CN115244598B - 发光元件、显示装置 - Google Patents

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Abstract

发光元件(6B)在第二空穴传输层(12B)与发出蓝色光的蓝色发光层(14B)之间具备电子传输性的层间有机层(24)，HOMO能级中的第一空穴传输层(10)与所述第二空穴传输层的能级差为0.0eV以上且0.20eV以下，在LUMO能级中，第一电子传输层(16)与第二电子传输层(18)的能级差以及所述第一电子传输层与所述蓝色发光层的能级差为0.0eV以上且0.20eV以下。或者，发光元件在电子传输层和阴极之间具有层间有机层，所述电子传输层由羟基喹啉锂络合物和电子传输性的有机化合物构成，所述层间有机层由具有氨基或羟基的有机化合物构成。

Description

发光元件、显示装置
技术领域
本发明涉及发光元件以及具备该发光元件的显示装置。
背景技术
专利文献1公开了在电极间具备多个有机层的有机发光装置中，通过向各有机层间插入层间膜而实现发光层的高效率的发光和发光层的劣化的抑制的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国再公表专利“国际公开号2012/039213”
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在专利文献1所记载的发光装置(发光元件)中，由于从各电极注入到电极间的各有机层的载流子在该有机层中的滞留、或者发光层中的载流子平衡的偏差，也会产生该发光装置(发光元件)的寿命的缩短。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明的发光元件具备阳极和阴极，在所述阳极和所述阴极之间，从所述阳极侧起依次具备第一空穴传输层、第二空穴传输层、发光层、第一电子传输层和第二电子传输层，在HOMO能级中，所述第二空穴传输层与所述第二空穴传输层侧的所述发光层的能级差为0.0eV以上且0.15eV以下，在LUMO能级中，所述第一电子传输层与所述第一电子传输层侧的所述发光层的能级差为0.0eV以上且0.15eV以下，所述第二电子传输层为含有电子传输性的有机材料和电子接受材料，包含多于50质量％的电子接受材料的混合层。
有益效果
通过上述构成，在发光元件中，发光层中的载流子平衡得以改善，可抑制发光层中的载流子偏移伴随的有机层劣化。由此，能够提供长寿命化的发光元件以及具备该发光元件的显示装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的显示装置的示意性剖视图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的显示装置的示意性俯视图。
图3是本发明的实施方式1所涉及的显示装置的发光元件中的各层的费米能级或者LUMO能级与HOMO能级的示例的能量图。
图4是本发明的实施例1所涉及的发光元件中的各层的费米能级或者LUMO能级与HOMO能级的示例的能量图。
图5是本发明的实施例2所涉及的发光元件中的各层的费米能级或者LUMO能级与HOMO能级的示例的能量图。
图6是本发明的实施方式2所涉及的显示装置的示意性剖视图。
具体实施方式
[实施方式1]
图2为本实施方式涉及显示装置2的示意俯视图。图1为图2中的A-A线箭头方向的剖视图。
如图2所示，本实施方式涉及的显示装置2具备提取发光的显示区域DA和包围该显示区域DA周围的边框区域NA。在边框区域NA中，形成有端子T，所述端子T被输入用于驱动后面详述的显示装置2的各发光元件的信号。
如图1所示，在俯视时与发光区域DA重叠的位置，本实施方式涉及的显示装置2具备阵列基板4和该阵列基板4上的发光元件层6。特别是显示装置2具备发光元件6的各层层叠在阵列基板4上的结构，该阵列基板4上形成有未图示的TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)。另外，在本说明书中，将从显示装置2的发光元件层6向阵列基板4的方向记载为“下方向”，将从显示装置2的发光元件层6向显示装置2的显示面的方向记载为“上方向”。
发光元件层6在阳极8上，从下层起依次层叠地具备第一空穴传输层10、第二空穴传输层12、发光层14、第一电子传输层16、第二电子传输层18和阴极20。形成在阵列基板4的上层的发光元件层6的阳极8电连接于阵列基板4的TFT。此外，在显示装置2中，设置有密封发光元件层6的未图示的密封层。
在本实施方式中，发光元件层6具备发光元件6R、发光元件6G以及发光元件6B。发光元件6R、发光元件6G、发光元件6B可以是在发光层14具备有机荧光材料或有机磷光材料的有机EL元件，即OLED元件。另外，除此之外，发光元件6R、发光元件6G、发光元件6B也可以是在发光层14中具备半导体纳米粒子材料、即量子点材料的QLED元件。但是，在本实施方式中，发光元件6R、发光元件6G、发光元件6B并不限定于OLED元件或QLED元件，能够采用各种发光元件。显示装置2例如具有多个子像素，在该子像素中分别具备一个上述发光元件6R、发光元件6G以及发光元件6B。
在此，阳极8、第二空穴传输层12以及发光层14分别通过边缘罩22分离。特别是，在本实施方式中，阳极8被边缘罩22分离为发光元件6R用的阳极8R、发光元件6G用的阳极8G以及发光元件6B用的阳极8B。另外，第二空穴传输层12被边缘罩22分离成发光元件6R用的第二空穴传输层12R、发光元件6G用的第二空穴传输层12G、以及发光元件6B用的第二空穴传输层12B。进而，发光层14被边缘罩22分离成发光层14R、发光层14G及发光层14B。
