專利名稱：發(fā)光元件以及采用該發(fā)光元件的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一對(duì)電極之間包括發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光元件，尤其涉及該發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在最近幾年中，用于顯示裝置等的多種發(fā)光元件具有發(fā)光物質(zhì)置于一對(duì)電極之間的結(jié)構(gòu)。在具有這一結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件中，當(dāng)使通過將從一個(gè)電極注入的電子與從另一個(gè)電極注入的空穴重新組合而形成的激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，發(fā)出光。
這些發(fā)光元件中有許多具有驅(qū)動(dòng)電壓根據(jù)發(fā)光時(shí)間的累積而增加的問題。
作為解決該問題的一個(gè)示例，例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種有機(jī)EL元件，其中驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL元件等的驅(qū)動(dòng)電壓的增加通過利用具有用于有機(jī)EL元件的某種結(jié)構(gòu)的化合物來抑制。
日本專利公開第98-30071號(hào)發(fā)明公開本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種驅(qū)動(dòng)電壓隨發(fā)光時(shí)間的累積具有微小增加的發(fā)光元件。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電阻隨膜厚的增加具有微小增加的發(fā)光元件。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層以及第三層。順序地層疊第一層、第二層和第三層，使得第二層插入在第一層和第三層之間。第一層與第一電極接觸而第三層與第二電極接觸。第一層生成空穴。第二層生成電子。第三層包含發(fā)光物質(zhì)。第二層和第三層互相連接以在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極的電位高于第一電極時(shí)將第二層中生成的電子注入到第三層。這使得發(fā)光元件發(fā)光。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層以及第三層。順序地層疊第一層、第二層和第三層，使得第二層插入在第一層和第三層之間。第一層與第一電極接觸而第三層與第二電極接觸。第一層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)。第二層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)。第三層包含發(fā)光物質(zhì)。第二層和第三層互相連接以在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極的電位高于第一電極時(shí)將第二層中生成的電子注入到第三層。這使得發(fā)光元件發(fā)光。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層以及第三層。第一層被設(shè)置成比第二層更接近第一電極，而第三層被設(shè)置成比第二層更接近第二電極。第一層生成空穴。第二層生成電子。第三層包含發(fā)光物質(zhì)。第二層和第三層互相連接以在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極的電位高于第一電極時(shí)將第二層中生成的電子注入到第三層。這使得發(fā)光元件發(fā)光。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層以及第三層。第一層被設(shè)置成比第二層更接近第一電極，而第三層被設(shè)置成比第二層更接近第二電極。第一層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)。第二層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)。第三層包含發(fā)光物質(zhì)。第二層和第三層互相連接以在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極的電位高于第一電極時(shí)將第二層中生成的電子注入到第三層。這使得發(fā)光元件發(fā)光。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的包含雙極物質(zhì)的層和包含發(fā)光物質(zhì)的層。包含雙極物質(zhì)的層與第一電極接觸，而包含發(fā)光物質(zhì)的層與第二電極接觸。包含雙極物質(zhì)的層具有第一區(qū)和第二區(qū)，其中第一區(qū)包括包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)的層，而第二區(qū)包括包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)的層。第一區(qū)被設(shè)置成比第二區(qū)更接近第一電極。包含雙極物質(zhì)的層和包含發(fā)光物質(zhì)的層互相連接以在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極的電位高于第一電極時(shí)將第二區(qū)中生成的電子注入到包含發(fā)光物質(zhì)的層。這使得發(fā)光元件發(fā)光。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的包含雙極物質(zhì)的層和包含發(fā)光物質(zhì)的層。包含雙極物質(zhì)的層被設(shè)置成比包含發(fā)光物質(zhì)的層更接近第一電極。包含雙極物質(zhì)的層具有第一區(qū)和第二區(qū)，其中第一區(qū)包括包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)的層，而第二區(qū)包括包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)的層。第一區(qū)被設(shè)置成比第二區(qū)更接近第一電極。包含雙極物質(zhì)的層和包含發(fā)光物質(zhì)的層互相連接以在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極的電位高于第一電極時(shí)將第二區(qū)中生成的電子注入到包含發(fā)光物質(zhì)的層。這使得發(fā)光元件發(fā)光。
在本發(fā)明的另一方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層以及第三層。順序地層疊第一層、第二層和第三層，使得第二層插入在第一層和第三層之間。第一層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子給予能力的物質(zhì)。第二層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子給予能力的物質(zhì)。第三層具有包括發(fā)光層的x層(x是給定的正整數(shù))。包括在第三層中的一層與第二層接觸而包括在第三層中的第x層與第二電極接觸。第一電極包括具有高反射率的導(dǎo)電材料。在第三層的發(fā)光層和第二層之間有y層(y＜x，其中y是正整數(shù))。第二層和第三層中的一層互相連接以在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極的電位高于第一電極時(shí)將第二層中生成的電子注入到第三層中的一層。這使得發(fā)光元件發(fā)光。調(diào)節(jié)第一層和第二層的厚度以滿足以下表達(dá)式1、2和3nidi+niidii+Σk=1ynkdk+njdj=(2m-1)λ4---1]]>0≤dj≤demi…2di≥dii…3在表達(dá)式1、2和3中，ni表示第一層的折射率；di是第一層的厚度；nii是第二層的折射率；dii是第二層的厚度；nk是發(fā)光層和第二層之間的層中的第k層的折射率；dk是發(fā)光層和第二層之間的層中的第k層的厚度；nj是發(fā)光層的折射率；dj是從發(fā)光層和第一電極之間的界面到發(fā)光區(qū)的距離；λ是從發(fā)光元件發(fā)出的光的波長；m是給定正整數(shù)；demi是發(fā)光層的厚度。
根據(jù)本發(fā)明可獲得驅(qū)動(dòng)電壓隨著發(fā)光時(shí)間的累積具有微小增加的高度可靠的發(fā)光元件。
此外，可獲得電阻取決于生成空穴的層的厚度具有微小增加的發(fā)光元件。結(jié)果，可獲得可容易地改變電極之間的距離的發(fā)光元件。通過增加電極之間的距離，可防止由于電極表面上的不平坦導(dǎo)致的電極之間的短路。同樣，通過調(diào)節(jié)電極之間的距離，可容易地調(diào)節(jié)光程以容易地使光提取效率最大化。因此，通過調(diào)節(jié)電極之間的距離，可容易地控制光程，使得取決于觀看發(fā)光表面的角度的發(fā)射光譜的變化減小。
此外，通過將根據(jù)本發(fā)明獲得的發(fā)光元件應(yīng)用于發(fā)光裝置，可獲得可承受長時(shí)間使用的高度可靠的發(fā)光裝置。此外，通過將根據(jù)本發(fā)明的獲得的發(fā)光元件應(yīng)用于具有顯示功能的發(fā)光裝置，可獲得能夠顯示高清晰度圖像、且具有取決于觀看發(fā)光表面的角度的發(fā)射光譜的微小變化的發(fā)光裝置，其中光可有效地向外發(fā)射。
附圖簡述

