TWI390758B - 發光元件及彼之製法及使用發光元件之發光裝置 - Google Patents

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Junichiro Sakata
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Description

發光元件及彼之製法及使用發光元件之發光裝置
本發明有關一種發光元件及製造該發光元件之方法，及使用該發光元件之發光裝置。
使用發光材料之發光元件具有型薄且質輕、高響應速度、低直流電壓驅動及其類特性，預測可應用於新一代平板顯示器。將發光元件排列成矩陣之發光裝置與習用液晶顯示裝置比較之下，具有優異之寬幅視角及高度明視度。
發光元件之發光機制如下：藉著施加電壓於一對中間夾置有電致發光層之電極，使自陰極注入之電子與自陽極注入之電洞在該電致發光層中之發光中心重組，以形成分子激子，當該分子激子回到基態時，釋出能量而發光。激發單重態及激發三重態係已知之激態，相信可經由任一狀態發光。
作為這種發光元件，對於改善其特性，存有許多有關材料之問題。因此，進行元件結構之改善、材料之發展及其類者，以克服此等問題。
作為元件結構之一，記載了一種發光元件，其具有在彼此相對之陽極及陰極之間疊置多個發光單元，且藉電荷生成層分隔該發光單元的結構，以在高亮度下發光時實現較長使用壽命(專利文件1及非專利文件1)。該電荷生成層具有注射載流子之功能，且需包含高透光性材料。
[專利文件1]日本專利公開揭示編號：2003－45676[非專利文件1]Toshio Matsumoto,Takeshi Nakada,Jun Endo,Koichi Mori,Norihumi Kawamura,Akiro Tokoi,and Jinji Kido,IDW’03,pp.1285－1288
在專利文件1及非專利文件1中，使用高透光性透明導電膜作為電荷生成層。然而，當一般為氧化銦錫(ITO)之透明導電膜藉濺鍍形成於電致發光層上時，存有電致發光層受損(濺鍍傷害)之問題。此外，當透明導電膜藉蒸發形成時，待形成之電極之透光度及電阻係數降低，這較不理想。因此，期望提出一種發光元件及發光裝置，可藉濺鍍將電極形成於電致發光層上，而不傷害該電致發光層。
就前述問題而言，本發明之目的係提供一種製造發光元件之方法，其中可降低因為藉濺鍍形成薄膜而對電致發光層產生傷害。本發明另一目的係提供一種發光元件及發光裝置，其中降低因藉濺鍍形成薄膜所致之傷害。
本發明發光元件在第一電極與第二電極之間包括多層(至少兩層)電致發光層及一或多層(至少一層)電荷生成層。該電致發光層及該電荷生成層係交替疊置，每層電致發光層係包括一層含有在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料層。此外，疊置該電致發光層及電荷生成層，以在形成電荷生成層之前，形成在電致發光層中含有不易蝕刻之材料的層。
即，在電致發光層中，藉濺鍍形成於電致發光層上而與電荷生成層接觸之層，係使用在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料。詳言之，當第一電極係在第二電極之前形成時，在電荷生成層之第一電極側面上形成含有苯並唑衍生物或吡啶衍生物之層，而與該電荷生成層接觸。
下文中，本發明中，發光元件之一對電極中，先形成的電極稱為第一電極，後形成的電極稱為第二電極。
通式(1)顯示本發明所使用之苯並唑衍生物的結構。
(其中Ar係為芳基，R1至R4個別係為氫、鹵素、氰基、具有1至10個碳原子之烷基、具有1至10個碳原子之鹵烷基或具有1至10個碳原子之烷氧基。或R1至R4係經取代或未經取代之芳基，或經取代或未經取代之雜環基)。
通式(2)顯示本發明所使用之吡啶衍生物的結構。
(其中兩X可具有相同結構或相異結構。R1至R8個別係為氫、鹵素、氰基、具有1至10個碳原子之烷基、具有1至10個碳原子之鹵烷基或具有1至10個碳原子之烷氧基。或R1至R8係經取代或未經取代之芳基，或經取代或未經取代之雜環基)。
本發明發光元件包括第一電極、第二電極及多層電致發光層，該電致發光層疊置於第一電極與第二電極之間，以電荷生成層分隔。除了可實際得到發光之層(發光層)外，亦可結合含有高度載流子(電子，電洞)輸送性材料之層、含有高度載流子注射性材料之層及其類者，以形成各個電致發光層。
例如，當陰極係為第一電極，而陽極係為第二電極時，不易蝕刻之材料使用於電洞注射層或電洞傳送層中，其在電致發光層中最接近電荷生成層。詳言之，使用例如苯並唑衍生物時，除了苯並唑衍生物外亦含有四氰基－對苯釀二甲烷(以下稱為TCQn)、FeCL3 、富勒烯(以下稱為C6 0 )及四氟－四氰基－對苯釀二甲烷(以下稱為F4 TCNQ)中之任一種或多種材料的層，係形成於電荷生成層之第一電極側面上，而與該電荷生成層接觸。
此外，例如當陽極係為第一電極且陰極係為第二電極時，不易蝕刻之材料係使用於電子注射層或電子傳送層，此層在電致發光層中最接近電荷生成層。詳言之，當使用苯並唑衍生物時，除苯並唑衍生物外亦含有鹼金屬、鹼土金屬及過渡金屬之層，係形成於電荷生成層之第一電極側面上，而與該電荷生成層接觸。
即使藉濺鍍形成之透明導電膜，例如氧化銦錫(ITO)、含氧化銦錫之矽或含2至20%氧化銦之氧化鋅(ZnO)使用於電荷生成層，仍可藉前述結構抑制對於電致發光層之濺鍍傷害。因此，可使用更多種材料來形成電荷生成層。