而且，发光层14G从阳极8侧层叠地具备第一发光层14GH和第二发光层14GE。第一发光层14GH是空穴传输性型的发光层，第二发光层14GE是电子传输性型的发光层。换言之，第一发光层14GH包含空穴传输性的主体材料，第二发光层14GE包含电子传输性的主体材料。
因此，在本实施方式中，发光层14G至少包括两种以上主体材料。特别地，在本实施方式中，由于发光层14G在第一发光层14GH和第二发光层14GE上仅具备一种彼此不同的主体材料，因此，发光层14G仅包含两种主体材料。
另外，第一空穴传输层10、第一电子传输层16、第二电子传输层18以及阴极20不被边缘罩22分离，而共用地形成。
如图1所示，边缘罩22也可以形成在覆盖阳极8的侧面和上表面的周围端部附近的位置。
在本实施方式中，发光元件6B在第二空穴传输层12B与发光层14B之间还具备第一层间有机层24作为层间有机层。第一层间有机层24与第一电子传输层16及第二电子传输层18同样地是具有电子传输性的有机层。换言之，第一层间有机层24由具有电子传输性的有机材料构成，第一层间有机层24中的电子迁移率比第一层间有机层24中的空穴迁移率大。
尤其是，与构成第一层间有机层24的有机材料的空穴迁移率相比，该有机材料的电子迁移率大100倍以上。
具体而言，构成第一层间有机层24的有机材料为下述式所示的嘧啶衍生物(B3PymPm)。
[化1]
此外，构成第一层间有机层24的有机材料也可以是下述式所示的硅杂环衍生物(PyPySPyPy)或联嘧啶噁二唑衍生物。
[化2]
[化3]
在本实施方式中，第一层间有机层24具有层厚d24。在本实施方式中，层厚d24例如为0.1nm以上且2.0nm以下，根据后述的理由，优选为0.3nm以上且1.5nm以下。
在此，在本说明书中，所谓某一层的层厚，可以是该层的层厚的平均值，或者，也可以是与阵列基板4基本水平地形成的位置上的该层的层厚的平均值。
在本实施方式中，发光元件6R由阳极8R、第一空穴传输层10、第二空穴传输层12R、发光层14R、第一电子传输层16、第二电子传输层18和阴极20构成。另外，发光元件6G由阳极8G、第一空穴传输层10、第二空穴传输层12G、发光层14G、第一电子传输层16、第二电子传输层18和阴极20构成。进而，发光元件6B由阳极8B、第一空穴传输层10、第二空穴传输层12B、发光层14B、第一电子传输层16、第二电子传输层18和阴极20构成。
在本实施方式中，发光层14R、发光层14G以及发光层14B，分别是发出红色光的红色发光层、发出绿色光的绿色发光层以及发出蓝色光的蓝色发光层。即，发光元件6R、发光元件6G以及发光元件6B分别是发出红色光的红色发光元件、发出绿色光的绿色发光元件以及发出蓝色光的蓝色发光元件。
此处，蓝光是在400nm以上且500nm以下的波长带中具有发光中心波长的光。此外，绿光是例如在超过500nm且600nm以下的波长带中具有发光中心波长的光。此外，红光是例如在超过600nm且780nm以下的波长带中具有发光中心波长的光。
在本实施方式中，发光层14B在阳极8侧与第一层间有机层24接触，在阴极20侧与第一电子传输层16接触。即，单层的发光层14R及发光层14B，与第一层间有机层24和第一电子传输层16这双方接触。
在本实施方式中，发光层14R在阳极8侧与第二空穴传输层12接触，在阴极20侧与第一电子传输层16接触。即，单层的发光层14R，与第二空穴传输层12和第一电子传输层16这双方接触。
另一方面，第一发光层14GH在阳极8侧与第二空穴传输层12接触，在阴极20侧与第二发光层14GE接触。另外，第二发光层14GE在阳极8侧与第一发光层14GH接触，在阴极20侧与第一电子传输层16接触。
阳极8和阴极20包含导电性材料，分别与第一空穴传输层10和第二电子传输层18电连接。在阳极8和阴极20中，靠近显示装置2的显示面的电极为半透明电极。
阳极8例如具有在Ag-Pd-Cu合金上层叠有ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)的构成。具有上述构成的阳极8是反射从发光层14发出的光的反射性电极。因此，从发光层14发出的光中的朝向下方向的光被阳极8反射。
与此相对，阴极20例如由半透明的Mg-Ag合金构成。也就是说，阴极20是透过从发光层14发射的光的透过性电极。因此，从发光层14发出的光中的朝向上方向的光由阴极20透过。如此，显示装置2能够将从发光层14发出的光向上方向射出。
如上所述，在显示装置2中，能够使从发光层14向上方向发出的光和向下方向发出的光这二者朝向阴极20(上方向)。即，显示装置2构成为顶发光型的显示装置。
另外，在本实施方式中，作为半透明电极的阴极20反射从发光层14发出的光的一部分。而且，在反射电极即阳极8与半透明电极即阴极20之间，形成有从发光层14发出的光的空腔。通过在阳极8和阴极20之间形成空腔，可以改善从发光层14发出的光的色度。
此外，上述的阳极8和阴极20的构成是一个例子，也可以具有其它构成。
发光层14通过产生从阳极8传输的空穴与从阴极20传输的电子的复合，成为发光的层。此外，在发光元件6G中，传输至第一发光层14GH的空穴和传输至第二发光层14GE的电子被传输至第一发光层14GH和第二发光层14GE的界面，在该界面附近复合。
第一空穴传输层10及第二空穴传输层12是将来自阳极8的空穴向发光层14传输的层。另外，第二空穴传输层12具有阻碍从阴极20传输电子的功能。第一电子传输层16及第二电子传输层18是将来自阴极20的电子向发光层14传输的层。另外，第一电子传输层16具有阻碍从阳极8传输空穴的功能。
