发光元件和使用该元件的发光装置转让专利
申请号 : CN200580041834.6
文献号 : CN101073164B
文献日 : 2010-05-05
发明人 : 坂田淳一郎 , 池田寿雄 , 川上祥子
申请人 : 株式会社半导体能源研究所
摘要 :
本发明提供一种发光元件，该发光元件包括一对电极和设置在这对电极之间的有机化合物和金属氧化物，该有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度，或者该发光元件包括一对电极和设置在这对电极之间的具有螺环和三苯胺骨架的化合物以及金属氧化物。特征在于，具有螺环和三苯胺骨架的化合物是由通式(1)表示的联苯胺衍生物。在该式中，R1是氢或具有1至4个碳原子的烷基基团。
权利要求 :
1.一种发光元件，包括：一对电极；和
在这对电极之间形成的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的至少一个包括具有螺环和三苯胺骨架的化合物，和金属氧化物，并接触这对电极的至少一个。
2.一种发光元件，包括：一对电极；和
在这对电极之间形成的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的至少一个同时包括由通式(1)表示的联苯胺衍生物和金属氧化物，
其中R1表示氢或具有1到4个碳原子的烷基基团。
3.一种发光元件，包括：一对电极；和
在这对电极之间形成的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的至少一个同时包括由结构式(2)表示的联苯胺衍生物和金属氧化物，
4.根据权利要求2和3中任一项的发光元件，其中联苯胺衍生物充当空穴输送材料。
5.根据权利要求2和3中任一项的发光元件，其中第一到第三层中的一个产生空穴。
6.根据权利要求1至3中任一项的发光元件，其中金属氧化物选自钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物。
7.一种发光装置，包括：包括杂质区的半导体膜；
连接到该杂质区的第一电极；
与第一电极相对的第二电极；和在第一电极和第二电极之间依序形成的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的至少一个包括具有螺环和三苯胺骨架的化合物，和金属氧化物，并接触这对电极的至少一个。
8.一种发光装置，包括：包括杂质区的半导体膜；
连接到杂质区的第一电极；
与第一电极相对的第二电极；和在第一电极和第二电极之间依序设置的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的至少一个同时包括由通式(1)表示的联苯胺衍生物和金属氧化物，
其中R1表示氢或具有1到4个碳原子的烷基基团。
9.一种发光装置，包括：包括杂质区的半导体膜；
连接到该杂质区的第一电极；
与第一电极相对的第二电极；和在第一电极和第二电极之间依序设置的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的至少一个同时包括由结构式(2)表示的联苯胺衍生物以及金属氧化物，
10.根据权利要求8和9中任一项的发光装置，其中联苯胺衍生物充当空穴输送材料。
11.根据权利要求8和9中任一项的发光装置，其中第一到第三层中的一个产生空穴。
12.根据权利要求7至9中任一项的发光装置，其中金属氧化物选自钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种包括有机化合物和无机化合物的发光元件的结构，并且进一步涉及具有该发光元件的发光装置。
背景技术
用于显示器的许多发光元件具有在一对电极之间夹有包括发光材料的层的结构，并且当通过从其中一个电极注入的电子和从另一个电极注入的空穴重新结合所形成的激子返回基态时，产生发光。
关于这些发光元件，为提高发光效率和稳定性以及防止驱动电压升高，已进行了研究。
例如，专利文献1披露了一种可保持发光性能的高耐用有机薄膜发光元件。根据专利文献1，披露了通过将具有较高功函的金属氧化物例如钼氧化物用于阳极，获得了发光元件的较低驱动电压。
另外，组成发光元件的材料结晶被认为是发光元件劣化的原因。因此，希望使用不大可能结晶的材料，例如专利文献2披露了一种具有高玻璃化转变温度的耐热有机材料。
[专利参考文献1]
日本专利申请特许公开No.9-63771
[非专利参考文献2]
WO公开No.WO00/27946
发明公开
由于获得较低的驱动电压可使发光装置的能耗更低，这种发展仍在继续。尤其当发光元件结合在移动发光装置中时，重点在于获得较低的能耗。
因此，仅专利文献1中所披露的方法被认为是不够的，需要实现更低驱动电压的技术进展。
此外，为了发光装置的批量生产，期望得到发光元件的高产率结构及其生产方法。
因而，本发明的目标是提供一种实现更低驱动电压的发光元件和提供一种可以高产率生产的发光元件。此外，本发明的目标是提供一种包括具有极好耐热性(尤其是不大可能结晶并且会保持无定形)的材料的发光元件。
此外，本发明的目标是提供一种具有该发光元件的发光装置。
由于上述目标，本发明具有以下发光元件特征，该发光元件包括具有有机化合物以及无机化合物的层，其中该有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。另外，根据本发明的有机化合物特征为具有180℃或更大和400℃或更小的熔点。
此外，本发明具有的发光元件特征为包括有机化合物和无机化合物，并具有将具有螺环和三苯胺骨架的化合物用于所述有机化合物的特征.发明人已发现优选采用由通式(1)表示的联苯胺衍生物作为具有螺环和三苯胺骨架的化合物.更具体地，已经确定优选采用由结构式(2)表示的联苯胺衍生物作为具有螺环和三苯胺骨架的化合物.
根据本发明的具体结构将在下面描述。另外，将举例说明金属氧化物用于无机化合物的情况。
根据本发明的发光元件包括一对电极和设置在这对电极之间的许多层，其中所述许多层中的任意一层包括具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度的有机化合物，和金属氧化物。
根据本发明的有机化合物可通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴或2-溴-2’，7’-二烷基-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得。
另外，根据本发明的有机化合物可通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得。
另外，本发明具有一个特征，即将包括有机化合物和无机化合物的层用作产生空穴的层，其中所述有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。此外，根据本发明的发光元件可包括具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度的有机化合物作为空穴输送材料。
另外，本发明具有一个特征，即有机化合物具有180℃或更大和400℃或更小的熔点。
此外，本发明中有机化合物是具有螺环和三苯胺骨架的化合物，并且根据本发明的发光元件包括一对电极，和设置在这对电极之间的具有螺环和三苯胺骨架的化合物和金属氧化物。此有机化合物具有180℃或更大和400℃或更小的熔点，并具有90℃或更大，优选150℃或更大，更优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。
在本发明中，特征在于，所述有机化合物是由通式(1)表示的联苯胺衍生物。而且，根据本发明的发光元件包括一对电极和设置在这对电极之间的由通式(1)表示的联苯胺衍生物和金属氧化物。
(式中，R1是氢或具有1至4个碳原子的烷基基团。)
在本发明中，特征在于，有机化合物是由结构式(2)表示的联苯胺衍生物。而且，根据本发明的发光元件包括一对电极，和设置在这对电极之间的由结构式(2)表示的联苯胺衍生物和金属氧化物。根据本发明的联苯胺衍生物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。特征在于，将此联苯胺衍生物用作空穴输送材料。
在本实施方案中，除金属氧化物外，用于无机化合物的材料可以是金属氮化物或金属氧氮化物。
例如，当上述无机化合物用于起电子接收材料作用的层时，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作具体材料。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
当上述无机化合物用于起提供电子材料作用的层时，用于无机化合物的金属是选自碱金属和碱土金属的材料，具体地例如锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)和镁(Mg)。具体的无机化合物包括碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氮化物和碱土金属的氮化物。具体地，氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)和氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。
应注意的是，本发明中“包括有机化合物和无机化合物”包括其中混合有机化合物和无机化合物的层以及其中层合有机化合物和无机化合物的层。
此外，本发明发光装置的特征为具有上述发光元件。根据本发明的具体发光装置包括含有杂质区(impurity region)的半导体膜，连接到杂质区的第一电极，与第一电极相对设置的第二电极，以及在第一电极和第二电极之间依序设置的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的任一个包括有机化合物以及无机化合物，其中所述有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。另外，根据本发明的另一发光装置包括含有杂质区的半导体薄膜，连接到该杂质区的第一电极，与第一电极相对设置的第二电极，以及在第一电极和第二电极之间依序设置的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的任一个包括具有螺环和三苯胺骨架的化合物以及金属氧化物。
根据本发明，可得到不大可能结晶的发光元件，并且可得到实现更低驱动电压的发光元件。另外，甚至将根据本发明的发光元件制得更厚时，也不会提高驱动电压。相应地，可形成更厚的发光元件，从而可以有利的产率生产。此外，依靠制得更厚的层，电极和发光层可进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
此外，可优选的根据本发明的发光元件具有高的热稳定性和高的耐热性。相应地，该发光元件较少随时间变劣。
附图简述
在附图中：
图1是说明根据本发明的发光元件的图；
图2是说明根据本发明的发光元件的图；
图3A到3C是说明根据本发明的发光元件的截面图；
图4A到4C是根据本发明的像素电路的图；
图5是说明根据本发明的配电盘(panel)的图；
图6A和6B是说明根据本发明的配电盘的截面图；
图7A到7F是说明根据本发明的电子装置的图；
图8是显示说明根据本发明的发光元件的图；
图9是显示本发明发光元件的电流密度-亮度特性的图；
图10是显示本发明发光元件的电压-亮度特性的图；
图11是显示本发明发光元件的亮度-电流效率特性的图；
图12是显示本发明的发光元件劣化的图；
图13是显示本发明发光元件的电流密度-亮度特性的图；
图14是显示本发明发光元件的电压-亮度特性的图；
图15是显示本发明发光元件的亮度-电流效率特性的图；
图16是显示本发明的发光元件劣化的图；
图17是用差示扫描量热法分析根据本发明的联苯胺衍生物的测量结果；
图18是说明本发明的光元件的图；
图19是显示根据实施例2步骤2合成的白色粉末状固体的核磁共振分析结果的图；
图20是显示本发明发光元件的电压-亮度特性的图；
图21是显示本发明发光元件的恒电流驱动测试结果的图。
实施本发明的最佳方式
下面将参照附图描述本发明的具体实施方案。然而，可以以多种不同的形式体现本发明，并且容易理解的是，各种变化和改进对于本领域技术人员将是显而易见的，除非这样的变化和改进脱离了本发明的范围。因此，本发明不会受限于具体实施方案中描述的内容。应当注意的是，在描述具体实施方案的所有附图中，同样的参考数字表示相同的部分或者具有相同功能的部分，并且将省略该部分的重复描述。
(实施方案1)
在本实施方案中，参照图1将描述使用包括无机化合物和有机化合物的层的发光元件的例子，其中所述有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度，其中联苯胺衍生物用作所述有机化合物。应当注意的是，根据本发明联苯胺衍生物是具有螺环和三苯胺骨架的化合物。
如图1所示，根据本发明的发光元件具有彼此相对的第一电极101和第二电极102，并且具有从第一电极101侧按顺序堆叠的第一层111、第二层112和第三层113。当向该发光元件施加电压以致第一电极101的电势高于第二电极102的电势时，空穴从第一层111注入第二层112，并且电子从第三层113注入第二层112。空穴和电子重新结合以激发发光材料。然后，当已被激发的发光材料返回基态时，产生发光。
接下来将描述第一到第三层111到113、第一电极101和第二电极102。
第一层111是产生空穴的层。通过使用例如包括空穴输送材料和对该空穴输送材料展现出电子接收性能的材料的层，可实现此功能。另外，优选的是，包括对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料，以致该材料对空穴输送材料的摩尔比为0.5到2(＝对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料/空穴输送材料)。
空穴输送材料是其中对电子的输送比电极多的材料，例如有机化合物，芳香胺化合物，例如4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：α-NPD)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：TPD)、4，4’，4”-三[N，N-二苯基氨基]三苯胺(缩写：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯胺(缩写：MTDATA)、4，4’-双[N-{4-(N，N-二-间-甲苯基氨基)苯基}-N-苯基氨基]联苯(缩写：DNTPD)，和酞菁化合物，如酞菁(缩写：H2Pc)和铜酞菁(缩写：CuPc)，可用作空穴输送材料.应当注意的是，不应认为空穴输送材料限于这些.
另外，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料。其中属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。除氧化物外，可以使用上述金属的氮化物或氧氮化物。应当注意的是，不应认为对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料限于这些。
当通过使用其中混合空穴输送材料(其由有机材料组成)和对该空穴输送材料展现出电子接收性能的材料(其由上述无机材料组成)的层形成第一层111时，其导电性(conductivity)变得更高。因此，以这种方式形成第一层111是优选的。当导电性更高时，可将第一层111制得更厚，从而可提高产率。此外，通过将第一层111制得更厚，第一电极101和第二层112可进一步彼此远离。相应地，可防止由金属引起的发光猝灭。
通过利用其中混合有机材料和无机材料的这种层，用于第一层111的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第一层111，而不会提高电阻。因此，甚至当存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第一层111被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
如同下面将在例子中进一步详细描述的那样，当其中混合联苯胺衍生物(具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度)和钼氧化物(无机化合物)的层用于第一层111时，确定第一层111不大可能随时间劣化。简而言之，这种结构使得可提供稳定性极好的发光元件。
此外，第一层111可以包括另一种有机化合物。作为这种有机化合物，可以列举红荧烯等等。通过加入红荧烯，可提高可靠性。
除此之外，第一层111可以是由诸如钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钴氧化物和铜氧化物的金属氧化物组成的层。
该第一层111可通过蒸发形成。当包括多种混合化合物的层用作第一层111时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有例如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第二层112，它是包括发光层的层。包括发光层的层可以是仅由发光层组成的单层，或者可以是多层。举个例子，具体的多层包括发光层和选自电子输送层和空穴输送层的额外的多个层。在图1中，显示了多层的例子，其中第二层112包括发光层123、电子输送层124和空穴输送层122。
根据本发明，具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度，由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的联苯胺衍生物可被用于空穴输送层112。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有高耐热性，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不太可能由于热而改变特性的空穴输送层122。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物不大可能结晶，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不大可能结晶的空穴输送层122。
应当注意的是，空穴输送层112可以是通过组合两层或更多层形成的层，所述两层或更多层各自包括由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的根据本发明的联苯胺衍生物。
此外，优选的是，其中混合本发明的联苯胺衍生物(具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度)和无机化合物的层用于空穴输送层122。通过混合无机化合物，可进一步抑制联苯胺衍生物的结晶，从而可形成更厚的该层，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于空穴输送层122更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作金属氧化物。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
接下来将描述发光层123。优选的是，发光层123是包括发光材料的层，该发光材料分散于具有比该发光材料更大的能隙(energygap)的材料中。然而，发光层123不应被认为只限于此。应当注意的是，能隙指的是介于LUMO能级和HOMO能级之间的能隙。另外，提供有利的发光效率并可产生期望发射波长的发光的材料可以用于该发光材料。
另外，对于用于分散发光材料的材料，可以使用例如，蒽衍生物例如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)，咔唑衍生物例如4，4’-双(N-咔唑基)-联苯(缩写：CBP)，和金属络合物例如双[2-(2-羟苯基)-吡啶合]锌(缩写：Znpp2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：ZnBOX)。然而，用于分散发光材料的材料不限于这些材料。当如上所述分散发光材料时，可防止发光材料的浓度发光猝灭。
为了从该发光层123产生白色或带白色的光发射，例如，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：TPD(芳香族二胺)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、掺杂有红色发光染料NileRed的Alq3和Alq3。
另外，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：NPB、掺杂有苝的NPB、掺杂有DCM1的双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、BAlq和Alq3。
另外，通过将30wt％作为电子输送剂的2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)分散于聚(N-乙烯基咔唑)(缩写：PVK)中并分散适当量的四种染料(TPB、香豆素6、DCM1和NileRed)，可获得白色或带白色的光发射。
此外，通过使用层合结构形成发光层123，也可获得白色或带白色的光发射(使用产生互为互补色关系的发光的材料)，例如，第一和第二层分别使用红光和青绿光发光材料。
在如上所述发射白色或带白色光的情况下，使用滤色器或颜色转换层可进行全色显示。应注意的是，在使用单色滤色器或单色转换层的情况下可进行单色显示。
此外，除上述发光元件外，可对用于发光层123光的材料进行适当选择，其提供白色或带白色的光发射。例如，通过分别使用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)发光材料，可以形成发光层123。
例如，期望获得红色或带红色的发光时，4-二氰基亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTI)、4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJT)、4-二氰基亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTB)、periflanthene、以及2，5-二氰基-1，4-双-[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-苯和双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(乙酰丙酮合)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))等等可用于发光层123。然而，用于获得红色或带红色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生600nm到700nm发射谱峰发光的材料。
期望获得绿色或带绿色的发光时，N，N’-二甲基喹吖啶酮(缩写：DMQd)、香豆素6、香豆素545T和三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)等等可用于发光层123。然而，用于获得绿色或带绿色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生500nm到600nm发射谱峰发光的材料。
另外，期望获得蓝色或带蓝色的发光时，9，10-双(2-萘基)-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)、9，9’-二蒽基，9，10-二苯基蒽(缩写：DPA)、9，10-双(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-镓(缩写：BGaq)和双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)等等可用于发光层123.然而，用于获得蓝色或带蓝色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生400nm到500nm发射谱峰发光的材料.
