CN103367654A - 发光元件，发光装置，和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光元件，发光装置，和电子装置。本发明的一个目的是提供实现高对比度的发光元件。本发明的另一目的是通过使用具有优异对比度的发光元件而提供实现高对比度的发光装置。发光元件具有设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,和所述包含发光物质层包括发光层,包含第一有机化合物层,和包含第二有机化合物层。第一电极具有光传导性能,和所述包含第一有机化合物层和所述包含第二有机化合物层设置在第二电极和发光层之间。另外,第一有机化合物的颜色和第二有机化合物的颜色是互补的。

Description

发光元件,发光装置,和电子装置
本申请是申请日为2007年3月8日、申请号为200710085863.3、发明名称为“发光元件，发光装置，和电子装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电流-激发发光元件。另外,本发明涉及分别具有发光元件的发光装置和电子装置。
背景技术
近年来,已经积极研究和开发使用发光有机化合物的发光元件。该发光元件的基本结构通过将包含发光有机化合物层插入一对电极之间而形成。通过向该元件施加电压,电子和空穴被分开地从所述电极对注入包含发光有机化合物层,和电流流动。然后,这些载体(电子和空穴)的复合造成发光有机化合物处于激发态和在激发态返回至基态时发光。由于这种机理,如上所述的发光元件称作电流-激发发光元件。
应该注意,通过有机化合物形成的激发态可以是单重峰激发态或三重峰激发态。单重峰激发态的光发射称作荧光,和三重峰激发态的光发射称作磷光。
这种发光元件的一个大的优点在于,发光元件可被制成薄和重量轻的,因为发光元件由厚度,例如,约0.1μm的有机薄膜形成。另外,非常高的响应速度是另一优点,因为载体注射和光发射之间的时间是约1μsec或更低。这些特性被认为适用于平板显示元件。
这种发光元件成型为膜形状。因此,平面发射可容易地通过形成大面积元件而得到。该特性在以白炽灯或LED为代表的点光源中,或以荧光灯为代表的线光源中难以得到。因此,上述发光元件还具有作为适用于照明等的平面光源的高实用价值。
对于如上所述的发光元件,一般来说,至少一对电极使用光迁移材料形成和另一对使用各种材料形成。发光物质的光发射经过使用光迁移材料形成的电极和被提取至外部。
但如果具有高反射率的材料用于其它电极(不使用光迁移材料形成的电极),那么问题在于,使用具有高反射率的材料形成的电极也反射来自外部源的光,和因此,对比度下降。
为了解决对比度下降的问题,已经提出了一种结构,其中偏振元件,四分之一波板,或类似物被提供在发光元件的外部。
但偏振元件或波板的使用由于波板的波长依赖性和视角依赖性而造成色度特性变化之类的问题。另外,所提供的元件如偏振元件和波板增加成本和使制造工艺复杂,这也是一个问题。
发明内容
鉴于前述问题,本发明的一个目的是提供一种实现高对比度的发光元件。更具体地,本发明的一个目的是提供一种可容易地制造的具有高对比度的发光元件。另外,本发明的另一目的是通过使用具有优异的对比度的发光元件而提供实现高对比度的发光装置。
根据预定的研究,本发明人已经发现,在具有光传导性能的第一电极和第二电极之间有一层发光层的发光元件中,将能够吸收可见光层提供在发光层和第二电极之间,可实现这些目的。本发明人还发现,如果第二电极的反射率高,本发明尤其有效。
换句话说,本发明发光元件的一个特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,包含第一有机化合物层,和包含第二有机化合物层;第一电极具有光传导性能;包含第一有机化合物层和包含第二有机化合物层设置在第二电极和发光层之间;和第一有机化合物的颜色和第二有机化合物的颜色是互补的。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,包含第一有机化合物层,和包含第二有机化合物层;第一电极具有光传导性能;包含第一有机化合物层和包含第二有机化合物层设置在第二电极和发光层之间;和第一有机化合物具有在大于或等于380nm和低于540nm的波长范围内的吸收峰,和第二有机化合物具有在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长范围内的吸收峰。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,包含第一有机化合物层,和包含第二有机化合物层;第一电极具有光传导性能;包含第一有机化合物层和包含第二有机化合物层设置在第二电极和发光层之间;第一有机化合物是3,4,9,10-苝四羧酸衍生物,1,4,5,8,-萘四羧酸衍生物,并四苯衍生物,或镍配合物中的任何物质;和第二有机化合物是酞菁衍生物,并五苯衍生物,3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑衍生物,或紫蒽酮衍生物中的任何物质。
在以上结构中,优选的是,包含导电材料的第三层被提供在包含第一有机化合物层和包含第二有机化合物层之间。作为导电材料,给出氧化锡铟,包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟,包含氧化钨和氧化锌的氧化锡铟,或类似物。
在以上结构中,优选的是,包含半导体材料的第三层被提供在包含第一有机化合物层和包含第二有机化合物层之间。作为半导体材料,给出氧化钛,氧化钒,氧化铌,氧化钼,氧化钨,氧化铼,氧化钌,氧化钴,氧化镍,氧化锌,氧化铜,氧化锡,硫化锌,氮化镓,氮化铝镓,或类似物。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,N-型半导体层和P-型半导体层;第一电极,发光层,N-型半导体层,P-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能,和N-型半导体层的颜色和P-型半导体层的颜色是互补的。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,N-型半导体层和P-型半导体层;第一电极,发光层,N-型半导体层,P-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能,和N-型半导体层具有在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内的吸收峰,和P-型半导体层具有在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内的吸收峰。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,N-型半导体层和P-型半导体层;第一电极,发光层,N-型半导体层,P-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能;N-型半导体层包含3,4,9,10-苝四羧酸二酸酐,3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,1,4,5,8-萘四羧酸二酸酐,或1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺中的任何物质;和P-型半导体层包含酞菁,铜酞菁,锌酞菁,氧钒基酞菁,钛氧基酞菁,镍酞菁,并五苯,或6,13-二苯基并五苯中的任何物质。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,N-型半导体层和P-型半导体层;第一电极,发光层,N-型半导体层,P-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能,和N-型半导体层具有在大于或等于5400nm和低于760nm的波长区域内的吸收峰,和P-型半导体层具有在大于或等于380nm和低于或等于540nm的波长区域内的吸收峰。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,N-型半导体层和P-型半导体层;第一电极,发光层,N-型半导体层,P-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能;N-型半导体层包含任何的(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)铜,(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)锌,全氟并五苯,或3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑;和P-型半导体层包含任何的并四苯,5,12-二苯基并四苯,或红荧烯。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,P-型半导体层和N-型半导体层;第一电极,发光层,P-型半导体层,N-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能,和P-型半导体层的颜色和N-型半导体层的颜色是互补的。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,P-型半导体层和N-型半导体层;第一电极,发光层,P-型半导体层,N-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能,和P-型半导体层具有在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内的吸收峰,和N-型半导体层具有在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内的吸收峰。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,P-型半导体层和N-型半导体层;第一电极,发光层,P-型半导体层,N-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能;P-型半导体层包含任何的并四苯,5,12-二苯基并四苯,或红荧烯；和N-型半导体层包含任何的(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)铜,(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)锌,全氟并五苯,或3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,P-型半导体层和N-型半导体层;第一电极,发光层,P-型半导体层,N-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能,和P-型半导体层具有在大于或等于540nm和低于760nm的波长区域内的吸收峰,和N-型半导体层具有在大于或等于380nm和低于或等于540nm的波长区域内的吸收峰。
