專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有發(fā)光層的發(fā)光元件、具有這種發(fā)光元件的發(fā)光器件以及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)將具有發(fā)光層的發(fā)光元件用于顯示器。與具有液晶層的顯示器相比，這種使用發(fā)光元件的顯示器具有許多優(yōu)點，比如寬視角、高響應(yīng)速度和低功耗，因此，已經(jīng)對其進(jìn)行了積極的開發(fā)。
各種發(fā)光元件都具有這樣一個問題，即因發(fā)光元件內(nèi)部存在光散射或光反射而使其光提取效率較低。因此，需要提高光提取效率。
為了提高光提取效率，提出了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，用于發(fā)光元件的電極的透明電極根據(jù)發(fā)射顏色而具有不同的厚度(參考文獻(xiàn)1日本專利特開第2003-142277號公報)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用一種與參考文獻(xiàn)1不同的方法來提高發(fā)光元件的光提取效率。
為了實現(xiàn)該目的，使構(gòu)成發(fā)光元件一部分的層的厚度根據(jù)每一種發(fā)射顏色而各不相同，而這一點正是本發(fā)明的一個特征。
本發(fā)明的一個實施方式是一種包括多個發(fā)光元件的發(fā)光器件。多個發(fā)光元件各自包括第一電極和第二電極；以及第一層、第二層和第三層，這三層按順序形成于第一電極和第二電極之間，其中第一層用作產(chǎn)生空穴的層，第二層用作包括每一種發(fā)射顏色的發(fā)光層在內(nèi)的層，而第三層用作產(chǎn)生電子的層，并且第一層的厚度根據(jù)包括發(fā)光層在內(nèi)的各個層而各不相同。
本發(fā)明的另一個實施方式是一種包括多個發(fā)光元件的發(fā)光器件。多個發(fā)光元件各自包括具有不透光性的第一電極和具有透光性的第二電極；第一層、第二層和第三層，這三層按順序地形成于第一電極和第二電極之間，其中第一層用作產(chǎn)生空穴的層，第二層用作包括各種發(fā)射顏色的發(fā)光層在內(nèi)的層，而第三層用作產(chǎn)生電子的層，并且第一層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同，使得從發(fā)光層中發(fā)出的光與從發(fā)光層中發(fā)出并被第一電極反射的反射光可以彼此增強(qiáng)。
本發(fā)明的一個特征是，第一層是其中混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即，無機(jī)化合物)的層。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種具有發(fā)光元件和晶體管的發(fā)光器件，該晶體管用于控制提供給該發(fā)光元件的電流。
本發(fā)明的一個特征是，使構(gòu)成發(fā)光元件的一部分的層的厚度根據(jù)濾色片及類似物的每種顏色而各不相同。關(guān)于上述濾色片，還包括使用與色變換層重疊的濾色片。
本發(fā)明的一個特定實施方式是一種發(fā)光器件，它包括多個不同類型的濾色片，它們具有不同的光學(xué)特性；第一和第二電極；以及第一層、第二層和第三層，這三層按順序形成于第一電極和第二電極之間，其中第一到第三層中的任一層都具有有機(jī)材料和金屬氧化物，并且具有有機(jī)材料和金屬氧化物的層的厚度根據(jù)各種光學(xué)特性而各不相同。
本發(fā)明的另一種實施方式是發(fā)光器件，它包括半導(dǎo)體膜；形成于該半導(dǎo)體膜上的第一電極和第二電極；第一層、第二層和第三層，這三層按順序形成于第一電極和第二電極之間，具有不同光學(xué)特性的多種濾色片，這些濾色片形成于第一電極那一側(cè)(發(fā)射側(cè))，其中第一電極具有透光性；第一層用作產(chǎn)生空穴的層，第二層用作包括發(fā)光層的層，而第三層用作產(chǎn)生電子的層；第一層具有有機(jī)材料和金屬氧化物；并且第一層的厚度根據(jù)各種光學(xué)特性而各不相同。
例如，具有不同光學(xué)特性的多種濾色片是指具有紅(R)綠(G)藍(lán)(B)光學(xué)特性的濾色片。這些紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的光學(xué)特性也可在使用與色變換層重疊的濾色片的情況下獲得。通過使用多種濾色片，便可以獲得顯示器中所設(shè)置的濾色片的功能。因此，根據(jù)各種光學(xué)特性使發(fā)光元件的厚度各不相同是指，在每種濾色片所對應(yīng)的區(qū)域中使發(fā)光元件的厚度各不相同。之后，這被稱為根據(jù)各種濾色片使發(fā)光元件的厚度各不相同。
根據(jù)本發(fā)明，金屬氧化物是氧化鉬、氧化釩或氧化錸?？梢允褂蒙鲜鼋饘俚牡锘蜓醯飦硖娲饘傺趸?。
如上所述，使第一到第三層中的至少一層的厚度根據(jù)每一種發(fā)射顏色而各不相同，由此防止光提取效率減小。結(jié)果，可以獲得最大的光提取效率。此時，可以使反射電極與電子空穴復(fù)合的那一層(即發(fā)光層)之間的層的厚度根據(jù)每一種發(fā)射顏色而各不相同。
此外，最好將其中混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層用作要使其更厚的那一層，因為待加的電壓(施加該電壓以便獲得預(yù)定的電流，因此也被稱為驅(qū)動電壓)不會變得很高。結(jié)果，可以實現(xiàn)一種低功耗的發(fā)光器件。
本發(fā)明的一個特征是，使第一到第三層中的至少一層的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同。此時，可以使反射層與電子空穴復(fù)合的那一層(即發(fā)光層)之間的層的厚度根據(jù)每一種濾色片而各不相同。結(jié)果，有可能防止光提取效率減小。
此外，最好將其中混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層用作要使其更厚的那一層，因為驅(qū)動電壓不會變得很高。結(jié)果，可以實現(xiàn)低功耗。


在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件；圖3示出了具有根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的像素的橫截面；圖4示出了具有根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的像素的橫截面；圖5示出了具有根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的像素的橫截面；圖6示出了具有根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的像素的橫截面；圖7A-7C分別是具有根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的像素的等效電路；
圖8A-8F分別示出了具有根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的電子設(shè)備；圖9是發(fā)光元件的電壓相對于其電流密度的圖；圖10是發(fā)光元件的電壓相對于其電流密度的圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的電壓相對于其電流密度的圖；圖12是示出了發(fā)光元件的吸收譜的圖；圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的發(fā)射強(qiáng)度相對于波長的圖；圖14是示出了發(fā)光元件的發(fā)射強(qiáng)度相對于其電流密度的圖；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件；圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的橫截面圖；圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的橫截面圖；圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的橫截面圖；以及圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明一個方面的發(fā)光元件的橫截面圖。
具體實施例方式
下文將參照附圖描述本發(fā)明的各種實施方式。本發(fā)明可以按許多不同的方式來實施，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解，本文所描述的各種實施方式及諸多細(xì)節(jié)可以按各種方式進(jìn)行修改，同時不背離本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該注意到，不應(yīng)將本發(fā)明解釋成僅局限于下文所給出的這些實施方式。在所有的圖中，相同的部分以及功能相似的部分都使用相同的標(biāo)號，并且有關(guān)描述不再重復(fù)。
實施方式1實施方式1描述了一種發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，本發(fā)明的發(fā)光元件包括彼此對置的第一電極和第二電極以及按順序?qū)盈B在第一電極101上的第一層111、第二層112和第三層113。在這種發(fā)光元件中，當(dāng)對發(fā)光元件施加電壓使得第一電極101的電位高于第二電極102的電位時，空穴被從第一層111注入第二層112，而電子被從第三層113注入第二層112?？昭ê碗娮釉诘诙?12中復(fù)合以激勵發(fā)光物質(zhì)。被激勵的發(fā)光物質(zhì)在返回到基態(tài)時發(fā)光。
這種發(fā)光元件的一個特征是，在呈現(xiàn)出多種發(fā)射顏色的各發(fā)光元件中，除第一電極和第二電極以外的多個層中的至少一層的厚度是不相同的。因此，可以增大光提取效率。
例如，如圖2所示，用于發(fā)出紅光(R)、綠光(G)和藍(lán)光(B)的多個發(fā)光元件共用具有不透光性的第一電極101和具有透光性的第二電極102，并且還具有第一層111R、111G和111B、第二層112R、112G和112B以及第三層113R、113G和113B。第一層111R、111G和111B的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。
結(jié)果，當(dāng)光線直接穿過第二電極被識別時，并且當(dāng)光線被第一電極反射之后又穿過第二電極再被識別時，有可能防止光提取效率因多個光路之間存在差異而有所減小。
具體來講，當(dāng)光線進(jìn)入第一電極時，在反射光中產(chǎn)生了相位反轉(zhuǎn)，由此對于反射光和直接光而言產(chǎn)生了干涉效應(yīng)。此時，當(dāng)發(fā)光層與反射電極之間的光程(即折射率×距離)是發(fā)射波長的(2m-1)/4倍時(m是給定的正整數(shù))，即，當(dāng)該光程是發(fā)射波長的1/4、3/4、5/4……倍時，光提取效率會增大。同時，當(dāng)該光程是發(fā)射波長的m/2倍時(m是給定的正整數(shù))，即發(fā)射波長的1/2、1、3/2……倍時，光提取效率會減小。
