專利名稱：發(fā)光元件、發(fā)光器件和電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有其中多個層介于一對電極之間的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，并且尤其涉及可用作該多個層的至少一個層的層結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
采用來自電致發(fā)光元件(發(fā)光元件)的發(fā)光的發(fā)光器件吸引了作為顯示或照明用器件的注意。
作為用于發(fā)光器件中的發(fā)光元件，具有其中包含發(fā)光化合物的層介于一對電極之間的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件是公知的。
在這類發(fā)光元件中，一個電極充當(dāng)陽極，另一個電極充當(dāng)陰極。從陽極側(cè)注入的空穴和從陰極側(cè)注入的電子重新組合形成激發(fā)態(tài)分子，并且當(dāng)分子返回到基態(tài)時它們發(fā)光。
順便提及，在當(dāng)前迅速發(fā)展的各種信息處理器件中摻入的顯示器件中尤其非常需要減少功率消耗。為了實現(xiàn)該需要，正嘗試降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓?？紤]到商業(yè)化，增長發(fā)光元件的壽命以及降低驅(qū)動電壓是重要的，并且為了實現(xiàn)它，正在開發(fā)發(fā)光元件。
例如，在參考文獻(xiàn)1(日本專利特開No.H9-63771)中披露了一種通過使用具有高功函的金屬氧化物例如氧化鉬作為陽極而降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓的技術(shù)。另外，借助于參考文獻(xiàn)1中披露的技術(shù)，可以獲得增長壽命的效果。
然而，由于氧化鉬容易結(jié)晶，因此不能充分地減少發(fā)光元件由于結(jié)晶的故障數(shù)目。換句話說，由于氧化鉬結(jié)晶形成凸起部分并且喪失了平整度，因此容易出現(xiàn)短路并且有容易造成發(fā)光元件故障的問題。
發(fā)明披露 本發(fā)明的一個目的是提供一種可以減少由于化合物氧化或結(jié)晶的故障的發(fā)光元件。另外，本發(fā)明的一個目的是提供具有低驅(qū)動電壓并且能夠?qū)勖鲩L為比常規(guī)發(fā)光元件更長的發(fā)光元件。
本發(fā)明的發(fā)光元件的一個特征是包括多個層，該多個層包括在第一與第二電極之間包含發(fā)光物質(zhì)的層，其中上述多個層的至少一個層包含具有由以下通式(1)表示的咔唑骨架的化合物(咔唑衍生物)和相對于由以下通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)。
[化學(xué)式1]
(在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5可以是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的酰基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。) 通過采用以上結(jié)構(gòu)，即由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)共存于一個層中，由通式(1)表示的咔唑衍生物中的電子被相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)捕獲。換句話說，由通式(1)表示的咔唑衍生物被氧化并且產(chǎn)生空穴。
因此，“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”具有產(chǎn)生空穴的作用。
本發(fā)明的發(fā)光元件的一個特征是包括在第一與第二電極之間的多個層，其中該多個層包括含有發(fā)光物質(zhì)的層和至少一個具有產(chǎn)生空穴作用的層，并且該具有產(chǎn)生空穴作用的層包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)。
由于可以在“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”中產(chǎn)生空穴，因此通過提供“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”，可以將具有高功函的導(dǎo)電薄膜或具有低功函的導(dǎo)電薄膜用作含于第一或第二電極中的材料。
換句話說，在常規(guī)發(fā)光元件中，將具有高功函的導(dǎo)電薄膜用作陽極以將空穴從陽極注入含有發(fā)光物質(zhì)的層中。然而在本發(fā)明中，由于存在具有產(chǎn)生空穴作用的層，因此不必將具有高功函的導(dǎo)電薄膜用作陽極。
