发光元件、发光装置、照明装置以及电子设备.pdf

本发明的目的之一在于提供呈现出高亮度的发光并且能够以低电压驱动的发光元件。此外，本发明的目的之一在于提供使耗电量降低的发光元件或电子设备。在阳极和阴极之间，设置有n(n是2以上的自然数)层的EL层，在第一EL层和第二EL层之间从阳极一侧按顺序具有包含选自碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物中的任一种的第一层，与第一层接触并包含高电子传输性物质的第二层，与第二层接触并包含高空穴传输性物质及受体物质的区域。

1.  一种发光元件，包括：
阳极；
位于所述阳极上的第一EL层；
位于所述第一EL层上的第一层；
位于所述第一层上并与其接触的第二层；
包含空穴传输性物质和受体物质的区域，该区域位于所述第二层上并与其接触；
所述区域上的第二EL层；以及
所述第二EL层上的阴极，
其中，所述第一层包含选自碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物以及稀土金属化合物中的至少一种，
并且，所述第二层包含电子传输性物质。

2.  一种发光元件，包括：
第一电极；
包括第一发光层和第二发光层的第一EL层，该第一EL层位于所述第一电极上；
位于所述第一EL层上的第一层；
位于所述第一层上并与其接触的第二层；
包含空穴传输性物质和受体物质的区域，该区域位于所述第二层上并与其接触；
包括第三发光层和第四发光层的第二EL层，该第二EL层位于所述区域上；以及
位于所述第二EL层上的第二电极，
其中，所述第一层包含选自碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物以及稀土金属化合物中的至少一种，
所述第二层包含电子传输性物质，
所述第一发光层的发射光谱与所述第二发光层的发射光谱不同，
并且，所述第三发光层的发射光谱与所述第四发光层的发射光谱不同。

3.  一种发光元件，包括：
阳极；
位于所述阳极上的第一EL层；
位于所述第一EL层上的第一层；
位于所述第一层上并与其接触的第二层；
包含空穴传输性物质和受体物质的区域，该区域位于所述第二层上并与其接触；
位于所述区域上的第二EL层；以及
位于所述第二EL层上的阴极，
其中，所述第一层包含电子传输性物质和施体物质，
并且，所述第二层包含电子传输性物质。

4.  一种发光元件，包括：
第一电极；
包括第一发光层和第二发光层的第一EL层，该第一EL层位于所述第一电极上；
位于所述第一EL层上的第一层；
位于所述第一层上并与其接触的第二层；
包含空穴传输性物质和受体物质的区域，该区域接触于所述第二层上；
包括第三发光层和第四发光层的第二EL层，该第二EL层位于所述区域上；以及
所述第二EL层上的第二电极，
其中，所述第一层包含电子传输性物质和施体物质，
所述第二层包含电子传输性物质，
所述第一发光层的发射光谱与所述第二发光层的发射光谱不同，
并且，所述第三发光层的发射光谱与所述第四发光层的发射光谱不同。

5.  根据权利要求3或4所述的发光元件，其中所述施体物质相对于所述电子传输性物质的质量比为0.001∶1至0.1∶1。

6.  根据权利要求1至4中任一项所述的发光元件，其中所述区域是层叠包含所述空穴传输性物质的第三层和包含所述受体物质的第四层的区域。

7.  根据权利要求6所述的发光元件，其中所述第三层与所述第二EL层接触。

8.  根据权利要求1至4中任一项所述的发光元件，其中所述受体物质相对于所述区域中的所述空穴传输性物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1。

9.  根据权利要求1至4中任一项所述的发光元件，其中包括在所述第二层中的所述电子传输性物质的LUMO能级为-5.0eV以上。

10.  根据权利要求1至4中任一项所述的发光元件，其中所述第一EL层的发射光谱与所述第二EL层的发射光谱不同。

发光元件、发光装置、照明装置以及电子设备
技术领域
以下所公开的发明涉及一种在一对电极之间具有发光层的发光元件。此外，还涉及一种使用该发光元件的发光装置以及使用该发光装置的照明装置及电子设备。
背景技术
近年来，对作为发光物质使用发光性的有机化合物或无机化合物的发光元件的开发积极地进行。尤其是称为电致发光(以下称为EL)元件的发光元件的结构为在电极之间仅设置有包含发光物质的发光层的简单结构，并且因为薄而轻、高速响应以及直流低电压驱动等的特性而作为下一代的平面显示元件引人注目。此外，使用这种发光元件的显示器还具有优异的对比度、清晰的图像质量以及广视角的特征。再者，由于这些发光元件为面状光源，因此期望将这些发光元件应用到液晶显示器的背光灯、照明等的光源。
发光元件通过对设置在一对电极之间的发光层施加电流，并使包含在发光层中的发光物质激发，可以得到预定的发光颜色。为了提高这种发光元件的发光亮度，可以考虑到对发光层施加大量电流的方法，但是该方法丧失低耗电量化的优点。此外，因对发光层施加大量电流而会加速发光元件的劣化。
于是，提出了通过层叠多个发光层，并流通与当采用单层时相同的电流密度的电流来提高发光亮度的发光元件(例如专利文献1)。
[专利文献1]日本专利第3933591号公报
在专利文献1中提出了具有多个发光单元(以下在本说明书中也表示为EL层)，并各发光单元被电荷产生层分隔的发光元件。更具体地公开了具有如下结构的发光元件：在用作第一发光单元的电子注入层的金属掺杂层上具有由五氧化钒构成的电荷产生层，并隔着该电荷产生层层叠第二发光单元。然而，在这种结构的发光元件中，在金属掺杂层和由氧化物构成的电荷产生层的界面引起相互作用，界面成为强电场，因此为驱动发光元件需要高电压。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的之一在于提供呈现出高亮度的发光且能够以低电压驱动的发光元件。此外，本发明的目的之一在于提供使耗电量降低的发光装置或电子设备。
本说明书所公开的发光元件的结构之一：在阳极和阴极之间具有n(n是2以上的自然数)层的EL层，并且在第m(m是自然数，l≤m≤n-1)EL层和第(m+1)EL层之间从阳极一侧按顺序具有包含选自碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物中的任一种的第一层、与第一层接触并包含高电子传输性物质的第二层、与第二层接触并包含高空穴传输性物质及受体物质的区域。
此外，本说明书所公开的发光元件的其他结构之一：在阳极和阴极之间具有n(n是2以上的自然数)层的EL层，并且在第m(m是自然数，l≤m≤n-1)EL层和第(m+1)EL层之间从阳极一侧按顺序具有包含高电子传输性物质和施体物质的第一层、与第一层接触并包含高电子传输性物质的第二层、与第二层接触并包含高空穴传输性物质及受体物质的区域。
此外，在上述包含高电子传输性物质和施体物质的第一层中，也可以采用以如下方式添加施体物质的结构：含有相对于高电子传输性物质的施体物质的质量比为0.001∶1至0.1∶1的施体物质。另外，施体物质优选为碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物。
此外，在上述结构中，包含高空穴传输性物质及受体物质的区域是以如下方式添加受体物质的区域：含有相对于高空穴传输性物质的受体物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1的受体物质。在该区域所产生的载流子中，空穴注入到第(m+1)EL层，电子移动到第二层。
此外，在上述结构中，包含高空穴传输性物质及受体物质的区域也可以是层叠包含高空穴传输性物质的层和包含受体物质的层的区域。
此外，在上述结构中，作为包含在第二层中的高电子传输性物质优选使用具有-5.0eV以上，更优选使用具有-5.0eV以上且-3.0eV以下的LUMO能级的物质。
此外，由于具有上述结构的发光元件可以实现低驱动电压，因此将其用作发光元件的发光装置(图像显示器件或发光器件)可以实现低耗电量。从而，将使用具有上述结构的发光元件的发光装置以及使用该发光装置的照明装置及电子设备也包括在本发明的一个方式中。
上述结构解决上述问题中的至少一个。
注意，本说明书中的发光装置包括使用发光元件的图像显示装置等的电子设备或照明装置。此外，如下模块也都包括在发光装置中：对发光元件安装有连接器如各向异性导电膜、TAB(带式自动接合)胶带或TCP(带载封装)的模块；TAB胶带或TCP的前端设置有印刷布线板的模块；或通过COG(晶玻接装，Chip On Glass)方式将IC(集成电路)直接安装在发光元件中的模块。
注意，在本说明书中为方便起见附加了第一、第二等序数词，而且其并不表示工序顺序或叠层顺序。另外，在本说明书中其并不表示用来特定发明的事项的固有名称。
本发明可以提供具有多个发光层并且能够以低电压驱动的发光元件。
此外，通过使用上述发光元件而制造发光装置，可以提供耗电量少的发光装置。另外，通过将这种发光装置应用于照明装置或电子设备，可以提供耗电量少的照明装置或电子设备。
附图说明
图1A和1B是示出发光元件的元件结构的一例及能带图的图；
图2A和2B是示出发光元件的元件结构的一例及能带图的图；
图3A和3B是示出发光元件的元件结构的一例及能带图的图；
图4A和4B是示出发光元件的元件结构的一例的图；
图5A至5C是示出有源矩阵型发光装置的截面图；
图6A和6B是示出无源矩阵型发光装置的图；
图7A至7E是示出电子设备的图；
图8是示出照明装置的图；
图9A和9B是示出实施例的发光元件及对照发光元件的元件结构的图；
图10是示出实施例1的发光元件的特性的图；
图11是示出实施例1的发光元件的特性的图；
图12A和12B是示出实施例的发光元件及对照发光元件的元件结构的图；
图13是示出实施例2的发光元件的特性的图；
图14是示出实施例2的发光元件的特性的图；
图15是示出实施例3的发光元件的特性的图；
图16是示出实施例3的发光元件的特性的图；
图17是示出实施例4的发光元件的特性的图；
图18是示出实施例4的发光元件的特性的图；
图19是示出实施例5的发光元件的特性的图；
图20是示出实施例5的发光元件的特性的图；
图21是示出实施例6的对照发光元件的元件结构的图；
图22是示出实施例6的发光元件的特性的图；
图23是示出实施例6的发光元件的特性的图；
图24A和24B是示出发光元件的元件结构的一例及发射光谱的图；
图25是示出实施例7的发光元件的特性的图；
图26是示出实施例7的发光元件的特性的图；
图27是示出实施例8的发光元件的特性的图；
图28是示出实施例8的发光元件的特性的图；
图29是示出实施例8的发光元件的特性的图；
图30是示出实施例9的发光元件的特性的图；
图31是示出实施例9的发光元件的特性的图；
图32是示出实施例9的发光元件的特性的图。
符号说明
10 衬底
11 晶体管
12 发光元件
13 电极
14 电极
15 含有机化合物的层
16 层间绝缘膜
17 布线
18 隔壁层
19 层间绝缘膜
101 阳极
102 阴极
103 EL层
103-1 第一发光层
103-2 第二发光层
104 电子注入缓冲
105 电子继电层
106 电荷产生区域
107 EL层
107-1 第三发光层
107-2 第四发光层
108 电子传输层
111 阳极的费密能级
112 阴极的费密能级
113 第一EL层的LUMO能级
114 电子继电层的LUMO能级
115 电荷产生区域中受体的受体能级
116 第二EL层的LUMO能级
330 第一发光
340 第二发光
951 衬底
952 电极
953 绝缘层
954 隔壁层
955 含有机化合物的层
956 电极