本发明发光元件的另一特征是包括设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层,其中包含发光物质层包括发光层,P-型半导体层和N-型半导体层;第一电极,发光层,P-型半导体层,N-型半导体层,和第二电极按照该顺序形成;第一电极具有光传导性能;P-型半导体层包含任何的酞菁,铜酞菁,锌酞菁,氧钒基酞菁,钛氧基酞菁,镍酞菁,并五苯,或6,13-二苯基并五苯；和N-型半导体层包含任何的3,4,9,10-苝四羧酸二酸酐,3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,1,4,5,8-萘四羧酸二酸酐,或1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺。
在以上结构中,优选的是,包含导电材料的第三层被提供在P-型半导体层和N-型半导体层之间。作为导电材料,给出氧化锡铟,包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟,包含氧化钨和氧化锌的氧化锡铟,或类似物。
另外,在以上结构中,优选的是,包含半导体材料的第三层被提供在P-型半导体层和N-型半导体层之间。作为半导体材料,给出氧化钛,氧化钒,氧化铌,氧化钼,氧化钨,氧化铼,氧化钌,氧化钴,氧化镍,氧化锌,氧化铜,氧化锡,硫化锌,氮化镓,氮化铝镓,或类似物。
另外,在以上结构中,优选的是,P-型半导体层进一步包含受体材料。作为受体材料,给出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷,氯醌,或类似物。另外,给出过渡金属氧化物。例如,可以使用氧化钒,氧化铌,氧化钽,氧化铬,氧化钼,氧化钨,氧化锰,氧化铼,或类似物。
另外,在以上结构中,优选的是,N-型半导体层进一步包含给体材料。作为给体材料,给出碱金属,碱土金属,稀土金属,或属于周期表第13族的金属。例如,可以使用锂(Li),铯(Cs),镁(Mg),钙(Ca),镱(Yb),或铟(In)。
另外,本发明包括具有上述在其分类中的发光元件的发光装置。在本说明书中的发光装置包括图像显示装置,发光装置,或光源(包括光装置)。另外,本发明发光装置包括所有的以下模块:其中连接或如FPC(柔性印刷电路),TAB(带自动粘结)带或TCP(带载体包装)被连接到具有发光元件的板上的模块;在TAB带或TCP的末端具有印刷线路板的模块;和其中IC(集成电路)通过COG(在玻璃上的芯片)方法被直接安装至发光元件上的模块。
另外,本发明包括在其分类中使用本发明发光元件用于显示部分的电子装置。因此,本发明电子装置的一个特征包括具有上述发光元件的显示部分和用于控制发光元件的光发射的控制器。
本发明的发光元件具有在发光区域和电极之间的吸收光发射层,因此,可减少被电极反射的光,和可实现高对比度。
另外,本发明的发光装置具有对比度优异的发光元件,因此,可实现高对比度。
另外,本发明的发光元件可提高对比度,无需在元件的外部使用偏振板,四分之一波板,或类似物。为此,对比度可被提高而不增加制造步骤的数目。另外,因为无需使用偏振板,四分之一波板,或类似物,具有高对比度的发光元件可在低成本下制造。
附图说明
在附图中:
图1是解释本发明发光元件的图;
图2是解释本发明发光元件的图;
图3是解释本发明发光元件的图;
图4是解释本发明发光元件的图;
图5A和5B分别为解释本发明发光装置的图;
图6是解释本发明发光装置的图;
图7A至7D分别为解释本发明电子装置的图;
图8是解释本发明发光元件的图;
图9是解释本发明发光元件的图;
图10是解释实施方案1和2的发光元件的图;
图11显示在实施方案1中制造的元件的电流效率-亮度特性;
图12显示在实施方案1中制造的元件的电流-电压特性;
图13显示在实施方案1中制造的元件的发射光谱;
图14显示用于实施方案1的材料的吸收光谱;
图15显示在实施方案2中制造的元件的电流效率-亮度特性;
图16显示在实施方案2中制造的元件的电流-电压特性;
图17显示在实施方案2中制造的元件的发射光谱;和
图18显示用于实施方案2的材料的吸收光谱。
具体实施方式
本发明的实施模式以下参考附图详细描述。但本发明不局限于以下描述,且本领域熟练技术人员可容易理解,模式和细节可按照各种方式改变而不背离本发明的主旨和范围。因此,本发明不应理解为局限于以下对实施模式的描述。
应该注意,在本说明书中,″组合物″不仅表示两种材料的简单混合物,而且表示多种材料的混合物,只要在材料之间给定和接受电荷。
(实施模式1)
本发明发光元件具有设置在第一电极和第二电极之间的包含发光物质层。包含发光物质层包括发光层,第一层,和第二层。第一电极具有光传导性能,和第一层和第二层设置在第二电极和发光层之间。在该实施模式中将描述在本发明发光元件中所包括的第一层和第二层。
第一层和第二层分别包含在可见光区域中具有吸收峰的有机化合物,和是能够吸收可见光层。第一层包含第一有机化合物,和第二层包含第二有机化合物。第一有机化合物的颜色和第二有机化合物的颜色是互补的。为此,第一层和第二层的叠层可吸收在宽波长区域内的可见光。具体地,第一有机化合物具有在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内的吸收峰,和第二有机化合物具有在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内的吸收峰。
作为包含在第一层中的第一有机化合物,可以使用各种材料,只要该材料是在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内具有吸收峰的有机化合物。尤其是,优选使用具有优异的载体迁移性能的有机化合物。具体地,给出3,4,9,10-苝四羧酸衍生物,1,4,5,8-萘四羧酸衍生物,并四苯衍生物,镍配合物,或类似物。例如,给出3,4,9,10-苝四羧酸二酸酐(简称:PTCDA),3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(简称:PTCDI),N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(简称:Me-PTCDI),1,4,5,8-萘四羧酸二酸酐(简称:NTCDA),1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺(简称:NTCDI),并四苯,5,12-二苯基并四苯,红荧烯,N,N'-亚二水杨基乙二胺根合镍(II)(简称:[Ni(salen)]),N,N'-亚二水杨基-o-亚苯基二胺根合镍(II)(简称:[Ni(saloph)]),或类似物。以下给出这些有机化合物的结构式。
[化学结构式1]
Figure BDA00003514795900091
作为包含在第二层中的第二有机化合物,可以使用各种材料,只要该材料是在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内具有吸收峰的有机化合物。尤其是,优选使用具有优异的载体迁移性能的有机化合物。具体地,给出酞菁衍生物,并五苯衍生物,3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑衍生物,紫蒽酮衍生物,或类似物。例如,给出酞菁(简称:H2Pc),铜酞菁(简称:CuPc),锌酞菁(简称:ZnPc),氧钒基酞菁(简称:VOPc),钛氧基酞菁(简称:TiOPc),镍酞菁(简称:NiPc),(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)铜(简称:F16-CuPc),(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)锌(简称:F16-ZnPc),并五苯,6,13-二苯基并五苯,全氟并五苯,3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑(简称:PTCBI,还称作二苯并咪唑[2,1-a:2',1'-a]蒽[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-10,21-二酮),紫蒽酮,异紫蒽酮,或类似物。以下给出这些有机化合物的结构式。
Figure BDA00003514795900111
[化学结构式3]
Figure BDA00003514795900121
第一层和第二层被提供在与其中提供具有光传导性能的电极(第一电极)的发光层那面相对的发光层的面上。换句话说,第一层和第二层被提供在与从中将来自发光层的光发射提取至外部的电极(第一电极)那面相对的面上。因此,如果第二电极具有高反射率,第一层和第二层可吸收从发光层发出的光和来自外部源的光。这样,可减少被第二电极反射的光且可提高发光元件的对比度。
通过制造厚的第一层和/或第二层,可增加在可见光区域中的吸光率。如果在可见光区域中的吸光率增加,从发光层发出的光可被较好地吸收。这样,发光元件的对比度可得到更加改进。
另外,给体材料或受体材料可被加入第一层和/或第二层中。通过加入给体材料或受体材料,可提高导电率和可减小发光元件的驱动电压。如果制造厚的第一层和/或第二层,尤其,驱动电压的增加可通过加入给体材料或受体材料而被抑制。这样,可在抑制驱动电压增加的同时进一步提高对比度。
作为给体材料,可以使用碱金属,碱土金属,稀土金属,属于周期表第13族的金属,或这些的氧化物或碳酸盐。具体地,可以使用锂(Li),铯(Cs),镁(Mg),钙(Ca),镱(Yb),铟(In),氧化锂(LiOx),碳酸铯(CsCO3),或类似物。
另外,作为受体材料,可给出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ),氯醌,或类似物。
另外,作为受体材料,可给出过渡金属氧化物。另外,可给出属于周期表第4至8族的金属的氧化物。具体地,氧化钒,氧化铌,氧化钽,氧化铬,氧化钼,氧化钨,氧化锰,和氧化铼是优选的,因为其电子接受性能高。其中,氧化钼是尤其优选的,因为它在空气中稳定和其吸湿性能低使得它可被容易处理。
应该注意,叠放第一层和第二层的顺序并不特别限定。例如,具有光传导性能的电极(第一电极),发光层,第一层,第二层,和第二电极可按照该顺序提供。另外,具有光传导性能的电极(第一电极),发光层,第二层,第一层,和第二电极可按照该顺序提供。
另外,包含半导体材料或导电材料层可被提供在第一层和第二层之间。作为导电材料,例如,给出氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物。另外,例如,可以使用金属如铝(Al)或银(Ag)的膜,其厚度为1至50nm,优选约5至20nm,这样具有光传导性能。另外,作为半导体材料,给出氧化钛(TiOx),氧化钒(VOx),氧化铌(NbOx),氧化钼(MoOx),氧化钨(WOx),氧化铼(ReOx),氧化钌(RuOx),氧化钴(CoOx),氧化镍(NiOx),氧化锌(ZnOx),氧化铜(CuOx),氧化锡(SnOx),硫化锌(ZnS),氮化镓(GaN),氮化铝镓(AlGaN),或类似物。