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件的層疊結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件的層疊結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖3是示出應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例的圖；圖4是解釋包括在應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置中的電路的示例的圖；圖5是應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的俯視圖；圖6是解釋應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的幀工作的圖；圖7A到7C是應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的橫截面圖；圖8A到8C是示出應(yīng)用了本發(fā)明的電子裝置的圖；圖9是示出本發(fā)明的發(fā)光元件的電壓-亮度特性的圖；圖10是示出本發(fā)明的發(fā)光元件的電流密度-亮度特性的圖；圖11是示出本發(fā)明的發(fā)光元件的電壓-電流特性的圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件的層疊結(jié)構(gòu)的示例的圖；以及圖13是應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的立體圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式下文中將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解本文中公開的實(shí)施方式和細(xì)節(jié)可在不背離本發(fā)明的目的和范圍的情況下以各種方式來修改。不應(yīng)將本發(fā)明解釋為限于以下給出的實(shí)施方式的描述。
將參考如圖1所示的發(fā)光元件的橫截面圖來描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。
第一層811、第二層812和第三層813插入在第一電極801和第二電極802之間。順序地層疊第一層811、第二層812和第三層813。第一層811與第一電極801接觸，而第三層813與第二電極802接觸。
本實(shí)施方式的發(fā)光元件如下工作。在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極802的電位高于第一電極801后，空穴從第一層811注入到第一電極801，而電子從第二層812注入到第三層813。同樣，空穴從第二電極802注入到第三層813。從第二電極802注入的空穴和從第二層812注入的電子在第三層813中重新組合，使得發(fā)光物質(zhì)被激發(fā)。發(fā)光物質(zhì)在從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)發(fā)光。
上述結(jié)構(gòu)使得可獲得為使預(yù)定量的電流流動(dòng)而施加的、取決于生成空穴的層(即，第一層811)的厚度的電壓具有微小的變化的發(fā)光元件。
以下將詳細(xì)描述各層、電極等。
第一層811生成空穴。作為用于生成空穴的層，例如可采用包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)的層。雙極物質(zhì)是當(dāng)將雙極物質(zhì)的電子遷移率和空穴遷移率進(jìn)行比較時(shí)，電子遷移率與空穴遷移率之比是100或更小(較佳的是10或更小)，或者空穴遷移率與電子遷移率之比是100或更小(較佳的是10或更小)的物質(zhì)。即，雙極物質(zhì)是當(dāng)將電子和空穴中的任一個(gè)的載流子遷移率與另一個(gè)的載流子遷移率進(jìn)行比較時(shí)，電子和空穴中的任一個(gè)的載流子遷移率與另一個(gè)的載流子遷移率之比是100或更小，較佳的是10或更小的物質(zhì)。作為雙極物質(zhì)，例如，可給出由結(jié)構(gòu)式1表示的2，3-二(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(縮寫TPAQn)；由結(jié)構(gòu)式2表示的2，3-二{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(縮寫NPADiBzQn)；由結(jié)構(gòu)式3表示的2，2’，3，3’-四(4-二苯基氨基苯基)-6，6’-二喹喔啉(縮寫D-TriPhAQn)等?？刹捎闷渌镔|(zhì)。
[結(jié)構(gòu)式2] 同樣，在雙極物質(zhì)中，較佳地采用在其骨架中包含三苯胺的物質(zhì)。這允許容易地生成空穴。更佳的是，采用具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴遷移率和電子遷移率的物質(zhì)。同時(shí)，相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)沒有特別限制。例如，可采用氧化鉬、氧化釩、氧化錸、7，7，8，8-四氰基喹啉并二甲烷(縮寫TCNQ)、2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基喹啉并二甲烷(縮寫F4-TCQN)等。生成空穴的層較佳地包含相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)，使得相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)的摩爾比(即，相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)/雙極物質(zhì))是大于或等于0.5且小于或等于2。
第二層812生成電子。作為生成電子的層，例如，可采用包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)的層。作為雙極物質(zhì)，可采用上述的TPAQn、NPADiBzQn、D-TriPhAQn等。此外，可采用其它物質(zhì)。同樣，在雙極物質(zhì)中，較佳地采用在其骨架中包含雜環(huán)的物質(zhì)。更佳的是，采用具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴遷移率和電子遷移率的雙極物質(zhì)。向?qū)τ谠撾p極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)沒有特別限制。例如，可采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等。此外，可將諸如氧化鋰(LiO2)、氧化鈣(CaO)、氧化納(Na2O)、氧化鉀(K2O)和氧化鎂(MgO)等堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物用作向于雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)。此外，因?yàn)閴A金屬氧化物和堿土金屬氧化物等具有低的反應(yīng)性，所以它們可被容易地使用。生成電子的層較佳地包含相對(duì)于雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)，使得相對(duì)于雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)的摩爾比(即，相對(duì)于雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)/雙極物質(zhì))是大于或等于0.5且小于或等于2。
此外，包含在第一層811中的雙極物質(zhì)和包含在第二層812中的雙極物質(zhì)可以彼此不同或彼此相同。當(dāng)?shù)谝粚?11和第二層812利用相同的雙極物質(zhì)形成時(shí)，較佳地采用如由通式1或通式2表示的在其骨架中具有三苯胺和雜環(huán)的喹喔啉衍生物。作為喹喔啉衍生物的具體示例，可給出TPAQn、NPADiBzQn、D-TriPhAQn等。當(dāng)?shù)谝粚?11和第二層812包含相同的雙極物質(zhì)時(shí)，可連續(xù)地形成第一層811和第二層812，使得可節(jié)省制造工作。
在通式1中，R1到R4各自獨(dú)立地表示氫和烷基中的任一個(gè)。R1和R2、R2和R3或R3和R4可各自相互連接，以形成芳香環(huán)。此外，Ar1到Ar4各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。
在通式2中，Ar11到Ar14各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。
第三層813包括發(fā)光層。第三層813的結(jié)構(gòu)沒有特別限制，且第三層可包括單層或多層。例如，如圖1所示，第三層813可包括電子輸運(yùn)層821、空穴輸運(yùn)層823和空穴注入層824以及發(fā)光層822?；蛘?，第三層可僅包括發(fā)光層。
發(fā)光層822包含發(fā)光物質(zhì)。本文中的發(fā)光物質(zhì)指可發(fā)出具有預(yù)定發(fā)射波長的光的具有極好的發(fā)光效率的物質(zhì)。盡管第三層813沒有特別限制，但第三層較佳的是其中發(fā)光物質(zhì)分散在由具有比發(fā)光物質(zhì)的能隙大的能隙的物質(zhì)形成的層中的層。該層可防止由于發(fā)光物質(zhì)的濃度引起的從發(fā)光物質(zhì)發(fā)出的光熄滅。此外，能隙指LUMO級(jí)和HOMO級(jí)之間的能隙。
發(fā)光物質(zhì)沒有特別限制。可采用可發(fā)出具有預(yù)定發(fā)射波長的具有極好的發(fā)光效率的物質(zhì)。為了發(fā)出紅光，例如，可采用以下表現(xiàn)出具有600至680nm的峰值的發(fā)射光譜的物質(zhì)4-二氰基亞甲基-2-異丙基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基(ethenyl)]-4H-吡喃(縮寫DCJTI)；4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基]-4H-吡喃(縮寫DCJT)；4-二氰基亞甲基-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基]-4H-吡喃(縮寫DCJTB)；periflanthene；2，5-二氰基-1，4-二[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)次乙基]苯等。為了獲得綠光發(fā)射，可采用諸如N，N′-二甲基喹吖啶酮(縮寫DMQd)、香豆素6、香豆素545T和三(8-羥基喹啉合)鋁(縮寫Alq3)等表現(xiàn)出具有500至550nm的峰值的發(fā)射光譜的物質(zhì)。為了獲得藍(lán)光發(fā)射，可采用以下表現(xiàn)出具有420至500nm的峰值的發(fā)射光譜的物質(zhì)9，10-二(2-萘基)-叔丁基蒽(縮寫t-BuDNA)；9，9′-聯(lián)蒽；9，10-二苯基蒽(縮寫DPA)；9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫DNA)；二(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基酚鎵(縮寫B(tài)Gaq)；二(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基酚鋁(縮寫B(tài)Alq)等。除上述熒光物質(zhì)外，可將以下磷光物質(zhì)用作發(fā)光物質(zhì)吡啶甲酸二[2-(3，5-二(三氟甲基)苯基)吡啶合(pyridinato)-N，C2，]銥(III)(縮寫Ir(CF3ppy)2(pic))；乙酰丙酮二[2-(4，6-二氟苯基)吡啶根合-N，C2，]銥(III)(縮寫FIr(acac))；吡啶甲酸二[2-(4，6-二氟苯基)吡啶合-N，C2，]銥(III)(FIr(pic))；三(2-苯基吡啶合-N，C2’)銥(縮寫Ir(ppy)3)等。
