TWI494022B - 發光元件和其製造方法，和使用該發光元件之發光裝置 - Google Patents

發光元件和其製造方法，和使用該發光元件之發光裝置 Download PDF

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Description

發光元件和其製造方法，和使用該發光元件之發光裝置
本發明係關於一種具有在一對電極之間插入多層的結構的發光元件，特別是關於一種多層結構。
利用由電致發光元件(發光元件)發光的發光裝置，作為例如用於顯示或照明的裝置已引起關注。
作為用於發光裝置的發光元件，衆所周知一種具有在一對電極之間插入多層的結構，各層包括例如發光或載子傳送材料的材料。
在該發光元件的情況下，一個電極用作陽極而另一個電極用作陰極，從陽極側注入的電洞和從陰極側注入的電子在激發態複合形成分子，且當分子回到基態時發光。藉由該對電極中的一個或兩個將發射的光提取到外部。
至於上述發光元件的製造方法，一般公知的是形成其中一個電極，在其上形成多層，和再在其上形成另一電極。
在以這種方式製造發光元件的情況下，在形成多層之後形成電極的技術中，該多層有時受到損傷以致不能獲得好的特性。在使用濺射形成電極的情況下，特別頻繁地觀察到這種現象。認為這是因為在使用濺射形成電極的技術中，高能量原子損傷了層。
因此，已開發出一種發光元件及其製造方法，該元件包括即使在使用濺射形成電極的情況下也較少受到損傷的結構。
例如，日本專利文獻1或專利文獻2顯示出可以藉由提供包括酞菁的層，來抑制對有機層的損傷，該損傷是在沉積期間由濺射所造成的。另外，日本專利文獻3也公開了可以藉由提供包括AgLi的層來抑制對有機層的損傷，該損傷是在沉積期間由濺射所造成的。
然而，在專利文獻1或專利文獻2中揭示的方法有如下問題，例如，為了在電子傳送層和電子注入電極之間提供包括酞菁的層而增加了處理步驟，以及由於酞菁容易吸收長波長範圍的光而造成發紅光的發光效率降低。另外，專利文獻3中揭示的方法有如下問題，例如，隨著AgLi的膜厚度變厚，光的透射率變得更低，從而降低了發射光的外部提取效率。
[專利文獻1]日本專利特開No.2002-75658
[專利文獻2]日本專利特開No.2002-359086
[專利文獻3]日本專利特開No.2003-249357
本發明的一個目的是提供一種為了抑制損傷而形成的發光元件，該損傷是由於在沉積期間因為濺射而造成對包括有機材料的層的損傷。另外，本發明的一個目的是提供一種為抑制損傷、且抑制電極之間例如短路的現象而形成的發光元件，該損傷是對於在沉積期間因為濺射而造成包括有機材料的層的損傷。
為了抑制可能在沉積期間由濺射所引起的對包括有機材料的層的損傷，根據本發明的發光元件設置有一對電極之間包括金屬氧化物的層。
根據本發明的發光元件具有在第一電極和第二電極之間包括有機材料的層，且還具有在第二電極和包括有機材料的層之間包括金屬氧化物的層，其中層疊這些電極和層，以便使第二電極比第一電極形成得晚。
包括有機材料的層可以是單層或多層。較佳的，結合例如高載子(電子或電洞)傳送材料的材料和高載子注入材料，以形成包括有機材料的層，以便在遠離第一電極和第二電極的部分中形成發光區。而且，包括有機材料的層可包括金屬元素例如鋰或鎂，或者在其部分中的其他金屬元素。
另外，金屬氧化物的特定例子包括氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)、氧化錳(MnOx)等，且較佳的是這些藉由蒸發形成。
在根據本發明的發光元件的情況下，如上所述，其具有其中在第二電極和包括有機材料的層之間提供包括金屬氧化物的層的結構，第二電極可以藉由濺射形成。
因此，作為第二電極，變得易於使用藉由比蒸發更容易的濺射來沉積的材料，例如銦錫氧化物(ITO)、含矽的銦錫氧化物(ITSO)或混合有2至20%氧化鋅(ZnO)的氧化銦的IZO(銦鋅氧化物)，且用於形成第二電極的材料具有很寬的選擇範圍。
另外，甚至在具有在第二電極和包括金屬氧化物的層之間藉由濺射形成的膜的結構的發光元件的情況下，可以以與如上所述相同的方式抑制由於藉由濺射的沉積所引起的對包括有機材料的層的損傷。在該情況下，未必總是有必要藉由濺射形成第二電極。只要發光元件具有其中依次層疊包括有機材料的層、包括金屬氧化物的層、和藉由濺射形成的層，就能獲得本發明的優點。
根據本發明，能夠獲得其中抑制了由於藉由濺射沉積所引起的缺陷的發光元件。另外，能夠獲得抑制由於藉由濺射沉積所引起的缺陷，且還抑制電極之間的短路的發光元件。
 [實施例模式]
根據本發明的發光元件具有包括在一對電極之間的有機材料的層。包括有機材料的層具有單層或多層。較佳的，結合包括高載子注入材料的層和包括高載子傳送材料的層以形成包括有機材料的層，以便遠離電極形成發光區，也就是說在遠離電極的部分中複合載子。
參考圖2A至2C，以下將說明根據本發明的發光元件的一種模式。
