專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種當電流流過其中時發(fā)光的發(fā)光元件，其中在電極之間夾有包括發(fā)光物質(zhì)的薄膜，并且涉及一種使用該發(fā)光元件的顯示器件。本發(fā)明尤其涉及一種使用該發(fā)光元件的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
已經(jīng)積極地進行了對使用薄膜發(fā)光元件的顯示器件的開發(fā)，該薄膜發(fā)光元件當電流流過其中時發(fā)光。
當電流流過薄膜發(fā)光元件(其中使用有機材料和無機材料之一或二者形成的單層或多層薄膜連接到電極)時，薄膜發(fā)光元件發(fā)光。這種薄膜發(fā)光元件具有低功耗、小型化、可視性好等優(yōu)點，因此預期薄膜發(fā)光元件的市場將擴展。
通過形成具有多層結(jié)構(gòu)、每層具有不同特性的發(fā)光元件，該發(fā)光元件與傳統(tǒng)發(fā)光元件相比可以更高效地發(fā)光(例如，見非專利文件1C.W.Tang et al.，Applied Physics Letters，vol.51，No.12，pp.913-915(1987))。
在具有多層結(jié)構(gòu)的薄膜發(fā)光元件中，包括空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層等的發(fā)光層疊體夾在一對電極之間。通過對一個電極施加高于另一電極的電壓，發(fā)光層可以發(fā)光。此外，根據(jù)元件結(jié)構(gòu)，可以不提供空穴注入層、空穴傳輸層、電子傳輸層和電子注入層。
為了形成具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光層疊體，選擇具有適合各個層的特性的材料。此外，有必要選擇具有適合其間夾著發(fā)光層疊體的各個電極特性的材料。
具體地說，應(yīng)當使用具有大的逸出功(大約4.0eV或更大)的材料形成施加有比另一電極更高電壓的電極，而應(yīng)當使用具有小的逸出功(大約3.8eV或更小)的材料形成另一電極。
然而，由于必須考慮膜特性、制造方法、透光特性、導電特性等來選擇這些電極的材料，因此現(xiàn)在電極材料的選擇范圍變得窄了。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在完全不需考慮電極的逸出功的情況下形成的發(fā)光元件或發(fā)光器件。具體說來，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光元件或發(fā)光器件，其中可以放寬電極材料的選擇范圍。
在本發(fā)明的一個方面中，一種發(fā)光器件包括彼此相對的第一和第二電極之間的第一層、第二層和第三層。第一層是具有施主能級的層。第二層是包含發(fā)光物質(zhì)的層或至少包括包含發(fā)光物質(zhì)的層的層疊體。第三層是具有受主能級的層。第一、第二和第三層被依次層疊。第二電極與第一層接觸地形成，并且第一電極與第三層接觸地形成，使得當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，第二層中生成的空穴被注入第三層中。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光器件包括彼此相對的第一和第二電極之間的第一、第二、第三和第四層。第一和第四層是具有施主能級的層。第二層是包含發(fā)光物質(zhì)的層或至少包括包含發(fā)光物質(zhì)的層的層疊體。第三層是具有受主能級的層。第一、第二、第三和第四層被依次層疊。第二電極與第一層接觸地形成，并且第一電極與第四層接觸地形成，使得當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，第二層中生成的空穴和第四層中生成的電子被注入第三層中。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光器件包括彼此相對的第一和第二電極之間的第一、第二、第三、第四和第五層。第一和第四層是具有施主能級的層。第二層是包含發(fā)光物質(zhì)的層或至少包括包含發(fā)光物質(zhì)的層的層疊體。第三和第五層是具有受主能級的層。第一、第二、第三、第四和第五層被依次層疊。第二電極與第一層接觸地形成，并且第一電極與第五層接觸地形成，使得當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，第二層中生成的空穴和第四層中生成的電子被注入第三層中。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光器件包括彼此相對的第一和第二電極之間的第一、第二和第三層。第一層包含第一物質(zhì)和第二物質(zhì)，第一物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，第二物質(zhì)可以向第一物質(zhì)貢獻電子。第二層包含第三物質(zhì)和第四物質(zhì)，第三物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，第四物質(zhì)可以接受來自第三物質(zhì)的電子。第三層是包含發(fā)光物質(zhì)的層或至少包括包含發(fā)光物質(zhì)的層的層疊體。第一、第二和第三層被依次層疊。第二電極與第一層接觸地形成，并且第一電極與第三層接觸地形成，使得當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，第二層中生成的空穴被注入第三層中。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光器件包括彼此相對的第一和第二電極之間的第一、第二、第三和第四層。第一層包含第一物質(zhì)和第二物質(zhì)，第一物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，第二物質(zhì)可以向第一物質(zhì)貢獻電子。第二層包含第三物質(zhì)和第四物質(zhì)，第三物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，第四物質(zhì)可以接受來自第三物質(zhì)的電子。第三層是包含發(fā)光物質(zhì)的層或至少包括包含發(fā)光物質(zhì)的層的層疊體。第四層包含第五物質(zhì)和第六物質(zhì)，第五物質(zhì)的電子遷移率高于空穴傳輸特性，第六物質(zhì)可以向第五物質(zhì)貢獻電子。第一、第二、第三和第四層被依次層疊。第二電極與第一層接觸地形成，并且第一電極與第四層接觸地形成，使得當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，第二層中生成的空穴和第四層中生成的電子被注入第三層中。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光器件包括彼此相對的第一和第二電極之間的第一、第二、第三、第四和第五層。第一層包含第一物質(zhì)和第二物質(zhì)，第一物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，第二物質(zhì)可以向第一物質(zhì)貢獻電子。第二層包含第三物質(zhì)和第四物質(zhì)，第三物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，第四物質(zhì)可以接受來自第三物質(zhì)的電子。第三層是包含發(fā)光物質(zhì)的層或至少包括包含發(fā)光物質(zhì)的層的層疊體。第四層包含第五物質(zhì)和第六物質(zhì)，第五物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，第六物質(zhì)可以向第五物質(zhì)貢獻電子。第五層包含第七物質(zhì)和第八物質(zhì)，第七物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，第八物質(zhì)可以接受來自第七物質(zhì)的電子。第一、第二、第三、第四和第五層被依次層疊。第二電極與第一層接觸地形成，并且第一電極與第五層接觸地形成，使得當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，第二層中生成的空穴和第四層中生成的電子被注入第三層中。
在根據(jù)本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中，可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇電極的材料。因此，可以放寬電極材料的選擇范圍。


圖1A和1B是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的截面圖；圖2A和2B是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的截面圖；圖3A和3B是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的截面圖；圖4A到4E是示出根據(jù)本發(fā)明的薄膜發(fā)光元件的制造步驟的截面圖；圖5A到5C是示出根據(jù)本發(fā)明的薄膜發(fā)光元件的制造步驟的截面圖；圖6A和6B是示出顯示器件的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的頂視圖，圖7B是其截面圖；圖8A到8E是示出應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備示例的圖；圖9A到9C是示出顯示器件的結(jié)構(gòu)示例的截面圖；圖10A到10F是示出顯示器件的像素電路示例的圖；圖11是示出顯示器件的保護電路示例的圖；圖12是示出圖2B所示的元件(綠)的電流密度—亮度曲線的圖；圖13是示出圖2B所示的元件(綠)的亮度—電流效率曲線的圖；圖14是示出圖2B所示的元件(綠)的電壓—亮度曲線的圖；圖15是示出圖2B所示的元件(綠)的電壓—電流曲線的圖；
圖16是示出圖3B所示的元件(綠)的電流密度—亮度曲線的圖；圖17是示出圖3B所示的元件(綠)的亮度—電流效率曲線的圖；圖18是示出圖3B所示的元件(綠)的電壓—亮度曲線的圖；圖19是示出圖3B所示的元件(綠)的電壓—電流曲線的圖；圖20是示出圖3B所示的元件(藍)的電流密度—亮度曲線的圖；圖21是示出圖3B所示的元件(藍)的亮度—電流效率曲線的圖；圖22是示出圖3B所示的元件(藍)的電壓—亮度曲線的圖；圖23是示出圖3B所示的元件(藍)的電壓—電流曲線的圖；圖24是示出圖1B所示的元件(綠)的電流密度—亮度曲線的圖；圖25是示出圖1B所示的元件(綠)的亮度—電流效率曲線的圖；圖26是示出圖1B所示的元件(綠)的電壓—亮度曲線的圖；圖27是示出圖1B所示的元件(綠)的電壓—電流曲線的圖；圖28是示出圖3B所示的元件的可靠性的圖；以及圖29是示出圖1B所示的元件的可靠性的圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，可以以各種方式修改這里披露的實施方式和細節(jié)，而不脫離本發(fā)明的目的和范圍。本發(fā)明不應(yīng)當被解釋為限于下面給出的對實施方式的描述。
在該實施方式中，將參照圖1A和1B描述根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件中，包括發(fā)光材料的發(fā)光層疊體104、具有受主能級的層105和具有施主能級的層103被層疊為彼此接觸。此外，發(fā)光器件包括具有這樣的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，其中第一電極101與發(fā)光層疊體104接觸地形成，第二電極106與具有施主能級的層103接觸地形成，并且在第一電極101和第二電極106之間夾著包括發(fā)光層疊體104、具有受主能級的層105和具有施主能級的層103的層疊體。該發(fā)光元件被提供在具有平表面的絕緣材料100(如襯底和絕緣膜)上。此外，第一電極101、包括發(fā)光材料的發(fā)光層疊體104、具有受主能級的層105和具有施主能級的層103可以以這個順序?qū)盈B在絕緣材料100上(圖1A)，或者它們可以以相反順序?qū)盈B在絕緣材料100上(圖1B)。
通過向具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件施加電壓，使得第一電極101的電位低于第二電極106的電位，可以從發(fā)光層疊體104實現(xiàn)發(fā)光。