而且，当发光层123形成为包括分别用于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光材料时，通过提供滤色器或颜色转换层可以调节每一发射谱的峰等等。滤色器或颜色转换层可以在光发射射出的一侧上形成，或者可以设置在形成薄膜晶体管的基底侧或相对的基底侧上。
接下来将描述电子输送层124。电子输送层124是具有输送从第二电极102注入的电子到发光层123的功能的层。通过以这种方式提供电子输送层124以使第二电极102和发光层123进一步彼此远离，可防止由金属引起的发光猝灭。
应当注意的是，电子输送层124没有被特别地限定，可通过使用具有喹喔啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物形成，例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉合)铍(缩写：BeBq2)以及双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)。另外，通过使用具有基于噁唑的配体或基于噻唑的配体的金属络合物可以形成电子输送层124，例如双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑]合锌(缩写：Zn(BOX)2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)。此外，通过使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)或2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(bathocuproin，缩写：BCP)等等，可形成电子输送层124。
优选的是，使用其中空穴迁移率高于电子迁移率的材料形成电子输送层124。此外，更优选的是，使用电子迁移率为10-6cm2/Vs或更大的材料形成电子输送层124。此外，电子输送层124可以具有层合结构，通过组合各自都包括上述材料的两个或更多层形成。
此外，优选的是，其中混合上述有机化合物和无机化合物的层用于电子输送层124。通过混合无机化合物，可进一步抑制有机化合物的结晶，从而可形成更厚的层而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于电子输送层124更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，金属氧化物包括氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。
可通过蒸发制备该第二层112。当第二层112形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第三层113，它是产生电子的层。对于该第三层113，例如，可以列举包括电子输送材料以及对该电子输送材料展现出供电子性能的材料的层。
应当注意的是，所述电子输送材料是其中输送的电子多于空穴的材料，例如，金属络合物例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉合)铍(缩写：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)，以及2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)、2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(缩写：BCP)和4，4-双(5-甲基-苯并噁唑-2-基)茋(缩写：BzOs)可用于所述电子输送材料。另外，可在使用n型半导体的情况下形成第三层113。然而，电子输送材料不限于这些。
另外，对于针对电子输送材料展现出供电子性能的材料，可使用选自碱金属和碱土金属的物质，具体地例如锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)和镁(Mg)。此外，具体的材料包括碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氮化物和碱土金属的氮化物，具体地，氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)和氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。然而，对电子输送材料展现出供电子性能的材料不限于这些。应当注意，优选的是，包括对电子输送材料展现出供电子性能的材料，使对电子输送材料展现出供电子性能的材料与电子输送材料的摩尔比为0.5或更大和2或更小(＝对电子输送材料展现出供电子性能的材料/电子输送材料)。
或者，第三层113可以是由诸如氧化锌、硫化锌、硒化锌、氧化锡或二氧化钛的材料组成的层。
优选地通过使用其中混合上述有机化合物和无机化合物的层形成第三层113。相应地，可使第三层113的导电性更高。当导电性更高时，第三层113可被制得更厚，从而可提高产率。此外，通过使第三层113更厚，可使发光层123和第二电极102进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
此外，通过使用其中混合有机材料和无机材料的层，用于第三层113的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第三层113，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第一层111被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
可通过蒸发制备该第三层113。当该第三层113形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
在上述发光元件中，包含在第三层113中的电子输送材料的电子亲合势与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.或者，当第三层113由n型半导体组成时，n型半导体的功函与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.通过如上所述结合第二层112和第三层113，可更容易地将电子从第三层113注入到第二层112.
应当注意的是，本发明发光元件的特征为，在一对电极之间包括有机化合物和无机化合物，其中所述有机化合物典型地为玻璃化转变温度为150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的的联苯胺衍生物，并且不应被认为限于图1中所示的发光元件结构。例如，尽管显示了提供与第三层113接触的电子输送层124的结构，但可以存在不提供电子输送层124的情况。相应地，提供与第三层113接触的发光层123。在这种情况下，优选将用于分散发光材料的材料用于发光层123。而且，或许正好可以不提供电子输送层124。
另外，不用被分散就能产生发光的材料如Alq3可用于发光层123。由于诸如Alq3的材料是具有良好载体(carrier)输送性能的发光材料，所以仅由Alq3组成的层可起发光层的作用而无需分散Alq3。在这种情况下，发光层123对应于发光材料本身。
这些第一到第三层111到113可通过同样的方法形成，并因此可连续地形成而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成第一到第三层111到113而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
接下来将描述电极。使用导电材料形成第一电极101和第二电极102中的每一个。此外，除导电性外，设置在来自发光层的光射出的一侧的电极还需要具有透光性。通过形成由不具有透光性的材料组成的相当薄的膜，也可获得透光性。
作为用于第一电极101的材料，除铝(Al)外，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。此外，例如通过溅射或蒸发可形成第一电极101。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第一电极101需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第一电极101。因此，当层合层用于第一电极101时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第一电极101。为了避免由于形成薄的第一电极101而导致电阻升高，还可以提供辅助布线(auxiliary wiring)。此外，使用层合层可防止电阻升高。
此外，作为用于第二电极102的材料，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第二电极102需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第二电极102。因此，当层合层用于第二电极102时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第二电极102。为了避免由于形成薄的第二电极102而导致电阻升高，还可以提供辅助布线。此外，使用层合层可防止电阻升高。
应当注意的是，根据施加到发光元件上的电压，第一电极101或第二电极103可以是阳极或阴极。在阳极的情况下，使用具有较大功函(4.0eV或更大的功函)的材料。或者，在阴极的情况下，使用具有较小功函(3.8eV或更小的功函)的材料。
可通过溅射或蒸发等等形成第一电极101或第二电极102。在使用蒸发的情况下，第一电极101、第一到第三层111到113和第二电极102可连续地形成，而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成发光元件而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
如上所述，根据本发明，通过利用包括有机化合物(典型地为玻璃化转变温度为150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能因为由热引起的空穴输送层特性变化而改变特性的发光元件。
此外，通过利用包括有机化合物(典型地为玻璃化转变温度为150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能由于该层的结晶而劣化的发光元件。
相应地，可获得实现更低驱动电压的发光元件。此外，甚至当根据本发明的发光元件更厚时，也没有提高驱动电压。相应地，可形成更厚的发光元件，从而可以以有利的产率生产。此外，通过将层制得更厚，发光层与第一电极或第二电极可进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
如上所述，使用联苯胺衍生物作为具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度的有机化合物描述了本实施方案。然而，本发明提供了一种包括其中混合有机化合物和金属氧化物的层的发光元件，并且只要达到减少随时间劣化的效果本发明就不限于本实施方案。
(实施方案2)
将参照图18描述使用包括本发明的联苯胺衍生物(其具有螺环和三苯胺骨架的化合物)和无机化合物的层的发光元件的例子。
如图18所示，根据本发明的发光元件具有彼此相对的第一电极101和第二电极102，并且具有从第一电极101侧按顺序堆叠的第一层111、第二层112和第三层113。当向该发光元件施加电压以致第一电极101的电势高于第二电极102的电势时，空穴从第一层111注入第二层112，并且电子从第三层113注入第二层112。空穴和电子重新结合以激发发光材料。然后，当已被激发的发光材料返回基态时，产生发光。
接下来将描述第一到第三层111到113、第一电极101和第二电极102。
第一层111是产生空穴的层。通过使用例如包括空穴输送材料和对该空穴输送材料展现出电子接收性能的材料的层，可实现此功能。另外，优选的是，包括对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料，以致该材料对空穴输送材料的摩尔比(＝对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料/空穴输送材料)为0.5或更大和2或更小。
空穴输送材料是其中对电子的输送比电极多的材料，例如有机化合物，芳香胺化合物例如4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：α-NPD)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：TPD)、4，4’，4”-三[N，N-二苯基氨基]三苯胺(缩写：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯胺(缩写：MTDATA)、4，4’-双[N-{4-(N，N-二-间-甲苯基氨基)苯基}-N-苯基氨基]联苯(缩写：DNTPD)，和酞菁化合物，如酞菁(缩写：H2Pc)和铜酞菁(缩写：CuPc)，可用作空穴输送材料。应当注意的是，不应认为空穴输送材料限于这些。
另外，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料。其中属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。除氧化物外，可以使用上述金属的氮化物或氧氮化物。应当注意的是，不应认为对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料限于这些。
当通过使用其中混合空穴输送材料(其由有机材料组成)和对该空穴输送材料展现出电子输送材料的材料(其由上述无机材料组成)的层形成第一层111时，其导电性变得更高。因此，以这种方式形成第一层111是优选的。当导电性更高时，可将第一层111制得更厚，从而可提高产率。此外，通过将第一层111制得更厚，第一电极101和第二层112可进一步彼此远离。相应地，可防止由金属引起的发光猝灭。
通过利用其中混合有机材料和无机材料的这种层，用于第一层111的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第一层111，而不会提高电阻。因此，甚至当存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第一层111被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
如同下面将在例子中进一步详细描述的那样，当其中混合联苯胺衍生物和钼氧化物(无机化合物)的层用于第一层111时，确定第一层111不大可能随时间劣化。简而言之，这种结构使得可提供稳定性极好的发光元件。
此外，第一层111可以包括另一种有机化合物。作为这种有机化合物，可以列举红荧烯等等。通过加入红荧烯，可提高可靠性。
除此之外，第一层111可以是由诸如钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钴氧化物和铜氧化物的金属氧化物组成的层。
该第一层111可通过蒸发形成。当包括多种混合化合物的层用作第一层111时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有例如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第二层112，它是包括发光层的层。包括发光层的层可以是仅由发光层组成的单层，或者可以是多层。举个例子，特定的多层包括发光层和选自电子输送层和空穴输送层的额外的多个层。在图1中，显示了多层的例子，其中第二层112包括发光层123、电子输送层124和空穴输送层124。
根据本发明，由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的联苯胺衍生物可被用于空穴输送层112。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有高耐热性，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不太可能由于热而改变特性的空穴输送层122。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物不大可能结晶，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不大可能结晶的空穴输送层122。
应当注意的是，空穴输送层112可以是通过组合两层或更多层形成的多层，所述两层或更多层各自包括由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的根据本发明的联苯胺衍生物。
此外，优选的是，其中混合本发明的联苯胺衍生物和无机化合物的层用于空穴输送层122。通过混合无机化合物，可进一步抑制联苯胺衍生物的结晶，从而可形成更厚的该层，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于空穴输送层122更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作金属氧化物。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
接下来将描述发光层123。优选的是，发光层123是包括发光材料的层，该发光材料分散于具有比该发光材料更大的能隙的材料中。然而，发光层123不应被认为只限于此。应当注意的是，能隙指的是介于LUMO能级和HOMO能级之间的能隙。另外，提供有利的发光效率并可产生期望发射波长的发光的材料可以用于该发光材料。
另外，对于用于分散发光材料的材料，可以使用例如，蒽衍生物例如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)，咔唑衍生物例如4，4’-双(N-咔唑基)-联苯(缩写：CBP)，和金属络合物例如双[2-(2-羟苯基)-吡啶合]锌(缩写：Znpp2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：ZnBOX)。然而，用于分散发光材料的材料不限于这些材料。当如上所述分散发光材料时，可防止发光材料的浓度发光猝灭。
为了从该发光层123产生白色或带白色的光发射，例如，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：TPD(芳香族二胺)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、掺杂有红色发光染料NileRed的Alq3和Alq3。
另外，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：NPB、掺杂有苝的NPB、掺杂有DCM1的双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、BAlq和Alq3。
另外，通过将30wt％作为电子输送剂的2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)分散于聚(N-乙烯基咔唑)(缩写：PVK)中并分散适当量的四种染料(TPB、香豆素6、DCM1和NileRed)，可获得白色或带白色的光发射。
此外，通过使用层合结构形成发光层123，也可获得白色或带白色的光发射(使用产生互为互补色关系的发光的材料)，例如，第一和第二层分别使用红光和青绿光发光材料。
在如上所述发射白色或带白色光的情况下，使用滤色器或颜色转换层可进行全色显示。应注意的是，在使用单色滤色器或单色转换层的情况下可进行单色显示。
此外，除上述发光元件外，可对用于发光层123光的材料进行适当选择，其提供白色或带白色的光发射。例如，通过分别使用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)发光材料，可以形成发光层123。
例如，期望获得红色或带红色的发光时，4-二氰基亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTI)、4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJT)、4-二氰基亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTB)、periflanthene、以及2，5-二氰基-1，4-双-[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-苯和双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(乙酰丙酮合)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))等等可用于发光层123。然而，用于获得红色或带红色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生600nm到700nm发射谱峰发光的材料。
期望获得绿色或带绿色的发光时，N，N’-二甲基喹吖啶酮(缩写：DMQd)、香豆素6、香豆素545T和三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)等等可用于发光层123。然而，用于获得绿色或带绿色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生500nm到600nm发射谱峰发光的材料。
另外，期望获得蓝色或带蓝色的发光时，9，10-双(2-萘基)-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)、9，9’-二蒽基，9，10-二苯基蒽(缩写：DPA)、9，10-双(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-镓(缩写：BGaq)和双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)等等可用于发光层123.然而，用于获得蓝色或带蓝色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生400nm到500nm发射谱峰发光的材料.
而且，当发光层123形成为包括分别用于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光材料时，通过提供滤色器或颜色转换层可以调节每一发射谱的峰等等。滤色器或颜色转换层可以在光发射射出的一侧上形成，或者可以设置在形成薄膜晶体管的基底侧或相对的基底侧上。
接下来将描述电子输送层124。电子输送层124是具有输送从第二电极102注入的电子到发光层123的功能的层。通过以这种方式提供电子输送层124以使第二电极102和发光层123进一步彼此远离，可防止由金属引起的发光猝灭。
应当注意的是，电子输送层124没有被特别地限定，可通过使用具有喹喔啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物形成，例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉合)铍(缩写：BeBq2)以及双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)。另外，通过使用具有基于噁唑的配体或基于噻唑的配体的金属络合物可以形成电子输送层124，例如双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑]合锌(缩写：Zn(BOX)2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)。此外，通过使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)或2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(缩写：BCP)等等，可形成电子输送层124。
优选的是，使用其中空穴迁移率高于电子迁移率的材料形成电子输送层124。此外，更优选的是，使用电子迁移率为10-6cm2/Vs或更大的材料形成电子输送层124。此外，电子输送层124可以具有层合结构，通过组合各自都包括上述材料的两个或更多个层形成。
此外，优选的是，其中混合上述有机化合物和无机化合物的层用于电子输送层124。通过混合无机化合物，可进一步抑制有机化合物的结晶，从而可形成更厚的层而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于电子输送层124更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，金属氧化物包括氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。
可通过蒸发制备该第二层112。当第二层112形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第三层113，它是产生电子的层。对于该第三层113，例如，可以列举包括电子输送材料以及对该电子输送材料展现出供电子性能的材料的层。
应当注意的是，所述电子输送材料是其中输送的电子多于空穴的材料，例如，金属络合物例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉合)铍(缩写：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)，以及2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)、2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(缩写：BCP)和4，4-双(5-甲基-苯并噁唑-2-基)茋(缩写：BzOs)可用于所述电子输送材料。另外，可在使用n型半导体的情况下形成第三层113。然而，电子输送材料不限于这些。
另外，对于针对电子输送材料展现出供电子性能的材料，可使用选自碱金属和碱土金属的物质，具体地例如锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)和镁(Mg)。此外，具体的材料包括碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氮化物和碱土金属的氮化物，具体地，氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)和氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。然而，对电子输送材料展现出供电子性能的材料不限于这些。应当注意，优选的是，包括对电子输送材料展现出供电子性能的材料，使对电子输送材料展现出供电子性能的材料与电子输送材料的摩尔比为0.5或更大和2或更小(＝对电子输送材料展现出供电子性能的材料/电子输送材料)。
或者，第三层113可以是由诸如氧化锌、硫化锌、硒化锌、氧化锡或二氧化钛的材料组成的层。
优选地通过使用其中混合上述有机化合物和无机化合物的层形成第三层113。相应地，可使第三层113的导电性更高。当导电性更高时，第三层113可被制得更厚，从而可提高产率。此外，通过使第三层113更厚，可使发光层123和第二电极102进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
此外，通过使用其中混合有机材料和无机材料的层，用于第三层113的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第三层113，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第三层113被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
可通过蒸发制备该第三层113。当该第三层113形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
在上述发光元件中，包含在第三层113中的电子输送材料的电子亲合势与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.或者，当第三层113由n型半导体组成时，n型半导体的功函与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.通过如上所述结合第二层112和第三层113，可更容易地将电子从第三层113注入到第二层112.
应当注意的是，本发明发光元件的特征为，在一对电极之间包括有机化合物和无机化合物，其中所述有机化合物典型地为联苯胺衍生物，并且不应被认为限于图18中所示的发光元件结构。例如，尽管显示了提供与第三层113接触的电子输送层124的结构，但可以存在不提供电子输送层124的情况。相应地，提供与第三层113接触的发光层123。在这种情况下，优选将用于分散发光材料的材料用于发光层123。而且，或许正好可以不提供电子输送层124。
另外，不用被分散就能产生发光的材料如Alq3可用于发光层123。由于诸如Alq3的材料是具有良好载体输送性能的发光材料，所以仅由Alq3组成的层可起发光层的作用而无需分散Alq3。在这种情况下，发光层123对应于发光材料本身。
这些第一到第三层111到113可通过同样的方法形成，并因此可连续地形成而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成第一到第三层111到113而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
接下来将描述电极。使用导电材料形成第一电极101和第二电极102中的每一个。此外，除导电性外，设置在来自发光层的光射出的一侧的电极还需要具有透光性。通过形成由不具有透光性的材料组成的相当薄的膜，也可获得透光性。
作为用于第一电极101的材料，除铝(Al)外，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。此外，例如通过溅射或蒸发可形成第一电极101。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第一电极101需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第一电极101。因此，当层合层用于第一电极101时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第一电极101。为了避免由于形成薄的第一电极101而导致电阻升高，还可以提供辅助布线。此外，使用层合层可防止电阻升高。
此外，作为用于第二电极102的材料，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第二电极102需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第二电极102。因此，当层合层用于第二电极102时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第二电极102。为了避免由于形成薄的第二电极102而导致电阻升高，还可以提供辅助布线。此外，使用层合层可防止电阻升高。
应当注意的是，根据施加到发光元件上的电压，第一电极101或第二电极103可以是阳极或阴极.在阳极的情况下，使用具有较大功函(4.0eV或更大的功函)的材料.或者，在阴极的情况下，使用具有较小功函(3.8eV或更小的功函)的材料.
