專利名稱：有機電致發(fā)光器件及使用該器件的顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于平板顯示設(shè)備的有機電致發(fā)光器件和使用該器件的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為高速度響應(yīng)和高效率發(fā)光器件的有機電致發(fā)光(EL)器件已有了充分的應(yīng)用研究。圖1A和1B每個顯示該器件的基本構(gòu)成(參見例如，Macromol.Symp.125，1至48(1997))。在圖1A和1B中，參考數(shù)字11表示金屬電極；12，發(fā)光層；13，空穴傳輸層；14，透明電極；15，透明基板；和16，電子傳輸層。
如圖1A和1B所示，有機EL器件通常由堆疊體構(gòu)成，該堆疊體包括透明基板15上在透明電極14和金屬電極11之間設(shè)置的多個有機化合物層。
在圖1A中，有機化合物層由發(fā)光層12和空穴傳輸層13組成。例如，具有大功函數(shù)的ITO用于透明電極14以提供從透明電極14注入空穴到空穴傳輸層13的良好性能。具有小功函數(shù)的金屬材料如鋁、鎂或其合金用于金屬電極11以提供注入電子到有機化合物層的良好性能。這些電極各自的厚度為50-200nm。
例如，具有電子傳遞和發(fā)光性能的鋁-羥基喹啉配合物(典型地三(8-羥基喹啉合)鋁(Alq3))用于發(fā)光層12。此外，具有給電子性能的材料如三苯基二胺衍生物(典型地雙[N-(1-萘基)-N-苯基]聯(lián)苯基(α-NPD))用于空穴傳輸層13。
具有上述構(gòu)造的有機EL器件顯示整流性能。當(dāng)以金屬電極11用作陰極和透明電極14用作陽極的方式施加電場時，電子從金屬電極11注入發(fā)光層12，空穴從透明電極14注入發(fā)光層。
注入的空穴和電子在發(fā)光層12中復(fù)合產(chǎn)生激子，由此發(fā)射光。此時，空穴傳輸層13用作阻電子層。結(jié)果是，在發(fā)光層12和空穴傳輸層13之間的界面處的復(fù)合效率增加，因此發(fā)射效率提高。
在圖1B中，電子傳輸層16布置在圖1A中的金屬電極11和發(fā)光層12之間。分隔光發(fā)射和電子/空穴傳遞以提供更有效的載流子阻擋構(gòu)造，由此可以有效進(jìn)行光發(fā)射。例如，二唑衍生物用于電子傳輸層16。
由于用作構(gòu)成平板顯示設(shè)備的發(fā)光器件，有機EL器件吸引人們的注意。因此，迫切需要開發(fā)作為器件的主要元件的發(fā)光材料以應(yīng)付更廣泛的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供使用新穎發(fā)光材料的新穎有機EL，以因此增加例如，除發(fā)光材料以外的器件和元件的應(yīng)用生產(chǎn)工藝中的選擇自由度。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供有機電致發(fā)光器件，該器件包括一對電極；布置在一對電極之間包括發(fā)光層的至少一層有機化合物層，其中有機化合物層中的發(fā)光層由至少兩種化合物組成，在化合物中，具有最高濃度的化合物是發(fā)光材料，該有機化合物在固體狀態(tài)下單體的發(fā)射波長比溶液中該單體的發(fā)射波長短。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供使用上述有機電致發(fā)光器件的顯示設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，提供迄今為止不存在的使用新穎發(fā)光材料的有機電致發(fā)光器件，和使用該器件的顯示設(shè)備。因此，該器件或顯示設(shè)備的構(gòu)成和生產(chǎn)中選擇的自由度增加。