2100 玻璃衬底
2101 电极
2102 电极
2103 EL层
2103a 电荷产生区域
2103b 空穴传输层
2103c 发光层
2103d 电子传输层
2104 电子注入缓冲
2105 电子继电层
2106 电荷产生区域
2107 EL层
2107a 空穴传输层
2107b 发光层
2107c 电子传输层
2107d 电子注入层
2108 EL层
2108a 发光层
2108b 电子传输层
2108c 电子注入层
3000 光源
3001 照明装置
3002 照明装置
9100 移动电话机
9101 框体
9102 框体
9103 连结部
9104 显示部
9106 操作键
9200 便携式信息终端设备
9201 框体
9202 显示部
9203 框体
9205 键盘
9207 连结部
9400 电脑
9401 框体
9402 显示部
9403 键盘
9404 框体
9500 数码摄像机
9501 框体
9503 显示部
9600 电视装置
9601 框体
9603 显示部
9605 支架
9607 显示部
9609 操作键
9610 遥控操作机
9703 显示部
具体实施方式
以下参照附图详细说明实施方式。注意，本说明书所公开的发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是，本发明的方式和详细内容可以在不脱离其宗旨及其范围的情况下被变换为各种各样的形式。因此，并不限于本说明书的实施方式及实施例所记载的内容而被解释。注意，在用于说明实施方式的所有附图中，使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有同样功能的部分，而省略其重复说明。
实施方式1
在本实施方式中使用图1A和1B说明发光元件的一个方式。
图1A所示的元件结构包括如下结构：在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹住包括发光区域的第一EL层103及第二EL层107，在第一EL层103和第二EL层107之间从阳极101一侧按顺序层叠电子注入缓冲104、电子继电(electron-relay)层105以及电荷产生区域106。
电荷产生区域106是包含高空穴传输性物质和受体物质的区域，产生发光元件的载流子的空穴和电子。在电荷产生区域106中产生的空穴移动到第二EL层107，并且电子移动到电子继电层105。此外，由于电子继电层105的电子传输性高，因此可以将电子迅速地传输到电子注入缓冲104。再者，由于电子注入缓冲104可以缓和将电子注入到第一EL层103时的注入势垒，因此可以提高对第一EL层103的电子注入效率。
作为电子注入缓冲104，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属以及这些的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等的氧化物、卤化物、碳酸锂和碳酸铯等的碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)等的高电子注入性物质。或者，电子注入缓冲104也可以采用包含高电子传输性物质和施体物质的结构。
图1B是示出图1A中的元件结构的能带图。在图1B中，附图标记111表示阳极101的费密能级，附图标记112表示阴极102的费密能级，附图标记113表示第一EL层103的LUMO(最低未占据分子轨道：LowestUnoccupied Molecular Orbital)能级，附图标记114表示电子继电层105的LUMO能级，附图标记115表示电荷产生区域106的受体的受体能级，附图标记116表示第二EL层107的LUMO能级。
在图1B中，从阳极101注入的空穴注入到第一EL层103。另外，产生在电荷产生区域106中的电子移动到电子继电层105，然后通过电子注入缓冲104注入到第一EL层103，与空穴重新结合而发光。此外，产生在电荷产生区域106中的空穴移动到第二EL层107，在第二EL层107中与从阴极102注入的电子重新结合而发光。
在本实施方式所示的发光元件中，电子继电层105用作将在电荷产生区域106中产生的电子高效率地注入到第一EL层103的层，因此作为电子继电层105，优选使用LUMO能级占有电荷产生区域106的受体的受体能级和第一EL层103的LUMO能级之间的能级的材料。具体地，优选使用LUMO能级大约为-5.0eV以上的材料，更优选使用LUMO能级为-5.0eV以上且-3.0eV以下的材料。
由于包含在电荷产生区域106中的受体物质和包含在电子注入缓冲104中的高电子注入性物质或施体物质分别具有高受体性或高施体性，因此当电荷产生区域106和电子注入缓冲104接触时，在界面授受电子，并提高发光元件的驱动电压。此外，在电荷产生区域106和电子注入缓冲104接触的界面形成PN结，有可能发光元件的驱动电压上升。然而，在本实施方式所示的发光元件中，通过使用电子继电层105可以防止电荷产生区域106和电子注入缓冲104接触，并可以防止包含在电荷产生区域106的受体物质和包含在电子缓冲104的高电子注入性物质或施体物质引起相互作用。另外，通过作为电子继电层105使用具有上述范围的LUMO能级的材料，可以抑制与电子注入缓冲104的界面成为强电场，并可以将产生在电荷产生区域106中的电子高效率地注入到第一EL层103。
另外，如图1B的能带图所示，从电荷产生区域106迁移到电子继电层105的电子因由电子注入缓冲104缓和注入势垒而容易注入到第一EL层103的LUMO能级113。另外，在电荷产生区域106中产生的空穴迁移到第二EL层107。
以下，具体说明可以用于上述发光元件的材料。
阳极101优选由具有高功函数(具体地说，4.0eV以上是优选的)的金属、合金、导电化合物和它们的混合物等形成。具体地说，例如，可以举出氧化铟-氧化锡(ITO，即氧化铟锡Indium Tin Oxide)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO，即氧化铟锌IndiumZinc Oxide)、包含氧化钨和氧化锌的氧化铟等。
虽然这些导电金属氧化物膜通常通过溅射法形成，但还可以应用溶胶-凝胶法等形成。例如，通过溅射法，使用相对于氧化铟添加1wt％至20wt％的氧化锌的靶材，可以形成氧化铟-氧化锌(IZO)。通过溅射法，使用相对于氧化铟包含0.5wt％至5wt％的氧化钨和0.1wt％至1wt％的氧化锌的靶材，可以形成含有氧化钨和氧化锌的氧化铟。
此外，可以使用如下材料形成阳极101，即金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、钛(Ti)或金属材料的氮化物(如氮化钛等)、钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物、钛氧化物等。另外，还可以使用诸如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)、以及聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)等导电聚合体。但是，在作为第一EL层103的一部分，接触阳极101地设置电荷产生区域的情况下，可以使用各种导电材料如Al、Ag作为阳极101，而与功函数的大小无关。
作为阴极102，优选使用功函数小(具体地说，优选为3.8eV以下)的金属、合金、导电化合物、以及它们的混合物等。作为这种的阴极材料的具体例子，可以举出属于元素周期表中第1族或第2族的元素，即锂(Li)或铯(Cs)等碱金属，镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)等碱土金属以及包含它们的合金(MgAg、AlLi)，铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属和包含它们的合金等。此外，可以通过真空蒸镀法形成碱金属、碱土金属、含有它们的合金的膜。另外，包含碱金属或碱土金属的合金还可以通过溅射法来形成。另外，还可以使用银膏等通过喷墨法等来形成膜。
此外，还可以通过层叠碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物(例如，氟化锂(LiF)、氧化锂(LiOx)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF₂)、氟化铒(ErF₃)等)的薄膜和铝等金属膜，形成阴极102。但是，在作为第二EL层107的一部分，接触阴极102地设置电荷产生区域的情况下，作为阴极102可以使用Al、Ag、ITO、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡等各种导电材料，而与功函数的大小无关。
另外，在本实施方式所示的发光元件中，只要阳极及阴极中的至少一方具有透光性，即可。透光性可以通过使用如ITO等透明电极或者通过减薄电极的膜厚度来确保。
只要第一EL层103以及第二EL层107形成为至少包括发光层，即可，并且也可以采用还包括发光层以外的层的叠层结构。此外，包括在第一EL层103中的发光层和包括在第二EL层107中的发光层可彼此不同。另外，第一EL层103及第二EL层107也可以分别独立采用还包括发光层以外的层的叠层结构。作为发光层以外的层，可以举出由高空穴注入性物质、高空穴传输性物质或高电子传输性物质、高电子注入性物质、双极性(高电子及空穴传输性物质)物质等构成的层。具体地说，可以举出空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻止层(空穴阻挡层)、电子传输层、电子注入层等，这些层可以从阳极一侧适当地组合而构成。再者，还可以在第一EL层103中的接触阳极101一侧设置电荷产生区域。
以下，示出构成上述EL层中含有的各层的材料的具体例子。
空穴注入层是包含高空穴注入性物质的层。作为高空穴注入性物质，例如可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等。除了上述以外，还可以使用诸如酞菁(简称：H₂Pc)和铜酞菁(简称：CuPc)等的酞菁类化合物或诸如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等的高分子等来形成空穴注入层。
空穴传输层是包含高空穴传输性物质的层。作为高空穴传输性物质，例如可以举出4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB或α-NPD)、N，N’-双(3-甲基苯)-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(简称：TPD)、4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(简称：TCTA)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(简称：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯基氨基]三苯胺(简称：MTDATA)、4，4’-双[N-(螺环-9，9’-双芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)等芳香胺化合物、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA1)、3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)等。除了上述以外，还可以使用4，4’-二(N-咔唑基)联苯(简称：CBP)、1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)等的咔唑衍生物等。这里提到的物质主要是空穴迁移率为10^-6cm²/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以采用上述以外的物质。另外，包含高空穴传输性物质的层不限于单层，还可以将由上述物质构成的层层叠两层以上。