可通过溅射或蒸发等等形成第一电极101或第二电极102。在使用蒸发的情况下，第一电极101、第一到第三层111到113和第二电极102可连续地形成，而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成发光元件而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
如上所述，根据本发明，通过利用包括有机化合物(典型地为联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能因为由热引起的空穴输送层特性变化而改变特性的发光元件。此外，通过利用包括有机化合物(典型地为联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能由于该层的结晶而劣化的发光元件。
相应地，可获得实现更低驱动电压的发光元件。此外，甚至当根据本发明的发光元件更厚时，也没有提高驱动电压。相应地，可形成更厚的发光元件，从而可以以有利的产率生产。此外，通过将层制得更厚，发光层与第一电极或第二电极可进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
(实施方案3)
在本实施方案中，将描述不同于上述实施方案的发光元件结构。
如图2所示，在本实施方案中显示的发光元件具有彼此相对的第一电极101和第二电极102，并且具有从第一电极101侧顺序堆叠的第一层111、第二层112、第三层113和第四层128，其中特征在于，提供了第四层128。可利用与第一层111相同的材料形成第四层128，其它结构与上述实施方案相同。因此，省略除第四层128之外的结构描述。
当以这样的方式提供第四层128时，可进一步减少形成第二电极102期间的损坏。
此外，其中混合有机化合物和无机化合物的层优选地用于第四层128。金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于该无机化合物。例如，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作金属氧化物。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
当以这样的方式混合有机化合物和无机化合物时，甚至当第四层128被制得更厚时，也可保持较低的驱动电压。
(实施方案4)
在本实施方案中，将参照通式描述联苯胺衍生物，它是具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度并具有螺环和三苯胺骨架的有机化合物。
本发明的一个方面是由通式(1)表示的联苯胺衍生物。
在通式(1)中，R1是氢或具有1到4个碳原子的烷基基团。
根据本发明的联苯胺衍生物是通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴或2-溴-2’，7’-二烷基-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得的化合物。
根据本发明的发光元件是具有包括有机化合物的层的发光元件，其中该有机化合物是通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得的化合物。
根据本发明的联苯胺衍生物具有玻璃化转变温度满足150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的特征，以及熔点满足180℃或更大和400℃或更小的特征。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有优异的耐热性，通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于热而改变特性的发光元件。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物可容易地保持为无定形，所以通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于结晶而劣化的发光元件。
(实施方案5)
在本实施方案中，将参照结构式(2)到(5)描述以具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度并具有螺环和三苯胺骨架的联苯胺衍生物为代表的有机化合物。
以结构式(2)到(5)表示的联苯胺衍生物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的高玻璃化转变温度，并具有优异的耐热性。此外，以结构式(2)到(5)表示的联苯胺衍生物不大可能结晶。而且，以结构式(2)到(5)表示的联苯胺衍生物具有180℃或更大和400℃或更小的高熔化温度。
尽管根据本发明的联苯胺衍生物的合成方法没有特别地限定，但可通过合成方案(a-1)表示的N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴或2-溴-2’，7’-二烷基-螺-9，9’-双芴的偶合反应合成所述联苯胺衍生物。
在合成方案(a-1)中，R10是氢或具有1到4个碳原子的烷基基团。此处优选的是，具有3或4个碳原子的烷基基团优选地处于支化状态。
根据本发明的所述联苯胺衍生物可用作形成空穴输送层的材料，也就是空穴输送材料。
根据本发明的联苯胺衍生物具有玻璃化转变温度满足150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的特征，以及熔点满足180℃或更大和400℃或更小的特征。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有优异的耐热性，通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于热而改变特性的发光元件。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物可容易地保持为无定形，所以通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于结晶而劣化的发光元件。
(实施方案6)
根据本发明的发光元件可应用于具有显示功能的发光装置的像素部分，以及具有照明功能的发光装置的照明部分。此外，由于根据本发明的发光元件不太可能由于热而改变特性并且不太可能由于结晶而劣化，所以通过利用根据本发明的发光元件，可获得具有更少由发光元件的劣化引起的图像缺陷或更少照射光缺陷的发光装置。现在，在本实施方案中将描述包括发光元件的像素部分的截面结构。
图3A到3C显示p通道薄膜晶体管(TFT)被用作控制供应到发光元件的电流的半导体元件的截面图，并且将例示其中所述发光元件的第一电极起阳极作用而其第二电极起阴极作用的情况.
图3A显示像素的截面图，其中TFT 601是p通道晶体管，并且从第一电极101侧射出发射自发光元件603的光(沿虚线箭头的方面)。在图3A中，设置在基底600上的TFT 601具有半导体膜，设置在该半导体膜上带有插入其间的绝缘膜的栅电极(gate electrode)，以及连接到形成于该半导体膜中的杂质区的布线。此外，TFT 601的布线电连接到发光元件603中的第一电极101。
TFT 601被中间层绝缘膜608覆盖，并且在该中间层绝缘膜608上形成具有开孔的分区609。在分区609的开孔内，部分地显露第一电极101。第一电极101、场致发光层605和第二电极102按此顺序堆叠在所述开孔内。应当注意的是，在本实施方案中，场致发光层605表示第一层111到第三层113，以及额外地上述实施方案中的第四层128；换句话说，场致发光层605表示位于第一电极101和第二电极102之间的层。
可通过使用有机树脂膜、无机绝缘膜或者以硅氧烷材料为原材料形成的包括Si-O-Si键的绝缘膜(以下称为“硅氧烷绝缘膜”)，形成中间层绝缘膜608。应当注意的是，硅氧烷具有由硅(Si)和氧(O)的键形成的框架结构，其中将包含至少氢的有机基团(例如烷基基团或芳香烃)用作取代基。或者，可以将含氟基团用作取代基。此外，也可以将包含至少氢和含氟基团的有机基团用作取代基。对于中间层绝缘膜608，也可以使用所谓的低介电常数材料(低k材料)。中间层绝缘膜608可以是单层或层合层。
可通过使用有机树脂膜、无机绝缘膜或硅氧烷绝缘膜形成分区609。例如，可使用诸如丙烯酸类、聚酰亚胺和聚酰胺的有机树脂膜，以及诸如氧化硅、氮氧化硅(silicon nitride oxide)的无机绝缘膜。当光敏有机树脂膜用于分区609时，可形成位于该有机树脂膜中的开孔，以致开孔的侧壁具有带有连续曲率的斜面，从而可防止第一电极101、场致发光层605和第二电极102彼此脱离。另外，分区609可以是单层或层合层。此外，由于当使用根据本发明的发光元件时可使场致发光层605更厚，所以可防止第一电极101和第二电极102之间的短路。
在图3A中，为了从第一电极101侧射出光发射(沿虚线箭头的方面)，利用透光材料形成第一电极101，或者使第一电极101形成为具有光可透过的膜厚度。除上述透光材料外，例如，包括TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag和Al等中的一种或更多种的单层膜，氮化钛膜和包含铝作为其主要成分的膜的层合层，以及氮化钛膜、包含铝作为其主要成分的膜和氮化钛膜的三层结构可用于第一电极101。然而，在使用除透光材料之外的材料时，将第一电极101形成为具有光可透过的膜厚度(优选地，大约5到30nm)。此外，由于TFT 601是p通道晶体管，所以利用适于用作阳极的材料形成第一电极101。
通过使用反射或者阻断光的材料形成第二电极102，或者使第二电极102形成为具有阻断光的膜厚度。此外，利用适于用作阴极的材料形成第二电极102；换句话说，可通过使用金属、合金或具有较小功函的导电化合物或其混合物形成第二电极102。具体地，可使用诸如Li和Cs的碱金属，诸如Mg、Ca和Sr的碱土金属，包括所述金属的合金(Mg:Ag、Al:Li或Mg:In等等)，所述金属的化合物(氟化钙或氮化钙)，或者诸如Yb和Er的稀土金属。
场致发光层605由单层或多个层组成.尽管上述实施方案显示的图(参照图1、2、18)中层间的界面是清晰的，但并不总是必需是清晰的.形成各层的材料可以部分混合，使界面变得模糊.
在图3A中所示的像素的情况下，按虚线箭头所示方向，从发光元件603发射出的光可以从第一电极101侧射出。
接着，图3B显示像素的截面图，其中TFT 601是p通道晶体管，并且发射自发光元件603的光从第二电极102侧射出(沿虚线箭头的方向)。在图3B中，设置在基底600上的TFT 601、场致发光层605、中层间绝缘膜608以及分区609等等的结构与图3A中相同。因此，将省略它们的描述。
在图3B中，为了使光发射从第二电极102侧射出(沿虚线箭头的方向)，利用反射或者阻断光的材料形成第一电极101，或者使第一电极101形成为具有阻断光的膜厚度。此外，由于TFT 601是p通道晶体管，所以利用适于用作阳极的材料形成第一电极101。例如，包括TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag和Al等等中的一种或更多种的单层膜，氮化钛膜和包含铝作为其主要成分的膜的层合层，以及氮化钛膜、包含铝作为其主要成分的膜和氮化钛膜的三层结构可用于第一电极101。
另外，可以利用相同的材料形成第一电极101和连接到TFT 601的布线。因此，可以省略用于形成第一电极的方法。
通过使用透光材料形成第二电极102，或者使第二电极102形成为具有光可透过的厚度。此外，利用适于用作阴极的材料形成第二电极102；换句话说，可使用金属、合金或具有较小功函的导电化合物或它们的混合物形成第二电极102。具体地，可使用诸如Li和Cs的碱金属，诸如Mg、Ca和Sr的碱土金属，包括所述金属的合金(Mg:Ag、Al:Li或Mg:In等等)，所述金属的化合物(氟化钙或氮化钙)或者诸如Yb和Er的稀土金属。当不透光的这种材料用于第二电极102时，将第二电极102形成为具有光可透过的膜厚度(优选地，大约5到30nm)。应当注意的是，也可以使用其它透光导电氧化物材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)和掺杂镓的氧化锌(GZO)。或者，可以使用含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)或进一步与氧化锌(ZnO)混合的ITSO(含氧化硅的氧化铟锡)。
在图3B所示的像素的情况下，发射自发光元件603的光可以从第二电极102侧按虚线箭头所示方向射出。
然后，图3C显示像素的截面图，其中TFT 601是p通道晶体管，并且发射自发光元件603的光从第一电极101侧和第二电极102侧射出(沿虚线箭头的方向)。在图3C中，设置在基底600上的TFT 601、场致发光层605、中层间绝缘膜608以及分区609等等的结构与图3A中相同。因此，其描述将被省略。
在图3C中，为了从第一电极101侧和第二电极102侧射出光(沿虚线箭头的方向)，利用反射或者阻断光的材料形成第一电极101和第二电极102中的每一个，或者使第一电极101和第二电极102中的每一个形成为具有阻断光的膜厚度(>>>透光材料或形成为具有光可透过的膜厚度？)；换句话说，可以以与图3A中所示第一电极101相同的方式形成第一电极101，并且可以以与图3B中所示第二电极102相同的方式形成第二电极102。
在图3C所示像素的情况下，按虚线箭头所示方向，发射自发光元件603的光可以从第一电极101侧和第二电极102侧射出。
应当注意的是，根据本发明的像素结构不限于这些.例如，可将n型TFT用于控制流向发光元件603的电流的半导体元件.在这种情况下，优选的是，第一电极101和第二电极102分别起阴极和阳极的作用.
此外，第一电极101和TFT 601的布线的连接结构不限于图3A到3C。例如，与图3A和3C中所示连接结构不同，可以在形成第一电极101后形成TFT 601的布线。
本实施方案可与上述实施方案自由地组合。
(实施方案7)
在本实施方案中，将描述用于上述显示装置的像素电路。另外，将列示数字灰度(gray scale)显示的情况。
图4A显示像素350的等效电路图的例子，其包括信号线614、电源线615、扫描线616，并且在它们的交叉部分，包括发光元件603、用作TFT的晶体管610和611以及电容器612。对于发光元件603，使用上述实施方案中所示结构。视频信号通过信号线驱动电路输入信号线614。根据输入扫描线616的选择信号，晶体管610可控制向晶体管601的栅极供应的视频信号。晶体管601是驱动晶体管，根据视频信号的电势，它可控制供应到发光元件603的电流。电容器612能够保持晶体管601的栅极和源极之间的电压。应当注意的是，尽管在图4A中显示了电容器612，但当晶体管601的栅电容或者其它寄生电容足够时，不必设置电容器612。
图4B是像素351的等效电路图，其中向图4A所示像素350额外地提供晶体管618和扫描线619。晶体管618使得可以使晶体管611的栅极和源极的电势彼此相等，以致可以强制形成没有电流流入发光元件603的状态。因此，可使亚帧(sub-frame)周期的长度短于将视频信号输入所有像素的周期。此外，取决于驱动方法，甚至可以在图4A所示像素中强制形成没有电流流入发光元件603的状态。
图4C是像素352的等效电路图，其中向图4B所示像素351额外提供晶体管625和布线626。晶体管625的栅极具有由布线626固定的电势。另外，晶体管601和625在电源线615和发光元件603之间串联。因此，在图4C中，晶体管625能够控制供应到发光元件603的电流量，而晶体管601可控制是否向发光元件603供应该电流。
应当注意的是，根据本发明的像素电路不限于本实施方案中所示的结构，并且除数字灰度外，还可使用模拟灰度。另外，本实施方案可与上述实施方案自由地组合。
(实施方案8)
在本实施方案中，将描述具有上述发光元件的发光装置的结构。
图5显示了配电盘，其中信号线驱动电路302和扫描线驱动电路303的驱动电路设置在像素部分300周围。应当注意的是，该配电盘示出在同一基底上设置像素部分100、信号线驱动电路302和扫描线驱动电路303的情况，并且还包括将FPC(软性印刷电路)连接到那里的情况。
像素部分300具有多个像素355，并且在每一像素中设置上述发光元件。用于控制供应到发光元件的电流的半导体元件(对应于图4A到4C中的TFT 601)连接到发光元件。包括发光元件的像素的截面如上述实施方案中所示。此外，像素355可以具有上述实施方案中所示的任一等效电路。应当注意的是，根据本发明的像素部分不限于该结构，可以具有无源结构。
像素部分300提供有插入其间的两个扫描线驱动电路，它们是第一扫描线驱动电路303a和第二扫描线驱动电路303b.应当注意的是，可以提供单个扫描线驱动电路或者三个或更多扫描线驱动电路.第一扫描线驱动电路303a和第二扫描线驱动电路303b具有分别充当移位寄存器311a和311b、电平移动器312a和312b以及缓冲器313a和313b的电路.信号例如第一和第二栅极起始脉冲(G1SP和G2SP)、第一和第二栅极时钟信号(G1CK和G2CK)以及通过转换时钟信号获得的信号(G1CKB和G2CKB)被分别输入移位寄存器311a和311b.