在本實施例模式中，在用於支撐發光元件210的基底200之上提供發光元件210，且該發光元件210具有第一電極201、依次層疊於第一電極201上的第一至第五層202至206以及還在其上提供的第二電極207，以便第一電極201用作陰極而第二電極207用作陽極。
作為基底200，可以使用例如玻璃或塑膠。只要該材料在發光元件的製造處理中用於支撐，就可以使用與這些不同的其他材料。
較佳的是，形成第一電極201以包括有小功函數(功函數為3.8eV或更小)的材料，例如金屬、合金、導電化合物或這些的混合物，其特別包括屬於元素周期表中第1族或第2族的元素，即諸如鋰(Li)或銫(Cs)的鹼金屬和諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)或鍶(Sr)的鹼土金屬，以及包括該元素的合金，例如鋁合金(Al:Li)或銀合金(Mg:Ag)。然而，藉由在第一電極201和第二電極207之間提供與第一電極201接觸並具有促進電子注入功能的層，不管功函數的大小，可以使用各種導電材料例如Al、Ag、銦錫氧化物(ITO)和包括矽(Si)的ITO作為第一電極201。然而，在這點上，可以使用除了本實施例中提到的材料之外的其他材料。
第一層202是包括高電子注入材料的層，例如鹼金屬或鹼土金屬的化合物，如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)或氟化鈣(CaF2 )。另外，第一層202可以是包括高電子傳送材料以及鹼金屬或鹼土金屬的層，例如包括Alq3 和鎂(Mg)的層。
第二層203是包括高電子傳送材料的層，例如，有喹啉部分或苯並喹啉部分的金屬絡合物，例如三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫為：Alq3 )、三(5-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫為：Almq3 )、二(10-苯並羥基[h]-羥基喹啉)鈹(縮寫為：BeBq2 )或二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚合(phenylphenolato)-鋁(縮寫為：BAlq)。另外，可以使用具有例如惡唑或噻唑配位元體的金屬絡合物，例如，二[2-(2-羥苯基)-苯並惡唑合(benzoxazolato)]鋅(縮寫為：Zn(BOX)2 )或二[2-(2-羥苯基)-苯並噻唑合(benzothiazolato)]鋅(縮寫為：Zn(BTZ)2 )。而且，除了金屬絡合物外，也可以使用2-(4-聯苯基)-5(4-叔-丁基苯)-1,3,4-惡二唑(縮寫為：PBD)、1,3-二[5-(p-叔-丁基苯)-1,3,4-惡二唑-2-yl]苯(縮寫為：OXD-7)、3-(4-叔-丁基苯)-4-苯基-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫為：TAZ)、3-(4-叔-丁基苯)-4-(4-乙基苯)-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫為：p-EtTAZ)、紅菲咯啉(縮寫為：BPhen)和浴銅靈(bathocuproin)(縮寫為：BCP)。然而，在這方面，可以使用除了本實施例模式中提到的材料之外的其他材料。
第三層204是包括高發光材料的層。例如，諸如N,N′-二甲基喹吖啶酮(縮寫為：DMQd)或2H-苯並吡喃-2-一(縮寫為：香豆素)的高發光材料和例如三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫為：Alq3 )或9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫為：DNA)的高載子傳送材料進行自由結合，以形成第三層204。然而，由於Alq3 和DNA也是高發光材料，所以這些材料不常用作第三層204。
第四層205是包括高電洞傳送材料的層，例如，芳族胺化合物(即，具有苯環-氮鍵的化合物)，諸如4,4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯苯(縮寫為：α-NPD)、4,4′-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯苯(縮寫為：TPD)、4,4′,4"-三(N,N-聯苯-氨基)-三苯胺(縮寫為：TDATA)、或4,4′,4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(縮寫為：MTDATA)。然而，在這方面，可以使用除了本實施例模式中提到的材料之外的其他材料。
