CN1742519B - 发光元件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种得到红、蓝、绿的色纯度较高的发光，同时，在连续驱动时又能够稳定地发光的发光元件，本发明的发光元件的特征在于：在包含空穴输送材料、电子输送材料、第1杂质(第一掺杂材料)及第2杂质(第二掺杂材料)的有机化合物膜设置在阳极和阴极之间的发光元件中，上述有机化合物膜从上述阳极侧起，依次层叠了包含上述空穴输送材料及上述第1杂质的第1混合区、由上述空穴输送材料构成的空穴输送区、包含上述电子输送材料及上述第2杂质的第2混合区、以及由上述电子输送材料构成的电子输送区。

Description

发光元件及其制作方法
技术领域
本发明涉及具有阳极、阴极和包含通过施加电场而得到发光的有机化合物的膜(以下，记为「有机化合物膜」)的有机发光元件及其制作方法。
背景技术
有机发光元件是通过施加电场发光的元件。其发光机构为：通过在电极之间夹持有机化合物膜并施加电压，从而从阴极注入的电子及从阳极注入的空穴在有机化合物膜中复合，形成激发状态的分子(以下，记为「分子激子」)，当该分子激子返回到基态时放出能量，从而发光。
再有，有机化合物形成的分子激子的种类，可以考虑单线态激发状态和三线态激发状态，但在本说明书中包含无论那种激发状态都有助于发光的情况。
在这样的有机发光元件中，有机化合物膜通常形成厚度低于1μm的薄膜。此外，由于有机发光元件是有机化合物膜自身发出光的自发光型的元件，不需要在现有的液晶显示器中使用的背照光。因此，能够制作成外形很薄且重量非常轻的有机发光元件是它的较大优点。
此外，例如，在100～200nm左右的有机化合物膜中，如果考虑到有机化合物膜的载流子迁移率，则从注入载流子后到复合的时间只有数十纳秒左右，即使包含从载流子的复合到发光的过程，也是在微秒以内的量级中达到发光。因此，响应速度非常快也是它的一个特点。
进而，由于有机发光元件是载流子注入型的发光元件，能够用直流电压驱动，且难于产生噪声。关于驱动电压，首先将有机化合物膜作成厚度100nm左右的均匀的超薄膜，此外，选择对有机化合物膜的载流子注入势垒小的电极材料，进而，通过导入异质结结构(双层结构)，在5.5V电压下，就能达到100cd/m2的充分的亮度(例如，参照非专利文献1)
(非专利文献1)
C.W.タン等、应用物理通讯、1987年、Vol.51，No.12，913-915。
从这样的外形薄且重量轻、高速响应性、直流低电压驱动等特性考虑，有机发光元件作为下一代的平板显示元件特别引人注目。此外，从它是自发光型元件且视角宽广考虑，其可见性较好，作为在便携设备的显示画面中使用的元件特别有效。
但是，在文献1中所示的有机发光元件的结构，首先，作为减小对有机化合物膜的载流子注入势垒的方法，在阴极中使用功函数低且比较稳定的Mg∶Ag合金，以提高电子的注入性。由此，能够在有机化合物膜中注入大量的载流子。
进而，作为有机化合物膜，通过应用层叠由芳香族二胺化合物构成的空穴输送层和由三(8-喹啉酸基(キノリノラト))-铝络合物(以下，记为「Alq3」)构成的电子输送发光层所形成的单异质结结构，使载流子的复合效率得到飞跃性的提高。对此，说明如下：
例如，在仅具有Alq3单层的有机发光元件的情况下，由于Alq3是电子输送性，因而从阴极注入的电子的大部分不与空穴复合就到达阳极，发光效率极差。即，为了使单层的有机发光元件更有效地发光(或者在低电压下驱动)，需要使用能够更好平衡电子及空穴两者而输送的材料(以下，记为「双极材料」)，Alq3不满足该条件。
但是，如果应用非专利文献1那样的单异质结结构，则从阴极注入的电子在空穴输送层与电子输送性发光层的界面上被阻挡，并被关闭在电子输送性发光层中。因此，载流子的复合在电子输送性发光层中高效地进行，并达到效率良好的发光。
此外，在非专利文献1中的有机发光元件的特征在于：空穴的输送由空穴输送层进行，电子的输送及发光由电子输送性发光层进行的这种功能分离。该功能分离概念的进一步发展，提出了分别用不同的材料担当空穴输送、电子输送及发光这三类功能的方案。这是由于：按照该方法，能够将载流子输送性能不好而发光效率高的材料作为发光材料使用，随着这种材料的使用能够提高有机发光元件的发光效率。
其代表性的方法是色素的掺杂(例如，参照非专利文献2)。即，如图3(a)所示，在设置了空穴输送层101及电子输送层102(也是发光层)的单异质结结构中，通过在电子输送层102中掺杂色素103，从而能够得到作为发光区的边界区域内的色素103的发光色。也考虑过在空穴输送层101一侧掺杂色素103的情况。
(非专利文献2)
C.W.タン等、应用物理杂志，1989年，Vol.65，No.9，3610-3616
与此相反，如图3(b)所示，也有将发光层夹持在空穴输送层与电子输送层之间的称为双异质结结构(三层结构)的方法(例如，参照非专利文献3)。在该方法的情况下，由于是分别从空穴输送层106向发光层105中注入空穴，从电子输送层107向发光层105中注入电子，因此，在发光层105中引起载流子的复合，达到以作为发光层105使用的材料的发光色进行发光。