因此，在本發(fā)明的發(fā)光元件中，使第一到第三層中的至少一層的厚度在各發(fā)光元件中不相同，從而使得發(fā)光區(qū)域與反射電極之間的光程(即折射率×距離)是發(fā)射波長的(2m-1)/4倍時(m是給定的正整數(shù))。
具體來講，在第一到第三層中，盡管可以使在電子空穴復(fù)合的那一層(即發(fā)光層)與反射電極之間的層的厚度不相同，但是還可以使在電子空穴復(fù)合的那一層與透光電極之間的層的厚度不相同?；蛘?，可以使上述兩層的厚度均不相同。結(jié)果，可以有效地將光線提取到外部。
具體來講，當(dāng)使用蒸鍍掩模通過蒸鍍方法形成第一到第三層且使這些層中的至少一層的厚度不相同的時候，可以使用相同的蒸鍍掩模。另一方面，如參考文獻(xiàn)1所述，需要光刻處理和蝕刻處理以便使電極的厚度不相同，因此處理的次數(shù)增大了。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，可以在不增大處理次數(shù)的同時，防止光提取效率的減小。
另外，根據(jù)以圖2為代表的本發(fā)明，用于產(chǎn)生藍(lán)光的發(fā)光元件的厚度是最厚的。這是因為在藍(lán)光的發(fā)光元件中m是2，而在紅光和綠光的發(fā)光元件中m是1。在藍(lán)光的發(fā)光元件中，在m＝1的情況下，該厚度變得極小。然而，在m＝2的情況下，該厚度變得很大，因此可以提高生產(chǎn)率。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，對于每一種顏色，m的值不是必然相等，并且通過選擇m的值，便可以使發(fā)光元件的厚度的設(shè)計余量得到增寬。
因為第一到第三層中的任一層的厚度不相同，所以需要使一個層更厚些。因此，本發(fā)明的一個特征是，混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層被用作要使其更厚些的層。
通常，當(dāng)發(fā)光元件中的層的厚度變大時，驅(qū)動電壓也會增大，而這一點是不利的。然而，如下文的實施方式所描述的那樣，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將其中混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層用作要使其更厚些的層，便可以使驅(qū)動電壓本身下降，這樣便不會增大驅(qū)動電壓。
通過使第一到第三層中的至少一層更厚些，便可以防止第一和第二電極之間的短路，并且可以提高生產(chǎn)率，而這一點是較佳的。
如上所述，本發(fā)明的一個特征是，使第一到第三層中的至少一層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。此時，可以使在反射電極與電子空穴復(fù)合的那一層(即發(fā)光層)之間的層根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。此外，最好將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層用作要使其更厚些的層，因為驅(qū)動電壓不會變得很高。
實施方式2實施方式2描述了一種與實施方式1不相同的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。
如圖15所示，本實施方式所示的發(fā)光元件包括彼此對置的第一電極101和第二電極102以及按順序?qū)盈B在第一電極101上的第一層111、第二層112、第三層113和第四層128。該發(fā)光元件的一個特征是具有第四層128。第四層128可以用與第一層111相同的材料來構(gòu)成。其它結(jié)構(gòu)都與實施方式1相同，因此有關(guān)描述都省略了。
當(dāng)提供第四層128時，可以減輕在形成第二電極102的過程中對多個內(nèi)層的破壞。
使第四層128的厚度根據(jù)發(fā)出各種發(fā)射顏色的各個發(fā)光元件而各不相同。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。另外，當(dāng)使厚度不相同時，像氧化鉬、氧化釩或氧化錸這樣的金屬氧化物都可以被用作第四層128。此外，還可以使用這些金屬的氮化物或氧氮化物。這是因為當(dāng)使用這些金屬氧化物時即使使其厚度更大些，也不需要增大驅(qū)動電壓。
通過使第四層128更厚些，可以預(yù)期，在形成第二電極102的過程中對內(nèi)層的破壞會減少。
除了第四層128以外，還可以使第一層111的厚度根據(jù)發(fā)出各種發(fā)射顏色的各個發(fā)光元件而各不相同。結(jié)果，除了防止光提取效率減小以外，通過使多個層的厚度不相同，還可以使發(fā)光元件的厚度進(jìn)一步增大且可以減小制造過程中的缺陷。將上述像氧化鉬、氧化釩或氧化錸這樣的金屬氧化物用于第一層111，因為這種金屬氧化物不會增大驅(qū)動電壓。
本發(fā)明，即層的厚度根據(jù)發(fā)出各種發(fā)射顏色的各個發(fā)光元件而各不相同，可以在不對發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)作出任何限制的情況下得到應(yīng)用。結(jié)果，可以防止光提取效率的下降，并且可以增大發(fā)光元件的厚度。此外，通過將金屬氧化物等用作要使其更厚些的層，便使驅(qū)動電壓不會變得更高，而這一點是較佳的。
實施方式3實施方式3描述了一種結(jié)構(gòu)，其中在包括濾色片的發(fā)光器件中使多個層中的任一層的厚度不相同。
如圖16所示，在要分別呈現(xiàn)出紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的光學(xué)特性各不相同的多個區(qū)域中分別設(shè)置有濾色片115R、115G和115B。用已知的材料，通過絲網(wǎng)印刷法、微滴排出法等方法就能形成上述濾色片。圖16示出了在第二電極所在側(cè)102(發(fā)射側(cè))上設(shè)置濾色片105R、105G和105B的情況，而在這種情況下第二電極102需要是透光的。
該發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)如下第一層111R、111G和111B、第二層112R、112G和112B、第三層113R、113G和113B以及第二電極102按順序形成于第一電極101上。因為各種顏色是由濾色片產(chǎn)生的，所以第一到第三層都是用相同的材料形成的。然而，在圖16中，為了對應(yīng)于各種濾色片，第一到第三層記為第一層111R、111G和111B、第二層112R、112G和112B、第三層113R、113G和113B。
使第一到第三層中任一層的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同。在圖16中，第二層112R、112G和112B的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)光線直接穿過第二電極102被識別時，并且當(dāng)光線被第一電極101反射之后又穿過第二電極102再被識別時，有可能防止光提取效率因多個光路之間存在差異而有所減小。
具體來講，當(dāng)光線進(jìn)入第一電極101時，在反射光中產(chǎn)生了相位反轉(zhuǎn)，由此對于反射光和直接光而言產(chǎn)生了光的干涉效應(yīng)。此時，當(dāng)發(fā)光層與反射電極之間的光程(即折射率×距離)是發(fā)射波長的(2m-1)/4倍時(m是給定的正整數(shù))，即，當(dāng)該光程是發(fā)射波長的1/4、3/4、5/4……倍時，光提取效率會增大。同時，當(dāng)該光程是發(fā)射波長的m/2倍時(m是給定的正整數(shù))，即發(fā)射波長的1/2、1、3/2……倍時，光提取效率會減小。
因此，在本發(fā)明的發(fā)光元件中，使第一到第三層中的任一層的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同，從而使得電子空穴復(fù)合的那一層(即發(fā)光層)與反射電極之間的光程(即折射率×距離)是發(fā)射波長的(2m-1)/4倍時(m是給定的正整數(shù))。
具體來講，在第一到第三層中，可以使在電子空穴復(fù)合的那一層與用作反射電極的第一層101之間的層的厚度不相同。然而，并不局限于這種結(jié)構(gòu)，還可以使在電子空穴復(fù)合的那一層與用作透光電極的第二電極102之間的層的厚度不相同。或者，可以使上述兩個層的厚度均不相同。結(jié)果，可以有效地將光線提取到外部。
具體來講，當(dāng)使用蒸鍍掩模通過蒸鍍方法形成第一到第三層且使這些層中的至少一層的厚度不相同的時候，可以使用相同的蒸鍍掩模，而這一點是較佳的。另一方面，如參考文獻(xiàn)1所述，需要光刻處理和蝕刻處理以便使電極的厚度不相同，因此處理的次數(shù)增大了。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，可以在不增大處理次數(shù)的同時，防止光提取效率的減小。
因為要使第一到第三層中的任一層不相同，所以需要使一個層更厚些。因此，本發(fā)明的一個特征是，混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層被用作要使其更厚些的那一層。
通常，當(dāng)發(fā)光元件中的層的厚度變大時，驅(qū)動電壓也會增大，而這一點是不利的。然而，如下文的實施方式所描述的那樣，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將其中混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層用作要使其更厚些的層，便可以使驅(qū)動電壓本身有所下降，這樣即使當(dāng)使該層更厚些時也不會增大驅(qū)動電壓。
通過使第一到第三層中的任一層更厚些，便可以防止第一電極101和第二電極102之間的短路，并且可以提高生產(chǎn)率，而這一點是較佳的。
圖17示出了在第一電極這一側(cè)(發(fā)射側(cè))設(shè)置濾色片的情況，這與圖16不相同。其它結(jié)構(gòu)與圖16相似，因此，有關(guān)描述省略了。如圖17所示，在第一電極這一側(cè)設(shè)置濾色片的情況下，在第一電極下面層疊了用于構(gòu)成薄膜晶體管的一部分的多個絕緣膜。因此，考慮到被這種絕緣膜反射的光，最好使各個層的厚度都不相同。此外，在光線穿過的區(qū)域中，可以除去該絕緣膜。
圖16或17所示的本發(fā)明具有一個特征，即第一到第三層中的至少一層的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同。此時，最好使在電子空穴復(fù)合的那一層(即發(fā)光層)與反射電極之間的層的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同。此外，最好將其中混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層用作要使其更厚的那一層，因為驅(qū)動電壓不會變得很高。
實施方式4實施方式4具體描述了包括濾色片和發(fā)光元件的像素的橫截面結(jié)構(gòu)。參照圖18描述了在用于控制提供給發(fā)光元件的電流的晶體管(驅(qū)動晶體管)是p-溝道薄膜晶體管(TFT)的情況下像素的橫截面結(jié)構(gòu)。本實施方式描述了這樣一種情形，其中發(fā)光元件具有兩個電極即第一電極101和第二電極102，并且第一電極101和第二電極102中其電位可以由晶體管來控制的那一個電極是陽極，而另一個是陰極。
