾在彼此面對的第一電極和第二電極之間；其中使用反射率為50％或以上和100％或以下的導電材料形成第一電極；其中使用透射可見光的導電材料形成第二電極；其中第一層包括TPAQn和對TPAQn表現出電子接受性質的第一物質；其中第二層包括電子傳輸性質高于空穴傳輸性質的第二物質，和對第二物質表現出電子給予性質的第三物質；其中第三層包括含有發光層的x個層(x為指定正整數)；其中第一層、第二層和第三層被順序堆疊；其中第一層接觸第一電極；其中第三層中的一個層接觸第二層；其中第三層中的第x層接觸第二電極；其中第y層(y≤x，y為正整數)夾在發光層和第二層之間；其中當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時發射光；和其中調整第一電極和第二電極的厚度滿足表達式1、2和3nidi+niidii+Σk=1ynkdk+njdj=(2m-1)λ4---1]]>0≤dj≤demi.....2di≥dii....3其中，在表達式1、2和3中，ni表示第一層的折射率；di，第一層的厚度；nii，第二層的折射率；dii，第二層的厚度；nk，插在發光層和第二層之間的層的第k層(k為自然數)的折射率；dk，插在發光層和第二層之間的層的第k層的厚度；nj，發光層的折射率；dj，第一電極側的發光層表面和發光區域之間的距離；λ，發光元件發射的光的波長；m，給定的正整數；demi，發光層的厚度。
6.一種發光器件，在像素部分中包括根據權利要求1的發光元件。
7.一種電子設備，使用根據權利要求6的發光器件用于顯示部分。
8.根據權利要求2的發光元件，其中第一層包括第一物質使得第一物質對TPAQn的摩爾比為0.5或以上和2或以下。
9.根據權利要求8的發光元件，其中第三物質為選自堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物中的一種物質。
10.一種發光器件，在像素部分中包括根據權利要求2的發光元件。
11.一種電子設備，使用根據權利要求10的發光器件用于顯示部分。
12.一種發光器件，在像素部分中包括根據權利要求5的發光元件。
13.一種電子設備，使用根據權利要求12的發光器件用于顯示部分。
14.一種發光元件，包括第一層；第二層；和第三層，其中第一層、第二層和第三層被夾在彼此面對的第一電極和第二電極之間；其中第一層包括芳香胺化合物和對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的第一物質；其中第二層包括電子傳輸性質高于空穴傳輸性質的第二物質，和對第二物質表現出電子給予性質的第三物質；其中第三層包含發光物質；其中第一層、第二層和第三層被順序堆疊；其中第一層接觸第一電極；其中第三層接觸第二電極；和其中當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時發射光。
15.一種發光元件，包括第一層；第二層；和第三層，其中第一層、第二層和第三層被夾在彼此面對的第一電極和第二電極之間；其中第一層包括芳香胺化合物和對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的第一物質；其中第二層包括電子傳輸性質高于空穴傳輸性質的第二物質，和對第二物質表現出電子給予性質的第三物質；其中第三層包含發光物質；其中設置第一層比第二層更靠近第一電極；其中設置第三層比第二層更靠近第二電極；和其中當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時發射光。
16.根據權利要求14的發光元件，其中第一層包括第一物質使得第一物質對該芳香胺化合物的摩爾比為0.5或以上和2或以下。
17.根據權利要求16的發光元件，其中第三物質為選自堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物中的一種物質。
18.一種發光元件，包括第一層；第二層；和第三層，其中第一層、第二層和第三層被夾在彼此面對的第一電極和第二電極之間；其中使用反射率為50％或以上和100％或以下的導電材料形成第一電極；其中使用透射可見光的導電材料形成第二電極；其中第一層包括芳香胺化合物和對該芳香胺化合物表現出電子接受性質的第一物質；其中第二層包括電子傳輸性質高于空穴傳輸性質的第二物質，和對第二物質表現出電子給予性質的第三物質；其中第三層包括含有發光層的x個層(x為指定正整數)；其中第一層、第二層和第三層被順序堆疊；其中第一層接觸第一電極；其中第三層中的一個層接觸第二層；其中第三層中的第x層接觸第二電極；其中第y層(y≤x，y為正整數)夾在發光層和第二層之間；其中當施加電壓使得第二電極的電勢高于第一電極的電勢時發射光；和其中調整第一電極和第二電極的厚度以滿足表達式1、2和3nidi+niidii+Σk=1ynkdk+njdj=(2m-1)λ4---1]]>0≤dj≤demi.....2di≥dii....3其中，在表達式1、2和3中，ni表示第一層的折射率；di，第一層的厚度；nii，第二層的折射率；dii，第二層的厚度；nk，插在發光層和第二層之間的層的第k層(k為自然數)的折射率；dk，插在發光層和第二層之間的層的第k層的厚度；nj，發光層的折射率；dj，第一電極側的發光層表面和發光區域之間的距離；λ，發光元件發射的光的波長；m，給定的正整數；demi，發光層的厚度。
19.一種發光器件，在像素部分中包括根據權利要求14的發光元件。
20.一種電子設備，使用根據權利要求19的發光器件用于顯示部分。
21.根據權利要求15的發光元件，其中第一層包括第一物質使得第一物質對該芳香胺化合物的摩爾比為0.5或以上和2或以下。
22.根據權利要求21的發光元件，其中第三物質為選自堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物中的一種物質。
23.一種發光器件，在像素部分中包括根據權利要求15的發光元件。
24.一種電子設備，使用根據權利要求23的發光器件用于顯示部分。
25.一種發光器件，在像素部分中包括根據權利要求18的發光元件。
26.一種電子設備，使用根據權利要求25的發光器件用于顯示部分。
全文摘要
本發明提供隨著發光時間的累積驅動電壓增加較少的發光元件，和提供隨著薄膜厚度的增加電阻值增加較少的發光元件。發光元件包括在第一電極和第二電極之間的第一層、第二層和第三層。設置第一層比第二層更靠近第一電極，設置第三層比第二層更靠近第二電極。第一層為包括芳香胺化合物和對芳香胺化合物表現出電子接受性質的物質的層。第二層包括電子傳輸性質強于空穴傳輸性質的物質和對上述物質表現出電子給予性質的物質。
文檔編號H05B33/26GK101053091SQ20058003762
公開日2007年10月10日 申請日期2005年11月4日 優先權日2004年11月5日
發明者熊木大介, 瀨尾哲史 申請人:株式會社半導體能源研究所