用于分散發(fā)光物質(zhì)的物質(zhì)沒有特別限制。例如，可采用9，10-二(2-萘基)-叔丁基蒽(縮寫t-BuDNA)、諸如4，4’-二(N-咔唑基)聯(lián)苯(縮寫CBP)之類的咔唑衍生物、諸如二[2-(2-羥苯基)-吡啶根合]鋅(縮寫Znpp2)、二[2-(2-羥苯基)-苯并唑合(benzoxazolato)]鋅(縮寫ZnBOX)之類的金屬絡(luò)合物。
在上述的發(fā)光元件中，包含在第二層812中的具有電子輸運(yùn)性質(zhì)的物質(zhì)和包含在第三層813所包含的層中與第二層812接觸的一層中的物質(zhì)之間的電子親和力的差較佳地設(shè)為2eV或更小，更加的是1.5eV或更小。當(dāng)?shù)诙?12通過利用n型半導(dǎo)體形成時(shí)，n型半導(dǎo)體的功函和包含在第三層813所包含的層中與第二層812接觸的一層中的物質(zhì)的電子親和力之差較佳地設(shè)為2eV或更小，更佳的是1.5eV或更小。
此外，在第三層813包括本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的情況下，包含在第三層813中的層中接觸第二層812的一層對(duì)應(yīng)于電子輸運(yùn)層821。當(dāng)?shù)谌龑?13僅包括發(fā)光層時(shí)，或者當(dāng)?shù)谌龑?13不包括電子輸運(yùn)層821等時(shí)，發(fā)光層對(duì)應(yīng)于接觸第二層812的該層。在發(fā)光層與第二層812接觸的情況下，包含在第三層813所包含的層中與第二層812接觸的層中的物質(zhì)對(duì)應(yīng)于用于分散發(fā)光物質(zhì)的物質(zhì)或發(fā)光物質(zhì)本身。這是因?yàn)閷?duì)于類似于Alq3之類的可在不分散在基質(zhì)材料中的情況下發(fā)光并具有極好的載流子輸運(yùn)能力的發(fā)光物質(zhì)，僅由Alq3形成的層可用作發(fā)光層，而不用將Alq3分散在基質(zhì)材料中。因此，通過以此方式使第三層813與第二層812接觸，可容易地將電子從第二層812注入到第三層813。
較佳地，第一電極801和第二電極802中的一個(gè)或兩者利用可透過可見光的導(dǎo)電物質(zhì)形成。因此，可將發(fā)光層中生成的光通過第一電極801和第二電極802中的至少一個(gè)向外發(fā)射。
第一電極801沒有特別限制。例如，第一電極可利用鋁、氧化銦錫(ITO)、包含氧化硅的氧化銦錫或包含2到20wt％氧化鋅的氧化銦。另外，可采用金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pa)等。
同樣，第二電極802沒有特別限制。當(dāng)?shù)诙姌O802如同本實(shí)施方式的發(fā)光元件那樣具有將空穴注入第三層813中的功能時(shí)，第二電極802較佳地利用具有大功函的物質(zhì)來形成。具體地，可采用氧化銦錫(ITO)、包含氧化硅的氧化銦錫或包含2到20wt％氧化鋅的氧化銦、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pa)等。此外，例如，第二電極802可通過濺射、蒸鍍等來形成。
如上所述，在本實(shí)施方式中，電子輸運(yùn)層821被插入在第二層812和發(fā)光層822之間。電子輸運(yùn)層821具有將注入到其中的電子輸運(yùn)到發(fā)光層822的功能。通過在其間設(shè)置電子輸運(yùn)層821以將第一電極801和含有金屬的第二層812與發(fā)光層822隔離，可防止由于金屬引起的發(fā)光層中生成的光熄滅。
電子輸運(yùn)層821沒有特別限制，且可利用具有電子輸運(yùn)能力的物質(zhì)或雙極物質(zhì)來形成。作為雙極物質(zhì)，例如，可給出TPAQn、NPADiBzQn、D-TriPhAQn等。具有電子輸運(yùn)能力的物質(zhì)是電子遷移率高于空穴遷移率且電子遷移率與空穴遷移率之比是100或更高的物質(zhì)。作為具有電子輸運(yùn)能力的物質(zhì)，例如，可給出諸如三(8-羥基喹啉合)鋁(縮寫Alq3)；三(4-甲基-8-羥基喹啉合)鋁(縮寫Almq3)；二(10-羥基苯并[h]-羥基喹啉合)鈹(縮寫B(tài)eBq2)；二(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基酚-鋁(縮寫B(tài)Alq)；二[2-(2-羥基苯基)苯并唑合]鋅(Zn(BOX)2)和二[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑合(benzothiazolate)]鋅(Zn(BTZ)2)等金屬絡(luò)合物。此外，以下物質(zhì)可用作具有電子輸運(yùn)能力的物質(zhì)2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(縮寫PBD)；1，3-二[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(縮寫OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫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(縮寫p-EtTAZ)；紅菲繞啉(縮寫B(tài)Phen)；浴銅靈(縮寫B(tài)CP)等。具體地，電子輸運(yùn)層821更佳地利用具有電子輸運(yùn)能力的物質(zhì)和雙極物質(zhì)中具有電子輸運(yùn)能力的物質(zhì)或具有1×10-6cm2/Vs或更高的電子遷移率的雙極物質(zhì)來形成。這可減小發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電壓。此外，電子輸運(yùn)層821可具有包括利用上述物質(zhì)形成的兩層或更多層的多層結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，在該實(shí)施方式中，空穴輸運(yùn)層823被插入在第二電極802和發(fā)光層822之間?？昭ㄝ斶\(yùn)層823具有將從第二電極802注入的空穴輸運(yùn)到發(fā)光層822的功能。通過在第二電極802和發(fā)光層822之間設(shè)置空穴輸運(yùn)層823以將第二電極802與發(fā)光層822隔離，可防止由于金屬引起的發(fā)光層中生成的光的熄滅。
空穴輸運(yùn)層823沒有特別限制，并可利用具有空穴輸運(yùn)能力的物質(zhì)或雙極物質(zhì)來形成。空穴輸運(yùn)物質(zhì)是空穴遷移率高于電子遷移率且空穴遷移率與電子遷移率之比是100或更高的物質(zhì)。作為具有空穴輸運(yùn)能力的物質(zhì)，例如，可給出4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫NPB)；4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫TPD)；4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(縮寫TDATA)；4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫MTDATA)；4，4’-二[N-{4-(N，N-二-間-甲苯基氨基)苯基}-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫DNTPD)；1，3，5-三[N，N-二(間-甲苯基)氨基]苯(縮寫m-MTDAB)；4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(縮寫TCTA)；酞菁(縮寫H2Pc)；銅酞菁(縮寫CuPc)；氧釩酞菁(縮寫VOPc)等。作為雙極物質(zhì)，可給出TPAQn、NPADiBzQn、D-TriPhAQn等。具體地，空穴輸運(yùn)層823更佳地利用具有空穴輸運(yùn)能力的物質(zhì)和雙極物質(zhì)中具有空穴輸運(yùn)能力的物質(zhì)或具有1×10-6cm2/Vs或更高的空穴遷移率的雙極物質(zhì)來形成。這可減小發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電壓。此外，空穴輸運(yùn)層823可具有包括利用上述物質(zhì)形成的兩層或更多層的多層結(jié)構(gòu)。
此外，如圖1所示空穴注入層824可被插入在第二電極802和空穴輸運(yùn)層823之間?？昭ㄗ⑷雽?24具有幫助將空穴從第二電極802注入到空穴輸運(yùn)層823中的功能。
空穴注入層824沒有特別限制。空穴注入層可利用諸如氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鎢和氧化錳等金屬氧化物來形成。此外，空穴注入層824可利用上述的諸如H2Pc、CuPC和VOPc之類的酞菁化合物、上述的諸如DNTPD之類的芳族胺化合物、或諸如聚(亞乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸酯)混合物(PEDOT/PSS)之類的高分子量材料。此外，空穴注入層824可通過將雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)混和來形成。
本發(fā)明的上述的發(fā)光元件具有高可靠性，其中驅(qū)動(dòng)電壓隨發(fā)光時(shí)間的累積微小地增加。這是因?yàn)榈谝粚踊虻诙与y以通過將雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力和電子施予能力的物質(zhì)混和來結(jié)晶。此外，為獲得預(yù)定亮度而施加的電壓稱為驅(qū)動(dòng)電壓。
本發(fā)明的發(fā)光元件在為使預(yù)定的電流流過發(fā)光元件而施加到發(fā)光元件的、取決于生成空穴的層(即，第一層811)的厚度的電壓上具有微小的變化。因此，例如，通過增加第一層811的厚度以增加第一電極和第二電極之間的距離，可容易地防止第一電極801與第二電極802的短路。
本實(shí)施方式將參考圖12描述一種發(fā)光元件，其中光提取效率通過控制生成空穴的層的厚度而提高，并且控制反射面和發(fā)光面(或發(fā)光區(qū))之間的光程以減小取決于觀看發(fā)光表面的角度的發(fā)射光譜的變化。
圖12的發(fā)光元件包括在第一電極201和第二電極202之間的生成空穴的第一層211、生成電子的第二層212和包含發(fā)光物質(zhì)的第三層213。順序地層疊第一層211、第二層212和第三層213，同時(shí)將第二層212夾在第一層和第三層之間。第一層211與第一電極接觸而第三層213與第二電極202接觸。