圖18是包括濾色片105R、105G和105B的像素的橫截面圖，所示情形為頂部發(fā)射型，其中TFT 601R、601G和601B都是p-溝道類型，并且發(fā)光元件603中所產(chǎn)生的光是穿過第二電極102被提取出的。在圖18中，發(fā)光元件603的第一電極101電連接到TFT 601R、601G和601B。
TFT 601R、601G和601B是10-200納米厚，且它們的溝道形成區(qū)域是用島形半導(dǎo)體膜構(gòu)成的。非晶半導(dǎo)體膜、結(jié)晶半導(dǎo)體膜和微晶半導(dǎo)體膜中的任一種都可以被用作上述半導(dǎo)體膜。例如，在形成非晶半導(dǎo)體膜的情況下，首先形成非晶半導(dǎo)體膜，并且通過熱處理對其進(jìn)行加熱以使其結(jié)晶化，從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。通過使用加熱爐、激光輻照、由燈代替激光產(chǎn)生的的光輻照(在下文中被稱為燈加熱退火)、或它們的組合，便可以進(jìn)行上述熱處理。
對于激光輻照的情況，可以使用連續(xù)波(CW)激光器或脈沖激光器。
可以進(jìn)行激光輻照，使得激光相對于半導(dǎo)體膜的入射角θ滿足如下的關(guān)系式0°＜θ＜90°。結(jié)果，可以防止激光的干涉。
半導(dǎo)體膜可以用基波的連續(xù)波激光和諧波的連續(xù)波激光來輻照，或者可以用基波的連續(xù)波激光和諧波的脈沖波激光來輻射。通過用多種激光進(jìn)行輻照，便可以補充能量。
對于使用脈沖激光器的情形，脈沖激光器可以按這樣一種重復(fù)頻率來振蕩，使得在已熔化的半導(dǎo)體膜固化之前就發(fā)射下一個脈沖激光。這使得有可能獲得在掃描方向上按順序生長的晶粒。換句話說，可以使用帶有下限重復(fù)頻率的脈沖束，其中該頻率下限被設(shè)置成比熔化的半導(dǎo)體膜固化所需時間要短?？蓪嶋H使用的脈沖光束具有10MHz或更大的重復(fù)頻率。該重復(fù)頻率比通常用于激光結(jié)晶化的幾十到幾百Hz的脈沖激光重復(fù)頻率要高出許多。
在使用加熱爐進(jìn)行又一次熱處理的情況下，在500-550℃的溫度下對非晶半導(dǎo)體膜進(jìn)行加熱，并持續(xù)2-20個小時。此時，在500-550℃的范圍中，可以將溫度設(shè)置成多個階段，以便逐漸地達(dá)到更高的溫度。這是因為在結(jié)晶化過程中可以執(zhí)行所謂的脫氫以減小膜粗糙度，因為在第一低溫加熱過程中釋放出非晶半導(dǎo)體膜中的氫等。當(dāng)在非晶半導(dǎo)體膜上進(jìn)一步形成用于促進(jìn)結(jié)晶化的金屬元素(例如Ni)時，可以降低加熱溫度，這是較佳的。即使在用這種金屬元素進(jìn)行結(jié)晶化的情況下，熱處理也可以在600-950℃的溫度下執(zhí)行。
然而，在形成金屬元素的情況下，要注意金屬元素可能對半導(dǎo)體元件的電學(xué)特性造成不利影響。因此，需要吸除過程來減少或除去金屬元素。例如，可以通過將非晶半導(dǎo)體膜用作吸除接收器，來執(zhí)行上述吸除金屬元素的過程。
在TFT 601R、601G和601B中，提供了用于覆蓋半導(dǎo)體膜的柵極絕緣膜、其中層疊了第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜的柵電極、在該柵電極上的絕緣膜。
TFT 601R、601G和601B都是p-溝道類型，并且半導(dǎo)體膜具有一種單漏極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)只具有一個高濃度雜質(zhì)區(qū)域。或者，TFT 601R、601G和601B可以具有LDD(輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)，其中低濃度雜質(zhì)區(qū)域和高濃度雜質(zhì)區(qū)域都設(shè)置在半導(dǎo)體膜中。
用夾層絕緣膜607來覆蓋TFT 601R、601G和601B，并且在夾層絕緣膜607上形成具有開口部分的斜坡608。第一電極101部分地暴露于斜坡608的開口部分中，并且第一電極101、電致發(fā)光層605R、605G和605B以及第二電極102按順序?qū)盈B在該開口部分中。這些電致發(fā)光層可以用相同的材料來構(gòu)成；然而，在圖中這些電致發(fā)光層仍然被標(biāo)記為電致發(fā)光層605R、605G和605B，以便對應(yīng)于各種濾色片。
電致發(fā)光層605R、605G和605B對應(yīng)于第一到第三層111、112和113，并且使第一到第三層中的任一層的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同。在本實施方式中，各電致發(fā)光層的厚度之間的關(guān)系變?yōu)?05R＜605G＜605B。本實施方式示出了一種頂部發(fā)射類型，因此，可以使與第一電極101最接近的第一層的厚度根據(jù)各種濾色片而各不相同。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，通過將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第一層，便可以防止因厚度更厚而導(dǎo)致驅(qū)動電壓增大。
因為本實施方式中示出了頂部發(fā)射型，所以第一電極101是用不透光材料構(gòu)成的，換句話說，即高反射材料。具體的材料在上述實施方式中已示出。
第二電極102最好是用透光材料構(gòu)成，使用具有高功函數(shù)的物質(zhì)則更佳。具體的材料在上述實施方式中已示出。
另外，因為用于控制電源的晶體管是p-溝道類型，所以連接到TFT 601R、601G和601B的引線可以被用作第一電極101。
第一電極101或第二電極102可以通過濺射方法、蒸鍍方法等形成。
夾層絕緣膜607是用有機(jī)樹脂材料、無機(jī)絕緣材料、或包括Si-O-Si鍵的絕緣體構(gòu)成的，這種包括Si-O-Si鍵的絕緣體是從基于硅氧烷的材料中形成的?；诠柩跬榈慕^緣體具有一種由硅(Si)氧(O)鍵構(gòu)成的骨架，其中包括一種至少含氫的化合物(比如烷基或芳香烴)作為取代基。此外，可以使用氟代基團(tuán)作為取代基。另外，至少含氫和氟代基團(tuán)的化合物也可以被用作取代基。此外，一種被稱為低介電常數(shù)材料(低-k材料)的材料可以被用于夾層絕緣膜607。斜坡608可以用有機(jī)樹脂材料、無機(jī)絕緣材料或基于硅氧烷的絕緣體來構(gòu)成。例如，丙烯酸、聚酰亞胺、聚酰胺等都可以用作有機(jī)樹脂材料，而氧化硅、氮氧化硅等可以用作無機(jī)絕緣材料。特別是，光敏有機(jī)樹脂材料被用于斜坡608，在第一電極101上形成開口部分，使得開口部分的一側(cè)具有傾斜面，該傾斜面具有連續(xù)的曲率。結(jié)果，可以防止第一電極101和第二電極102之間的短路。
在這種像素中，如圖中箭頭所示，可以穿過第二電極102提取從發(fā)光元件603中發(fā)出的光。
接下來，圖19是底部發(fā)射型的像素的橫截面圖，其中TFT 601R、601G和601B都是p-溝道類型，并且發(fā)光元件603中所產(chǎn)生的光線是透過第二電極102提取出來的。
在圖19中，發(fā)光元件603的第一電極101電連接到TFT 601R、601G和601B。另外，在第一電極101上，按順序?qū)盈B了電致發(fā)光層605R、605G和605B以及第二電極102。
TFT 601R、601G和601B可以按照與圖18相同的方式來形成。另外，因為圖19所示的是底部發(fā)射型，所以第一電極101具有透光性，而第二電極102具有不透光性。電極材料可以參照圖18中的第一電極和第二電極的有關(guān)描述。濾色片105R、105G和105B被設(shè)置在基板這一側(cè)(即發(fā)光側(cè))。例如，濾色片105R、105G和105B可以被設(shè)置在基板的背面(即其上沒有形成TFT的表面)。
電致發(fā)光層605R、605G和605B可以按照與圖18所示的電致發(fā)光層相同的方式來形成，并且第一到第三層中的至少一層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。因為圖19示出了底部發(fā)射型，所以可以使與第二電極102最接近的第三層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。在本實施方式中，各電致發(fā)光層的厚度之間的關(guān)系是605R＜605G＜605B。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第三層，由此防止因厚度更厚而使驅(qū)動電壓增大。
在圖19所示的像素中，如圖中箭頭所示，可以透過第二電極102提取出發(fā)光元件613所發(fā)出的光，并且濾色片105R、105G和105B被設(shè)置在發(fā)光側(cè)。
本實施方式可以與上述各個實施方式自由組合。
實施方式5實施方式5具體描述了一種具有濾色片和發(fā)光元件的像素的橫截面結(jié)構(gòu)，其中用于控制提供給發(fā)光元件的電流的晶體管(驅(qū)動晶體管)是n-溝道薄膜晶體管(TFT)。本實施方式描述了發(fā)光元件具有兩個電極的情況，即第一電極是陽極，而第二電極是陰極。
接下來，圖20是頂部發(fā)射型的像素的橫截面圖，其中TFT 611R、611G和611B都是n-溝道類型，并且發(fā)光元件613所產(chǎn)生的光是透過第二電極102進(jìn)行提取的。在圖20中，發(fā)光元件613的第一電極101電連接到TFT 611R、611G和611B。另外，在第一電極101上按順序?qū)盈B了電致發(fā)光層615R、615G和615B以及第二電極102。
TFT 611R、611G和611B可以按照與上述實施方式中的TFT 601R、601G和601B相同的方式來形成。
因為圖20示出了頂部發(fā)射型，所以第一電極101是用不透光材料構(gòu)成的，而第二電極102是用透光材料構(gòu)成的。這些材料可以參照上述各實施方式。另外，用于控制電源的晶體管是n-溝道類型，連接到TFT 611R、611G和611B的引線可以被用作第一電極101。濾色片105R、105G和105B被設(shè)置在第二電極102那一側(cè)。第二電極具有透光性。
電致發(fā)光層615R、615G和615B可以按照與上述實施方式中的電致發(fā)光層605R、605G和605B相同的方式來形成。當(dāng)電致發(fā)光層615除了具有發(fā)光層以外還具有空穴注入層、空穴輸運層、電子輸運層和電子注入層中任意的層時，空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層以及電子注入層按該順序?qū)盈B在第一電極101上，因為第一電極101是陽極。
電致發(fā)光層615R、615G和615B對應(yīng)于第一到第三層111、112和113，并且使第一到第三層中的任何層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。因為本實施方式中所示的是頂部發(fā)射型，所以可以使與第一電極101最接近的第一層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。在本實施方式中，各電致發(fā)光層的厚度之間的關(guān)系是615R＜615G＜615B。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第一層，由此防止因厚度更厚而使驅(qū)動電壓增大。