除了上述以外，还可以使用聚(N-乙烯咔唑)(简称：PVK)、聚(4-乙烯三苯胺)(简称：PVTPA)、聚[N-(4-{N’-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N’-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](简称：PTPDMA)、聚[N，N’-双(4-丁基苯基)-N，N’-双(苯基)联苯胺](简称：Poly-TPD)等高分子化合物作为空穴传输层。
发光层是含有发光物质的层。作为发光物质，可以使用以下所示的荧光化合物。例如，可以举出N，N’-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N’-二苯基二苯乙烯-4，4’-二胺(简称：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称：YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(9，10-二苯基-2-蒽基)三苯胺(简称：2YGAPPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：PCAPA)、二萘嵌苯、2，5，8，11-四-叔-丁基二萘嵌苯(简称：TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺(简称：PCBAPA)、N，N”-(2-叔-丁基蒽-9，10-二基二-4，1-亚苯基)双[N，N’，N’-三苯基-1，4-苯二胺](简称：DPABPA)、N，9-二苯基-N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPPA)、N-[4-(9，10-二苯基-2-蒽基)苯基]-N，N’，N’-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2DPAPPA)、N，N，N’，N’，N”，N”，N”’，N”’-八苯基二苯并[g，p](chrysene)-2，7，10，15-四胺(简称：DBC1)、香豆素30、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)、N-[9，10-双(1，1’-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCABPhA)、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，N’，N’-三苯基-1，4-苯二胺(简称：2DPAPA)、N-[9，10-双(1，1’-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，N’，N’-三苯基-1，4-亚苯基二胺(简称：2DPABPhA)、9，10-双(1，1’-联苯-2-基)-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称：2YGABPhA)、N，N，9-三苯基蒽-9-胺(简称：DPhAPhA)、香豆素545T、N，N’-二苯基喹吖啶酮(简称：DPQd)、红荧烯、5，12-双(1，1’-联苯-4-基)-6，11-二苯基并四苯(简称：BPT)、2-(2-{2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基(ylidene))丙二腈(简称：DCM1)、2-{2-甲基-6-[2-(2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪(quinolizine)-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称：DCM2)、N，N，N’，N’-四(4-甲基苯基)并四苯-5，11-二胺(简称：p-mPhTD)、7，14-二苯基-N，N，N’，N’-四(4-甲基苯基)苊并(acenaphtho)[1，2-a]荧蒽-3，10-二胺(简称：p-mPhAFD)、2-{2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称：DCJTI)、2-{2-叔-丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基]丙二腈(简称：DCJTB)、2-(2，6-双{2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基}-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称：BisDCM)、2-{2，6-双[2-(8-甲氧基-1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称：BisDCJTM)等。
另外，作为发光物质，还可以使用以下所示的磷光化合物。例如，可以举出双[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶醇-N，C²’]铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称：FIr6)、双[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶醇-N，C²’]铱(III)吡啶甲酸酯(简称：FIrpic)、双[2-(3’，5’-双三氟甲基苯基)吡啶醇-N，C²’]铱(III)吡啶甲酸酯(简称：Ir(CF₃ppy)₂(pic))、双[2-(4’，6’-二氟苯基)]吡啶醇-N，C²’]铱(III)乙酰丙酮(简称：FIracac)、三(2-苯基吡啶醇)铱(III)(简称：Ir(ppy)₃)、双(2-苯基吡啶醇)铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(ppy)₂(acac))、双(苯并[h]喹啉)铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(bzq)₂(acac))、双(2，4-二苯基-1，3-噁唑-N，C²’)铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(dpo)₂(acac))、双[2-(4’-全氟苯基苯基)吡啶醇]铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(p-PF-ph)₂(acac))、双(2-苯基苯并噻唑-N，C²’)铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(bt)₂(acac))、双[2-(2’-苯并[4，5-α]噻吩基)吡啶醇-N，C³’]铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(btp)₂(acac))、双(1-苯基异喹啉-N，C²’)铱(III)乙酰丙酮(简称：Ir(piq)₂(acac))、(乙酰丙酮)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(III)(简称：Ir(Fdpq)₂(acac))、(乙酰丙酮)双(2，3，5-三苯吡啶(triphenylpyrazinato))铱(III)(简称：Ir(tppr)₂(acac))、2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉铂(II)(简称：PtOEP)、三(乙酰丙酮)(单菲咯啉)铽(III)(简称：Tb(acac)₃(Phen))、三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮)(单菲咯啉)铕(III)(简称：Eu(DBM)₃(Phen))、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](单菲咯啉)铕(III)(简称：Eu(TTA)₃(Phen))等。
另外，优选地是，这些发光物质被分散在主体材料中而使用。作为主体材料，例如可以使用NPB(简称)、TPD(简称)、TCTA(简称)、TDATA(简称)、MTDATA(简称)、BSPB(简称)等芳香胺化合物，PCzPCA1(简称)、PCzPCA2(简称)、PCzPCN1(简称)、CBP(简称)、TCPB(简称)、CzPA(简称)、4-(1-萘基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)-三苯胺(简称：PCBANB)等咔唑衍生物，PVK(简称)、PVTPA(简称)、PTPDMA(简称)、Poly-TPD(简称)等包含高分子化合物的高空穴传输性物质，三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简称：Almq₃)、双(10-羟基苯并[h]喹啉(quinolinato))铍(简称：BeBq₂)或双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(简称：BAlq)等具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物，双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑]锌(简称：Zn(BOX)₂)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]锌(简称：Zn(BTZ)₂)等具有噁唑类或噻唑类配体的金属配合物，2-(4-联苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(p-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]咔唑(简称：CO11)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、红菲绕啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-co-(吡啶-3，5-二基)](简称：PF-Py)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(2，2’-联吡啶-6，6’-二基)](简称：PF-BPy)等高电子传输性物质。