在本实施方式中，第二电子传输层18是包含电子传输性的有机材料和电子接受材料的混合层。第二电子传输层18所包含的电子接受材料具有在第二电子传输层18中，在该电子被传输到第一电子传输层16的期间，暂时捕捉由电子传输性的有机材料传输的电子的功能。因此，通过第二电子传输层18所包含的电子接受材料，更稳定地进行向第一电子传输层16的电子传输，进而向发光层14的电子传输。因此，能够防止发光层14中过量的电子的注入，防止发光层14中的电子过多。
本实施方式中，例如，第二电子传输层18所包含的电子传输性的有机材料为下述式所示的噁二唑衍生物(OXD-7)。
[化4]
除此之外，第二电子传输层18所包含的电子传输性的有机材料也可以是下述式子分别示出的、星型OXD、噁二唑衍生物(Bu-PBD)、三唑衍生物或者浴铜灵。
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
在本实施方式中，第二电子传输层18所包含的电子接受材料例如为锂络合物或锂化合物。具体而言，例如，第二电子传输层18所包含的电子接受材料是下述式所示的羟基喹啉锂络合物(Liq)。
[化9]
第二电子传输层18通过含有羟基喹啉锂络合物作为电子接收材料，更稳定地进行第二电子传输层18中向第一电子传输层16的电子的传输。
此外，第二电子传输层18所包含的电子接受材料也可以是下述式所示的三氟甲烷磺酰锂(Li-TFSI)、乙酰乙酸锂、双-(三甲基硅基)胺基锂、叔丁醇锂、或者1，1，2，2，3，3-六氟丙烷-1，3-二磺酰亚胺锂。
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
第一空穴传输层10、第二空穴传输层12、发光层14、第一电子传输层16以及第二电子传输层18可以通过以往公知的方法形成，例如，可以通过使用蒸镀掩模的蒸镀来形成。特别是，第二电子传输层18也可以通过电子传输性的有机材料和电子接受材料的共蒸镀而形成。
此外，本实施方式的显示装置2也可以在阳极8与第一空穴传输层10之间具备包含空穴注入材料的未图示的空穴注入层。同样地，本实施方式所涉及的显示器件2也可以在阴极20与第二电子传输层18之间具备包含电子注入材料的未图示的电子注入层。
接着，参照图3对本实施方式的显示装置2的发光元件6B的各层中的能带进行说明。图3是本实施方式涉及的显示装置2的发光元件6B的各层的费米能级或者能带间隙的示例的能带图。
此外，在本说明书的能带图中，示出各层的以真空能级为基准的能级。另外，在本说明书的能带图中，示出与所附的部件编号对应的部件的费米能级或能带间隙。对于阳极8和阴极20示出费米能级，对于第一空穴传输层10、第二空穴传输层12、第一层间有机层24、发光层14、第一电子传输层16和第二电子传输层18分别示出从LUMO能级到HOMO能级的带隙。
在此，参照图3，对本实施方式涉及的发光元件层6中的各层间的HOMO能级与LUMO能级差进行说明。在本说明书中，将从第一层的HOMO能级的值减去第二层的HOMO能级的值所得的值作为第一层的HOMO能级与第二层的HOMO能级的能级差。另一方面，在本说明书中，将第二层的LUMO能级的值减去第一层的LUMO能级的值所得的值作为第一层的LUMO能级与第二层的LUMO能级的能级差。
在图3中，H1表示发光元件6B中第一空穴传输层10的HOMO能级与第二空穴传输层12B的HOMO能级的能级差。H2表示发光元件6B中第二空穴传输层12B的HOMO能级与第一层间有机层24的HOMO能级的能级差。H3表示发光元件6B中的第一层间有机层24的HOMO能级与发光层14B的HOMO能级的能级差。H4表示发光元件6B中的发光层14B的HOMO能级与第一电子传输层16的HOMO能级的能级差。H5表示发光元件6B中的第一电子传输层16的HOMO能级与第二电子传输层18的HOMO能级的能级差。
此外，在图3中，E1表示发光元件6B中的第二电子传输层18的LUMO能级与第一电子传输层16的LUMO能级的能级差。E2表示发光元件6B中的第一电子传输层16的LUMO能级与发光层14B的LUMO能级的能级差。E3表示发光元件6B中的发光层14的LUMO能级与第一层间有机层24的LUMO能级的能级差。E4表示发光元件6B中的第一层间有机层24的LUMO能级与第二空穴传输层12B的LUMO能级的能级差。E5表示发光元件中6B的第二空穴传输层12B的LUMO能级与第一空穴传输层10的LUMO能级的能级差。
在本实施方式的发光元件6B中，能级差H1、能级差E1和能级差E2为0.0eV以上且0.15eV以下。换言之，在发光元件6B中，第一空穴传输层10与第二空穴传输层12B的HOMO能级的能级差为0.0eV以上且0.20eV以下。另外，第一电子传输层16和第二电子传输层18的LUMO能级的能级差、以及第一电子传输层16和发光层14B的LUMO能级的能级差为0.0eV以上且0.20eV以下。
根据上述构成，在发光元件6B中，从第一空穴传输层10向第二空穴传输层12B的空穴的注入势垒、从第二电子传输层18向第一电子传输层16的电子的注入势垒以及从第一电子传输层16向发光层14B的电子的注入势垒变小。因此，在发光元件6B中，向发光层14B的各载流子的注入效率提高。
此外，在本实施方式的发光元件6B中，能级差H2为0.0eV以上且0.20eV以下。换言之，在发光元件6B中，第二空穴传输层12B和第一层间有机层24的HOMO能级的能级差为0.0eV以上且0.20eV以下。
同样地，在本实施方式的发光元件6B中，能级差H3为0.0eV以上且0.05eV以下。换言之，在发光元件6B中，第一层间有机层24和发光层14B的HOMO能级的能级差为0.0eV以上且0.05eV以下。
根据上述构成，在发光元件6B中，从第二空穴传输层12B向第一层间有机层24的空穴的注入势垒以及从第一层间有机层24向发光层14B的空穴的注入势垒变小。因此，在发光元件6B中，空穴注入发光层14B的效率提高，可以更有效地防止电子过多。