由于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”具有產(chǎn)生空穴的作用，因此提高了載體密度。由于結(jié)果是提高了導(dǎo)電性，因此驅(qū)動電壓極少改變，這取決于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”的厚度。因此，通過改變“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”的厚度，可以容易地調(diào)節(jié)含有發(fā)光物質(zhì)的層與第一或第二電極之間的距離。
換句話說，可以容易地調(diào)節(jié)發(fā)出的光通過其中的光程的長度(光程長度)以成為能夠有效地將光提取到外面或者提高提取到外面的光的色純度的長度。另外，通過將“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”增厚，可以降低第一電極的表面粗糙度，并且可以容易地防止電極之間短路。
另外，由于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”具有有利的導(dǎo)電率，因此其同樣具有優(yōu)良的傳輸空穴作用。
因此，本發(fā)明的發(fā)光元件的一個特征是包括在第一與第二電極之間的多個層，其中該多個層包括含有發(fā)光物質(zhì)的層和至少一個具有傳輸空穴作用的層，并且該具有傳輸空穴作用的層包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)。
另外，在上述多個結(jié)構(gòu)中本發(fā)明的發(fā)光元件的一個特征是在含有發(fā)光物質(zhì)的層與第一電極之間具有包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層，和具有其中當(dāng)施加電壓使得第一電極的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光的元件結(jié)構(gòu)。
另外，在上述多個結(jié)構(gòu)中本發(fā)明的發(fā)光元件的一個特征是在含有發(fā)光物質(zhì)的層與第二電極之間具有包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層，和具有其中當(dāng)施加電壓使得第一電極的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光的元件結(jié)構(gòu)。
另外，在上述多個結(jié)構(gòu)中本發(fā)明的發(fā)光元件的一個特征是在含有發(fā)光物質(zhì)的層與第一電極之間和在含有發(fā)光物質(zhì)的層與第二電極之間具有包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層，和具有其中當(dāng)施加電壓使得第一電極的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光的元件結(jié)構(gòu)。
作為相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)，可以給出金屬氧化物。
優(yōu)選在金屬氧化物當(dāng)中將周期表中4族-12族的任何過渡金屬的氧化物用作相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)。
由以上通式(1)表示的咔唑衍生物具有兩個三苯胺骨架。并且已知周期表中4族-8族的任何過渡金屬的氧化物例如氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)、氧化錸(ReOx)、氧化鈦(TiOx)、氧化鉻(CrOx)、氧化鋯(ZrOx)、氧化鉿(HfOx)或氧化坦(TaOx)尤其相對于該三苯胺骨架具有電子接受性能。
作為相對于由以上通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)，優(yōu)選使用周期表中4族-8族的過渡金屬的氧化物例如氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)、氧化錸(ReOx)、氧化鈦(TiOx)、氧化鉻(CrOx)、氧化鋯(ZrOx)、氧化鉿(HfOx)或氧化坦(TaOx)。
作為相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)，除了金屬氧化物之外，可以給出例如作為有機(jī)化合物的7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟喹啉并二甲烷(F4-TCNQ)、四氫醌等，或者作為無機(jī)化合物的FeCl3(氯化鐵(III))、AlCl3(氯化鋁)等。
在“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”中，具有電子接受性能的物質(zhì)與咔唑衍生物的合適摩爾比(＝具有電子接受性能的物質(zhì)/咔唑衍生物)為0.1-10，更優(yōu)選0.5-2。
通過將包含具有高載體注入性能的物質(zhì)的層、包含具有高載體傳輸性能的物質(zhì)的層等組合而形成上述多個層。如果多個層的結(jié)構(gòu)是其中在包含發(fā)光物質(zhì)的層中形成發(fā)光區(qū)域的結(jié)構(gòu)，換句話說其中載體在包含發(fā)光物質(zhì)的層中重新組合的結(jié)構(gòu)，則是可接受的?？梢匀Q于目的而適宜地選擇多個層的結(jié)構(gòu)。