第五層206是包括金屬氧化物例如氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)或氧化錳(MnOx)的層。藉由以該方式提供包括金屬氧化物的層，能夠抑制對分別包括有機化合物的層(本實施例中的第一至第四層)的損傷，其是在形成第二電極207的處理中利用濺射的情況下引起的。在本實施例模式中，較佳地，藉由蒸發形成包括金屬氧化物的層。另外，較佳地，包括金屬氧化物的層的膜厚度為10nm或更大。為了抑制由於濺射所引起的損傷，有效的是形成包括金屬氧化物的層以具有上述膜厚度。可以使用本實施例模式中提到的材料之外的其他材料作為包括金屬氧化物的層。
例如，第五層206可以是包括金屬氧化物和高電洞傳送材料的層。引用上述的材料例如α-NPD和TPD作為高電洞傳送材料。藉由以這種方式包括高傳送材料，對於第五層206變得容易注入電洞。此外，藉由改變包括高電洞傳送材料的第五層206的厚度來調節在包括高發光材料的層(本實施例中的第三層204)和第二電極207之間的距離，變得更易於將顯示較佳光譜的光發射提取到外部。這是因為可以藉由包括高電洞傳送材料，來降低由使第五層206的厚度更厚所產生的驅動電壓的增加。
而且，在形成具有100nm或更厚膜厚度的包括金屬氧化物的層的情況下，能夠抑制第一電極201和第二電極207之間的短路，該短路是由於例如在第一電極201或第二電極207的膜表面處形成的突起、或由於這些電極之間混合的外來物所引起的。由於金屬氧化物有高的光透射特性，所以即使當膜厚變得更厚時也可以充分地提取發射的光。
較佳的是，形成第二電極207以包括具有大的功函數(功函數為4.0ev或更大)的材料，例如金屬、合金、導電化合物或這些的混合物。特別地，除了銦錫氧化物(ITO)、含矽的銦錫氧化物、和混合有2至20%氧化鋅(ZnO)的氧化銦的IZO(銦鋅氧化物)之外，還可以使用例如金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)和金屬的氮化物(例如TiN)的材料。以這種方式，使用可以藉由濺射沉積的導電材料來形成第二電極207。然而，在這方面，可以使用與本實施例模式中提到的材料不同的其他材料。
在根據本發明的發光元件中，其有以上說明的結構，由於在第一電極201和第二電極207之間產生的電位差而引起電流流動，在第三層204也就是包括高發光材料的層中，電洞和電子複合，然後發射光。換句話說，發光元件具有如此結構以致在第三層204中形成發光區。然而，沒有必要將第三層204全部用作發光區，例如，可以只在第三層204中第四層205側處或第二層203側處形成發光區。
藉由第一電極201和第二電極207中之一或兩者將發射的光提取到外部。因此，形成第一電極201和第二電極207中之一或兩者以包括光透射材料。
在形成第一電極201和第二電極207以包括光透射材料的情況下，如圖2A所示，經由第一電極201和第二電極207從基底側和與基底相對的側提取發射的光。在只形成第二電極207以包括光透射材料的情況下，和在形成第一電極201和第二電極207以包括光透射材料且在第一電極201側提供反射膜的情況下，如圖2B所示，經由第二電極207從與基底相對的側提取發射的光。在只形成第一電極201以包括光透射材料的情況下，和在形成第一電極201和第二電極207以包括光透射材料且在第二電極207側提供反射膜的情況下，如圖2C所示，經由第一電極201從基底側提取發射的光。
在第一電極201和第二電極207之間提供的層結構並不限於上述結構。可以使用除了上述結構之外的結構，只要該結構中在遠離第一電極201和第二電極207的部分中提供電洞和電子複合的區域，以便抑制由製備發光區所引起的淬火，且金屬彼此接近並且該結構具有包括金屬氧化物的層。換句話說，並不特別限定層疊的結構，可以將分別包括例如高電子傳送材料、高電洞傳送材料、高電子注入材料、高電洞注入材料和雙極材料(高電子和電洞傳送材料)的各層與包括金屬氧化物的層自由結合，來製備該層疊結構。而且，藉由提供包括例如極薄的二氧化矽膜的層可以控制載子的複合區。
藉由在基底200之上形成第一電極201、依次在其上層疊第一至第五層202至206、且還在其上形成第二電極207來製造上述發光元件。雖然沒有特別限定形成各層的方法，但較佳的是使用蒸發、噴墨和旋塗的任意一種來形成該層。
圖3顯示根據本發明的發光元件的特定例子，其有與上述結構不同的結構。在基底300上提供第一電極301，並在第一電極301上藉由依次層疊而提供第一至第五層302至306。而且，在第五層306上提供第二電極307。
這裏，形成第一層302以包括高電洞注入材料，形成第二層303以包括高電洞傳送材料，形成第三層304以包括高載子傳送材料，該高載子傳送材料包括光發射體，形成第四層305以包括高電子傳送材料。第五層306是包括金屬氧化物的層，另外，可包括高電子注入材料，例如鹼金屬或鹼土金屬，例如鋰或鎂。同樣在具有該結構的發光元件的情況下，能夠抑制由於藉由濺射沉積對包括有機化合物的層所引起的損傷，如上所述。當發光元件具有該結構時，第一電極301和第二電極307分別用作陽極和陰極。圖3中示出的發光元件也是根據本發明的發光元件中的一種模式，且根據本發明的發光元件的結構並不限於此。