再者，发光层14B的HOMO能级的值比第一电子传输层16的HOMO能级的值大0.25eV以上，更优选大0.45eV以上。进而，第一层间有机层24的LUMO能级的值比发光层14B的LUMO能级的值大0.25eV以上，更优选大0.45eV以上。
通过这些构成，在发光元件6B中，注入发光层14B的空穴向第一电子传输层16侧的流出以及注入发光层14B的电子向第一层间有机层24侧的流出更有效地降低。由此，发光元件6B的发光层14B中的电子浓度及空穴浓度提高，载流子的复合的效率提高。进而，在发光元件6B中，由于注入发光层14B的载流子的流出所伴随的对各有机层的损伤降低，因此可以改善发光元件6B的寿命。
在本实施方式的发光元件6B中，能级差E4为0.0eV以上且0.05eV以下。换言之，在发光元件6B中，第二空穴传输层12B和第一层间有机层24的LUMO能级的能级差为0.0eV以上且0.05eV以下。
与第二空穴传输层12B的LUMO能级的值相比，在第一层间有机层24的LUMO能级的值较小的情况下，容易产生电子从发光层14B向第一层间有机层24的流出。伴随于此，电子从发光层14B向第二空穴传输层12B的流出容易经由第一层间有机层24产生。
根据上述构成，第二空穴传输层12B与第一层间有机层24的LUMO能级之差充分接近。由此，与发光层14B的LUMO能级的值相比，第一层间有机层24的LUMO能级的值变大，不易产生电子从发光层14B经由第一层间有机层24向第二空穴传输层12B的流出。因此，通过上述构成，伴随着电子从发光层14B向第二空穴传输层12B流出，第二空穴传输层12B的劣化降低，发光元件6B的寿命改善。
如上所述，在本实施方式涉及的发光元件6B中，能级差H1、能级差E1及能级差E2在0.0eV以上且0.20eV以下。通过上述构成，在发光元件6B、发光元件6G及发光元件6R的各个中，向发光层14的各载流子的注入效率提高。
而且，本实施方式的发光元件6B在第二空穴传输层12B与发光层14B之间具备具有电子传输性的第一层间有机层24。根据上述构成，在发光元件6B中，第一层间有机层24能够减少电子从发光层14B向第二空穴传输层12B流出。尤其是，与构成第一层间有机层24的有机材料的空穴迁移率相比，该有机材料的电子迁移率大100倍以上，从而能够更有效地减少上述的电子的流出。
由于防止电子从发光层14向第二空穴传输层12侧的各层流出，因此，在比发光层14更靠第二空穴传输层12侧的各层中，也不易产生无助于发光的电荷的复合。由此，防止对发光层14以及比发光层14更靠第二空穴传输层12侧的各层的损伤，改善发光元件6B的寿命。
因此，本实施方式涉及的发光元件6B能够维持各载流子向发光层14的传输效率，并且能够消除发光层14中的电子过多。因此，本实施方式的发光元件6B更有效地改善了寿命。
通常，在如本实施方式的显示装置2所具备的各发光元件那样具有有机层的发光元件中，蓝色发光元件与绿色发光元件及红色发光元件相比，具有寿命变短的倾向。如上所述，根据本实施方式的显示装置2具备已改善寿命的蓝色发光元件即发光元件6B，因此，发光元件6B的寿命相对于发光元件6G及发光元件6R的寿命变长。因此，根据本实施方式的显示装置2能够整体地改善寿命。
制作具有与本实施方式的显示装置2的各发光元件相同构成的、以下的实施例1以及2的各实施例涉及的发光元件，并测量物性。
[实施例1]
本实施例涉及的发光元件具有与本实施例涉及的显示装置2的发光元件6B相同的结构。
在本实施例涉及的发光元件的制造中，首先形成ITO，作为阳极8。
接着，在该阳极8上，作为空穴传输材料通过利用该空穴传输材料的低温CVD法的成膜，形成含有芳香胺类化合物的第一空穴传输层10(HOMO:-5.50eV、LUMO:-2.42eV)。
接着，在第一空穴传输层10的上层，作为电子阻挡材料通过利用该电子阻挡材料的低温CVD法的成膜，形成含有咔唑系化合物的第二空穴传输层12B(HOMO:-5.60eV，LUMO:-2.52eV)。
接着，在第二空穴传输层12B的上层，通过上述的嘧啶衍生物(B3PymPm)(HOMO:-5.77eV、LUMO:-2.52eV)的蒸镀，形成了第一层间有机层24。在本实施例中，第一层间有机层24的层厚d24为1.0nm。
接着，在第一层间有机层24的上层形成发光层14B。发光层14B通过作为主体材料的蒽-金刚烷系化合物(HOMO:-5.74eV，LUMO:-2.88eV)和作为荧光发光性的掺杂剂的蒽-萘系化合物(HOMO:-5.85eV，LUMO:-2.90eV)的共同蒸镀而形成。
接着，在发光层14B的上层，作为空穴阻挡材料通过该空穴阻挡材料的蒸镀形成含有三唑系化合物的第一电子传输层16(HOMO:-6.00eV、LUMO:-2.95eV)。
接着，在第一电子传输层16的上层形成第二电子传输层18。第二电子传输层18通过将电子传输性的有机材料与羟基喹啉锂络合物(HOMO:-5.78eV，LUMO:-3.46eV)以1:1的质量比共蒸镀而形成。作为第二电子传输层18的电子传输性的有机材料，使用噁二唑衍生物(OXD-7)(HOMO:-6.34eV，LUMO:-2.92eV)。
在本实施例中，进一步在第二电子传输层18的上层蒸镀氟化锂，作为电子注入层。
接着，在电子注入层的上层蒸镀Mg-Ag的合金，形成阴极20。
在本实施例中，进而，在阴极20的上层，通过蒸镀形成由含有芳香胺基的化合物构成的覆盖层，接着，利用含有无机-有机复合材料的密封材料进行发光元件的密封。
在本实施例中，得到了在CIE的色度坐标下发出(x，y)＝(0.140，0.050)的光的发光元件。另外，在本实施例中，发光层14B的LUMO能级的值与发光层14B的HOMO能级的值之差为2.95eV。
[实施例2]
本实施例涉及的发光元件具有与本实施例涉及的显示装置2的发光元件6B相同的结构。