可以使用包括具有電子傳輸特性的材料(電子遷移率高于空穴遷移率的物質(zhì))以及可以將電子貢獻給具有電子傳輸特性的物質(zhì)的具有電子貢獻特性的材料的層、N型半導體層或者包括N型半導體的層，來形成具有施主能級的層103。例如，可以使用包括具有喹啉骨架(skeleton)或苯并喹啉骨架(benzoquinoline skeleton)的金屬絡(luò)合物的材料作為具有電子傳輸特性的材料，如三(8-羥基喹啉)鋁(tris(8-quinolinolato)aluminum)(簡寫式Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(tris(4-methyl-8-quinolinolato)aluminum)(簡寫式Almq3)、二(10-羥基并苯[h]喹啉)鈹(bis(10-hydroxybenzo[h]-quinolinato)beryllium)(簡寫式BeBq2)、以及二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(bis(2-methyl-8-quinolinolato)-4-phenylphenolate-aluminum)(簡寫式BAlq)。此外，可以使用具有唑配體或噻唑配體的金屬絡(luò)合物，如二(2-[2-羥苯基]苯并噁唑)鋅(bis(2-[2-hydroxyphenyl]benzoxazolate)zinc)(簡寫式Zn(BOX)2)和二(2-[2-羥苯基]苯并噻唑)鋅(bis(2-[2-hydroxyphenyl]benzothiazolate)zinc)(簡寫式Zn(BTZ)2)。除了金屬絡(luò)合物外，也可以使用下面的物質(zhì)作為具有電子傳輸特性的材料2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1，3，4-oxadiazole)(簡寫式PBD)；1，3-二(5-[對叔丁基苯基]-1，3，4-噁二唑-2-基)苯(1，3-bis(5-[p-tert-butylphenyl]-1，3，4-oxadiazole-2-yl)benzene)(簡寫式OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基]-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(3-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-5-(4-biphenylyl)-1，2，4-triazole)(簡寫式TAZ)；3-(4-叔丁基苯基]-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(3-(4-tert-butylphenyl)-4-(4-ethylphenyl)-5-(4-biphenylyl)-1，2，4-triazole)(簡寫式p-EtTAZ)；紅菲繞啉(bathophenanthroline)(簡寫式BPhen)；浴銅靈(bathocuproin)(簡寫式BCP)等等。作為具有電子貢獻特性(可以向那些具有電子傳輸特性的材料貢獻電子)的材料，例如，可以使用諸如鋰和銫之類的堿金屬、諸如鎂和鈣之類的堿土金屬、諸如鉺和鐿之類的稀土金屬、包含這樣的金屬的合金、金屬化合物等。具有電子貢獻特性的可以貢獻電子的材料是根據(jù)與具有電子傳輸特性的材料的結(jié)合來進行選擇?；蛘撸梢詫哂须娮觽鬏斕匦缘牟牧虾途哂须娮迂暙I特性的材料的層與金屬化合物混合，典型的金屬化合物是氧化鉬、氧化鋅、氧化鈦等。此外，作為N型半導體，可以使用諸如金屬氧化物之類的金屬化合物。具體地說，可以采用氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、氧化鈦等。
具有受主能級的層105可以使用包含具有空穴傳輸特性的材料(空穴遷移率比電子遷移率高的物質(zhì))和具有電子接受特性(可以接受來自具有空穴傳輸特性的材料的電子)的材料的層、P型半導體層或包含P型半導體的層，來形成。作為上述具有空穴傳輸特性的材料，例如，可以使用芳香胺(即，具有苯環(huán)-氮鍵)化合物，如4，4’-二(N-[1-萘基]-N-苯基-氨基)-聯(lián)苯(簡寫式α-NPD)、4，4’-二(N-[3-甲基苯基]-N-苯基-氨基)-聯(lián)苯(簡寫式TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(簡寫式TDATA)、4，4’，4”-三(N-[3-甲基苯基]-N-苯基-氨基)-三苯胺(簡寫式MTDATA)、和4，4’-二(N-(4-[N，N-雙間甲苯氨基]苯基)-N-苯氨基)聯(lián)苯(4，4′-bis(N-(4-[N，N-di-m-tolylamino]phenyl)-N-phenylamino)biphenyl)(簡寫式DNTPD)；酞菁化合物，如酞菁(簡寫式H2Pc)、銅酞菁(簡寫式CuPc)和氧釩酞菁(簡寫式VOPc)。此外，作為具有電子接受特性(可以接受來自具有空穴傳輸特性的這些材料的電子)的材料，例如，可以給出氧化鉬、氧化釩、7，7，8，8-四氰代二甲基苯醌(7，7，8，8-tetracyanoquinodimethane)(簡寫式TCNQ)、2，3-二氰萘醌(2，3-dicyano naphthoquinone)(簡寫式DCNNQ)、2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代二甲基苯醌(簡寫式F4-TCNQ)等等。此外，具有電子接受特性的可以接受電子的材料是根據(jù)與具有空穴傳輸特性的材料的結(jié)合來進行選擇。作為P型半導體，可以使用諸如氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鈷、氧化鎳和氧化銅之類的金屬氧化物。
發(fā)光層疊體104包括多個層，其中至少包括發(fā)光層。在發(fā)光層疊體104的發(fā)光層與第一電極101之間可以提供電子傳輸層，而在發(fā)光層疊體104的分散有發(fā)光材料的層與具有受主能級的層105之間可以提供空穴傳輸層。可以不提供這些電子傳輸層和空穴傳輸層，或者可以提供它們中的任何一個。由于空穴傳輸層和電子傳輸層的材料與具有受主能級的層中所包含的具有空穴傳輸特性的材料、或者具有施主能級的層中所包含的具有電子傳輸特性的材料相同，因此這里不描述空穴和電子傳輸層的材料。欲獲得更多細節(jié)，請參照相應(yīng)的描述。此外，發(fā)光層疊體104可以具有只包含發(fā)光層的單層結(jié)構(gòu)。
可應(yīng)用于發(fā)光層疊體104的發(fā)光層大致分為兩種類型。一種是由具有比發(fā)光物質(zhì)的能隙大的能隙的材料制成的層，其中分散有成為發(fā)光中心的發(fā)光物質(zhì)。另一種是只包含發(fā)光材料的層。前一種層是優(yōu)選的，因為難以引起濃度猝滅(concentration quenching)。作為成為發(fā)光中心的發(fā)光物質(zhì)，可以給出4-二氰亞甲基-2-甲基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-丙基)-4H-吡喃(4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidil-9-enyl)-4H-pyran)(簡寫式DCJT)；4-二氰亞甲基-2-t-丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-丙基)-4H-吡喃(4-dicyanomethylene-2-t-butyl-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidi 1-9-enyl)-4H-pyran)；periflanthene；2，5-二氰-1，4-二(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-丙基)苯(2，5-dicyano-1，4-bis(10-methoxy-1，1，7，7-tetramethyljulolidil-9-enyl)benzene)；N，N’-二甲基喹吖啶酮(N，N′-dimethylquinacridon)(簡寫式DMQd)；香豆素6；香豆素545T；三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式AlQ3)；9，9’-二蒽基(9，9′-bianthryl)；9-10-聯(lián)苯蒽(9，10-diphenylanthracene)(簡寫式DPA)；9，10-二(2-萘基)蒽(9，10-bis(2-naphthyl)anthracene)(簡寫式DNA)；2，5，8，11-四-t-丁基二萘嵌苯(2，5，8，11-tetra-t-butylperylene)(簡寫式TBP)等等。此外，作為上述發(fā)光材料被分散到其中的基質(zhì)(host)材料，可以使用蒽衍生物，如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(9，10-di(2-naphthyl)-2-tert-butylanthracene)(簡寫式t-BuDNA)；咔唑衍生物，如4，4’-二(N-咔唑基)聯(lián)苯(4，4′-bis(N-carbazolyl)biphenyl)(簡寫式CBP)；金屬絡(luò)合物，如三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Almq3)、二(10-羥基并苯[h]喹啉)鈹(簡寫式BeBq2)、二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(簡寫式BAlq)、二(2-[2-羥苯基]吡啶)鋅(bis(2-[2-hydroxyphenyl]pyridinato)zinc)(簡寫式Znpp2)和二(2-[2-羥苯基]苯并噁唑)鋅(簡寫式ZnBOX)等等。此外，可以僅使用發(fā)光物質(zhì)形成發(fā)光層疊體104，如三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、9，10-二(2-萘基)蒽(簡寫式DNA)、和二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(簡寫式BAlq)。
第一電極101優(yōu)選使用具有低逸出功(逸出功為3.8eV或更小)的金屬、合金、導電化合物或其混合物形成。作為第一電極的材料的具體示例，可以給出屬于周期表的第1或2族的元素，即，諸如Li和Cs之類的堿金屬、諸如Mg、Ca和Sr之類的堿土金屬；包括這些元素的合金(Mg:Ag，Al:Li等)；包括這些元素的化合物(LiF、CsF、CaF2等)。此外，可以使用包含稀土金屬的過渡金屬形成第一電極。此外，可以通過與諸如Al、Ag和ITO之類的金屬(包括合金)層疊來形成這些陰極材料。
第二電極106可以使用導電膜來形成，例如，具有導電特性的金屬如鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鈦(Ti)；其合金；金屬材料氮化物(例如，TiN)；金屬氧化物如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)等等。
當通過第二電極發(fā)射光時，第二電極可以由具有透光特性的導電膜形成。具體地說，通過使用金屬氧化物如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)來形成該第二電極。此外，使用諸如Al和Ag之類的金屬的極薄膜。同時，當通過第一電極發(fā)射光時，可以使用具有高反射率的金屬(如Al和Ag)形成第二電極。
在根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的發(fā)光器件中，由于具有施主能級的層103與第二電極接觸地形成，因此可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第二電極材料，這使得能夠放寬第二電極材料的選擇范圍。結(jié)果，可以使用適合該發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的材料。
此外，上述材料僅僅是示例。在不脫離本發(fā)明目的的情況下，可以任意選擇材料。
在根據(jù)本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中，當電壓被施加到發(fā)光器件使得第二電極106的電位被設(shè)置得高于第一電極101的電位時，電子從具有施主能級的層103注入第二電極中。此外，空穴從具有受主能級的層105注入發(fā)光層疊體104中。此外，電子從第一電極101注入發(fā)光層疊體104中。注入的電子和空穴在發(fā)光層疊體中重新結(jié)合。當被激發(fā)的發(fā)光材料返回基態(tài)時，實現(xiàn)發(fā)光。由于本發(fā)明的發(fā)光器件是通過將電子從具有施主能級的層103注入第二電極106中、而不是將空穴從第二電極注入具有施主能級的層103中來工作的，因此可以忽略第二電極106的逸出功。因此，可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第二電極106的材料。當選擇第二電極的材料時，可以放寬材料的選擇范圍。因此，可以使用適合該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的材料。
在該實施方式中，將參照圖2A和2B描述根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的發(fā)光器件中，第一個具有施主能級的層102、發(fā)光層疊體104、具有受主能級的層105和第二個具有施主能級的層103被層疊。此外，發(fā)光器件包括具有這樣結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，其中第一電極101與第一個具有施主能級的層102接觸地形成，第二電極106與第二個具有施主能級的層103接觸地形成，并且在第一電極101和第二電極106之間夾著包括第一個具有施主能級的層102、具有受主能級的層105和第二個具有施主能級的層103的層疊體。該發(fā)光元件被層疊在絕緣材料100(如襯底和絕緣膜)上。第一電極101、第一個具有施主能級的層102、發(fā)光層疊體104、具有受主能級的層105、第二個具有施主能級的層103和第二電極106可以以這個順序?qū)盈B在絕緣材料100(如襯底和絕緣膜)上(圖2A)?；蛘撸诙姌O106、第二個具有施主能級的層103、具有受主能級的層105、發(fā)光層疊體104、第一個具有施主能級的層102和第一電極101可以以這個順序?qū)盈B在絕緣材料100上(圖2B)。