扫描线(G1到Gn)连接到第一和第二扫描线驱动电路303a和303b，由此向设置在像素部分300中的每一像素355提供信号。用于选择每一像素的半导体元件(对应于图4A到4C中的晶体管610)连接到每一扫描线，并且当图像信号被写入像素中时被选取。
此外，信号线驱动电路302具有充当移位寄存器321、第一锁存器322、第二锁存器323、电平移动器324以及缓冲器325的电路。信号例如起始脉冲(SSP)，数据(DATA)例如视频信号，以及信号例如锁存器(LAT)信号被分别输入移位寄存器321、第一锁存器322和第二锁存器323。信号线(S1到Sm)连接到信号线驱动电路303a和303b，由此向设置在像素部分300中的每一像素355提供图像信号。
通过使用设置在同一基底上的半导体元件可形成这些信号线驱动电路302、扫描线驱动电路303和像素部分300，例如，可通过使用设置在玻璃基底上的薄膜晶体管形成。
接下来将参照图6A到6B描述图5中所示配电盘的截面结构。
图6A显示了设置在基底600上的第一扫描线驱动电路303a、第二扫描线驱动电路303b和像素部分300的截面放大图。在像素部分300中，设置了控制供应到发光元件603的电流的TFT 601以及电容器612。应当注意的是，电容器612可以设置在一对导体之间的绝缘体结构起作用，并且在本实施方案中，电容器612由以下组成：由与栅电极相同的层构成的导体、由中间层绝缘膜608(栅极绝缘膜)构成的绝缘体和由与TFT的布线相同的层构成的导体。然而，电容器612不应被认为限于此结构。
应当注意的是，发光元件603和TFT 601的结构可与实施方案5中所示结构组合。
第一和第二扫描线驱动电路303a和303b分别具有由薄膜晶体管构成的CMOS电路630a和630b。由于各扫描线驱动电路的缓冲器313a和313b比其它电路更简单，所以可应用CMOS电路630a和630b。当然，CMOS电路630a和630b可以应用于其它电路。
另外，尽管在图6A中未显示，但CMOS电路630a和630b可应用于信号线驱动电路302的电路。
此外，相对的基底650附着有密封材料651。诸如环氧树脂的已知材料可用于密封材料651。在图6A中，提供密封材料651以覆盖盖部分扫描线驱动电路。相应地，可使配电盘的框架更窄。
作为这种附着的结果，在基底600和相对的基底650之间形成空间。由于空气和水会引起发光元件603劣化，优选用诸如氮气的惰性气体填充该空间，或者可以用树脂等等填充。此外，为了保持间隙，可以配置间隔物。间隔物可以具有干燥剂的作用。
在密封材料651的外面，提供用于向第一和第二扫描线驱动电路303a和303b输入信号的接线端子652。接线端子652经各向异性的导电膜连接到FPC。
尽管在图6A中相对的基底650附着有密封材料651，但可将用于填充所述空间的树脂用于该附着。
此外，图6B显示了在相对的基底650上提供黑底(black matrix)655和滤色器656的情况的截面图。将滤色器656设置为位于至少发光元件603的上方。
将黑底655设置为位于例如扫描线(G1到Gn)、信号线(S1到Sm)或电源线(V1到Vm)的布线的上方。此外，可以将黑底655设置在第一和第二扫描线驱动电路303a和303b的上方。由于其它结构与图6A中所示结构相同，省略其描述。
尽管在图6B中作为例子显示了使用滤色器656的情况，但可以进一步组合颜色转换层。
另外，尽管在图6B中滤色器656设置于相对的基底650侧，但滤色器可以设置于基底600侧。例如，可以在基底600的背面或者在第二电极102的上方形成滤色器。
类似地，并不总是必需在相对的基底650侧设置黑底655，可以将黑底655设置于基底600侧。或者，混入中间层绝缘膜608的黑色颜料可起黑底的作用。
应当注意的是，在图6A和6B中作为例子示出了较低低浓度杂质区与薄膜晶体管中的栅电极重叠的结构，即所谓GOLD(栅极重叠LDD)结构。另外，可以使用较低浓度杂质区未与栅电极重叠结构，即所谓LDD(轻微掺杂的漏极)结构。
尽管在本实施方案中作为例子显示了在同一基底上具有与像素部分300一起提供的扫描线驱动电路和信号线驱动电路的配电盘，但本发明不限于此。例如，可以利用IC芯片形成每一驱动电路。在这种情况下，可以通过COG法或TAB法将IC芯片安装在基底上。
本实施方案可与上述实施方案自由地组合。
(实施方案9)
装备有根据本发明的发光装置的电子设备包括电视机(也简称为TV或电视接收机)、数字照相机、数字摄像机、便携式电话单元(也简称为移动电话单元或便携式电话)、移动信息终端例如PDA、便携式游戏机、计算机监视器、计算机、声音再现设备例如车载音响系统和装备有记录介质的图象再现设备例如家用游戏机，等等。将参照图7A到7F描述其具体例子。
图7A所示移动终端设备包括主体9201和显示部分9202等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9202。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的移动终端设备。此外，由于可将发光元件制得更厚，因而提高了移动终端设备的产率。
图7B所示数字摄像机包括显示部分9701和显示部分9702等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9701。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的数字摄像机。此外，由于可将发光元件制得更厚，因而提高了数字摄像机的产率。
图7C所示移动电话包括主体9101和显示部分9102等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9102。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的便携式电话。此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了便携式电话的产率。
图7D所示便携式电视机包括主体9301和显示部分9302等等.根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9302.相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可能提供实现更低能耗而不提高驱动电压的便携式电视机.此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了便携式电视机的产率.另外，根据本发明的发光装置可应用于各种类型的电视机，例如，结合到移动终端例如移动电话机中的小型电视、便携的中型电视，和大型电视(例如，40英寸或更大).
图7E所示便携式计算机包括主体9401和显示部分9402等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9402。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的便携式计算机。此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了便携式计算机的产率。
图7F所示电视机包括主体9501和显示部分9502等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9502。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的电视机。此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了电视机的产率。
如上所述，根据本发明，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的电子设备。
[实施例]
(实施例1)
在本实施例中，将参照图8描述通过将其中混合有机化合物和无机化合物的层用于产生空穴的层所制造的发光元件。
通过溅射，在玻璃基底700上沉积含硅的氧化铟锡，形成第一电极701，具有110nm的厚度。
然后，通过在真空中蒸发，在第一电极701上沉积DNTPD、钼氧化物和红荧烯，形成由DNTPD、钼氧化物和红荧烯组成的层711，厚度为120nm。使DNTPD、钼氧化物和红荧烯的质量比为1∶0.5∶0.02。
然后，通过在真空中蒸发，在由DNTPD、钼氧化物和红荧烯组成的层711上沉积NPB，形成由NPB组成的第二层722，厚度为10nm。
然后，通过在真空中共蒸发，在由NPB组成的层722上沉积Alq3和香豆素6，形成包括Alq3和香豆素6的层723。应当注意的是，相对于Alq3，包括0.01质量百分比的香豆素6。相应地，香豆素6分散在Alq3中。此外，层723的厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在包括Alq3和香豆素6的层723上沉积Alq3，形成由Alq3组成的层724，厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由Alq3组成的层724上沉积氟化锂，形成由氟化锂组成的层713，厚度为1nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由氟化锂组成的层713上沉积铝，形成第二电极702，厚度为200nm。
当电压施加于这样制造的发光元件的第一电极701和第二电极702以通过电流时，香豆素6产生发光。
在这种情况下，第一电极701充当阳极，而第二电极702充当阴极。此外，由DNTPD组成的层711、由NPB组成的层722、包括Alq3和香豆素6的层723、由Alq3组成的层724和由氟化锂组成的层713分别充当产生空穴的层、空穴输送层、发光层、电子输送层和产生电子的层。
图9显示了对于将根据本实施例的发光元件保持在105℃的情况下的电流密度-亮度特性.图10显示了其电压-亮度特性.图11显示了其亮度-电流效率特性.在图9中，水平轴表示电流密度，而垂直轴表示亮度.在图10中，水平轴表示电压，而垂直轴表示亮度.在图11中，水平轴表示亮度，而垂直轴表示电流效率.应当注意的是，在初始条件(样品1)、30小时后(样品2)、154小时后(样品3)以及462小时后(样品4)测量各个特性.
基于这些结果，显示了施加7V时随经过时间的劣化(归一化评价)(参照图12)。另外，图12显示了根据本发明的样品(样品A)的结果以及使用由DNTPD和红荧烯组成的层作为产生空穴的层711的对比样品(样品B)的结果。
由图12确定样品A随时间的劣化少于样品B。相应地，通过将其中混合钼氧化物的层用于产生空穴的层可获得稳定的发光元件。
如上所述，当将DNTPD用于有机化合物时，可获得减少随时间的劣化的效果。由于DNTPD的玻璃化转变温度为94℃，考虑到DNTPD的玻璃化转变温度，根据本发明玻璃化转变温度为80℃或更大，优选90℃或更大和300℃或更小。
(实施例2)
(合成实施例)
将描述由结构式(2)表示的联苯胺衍生物的合成方法。
[步骤1]
将描述2-溴-螺-9，9’-双芴的合成方法。
在100mL三颈烧瓶中放入1.26g(0.052mol)镁，在系统中形成真空，并在加热情况下进行搅拌30分钟，使镁活化。冷却至室温后，在系统中形成氮气流。然后，加入5ml二乙醚和几滴二溴乙烷，并缓慢滴加溶解于15ml二乙醚中的11.65g(0.050mol)2-溴联苯。滴加完后，将反应回流加热3小时以提供格氏试剂。在200mL三颈烧瓶中放入11.7g(0.045mol)2-溴芴酮和40ml二乙醚。将合成的格氏试剂缓慢滴加到此反应液中。滴加完后，将该溶液回流2小时，然后于室温搅拌过夜(15小时)。反应后，用饱和氯化铵溶液清洗反应溶液两次，并且水层用乙酸乙酯萃取两次，与有机层混合，用饱和盐溶液清洗两次。用硫酸镁干燥后，进行抽滤和浓缩，获得18.76g固体9-(2-联苯基)-2-溴-9-芴醇，收率90％。
接下来，在200mL三颈烧瓶中放入18.76g(0.045mol)合成的9-(2-联苯基)-2-溴-9-芴醇和100mL冰醋酸以及几滴浓盐酸，然后回流2小时。反应后，通过抽滤收集沉淀，并在过滤时用饱和碳酸氢钠和水清洗。用乙醇重结晶获得的褐色固体，获得10.24g淡褐色粉末状固体，收率57％。核磁共振分析(NMR)证实此淡褐色粉末状固体是2-溴-螺-9，9’-双芴。1H-NMR如下。
下面是此化合物的1H-NMR。
1H-NMR(300MHz，COCl3)δppm：7.86-7.79(m，3H)，7.70(d，1H，J＝8.4Hz)，7.47-7.50(m，1H)，7.41-7.34(m，3H)，7.12(t，3H，J＝7.7Hz)，6.85(d，1H，J＝2.1Hz)，6.74-6.70(m，3H)
此外，下面是上述合成方法的合成方案(b-1)。
[步骤2]
将描述N，N’-双(螺-9，9’-双芴-2-基)-N，N’-二苯基联苯胺(缩写：BSPB)的合成方法。
在100ml三颈烧瓶中放入1.00g(0.0030mol)N，N’-二苯基联苯胺、2.49g(0.0062mol)按步骤1的合成方法合成的2-溴-螺-9，9’-双芴、170mg(0.30mmol)双(二亚苄基丙酮)钯(0)以及1.08g(0.011mol)叔丁醇钠。在系统中形成氮气流后，加入20mL脱水甲苯和0.6mL的10wt％三-(叔丁基)膦的己烷溶液，并在80℃下搅拌6小时。反应后，反应溶液冷却至室温，然后加入水，通过抽滤收集沉淀的固体，并用二氯甲烷清洗。用氧化铝柱色谱法(氯仿)纯化获得的白色固体，并用二氯甲烷重结晶，获得白色粉末状固体(2.66g)，收率93％。
用核磁共振分析(NMR)分析了获得的白色粉末状固体，获得下列结果，可证实该白色粉末状固体是由结构式(2)表示的联苯胺衍生物。图19显示1H-NMR图。
1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)δppm：7.93-7.89(m，8H)，7.39-7.33(m，10H)，7.19-7.14(m，8H)，7.09-6.96(m，6H)，6.89-6.84(m，8H)，6.69(d，4H，J＝7.5Hz)，6.54(d，2H，J＝7.8Hz)，6.25(d，2H，J＝2.4Hz)
下面是上述合成方法的合成方案(b-2)。如上所述，通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴的偶合反应可获得本发明的化合物。
此外，用PerkinElmer，Inc.制造的型号为Pyris1DSC的差示扫描量热计(DSC)得到所得化合物的玻璃化转变温度、结晶温度和熔点。此处DSC测量按照下列步骤进行。首先，以40℃/min的加热速率将样品(获得的化合物)加热到450℃，然后以40℃/min的冷却速率冷却，使样品处于玻璃态。然后，以10℃/min的加热速率加热处于玻璃态的样品。由此获得在图17中所示的测量结果。在图17中，水平轴表示温度(℃)，而垂直轴表示热流(向上的方向表示吸热)(mW)。由测量结果，确定获得的化合物的玻璃化转变温度和结晶温度分别为172℃和268℃。此外，由在312℃处的切线与在327℃或更大和328℃或更小的温度处的切线的交点，确定熔点为323℃或更大和324℃或更小。相应地，确定本实施例中合成的BSPB的玻璃化转变温度符合150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的范围，并且BSPB具有在180℃或更大和400℃或更小的范围内的熔点。
在14Pa和350℃的条件下升华和纯化获得的化合物(4.74g)24小时，收集到3.49g化合物，收集率74％。
如上所述，获得的化合物具有172℃的高玻璃化转变温度，并具有有利的耐热性。此外，在图17中表示获得的化合物结晶的峰很宽，从而确定获得的化合物不容易结晶。
(实施例3)
将参照图8描述利用具有172℃的玻璃化转变温度、由上述实施例的步骤2所述的合成得到的化合物(以下简称为BSPB)制造的发光元件。
通过溅射在玻璃基底700上沉积含硅的氧化铟锡，形成第一电极701，厚度为110nm.
然后，通过在真空中蒸发在第一电极701上沉积BSPB、钼氧化物和红荧烯，形成由BSPB、钼氧化物和红荧烯组成的层711，厚度为120nm。BSPB、钼氧化物和红荧烯的质量比为2∶0.75∶0.04。
然后，通过在真空中蒸发在由BSPB、钼氧化物和红荧烯组成的层711上沉积NPB，形成由NPB组成的第二层722，厚度为10nm。
然后，通过在真空中共蒸发，在由NPB组成的层722上沉积Alq3和香豆素6，形成包括Alq3和香豆素6的层723。应当注意的是，相对于Alq3，包括0.01质量百分比的香豆素6。相应地，香豆素6分散在Alq3中。此外，层723的厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在包括Alq3和香豆素6的层723上沉积Alq3，形成由Alq3组成的层724，厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由Alq3组成的层724上沉积氟化锂，形成由氟化锂组成的层713，厚度为1nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由氟化锂组成的层713上沉积铝，形成第二电极702，厚度为200nm。
当电压施加于这样制造的发光元件的第一电极701和第二电极702以通过电流时，香豆素6产生发光。
在这种情况下，第一电极701充当阳极，而第二电极702充当阴极。此外，由BSPB组成的层711、由NPB组成的层722、包括Alq3和香豆素6的层723、由Alq3组成的层724和由氟化锂组成的层713分别充当产生空穴的层、空穴输送层、发光层、电子输送层和产生电子的层。
图13显示了对于将根据本实施例的发光元件保持在105℃的情况下的电流密度-亮度特性。图14显示了其电压-亮度特性。图15显示了其亮度-电流效率特性。在图13中，水平轴表示电流密度，而垂直轴表示亮度。在图14中，水平轴表示电压，而垂直轴表示亮度。在图15中，水平轴表示亮度，而垂直轴表示电流效率。应当注意的是，在初始条件(样品5)和30小时后(样品6)测量各个特性。
基于这些结果，显示了施加7V时随经过时间的劣化(归一化评价)(参照图16)。另外，图16显示了根据本发明的样品(样品C)的结果以及将由BSPB和红荧烯组成的层用于产生空穴的层711的对比样品(样品D)的结果。
由图16确定样品C随时间的劣化少于样品D。相应地，通过将其中混合钼氧化物的层用于产生空穴的层可获得稳定的发光元件。
此外，确定样品C随时间的劣化少于样品A。如上所述，通过利用其中混合具有更高玻璃化转变温度和更高熔点的BSPB以及钼氧化物的层，可获得热稳定且高耐热的发光元件。此外，甚至当将该层制得更厚时，也可获得不增加驱动电压的发光元件。
(实施例4)
在本实施例中，显示了包括其中混合有机化合物和无机化合物的层的发光元件的电压-电流特性测量结果，以及该发光元件的恒定电流驱动测试结果。
首先，将BSPB(膜厚度：50nm)、NPB(膜厚度：10nm)、Alq3和香豆素6的混合层(Alq3和香豆素6的混合比(摩尔比)＝1∶0.01)(膜厚度：37.5nm)、Alq3(膜厚度：37.5nm)、LiF(膜厚度：1nm)以及Al(膜厚度：200nm)依序堆叠，作为不包括在其中混合有机化合物和无机化合物的层的发光元件(样品8).