在根據本發明如此說明的發光元件中，可以抑制由於濺射所引起的對包括有機材料的層的損傷。另外，藉由控制包括金屬氧化物的層的膜厚度，可以抑制電極之間的短路。而且，在將根據本發明的發光元件應用到其中的發光裝置中，抑制了由於濺射或電極之間的短路而引起的發光元件的缺陷，例如在顯示裝置中，可以獲得滿意的顯示影像。
在本實施例模式中，說明了藉由濺射形成電極的情況。然而，例如，即使在具有藉由在電極和包括金屬氧化物的層之間濺射以形成膜的結構的發光元件的情況下，可以獲得以下優點：以與本實施例模式中相同的方式可以抑制由濺射引起的對包括有機材料的層的損傷。在任一種情況下，只要發光元件具有其中依次層疊包括有機材料的層、包括金屬氧化物的層和由濺射形成的層，且在形成由濺射形成的層之前形成包括有機材料的層的結構，就可以獲得提供包括金屬氧化物的層的優點。
[實施例1]
以下說明根據本發明的發光元件的製造方法和該發光元件的特性。根據本發明的發光元件的結構或製造技術並不限於本實施例，且可以適當地改變例如膜的厚度或材料。
在玻璃基底上，藉由濺射沉積銦錫氧化物(ITO)以形成第一電極，其中沉積的ITO含有非晶成分作為其主要成分。然後，在將ITO蝕刻以便分離成多個元件後，在200℃下進行熱處理1小時。而且，在塗敷作為正型光抗蝕劑的丙烯酸後，進行曝光和顯影以形成分隔層。之後，在220℃進行熱處理1小時。
接著，在濕清洗後，在UV臭氧處理之後，在1×10-6 Pa的真空大氣壓下，在150℃下處理沉積有ITO的玻璃基底30分鐘。
接著，共同沉積4,4′-二(5-甲基苯並惡唑-2-基)芪(縮寫為：BzOs)和鋰(Li)以在第一電極上形成第一層。控制BzOs與Li的重量比為1:0.02。另外，控制第一層的膜厚度為20nm。
接著，在第一層上沉積Alq3 以形成第二層。控制第二層的膜厚度為20 nm。
接著，在第二層上共同沉積Alq3 和DMQD以形成第三層。控制Alq3 和DMQD的重量比為1:0.01。另外，控制第三層的膜厚度為40nm。
接著，在第三層上沉積α-NPD以形成第四層。控制第四層的膜厚度為40nm。
以這種方式，在第一電極上形成分別包括有機材料的各層(第一至第四層)。包括於各層中的材料並不限於本實施例中提到的材料，且可以使用其他材料。
接著，在第四層上沉積為金屬氧化物的氧化鉬來形成第五層。控制第五層的膜厚度為50nm。
接著，在第五層上藉由濺射來沉積ITO，從而形成第二電極。在沉積期間(在電漿產生期間)基底溫度為40℃至50℃。沉積的ITO含有非晶成分作為其主要成分。控制第二電極的膜厚度為110nm。
由圖1中的圓點示出根據本發明如此製造的發光元件的特性。圖1示出電壓-亮度特性，其中水平軸表示電壓(V)，垂直軸表示亮度(cd/m2 )。圖1顯示出驅動電壓(在該電壓下開始1cd/m2 或更大的光發射的電壓作為驅動電壓)大約為5.5V。圖4示出電壓-電流特性，其中水平軸表示電壓(V)，垂直軸表示電流(mA)。圖5示出亮度(cd/m2 )-電流效率(cd/A)特性，其中水平軸表示亮度，垂直軸表示電流效率。
(比較例1)
以下說明與實施例1中示出的根據本發明的發光元件相關的比較例。
本比較例的發光元件具有如下結構，其中包括BzOs和Li的混合層(20nm)、包括Alq3 的層(20nm)、包括DMQD和Alq3 的混合層(40nm)、包括α-NPD的層(40nm)和包括CuPc的層(20nm)依次層疊在包括ITO的第一電極上，以及在其上進一步層疊包括ITO的第二電極。在各個情況下，藉由以與上述相同方式的濺射形成用於電極的ITO。另外，BzOs與Li的重量比為1:0.02，且Alq3 和DMQD的重量比為1:0.01。
由圖1中的三角點示出本比較例的發光元件的特性。圖1示出電壓-亮度特性，其中水平軸表示電壓(V)，垂直軸表示亮度(cd/m2 )。圖1顯示出驅動電壓(在該電壓下開始1cd/m2 或更大的光發射的電壓作為驅動電壓)大約為13V。圖4示出電壓-電流特性，其中水平軸表示電壓(V)，垂直軸表示電流(mA)。圖5示出亮度(cd/m2 )-電流效率(cd/A)特性，其中水平軸表示亮度，垂直軸表示電流效率。從第二電極側提取的光發射中獲得發光元件的特性。
如上所述，實施例1和比較例1的發光元件的特性顯示出以下各項。在使用CuPc的比較例的發光元件的情況下，由於在藉由濺射沉積ITO的技術中而引起對一部分元件(包括有機材料的層)造成損傷，因而發光元件的驅動電壓很高(13V)，而根據本發明的發光元件則沒有這種趨勢。換句話說，在根據本發明的發光元件的情況下，與比較例的發光元件的情況相比，可以更大地抑制由於濺射所引起的發光元件的缺陷。
[實施例2]
在本實施例中，將說明具有與實施例1中示出的結構相同的發光元件，除了包括氧化鉬的第五層具有與實施例1中的膜厚度不同的膜厚度之外。本實施例中示出的發光元件的製造方法也與實施例1中相同。因此，省略了製造方法的說明。
至於本實施例的發光元件，包括氧化鉬的第五層具有10nm(實施例2-1)、100nm(實施例2-2)和200nm(實施例2-3)的膜厚度。