當向具有該結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件施加電壓，使得第一電極101的電位低于第二電極106的電位時，發(fā)光層疊體104發(fā)光。
可以使用不同材料或相同材料來形成第一個具有施主能級的層102和第二個具有施主能級的層103?？梢允褂门c實施方式1中具有施主能級的層103相同的材料形成它們。請參照實施方式1中有關(guān)具有施主能級的層103的材料的描述。
可以使用與實施方式1中具有受主能級的層105相同的材料形成具有受主能級的層105。請參照實施方式1中有關(guān)具有受主能級的層105的材料的描述。
除了可以在第一個具有施主能級的層102和發(fā)光層之間提供發(fā)光層疊體的電子注入層和電子傳輸層外，包含發(fā)光材料的發(fā)光層疊體104與實施方式1中的類似。發(fā)光層疊體104的另一結(jié)構(gòu)可以參照實施方式1中有關(guān)發(fā)光層疊體104的描述。
優(yōu)選使用具有低逸出功(逸出功為3.8eV或更小)的金屬、合金、導電化合物及其混合物來形成第一電極106。作為第一電極的材料的具體示例，可以給出屬于周期表的第1或2族的元素，即，諸如Li和Cs之類的堿金屬、諸如Mg、Ca和Sr之類的堿土金屬；包括這些元素的合金(Mg:Ag，Al:Li等)；包括這些元素的化合物(LiF、CsF、CaF2等)。此外，可以使用包含稀土金屬的過渡金屬形成第一電極。此外，可以通過層疊諸如Al、Ag和ITO之類的金屬(包括合金)來形成這些陰極材料。
第二電極106可以使用導電膜來形成，例如，具有導電特性的金屬如鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鈦(Ti)；其合金；金屬材料的氮化物(例如，TiN)；金屬氧化物如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)等等。
當通過第二電極發(fā)射光時，第二電極可以由具有透光特性的導電膜形成。具體地說，通過使用金屬氧化物形成該第二電極，如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)。此外，使用諸如Al和Ag之類的金屬的極薄膜。同時，當通過第一電極發(fā)射光時，可以使用具有高反射率的金屬(如Al和Ag)形成第二電極。
在根據(jù)本發(fā)明的該實施方式的發(fā)光器件中，由于第二個具有施主能級的層103與第二電極接觸地形成，因此可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第二電極材料，這使得能夠放寬第二電極材料的選擇范圍。結(jié)果，可以使用適合該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的材料。
此外，上述材料僅僅是示例。在不脫離本發(fā)明目的的情況下，可以任意選擇材料。
在根據(jù)本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中，當電壓被施加到發(fā)光器件使得第二電極106的電位高于第一電極101的電位時，電子從第二個具有施主能級的層103注入第二電極中。此外，空穴從具有受主能級的層105注入發(fā)光層疊體104中。此外，電子從第一個具有施主能級的層102注入發(fā)光層疊體104中。注入的電子和空穴在發(fā)光層疊體中重新結(jié)合。當被激發(fā)的發(fā)光材料返回基態(tài)時，可以實現(xiàn)發(fā)光。
由于本發(fā)明的發(fā)光器件是通過將電子從第二個具有施主能級的層103注入第二電極中、而不是將空穴從第一電極101注入第二個具有施主能級的層103中來工作的，因此可以忽略第二電極106的逸出功。因此，可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第二電極106的材料。當選擇第二電極的材料時，可以放寬材料的選擇范圍。因此，可以使用適合該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的材料。
在該實施方式中，將參照圖3A和3B描述根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的發(fā)光器件中，第一個具有受主能級的層110、第一個具有施主能級的層102、發(fā)光層疊體104、第二個具有受主能級的層105和第二個具有施主能級的層103被層疊。發(fā)光器件還包括具有這樣結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，其中第一電極101與第一個具有受主能級的層110接觸地形成，第二電極106與第二個具有施主能級的層103接觸地形成，并且在第一電極101和第二電極102之間夾著包括第一個具有受主能級的層110、第一個具有施主能級的層102、發(fā)光層疊體104、第二個具有受主能級的層105和第二個具有施主能級的層103的層疊體。此外，該發(fā)光元件被層疊在絕緣材料100(如襯底和絕緣膜)上。第一電極101、第一個具有受主能級的層110、第一個具有施主能級的層102、發(fā)光層疊體104、第二個具有受主能級的層105、第二個具有施主能級的層103和第二電極106以這個順序?qū)盈B在絕緣材料100(如襯底和絕緣膜)上(圖3A)。或者，第二電極106、第二個具有施主能級的層103、第二個具有受主能級的層105、發(fā)光層疊體104、第一個具有施主能級的層102、第一個具有受主能級的層110和第一電極101以這個順序?qū)盈B在絕緣材料100上(圖3B)。
當向具有該結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件施加電壓，使得第一電極101的電位低于第二電極的電位時，發(fā)光層疊體104可以發(fā)光。
可以使用不同材料或相同材料來形成第一個具有施主能級的層102和第二個具有施主能級的層103。可以使用與實施方式1中具有施主能級的層103相同的材料形成它們。請參照實施方式1中有關(guān)具有施主能級的層103的材料的描述。
也可以使用不同材料或相同材料來形成第一個具有受主能級的層110和第二個具有受主能級的層105?？梢允褂门c實施方式1中具有受主能級的層105相同的材料形成它們。請參照實施方式1中有關(guān)具有受主能級的層105的材料的描述。
除了可以在第一個具有施主能級的層102和發(fā)光層之間提供發(fā)光層疊體的電子注入層和電子傳輸層外，包含發(fā)光材料的發(fā)光層疊體104與實施方式1中的類似。發(fā)光層疊體104的另一結(jié)構(gòu)可以參照實施方式1中有關(guān)發(fā)光層疊體104的描述。
第一電極101和第二電極106可以使用導電膜來形成，例如，具有導電特性的金屬如鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鈦(Ti)；其合金；金屬材料的氮化物(例如，TiN)；金屬氧化物如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)等等。
通過其發(fā)射光的電極可以由具有透光特性的導電膜形成。具體地說，通過使用金屬氧化物形成該第二電極，如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)。此外，使用諸如Al和Ag之類的金屬的極薄膜。作為另一電極，可以優(yōu)選使用具有高反射率的金屬(如Al和Ag)。
在根據(jù)本發(fā)明當前實施方式的發(fā)光器件中，由于第一個具有受主能級的層110與第一電極101接觸地形成，并且第二個具有施主能級的層103與第二電極接觸地形成，因此可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第一和第二電極101和106的材料。此外，可以放寬第一和第二電極101和106材料的選擇范圍。結(jié)果，可以使用適合該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的材料。
此外，上述材料僅僅是示例。在不脫離本發(fā)明目的的情況下，可以任意選擇材料。
在根據(jù)本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中，當電壓被施加到發(fā)光器件使得第二電極106的電位高于第一電極101的電位時，空穴從第一個具有受主能級的層110注入第一電極101中，并且電子從第二個具有施主能級的層103注入第二電極中。此外，空穴從第二個具有受主能級的層105注入發(fā)光層疊體104中。此外，電子從第一個具有施主能級的層102注入發(fā)光層疊體104中。注入的電子和空穴在發(fā)光層疊體中重新結(jié)合。當被激發(fā)的發(fā)光材料返回基態(tài)時，可以實現(xiàn)發(fā)光。由于本發(fā)明的發(fā)光器件是通過將空穴從第一個具有受主能級的層110注入第一電極101中并且將電子從第二個具有施主能級的層103注入第二電極中，而不是將電子從第一電極101注入第一個具有受主能級的層110中并且將空穴從第二電極注入第二個具有施主能級的層103中來工作的，因此可以忽略第一和第二電極101和106的逸出功。因此，可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第一和第二電極101和106的材料，這使得放寬材料的選擇范圍成為可能。因此，可以使用適合根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的材料。
將描述本發(fā)明的另一實施方式。在該實施方式中，將描述通過調(diào)節(jié)具有受主能級的層的厚度來改善發(fā)光器件的視角特性的示例。發(fā)光元件的層疊結(jié)構(gòu)和材料與實施方式1到3相同，這里將不再描述。請參照實施方式1到3。
從發(fā)光元件發(fā)出的光包括從發(fā)光層疊體104直接發(fā)射到外部的光以及通過一次或多次反射發(fā)射到外部的光。從發(fā)光層疊體直接發(fā)射到外部的光和通過反射發(fā)射到外部的光彼此干涉，并且由于其相位關(guān)系而相互加強或減弱。從發(fā)光元件發(fā)射的光是作為干涉的結(jié)果合成的光。
當光從具有低折射率的介質(zhì)進入具有高折射率的介質(zhì)時被反射的時候，其相位反轉(zhuǎn)。因此，在具有實施方式1所示的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的發(fā)光元件中，在第一電極101或第二電極106與接觸該電極的層之間的界面處反射的反射光的相位被反轉(zhuǎn)。在該電極處，在該反射光與發(fā)光層中生成的光干涉時，當發(fā)光層與電極之間的光程(即，折射率×物理距離)滿足(2m-1)λ/4(m是1或更大的自然數(shù)，并且λ是由發(fā)光層生成的光的中心波長)時，可以減少取決于觀看發(fā)光面的角度而引起的頻譜形狀的改變，并且可以提高發(fā)光元件的電流效率。電流效率指示流過發(fā)光元件的電流所獲得的亮度級。當電流效率提高時，即使電流量小也可以獲得預定亮度級。此外，元件的劣化程度也趨于降低。
在折射率差別小的薄膜之間很少引起反射。因此，除了電極與接觸該電極的膜之間的界面以外，引起的反射可以忽略。因此，該實施方式只關(guān)注電極與接觸該電極的膜之間引起的反射。
在通過第一電極101發(fā)射光的發(fā)光器件的情況下，在第二電極106處引起反射。為了提高該發(fā)光器件的發(fā)光元件的電流效率，并且減少取決于觀看發(fā)光面的角度而引起的頻譜形狀的改變，引起發(fā)光的位置與第二電極106表面之間的光程(即，折射率×物理距離)可以被設(shè)為滿足(2m-1)λ/4(m是1或更大的自然數(shù)，并且λ是由發(fā)光層生成的光的中心波長)。
發(fā)光層疊體104可以包括單層包含發(fā)光材料的發(fā)光層?；蛘?，發(fā)光層疊體104可以多個層，如隨同發(fā)光層一起的電子傳輸層和空穴傳輸層。發(fā)光層可以是其中分散有成為發(fā)光中心的發(fā)光材料的層，或者是只包含發(fā)光材料的層。
此外，在引起發(fā)光的部分和第二電極106之間提供由不同材料制成的若干層。在該實施方式中，具有受主能級的層105和第二個具有施主能級的層103位于引起發(fā)光的部分和第二電極106之間。對于具有單層的發(fā)光層疊體104來說，發(fā)光層疊體104的發(fā)光位置與第二電極106之間的部分可以被稱為“位于引起發(fā)光的部分和第二電極106之間的層”。在發(fā)光層疊體104包括多個層的情況下，許多不同的層可以位于引起發(fā)光的部分和第二電極106之間。在該結(jié)構(gòu)中，為了求出引起發(fā)光的部分和第二電極106之間的光程，每個膜的折射率可以乘以其厚度，并且可以將對各個膜的這些乘法的乘積加起來。該和被設(shè)置為滿足(2m-1)λ/4(m是1或更大的自然數(shù)，并且λ是由發(fā)光層生成的光的中心波長)。即，當發(fā)光層用“1”表示，且第二電極106用“j”表示(j是整數(shù))，同時位于包含發(fā)光材料的層與第二電極106之間的各層被賦予序列號，使得被賦予某個數(shù)的折射率“n”和厚度“d”指示被賦予同一個數(shù)的一層的折射率和厚度(即，“n1”指示發(fā)光層的折射率，而“dj”指示第二電極106的厚度)時，滿足下列表達式1。