第一電極201是利用具有高反射率的導(dǎo)電材料形成電極，即反射電極。作為具有高反射率的導(dǎo)電材料，可采用鋁、銀、和金屬的合金(例如，Al:Li合金、Mg:Ag合金等)等。導(dǎo)電材料較佳地具有大于或等于50％且小于或等于100％的反射率。第二電極202利用可透過可見光的導(dǎo)電材料來形成。可透過可見光的導(dǎo)電材料沒有特別限制，且可采用氧化銦錫、包含氧化硅的氧化銦錫、包含2至20wt％氧化鋅的氧化銦等。
當(dāng)將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極202的電位高于第一電極201時(shí)，空穴從第一層211注入到第一電極201中，同時(shí)電子從第二層212注入到第三層213中。同樣，空穴從第二電極202注入到第三層213中。
電子和空穴在第三層213中重新組合使得發(fā)光物質(zhì)被激發(fā)。發(fā)光物質(zhì)在從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)后發(fā)出光。其中以此方式生成光的區(qū)域特別地稱為發(fā)光區(qū)。同樣，包括用于形成發(fā)光區(qū)的發(fā)光物質(zhì)的層稱為發(fā)光層。此外，發(fā)光區(qū)至少在發(fā)光層的一部分中形成。
在本實(shí)施方式的發(fā)光元件中，第三層213包括電子輸運(yùn)層221、空穴輸運(yùn)層223和空穴注入層224以及發(fā)光層222。此外，第三層213的結(jié)構(gòu)不限于圖12所示的結(jié)構(gòu)。例如，第三層213可具有僅包括發(fā)光層的單層結(jié)構(gòu)。
第一層211、第二層212和第三層213可分別利用與如實(shí)施方式1所述的第一層811、第二層812和第三層813相同的材料來形成。類似地，電子輸運(yùn)層221、發(fā)光層222、空穴輸運(yùn)層223和空穴注入層224可分別利用與如實(shí)施方式1所述的電子輸運(yùn)層821、發(fā)光層822、空穴輸運(yùn)層823和空穴注入層824相同的材料來形成。
當(dāng)光進(jìn)入反射電極時(shí)，在反射光中引起倒相。通過由于倒相引起的光的干涉效應(yīng)，當(dāng)發(fā)光區(qū)和反射電極之間的光程(即，反射率×距離)是發(fā)射波長乘以(2m-1)/4(m是給定的正整數(shù))，或乘以1/4、3/4、5/4…時(shí)，光提取效率提高。同時(shí)，當(dāng)其間的光程是發(fā)射波長乘以m/2(m是給定的正整數(shù))或1/2、1、3/2…時(shí)，光提取效率降低。
因此，在本實(shí)施方式的發(fā)光元件中發(fā)光區(qū)位于發(fā)光層222和空穴輸運(yùn)層223之間的界面的附近的情況下，較佳地調(diào)節(jié)第一層211、第二層212、電子輸運(yùn)層221和發(fā)光層222各自的厚度以滿足以下表達(dá)式4。因此，光可有效地向外發(fā)射。同樣，可抑制隨著膜厚di和dii的增加電阻的增加。這里電阻指將施加的電壓值(V)除以根據(jù)施加的電壓流過發(fā)光元件的電流(mA)獲得的值。
nidi+niidii+n1d1+npdp=(2m-1)λ4]]>在表達(dá)式4中，ni表示第一層211的折射率；di是第一層211的厚度；nii是第二層212的折射率；dii是第二層212的厚度；n1是電子輸運(yùn)層221的折射率；d1是電子輸運(yùn)層221的厚度；np是發(fā)光層222的折射率；dp是發(fā)光層222的厚度；λ是發(fā)光元件中生成的光的波長；m是給定的正整數(shù)。
另一方面，在本實(shí)施方式的發(fā)光元件中發(fā)光區(qū)位于發(fā)光層222和電子輸運(yùn)層221之間的界面的附近的情況下，較佳地調(diào)節(jié)第一層211、第二層212和電子輸運(yùn)層221各自的厚度以滿足以下表達(dá)式5。因此，光可有效地向外發(fā)射。此外，可抑制隨著膜厚di和dii的增加電阻的增加。

nidi+niidii+n1d1=(2m-1)λ4]]>在表達(dá)式5中，ni表示第一層211的折射率；di是第一層211的厚度；nii是第二層212的折射率；dii是第二層212的厚度；n1是電子輸運(yùn)層221的折射率；d1是電子輸運(yùn)層221的厚度；λ是發(fā)光元件中生成的光的波長；m是給定的正整數(shù)。
此外，當(dāng)本實(shí)施方式的發(fā)光元件中發(fā)光區(qū)在發(fā)光層222的整個(gè)表面中形成時(shí)，較佳地調(diào)節(jié)第一層211、第二層212和電子輸運(yùn)層221各自的厚度以滿足以下表達(dá)式6。通過控制這些厚度，光可有效地向外發(fā)射。
(2m-1)λ4-niidii-n1d1-npdp≤nidi≤(2m-1)λ4-niidii-n1d1]]>在表達(dá)式6中，ni表示第一層211的折射率；di是第一層211的厚度；nii是第二層212的折射率；dii是第二層212的厚度；n1是電子輸運(yùn)層221的折射率；d1是電子輸運(yùn)層221的厚度；np是發(fā)光層222的折射率；dp是發(fā)光層222的厚度；λ是發(fā)光元件中生成的光的波長；m是給定的正整數(shù)。
在表達(dá)式4、5和6中，m較佳地滿足1≤m≤10的關(guān)系。具體地，發(fā)光元件中生成的光指向從發(fā)光物質(zhì)得到的發(fā)光元件的外部發(fā)射的光。同樣，光發(fā)射的波長指關(guān)于示出發(fā)射光譜中的最大值的波長的理論值。
此外，在本實(shí)施方式中解釋了具有其中電子輸運(yùn)層221夾在第二層212和發(fā)光層222之間的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件?；蛘?，發(fā)光元件可在第二層212和發(fā)光層222之間包括不同的層，而不是電子輸運(yùn)層221。在該情況下，表達(dá)式6中的n1d1可如下表示n1d1+n2d2...+nkdk+...。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件是驅(qū)動(dòng)電壓隨著發(fā)光時(shí)間的累積具有微小的增加的高度可靠的元件。通過將本發(fā)明的發(fā)光元件應(yīng)用于例如像素部分，可獲得具有低功耗的發(fā)光裝置。同樣，本發(fā)明的發(fā)光元件可容易地防止電極之間的短路。因此，通過將本發(fā)明的發(fā)光元件應(yīng)用于像素部分，可獲得能夠顯示良好的圖像并具有較少的由于短路引起的缺陷的發(fā)光裝置。此外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件可容易地向外發(fā)光。通過將本發(fā)明的發(fā)光元件應(yīng)用于像素部分，可獲得以低功耗執(zhí)行顯示操作的發(fā)光裝置。
在本實(shí)施方式中，將參考圖3、4、5和6描述具有顯示功能的發(fā)光裝置的電路結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方法。
圖3是應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置的示意性俯視圖。在圖3中，像素部分6511、源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6512、寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6513和擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6514被設(shè)置在襯底6500上。源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6512、寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6513和擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6514分別通過配線組連接到作為外部輸入端子的FPC(柔性印刷電路)6503。源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6512、寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6513和擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路6514分別從FPC 6503接收視頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、起始信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等。FPC 6503與印刷線路板(PWB)6504附連。此外，驅(qū)動(dòng)電路部分不需要與像素部分6511形成于同一襯底上。例如，驅(qū)動(dòng)電路部分可通過利用其中IC芯片安裝在具有配線圖等的FPC上的TCP而被設(shè)置在襯底的外部等等。
以列延伸的多條源信號(hào)線在像素部分6511中排列成行。同樣，電源線排列成行。以行延伸的多條門信號(hào)線在像素部分6511中排列成列。此外，各自包括發(fā)光元件的多個(gè)電路排列在像素部分6511中。
圖4是示出用于操作一個(gè)像素的電路的圖。如圖4所示的電路包括第一晶體管901、第二晶體管902發(fā)光元件903。
第一晶體管901和第二晶體管902中的每一個(gè)是包括柵電極、漏區(qū)和源區(qū)的三端子元件。溝道區(qū)置于漏區(qū)和源區(qū)之間。取決于晶體管的結(jié)構(gòu)、工作條件等改變用作源區(qū)的區(qū)域和用作漏區(qū)的區(qū)域，使得難以確定哪個(gè)區(qū)域用作源區(qū)或漏區(qū)。因此，用作源或漏的區(qū)域在本實(shí)施方式中分別被表示為晶體管的第一電極和晶體管的第二電極。
門信號(hào)線911和寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913被設(shè)置成通過開關(guān)918彼此電連接或斷開。門信號(hào)線911和擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914被設(shè)置成通過開關(guān)919彼此電連接或斷開。源信號(hào)線912被設(shè)置成通過開關(guān)920電連接到源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路915或電源916。第一晶體管901的柵極電連接到門信號(hào)線911。第一晶體管的第一電極電連接到源信號(hào)線912而其第二電極電連接到第二晶體管902的柵電極。第二晶體管902的第一電極電連接到電流源線917而其第二電極電連接到包含在發(fā)光元件903中的一個(gè)電極。此外，開關(guān)918可包括在寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913中。開關(guān)919也可包括在擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914中。此外，開關(guān)920可包括在源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路915中。