包含發(fā)光物質(zhì)的層可以是單層或多層。在多層的情況下，當(dāng)至少一個層包含發(fā)光物質(zhì)時是可接受的。
本發(fā)明的發(fā)光元件可以具有這樣的結(jié)構(gòu)其中通過載體在包含發(fā)光物質(zhì)的層中重新組合而產(chǎn)生的光僅從第一或第二電極的一側(cè)上發(fā)到外面或者其中光從第一和第二電極上發(fā)到外面。
在從第一電極發(fā)光的情形中，第一電極由發(fā)光材料形成，并且在從第二電極發(fā)光的情形中，第二電極由發(fā)光材料形成。在從第一和第二電極發(fā)光的情形中，第一和第二電極均由發(fā)光材料形成。
另外，本發(fā)明的發(fā)光元件優(yōu)選形成于基材上，并且基材沒有特別限制。可以使用在常規(guī)發(fā)光元件中使用的基材，例如由玻璃、石英、透明塑料等制成的基材。
本發(fā)明的發(fā)光器件使用任一種上述發(fā)光元件作為象素或光源。
本發(fā)明的電子器件使用這樣的發(fā)光器件，該發(fā)光器件使用任一種上述發(fā)光元件作為象素用于顯示部分。
本發(fā)明的電子器件使用這樣的發(fā)光器件，該發(fā)光器件使用任一種上述發(fā)光元件作為光源用于顯示部分。
在本發(fā)明的發(fā)光元件中，通過在第一與第二電極之間使用包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層而形成多個層的至少一個層，可以解決當(dāng)陽極由金屬氧化物制成時產(chǎn)生的由于結(jié)晶造成發(fā)光元件故障的問題并且可以降低驅(qū)動電壓。
在本發(fā)明的發(fā)光元件中，由于甚至在將電壓施加到“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”上之前也進(jìn)行了電子轉(zhuǎn)移，因此“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”變成具有極高導(dǎo)電性的薄膜。因此，可以提供具有低驅(qū)動電壓和低功率消耗的電致發(fā)光元件。
另外，取決于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”的增厚，極少有增加驅(qū)動電壓的情形。
因此，可以防止“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”免于短路，因為可以在不增加電壓的情況下將該層增厚并且可以將光學(xué)設(shè)計最優(yōu)化。因此，可以提供具有高發(fā)光效率的高度可靠的電致發(fā)光元件。
另外，由于“包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的層”難以結(jié)晶，因此可以獲得具有極少由于層結(jié)晶的故障的電致發(fā)光元件。
附圖簡述 在附圖中

圖1表示本發(fā)明的發(fā)光元件的一個模式； 圖2表示本發(fā)明的發(fā)光元件的一個模式； 圖3表示本發(fā)明的發(fā)光元件的一個模式； 圖4表示本發(fā)明的發(fā)光元件的一個模式； 圖5表示本發(fā)明的發(fā)光元件的一個模式； 圖6表示本發(fā)明的發(fā)光元件的一個模式； 圖7是表示本發(fā)明的發(fā)光器件的一個模式的頂視圖； 圖8表示用于驅(qū)動裝在本發(fā)明的發(fā)光器件中的象素的電路的模式； 圖9表示包括在本發(fā)明的發(fā)光器件中的象素部分的模式； 圖10是表示驅(qū)動包括在本發(fā)明的發(fā)光器件中的象素的方法的框架圖； 圖11A-11C表示本發(fā)明的發(fā)光器件的橫截面的模式； 圖12表示本發(fā)明的發(fā)光器件的一個模式； 圖13A-13C表示使用本發(fā)明的電子器件的模式； 圖14表示使用本發(fā)明的照明器件； 圖15表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的熒光光譜； 圖16表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的UV-Vis吸收光譜； 圖17表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的1H NMR光譜； 圖18是用于本發(fā)明的咔唑衍生物的1H NMR光譜的放大圖； 圖19表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的熒光光譜； 圖20表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的UV-Vis吸收光譜； 圖21表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的1H NMR光譜； 圖22表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的13C NMR光譜； 圖23是用于本發(fā)明的咔唑衍生物的13C NMR光譜的放大圖； 圖24表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的熒光光譜； 圖25表示用于本發(fā)明的咔唑衍生物的UV-Vis吸收光譜； 圖26將PhCzmP2和氧化鉬的混合薄膜的吸收光譜與僅含PhCzmP2的薄膜的吸收光譜比較； 圖27將PhCzP2和氧化鉬的混合薄膜的吸收光譜與僅含PhCzP2的薄膜的吸收光譜比較； 圖28表示實施方案7中描述的元件的電流密度-亮度特征； 圖29表示實施方案7中描述的元件的電壓-亮度特征；和 圖30表示實施方案7中描述的元件的亮度-電流效率特征。