任何方法,湿方法或干方法,可用于形成第一层和第二层。例如,可以使用真空蒸发方法,喷墨方法,旋涂方法,或类似方法。
该实施模式可与其它实施模式适当组合。
(实施模式2)
在该实施模式中,参考图1描述发光元件的一种模式,该模式具有描述于实施模式1的吸收可见光层。
本发明发光元件具有在一对电极之间的多个层。所述多个层是由具有高载体注射性能的材料和具有高载体迁移性能的材料形成层叠放的组合,这样发光区域在离开电极的区域中形成,即,载体的复合在离开电极的区域中进行。以下,在电极之间形成层称作包含发光物质层。
在该实施模式中,发光元件包括第一电极102,第一层103,第二层104,按序叠放在第一电极102上的第三层105,和被提供在其上的第二电极106。应该注意,以下描述作为阳极的第一电极102和作为阴极的第二电极106。
基材101用作发光元件的基底。作为基材101,可使用,例如玻璃,塑料,或类似物。可以使用除此之外的其它材料,只要该材料在制造发光元件的工艺中用作基底。
优选的是,第一电极102是具有高光传导性能的电极。另外,优选使用分别具有高自由能(具体地,4.0eV或更多)的金属,合金,导电化合物,或其混合物,或类似物。具体地,例如,给出氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物。这些导电金属氧化物膜通常通过溅射而形成,但也可通过使用溶胶-凝胶方法或类似方法而形成。例如,氧化锌铟(IZO)可通过溅射方法使用其中1至20wt％氧化锌被加入氧化铟中的靶而形成。包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)可通过溅射方法使用包含氧化钨0.5至5wt％和氧化锌0.1至1wt％(相对氧化铟)的靶而形成。除了这些,可以使用金(Au),铂(Pt),镍(Ni),钨(W),铬(Cr),钼(Mo),铁(Fe),钴(Co),铜(Cu),钯(Pd),氮化物金属材料(如氮化钛:TiN)或类似物以形成具有厚度1至50nm,优选约5至20nm的膜,这样用作第一电极102。
第一层103是包含发光物质层。第一层103可构成为单层,或多个层可被叠放以形成第一层103。层状结构并不特别限定,和分别由具有高电子迁移性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,具有高电子注射性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,偶极材料(具有高电子迁移和空穴迁移性能的材料)和类似物形成层可被合适地组合。例如,空穴迁移层,空穴迁移层,空穴阻断层,发光层,电子迁移层,电子注射层,和类似层可被合适地组合以构成第一层103。以下给出用于形成每层的特定材料。
空穴迁移层是包含具有高空穴迁移性能的材料层。作为具有高空穴迁移性能的材料,可以使用氧化钼(MoOx),氧化钒(VOx),氧化钌(RuOx),氧化钨(WOx),氧化锰(MnOx),或类似物。另外,可使用酞菁-基化合物如酞菁(H2Pc)或铜酞菁(CuPc),高分子如聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT/PSS),或类似物以形成空穴迁移层。
另外,作为空穴迁移层,可以使用包含受体材料的具有高空穴迁移性能的材料的复合材料。应该注意,通过使用包含受体材料的具有高空穴迁移性能的材料,可选择用于形成电极的材料而不顾其自由能。换句话说,除了具有高自由能的材料,也可使用具有低自由能的材料作为第一电极102。作为受体材料,可给出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ),氯醌,或类似物。另外,给出过渡金属氧化物。另外,可给出属于周期表第4至8族的金属的氧化物。具体地,氧化钒,氧化铌,氧化钽,氧化铬,氧化钼,氧化钨,氧化锰,和氧化铼是优选的,因为其电子接受性能高。其中,氧化钼是尤其优选的,因为它在空气中稳定和其吸湿性能低使得它可被容易处理。
作为用于复合材料的有机化合物,可以使用各种化合物如芳族胺化合物,咔唑衍生物,芳族烃,和高分子化合物(如低聚物,树枝聚体,或聚合物)。用于复合材料的有机化合物优选为具有高空穴迁移性能的有机化合物。具体地,优选使用具有空穴迁移率10-6cm2/Vs或更高的材料。也可使用除此之外的其它材料,只要该材料具有高于电子迁移性能的空穴迁移性能。以下具体地给出可用于复合材料的有机化合物。
例如,以下可作为芳族胺化合物而给出:
N,N'-二(4-甲基苯基)(p-甲苯基)-N,N'-二苯基-p-亚苯基二胺(简称:DTDPPA);4,4'-二[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB);4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]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);和类似物。
作为可用于复合材料的咔唑衍生物,可具体给出以下:
3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA1);3,6-二[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);和类似物。
另外,也可使用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-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(简称:CzPA);1,4-二[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯;或类似物。
作为可用于复合材料的芳族烃,例如可给出以下: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,9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(简称:DPPA);2-叔丁基-9,10-二(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);9,10-二(4-甲基-1-萘基)蒽(简称:DMNA);9,10-二[2-(1-萘基)苯基]-2-叔丁基-蒽;9,10-二[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'-二(2-苯基苯基)-9,9'-联蒽;10,10'-二[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽;蒽;并四苯;红荧烯;苝;2,5,8,11-四(叔丁基)苝;和类似物。除了这些,也可使用并五苯,蔻,或类似物。尤其是,具有空穴迁移率1x10-6cm2/Vs或更高和具有14至42个碳原子的芳族烃是尤其优选的。
可用于复合材料的芳族烃可具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基基团的芳族烃,例如给出以下:4,4'-二(2,2-二苯基乙烯基)联苯(简称:DPVBi);9,10-二[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称:DPVPA);和类似物。
另外,也可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)。
空穴迁移层是包含具有高空穴迁移性能的材料层。作为具有高空穴迁移性能的材料,例如,可以使用芳族胺化合物如4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB或α-NPD),N,N'-二(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1'-联苯]-4,4'-二胺(简称:TPD),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),或4,4'-二[N-(螺-9,9'-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称:BSPB)。这些材料主要分别为具有空穴迁移率10-6cm2/Vs或更高的材料。但也可使用除此之外的其它材料,只要其空穴迁移性能高于电子迁移性能。包含具有高空穴迁移性能的材料层不限于单层,和包含前述材料的两层或多层可被叠放。
发光层是包含具有高发光性能的材料层,和可由各种材料制成。例如,具有高发光性能的材料可自由地与具有高载体迁移性能和良好膜质量的材料(即,难以结晶的材料),如三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq),2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称:t-BuDNA),或4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)组合。具体地,具有高发光性能的材料可以是单重峰发光材料(荧光材料)如N,N'-二甲基喹吖啶酮(简称:DMQd),N,N'-二苯基喹吖啶酮(简称:DPQd),香豆素6,4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(p-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(简称:DCM1),4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛里定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(简称:DCM2),9,10-二苯基蒽,5,12-二苯基并四苯(简称:DPT),苝,或红荧烯,或三重峰发光材料(磷光材料)如二[2-(2'-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶根合-N,C3']铱(乙酰基丙酮)(简称:Ir(btp)2(acac))。但因为Alq和DNA是具有高发光性能的材料,第三层105可由这些材料中的仅一种而形成。
电子迁移层是包含具有高电子迁移性能的材料层。例如,可以使用包含具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物,如三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq),三(4-甲基-8-喹啉醇根合)铝(简称:Almq3),二(10-羟基苯并[h]-喹啉根合)铍(简称:BeBq2),或二(2-甲基-8-喹啉醇根合)(4-苯基苯酚)铝(简称:BAlq)层。另外,可以使用具有
Figure BDA00003514795900181
唑-基或噻唑-基配体的金属配合物,如二[2-(2-羟基苯基)苯并