另外，将BSPB、钼氧化物和红荧烯的混合层(BSPB、钼氧化物和红荧烯的混合比(摩尔比)为2∶0.75∶0.04)(膜厚度：120nm)、NPB(膜厚度：10nm)、Alq3和香豆素6的混合层(Alq3和香豆素6的混合比(摩尔比)＝1∶0.01)(膜厚度：37.5nm)、Alq3(膜厚度：37.5nm)、LiF(膜厚度：1nm)以及Al(膜厚度：200nm)依序堆叠，作为包括其中混合有机化合物和无机化合物的层的发光元件(样品9)。
图20显示了样品8和9的电压-亮度(cd/m2)特性。确定对于包括钼氧化物的样品9的情况，为获得同样亮度电压，也就是驱动电压更低。
接下来，图21显示了样品8和9的恒定电流驱动测试(初始亮度：3000cd/m2)结果。确定包括钼氧化物的样品9以更慢的速率劣化并具有更高的可靠性。
尽管已经参照附图通过实施例充分描述了本发明，但应了解各种变化和改进对于本领域技术人员是显而易见的。因此，除非这样的变化和改进脱离了下面限定的本发明的范围，否则它们应当被解释为包括在本发明之内。
关于这些发光元件，为提高发光效率和稳定性以及防止驱动电压升高，已进行了研究。
例如，专利文献1披露了一种可保持发光性能的高耐用有机薄膜发光元件。根据专利文献1，披露了通过将具有较高功函的金属氧化物例如钼氧化物用于阳极，获得了发光元件的较低驱动电压。
另外，组成发光元件的材料结晶被认为是发光元件劣化的原因。因此，希望使用不大可能结晶的材料，例如专利文献2披露了一种具有高玻璃化转变温度的耐热有机材料。
[专利参考文献1]
日本专利申请特许公开No.9-63771
[非专利参考文献2]
WO公开No.WO00/27946
发明公开
由于获得较低的驱动电压可使发光装置的能耗更低，这种发展仍在继续。尤其当发光元件结合在移动发光装置中时，重点在于获得较低的能耗。
因此，仅专利文献1中所披露的方法被认为是不够的，需要实现更低驱动电压的技术进展。
此外，为了发光装置的批量生产，期望得到发光元件的高产率结构及其生产方法。
因而，本发明的目标是提供一种实现更低驱动电压的发光元件和提供一种可以高产率生产的发光元件。此外，本发明的目标是提供一种包括具有极好耐热性(尤其是不大可能结晶并且会保持无定形)的材料的发光元件。
此外，本发明的目标是提供一种具有该发光元件的发光装置。
由于上述目标，本发明具有以下发光元件特征，该发光元件包括具有有机化合物以及无机化合物的层，其中该有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。另外，根据本发明的有机化合物特征为具有180℃或更大和400℃或更小的熔点。
此外，本发明具有的发光元件特征为包括有机化合物和无机化合物，并具有将具有螺环和三苯胺骨架的化合物用于所述有机化合物的特征.发明人已发现优选采用由通式(1)表示的联苯胺衍生物作为具有螺环和三苯胺骨架的化合物.更具体地，已经确定优选采用由结构式(2)表示的联苯胺衍生物作为具有螺环和三苯胺骨架的化合物.
根据本发明的具体结构将在下面描述。另外，将举例说明金属氧化物用于无机化合物的情况。
根据本发明的发光元件包括一对电极和设置在这对电极之间的许多层，其中所述许多层中的任意一层包括具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度的有机化合物，和金属氧化物。
根据本发明的有机化合物可通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴或2-溴-2’，7’-二烷基-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得。
另外，根据本发明的有机化合物可通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得。
另外，本发明具有一个特征，即将包括有机化合物和无机化合物的层用作产生空穴的层，其中所述有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。此外，根据本发明的发光元件可包括具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度的有机化合物作为空穴输送材料。
另外，本发明具有一个特征，即有机化合物具有180℃或更大和400℃或更小的熔点。
此外，本发明中有机化合物是具有螺环和三苯胺骨架的化合物，并且根据本发明的发光元件包括一对电极，和设置在这对电极之间的具有螺环和三苯胺骨架的化合物和金属氧化物。此有机化合物具有180℃或更大和400℃或更小的熔点，并具有90℃或更大，优选150℃或更大，更优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。
在本发明中，特征在于，所述有机化合物是由通式(1)表示的联苯胺衍生物。而且，根据本发明的发光元件包括一对电极和设置在这对电极之间的由通式(1)表示的联苯胺衍生物和金属氧化物。
(式中，R1是氢或具有1至4个碳原子的烷基基团。)
在本发明中，特征在于，有机化合物是由结构式(2)表示的联苯胺衍生物。而且，根据本发明的发光元件包括一对电极，和设置在这对电极之间的由结构式(2)表示的联苯胺衍生物和金属氧化物。根据本发明的联苯胺衍生物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。特征在于，将此联苯胺衍生物用作空穴输送材料。
在本实施方案中，除金属氧化物外，用于无机化合物的材料可以是金属氮化物或金属氧氮化物。
例如，当上述无机化合物用于起电子接收材料作用的层时，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作具体材料。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
当上述无机化合物用于起提供电子材料作用的层时，用于无机化合物的金属是选自碱金属和碱土金属的材料，具体地例如锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)和镁(Mg)。具体的无机化合物包括碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氮化物和碱土金属的氮化物。具体地，氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)和氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。
应注意的是，本发明中“包括有机化合物和无机化合物”包括其中混合有机化合物和无机化合物的层以及其中层合有机化合物和无机化合物的层。
此外，本发明发光装置的特征为具有上述发光元件。根据本发明的具体发光装置包括含有杂质区(impurity region)的半导体膜，连接到杂质区的第一电极，与第一电极相对设置的第二电极，以及在第一电极和第二电极之间依序设置的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的任一个包括有机化合物以及无机化合物，其中所述有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度。另外，根据本发明的另一发光装置包括含有杂质区的半导体薄膜，连接到该杂质区的第一电极，与第一电极相对设置的第二电极，以及在第一电极和第二电极之间依序设置的第一层、第二层和第三层，其中第一到第三层中的任一个包括具有螺环和三苯胺骨架的化合物以及金属氧化物。
根据本发明，可得到不大可能结晶的发光元件，并且可得到实现更低驱动电压的发光元件。另外，甚至将根据本发明的发光元件制得更厚时，也不会提高驱动电压。相应地，可形成更厚的发光元件，从而可以有利的产率生产。此外，依靠制得更厚的层，电极和发光层可进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
此外，可优选的根据本发明的发光元件具有高的热稳定性和高的耐热性。相应地，该发光元件较少随时间变劣。
附图简述
在附图中：
图1是说明根据本发明的发光元件的图；
图2是说明根据本发明的发光元件的图；
图3A到3C是说明根据本发明的发光元件的截面图；
图4A到4C是根据本发明的像素电路的图；
图5是说明根据本发明的配电盘(panel)的图；
图6A和6B是说明根据本发明的配电盘的截面图；
图7A到7F是说明根据本发明的电子装置的图；
图8是显示说明根据本发明的发光元件的图；
图9是显示本发明发光元件的电流密度-亮度特性的图；
图10是显示本发明发光元件的电压-亮度特性的图；
图11是显示本发明发光元件的亮度-电流效率特性的图；
图12是显示本发明的发光元件劣化的图；
图13是显示本发明发光元件的电流密度-亮度特性的图；
图14是显示本发明发光元件的电压-亮度特性的图；
图15是显示本发明发光元件的亮度-电流效率特性的图；
图16是显示本发明的发光元件劣化的图；
图17是用差示扫描量热法分析根据本发明的联苯胺衍生物的测量结果；
图18是说明本发明的光元件的图；
图19是显示根据实施例2步骤2合成的白色粉末状固体的核磁共振分析结果的图；
图20是显示本发明发光元件的电压-亮度特性的图；
图21是显示本发明发光元件的恒电流驱动测试结果的图。
实施本发明的最佳方式
下面将参照附图描述本发明的具体实施方案。然而，可以以多种不同的形式体现本发明，并且容易理解的是，各种变化和改进对于本领域技术人员将是显而易见的，除非这样的变化和改进脱离了本发明的范围。因此，本发明不会受限于具体实施方案中描述的内容。应当注意的是，在描述具体实施方案的所有附图中，同样的参考数字表示相同的部分或者具有相同功能的部分，并且将省略该部分的重复描述。
(实施方案1)
在本实施方案中，参照图1将描述使用包括无机化合物和有机化合物的层的发光元件的例子，其中所述有机化合物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度，其中联苯胺衍生物用作所述有机化合物。应当注意的是，根据本发明联苯胺衍生物是具有螺环和三苯胺骨架的化合物。
如图1所示，根据本发明的发光元件具有彼此相对的第一电极101和第二电极102，并且具有从第一电极101侧按顺序堆叠的第一层111、第二层112和第三层113。当向该发光元件施加电压以致第一电极101的电势高于第二电极102的电势时，空穴从第一层111注入第二层112，并且电子从第三层113注入第二层112。空穴和电子重新结合以激发发光材料。然后，当已被激发的发光材料返回基态时，产生发光。
接下来将描述第一到第三层111到113、第一电极101和第二电极102。
第一层111是产生空穴的层。通过使用例如包括空穴输送材料和对该空穴输送材料展现出电子接收性能的材料的层，可实现此功能。另外，优选的是，包括对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料，以致该材料对空穴输送材料的摩尔比为0.5到2(＝对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料/空穴输送材料)。
空穴输送材料是其中对电子的输送比电极多的材料，例如有机化合物，芳香胺化合物，例如4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：α-NPD)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：TPD)、4，4’，4”-三[N，N-二苯基氨基]三苯胺(缩写：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯胺(缩写：MTDATA)、4，4’-双[N-{4-(N，N-二-间-甲苯基氨基)苯基}-N-苯基氨基]联苯(缩写：DNTPD)，和酞菁化合物，如酞菁(缩写：H2Pc)和铜酞菁(缩写：CuPc)，可用作空穴输送材料.应当注意的是，不应认为空穴输送材料限于这些.
另外，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料。其中属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。除氧化物外，可以使用上述金属的氮化物或氧氮化物。应当注意的是，不应认为对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料限于这些。
当通过使用其中混合空穴输送材料(其由有机材料组成)和对该空穴输送材料展现出电子接收性能的材料(其由上述无机材料组成)的层形成第一层111时，其导电性(conductivity)变得更高。因此，以这种方式形成第一层111是优选的。当导电性更高时，可将第一层111制得更厚，从而可提高产率。此外，通过将第一层111制得更厚，第一电极101和第二层112可进一步彼此远离。相应地，可防止由金属引起的发光猝灭。
通过利用其中混合有机材料和无机材料的这种层，用于第一层111的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第一层111，而不会提高电阻。因此，甚至当存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第一层111被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
如同下面将在例子中进一步详细描述的那样，当其中混合联苯胺衍生物(具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度)和钼氧化物(无机化合物)的层用于第一层111时，确定第一层111不大可能随时间劣化。简而言之，这种结构使得可提供稳定性极好的发光元件。
此外，第一层111可以包括另一种有机化合物。作为这种有机化合物，可以列举红荧烯等等。通过加入红荧烯，可提高可靠性。
除此之外，第一层111可以是由诸如钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钴氧化物和铜氧化物的金属氧化物组成的层。
该第一层111可通过蒸发形成。当包括多种混合化合物的层用作第一层111时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有例如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第二层112，它是包括发光层的层。包括发光层的层可以是仅由发光层组成的单层，或者可以是多层。举个例子，具体的多层包括发光层和选自电子输送层和空穴输送层的额外的多个层。在图1中，显示了多层的例子，其中第二层112包括发光层123、电子输送层124和空穴输送层122。
根据本发明，具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度，由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的联苯胺衍生物可被用于空穴输送层112。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有高耐热性，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不太可能由于热而改变特性的空穴输送层122。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物不大可能结晶，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不大可能结晶的空穴输送层122。
应当注意的是，空穴输送层112可以是通过组合两层或更多层形成的层，所述两层或更多层各自包括由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的根据本发明的联苯胺衍生物。
此外，优选的是，其中混合本发明的联苯胺衍生物(具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度)和无机化合物的层用于空穴输送层122。通过混合无机化合物，可进一步抑制联苯胺衍生物的结晶，从而可形成更厚的该层，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于空穴输送层122更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作金属氧化物。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
接下来将描述发光层123。优选的是，发光层123是包括发光材料的层，该发光材料分散于具有比该发光材料更大的能隙(energygap)的材料中。然而，发光层123不应被认为只限于此。应当注意的是，能隙指的是介于LUMO能级和HOMO能级之间的能隙。另外，提供有利的发光效率并可产生期望发射波长的发光的材料可以用于该发光材料。
另外，对于用于分散发光材料的材料，可以使用例如，蒽衍生物例如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)，咔唑衍生物例如4，4’-双(N-咔唑基)-联苯(缩写：CBP)，和金属络合物例如双[2-(2-羟苯基)-吡啶合]锌(缩写：Znpp2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：ZnBOX)。然而，用于分散发光材料的材料不限于这些材料。当如上所述分散发光材料时，可防止发光材料的浓度发光猝灭。
为了从该发光层123产生白色或带白色的光发射，例如，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：TPD(芳香族二胺)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、掺杂有红色发光染料NileRed的Alq3和Alq3。
另外，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：NPB、掺杂有苝的NPB、掺杂有DCM1的双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、BAlq和Alq3。
另外，通过将30wt％作为电子输送剂的2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)分散于聚(N-乙烯基咔唑)(缩写：PVK)中并分散适当量的四种染料(TPB、香豆素6、DCM1和NileRed)，可获得白色或带白色的光发射。
此外，通过使用层合结构形成发光层123，也可获得白色或带白色的光发射(使用产生互为互补色关系的发光的材料)，例如，第一和第二层分别使用红光和青绿光发光材料。
在如上所述发射白色或带白色光的情况下，使用滤色器或颜色转换层可进行全色显示。应注意的是，在使用单色滤色器或单色转换层的情况下可进行单色显示。
此外，除上述发光元件外，可对用于发光层123光的材料进行适当选择，其提供白色或带白色的光发射。例如，通过分别使用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)发光材料，可以形成发光层123。
例如，期望获得红色或带红色的发光时，4-二氰基亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTI)、4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJT)、4-二氰基亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTB)、periflanthene、以及2，5-二氰基-1，4-双-[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-苯和双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(乙酰丙酮合)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))等等可用于发光层123。然而，用于获得红色或带红色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生600nm到700nm发射谱峰发光的材料。
期望获得绿色或带绿色的发光时，N，N’-二甲基喹吖啶酮(缩写：DMQd)、香豆素6、香豆素545T和三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)等等可用于发光层123。然而，用于获得绿色或带绿色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生500nm到600nm发射谱峰发光的材料。
另外，期望获得蓝色或带蓝色的发光时，9，10-双(2-萘基)-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)、9，9’-二蒽基，9，10-二苯基蒽(缩写：DPA)、9，10-双(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-镓(缩写：BGaq)和双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)等等可用于发光层123.然而，用于获得蓝色或带蓝色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生400nm到500nm发射谱峰发光的材料.
而且，当发光层123形成为包括分别用于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光材料时，通过提供滤色器或颜色转换层可以调节每一发射谱的峰等等。滤色器或颜色转换层可以在光发射射出的一侧上形成，或者可以设置在形成薄膜晶体管的基底侧或相对的基底侧上。
接下来将描述电子输送层124。电子输送层124是具有输送从第二电极102注入的电子到发光层123的功能的层。通过以这种方式提供电子输送层124以使第二电极102和发光层123进一步彼此远离，可防止由金属引起的发光猝灭。
应当注意的是，电子输送层124没有被特别地限定，可通过使用具有喹喔啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物形成，例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉合)铍(缩写：BeBq2)以及双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)。另外，通过使用具有基于噁唑的配体或基于噻唑的配体的金属络合物可以形成电子输送层124，例如双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑]合锌(缩写：Zn(BOX)2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)。此外，通过使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)或2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(bathocuproin，缩写：BCP)等等，可形成电子输送层124。
优选的是，使用其中空穴迁移率高于电子迁移率的材料形成电子输送层124。此外，更优选的是，使用电子迁移率为10-6cm2/Vs或更大的材料形成电子输送层124。此外，电子输送层124可以具有层合结构，通过组合各自都包括上述材料的两个或更多层形成。
此外，优选的是，其中混合上述有机化合物和无机化合物的层用于电子输送层124。通过混合无机化合物，可进一步抑制有机化合物的结晶，从而可形成更厚的层而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于电子输送层124更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，金属氧化物包括氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。
可通过蒸发制备该第二层112。当第二层112形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第三层113，它是产生电子的层。对于该第三层113，例如，可以列举包括电子输送材料以及对该电子输送材料展现出供电子性能的材料的层。
应当注意的是，所述电子输送材料是其中输送的电子多于空穴的材料，例如，金属络合物例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉合)铍(缩写：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)，以及2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)、2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(缩写：BCP)和4，4-双(5-甲基-苯并噁唑-2-基)茋(缩写：BzOs)可用于所述电子输送材料。另外，可在使用n型半导体的情况下形成第三层113。然而，电子输送材料不限于这些。
另外，对于针对电子输送材料展现出供电子性能的材料，可使用选自碱金属和碱土金属的物质，具体地例如锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)和镁(Mg)。此外，具体的材料包括碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氮化物和碱土金属的氮化物，具体地，氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)和氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。然而，对电子输送材料展现出供电子性能的材料不限于这些。应当注意，优选的是，包括对电子输送材料展现出供电子性能的材料，使对电子输送材料展现出供电子性能的材料与电子输送材料的摩尔比为0.5或更大和2或更小(＝对电子输送材料展现出供电子性能的材料/电子输送材料)。
或者，第三层113可以是由诸如氧化锌、硫化锌、硒化锌、氧化锡或二氧化钛的材料组成的层。
优选地通过使用其中混合上述有机化合物和无机化合物的层形成第三层113。相应地，可使第三层113的导电性更高。当导电性更高时，第三层113可被制得更厚，从而可提高产率。此外，通过使第三层113更厚，可使发光层123和第二电极102进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
此外，通过使用其中混合有机材料和无机材料的层，用于第三层113的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第三层113，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第一层111被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
可通过蒸发制备该第三层113。当该第三层113形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
在上述发光元件中，包含在第三层113中的电子输送材料的电子亲合势与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.或者，当第三层113由n型半导体组成时，n型半导体的功函与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.通过如上所述结合第二层112和第三层113，可更容易地将电子从第三层113注入到第二层112.