本發明中，即使藉濺鍍形成之透明導電膜使用於第二電極，仍可藉著形成含有在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料的層作為在電致發光層中與第二電極接觸之層，而抑制對於電致發光層之濺鍍傷害。
應注意本發明發光裝置不限於主動陣列型，亦可為被動陣列型發光裝置，而且，本發明可應用於僅包括一層發光層之發光裝置。
如前文所述，本發明可得到一種製造發光元件之方法，其中可在電荷生成層或第二電極藉濺鍍形成於電致發光層上時，減少對於電致發光層之傷害。而且，此種方法可提供發光元件及發光裝置，其中抑制因濺鍍形成膜所致之缺陷。因此，形成於電致發光層上之電荷生成層可使用更多種材料。
實施本發明之最佳模式
雖然下文參考以下附圖詳述本發明具體實施態樣模式，但應明瞭本發明不限於以下描述，熟習此技術者可明瞭各種變化及修飾，除非這些變化及修飾偏離本發明之精神及範圍。因此，本發明應不受限於下文所述之具體實施態樣模式。
參考圖1描述本發明發光元件之結構。圖1示意本發明發光元件之結構。本發明發光元件108係形成於一基材100上，包括多層疊置於第一電極101與第二電極105之間的電致發光層，中間夾置有電荷生成層103。應注意各種層及半導體元件係實際配置於基材100與發光元件108之間。
第一電極101及第二電極105中之一對應於陽極，另一者則對應於陰極。本發明中，在電致發光層102中，最接近形成於電致發光層102上之電荷生成層103的層106係包括在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料，諸如苯並唑衍生物或吡啶衍生物。詳言之，當第一電極101為陽極且第二電極105為陰極時，最接近電荷生成層103之層106在苯並唑衍生物外另包括鹼金屬、鹼土金屬及過渡金屬中之任一種或多種材料，使得層106在使用苯並唑衍生物之情況下具有電子注射性質。
另一方面，當第一電極101為陰極，而電極105為陽極時，最接近電荷生成層103之層106除苯並唑衍生物外另包括TCQn、FeCl3 、C6 0 及F4 TCNQ中任一種或多種材料，使得該層106在使用苯並唑衍生物之情況下具有電洞注射性質。
此外，當如同電荷生成層103之情況使用濺鍍以形成第二電極105時，可藉著使用前述層107(最接近第二電極105之層)用之材料，得到抑制濺鍍對電致發光層之傷害的效果。詳言之，因為濺鍍傷害所致之缺陷可藉著將本發明應用於頂部發光型元件(其中使用透明導電膜形成第二電極)及雙重發光型元件(其中使用透明導電膜形成第一電極及第二電極)而得到抑制。
電致發光層102(104)包括至少一層發光層及含有在藉濺鍍沈積時不因電漿而被蝕刻之材料的層106(107)。除了發光層及層106(107)之外，適當地結合電洞注射層、電洞傳送層、電洞阻隔層、電子傳送層、電子注射層及其類者，以構成電致發光層102(104)，含有不易蝕刻之材料的層亦可作為彼等層。電致發光層102(104)可具有單層結構或由多層構成之疊層結構。
作為本發明之第一種結構，含有在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料的層係包括以下通式(1)所示之苯並唑衍生物，且係配置成與電荷生成層接觸。
(其中Ar係為芳基，R1至R4個別係為氫、鹵素、氰基、具有1至10個碳原子之烷基、具有1至10個碳原子之鹵烷基或具有1至10個碳原子之烷氧基。或R1至R4係經取代或未經取代之芳基，或經取代或未經取代之雜環基)。
作為通式(1)所示之苯並唑衍生物中所包括之特定材料，可列出結構式(3)至(5)所示之材料。
作為本發明另一種結構，含有在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料的層係包括以下通式(2)所示之吡啶衍生物，且係配置成與電荷生成層接觸。
(其中兩X可具有相同結構或相異結構。R1至R8個別係為氫、鹵素、氰基、具有1至10個碳原子之烷基、具有1至10個碳原子之鹵烷基或具有1至10個碳原子之烷氧基。或R1至R8係經取代或未經取代之芳基，或經取代或未經取代之雜環基)。
作為通式(2)所示之吡啶衍生物中所包括之特定材料，可列出結構式(6)至(9)所示之材料。
本發明發光元件中，因為載流子在電致發光層102及104中重組所生成之光係自第一電極101及第二電極105兩者往外發射。即，兩電極皆使用透明導電膜形成。
已知材料可用於電致發光層102及104，亦可使用任何低分子量材料及高分子量材料。形成電致發光層102及104之材料可僅包括有機化合物材料，或除有機化合物以外，亦部分包括無機化合物材料。
構成電致發光層102及104(形成於該對電極之間)之電洞注射層、電洞傳送層、發光層或電子傳送層所使用的特定材料係出示於下文。
作為形成電洞注射層之之電洞注射材料，在有機化合物中可使用樸啉化合物，且可使用酞花青(以下稱為H2 －Pc)、銅酞花青(以下稱為Cu－Pc)及其類者。此外，可使用藉化學摻雜導電性高分子量化合物所得之材料，諸如摻雜有聚苯乙烯磺酸酯(以下稱為PSS)之聚伸乙基二氧基噻吩(以下稱為PEDOT)及其類者。亦可使用含有苯並唑衍生物及TCQn、FeCl3 、C6 0 及F4 TCNQ中任一種或多種的材料。