在圖20所示的像素中，如圖中箭頭所示，可以透過第二電極102提取出發(fā)光元件613所發(fā)出的光，并且濾色片105R、105G和105B被設(shè)置在發(fā)光側(cè)。
接下來，圖21是具有各種發(fā)射顏色的底部發(fā)射型像素的橫截面圖，其中TFT 611R、611G和611B都是n-溝道類型，并且發(fā)光元件613中所產(chǎn)生的光線是透過第一電極101提取出來的。
在圖21中，發(fā)光元件613的第一電極101電連接到TFT 611R、611G和611B。另外，在第一電極101上，按順序?qū)盈B了電致發(fā)光層615R、615G和615B以及第二電極102。
TFT 611R、611G和611B可以按照與上述實施方式相同的方式來形成。另外，因為圖21所示的是底部發(fā)射型，所以第一電極101具有透光性，而第二電極102具有不透光性。電極材料可以參照上述各實施方式。此外，濾色片105R、105G和105B被設(shè)置在第一電極101這一側(cè)。并且第一電極101具有透光性。
電致發(fā)光層615R、615G和615B可以按照與上述實施方式相同的方式來形成，并且使第一到第三層中的任何層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。注意到，當(dāng)電致發(fā)光層615除了具有發(fā)光層以外還具有空穴注入層、空穴輸運層、電子輸運層和電子注入層中任何層時，空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層以及電子注入層按該順序?qū)盈B在第一電極101上，因為第一電極101是陽極。
因為圖21所示的是底部發(fā)射型，所以可以使與第二電極102最接近的第三層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。在本實施方式中，各電致發(fā)光層的厚度之間的關(guān)系是615R＜615G＜615B。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第三層，由此防止因厚度更厚而使驅(qū)動電壓增大。
在圖21所示的像素中，如圖中箭頭所示，可以透過第一電極101提取出發(fā)光元件613所發(fā)出的光，并且濾色片105R、105G和105B被設(shè)置在發(fā)光側(cè)。
本實施方式可以與上述各實施方式自由組合。
實施方式6實施方式6描述了第一到第三層的材料以及各電極的材料。
第一層111是產(chǎn)生空穴的層。例如，含有以下物質(zhì)的層可用作第一層111具有空穴輸運性的物質(zhì)；和相對于具有空穴輸運性的物質(zhì)而言具有電子接受性的物質(zhì)(也就是用作具有空穴輸運性的物質(zhì)的受體的物質(zhì))。優(yōu)選包含相對于具有電子輸運性的物質(zhì)而言具有電子接受性的物質(zhì)，以使摩爾比(即相對于具有空穴輸運性的物質(zhì)而言具有電子接受性的物質(zhì)/具有空穴輸運性的物質(zhì))滿足0.5-2。
具有空穴輸運性的物質(zhì)是指輸運空穴的能力強(qiáng)于輸運電子的能力的物質(zhì)?？墒褂糜袡C(jī)化合物，例如芳族胺化合物，諸如4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯([α]-NPD)、4，4′-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(TPD)、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺(TDATA)、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(MTDATA)和4，4′-二{N-[4-(N，N-二-間-甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯(DNTPD)；酞菁化合物，諸如酞菁(H2Pc)、銅酞菁(CuPc)和氧釩酞菁(VOPc)。其它可以用作具有空穴輸運性的物質(zhì)的例子是咔唑衍生物，諸如4，4′-二(N-咔唑基)聯(lián)苯(CBP)；或芳烴化合物，諸如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(t-BuDNA)。注意，具有空穴輸運性的物質(zhì)不只限于這些材料。
例如，可以使用如氧化鉬、氧化釩或氧化釕之類的金屬氧化物作為相對于具有空穴輸運性的物質(zhì)而言具有電子接受性的物質(zhì)。此外，可以使用金屬氮化物或金屬氧氮化物。相對于具有空穴輸運性的物質(zhì)而言具有電子接受性的物質(zhì)不受限于此。
可通過共蒸發(fā)法形成第一層111，具有空穴輸運性的物質(zhì)和相對于具有空穴輸運性的物質(zhì)而言具有電子接受性的物質(zhì)在該層中混合。具體而言，可通過相同或不同方法的組合來形成第一層111，例如，使用電阻加熱蒸發(fā)的共蒸發(fā)方法、使用電子束蒸發(fā)的共蒸發(fā)方法、使用電阻加熱蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)的共蒸發(fā)方法、使用電阻加熱蒸發(fā)和濺射的形成方法、使用電子束蒸發(fā)和濺射的形成方法等。另外，上述例子是考慮形成包含兩種材料的層時給出的例子；但是，包含三種或更多種材料的層也可以通過相同方法或不同方法的組合來形成。
第一層111可包含其它有機(jī)化合物，例如，紅熒烯。加入紅熒烯可以提高可靠性。
另外，第一層111可以是包含金屬氧化物的層，所述金屬氧化物是例如氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鈷或氧化銅。另外，可以使用金屬氮化物或金屬氧氮化物。
但是，優(yōu)選第一層111由含有上述有機(jī)化合物和金屬氧化物的層形成，因為這樣可以提高導(dǎo)電性。當(dāng)導(dǎo)電性較高時，可以將第一層111制備得厚一些。
第二層112是包括發(fā)光層的層。第二層112可具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。例如，如圖1所示，第二層112除發(fā)光層122外還可包括空穴輸運層121、電子輸運層123和電子注入層124的多層結(jié)構(gòu)，或者是單層的發(fā)光層122。注意，發(fā)光物質(zhì)是具有有利的發(fā)光效率，并且能夠發(fā)射所需發(fā)射波長的光的物質(zhì)。
第二層112優(yōu)選使用具有以下特征的層形成其中發(fā)光物質(zhì)分散在能隙大于發(fā)光物質(zhì)的物質(zhì)的層中。但是，第二層不限于此。此外，能隙是指LUMO能級和HOMO能級之間的能隙。注意，發(fā)光物質(zhì)可以是具有有利的發(fā)光效率，并且能夠發(fā)射所需發(fā)射波長的光的物質(zhì)。
例如，可使用以下物質(zhì)作為用于分散發(fā)光物質(zhì)的物質(zhì)蒽衍生物，諸如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(t-BuDNA)；咔唑衍生物，諸如4，4′-二(N-咔唑基)聯(lián)苯(CBP)；金屬絡(luò)合物，諸如二[2-(2-羥苯基)吡啶合(pyridinato)]鋅(Znpp2)和二[2-(2-羥基苯基)苯并唑合(benzoxazolato)]鋅(ZnBOX)；等等。但是，可用于分散發(fā)光物質(zhì)的物質(zhì)并不特別限于這些物質(zhì)。注意，可通過使用所述結(jié)構(gòu)避免由于發(fā)光物質(zhì)的濃度造成的發(fā)光物質(zhì)發(fā)光的猝滅。
為了得到紅光發(fā)射，例如，可使用以下物質(zhì)4-二氰基亞甲基-2-異丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基(ethenyl)]-4H-吡喃(DCJTI)；4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基]-4H-吡喃(DCJT)；4-二氰基亞甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基]-4H-吡喃(DCJTB)；periflanthene；2，5-二氰基-1，4-二[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基]苯；二[2，3-二(4-氟苯基)喹喔啉(quinoxalinato)合]銥(乙酰丙酮酸根合)(Ir[Fdpq]2(acac))等。但是，本發(fā)明不限于這些材料，能夠發(fā)射光譜峰值在600-680納米的的光的物質(zhì)都可以使用。
為了發(fā)射綠光，可以使用如N，N′-二甲基喹吖啶酮(DMQd)、香豆素6、香豆素545T和三(8-羥基喹啉合(8-quinolinolate))鋁(Alq3)。但是，本發(fā)明不限于這些材料，能夠發(fā)射光譜峰值在500-550納米的的光的物質(zhì)都可使用。
為了得到藍(lán)光發(fā)射，可以使用以下物質(zhì)9，10-二(2-萘基)-叔丁基蒽(t-BuDNA)；9，9′-聯(lián)蒽；9，10-二苯基蒽(DPA)；9，10-二(2-萘基)蒽(DNA)；二(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基苯酚合鎵(BGaq)；二(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基苯酚合鋁(BAlq)；等等。但是，本發(fā)明不限于這些材料，能夠發(fā)射光譜峰值在420-500納米的光的物質(zhì)都可使用。
第三層是產(chǎn)生電子的層113。例如，包含以下物質(zhì)的層可用作第三層113具有電子輸運性的物質(zhì)；和相對于具有電子輸運性的物質(zhì)而言具有電子供給性的物質(zhì)。具有電子輸運性的物質(zhì)是輸運電子的能力強(qiáng)于輸運空穴的能力的物質(zhì)。例如，可以使用金屬絡(luò)合物，諸如(8-羥基喹啉合)鋁(Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉合)鋁(Almq3)、二(10-羥基苯并[h]-喹啉合)鈹(BeBq2)、二(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基苯酚合鋁(BAlq)、二[2-(2-羥基苯基)苯并唑合]鋅(Zn(BOX)2)、二[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑合]鋅(Zn(BTZ)2)。另外，可以使用以下物質(zhì)作為具有電子輸運性的物質(zhì)2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(PBD)；1，3-二[5-(對叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(TAZ)；3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(p-EtTAZ)；紅菲繞啉(BPhen)；浴銅靈(BCP)；4，4′-二(5-甲基苯并唑基-2-基)芪(BzOs)等。但是，具有電子輸運性的物質(zhì)不限于這些材料。
此外，如鋰和銫之類的堿金屬、如鎂和鈣之類的堿土金屬、如鉺和鐿之類的稀土金屬等可用作相對于具有電子輸運性的物質(zhì)而言具有電子供給性的物質(zhì)。但是，相對于具有電子輸運性的物質(zhì)而言具有電子供給性的物質(zhì)不限于此。較佳地，第三層113包括相對于具有電子輸運性的物質(zhì)而言具有電子供給性的物質(zhì)和具有電子輸運性的物質(zhì)，使摩爾比(即相對于具有電子輸運性的物質(zhì)而言具有電子供給性的物質(zhì)/具有電子輸運性的物質(zhì))滿足0.5-2。