(非专利文献3)
チハヤアダチ等3人，日本应用物理杂志，1988年，Vol.27，No.2，L269-L271
这样的功能分离的优点在于：通过功能分离就不需要一种有机材料同时具有各种功能(发光性、载流子输送性、来自电极的载流子注入性等)，能够使分子设计等具有很宽的自由度(例如，不需要无理地探索双极材料)。也就是说，通过分别组合发光特性好的材料、载流子输送性优越的材料等，能够容易地达到高发光效率。
从以上优点考虑，在非专利文献1至3所述的层叠结构的概念(载流子的阻挡功能乃至功能分离)自身被广泛地利用着。
这样，在功能分离的有机发光元件中，色素材料的掺杂方法对长寿命化特别有效(例如，参照专利文献1)。其原因可以举出，例如能量顺利地向基质材料圆滑地移动和基质材料薄膜质量的改善等。在专利文献1中，在空穴输送层中掺杂红荧烯，延长了元件的寿命。
(专利文献1)
特开平10-255985号公报
由于上述专利文献1的发光元件在空穴输送层上也掺杂色素材料，成为图2所示的在电子输送层和空穴输送层上分别掺杂了色素材料的结构。
如上所述，即使在图2的元件中，发光区存在于空穴输送层201与电子输送层202的边界区域203中。由此，在边界区域203内存在的第1掺杂材料与第2掺杂材料两种色素材料均发光。
这样，不仅是本来应该发光的波长，还引起不同波长的发光，导致不能得到纯度高的发光颜色。在需要红、绿、蓝各自色纯度高的光的全彩色有机发光装置中，不希望使用这样在不同波长发光的元件。
发明内容
本发明的课题在于：提供一种得到色纯度高的发光的同时，在连续驱动时能够稳定发光的高耐性、长寿命、且可靠性高的发光元件。
本发明的发光元件的特征在于：在包含空穴输送材料、电子输送材料、第1杂质(第1掺杂材料)及第2杂质(第2掺杂材料)的有机化合物膜设置在阳极与阴极之间的发光元件中，上述有机化合物膜从上述阳极侧起，依次层叠包含上述空穴输送材料及上述第1杂质的第1混合区、由上述空穴输送材料构成的空穴输送区、包含上述电子输送材料及上述第2杂质的第2混合区、以及由上述电子输送材料构成的电子输送区。
上述空穴输送区不包含掺杂材料，实质上是仅仅由空穴输送材料构成的区域。由此，通过设置空穴输送区，能够阻挡电子在第1混合区的注入，在包含第一掺杂材料的第1混合区内电子与空穴的复合消失。通过消除在第1混合区内的复合，就不呈现第一掺杂材料的发光。其结果是，在本发明中，仅仅第二掺杂材料能够发光，通过使用应该发光的发光材料作为第二掺杂材料，能够制作仅仅得到所希望的发光的发光元件。进而，在本发明中，与在空穴输送材料中不掺杂第一掺杂材料的有机发光元件相比能够实现长寿命，在连续驱动时，能够得到稳定的发光。
因此，按照本发明，能够得到色纯度高的发光，同时，在连续驱动时能够得到稳定发光的高耐性、长寿命、高可靠性的发光元件。
此外，本发明的发光元件的制作方法的特征在于：在包含空穴输送材料、电子输送材料、第1杂质及第2杂质的有机化合物膜设置在阳极及阴极之间的发光元件的制作方法中，上述有机化合物膜与上述阳极相邻形成包含上述空穴输送材料及上述第1杂质的第1混合区，与上述第1混合区相邻形成由上述空穴输送材料构成的空穴输送区，与上述空穴输送区相邻形成包含上述电子输送材料及上述第2杂质的第2混合区，与上述第2混合区相邻形成由上述电子输送材料构成的电子输送区。
在上述结构中，第1杂质(第一掺杂材料)或者第2杂质(第二掺杂材料)也可以是色素材料。
此外，在上述结构中，通过设置空穴输送区，阻挡电子注入到第1混合区，仅仅第二掺杂材料发光。但是，当上述空穴输送区的膜厚过分薄时，不能够充分阻挡电子，电子通过并注入到第1混合区，第一掺杂材料也发光。由此，上述空穴输送区的膜厚，对上述混合区与上述空穴输送区的合计膜厚所占的比例最好大于等于10％。
此外，通过在空穴输送材料中掺杂数wt％的第1杂质(第一掺杂材料)，与不进行掺杂的元件相比具有延长寿命的效果。第一掺杂材料适于采用红荧烯等多环化合物，其浓度最好是在0.1wt％到10wt％之间。
因此，如上所述，将由本发明的发光元件构成的发光装置作为显示部等使用的电气设备，其可见性及可靠性都高，因而极其有用。
再有，本说明书中的发光装置是指使用了有机发光元件作为发光元件的图像显示器件。此外，在有机发光元件上安装连接器，例如安装各向异性导电膜(ACF：Anisotropic Conductuve Film)或者TAB(Tape Automated Bonding：载带自动键合)带或者TCP(Tape CarrierPackege；带式载体封装)的模块、在TAB带或TCP的前端设置印刷电路布线板的模块、或者通过COG(Chip on Glass；玻璃覆晶接合技术)方式直接在有机发光元件上安装了IC(集成电路)的模块，全都包含在发光装置中。
按照本发明，能够得到色纯度高的发光，同时，能够得到在连续驱动时稳定发光的高耐性、长寿命、高可靠性的发光元件。因此，将由本发明的发光元件构成的发光装置作为显示部等使用的电气设备，其可见性及可靠性也很高，因而极其有用。
附图说明
图1是本发明的有机发光元件的结构图。
