發(fā)光元件、發(fā)光裝置、電子設(shè)備以及照明裝置的制造方法
【專利說明】發(fā)光元件、發(fā)光裝置、電子設(shè)備從及照明裝置
[0001] 本發(fā)明專利申請是申請日為2010年5月28日，申請?zhí)枮?01010193507. 5,發(fā)明名 稱為"發(fā)光元件、發(fā)光裝置、電子設(shè)備W及照明裝置"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件在一對電極之間夾有通過施加電場來得到 發(fā)光的有機化合物而構(gòu)成。另外，本發(fā)明還設(shè)及一種具有上述發(fā)光元件的發(fā)光裝置。再者， 本發(fā)明還設(shè)及一種使用上述發(fā)光裝置而完成的電子設(shè)備和照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 期待將如下發(fā)光元件應(yīng)用于下一代平板顯示器，該發(fā)光元件是具有薄型、輕量、高 速響應(yīng)性、直流低電壓驅(qū)動等特征的將有機化合物用作發(fā)光體的發(fā)光元件。一般認(rèn)為尤其 是將發(fā)光元件配置為矩陣狀的顯示裝置與現(xiàn)有的液晶顯示裝置相比具有廣視角、優(yōu)異的可 見度的優(yōu)點。
[0004] 一般認(rèn)為發(fā)光元件的發(fā)光機理是如下機理：通過在一對電極之間夾著包含發(fā)光體 的化層并施加電壓，從陰極注入的電子和從陽極注入的空穴在化層的發(fā)光層重新結(jié)合而 形成分子激子，當(dāng)該分子激子緩和而到達基態(tài)時放出能量W發(fā)光。已知激發(fā)態(tài)有單重激發(fā) 態(tài)和=重激發(fā)態(tài)，并且經(jīng)過哪一種激發(fā)態(tài)也可W實現(xiàn)發(fā)光。
[0005] 對該種發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)的改良和材料開發(fā)等日益火熱，W提高其元件特性。
[0006] 例如，有如下報告（例如，參照專利文獻1):即在與陰極接觸地設(shè)置的電子注入層 中，通過將堿金屬、堿±金屬或稀±金屬等功函數(shù)低的金屬滲雜到構(gòu)成電子注入層的有機 化合物，降低將電子從陰極注入到包含有機化合物的電子注入層時的注入勢壘，并且降低 驅(qū)動電壓。
[0007] 另外，還有關(guān)于上述技術(shù)的如下報告；即能夠在不使驅(qū)動電壓上升的條件下實現(xiàn) 發(fā)射光譜的光學(xué)調(diào)整（例如，參照專利文獻2)。
[000引具體地說，采用如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是；在發(fā)光元件的陰極與化層之間接觸于陰極 地形成對空穴傳輸性的有機化合物滲雜金屬氧化物的層，并且接觸于該滲雜有金屬氧化物 的層地形成對電子傳輸性的有機化合物滲雜堿金屬、堿±金屬或稀±金屬等功函數(shù)低的金 屬的層的結(jié)構(gòu)，并且將對空穴傳輸性的有機化合物滲雜金屬氧化物的層的厚度設(shè)定得厚， W進行發(fā)射光譜的光學(xué)調(diào)整。在此情況下，因為空穴傳輸性的有機化合物的載流子遷移率 比電子傳輸性的有機化合物的載流子遷移率高，所W與將對電子傳輸性的有機化合物滲雜 功函數(shù)低的金屬的層的厚度設(shè)定得厚的情況相比，可W抑制驅(qū)動電壓的上升。
[0009] [專利文獻1]日本專利申請公開平10-270171號公報
[0010] [專利文獻2]日本專利申請公開2005-209643號公報
[0011] 當(dāng)如上所述那樣提高發(fā)光元件的特性時，從降低具備發(fā)光元件的發(fā)光裝置的耗電 量的觀點而言，抑制驅(qū)動電壓的上升是很重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 于是，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠抑制驅(qū)動電壓的上升的發(fā)光元件。另 夕F，本發(fā)明的目的之一還在于提供一種通過包括該種發(fā)光元件來降低耗電量的發(fā)光裝置。