另外，第三層113可包含如氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、氧化錫和氧化鈦之類的物質(zhì)。
在上述發(fā)光元件中，優(yōu)選將第三層113中包含的具有電子輸運性的物質(zhì)與第二層112中包含的層中與第三層113接觸的一層中包含的物質(zhì)的電子親合勢之差設(shè)定在2eV或2ev以下，更優(yōu)選為1.5eV或1.5eV以下。當(dāng)?shù)谌龑?13是使用n型半導(dǎo)體制得時，n型半導(dǎo)體的功函數(shù)與第二層112中包括的層中與第三層113接觸的一層中包含的物質(zhì)的電子親合勢之間的差值優(yōu)選等于或小于2eV，更優(yōu)選等于或小于1.5eV。
此外，在第二層112具有堆疊結(jié)構(gòu)的情況中，第二層112中包括的層中與第三層113接觸的一層對應(yīng)于電子注入層124。
第二層112可以是發(fā)光層的單層結(jié)構(gòu)或不具有電子注入層124或其它層的結(jié)構(gòu)。
如上所述，第二層112與第二電極102通過第三層113連接，因此，電子很容易從第二電極102注入到第二層112中。
接著描述電極。第一電極101和第二電極102之一能夠發(fā)射可見光，并且使用導(dǎo)電物質(zhì)制成。因此，光能夠通過上述第一電極101和第二電極102之一向外發(fā)射。
用來形成第一電極101的材料，除了鋁(Al)或如氧化銦錫(ITO)、含有氧化硅的氧化銦錫(下文中也稱為ITSO)或含有2-20％氧化鋅的氧化銦之類的透光材料以外，還可以使用如金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)或鈀(Pd)之類的金屬材料或金屬的堆疊結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)?shù)谝浑姌O必需具有透光性時，可以將金屬材料制備得較薄，成為半透明性的，將透明材料堆疊在該金屬材料上。當(dāng)然，可以使用單層的半透明金屬材料。但是，第一電極的材料不限于這些材料。
用來形成第二電極102的材料，除了如氧化銦錫(ITO)、含有氧化硅的氧化銦錫(ITSO)或含有2-20％氧化鋅的氧化銦之類的透光材料以外，還可以使用如金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)或鈀(Pd)之類的金屬材料或金屬的堆疊結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)?shù)诙姌O必需具有透光性時，可以將金屬材料制備得較薄，成為半透明性的，將透明材料堆疊在該金屬材料上。當(dāng)然，可以使用單層的半透明金屬材料。但是，第二電極的材料不限于這些材料。
可通過濺射、蒸發(fā)等方法形成第一電極101或第二電極102。
如上所述，可以在第三層113和發(fā)光層122之間形成電子輸運層123。在此方式中，可以通過提供電子輸運層123，使發(fā)光層122與第二電極102或第三層113之間的距離增大。因此，可以防止由于金屬引起的光猝滅。電子輸運層123的作用是將注入的電子輸運到發(fā)光層122。
可以使用上述Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、PBD、OXD-7、TAZ、p-EtTAZ、Bphen、BCP等物質(zhì)形成電子輸運層123。不限于這些材料，電子輸運層123可使用具有電子輸運性的物質(zhì)形成，在這類物質(zhì)中電子遷移率大于空穴遷移率。而且，優(yōu)選使用電子遷移率等于或大于10-6cm2/Vs的物質(zhì)形成電子輸運層123。此外，電子輸運層123可具有兩個或多個由上述物質(zhì)制成的層經(jīng)過堆疊形成的多層結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，可以在第二電極102和電子輸運層123之間形成電子注入層124。電子注入層124的作用是幫助空穴從第二電極102注入到電子輸運層123中。另外，因為存在第三層113，不必一定具有電子注入層124。也就是說，第三層113的作用還可以包括幫助電子注入。
在此實施方式中，如上述實施方式中所示，在第一電極101和發(fā)光層122之間形成空穴輸運層121。通過提供空穴輸運層121，可以增大發(fā)光層122與第一電極101或第一層111之間的距離，因此，可以防止由于金屬導(dǎo)致的發(fā)光層中產(chǎn)生的光猝滅。注意到，空穴輸運層121是用作將注入的空穴從第一電極101輸運到發(fā)光層122的層。
上述α-NPD、TPD、TDATA、MTDATA、DNTPD等物質(zhì)可用于空穴輸運層121。但是，空穴輸運層121不特別限于此?？梢允褂蒙鲜鼍哂锌昭ㄝ斶\性的物質(zhì)形成空穴輸運層121，在這些物質(zhì)中空穴遷移率大于電子遷移率。特別地，優(yōu)選使用空穴遷移率等于或大于10-6cm2/Vs的物質(zhì)形成空穴輸運層121?？昭ㄝ斶\層121可具有由兩個或多個包含上述物質(zhì)的層通過堆疊形成的多層結(jié)構(gòu)。
可使用如氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢或氧化錳之類的金屬氧化物形成空穴輸運層121。另外，可使用上述酞菁基化合物(例如，H2Pc，CuPC和VOPc)、芳族胺化合物(例如，DNTPD)或高分子材料(例如，聚(亞乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸酯)混合物(PEDOT/PSS))形成空穴輸運層121。此外，空穴輸運層121可使用上述包含以下物質(zhì)的層形成具有空穴輸運性的物質(zhì)；相對于具有空穴輸運性的物質(zhì)而言具有電子接受性的物質(zhì)。但是，空穴輸運層121不限于這些物質(zhì)。另外，空穴輸運層121還可用作第一層111。
實施方式7實施方式7具體描述了發(fā)光元件中所包括的像素的橫截面結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，用圖3描述了當(dāng)用于控制提供給發(fā)光元件的電流的晶體管(驅(qū)動晶體管)是p-溝道薄膜晶體管(TFT)時像素的橫截面結(jié)構(gòu)。注意到，本實施方式描述了一種情形，其中第一電極101和第二電極102中其電位可由晶體管控制的那個電極是陽極，而另一個電極則是陰極。
圖3是具有RGB的頂部發(fā)射型像素的橫截面圖，其中TFT 601R、601G和601B都是p-溝道類型，并且發(fā)光元件603所產(chǎn)生的光是透過第二電極102提取出的。在圖3中，發(fā)光元件603的第一電極101電連接到TFT 601R、601G和601B。
TFT 601R、601G和601B的厚度是10-200納米，并且溝道形成區(qū)域是用島形半導(dǎo)體膜構(gòu)成的。在上述實施方式中，非晶半導(dǎo)體膜、結(jié)晶半導(dǎo)體膜和微晶半導(dǎo)體膜中的任一種都可以被用作上述半導(dǎo)體膜。例如，在形成非晶半導(dǎo)體膜的情況下，首先形成非晶半導(dǎo)體膜，并且通過熱處理對其進(jìn)行加熱以使其結(jié)晶化，從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。通過使用加熱爐、激光輻照、燈加熱退火、或它們的組合，便可以進(jìn)行上述熱處理。
對于激光輻照的情況，可以使用連續(xù)波(CW)激光器或脈沖激光器。
其它結(jié)晶化條件都與上述實施方式相同。
可以進(jìn)行激光輻照，使得激光相對于半導(dǎo)體膜的入射角θ滿足如下的關(guān)系式0°＜θ＜90°。結(jié)果，可以防止激光的干涉。
半導(dǎo)體膜可以用基波的連續(xù)波激光和諧波的連續(xù)波激光來輻照，或者可以用基波的連續(xù)波激光和諧波的脈沖波激光來輻射。通過用多種激光進(jìn)行輻照，便可以補充能量。
對于使用脈沖激光器的情形，脈沖激光器可以按這樣一種重復(fù)頻率來振蕩，使得在已熔化的半導(dǎo)體膜固化之前就發(fā)射下一個脈沖激光。這使得有可能獲得在掃描方向上按順序生長的晶粒。換句話說，可以使用帶有下限重復(fù)頻率的脈沖束，其中該頻率下限被設(shè)置成比熔化的半導(dǎo)體膜固化所需時間要短?？蓪嶋H使用的脈沖光束具有10MHz或更大的重復(fù)頻率。該重復(fù)頻率比通常用于激光結(jié)晶化的幾十到幾百Hz的脈沖激光重復(fù)頻率要高出許多。
在使用加熱爐進(jìn)行又一次熱處理的情況下，在500-550℃的溫度下對非晶半導(dǎo)體膜進(jìn)行加熱，并持續(xù)2-20個小時。此時，在500-550℃的范圍中，可以將溫度設(shè)置成多個階段，以便逐漸地達(dá)到更高的溫度。這是因為在結(jié)晶化過程中可以執(zhí)行所謂的脫氫以減小膜粗糙度，因為在第一低溫加熱過程中釋放出非晶半導(dǎo)體膜中的氫等。當(dāng)在非晶半導(dǎo)體膜上進(jìn)一步形成用于促進(jìn)結(jié)晶化的金屬元素(例如Ni)時，可以降低加熱溫度，這是較佳的。即使在用這種金屬元素進(jìn)行結(jié)晶化的情況下，熱處理也可以在600-950℃的溫度下執(zhí)行。
然而，在形成金屬元素的情況下，要注意金屬元素可能對半導(dǎo)體元件的電學(xué)特性造成不利影響。因此，需要吸除過程來減少或除去金屬元素。例如，可以通過將非晶半導(dǎo)體膜用作吸除接收器，來執(zhí)行上述吸除金屬元素的過程。
在TFT 601R、601G和601B中，提供了用于覆蓋半導(dǎo)體膜的柵極絕緣膜、其中層疊了第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜的柵極電極、在該柵極電極上的絕緣膜。
TFT 601R、601G和601B都是p-溝道類型，并且半導(dǎo)體膜具有一種單漏極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)只具有一個高濃度雜質(zhì)區(qū)域?；蛘?，TFT 601R、601G和601B可以具有LDD(輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)，其中低濃度雜質(zhì)區(qū)域和高濃度雜質(zhì)區(qū)域都設(shè)置在半導(dǎo)體膜中。
用夾層絕緣膜607來覆蓋TFT 601R、601G和601B，并且在夾層絕緣膜607上形成具有開口部分的斜坡608。第一電極101部分地暴露于斜坡608的開口部分中，并且第一電極101、電致發(fā)光層605R、605G和605B以及第二電極102按順序?qū)盈B在該開口部分中。
電致發(fā)光層605R、605G和605B對應(yīng)于第一到第三層111、112和113，并且使第一到第三層中的任何層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。本實施方式示出了一種頂部發(fā)射類型，因此，與第一電極101最接近的第一層的厚度可以根據(jù)各個濾色片而各不相同。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，通過將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第一層，便可以防止因厚度更厚而導(dǎo)致驅(qū)動電壓增大。注意到，還可以使第三層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。