电子传输层是包含高电子传输性物质的层。作为高电子传输性物质，例如可以使用Alq(简称)、Almq₃(简称)、BeBq₂(简称)、BAlq(简称)等具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物等。除了上述以外，还可以使用Zn(BOX)₂(简称)、Zn(BTZ)₂(简称)等具有噁唑类或噻唑类配体的金属配合物等。除了金属配合物以外，还可以使用PBD(简称)、OXD-7(简称)、CO11(简称)、TAZ(简称)、BPhen(简称)、BCP(简称)等。这里提到的物质主要是电子迁移率为10^-6cm²/Vs以上的物质。但是，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，就还可以采用上述以外的物质。另外，电子传输层不限于单层，还可以将由上述物质构成的层层叠两层以上。
除了上述以外，还可以将PF-Py(简称)、PF-BPy(简称)等高分子化合物用于电子传输层。
电子注入层是包含高电子注入性物质的层。作为高电子注入性物质，可以举出氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF₂)等碱金属、碱土金属或它们的化合物。另外，还可以使用其中含有碱金属、碱土金属或它们的化合物的电子传输物质，例如其中含有镁(Mg)的Alq等。通过采用这种结构，可以进一步提高从阴极102的电子注入效率。
当在第一EL层103或第二EL层107中设置电荷产生区域时，电荷产生区域是包含高空穴传输性物质和受体物质的区域。另外，电荷产生区域有如下两种情况：在同一个膜中含有高空穴传输性物质和受体物质；层叠有包含高空穴传输性物质的层和包含受体物质的层。但是，在采用将电荷产生区域设置在阳极一侧的叠层结构的情况下，得到包含受体物质的层接触阳极101的结构，而在采用将电荷产生区域设置在阴极一侧的叠层结构的情况下，得到包含高空穴传输性物质的层接触阴极102的结构。
通过在第一EL层103或第二EL层107中形成电荷产生区域，可以形成阳极101或阴极102，而不考虑形成电极的材料的功函数。
作为用于电荷产生区域的受体物质，可以举出过渡金属氧化物或属于元素周期表中的第四族至第八族的金属的氧化物。具体地说，氧化钼是特别优选的。另外，氧化钼具有吸湿性低的特征。
作为用于电荷产生区域的高空穴传输性物质，可以使用各种有机化合物诸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳香烃和高分子化合物(低聚物、树状聚合体、聚合体等)。具体地，优选使用空穴迁移率为10^-6cm²/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以采用上述以外的物质。
另外，通过适当地组合而层叠这些层，可以形成第一EL层103或第二EL层107。作为第一EL层103或第二EL层107的形成方法，可以根据使用的材料适当地选择各种方法(例如，干法或湿法等)。例如，可以采用真空蒸镀法、喷墨法、旋涂法等。另外，还可以对每个层采用不同的方法而形成。
另外，在第一EL层103和第二EL层107之间从阳极101一侧按顺序设置有电子注入缓冲104、电子继电层105以及电荷产生区域106。电荷产生区域106是接触于第二EL层107而形成的，电子继电层105是接触于电荷产生区域106而形成的，并且电子注入缓冲104是接触于电子继电层105和第一EL层103之间而形成的。
电荷产生区域106是包含高空穴传输性物质和受体物质的区域。另外，电荷产生区域106可以使用与以上说明的可以形成在第一EL层103或第二EL层107的一部分中的电荷产生区域同样的材料并由同样的结构形成。因此，电荷产生区域106有如下两种情况：在同一个膜中含有高空穴传输性物质和受体物质；层叠有包含高空穴传输性物质的层和包含受体物质的层。但是，在采用叠层结构的情况下，得到包含高空穴传输性物质的层接触第二EL层107的结构。
另外，优选地是，在电荷产生区域106中，以如下方式添加受体物质：使受体物质相对于高空穴传输性物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1。
电子继电层105是能够将在电荷产生区域106中被受体物质抽出的电子及时接收的层。因此，电子继电层105是包含高电子传输性物质的层，并且优选使用其LUMO能级占据电荷产生区域106中的受体的受体能级与第一EL层103的LUMO能级之间的能级的材料而形成。具体地说，优选使用具有大约-5.0eV以上的LUMO能级的材料，更优选使用具有大约-5.0eV以上且-3.0eV以下的LUMO能级的材料。作为用于电子继电层105的物质，例如，可以举出二萘嵌苯衍生物或含氮稠环芳香化合物。另外，因为含氮稠环芳香化合物是稳定的化合物，所以优选用于电子继电层105。再者，在含氮稠环芳香化合物中，通过使用具有氰基或氟基等吸电子基(electron-withdrawing group)的化合物，可以使电子继电层105中的电子接收变得更容易，因此是优选的。
作为二萘嵌苯衍生物的具体例子，可以举出3，4，9，10-苝四羧酸二酐(perylenetetracarboxylicdianhydride)(简称：PTCDA)、3，4，9，10-苝四羧酸-双-苯并咪唑(perylenetetracarboxylic-bis-benzimidazole)(简称：PTCBI)、N，N’-二辛基-3，4，9，10-苝四羧酸二酰亚胺(perylenetetracarboxylic diimide)(简称：PTCDI-C8H)、N，N’-二己基-3，4，9，10-苝四羧酸二酰亚胺(简称：HexPTC)等。
另外，作为含氮稠环芳香化合物的具体例子，可以举出吡嗪并(pirazino)[2，3-f][1，10]菲咯啉-2，3-二甲腈(dicarbonitrile)(简称：PPDN)、2，3，6，7，10，11-六氰-1，4，5，8，9，12-六氮三苯并苯(简称：HAT(CN)₆)、2，3-二苯基吡啶并[2，3-b]吡嗪(简称：2PYPR)、2，3-双(4-氟苯基)吡啶并[2，3-b]吡嗪(简称：F2PYPR)等。除了上述以外，电子继电层105还可以使用如下材料：全氟并五苯、7，7，8，8，-四氰基对醌二甲烷(简称：TCNQ)、1，4，5，8-萘四羧酸二酐(简称：NTCDA)、十六烷氟代酞菁铜(简称：F₁₆CuPc)、N，N’-双(2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8，十五烷氟辛基-1，4，5，8-萘四羧酸二酰亚胺(简称：NTCDI-C8F)、3’，4’-二丁基-5，5”-双(二氰基亚甲基)-5，5”-二氢-2，2’：5’，2”-三联噻吩)(简称：DCMT)、甲醇富勒烯(例如[6，6]-苯基C₆₁酪酸甲酯(简称：PCBM))等。
电子注入缓冲104是能够将被电子继电层105接收的电子注入到第一EL层103的层。通过设置电子注入缓冲104，可以缓和电荷产生区域106与第一EL层103之间的注入势垒，从而可以将在电荷产生区域106中产生的电子容易注入到第一EL层103。
电子注入缓冲104可以使用如下物质：碱金属、碱土金属、稀土金属和它们的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))等高电子注入性物质。
另外，在电子注入缓冲104包含高电子传输性物质和施体物质而形成的情况下，优选地是，以如下方式添加施体物质：使施体物质相对于高电子传输性物质的质量比为0.001∶1至0.1∶1。另外，作为施体物质，除了碱金属、碱土金属、稀土金属和它们的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等氧化物、卤化物、碳酸锂或碳酸铯等碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属的化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐))以外，还可以使用四硫并四苯(tetrathianaphthacene)(简称：TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物。另外，作为高电子传输性物质，可以使用与以上说明的可以形成在第一EL层103的一部分中的电子传输层的材料同样的材料而形成。
通过组合上述材料，可以制造本实施方式所示的发光元件。从该发光元件可以得到来自上述发光物质的发光，通过改变用于发光层的发光物质的种类而可以得到各种发光颜色。另外，通过使用发光颜色不同的多种发光物质作为发光物质，还可以得到宽光谱的发光或白色发光。
注意，在本实施方式中示出设置有两层的EL层的发光元件，但是EL层的层数不局限于两层，还可以为两层以上，例如三层。当将n(n是2以上的自然数)层的EL层设置在发光元件中，在第m(m是自然数，l≤m≤n-1)EL层和第(m+1)EL层之间从阳极一侧按顺序层叠电子注入缓冲、电子继电层以及电荷产生区域，可以抑制发光元件的驱动电压的上升。
此外，本实施方式所示的发光元件可以形成在各种衬底上。作为衬底，例如可以使用玻璃、塑料、金属板、金属箔等。当从衬底一侧取得发光元件的发光时，使用具有透光性的衬底即可。但是，只要衬底是在发光元件的制造工序中用作支撑体的衬底，就也可以使用上述以外的衬底。
注意，通过采用本实施方式所示的发光元件的元件结构可以制造两个电极以格子状形成在一个衬底上的无源矩阵型发光装置。此外，还可以制造具有与用作开关的薄膜晶体管(TFT)等电连接的发光元件，并使用TFT控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光装置。注意，对TFT的结构没有特别的限制。TFT可以为交错型或反交错型。此外，作为由TFT构成的驱动电路，可以使用含有N型TFT和P型TFT的电路，也可以使用仅包含N型TFT和P型TFT中的任一种的电路。另外，对用于TFT的半导体膜的结晶性没有特别的限制。可以使用非晶半导体膜或结晶半导体膜。此外，可以使用单晶半导体膜或微晶半导体(微晶体半导体)。再者，可以使用氧化物半导体，例如包含铟、镓以及锌的氧化物半导体。
此外，通过使用各种方法，不管干法工序(例如真空蒸镀法、溅射法等)还是湿法工序(例如喷墨法、旋涂法、涂敷法等)，可以形成本实施方式所示的发光元件。
通过采用本实施方式所示的元件结构，可以使其驱动电压不容易受到电荷产生区域106的厚度的影响，因此可以抑制发光元件的驱动电压的上升，并且通过光学调整提高颜色纯度。
此外，通过采用本实施方式所示的元件结构，形成在电荷产生区域106和电子注入缓冲104之间夹住电子继电层105的结构，因此可以得到如下结构：包含在电荷产生区域106中的受体和包含在电子注入缓冲104中的高电子注入性物质或施体物质不容易受到相互作用，并且不容易阻碍双方的功能。从而，可以以低电压驱动发光元件。
注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式2
在本实施方式2中，使用图2A和2B说明包括在实施方式1所说明的基本结构的发光元件的一例。具体地，说明在实施方式1所示的发光元件中，作为电子注入缓冲104使用碱金属、碱土金属、稀土金属或这些的化合物的单层的情况。
如图2A所示那样，本实施方式所示的发光元件包括如下结构：在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹住包括发光区域的第一EL层103及第二EL层107，并且在第一EL层103和第二EL层107之间从阳极101一侧按顺序层叠电子注入缓冲104、电子继电层105以及电荷产生区域106。
本实施方式2中的阳极101、阴极102、第一EL层103、第二EL层107、电荷产生区域106以及电子继电层105可以使用与实施方式1所说明的材料同样的材料。