图2是现有的掺杂了两类色素的有机发光元件的结构的一个例子。
图3是现有的掺杂了一类色素的有机发光元件的结构的一个例子。
图4是在实施例1中为了制作元件所使用的蒸镀装置的图。
图5是用于比较本发明与现有的发光元件中的EL光谱图。
图6是表示用于比较本发明与现有的发光元件的恒流驱动时间与标准化亮度的关系的曲线图。
图7是表示实施例2的俯视图及剖面图。
图8是表示电子设备的一个例子的图(实施例3)。
图9是表示电子设备的一个例子的图(实施例3)。
具体实施方式
以下，用图1说明实施本发明时的方式。
图1是本发明的发光元件的一个例子，夹持在阳极301与阴极302之间的有机化合物膜(导电体层)包括：从阳极301到阴极302包含空穴输送材料及第一掺杂材料两者的第1混合区303；仅仅由空穴输送材料构成的空穴输送区304；包含电子输送材料及第二掺杂材料两者的第2混合区305；以及仅仅由电子输送材料构成的电子输送区306。通过图1所示的结构，能够得到仅仅在所希望的波长发光，并在连续驱动时得到稳定的发光。
再有，为了取出发光，有机发光元件至少第一电极或者第二电极的一方是透明的即可。作为透明的电极，代表性地使用ITO。除此之外，也可以使用在ITO中添加了0.1～10wt％的SiO2的材料，也可以在ITO中添加了0.1～10wt％ZnO的材料。在ITO中添加了0.1～10wt％的SiO2的材料，能够提高ITO表面的平坦性，防止上下电极之间的短路。一般是在基板上形成透明的第一电极(阳极)，从第一电极(阳极)取出光的元件结构，也能够应用相反将第一电极作为阴极从阴极取出光的结构、或从与基板相反一侧取出光的结构。
能够应用于本发明的有机发光元件的发光可以呈现任何发光色。在制作全彩色发光装置的情况等中，可以组合以中心波长不同的波长发光的多个发光元件，该方法最好应用本发明。此外，也可以使用在呈现白色发光的有机发光元件中组合彩色滤光器的方法，或者在呈现蓝色发光的有机发光元件中组合色变换层的方法等。特别是本发明最好应用于组合光的三原色(蓝、红、绿)的方法。
此外，也可以采用在阳极与第1混合区之间形成由空穴注入材料构成的空穴注入层，在阴极与第2混合区之间形成由电子注入材料构成的电子注入层的结构。
接着，以下列举适合于空穴注入材料、空穴输送材料、电子输送材料、电子注入材料、发光材料等的材料。但是，在本发明中使用的材料，不是仅限于这些材料。
作为空穴注入材料，如果是有机化合物，则卟啉系的化合物很有效，可以举出酞菁、铜酞菁(以下，记为「CuPc」)。在高分子化合物中，有聚乙烯咔唑等，如上所述，也有在共轭系统的导电性高分子化合物中实施化学掺杂的材料，可以举出掺杂了聚苯乙烯磺酸的聚乙烯二氧噻吩或掺杂了碘等的路易斯酸的聚苯胺(ポリアニリン)、聚吡咯(ポリピロ-ル)等。此外，绝缘体的高分子化合物在阳极的平坦化方面很有效，可以举出聚酰亚胺等。进而，也使用无机化合物，除金和铂等金属薄膜之外，还可以举出氧化铝的超薄膜等。
作为空穴输送材料最广泛使用的是芳香族胺系(即，具有苯环-氮键的材料)的化合物。广泛使用的材料有：4，4’-双(二苯基氨基)-联苯或其作为衍生物的4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺]-联苯、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基胺]-联苯(以下，记为「α-NPD」)。可以举出4，4’，4”-三(N，N-二苯基胺)-三苯基胺、4，4’，4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-三苯基胺等星爆型(スタ一バ一スト型)芳香胺化合物。
作为电子输送材料常用金属络合物，有上述的Alq3、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(以下，记为「Almq」)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉酸基)铍(以下记为「Bebq」)等具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物、或混合配体络合物的双(2-甲基-8-羟基喹啉合)-(4-羟基-联苯基)-铝(以下，记为「BAlq3」)等。另外，双[2-(2-羟基苯基)-苯并噁唑合(オキサゾラト)]锌(以下，记为「Zn(BOX)2」)、双[2-(2-羟基苯基)-苯并噻唑合(チアゾラト)]锌(以下，记为「Zn(BZT)2」)等噁唑系、噻唑系配体的金属络合物。进一步，除金属络合物之外，2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯等噁二唑衍生物、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑等三唑衍生物、红菲咯啉·浴铜灵等菲咯啉衍生物也具有电子输送性。
作为电子注入材料，能够使用以上所述的电子输送材料。除此之外，还常用氟化锂等碱性金属卤化物或氧化锂等碱性金属氧化物那样的绝缘体的超薄膜。此外，已酰丙酮锂和8-羟基喹啉锂等碱性金属络合物也很有效。