芳族胺化合物(即，具有苯環－氮之鍵結的化合物)適於作為形成電洞傳送層之電洞傳送材料。作為廣泛使用之材料，可列示例如N,N’－雙(3－甲基苯基)－N,N’－二苯基－[1,1’－聯苯基]－4,4’－二胺(以下稱為TPD)，4,4’－雙[N－(1－萘基)－N－苯基－胺基]－聯苯(以下稱為α－NPD)(其衍生物)，星芒形芳族胺化合物，諸如4,4’,4”－三(N－咔唑基)－三苯基胺(以下稱為TCTA)，4,4’,4”－三(N,N－二苯基胺基)－三苯基胺(以下稱為TDATA)及4,4’,4”－三[N－(3－甲基苯基)－N－苯基－胺基]－三苯基胺(以下稱為MTDATA)及其類者。
作為形成發光層之發光材料，金屬錯合物諸如三(8－喹啉根基)鋁(以下稱為Alq3 )，三(4－甲基－8－喹啉根基)鋁(以下稱為Almq3 )，三(10－羥基苯並[h]－喹啉根基)鈹(以下稱為BeBq2 )，雙(2－甲基－8－喹啉根基)－(4－羥基－聯苯基)－鋁(以下稱為BAlq)，雙[2－(2－羥基苯基)－苯並唑根]鋅(以下稱為Zn(BOX)2 )，雙[2－(2－羥基苯基)－苯並噻唑根基]鋅(以下稱為Zn(BTZ)2 )，及各種螢光顏料為有效。
當發光層係藉著與客體材料結合而形成時，喹吖啶酮、二乙基喹吖啶酮(以下稱為DEQD)、二甲基喹吖啶酮(以下稱為DMQD)、紅螢烯、苣、香豆素、香豆素545T(以下稱為C545T)、DPT、Co－6、PMDFB、BTX、ABTX、DCM、DCJT及三重發光材料(磷光材料)諸如三(2－苯基吡啶)銥(以下稱為Ir(ppy)3 )、2,3,7,8,12,13,17,18－八乙基－21H,23H－樸啉－鉑(以下稱為PtOEP)可作為客體材料。
作為形成電子傳送層之電子傳送材料，具有喹啉主鏈或苯並喹啉主鏈之金屬錯合物，諸如前述Alq3 、Almq3 及BeBq2 ，及混合配位體錯合物之BAlq可適用。亦可使用具有唑配位體之金屬錯合物，諸如Zn(BOX)2 ，具有噻唑配位體者，諸如Zn(BTZ)2 。而且，除金屬錯合物外，亦可使用二唑衍生物，諸如2－(4－聯苯基－5－(4－第三丁基苯基)－1,3,4－二唑(以下稱為PBD)及1,3－雙[5－(對－第三丁基苯基)－1,3,4－二唑－2－基]苯(以下稱為OXD－7)，或三唑衍生物，諸如3－(4－第三丁基苯基)－4－苯基－5－(4－聯苯基)－1,2,4－三唑(以下稱為TAZ)及3－(4－第三丁基苯基)－4－(4－乙基苯基)－5－(4－聯苯基)－1,2,4－三唑(以下稱為p－EtTAZ)。
作為形成電子注射層之電子注射材料，詳言之，例如絕緣薄膜，經常使用鹼金屬鹵化物諸如LiF或CsF、鹼土金屬鹵化物諸如CaF2 或鹼金屬氧化物諸如Li2 O。此外，鹼金屬錯合物諸如乙醯基醋酮酸鋰(縮寫：Li(acac))及8－喹啉根基－鋰(縮寫：Liq)亦有效。
亦可使用含有苯並唑衍生物及鹼金屬、鹼土金屬及過渡金屬中的任一種或多種材料之材料。
圖1顯示包括兩電致發光層之結構；然而，該結構不限於此，亦可使用包括三或多層之結構。疊置之電致發光層並非必要具有相同結構，亦可疊置由不同材料構成之電致發光層。
 [實施例1]
本發明中，參考圖2描述其中第一電極係陽極且第二電極係陰極之實施例。
首先，用於發光元件之第一電極201形成於基材200上。應注意第一電極201於此實施例中係作為陽極。使用透明導電膜ITO作為藉濺鍍形成膜厚110奈米之第一電極201的材料。
其次，電致發光層202形成於作為陽極之第一電極201上。此實施例中，電致發光層202具有電洞注射層211、電洞傳送層212、發光層213、電子傳送層214及電子注射層215之疊置結構。
上層形成有第一電極201之基材係固定於市售真空蒸發系統的基材支架中，第一電極201之表面朝下。之後，將銅酞花青(以下稱為Cu－Pc)置入配置於真空蒸發系統內部之蒸發來源內，使用電阻加熱方法，藉蒸發形成膜厚20奈米之電洞注射層211。可使用已知之電洞注射材料作為形成電洞注射層211之材料。
電洞傳送層212係使用高電洞傳送性材料形成。形成電洞傳送層212之材料可使用已知之電洞傳送材料。此實施例中，使用4,4’－雙[N－(1－萘基)－N－苯基－胺基]－聯苯(以下稱為α－NPD)，藉相同方法，形成膜厚40奈米之電洞傳送層212。
之後，形成發光層213。藉著電洞與電子在發光層213中重組而發光。此實施例中，作為形成發光層213之材料，使用三(8－喹啉根基)鋁(以下稱為Alq3 )主體材料及二甲基喹吖啶酮(以下稱為DMQD)客體材料，藉共同蒸發形成膜厚40奈米之發光層213，使得含有1重量%之DMQD。
之後形成電子傳送層214。形成電子傳送層214之材料可使用已知之電子傳送材料。此實施例中，使用Alq3 藉蒸發形成膜厚20奈米之電子傳送層214。
其次，形成電子注射層215。使用通式(1)所示之苯並唑衍生物形成電子注射層215。此步驟使其可促進電子自電荷生成層或電極注射至電致發光層內，抑制因為形成電荷生成層或電極而對電致發光層產生之傷害。詳言之，使用通式(1)所示之苯並唑衍生物時，形成含有苯並唑衍生物及鹼金屬、鹼土金屬及過渡金屬中任一種之層，以改善電子注射性質。此實施例中，使用以下結構式(3)所示之4,4’－雙(5－甲基苯並唑－2－基)二苯乙烯及鹼金屬Li，藉共同蒸發形成膜厚為20奈米之電子注射層215，使得Li含量為1重量%。