圖6顯示本實施例的發光元件的特性。圖6示出電壓-亮度特性，其中水平軸表示電壓(V)，垂直軸表示亮度(cd/m2 )。圖6顯示出在由實施例2-1、2-2和2-3表示的發光元件的各個情況中，驅動電壓(在該電壓下開始1cd/m2 或更大光發射的電壓作為驅動電壓)大約為5V。圖7示出電壓-電流特性，其中水平軸表示電壓(V)，垂直軸表示電流(mA)。圖8示出亮度(cd/m2 )-電流效率(cd/A)特性，其中水平軸表示亮度，垂直軸表示電流效率。圖6至8顯示出在施加低電壓時，發光元件的特性彼此可相比，而不論第五層的膜厚度，以及指示出當施加較高電壓時，具有較厚膜厚度的第五層的發光元件傾向於顯示出較高的亮度。由此向前，認為在具有較厚膜厚度的第五層的發光元件的情況下，可以更多地抑制由於濺射所引起的損傷。從第二電極側提取的發光中獲得了發光元件的特性。
如上所述，至於本實施例中示出的發光元件，確定了即使當將包括金屬氧化物的層的膜厚度製備得較厚時，也可以獲得滿意的特性。因此，藉由將包括金屬氧化物的層的膜厚度加厚，可以抑制電極之間的短路。而且，至於本實施例中示出的發光元件，確定了即使當包括金屬氧化物的層的膜厚度更厚時，也可以有效地將發射的光提取到外部。
[實施例3]
在本實施例中，將說明根據本發明的發光裝置的結構。
在圖9A至9C的各圖中，由虛線圍繞的部分是提供用於驅動發光元件12的電晶體11。形成發光元件12以包括第一電極13、第二電極14和介於這些電極之間的發光層15。由穿過第一中間層絕緣膜16a至16c延伸的接線17將第一電極13和電晶體11的汲極彼此電連接。另外，藉由分隔層18將發光元件12與鄰接提供的另一發光元件隔開。在基底10之上提供具有根據本發明的結構的發光裝置。
在具有如上所述結構的發光裝置中，發光元件12是根據本發明的發光元件，且特別地，發光層15包括上述包括金屬氧化物作為成分的層。
電晶體11包括在頂閘型中。然而，並不特別限定電晶體11的結構。例如，可以使用如圖10A所示的反轉交錯TFT。在反轉交錯TFT的情況下，可以使用其中在形成通道的半導體層上形成保護膜的TFT(通道-保護TFT)，如圖10B所示，或可以使用其中形成通道的一部分半導體層為凹陷的TFT(通道-蝕刻TFT)。這裏，參考數字21、22、23、24、25和26分別表示閘極電極、閘極絕緣膜、半導體層、n型半導體層、電極和保護膜。
另外，形成電晶體11的半導體層可以是結晶或非晶的，或可選地可以是半非晶的。
以下將說明半非晶半導體。半非晶半導體是具有在非晶和結晶(例如單晶或多晶)結構之間的中間結構的半導體，且具有在自由能方面穩定的第三態，其包括有近程有序和晶格應變的結晶區。而且，從0.5至20nm的晶粒包含於半非晶半導體膜中的至少一個區域中。半非晶半導體的拉曼光譜(raman spectrum)具有向比520cm-1 更低的波數側的漂移。在X射線衍射中，觀察到由於Si晶格所引起的(111)和(220)的衍射峰。在半非晶半導體中包括1原子%或更多的氫或鹵素，以終止懸垂鍵。因此，半非晶半導體也稱作微晶半導體。藉由輝光放電(電漿CVD)分解氮化物氣體，來形成半非晶半導體。作為氮化物氣體，除了SiH4 之外，還可以使用例如Si2 H6 、SiH2 Cl2 、SiHCl3 、SiCl4 或SiF4 的氣體。可以用H2 或H2 和選自He、Ar、Kr和Ne中一種或多種稀有氣體元素來稀釋該氮化物氣體，其中稀釋比在2:1至1000:1的範圍內。在輝光放電期間，壓力大約在0.1Pa至133Pa的範圍內，電源頻率在1MHz至120MHz的範圍內，較佳的為13MHz至60MHz。基底加熱溫度可以是300℃或更小，較佳的為100℃至250℃。希望控制諸如氧、氮或碳的大氣雜質組成以便具有1×1020 /cm3 或更小的濃度，作為膜中的雜質元素，特別地，控制氧濃度為5×1019 /cm3 或更小，較佳的為1×1019 /cm3 或更小。另外，使用半非晶半導體的TFT(薄膜電晶體)有大約1至10m2 /Vsec的遷移率。
而且，用於半導體層的特定例子的結晶半導體包括單晶或多晶矽和矽-鍺，其可以藉由雷射結晶化形成，或可以藉由使用例如鎳的元素具有固相生長的結晶化形成。
在使用非晶材料，例如非晶矽形成半導體層的情況下，較佳的是發光裝置具有其中電晶體11和其他電晶體(形成用於驅動發光元件的電路的電晶體)都是n通道電晶體的電路。除了該情況之外，發光裝置可以有包括n通道電晶體和p通道電晶體中之一的電路，或者可以有包括n通道電晶體和p通道電晶體兩者的電路。
而且，第一中間層絕緣膜16a至16c可以是如圖9A和9C中所示的多層，或者可以是單層。第一中間層絕緣膜16a包括無機材料例如氧化矽或氮化矽，第一中間層絕緣膜16b包括可以在塗覆中用於沉積使用的具有自動平坦的材料，例如丙烯酸、矽氧烷(具有由矽(Si)和氧(O)之間的鍵形成的框架結構並至少包括氫作為取代基的材料)和氧化矽。另外，第一中間層絕緣膜16c有包括氬(Ar)的氮化矽膜。並不特別限定包括於各層中的材料，且因此可以使用除了這裏提到的材料以外的材料。而且，可以結合包括除這些材料以外的材料的層。以這種方式，可以使用無機材料和有機材料兩者、或無機材料和有機材料中之一來形成第一中間層絕緣膜16。