在本实施方式中，作为用于电子注入缓冲104的物质，可以举出如下高电子注入性物质：锂(Li)或铯(Cs)等碱金属、镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)等碱土金属、铕(Eu)或镱(Yb)等稀土金属、碱金属化合物(包括氧化锂等的氧化物、卤化物、碳酸锂和碳酸铯等的碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)等。
在本实施方式所示的发光元件中，作为电子注入缓冲104，设置有上述金属或其化合物的单层，并且使其厚度形成得极薄(具体地，1nm以下)，以避免驱动电压的上升。此外，在本实施方式中，优选在第一EL层103中与电子注入缓冲104接触地形成电子传输层108，并且电子注入缓冲104大致存在于电子继电层105和EL层103的一部分的电子传输层108的界面。注意，当在形成电子传输层108之后在电子传输层108上形成电子注入缓冲104时，形成电子注入缓冲104的物质的一部分也会存在于EL层103的一部分的电子传输层108中。
图2B示出图2A中的元件结构的能带图。通过在图2B中在电子继电层105和第一EL层103的界面设置电子注入缓冲104，可以缓和电荷产生区域106和第一EL层103之间的注入势垒，因此可以将在电荷产生区域106中产生的电子容易注入到第一EL层103。此外，在电荷产生区域106中产生的空穴移动到第EL层107。
通过采用本实施方式所示的电子注入缓冲的结构，与实施方式3所示的电子注入缓冲(对高电子传输性物质添加施体物质而形成)相比，可以降低发光元件的驱动电压。此外，在本实施方式中，作为电子注入缓冲104的高电子注入性物质，优选使用碱金属化合物(包括氧化锂等的氧化物、卤化物、碳酸锂和碳酸铯等的碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)等。由于这些高电子注入性物质是在空气中稳定的物质，因此生产率好，并适合于大量生产。
注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式3
在本实施方式3中，使用图3A和3B说明包括在实施方式1所说明的基本结构中的发光元件的一例。具体地，说明在实施方式1所示的发光元件中包含高电子传输性物质和施体物质而形成电子注入缓冲104的情况。
如图3A所示那样，本实施方式所示的发光元件包括如下结构：在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹住包括发光区域的第一EL层103及第二EL层107，并且在第一EL层103和第二EL层107之间从阳极101一侧按顺序层叠电子注入缓冲104、电子继电层105以及电荷产生区域106。此外，电子注入缓冲104包含高电子传输性物质和施体物质而形成。
此外，在本实施方式中，优选以如下方式添加施体物质：使施体物质相对于高电子传输性物质的质量比为0.001∶1至0.1∶1。由此，可以得到膜性质好且反应性好的电子注入缓冲104。
本实施方式3中的阳极101、阴极102、EL层103、电荷产生区域106以及电子继电层105可以使用与实施方式1所说明的材料同样的材料。
在本实施方式中，作为用于电子注入缓冲104的高电子传输性物质，例如可以使用具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物等，如三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简称：Almq₃)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(简称：BeBq₂)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(简称：BAlq)等。另外，还可以使用具有噁唑类或噻唑类配体的金属配合物等，如双[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑]锌(简称：Zn(BOX)₂)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]锌(简称：Zn(BTZ)₂)等。再者，除了金属配合物以外，也可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(简称：OXD-7)、9-[4-(5-苯基-1，3，4-噁二唑-2-基)苯基]咔唑(简称：CO11)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(简称：TAZ)、红菲绕啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)等。这里所述的物质主要是电子迁移率为10^-6cm²/Vs以上的物质。
除了上述物质以外，还可以使用如下高分子化合物，如聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-co-(吡啶-3，5-二基)](简称：PF-Py)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(2，2’-联吡啶-6，6’-二基)](简称：PF-BPy)等。
此外，在本实施方式中，作为用于电子注入缓冲104的施体物质，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属以及这些的化合物(碱金属化合物(包括氧化锂等的氧化物、卤化物、碳酸锂和碳酸铯等的碳酸盐)、碱土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)或稀土金属化合物(包括氧化物、卤化物、碳酸盐)等。另外，也可以使用四硫并四苯(简称：TTN)、二茂镍、十甲基二茂镍等有机化合物。
此外，在本实施方式中，在第一EL层103中也可以与电子注入缓冲104接触地形成电子传输层108，并且当形成电子传输层108时，用于电子注入缓冲104的高电子传输性物质和用于EL层103的一部分的电子传输层108的高电子传输性物质可以相同或不相同。
本实施方式所示的发光元件的特征在于如图3A所示那样在EL层103和电子继电层105之间形成包含高电子传输性物质和施体物质的电子注入缓冲104。图3B示出该元件结构的能带图。
换言之，通过形成电子注入缓冲104，可以缓和电子继电层105和EL层103之间的注入势垒，因此可以将产生在电荷产生区域106中的电子容易注入到EL层103。此外，将产生在电荷产生区域106中的空穴移动到第二EL层107。
注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式4
在本实施方式4中，使用图4A和4B说明电荷产生区域106的结构作为包括在实施方式1所说明的基本结构的发光元件的一例。
图4A和4B所示的元件结构包括如下结构：在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹住包括发光区域的第一EL层103及第二EL层107，并且在第一EL层103和第二EL层107之间从阳极101一侧按顺序层叠电子注入缓冲104、电子继电层105以及电荷产生区域106。在图4A和4B中，作为阳极101、阴极102、第一EL层103、电子注入缓冲104、电子继电层105以及第二EL层107，可以使用与实施方式1所说明的材料同样的材料，并可以采用同样的结构。
在图4A和4B所示的发光元件中，电荷产生区域106是包含高空穴传输性物质和受体物质的区域。此外，在电荷产生区域106中，通过受体物质从高空穴传输性物质抽出电子，产生空穴及电子。
图4A所示的电荷产生区域106具有在同一个膜中包含高空穴传输性物质和受体物质的结构。在此情况下，通过以如下方式添加受体物质：使受体物质相对于高空穴传输性物质的质量比为0.1∶1至4.0∶1，在电荷产生区域106中容易产生载流子，因此是优选的。
由于在图4A中采用使受体物质掺杂在高空穴传输性物质中的结构，因此在使电荷产生区域106厚膜化的情况下也可以抑制驱动电压的上升。因此，可以抑制发光元件的驱动电压的上升，并且通过光学调整提高颜色纯度。此外，通过使电荷产生区域106厚膜化，可以防止发光元件的短路。
另外，图4B所示的电荷产生区域106具有层叠包含高空穴传输性物质的层106a和包含受体物质的层106b的结构。在图4B所示的发光元件的电荷产生区域106中，高空穴传输性物质和受体物质接触，并产生电子的授受而形成的电子转移络合物只形成在包含高空穴传输性物质的层106a和包含受体物质的层106b的界面。从而，至于图4B所示的发光元件，在使电荷产生区域106的厚度变厚的情况下也不容易形成可见光的吸收带，因此是优选的。
此外，通过将图4B所示的发光元件和实施方式2所说明的结构组合，并作为电子注入缓冲104使用碱金属、碱土金属、稀土金属或这些的化合物的单层，可以第一EL层103和第二EL层107之间的层即电子注入缓冲104、电子继电层105以及电荷产生区域106不使用掺杂而制造，并可以将这些层的总厚度设定为5nm以下左右而实现薄膜化。
此外，作为用于形成电荷产生区域106的高空穴传输性物质，可以使用各种有机化合物诸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃以及高分子化合物(低聚物、树状聚合体、聚合体等)等。具体地，优选使用空穴迁移率为10^-6cm²/Vs以上的物质。但是，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用上述以外的物质。
作为芳香胺化合物的具体例子，可以举出4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯基(简称：NPB或α-NPD)、N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯基]-4，4’-二胺(简称：TPD)、4，4’，4”-三(咔唑-9-基)三苯基胺(简称：TCTA)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺(简称：TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(简称：MTDATA)、N，N’-双(4-甲基苯基)-N，N’-二苯基-对-苯二胺(简称：DTDPPA)、4，4’-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DPAB)、4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称：DNTPD)、1，3，5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(简称：DPA3B)等。
作为咔唑衍生物的具体例子，可以举出3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA1)、3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCN1)等。此外，可以举出4，4’-二(N-咔唑基)联苯(简称：CBP)、1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)、1，4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2，3，5，6-四苯基苯等。