作为发光材料除先前所述的Alq3、Almq、BeBq、Balq、ZN(BOX)2、ZN(BZT)2等的金属络合物之外，作为第二掺杂材料使用的各种荧光色素很有效。作为荧光色素有：绿色的喹吖啶酮(キナクリドン)、2，9-二甲基喹吖啶酮、苯并-[h]-苯并[7，8]-喹啉并-[2，3-b]-吖啶-7，16-二甲基-9，18-二氢(以下，记为DMNQA)等的喹吖啶酮衍生物、蓝色的苝、红橙色的4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6(对-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃等。此外，三线态发光材料也是可能的，以铂或铱为中心金属的络合物是主体。作为三线态发光材料可以举出：三(2-苯基吡啶)铱、2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H-23H-卟啉-铂等。
作为在空穴输送层中掺杂的第一掺杂材料，使用红荧烯系等多环化合物，特别是是将红荧烯作为合适的物质使用。此外，也能够使用TBT(叔丁基苝)或DDPA(9，10-二(3，5-二苯基)蒽)。
通过将具有上述各种功能的材料进行分别组合，以适用于本发明的发光元件，能够得到在所希望的波长带的发光，进而，能够制作出元件的寿命较长的有机发光元件。
用以下所示的实施例对以上结构的本发明进行详细的说明。
(实施例)
[实施例1]
在本实施例中，表示在预先制作了ITO等透明电极的基板上，用图4所示的蒸镀装置制作有机化合物膜及第二电极(阴极)的制作方法。
图4所示的蒸镀装置具有：搬运室401(用于搬运基板或对置基板、金属掩模板的搬运机器人402附属)、及与之连结的基板-掩模板存储室403、前处理室404、第1有机蒸镀室405、第2有机蒸镀室406、金属蒸镀室407、CVD室408、密封玻璃存储室409、密封室410。
最初，在基板-掩模板存储室进行基板和蒸镀用金属掩模板的投入。基板-掩模板存储室为升降机结构(在本实施例中为11级)，各级上为基板(在本实施例中为126.6mm×126.6mm)或者掩模板兼用。基板、掩模板合计最大存储数为10枚。由于剩余的一级为用于加热基板的基板加热级，故在投入时预先设定为空级。再有，在本实施例中的制造装置中，基板的方向常常是面朝下。
接着，在密封玻璃存储室中进行对置基板的投入。密封玻璃存储室为升降机结构(在本实施例中为10级)，在各级中最多存储结束了前处理(代表性的是指张贴用于吸收面板内外的水分的干燥剂及涂敷用于与基板粘合的密封剂)的对置基板(在本实施例中为126.6mm×126.6mm)10枚。再有，在本实施例中的制造装置中，对置基板的方向通常是面朝上。
在本实施例中的制造装置中，先对投入的全部基板结束成膜处理。将它称为「蒸镀模式」。在该蒸镀模式结束后，进入与对置基板进行粘合的「密封模式」。
以下，就以使用基板7枚、掩模板3枚的情况为例，说明蒸镀模式。
首先，预先将搬运室排气到高真空。在蒸镀模式中，搬运室经常保持高真空。接着，在将基板-掩模板存储室排气后，将掩模板搬运到第1有机蒸镀室-第2有机蒸镀室-金属蒸镀室。在本制造装置中，使用掩模板的成膜室是这3个室。在完成以上的准备后，将基板搬运到前处理室。在前处理室中，能够进行真空基板加热及使用气体1系统的等离子体处理(例如O2等离子体处理)，任何一个处理都是对基板的整个面进行的。
再有，关于基板加热，由于在基板-掩模板存储室的基板加热级中也能够进行，故为了提高生产率也可以在这里进行。在本实施例中，在排气后的基板-掩模板存储室中，进行基板真空加热。即，将基板从基板-掩模板存储室经由搬运室搬运到基板-掩模板存储室的基板加热级，进行加热器加热。在加热结束后，将基板经由搬运室搬运到前处理室，进行冷却(即，在前处理室待机)，在基板冷却中也能够在基板-掩模板存储室中进行下一个基板的真空加热，这有利于提高生产率。
接着，将基板从前处理室经由搬运室搬运到第2有机蒸镀室，结束了使用2台CCD照相机与掩模板的对准处理后，形成20nm的空穴注入层CuPc。在第2有机蒸镀室中，从固定的蒸镀源(在本实施例中为8个位置)蒸镀材料，在上方的基板上成膜。蒸镀中基板旋转，据此，提高在基板上形成的膜厚的面内分布。形成CuPc后，形成空穴输送层。开始时，用共蒸镀法在α-NPD中形成20nm掺杂了5wt％红荧烯的混合区。在形成α-NPD与红荧烯的混合区后，通过简单地关闭在红荧烯蒸镀源上附属的蒸镀源，从而连续地形成20nm仅仅由α-NPD构成的非掺杂层。
接着，经由搬运室将基板搬运到第1有机蒸镀室，除了蒸镀源的个数为6个以外，其他的机构及成膜处理方法都与第2有机蒸镀室完全相同，在这里，成膜兼作发光层及电子输送层的Alq3。特别是，在发光层中通过共蒸镀法微量掺杂DMNQA(例如0.5wt％左右)。通过该掺杂，大幅度提高完成后的面板中的面板寿命。此外，能够仅仅关闭附属于DMNQA蒸镀源上的蒸镀源闸门(shutter)平稳地进行从发光层向电子输送层的转换。用这样的方法形成37.5nm的发光层，37.5nm的电子输送层。