Σk=2j-1nkdk≤(2m-1)λ4≤n1d1+Σk=2j-1nkdk---(1)]]>由于發(fā)光層具有一定程度的厚度和眾多的發(fā)光中心，因此不可能準確確定引起發(fā)光的位置。相應(yīng)地，表達式1對發(fā)光層的厚度有一定范圍。
為了滿足表達式1，這里需要調(diào)節(jié)厚度。主要包含有機材料的層具有低的電子遷移率。當具有受主能級的層的厚度增加時，驅(qū)動電壓也增加。因此，在該實施方式中，在主要包含有機材料的層中通過調(diào)節(jié)具有相對較高導電特性的、具有受主能級的層105的厚度，可以滿足表達式1，而不用大幅增加驅(qū)動電壓。此外，當具有施主能級的層包含大量可以貢獻電子給具有電子傳輸特性的材料(如鋰)的物質(zhì)時，可以使用具有施主能級的層作為用于調(diào)節(jié)膜厚度的層，以便滿足上述表達式1。
在通過第二電極106發(fā)射光的發(fā)光元件的情況下，在第一電極101處引起反射。因此，為了提高該發(fā)光元件的電流效率，并且減少取決于觀看發(fā)光面的角度而引起的頻譜形狀的改變，引起發(fā)光的位置與第一電極101表面之間的光程(即，折射率×物理距離)可以被設(shè)為滿足(2m-1)λ/4(m是1或更大的自然數(shù)，并且λ是由發(fā)光層生成的光的中心波長)。
發(fā)光層疊體104可以包括單層包含發(fā)光材料的發(fā)光層?；蛘撸l(fā)光層疊體可以多個層，如隨同發(fā)光層一起的電子傳輸層和空穴傳輸層。發(fā)光層可以是其中分散有成為發(fā)光中心的發(fā)光材料的層，或者是只包含發(fā)光材料的層。
此外，在引起發(fā)光的部分和第一電極101之間提供由不同材料制成的若干層。在實施方式3中，第一個具有受主能級的層110和第二個具有施主能級的層102被提供在引起發(fā)光的部分和第一電極101之間。對于包含發(fā)光材料的層來說，包含發(fā)光材料的層的除了發(fā)光部分之外的部分也可以被稱為“位于引起發(fā)光的部分和第一電極101之間的層”。此外，當發(fā)光層疊體104包括多個層時，在引起發(fā)光的部分和第一電極101之間可以提供許多不同的層。在該結(jié)構(gòu)中，為了求出引起發(fā)光的部分和第一電極101之間的光程，每個膜的折射率可以乘以其厚度，并且可以將對各個膜的這些乘法的乘積加起來。即，當包含發(fā)光材料的層用“1”表示，且第一電極101用“j”表示(j是整數(shù))，同時位于包含發(fā)光材料的層與第一電極101之間的各層被賦予序列號，并且被賦予某個數(shù)的折射率“n”和厚度“d”指示被賦予同一個數(shù)的一層的折射率和厚度(即，“n1”指示包含發(fā)光材料的層的折射率，且“dj”指示第一電極101的厚度)時，滿足下列表達式2。
Σk=2j-1nkdk≤(2m-1)λ4≤n1d1+Σk=2j-1nkdk---(2)]]>在表達式2中，由于發(fā)光層具有一定程度的厚度和眾多的發(fā)光中心，因此不可能準確確定引起發(fā)光的位置。相應(yīng)地，表達式2對發(fā)光層的厚度有一定范圍。
為了滿足表達式2，這里需要調(diào)節(jié)厚度。在實施方式3中，在主要包含有機材料的層中通過調(diào)節(jié)具有相對較高導電特性的、第一個具有受主能級的層110的厚度，可以滿足表達式2，而不用增加驅(qū)動電壓。此外，在實施方式2中所述那樣未提供第一個具有受主能級的層110的情況下，當具有施主能級的層(載體是電子)包含大量可以貢獻電子給具有電子傳輸特性的材料(如鋰)的物質(zhì)時，可以使用第一個具有施主能級的層102作為用于調(diào)節(jié)膜厚度的層，以便滿足上述表達式2。
此外，在通過第一電極101和第二電極106兩者發(fā)射光的結(jié)構(gòu)的情況下，可以將該結(jié)構(gòu)設(shè)置為既滿足表達式1又滿足表達式2。
通過形成具有該實施方式中所述的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，可以提供一種減少取決于觀看發(fā)光面的角度的發(fā)射頻譜的改變的發(fā)光器件。
本實施方式可以通過自由地與實施方式1到3結(jié)合來實現(xiàn)。
在本實施方式中，將參照圖4A到4E和圖5A到5C描述實施方式1或2中所述的顯示器件及其制造方法。該實施方式將示出制造有源矩陣顯示器件的方法示例；然而，本發(fā)明的發(fā)光器件也可以應(yīng)用于無源矩陣顯示器件。
在襯底50上形成第一基絕緣層51a和第二基絕緣層51b。然后還在第二基絕緣層51b上形成半導體層。
作為襯底50的材料，可以使用玻璃、石英、塑料(例如，聚酰亞胺、丙烯酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸脂、聚丙烯酸酯、聚醚砜等)等等。如果需要的話，這些襯底可以通過CMP等拋光。在該實施方式中，使用玻璃襯底。
提供第一和第二基絕緣層51a和51b是為了防止對半導體膜的特性有不利影響的元素如堿金屬和堿土金屬散布到半導體層中?？梢允褂醚趸?、氮化硅、包含氮的氧化硅、包含氧的氮化硅等形成第一和第二基絕緣層51a和51b。在該實施方式中，第一基絕緣層51a由氮化硅形成，而第二基絕緣層51b由氧化硅形成。在該實施方式中形成包括第一和第二基絕緣層51a和51b這兩層的基絕緣膜。然而，基絕緣膜可以形成為具有單層或者兩層或更多層。此外，當不是特別關(guān)心雜質(zhì)元素通過襯底的散布時，可以不提供基絕緣層。
然后，在該實施方式中通過使用激光將非晶硅膜晶化，來形成半導體層。具體地說，在第二基絕緣層51b上形成25到100nm(優(yōu)選的是30到60nm)厚的非晶硅膜。作為制造該半導體的方法，例如可以使用諸如濺射、減壓CVD和等離子體CVD之類的公知方法。然后，在500℃下執(zhí)行熱處理1個小時，以執(zhí)行脫氫。
然后，通過使用激光照射裝置晶化該非晶硅膜，來形成晶體硅膜。在本實施方式的激光晶化中，使用受激準分子激光器。使用光學系統(tǒng)將從受激準分子激光器振蕩的激光束處理成線性聚束光。用該線性聚束光照射該非晶硅膜來形成晶體硅膜。使用所獲得的晶體硅膜作為半導體層。
作為晶化非晶硅膜的其它方法，存在僅通過使用熱處理來將其晶化的方法和使用促進晶化的催化元素、通過執(zhí)行熱處理來將其晶化的方法。作為促進晶化的元素，可以使用鎳、鐵、鈀、錫、鋅、鈷、鉑、銅、金等。與僅使用熱處理執(zhí)行晶化的情況相比，通過使用這樣的元素，可以以較低的溫度和較短的時間執(zhí)行晶化，從而減少對玻璃襯底等的損壞。當僅使用熱處理來晶化非晶硅膜時，可以使用電阻加熱的石英襯底等作為襯底50。
然后，如果需要的話，將少量的雜質(zhì)加入半導體層中，以控制閾值，即，執(zhí)行溝道摻雜。為了獲得要求的閾值，通過離子摻雜等將N型或P型雜質(zhì)(磷、硼等)添加入半導體層中。
然后，如圖4A所示，半導體層被構(gòu)圖成預定形狀以獲得島狀的半導體層52。具體地說，在向半導體層的表面施加光致抗蝕劑之后，光致抗蝕劑被曝光并烘烤，從而在半導體層上形成具有預定形狀的抗蝕劑掩模。通過利用該抗蝕劑掩模蝕刻來對半導體層進行構(gòu)圖。
然后，形成柵極絕緣層53來覆蓋島狀的半導體層52。通過等離子體CVD或濺射形成包含硅的、40到50nm厚的絕緣層，作為柵極絕緣層53。在該實施方式中，使用氧化硅形成柵極絕緣層。
接著，在柵極絕緣層53上形成柵電極54?？梢允褂脧你g、鎢、鈦、鉬、鋁、銅、鉻和鈮中選擇的元素或者主要包含上述元素的合金材料或化合物材料形成柵電極54?；蛘?，可以使用半導體膜，典型的是摻有雜質(zhì)元素(如磷)的多晶硅膜。此外，可以使用AgPdCu合金。
在該實施方式中，柵電極54被形成為具有單層?；蛘?，柵電極可以被形成為具有包括兩個或多個層的層疊結(jié)構(gòu)，例如由鎢制成的下層和由鉬制成的上層。在形成具有層疊結(jié)構(gòu)的柵電極的情況下，優(yōu)選使用上述的材料。此外，可以任意選擇材料的組合。通過利用由光致抗蝕劑制成的掩模蝕刻來加工柵電極54。
然后，在利用柵電極54作為掩模的同時，將高濃度雜質(zhì)添加到半導體層52。因此，形成包括半導體層52、柵極絕緣層53和柵電極54的薄膜晶體管70。
此外，這里并不具體限制制造薄膜晶體管的工藝，而是可以任意改變其工藝以便制造具有期望結(jié)構(gòu)的晶體管。
盡管在該實施方式中采用使用(通過激光晶化而晶化)的晶體硅膜的頂柵極薄膜晶體管，在像素部分中可以使用利用非晶半導體膜的底柵極薄膜晶體管。作為非晶半導體，除了硅以外也可以使用硅鍺。當使用硅鍺時，鍺的濃度優(yōu)選地是大約0.01到4.5原子％。
此外，可以使用微晶半導體膜(即，半非晶半導體)，其中在非晶半導體中可以觀測0.5到20nm的晶粒。其中可以觀測到0.5到20nm晶粒的微小晶體又稱為“微晶體(μc)”。
可以通過用硅化物氣體輝光放電分解來形成作為半非晶半導體的半非晶硅(SAS)。作為代表性的硅化物氣體，可以使用SiH4。此外，可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。硅化物氣體也可以用氫氣或者氫氣與從氦、氬、氪和氖中選擇的一種或多種稀有氣體元素的混合物稀釋。這使得能夠容易地形成SAS。稀釋率優(yōu)選設(shè)為1∶10到1∶1000的范圍?？梢栽?.1到133Pa范圍的壓力下執(zhí)行由于輝光放電分解反應(yīng)而引起的加工對象膜生成。電源頻率設(shè)為1到120MHz，優(yōu)選地是13到60MHz。襯底加熱溫度可以設(shè)為300℃或更低，更優(yōu)選地是100到250℃。
在上述方法中形成的SAS中，喇曼光譜由于L-O聲子而向比520cm-1低的波數(shù)移動。通過X射線衍射在SAS中觀測(111)和(220)的衍射峰，它們被認為是從Si晶格衍生的。SAS包含至少1原子％或更多的氫或鹵素，以端接懸空鍵。作為膜中包含的雜質(zhì)元素，大氣成分(如氧、氮和碳)的每種雜質(zhì)濃度優(yōu)選地設(shè)為1×1020原子/cm3或更少。具體地說，氧濃度設(shè)為5×1019原子/cm3或更少，優(yōu)選地為1×1019原子/cm3或更少。在TFT中，場效應(yīng)遷移率μ是1至10cm2/Vsec。
此外，SAS還可以通過使用的激光來晶化。
然后，通過使用氮化硅形成絕緣膜(氫化膜)，以便覆蓋柵電極54和柵極絕緣層53。將絕緣膜(氫化膜)59在480℃下加熱1小時，來激活雜質(zhì)元素和氫化半導體層52(圖4A)。
形成第一層間絕緣層60以覆蓋絕緣膜(氫化膜)59。作為形成第一層間絕緣層60的材料，可以使用氧化硅、丙烯酸、聚酰亞胺、硅氧烷、低k材料等。在該實施方式中，形成氧化硅膜作為第一層間絕緣層(圖4B)。
接著，形成到達半導體層52的接觸孔?？梢酝ㄟ^蝕刻形成接觸孔來暴露半導體層52。接觸孔既可以通過濕蝕刻也可以通過干蝕刻來形成。此外，根據(jù)條件，可以通過蝕刻一次或多次來形成它們。當執(zhí)行多次蝕刻時，可以使用濕蝕刻和干蝕刻兩者(圖4C)。
形成導電層以覆蓋接觸孔和第一層間絕緣層60。該導電層被加工成期望的形狀，以形成連接部分61a、布線61b等。這些可以具有由鋁、銅等制成的單層。在該實施方式中，通過依次層疊的鉬、鋁和鉬形成導電層。作為具有層疊結(jié)構(gòu)的布線，可以采用鈦、鋁和鈦的層疊結(jié)構(gòu)，或者采用鈦、氮化鈦、鋁和鈦的層疊結(jié)構(gòu)(圖4D)。
然后，形成第二層間絕緣層63以覆蓋連接部分61a、布線61b和第一層間絕緣層60。作為第二層間絕緣層63的材料，優(yōu)選使用諸如丙烯酸、聚酰亞胺、硅氧烷之類的具有自平面化特性的涂層膜。在該實施方式中，使用硅氧烷作為第二層間絕緣層63(圖4E)。
然后，可以使用氮化硅等在第二層間絕緣層63上形成絕緣層。形成該絕緣層是為了防止在蝕刻將在后面形成的像素電極時，第二層間絕緣層63被不必要地蝕刻。因此，當像素電極與第二層間絕緣層之間的蝕刻速率比大時，可以不提供該絕緣層。通過第二層間絕緣層63形成接觸孔，來到達連接部分61a。
形成導電層以覆蓋接觸孔和第二層間絕緣層63(或絕緣層)。然后，加工導電層來形成薄膜發(fā)光元件的第二電極106。第二電極64電連接到連接部分61a。
可以通過使用導電膜來形成第二電極64，例如具有導電特性的金屬如鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鋰(Li)、銫(Cs)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鈦(Ti)；其合金；金屬材料的氮化物(例如，TiN)；金屬氧化物如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)等等。
通過其發(fā)射光的電極可以使用具有透光特性的導電膜形成。例如，可以使用金屬氧化物，如ITO(氧化銦錫)、包含硅的ITO、和其中2到20％氧化鋅(ZnO)與氧化銦混合的IZO(氧化銦鋅)。此外，可以使用諸如Al和Ag之類的金屬的極薄膜。當通過第一電極發(fā)射光時，可以使用具有高反射率的材料(如Al和Ag等)。在該實施方式中，使用ITSO作為第二電極64(圖5A)。