像素部分中晶體管、發(fā)光元件等的排列沒有特別限制。例如，可采用如圖5的俯視圖中所示的排列。在圖5中，第一晶體管1001的第一電極連接到源信號(hào)線1004，而第一晶體管的第二電極連接到第二晶體管1002的柵電極。第二晶體管的第一電極連接到電流源線1005，而第二晶體管的第二電極連接到發(fā)光元件的電極1006。門信號(hào)線1003的一部分用作第一晶體管1001的柵電極。
接著，以下將描述該發(fā)光裝置的驅(qū)動(dòng)方法。圖6是解釋幀隨時(shí)間的操作的圖。在圖6中，水平方向指示時(shí)間通道，而縱向指示門信號(hào)線的掃描階段的數(shù)量。
當(dāng)圖像被顯示在本發(fā)明的發(fā)光裝置上時(shí)，在顯示周期中重復(fù)地進(jìn)行重寫操作和顯示操作。重寫操作的數(shù)量沒有特別限制。然而，重寫操作較佳地每秒執(zhí)行約60次，使得觀看顯示圖像的人不會(huì)發(fā)覺圖像的閃爍。操作一個(gè)圖像(一幀)的重寫操作或顯示操作的周期在本文中稱為一幀周期。
如圖6所示，將一幀分為包括寫入周期501a、502a、503a和504a以及保持周期501b、502b、503b和504b的四個(gè)子幀501、502、503和504。施加了用于發(fā)光的信號(hào)的發(fā)光元件在保持周期期間發(fā)光。第一子幀501、第二子幀502、第三子幀503和第四子幀504中保持周期的長度比滿足23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。這使得發(fā)光裝置表現(xiàn)出4位灰度級(jí)。此外，位的數(shù)量和灰度級(jí)的數(shù)量不限于如本實(shí)施方式中所示的數(shù)量。例如，可將一幀分為8子幀以獲得8位灰度級(jí)。
將描述一幀中的操作。在子幀501中，首先按順序在第一行到最后一行中執(zhí)行寫入操作。因此，寫入周期的起始時(shí)間對(duì)于每一行是不同的。保持周期501b按順序在寫入周期501a終止的行中開始。在保持周期501b中，施加了用于發(fā)光的信號(hào)的發(fā)光元件保持發(fā)光狀態(tài)。在終止保持周期501b后，將子幀501順序地按行改變?yōu)橄乱蛔訋?02。在子幀502中，寫入操作以與子幀501相同的方式按順序在第一行到最后一行中執(zhí)行。重復(fù)地執(zhí)行上述操作直到子幀504的保持周期，然后終止。在終止子幀504的操作后，下一子幀中的操作開始。因此，各個(gè)子幀中的發(fā)光時(shí)間之和對(duì)應(yīng)于一個(gè)幀中的每一個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光時(shí)間。通過改變對(duì)于每一個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光時(shí)間并在一個(gè)像素中以不同方式組合這些發(fā)光元件，可獲得具有不同的亮度和不同的色度的顯示顏色。
當(dāng)如子幀504所示在終止直到最后一行的寫入操作前想要在寫入周期已經(jīng)終止而保持周期已經(jīng)開始的行中強(qiáng)制終止保持周期時(shí)，較佳的是在保持周期504b之后設(shè)置一個(gè)擦除周期504c，以便強(qiáng)制停止發(fā)光。強(qiáng)制停止發(fā)光的行對(duì)于某一周期不會(huì)發(fā)光(該周期稱為非發(fā)光周期504d)。在終止最后一行的寫入周期后，下一子幀(或下一幀)的寫入周期按順序從第一行開始。這可防止子幀504中的寫入周期與下一子幀中的寫入周期重疊。
盡管在本實(shí)施方式中子幀501到504按增加保持周期的長度的順序排列，但它們不一定要按該順序排列。例如，可將子幀按保持周期的長度的升序排列?；蛘撸訋梢园措S機(jī)順序排列。此外，可進(jìn)一步將這些子幀分為多個(gè)幀。即，在提供相同的視頻信號(hào)的周期中可多次執(zhí)行門信號(hào)線的掃描。
以下將描述如圖4所示的電路的配線周期和擦除周期的操作。
首先將描述寫入周期的操作。在寫入周期中，第n行(n是自然數(shù))中的門信號(hào)線911經(jīng)由開關(guān)918電連接到寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913。第n行中的門信號(hào)線911沒有電連接到擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914。源信號(hào)線912經(jīng)由開關(guān)920電連接到源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路915。在該情況下，將信號(hào)輸入到連接到第n行(n是自然數(shù))中的門信號(hào)線911的晶體管901的柵極中，從而使第一晶體管901導(dǎo)通。此時(shí)，將視頻信號(hào)同時(shí)輸入到第一列到最后一列中的源信號(hào)線中。此外，從每一列中的源信號(hào)線912輸入的視頻信號(hào)彼此獨(dú)立。從源信號(hào)線912輸入的視頻信號(hào)經(jīng)由連接到各個(gè)源信號(hào)線的第一晶體管901輸入到第二晶體管902的柵電極。此時(shí)，從電流源線917提供給發(fā)光元件903的電流量由輸入到第二晶體管902的信號(hào)決定。同樣，根據(jù)電流量決定發(fā)光元件903是否發(fā)光。例如，當(dāng)?shù)诙w管902是P溝道型時(shí)，發(fā)光元件903通過將低電平信號(hào)輸入到第二晶體管902的柵電極來發(fā)光。另一方面，當(dāng)?shù)诙w管902是N溝道型時(shí)，發(fā)光元件903通過將高電平信號(hào)輸入到第二晶體管902的柵電極來發(fā)光。
接著，描述擦除周期的操作。在擦除周期中，第n行(n是自然數(shù))中的門信號(hào)線911經(jīng)由開關(guān)919電連接到擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914。第n行中的門信號(hào)線911沒有電連接到寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913。源信號(hào)線912經(jīng)由開關(guān)920電連接到電源916。在該情況下，在將信號(hào)輸入到連接到第n行中的門信號(hào)線911的晶體管901的柵極中后，第一晶體管901導(dǎo)通。此時(shí)，將擦除信號(hào)同時(shí)輸入到源信號(hào)線的第一列到最后一列中。從源信號(hào)線912輸入的擦除信號(hào)經(jīng)由連接到每一源信號(hào)線的第一晶體管901輸入到第二晶體管902的柵電極。流過發(fā)光元件903的電流從電流源線917的提供通過輸入到第二晶體管902的信號(hào)強(qiáng)制停止。這強(qiáng)制發(fā)光元件903不發(fā)光。例如，當(dāng)?shù)诙w管902是P溝道型時(shí)，發(fā)光元件903通過將高電平信號(hào)輸入到第二晶體管902的柵電極來不發(fā)光。另一方面，當(dāng)?shù)诙w管902是N溝道型時(shí)，發(fā)光元件903通過將低電平信號(hào)輸入到第二晶體管902的柵電極來不發(fā)光。
此外，在擦除周期中，將用于擦除的信號(hào)通過上述操作輸入到第n行(n是自然數(shù))中。然而，如上所述，第n行有時(shí)維持在擦除周期中，而另一行(例如，第m行(m是自然數(shù)))維持在寫入周期中。在該情況下，因?yàn)橥ㄟ^利用同一列中的源信號(hào)線必須將用于擦除的信號(hào)輸入到第n行且必須將用于寫入的信號(hào)輸入到第m行，所以較佳地執(zhí)行下述操作。
在第n行中的發(fā)光元件903通過上述擦除周期中的操作變成不發(fā)光狀態(tài)后，門信號(hào)線911和擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914彼此立即斷開，并將源信號(hào)線912通過閉合/斷開開關(guān)920連接到源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路915。門信號(hào)線911和寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913互相連接，同時(shí)源信號(hào)線和源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路915互相連接。將信號(hào)從寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913選擇性地輸入到第m行中的信號(hào)線中，并使第一晶體管導(dǎo)通，同時(shí)將用于寫入的信號(hào)從源信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路915輸入到第一列到最后一列中的源信號(hào)線。通過輸入這些信號(hào)，第m行的發(fā)光元件發(fā)光或不發(fā)光。
在如上所述地終止第m行中的寫入周期后，擦除周期在第(n+1)行立即開始。因此，門信號(hào)線911和寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913彼此斷開，同時(shí)通過閉合/斷開開關(guān)920將源信號(hào)線連接到電源916。同樣，門信號(hào)線911和寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913彼此斷開，同時(shí)門信號(hào)線911連接到擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914。將信號(hào)從擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914選擇性地輸入到第(n+1)行中的門信號(hào)線中，以將信號(hào)輸入到第一晶體管中，同時(shí)將擦除信號(hào)從電源916輸入到其中。在以此方式終止第(n+1)行中的擦除周期后，寫入周期立即在第(m+1)行中開始。可以此方式交替地重復(fù)擦除周期和寫入周期，直到最后一行的擦除周期。