Figure BDA00003514795900182
唑根合]锌(简称:Zn(BOX)2)或二[2-(2-羟基苯基)-苯并噻唑根合]锌(简称:Zn(BTZ)2)。除了金属配合物,也可使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA00003514795900183
二唑(简称:PBD),1,3-二[5-(p-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA00003514795900184
二唑-2-基]苯(简称:OXD-7),3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(简称:TAZ),浴菲咯啉(简称:BPhen),浴铜灵(简称:BCP),或类似物。本文所述的材料主要分别为具有电子迁移率10-6cm2/Vs或更高的材料。电子迁移层可由除上述之外的其它材料形成,只要该材料具有高于空穴迁移性能的电子迁移性能。另外,电子迁移层不限于单层,和由前述材料制成的两层或多层可被叠放。
另外,可提供电子注射层。作为电子注射层,可以使用碱金属,碱土金属,或其化合物如氟化锂(LiF),氟化铯(CsF),或氟化钙(CaF2)。例如,可以使用包含碱金属,碱土金属,或其化合物的具有电子迁移性能的材料,如包含镁(Mg)的Alq层。通过使用包含碱金属或碱土金属的具有电子迁移性能的材料层,作为第二层104的N-型半导体层的电子注射有效地进行,这是优选的。
第二层104是N-型半导体层。作为第二层104,在可见光区域具有吸收峰的描述于实施模式1的有机化合物可用于形成用作N-型半导体层。第二层104不限于单层,和多个层可被叠放形成第二层104。
第三层105是P-型半导体层。作为第三层105,在可见光区域具有吸收峰的描述于实施模式1的有机化合物可用于形成用作P-型半导体层。第三层105不限于单层,和多个层可被叠放形成第三层105。
优选的是,第二层104的颜色和第三层105的颜色是互补的。换句话说,优选的是,构成第二层104的材料之一或构成第三层105的材料在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内具有吸收峰和另一材料在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内具有吸收峰。
更具体地,如果在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第二层104,优选的是,在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第三层105。在如上组合的情况下,例如,3,4,9,10-苝四羧酸二酸酐(简称:PTCDA),3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(简称:PTCDI),N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(简称:Me-PTCDI),1,4,5,8-萘四羧酸二酸酐(简称:NTCDA),1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺(简称:NTCDI),或类似物可用作第二层104。作为第三层105,可以使用酞菁(简称:H2Pc),铜酞菁(简称:CuPc),锌酞菁(简称:ZnPc),氧钒基酞菁(简称:VOPc),钛氧基酞菁(简称:TiOPc),镍酞菁(简称:NiPc),并五苯,6,13-二苯基并五苯,或类似物。
另外,如果在大于或等于540nm和低于760nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第二层104,优选的是,在大于或等于380nm和低于或等于540nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第三层105。在如上组合的情况下,例如,(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)铜(简称:F16-CuPc),(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)锌(简称:F16-ZnPc),全氟并五苯,3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑(简称:PTCBI),或类似物可用作第二层104。作为第三层105,可以使用并四苯,5,12-二苯基并四苯,红荧烯,或类似物。
由于如上的结构,一堆第二层104和第三层105可吸收宽波长区域内的可见光。这样,可减少被第二电极106反射的光且可提高发光元件的对比度。
应该注意,N-型半导体层可被进一步添加给体材料。N-型半导体层的导电率可通过加入给体材料而增加,这样可降低发光元件的驱动电压。作为给体材料,可以使用碱金属,碱土金属,稀土金属,属于周期表第13族的金属,或它们的氧化物或碳酸盐。具体地,优选使用锂(Li),铯(Cs),镁(Mg),钙(Ca),镱(Yb),铟(In),氧化锂(LiOx),碳酸铯(CsCO3),或类似物。
另外,P-型半导体层可被进一步添加受体材料。P-型半导体层的导电率可通过加入受体材料而增加,这样可降低发光元件的驱动电压。作为受体材料,可给出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ),氯醌,或类似物。另外,作为受体材料,可给出过渡金属氧化物。另外,可给出属于周期表第4至8族的金属的氧化物。具体地,氧化钒,氧化铌,氧化钽,氧化铬,氧化钼,氧化钨,氧化锰,和氧化铼是优选的,因为其电子接受性能高。其中,氧化钼是尤其优选的,因为它在空气中稳定和其吸湿性能低使得它可被容易处理。
另外,通过使用其中添加受体材料的P-型半导体层和/或其中添加给体材料的N-型半导体层,驱动电压的增加可得到抑制,即使形成厚的P-型半导体层和/或N-型半导体层。因此,通过形成厚的P-型半导体层和/或N-型半导体层,微小外来物体,冲击,等所造成的短路可得到防止;这样可得到具有高可靠性的发光元件。一般发光元件的电极间的膜厚度是100至150nm,但在使用P-型半导体层和N-型半导体层的发光元件的情况下,它可以是100至500nm,优选,200至500nm厚,例如。
另外,其中添加受体材料的P-型半导体层和其中添加给体材料的N-型半导体层具有小的相对电极的触点电阻。为此,电极材料可在选择时无需考虑其自由能或类似因素;因此,对电极材料的选择增加。
作为第二电极106,可以使用各种金属,合金,导电化合物,其混合物,或类似物。其例子是氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物。这些导电金属氧化物膜一般通过溅射而形成。例如,氧化锌铟(IZO)可通过溅射方法使用其中1至20wt％氧化锌被加入氧化铟中的靶而形成。包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)可通过溅射方法使用包含氧化钨0.5至5wt％和氧化锌0.1至1wt％(相对氧化铟)的靶而形成。除了这些,可以使用金(Au),铂(Pt),镍(Ni),钨(W),铬(Cr),钼(Mo),铁(Fe),钴(Co),钛(Ti),铜(Cu),钯(Pd),铝(Al),铝-硅(Al-Si),铝-钛(Al-Ti),铝-硅氧烷-铜(Al-Si-Cu),金属材料的氮化物(如TiN),或类似物。
各种方法可形成第一层103,第二层104,和第三层105。例如,可以使用真空蒸发方法,喷墨方法,旋涂方法,或类似方法。另外,每一电极或每一层可通过不同的成膜方法而形成。
如果由于在第一电极102和第二电极106之间产生电势差异而电流流动,具有如上结构的本发明发光元件发出光,且空穴和电子在第一层103(是包含具有高发光性能的材料层)中复合。即,本发明的发光元件具有其中发光区域在第一层103中形成的结构。
在图1所示的发光元件中,光发射通过第一电极102被提取至外部。因此,第一电极102使用光迁移材料形成。因此,光发射通过第一电极102从基材侧被提取至外部。
应该注意,被提供在第一电极102和第二电极106之间层不限于上述的结构。可采用除上述之外的结构,只要其中空穴和电子复合的区域被提供在离开第一电极102和第二电极106的区域中以抑制当发光区域和金属相互靠近时产生的淬灭,和只要提供能够吸收可见光的第二层104和第三层105。
换句话说,层状结构并不特别限定,和分别由具有高电子迁移性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,具有高电子注射性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,双极材料(具有高电子迁移和空穴迁移性能的材料)和类似物形成层可与能够吸引可见光的第二层104和第三层105合适地组合。另外,可采用这样的结构,其中由氧化硅膜或类似物形成层被提供在第一电极102上以控制其中进行载体复合的部分。
另外,可采用这样的结构,其中层按照与图1相反的顺序叠放且光发射从与基材相对的那面被提取至外部。图2所示的发光元件具有这样的结构,其中第三层105(是P-型半导体层),第二层104(是N-型半导体层),第一层103(是包含发光物质层),和用作阳极的第一电极102按照该顺序叠放在用作阴极的第二电极106上。如果采用图2所示的结构,来自第一层103的光发射从与基材101相对的第一电极侧被提取至外部。
另外,如图8所示,第四层107可被提供在第二层104和第三层105之间。通过提供第四层107,驱动电压可被降低。作为用于形成第四层107的材料,可以使用半导体材料或导电材料。作为导电材料,例如,给出氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物。另外,例如,可以使用金属如铝(Al)或银(Ag)的膜,其厚度为1至50nm,优选约5至20nm,这样具有光传导性能。另外,作为半导体材料,给出氧化钛(TiOx),氧化钒(VOx),氧化铌(NbOx),氧化钼(MoOx),氧化钨(WOx),氧化铼(ReOx),氧化钌(RuOx),氧化钴(CoOx),氧化镍(NiOx),氧化锌(ZnOx),氧化铜(CuOx),氧化锡(SnOx),硫化锌(ZnS),氮化镓(GaN),氮化铝镓(AlGaN),或类似物。
在该实施模式中,发光元件在玻璃,塑料,或类似物的基材上制造。通过在一个基材上制造多个如此的发光元件,可制造出无源发光装置。另外,薄膜晶体管(TFT)可在玻璃,塑料,或类似物的基材上形成和发光元件可在电连接至TFT上的电极上制造。这样,可制造出有源矩阵发光装置,其中TFT控制发光元件的驱动。应该注意,TFT的结构并不特别限定。可采用交错的TFT或相反交错的TFT。另外,在TFT基材上形成的驱动器电路可使用N-型和P-型TFTs,或使用N-型或P-型TFTs而形成。用于TFT的半导体膜的结晶度也并不特别限定。可以使用无定形半导体膜,或可以使用结晶半导体膜。