接着，经由搬运室将基板搬运到金属蒸镀室，在这里，成膜1nm电子注入层CaF2及200nm阴极Al。在金属蒸镀室中，能够采用电阻加热法(电阻加热蒸镀源有6点式×2共计12点)及EB法(存在EB蒸镀源6点式×1共计6点)成膜，当考虑到对基板上TFT的损伤时，还是希望使用电阻加热法。蒸镀源以外的机构及成膜方法与第1有机蒸镀室及第2有机蒸镀室完全相同。
再有，在CVD室中，能够在基板的整个面上形成CVD膜。此外，也能够进行使用了多种气体的等离子体处理。利用这种方法，也可以进行例如能够在阴极Al上形成作为保护膜的氮化硅膜，或使用多种气体进行等离子体处理(例如Ar+O2等离子体处理)作为对基板的前处理等处理。
如上所述，结束了必要处理的基板再经由搬运室返回到出发点的基板-掩模板存储室。再有，为了得到绿色发光的单色面板，以上表示了一连串必要的处理，但不是特别限定的处理。
结束了对投入的全部基板同样的处理后，将掩模板从各蒸镀室回收到基板-掩模板存储室，结束蒸镀模式，本制造装置继续进入密封模式。
再有，在以上说明中，仅仅就在蒸镀室中预先配置使用的3枚掩模板，在蒸镀处理中不进行掩模板交换的「无掩模板交换模式」的情形，进行了描述，按照元件结构，当然也有希望在蒸镀室1室中使用多枚掩模板的请求，即使在那样的情况下，本制造装置也能够对应，预先在基板-掩模板存储室中配置3枚或3枚以上的掩模板，在蒸镀室处理的间隙中进行掩模板的交换即可(但是，如果增加使用的掩模板，则同时流入的基板的枚数当然会减少)。将这种情况称为「有掩模板交换模式」以示区别。
以下，说明密封模式。
首先，需要将基板-掩模板存储室、密封玻璃存储室恢复到常压。关于搬运室及基板-掩模板存储室，在蒸镀模式结束后立即进行充气处理即可。所谓充气处理就是通过排气而气压降低的的室内再次注入气体使之返回常压的处理。在本实施例中，使用氮气作为充气处理中的注入气体。关于密封玻璃存储室，通过尽量在即将密封之前进行结束了前处理的对置基板的设置，这样能够抑制密封剂或干燥剂的恶化。在设置后，通过多次进行密封玻璃存储室的排气-充气处理(在本实施例中是2次)，不仅能够防止密封模式时搬运室中的水分浓度的降低，而且能够进行涂敷在对置基板上的密封剂的脱泡。在密封玻璃存储室最后的充气处理结束后，立即进入密封处理是理想的。这使操作者能够顺利地设定搬运室及基板-掩模板存储室的充气处理、对置基板向密封玻璃存储室的投入、进而进行密封玻璃存储室的充气处理等各种处理的时间。
接着，将基板从基板-掩模板存储室，将对置基板从密封玻璃存储室分别经由搬运室搬运到密封室。在密封室中，在结束通过外形端面对齐而进行的基板-对置基板的对准(对位)处理后，将基板-对置基板粘合，通过加压进行密封。进而，从对置基板侧(下侧)进行UV照射，使密封剂(在本实施例中使用UV固化树脂)固化。这时，使用遮光掩模板，能够有选择地仅仅在密封剂的部分实施UV照射。再有，在本实施例中，遮光掩模板是在石英玻璃上成膜Cr膜而成，由于在搬运室的搬运机器人不能搬运，故由操作者直接设定在密封室中。
通过以上的密封处理，成为基板与对置基板一体化的面板。将该面板从密封室经由搬运室搬运到基板-掩模板存储室中。以下，对下一个基板及对置基板也进行同样的处理。最后将7枚面板存储在基板-掩模板存储室中，结束密封模式。
在密封模式结束后，从基板-掩模板存储室取出完成的面板即可。
以上所示的蒸镀模式及密封模式中的一连串的处理，能够利用控制系统自动地进行。如果预先登录包含每个基板搬运路径-处理内容等信息，则只要传送开始处理的信号，就按照该登录的信息，自动地对各基板进行一连串的处理。
[比较例1]
在空穴输送层制作中，除不形成非掺杂层而用共蒸镀法在α-NPD中形成40nm掺杂了5wt％红荧烯的层之外，采用与实施例1同样的方法制作发光元件。
图5表示在实施例1及比较例制作的元件在电流密度为125mA/m2时的EL光谱。在EL光谱中，各元件都测定了来自基板侧的发光。在用实施例1的方法制作的发光元件中，观察到起因于在电子输送层中掺杂的DMNQA的光谱501。但是，用比较例1的方法制作的发光元件，除DMNQA的发光之外，还观察到包含起因于在空穴输送层中掺杂的红荧烯的峰值的光谱503。
这样，用比较例1制作的发光元件呈现2类材料的发光，而在实施例1中仅呈现1类材料的发光。由此，能够确认为了得到仅仅是所希望的波长的高纯度的发光色，最好使用用实施例1制作的发光元件。
[比较例2]
在空穴输送层制作中，除不形成混合区仅仅形成40nmα-NPD之外，采用与实施例1同样的方法制作了发光元件。
图5表示用实施例1及比较例2制作的元件在电流密度为125mA/m2时的EL光谱。在EL光谱中，各元件都测定了来自基板侧的发光，在用实施例1及比较例2的方法制作的发光元件中，观察到起因于在电子输送层中掺杂的DMNQA的光谱501及502。
此外，图6表示用初始亮度为1000cd/m2的电流值进行恒流驱动时，用实施例1及比较例2制作的发光元件的亮度恶化相对于经过时间的关系图。