在本实施例涉及的发光元件的制造中，首先形成ITO，作为阳极8。
接着，在该阳极8上，作为空穴传输材料通过利用该空穴传输材料的低温CVD法的成膜，形成含有芳香胺类化合物的第一空穴传输层10(HOMO:-5.49eV、LUMO:-2.41eV)。
接着，在第一空穴传输层10的上层，作为电子阻挡材料通过利用该电子阻挡材料的低温CVD法的成膜，形成含有咔唑系化合物的第二空穴传输层12B(HOMO:-5.62eV，LUMO:-2.53eV)。
接着，在第二空穴传输层12B的上层，通过上述的嘧啶衍生物(B3PymPm)(HOMO:-5.78eV、LUMO:-2.49eV)的蒸镀，形成了第一层间有机层24。在本实施例中，第一层间有机层24的层厚d24为1.0nm。
接着，在第一层间有机层24的上层形成发光层14B。发光层14B通过作为主体材料的蒽-酚系化合物(HOMO:-5.74eV，LUMO:-2.82eV)和作为荧光发光性的掺杂剂的红荧烯系化合物(HOMO:-5.80eV，LUMO:-2.86eV)的共同蒸镀而形成。
接着，在发光层14B的上层，作为空穴阻挡材料通过该空穴阻挡材料的蒸镀形成含有三唑系化合物的第一电子传输层16(HOMO:-6.07eV、LUMO:-2.87eV)。
接着，在第一电子传输层16的上层，利用与实施例1示出的方法相同的方法，形成具有与实施例1的第二电子传输层18相同构成的第二电子传输层18。
在本实施例中，进一步在第二电子传输层18的上层蒸镀镱(Yb)，作为电子注入层。
电子注入层的上层的阴极20和覆盖层的形成和利用密封材料的发光元件的密封通过与前实施例相同的方法来执行。
在本实施例中，得到了在CIE的色度坐标下发出(x，y)＝(0.136，0.048)的光的发光元件。另外，在本实施例中，发光层14B的LUMO能级的值与发光层14B的HOMO能级的值之差为2.94eV。
需要说明的是，实施例1和实施例2分别涉及的发光元件的第一层间有机层24的电子迁移率为2×10-2cm2/Vs，空穴迁移率为7×10-6cm2/Vs。第一层间有机层24的载流子迁移率通过阻抗分光法测量。
对实施例1及实施例2分别涉及的发光元件，制作比较例1及比较例2分别涉及的发光元件，并测量物性。
比较例1的发光元件与实施例1的发光元件相比，仅除去未形成有第一层间有机层24这一点，具备相同的构成。比较例2的发光元件与实施例2的发光元件相比，仅除去未形成有第一层间有机层24这一点，具备相同的构成。
接着，测量上述各实施例及比较例的发光元件的物性，比较该物性。
首先，测量各发光元件的各层的HOMO能级和LUMO能级的值，测量各层间的HOMO能级差和LUMO能级差。具体而言，使用光电子产率分光(PYS)装置(AC-3，理研计器社制)，确定各发光元件的各层的HOMO能级的值。进而，通过紫外线光谱测量来测量各发光元件的各层的带隙，由此确定LUMO能级的值。
基于上述测量的结果，图4和图5表示各实施例及各比较例涉及的发光元件的各层的能量图。图4及图5分别表示实施例1和实施例2各自的发光元件的各层的能量图。
接着，在摄氏25度的环境温度下，对各发光元件的电极间施加电流密度为10mA/cm2的电流产生的电压，进行外部量子效率以及寿命的测量。
下表1记载了测量的各实施例以及各比较例所涉及的发光元件的物性。
[表1]
在表1中，“实施例1”、“实施例2”的栏表示各实施例的发光元件的物性。
在表1中，及/>的栏分别将能级差/>及能级差的能量的值以eV为单位表示。此外，在各实施例中，“H3”一栏的数值为负号表示第一层间有机层24的HOMO能级的值比发光层14B的HOMO能级的值小。另外，在实施例2中，“E4”一栏的数值为负号表示第二空穴传输层12B的LUMO能级的值比第一层间有机层24的LUMO能级的值小。
另外，关于表1中的各比较例，“H2”一栏表示HOMO能级中第二空穴传输层12B和发光层14B的能级差。同样地，关于表1中的各比较例，“E3”一栏表示LUMO能级中第二空穴传输层12B和发光层14B的能级差。另外，表1中的各比较例未进行“H3”和“E4”的记载。
在表1中，“电压”的栏以V为单位示出在各发光元件的电极间产生电流密度为10mA/cm2的电流所需的电压的大小。“EQE”一栏表示上述电压的施加下的各发光元件的外部量子效率的百分率。“寿命”一栏以时间(h)为单位表示在摄氏25度的环境下且上述电压的施加下各发光元件的亮度到达初始亮度的90％为止的期间。
接着，对实施例1和实施例2各自涉及的发光元件中变更了第一层间有机层24的层厚d24的情况下的、该发光元件的物性进行测量。对于实施例1的发光元件，将层厚d24从0.3nm变更为2.0nm，对于实施例2的发光元件，将层厚d24从0.1nm变更为2.0nm，并进行了测量。进而，针对实施例1和实施例2分别涉及的发光元件，分别测量层厚d24为0nm时、即未形成第一层间有机层24时的物性作为比较例1和比较例2。
下表2记载了实施例1涉及的发光元件的变更层厚d24时的物性和比较例1涉及的发光元件的物性。此外，下表3记载了实施例2涉及的发光元件的变更层厚d24时的物性和比较例2涉及的发光元件的物性。
[表2]
[表3]
d24(nm) 电压(V) EQE(％) 色度(x，y) 寿命(h)
0(比较例2) 4.0 12.9 (0.136，0.048) 3700
0.1 4.0 12.8 (0.136，0.048) 3800
0.3 4.2 12.8 (0.137，0.049) 5000
0.5 4.3 12.7 (0.136，0.048) 5700
1.0 4.4 12.6 (0.136，0.048) 6600
1.5 4.7 12.2 (0.137，0.047) 7200
2.0 5.1 11.7 (0.137，0.046) 7300