本发明的发光元件具有在发光层和第二电极之间的吸收可见光的第二层104和第三层105。因此,可减少第二电极所反射的光并可提高对比度。
另外,本发明发光元件可进行光学设计而无需考虑被第二电极反射的光,这意味着可更容易地进行光学设计。
另外,用于本发明发光元件的P-型半导体层和N-型半导体层可通过真空蒸发而形成。如果包含发光物质层通过真空蒸发而形成,任何层可在相同的真空装置中形成,和发光元件可在一致的真空中形成。因此,可在制造工艺中防止微小外来物体的附着和可提高产率。
该实施模式可与其它实施模式适当组合。
(实施模式3)
在该实施模式中,具有不同于实施模式2所述结构的结构的发光元件参考图3进行描述。
在该模式中,发光元件包括第一电极302,按顺序被叠放在第一电极302上的第一层303,第二层304,和第三层305,和被提供在其上的第二电极306。应该注意,以下在该模式中描述作为阴极的第一电极302和作为阳极的第二电极306。
基材301用作发光元件的基底。作为基材301,可使用,例如玻璃,塑料,或类似物。可以使用除此之外的其它材料,只要该材料在制造发光元件的工艺中用作基底。
优选的是,第一电极302是具有高光传导性能的电极。另外,优选使用分别具有低自由能(具体地,3.8eV或更低)的金属,合金,导电化合物,或其混合物,或类似物。具体地,属于周期表第1族或第2族的元素,即,碱金属如锂(Li)或铯(Cs),碱土金属如镁(Mg),钙(Ca),或锶(Sr),包含这些的合金(如MgAg合金或AlLi合金),或类似物可用于形成作为第一电极302的薄膜以迁移光。另外,可以使用一堆金属薄膜和透明导电膜(氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物)。例如,厚度1至50nm,优选约5至20nm的AlLi合金,MgAg合金,或类似物的膜可用作第一电极302。
第一层303是包含发光物质层。第一层303可构成为单层,或多个层可被叠放以形成第一层303。层状结构并不特别限定,和分别由具有高电子迁移性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,具有高电子注射性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,双极材料(具有高电子迁移和空穴迁移性能的材料)和类似物形成层可被合适地组合。例如,空穴迁移层,空穴迁移层,空穴阻断层,发光层,电子迁移层,电子注射层,和类似层可被合适地组合以构成第一层103。以下给出用于形成每层的特定材料。
电子注射层是包含具有高电子注射性能的材料层。作为具有高电子注射性能的材料,可以使用实施模式2所示的材料。具体地,可以使用碱金属,碱土金属,或其化合物如氟化锂(LiF),氟化铯(CsF),或氟化钙(CaF2)。例如,可以使用包含碱金属,碱土金属,或其化合物的具有电子迁移性能的材料,如包含镁(Mg)的Alq层。作为电子注射层,通过使用包含碱金属或碱土金属的具有具有电子迁移性能的材料层,用于形成电极的材料可无需根据电极的自由能而选择。换句话说,不仅具有低自由能的材料,而且具有高自由能的材料可用作第一电极302。
电子迁移层是包含具有高电子迁移性能的材料层。作为具有高电子迁移性能的材料,可以使用实施模式2所示的材料。
发光层是包含具有高发光性能的材料层,和各种材料可用于发光层。具体地,可以使用实施模式2所示的材料。
空穴迁移层是包含具有高空穴迁移性能的材料层。作为具有高空穴迁移性能的材料,可以使用实施模式2所示的材料。
另外,可提供空穴迁移层。作为用于形成空穴迁移层的材料,可以使用实施模式2所示的材料。
第二层304是P-型半导体层。作为第二层304,可以使用实施模式1所示在可见光范围内具有吸收峰的有机化合物以形成用作P-型半导体层。第二层304不限于单层,和可具有其中多个层被叠放的结构。
第三层305是N-型半导体层。作为第三层305,可以使用实施模式1所示在可见光范围内具有吸收峰的有机化合物以形成用作N-型半导体层。第三层305不限于单层,和可具有其中多个层被叠放的结构。
优选的是,第二层304的颜色和第三层305的颜色是互补的。换句话说,优选的是,构成第二层304的材料之一或构成第三层305的材料在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内具有吸收峰和另一材料在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内具有吸收峰。
更具体地,如果在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第二层304,优选的是,在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第三层305。在如上组合的情况下,例如,并四苯,5,12-二苯基并四苯,红荧烯,或类似物可用于第二层304。作为第三层305,可以使用(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)铜(简称:F16-CuPc),(1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-十六氟酞菁根合)锌(简称:F16-ZnPc),3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑(简称:PTCBI),或类似物。
另外,如果在大于或等于540nm和低于760nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第二层304,优选的是,在大于或等于380nm和低于或等于540nm的波长区域内具有吸收峰的材料用作第三层305。在如上组合的情况下,例如,酞菁(简称:H2Pc),铜酞菁(简称:CuPc),锌酞菁(简称:ZnPc),氧钒基酞菁(简称:VOPc),钛氧基酞菁(简称:TiOPc),镍酞菁(简称:NiPc),并五苯,6,13-二苯基并五苯,或类似物可用于第二层304。对于第三层305,可以使用3,4,9,10-苝四羧酸二酸酐(简称:PTCDA),3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(简称:PTCDI),N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(简称:Me-PTCDI),1,4,5,8-萘四羧酸二酸酐(简称:NTCDA),1,4,5,8-萘四羧酸二酰亚胺(简称:NTCDI),或类似物。
由于如上的结构,一堆第二层304和第三层305可吸收由第一层303发出的光。这样,可减少被第二电极306反射的光且可提高发光元件的对比度。
应该注意,N-型半导体层可被进一步添加给体材料。N-型半导体层的导电率可通过加入给体材料而增加,这样可降低发光元件的驱动电压。作为给体材料,可以使用碱金属,碱土金属,稀土金属,属于周期表第13族的金属,或它们的氧化物或碳酸盐。具体地,优选使用锂(Li),铯(Cs),镁(Mg),钙(Ca),镱(Yb),铟(In),氧化锂(LiOx),碳酸铯(CsCO3),或类似物。
另外,P-型半导体层可被进一步添加受体材料。P-型半导体层的导电率可通过加入受体材料而增加,这样可降低发光元件的驱动电压。另外,电极的触点电阻可通过加入受体材料而降低。为此,电极材料可在选择时无需考虑其自由能或类似因素;因此,对电极材料的选择增加。作为受体材料,可给出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ),氯醌,或类似物。另外,作为受体材料,可给出过渡金属氧化物。另外,可给出属于周期表第4至8族的金属的氧化物。具体地,氧化钒,氧化铌,氧化钽,氧化铬,氧化钼,氧化钨,氧化锰,和氧化铼是优选的,因为其电子接受性能高。其中,氧化钼是尤其优选的,因为它在空气中稳定和其吸湿性能低使得它可被容易处理。
另外,通过使用其中添加受体材料的P-型半导体层和/或其中添加给体材料的N-型半导体层,驱动电压的增加可得到抑制,即使形成厚的P-型半导体层和/或N-型半导体层。因此,通过形成厚的P-型半导体层和/或N-型半导体层,微小外来物体,冲击,等所造成的短路可得到防止;这样可得到具有高可靠性的发光元件。一般发光元件的电极间的膜厚度是100至150nm,但在使用P-型半导体层和N-型半导体层的发光元件的情况下,它可以是100至500nm,优选,200至500nm厚,例如。
另外,其中添加受体材料的P-型半导体层和其中添加给体材料的N-型半导体层具有小的相对电极的触点电阻。为此,电极材料可在选择时无需考虑其自由能或类似因素;因此,对电极材料的选择增加。
作为第二电极306,可以使用各种金属,合金,导电化合物,或混合金属,化合物,或其合金。其例子是氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物。
这些导电金属氧化物膜一般通过溅射而形成。例如,氧化锌铟(IZO)可通过溅射方法使用其中1至20wt％氧化锌被加入氧化铟中的靶而形成。包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)可通过溅射方法使用包含氧化钨0.5至5wt％和氧化锌0.1至1wt％(相对氧化铟)的靶而形成。除了这些,可以使用金(Au),铂(Pt),镍(Ni),钨(W),铬(Cr),钼(Mo),铁(Fe),钴(Co),钛(Ti),铜(Cu),钯(Pd),铝(Al),铝-硅(Al-Si),铝-钛(Al-Ti),铝-硅氧烷-铜(Al-Si-Cu),金属材料的氮化物(如TiN),或类似物。
用于形成第一层303,第二层304,和第三层305的方法可不同于上述蒸发方法。例如,可以使用喷墨方法,旋涂方法,或类似方法。另外,每一电极或每一层可通过不同的成膜方法而形成。
如果由于在第一电极302和第二电极306之间产生电势差异而电流流动,具有如上结构的本发明发光元件发出光,且空穴和电子在第一层303(是包含具有高发光性能的材料层)中复合。即,本发明的发光元件具有其中发光区域在第一层303中形成的结构。
在图3所示的发光元件中,光发射通过第一电极302被提取至外部。因此,第一电极302使用光迁移材料形成。因此,光发射通过第一电极302从基材侧被提取至外部。
应该注意,被提供在第一电极302和第二电极306之间层不限于上述的结构。可采用除上述之外的结构,只要其中空穴和电子复合的区域被提供在离开第一电极302和第二电极306的区域中以抑制当发光区域和金属相互靠近时产生的淬灭,和只要提供能够吸收可见光的第二层304和第三层305。
换句话说,层状结构并不特别限定,和分别由具有高电子迁移性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,具有高电子注射性能的材料,具有高空穴迁移性能的材料,双极材料(具有高电子迁移和空穴迁移性能的材料)和类似物形成层可与能够吸引可见光的第二层304和第三层305合适地组合。另外,可采用这样的结构,其中由氧化硅膜或类似物形成层被提供在第一电极302上以控制其中进行载体复合的部分。