接著，形成由有機材料或無機材料制成的絕緣層以覆蓋第二層間絕緣層63(或絕緣層)和第二電極64。然后，加工絕緣層以暴露一部分第二電極64，以便形成隔離墻65。優(yōu)選地使用感光有機材料(如丙烯酸和聚酰亞胺)作為隔離墻65的材料?；蛘?，對隔離墻可以使用非感光有機或無機材料。此外，可以使用分散劑將諸如鈦黑(titaniumblack)和氮化碳之類的黑色素或染料分散在隔離墻65的材料中，使得隔離墻65的顏色成為黑色。這使得能夠使用隔離墻作為黑底(blackmatrix)。優(yōu)選地，隔離墻65面對第二電極的邊沿具有彎曲和圓錐形狀，使得曲率連續(xù)變化(圖5B)。
接著，依次層疊第二個具有施主能級的層、具有受主能級的層、發(fā)光層疊體和第一個具有施主能級的層，以覆蓋暴露于隔離墻65的第二電極64?？梢酝ㄟ^蒸鍍來形成這些層。
可以使用不同的材料或相同的材料形成第一個具有施主能級的層和第二個具有施主能級的層。使用包括具有電子傳輸特性的材料和具有(可將電子貢獻到具有電子傳輸特性的材料)電子貢獻特性的材料的層、N型半導體層或者包括N型半導體的層，來形成這些層。例如，可以使用包括具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬絡(luò)合物的材料作為具有電子傳輸特性的材料，如三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Almq3)、二(10-羥基并苯[h]喹啉)鈹(簡寫式BeBq2)、以及二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(簡寫式BAlq)。此外，可以使用具有唑配體或噻唑配體的金屬絡(luò)合物，如二(2-[2-羥苯基]苯并噁唑)鋅(簡寫式Zn(BOX)2)和二(2-[2-羥苯基]苯并噻唑)鋅(簡寫式Zn(BTZ)2)。除了金屬絡(luò)合物外，可以使用下面的物質(zhì)作為具有電子傳輸特性的材料2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(簡寫式PBD)；1，3-二(5-[對叔丁基苯基]-1，3，4-噁二唑-2-基)苯(簡寫式OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基]-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(簡寫式TAZ)；3-(4-叔丁基苯基]-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(簡寫式p-EtTAZ)；紅菲繞啉(簡寫式BPhen)；浴銅靈(簡寫式BCP)等。作為具有電子貢獻特性(可以向那些具有電子傳輸特性的材料貢獻電子)的材料，例如，可以使用諸如鋰和銫之類的堿金屬、諸如鎂和鈣之類的堿土金屬、諸如鉺和鐿之類的稀土金屬、包含這些金屬的合金、金屬化合物等。具有電子貢獻特性的可以貢獻電子的材料是根據(jù)與具有電子傳輸特性的材料的結(jié)合來進行選擇。此外，可以將包含具有電子傳輸特性的材料和具有電子貢獻特性的材料的層與金屬化合物混合，金屬化合物典型的是氧化鉬、氧化鋅、氧化鈦等。此外，作為N型半導體，可以使用氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、氧化鈦等。
此外，包括多種材料的層，如包含具有電子傳輸特性的材料和具有電子貢獻特性的材料的層，可以通過同時形成各種材料來形成。具體地說，可以通過結(jié)合相同方法或不同種類的方法，如通過電阻加熱蒸鍍的共同蒸鍍、通過電子束蒸鍍的共同蒸鍍、通過電阻加熱蒸鍍和電子束蒸鍍的共同蒸鍍、電阻加熱蒸鍍和濺射的結(jié)合以及電子束蒸鍍和濺射的結(jié)合，來形成包括多種材料的層。此外，在上述示例中示出了包含兩種材料的層；然而，可以以相同的方式形成包括三種或更多種材料的層。
具有電子傳輸特性的材料與具有(可以向具有電子傳輸特性的材料貢獻電子的)電子貢獻特性的材料之間的混合比(摩爾比)優(yōu)選地大約是1∶0.5到1∶2，最優(yōu)選地是1∶1。在該實施方式中在具有施主能級的層中，使用Alq3作為具有電子傳輸特性的材料，而使用鋰(Li)作為可以向Alq3貢獻電子的、具有電子貢獻特性的材料。執(zhí)行Alq3和鋰的共同蒸鍍，使得Alq3-鋰重量比滿足1∶0.01。此外，具有施主能級的層的厚度被設(shè)置為10nm。
發(fā)光層疊體104可以被形成為具有單層或多層。在發(fā)光層疊體104的發(fā)光層與第一電極101之間可以提供電子傳輸層，而在分散有發(fā)光材料的層與具有受主能級的層105之間可以提供空穴傳輸層?？梢蕴峁┮部梢圆惶峁╇娮觽鬏攲雍涂昭▊鬏攲?，并且可以提供它們中的任何一個。由于空穴傳輸層和電子傳輸層的材料取決于具有受主能級的層中的空穴傳輸層的材料、和具有施主能級的層中的電子傳輸層的材料，因此這里省略詳細描述。請參照相應(yīng)的描述。
可應(yīng)用于發(fā)光層疊體104的發(fā)光層大致分為兩種類型。一種是由具有比發(fā)光物質(zhì)的能隙大的能隙的材料制成的層，其中分散有成為發(fā)光中心的發(fā)光物質(zhì)。另一種是只包含發(fā)光材料的層。前一種層是優(yōu)選的，因為難以引起濃度猝滅。作為成為發(fā)光中心的發(fā)光物質(zhì)，例如，可以給出4-二氰亞甲基-2-甲基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-丙基)-4H-吡喃(簡寫式DCJT)；4-二氰亞甲基-2-t-丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-丙基)-4H-吡喃；periflanthene；2，5-二氰-1，4-二(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-丙基)苯基；N，N’-二甲基喹吖啶酮(簡寫式DMQd)；香豆素6；香豆素545T；三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式AlQ3)；9，9’-二蒽基；9-10-聯(lián)苯蒽(簡寫式DPA)；9，10-二(2-萘基)蒽(簡寫式DNA)；2，5，8，11-四-t-丁基二萘嵌苯(簡寫式TBP)、9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(簡寫式t-BuDNA)等。此外，作為上述發(fā)光材料被分散到其中的基質(zhì)材料，例如可以使用蒽衍生物，如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(簡寫式t-BuDNA)；咔唑衍生物，如4，4’-二(N-咔唑基)聯(lián)苯(簡寫式CBP)；金屬絡(luò)合物，如三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Almq3)、二(10-羥基并苯[h]喹啉)鈹(簡寫式BeBq2)、二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(簡寫式BAlq)、二(2-[2-羥苯基]吡啶)鋅(簡寫式Znpp2)和二(2-[2-羥苯基]苯并噁唑)鋅(簡寫式ZnBOX)等。此外，作為可以構(gòu)成發(fā)光層疊體104自身的發(fā)光物質(zhì)，可以給出三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、9，10-二(2-萘基)蒽(簡寫式DNA)、和二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(簡寫式BAlq)等。
在該實施方式中，作為發(fā)光層疊體104，在具有受主能級的層105上依次層疊空穴傳輸層、其中分散有發(fā)光材料的發(fā)光層和電子傳輸層。作為空穴傳輸層，蒸鍍α-NPD以具有10nm的厚度。作為分散有發(fā)光材料的層，蒸鍍Alq3和香豆素6以具有35nm的厚度，使得Alq3-香豆素6之比滿足1∶0.005。作為電子傳輸層，蒸鍍Alq3以具有10nm的厚度。
具有受主能級的層105可以使用包含具有空穴傳輸特性的材料和具有電子接受特性的材料(可以接受來自具有空穴傳輸特性的材料的電子)的層、P型半導體層或包含P型半導體的層來形成。作為具有空穴傳輸特性的材料，例如，可以使用芳香胺(即，具有苯環(huán)-氮鍵)化合物，如4，4’-二(N-[1-萘基]-N-苯基-氨基)-聯(lián)苯(簡寫式α-NPD)、4，4’-二(N-[3-甲基苯基]-N-苯基-氨基)-聯(lián)苯(簡寫式TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(簡寫式TDATA)、4，4’，4”-三(N-[3-甲基苯基]-N-苯基-氨基)-三苯胺(簡寫式MTDATA)、和4，4’-二(N-(4-[N，N-雙間甲苯氨基]苯基)-N-苯氨基)聯(lián)苯(簡寫式DNTPD)；酞菁化合物，如酞菁(簡寫式H2Pc)、銅酞菁(簡寫式CuPc)和氧釩酞菁(簡寫式VOPc)。此外，作為具有電子接受特性(可以接受來自具有空穴傳輸特性的材料的電子)的材料，例如，可以給出氧化鉬、氧化釩、7，7，8，8-四氰代二甲基苯醌(簡寫式TCNQ)、2，3-二氰萘醌(簡寫式DCNNQ)、2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰代二甲基苯醌(簡寫式F4-TCNQ)等。此外，具有電子接受特性的可以接受電子的材料是根據(jù)與具有空穴傳輸特性的材料的結(jié)合來進行選擇。作為N型半導體，可以使用氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鈷、氧化鎳和氧化銅等。此外，上述材料僅僅是示例。操作者可以任意選擇材料。具有空穴傳輸特性的材料與具有(可以接受來自空穴傳輸特性的電子的)電子接受特性的材料的混合比(摩爾比)優(yōu)選地大約是0.5或更多，更優(yōu)選地是0.5到2。在該實施方式的第一個具有受主能級的層和第二個具有受主能級的層中，使用α-NPD作為具有電子傳輸特性的材料，并且使用氧化鉬(MoOX)作為具有可以從α-NPD接受電子的電子接受特性的材料。形成這些層，使得α-NPD與MoOX之間的重量比滿足4∶0.2(對應(yīng)于1∶1的摩爾比)。此外，在該實施方式中，第一個具有受主能級的層的厚度設(shè)為50nm，而第二個具有受主能級的層的厚度設(shè)為20nm。
此外，包括多種材料的層，如包含具有電子傳輸特性的材料和具有電子貢獻特性的材料的層，可以通過同時形成各種材料來形成。具體地說，可以通過結(jié)合相同方法或不同種類的方法，如通過電阻加熱蒸鍍的共同蒸鍍、通過電子束蒸鍍的共同蒸鍍、通過電阻加熱蒸鍍和電子束蒸鍍的共同蒸鍍、電阻加熱蒸鍍和濺射的結(jié)合以及電子束蒸鍍和濺射的結(jié)合，來形成包括多種材料的層。此外，在上述示例中示出了包含兩種材料的層；然而，可以以相同的方式形成包括三種或更多種材料的層。
可以在每個像素中形成具有不同發(fā)光波長帶的發(fā)光層，以便執(zhí)行彩色顯示。典型地，形成對應(yīng)于各個發(fā)光色R(紅)、G(綠)和B(藍)的發(fā)光層。在這種情況下，當在像素發(fā)射的光經(jīng)過的一側(cè)上提供透過特定發(fā)光波長帶的光的濾色器(有色層)時，可以提高色純度，并且可以防止像素部分的鏡面反射(反射)。通過提供濾色器(有色層)，可以消除傳統(tǒng)情況下需要的圓偏振片等，從而減少從發(fā)光元件發(fā)出的光的損耗。此外，可以減少在傾斜觀看像素部分(顯示屏)情況下引起的色調(diào)的改變。
發(fā)光元件可以發(fā)射單色光或白光。當使用白光發(fā)射材料時，可以通過在像素發(fā)射的光經(jīng)過的一側(cè)上提供每個都透過特定波長的光的濾色器(有色層)來實現(xiàn)彩色顯示。
為了形成發(fā)射白光的發(fā)光層，例如，可以通過使用蒸鍍依次層疊Alq3、摻有尼羅紅(Nile red)的Alq3、Alq3、p-EtTAZ和TPD(芳香族二胺)來獲得白光發(fā)射。
此外，對于發(fā)光層，除了單態(tài)(singlet)激發(fā)發(fā)光物質(zhì)外，還可以使用包括金屬絡(luò)合物等的三重態(tài)(triplet)激發(fā)發(fā)光物質(zhì)。例如，由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光物質(zhì)形成亮度半衰期相對短于發(fā)射綠光和藍光的像素的發(fā)射紅光的像素，而由單態(tài)激發(fā)發(fā)光物質(zhì)形成發(fā)射綠光和藍光的像素。由于三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料具有良好的發(fā)光效率，因此與單態(tài)激發(fā)發(fā)光物質(zhì)相比，它具有為了獲得相同亮度級所需要的功耗低的特征。即，當由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成發(fā)射紅光的像素時，需要流過發(fā)光元件的電流量小，從而提高了可靠性。為了減少功耗，于是，發(fā)射紅光和綠光的像素可以由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成，而發(fā)射藍光的像素可以由單態(tài)激發(fā)發(fā)光材料。在發(fā)射對于人眼具有高可視性的綠光的發(fā)光元件也是由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成的情況下，可以進一步減少功耗。