[0013] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件即使改變存在于發(fā)光元件 的電極之間的層的厚度也能夠抑制驅(qū)動電壓的上升。另外，本發(fā)明的目的之一還在于提供 一種通過包括該種發(fā)光元件來降低耗電量的發(fā)光裝置。
[0014] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件即使改變存在于發(fā)光元件 的電極之間的層的厚度也能夠抑制驅(qū)動電壓的上升并進行光學(xué)調(diào)整的發(fā)光元件。另外，本 發(fā)明的目的之一還在于提供一種通過包括該種發(fā)光元件來降低耗電量且色純度優(yōu)良的發(fā) 光裝置。
[0015] 用來解決上述課題的本發(fā)明的一個方式是一種在陽極和陰極之間具有調(diào)整層和 化層的發(fā)光元件。
[0016] 調(diào)整層由能夠產(chǎn)生載流子的第一層（電荷產(chǎn)生層）、授受產(chǎn)生在第一層中的電子 的第二層（電子中繼層；electron-relay layer)和將來自第二層的電子注入到化層的第 S層（電子注入緩沖層）形成在陰極與化層之間。另外，第一層接觸于陰極地形成，第二 層接觸于第一層地形成，第=層接觸于第二層地形成。
[0017] 化層只要至少包括發(fā)光層形成即可，而也可W是形成有發(fā)光層W外的層的疊層結(jié) 構(gòu)。作為發(fā)光層W外的層，可W舉出由高空穴注入性的物質(zhì)、高空穴傳輸性的物質(zhì)、高電子 傳輸性的物質(zhì)、高電子注入性的物質(zhì)或雙極性（高電子及空穴傳輸性）的物質(zhì)等構(gòu)成的層。 具體地說，可W舉出空穴注入層、空穴傳輸層、空穴阻止層（空穴阻擋層）、電子傳輸層、電 子注入層等，并且可W從陽極一側(cè)適當(dāng)?shù)亟M合該些層來進行構(gòu)成。再者，還可W在化層內(nèi) 接觸于陽極地設(shè)置電荷產(chǎn)生區(qū)。
[0018] 另外，第一層含有具有空穴傳輸性的物質(zhì)，優(yōu)選為高空穴傳輸性的物質(zhì)和受主物 質(zhì)而形成，并且產(chǎn)生在第一層中的載流子中的空穴注入到陰極，而電子注入到第二層。
[0019] 另外，第二層含有第一施主物質(zhì)W及具有比第一層所包含的受主物質(zhì)的受主能級 稍微高（優(yōu)選為-5. OeV W上，更優(yōu)選為-5. OeV W上且-3. OeV W下）的LUM0能級的具有 電子傳輸性的物質(zhì)，優(yōu)選為高電子傳輸性的第一物質(zhì)而形成，因此電子容易從第一層遷移 到第二層。
[0020] 另外，因為第=層含有第二施主物質(zhì)和具有電子傳輸性的物質(zhì)，優(yōu)選為高電子傳 輸性的第二物質(zhì)形成，所W緩和將電子注入到化層時的注入勢壘。
[0021] 本發(fā)明一個方式的具體結(jié)構(gòu)是一種發(fā)光元件，其中在陽極與陰極之間具有調(diào)整層 和化層，在陰極與化層之間接觸于陰極地具有包含高空穴傳輸性的物質(zhì)和受主物質(zhì)的第 一層，接觸于第一層地具有包含第一施主物質(zhì)和高電子傳輸性的第一物質(zhì)的第二層，并且 接觸于第二層和化層地具有包含第二施主物質(zhì)和高電子傳輸性的第二物質(zhì)的第S層，并 且第一物質(zhì)的LUM0能級低于第二物質(zhì)的LUM0能級。
[002引另外，除了包括上述結(jié)構(gòu)W外，還包括如下結(jié)構(gòu)出L層包括包含高電子傳輸性的 物質(zhì)的第四層，并且第四層與第=層接觸。
[0023] 在上述結(jié)構(gòu)中，在第一層中，W受主物質(zhì)與高空穴傳輸性的物質(zhì)的質(zhì)量比為0. 1 ; 1W上且4. 0 ;1W下的方式添加受主物質(zhì)。
[0024] 在上述結(jié)構(gòu)中，第一層是由包含高空穴傳輸性的物質(zhì)的層和包含受主物質(zhì)的層構(gòu) 成的疊層結(jié)構(gòu)。
[0025] 在上述結(jié)構(gòu)中，在第二層中，W第一施主物質(zhì)與高電子傳輸性的第一物質(zhì)的質(zhì)量 比為0.001;1W上且0.1;1W下的方式添加第一施主物質(zhì)。
[0026] 在上述結(jié)構(gòu)中，包含在第二層中的高電子傳輸性的物質(zhì)的LUMO能級為-5.OeVW 上。