因為本實施方式所示的是頂部發(fā)射型，所以第一電極101是用不透光材料構(gòu)成的，換句話說，第一電極101是用高反射材料構(gòu)成的。作為具體的示例，可以給出如下金屬材料鋁(Al)，金(Au)，鉑(Pt)，鎳(Ni)，鎢(W)，鉻(Cr)，鉬(Mo)，鐵(Fe)，鈷(Co)，銅(Cu)，鈀(Pd)。此外，可以使用像氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)以及含2-20％的氧化鋅的氧化銦等透光材料的層疊結(jié)構(gòu)。然而，第一電極的材料并不限于此。
第二電極102是用透光材料構(gòu)成的，并且最好是用高功函數(shù)的物質(zhì)構(gòu)成的。具體來講，可以使用氧化銦錫(ITO)、含氧化硅的氧化銦錫(ITSO)以及含2-20％的氧化鋅的氧化銦。另外，可以使用金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)等，它們本身不透光，但將它們制造得足夠薄便可以透光。還可以使用這些材料的層疊結(jié)構(gòu)。然而，第二電極的材料并不限于此。
另外，因為用于控制電源的晶體管的p-溝道類型，所以連接到TFT 601R、601G和601B的引線可以被用作第一電極101。
第一電極101或第二電極102可以通過濺射方法、蒸鍍方法等形成。
夾層絕緣膜607是用有機(jī)樹脂材料、無機(jī)絕緣材料、或基于硅氧烷的絕緣體構(gòu)成的。此外，一種被稱為低介電常數(shù)材料(低-k材料)的材料可以被用于夾層絕緣膜607。
斜坡608可以用有機(jī)樹脂材料、無機(jī)絕緣材料或基于硅氧烷的絕緣體來構(gòu)成。例如，丙烯酸、聚酰亞胺、聚酰胺等都可以用作有機(jī)樹脂材料，而氧化硅、氮氧化硅等可以用作無機(jī)絕緣材料。特別是，光敏有機(jī)樹脂材料被用于斜坡608，在第一電極101上形成開口部分，使得開口部分的一側(cè)具有傾斜面，該傾斜面具有連續(xù)的曲率。結(jié)果，可以防止第一電極101和第二電極102之間的短路。
在這種像素中，如圖中箭頭所示，可以透過第二電極102提取出發(fā)光元件603所發(fā)出的光。
接下來，圖4是具有各種發(fā)射顏色(RGB)的底部發(fā)射型像素的橫截面圖，其中TFT 601R、601G和601B都是p-溝道類型，并且發(fā)光元件603中所產(chǎn)生的光線是透過第二電極102提取出來的。
在圖4中，發(fā)光元件603的第一電極101電連接到TFT 601R、601G和601B。另外，在第一電極101上，按順序?qū)盈B了電致發(fā)光層605R、605G和605B以及第二電極102。
TFT 601R、601G和601B可以按照與圖3相同的方式來形成。另外，因為圖4所示的是底部發(fā)射型，所以第一電極101具有透光性，而第二電極102具有不透光性。電極材料可以參照圖3中的第一電極和第二電極的有關(guān)描述。
電致發(fā)光層605R、605G和605B可以按照與圖3所示的電致發(fā)光層相同的方式來形成，并且第一到第三層中的任何層的厚度根據(jù)RGB各種顏色而各不相同。因為圖4示出了底部發(fā)射型，所以可以使與第二電極102最接近的第三層的厚度根據(jù)各個濾色片而各不相同。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第三層，由此防止因厚度更厚而使驅(qū)動電壓增大。注意到，可以使第一層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。
在圖4所示的像素中，如圖中箭頭所示，可以透過第二電極102提取出發(fā)光元件613所發(fā)出的光。
本實施方式可以與上述各個實施方式自由組合。
實施方式8實施方式8具體描述了在用于控制提供給發(fā)光元件的電流的晶體管(驅(qū)動晶體管)是n-溝道薄膜晶體管(TFT)的情況下像素的橫截面結(jié)構(gòu)。本實施方式描述了第一電極是陰極而第二電極是陽極的情形。
接下來，圖5是頂部發(fā)射型像素的橫截面圖，其中TFT 611R、611G和611B都是n-溝道類型，并且發(fā)光元件613所產(chǎn)生的光是透過第二電極102進(jìn)行提取的。在圖5中，發(fā)光元件613的第一電極101電連接到TFT 611R、611G和611B。另外，在第一電極101上按順序?qū)盈B了電致發(fā)光層615R、615G和615B以及第二電極102。
TFT 611R、611G和611B可以按照與上述實施方式中的TFT 601R、601G和601B相同的方式來形成。
因為圖5示出了頂部發(fā)射型，所以第一電極101是用不透光材料構(gòu)成的，而第二電極102是用透光材料構(gòu)成的。電極材料可以參照上述各實施方式。另外，因為用于控制電流供給的晶體管是n-溝道類型，所以連接到TFT 611R、611G和611B的引線可以被用作第一電極101。
電致發(fā)光層615R、615G和615B可以按照與上述實施方式中的電致發(fā)光層605R、605G和605B相同的方式來形成。當(dāng)電致發(fā)光層615除了具有發(fā)光層以外還具有空穴注入層、空穴輸運層、電子輸運層和電子注入層中的任何層時，空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層以及電子注入層按該順序?qū)盈B在第一電極101上，因為第一電極101是陽極。
電致發(fā)光層615R、615G和615B對應(yīng)于第一到第三層111、112和113，并且使第一到第三層中的任何層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。因為本實施方式中所示的是頂部發(fā)射型，所以可以使與第一電極101最接近的第一層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第一層，由此防止因厚度更厚而使驅(qū)動電壓增大。
在圖5所示的像素中，如圖中箭頭所示，可以透過第二電極102提取出發(fā)光元件613所發(fā)出的光。
接下來，圖6是具有各種發(fā)射顏色(RGB)的底部發(fā)射型像素的橫截面圖，其中TFT 611R、611G和611B都是n-溝道類型，并且發(fā)光元件613中所產(chǎn)生的光線是透過第一電極101提取出來的。
在圖6中，發(fā)光元件613的第一電極101電連接到TFT 611R、611G和611B。另外，在第一電極101上，按順序?qū)盈B了電致發(fā)光層615R、615G和615B以及第二電極102。
TFT 611R、611G和611B可以按照與上述實施方式相同的方式來形成。另外，因為圖6所示的是底部發(fā)射型，所以第一電極101具有透光性，而第二電極102具有不透光性。電極材料可以參照上述各實施方式。
電致發(fā)光層615R、615G和615B可以按照與上述實施方式相同的方式來形成，并且使第一到第三層中的任何層的厚度根據(jù)RGB各種顏色而各不相同。注意到，當(dāng)電致發(fā)光層615除了具有發(fā)光層以外還具有空穴注入層、空穴輸運層、電子輸運層和電子注入層中的任何層時，空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層以及電子注入層按該順序?qū)盈B在第一電極101上，因為第一電極101是陽極。
因為圖6所示的是底部發(fā)射型，所以可以使與第二電極102最接近的第三層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。結(jié)果，可以防止光提取效率的減小。較佳地，將混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層用作第三層，由此防止因厚度更厚而使驅(qū)動電壓增大。注意到，可以使第一層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同。
在圖6所示的像素中，如圖中箭頭所示，可以透過第一電極101提取出發(fā)光元件613所發(fā)出的光。
本實施方式可以與上述各實施方式自由組合。
實施方式9接下來，參照圖7A-7C描述具有發(fā)光元件的像素的等效電路圖。
圖7A是一種像素的等效電路圖，它包括信號線6114；電源線6115；掃描線6116；發(fā)光元件6113；晶體管6110和6111；以及電容器6112，它位于由信號線6114、電源線6115和掃描線6116構(gòu)成的交叉部分處。由信號線驅(qū)動電路向信號線6114輸入視頻信號。晶體管6110可以根據(jù)輸入到掃描線6116的選擇信號，來控制將視頻信號提供給晶體管6111柵極的過程。晶體管6111是驅(qū)動晶體管，它可以根據(jù)視頻信號的電位，來控制將電流提供給發(fā)光元件6113的過程。電容器6112可以保持晶體管6111的柵極和漏極之間的電壓。注意到，圖7A中提供了電容器6112；然而，如果晶體管6111的柵極電容或其它寄生電容可以替代電容器6112，則并不要求提供電容器6112。
圖7B是一種像素的等效電路圖，其中在圖7A所示的像素中附加地提供了晶體管6118和掃描線6119。通過晶體管6118，晶體管6111的柵極和源極的電位可以彼此相等，強(qiáng)制地使得沒有任何電流流入發(fā)光元件6113。因此，子幀周期的長度可以被設(shè)置成短于將視頻信號輸入到所有的像素中的周期。另外，即使在圖7A所示的像素中，根據(jù)驅(qū)動方法，也可能獲得一種沒有任何電流強(qiáng)制性流向發(fā)光元件613的狀態(tài)。
圖7C是一種像素的等效電路圖，其中在圖7B所示的像素中附加地提供了晶體管6125和引線6126。晶體管6125的柵極電位是由引線6126固定的。另外，在電源線6115和發(fā)光元件6113之間，串行連接了晶體管6111和6125。在圖7C中，相應(yīng)地，晶體管6125控制提供給發(fā)光元件6113的電流量，而晶體管6111控制是否向發(fā)光元件6113提供電流。
要注意，本發(fā)明的像素電路的配置并不限于本實施方式。本實施方式可以與上述各實施方式自由組合。
實施方式10具有本發(fā)明的發(fā)光器件的電子設(shè)備包括電視機(jī)(簡單稱為TV或電視接收機(jī))；照相機(jī)，比如數(shù)字照相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)；移動電話(簡單稱為手機(jī))；便攜式信息終端，比如PDA(個人數(shù)字助理)；便攜式游戲機(jī)；用于計算機(jī)的監(jiān)視器；計算機(jī)；聲音再現(xiàn)設(shè)備，比如車載音頻裝置；帶記錄介質(zhì)的圖像再現(xiàn)設(shè)備，比如家用游戲機(jī)等。參照圖8A-8F描述了許多特定的示例。
圖8A所示的便攜式信息終端包括主體9201、顯示部分9202等。本發(fā)明的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示部分9202。結(jié)果，可以提供光提取效率可達(dá)最大且可實現(xiàn)低功耗的便攜式信息終端。
圖8B所示的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)包括顯示部分9701、顯示部分9702等。本發(fā)明的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示部分9701和9702。結(jié)果，可以提供光提取效率可達(dá)最大且可實現(xiàn)低功耗的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