實施本發(fā)明的最好模式 下文中描述本發(fā)明的模式。注意本領(lǐng)域那些技術(shù)人員容易理解的是本發(fā)明可適用于各種模式并且可以作出形式和細(xì)節(jié)的各種改變，只要不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明將不受實施方案模式的以下描述限制。
[實施方案模式1] 參照圖1描述本發(fā)明的發(fā)光元件的模式。
圖1示出了其中第一層111、第二層112、第三層113、第四層114和第五層115介于第一電極101與第二電極102之間的發(fā)光元件。
該第一層是將由通式(1)表示的咔唑衍生物與相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)混合形成的層。由于該第一層具有產(chǎn)生空穴的作用，因此該第一層在下文中被稱為空穴產(chǎn)生層。第二層112是空穴傳輸層，第三層113是發(fā)光層，第四層114是電子傳輸層。第五層115是具有產(chǎn)生電子的層，在下文中稱為電子產(chǎn)生層。
當(dāng)將電壓施加到第一電極101和第二電極102上使得第一電極101的電勢高于第二電極102時，空穴從第一電極101側(cè)注入發(fā)光層113，并且電子從第二電極102側(cè)注入發(fā)光層113。然后，注入發(fā)光層113的空穴和電子重新組合。發(fā)光層113包含發(fā)光物質(zhì)，并且借助于通過重新組合產(chǎn)生的激發(fā)能將該發(fā)光物質(zhì)帶入激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)的發(fā)光物質(zhì)當(dāng)返回基態(tài)時發(fā)光。
另外，在空穴產(chǎn)生層111中，相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)與由通式(1)表示的咔唑衍生物的摩爾比值優(yōu)選為0.1-10，更優(yōu)選0.5-2(＝具有電子接受性能的物質(zhì)/咔唑衍生物)。
可以給出金屬氧化物作為相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)。在金屬氧化物中，優(yōu)選周期表中4族-12族的過渡金屬的氧化物，并且更優(yōu)選使用周期表中4族-8族的過渡金屬的氧化物例如氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)、氧化錸(ReOx)、氧化鈦(TiOx)、氧化鉻(CrOx)、氧化鋯(ZrOx)、氧化鉿(HfOx)或氧化坦(TaOx)。
另外，作為相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)，可以給出例如作為有機(jī)化合物的7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟喹啉并二甲烷(F4-TCNQ)、四氫醌等，或者作為無機(jī)化合物的FeCl3(氯化鐵(III))、AlCl3(氯化鋁)等以及金屬氧化物。
另外，可以使用一種或多種相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)。
通過在空穴產(chǎn)生層111中包含相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)和由通式(1)表示的咔唑衍生物，可以抑制空穴產(chǎn)生層111結(jié)晶并且可以減少元件由于結(jié)晶的故障數(shù)目。
在具有這類結(jié)構(gòu)的空穴產(chǎn)生層111中，由通式(1)表示的咔唑衍生物中的電子被具有電子接受性能的物質(zhì)捕獲。換句話說，由通式(1)表示的咔唑衍生物被氧化并且產(chǎn)生空穴。
發(fā)光層113包含發(fā)光物質(zhì)。上述發(fā)光物質(zhì)是指具有有利的發(fā)光效率、表現(xiàn)出預(yù)定波長的發(fā)光的物質(zhì)。發(fā)光層113可以僅由發(fā)光物質(zhì)形成。然而，在出現(xiàn)濃縮淬滅(quench)的情形中，該發(fā)光層優(yōu)選是其中將發(fā)光物質(zhì)分散在由具有比發(fā)光物質(zhì)更大能隙的物質(zhì)形成的層中的混合層。借助于通過分散而在發(fā)光層113中含有發(fā)光物質(zhì)，可以防止發(fā)光免于由于濃縮的淬滅。這里，能隙表示LUMO能級與HOMO能級之間的能隙。
發(fā)光物質(zhì)沒有特別限制，并且可以使用任何物質(zhì)，只要其具有有利的發(fā)光效率并且表現(xiàn)出預(yù)定波長的發(fā)光。