作为芳烃的具体例子，可以举出2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(简称：t-BuDNA)、2-叔丁基-9，10-二(1-萘基)蒽、9，10-双(3，5-二苯基苯基)蒽(简称：DPPA)、2-叔丁基-9，10-双(4-苯基苯基)蒽(简称：t-BuDBA)、9，10-二(2-萘基)蒽(简称：DNA)、9，10-二苯基蒽(简称：DPAnth)、2-叔丁基蒽(简称：t-BuAnth)、9，10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称：DMNA)、9，10-双[2-(1-萘基)苯基]-2-叔丁基-蒽、9，10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽、9，9’-联蒽、10，10’-二苯基-9，9’-联蒽、10，10’-双(2-苯基苯基)-9，9’-联蒽、10，10’-双[(2，3，4，5，6-五苯基)苯基]-9，9’-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、二萘嵌苯、2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯等。此外，也可以使用并五苯、晕苯等。像这样，更优选使用具有1×10^-6cm²/Vs以上的空穴迁移率且碳数为14至42的芳烃。
此外，芳烃也可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳烃，例如可以举出4，4’-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：DPVBi)、9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称：DPVPA)等。
另外，也可以使用高分子化合物如聚(N-乙烯基咔唑)(简称：PVK)或聚(4-乙烯基三苯基胺)(简称：PVTPA)等。
作为用于形成电荷产生区域106的受体物质，可以举出7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称：F₄-TCNQ)、氯醌等。另外，可以举出过渡金属氧化物。另外，还可以使用属于元素周期表第4族至第8族的金属的氧化物。具体地，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰以及氧化铼，因为它们的电子接受性高。
注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式5
在本实施方式5中，使用图24A和24B说明包括在实施方式1所说明的基本结构中的发光元件的其他一例。
如图24A所示那样，本实施方式所示的发光元件包括如下结构：在一对电极(阳极101、阴极102)之间夹住包括发光区域的第一EL层103及第二EL层107，并且在第一EL层103和第二EL层107之间从阳极101一侧按顺序层叠电子注入缓冲104、电子继电层105以及电荷产生区域106。
本实施方式中的阳极101、阴极102、电子注入缓冲104、电子继电层105以及电荷产生区域106可以使用与实施方式1所说明的材料同样的材料。
在本实施方式中，第一EL层103具有呈现在蓝色至蓝绿色的波长范围具有峰的发射光谱的第一发光层103-1、呈现在黄色至橙色的波长范围具有峰的发射光谱的第二发光层103-2。此外，第二EL层107具有呈现在蓝绿色至绿色的波长范围具有峰的发射光谱的第三发光层107-1、呈现在橙色至红色的波长范围具有峰的发射光谱的第四发光层107-2。此外，第一发光层103-1和第二发光层103-2也可以反顺序层叠。另外，第三发光层107-1和第四发光层107-2也可以反顺序层叠。
当对这种发光元件以阳极101一侧为正且阴极102一侧为负的方式来施加偏压时，从阳极101注入的空穴和产生在电荷产生区域106中的通过电子继电层105及电子注入缓冲104注入的电子在第一发光层103-1或第二发光层103-2中重新结合而得到第一发光330。再者，从阴极102注入的电子和产生在电荷产生区域106中的空穴在第三发光层107-1或第四发光层107-2中重新结合而得到第二发光340。
由于第一发光330是将从第一发光层103-1及第二发光层103-2的双方的发光组合的发光，因此如图24B所示那样呈现在蓝色至蓝绿色的波长范围以及黄色至橙色的波长范围的双方具有峰的发射光谱。换言之，第一EL层103呈现2波长型的白色或近似白色的颜色的发光。此外，由于第二发光340是将从第三发光层107-1及第四发光层107-2的双方的发光组合的发光，因此如图24B所示那样呈现在蓝绿色至绿色的波长范围以及橙色至红色的波长范围的双方具有峰的发射光谱。换言之，第二EL层107呈现与第一EL层103不同的2波长型的白色或近似白色的颜色的发光。
从而，在本实施方式中的发光元件中，第一发光330及第二发光340重叠，其结果可以得到覆盖蓝色至蓝绿色的波长范围、蓝绿色至绿色的波长范围、黄色至橙色的波长范围、橙色至红色的波长范围的发光。
在本实施方式中，例如即使第一发光层103-1(呈现在蓝色至蓝绿色的波长范围具有峰的发射光谱)的发光亮度随时间劣化或因电流密度变化，也对于整个光谱的第一发光层103-1的影响为1/4左右，因此色度的偏差较小。
注意，上述说明第一EL层103呈现在蓝色至蓝绿色的波长范围以及黄色至橙色的波长范围的双方具有峰的光谱，并且第二EL层107呈现在蓝绿色至绿色的波长范围以及橙色至红色的波长范围的双方具有峰的光谱的情况作为例子，但是也可以彼此相反。换言之，也可以采用第二EL层107呈现在蓝色至蓝绿色的波长范围以及黄色至橙色的波长范围的双方具有峰的发射光谱，并且第一EL层103呈现在蓝绿色至绿色的波长范围以及橙色至红色的波长范围的双方具有峰的光谱的结构。此外，第一EL层103及第二EL层107也可以分别具有形成有发光层以外的层的叠层结构。
接着，说明可以用于本实施方式所示的发光元件的EL层的材料作为发光性的有机化合物。注意，可以应用于本实施方式所示的发光元件的材料不局限于如下材料。
例如，通过使用二萘嵌苯、2，5，8，11-四-叔丁基二萘嵌苯(简称：TBP)、9，10-二苯蒽等作为客体材料并将该客体材料分散在合适的主体材料中，可以得到蓝色至蓝绿色发光。此外，可以从苯乙烯基亚芳香基衍生物如4，4’-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简称：DPVBi)等或蒽衍生物如9，10-二-2-萘基蒽(简称：DNA)、9，10-双(2-萘基)-2-叔丁基蒽(简称：t-BuDNA)等得到蓝色至蓝绿色发光。另外，还可以使用聚合体如聚(9，9-二辛基芴)等。此外，作为蓝色发光的客体材料，优选使用苯乙烯胺衍生物，可以举出N，N’-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N’-二苯基二苯乙烯-4，4’-二胺(简称：YGA2S)、N，N’-二苯基-N，N’-双(9-苯基-9H-咔唑-3-基)二苯乙烯-4，4’-二胺(简称：PCA2S)等。尤其是，优选使用YGA2S，因为它在450nm附近具有峰。此外，作为主体材料，优选使用蒽衍生物，并优选使用9，10-双(2-萘基)-2-叔丁基蒽(简称：t-BuDNA)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称：CzPA)。尤其是，优选使用CzPA，因为它在电化学上稳定。
例如，通过使用香豆素30、香豆素6等香豆素类色素、双[2-(2，4-二氟苯基)吡啶醇]吡啶甲酰合铱(简称：FIrpic)、双(2-苯基吡啶醇)乙酰丙酮铱(简称：Ir(ppy)₂(acac))等作为客体材料并将该客体材料分散在合适的主体材料中，可以得到蓝绿色至绿色发光。此外，通过将上述的二萘嵌苯或TBP以5wt％以上的高浓度分散在合适的主体材料中，也可以得到蓝绿色至绿色发光。另外，也可以从BAlq、Zn(BTZ)₂、双(2-甲基-8-羟基喹啉)氯镓(Ga(mq)₂Cl)等金属配合物得到蓝绿色至绿色发光。此外，也可以使用聚合体如聚(对-亚苯基亚乙烯基)等。另外，作为蓝绿色至绿色的发光层的客体材料，优选使用蒽衍生物，因为它可以得到高效率的发光。例如通过使用9，10-双{4-[N-(4-二苯基氨基)苯基-N-苯基]氨基苯基}-2-叔丁基蒽(简称：DPABPA)可以得到高效率的蓝绿色发光。此外，由于可以得到高效率的绿色发光，所以优选使用其2位由氨基取代的蒽衍生物，其中优选使用N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称：2PCAPA)，因为它的使用寿命尤其长。作为这些的主体材料，优选使用蒽衍生物，其中优选使用上述的CzPA，因为它在电化学上稳定。另外，在组合绿色发光和蓝色发光来制造在蓝色至绿色的波长范围具有两个峰的发光元件的情况下，若使用CzPA之类的电子传输性蒽衍生物作为蓝色发光层的主体并且使用NPB之类的空穴传输性芳香胺化合物作为绿色发光层的主体，则可以在蓝色发光层和绿色发光层的界面得到发光，因此是优选的。换言之，在此情况下，作为2PCAPA之类的绿色发光材料的主体，优选使用如NPB之类的芳香胺化合物。
例如，通过使用红荧烯、4-(二氰基亚甲基)-2-[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-6-甲基-4H-吡喃(简称：DCM1)、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(9-久洛尼定(julolidyl))乙炔基-4H-吡喃(简称：DCM2)、双[2-(2-噻吩基)吡啶醇]乙酰丙酮铱(Ir(thp)₂(acac))、双-(2-苯基喹啉)乙酰丙酮铱(Ir(pq)₂(acac))等作为客体材料并将该客体材料分散在合适的主体材料中，可以得到黄色至橙色发光。尤其是，优选使用红荧烯之类的并四苯衍生物，因为它具有高效率并在化学上很稳定。作为在此情况下的主体材料，优选使用NPB之类的芳香胺化合物。作为其他主体材料，还可以使用双(8-羟基喹啉)锌(简称：Znq₂)或双[2-肉桂酰-8-羟基喹啉]锌(简称：Znsq₂)等的金属配合物。此外，也可以使用聚合体如聚(2，5-二烷氧基-1，4-亚苯基乙烯)等。
例如，通过使用4-(二氰基亚甲基)-2，6-双[对-(二甲氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(简称：BisDCM)、2-(2-{2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称：DCM1)、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(9-久洛尼定)乙炔基-4H-吡喃(简称：DCM2)、双[2-(2-噻吩基)吡啶醇]乙酰丙酮铱(Ir(thp)₂(acac))等作为客体材料并将该客体材料分散在合适的主体材料中，可以得到橙色至红色发光。也可以从双(8-羟基喹啉)锌(简称：Znq₂)、双[2-肉桂酰基-8-羟基喹啉]锌(简称：Znsq₂)等金属配合物得到橙色至红色发光。此外，也可以使用聚合体如聚(3-烷基噻吩)等。作为呈现红色发光的客体材料，优选使用4-(二氰基亚甲基)-2，6-双[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(简称：BisDCM)、2-(2-{2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基}-6-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(简称：DCM1)、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(9-久洛尼定)乙炔基-4H-吡喃(简称：DCM2)、{2-异丙基-6-[2-(2，3，6，7-四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称：DCJTI)、{2，6-双[2-(2，3，6，7-四氢-8-甲氧基-1，1，7，7-四甲基-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃-4-亚基}丙二腈(简称：BisDCJTM)之类的4H-吡喃衍生物，因为它的效率高。尤其是，由于DCJTI、BisDCJTM在620nm附近具有发光的峰，因此是优选的。