圖8C所示的手機(jī)包括主體9101、顯示部分9102等。本發(fā)明的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示部分9102。結(jié)果，可以提供光提取效率可達(dá)最大且可實現(xiàn)低功耗的手機(jī)。
圖8D所示的便攜式電視機(jī)包括主體9301、顯示部分9302等。本發(fā)明的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示部分9302。結(jié)果，可以提供光提取效率可達(dá)最大且可實現(xiàn)低功耗的便攜式電視機(jī)。本發(fā)明的發(fā)光器件可以應(yīng)用于各種電視機(jī)裝置，比如像手機(jī)這樣的便攜式終端中所嵌入的小尺寸電視、方便攜帶的中等尺寸的電視以及大尺寸電視(例如，40英寸或更大)。
圖8E所示便攜式計算機(jī)包括主體9401、顯示部分9402等。本發(fā)明的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示部分9402。結(jié)果，可以提供光提取效率可達(dá)最大且可實現(xiàn)低功耗的便攜式計算機(jī)。
圖8F所示電視機(jī)包括主體9501、顯示部分9502等。本發(fā)明的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示部分9502。結(jié)果，可以提供光提取效率可達(dá)最大且可實現(xiàn)低功耗的電視機(jī)。
如上所述，通過使用本發(fā)明的發(fā)光器件，可以提供光提取效率可達(dá)最大且可實現(xiàn)低功耗的電子設(shè)備。
示例示例1示例1示出了發(fā)出各種發(fā)射顏色的元件的發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果，這是通過多干涉數(shù)值計算得到的。
首先，圖14示出了光致發(fā)光譜的測量結(jié)果，這是通過在玻璃基板上沉積第二層(為每一種發(fā)射顏色所共有)即發(fā)光層、用紫外線激發(fā)該發(fā)光層、并且測量其發(fā)射光譜從而獲得的。在圖14中，每一種發(fā)射強(qiáng)度都是歸一化的。
然后，圖13示出了通過多干涉數(shù)值計算而獲得的發(fā)射強(qiáng)度的結(jié)果。圖13中發(fā)出紅色光的元件的結(jié)構(gòu)是Al\ITSO\α-NPD:氧化鉬紅熒烯\α-NPD\Alq3(Ir[Fdpq]2acac)\Alq3\BzOS:Li\ITSO，該結(jié)構(gòu)中各層的厚度分別為100nm\10nm\20nm\10nm\40nm\20nm\20nm\20nm\110nm。注意到[:]是指用阻抗加熱蒸鍍過程使多種材料被共同蒸鍍以便混合到一層中，而[\]是指各層被層疊。這些層從左邊起按該順序?qū)盈B。下文也如此。
在這種元件結(jié)構(gòu)中，Al與ITSO對應(yīng)于第一電極101；α-NPD:氧化鉬:紅熒烯與α-NPD對應(yīng)于第一層111；Alq3(Ir[Fdpq]2acac)對應(yīng)于第二層112；Alq3與BzOS:Li對應(yīng)于第三層113；而ITSO對應(yīng)于第二電極102。在該元件結(jié)構(gòu)中，Al與ITSO是通過濺射方法形成的，而其它層是通過蒸鍍方法形成的。
發(fā)出綠色光的元件的結(jié)構(gòu)是Al\ITSO\α-NPD:氧化鉬:紅熒烯\α-NPD\Alq3(DMQd)\Alq3\BzOS:Li\ITSO，該結(jié)構(gòu)中各層的厚度分別為100nm\10nm\120nm\10nm\40nm\20nm\20nm\110nm。在該元件結(jié)構(gòu)中，Al與ITSO是通過濺射方法形成的，而其它層是通過蒸鍍方法形成的。
在該元件結(jié)構(gòu)中，Al與ITSO對應(yīng)于第一電極101；α-NPD:氧化鉬:紅熒烯與α-NPD對應(yīng)于第一層111；Alq3(DMQd)對應(yīng)于第二層112；Alq3與BzOS:Li對應(yīng)于第三層113；而ITSO對應(yīng)于第二電極102。
發(fā)出藍(lán)色光的元件的結(jié)構(gòu)是AI\ITSO\α-NPD:氧化鉬:紅熒烯\α-NPD\tBuDNA\Alq3\BzOS:Li\ITSO，該結(jié)構(gòu)中各層的厚度分別為100nm\10nm\220nm\10nm\40nm\20nm\20nm\110nm。在該元件結(jié)構(gòu)中，Al與ITSO是通過濺射方法形成的，而其它層是通過蒸鍍方法形成的。
在該元件結(jié)構(gòu)中，Al與ITSO對應(yīng)于第一電極101；α-NPD:氧化鉬:紅熒烯與α-NPD對應(yīng)于第一層111；tBuDNA對應(yīng)于第二層112；Alq3與BzOS:Li對應(yīng)于第三層113；而ITSO對應(yīng)于第二電極102。
這些元件結(jié)構(gòu)都是頂部發(fā)射型，并且在發(fā)出每一種發(fā)射顏色的元件中，與第一電極101最接近的α-NPD:氧化鉬:紅熒烯的厚度是各不相同的。
圖13中發(fā)出每一種發(fā)射顏色的元件的發(fā)射強(qiáng)度比圖14要高。換句話說，通過使α-NPD:氧化鉬:紅熒烯的厚度各不相同，提高了發(fā)射強(qiáng)度。結(jié)果，從用于發(fā)出每一種發(fā)射顏色的元件中有效地提取出光線。
示例2在示例1中，本發(fā)明的一個特征是α-NPD:氧化鉬:紅熒烯的厚度較大。因此，在示例2中解釋該厚度與發(fā)光元件的驅(qū)動電壓之間的關(guān)系。
圖9示出了電流密度(mA/cm2)對電壓特征的圖，其中元件結(jié)構(gòu)是ITO\CuPc(20nm)\α-NPB(Xnm)\Alq3:DMQd(37.5nm)\Alq3(37.5nm)\氟化鈣(CaF2)(1nm)\Al(200nm)，α-NPB的厚度X分別是60nm(樣本1)、80nm(樣本2)、100nm(樣本3)、120nm(樣本4)、140nm(樣本5)、160nm(樣本6)。表格1示出了電流密度(mA/cm2)對電壓(V)特征的結(jié)果。
表格1

如圖9所示，隨著α-NPB的厚度增大，電壓也增大。相應(yīng)地，隨著α-NPB的厚度增大，期望的電流密度也增大。
圖10示出了電流密度(mA/cm2)對電壓(V)特征的圖，其中元件結(jié)構(gòu)是ITO\氧化鉬(Xnm)\CuPc(20nm)\α-NPB(40nm)\Alq3:DMQd(37.5nm)\Alq3(37.5nm)\氟化鈣(CaF2)(1nm)\Al(200nm)，氧化鉬的厚度X分別是20nm(樣本7)、50nm(樣本8)、100nm(樣本9)。表格2示出了電流密度(mA/cm2)對電壓(V)特征的結(jié)果。
表格2

如圖10所示，隨著氧化鉬的厚度增大，電壓也增大。相應(yīng)地，隨著氧化鉬的厚度增大，為獲得期望的電流密度所需的驅(qū)動電壓也增大。
已認(rèn)識到，當(dāng)發(fā)光元件的厚度增大時，驅(qū)動電壓也增大。
然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在形成包括有機(jī)化合物和金屬氧化物(即無機(jī)化合物)的層之后，結(jié)果是即使厚度增大，驅(qū)動電壓也不增大。DNTPD被用作有機(jī)化合物，而氧化鉬被用作金屬氧化物，并且用阻抗加熱共同蒸鍍法使這兩種材料被共同蒸鍍，以便形成混合有DNTPD和氧化鉬的層。圖11示出了混合有DNTPD和氧化鉬的層的電流密度(mA/cm2)對電壓(V)特征的圖。注意到，具體的元件結(jié)構(gòu)是ITSO\DNTPD:氧化鉬:紅熒烯(Xnm)\α-NPB(10nm)\Alq3:香豆素6(37.5nm)\Alq3(37.5nm)\LiF(1nm)\Al(200nm)，并且DNTPD:氧化鉬:紅熒烯的厚度X分別是40nm(樣本10)、80nm(樣本11)、120nm(樣本12)、160nm(樣本13)。注意到，通過共同蒸鍍紅熒烯，有可能增大可靠性。表格3示出了電流密度(mA/cm2)對電壓(V)特征的結(jié)果。
表格3

如圖11所示，應(yīng)該理解，即使DNTPD氧化鉬紅熒烯的厚度增大，電壓也不增大并且?guī)缀醣３趾愣āＴ谟糜趫D11的元件中，電壓本身減小了。
圖9和11中所用的元件結(jié)構(gòu)不同于示例1中所用的，因為圖9和11中的元件結(jié)構(gòu)被用于找出在包括有機(jī)化合物和金屬氧化物的層的厚度與驅(qū)動電壓之間存在的關(guān)系。然而，對于上述示例中的元件而言，即使DNTPD:氧化鉬:紅熒烯的厚度增大，驅(qū)動電壓也并不必然變高。在使用一種即使厚度增大其驅(qū)動電壓也無需變高的發(fā)光元件的發(fā)光器件中，可以實現(xiàn)更低的功耗。
另外，通過增大DNTPD:氧化鉬紅熒烯的厚度，可以防止第一電極和第二電極之間發(fā)生短路。結(jié)果，可以提高包括本發(fā)明的元件結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的生產(chǎn)率。
示例3在示例3中，檢查氧化鉬(一種金屬氧化物)、α-NPD(一種具有高空穴輸運性的有機(jī)化合物)和氧化鉬:α-NPD的各種特性。它們構(gòu)成的膜都是通過蒸鍍方法形成的，而氧化鉬:α-NPD則是通過阻抗加熱蒸鍍法共同蒸鍍的。
如表格4所示，氧化鉬:α-NPD(氧化鉬和α-NPD的混合物)的電離電位比氧化鉬和α-NPD的電離電位小約0.1-0.2eV。換句話說，可以理解，空穴注入性得到提高。
表格4

amol/molb電離電位(根據(jù)B39AC-2的測量值)圖12示出了上述這些膜的吸收譜。與只有氧化鉬相比，氧化鉬:α-NPD(被稱為OMOx)的吸收減少了許多。因此，可以理解，通過使用氧化鉬:α-NPD而非只用氧化鉬來構(gòu)成發(fā)光元件，便可以減小光吸收損耗。
如圖12所示，氧化鉬:α-NPD具有一個在500納米附近的新的吸收峰，而氧化鉬和α-NPD在可見光區(qū)域中都沒有特征峰?？梢韵氲剑@是因為在氧化鉬與α-NPD之間形成了一種電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。氧化鉬充當(dāng)受主，而α-NPD充當(dāng)施主。導(dǎo)電性增大了，并且獲得了示例2中所描述的防止驅(qū)動電壓增大的效果，這都是因為形成了該電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。此外，已確認(rèn)除了α-NPD以外，像DNTPD這樣的胺基化合物也可以充當(dāng)施主。像CBP這樣的咔唑衍生物或者像t-BuDNA這樣的芳香烴都可以應(yīng)用。
根據(jù)這些實驗結(jié)果，已認(rèn)識到，通過將有機(jī)化合物與特定的無機(jī)化合物混合起來，便可以獲得協(xié)同效應(yīng)。該效應(yīng)是無法通過單體獲得的。此外，還認(rèn)識到，最好將金屬氧化物氧化鉬用作上述無機(jī)化合物。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，它至少具有呈現(xiàn)出不同發(fā)射顏色的第一和第二發(fā)光元件，所述第一和第二發(fā)光元件各自包括第一電極和第二電極；以及第一層、第二層和第三層，這三層形成于所述第一電極和所述第二電極之間，其中所述第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述第二層用作包括發(fā)光層的層，而所述第三層用作產(chǎn)生電子的層，以及其中所述第一發(fā)光元件的第一層的厚度不同于所述第二發(fā)光元件的第一層的厚度。