圖1A和圖1B各是顯示本發(fā)明的有機EL器件的構(gòu)造例子的簡要剖視圖。
圖2是顯示本發(fā)明的有機EL器件的構(gòu)造的另一個例子的簡要平視圖。
圖3是顯示使用本發(fā)明的有機EL器件的有源矩陣基板的構(gòu)造的簡要平視圖。
圖4是顯示圖3的像素電路的等價電路的視圖。
圖5顯示用于實施例1和對比例1的有機化合物的發(fā)射波長光譜。
圖6是顯示實施例1和對比例1的有機EL器件的電壓-電流特性的圖。
圖7是顯示實施例1和對比例1的有機EL器件的電流-發(fā)光亮度特性的圖。
圖8是顯示實施例1和對比例1的有機EL器件的電壓-發(fā)光亮度特性的圖。
圖9是顯示實施例1和對比例1的有機EL器件的發(fā)光亮度-發(fā)光效率特性的圖。
圖10顯示實施例1和對比例1的有機EL器件的發(fā)射波長光譜。
圖11是顯示實施例2中堆疊構(gòu)成的簡圖。
圖12顯示用于實施例2的驅(qū)動波形圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的有機電致發(fā)光器件(以下稱為“有機EL器件”)具有與圖1A和1B中所示的相同基本構(gòu)成，除采用發(fā)光層12以外以常規(guī)器件中相同的形式形成。
首先，描述所有圖中的參考數(shù)字。
參考數(shù)字11表示金屬電極；12，發(fā)光層；13，空穴傳輸層；14，透明電極；15，透明基板；16，電子傳輸層。
參考數(shù)字20表示像素電路；21，掃描信號驅(qū)動器；22，信息信號驅(qū)動器；23，電源；25，柵掃描線；26，信息線；27，供電導(dǎo)線；各31和32，TFT；33，電容器；34，有機EL器件；35，陽極。
參考數(shù)字40表示玻璃基板；41，源區(qū)域；42，漏區(qū)域；43，溝道區(qū)域；44，p-Si層；45，柵電極；46，漏電極；47，源電極；48，柵絕緣膜；49，52，和53，各為絕緣層。
參考數(shù)字50表示ITO電極；51，有機化合物層；52，陰極層；111，玻璃基板；112，透明電極；113，有機化合物層；114，金屬電極。
用于常規(guī)有機EL器件的發(fā)光材料在固體狀態(tài)下單體的發(fā)射波長等于或長于溶液中單體的發(fā)射波長，或溶液中的單體完全不發(fā)射光。相反，要用作本發(fā)明EL器件的發(fā)光材料的有機化合物在固體狀態(tài)下單體的發(fā)射波長短于溶液中單體的發(fā)射波長。由于某些分子間相互作用，預(yù)期該有機化合物發(fā)射光。
在此使用的術(shù)語“固體狀態(tài)”表示結(jié)晶態(tài)或無定形狀態(tài)。當(dāng)在溶液中測量發(fā)射波長時，使用任何一種如下物質(zhì)的溶液甲苯、氯仿、氯苯、甲基THF、THF、乙腈、甲醇、乙醇、水、DMF和丙酮。溶液中的發(fā)射波長是通過以10-5mol/l或更小的濃度溶入溶液測量的發(fā)射波長。為利用這樣的有機化合物在固體狀態(tài)下的發(fā)光，有機化合物必須在接近固體狀態(tài)下單體的高濃度而不是在溶液情況下的低濃度下使用。具體地，希望將發(fā)光層發(fā)光材料在50％或更大的濃度下混合。然而，當(dāng)發(fā)光材料在100％的濃度下使用時，由于發(fā)光材料的電導(dǎo)率和電荷平衡而電流數(shù)量降低。為避免此問題，將發(fā)光層采用導(dǎo)電材料摻雜。通過這樣操作，光發(fā)射可以以高效率進(jìn)行。即，發(fā)光材料可以在高濃度下在發(fā)光層中使用，同時保持固體狀態(tài)下它的發(fā)射波長。