[0027] 在上述結(jié)構(gòu)中，包含在第二層中的高電子傳輸性的第一物質(zhì)為二蒙嵌苯衍生物或 含氮稠合芳香化合物（nitrogen-containingcondensedaromaticcompound) 〇
[002引在上述結(jié)構(gòu)中，在第S層中，W第二施主物質(zhì)與高電子傳輸性的第二物質(zhì)的質(zhì)量 比為0.001;1W上且0.1;1W下的方式添加第二施主物質(zhì)。
[0029] 在上述結(jié)構(gòu)中，至少第一施主物質(zhì)和第二施主物質(zhì)中的一方是堿金屬、堿±金屬、 稀±金屬、堿金屬化合物、堿±金屬化合物或稀±金屬化合物。
[0030] 在上述結(jié)構(gòu)中，化層包括包含高空穴傳輸性的物質(zhì)和受主物質(zhì)的第五層，并且第 五層與陽極接觸。
[0031] 在上述結(jié)構(gòu)中，在第五層中，W受主物質(zhì)與高空穴傳輸性的物質(zhì)的質(zhì)量比為0.1; 1W上且4.0;1W下的方式添加受主物質(zhì)。
[0032] 在上述結(jié)構(gòu)中，第五層是由包含高空穴傳輸性的物質(zhì)的層和包含受主物質(zhì)的層構(gòu) 成的疊層結(jié)構(gòu)。
[0033] 在上述結(jié)構(gòu)中，受主物質(zhì)是過渡金屬氧化物或?qū)儆谠刂芷诒碇械牡谒淖逯恋诎?族的金屬氧化物。
[0034] 另外，本發(fā)明不僅包括具有發(fā)光元件的發(fā)光裝置，而且還包括具有發(fā)光裝置的電 子設(shè)備和照明裝置。因此，本說明書中的發(fā)光裝置是指圖像顯示器件、發(fā)光器件或光源（包 括照明裝置）。另外，發(fā)光裝置還包括如下所有模塊；設(shè)置有諸如FPC(柔性印刷電路）、 TAB(帶式自動接合）膠帶或TCP(帶載封裝）的連接器的模塊；在TAB帶或TCP的端部設(shè) 置有印刷線路板的模塊；或者通過COG(玻璃覆晶封裝）方式將1C(集成電路）直接安裝在 發(fā)光元件上的模塊。
[0035] 如上所述，可W提供能夠抑制驅(qū)動電壓的上升的發(fā)光元件。另外，還可W提供通過 包括該種發(fā)光元件來降低耗電量的發(fā)光裝置、電子設(shè)備和照明裝置。
[0036] 另外，因為即使改變上述第一層的厚度也不會使驅(qū)動電壓上升，所W可W提供即 使改變存在于發(fā)光元件的電極之間的層的厚度也能夠抑制驅(qū)動電壓的上升的發(fā)光元件。另 夕F，還可W提供通過包括該種發(fā)光元件來降低耗電量的發(fā)光裝置。
[0037] 另外，因為即使改變上述第一層的厚度也不會使驅(qū)動電壓上升，所W可W提供即 使改變存在于電極之間的層的厚度W進行發(fā)射光譜的光學(xué)調(diào)整也能夠抑制驅(qū)動電壓的上 升的發(fā)光元件。因此，還可W提供通過包括該種發(fā)光元件來降低耗電量并色純度優(yōu)異的發(fā) 光裝置。
【附圖說明】
[003引圖1A和1B是示出發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)及能帶圖的圖；
[0039] 圖2A和2B是示出發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)及能帶圖的圖；
[0040] 圖3A和3B是示出發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)及能帶圖的圖；
[0041] 圖4A和4B是分別示出發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)的圖；
[0042] 圖5A和5B是分別示出發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)的圖；
[0043] 圖6A至抓是示出無源矩陣型發(fā)光裝置的圖；
[0044] 圖7是示出無源矩陣型發(fā)光裝置的圖；
[0045] 圖8A和8B是示出有源矩陣型發(fā)光裝置的圖；
[0046] 圖9A至犯是示出電子設(shè)備的圖；
[0047] 圖10是示出照明裝置的圖；
[0048] 圖11是示出實施例1的發(fā)光元件的特性的圖；
[0049]圖12是示出實施例1的發(fā)光元件的特性的圖；