在表2和表3中，“d24”一栏将各发光元件中的第一层间有机层24的层厚d24的值以nm为单位来表示。在此，在表2的“d24”一栏中，0nm的列表示比较例1的发光元件的物性。另外，在表3的“d24”一栏中，0nm的列表示比较例2的发光元件的物性。
在表2以及表3中，“电压”的栏以V为单位示出在各发光元件的电极间产生电流密度为10mA/cm2的电流所需的电压的大小。“EQE”一栏表示上述电压的施加下的各发光元件的外部量子效率的百分率。“色度”一栏使用CIE的色度坐标表示各发光元件发出的光的色度。“寿命”一栏以时间(h)为单位表示在摄氏25度的环境下且上述电压的施加下各发光元件的亮度到达初始亮度的90％为止的期间。
如表1和表2所示，具备第一层间有机层24的实施例1的发光元件的寿命相比不具备第一层间有机层24的比较例1的发光元件的寿命有所改善。同样地，如表1和表3所示，具备第一层间有机层24的实施例2的发光元件的寿命相比不具备第一层间有机层24的比较例2的发光元件的寿命有所改善。另外，如表1、表2和表3所示，实施例1和实施例2分别涉及的发光元件的外部量子效率与比较例1和比较例2中各自涉及的发光元件的外部量子效率相比，没有大幅降低。
因此，分别与比较例1和比较例2的发光元件相比，实施例1和实施例2的发光元件在维持外部量子效率的同时寿命得到改善。
进而，如表2和表3所示，存在各实施例的发光元件中的第一层间有机层24的层厚d24越大，该发光元件的寿命越长的倾向。认为这是由于第一层间有机层24越厚，则从发光层14B向第二空穴传输层12B的电子的流出越降低，第二空穴传输层12B的劣化受到抑制。
另一方面，存在各实施例所涉及的发光元件中的第一层间有机层24的层厚d24越小，该发光元件的外部量子效率越提高的倾向。认为这是由于第一层间有机层24越薄，从第二空穴传输层12B向发光层14B的空穴传输的效率越高，发光层14B中的载流子复合的效率越高。
由以上可知，从维持外部量子效率并大幅改善寿命的观点出发，各实施例所涉及的发光元件的第一层间有机层24的层厚d24优选为0.3nm以上且1.5nm以下。
[实施方式2]
图6为本实施方式涉及的显示装置26的、与图1的对应位置的剖视图。
如图6所示，本实施方式的显示装置26与本实施方式所涉及的显示装置2相比，在第二电子传输层18与阴极20之间具备第二层间有机层28来代替第一层间有机层24。换言之，本实施方式的显示装置26在具备第二层间有机层28作为层间有机层这一点上与前实施方式的显示装置2的构成不同。
另外，如图6所示，本实施方式的显示装置26在阳极8与第一空穴传输层10之间具备空穴注入层30，在第二层间有机层28与阴极20之间具备电子注入层32。而且，在本实施方式中，第二电子传输层18包含电子接受材料和电子传输性的有机材料，作为电子接受材料，包含在前实施方式中说明的羟基喹啉锂络合物(Liq)。但是，在本实施方式中，第二电子传输层18所包含的电子传输性的有机材料也可以是与上述实施方式中的第二电子传输层18所包含的电子传输性的有机材料相同的材料。
除了上述点之外，本实施方式涉及的显示装置2具备与前实施方式涉及的显示装置2的相同的构成。
在本实施方式中，第二层间有机层28共用地形成于发光元件6B、发光元件6G及发光元件6R。第二层间有机层28由具有氨基或羟基的有机化合物形成。特别是，第二层间有机层28由具有氨基或羟基的异氰脲酸酯化合物构成。具体而言，第二层间有机层28由下述化学式(1)或化学式(2)所示的化合物构成。
[化15]
[化16]
另外，如图6所示，第二层间有机层28具有层厚d28。
空穴注入层30具有辅助从阳极8向第一空穴传输层10的空穴注入的功能。例如，空穴注入层30的HOMO能级的值是位于阳极8的HOMO能级的值与第一空穴传输层10的HOMO能级的值之间的值。因此，通过空穴注入层30，从阳极8向发光层14的空穴的传输效率提高。
电子注入层32具有辅助从阴极20向第二电子传输层18的电子注入的功能。例如，电子注入层32的LUMO能级的值具有阴极20的LUMO能级的值与第二电子传输层18的LUMO能级的值之间的值。因此，通过电子注入层32，从阴极20向发光层14的电子的传输效率提高。另外，通过充分薄地形成层厚d28，从而通过电子在第二层间有机层28中通过阴极20向第二电子传输层18进行电子注入。
在本实施方式中，发光元件层6具备空穴注入层30作为空穴注入层、以第一空穴传输层10作为电子阻挡层、以第二空穴传输层12作为空穴传输层。另外，在本实施方式中，发光元件层6具备作为电子注入层的电子注入层32、作为电子传输层的第二电子传输层18、作为空穴阻挡层的第一电子传输层16。
但是，在本实施方式中，发光元件6并非必须具备空穴注入层30、第二空穴传输层12、第一电子传输层16和电子注入层32。在本实施方式中，发光元件层6在阳极8与阴极20之间，从阳极8侧起依次具备作为空穴传输层的第一空穴传输层10、发光层14、作为电子传输层的第二电子传输层18以及作为层间有机层的第二层间有机层28即可。
在此，第二电子传输层18所包含的羟基喹啉锂络合物会在高温下在分子内产生电子的交换。在羟基喹啉锂络合物分子内的电子的授受按照以下的化学反应式而产生。
[化17]
/>
具体而言，由于羟基喹啉锂络合物的杂环的N原子具有不成对电子，因此在高温下，在该N原子和Li原子之间产生电子授受，羟基喹啉锂络合物进行离子化。在羟基喹啉锂络合物离子化的情况下，由该羟基喹啉锂络合物带来的、从第二电子传输层18向第一电子传输层16侧的电子传输的稳定化的效果降低，会产生发光层14中的电子过多，发光元件整体的寿命缩短。
在本实施方式中，如上所述，与第二电子传输层18邻接的第二层间有机层28由具有氨基或羟基的有机化合物构成。因此，在第二层间有机层28所具有的氨基或羟基与第二电子传输层18所具有的羟基喹啉锂络合物的N原子之间产生氢键。