在本發(fā)明中，發(fā)光層由至少兩種化合物組成，在化合物中，要用作發(fā)光材料的有機化合物在最高濃度下加入發(fā)光層。發(fā)光材料在發(fā)光層中的濃度是優(yōu)選50％或更大，或更優(yōu)選70％或更大，小于100％。在此使用的濃度以質(zhì)量％單位表達(dá)。此外，要混入發(fā)光層的化合物用作摻雜劑以不抑制濃度消光，而是傳遞載流子。在本發(fā)明中，可以通過控制發(fā)光層中發(fā)光材料和摻雜劑之間的濃度比生產(chǎn)具有高效率的器件。即，當(dāng)光譜分子彼此相鄰時，光發(fā)射狀態(tài)變化。結(jié)果是，可以生產(chǎn)具有最優(yōu)電荷平衡同時幾乎保持它的發(fā)射波長的器件而不用考慮作為降低發(fā)射效率的現(xiàn)象的濃度消光。因此，可以生產(chǎn)具有高效率的器件。
考慮到以上情況下，本發(fā)明的有機EL器件適于發(fā)光器件，可以通過使用此有機EL器件構(gòu)造良好的顯示設(shè)備。
事實上，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的有機EL器件在通電測試中顯示高效率。
本發(fā)明的有機EL器件使用固體狀態(tài)下的發(fā)射波長比溶液中發(fā)射波長短的有機化合物作為發(fā)光材料。具體地，有機化合物優(yōu)選是金屬配合物。更具體地，優(yōu)選使用含有中心金屬Cu，Re，Ru，W，Ag或Au的金屬配合物。在那些物質(zhì)中，優(yōu)選是磷光金屬配合物。有機化合物的例子見下表1和2。由表中符號顯示的結(jié)構(gòu)式具體在化學(xué)式1和2中顯示。表中的“Ph”表示苯基，不過，這些例子僅顯示代表性例子，可用于本發(fā)明的有機化合物不限于那些例子。此外，本發(fā)明的有機EL器件優(yōu)選是如下電致發(fā)光器件包含這些有機化合物的發(fā)光層布置在彼此相對的兩個電極之間，當(dāng)在電極之間施加電壓時發(fā)射光。
表中“compound”表示“化合物”，“or”為“或”的意思。
表1

表1(續(xù))

表2

表2(續(xù))
S-R1″Y本發(fā)明的有機EL器件適于要求節(jié)能和高亮度的產(chǎn)物。器件的潛在應(yīng)用包括顯示設(shè)備的光源，照明系統(tǒng)，打印機；和液晶顯示設(shè)備的背光。使用該器件的顯示設(shè)備可以是實現(xiàn)節(jié)能，高可視性，和輕重量的平板顯示器。此外，目前充分使用的激光束打印機的激光光源部分可以由能夠用作打印機光源的本發(fā)明的有機EL器件替代。可以獨立尋址的器件以陣列形式布置，將感光鼓經(jīng)受所需的曝光，因此形成圖像。本發(fā)明的有機EL器件的使用可顯著降低設(shè)備的體積。預(yù)期本發(fā)明對照明系統(tǒng)或?qū)Ρ彻饩哂泄?jié)能效果。
當(dāng)將有機EL器件應(yīng)用于顯示器時，該器件可以通過根據(jù)有源矩陣系統(tǒng)的TFT驅(qū)動電路驅(qū)動。
以下，當(dāng)將本發(fā)明的有機EL器件應(yīng)用于根據(jù)有源矩陣系統(tǒng)的顯示設(shè)備時，參考圖2-4描述有源矩陣基板。
圖2是概要顯示有源矩陣基板的構(gòu)造的平面圖，該有源矩陣基板具有布置在其上的多個本發(fā)明的有機EL器件，帶有驅(qū)動裝置。布置在板上的是像素電路20，掃描電路驅(qū)動器21，信息電路驅(qū)動器22，和電源23，它們各自連接到柵掃描線25，信息線26，和供電導(dǎo)線27。圖3顯示在柵掃描線25和信息線26的交叉點布置的像素電路20構(gòu)造的例子。掃描電路驅(qū)動器21按順序選擇柵掃描線G1，G2，G3，......，和Gn。與選擇同步，從信息電路驅(qū)動器22施加圖像信號。