当对在实施例1制作的发光元件的时间-亮度曲线601与在比较例2制作的发光元件的时间-亮度曲线602进行比较时，发现在实施例1制作的发光元件的亮度恶化相对于经过时间的变化较缓慢。
因此，可以确认在本发明实施例1中制作的发光元件能够得到高纯度的发光色，而且，是长寿命的发光元件。
[实施例2]
在本实施例中，用图7说明在像素部中具有本发明的场致发光元件的发光装置。再有，图7(a)表示发光装置的俯视图，图7(b)表示在图7(a)的B-B’切断的剖面图。用虚线表示的701是驱动电路部(源极侧驱动电路)、702是像素部、703是驱动电路部(栅极侧驱动电路)。此外，704是密封基板、705是密封剂、用密封剂705包围的内侧707为空间。
再有，708是用于传输输入到源极侧驱动电路701及栅极侧驱动电路703中的信号的布线，从外部输入端子FPC709接收视频信号、时钟信号、启动信号、复位信号等。再有，这里仅仅图示了FPC，但是在该FPC上也可以安装印刷电路布线基板(以下，记为「PWB」)。在本说明书的发光装置中，不仅包含发光装置本身，也可以包含在其上安装了FPC或者PWB的状态。
接着，用图7(b)说明其剖面结构。在元件基板710上形成了驱动电路部及像素部，这里，表示作为驱动电路部的源极侧驱动电路701和像素部702。
再有，源极侧驱动电路701形成组合了n沟道型TFT723与p沟道型TFT724的CMOS电路。此外，形成驱动电路的TFT也可以用人们熟知的CMOS电路、PMOS电路或者NMOS电路形成。此外，在本实施方式中，表示了在基板上形成了驱动电路的驱动一体型，但不一定必须那样做，也可以不是形成在基板上而是形成在外部。
此外，像素部702由多个包含开关用TFT711、电流控制用TFT712和与其漏极电连接的第1电极713的多个像素形成。再有，形成绝缘物714以覆盖第1电极713的端部。在这里，使用正型感光性丙烯树脂膜形成绝缘物。
此外，为了使覆盖范围良好，在绝缘物714的上端部或者下端部形成具有曲率的曲面。例如，在使用正型感光性丙烯树脂作为绝缘物714的材料的情况下，最好是仅仅在绝缘物714的上端部形成具有曲率半径(0.2μm～3μm)的曲面。此外，能够使用通过感光性的光而成为不溶解于腐蚀液中的负型或者通过光而成为溶解于腐蚀液中的正型中的任何一种作为绝缘物714。
在第1电极713上分别形成有机化合物层716及第2电极717。这里，希望使用功函数大的材料作为在发挥阳极功能的第1电极713上使用的材料。例如，除了ITO膜、铟锌氧化物膜、氮化钛膜、铬膜、钨膜、Zn膜、Pt膜等单层膜外，还能够使用氮化钛与以铝为主要成分的膜的层叠、氮化钛膜与以铝为主要成分的膜和氮化钛膜的3层结构等。再有，当作成层叠结构时，作为布线的电阻较低，能够得到良好的欧姆接触，进而能够作为阳极发挥功能。
此外，有机化合物层716使用本发明的实施方式和实施例1的结构。详细情况请参照实施方式或者实施例1即可。
进而，作为在有机化合物层716上形成的第2电极(阴极)717中使用的材料，只要使用功函数小的材料(Al、Ag、Li、Ca、或者包含这些材料的合金MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、或者CaN)即可。再有，当在场致发光层716上产生的光透过第2电极717时，可以使用膜厚减薄的金属薄膜与透明导电膜(ITO、氧化铟氧化锌合金、氧化锌等)的层叠，作为第2电极(阴极)717。
此外，通过用密封剂705将密封基板704与元件基板710粘接，从而成为在元件基板701、密封基板704及用密封剂705包围的空间707上配备了有机发光元件718的结构。在空间707中除填充惰性气体(氮气或氩气)的情况外，也包含用密封剂705填充的结构。
再有，在密封剂705中最好使用环氧树脂系树脂。此外，希望这些材料尽可能是不透过水分或氧气的材料。此外，作为在密封基板704中使用的材料，除玻璃基板和石英基板外，能够使用由聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯树脂、环氧树脂、PES、PC、PET、PEN等构成的塑料基板。
如上所述，能够得到具有本发明的有机发光元件的发光装置。
[实施例3]
在上述实施例中所述的本发明的发光装置，具有发光色的色纯度高而且寿命长的优点。因此，包含将上述发光装置作为显示部的电气设备与现有设备相比，其可见性及可靠性较高，因而极其有用。
使用由本发明制作的发光元件构成的发光装置，能够制作各种模块(有源矩阵型液晶模块、有源矩阵型EL模块、有源矩阵型EC模块)，进而，能够制作将这些模块组合而成的电子设备。
作为这样的电子设备可以举出：摄像机、数字照相机、头置式(head mount)显示器(护目镜型显示器)、汽车驾驶导向仪、投影仪、汽车用立体声系统、个人用计算机、便携式信息终端(移动计算机、移动电话或者电子图书等)等。图8、图9表示这些设备中的一个例子。