具体而言，第二层间有机层28包含上述化学式(1)所示的具备氨基的化合物。在该情况下，如下述化学式的虚线所示，在第二层间有机层28所具有的氨基与第二电子传输层18所具有的羟基喹啉锂络合物的N原子之间产生氢键。
[化18]
由此，第二电子传输层18的羟基喹啉锂络合物的、具有不成对电子的N原子减少，羟基喹啉锂络合物的稳定性提高。因此，即使在高温下，第二电子传输层18的羟基喹啉锂络合物的离子化也不易进行。因此，在本实施方式中，即使在高温下也维持第二电子传输层18的羟基喹啉锂络合物所带来的从第二电子传输层18向第一电子传输层16侧的电子传输的稳定化的效果，发光元件整体的寿命改善。
第二层间有机层28含有异氰脲酸酯化合物，由此能够更高效地抑制上述的第二电子传输层18的羟基喹啉锂络合物的离子化。进而，第二层间有机层28具有上述化学式(1)或化学式(2)所示的化合物，由此能够更高效地抑制第二电子传输层18的羟基喹啉锂络合物的离子化。
而且，上述化学式(1)或化学式(2)所示的化合物在作为蒸镀材料使用的情况下，也不易发生分解等不良。因此，第二层间有机层28通过具有上述化学式(1)或化学式(2)所示的化合物，能够通过蒸镀法形成抑制了劣化的第二层间有机层28。
如上所述，本实施方式的发光元件6B、发光元件6G及发光元件6R能够通过第二层间有机层28更高效地抑制第二电子传输层18的劣化。尤其是在各发光元件放置在高温下的情况下这种情况显著。根据本实施方式的显示装置2具备上述各发光元件，从而能够改善整体寿命。
制作具有与本实施方式的显示装置26的各发光元件相同的结构的、以下的实施例3至6的各实施例涉及的发光元件，并测量物性。
[实施例3]
本实施例所涉及的发光元件与实施例1所涉及的发光元件相比，形成有第二层间有机层28取代第一层间有机层24，并且，除了形成空穴注入层30这一点以外，具备相同的构成，通过同一方法制造。
实施例1所涉及的发光元件的空穴注入层30在阳极8上通过该空穴注入材料的低温CVD法的成膜而形成作为空穴注入材料的芳香族化合物(HOMO:-7.83eV、LUMO:-5.60eV)。另外，第二层间有机层28通过在第二电子传输层18的上层蒸镀上述化学式(1)所示的有机化合物而形成。
[实施例4]
本实施例涉及的发光元件除了第二层间有机层28以外，与实施例3的发光元件具有相同的结构，通过相同的方法制造。本实施例的发光元件的第二层间有机层28通过在第二电子传输层18的上层蒸镀上述化学式(2)所示的有机化合物来形成。
[实施例5]
本实施例涉及的发光元件具有与本实施方式的发光元件6G相同的结构。另外，本实施例的发光元件与实施例3的发光元件相比，除了具备发光层14G代替发光层14B这一点之外，具备相同的结构，并通过相同的方法制造。
本实施例的发光元件的发光层14G通过在第二空穴传输层12G的上层依次形成第一发光层14GH和第二发光层14GE而形成。发光层14G具有空穴传输性材料即红荧烯系化合物(HOMO:-5.60eV、LUMO:-2.34eV)、电子传输性材料即Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)(HOMO:-5.96eV、LUMO:-2.84eV)、通过与磷光发光掺杂剂铱配合物(HOMO:-5.60eV，LUMO:-2.90eV)3种材料共同蒸镀形成。
[实施例6]
本实施例涉及的发光元件具有与本实施方式的发光元件6R相同的结构。另外，本实施例的发光元件与实施例3的发光元件相比，除了具备发光层14R代替发光层14B这一点之外，具备相同的结构，并通过相同的方法制造。
本实施例所涉及的发光元件的发光层14R通过在第二空穴传输层12R的上层共蒸镀主体材料(HOMO:-5.72eV，LUMO:-2.64eV)和作为磷光发光性掺杂剂的铱络合物(HOMO:-4.85eV，LUMO:-2.90eV)而形成。
此外，对实施例3至实施例6分别涉及的发光元件，制作比较例3至比较例6分别涉及的发光元件，并测定物性。比较例3至比较例6各自的发光元件与实施例3至实施例6各自的发光元件相比，仅具备未形成第二层间有机层28这一点以外，具备相同的构成。
接着，测量上述各实施例及比较例的发光元件的物性，比较该物性。在此，对实施例3至实施例6各自涉及的发光元件中变更了第二层间有机层28的层厚d28的情况下的、该发光元件的物性进行测量。对各实施例各自的发光元件，将层厚d28从0.1nm变更为4nm来进行测量。进而，对于各实施例3至实施例6的发光元件而言，将层厚d28为0nm的情况、即未形成第二层间有机层28的情况的物性分别作为比较例3至比较例6进行了测定。
将实施例3至实施例6各自的发光元件变更层厚d28后的物性分别记载于以下的表4～表7中。另外，在表4至表7的每一表中，也记载了比较例3至比较例6分别涉及的发光元件的物性。
[表4]
d28(nm) EQE(％) 色度(x，y) 常温寿命(h) 高温寿命(h)
0(比较例3) 13.3 (0.14，0.05) 754 114
0.1 13.4 (0.14，0.05) 835 143
0.3 13.4 (0.14，0.05) 890 155
0.5 13.5 (0.14，0.05) 895 152
1.0 13.3 (0.14，0.05) 913 157
2.0 13.1 (0.14，0.05) 905 154
3.0 12.8 (0.14，0.05) 900 154
4.0 12.4 (0.14，0.05) 900 155
[表5]
d28(nm) EQE(％) 色度(x，y) 常温寿命(h) 高温寿命(h)
0(比较例4) 13.3 (0.14，0.05) 770 114
0.1 13.2 (0.14，0.05) 810 140