因此，在藉著疊置電洞注射層211、電洞傳送層212、發光層213、電子傳送層214及電子注射層215(含有在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻的材料之層)形成電致發光層202之後，藉濺鍍形成電荷生成層203。電荷生成層203包括透光材料較理想，此實施例中，藉濺鍍在電致發光層202上形成ITO(10奈米)，以製得電荷生成層203。
電致發光層204係形成於電荷生成層203上。電致發光層204可依如同前述電致發光層202之方式形成。此實施例中，形成作為電洞注射層216之Cu－Pc(20奈米)、作為電洞傳送層217之α－NPD(40奈米)、含有1重量%之DMQD而作為發光層218的Alq3 (40奈米)、作為電子傳送層219之Alq3 (20奈米)及含有1重量% Li而作為電子注射層220之苯並唑衍生物(20奈米)(含有在藉擔體沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料的層)。
之後，形成電致發光層204之後，藉濺鍍形成膜厚110奈米之ITO以作為第二電極205，其係作為陰極。
此實施例所製造之發光元件中，形成在電致發光層中最接近電荷生成層之層，使其含有在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料。因此，可減低在藉濺鍍沈積時對電致發光層之傷害。應注意除使用苯並唑衍生物之情況以外，使用吡啶衍生物之情況亦可得到相同優點。
進行實驗以確定當電致發光層中最接近藉濺鍍形成的透明導電膜之層含有不易蝕刻之材料時，可減低對電致發光層之傷害。
在第一電極ITO上，形成作為電洞注射層之Cu－Pc(20奈米)，作為電洞傳送層之α－NPD(40奈米)，作為發光層之含有1重量% DMQD的Alq3 (40奈米)，及作為電子傳送層之Alq3 (20奈米)。之後，使用鹼金屬Li及結構式(3)所示之4,4’－雙(5－甲基苯並唑－2－基)二苯乙烯形成電子注射層(20奈米)，使Li含量為1重量%。之後，藉濺鍍形成ITO(110奈米)。此實驗所製得之元件稱為元件1。
[對照例1]
作為對照例1，製造一元件，其中在電致發光層中最接近藉濺鍍形成之透明導電膜的層中，不使用在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻的材料。
在第一電極ITO上，形成作為電子注射層之含有1重量% Li的結構式(3)所示4,4’－雙(5－甲基苯並唑－2－基)二苯乙烯(20奈米)、作為電子傳送層之Alq3 (20奈米)、作為發光層而含有1重量% dmqd的Alq3 (40奈米)、作為電洞傳送層之α－NPD(40奈米)及作為電洞注射層之Cu－Pc(20奈米)。之後，藉濺鍍形成ITO(110奈米)。此對照例所製得之元件稱為元件2。
[對照例2]
作為對照例2，製造一元件，其中在電致發光層中最接近藉濺鍍形成之透明導電膜的層中，不使用在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻的材料。依如同對照例1製造之元件的方式形成此對照例所製造之元件，直至形成α－NPD，形成膜厚為40奈米之Cu－Pc作為電洞注射層。之後，藉濺鍍形成ITO(110奈米)。此對照例所製得之元件稱為元件3。
圖6顯示元件1、2及3之亮度－電流密度特性，圖7顯示其電流效率－亮度特性，圖8顯示其亮度－電壓特性，且圖9顯示其電流－電壓特性。如圖6至9所示，元件1具有較元件2及3優異之元件特性。
實施例1所製造之發光元件的結構包括元件1之結構。確認實施例1所製造之發光元件亦具有藉著使用在濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料，來防止對電致發光層產生濺鍍傷害的優點。
[實施例2]
此實施例中，參考圖3描述其中第一電極為陰極，而第二電極為陽極之實施例。
首先，用於發光元件之第一電極301形成於基材300上。應注意第一電極301於此實施例中係作為陰極。使用透明導電膜ITO作為材料，藉濺鍍形成膜厚110奈米之第一電極301。
其次，電致發光層302形成於作為陰極之第一電極301上。此實施例中，電致發光層302具有電子注射層311、電子傳送層312、發光層313、電洞傳送層314及電洞注射層315之疊置結構。
在第一電極301上，使用高電子注射性材料形成電子注射層311。已知之電子注射材料可作為形成電子注射層311之材料。此實施例中，使用苯並唑衍生物及鹼金屬Li，藉共同蒸發形成膜厚20奈米之電子注射層311，使Li含量為1重量%。
之後，形成電子傳送層213。可使用已知電子傳送材料作為形成電子注射層312之材料。此實施例中，使用Alq3 ，藉蒸發形成厚度20奈米之電子傳送層312。
之後，形成發光層213。藉著電洞與電子在發光層213中重組而發光。此實施例中，在形成發光層313之材料中使用Alq3 主體材料及DMQD客體材料，藉共同蒸發形成膜厚40奈米之發光層313，使得含有10重量%之DMQD。
之後使用高電洞傳送性材料形成電洞傳送層314。作為形成電洞傳送層314之材料可使用已知之電洞傳送材料。此實施例中，藉蒸發形成膜厚40奈米之α－NPD。