图8(A)是移动电话，包含：主机801、声音输出部802、声音输入部803、显示部804、操作开关805、天线806、图像输入部(CCD、图像传感器等)807等。通过制作在显示部804中使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的移动电话，能够实现具有高可见性、高可靠性的移动电话。
图8(B)是便携式图书(电子图书)，包含主机808、显示部809、810、存储媒体811、操作开关812、天线813等。通过制作在显示部809中使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的便携式图书(电子图书)，能够实现高可见性、高可靠性的便携式图书(电子图书)。
图8(C)是显示器，包含主体814、支撑台815、显示部816等。通过制作在显示部816上使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的显示器，能够实现具有高可见性、高可靠性的显示器。
顺便提一下，图8(C)所示的显示器是中小型或者大型的显示器，例如是5～20英寸图像尺寸的显示器。此外，为了形成这样尺寸的显示部，最好使用一边的长度为1m的基板，进行多倒角并实现量产。
图9(A)是个人用计算机，包含主体901、图像输入部902、显示部903、键盘904等。通过制作在显示部903中使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的个人用计算机，能够实现具有高可见性、高可靠性的个人用计算机。
图9(B)是摄像机，包含主体905、显示部906、声音输入部907、操作开关908、电池909、显像部910等。通过制作在显示部906中使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的摄像机，能够实现具有高可见性、高可靠性的摄像机。
图9(C)是移动计算机，包括：主体911、照相机部912、显像部913、操作开关914、显示部915等。通过制作在显示部915中使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的移动计算机，能够实现具有高可见性、高可靠性的移动计算机。
图9(D)是使用记录了程序的记录媒体(以下，称为记录媒体)的唱机，包含主体916、显示部917、扬声器部918、记录媒体919、操作开关920等。再有，该唱机使用DVD(Digital Versatile Disc；数字视频化光盘)、CD等作为记录媒体，能够进行音乐鉴赏、电影鉴赏、做游戏或因特网。通过制作在显示部917中使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的唱机，能够实现具有高可见性、高可靠性的唱机。
图9(E)是数码相机，包含主体921、显示部922、目镜部923、操作开关924、显像部(没有图示)等。通过制作在显示部922中使用了由本发明的发光元件构成的发光装置的数码相机，能够实现具有高可见性、高可靠性的数码相机。
如上所述，本发明的应用范围极其宽广，能够应用于所有领域的电子设备的制作方法中。此外，本实施例的电子设备使用实施方式、实施例1或者实施例2的任何组合所构成的结构，都能够实现。

Claims (30)

1.一种发光元件，包括有机化合物膜，该包含空穴输送材料、电子输送材料、第1杂质及第2杂质的有机化合物膜设置在阳极与阴极之间，
其中所述有机化合物膜从所述阳极侧起，依次层叠了包含所述空穴输送材料及所述第1杂质的第1混合区、实质上仅仅由所述空穴输送材料构成的空穴输送区、包含所述电子输送材料及所述第2杂质的第2混合区、以及由所述电子输送材料构成的电子输送区，
其中所述第1杂质为叔丁基苝或9，10-二(3，5-二苯基)蒽，
其中所述第2杂质为三线态发光材料，以及
其中所述空穴输送区与所述第1混合区和所述第2混合区接触。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中
所述第1杂质由色素材料构成。
3.如权利要求1所述的发光元件，其中
所述空穴输送区的膜厚对所述第1混合区与所述空穴输送区的合计膜厚所占的比例大于等于10％。
4.如权利要求1所述的发光元件，其中
所述第1混合区中的所述第1杂质的浓度是在0.1wt％至10wt％的范围内。
5.如权利要求1所述的发光元件，其中
所述发光元件使用在从摄像机、数字照相机、头置式显示器、汽车驾驶导向仪、投影仪、个人用计算机、便携式信息终端中选出的一种电子设备中。
6.如权利要求1所述的发光元件，其中所述第2杂质包含：以铂或铱为中心金属的络合物。
7.一种发光元件的制作方法，在该发光元件中，包含空穴输送材料、电子输送材料、第1杂质及第2杂质的有机化合物膜设置在阳极与阴极之间，所述方法包括如下步骤：
在所述阳极上形成包含所述空穴输送材料及所述第1杂质的第1混合区；
在所述第1混合区上形成实质上仅仅由所述空穴输送材料构成的空穴输送区；
在所述空穴输送区上形成包含所述电子输送材料及所述第2杂质的第2混合区；和
在所述第2混合区上形成由所述电子输送材料构成的电子输送区，
其中所述第1杂质为叔丁基苝或9，10-二(3，5-二苯基)蒽，