[0化0] 圖13是示出實施例2的發(fā)光元件的特性的圖；
[0化1]圖14是示出實施例2的發(fā)光元件的特性的圖。
【具體實施方式】
[0052] W下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明不局限于W下說明，其 方式和詳細內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的條件下可W被變換為各種各樣的形式。 因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在W下所示的實施方式所記載的內(nèi)容中。
[0化3] 實施方式1
[0化4] 在本實施方式中，參照圖1A和圖1B說明本發(fā)明的一個例子的發(fā)光元件的元件結(jié) 構(gòu)。
[0化5] 本實施方式所示的發(fā)光元件是在陰極和陽極之間具有調(diào)整層108和化層103的 發(fā)光元件。
[0化6] 圖1A所示的元件結(jié)構(gòu)是；在一對電極（陽極101、陰極102)之間夾有包括發(fā)光區(qū) 域的化層103,并且在陰極102與化層103之間從陰極102 -側(cè)依次層疊有作為能夠產(chǎn)生 載流子的第一層的電荷產(chǎn)生區(qū)域106、作為授受產(chǎn)生在電荷產(chǎn)生區(qū)域106中的電子的第二 層的電子中繼層105W及作為將來自電子中繼層105的電子注入到化層的第S層的電子 注入緩沖層104。
[0化7] 另外，在電荷產(chǎn)生區(qū)域106中產(chǎn)生作為發(fā)光元件的載流子的空穴和電子，并且空 穴遷移到陰極102,而電子遷移到電子中繼層105。另外，因為電子中繼層105的電子傳輸 性高，所W能夠?qū)㈦娮蛹皶r傳送到電子注入緩沖層104。再者，因為電子注入緩沖層104能 夠緩和將電子注入到化層103時的注入勢壘，所W能夠提高對化層103的電子注入效率。 [0化引 圖1B示出圖1A的元件結(jié)構(gòu)中的能帶圖。在圖1B中，示出陽極101的費米能級111、 陰極102的費米能級112、化層103的LUMO(最低未占據(jù)分子軌道，即Lowest化occupied Molecular化bital)能級113、電子中繼層105的LUM0能級114、電子中繼層105中的第一 施主物質(zhì)的施主能級115、電荷產(chǎn)生區(qū)域106中的受主物質(zhì)的受主能級116。
[0化9] 另外，因為電子中繼層105用作將產(chǎn)生在電荷產(chǎn)生區(qū)域106中的電子高效地注入 到化層103的層，所W將電子中繼層105的LUM0能級114和電子中繼層105中的第一施 主物質(zhì)的施主能級115設(shè)定為占據(jù)電荷產(chǎn)生區(qū)域106中的受主物質(zhì)的受主能級與層103 的LUM0能級113之間的能級。具體地說，優(yōu)選將其設(shè)定為-5.OeVW上且-3.OeVW下左右。
[0060] 另外，如圖IB的能帶圖所示，從電荷產(chǎn)生區(qū)域106遷移到電子中繼層105的電子 因由電子注入緩沖層104緩和注入勢壘而容易注入到化層103的LUMO能級113。另外，產(chǎn) 生在電荷產(chǎn)生區(qū)域106中的空穴遷移到陰極102。
[0061 ] W下，具體說明可W用于上述發(fā)光元件的材料。
[0062] 陽極101優(yōu)選使用具有高功函數(shù)（具體地說，優(yōu)選是4.OeVW上）的金屬、合金、 導(dǎo)電化合物和它們的混合物等。具體地說，可W舉出氧化銅-氧化錫（ITO;IndiumTin Oxide)、包含娃或氧化娃的氧化銅-氧化錫、氧化銅-氧化鋒（IZOJndiumZincOxide)、 包含氧化鶴和氧化鋒的氧化銅等。
[0063] 雖然該些導(dǎo)電金屬氧化物膜通常通過瓣射法形成，但是還可W應(yīng)用溶膠-凝膠法 等形成。例如，通過瓣射法使用對氧化銅添加Iwt%至20wt%的氧化鋒的祀材，可W形成 氧化銅-氧化鋒（IZ0)。另外，通過瓣射法使用使氧化銅包含0.5wt%至5wt%的氧化鶴和 0.Iwt%至Iwt%的氧化鋒的祀材，可W形成含有氧化鶴和氧化鋒的氧化銅。
[0064] 除了上述W外，還可W舉出金（Au)、銷（Pt)、鑲（Ni)、鶴（W)、銘（Cr)、鋼（Mo)、鐵 (Fe)、鉆（Co)