例如為了獲得紅色發(fā)光，可以將展現(xiàn)出在600nm-680nm下具有峰的發(fā)光光譜的以下物質(zhì)用作發(fā)光物質(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)乙烯基]-4H-吡喃(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)乙烯基]-4H-吡喃(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)乙烯基]-4H-吡喃(DCJTB)；periflanthen；2，5-二氰基-1，4-雙[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯；等等。
為了獲得綠色發(fā)光，可以將表現(xiàn)出在500nm-550nm下具有峰的發(fā)光光譜的物質(zhì)例如N，N’-二甲基喹吖(二)酮(DMQd)、香豆素6、香豆素545T或三(8-羥基喹啉合)鋁(Alq3)用作發(fā)光物質(zhì)。
為了獲得藍(lán)色發(fā)光，可以將表現(xiàn)出在420nm-500nm下具有峰的發(fā)光光譜的以下物質(zhì)用作發(fā)光物質(zhì)9，10-二(2-萘基)-叔丁基蒽(t-BuDNA)；9，9’-聯(lián)蒽；9，10-二苯基蒽(DPA)；9，10-雙(2-萘基)蒽(DNA)；雙(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基苯酚鎵(BGaq)；雙(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基苯酚鋁(縮寫B(tài)Alq)；等等。
除了上述發(fā)出熒光的物質(zhì)之外，還可以將發(fā)出磷光的以下物質(zhì)用作發(fā)光物質(zhì)例如雙[2-(3’，5’-雙(三氟甲基)苯基)吡啶根-N，C2]甲基吡啶銥(III)(Ir(CF3ppy)2(pic))；雙[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶根-N，C2]乙酰丙酮銥(III)(FIr(acac))；雙[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶根-N，C2]甲基吡啶銥(III)(FIr(pic))或三(2-苯基吡啶根-N，C2)銥(Ir(ppy)3)。
包括在發(fā)光層113以及發(fā)光物質(zhì)中并且用于使得發(fā)光物質(zhì)處于分散態(tài)的物質(zhì)沒有特別限制，并且考慮用作發(fā)光物質(zhì)的物質(zhì)的能隙等而適宜地選擇。
例如，可以將金屬絡(luò)合物例如雙[2-(2-羥基苯基)吡啶合]鋅(Znpp2)或雙[2-(2-羥基苯基)苯并噁唑合]鋅(Zn(BOX))等與發(fā)光物質(zhì)以及蒽衍生物例如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(t-BuDNA)、咔唑衍生物例如4，4’-雙(N-咔唑基)聯(lián)苯(CBP)或喹喔啉衍生物例如2，3-雙(4-二苯基氨基苯基)喹喔啉(TPAQn)或2，3-雙{4[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(NPADiBzQn)一起使用。
空穴傳輸層112是具有傳輸空穴作用的層，并且在該實施方案模式的發(fā)光元件中其具有將空穴從空穴產(chǎn)生層111傳輸?shù)桨l(fā)光層113的作用。通過提供空穴傳輸層112，可以增大空穴產(chǎn)生層111與發(fā)光層113之間的距離。因此，可以防止發(fā)光由于空穴產(chǎn)生層111中含有的金屬的淬滅。
該空穴傳輸層優(yōu)選通過使用具有高空穴傳輸性能的物質(zhì)形成，并且更詳細(xì)地，優(yōu)選通過使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的空穴遷移率的物質(zhì)形成。注意具有高空穴傳輸性能的物質(zhì)是指其中空穴具有比電子更高的遷移率并且空穴與電子的遷移率比值(＝空穴遷移率/電子遷移率)超過100的物質(zhì)。
作為能夠用于形成空穴傳輸層112的物質(zhì)的特定例子，可以給出4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(NPB)、4，4’-雙[N-(3-甲基萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(MTDATA)、4，4’-雙{N-[4-(N，N-二-間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯(DNTPD)、1，3，5-三[N，N-二(間甲苯基)氨基]苯(m-MTDAB)、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(TCTA)、酞菁(H2Pc)、酞菁銅(CuPc)、氧釩基酞菁(VOPc)等等。
電子傳輸層114是具有傳輸電子作用的層，并且在該實施方案模式的發(fā)光元件中其具有將電子從電子產(chǎn)生層115傳輸?shù)桨l(fā)光層113的作用。通過提供電子傳輸層114，可以增大第二電極102與發(fā)光層113之間的距離。因此，可以防止發(fā)光由于第二電極102中含有的金屬的淬滅。