然后，描述像素電路20的操作。在像素電路20中，當(dāng)將選擇信號施加到柵掃描線25時，開啟TFT 31以供應(yīng)圖像信號到電容器33，因此確定TFT 32的柵電勢。根據(jù)TFT 32的柵電勢向有機EL器件34提供來自供電導(dǎo)線27的電流。由于TFT 32的柵電勢在電容器33中保持直到下次掃描和選擇TFT 31，電流繼續(xù)通過有機EL器件34流動直到進(jìn)行下一次掃描。因此，可以在一個框架周期期間所有時間引起該器件發(fā)射光。
圖4是概要顯示要用于此實施例的TFT的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。p-Si層44在玻璃基板40上提供，槽43，漏42和源41的各自區(qū)域由必須的雜質(zhì)摻雜。將柵電極45在其上通過柵絕緣膜48提供。此外，形成要連接到漏區(qū)域42和源區(qū)域41的漏電極46和源電極47。絕緣層49和52和作為像素電極的ITO電極50在那些電極上堆疊。ITO電極50和漏電極46通過接觸孔連接。
在本發(fā)明中，開關(guān)元件不特別受限制，單晶硅襯底、MIM元件、a-Si類型元件等可以容易地應(yīng)用為開關(guān)元件。
一個或多個有機化合物層51，和陰極層52按順序在ITO電極50上堆疊，因此可以獲得有機EL顯示屏。使用本發(fā)明的有機EL器件的驅(qū)動顯示屏允許長時間穩(wěn)定地顯示具有良好質(zhì)量的圖像。
以下，通過實施例具體描述本發(fā)明。
(實施例1和對比例1)圖1B所示的含有三層有機化合物層的有機EL器件生產(chǎn)如下。首先，將厚度為100nm的ITO電極(透明電極14)在玻璃基板(透明基板15)上形成圖形以具有3mm2的相對電極面積。在真空腔中在10-4Pa下通過電阻加熱以進(jìn)行連續(xù)膜形成，將下述的有機化合物層1-3和電極層1-2真空沉積到ITO電極和基板上。將不被CBP(4，4′-N，N′-二咔唑-聯(lián)苯)摻雜的含有有機化合物層2的有機EL器件制成為對比例1。
有機化合物層1(空穴傳輸層13)(40nm)TFB4有機化合物層2(發(fā)光層12)(20nm)有機化合物4+CBP(質(zhì)量比＝70∶30)有機化合物層3(電子傳輸層16)(50nm)Bphen金屬電極層1(1nm)KF金屬電極層2(100nm)Al[化學(xué)式3] 用于此實施例的有機化合物4在固體狀態(tài)下的發(fā)射波長為515nm，在甲苯溶液中的發(fā)射波長為561nm。圖5顯示各自狀態(tài)的發(fā)射波長光譜。
有機EL器件的電壓-電流特性通過由Hewlett-PackardDevelopment Company，L.P.制造的微安計4140B測量，其發(fā)光亮度通過由Topcon Corporation制造的BM7測量。圖6顯示實施例1的器件(圖中的空心圓“○”)和對比例1的器件(圖中的實心圓“●”)的電壓-電流特性。圖7顯示實施例1的器件(○)和對比例1的器件(●)的電流-發(fā)光亮度特性。圖8顯示實施例1的器件(○)和對比例1的器件(●)的電壓-發(fā)光亮度特性。圖9顯示實施例1的器件(○)和對比例1的器件(●)的發(fā)光亮度-發(fā)光效率特性。圖10顯示實施例1的器件(圖中的虛線)和對比例1的器件(圖中的實線)的發(fā)射波長光譜。
結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)30質(zhì)量％CBP的加入增加發(fā)射效率同時允許發(fā)射波長幾乎保持不變。
結(jié)果顯示，在固體狀態(tài)下的發(fā)射波長比在溶液中的發(fā)射波長短的有機化合物，在發(fā)光層中即使100％的濃度下也能發(fā)射光，當(dāng)該化合物摻雜少量導(dǎo)電材料時，可增加它的發(fā)射效率同時幾乎保持它的發(fā)光波長。