2.一種發(fā)光器件，它至少具有呈現(xiàn)出不同發(fā)射顏色的第一和第二發(fā)光元件，所述第一和第二發(fā)光元件各自包括第一電極和第二電極；以及第一層、第二層和第三層，這三層形成于所述第一電極和所述第二電極之間，其中所述第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述第二層用作包括發(fā)光層的層，而所述第三層用作產(chǎn)生電子的層，其中第一層是混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層，以及其中所述第一發(fā)光元件的第一層的厚度不同于所述第二發(fā)光元件的第一層的厚度。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一發(fā)光元件的第一層的厚度不同于所述第二發(fā)光元件的第一層的厚度，使得所述發(fā)光層發(fā)出的光以及所述發(fā)光層發(fā)出且在第一電極上被反射的反射光的光提取效率可以增大。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬氧化物選自由氧化鉬、氧化釩和氧化錸構(gòu)成的組。
5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述有機(jī)化合物選自由4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯；4，4′-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯；4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺；4，4′-二{N-[4-(N，N-二-間-甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯；酞菁；銅酞菁；和氧釩酞菁構(gòu)成的組。
6.一種發(fā)光器件，它至少具有呈現(xiàn)出不同發(fā)射顏色的第一和第二發(fā)光元件，所述第一和第二發(fā)光元件各自包括第一電極和第二電極；以及第一層、第二層、第三層和第四層，這四層形成于所述第一電極和所述第二電極之間，其中所述第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述第二層用作包括發(fā)光層的層，所述第三層用作產(chǎn)生電子的層，而所述第四層用作產(chǎn)生空穴的層，以及其中所述第一發(fā)光元件的第一層的厚度不同于所述第二發(fā)光元件的第一層的厚度。
7.一種發(fā)光器件，它至少具有呈現(xiàn)出不同發(fā)射顏色的第一和第二發(fā)光元件，所述發(fā)光元件各自包括具有不透光性的第一電極和具有透光性的第二電極；以及第一層、第二層、第三層和第四層，這四層形成于所述第一電極和所述第二電極之間，其中所述第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述第二層用作包括發(fā)光層的層，所述第三層用作產(chǎn)生電子的層，而所述第四層用作產(chǎn)生空穴的層，以及其中所述第一層的厚度根據(jù)各種發(fā)射顏色而各不相同，使得所述發(fā)光層發(fā)出的光以及所述發(fā)光層發(fā)出且在第一電極上被反射的反射光的光提取效率可以增大。
8.如權(quán)利要求1、2、6和7中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第二電極包含包括氧化硅的氧化銦錫。
9.一種發(fā)光器件，包括多個晶體管，它們被設(shè)置在由信號線和掃描線構(gòu)成的互聯(lián)部分處；多個第一電極，它們連接到所述多個晶體管；第二電極，它被設(shè)置成與所述多個第一電極相對；多個第一層、多個第二層以及多個第三層，它們形成于所述多個第一電極與所述第二電極之間；其中所述多個第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述多個第二層用作包括發(fā)出第一到第三種光的多種發(fā)光層中的任何發(fā)光層的層，而所述多個第三層用作產(chǎn)生電子的層，以及其中所述多個第一層的厚度根據(jù)發(fā)出第一到第三種光的各個發(fā)光元件而各不相同。
10.一種發(fā)光器件，包括多個晶體管，它們被設(shè)置在由信號線和掃描線構(gòu)成的互聯(lián)部分處；多個第一電極，它們連接到所述多個晶體管；第二電極，它被設(shè)置成與所述多個第一電極相對；多個第一層、多個第二層以及多個第三層，它們形成于所述多個第一電極與所述第二電極之間；其中所述多個第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述多個第二層中的每一層用作包括發(fā)出第一到第三種光的多種發(fā)光層中的至少一種發(fā)光層的層，而所述多個第三層用作產(chǎn)生電子的層，以及其中所述多個第一層分別是混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層，以及其中所述第一層的厚度根據(jù)發(fā)出第一到第三種光的各個發(fā)光元件而各不相同。
11.如權(quán)利要求9和10中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬氧化物是氧化鉬、氧化釩和氧化錸。
12.一種發(fā)光器件，包括多個晶體管，它們被設(shè)置在由信號線和掃描線構(gòu)成的互聯(lián)部分處；多個第一電極，它們連接到所述多個晶體管；第二電極，它被設(shè)置成與所述多個第一電極相對；以及多個第一層、多個第二層、多個第三層和多個第四層，它們形成于所述多個第一電極與所述第二電極之間；其中所述多個第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述多個第二層用作包括發(fā)出第一到第三種光的多種發(fā)光層中的至少一種發(fā)光層的層，所述多個第三層用作產(chǎn)生電子的層，所述多個第四層用作產(chǎn)生空穴的層，以及其中所述多個第一層的厚度根據(jù)發(fā)出第一到第三種光的各個發(fā)光元件而各不相同。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述多個第一層的厚度根據(jù)根據(jù)發(fā)出第一到第三種光的各個發(fā)光元件而各不相同，使得所述發(fā)光層發(fā)出的光以及所述發(fā)光層發(fā)出且在第一電極上被反射的反射光的光提取效率可以增大。
14.如權(quán)利要求9、10和12中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述有機(jī)化合物選自由4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯；4，4′-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯；4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺；4，4′-二{N-[4-(N，N-二-間-甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯；酞菁；銅酞菁；和氧釩酞菁構(gòu)成的組。
15.如權(quán)利要求9、10和12中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第二電極包含包括氧化硅的氧化銦錫。
16.一種發(fā)光器件，包括多種濾色片，它們具有不同的光學(xué)特性；第一電極和第二電極；以及第一層、第二層和第三層，這三層形成于所述第一電極和所述第二電極之間，其中所述第一到第三層中的任何層具有有機(jī)材料和金屬氧化物，以及其中具有有機(jī)材料和金屬氧化物的層的厚度根據(jù)各種光學(xué)特性而各不相同。
17.一種發(fā)光器件，包括多種濾色片，它們具有不同的光學(xué)特性；第一電極和第二電極；以及第一層、第二層和第三層，這三層形成于所述第一電極和所述第二電極之間，其中所述第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述第二層用作包括發(fā)光層的層，而所述第三層用作產(chǎn)生電子的層，其中所述第一層具有有機(jī)材料和金屬氧化物，以及其中所述第一層的厚度根據(jù)各種光學(xué)特性而各不相同。
18.一種發(fā)光器件，包括半導(dǎo)體膜；第一電極和第二電極，它們形成于所述半導(dǎo)體膜上；第一層、第二層和第三層，它們形成于所述第一電極和所述第二電極之間；多種濾色片，它們具有不同的光學(xué)特性并且形成于所述第一電極那一側(cè)；其中所述第一電極具有透光性，其中所述第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述第二層用作包括發(fā)光層的層，而所述第三層用作產(chǎn)生電子的層，其中所述第一層具有有機(jī)材料和金屬氧化物，以及其中所述第一層的厚度根據(jù)各種光學(xué)特性而各不相同。
19.一種發(fā)光器件，包括半導(dǎo)體膜；第一電極和第二電極，它們形成于所述半導(dǎo)體膜上；第一層、第二層和第三層，它們形成于所述第一電極和所述第二電極之間；多種濾色片，它們具有不同的光學(xué)特性并且形成于所述第一電極那一側(cè)；其中所述第二電極具有透光性，其中所述第一層用作產(chǎn)生空穴的層，所述第二層用作包括發(fā)光層的層，而所述第三層用作產(chǎn)生電子的層，其中所述第一層具有有機(jī)材料和金屬氧化物，以及其中所述第一層的厚度根據(jù)各種光學(xué)特性而各不相同。
20.如權(quán)利要求16到19中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述多種濾色片都形成于發(fā)射側(cè)。
21.如權(quán)利要求16到19中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬氧化物選自由氧化鉬、氧化釩和氧化錸構(gòu)成的組。
22.如權(quán)利要求16到19中任一項所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一和第二電極中的至少一個電極包含包括氧化硅的氧化銦錫。
全文摘要
各種發(fā)光元件都具有這樣一個問題，即因發(fā)光元件內(nèi)部存在光散射或光反射而使其光提取效率較低。需要有一種新方法來提高發(fā)光元件的光提取效率。根據(jù)本發(fā)明，在陽極和陰極之間，發(fā)光元件包括第一層，用于產(chǎn)生空穴；第二層，它包括每一種發(fā)光顏色的發(fā)光層；以及第三層，用于產(chǎn)生電子，并且第一層的厚度根據(jù)包括每一種發(fā)光顏色的發(fā)光層在內(nèi)的各層而各不相同。其中混合了有機(jī)化合物和金屬氧化物的層被用作第一層，因此，即使當(dāng)厚度增大時驅(qū)動電壓也不增大，而這一點是較佳的。
文檔編號H05B33/08GK101027942SQ20058003199
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者瀨尾哲史, 熊木大介, 池田壽雄, 坂田淳一郎 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所