其次，形成電洞注射層315。使用通式(1)所示之苯並唑衍生物形成電洞注射層315。此步驟使其可促進電洞自電荷生成層或電極注射至電致發光層內，抑制因為形成電荷生成層或電極而對電致發光層產生之傷害。詳言之，使用通式(1)所示之苯並唑衍生物時，形成含有苯並唑衍生物及TCQn、FeCl3 、C6 0 及F4 TCNQ中任一種之層，以改善電洞注射性質。此實施例中，藉共同蒸發形成膜厚為20奈米之含有以下結構式(3)所示之4,4’－雙(5－甲基苯並唑－2－基)二苯乙烯及TCQn之層。
因此，在藉著疊置電子注射層311、電子傳送層312、發光層313、電洞傳送層314及電洞注射層315形成電致發光層302之後，藉濺鍍形成電荷生成層303。電荷生成層303包括透光材料較理想，此實施例中，藉濺鍍在電致發光層302上形成ITO(10奈米)，以製得電荷生成層303。
電致發光層304係形成於電荷生成層303上。電致發光層304係依如同前述電致發光層302之方式形成。此實施例中，形成作為電子注射層316之含1重量% Li的苯並唑衍生物(20奈米)、作為電子傳送層317之Alq3 (20奈米)、含有1重量%之DMQD而作為發光層318的Alq3 (40奈米)、作為電洞傳送層319之α－NPD(40奈米)及含有苯並唑衍生物及TCQn而作為電洞注射層320之層(20奈米)。
之後，形成電致發光層304之後，藉濺鍍形成膜厚110奈米之ITO以作為第二電極305，其係作為陽極。
此實施例所製造之發光元件中，形成在電致發光層中最接近電荷生成層之層，使其含有在藉濺鍍沈積時不易因電漿而被蝕刻之材料。因此，可減低在藉濺鍍形成膜時對電致發光層之傷害。應注意除使用苯並唑衍生物之情況以外，使用吡啶衍生物之情況亦可得到相同優點。
[實施例3]
此實施例中，參考圖4及圖11A至14描述使用實施例1及2所製得之發光元件之發光裝置的結構。
使用其中疊置多層電致發光層之發光元件的發光裝置中，例如期待得到白色發光時，第一種顏色用之電致發光層(例如發紅光之電致發光層)、第二種顏色用之電致發光層(例如發綠光之電致發光層)及第三種顏色用之電致發光層(例如發藍光之電致發光層)係依相同順序照慣例疊置於各發光元件中。然而，當所有發光元件皆具有相同疊置結構時，難以依照光之干涉效應及各層之電阻值差控制以得到不變色之白色發光。即，需嚴格控制各層厚度及其類者，以得到所需之發光顏色。而且，特性隨時間之變化視各種發光材料而異，因此，在經過一段特定時間後，發光不再是白色，有時會顯現出具有特定顏色之發光。當所有元件皆具有相同疊置結構時，無法處理因為特性隨時間改變所致之發光顏色改變。
結果，在此實施例中，在各發光元件使用圖4及圖11A所示之疊置結構，以得到白色發光。圖4及圖11A中，在基材上形成三個發光元件(501，502及503)，此三個發光元件形成單一像素。各個發光元件中，電致發光層係疊置於第一電極551上，其間夾置有電荷生成層552，並形成第二電極553以作為頂層。
第一種顏色用之電致發光層511、第二種顏色用之電致發光層512及第三種顏色用之電致發光層513係依此順序疊置於發光元件501中；第二種顏色用之電致發光層521、第三種顏色用之電致發光層522及第一種顏色用之電致發光層523係依此順序疊置於發光元件502中；第三種顏色用之電致發光層531、第一種顏色用之電致發光層532及第二種顏色用之電致發光層533係依此順序疊置於發光元件503中。如前文所述，各發光元件之電致發光層疊置順序調成相異，使得即使在無法於各個發光元件中得到白色發光時，亦可得到白色發光之整體像素。發光元件501強力發射第一種顏色，發光元件502強力發射第二種顏色，發光元件503則強力發射第三種顏色。
因為在主動陣列型情況下各個發光元件可個別驅動，故變成可處理各個發光材料之特性隨時間的改變，使得可較長期地發射白色光。
例如，當第一種發光顏色因為時間而變得顯著時(如圖11B所示)，流至強力發射第一種顏色之第一發光元件的電流藉第一控制器561降低，流至強力發射第二種發光顏色之第二發光元件的電流藉第二控制器562增加，流至強力發射第三種發光顏色之第三發光元件的電流藉第三控制器563增加，以保持整體為白色發光。如前文所述，使用控制器以改變流至各個發光元件之電流的量，使得可控制整體像素之發光顏色。
圖4顯示第二電極係陽極之情況；然而，亦可使用其中第二電極為陰極之結構。此外，此實施例顯示白色發光之情況，但本發明亦可應用於期待發射所需顏色之光的情況。雖然此實施例顯示其中疊置三層電致發光層之實例，但該結構不受限於此，當疊置二或多層時可得到相同優點。詳言之，三個各疊置三層電致發光層之發光元件可如同此實施例般地形成單一像素，或其中疊置三或多層電致發光層之發光元件可形成單一像素。或，兩個各疊置三層電致發光層之發光元件可形成單一像素，或四個各疊置三層電致發光層之發光元件可形成單一像素。
此外，各發光元件中之電致發光層的膜厚可相異。例如，在此實施例中，用於第一種顏色之發光層511、523及532之各層膜厚可相異。結果，各發光元件中發光顏色之特性相異，使得顏色可成為所需之發光顏色。
應注意的是，為了改變施加於相同像素中各發光元件之電流的量，可使用改變電源線之電位的方法，或在電源線提供相同電位且改變來自源極線驅動電路之信號的方法。
圖12顯示發光裝置之等效電路，其中電聯於相同像素中之各發光元件之電源線係獨立，且施加於各發光元件之電位可改變。
圖12中，在像素1101R、1101G及1101B中各個別提供三個發光元件，針對三個發光元件個別提供傳輸提供於發光元件之電位的電源線。因此，電源電路1106可個別提供電位於各個發光元件，因此，可個別控制三個發光元件之亮度。