其中所述第2杂质为三线态发光材料，以及
其中所述空穴输送区与所述第1混合区和所述第2混合区接触。
8.如权利要求7所述的发光元件的制作方法，其中
所述第1杂质由色素材料构成。
9.如权利要求7所述的发光元件的制作方法，其中
所述空穴输送区的膜厚对所述第1混合区与所述空穴输送区的合计膜厚所占的比例大于等于10％。
10.如权利要求7所述的发光元件的制作方法，其中
所述第1混合区中的所述第1杂质的浓度在0.1wt％到10wt％的范围内。
11.如权利要求7所述的发光元件的制作方法，其中
所述发光元件使用在从摄像机、数字照相机、头置式显示器、汽车驾驶导向仪、投影仪、个人用计算机、便携式信息终端中选出的一种电子设备中。
12.如权利要求7所述的发光元件的制作方法，其中所述第2杂质包含：以铂或铱为中心金属的络合物。
13.一种具有发光元件的发光装置，其中
所述发光元件具有：阳极、在所述阳极上包含空穴输送材料和第1杂质的第1有机化合物层、在所述第1有机化合物层上实质上仅仅包含所述空穴输送材料的第2有机化合物层、在所述第2有机化合物层上包含电子输送材料及第2杂质的第3有机化合物层、在所述第3有机化合物层上实质上仅仅包含所述电子输送材料的第4有机化合物层、以及在所述第4有机化合物层上的阴极，
其中所述第1杂质为叔丁基苝或9，10-二(3，5-二苯基)蒽，
其中所述第2杂质为三线态发光材料，以及
其中所述第2有机化合物层与所述第1有机化合物层和所述第3有机化合物层接触。
14.如权利要求13所述的发光装置，其中
所述第1杂质由色素材料构成。
15.如权利要求13所述的发光装置，其中
所述第2有机化合物层的膜厚对所述第1有机化合物层与所述第2有机化合物层的合计膜厚所占的比例大于等于10％。
16.如权利要求13所述的发光装置，其中
所述第1有机化合物层中的所述第1杂质的浓度在0.1wt％到10wt％的范围内。
17.如权利要求13所述的发光装置，其中
所述发光装置使用在从摄像机、数字照相机、头置式显示器、汽车驾驶导向仪、投影仪、个人用计算机、便携式信息终端中选出的一种电子设备中。
18.如权利要求13所述的发光元件，其中所述第2杂质包含：以铂或铱为中心金属的络合物。
19.一种发光元件，包括：阳极、在所述阳极上包含空穴输送材料及第1杂质的第1有机化合物层、在所述第1有机化合物层上实质上仅仅包含所述空穴输送材料的第2有机化合物层、在所述第2有机化合物层上包含电子输送材料及第2杂质的第3有机化合物层、在所述第3有机化合物层上实质上仅仅包含所述电子输送材料的第4有机化合物层、以及在所述第4有机化合物层上的阴极，
其中所述第1杂质为叔丁基苝或9，10-二(3，5-二苯基)蒽，
其中所述第2杂质为三线态发光材料，以及
其中所述第2有机化合物层与所述第1有机化合物层和所述第3有机化合物层接触。
20.如权利要求19所述的发光元件，其中
所述第1杂质由色素材料构成。
21.如权利要求19所述的发光元件，其中
所述第2有机化合物层的膜厚对所述第1有机化合物层与所述第2有机化合物层的合计膜厚所占的比例大于等于10％。
22.如权利要求19所述的发光元件，其中
所述第1有机化合物层中的所述第1杂质的浓度在0.1wt％到10wt％的范围内。
23.如权利要求19所述的发光元件，其中
所述发光元件使用在从摄像机、数字照相机、头置式显示器、汽车驾驶导向仪、投影仪、个人用计算机、便携式信息终端中选出的一种电子设备中。
24.如权利要求19所述的发光元件，其中所述第2杂质包含：以铂或铱为中心金属的络合物。
25.一种发光元件的制作方法，包括如下步骤：
在阳极上形成包含空穴输送材料及第1杂质的第1有机化合物层；
在所述第1有机化合物层上形成实质上仅仅包含所述空穴输送材料的第2有机化合物层；
在所述第2有机化合物层上形成包含电子输送材料及第2杂质的第3有机化合物层；
在所述第3有机化合物层上形成实质上仅仅包含所述电子输送材料的第4有机化合物层；以及
在所述第4有机化合物层上形成阴极，
其中所述第1杂质为叔丁基苝或9，10-二(3，5-二苯基)蒽，
其中所述第2杂质为三线态发光材料，以及
其中所述第2有机化合物层与所述第1有机化合物层和所述第3有机化合物层接触。
26.如权利要求25所述的发光元件的制作方法，其中所述第1杂质由色素材料构成。
27.如权利要求25所述的发光元件的制作方法，其中
所述第2有机化合物层的膜厚对所述第1有机化合物层与所述第2有机化合物层的合计膜厚所占的比例大于等于10％。
28.如权利要求25所述的发光元件的制作方法，其中
所述第1有机化合物层中的所述第1杂质的浓度在0.1wt％到10wt％的范围内。
29.如权利要求25所述的发光元件的制作方法，其中所述发光元件使用在从摄像机、数字照相机、头置式显示器、汽车驾驶导向仪、投影仪、个人用计算机、便携式信息终端中选出的一种电子设备中。
30.如权利要求25所述的发光元件的制作方法，其中所述第2杂质包含：以铂或铱为中心金属的络合物。
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