(實施例2)通過在具有75mm長，75mm寬和1.1mm厚尺寸的玻璃基板上濺射，將厚度為約100nm的ITO膜形成為透明電極(在陽極側(cè)上)。其后，將ITO膜形成圖形以形成線/空寬度比＝100μm/40μm的100線為簡單矩陣電極。然后，在與實施例1相同的條件下在其上產(chǎn)生三層有機化合物層。
隨后，金屬電極的100線在2.66×10-3Pa的真空度下由真空蒸鍍通過掩模以線/空寬度比＝100μm/40μm形成，使得金屬電極的100線與ITO電極的100線垂直。KF的金屬電極以1nm的厚度形成，隨后Al的金屬電極以150nm的厚度形成。
圖11概要顯示100×100簡單矩陣類型有機EL器件的構(gòu)成。在圖中，參考數(shù)字111表示玻璃基板；112，透明電極；113，有機化合物層；和114，金屬電極。在由氮氣氣氛填充的手套箱中在7V-13V的范圍內(nèi)通過10V的掃描信號和±3V的信息信號，將器件經(jīng)歷簡單矩陣驅(qū)動，如圖12所示。當(dāng)將器件在30Hz的框架頻率下經(jīng)歷交錯驅(qū)動時，觀察到平滑的動態(tài)圖像。
本申請要求2004年10月14日提交的日本專利申請No.2004-299928的優(yōu)先權(quán)，該文獻(xiàn)由此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.有機電致發(fā)光器件，包括一對電極；和布置在一對電極之間包括發(fā)光層的至少一個有機化合物層，其中有機化合物層中的發(fā)光層由至少兩種化合物組成，在化合物中，具有最高濃度的化合物是發(fā)光材料，是在固體狀態(tài)下單體的發(fā)射波長比溶液中單體的發(fā)射波長短的有機化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光器件，其中發(fā)光材料是金屬配合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的有機電致發(fā)光器件，其中金屬配合物的中心金屬選自Cu，Re，Ru，W，Ag，和Au。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的有機電致發(fā)光器件，其中金屬配合物是磷光金屬配合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光器件，其中有機電致發(fā)光器件是電致發(fā)光器件，其中當(dāng)在一對電極之間施加電壓時發(fā)光層發(fā)射光。
6.一種顯示設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光器件。
7.一種有源矩陣基板，包括根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光器件，和驅(qū)動有機電致發(fā)光器件的驅(qū)動裝置。
8.一種顯示器，包括根據(jù)權(quán)利要求7的有源矩陣基板。
全文摘要
本發(fā)明提供使用新穎發(fā)光材料的有機電致發(fā)光器件。本發(fā)明的有機電致發(fā)光器件是通過使用單體狀態(tài)的發(fā)射波長比溶液中發(fā)射波長短的有機化合物作為發(fā)光材料，由導(dǎo)電材料摻雜發(fā)光材料以采用發(fā)光層中導(dǎo)電材料的含量低于其中發(fā)光材料含量的方式形成發(fā)光層，在電極之間布置發(fā)光層而形成的。
文檔編號H01L51/50GK1977028SQ200580021860
公開日2007年6月6日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者鐮谷淳, 岡田伸二郎, 瀧口隆雄, 坪山明, 井川悟史, 古郡學(xué) 申請人:佳能株式會社