此外，各個像素係連接於源極線驅動電路1104及閘極線驅動電路1105，藉來自電源線驅動電路1104及閘極線驅動電路1105之信號來控制。
發光顏色因為各發光元件隨時間改變所致之變化係使用監測用之發光元件、或發光元件之發光時間結果及發光元件已預先測量之損壞特性來計算。以監測電路1108計算之隨時間變化水準輸入電源電路1106，以決定提供至各發光元件之電位。
使用控制器1107控制源極線驅動電路1104、閘極線驅動電路1105及電源線電路1106。應注意僅有電源電路1106可用於提供多個電位，控制器1107可用於控制源極線驅動電路1104及閘極線驅動電路1105。
如前文所述，單一像素中三個發光元件之亮度可個別控制。此外，在圖12中，可個別地在像素1101R配置紅色濾色器，像素1101G配置線色濾色器，像素1101B配置藍色濾色器，使得發光裝置亦可作為顯示器。藉著使用本發明發光裝置，可抑制因為隨時間改變所致之顏色變化，且可實現在高亮度下之較長使用壽命。因此，即使使用發光裝置作為顯示器，可得到可抑制顏色因時間改變所致之變化且可實現在高亮度下之較長使用壽命的顯示器。
圖3顯示發光裝置之等效電路，其中提供電源線相同電位，且改變自源極線驅動電路1204提供至像素之視頻信號。
圖13中，個別在各個像素1201R、1201G及1201G中提供三個發光元件，提供三個發光元件共用之電源線，傳輸提供至發光元件之電位。因此，自電源電路1206提供至各發光元件之電位係相同電位。
圖13中，各像素係連接於源極線驅動電路1204及閘極線驅動電路1205，且藉來自源極線驅動電路1204及閘極線驅動電路1205之信號來控制。
此外，各發光元件之亮度係藉自源極線驅動電路1204提供之視頻信號來控制。藉著改變視頻信號，改變電壓(當第一TFT連通時藉來自閘極線驅動電路1205提供至第二TFT之閘極者)，使得自電源線供應至發光元件之電流量改變。
因為各個發光元件隨時間改變所致之發光顏色變化係使用監測用之發光元件、或發光元件之發光時間結果及發光元件已預先測量之損壞特性來計算。以監測電路1208計算之隨時間變化水準輸入電源電路1206，以決定提供至各發光元件之電位。
使用控制器1207控制源極線驅動電路1204、閘極線驅動電路1205及電源線電路1206。應注意僅有電源電路1206可用於提供多個電位，控制器1207可用於控制源極線驅動電路1204及閘極線驅動電路1205。
如前文所述，單一像素中三個發光元件之亮度可個別控制。此外，在圖13中，可個別地在像素1201R配置紅色濾色器，像素1201G配置線色濾色器，像素1201B配置藍色濾色器，使得發光裝置亦可作為顯示器。藉著使用本發明發光裝置，可抑制因為隨時間改變所致之顏色變化，且可實現在高亮度下之較長使用壽命。因此，即使使用發光裝置作為顯示器，可得到可抑制顏色因時間改變所致之變化且可實現在高亮度下之較長使用壽命的顯示器。
而且，本發明不僅可應用於主動陣列型發光裝置，亦可應用於被動陣列型發光裝置。圖14顯示本發明應用於被動陣列型發光裝置之等效電路。
圖14中，像素1201R、1201G及1201G各包括三個發光元件，每個發光元件各基於來自源極線驅動電路1304及閘極線驅動電路1305輸入之信號來控制。此外，各發光元件之亮度係由自源極線驅動電路1304提供之電流值決定。自源極線驅動電路1304提供之電流值係藉電源電路1306及控制器1307控制。電源電路1306視發光元件隨時間改變之水準，由監測電路1308計算決定施加於發光元件之電流的量。
如前文所述，單一像素中三個發光元件之亮度可個別控制。此外，在圖14中，可個別地在像素1301R配置紅色濾色器，像素1301G配置線色濾色器，像素1301B配置藍色濾色器，使得發光裝置亦可作為顯示器。藉著使用本發明發光裝置，可抑制因為隨時間改變所致之顏色變化，且可實現在高亮度下之較長使用壽命。因此，即使使用發光裝置作為顯示器，可得到可抑制顏色因時間改變所致之變化且可實現在高亮度下之較長使用壽命的顯示器。
[實施例4]
此實施例中，參考圖5A及5B描述在像素部分中具有本發明發光元件之發光裝置。圖5A係為顯示發光元件之俯視圖，圖5B係為圖5A沿A－A’所得之剖面圖。虛線所示之參考編號801係表示驅動電路部分(源極側驅動電路)，802表示像素部分，且803表示驅動電路部分(閘極側驅動電路)。此外參考編號804表示密封基材，805表示密封材料，由密封材料805所包圍之內側係為空間807。
參考編號808表示用以傳輸待輸入源極側驅動電路801及閘極側驅動電路803之信號的線路，線路808自作為外部輸入終端之FPC 809(可撓性印刷電路)接收視頻信號、定時信號、啟動信號、重設信號及其類者。此處僅顯示FPC；然而，印刷電路板(PWB)可連接於FPC。本發明中之發光裝置不僅包括發光裝置體本身，亦包括連接FPC或PWB之發光裝置。
其次，參考圖5B描述剖面結構。在元件基材810上形成驅動電路部分及像素部分，此處顯示源極側驅動電路801(其係驅動電路部分)及像素部分802。
源極側驅動電路801係藉CMOS電路形成，其中結合有n－通道型TFT 823及p－通道型TFT 824。形成驅動電路之TFT可藉已知CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路形成。雖然本發明顯示驅動器積合型(其中驅動電路係形成於基材上)，但並非必要提供積合型，驅動電路可配置於基材外，而非基材上。