注意，可以使用其波长短于发光有机化合物的主体材料或其能隙较大的主体材料作为在上述结构中的合适主体材料。具体地，主体材料可以从以实施方式1所示的例子为代表的空穴传输材料或电子传输材料中适当地选择。此外，也可以使用4，4’-双(N-咔唑基)-联苯(简称：CBP)、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(简称：TCTA)、1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称：TCPB)等。
在本实施方式所示的发光元件中，第一EL层的发射光谱及第二EL层的发射光谱重叠，其结果可以得到覆盖蓝色至蓝绿色的波长范围、蓝绿色至绿色的波长范围、黄色至橙色的波长范围、橙色至红色的波长范围的白色发光。
再者，也可以通过调节各个叠层的膜厚来有意图地稍微地干涉光，抑制突出的尖锐峰产生而得到梯形的发射光谱，以将其光接近于具有连续光谱的自然光。另外，也可以通过调节各个叠层的膜厚来有意图地稍微地干涉光，改变发射光谱的峰的位置。通过调节各个叠层的膜厚以使在发射光谱中出现的多个峰的强度大致相同，并且缩短各个峰的间隔，可以得到具有近于梯形的发射光谱的白色发光。
此外，在本实施方式中示出在多层的发光层的每一个中重叠彼此处于补色关系的发光颜色而可以得到白色发光的EL层。如下说明因补色关系而呈现白色发光的EL层的具体结构。
设置在本实施方式所示的发光元件中的EL层例如可以采用如下结构：从阳极101一侧按顺序层叠包含高空穴传输性物质和第一发光物质的第一层、包含高空穴传输性物质和第二发光物质的第二层、包含高电子传输性物质和第二发光物质的第三层。
在本实施方式所示的发光元件的EL层中，为了得到白色发光，需要第一发光物质和第二发光物质的双方发射光。从而，为了调节EL层内的载流子的传输性，优选高空穴传输性物质和高电子传输性物质都是主体材料。此外，作为可以用于EL层的高空穴传输性物质或高电子传输性物质，可以适当地使用实施方式1所示的物质。
此外，第一发光物质及第二发光物质可以选择性地使用各个发光颜色处于补色关系的物质。作为补色关系，可以举出蓝色和黄色或蓝绿色和红色等。作为发出蓝色光、黄色光、蓝绿色光和红色光的物质，例如从以上列举的发光物质中适当地选择出即可。另外，通过使第二发光物质的发光波长比第一发光物质的发光波长短，可以将第二发光物质的一部分激发能量传递到第一发光物质中，而使第一发光物质发光。由此，在本实施方式的发光元件中，优选第二发光物质的发光峰值波长比第一发光物质的发光峰值波长短。
在本实施方式所示的发光元件的结构中，可以得到从第一发光物质的发光和从第二发光物质的发光的双方，并由于第一发光物质和第二发光物质的发光颜色彼此处于补色关系，因此可以得到白色发光。此外，通过采用本实施方式所示的发光元件的结构，可以得到使用寿命长的发光元件。
注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的结构适当地组合而使用。
实施方式6
在本实施方式中，使用图5A至5C说明包括上述实施方式所示的发光元件的发光装置的一个方式。图5A至5C是该发光装置的截面图。
在图5A至5C中，被矩形的虚线包围的部分是用来驱动发光元件12而设置的晶体管11。发光元件12在第一电极13和第二电极14之间具有包括有机化合物的层15，该包括有机化合物的层具有n(n是2以上的自然数)层的EL层，并且在第m(m是自然数，l≤m≤n-1)EL层和第(m+1)EL层之间从阳极一侧按顺序包括电子注入缓冲、电子继电层以及电荷产生区域。此外，每个EL层至少设置有发光层，并且采用除了发光层以外，适当地设置空穴注入层、空穴传输层、电子传输层或电子注入层的结构。换言之，发光元件12的结构是实施方式1至实施方式4所示的结构。晶体管11的漏区通过穿过第一层间绝缘膜16(16a、16b、16c)的布线17与第一电极13电连接。通过隔壁层18，发光元件12与相邻地设置的其它发光元件分离。具有这种结构的本实施方式的发光装置在本实施方式中设置在衬底10上。
此外，图5A至5C所示的晶体管11是以半导体层为中心在与衬底相反一侧设置有栅电极的顶栅型晶体管。注意，晶体管11的结构没有特别的限制，例如也可以使用底栅型晶体管。此外，当采用底栅型时，既可以使用在形成沟道的半导体层上形成保护膜的晶体管(沟道保护型)，又可以使用形成沟道的半导体层的一部分成为凹状的晶体管(沟道蚀刻型)。
此外，构成晶体管11的半导体层可以使用结晶性、非晶性的任一种。另外，也可以使用微晶半导体(微晶体半导体)、氧化物半导体等。
作为氧化物半导体层，可以使用选自铟、镓、铝、锌以及锡中的元素的复合氧化物。例如，作为该例子，可以举出氧化锌(ZnO)、含有氧化锌的氧化铟(IZO)、由氧化铟、氧化镓、氧化锌构成的氧化物(IGZO)。作为结晶半导体层的具体例子，可以举出由单晶硅、多晶硅、硅锗等形成的半导体层。它可以通过激光结晶来形成，例如，可以通过使用镍等的固相生长法结晶来形成。
此外，在半导体层由非晶物质例如非晶硅形成的情况下，优选发光装置具有电路，该电路通过使晶体管11以及其他晶体管(构成用来驱动发光元件的电路的晶体管)都为N沟道型晶体管而构成。另外，由于大多数的氧化物半导体例如氧化锌(ZnO)、含有氧化锌的氧化铟(IZO)、由氧化铟、氧化镓、氧化锌构成的氧化物(IGZO)等为N型半导体，所以将这些化合物用作激活层的晶体管成为N沟道型。在除了上述以外的情况下，既可以采用具有由N沟道型和P沟道型中的任一种晶体管构成的电路的发光装置，又可以采用具有由双方的晶体管构成的电路的发光装置。
此外，第一层间绝缘膜16可以为如图5A和5C所示的多层或单层。此外，层间绝缘膜16a由无机物如氧化硅或氮化硅形成，层间绝缘膜16b由丙烯酸树脂、硅氧烷(由硅(Si)和氧(O)键形成骨架结构的作为取代基至少包含氢的有机基)或可以通过可涂布成膜的具有自我平整性物质例如氧化硅形成。再者，层间绝缘膜16c由含氩(Ar)的氮化硅膜形成。另外，对构成各个层的物质没有特别的限制，而还可以使用除了以上物质之外的物质。此外，还可以进一步地组合由上述物质以外的物质构成的层。如上所述，可以使用无机物和有机物的双方形成层间绝缘膜16a至16c，或可使用无机膜和有机膜的任一种形成层间绝缘膜16a至16c。
隔壁层18的边缘部优选具有曲率半径连续变化的形状。此外，隔壁层18通过使用丙烯酸树脂、硅氧烷、抗蚀剂、氧化硅等形成。另外，隔壁层18可以由无机膜和有机膜中的任一方或双方形成。
此外，在图5A和5C中采用只有第一层间绝缘膜16a至16c设置在晶体管11和发光元件12之间的结构。但是，如图5B所示，也可以采用在晶体管11和发光元件12之间除了第一层间绝缘膜16(16a、16b)以外还设置第二层间绝缘膜19(19a、19b)的结构。在图5B所示的发光装置中，第一电极13穿过第二层间绝缘膜19与布线17连接。
与第一层间绝缘膜16同样，第二层间绝缘膜19可以为多层或单层。此外，层间绝缘膜19a由丙烯酸树脂、硅氧烷(由硅(Si)和氧(O)键形成骨架结构的作为取代基至少包含氢的有机基)或可以通过可涂布成膜的具有自我平整性物质例如氧化硅形成。再者，层间绝缘膜19b由含氩(Ar)的氮化硅膜形成。另外，对构成各个层的物质没有特别的限制，而还可以使用除了以上物质之外的物质。此外，还可以进一步地组合由上述物质以外的物质构成的层。如上所述，可以使用无机物和有机物的双方形成层间绝缘膜19a、19b，或可使用无机膜和有机膜的任一种形成层间绝缘膜19a、19b。
当在发光元件12中第一电极和第二电极都由具有透光性的物质构成时，如图5A的空心箭头所示，可以从第一电极13一侧和第二电极14一侧的双方取得发光。此外，当只有第二电极14由具有透光性的物质构成时，如图5B的空心箭头所示，可以只从第二电极14一侧取得发光。在此情况下，第一电极13优选由具有高反射率的材料构成或者优选将由具有高反射率的材料构成的膜(反射膜)设置在第一电极13的下方。当只有第一电极13由具有透光性的物质构成时，如图5C的空心箭头所示，可以只从第一电极13一侧取得发光。在此情况下，第二电极14优选由具有高反射率的材料构成或者优选将反射膜设置在第二电极14的上方。
此外，发光元件12既可以采用当施加电压以使第二电极14的电位高于第一电极13的电位时工作的方式层叠层15的结构，又可以采用当施加电压以使第二电极14的电位低于第一电极13的电位时工作的方式层叠层15的结构。在前一情况中，晶体管11是N沟道型晶体管，在后一情况中，晶体管11是P沟道型晶体管。
此外，虽然在图5A至5C所示的截面图中只示出一个发光元件，但是在像素部中，以矩阵形状设置有多个发光元件。另外，在进行由R(红)、G(绿)、B(蓝)的彩色成分构成的彩色显示时，在像素部中分别形成有多个可得到三种(R、G、B)发光的发光元件。此外，彩色成分不局限于三种颜色，既可以使用四种以上的颜色，又可以使用RGB以外的颜色。例如，还可以加上白色来实现RGBW(W是白色)。
作为彩色成分不同的发光元件的制造方法，可以使用如下方法等：对每个EL层进行分别涂敷的方法；以可得到白色发光的方式形成所有EL层，并与滤色片组合来得到不同彩色成分的发光元件的方法；以可得到蓝色发光或与其波长相比短的波长的发光的方式形成所有EL层，并与颜色转换层组合来得到不同彩色成分的发光元件的方法。
如上所述，在本实施方式中，说明了使用晶体管而控制发光元件的驱动的有源矩阵型发光装置，此外，也可以采用无源矩阵型发光装置，其中将晶体管等的驱动元件不设置在与发光元件同一衬底上而驱动发光元件。图6A示出应用实施方式1至实施方式4所示的发光元件而制造的无源矩阵型发光装置的立体图。另外，图6B是沿着图6A的虚线X-Y的截面图。
在图6A和6B中，在衬底951上在电极952和电极956之间设置有含有机化合物的层955。该含有机化合物的层具有n(n是2以上的自然数)层的EL层，并且在第m(m是自然数，l≤m≤n-1)EL层和第(m+1)EL层之间从阳极一侧按顺序包括电子注入缓冲、电子继电层以及电荷产生区域。此外，每个EL层至少设置有发光层，并且采用除了发光层以外，适当地设置空穴注入层、空穴传输层、电子传输层或电子注入层的结构。电极952的端部被绝缘层953覆盖。在绝缘层953上设置隔壁层954。隔壁层954的侧壁具有倾斜，使得一方的侧壁和另一方的侧壁之间的距离越靠近衬底表面越变窄。换言之，短边方向的隔断层954的截面是梯形，底边(朝向与绝缘层953的面方向同样的方向并且与绝缘层953接触的边)比上边(朝向与绝缘层953的面方向同样的方向并且与绝缘层953不接触的边)短。如上所述，通过设置隔壁层954，可以防止发光元件的起因于静电等的缺陷。另外，通过使无源矩阵型发光装置包括实施方式1至实施方式4所示的发光元件，可以得到耗电量低的发光装置。