另外,可采用这样的结构,其中层按照与图3相反的顺序叠放且光发射从与基材相对的那面被提取至外部。图4所示的发光元件具有这样的结构,其中第三层305(是N-型半导体层),第二层304(是P-型半导体层),第一层303(是包含发光物质层),和用作阳极的第一电极302按照该顺序叠放在用作阴极的第二电极306上。如果采用图4所示的结构,来自第一层303的光发射从与基材301相对的第一电极侧被提取至外部。
另外,如图9所示,第四层307可被提供在第二层304和第三层305之间。通过提供第四层307,驱动电压可被降低。作为用于形成第四层307的材料,可以使用半导体材料或导电材料。作为导电材料,例如,给出氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物。另外,例如,可以使用金属如铝(Al)或银(Ag)的膜,其厚度为1至50nm,优选约5至20nm,这样具有光传导性能。另外,作为半导体材料,给出氧化钛(TiOx),氧化钒(VOx),氧化铌(NbOx),氧化钼(MoOx),氧化钨(WOx),氧化铼(ReOx),氧化钌(RuOx),氧化钴(CoOx),氧化镍(NiOx),氧化锌(ZnOx),氧化铜(CuOx),氧化锡(SnOx),硫化锌(ZnS),氮化镓(GaN),氮化铝镓(AlGaN),或类似物。
本发明的发光元件具有在发光层和第二电极之间的吸收可见光的第二层304和第三层305。因此,可减少第二电极所反射的光并可提高对比度。
另外,本发明发光元件可进行光学设计而无需考虑被第二电极反射的光,这意味着可更容易地进行光学设计。
另外,用于本发明发光元件的P-型半导体层和N-型半导体层可通过真空蒸发而形成。如果包含发光物质层通过真空蒸发而形成,任何层可在相同的真空装置中形成,和发光元件可在一致的真空中形成。因此,可在制造工艺中防止微小外来物体的附着和可提高产率。
该实施模式可与其它实施模式适当组合。
(实施模式4)
在该实施模式中,描述一种包括本发明发光元件的发光装置。
在该实施模式中,像素部分包括本发明发光元件的发光装置参考图5A和5B进行描述。图5A是显示发光装置的顶视图,和图5B是沿着图5A的线A-A'和线B-B'的横截面视图。参考数字601表示驱动器电路部分(源驱动器电路),602表示像素部分,和603表示驱动器电路部分(门驱动器电路),分别由虚线显示。参考数字604表示密封基材,605表示密封元件,和607表示被密封元件605包围的空间。
引入线608是用于将被输入的信号迁移至源驱动器电路601和门驱动器电路603,和从作为外部输入端的FPC(柔性印刷电路)609接受视频信号,时钟信号,起动信号,复位信号,和类似信号的导线。尽管在此仅显示FPC,可将印刷线路板(PWB)连接到FPC上。本说明书中的发光装置不仅包括发光装置自身,而且包括其中FPC或PWB被连接到发光装置上的一种状态。
然后,横截面结构根据图5B进行描述。尽管驱动器电路部分和像素部分在元件基材610上形成,图5B显示源驱动器电路601(是驱动器电路部分)和像素部分602中的一个像素。
源驱动器电路601包括通过组合N-通道TFT623和P-通道TFT624而形成的CMOS电路。另外,驱动器电路可使用CMOS电路,PMOS电路,或NMOS电路而形成。在该实施模式中,显示了在基材上形成的集成驱动器电路;但驱动器电路不必在基材上形成且可在基材外部形成。
像素部分602包括分别具有转换TFT611,电流控制TFT612,和第一电极613(被电连接至电流控制TFT612的漏极上)的多个像素。形成绝缘体614以覆盖第一电极613的边缘部分。在该实施模式中,绝缘体614由正性光敏丙烯酸树脂膜形成。
为了提高覆盖率,形成绝缘体614的上缘部分或下缘部分,得到具有曲率的弯曲表面。例如,如果正性光敏丙烯酸用于绝缘体614,优选的是,仅绝缘体614的上缘部分具有曲率半径0.2至3μm的曲线表面。在刻蚀剂中不因光照射而可溶的负型或在刻蚀剂中因为光照射而可溶的正性型可用作绝缘体614。
包含发光物质层616和第二电极617在第一电极613上形成。第一电极613可由各种金属,合金,导电化合物,或其混合物金属,化合物,或合金而制成。如果第一电极用作阳极,在这些材料中优选使用具有高自由能(自由能4.0eV或更高)的金属,合金,导电化合物,其混合物,或类似物。例如,可使用包含硅的氧化锡铟的单层膜,氧化锌铟,氮化钛膜,铬膜,钨膜,Zn膜,Pt膜,或类似物。也可使用包含氮化钛的膜和主要包含铝的膜的叠放层结构;氮化钛膜,主要包含铝的膜,和氮化钛膜的三层结构;或类似物。叠放层结构能够具有低电线电阻,有利的欧姆接触,和用作阳极。
包含发光物质层616通过各种方法如使用蒸发掩模的蒸发方法,喷墨方法,和旋涂方法而形成。包含发光物质层616包括吸收可见光层和在实施模式1中显示的发光层。作为构成包含发光物质层616的另一材料,可以使用低分子化合物或高分子化合物(如低聚物,树枝聚体,或聚合物)。作为用于包含发光物质层的材料,可以使用不仅有机化合物,而且可以使用无机化合物。
作为用于第二电极617的材料,可以使用各种金属,合金,导电化合物,或其混合金属,化合物,或合金。如果第二电极用作阴极,优选使用具有低自由能(自由能3.8eV或更低)的金属,合金,导电化合物,其混合物,或类似物,以及其它。例如,给出属于周期表第1或2族的元素,即,碱金属如锂(Li)或铯(Cs),碱土金属如镁(Mg),钙(Ca),或锶(Sr),包含这些的合金(Mg:Ag,Al:Li),或类似物。如果在包含发光物质层616中产生的光通过第二电极617迁移,第二电极617可使用金属薄膜和透明导电膜(氧化锡铟(ITO),包含硅或氧化硅的氧化锡铟,氧化锌铟(IZO),包含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO),或类似物)的叠放层结构而形成。
如果密封基材604和元件基材610相互与密封元件605连接,发光元件618被提供在元件基材610,密封基材604,和密封元件605所包围的空间607中。空间607可填充以填料,和可填充以惰性气体(如氮和氩),密封元件605,或类似物。
环氧-基树脂优选用于密封元件605。材料优选使得很可能少的水分和氧渗透。作为用于密封基材604的材料,除了玻璃基材或石英基材,可以使用由FRP(纤维玻璃-增强塑料),PVF(聚氟乙烯),聚酯薄膜,聚酯,丙烯酸,或类似物制成的塑料基材。
这样,可得到包括本发明发光元件的发光装置。
本发明发光装置具有描述于实施模式1的吸收可见光层。因此,可减少电极所反射的光并可提高对比度。
另外,本发明发光装置可进行光学设计而无需考虑被第二电极反射的光,这意味着可更容易地进行光学设计。
另外,通过使用其中添加受体材料的P-型半导体层和/或其中添加给体材料的N-型半导体层,驱动电压的增加可得到抑制,即使形成厚的P-型半导体层和/或N-型半导体层。因此,通过形成厚的P-型半导体层和/或N-型半导体层,微小外来物体,冲击,等所造成的短路可得到防止;这样可得到具有高可靠性的发光元件。一般发光元件的电极间的膜厚度是100至150nm,但在使用P-型半导体层和N-型半导体层的发光元件的情况下,它可以是100至500nm,优选,200至500nm厚,例如。
另外,其中添加受体材料的P-型半导体层和其中添加给体材料的N-型半导体层具有小的相对电极的触点电阻。为此,电极材料可在选择时无需考虑其自由能或类似因素;因此,对电极材料的选择增加。
另外,本发明发光装置可提高对比度而不在发光元件的外部使用偏振板,四分之一波板,或类似物。为此,对比度可被提高而不增加制造步骤的数目。另外,因为无需使用偏振板或四分之一波板,具有高对比度的发光元件可在低成本下制造。
如上,其中发光元件的驱动通过晶体管控制的有源发光装置描述在该实施模式中。但本发明也可以是其中发光元件无需驱动元件如晶体管而被驱动的无源发光装置。图6显示通过实施本发明而制造的无源发光装置的透视图。在图6中,包含发光物质层955被提供在基材951之上的电极952和电极956之间。电极952的边缘部分被绝缘层953覆盖。另外,分隔层954被提供在绝缘层953之上。分隔层954的侧壁倾斜使得一个侧壁和另一侧壁之间的距离随着侧壁接近基材表面而变得越来越窄。换句话说,分隔层954在短侧方向上的横截面是梯形形状,其下底部(该面朝向与绝缘层953的平面方向相同的方向并与绝缘层953接触)短于上底部(该面朝向与绝缘层953的平面方向相同的方向和不与绝缘层953接触)。这样,通过提供分隔层954,可预防静电电性或类似现象所造成的发光元件的缺陷。另外,甚至无源发光装置可实现高对比度,如果它包括本发明具有高对比度的发光元件。
(实施模式5)
在该实施模式中,描述本发明电子装置,它包括其一部分描述于实施模式4的发光装置。本发明的电子装置的显示部分具有优异的对比度,该部分包括描述于实施模式1的吸收可见光层。另外,也可提供一种具有高可靠性的显示部分的电子装置,其中微小外来物体,外部源的冲击等所造成的短路通过制造厚的描述于实施模式1的吸收可见光层而被抑制。
通过使用本发明发光装置制造的电子装置的例子如下:照相机如视频照相机或数字照相机,电视型显示器,导航系统,声音放大装置(汽车音响体系,声频元件,或类似物),计算机,游戏机,便携式信息终端(移动计算机,便携式电话,移动游戏机,电子书籍,或类似物),具有记录介质的图像再现装置(具体地,用于再现记录介质如数字化视频光盘(DVD)和具有用于显示图像的显示器的装置),和类似物。这些电子装置的具体例子在图7A至7D中给出。
图7A显示根据本发明的电视装置,包括底架9101,支撑基底9102,显示部分9103,喇叭部分9104,视频输入端9105,和类似物。在该电视装置中,显示部分9103包括排列成矩阵的类似于实施模式2和3所述的发光元件。发光元件具有优异的对比度。另外,可防止微小外来物体,外部源的冲击,或类似现象所造成的短路。包括发光元件的显示部分9103还具有类似特点。因此,电视装置可实现高对比度和显示高质量图像。另外,本发明电视装置可实现高对比度,即使其元件的数目小于常规情形;因此它可在低成本下制造。另外,如果元件的数目减少,可实现底架9101的尺寸和重量的降低。因为本发明电视装置提高了图像质量和降低了尺寸和重量,可提供适用于生活环境的产品。
图7B显示根据本发明的计算机,包括主体9201,底盘9202,显示部分9203,键盘9204,外接端口9205,鼠标9206,和类似物。在该计算机中,显示部分9203包括排列成矩阵的类似于实施模式2和3所述的发光元件。发光元件具有优异的对比度。另外,可防止微小外来物体,外部源的冲击,或类似现象所造成的短路。包括发光元件的显示部分9203还具有类似特点。因此,计算机可实现高对比度和显示高质量图像。另外,本发明计算机可实现高对比度,即使其元件的数目小于常规情形;因此它可在低成本下制造。另外,如果元件的数目减少,可实现底架9202的尺寸和重量的降低。因为本发明计算机提高了图像质量和降低了尺寸和重量,可提供适用于生活环境的产品。另外,可提供手提式计算机。