像素部分802係由多個各包括切換TFT 811、電流控制TFT 812及第一電極813(電連於電流控制TFT 812之汲極)之像素形成。應注意形成絕緣層814以覆蓋第一電極813之邊緣部分。此時使用正型感光性丙烯酸系樹脂膜形成絕緣層814。
為改善覆蓋性，形成絕緣層814之上方邊緣部分或下方邊緣部分，以具有曲率之曲面。例如，當使用正型感光性丙烯系樹脂作為絕緣層814之材料時，最好僅有絕緣層814之上方邊緣部分具有具曲徑(0.2至3微米)之曲面。作為絕緣層814，可使用負型(藉光照變成不可溶於蝕刻劑)及正型(藉光照變成可溶於蝕刻劑)中之任一種。
在第一電極813上，形成第一電致發光層815、電荷生成層816、第二電致發光層817及第二電極818。該第一電致發光層815及第二電致發光層817係使用蒸發罩幕藉蒸發或噴墨形成。藉濺鍍形成電荷生成層816，且藉使用透明導電膜形成第二電極818。發光元件819之結構可具有與例如實施例1或2所示之電致發光層相同的結構。
此外，密封基材804係使用密封材料805連接於元件基材810，以提供其中發光元件819係配置於被元件基材810、密封基材804及密封材料所包圍之空間中。空間807中充填填料，且可充填惰性氣體(諸如氮或氬)或密封材料。
最好使用基於環氧物之樹脂作為密封材料，期望此等材料儘可能不滲透濕氣或氧。此外，作為密封基材804所使用之材料，除玻璃基材及石英基材外，另可使用塑料基材，包括FRP(玻璃纖維強化塑料)、PVF(聚氟乙烯)、美拉(mylar)、聚酯、丙烯系樹脂或其類者。
如前文所述，可製得具有本發明發光元件之發光裝置。此實施例中，疊置兩層電致發光層；然而，亦可疊置三或多層。
[實施例5]
此實施例中，描述部分包括使用本發明發光元件製造之發光裝置的各種電子裝置。
使用本發明所形成之發光裝置製造之電子裝置包括攝影照相機、數位相機、護罩型顯示器、導航系統、聲音複製裝置(諸如耳內音響系統或音響組)、個人電腦、遊戲機、個人數位助理(諸如行動式電腦、手機、攜帶式遊戲機或電子書)、裝置有記錄媒體之影像複製裝置(詳言之，裝置有可複製記錄媒體諸如數位式多用途光碟(DVD)且顯示影像之顯示裝置之裝置)。圖10A至10G顯示此等電子裝置之特定實例。
圖10A係為包括框體2001、支架2002、顯示部分2003、揚聲器部分2004、視頻輸入終端2005及其類者之顯示裝置。此顯示裝置係於顯示部分2003使用本發明發光裝置而製得。顯示裝置包括所有顯示資訊之裝置，諸如用於個人電腦、用於接收TC寬鑄件、用於展示及廣告之裝置及其類者。
圖10B係為個人電腦，包括主體2201、框體2202、顯示部分2203、鍵盤2204、外部連接部分2205、指向滑鼠2206及其類者。個人電腦係在顯示部分2203使用本發明發光裝置而製得。
圖10C係為行動式電腦，其包括主體2301、顯示部分2302、開關2303、操作鍵2304、紅外線埠2305及其類者。行動式電腦係在顯示部分2302使用本發明發光裝置製得。
圖10D係為裝置記錄媒體(詳言之，DVD複製裝置)之攜帶式影像複製裝置，包括主體2401、框體2402、顯示部分A2403、顯示部分B2404、記錄媒體(諸如DVD)讀取部分2405、操作鍵2406、揚聲器部分2407及其類者。顯示部分A2403主要用以顯示影像資訊，而顯示部分B2404主要用以顯示文字資訊。攜帶式影像複製裝置係在顯示部分A2403及顯示部分B2404使用本發明發光裝置製得。裝置記錄媒體之影像複製裝置亦包括家用型遊戲機及其類者。
圖10E為護罩型顯示器，包括主體2501、顯示部分2502及側臂部分2503。護罩型顯示器係在顯示部分2502使用本發明發光裝置製得。
圖10F係為攝影照相機，包括主體2601、顯示部分2602、框體2603、外接連接埠2604、遠端控制接收部分2605、影像接收部分2606、電池組2607、聲音輸入部分2608、操作鍵2609、目鏡2610及其類者。攝影照相機係在顯示部分2602使用本發明發光裝置而製得。
圖10G係為行動電話，包括主體2701、框體2702、顯示部分2703、聲音輸入部分2704、聲音輸出部分2705、操作鍵2706、外接連接埠2707、天線2708及其類者。行動電話係在顯示部分2703使用本發明發光裝置而製得。
本發明發光元件之使用可提供實現在高亮度下發光時具有較長之使用壽命，且極少因濺鍍傷害生成缺陷之發光元件及發光裝置。
100,200,300．．．基材
101,201,301,551．．．第一電極
102,202,302．．．電致發光層
103,203,552．．．電荷生成層
104,204,513,521,523,531,532,533．．．電致發光層
105,205,553．．．第二電極
106．．．最接近電荷生成層之層
107．．．最接近第二電極之層
108,501,502,503．．．發光元件
211,315,320．．．電洞注射層
212,314,319．．．電洞傳送層
213,313,318．．．發光層
214,312,317．．．電子傳送層
215,311,316．．．電子注射層
216．．．電洞注射層
217．．．電洞傳送層
218．．．發光層
219．．．電子傳送層
220．．．電子注射層
561．．．第一控制器
562．．．第二控制器