盡管在本實(shí)施方式中第m行的寫入周期被設(shè)置在第n行的擦除周期和第(n+1)行的擦除周期之間，但本發(fā)明不限于此。第m行的寫入周期可被設(shè)置在第(n-1)行的擦除周期和第n行的擦除周期之間。
此外，在本實(shí)施方式中，當(dāng)類似于子幀504設(shè)置不發(fā)光周期504d時(shí)，重復(fù)地執(zhí)行將擦除門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路914與一條門信號(hào)線斷開，同時(shí)將寫入門信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路913連接到另一條門信號(hào)線的操作。該操作可在不特別設(shè)置不發(fā)光周期的幀中進(jìn)行。
將參考圖7A到7C描述包括本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置的橫截面圖。
在圖7A到7C中的每一幅圖中，由虛線圍繞的區(qū)域表示為驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的發(fā)光元件12而設(shè)置的晶體管11。本發(fā)明的發(fā)光元件12包括層15，其中生成空穴的層、生成電子的層和包括發(fā)光物質(zhì)的層被插入在第一電極13和第二電極14之間。晶體管11的漏極和第一電極13通過穿過第一層間絕緣膜16(16a、16b和16c)的配線17互相連接。發(fā)光元件12通過隔壁層18與鄰近發(fā)光元件12設(shè)置的另一個(gè)發(fā)光元件隔離。在本實(shí)施方式中，具有該結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的發(fā)光裝置被設(shè)置在襯底10上。
如圖7A到7C每一個(gè)所示的晶體管11是其中柵電極被設(shè)置在半導(dǎo)體層與襯底相對(duì)的一側(cè)上的頂柵型晶體管。此外，晶體管11的結(jié)構(gòu)沒有特別限制。例如，可采用底柵型晶體管。在利用底柵型晶體管的情況下，可采用其中保護(hù)膜形成于溝道的半導(dǎo)體層上的晶體管(溝道保護(hù)型晶體管)或其中蝕刻溝道的半導(dǎo)體層的一部分的晶體管(溝道蝕刻型晶體管)。
包含在晶體管11中的半導(dǎo)體層可以是結(jié)晶半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、半非晶半導(dǎo)體等中的任一種。
具體地，半非晶半導(dǎo)體具有非晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)(包括單晶結(jié)構(gòu)和多晶結(jié)構(gòu))之間的中間結(jié)構(gòu)和在自由能方面穩(wěn)定的第三狀態(tài)。半非晶半導(dǎo)體還包括具有短程有序以及點(diǎn)陣畸變的結(jié)晶區(qū)。具有0.5至20nm大小的晶粒包含在半非晶半導(dǎo)體膜的至少一部分中。Raman光譜向比520cm-1低的波數(shù)偏移。在半非晶半導(dǎo)體中通過X射線衍射觀察到認(rèn)為是源自Si晶格的(111)和(222)衍射峰。半非晶半導(dǎo)體中包含至少1原子％或更多的氫或鹵素用于將自由鍵封端。半非晶半導(dǎo)體也被稱為微晶半導(dǎo)體。半非晶半導(dǎo)體通過用硅化物氣體的輝光放電分解(等離子體CVD)來形成。關(guān)于硅化物氣體，可采用SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。也可用H2或H2和選自He、Ar、Kr和Ne的稀有氣體中的一種或多種的混和物來稀釋硅化物氣體。將稀釋比設(shè)置成1∶2至1∶1000的范圍。將壓力設(shè)置成約0.1至133Pa的范圍。電源頻率設(shè)置成1至120MHz，且較佳的是13至60MHz?？蓪⒁r底加熱溫度設(shè)置成300℃或更低，更佳的是100至250℃。關(guān)于包含在膜中的雜質(zhì)元素，諸如氧、氮和碳之類的用于氣氛組成的各雜質(zhì)的濃度較佳地設(shè)置成1×1020/cm3或更低。具體地，將氧濃度設(shè)置成5×1019/cm3或更低，且較佳的是1×1019/cm3或更低。此外，利用半非晶半導(dǎo)體的TFT(薄膜晶體管)的遷移率約是1至10m2/Vsec。
作為結(jié)晶半導(dǎo)體層的具體示例，可采用由單晶硅、多晶硅、硅鍺等形成的半導(dǎo)體層。利用這種材料形成的半導(dǎo)體層可通過激光結(jié)晶來形成。例如，這些材料可通過使用利用鎳等的固相生長法的結(jié)晶來形成。
當(dāng)半導(dǎo)體層利用如非晶硅之類的非晶物質(zhì)來形成時(shí)，較佳的是采用具有僅包括作為晶體管11的N溝道晶體管和其它晶體管(包含在電路中用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的晶體管)的電路的發(fā)光裝置。或者，可采用具有包括N溝道晶體管或P溝道晶體管中的任一種的電路的發(fā)光裝置。同樣，可采用具有既包括N溝道晶體管又包括P溝道晶體管的電路的發(fā)光裝置。
第一層間絕緣膜16可包括如圖7A和7C所示的多個(gè)層(例如，第一層間絕緣層16a、16b和16c)或單層。具體地，層間絕緣層16a利用諸如氧化硅和氮化硅之類的無機(jī)材料來形成。層間絕緣層16b利用丙烯酸、硅氧烷(它是一種具有通過硅(Si)-氧(O)鍵形成的骨架結(jié)構(gòu)并包括氫或諸如烷基之類的有機(jī)基作為其取代基的化合物)或諸如氧化硅之類的可通過涂液體形成的具有自平坦化性質(zhì)的物質(zhì)來形成。層間絕緣層16c由含有氬(Ar)的氮化硅膜形成。組成各層的物質(zhì)不特別限于此。因此，可采用除上述物質(zhì)以外的物質(zhì)。或者，可結(jié)合上述各層設(shè)置利用除上述物質(zhì)外的物質(zhì)形成的層。因此，第一層間絕緣膜16可通過同時(shí)利用無機(jī)材料和有機(jī)材料兩者來形成，或利用無機(jī)材料或有機(jī)材料中的任一種來形成。
隔壁層18的邊緣部分較佳地具有其中曲率半徑連續(xù)改變的形狀。該隔壁層18利用丙烯酸、硅氧烷、抗蝕劑、氧化硅等來形成。此外，隔壁層18可利用無機(jī)膜和有機(jī)膜中的任一種或兩者來形成。
圖7A和7C示出其中僅第一層間絕緣膜16夾在晶體管11和發(fā)光元件12之間的結(jié)構(gòu)?；蛘撸鐖D7B所示，可將第一層間絕緣膜16(16a和16b)和第二層間絕緣膜19(19a和19b)設(shè)置在晶體管11和發(fā)光元件12之間。在如圖7B所示的發(fā)光裝置中，第一電極13穿過第二層間絕緣膜19以連接到配線17。
第二層間絕緣膜19像第一層間絕緣膜16一樣可包括多層或單層結(jié)構(gòu)。層間絕緣層19a利用丙烯酸、硅氧烷或諸如氧化硅之類的可通過涂液體形成的具有自平坦化性質(zhì)的物質(zhì)來形成。層間絕緣層19b利用含有氬(Ar)的氮化硅膜形成。組成第二層間絕緣膜的各層的物質(zhì)不特別限于此。因此，可采用除上述物質(zhì)以外的物質(zhì)?；蛘?，可結(jié)合層19a和19b設(shè)置利用除上述物質(zhì)外的物質(zhì)形成的層。因此，第二層間絕緣膜19可通過同時(shí)利用無機(jī)材料和有機(jī)材料兩者來形成，或利用無機(jī)材料或有機(jī)材料中的任一種來形成。
當(dāng)發(fā)光元件12中第一電極和第二電極都利用具有透光性質(zhì)的物質(zhì)來形成時(shí)，發(fā)光元件中生成的光可如圖7A中箭頭所示地同時(shí)穿過第一電極13和第二電極14兩者發(fā)射。當(dāng)僅第二電極14利用具有透光性質(zhì)的物質(zhì)來形成時(shí)，發(fā)光元件12中生成的光如圖7B的箭頭所示地僅穿過第二電極14發(fā)射。在該情況下，第一電極13較佳地利用具有高反射率的材料來形成。或者，將利用具有高反射率的材料形成的膜(反射膜)設(shè)置在第一電極13下。當(dāng)僅第一電極13利用具有透光性質(zhì)的物質(zhì)來形成時(shí)，發(fā)光元件12中生成的光如圖7C的箭頭所示地僅穿過第一電極13發(fā)射。在該情況下，第二電極14較佳地利用具有高反射率的材料來形成，或者較佳地將反射膜設(shè)置在第二電極14上。
此外，發(fā)光元件可通過層疊在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極14的電位高于第一電極13的電位的過程中工作的層15來形成?；蛘撸l(fā)光元件12可通過層疊在將電壓施加到發(fā)光元件使得第二電極14的電位低于第一電極13的電位的過程中工作的層15來形成。在前一情況下，晶體管11是N溝道晶體管。在后一情況下，晶體管11是P溝道晶體管。
如上所述，在本實(shí)施方式中描述了利用晶體管控制發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)的有源發(fā)光裝置。此外，可采用在不提供諸如晶體管之類的驅(qū)動(dòng)元件的情況下驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的無源發(fā)光裝置。圖13示出根據(jù)本發(fā)明制造的無源發(fā)光裝置的立體圖。在圖13中，其中順序地層疊了含有發(fā)光物質(zhì)的層、生成電子的層和生成空穴的層的層955被設(shè)置在電極952和電極956之間。電極952的邊緣用絕緣層903覆蓋。隔壁層954設(shè)置在絕緣層903上。隔壁層954的側(cè)壁是傾斜的，使得兩側(cè)壁之間的距離朝向襯底的表面逐漸變窄。即，隔壁層954的窄側(cè)中的橫截面是梯形，且下側(cè)(它面向絕緣層903的表面并與絕緣層903接觸)比上側(cè)(它面向絕緣層903的表面且不與絕緣層903接觸)短。通過以此方式設(shè)置隔壁層954，可防止由于靜電荷等引起的發(fā)光元件的缺陷。此外，通過利用本發(fā)明的在低驅(qū)動(dòng)電壓下工作的發(fā)光元件形成無源發(fā)光裝置，可以用低功耗來驅(qū)動(dòng)該無源發(fā)光裝置。
通過安裝根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，可獲得在顯示部分等中具有低功耗的電子裝置。同樣，通過安裝本發(fā)明的發(fā)光裝置，可獲得諸如能夠顯示良好的圖像且在像素等方面幾乎沒有缺陷的顯示裝置之類的電子裝置。此外，通過利用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可獲得具有低功耗的電子裝置。