至於分隔層18，較佳的是邊界部分具有曲率半徑連續變化的形狀。另外，使用例如丙烯酸、矽氧烷、抗蝕劑或氧化矽的材料來形成分隔層18。可以使用無機材料和有機材料中一種或兩種來形成分隔層18。
在圖9A和9C的各圖中，在電晶體11和發光元件12之間僅提供第一中間層絕緣膜16。然而，如圖9B所示，除了第一中間層絕緣膜16(16a和16b)之外，還可以提供第二中間層絕緣膜19(19a和19b)。在圖9B中示出的發光裝置中，第一電極13穿過第二中間層絕緣膜19連接至接線17。
第二中間層絕緣膜19以與第一中間層絕緣膜16相同的方式可以是多層或單層。第二中間層絕緣膜19a包括可以在塗覆中用於沉積使用的具有自動平坦的材料，例如丙烯酸、矽氧烷(具有由矽(Si)和氧(O)之間的鍵形成的框架結構並至少包括氫作為取代基的材料)和氧化矽。另外，第二中間層絕緣膜19b有包括氬(Ar)的氮化矽膜。並不特別限定包括於各層中的材料，且因此可以使用除了這裏提到的材料之外的材料。而且，可以結合包括除這些材料之外的材料的層。以這種方式，可以使用無機材料和有機材料兩者、或無機材料和有機材料中之一來形成第二中間層絕緣膜19。
在發光元件12中，在形成第一電極13和第二電極14以包括發光材料的情況下，可以如由圖9A的輪廓箭頭所指示的，從第一電極13側和第二電極14側提取發射的光。在僅形成第二電極14以包括發光材料的情況下，可以如由圖9B的輪廓箭頭所指示的，僅從第二電極14側提取發射的光。在該情況下，較佳的是第一電極13包括高反射材料，或在第一電極13下方提供包括高反射材料的膜(反射膜)。在僅形成第一電極13以包括發光材料的情況下，可以如由圖9C的輪廓箭頭所指示的，僅從第一電極13側提取發射的光。在該情況下，較佳的是第二電極14包括高反射材料或在第二電極14上方提供反射膜。
另外，在發光元件12的情況下，第一電極13用作陽極而第二電極14用作陰極，或可選地，第一電極13用作陰極而第二電極14用作陽極。然而，在前一種情況下電晶體11為p通道電晶體，在後一種情況下電晶體11為n通道電晶體。
本實施例的發光裝置有多個發光元件(然而，在圖中未示出)。在各個發光元件的發射波長與發光元件12的發射波長相同的情況下，發光裝置發射單色光。在各個發光元件的發射波長不同的情況下，發光裝置能夠發射多種顏色，例如紅(R)、綠(G)和藍(B)色的光。
在上述發光裝置的情況下，由電連接至各個發光元件的電晶體控制發光或非發光態。藉由控制各個發光元件的發光或非發光態，能夠進行影像顯示等等。在發光裝置中，藉由應用本發明，抑制了由於例如濺射或電極之間短路的因素所引起的缺陷，其可能是由在發光元件的製造技術中所導致的，且能夠顯示滿意的影像。
[實施例4]
在本實施例中，參考圖11和12的頂視圖以及圖13A和13B的電路圖，將說明根據本發明的發光裝置。
圖11顯示具有顯示功能的發光裝置的圖素部分的頂視圖。在圖素部分中，提供了發光元件、根據影像訊號確定發光元件的發光或非發光態的驅動電晶體7001、控制影像訊號輸入的開關電晶體7002、不考慮影像訊號而控制發光元件為非發光態的抹除電晶體7003、源極訊號線7004、第一掃描線7005、第二掃描線7006和電流供應線7007。在區域7008中形成根據本發明的發光元件。另外，圖13A顯示具有圖11中所示圖素結構的發光元件的圖素部分的驅動器電路圖。
當在寫入周期內選擇第一掃描線7005時，接通具有連接於第一掃描線7005閘極的開關電晶體7002。接著，當將輸入到源極訊號線7004的視頻訊號經由開關電晶體7002輸入至驅動電晶體7001的閘極時，電流從電流供應線7007流到發光元件從而發光。在保持周期內，藉由控制第一掃描線7005的電位來關斷開關電晶體7002以保持在寫入周期內寫入的視頻訊號的電位。在抹除周期內，由於選擇第二掃描線7006來接通抹除電晶體7003，從而關斷驅動電晶體7001，所以會強迫地產生其中沒有電流供給發光元件的狀態。
圖12顯示具有顯示功能的發光裝置的圖素部分的頂視圖，其具有不同於圖11的電路結構。在圖素部分中，提供了具有固定閘極電位的驅動電晶體7101、控制影像訊號輸入的開關電晶體7102、不考慮影像訊號而控制發光元件為非發光態的抹除電晶體7103、控制提供給發光元件的電流的電流控制電晶體7104、源極訊號線7105、第一掃描線7106、第二掃描線7107、電流供應線7108和電源線7109。在區域7110中形成根據本發明的發光元件。另外，圖13B顯示具有顯示於圖12中的圖素結構的發光元件圖素部分的驅動器電路圖。