应当注意的是，本发明发光元件的特征为，在一对电极之间包括有机化合物和无机化合物，其中所述有机化合物典型地为玻璃化转变温度为150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的的联苯胺衍生物，并且不应被认为限于图1中所示的发光元件结构。例如，尽管显示了提供与第三层113接触的电子输送层124的结构，但可以存在不提供电子输送层124的情况。相应地，提供与第三层113接触的发光层123。在这种情况下，优选将用于分散发光材料的材料用于发光层123。而且，或许正好可以不提供电子输送层124。
另外，不用被分散就能产生发光的材料如Alq3可用于发光层123。由于诸如Alq3的材料是具有良好载体(carrier)输送性能的发光材料，所以仅由Alq3组成的层可起发光层的作用而无需分散Alq3。在这种情况下，发光层123对应于发光材料本身。
这些第一到第三层111到113可通过同样的方法形成，并因此可连续地形成而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成第一到第三层111到113而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
接下来将描述电极。使用导电材料形成第一电极101和第二电极102中的每一个。此外，除导电性外，设置在来自发光层的光射出的一侧的电极还需要具有透光性。通过形成由不具有透光性的材料组成的相当薄的膜，也可获得透光性。
作为用于第一电极101的材料，除铝(Al)外，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。此外，例如通过溅射或蒸发可形成第一电极101。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第一电极101需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第一电极101。因此，当层合层用于第一电极101时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第一电极101。为了避免由于形成薄的第一电极101而导致电阻升高，还可以提供辅助布线(auxiliary wiring)。此外，使用层合层可防止电阻升高。
此外，作为用于第二电极102的材料，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第二电极102需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第二电极102。因此，当层合层用于第二电极102时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第二电极102。为了避免由于形成薄的第二电极102而导致电阻升高，还可以提供辅助布线。此外，使用层合层可防止电阻升高。
应当注意的是，根据施加到发光元件上的电压，第一电极101或第二电极103可以是阳极或阴极。在阳极的情况下，使用具有较大功函(4.0eV或更大的功函)的材料。或者，在阴极的情况下，使用具有较小功函(3.8eV或更小的功函)的材料。
可通过溅射或蒸发等等形成第一电极101或第二电极102。在使用蒸发的情况下，第一电极101、第一到第三层111到113和第二电极102可连续地形成，而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成发光元件而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
如上所述，根据本发明，通过利用包括有机化合物(典型地为玻璃化转变温度为150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能因为由热引起的空穴输送层特性变化而改变特性的发光元件。
此外，通过利用包括有机化合物(典型地为玻璃化转变温度为150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能由于该层的结晶而劣化的发光元件。
相应地，可获得实现更低驱动电压的发光元件。此外，甚至当根据本发明的发光元件更厚时，也没有提高驱动电压。相应地，可形成更厚的发光元件，从而可以以有利的产率生产。此外，通过将层制得更厚，发光层与第一电极或第二电极可进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
如上所述，使用联苯胺衍生物作为具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度的有机化合物描述了本实施方案。然而，本发明提供了一种包括其中混合有机化合物和金属氧化物的层的发光元件，并且只要达到减少随时间劣化的效果本发明就不限于本实施方案。
(实施方案2)
将参照图18描述使用包括本发明的联苯胺衍生物(其具有螺环和三苯胺骨架的化合物)和无机化合物的层的发光元件的例子。
如图18所示，根据本发明的发光元件具有彼此相对的第一电极101和第二电极102，并且具有从第一电极101侧按顺序堆叠的第一层111、第二层112和第三层113。当向该发光元件施加电压以致第一电极101的电势高于第二电极102的电势时，空穴从第一层111注入第二层112，并且电子从第三层113注入第二层112。空穴和电子重新结合以激发发光材料。然后，当已被激发的发光材料返回基态时，产生发光。
接下来将描述第一到第三层111到113、第一电极101和第二电极102。
第一层111是产生空穴的层。通过使用例如包括空穴输送材料和对该空穴输送材料展现出电子接收性能的材料的层，可实现此功能。另外，优选的是，包括对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料，以致该材料对空穴输送材料的摩尔比(＝对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料/空穴输送材料)为0.5或更大和2或更小。
空穴输送材料是其中对电子的输送比电极多的材料，例如有机化合物，芳香胺化合物例如4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：α-NPD)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：TPD)、4，4’，4”-三[N，N-二苯基氨基]三苯胺(缩写：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯胺(缩写：MTDATA)、4，4’-双[N-{4-(N，N-二-间-甲苯基氨基)苯基}-N-苯基氨基]联苯(缩写：DNTPD)，和酞菁化合物，如酞菁(缩写：H2Pc)和铜酞菁(缩写：CuPc)，可用作空穴输送材料。应当注意的是，不应认为空穴输送材料限于这些。
另外，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料。其中属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。除氧化物外，可以使用上述金属的氮化物或氧氮化物。应当注意的是，不应认为对空穴输送材料展现出电子接收性能的材料限于这些。
当通过使用其中混合空穴输送材料(其由有机材料组成)和对该空穴输送材料展现出电子输送材料的材料(其由上述无机材料组成)的层形成第一层111时，其导电性变得更高。因此，以这种方式形成第一层111是优选的。当导电性更高时，可将第一层111制得更厚，从而可提高产率。此外，通过将第一层111制得更厚，第一电极101和第二层112可进一步彼此远离。相应地，可防止由金属引起的发光猝灭。
通过利用其中混合有机材料和无机材料的这种层，用于第一层111的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第一层111，而不会提高电阻。因此，甚至当存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第一层111被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
如同下面将在例子中进一步详细描述的那样，当其中混合联苯胺衍生物和钼氧化物(无机化合物)的层用于第一层111时，确定第一层111不大可能随时间劣化。简而言之，这种结构使得可提供稳定性极好的发光元件。
此外，第一层111可以包括另一种有机化合物。作为这种有机化合物，可以列举红荧烯等等。通过加入红荧烯，可提高可靠性。
除此之外，第一层111可以是由诸如钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钴氧化物和铜氧化物的金属氧化物组成的层。
该第一层111可通过蒸发形成。当包括多种混合化合物的层用作第一层111时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有例如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第二层112，它是包括发光层的层。包括发光层的层可以是仅由发光层组成的单层，或者可以是多层。举个例子，特定的多层包括发光层和选自电子输送层和空穴输送层的额外的多个层。在图1中，显示了多层的例子，其中第二层112包括发光层123、电子输送层124和空穴输送层124。
根据本发明，由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的联苯胺衍生物可被用于空穴输送层112。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有高耐热性，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不太可能由于热而改变特性的空穴输送层122。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物不大可能结晶，所以通过将根据本发明的联苯胺衍生物用作空穴输送材料，可形成不大可能结晶的空穴输送层122。
应当注意的是，空穴输送层112可以是通过组合两层或更多层形成的多层，所述两层或更多层各自包括由通式(1)或结构式(2)到(4)中任一个表示的根据本发明的联苯胺衍生物。
此外，优选的是，其中混合本发明的联苯胺衍生物和无机化合物的层用于空穴输送层122。通过混合无机化合物，可进一步抑制联苯胺衍生物的结晶，从而可形成更厚的该层，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于空穴输送层122更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作金属氧化物。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
接下来将描述发光层123。优选的是，发光层123是包括发光材料的层，该发光材料分散于具有比该发光材料更大的能隙的材料中。然而，发光层123不应被认为只限于此。应当注意的是，能隙指的是介于LUMO能级和HOMO能级之间的能隙。另外，提供有利的发光效率并可产生期望发射波长的发光的材料可以用于该发光材料。
另外，对于用于分散发光材料的材料，可以使用例如，蒽衍生物例如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)，咔唑衍生物例如4，4’-双(N-咔唑基)-联苯(缩写：CBP)，和金属络合物例如双[2-(2-羟苯基)-吡啶合]锌(缩写：Znpp2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：ZnBOX)。然而，用于分散发光材料的材料不限于这些材料。当如上所述分散发光材料时，可防止发光材料的浓度发光猝灭。
为了从该发光层123产生白色或带白色的光发射，例如，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：TPD(芳香族二胺)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、掺杂有红色发光染料NileRed的Alq3和Alq3。
另外，可以使用通过蒸发或类似方法从第一电极101侧开始按如下顺序层合的以下结构：NPB、掺杂有苝的NPB、掺杂有DCM1的双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、BAlq和Alq3。
另外，通过将30wt％作为电子输送剂的2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)分散于聚(N-乙烯基咔唑)(缩写：PVK)中并分散适当量的四种染料(TPB、香豆素6、DCM1和NileRed)，可获得白色或带白色的光发射。
此外，通过使用层合结构形成发光层123，也可获得白色或带白色的光发射(使用产生互为互补色关系的发光的材料)，例如，第一和第二层分别使用红光和青绿光发光材料。
在如上所述发射白色或带白色光的情况下，使用滤色器或颜色转换层可进行全色显示。应注意的是，在使用单色滤色器或单色转换层的情况下可进行单色显示。
此外，除上述发光元件外，可对用于发光层123光的材料进行适当选择，其提供白色或带白色的光发射。例如，通过分别使用红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)发光材料，可以形成发光层123。
例如，期望获得红色或带红色的发光时，4-二氰基亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTI)、4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJT)、4-二氰基亚甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJTB)、periflanthene、以及2，5-二氰基-1，4-双-[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-苯和双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(乙酰丙酮合)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))等等可用于发光层123。然而，用于获得红色或带红色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生600nm到700nm发射谱峰发光的材料。
期望获得绿色或带绿色的发光时，N，N’-二甲基喹吖啶酮(缩写：DMQd)、香豆素6、香豆素545T和三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)等等可用于发光层123。然而，用于获得绿色或带绿色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生500nm到600nm发射谱峰发光的材料。
另外，期望获得蓝色或带蓝色的发光时，9，10-双(2-萘基)-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)、9，9’-二蒽基，9，10-二苯基蒽(缩写：DPA)、9，10-双(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-镓(缩写：BGaq)和双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)等等可用于发光层123.然而，用于获得蓝色或带蓝色的发光的材料不限于这些材料，并且可以采用产生400nm到500nm发射谱峰发光的材料.
而且，当发光层123形成为包括分别用于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光材料时，通过提供滤色器或颜色转换层可以调节每一发射谱的峰等等。滤色器或颜色转换层可以在光发射射出的一侧上形成，或者可以设置在形成薄膜晶体管的基底侧或相对的基底侧上。
接下来将描述电子输送层124。电子输送层124是具有输送从第二电极102注入的电子到发光层123的功能的层。通过以这种方式提供电子输送层124以使第二电极102和发光层123进一步彼此远离，可防止由金属引起的发光猝灭。
应当注意的是，电子输送层124没有被特别地限定，可通过使用具有喹喔啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物形成，例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉合)铍(缩写：BeBq2)以及双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)。另外，通过使用具有基于噁唑的配体或基于噻唑的配体的金属络合物可以形成电子输送层124，例如双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑]合锌(缩写：Zn(BOX)2)和双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)。此外，通过使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)或2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(缩写：BCP)等等，可形成电子输送层124。
优选的是，使用其中空穴迁移率高于电子迁移率的材料形成电子输送层124。此外，更优选的是，使用电子迁移率为10-6cm2/Vs或更大的材料形成电子输送层124。此外，电子输送层124可以具有层合结构，通过组合各自都包括上述材料的两个或更多个层形成。
此外，优选的是，其中混合上述有机化合物和无机化合物的层用于电子输送层124。通过混合无机化合物，可进一步抑制有机化合物的结晶，从而可形成更厚的层而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于电子输送层124更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于这种无机化合物。例如，金属氧化物包括氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。
可通过蒸发制备该第二层112。当第二层112形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
接下来将描述第三层113，它是产生电子的层。对于该第三层113，例如，可以列举包括电子输送材料以及对该电子输送材料展现出供电子性能的材料的层。
应当注意的是，所述电子输送材料是其中输送的电子多于空穴的材料，例如，金属络合物例如三(8-羟基喹啉合)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉合)铍(缩写：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-4-苯基苯酚合-铝(缩写：BAlq)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噁唑合]锌(缩写：Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟苯基)-苯并噻唑合]锌(缩写：Zn(BTZ)2)，以及2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)、2，9-二甲基-4，7二苯基-1，10-菲绕啉(缩写：BCP)和4，4-双(5-甲基-苯并噁唑-2-基)茋(缩写：BzOs)可用于所述电子输送材料。另外，可在使用n型半导体的情况下形成第三层113。然而，电子输送材料不限于这些。
另外，对于针对电子输送材料展现出供电子性能的材料，可使用选自碱金属和碱土金属的物质，具体地例如锂(Li)、钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)和镁(Mg)。此外，具体的材料包括碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、碱金属的氮化物和碱土金属的氮化物，具体地，氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)和氧化镁(MgO)，并且进一步包括氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)和氟化钙(CaF2)。然而，对电子输送材料展现出供电子性能的材料不限于这些。应当注意，优选的是，包括对电子输送材料展现出供电子性能的材料，使对电子输送材料展现出供电子性能的材料与电子输送材料的摩尔比为0.5或更大和2或更小(＝对电子输送材料展现出供电子性能的材料/电子输送材料)。
或者，第三层113可以是由诸如氧化锌、硫化锌、硒化锌、氧化锡或二氧化钛的材料组成的层。
优选地通过使用其中混合上述有机化合物和无机化合物的层形成第三层113。相应地，可使第三层113的导电性更高。当导电性更高时，第三层113可被制得更厚，从而可提高产率。此外，通过使第三层113更厚，可使发光层123和第二电极102进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
此外，通过使用其中混合有机材料和无机材料的层，用于第三层113的有机化合物的结晶可被抑制，从而可形成更厚的第三层113，而不会提高电阻。因此，当甚至存在由基底上的尘埃和污染物等等引起的不规则性时，也由于第三层113被制得更厚，而使得该不规则性几乎没有影响。相应地，可防止由于不规则性引起的缺陷，如第一电极101和第二电极102之间的短路。
可通过蒸发制备该第三层113。当该第三层113形成为混合层时，可使用共蒸发。共蒸发包括通过电阻加热蒸发的共蒸发、通过电子束蒸发的共蒸发以及通过电阻加热蒸发和电子束蒸发的共蒸发，此外，还有诸如通过电阻加热蒸发和溅射进行沉积以及通过电子束蒸发和溅射进行沉积的方法。可通过组合相同类型的方法或不同类型的方法形成第一层111。另外，上述例子显示了包括两种材料的层。然而，在包括三种或更多种材料时，如上所述通过组合相同类型的方法或不同类型的方法，也可以同样的方式形成第一层111。
在上述发光元件中，包含在第三层113中的电子输送材料的电子亲合势与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.或者，当第三层113由n型半导体组成时，n型半导体的功函与包含在同第三层113接触的层(该层是包含于第二层112中的层)中的材料的电子亲合势之间的差优选地为2eV或更小，更优选1.5eV或更小.通过如上所述结合第二层112和第三层113，可更容易地将电子从第三层113注入到第二层112.
应当注意的是，本发明发光元件的特征为，在一对电极之间包括有机化合物和无机化合物，其中所述有机化合物典型地为联苯胺衍生物，并且不应被认为限于图18中所示的发光元件结构。例如，尽管显示了提供与第三层113接触的电子输送层124的结构，但可以存在不提供电子输送层124的情况。相应地，提供与第三层113接触的发光层123。在这种情况下，优选将用于分散发光材料的材料用于发光层123。而且，或许正好可以不提供电子输送层124。
另外，不用被分散就能产生发光的材料如Alq3可用于发光层123。由于诸如Alq3的材料是具有良好载体输送性能的发光材料，所以仅由Alq3组成的层可起发光层的作用而无需分散Alq3。在这种情况下，发光层123对应于发光材料本身。
这些第一到第三层111到113可通过同样的方法形成，并因此可连续地形成而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成第一到第三层111到113而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
接下来将描述电极。使用导电材料形成第一电极101和第二电极102中的每一个。此外，除导电性外，设置在来自发光层的光射出的一侧的电极还需要具有透光性。通过形成由不具有透光性的材料组成的相当薄的膜，也可获得透光性。
作为用于第一电极101的材料，除铝(Al)外，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。此外，例如通过溅射或蒸发可形成第一电极101。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第一电极101需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第一电极101。因此，当层合层用于第一电极101时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第一电极101。为了避免由于形成薄的第一电极101而导致电阻升高，还可以提供辅助布线。此外，使用层合层可防止电阻升高。
此外，作为用于第二电极102的材料，可使用透光材料，例如氧化铟锡(ITO)、包含氧化硅的氧化铟锡(以下称为ITSO)和包含氧化锌的氧化铟，以及金属材料，例如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和钯(Pd)。然而，用于第一电极101的材料不限于这些。
当使用不具有透光性的上述材料并且第二电极102需要具有透光性时，可以形成由该材料组成的薄膜。
另外，上述金属材料的单层或层合层可用于第二电极102。因此，当层合层用于第二电极102时，还可利用先形成上述材料的薄膜然后在上面层合透光材料的结构。当然，可以使用所述薄材料作为单层形成第二电极102。为了避免由于形成薄的第二电极102而导致电阻升高，还可以提供辅助布线。此外，使用层合层可防止电阻升高。
应当注意的是，根据施加到发光元件上的电压，第一电极101或第二电极103可以是阳极或阴极.在阳极的情况下，使用具有较大功函(4.0eV或更大的功函)的材料.或者，在阴极的情况下，使用具有较小功函(3.8eV或更小的功函)的材料.