作為三重態(tài)激發(fā)發(fā)光物質(zhì)的例子，其中一個是使用金屬絡(luò)合物作為摻雜劑。具體地說，已知具有以第三過渡元素鉑作為其中心金屬的金屬絡(luò)合物、具有以銥作為其中心金屬的金屬絡(luò)合物等。三重態(tài)激發(fā)發(fā)光物質(zhì)不限于這些化合物，并且可以采用具有上述結(jié)構(gòu)并包括屬于周期表第8到10族的元素作為其中心金屬的化合物。
當由上述材料形成的發(fā)光元件被施加正向偏壓時，它可以發(fā)光。使用該發(fā)光元件形成的顯示器件的每個像素既可以通過簡單矩陣法也可以通過有源矩陣法驅(qū)動。在任一情況下，各個像素通過在特定定時被施加正向偏壓而發(fā)光，而各個像素在特定周期中不發(fā)光。在該不發(fā)光周期中，向發(fā)光元件施加反向偏壓，從而可以提高發(fā)光元件的可靠性。該發(fā)光元件具有在特定驅(qū)動條件下減小光強度或者由于像素內(nèi)不發(fā)光區(qū)域的擴展而減少表面亮度的劣化模式。當通過施加交流電來交替地施加正向偏壓和反向偏壓以驅(qū)動發(fā)光元件時，可以減少發(fā)光元件的劣化，從而增加發(fā)光器件的可靠性。
然后，形成第一電極67以覆蓋具有施主能級的層。因此，可以制造包括第一電極67、發(fā)光體和第二電極64的發(fā)光元件93。作為用于形成第一電極67的陰極材料，優(yōu)選使用具有低逸出功(逸出功為3.8eV或更小)的金屬、合金、導電化合物或其混合物。作為材料的具體示例，可以給出屬于周期表的第1或2族的元素，即，諸如Li和Cs之類的堿金屬、諸如Mg、Ca和Sr之類的堿土金屬；包括這些元素的合金(Mg:Ag，Al:Li等)；包括這些元素的化合物(LiF、CsF、CaF2等)。此外，可以使用包含稀土金屬的過渡金屬形成第一電極。此外，可以通過層疊諸如Al、Ag和ITO之類的金屬(包括合金)來形成這些陰極材料。在該實施方式中，使用鋁作為第一電極。
在具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中，由于第二個具有施主能級的層與第二電極接觸地形成，因此可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第二電極材料。因此，當選擇第二電極材料時，可以放寬材料的選擇范圍。結(jié)果，可以使用適合該發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的材料。
此外，在該實施方式中，第二電極64電連接到連接部分61a?；蛘?，第一電極67可以形成為電連接到連接部分61a。在這種情況下，可以在第一電極67上依次層疊第一個具有施主能級的層、發(fā)光層疊體、具有受主能級的層105和第二個具有施主能級的層。
然后，通過等離子體CVD形成包含氮的氧化硅膜作為第二鈍化膜。當使用包含氮的氧化硅膜時，通過等離子體CVD，可以使用SiH4、N2O和NH3形成氮氧化硅膜，或者可以使用SiH4和N2O形成氮氧化硅膜，或者可以使用其中SiH4和N2O被Ar稀釋的氣體形成氮氧化硅膜。
此外，作為第一鈍化膜，可以使用SiH4、N2O和H2形成氫化氮氧化硅膜。第一鈍化膜當然不限于單層結(jié)構(gòu)，并且第一鈍化膜可以具有包含硅的絕緣層的其它單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。此外，可以形成包括氮化碳和氮化硅膜的多層膜、包括苯乙烯聚合物和氮化硅膜的多層膜、或者鉆石狀碳膜，來代替包含氮的氧化硅膜。
然后，為了保護發(fā)光元件不受加速發(fā)光元件劣化的物質(zhì)(如濕氣)影響，密封顯示部分。當用相對襯底密封顯示部分時，相對襯底用絕緣密封材料粘附到顯示部分，使得暴露外部連接部分?？梢栽谙鄬σr底與元件襯底之間的空間中充入諸如干燥的氮氣之類的惰性氣體?；蛘撸梢栽谙袼夭糠值恼麄€表面上施加密封材料，然后可以向其附著相對襯底。優(yōu)選使用紫外線固化樹脂等作為密封材料。在密封材料中可以混合干燥劑或顆粒，以保持襯底之間的恒定間隙。然后，將柔性布線襯底附著到外部連接部分，從而完成顯示器件。
將參照圖6A和6B描述如上述制造的顯示器件的結(jié)構(gòu)示例。此外，具有相同功能的部分有時用相同的附圖標記表示以便省略說明，盡管它們有不同的形狀。在該實施方式中，具有LDD結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管70通過連接部分61a連接到發(fā)光元件93。
圖6A示出使用具有透光特性的導電膜形成第一電極101、并且發(fā)光體66中生成的光射向襯底50的結(jié)構(gòu)。此外，附圖標記94代表相對襯底。在形成發(fā)光元件93之后，使用密封材料等將該相對襯底牢固地附著到襯底50。在相對襯底94與元件之間填入具有透光特性的樹脂88等，以密封發(fā)光元件93。于是，可以防止發(fā)光元件93被濕氣等劣化。優(yōu)選地，樹脂88具有吸濕特性。更優(yōu)選地，為了防止?jié)駳獾牟焕绊懀跇渲?9中分散具有高透光特性的干燥劑89。
圖6B示出其中第一電極101和第二電極106都使用具有透光特性的導電膜形成、并且發(fā)光層疊體66中生成的光可以射向襯底50和相對襯底94的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，通過在襯底50和相對襯底94外部提供偏振片90，可以防止屏幕透明，從而提高可視性。在偏振片90外面可以提供保護膜91。
具有顯示功能的顯示器件可以采用模擬視頻信號或數(shù)字視頻信號。如果使用數(shù)字視頻信號，則視頻信號可以使用電壓或電流。當發(fā)光元件發(fā)光時，輸入到像素的視頻信號可以具有恒定電壓或恒定電流。當視頻信號具有恒定電壓時，恒定電壓被施加到發(fā)光元件或者恒定電流流過發(fā)光元件。此外，當視頻信號具有恒定電流時，恒定電壓被施加到發(fā)光元件或者恒定電流流過發(fā)光元件。恒定電壓被施加到發(fā)光元件的驅(qū)動方法稱為“恒定電壓驅(qū)動”。同時，恒定電流流過發(fā)光元件的驅(qū)動方法稱為“恒定電流驅(qū)動”。根據(jù)恒定電流驅(qū)動，恒定電流流過而不管發(fā)光元件電阻的改變。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光顯示器件及其驅(qū)動方法可以使用上述方法。
在根據(jù)本實施方式形成的本發(fā)明的顯示器件中，可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第二電極106的材料。當選擇第二電極106的材料時，可以放寬材料的選擇范圍。結(jié)果，可以使用適合該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的材料。
可以自由地與實施方式1到4結(jié)合來使用本實施方式。
在該實施方式中，將參照圖7A和7B描述對應(yīng)于本發(fā)明一個方式的發(fā)光器件的外觀。圖7A是板的頂視圖，其中用密封材料密封在襯底上形成的晶體管和發(fā)光元件，密封材料形成在該襯底與相對襯底4006之間。圖7B是圖7A的截面圖。安裝在該板上的發(fā)光元件具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中與電極接觸的層是具有施主能級的層，并且發(fā)光層疊體和具有受主能級的層夾在具有施主能級的層之間。
提供密封材料4005來圍繞襯底4001上提供的像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004。在像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004上提供相對襯底4006。這樣，像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004被用襯底4001、密封材料4005和相對襯底4006以及填料4007緊密地密封。
在襯底4001上提供的像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004具有多個晶體管。在圖7B中，示出信號線驅(qū)動電路4003中包括的薄膜晶體管4008和像素部分4002中包括的薄膜晶體管4010。
此外，發(fā)光元件4011電連接到薄膜晶體管4010。
此外，引線4014對應(yīng)于向像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004提供信號或電源電壓的布線。引線4014通過引線4015a和引線4015b連接到連接端子。連接端子4016通過各向異性導電膜4019電連接到柔性印刷電路(FPC)4018中包括的端子。
此外，作為填料4007，除了諸如氮氣和氬氣之類的惰性氣體，還可以使用紫外線固化樹脂或熱固化樹脂。例如，可以使用聚氯乙烯、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinylbutyral)或者亞乙烯基乙酸乙烯酯(ethylene vinylene acetate)。
此外，本發(fā)明的發(fā)光器件包括其中形成具有發(fā)光元件的像素部分的板以及在板上安裝IC的模塊。
在具有本實施方式的結(jié)構(gòu)的板和模塊中，可以在完全不需要考慮逸出功的情況下選擇第二電極的材料。當選擇第二電極的材料時，可以放寬材料的選擇范圍。結(jié)果，可以使用適合該發(fā)光器件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料，使得制造具有高顯示質(zhì)量的板和模塊容易地成為可能。
可以自由地與實施方式1到5結(jié)合來實施本實施方式。
作為裝有實施方式6所示的模塊的電子設(shè)備，可以給出諸如攝像機和數(shù)碼相機之類的相機；眼鏡型顯示器(頭戴顯示器)；導航系統(tǒng)；音頻再現(xiàn)設(shè)備(例如，汽車音頻組件)；計算機；游戲機；便攜式信息終端(例如，便攜式計算機、蜂窩電話、便攜式游戲機、電子書等)；配有記錄介質(zhì)的圖像再現(xiàn)設(shè)備(具體地說，具有顯示器、可以再現(xiàn)記錄介質(zhì)(如數(shù)字多功能盤(DVD))并可以顯示其圖像的設(shè)備)等等。圖8A到8E示出這些電子設(shè)備的具體示例。
圖8A示出諸如電視或個人計算機的監(jiān)視屏之類的發(fā)光顯示器件。發(fā)光顯示器件包括外殼2001、顯示部分2003、揚聲器部分2004等。在本發(fā)明的發(fā)光顯示器件中，作為顯示部分2003中包括的發(fā)光元件的電極，可以使用適合發(fā)光元件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料，因此發(fā)光顯示器件具有高顯示質(zhì)量。為了提高對比度，可以在像素部分中提供偏振片或圓偏振片。例如，優(yōu)選地在密封襯底上按以下順序提供1/4λ片、1/2λ片和偏振片。此外，在該偏振片上可以提供防反射膜。
圖8B示出蜂窩電話，包括主體2101、外殼2102、顯示部分2103、音頻輸入部分2104、音頻輸出部分2105、操作鍵2106、天線2108等。在根據(jù)本發(fā)明的蜂窩電話中，作為顯示部分2103中包括的發(fā)光元件的電極，可以使用適合發(fā)光元件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料，因此蜂窩電話具有高顯示質(zhì)量。
圖8C示出膝上型計算機，包括主體2201、外殼2202、顯示部分2203、鍵盤2204、外部連接端口2205、指點定位鼠標2206等。在根據(jù)本發(fā)明的膝上型計算機中，作為顯示部分2203中包括的發(fā)光元件的電極，可以使用適合發(fā)光元件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料，因此膝上型計算機具有高顯示質(zhì)量。盡管圖8C中示出膝上型計算機，但本發(fā)明可以應(yīng)用于其中結(jié)合硬盤和顯示部分的臺式計算機等。
圖8D示出便攜式計算機，包括主體2301、顯示部分2302、開關(guān)2303、操作鍵2304、紅外端口2305等。在根據(jù)本發(fā)明的便攜式計算機中，作為顯示部分2302中包括的發(fā)光元件的電極，可以使用適合發(fā)光元件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料，因此便攜式計算機具有高顯示質(zhì)量。
圖8E示出便攜式游戲機，包括外殼2401、顯示部分2402、揚聲器部分2403、操作鍵2404、記錄介質(zhì)插入部分2405等。在根據(jù)本發(fā)明的便攜式游戲機中，作為顯示部分2402中包括的發(fā)光元件的電極，可以使用適合發(fā)光元件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料，因此便攜式游戲機具有高顯示質(zhì)量。
如前面所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍非常寬，從而本發(fā)明可以用于各種領(lǐng)域的電子設(shè)備。