當在寫入周期內選擇第一掃描線7106時，接通具有連接於第一掃描線7106的閘極的開關電晶體7102。接著，當將輸入到源極訊號線7105的視頻訊號經由開關電晶體7102輸入至電流控制電晶體7104的閘極時，電流從電流供應線7108經由驅動電晶體7101流到發光元件以發光。驅動電晶體7101具有連接到電源線7109的閘極電極。在保持周期內，藉由控制第一掃描線7106的電位來關斷開關電晶體7102，以保持在寫入周期內寫入的視頻訊號的電位。在抹除周期內，由於選擇第二掃描線7107來接通抹除電晶體7103，從而關斷電流控制電晶體7104，所以會強迫地產生其中沒有電流供給發光元件的狀態。
在上述的發光裝置中，並沒有特別的限定各個電晶體的結構。可以使用單閘極結構或多閘極結構。另外，可以使用LDD結構，或者可以使用其中LDD部分與閘極電極交疊的閘極交疊LDD結構。
在本實施例中示出的發光裝置中，藉由應用本發明，抑制了由於例如濺射或電極之間短路的因素所引起的缺陷，以便可以顯示滿意的影像。
[實施例5]
在附加了外部輸入端並且密封之後，將實施例3和4中根據本發明的發光裝置安裝於各種電子裝置中。
在根據本發明的這些電子裝置中，抑制了由於發光元件的缺陷而引起的顯示的缺陷(對發光元件的損傷)，且可以顯示滿意的影像。
在本實施例中，參考圖14、15和16，將說明根據本發明的發光裝置和安裝有該發光裝置的電子裝置。然而，圖14、15和16中顯示的發光裝置和電子裝置僅是一個例子，且並不認為將發光裝置的結構限定於本實施例。
圖14是密封後的發光裝置的橫截面圖。用密封劑6502接合基底6500和密封基底6501，從而將電晶體和根據本發明的發光元件夾在中間。將用作外部輸入端的FPC(柔性印刷電路)6503附著到基底6500的邊緣。另外，夾在基底6500和密封基底6501之間的區域填充有例如氮氣的惰性氣體或樹脂材料。
圖15是顯示根據本發明發光裝置的框架形式的俯視圖。在圖15中，由虛線示出的部分6510、6511和6512是驅動器電路部分(源極側驅動器電路)、圖素部分和驅動器電路部分(閘極側驅動器電路)。在圖素部分6511中，提供了根據本發明的發光元件。藉由FPC 6503和在基底6500上形成的一組接線連接驅動器電路部分6510和6512，該FPC 6503用作外部輸入端。藉由接收來自FPC(柔性印刷電路)6503的訊號，例如視頻訊號、時鐘訊號、啟動訊號和重定訊號，將這些訊號輸入到源極側驅動器電路6510或閘極側驅動器電路6512。而且，將印刷線路板(PWB)6513附著到FPC 6503。在驅動電路器部分6510中，提供了移位暫存器6515、開關6516和記憶體(鎖存器)6517和6518。在驅動器電路部分6512中，提供了移位暫存器6519和緩衝器6520。除了這些之外，還可以提供其他的功能。
圖16顯示安裝有根據本發明的發光裝置的電子裝置的例子。
圖16顯示根據本發明製造的膝上型個人電腦，其包括主體5521、框架主體5522、顯示部分5523和鍵盤5524。藉由將具有根據本發明發光元件的發光裝置結合到個人電腦中來完成顯示裝置。
在本實施例中，說明了膝上型個人電腦。然而，另外可以將具有根據本發明發光元件的發光裝置安裝到諸如行動電話、電視、汽車導航系統或照明設備中的裝置。
雖然參考附圖以實例的方式全面地說明了本發明，但要理解的是，對於本領域技術人員各種改變和修改將是顯而易見的。因此，除非這種改變和修改脫離了下文定義的本發明的申請專利範圍，否則將應當它們理解為包括於其中。
200．．．基底
210．．．發光元件
201．．．第一電極
202．．．第一層
203．．．第二層
204．．．第三層
205．．．第四層
206．．．第五層
207．．．第二電極
300．．．基底
301．．．第一電極
302．．．第一層
303．．．第二層
304．．．第三層
305．．．第四層
306．．．第五層
307．．．第二電極
11．．．電晶體
12．．．發光元件
13．．．第一電極
14．．．第二電極
15．．．發光元件
16a-16c．．．第一中間層絕緣膜
17．．．接線
18．．．分隔層
10．．．基底
21．．．閘極電極
22．．．閘極絕緣膜
23．．．半導體層
24．．．n型半導體層
25．．．電極
26．．．保護膜
19a，19b．．．第二中間層絕緣膜
7001．．．驅動電晶體
7002．．．開關電晶體
7003．．．抹除電晶體
7004．．．源極訊號線
7005．．．第一掃描線
7006．．．第二掃描線
7007．．．電流供應線
7008．．．區域
7101．．．驅動電晶體
7102．．．開關電晶體
7103．．．抹除電晶體
7104．．．電流控制電晶體
7105．．．源極訊號線
7106．．．第一掃描線
7107．．．第二掃描線
7108．．．電流供應線
7109．．．電源線
7110．．．區域
6500．．．基底
6501．．．密封基底
6502．．．密封劑
6503．．．柔性印刷電路
6511．．．圖素部份
6510．．．源極側驅動器電路
6512．．．閘極側驅動器電路
6513．．．印刷線路板
6515．．．移位暫存器
6516．．．開關
6517．．．記憶體(鎖存器)
6518．．．記憶體(鎖存器)