图7C显示根据本发明的便携式电话,包括主要体9401,底盘9402,显示部分9403,声频输入部分9404,声频输出部分9405,操作键9406,外接端口9407,天线9408,和类似物。在该便携式电话中,显示部分9403包括排列成矩阵的类似于实施模式2和3所述的发光元件。发光元件具有优异的对比度。另外,可防止微小外来物体,外部源的冲击,或类似现象所造成的短路。包括发光元件的显示部分9403也具有类似特点。因此,便携式电话可实现高对比度和显示高质量图像。另外,本发明便携式电话可实现高对比度,即使其元件的数目小于常规情形;因此它可在低成本下制造。另外,如果元件的数目减少,可实现底架9402的尺寸和重量的降低。因为本发明便携式电话提高了图像质量和降低了尺寸和重量,可提供适用携带的产品。另外,可提供包括在被携带时耐受外部来源冲击的显示部分的产品。
图7D具有根据本发明的照相机,包括主要体9501,显示部分9502,底盘9503,外接端口9504,遥控接受部分9505,图像接受部分9506,电池9507,声频输入部分9508,操作键9509,接目镜部分9510,和类似物。在该照相机中,显示部分9502包括排列成矩阵的类似于实施模式2和3所述的发光元件。发光元件具有优异的对比度。另外,可防止微小外来物体,外部源的冲击,或类似现象所造成的短路。包括发光元件的显示部分9502还具有类似特点。因此,照相机可实现高对比度和显示高质量图像。另外,本发明照相机可实现高对比度,即使其元件的数目小于常规情形;因此它可在低成本下制造。另外,如果元件的数目减少,可实现底架9503的尺寸和重量的降低。因为本发明照相机提高了图像质量和降低了尺寸和重量,可提供适用携带的产品。另外,可提供包括在被携带时耐受外部来源冲击的显示部分的产品。
如上所述,本发明发光装置的可应用范围如此的宽,使得该发光装置可应用于各种领域的电子装置。通过使用本发明发光装置,可提供包括具有高对比度的显示部分的电子装置。
[实施方案1]
在该实施方案中,本发明发光元件具体地根据图10进行描述。以下给出用于该实施方案的有机化合物的结构式。应该注意,在该实施方案中,中制造的所有的发光元件在相同的基材上制造。
[化学结构式4]
Figure BDA00003514795900341
(发光元件1)
首先,包含氧化硅的氧化锡铟的膜在玻璃基材510上通过溅射方法而形成;这样形成第一电极511。厚度是110nm和电极面积是2mm x2mm。
然后,将其上形成第一电极511的基材固定至被提供在真空蒸发装置中的基材夹具上,使得其上形成第一电极511的表面到达下侧。在将压力降至约10-4Pa之后,将4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)和氧化钼(VI)在第一电极511上共蒸;这样形成包含复合材料层512。厚度是50nm,和DNTPD与氧化钼(VI)的重量比被调节为1:0.5(=DNTPD:氧化钼)。应该注意,共蒸方法是其中同时在一个处理腔进行多个蒸发源的蒸发的方法。
然后,4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)通过蒸发方法使用电阻加热而形成具有厚度10nm;这样形成空穴迁移层。
另外,具有厚度40nm的发光层514在空穴迁移层513上通过共蒸三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq)和香豆素6而形成。Alq与香豆素6的重量比被调节为1:0.01(=Alq:香豆素6)。
在此之后,具有厚度10nm的Alq的膜在发光层514上通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成电子迁移层515。
具有厚度10nm的电子注射层516在电子迁移层515上通过共蒸Alq和锂(Li)而形成。Alq与锂的重量比被调节为1:0.01(=Alq:锂)。
具有厚度70nm的N-型半导体层517在电子注射层516上通过共蒸3,4,9,10-苝四羧酸二酸酐(简称:PTCDA)和锂而形成。PTCDA与锂的重量比被调节为1:0.01(=PTCDA:锂)。
另外,具有厚度80nm的P-型半导体层518通过共蒸铜酞菁(简称:CuPc)和氧化钼(VI)而形成。CuPc与氧化钼的重量比被调节为1:0.5(=CuPc:氧化钼)。
最后,具有厚度200nm的铝膜通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成第二电极519。这样,制造出发光元件1。
(对比发光元件2)
首先,包含氧化硅的氧化锡铟的膜在玻璃基材上通过溅射方法而形成;这样形成第一电极。厚度是110nm和电极面积是2mm x2mm。
然后,将其上形成第一电极的基材固定至被提供在真空蒸发装置中的基材夹具上,使得其上形成第一电极的表面到达下侧。在将压力降至约10-4Pa之后,将4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)和氧化钼(VI)在第一电极上共蒸;这样形成包含复合材料层。厚度是50nm,和DNTPD与氧化钼(VI)的重量比被调节为1:0.5(=DNTPD:氧化钼)。应该注意,共蒸方法是其中同时在一个处理腔进行多个蒸发源的蒸发的方法。
然后,4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)通过蒸发方法使用电阻加热而形成具有厚度10nm;这样形成空穴迁移层。
另外,具有厚度40nm的发光层在空穴迁移层上通过共蒸三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq)和香豆素6而形成。Alq与香豆素6的重量比被调节为1:0.01(=Alq:香豆素6)。
在此之后,具有厚度10nm的Alq的膜在发光层上通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成电子迁移层。
具有厚度20nm的电子注射层在电子迁移层上通过共蒸Alq和锂(Li)而形成。Alq与锂的重量比被调节为1:0.01(=Alq:锂)。
最后,具有厚度200nm的铝膜通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成第二电极。这样,制造出对比发光元件2。
(对比发光元件3)
首先,包含氧化硅的氧化锡铟的膜在玻璃基材上通过溅射方法而形成;这样形成第一电极。厚度是110nm和电极面积是2mm x2mm。
然后,将其上形成第一电极的基材固定至被提供在真空蒸发装置中的基材夹具上,使得其上形成第一电极的表面到达下侧。在将压力降至约10-4Pa之后,将4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)和氧化钼(VI)在第一电极上共蒸;这样形成包含复合材料层。厚度是50nm,和DNTPD与氧化钼(VI)的重量比被调节为1:0.5(=DNTPD:氧化钼)。应该注意,共蒸方法是其中同时在一个处理腔进行多个蒸发源的蒸发的方法。
然后,4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)通过蒸发方法使用电阻加热而形成具有厚度10nm;这样形成空穴迁移层。
另外,具有厚度40nm的发光层在空穴迁移层上通过共蒸三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq)和香豆素6而形成。Alq与香豆素6的重量比被调节为1:0.01(=Alq:香豆素6)。
在此之后,具有厚度10nm的Alq的膜在发光层上通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成电子迁移层。
具有厚度10nm的电子注射层在电子迁移层上通过共蒸Alq和锂(Li)而形成。Alq与锂的重量比被调节为1:0.01(=Alq:锂)。
具有厚度150nm层在电子注射层上通过共蒸3,4,9,10-苝四羧酸二酸酐(简称:PTCDA)和锂而形成。PTCDA与锂的重量比被调节为1:0.01(=PTCDA:锂)。
最后,具有厚度200nm的铝膜通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成第二电极。这样,制造出对比发光元件3。
(对比发光元件4)
首先,包含氧化硅的氧化锡铟的膜在玻璃基材上通过溅射方法而形成;这样形成第一电极。厚度是110nm和电极面积是2mm x2mm。
然后,将其上形成第一电极的基材固定至被提供在真空蒸发装置中的基材夹具上,使得其上形成第一电极的表面到达下侧。在将压力降至约10-4Pa之后,将4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)和氧化钼(VI)在第一电极上共蒸;这样形成包含复合材料层。厚度是50nm,和DNTPD与氧化钼(VI)的重量比被调节为1:0.5(=DNTPD:氧化钼)。应该注意,共蒸方法是其中同时在一个处理腔进行多个蒸发源的蒸发的方法。
然后,4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)通过蒸发方法使用电阻加热而形成具有厚度10nm;这样形成空穴迁移层。
另外,具有厚度40nm的发光层在空穴迁移层上通过共蒸三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq)和香豆素6而形成。Alq与香豆素6的重量比被调节为1:0.01(=Alq:香豆素6)。
在此之后,具有厚度10nm的Alq的膜在发光层上通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成电子迁移层。
具有厚度20nm的电子注射层在电子迁移层上通过共蒸Alq和锂(Li)而形成。Alq与锂的重量比被调节为1:0.01(=Alq:锂)。
另外,具有厚度140nm层通过共蒸DNTPD和氧化钼(VI)而形成。DNTPD与氧化钼的重量比被调节为1:0.5(=DNTPD:氧化钼)。
最后,具有厚度200nm的铝膜通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成第二电极。这样,制造出对比发光元件4。
发光元件1,对比发光元件2,对比发光元件3,和对比发光元件4的电流效率-亮度特性在图11中给出。另外,其电流-电压特性在图12中给出。另外,其发射光谱在图13中给出。从图11可以看出,发光元件1和对比发光元件3的电流效率几乎是对比发光元件2和对比发光元件4的一半。这意味着,在发光层的第二电极侧上形成层吸收每一发光元件1和对比发光元件3中的发光层发出的光。
在图14中,给出了用于发光元件1,对比发光元件3,或对比发光元件4的PTCDA,CuPc,和DNTPD的吸收光谱。图14所示的吸收光谱通过测量PTCDA,CuPc,和DNTPD的样品而得到,所述样品分别在石英基材上通过蒸发方法而形成为具有厚度50nm。如图14所示,用于发光元件1的PTCDA和CuPc在可见光区域的相互不同的区域中具有吸收峰。具体地,PTCDA具有在485nm和559nm处的吸收峰,和CuPc具有在624nm和695nm处的吸收峰。另外,从图14可以看出,DNTPD在可见光区域中不具有吸收峰。