圖9A到9C中示出底部發(fā)射、雙面反射和頂部反射的示例。描述制造工藝的實施方式2的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖9C的結(jié)構(gòu)。圖9A和圖9B具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中使用具有自偏振特性的材料形成圖9C的第一層間絕緣層900，并且在同一層間絕緣層上形成連接到薄膜晶體管901的布線和發(fā)光元件的第一電極101。在圖9A中，僅使用具有透光特性的材料形成發(fā)光元件的第一電極101，使得光被射向發(fā)光器件的底部(即，底部發(fā)射)。在圖9B中，還使用具有透光特性的材料(如ITO、ITSO和IZO)形成第二電極106，使得獲得可以向兩側(cè)發(fā)光(即，雙面發(fā)射)的發(fā)光顯示器件成為可能。此外，當使用鋁、銀等的厚膜形成電極時，該電極不透光。然而當使用鋁、銀等的薄膜形成電極時，它可以透光。因此，當使用具有透光特性的鋁或銀的薄膜形成第二電極106時，可以獲得向上和向下都發(fā)射的發(fā)光顯示器件。
在該實施方式中將描述實施方式6中所述的板和模塊中包括的像素電路和保護電路及其操作。此外，圖4A到4E和圖5A到圖5C中所示的截面圖對應(yīng)于驅(qū)動TFT1403和發(fā)光元件1405的截面圖。
在如圖10A所示的像素中，信號線1410、電源線1411和1412沿列方向布置，而掃描線1414沿行方向布置。像素還包括開關(guān)TFT1401、驅(qū)動TFT1403、電流控制TFT1404、電容元件1402和發(fā)光元件1405。
圖10C所示的像素具有類似于圖10A所示的結(jié)構(gòu)，只是驅(qū)動TFT1403的柵電極連接到沿行方向布置的電源線1412。即，圖10A和10C中繪出的兩個像素顯示出相似的等效電路圖。然而，在電源線1412沿列方向布置的情況(圖10A)與電源線1412沿行方向布置的情況(圖10C)中，各個電源線由不同層中的導電層形成。為了強調(diào)驅(qū)動TFT1403的柵電極連接的電源線的不同布置，圖10A和10C中單獨地示出了等效電路圖。
在圖10A和10C所示的每個像素中，驅(qū)動TFT1403和電流控制TFT1404在每個像素中串聯(lián)，并且驅(qū)動TFT1403的溝道長度L(1403)和溝道寬度W(1403)以及電流控制TFT1404的溝道長度L(1404)和溝道寬度W(1404)被設(shè)為滿足關(guān)系L(1403)/W(1403)∶L(1404)/W(1404)＝5到6.000∶1。
驅(qū)動TFT1403在飽和區(qū)域中工作，并且控制流過發(fā)光元件1405的電流量，而電流控制TFT1404在線性區(qū)域中工作，并且控制提供到發(fā)光元件1405的電流。TFT1403和1404在制造工藝方面都優(yōu)選地具有相同的導電類型，并且在該實施方式中形成n溝道TFT作為TFT1403和1404。此外，可以使用耗盡型TFT作為驅(qū)動TFT1403，來取代增強型TFT。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，電流控制TFT1404的Vgs的輕微變化對流過發(fā)光元件1405的電流量沒有不利影響，這是由于電流控制TFT1404在線性區(qū)域中工作。即，可以由在飽和區(qū)域中工作的驅(qū)動TFT1403決定流過發(fā)光元件1405的電流量。因此，可以提供一種顯示器件，其中通過改善由于TFT特性的變化而導致發(fā)光元件的亮度變化，來改善圖像質(zhì)量。
如圖10A到10F所示的每個像素的開關(guān)TFT1401控制對于該像素的視頻信號輸入。當開關(guān)TFT1401被接通，并且視頻信號輸入該像素中時，該視頻信號的電壓被保存在電容元件1402中。盡管圖10A和10C示出其中每個像素包括電容元件1402的布置，但本發(fā)明不限于此。當柵極電容等可以用作用于保存視頻信號的電容器時，可以不提供電容元件1402。
如圖10B所示的像素具有類似于圖10A所示的結(jié)構(gòu)，只是添加了TFT1406和掃描線1414。類似地，如圖10D所示的像素具有類似于圖10C的結(jié)構(gòu)，只是添加了TFT1406和掃描線1415。
TFT1406被新提供的掃描線1415控制來接通/關(guān)斷。當TFT1406接通時，電容元件1402中保存的電荷被放電，從而使電流控制TFT1404關(guān)斷。即，通過提供TFT1406，可以迫使流過發(fā)光元件1405的電流供應(yīng)終止。因此，TFT1406也可以稱為“清除TFT”。根據(jù)圖10B和10D所示的結(jié)構(gòu)，在信號被寫入所有像素之前，發(fā)光周期可以在寫周期開始的同時開始或緊跟著寫周期的開始而開始，從而可以提高占空比。
在圖10E所示的像素中，信號線1410和電源線1411沿列方向布置，而掃描線1414沿行方向布置。該像素還包括開關(guān)TFT1401、驅(qū)動TFT1403、電容元件1402和發(fā)光元件1405。圖10F所示的像素具有類似于圖10E所示的結(jié)構(gòu)，只是添加了TFT1406和掃描線1415。此外，圖10F所示的結(jié)構(gòu)也使得能夠通過提供TFT1406來提高占空比。
如上面所述，可以采用各種類型的像素電路。特別地，當使用非晶半導體膜形成薄膜晶體管時，優(yōu)選地擴大驅(qū)動TFT1403的半導體膜的面積。因此，在上述像素電路中優(yōu)選地采用其中通過密封襯底發(fā)射電致發(fā)光層中產(chǎn)生的光的頂部發(fā)射型。
在如上所述的有源矩陣發(fā)光器件中，在每個像素中提供TFT。因此，當像素密度增加時，有源矩陣發(fā)光器件是有利的，因為它可以以低電壓驅(qū)動。
在該實施方式中描述有源矩陣發(fā)光器件，其中每個像素中提供相應(yīng)TFT?；蛘撸梢孕纬蔁o源矩陣發(fā)光器件，其中對每列控制開/關(guān)。由于在無源矩陣發(fā)光器件中的每個像素中不提供TFT，因此獲得高的孔徑比。在電致發(fā)光層中生成的光向電致發(fā)光層的兩側(cè)發(fā)射的無源矩陣發(fā)光器件的情況下，提高了孔徑比。
在具有這樣的像素電路的本發(fā)明的顯示器件中，作為該顯示器件中包括的發(fā)光元件的電極，可以使用適合該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料。此外，顯示器件可以具有上述相應(yīng)特性。
隨后，將參照圖10E所示的等效電路圖描述提供二極管作為掃描線和信號線中的保護電路的情況。
在圖11中，在像素部分1500中提供開關(guān)TFT1401和驅(qū)動TFT1403、電容元件1402和發(fā)光元件1405。在單條線1410中提供二極管1561和1562。以與開關(guān)TFT1401和驅(qū)動TFT1403相同的方式，根據(jù)上述實施方式制造二極管1561和1562。二極管分別包括柵電極、半導體層、源電極、漏電極等。通過將柵電極連接到漏電極或源電極，操作二極管1561和1562。
在與柵電極相同的層中形成連接到二極管的共同電位線1554和1555。因此，有必要在柵極絕緣層中形成接觸孔，以便與二極管的源電極或漏電極接觸。
掃描線1414中提供的二極管具有相同的結(jié)構(gòu)。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的輸入級中可以同時形成保護二極管。此外，保護二極管的位置不限于圖11，并且可以在驅(qū)動電路和像素之間提供它們。
在具有這樣的保護電路的本發(fā)明的顯示設(shè)備中，作為顯示器件中包括的發(fā)光元件的電極，可以使用適合該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)和性能要求的材料。此外，可以提供該顯示器件的可靠性。
在該實施方式中，將制造實施方式2(圖2B)中所述的發(fā)光元件并在下面將示出其測量結(jié)果。在該實施方式中，制造發(fā)射綠光的發(fā)光元件。
將示出一種制造本實施例的發(fā)光元件的方法。本實施例的發(fā)光元件形成在玻璃襯底上。作為第二電極，在玻璃襯底上形成110nm厚的ITSO。通過濺射形成該ITSO。在本發(fā)明中，第二電極的形狀是2mm×2mm。接著，作為在第二電極上形成發(fā)光元件的預處理，用多孔樹脂(典型地，PVA(聚乙烯醇)、尼龍等)清洗襯底的表面，并且在200℃下對該襯底進行熱處理達1小時。然后，執(zhí)行UV臭氧處理370秒。
接著，通過Alq3和鋰的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，形成10nm厚的具有施主能級的層。然后，通過DNTPD和氧化鉬(VI)的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為2∶1)，形成40nm厚的具有受主能級的層。由α-NPD形成10nm厚的空穴傳輸層。通過Alq3和香豆素6的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，在上述層疊的層上形成40nm厚的發(fā)光層。此外，由Alq3形成10nm厚的電子傳輸層。通過Alq3和鋰的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，形成10nm厚的具有施主能級的層。然后，由鋁形成200nm厚的第一電極。這樣，完成了發(fā)光元件。此外，除了第二電極以外，通過使用電阻加熱的真空蒸鍍形成上述層和電極。
圖12到15中示出關(guān)于這樣制造的發(fā)光元件的電流密度-亮度特性、亮度-電流效率特性、電壓-亮度特性和電壓-電流特性的測量結(jié)果。根據(jù)測量結(jié)果，了解到本發(fā)明的發(fā)光元件工作得很好。此外，在1000cd/m2下的CIE色度坐標為x＝0.31和y＝0.62。該發(fā)光元件很好地發(fā)射綠光。
在該實施例中，將制造實施方式3(圖3B)中所述的發(fā)光元件，并且將在下面示出其測量結(jié)果。這里制造發(fā)射綠光的發(fā)光元件。
將示出一種制造本實施例的發(fā)光元件的方法。本實施例的發(fā)光元件形成在玻璃襯底上。作為第二電極，在玻璃襯底上形成110nm厚的ITSO。通過濺射形成該ITSO。此外，第二電極的形狀是2mm×2mm。接著，作為在第二電極上形成發(fā)光元件的預處理，用多孔樹脂(典型地，PVA(聚乙烯醇)、尼龍等)清洗襯底的表面，并且在200℃下對該襯底進行熱處理達1小時。然后，執(zhí)行UV臭氧處理370秒。
接著，通過Alq3和鋰的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，形成10nm厚的具有施主能級的層。然后，通過DNTPD和氧化鉬(VI)的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為4∶2)，形成40nm厚的具有受主能級的層。由α-NPD形成10nm厚的空穴傳輸層。通過Alq3和香豆素6的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，在上述層疊的層上形成40nm厚的發(fā)光層。此外，由Alq3形成10nm厚的電子傳輸層。通過Alq3和鋰的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，形成10nm厚的具有施主能級的層。通過DNTPD和氧化鉬(VI)的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為4∶2)，形成20nm厚的具有受主能級的層。然后，由鋁形成200nm厚的第一電極。這樣，完成了發(fā)光元件。此外，除了第二電極以外，通過使用電阻加熱的真空蒸鍍形成上述層和電極。
圖16到19中示出關(guān)于這樣制造的發(fā)光元件的電流密度-亮度特性、亮度-電流效率特性、電壓-亮度特性和電壓-電流特性的測量結(jié)果。根據(jù)測量結(jié)果，了解到本發(fā)明的發(fā)光元件工作得很好。此外，在1000cd/m2下的CIE色度坐標為x＝0.31和y＝0.62。該發(fā)光元件很好地發(fā)射綠光。
此外，圖28是示出在發(fā)光元件的初始亮度設(shè)為3000cd/m2并且以恒定電流密度驅(qū)動該發(fā)光元件的情況下的亮度變化的圖。該圖示出被標準化為100的初始亮度。本實施例的發(fā)光元件顯示出很好的特性，其中在3000cd/m2的初始亮度下，大約要過270個小時亮度才會減少20％。

在該實施方式中，將制造實施方式3(圖3B)中所述的發(fā)光元件，并且將在下面示出其測量結(jié)果。在該實施方式中，制造發(fā)射藍光的發(fā)光元件。
將示出一種制造本實施例的發(fā)光元件的方法。本實施例的發(fā)光元件形成在玻璃襯底上。作為第二電極，在玻璃襯底上形成110nm厚的ITSO。通過濺射形成該ITSO。此外，第二電極的形狀設(shè)為2mm×2mm。接著，作為在第二電極上形成發(fā)光元件的預處理，用多孔樹脂(典型地，PVA(聚乙烯醇)、尼龍等)清洗襯底的表面，并且在200℃下對該襯底進行熱處理達1小時。然后，執(zhí)行UV臭氧處理370秒。