可通过溅射或蒸发等等形成第一电极101或第二电极102。在使用蒸发的情况下，第一电极101、第一到第三层111到113和第二电极102可连续地形成，而不暴露于空气中。通过以这种方式连续地形成发光元件而不暴露于空气中，可减少混入界面等中的杂质。
如上所述，根据本发明，通过利用包括有机化合物(典型地为联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能因为由热引起的空穴输送层特性变化而改变特性的发光元件。此外，通过利用包括有机化合物(典型地为联苯胺衍生物)和无机化合物的层形成产生空穴的层，可获得不大可能由于该层的结晶而劣化的发光元件。
相应地，可获得实现更低驱动电压的发光元件。此外，甚至当根据本发明的发光元件更厚时，也没有提高驱动电压。相应地，可形成更厚的发光元件，从而可以以有利的产率生产。此外，通过将层制得更厚，发光层与第一电极或第二电极可进一步彼此远离，从而可防止发光猝灭。
(实施方案3)
在本实施方案中，将描述不同于上述实施方案的发光元件结构。
如图2所示，在本实施方案中显示的发光元件具有彼此相对的第一电极101和第二电极102，并且具有从第一电极101侧顺序堆叠的第一层111、第二层112、第三层113和第四层128，其中特征在于，提供了第四层128。可利用与第一层111相同的材料形成第四层128，其它结构与上述实施方案相同。因此，省略除第四层128之外的结构描述。
当以这样的方式提供第四层128时，可进一步减少形成第二电极102期间的损坏。
此外，其中混合有机化合物和无机化合物的层优选地用于第四层128。金属氧化物、金属氮化物和金属氧氮化物可用于该无机化合物。例如，属于周期表4到12族的任一种过渡金属的氧化物都可用作金属氧化物。其中，属于周期表4到8族的任一种过渡金属的氧化物通常具有更高的电子接收性能，并且钒氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铼氧化物、钨氧化物、钌氧化物、钛氧化物、铬氧化物、锆氧化物、铪氧化物和钽氧化物是特别优选的。
当以这样的方式混合有机化合物和无机化合物时，甚至当第四层128被制得更厚时，也可保持较低的驱动电压。
(实施方案4)
在本实施方案中，将参照通式描述联苯胺衍生物，它是具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度并具有螺环和三苯胺骨架的有机化合物。
本发明的一个方面是由通式(1)表示的联苯胺衍生物。
在通式(1)中，R1是氢或具有1到4个碳原子的烷基基团。
根据本发明的联苯胺衍生物是通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴或2-溴-2’，7’-二烷基-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得的化合物。
根据本发明的发光元件是具有包括有机化合物的层的发光元件，其中该有机化合物是通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴的偶合反应获得的化合物。
根据本发明的联苯胺衍生物具有玻璃化转变温度满足150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的特征，以及熔点满足180℃或更大和400℃或更小的特征。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有优异的耐热性，通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于热而改变特性的发光元件。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物可容易地保持为无定形，所以通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于结晶而劣化的发光元件。
(实施方案5)
在本实施方案中，将参照结构式(2)到(5)描述以具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的玻璃化转变温度并具有螺环和三苯胺骨架的联苯胺衍生物为代表的有机化合物。
以结构式(2)到(5)表示的联苯胺衍生物具有150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的高玻璃化转变温度，并具有优异的耐热性。此外，以结构式(2)到(5)表示的联苯胺衍生物不大可能结晶。而且，以结构式(2)到(5)表示的联苯胺衍生物具有180℃或更大和400℃或更小的高熔化温度。
尽管根据本发明的联苯胺衍生物的合成方法没有特别地限定，但可通过合成方案(a-1)表示的N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴或2-溴-2’，7’-二烷基-螺-9，9’-双芴的偶合反应合成所述联苯胺衍生物。
在合成方案(a-1)中，R10是氢或具有1到4个碳原子的烷基基团。此处优选的是，具有3或4个碳原子的烷基基团优选地处于支化状态。
根据本发明的所述联苯胺衍生物可用作形成空穴输送层的材料，也就是空穴输送材料。
根据本发明的联苯胺衍生物具有玻璃化转变温度满足150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的特征，以及熔点满足180℃或更大和400℃或更小的特征。
由于根据本发明的联苯胺衍生物具有优异的耐热性，通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于热而改变特性的发光元件。此外，由于根据本发明的联苯胺衍生物可容易地保持为无定形，所以通过利用根据本发明的联苯胺衍生物，可形成不太可能由于结晶而劣化的发光元件。
(实施方案6)
根据本发明的发光元件可应用于具有显示功能的发光装置的像素部分，以及具有照明功能的发光装置的照明部分。此外，由于根据本发明的发光元件不太可能由于热而改变特性并且不太可能由于结晶而劣化，所以通过利用根据本发明的发光元件，可获得具有更少由发光元件的劣化引起的图像缺陷或更少照射光缺陷的发光装置。现在，在本实施方案中将描述包括发光元件的像素部分的截面结构。
图3A到3C显示p通道薄膜晶体管(TFT)被用作控制供应到发光元件的电流的半导体元件的截面图，并且将例示其中所述发光元件的第一电极起阳极作用而其第二电极起阴极作用的情况.
图3A显示像素的截面图，其中TFT 601是p通道晶体管，并且从第一电极101侧射出发射自发光元件603的光(沿虚线箭头的方面)。在图3A中，设置在基底600上的TFT 601具有半导体膜，设置在该半导体膜上带有插入其间的绝缘膜的栅电极(gate electrode)，以及连接到形成于该半导体膜中的杂质区的布线。此外，TFT 601的布线电连接到发光元件603中的第一电极101。
TFT 601被中间层绝缘膜608覆盖，并且在该中间层绝缘膜608上形成具有开孔的分区609。在分区609的开孔内，部分地显露第一电极101。第一电极101、场致发光层605和第二电极102按此顺序堆叠在所述开孔内。应当注意的是，在本实施方案中，场致发光层605表示第一层111到第三层113，以及额外地上述实施方案中的第四层128；换句话说，场致发光层605表示位于第一电极101和第二电极102之间的层。
可通过使用有机树脂膜、无机绝缘膜或者以硅氧烷材料为原材料形成的包括Si-O-Si键的绝缘膜(以下称为“硅氧烷绝缘膜”)，形成中间层绝缘膜608。应当注意的是，硅氧烷具有由硅(Si)和氧(O)的键形成的框架结构，其中将包含至少氢的有机基团(例如烷基基团或芳香烃)用作取代基。或者，可以将含氟基团用作取代基。此外，也可以将包含至少氢和含氟基团的有机基团用作取代基。对于中间层绝缘膜608，也可以使用所谓的低介电常数材料(低k材料)。中间层绝缘膜608可以是单层或层合层。
可通过使用有机树脂膜、无机绝缘膜或硅氧烷绝缘膜形成分区609。例如，可使用诸如丙烯酸类、聚酰亚胺和聚酰胺的有机树脂膜，以及诸如氧化硅、氮氧化硅(silicon nitride oxide)的无机绝缘膜。当光敏有机树脂膜用于分区609时，可形成位于该有机树脂膜中的开孔，以致开孔的侧壁具有带有连续曲率的斜面，从而可防止第一电极101、场致发光层605和第二电极102彼此脱离。另外，分区609可以是单层或层合层。此外，由于当使用根据本发明的发光元件时可使场致发光层605更厚，所以可防止第一电极101和第二电极102之间的短路。
在图3A中，为了从第一电极101侧射出光发射(沿虚线箭头的方面)，利用透光材料形成第一电极101，或者使第一电极101形成为具有光可透过的膜厚度。除上述透光材料外，例如，包括TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag和Al等中的一种或更多种的单层膜，氮化钛膜和包含铝作为其主要成分的膜的层合层，以及氮化钛膜、包含铝作为其主要成分的膜和氮化钛膜的三层结构可用于第一电极101。然而，在使用除透光材料之外的材料时，将第一电极101形成为具有光可透过的膜厚度(优选地，大约5到30nm)。此外，由于TFT 601是p通道晶体管，所以利用适于用作阳极的材料形成第一电极101。
通过使用反射或者阻断光的材料形成第二电极102，或者使第二电极102形成为具有阻断光的膜厚度。此外，利用适于用作阴极的材料形成第二电极102；换句话说，可通过使用金属、合金或具有较小功函的导电化合物或其混合物形成第二电极102。具体地，可使用诸如Li和Cs的碱金属，诸如Mg、Ca和Sr的碱土金属，包括所述金属的合金(Mg:Ag、Al:Li或Mg:In等等)，所述金属的化合物(氟化钙或氮化钙)，或者诸如Yb和Er的稀土金属。
场致发光层605由单层或多个层组成.尽管上述实施方案显示的图(参照图1、2、18)中层间的界面是清晰的，但并不总是必需是清晰的.形成各层的材料可以部分混合，使界面变得模糊.
在图3A中所示的像素的情况下，按虚线箭头所示方向，从发光元件603发射出的光可以从第一电极101侧射出。
接着，图3B显示像素的截面图，其中TFT 601是p通道晶体管，并且发射自发光元件603的光从第二电极102侧射出(沿虚线箭头的方向)。在图3B中，设置在基底600上的TFT 601、场致发光层605、中层间绝缘膜608以及分区609等等的结构与图3A中相同。因此，将省略它们的描述。
在图3B中，为了使光发射从第二电极102侧射出(沿虚线箭头的方向)，利用反射或者阻断光的材料形成第一电极101，或者使第一电极101形成为具有阻断光的膜厚度。此外，由于TFT 601是p通道晶体管，所以利用适于用作阳极的材料形成第一电极101。例如，包括TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag和Al等等中的一种或更多种的单层膜，氮化钛膜和包含铝作为其主要成分的膜的层合层，以及氮化钛膜、包含铝作为其主要成分的膜和氮化钛膜的三层结构可用于第一电极101。
另外，可以利用相同的材料形成第一电极101和连接到TFT 601的布线。因此，可以省略用于形成第一电极的方法。
通过使用透光材料形成第二电极102，或者使第二电极102形成为具有光可透过的厚度。此外，利用适于用作阴极的材料形成第二电极102；换句话说，可使用金属、合金或具有较小功函的导电化合物或它们的混合物形成第二电极102。具体地，可使用诸如Li和Cs的碱金属，诸如Mg、Ca和Sr的碱土金属，包括所述金属的合金(Mg:Ag、Al:Li或Mg:In等等)，所述金属的化合物(氟化钙或氮化钙)或者诸如Yb和Er的稀土金属。当不透光的这种材料用于第二电极102时，将第二电极102形成为具有光可透过的膜厚度(优选地，大约5到30nm)。应当注意的是，也可以使用其它透光导电氧化物材料，如氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)和掺杂镓的氧化锌(GZO)。或者，可以使用含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)或进一步与氧化锌(ZnO)混合的ITSO(含氧化硅的氧化铟锡)。
在图3B所示的像素的情况下，发射自发光元件603的光可以从第二电极102侧按虚线箭头所示方向射出。
然后，图3C显示像素的截面图，其中TFT 601是p通道晶体管，并且发射自发光元件603的光从第一电极101侧和第二电极102侧射出(沿虚线箭头的方向)。在图3C中，设置在基底600上的TFT 601、场致发光层605、中层间绝缘膜608以及分区609等等的结构与图3A中相同。因此，其描述将被省略。
在图3C中，为了从第一电极101侧和第二电极102侧射出光(沿虚线箭头的方向)，利用反射或者阻断光的材料形成第一电极101和第二电极102中的每一个，或者使第一电极101和第二电极102中的每一个形成为具有阻断光的膜厚度(>>>透光材料或形成为具有光可透过的膜厚度？)；换句话说，可以以与图3A中所示第一电极101相同的方式形成第一电极101，并且可以以与图3B中所示第二电极102相同的方式形成第二电极102。
在图3C所示像素的情况下，按虚线箭头所示方向，发射自发光元件603的光可以从第一电极101侧和第二电极102侧射出。
应当注意的是，根据本发明的像素结构不限于这些.例如，可将n型TFT用于控制流向发光元件603的电流的半导体元件.在这种情况下，优选的是，第一电极101和第二电极102分别起阴极和阳极的作用.
此外，第一电极101和TFT 601的布线的连接结构不限于图3A到3C。例如，与图3A和3C中所示连接结构不同，可以在形成第一电极101后形成TFT 601的布线。
本实施方案可与上述实施方案自由地组合。
(实施方案7)
在本实施方案中，将描述用于上述显示装置的像素电路。另外，将列示数字灰度(gray scale)显示的情况。
图4A显示像素350的等效电路图的例子，其包括信号线614、电源线615、扫描线616，并且在它们的交叉部分，包括发光元件603、用作TFT的晶体管610和611以及电容器612。对于发光元件603，使用上述实施方案中所示结构。视频信号通过信号线驱动电路输入信号线614。根据输入扫描线616的选择信号，晶体管610可控制向晶体管601的栅极供应的视频信号。晶体管601是驱动晶体管，根据视频信号的电势，它可控制供应到发光元件603的电流。电容器612能够保持晶体管601的栅极和源极之间的电压。应当注意的是，尽管在图4A中显示了电容器612，但当晶体管601的栅电容或者其它寄生电容足够时，不必设置电容器612。
图4B是像素351的等效电路图，其中向图4A所示像素350额外地提供晶体管618和扫描线619。晶体管618使得可以使晶体管611的栅极和源极的电势彼此相等，以致可以强制形成没有电流流入发光元件603的状态。因此，可使亚帧(sub-frame)周期的长度短于将视频信号输入所有像素的周期。此外，取决于驱动方法，甚至可以在图4A所示像素中强制形成没有电流流入发光元件603的状态。
图4C是像素352的等效电路图，其中向图4B所示像素351额外提供晶体管625和布线626。晶体管625的栅极具有由布线626固定的电势。另外，晶体管601和625在电源线615和发光元件603之间串联。因此，在图4C中，晶体管625能够控制供应到发光元件603的电流量，而晶体管601可控制是否向发光元件603供应该电流。
应当注意的是，根据本发明的像素电路不限于本实施方案中所示的结构，并且除数字灰度外，还可使用模拟灰度。另外，本实施方案可与上述实施方案自由地组合。
(实施方案8)
在本实施方案中，将描述具有上述发光元件的发光装置的结构。
图5显示了配电盘，其中信号线驱动电路302和扫描线驱动电路303的驱动电路设置在像素部分300周围。应当注意的是，该配电盘示出在同一基底上设置像素部分100、信号线驱动电路302和扫描线驱动电路303的情况，并且还包括将FPC(软性印刷电路)连接到那里的情况。
像素部分300具有多个像素355，并且在每一像素中设置上述发光元件。用于控制供应到发光元件的电流的半导体元件(对应于图4A到4C中的TFT 601)连接到发光元件。包括发光元件的像素的截面如上述实施方案中所示。此外，像素355可以具有上述实施方案中所示的任一等效电路。应当注意的是，根据本发明的像素部分不限于该结构，可以具有无源结构。
像素部分300提供有插入其间的两个扫描线驱动电路，它们是第一扫描线驱动电路303a和第二扫描线驱动电路303b.应当注意的是，可以提供单个扫描线驱动电路或者三个或更多扫描线驱动电路.第一扫描线驱动电路303a和第二扫描线驱动电路303b具有分别充当移位寄存器311a和311b、电平移动器312a和312b以及缓冲器313a和313b的电路.信号例如第一和第二栅极起始脉冲(G1SP和G2SP)、第一和第二栅极时钟信号(G1CK和G2CK)以及通过转换时钟信号获得的信号(G1CKB和G2CKB)被分别输入移位寄存器311a和311b.