在圖8A到8C中示出安裝有本發(fā)明的發(fā)光裝置的電子裝置的示例。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明制造的膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括主體5521、外殼5522、顯示部分5523、鍵盤5524等。該膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī)可通過將包括本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置結(jié)合到其中來實(shí)現(xiàn)。
圖8B是根據(jù)本發(fā)明制造的電話機(jī)，它包括主體5552、顯示部分5551、音頻輸出部分5554、音頻輸入部分5555、操作開關(guān)5556和5557、天線5553等。該電話機(jī)可通過將包括本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置結(jié)合到其中來實(shí)現(xiàn)。
圖8C是根據(jù)本發(fā)明制造的電視機(jī)，它包括顯示部分5531、外殼5532、揚(yáng)聲器5533等。該電視機(jī)可通過將包括本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置結(jié)合到其中來實(shí)現(xiàn)。
如上所述，本發(fā)明的發(fā)光裝置適于用作各種電子裝置的顯示部分。
此外，除如上所述的電子裝置外，可將具有本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置安裝到導(dǎo)航裝置、照明裝置等中。
將描述由通式1表達(dá)的喹喔啉衍生物的合成方法的實(shí)施方式。
在其骨架中包含鄰苯二胺的化合物與4，4’-二溴芐基反應(yīng)以合成在其骨架中包含2，3-二(4-溴苯基)喹喔啉的化合物。之后，諸如二苯胺和N-(1-萘基)-N-苯胺之類的二芳基胺與化合物A反應(yīng)以用溴基取代二芳基胺基。因此，可獲得由通式1表達(dá)的喹喔啉衍生物。
將描述由通式2表達(dá)的喹喔啉衍生物的合成方法的實(shí)施方式。
首先，3，3’-二氨基苯等與4，4’-二溴芐基反應(yīng)以合成在其骨架中包含2，3-二(4-溴苯基)喹喔啉的2，2’，3，3’-四(4-溴苯基)-6，6’-二喹喔啉(化合物B)。之后，二芳基胺與化合物B反應(yīng)以用溴基取代二芳基胺基。因此，可獲得由通式2表達(dá)的喹喔啉衍生物。
[實(shí)施例1]在本實(shí)施例中將參考圖2描述三種發(fā)光元件(即，發(fā)光元件1、發(fā)光元件2和發(fā)光元件3)的制造方法以及這些元件的特性。
通過濺射在襯底551上形成包含硅的氧化銦錫以形成第二電極552。將第二電極552形成為具有110nm的厚度。此外，由玻璃制成的襯底用作襯底551。
接著，包含氧化鉬和TPAQn的層553通過氧化鉬和TPAQn的共同蒸鍍形成于第二電極552上。關(guān)于發(fā)光元件1，將氧化鉬-TPAQn的質(zhì)量比(即，氧化鉬∶TPAQn)調(diào)節(jié)成滿足0.5∶4。關(guān)于發(fā)光元件2，將氧化鉬-TPAQn的質(zhì)量比(即，氧化鉬∶TPAQn)調(diào)節(jié)成滿足1∶4。關(guān)于發(fā)光元件3，將氧化鉬-TPAQn的質(zhì)量比(即，氧化鉬∶TPAQn)調(diào)節(jié)成滿足2∶4。將用于每一個(gè)發(fā)光元件的層553的厚度設(shè)置成50nm。
接著，包含4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫NPB或α-NPD)通過NPB的真空蒸鍍來形成于層553上。將層554形成為具有10nm的厚度。
包含三(8-羥基喹啉合)鋁(縮寫Alq3)和香豆素6的層555通過Alq3和香豆素6的共同蒸鍍來形成于層554上。將Alq3-香豆素6質(zhì)量比調(diào)節(jié)為滿足1∶0.01。因此，香豆素6分散在Alq3中。將層555的厚度設(shè)置成40nm。此外，共同蒸鍍是從設(shè)置在一個(gè)處理室中的多個(gè)蒸發(fā)源同時(shí)進(jìn)行的蒸鍍法。
接著，包含Alq3的層556通過Alq3的真空蒸鍍來形成于層555上。將層556的厚度設(shè)置成10nm。
接著，包含TPAQn和鋰(Li)的第二層557通過TPAQn和鋰的共同蒸鍍來形成于層556上。將TPAQn-鋰的質(zhì)量比(即，TPAQn∶Li)調(diào)節(jié)為滿足1∶0.01使得TPAQn和鋰之間的摩爾比(即，TPAQn/Li)是1。將第二層557的厚度設(shè)置為10nm。
隨后，包含TPAQn和氧化鉬(VI)的第一層558通過TPAQn和氧化鉬的共同蒸鍍來形成于第二層557上。將TPAQn-氧化鉬的質(zhì)量比(即，TPAQn∶氧化鉬)設(shè)置成4∶2，使得TPAQn和氧化鉬之間的摩爾比(即，TPAQn/氧化鉬)是0.5。將第一層558的厚度設(shè)置為10nm。
接著，第一電極559通過鋁蒸鍍來形成于第一層558上。將第一電極的厚度設(shè)置成200nm。
如上所述，制造了本發(fā)明的發(fā)光元件。在每一個(gè)發(fā)光元件中，在本實(shí)施例中，第一層558在形成第二層557后形成。當(dāng)包含在第一層558中的雙極物質(zhì)和包含在第二層557中的雙極物質(zhì)相同時(shí)，用于該雙極物質(zhì)的蒸發(fā)源、相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電極接受能力的物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)分別設(shè)置在一個(gè)處理室中，且了連續(xù)地形成第一層558和第二層557。具體地，用于TPAQn的蒸發(fā)源和用于鋰的蒸發(fā)源以及用于氧化鉬的蒸發(fā)源被設(shè)置在一個(gè)處理室中，且TPAQn和鋰一起蒸鍍。在維持TPAQn可被蒸發(fā)的條件的同時(shí)，終止鋰的蒸發(fā)然后開始氧化鉬的蒸發(fā)?？梢源朔绞桨错樞蛐纬傻谝粚?58和第二層557。此外，連續(xù)形成的包含雙極物質(zhì)的層等價(jià)于包括含有相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)的第一區(qū)和含有相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)的第二區(qū)的一層。此外，第一區(qū)生成空穴，而第二區(qū)生成電子。
當(dāng)通過向其施加電壓使得第二電極552的電位高于第一電極559來使電流流過以上制造的每一個(gè)發(fā)光元件時(shí)，第一層558中生成的空穴注入到第一電極559中，同時(shí)第二層557中生成的電子注入到層556中?？昭◤牡诙姌O552注入到層553中。從第二電極552注入的空穴和從第二層557注入的電子在層555中重新組合，從而使得香豆素6發(fā)光。因此，層555用作發(fā)光層。此外，層553用作空穴注入層。層554用作空穴輸運(yùn)層。層556用作電子輸運(yùn)層。此外，包含在層556中的Alq3的電子親和力是2.62eV，包含在第二層557中的TPAQn的電子親和力是2.78eV。Alq3和TPAQn之間的電子親和力的差是0.16eV。
圖9示出本發(fā)明的發(fā)光元件的電壓-亮度特性，圖10示出其電流密度-亮度特性，而圖11示出其電壓電流特性。在圖9中，水平軸表示電壓(V)，而垂直軸表示亮度(cd/m2)。在圖10中，水平軸表示電流密度(mA/cm2)，而垂直軸表示亮度(cd/m2)。在圖11中，水平軸表示電壓(V)，而垂直軸表示電流(mA)。在圖9、10和11中，由實(shí)心三角形(▲)標(biāo)記的曲線指示發(fā)光元件1的特性，由空心圓(○)標(biāo)記的曲線指示發(fā)光元件2的特性，而由實(shí)心圓(●)標(biāo)記的曲線指示發(fā)光元件3的特性。
從圖9、10和11已知各個(gè)發(fā)光元件良好地工作。
將描述用于實(shí)施例1的TPAQn的制造方法。
首先，將10g(27.4mmol)4，4’-二溴芐基和3.5g(33.5mmol)鄰苯二胺投入茄形瓶中，然后在氯仿中進(jìn)行攪拌和回流8小時(shí)。接著，將混合物冷卻至室溫后，通過柱層析除去殘留的鄰苯二胺，獲得2，3-二(4-溴苯基)喹喔啉。
此外，在氮?dú)饬飨?，在一個(gè)三口燒瓶中投入由此獲得的4.40g(10.0mmol)2，3-二(4-溴苯基)喹喔啉，并溶解于75mL甲苯中。接著，向燒瓶中的溶液中加入0.22g(0.2mmol)Pd(dba)2、2.88g(30mmol)NaO-t-Bu和3.46g(20.4mmol)二苯胺。此外，向混合物加入1.8mL包含10重量％的三(叔丁基膦)的己烷溶液，并將該混合物在80℃加熱攪拌8小時(shí)。
接下來，混合物冷卻至室溫后，向混和物加入水以終止該反應(yīng)。之后，用氯仿進(jìn)行萃取產(chǎn)物。此外，在用飽和鹽水洗滌產(chǎn)物后，用MgSO4進(jìn)行干燥。此后，從氯仿重結(jié)晶，獲得2，3-二(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(縮寫TPAQn)(黃綠色晶體，產(chǎn)量2.7g(產(chǎn)率44％))。
上述合成的合成方案如下。
此外，由此獲得的TPAQn的降解溫度為411℃。此外，利用熱-重/差熱分析器(型號(hào)TG/DTA-320，Seiko Instruments Inc.)來進(jìn)行測(cè)定。
在襯底上形成包括氧化銦錫的層以具有110nm的厚度，并在其上形成包括TPAQn的800nm厚的層。同樣，在包括TPAQn的層上形成200nm厚的包括鋁的層。之后，利用渡越時(shí)間(TOF)技術(shù)分別測(cè)量TPAQn的空穴遷移率和電子遷移率。結(jié)果，已知了空穴遷移率是1×10-6cm2/Vs是而電子遷移率是1×10-5cm2/Vs。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，包括第一層；第二層；以及第三層，其中所述第一層、第二層和第三層被插入在相互面對(duì)的第一電極和第二電極之間，所述第一層包含其電子遷移率和空穴遷移率中的任一個(gè)與另外一個(gè)之比是100或更小的第一物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的第二物質(zhì)，所述第二層包含其電子遷移率和空穴遷移率中的任一個(gè)與另外一個(gè)之比是100或更小的第三物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第三物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的第四物質(zhì)，所述第三層包含發(fā)光物質(zhì)，順序地層疊所述第一層、第二層和第三層，所述第一層與所述第一電極接觸，所述第三層與所述第二電極接觸，以及當(dāng)將電壓施加到所述發(fā)光元件使得所述第二電極的電位高于所述第一電極的電位時(shí)，所述發(fā)光元件發(fā)光。