接著，通過Alq3和鋰的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，形成10nm厚的具有施主能級的層。然后，通過DNTPD和氧化鉬(VI)的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為4∶2)，形成40nm厚的具有受主能級的層。由α-NPD形成10nm厚的空穴傳輸層。使用t-BuDNA，在上述層疊的層上形成40nm厚的發(fā)光層。此外，由Alq3形成10nm厚的電子傳輸層。通過Alq3和鋰的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，形成10nm厚的具有施主能級的層。然后，通過DNTPD和氧化鉬(VI)的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為4∶2)，形成20nm厚的具有受主能級的層。然后，由鋁形成200nm厚的第一電極。這樣，完成了發(fā)光元件。此外，除了第二電極以外，通過使用電阻加熱的真空蒸鍍形成上述層和電極。
圖20到23中示出關(guān)于這樣制造的發(fā)光元件的電流密度-亮度特性、亮度-電流效率特性、電壓-亮度特性和電壓-電流特性的測量結(jié)果。根據(jù)測量結(jié)果，了解到本發(fā)明的發(fā)光元件工作得很好。此外，在1000cd/m2下的CIE色度坐標為x＝0.16和y＝0.13。該發(fā)光元件很好地發(fā)射藍光。
在該實施例中，將制造實施方式1(圖1B)中所述的發(fā)光元件，并且將在下面示出其測量結(jié)果。在該實施例中，制造發(fā)射綠光的發(fā)光元件。
將示出一種制造本實施例的發(fā)光元件的方法。本實施例的發(fā)光元件形成在玻璃襯底上。作為第二電極，在玻璃襯底上形成110nm厚的ITSO。通過濺射形成該ITSO。此外，第二電極的形狀是2mm×2mm。接著，作為在第二電極上形成發(fā)光元件的預處理，用多孔樹脂(典型地，PVA(聚乙烯醇)、尼龍等)清洗襯底的表面，并且在200℃下對該襯底進行熱處理達1小時。然后，執(zhí)行UV臭氧處理370秒。
接著，通過Alq3和鋰的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，形成10nm厚的具有施主能級的層。然后，通過DNTPD和氧化鉬(VI)的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為4∶2)，形成40nm厚的具有受主能級的層。由α-NPD形成10nm厚的空穴傳輸層。通過Alq3和香豆素6的共同蒸鍍，在上述層疊的層上形成40nm厚的發(fā)光層。此外，由Alq3形成40nm厚的電子傳輸層。然后，作為第一電極，形成10nm厚的氟化鋰，并且在其上面層疊200nm厚的鋁。這樣，完成了發(fā)光元件。此外，除了第一電極以外，通過使用電阻加熱的真空蒸鍍形成上述層和電極。
圖24到27中示出關(guān)于這樣制造的發(fā)光元件的電流密度-亮度特性、亮度-電流效率特性、電壓-亮度特性和電壓-電流特性的測量結(jié)果。根據(jù)測量結(jié)果，了解到本發(fā)明的發(fā)光元件工作得很好。此外，在1000cd/m2下的CIE色度坐標為x＝0.29和y＝0.64。該發(fā)光元件很好地發(fā)射綠光。
此外，圖29是示出在發(fā)光元件的初始亮度設(shè)為3000cd/m2并且以恒定電流密度驅(qū)動該發(fā)光元件的情況下的亮度變化的圖。該圖示出被標準化為100的初始亮度。根據(jù)該圖，本實施例的發(fā)光元件顯示出很好的特性，其中在3000cd/m2的初始亮度下，大約要過280個小時亮度才會減少20％。
此外，圖29中還用細線示出了具有除了第一電極上未形成具有施主能級的層外與實施方式1的元件幾乎相同的結(jié)構(gòu)的元件的特性作為比較示例。此外，該比較示例的元件是如下制造的。
該比較示例的元件一直到形成第二電極都是以與實施例4相同的方式形成的，這里不再描述。在以與實施例4相同的方式形成第二電極之后，通過DNTPD和氧化鉬(VI)的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為2∶1)，形成50nm厚的具有受主能級的層。由α-NPD形成10nm厚的空穴傳輸層。通過Alq3和香豆素6的共同蒸鍍(質(zhì)量比設(shè)為1∶0.01)，在上述層疊的層上形成40nm厚的發(fā)光層。此外，由Alq3形成40nm厚的電子傳輸層。然后，作為第一電極，形成10nm厚的氟化鋰，并且在其上面層疊200nm厚的鋁。這樣，完成了該比較示例的元件。此外，除了第二電極以外，通過使用電阻加熱的真空蒸鍍形成上述層和電極。
當該比較示例的元件的初始亮度設(shè)為3000cd/m2并且以恒定電流密度驅(qū)動該元件時，大約過140個小時亮度會減少20％。結(jié)果，本實施例的發(fā)光元件可以獲得比比較示例的元件兩倍高的可靠性。據(jù)認為，這是因為與比較示例的元件相比，在驅(qū)動本實施例的發(fā)光元件之后緊接著的亮度劣化被抑制。因此，在本實施例的發(fā)光元件中，可以減少在驅(qū)動發(fā)光元件之后緊接著的亮度劣化。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括第一電極，與第一電極接觸的層疊體，該層疊體包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，與所述層疊體接觸的具有受主能級的層，與所述具有受主能級的層接觸的具有施主能級的層，和與所述具有施主能級的層接觸的第二電極。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述具有施主能級的層包括三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、紅菲繞啉(簡寫式BPhen)和浴銅靈(簡寫式BCP)之一。
3.一種發(fā)光器件，包括第一電極，與第一電極接觸的第一個具有施主能級的層，與所述第一個具有施主能級的層接觸的層疊體，該層疊體包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，與所述層疊體接觸的具有受主能級的層，與所述具有受主能級的層接觸的第二個具有施主能級的層，和與所述具有施主能級的層接觸的第二電極。
4.一種發(fā)光器件，包括第一電極，與第一電極接觸的第一個具有受主能級的層，與所述第一個具有受主能級的層接觸的第一個具有施主能級的層，與所述第一個具有施主能級的層接觸的層疊體，該層疊體包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，與所述層疊體接觸的第二個具有受主能級的層，與所述第二個具有受主能級的層接觸的第二個具有施主能級的層，和與所述第二個具有施主能級的層接觸的第二電極。
5.如權(quán)利要求3或4所述的發(fā)光器件，其中所述第一和第二個具有施主能級的層中的至少一個包括三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、紅菲繞啉(簡寫式BPhen)和浴銅靈(簡寫式BCP)之一。
6.一種發(fā)光器件，包括第一電極，與第一電極接觸的層疊體，該層疊體包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，與所述層疊體接觸的包含第一物質(zhì)和第二物質(zhì)的第一層，所述第一物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，所述第二物質(zhì)可以接受來自所述第一物質(zhì)的電子，與所述第一層接觸的包含第三物質(zhì)和第四物質(zhì)的第二層，所述第三物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，所述第四物質(zhì)可以向所述第三物質(zhì)貢獻電子，和與所述第二層接觸的第二電極。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光器件，其中所述第三物質(zhì)是三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、紅菲繞啉(簡寫式BPhen)和浴銅靈(簡寫式BCP)之一。
8.一種發(fā)光器件，包括第一電極，與第一電極接觸的包含第一物質(zhì)和第二物質(zhì)的第一層，所述第一物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，所述第二物質(zhì)可以向所述第一物質(zhì)貢獻電子，與所述第一層接觸的層疊體，該層疊體包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，與所述層疊體接觸的包含第三物質(zhì)和第四物質(zhì)的第二層，所述第三物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，所述第四物質(zhì)可以接受來自所述第三物質(zhì)的電子，與所述第二層接觸的包含第五物質(zhì)和第六物質(zhì)的第三層，所述第五物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，所述第六物質(zhì)可以向所述第五物質(zhì)貢獻電子，和與所述第三層接觸的第二電極。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其中所述第一和第五物質(zhì)中的至少一個包括三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、紅菲繞啉(簡寫式BPhen)和浴銅靈(簡寫式BCP)之一。
10.一種發(fā)光器件，包括第一電極，與第一電極接觸的包含第一物質(zhì)和第二物質(zhì)的第一層，所述第一物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，所述第二物質(zhì)可以接受來自所述第一物質(zhì)的電子，與所述第一層接觸的包含第三物質(zhì)和第四物質(zhì)的第二層，所述第三物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，所述第四物質(zhì)可以向所述第三物質(zhì)貢獻電子，與所述第二層接觸的層疊體，該層疊體包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，與所述層疊體接觸的包含第五物質(zhì)和第六物質(zhì)的第三層，所述第五物質(zhì)的空穴遷移率高于電子遷移率，所述第六物質(zhì)可以接受來自所述第五物質(zhì)的電子，與所述第三層接觸的包含第七物質(zhì)和第八物質(zhì)的第四層，所述第七物質(zhì)的電子遷移率高于空穴遷移率，所述第八物質(zhì)可以向所述第七物質(zhì)貢獻電子，和與所述第四層接觸的第二電極。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其中所述第三和第七物質(zhì)中的至少一個包括三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫式Alq3)、紅菲繞啉(簡寫式BPhen)和浴銅靈(簡寫式BCP)之一。
12.如權(quán)利要求1、3、4、6、8和10中任何一項所述的發(fā)光器件，其中所述層疊體具有單層結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求1或3所述的發(fā)光器件，其中當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，所述具有受主能級的層中生成的空穴被注入所述層疊體中。
14.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，所述第二個具有受主能級的層中生成的空穴被注入所述層疊體中。
15.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光器件，其中當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，所述第一層中生成的空穴被注入所述層疊體中。
16.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其中當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，所述第二層中生成的空穴被注入所述層疊體中。
17.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光器件，其中當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，所述第三層中生成的空穴被注入所述層疊體中。
全文摘要
本發(fā)明的一個目的是提供一種可以在完全不需要考慮電極的逸出功的情況下形成的發(fā)光元件或發(fā)光器件。本發(fā)明的另一目的是提供一種可以放寬電極材料的選擇范圍的發(fā)光元件和發(fā)光器件。在本發(fā)明的一個方面中，發(fā)光器件包括彼此相對的第一和第二電極之間的第一、第二和第三層。第一層具有施主能級。第二層是包含發(fā)光物質(zhì)的單層或?qū)盈B體。第三層具有受主能級。當?shù)诙姌O的電位被設(shè)置得高于第一電極的電位時，第二層中生成的空穴被注入第三層中。
文檔編號H01L51/50GK101027799SQ20058003219
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者熊木大介, 瀨尾哲史 申請人:株式會社半導體能源研究所