扫描线(G1到Gn)连接到第一和第二扫描线驱动电路303a和303b，由此向设置在像素部分300中的每一像素355提供信号。用于选择每一像素的半导体元件(对应于图4A到4C中的晶体管610)连接到每一扫描线，并且当图像信号被写入像素中时被选取。
此外，信号线驱动电路302具有充当移位寄存器321、第一锁存器322、第二锁存器323、电平移动器324以及缓冲器325的电路。信号例如起始脉冲(SSP)，数据(DATA)例如视频信号，以及信号例如锁存器(LAT)信号被分别输入移位寄存器321、第一锁存器322和第二锁存器323。信号线(S1到Sm)连接到信号线驱动电路303a和303b，由此向设置在像素部分300中的每一像素355提供图像信号。
通过使用设置在同一基底上的半导体元件可形成这些信号线驱动电路302、扫描线驱动电路303和像素部分300，例如，可通过使用设置在玻璃基底上的薄膜晶体管形成。
接下来将参照图6A到6B描述图5中所示配电盘的截面结构。
图6A显示了设置在基底600上的第一扫描线驱动电路303a、第二扫描线驱动电路303b和像素部分300的截面放大图。在像素部分300中，设置了控制供应到发光元件603的电流的TFT 601以及电容器612。应当注意的是，电容器612可以设置在一对导体之间的绝缘体结构起作用，并且在本实施方案中，电容器612由以下组成：由与栅电极相同的层构成的导体、由中间层绝缘膜608(栅极绝缘膜)构成的绝缘体和由与TFT的布线相同的层构成的导体。然而，电容器612不应被认为限于此结构。
应当注意的是，发光元件603和TFT 601的结构可与实施方案5中所示结构组合。
第一和第二扫描线驱动电路303a和303b分别具有由薄膜晶体管构成的CMOS电路630a和630b。由于各扫描线驱动电路的缓冲器313a和313b比其它电路更简单，所以可应用CMOS电路630a和630b。当然，CMOS电路630a和630b可以应用于其它电路。
另外，尽管在图6A中未显示，但CMOS电路630a和630b可应用于信号线驱动电路302的电路。
此外，相对的基底650附着有密封材料651。诸如环氧树脂的已知材料可用于密封材料651。在图6A中，提供密封材料651以覆盖盖部分扫描线驱动电路。相应地，可使配电盘的框架更窄。
作为这种附着的结果，在基底600和相对的基底650之间形成空间。由于空气和水会引起发光元件603劣化，优选用诸如氮气的惰性气体填充该空间，或者可以用树脂等等填充。此外，为了保持间隙，可以配置间隔物。间隔物可以具有干燥剂的作用。
在密封材料651的外面，提供用于向第一和第二扫描线驱动电路303a和303b输入信号的接线端子652。接线端子652经各向异性的导电膜连接到FPC。
尽管在图6A中相对的基底650附着有密封材料651，但可将用于填充所述空间的树脂用于该附着。
此外，图6B显示了在相对的基底650上提供黑底(black matrix)655和滤色器656的情况的截面图。将滤色器656设置为位于至少发光元件603的上方。
将黑底655设置为位于例如扫描线(G1到Gn)、信号线(S1到Sm)或电源线(V1到Vm)的布线的上方。此外，可以将黑底655设置在第一和第二扫描线驱动电路303a和303b的上方。由于其它结构与图6A中所示结构相同，省略其描述。
尽管在图6B中作为例子显示了使用滤色器656的情况，但可以进一步组合颜色转换层。
另外，尽管在图6B中滤色器656设置于相对的基底650侧，但滤色器可以设置于基底600侧。例如，可以在基底600的背面或者在第二电极102的上方形成滤色器。
类似地，并不总是必需在相对的基底650侧设置黑底655，可以将黑底655设置于基底600侧。或者，混入中间层绝缘膜608的黑色颜料可起黑底的作用。
应当注意的是，在图6A和6B中作为例子示出了较低低浓度杂质区与薄膜晶体管中的栅电极重叠的结构，即所谓GOLD(栅极重叠LDD)结构。另外，可以使用较低浓度杂质区未与栅电极重叠结构，即所谓LDD(轻微掺杂的漏极)结构。
尽管在本实施方案中作为例子显示了在同一基底上具有与像素部分300一起提供的扫描线驱动电路和信号线驱动电路的配电盘，但本发明不限于此。例如，可以利用IC芯片形成每一驱动电路。在这种情况下，可以通过COG法或TAB法将IC芯片安装在基底上。
本实施方案可与上述实施方案自由地组合。
(实施方案9)
装备有根据本发明的发光装置的电子设备包括电视机(也简称为TV或电视接收机)、数字照相机、数字摄像机、便携式电话单元(也简称为移动电话单元或便携式电话)、移动信息终端例如PDA、便携式游戏机、计算机监视器、计算机、声音再现设备例如车载音响系统和装备有记录介质的图象再现设备例如家用游戏机，等等。将参照图7A到7F描述其具体例子。
图7A所示移动终端设备包括主体9201和显示部分9202等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9202。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的移动终端设备。此外，由于可将发光元件制得更厚，因而提高了移动终端设备的产率。
图7B所示数字摄像机包括显示部分9701和显示部分9702等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9701。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的数字摄像机。此外，由于可将发光元件制得更厚，因而提高了数字摄像机的产率。
图7C所示移动电话包括主体9101和显示部分9102等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9102。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的便携式电话。此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了便携式电话的产率。
图7D所示便携式电视机包括主体9301和显示部分9302等等.根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9302.相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可能提供实现更低能耗而不提高驱动电压的便携式电视机.此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了便携式电视机的产率.另外，根据本发明的发光装置可应用于各种类型的电视机，例如，结合到移动终端例如移动电话机中的小型电视、便携的中型电视，和大型电视(例如，40英寸或更大).
图7E所示便携式计算机包括主体9401和显示部分9402等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9402。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的便携式计算机。此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了便携式计算机的产率。
图7F所示电视机包括主体9501和显示部分9502等等。根据本发明的发光装置可以应用于显示部分9502。相应地，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的电视机。此外，由于可将发光元件制得更厚，提高了电视机的产率。
如上所述，根据本发明，甚至将发光元件制得更厚时，仍可提供实现更低能耗而不提高驱动电压的电子设备。
[实施例]
(实施例1)
在本实施例中，将参照图8描述通过将其中混合有机化合物和无机化合物的层用于产生空穴的层所制造的发光元件。
通过溅射，在玻璃基底700上沉积含硅的氧化铟锡，形成第一电极701，具有110nm的厚度。
然后，通过在真空中蒸发，在第一电极701上沉积DNTPD、钼氧化物和红荧烯，形成由DNTPD、钼氧化物和红荧烯组成的层711，厚度为120nm。使DNTPD、钼氧化物和红荧烯的质量比为1∶0.5∶0.02。
然后，通过在真空中蒸发，在由DNTPD、钼氧化物和红荧烯组成的层711上沉积NPB，形成由NPB组成的第二层722，厚度为10nm。
然后，通过在真空中共蒸发，在由NPB组成的层722上沉积Alq3和香豆素6，形成包括Alq3和香豆素6的层723。应当注意的是，相对于Alq3，包括0.01质量百分比的香豆素6。相应地，香豆素6分散在Alq3中。此外，层723的厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在包括Alq3和香豆素6的层723上沉积Alq3，形成由Alq3组成的层724，厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由Alq3组成的层724上沉积氟化锂，形成由氟化锂组成的层713，厚度为1nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由氟化锂组成的层713上沉积铝，形成第二电极702，厚度为200nm。
当电压施加于这样制造的发光元件的第一电极701和第二电极702以通过电流时，香豆素6产生发光。
在这种情况下，第一电极701充当阳极，而第二电极702充当阴极。此外，由DNTPD组成的层711、由NPB组成的层722、包括Alq3和香豆素6的层723、由Alq3组成的层724和由氟化锂组成的层713分别充当产生空穴的层、空穴输送层、发光层、电子输送层和产生电子的层。
图9显示了对于将根据本实施例的发光元件保持在105℃的情况下的电流密度-亮度特性.图10显示了其电压-亮度特性.图11显示了其亮度-电流效率特性.在图9中，水平轴表示电流密度，而垂直轴表示亮度.在图10中，水平轴表示电压，而垂直轴表示亮度.在图11中，水平轴表示亮度，而垂直轴表示电流效率.应当注意的是，在初始条件(样品1)、30小时后(样品2)、154小时后(样品3)以及462小时后(样品4)测量各个特性.
基于这些结果，显示了施加7V时随经过时间的劣化(归一化评价)(参照图12)。另外，图12显示了根据本发明的样品(样品A)的结果以及使用由DNTPD和红荧烯组成的层作为产生空穴的层711的对比样品(样品B)的结果。
由图12确定样品A随时间的劣化少于样品B。相应地，通过将其中混合钼氧化物的层用于产生空穴的层可获得稳定的发光元件。
如上所述，当将DNTPD用于有机化合物时，可获得减少随时间的劣化的效果。由于DNTPD的玻璃化转变温度为94℃，考虑到DNTPD的玻璃化转变温度，根据本发明玻璃化转变温度为80℃或更大，优选90℃或更大和300℃或更小。
(实施例2)
(合成实施例)
将描述由结构式(2)表示的联苯胺衍生物的合成方法。
[步骤1]
将描述2-溴-螺-9，9’-双芴的合成方法。
在100mL三颈烧瓶中放入1.26g(0.052mol)镁，在系统中形成真空，并在加热情况下进行搅拌30分钟，使镁活化。冷却至室温后，在系统中形成氮气流。然后，加入5ml二乙醚和几滴二溴乙烷，并缓慢滴加溶解于15ml二乙醚中的11.65g(0.050mol)2-溴联苯。滴加完后，将反应回流加热3小时以提供格氏试剂。在200mL三颈烧瓶中放入11.7g(0.045mol)2-溴芴酮和40ml二乙醚。将合成的格氏试剂缓慢滴加到此反应液中。滴加完后，将该溶液回流2小时，然后于室温搅拌过夜(15小时)。反应后，用饱和氯化铵溶液清洗反应溶液两次，并且水层用乙酸乙酯萃取两次，与有机层混合，用饱和盐溶液清洗两次。用硫酸镁干燥后，进行抽滤和浓缩，获得18.76g固体9-(2-联苯基)-2-溴-9-芴醇，收率90％。
接下来，在200mL三颈烧瓶中放入18.76g(0.045mol)合成的9-(2-联苯基)-2-溴-9-芴醇和100mL冰醋酸以及几滴浓盐酸，然后回流2小时。反应后，通过抽滤收集沉淀，并在过滤时用饱和碳酸氢钠和水清洗。用乙醇重结晶获得的褐色固体，获得10.24g淡褐色粉末状固体，收率57％。核磁共振分析(NMR)证实此淡褐色粉末状固体是2-溴-螺-9，9’-双芴。1H-NMR如下。
下面是此化合物的1H-NMR。
1H-NMR(300MHz，COCl3)δppm：7.86-7.79(m，3H)，7.70(d，1H，J＝8.4Hz)，7.47-7.50(m，1H)，7.41-7.34(m，3H)，7.12(t，3H，J＝7.7Hz)，6.85(d，1H，J＝2.1Hz)，6.74-6.70(m，3H)
此外，下面是上述合成方法的合成方案(b-1)。
[步骤2]
将描述N，N’-双(螺-9，9’-双芴-2-基)-N，N’-二苯基联苯胺(缩写：BSPB)的合成方法。
在100ml三颈烧瓶中放入1.00g(0.0030mol)N，N’-二苯基联苯胺、2.49g(0.0062mol)按步骤1的合成方法合成的2-溴-螺-9，9’-双芴、170mg(0.30mmol)双(二亚苄基丙酮)钯(0)以及1.08g(0.011mol)叔丁醇钠。在系统中形成氮气流后，加入20mL脱水甲苯和0.6mL的10wt％三-(叔丁基)膦的己烷溶液，并在80℃下搅拌6小时。反应后，反应溶液冷却至室温，然后加入水，通过抽滤收集沉淀的固体，并用二氯甲烷清洗。用氧化铝柱色谱法(氯仿)纯化获得的白色固体，并用二氯甲烷重结晶，获得白色粉末状固体(2.66g)，收率93％。
用核磁共振分析(NMR)分析了获得的白色粉末状固体，获得下列结果，可证实该白色粉末状固体是由结构式(2)表示的联苯胺衍生物。图19显示1H-NMR图。
1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)δppm：7.93-7.89(m，8H)，7.39-7.33(m，10H)，7.19-7.14(m，8H)，7.09-6.96(m，6H)，6.89-6.84(m，8H)，6.69(d，4H，J＝7.5Hz)，6.54(d，2H，J＝7.8Hz)，6.25(d，2H，J＝2.4Hz)
下面是上述合成方法的合成方案(b-2)。如上所述，通过N，N’-二苯基联苯胺与2-溴-螺-9，9’-双芴的偶合反应可获得本发明的化合物。
此外，用PerkinElmer，Inc.制造的型号为Pyris1DSC的差示扫描量热计(DSC)得到所得化合物的玻璃化转变温度、结晶温度和熔点。此处DSC测量按照下列步骤进行。首先，以40℃/min的加热速率将样品(获得的化合物)加热到450℃，然后以40℃/min的冷却速率冷却，使样品处于玻璃态。然后，以10℃/min的加热速率加热处于玻璃态的样品。由此获得在图17中所示的测量结果。在图17中，水平轴表示温度(℃)，而垂直轴表示热流(向上的方向表示吸热)(mW)。由测量结果，确定获得的化合物的玻璃化转变温度和结晶温度分别为172℃和268℃。此外，由在312℃处的切线与在327℃或更大和328℃或更小的温度处的切线的交点，确定熔点为323℃或更大和324℃或更小。相应地，确定本实施例中合成的BSPB的玻璃化转变温度符合150℃或更大，优选160℃或更大和300℃或更小的范围，并且BSPB具有在180℃或更大和400℃或更小的范围内的熔点。
在14Pa和350℃的条件下升华和纯化获得的化合物(4.74g)24小时，收集到3.49g化合物，收集率74％。
如上所述，获得的化合物具有172℃的高玻璃化转变温度，并具有有利的耐热性。此外，在图17中表示获得的化合物结晶的峰很宽，从而确定获得的化合物不容易结晶。
(实施例3)
将参照图8描述利用具有172℃的玻璃化转变温度、由上述实施例的步骤2所述的合成得到的化合物(以下简称为BSPB)制造的发光元件。
通过溅射在玻璃基底700上沉积含硅的氧化铟锡，形成第一电极701，厚度为110nm.
然后，通过在真空中蒸发在第一电极701上沉积BSPB、钼氧化物和红荧烯，形成由BSPB、钼氧化物和红荧烯组成的层711，厚度为120nm。BSPB、钼氧化物和红荧烯的质量比为2∶0.75∶0.04。
然后，通过在真空中蒸发在由BSPB、钼氧化物和红荧烯组成的层711上沉积NPB，形成由NPB组成的第二层722，厚度为10nm。
然后，通过在真空中共蒸发，在由NPB组成的层722上沉积Alq3和香豆素6，形成包括Alq3和香豆素6的层723。应当注意的是，相对于Alq3，包括0.01质量百分比的香豆素6。相应地，香豆素6分散在Alq3中。此外，层723的厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在包括Alq3和香豆素6的层723上沉积Alq3，形成由Alq3组成的层724，厚度为37.5nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由Alq3组成的层724上沉积氟化锂，形成由氟化锂组成的层713，厚度为1nm。
然后，通过在真空中蒸发，在由氟化锂组成的层713上沉积铝，形成第二电极702，厚度为200nm。
当电压施加于这样制造的发光元件的第一电极701和第二电极702以通过电流时，香豆素6产生发光。
在这种情况下，第一电极701充当阳极，而第二电极702充当阴极。此外，由BSPB组成的层711、由NPB组成的层722、包括Alq3和香豆素6的层723、由Alq3组成的层724和由氟化锂组成的层713分别充当产生空穴的层、空穴输送层、发光层、电子输送层和产生电子的层。
图13显示了对于将根据本实施例的发光元件保持在105℃的情况下的电流密度-亮度特性。图14显示了其电压-亮度特性。图15显示了其亮度-电流效率特性。在图13中，水平轴表示电流密度，而垂直轴表示亮度。在图14中，水平轴表示电压，而垂直轴表示亮度。在图15中，水平轴表示亮度，而垂直轴表示电流效率。应当注意的是，在初始条件(样品5)和30小时后(样品6)测量各个特性。
基于这些结果，显示了施加7V时随经过时间的劣化(归一化评价)(参照图16)。另外，图16显示了根据本发明的样品(样品C)的结果以及将由BSPB和红荧烯组成的层用于产生空穴的层711的对比样品(样品D)的结果。
由图16确定样品C随时间的劣化少于样品D。相应地，通过将其中混合钼氧化物的层用于产生空穴的层可获得稳定的发光元件。
此外，确定样品C随时间的劣化少于样品A。如上所述，通过利用其中混合具有更高玻璃化转变温度和更高熔点的BSPB以及钼氧化物的层，可获得热稳定且高耐热的发光元件。此外，甚至当将该层制得更厚时，也可获得不增加驱动电压的发光元件。
(实施例4)
在本实施例中，显示了包括其中混合有机化合物和无机化合物的层的发光元件的电压-电流特性测量结果，以及该发光元件的恒定电流驱动测试结果。
首先，将BSPB(膜厚度：50nm)、NPB(膜厚度：10nm)、Alq3和香豆素6的混合层(Alq3和香豆素6的混合比(摩尔比)＝1∶0.01)(膜厚度：37.5nm)、Alq3(膜厚度：37.5nm)、LiF(膜厚度：1nm)以及Al(膜厚度：200nm)依序堆叠，作为不包括在其中混合有机化合物和无机化合物的层的发光元件(样品8).
另外，将BSPB、钼氧化物和红荧烯的混合层(BSPB、钼氧化物和红荧烯的混合比(摩尔比)为2∶0.75∶0.04)(膜厚度：120nm)、NPB(膜厚度：10nm)、Alq3和香豆素6的混合层(Alq3和香豆素6的混合比(摩尔比)＝1∶0.01)(膜厚度：37.5nm)、Alq3(膜厚度：37.5nm)、LiF(膜厚度：1nm)以及Al(膜厚度：200nm)依序堆叠，作为包括其中混合有机化合物和无机化合物的层的发光元件(样品9)。
图20显示了样品8和9的电压-亮度(cd/m2)特性。确定对于包括钼氧化物的样品9的情况，为获得同样亮度电压，也就是驱动电压更低。
接下来，图21显示了样品8和9的恒定电流驱动测试(初始亮度：3000cd/m2)结果。确定包括钼氧化物的样品9以更慢的速率劣化并具有更高的可靠性。
尽管已经参照附图通过实施例充分描述了本发明，但应了解各种变化和改进对于本领域技术人员是显而易见的。因此，除非这样的变化和改进脱离了下面限定的本发明的范围，否则它们应当被解释为包括在本发明之内。