0.3 13.2 (0.14，0.05) 875 151
0.5 13.3 (0.14，0.05) 870 151
1.0 13.3 (0.14，0.05) 875 154
2.0 13.3 (0.14，0.05) 880 153
3.0 13.0 (0.14，0.05) 875 154
4.0 12.7 (0.14，0.05) 875 153
[表6]
d28(nm) EQE(％) 色度(x，y) 常温寿命(h) 高温寿命(h)
0(比较例5) 30.3 (0.27，0.72) 853 95
0.1 30.3 (0.27，0.71) 904 108
0.3 30.2 (0.27，0.72) 912 110
0.5 30.3 (0.27，0.71) 910 108
1.0 30.4 (0.27，0.71) 910 109
2.0 30.1 (0.27，0.71) 908 111
3.0 30.0 (0.27，0.71) 908 109
4.0 27.5 (0.27，0.71) 910 111
[表7]
d28(nm) EQE(％) 色度(x，y) 常温寿命(h) 高温寿命(h)
0(比较例6) 34.5 (0.70，0.31) 2150 334
0.1 34.8 (0.70，0.31) 2880 360
0.3 34.3 (0.70，0.31) 2950 370
0.5 34.4 (0.70，0.31) 3030 373
1.0 34.4 (0.70，0.31) 2980 370
2.0 34.6 (0.70，0.31) 2970 370
3.0 33.7 (0.70，0.31) 3010 372
4.0 32.0 (0.70，0.31) 3050 375
在表4以及表7中，“EQE”一栏表示上述电压的施加下的各发光元件的外部量子效率的百分率。“色度”一栏使用CIE的色度坐标表示各发光元件发出的光的色度。“常温寿命”一栏以时间(h)为单位表示在摄氏25度的环境下且上述电压的施加下各发光元件的亮度到达初始亮度的90％为止的期间。“高温寿命”一栏以时间(h)为单位表示在摄氏70度的环境下且上述电压的施加下各发光元件的亮度到达初始亮度的90％为止的期间。
如表4至表7分别所示，实施例3至实施例6分别涉及的发光元件在常温环境和高温环境下各自的寿命与比较例3至比较例6分别涉及的发光元件在各环境下的寿命相比有所提高。另外，实施例3～实施例6分别涉及的发光元件的寿命的改善在高温环境中更为显著。
进而，如表4和表7所示，存在各实施例的发光元件中的第一层间有机层28的层厚d28越大，该发光元件的寿命越长的倾向。认为这是因为，第二层间有机层28越厚，越能更高效地抑制第二电子传输层18的羟基喹啉锂络合物的离子化的进行，第二电子传输层18的劣化被抑制。
另一方面，如表4至表7分别所示那样，实施例3至实施例6各自涉及的发光元件的外部量子效率在第二层间有机层28的层厚d28为3nm以下的情况下不会大幅降低。认为这是因为，第二层间有机层28足够薄，因此在从电子注入层32向第二电子传输层18的电子注入中，第二层间有机层28的电子隧道有效地产生。
由以上可知，从维持外部量子效率并大幅改善寿命的观点出发，各实施例所涉及的发光元件的第一层间有机层28的层厚d28优选为0.1nm以上且3nm以下。
通过显示装置26具备本实施方式的发光元件6R、发光元件6G以及发光元件6B，能够得到具有更高的发光效率、寿命得到改善的显示装置26。
此外，在上述各实施方式中，说明了发光元件6R具备单一的发光层14R的构成，但不限于此。例如，发光元件6R与发光元件6G的发光层14G相同，可以具备将空穴传输性类型的红色发光层和电子传输性类型的红色发光层层叠而成的发光层14R。
本发明不限于上述各实施方式，能在权利要求所示的范围中进行各种变更，将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。而且，能够通过组合各实施方式分别公开的技术方法来形成新的技术特征。
附图标记说明
2、26 发光装置
6 发光元件层
6R、6G、6B 发光元件
8 阳极
10 第一空穴传输层
12 第二空穴传输层
14 发光层
14GH、14RH 第一发光层
14GE、14RE 第二发光层
16 第一电子传输层
18 第二电子传输层
20 阴极
24 第一层间有机层
28 第二层间有机层
30 空穴注入层
32 电子注入层

Claims (5)

1.一种发光元件，具备阳极和阴极，在所述阳极和所述阴极之间，从所述阳极侧起依次具备空穴传输层、发光层、电子传输层以及层间有机层，其特征在于，
所述电子传输层由羟基喹啉锂络合物和电子传输性的有机化合物构成，
所述层间有机层由具有氨基或羟基的有机化合物构成，
所述层间有机层由具有氨基或羟基的异氰脲酸酯化合物构成。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
所述层间有机层由以下化学式(1)构成
3.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
所述层间有机层由以下化学式(2)构成
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光元件，其特征在于，
在所述阳极与所述空穴传输层之间具备空穴注入层，
在所述空穴传输层和所述发光层之间具备电子阻挡层，
在所述发光层与所述电子传输层之间具备空穴阻挡层，
在所述层间有机层与所述阴极之间具备电子注入层。
5.一种显示装置，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的发光元件。
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