另外,发光元件1,对比发光元件2,和对比发光元件3的对比度比率在照明度100(1x)下测定。结果是,如果对比发光元件2的对比度是1,对比发光元件3和发光元件1的对比度比率分别是26和78。应用本发明的发光元件的对比度比率被发现高于对比发光元件2和对比发光元件3。为此,具有高对比度比率的发光元件可通过应用本发明而得到。
对比发光元件2是具有一般制造的结构的发光元件。尽管其电流效率高,对比度比率低。对比发光元件4具有其中包含DNTPD层被提供在发光层和第二电极之间的结构。包含DNTPD层迁移大部分的可见光;因此认为,电流效率高和对比度低,类似于对比发光元件2。
另一方面,对比发光元件3使用包含PTCDA层,和可部分吸收可见光。尤其是,因为用于该实施方案发光元件的发光层的香豆素6的光发射具有如图13所示的光谱,从发光层发出的光(绿光)可通过包含PTCDA层吸收。因此,电流效率低,如图11所示。但不可能在宽波长范围内吸收可见光;因此,来自外部源的部分光被第二电极反射。因此,对比发光元件3的对比度低于发光元件1。
另一方面,发光元件1可通过包含PTCDA的N-型半导体层和包含CuPc的P-型半导体层在整个可见光区域内吸收从发光层发出的光和来自外部源的入射光。因此可实现高对比度。
另外,从图13可以看出,从对比发光元件的发光层发出的光影响被第二电极反射的光和改变发射光谱。具体地,对比发光元件2,对比发光元件3,和对比发光元件4的发射光谱的峰宽于发光元件1。换句话说,发射光谱的形状通过第二电极所造成的干涉效应而改变。另一方面,发光元件1可抑制第二电极所反射的光;因此,光学设计可无需考虑干涉效应。另外,因为反射光的干涉被抑制,发射光谱的形状不变且可得到具有高颜色纯度的光发射。
另外,从图12可以看出,发光元件1,对比发光元件2,对比发光元件3,和对比发光元件4的电流-电压特性没有太多不同。设置在发光元件1的电极之间的包含发光物质层的厚度整体上比对比发光元件2厚140nm。尽管这样,发光元件1的电流-电压特性没有明显不同于对比发光元件2。因此,驱动电压的增加可得到抑制,即使制造厚的P-型半导体层和N-型半导体层。
[实施方案2]
在该实施方案中,本发明发光元件根据图10进行描述。以下给出用于该实施方案的有机化合物的结构式。应该注意,发光元件5和对比发光元件6在相同的基材上制造。
[化学结构式5]
(发光元件5)
首先,包含氧化硅的氧化锡铟的膜在玻璃基材510上通过溅射方法而形成;这样形成第一电极511。厚度是110nm和电极面积是2mm x2mm。
然后,将其上形成第一电极511的基材固定至被提供在真空蒸发装置中的基材夹具上,使得其上形成第一电极511的表面到达下侧。在将压力降至约10-4Pa之后,将4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)和氧化钼(VI)在第一电极511上共蒸;这样形成包含复合材料层512。厚度是50nm,和DNTPD与氧化钼(VI)的重量比被调节为1:0.5(=DNTPD:氧化钼)。应该注意,共蒸方法是其中同时在一个处理腔进行多个蒸发源的蒸发的方法。
然后,4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)通过蒸发方法使用电阻加热而形成具有厚度10nm;这样形成空穴迁移层513。
另外,具有厚度40nm的发光层514在空穴迁移层513上通过共蒸三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq)和香豆素6而形成。Alq与香豆素6的重量比被调节为1:0.01(=Alq:香豆素6)。
在此之后,具有厚度10nm的Alq的膜在发光层514上通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成电子迁移层515。
具有厚度10nm的电子注射层516在电子迁移层515上通过共蒸Alq和锂(Li)而形成。Alq与锂的重量比被调节为1:0.01(=Alq:锂)。
具有厚度60nm的N-型半导体层517在电子注射层516上通过共蒸3,4,9,10-苝四羧酸-二-苯并咪唑(简称:PTCBI)和锂而形成。PTCBI与锂的重量比被调节为1:0.01(=PTCBI:锂)。
另外,具有厚度90nm的P-型半导体层518通过共蒸红荧烯和氧化钼(VI)而形成。红荧烯与氧化钼的重量比被调节为1:0.5(=红荧烯:氧化钼)。
最后,具有厚度200nm的铝膜通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成第二电极519。这样,制造出发光元件5。
(对比发光元件6)
首先,包含氧化硅的氧化锡铟的膜在玻璃基材上通过溅射方法而形成;这样形成第一电极。厚度是110nm和电极面积是2mm x2mm。
然后,将其上形成第一电极的基材固定至被提供在真空蒸发装置中的基材夹具上,使得其上形成第一电极的表面到达下侧。在将压力降至约10-4Pa之后,将4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)和氧化钼(VI)在第一电极上共蒸;这样形成包含复合材料层。厚度是50nm,和DNTPD与氧化钼(VI)的重量比被调节为1:0.5(=DNTPD:氧化钼)。应该注意,共蒸方法是其中同时在一个处理腔进行多个蒸发源的蒸发的方法。
然后,4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)通过蒸发方法使用电阻加热而形成具有厚度10nm;这样形成空穴迁移层。
另外,具有厚度40nm的发光层在空穴迁移层上通过共蒸三(8-喹啉醇根合)铝(简称:Alq)和香豆素6而形成。Alq与香豆素6的重量比被调节为1:0.01(=Alq:香豆素6)。
在此之后,具有厚度10nm的Alq的膜在发光层上通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成电子迁移层。
具有厚度20nm的电子注射层在电子迁移层上通过共蒸Alq和锂(Li)而形成。Alq与锂的重量比被调节为1:0.01(=Alq:锂)。
最后,具有厚度200nm的铝膜通过蒸发方法使用电阻加热而形成;这样形成第二电极。这样,制造出对比发光元件6。
发光元件5和对比发光元件6的电流效率-亮度特性在图15中给出。另外,其电流-电压特性在图16中给出。另外,其发射光谱在图17中给出。从图15可以看出,发光元件5的电流效率几乎是对比发光元件6的一半。这意味着,在发光层的第二电极侧上形成层吸收发光元件5中的发光层发出的光。
在图18中,给出了用于发光元件5的PTCBI和红荧烯的吸收光谱。图18所示的吸收光谱通过测量PTCBI和红荧烯的样品而得到,所述样品分别在石英基材上通过蒸发方法而形成。如图18所示,用于发光元件5的PTCBI和红荧烯在可见光区域的相互不同的区域中具有吸收峰。具体地,PTCBI具有在548nm处的吸收峰,和红荧烯具有在496nm和531nm处的吸收峰。
另外,发光元件5和对比发光元件6的对比度比率在照明度100(1x)下测定。结果是,如果对比发光元件6的对比度被设定为1,发光元件5的对比度比率是17。应用本发明的发光元件的对比度比率被发现高于对比发光元件6。为此,具有高对比度比率的发光元件可通过应用本发明而得到。
对比发光元件6是具有一般制造的结构的发光元件其中电流效率高但对比度低。
另一方面,发光元件5可通过包含PTCBI的N-型半导体层和包含红荧烯的P-型半导体层在整个可见光区域内吸收从发光层发出的光和来自外部源的入射光。因此可实现高对比度。
另外,从图17可以看出,从对比发光元件的发光层发出的光影响被第二电极反射的光和改变发射光谱。具体地,对比发光元件6的发射光谱的峰宽于发光元件5。换句话说,发射光谱的形状通过第二电极所造成的干涉效应而改变。另一方面,发光元件5可抑制第二电极所反射的光;因此,光学设计可无需考虑干涉效应。另外,因为反射光的干涉被抑制,发射光谱的形状不变且可得到具有高颜色纯度的光发射。
另外,从图16可以看出,发光元件5和对比发光元件6的电流-电压特性没有明显不同。设置在发光元件5的电极之间的包含发光物质层的厚度整体上比对比发光元件6厚140nm。尽管这样,发光元件5的电流-电压特性没有明显不同于对比发光元件6。因此,驱动电压的增加可得到抑制,即使制造厚的P-型半导体层和N-型半导体层。
该申请基于日本专利申请系列No.2006-061969(2006年3月8日在日本专利局递交,其内容在此作为参考并入本发明)。

Claims (10)

1.一种发光元件，包括：
第一电极；
第二电极；和
第一电极和第二电极之间的包含发光物质的第一层，
其中第一层包含：
发光层；
包含第一有机化合物的第二层；
包含第二有机化合物的第三层；和
包含导电材料或半导体材料的第四层，
其中第一电极具有光传导性能，
其中第二层和第三层设置在第二电极和发光层之间，
其中第四层设置在第二层和第三层之间，
其中第一有机化合物的颜色和第二有机化合物的颜色是互补的，且
其中第二层和第三层的总厚度为150nm或更多。
2.一种发光元件，包括：
第一电极；
第二电极；和
第一电极和第二电极之间的包含发光物质的第一层，
其中第一层包含：
发光层；
包含第一有机化合物的第二层；
包含第二有机化合物的第三层；和
包含导电材料或半导体材料的第四层，
其中第一电极具有光传导性能，
其中第二层和第三层设置在第二电极和发光层之间，
其中第四层设置在第二层和第三层之间，
其中第一有机化合物的颜色和第二有机化合物的颜色是互补的，
其中第二层和第三层的总厚度为150nm或更多，且
其中第四层的厚度为50nm-150nm。
3.根据权利要求1或2的发光元件，
其中第一有机化合物在大于或等于380nm和低于540nm的波长区域具有吸收峰，和
其中第二有机化合物在大于或等于540nm和低于或等于760nm的波长区域具有吸收峰。
4.根据权利要求1或2的发光元件，其中第一有机化合物是3，4，9，10-苝四羧酸衍生物，1，4，5，8-萘四羧酸衍生物，并四苯衍生物，或镍配合物中的任何物质，和
其中第二有机化合物是酞菁衍生物，并五苯衍生物，3，4，9，10-苝四羧酸-二-苯并咪唑衍生物，或紫蒽酮衍生物中的任何物质。
5.根据权利要求1或2的发光元件，
其中导电材料是选自氧化锡铟，包含硅或氧化硅的氧化锡铟，氧化锌铟，包含氧化钨和氧化锌的氧化锡铟中的一种。
6.根据权利要求1或2的发光元件，其中半导体材料是选自氧化钛，氧化钒，氧化铌，氧化钼，氧化钨，氧化铼，氧化钌，氧化钴，氧化镍，氧化锌，氧化铜，氧化锡，硫化锌，氮化镓和氮化铝镓中的一种。
7.根据权利要求1或2的发光元件，
其中包含第一有机化合物的第二层是N-型半导体层，且
其中包含第二有机化合物的第三层是P-型半导体层。
8.根据权利要求1或2的发光元件，
其中包含第一有机化合物的第二层是N-型半导体层，且
其中包含第二有机化合物的第三层是P-型半导体层，
其中N-型半导体层包含给体材料，且
其中P-型半导体层包含受体材料。
9.一种发光装置，其包括根据权利要求1或2的发光元件和用于控制该发光元件的光发射的控制器。
10.一种电子装置，其包括显示部分，其中显示部分包括权利要求1或2的发光元件和用于控制发光元件的光发射的控制器。
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