563．．．第三控制器
1101R,1101G,1101B,1201R,1201G,1201B,1301R,1301G,1301B．．．像素
1104,1204,1304．．．源極線驅動電路
1105,1205,1305．．．閘極線驅動電路
1106,1206,1306．．．電源電路
1107,1207,1307．．．控制器
1108,1208,1308．．．監測電路
1211．．．第一TFT
1212．．．第二TFT
801．．．驅動電路部分
802．．．像素部分
803．．．驅動電路部分
804．．．密封基材
805．．．密封材料
808．．．線路
809．．．可撓性印刷電路
810．．．元件基材
811．．．切換TFT
812．．．電流控制TFT
813．．．第一電極
814．．．絕緣層
815．．．第一電致發光層
816．．．電荷生成層
817．．．第二電致發光層
818．．．第二電極
819．．．發光元件
823．．．n－通道型TFT
824．．．p－通道型TFT
2001,2202,2402,2603,2702．．．框體
2002．．．支架
2003,2203,2302,2403,2404,2502,2602,2703．．．顯示部分
2004,2407．．．揚聲器部分
2005．．．視頻輸入終端
2201,2301,2401,2501,2601,2701．．．主體
2204．．．鍵盤
2205,2604,2707．．．外接連接埠
2206．．．指向滑鼠
2303．．．開關
2304,2406,2609,2706．．．操作鍵
2305．．．紅外線埠
2405．．．記錄媒體讀取部分
2503．．．側臂部分
2605．．．遠端控制接收部分
2606．．．影像接收部分
2607．．．電池組
2608,2704．．．聲音輸入部分
2610．．．目鏡
2705．．．聲音輸出部分
2708．．．天線
附圖中：圖1係說明本發明發光元件之圖。
圖2係說明本發明發光元件之圖。
圖3係為說明本發明發光元件之圖。
圖4係為說明本發明得到白色發光之發光裝置之圖。
圖5A及5B係為顯示使用本發明發光元件之發光裝置的實例之圖。
圖6係為顯示亮度－電流密度特性之圖。
圖7為顯示電流效率－亮度特性之圖。
圖8係為顯示亮度－電壓特性之圖。
圖9係為顯示電流－電壓特性之圖。
圖10A至10G係為顯示使用本發明發光裝置之電子裝置的實例之圖。
圖11A及11B係為說明本發明用以得到白色發光之發光裝置的圖。
圖12係為說明本發明發光裝置之等效電路。
圖13係為說明本發明發光裝置之等效電路。
圖14係為說明本發明發光裝置之等效電路。
100．．．基材
101．．．第一電極
102．．．電致發光層
103．．．電荷生成層
104．．．電致發光層
105．．．第二電極
106．．．最接近電荷生成層之層
107．．．最接近第二電極之層
108．．．發光元件

Claims (15)

  1. 一種發光元件，其包括：發光層；位於該發光層上之電荷生成層；及介於該發光層與該電荷生成層之間含有苯並唑衍生物之層。
  2. 一種發光元件，其包括：第一發光層；位於該第一發光層上之含有苯並唑衍生物之第一層；位於該含有苯並唑衍生物之第一層上的電荷生成層；位於該電荷生成層上之第二發光層；及位於該第二發光層上之含有苯並唑衍生物之第二層。
  3. 如申請專利範圍第2項之發光元件，其進一步包括位於該含有苯並唑衍生物之第二層上的電極。
  4. 一種發光元件，其包括：至少兩層發光層；至少一層電荷生成層；及至少一層含有苯並唑衍生物之層，其中該電荷生成層係形成於個別發光層之間，且 該含有苯並唑衍生物之層係與該電荷生成層接觸。
  5. 如申請專利範圍第4項之發光元件，其中該電荷生成層係藉濺鍍而形成。
  6. 如申請專利範圍第1、2和4項中任一項之發光元件，其中該電荷生成層係為透明導電膜。
  7. 一種使用如申請專利範圍第1、2和4項中任一項之發光元件的發光裝置。
  8. 一種製造發光元件之方法，其包括下列步驟：形成至少兩層發光層；及形成至少一層電荷生成層，其中含有苯並唑衍生物之層係形成於個別發光層上，且形成該電荷生成層以使之與該含有苯並唑衍生物之層接觸。
  9. 如申請專利範圍第8項之製造發光元件之方法，其中該電荷生成層係藉濺鍍而形成。
  10. 如申請專利範圍第8項之製造發光元件之方法，其進一步包括藉由濺鍍在該含有苯並唑衍生物之層上形成電極的步驟。
  11. 如申請專利範圍第8項之製造發光元件之方法，其中該電荷生成層係為透明導電膜。
  12. 一種發光裝置，其包括：位於單一像素中之第一發光元件及第二發光元件，其中個別第一及第二發光元件係包括： 不同類型之第一發光層及第二發光層；介於該第一發光層與該第二發光層之間含有苯並唑衍生物之層；及形成介於該含苯並唑衍生物之層與第二發光層之間的電荷生成層，其中於該各自第一及第二發光元件中，該第一及第二發光層之疊置順序相異。
  13. 如申請專利範圍第12項之發光裝置，其中該個別第一及第二發光元件係進一步包括第三發光層。
  14. 如申請專利範圍第12項之發光裝置，其中該發光裝置係具有控制裝置，以獨立地控制流至該第一及第二發光元件之電流的量。
  15. 如申請專利範圍第12項之發光裝置，其中該電荷生成層係為透明導電膜。
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