2.一種發(fā)光元件，包括第一層；第二層；以及第三層，其中所述第一層、第二層和第三層被插入在相互面對(duì)的第一電極和第二電極之間，所述第一層包含其電子遷移率和空穴遷移率中的任一個(gè)與另外一個(gè)之比是100或更小的第一物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的第二物質(zhì)，所述第二層包含其電子遷移率和空穴遷移率中的任一個(gè)與另外一個(gè)之比是100或更小的第三物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第三物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的第四物質(zhì)，所述第三層包含發(fā)光物質(zhì)，將所述第一層設(shè)置成比所述第二層更接近所述第一電極，將所述第三層設(shè)置成比所述第二層更接近所述第二電極，以及當(dāng)將電壓施加到所述發(fā)光元件使得所述第二電極的電位高于所述第一電極的電位時(shí)，所述發(fā)光元件發(fā)光。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述第一層包含所述第二物質(zhì)，使得所述第二物質(zhì)與第一物質(zhì)的摩爾比是大于等于0.5且小于等于2。
4.一種發(fā)光元件，包括第一層；第二層；以及第三層，其中所述第一層、第二層和第三層被插入在相互面對(duì)的第一電極和第二電極之間，所述第一層包含由通式1或通式2中的任一個(gè)表達(dá)的第一物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的第二物質(zhì)，所述第二層包含由通式1或通式2中的任一個(gè)表達(dá)的第三物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第三物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的第四物質(zhì)，所述第三層包含發(fā)光物質(zhì)，順序地層疊所述第一層、第二層和第三層，所述第一層與所述第一電極接觸，所述第三層與所述第二電極接觸，以及當(dāng)將電壓施加到所述發(fā)光元件使得所述第二電極的電位高于所述第一電極的電位時(shí)，所述發(fā)光元件發(fā)光。[通式1] (在通式1中，R1到R4各自獨(dú)立地表示氫或烷基?；蛘撸琑1和R2的鍵、R2和R3的鍵以及R3和R4的鍵分別表示芳香環(huán)。Ar1到Ar4各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。)[通式2] (在通式2中，Ar11到Ar14各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。)
5.一種發(fā)光元件，包括第一層；第二層；以及第三層，其中所述第一層、第二層和第三層被插入在相互面對(duì)的第一電極和第二電極之間，所述第一層包含由通式1或通式2中的任一個(gè)表達(dá)的第一物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的第二物質(zhì)，所述第二層包含由通式1或通式2中的任一個(gè)表達(dá)的第三物質(zhì)，以及相對(duì)于所述第三物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的第四物質(zhì)，所述第三層包含發(fā)光物質(zhì)，將所述第一層設(shè)置成比所述第二層更接近所述第一電極，將所述第三層設(shè)置成比所述第二層更接近所述第二電極，以及當(dāng)將電壓施加到所述發(fā)光元件使得所述第二電極的電位高于所述第一電極的電位時(shí)，所述發(fā)光元件發(fā)光。[通式1] (在通式1中，R1到R4各自獨(dú)立地表示氫或烷基?；蛘?，R1和R2的鍵、R2和R3的鍵以及R3和R4的鍵分別表示芳香環(huán)。Ar1到Ar4各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。)[通式2] (在通式2中，Ar11到Ar14各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。)
6.如權(quán)利要求4或5所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述第一物質(zhì)與所述第三物質(zhì)相同。
7.一種發(fā)光元件，包括第一層，它包含其電子遷移率和空穴遷移率中的任一個(gè)與另外一個(gè)之比是100或更小的第一物質(zhì)；以及第二層，它包含發(fā)光物質(zhì)，其中所述第一層和所述第二層被插入在相互面對(duì)的第一電極和第二電極之間，所述第一層包括含有相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的第二物質(zhì)的第一區(qū)、和含有相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的第三物質(zhì)的第二區(qū)，將所述第一區(qū)設(shè)置成比所述第二區(qū)更接近所述第一電極，以及當(dāng)將電壓施加到所述發(fā)光元件使得所述第二電極的電位高于所述第一電極的電位時(shí)，所述發(fā)光元件發(fā)光。
8.一種發(fā)光元件，包括第一層，它包含由通式1或通式2中的任一個(gè)表達(dá)的第一物質(zhì)；以及第二層，它包含發(fā)光物質(zhì)，其中所述第一層和所述第二層被插入在相互面對(duì)的第一電極和第二電極之間，所述第一層包括含有相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的第二物質(zhì)的第一區(qū)、和含有相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的第三物質(zhì)的第二區(qū)，將所述第一區(qū)設(shè)置成比所述第二區(qū)更接近所述第一電極，以及當(dāng)將電壓施加到所述發(fā)光元件使得所述第二電極的電位高于所述第一電極的電位時(shí)，所述發(fā)光元件發(fā)光。[通式1] (在通式1中，R1到R4各自獨(dú)立地表示氫或烷基。或者，R1和R2的鍵、R2和R3的鍵以及R3和R4的鍵分別表示芳香環(huán)。Ar1到Ar4各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。)[通式2] (在通式2中，Ar11到Ar14各自獨(dú)立地表示具有6至14個(gè)碳原子的芳基。)
9.如權(quán)利要求7或8所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述第一層包含所述第二物質(zhì)或所述第三物質(zhì)，使得所述第二物質(zhì)或所述第三物質(zhì)與所述第一物質(zhì)的摩爾比是0.5至2。
10.一種發(fā)光元件，包括第一層；第二層；以及第三層，其中所述第一層、第二層和第三層被插入在相互面對(duì)的第一電極和第二電極之間，所述第一電極利用具有大于或等于50％且小于或等于100％的反射率的導(dǎo)電材料來形成，所述第二電極利用可透過可見光的導(dǎo)電材料來形成，所述第一層包含其電子遷移率和空穴遷移率中的任一個(gè)與另外一個(gè)之比是100或更小的第一物質(zhì)、以及相對(duì)于所述第一物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的第二物質(zhì)，所述第二層包含其電子遷移率和空穴遷移率中的任一個(gè)與另外一個(gè)之比是100或更小的第三物質(zhì)、以及相對(duì)于所述第三物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的第四物質(zhì)，所述第三層包含發(fā)光層，并包括x層(x是任意的正整數(shù))，順序地層疊所述第一層、第二層和第三層，所述第一層與所述第一電極接觸，包括在所述第三層中的一層與所述第二層接觸，包括在所述第三層中的第x層與所述第二電極接觸，y層(y＜x，y是正整數(shù))被插入在所述發(fā)光層和所述第二層之間，當(dāng)將電壓施加到所述發(fā)光元件使得所述第二電極的電位高于所述第一電極的電位時(shí)，所述發(fā)光元件發(fā)光，以及調(diào)節(jié)所述第一層的厚度和所述第二層的厚度以滿足表達(dá)式1、表達(dá)式2和表達(dá)式3[表達(dá)式1]nidi+niidii+Σk=1ynkdk+njdj=(2m-1)λ4]]>[表達(dá)式2]0≤dj≤demi[表達(dá)式3]di≥dii其中，ni表x示所述第一層的折射率；di表示所述第一層的厚度；nii表示述第二層的折射率；dii表示所述第二層的厚度；nk表示所述發(fā)光層和所述第二層之間的諸層中的第k層(k是自然數(shù))的折射率；dk表示所述發(fā)光層和所述第二層之間的諸層中的第k層的厚度；nj表示所述發(fā)光層的折射率；dj表示從所述發(fā)光層和所述第一電極之間的界面到發(fā)光區(qū)的距離；λ表示從所述發(fā)光元件發(fā)出的光的波長；m表示任意的正整數(shù)；demi表示所述發(fā)光層的厚度。
11.一種發(fā)光裝置，其特征在于，像素部分包括如權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的發(fā)光元件。
12.一種電子裝置，其特征在于，顯示部分包括如權(quán)利要求11所述的發(fā)光元件。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種驅(qū)動(dòng)電壓隨發(fā)光時(shí)間的累積具有微小的增加的發(fā)光元件。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電阻隨膜厚的增加具有微小的增加的發(fā)光元件。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種發(fā)光元件包括在互相面對(duì)的第一電極和第二電極之間的第一層、第二層以及第三層。第一層被設(shè)置成比第二層更接近第一電極。第三層被設(shè)置成比第二層更接近第二電極。第一層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子接受能力的物質(zhì)。第二層包含雙極物質(zhì)和相對(duì)于該雙極物質(zhì)表現(xiàn)出電子施予能力的物質(zhì)。第三層包含發(fā)光物質(zhì)。
文檔編號(hào)G09F9/30GK101053093SQ20058003798
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者熊木大介, 瀨尾哲史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所