6520．．．緩衝器
6519．．．移位暫存器
5521．．．主體
5522．．．框架主體
5523．．．顯示部份
5524．．．鍵盤
在附圖中：
圖1顯示根據本發明的發光元件和根據比較例的發光元件的電壓-亮度特性圖；
圖2A至2C是說明根據本發明的發光元件的多層結構圖；
圖3是說明根據本發明的發光元件的多層結構圖；
圖4顯示根據本發明的發光元件和根據比較例的發光元件的電壓-電流特性圖；
圖5顯示根據本發明的發光元件的亮度-電流效率特性圖；
圖6顯示根據本發明的發光元件的電壓-亮度效率特性圖；
圖7顯示根據本發明的發光元件的電壓-電流特性圖；
圖8顯示根據本發明的發光元件的亮度-電流效率特性圖；
圖9A-9C是說明根據本發明的發光裝置的橫截面結構圖；
圖10A和10B是說明根據本發明的發光裝置的橫截面結構圖；
圖11是根據本發明的發光裝置的圖素部分的頂視圖；
圖12是根據本發明的發光裝置的圖素部分的頂視圖；
圖13A和13B是根據本發明的發光裝置的圖素部分的電路圖；
圖14是說明根據本發明的發光裝置的橫截面結構圖；
圖15顯示根據本發明的發光裝置的框架形式的視圖；和
圖16是安裝有根據本發明的發光裝置的電子裝置圖。
300．．．基底
301．．．第一電極
302．．．第一層
303．．．第二層
304．．．第三層
305．．．第四層
306．．．第五層
307．．．第二電極

Claims (12)

  1. 一種製造發光元件的方法，包含以下步驟：形成第一電極；在該第一電極之上形成包括第一有機材料的第一層；藉由蒸發在該第一層之上形成包括金屬氧化物及第二有機材料的第二層；和藉由濺射在該第二層之上形成第二電極，該第二電極與該第二層接觸，其中該第二電極包含金屬氧化物層，以及其中該第二有機材料為電洞輸送材料。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該第一層接觸該第二層。
  3. 一種製造發光元件的方法，包含以下步驟：形成第一電極；在該第一電極之上形成包括發光材料的第一層；藉由蒸發在該第一層之上形成包括第一有機材料的第二層；藉由蒸發在該第二層之上形成包括金屬氧化物及第二有機材料的第三層；和藉由濺射在該第三層之上形成第二電極，該第二電極與該第三層接觸，其中該第二電極包含金屬氧化物層，以及其中該第二有機材料為電洞輸送材料。
  4. 如申請專利範圍第3項的方法，其中該第二層接 觸該第三層。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的方法，其中該第一有機材料是電洞輸送材料或電子輸送材料。
  6. 如申請專利範圍第5項的方法，其中該電洞輸送材料是芳香族胺化合物。
  7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中該芳香族胺化合物是選自4,4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯苯(縮寫為：α-NPD)、4,4′-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯苯(縮寫為：TPD)、4,4′,4"-三(N,N-聯苯-氨基)-三苯胺(縮寫為：TDATA)和4,4′,4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(縮寫為：MTDATA)。
  8. 如申請專利範圍第5項的方法，其中該電子輸送材料係選自具有喹啉部分或苯並喹啉部分的金屬絡合物、具有惡唑或噻唑配位元體的金屬絡合物、2-(4-聯苯基)-5(4-叔-丁基苯)-1,3,4-惡二唑(縮寫為：PBD)、1,3-二[5-(p-叔-丁基苯)-1,3,4-惡二唑-2-yl]苯(縮寫為：OXD-7)、3-(4-叔-丁基苯)-4-苯基-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫為：TAZ)、3-(4-叔-丁基苯)-4-(4-乙基苯)-5-(4-聯苯基)-1,2,4-三唑(縮寫為：p-EtTAZ)、紅菲咯啉(縮寫為：Bphen)及浴銅靈(bathocuproin)(縮寫為：BCP)。
  9. 如申請專利範圍第1或2項的方法，其中該金屬氧化物是選自氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢和氧化 錳。
  10. 如申請專利範圍第3或4項的方法，其中該金屬氧化物是選自氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢和氧化錳。
  11. 如申請專利範圍第1或2項的方法，其中第二層有10nm至200nm的厚度。
  12. 如申請專利範圍第3或4項中的方法，其中第三層有10nm至200nm的厚度。
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