由于本实施方式所示的发光装置使用在上述实施方式中示出一例的发光元件，因此可以得到亮度高且驱动电压低，并且耗电量低的发光装置。
实施方式7
在本实施方式中说明其一部分包括实施方式6所示的发光装置的电子设备。本实施方式所示的电子设备包括实施方式1至实施方式4所示的发光元件，并且具有亮度高且驱动电压低，并且耗电量低的显示部。
作为本实施方式的电子设备，可以举出摄像机、数码相机、护目镜型显示器、导航系统、声音回放装置(车载音响、立体声组合音响等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(便携式计算机、移动电话、便携式游戏机或电子图书等)、具有记录介质的图像回放装置(具体为回放数字通用光盘(DVD)等记录介质并且具有可以显示其图像的显示装置的装置)等。在图7A至7E中示出这些电子设备的具体例子。
图7A示出便携式信息终端设备9200的一例。便携式信息终端设备9200内置有计算机而可以进行各种数据处理。作为这种便携式信息终端设备9200，可以举出PDA(Personal Digital Assistance：个人数字助理)。
便携式信息终端设备9200由框体9201及框体9203的两个框体构成。框体9201和框体9203由连结部9207连结为可折叠方式。框体9201组装有显示部9202，框体9203具备有键盘9205。当然，便携式信息终端设备9200的结构不局限于如上所述的结构，可以采用适当地设置其它辅助设备的结构。将与上述实施方式所说明的发光元件相同的发光元件排列成矩阵形状以构成显示部9202。该发光元件具有亮度高、驱动电压低且耗电量少的特征。由于由该发光元件构成的显示部9202也具有同样的特征，因此该便携式信息终端设备实现低耗电量化。
图7B示出根据本实施方式的数码摄像机9500的一例。数码摄像机9500的框体9501组装有显示部9503，并且还设置有各种操作部。注意，对数码摄像机9500的结构没有特别的限制，而可以采用适当地设置其他辅助设备的结构。
在该数码摄像机中，将与上述实施方式所说明的发光元件相同的发光元件排列成矩阵形状以构成显示部9503。该发光元件具有驱动电压低、亮度高并且耗电量少的特征。由于由该发光元件构成的显示部9503也具有同样的特征，因此该数码摄像机实现低耗电量化。
图7C示出根据本实施方式的移动电话机9100的一例。移动电话机9100由框体9102及框体9101的两个框体构成，并且框体9102和框体9101由连结部9103连结为可折叠方式。框体9102组装有显示部9104，框体9101设置有操作键9106。注意，对移动电话机9100的结构没有特别的限制，而可以采用适当地设置其他辅助设备的结构。
在该移动电话机中，将与上述实施方式所说明的发光元件相同的发光元件排列成矩阵形状以构成显示部9104。该发光元件具有亮度高、驱动电压低且耗电量少的特征。由于由该发光元件构成的显示部9104也具有同样的特征，因此该移动电话机实现低耗电量化。此外，也可以使用上述实施方式所示的发光元件作为设置在移动电话机等中的显示器的背光灯。
图7D示出便携式计算机9400的一例。计算机9400具备能够开闭地连结的框体9401和框体9404。框体9401组装有显示部9402，框体9404具备有键盘9403等。注意，对计算机9400的结构没有特别的限制，而可以采用适当地设置其它辅助设备的结构。
在该计算机中，将与上述实施方式所说明的发光元件相同的发光元件排列成矩阵形状以构成显示部9402。该发光元件具有亮度高、驱动电压低并且耗电量少的特征。由于由该发光元件构成的显示部9402也具有同样的特征，因此该计算机实现低耗电量化。
图7E示出电视装置9600的一例。在电视装置9600中，框体9601组装有显示部9603。利用显示部9603可以显示图像。此外，在此示出利用支架9605支撑框体9601的结构。
可以通过利用框体9601所具备的操作开关、另外提供的遥控操作机9610进行电视装置9600的操作。通过利用遥控操作机9610所具备的操作键9609，可以进行频道及音量的操作，并可以对在显示部9603上显示的图像进行操作。此外，也可以采用在遥控操作机9610中设置显示从该遥控操作机9610输出的信息的显示部9607的结构。
此外，电视装置9600采用具备接收机及调制解调器等的结构。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，也可以进行单向(从发送者到接收者)或双向(在发送者和接收者之间或在接收者之间等)的信息通信。
在该电视装置中，通过将与上述实施方式所说明的发光元件相同的发光元件排列成矩阵形状而构成显示部9603和显示部9607的至少一方。该发光元件具有亮度高、驱动电压低并且耗电量少的特征。由于由该发光元件构成的显示部也具有同样的特征。
如上所述，上述实施方式所示的发光装置的应用范围很广泛，可以将该发光装置应用于各种领域的电子设备。通过使用实施方式1至实施方式4所示的发光元件，可以提供具有呈现高亮度的发光的耗电量低的显示部的电子设备。
此外，也可以将上述实施方式所示的发光装置用作照明装置。使用图8对将上述实施方式所示的发光装置用作照明装置的一个方式进行说明。
图8是将在上述实施方式中示出一例的发光装置用作照明装置的台灯以及室内的照明装置的例子。图8所示的台灯包括光源3000，作为光源3000使用在上述实施方式中示出一例的发光装置。从而，可以得到耗电量低的发光装置。此外，因为该发光装置可以实现大面积化，所以可以将照明装置用作大面积照明。另外，由于该发光装置是薄型且耗电量低，因此可以用作薄型化、低耗电量化的照明装置。此外，由于该发光装置可以实现柔性化，因此例如像照明装置3002那样可以得到卷曲型照明装置(roll-type lighting device)。如上所述，也可以在将本实施方式所示的发光装置用作室内照明装置3001、3002的房间内设置图7E所说明的电视装置。
如上所述，实施方式6所示的发光装置的应用范围很广泛，可以将该发光装置应用于各种领域的电子设备。注意，本实施方式可以与实施方式1至实施方式5适当地组合而使用。
实施例1
在本实施例中使用图9A和9B说明本发明的一个方式的发光元件。以下示出在本实施例及实施例2至6中使用的材料的化学式。

以下示出本实施例的发光元件1及对照发光元件1的制造方法。
首先，说明发光元件1(参照图9A)。在玻璃衬底2100上通过溅射法形成含氧化硅的铟锡氧化物膜来形成第一电极2101。此外，其膜厚度为110nm，并电极面积为2mm×2mm。
接着，以将形成有第一电极2101的面成为下面的方式将形成有第一电极2101的衬底固定在设置在真空蒸镀装置内的衬底支架上，并减压到10^-4Pa左右，然后在第一电极2101上共蒸镀空穴传输性高的4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB)和受体物质的氧化钼(VI)，从而形成包含复合有机化合物和无机化合物而形成的复合材料的第一电荷产生区域2103a。其膜厚度为50nm，并且将NPB和氧化钼(VI)的重量比调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。另外，共蒸镀法是指在一个处理室中从多个蒸发源同时进行蒸镀的蒸镀法。
接着，通过用电阻加热的蒸镀法在第一电荷产生区域2103a上形成10nm厚的NPB膜，来形成空穴传输层2103b。
再者，通过共蒸镀9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(简称：CzPA)和9，10-双{4-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯基}-2-叔丁基蒽(简称：DPABPA)，在空穴传输性2103b上形成30nm厚的发光层2103c。在此，将CzPA和DPABPA的重量比调节为1∶0.1(＝CzPA∶DPABPA)。此外，CzPA是具有电子传输性的物质，并且客体材料的DPABPA是呈现蓝绿色发光的物质。
然后，通过使用电阻加热的蒸镀法在发光层2103c上形成10nm厚的三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq)的膜，来形成电子传输层2103d。因此，形成包括第一电荷产生区域2103a、空穴传输层2103b、发光层2103c以及电子传输层2103d的第一E1层2103。
接着，通过共蒸镀红菲绕啉(简称：BPhen)和锂(Li)，在电子传输层2103d上形成10nm厚的电子注入缓冲2104。在此，将BPhen和Li的重量比调节为1∶0.02(＝BPhen∶Li)。
接着，通过蒸镀3，4，9，10-苝四羧酸-双-苯并咪唑(perylenetetracarboxylic-bis-benzimidazole)(简称：PTCBI)，在电子注入缓冲2104上形成3nm厚的电子继电层2105。此外，根据循环伏安法(CV)测量的结果可知PTCBI的LUMO能级为-4.0eV左右。
接着，通过在电子继电层2105上共蒸镀高空穴传输性物质的NPB和受体物质的氧化钼(VI)，来形成第二电荷产生区域2106。将其膜厚度设定为20nm，并且将NPB和氧化钼(VI)的重量比调节为4∶1(＝NPB∶氧化钼)。
接着，在第二电荷产生区域2106上形成第二EL层2107。其形成方法是如下方法：首先，通过用电阻加热的蒸镀法在第二电荷产生区域2106上形成10nm厚的NPB膜，来形成空穴传输层2107a。
然后，通过共蒸镀三(8-羟基喹啉)铝(简称：Alq)和4-二氰基亚甲基-2-异丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-2，3，6，7-四氢-1H，5H-苯并[ij]喹嗪-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(简称：DCJTI)，在空穴传输层2107a上形成40nm厚的发光层2107b。在此，将Alq和DCJTI的重量比调节为1∶0.01(＝Alq∶DCJTI)。此外，Alq是具有电子传输性的物质，并且客体材料的DCJTI是呈现红色的发光的物质。
接着，通过在发光层2107b上蒸镀10nm厚的Alq，然后蒸镀20nm厚的BPhen而层叠，形成电子传输层2107c。在电子传输层2107c上蒸镀1nm厚的氟化锂(LiF)来形成电子注入层2107d。因此，形成包括空穴传输层2107a、发光层2107b、电子传输层2107c以及电子注入层2107d的第二EL层2107。
最后，通过使用电阻加热的蒸镀法在电子注入层2107d上形成200nm厚的铝膜形成第二电极2102，而制造发光元件1。
下面，说明对照发光元件1(参照图9B)。对照发光元件1采用从发光元件1去除电子继电层2105的结构，并采用与发光元件1同样的制造方法来形成其他层。在对照发光元件1中，在形成电子注入缓冲2104之后，在电子注入缓冲2104上形成第二电荷产生区域2106。通过上述工序，得到本实施例的对照发光元件1。
以下表1示出发光元件1以及对照发光元件1的元件结构。
[表1]

在氮气气氛的手套箱中，以不使各发光元件暴露于大气的方式对通过上述方法得到的发光元件1及对照发光元件1进行封装，然后对这些发光元件的工作特性进行测量。此外，在室温(保持为25℃的气氛)下进行测量。
图10示出发光元件1及对照发光元件1的电压-亮度特性。在图10中，横轴表示所施加的电压(V)，纵轴表示亮度(cd/m²)。此外，图11示出电流密度-亮度特性。在图11中，横轴表示电压(V)，纵轴表示电流密度(mA/cm²)。另外，以下表2示出1000cd/m²附近的各元件的主要初始特性值。
[表2]