該電子傳輸層優(yōu)選通過使用具有高電子傳輸性能的物質(zhì)形成，并且更詳細(xì)地，優(yōu)選通過使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的電子遷移率的物質(zhì)形成。注意具有高電子傳輸性能的物質(zhì)是指其中電子具有比空穴更高的遷移率并且電子與空穴的遷移率比值(＝電子遷移率/空穴遷移率)超過100的物質(zhì)。
作為能夠用于形成電子傳輸層114的物質(zhì)的特定例子，可以給出2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(PBD)、1，3-雙[5-(對-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(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(p-EtTAZ)、紅菲繞啉(BPhen)、bathocuproin(BCP)、4，4-雙(5-甲基苯并噁唑-2-基)芪(BzOs)等以及金屬絡(luò)合物例如三(8-羥基喹啉合)鋁(Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉合)鋁(Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]-喹啉合)鈹(BeBq2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基苯酚鋁(BAlq)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并噁唑根]鋅(Zn(BOX)2)和雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑合]鋅(Zn(BTZ)2)。
空穴傳輸層112和電子傳輸層114可以各自通過使用兩極物質(zhì)以及通過使用上述物質(zhì)形成。兩極物質(zhì)表示以下物質(zhì)當(dāng)將電子和空穴的載體遷移率彼此相比時，其中電子與空穴或空穴與電子的載體遷移率比值優(yōu)選為100或更小，更優(yōu)選10或更小。
作為兩極物質(zhì)，例如可以給出2，3-雙(4-苯基氨基苯基)喹喔啉(TPAQn)、2，3-雙{4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基}-二苯并[f，h]喹喔啉(TPADiBzQn)等等。在兩極物質(zhì)中，尤其優(yōu)選使用空穴或電子遷移率為1×10-6cm2/Vs或更大的物質(zhì)。另外，可以使用相同的兩極物質(zhì)形成空穴傳輸層112和電子傳輸層114。
電子產(chǎn)生層115是產(chǎn)生電子的層，并且可以將選自具有高電子傳輸性能的物質(zhì)和兩極物質(zhì)中的至少一種物質(zhì)與相對于這些物質(zhì)具有高給電子性能的物質(zhì)混合而形成該層。這里，在具有高電子傳輸性能的物質(zhì)和兩極物質(zhì)中，尤其優(yōu)選使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的電子遷移率的物質(zhì)。
作為具有高電子傳輸性能的物質(zhì)或兩極物質(zhì)，可以各自使用上述物質(zhì)。另外，作為具有給電子性能的物質(zhì)，可以使用選自堿金屬和堿土金屬，更詳細(xì)為鋰(Li)、鈣(Ca)、鈉(Na)、鉀(K)、鎂(Mg)等的物質(zhì)。此外，可以將選自堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物、堿金屬氮化物或堿土金屬氮化物、堿金屬氟化物或堿土金屬氟化物等，更詳細(xì)為氧化鋰(Li2O)、氧化鈣(CaO)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)、氧化鎂(MgO)、氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2)等的至少一種物質(zhì)用作具有給電子性能的物質(zhì)。
可以通過使用具有高功函的物質(zhì)例如金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)或鉭氮化物或者具有低功函的物質(zhì)例如鋁或鎂以及銦錫氧化物、含氧化硅的銦錫氧化物或者含2-20原子％氧化鋅的氧化銦而形成第一電極101。
如上所述，在本實施方案模式的發(fā)光元件中，可以不取決于物質(zhì)的功函而形成第一電極101。這是因為空穴產(chǎn)生層111被提供在第一電極101與發(fā)光層113之間。
可以通過使用具有高功函的物質(zhì)例如金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)或鉭氮化物或者具有低功函的物質(zhì)例如鋁或鎂以及銦錫氧化物、含氧化硅的銦錫氧化物或者含2-20原子％氧化鋅的氧化銦而形成第一電極102。
如上所述，在本實施方案模式的發(fā)光元件中，可以不取決于物質(zhì)的功函而形成第一電極102。這是因為電子產(chǎn)生層115被提供在第二電極102與發(fā)光層113之間。
注意盡管在該實施方案模式中描述了除了空穴產(chǎn)生層111和發(fā)光層113之外還包括空穴傳輸層112、電子傳輸層114等的發(fā)光元件，但發(fā)光元件的模式并不一定限于此。
例如，可以使用如圖3中所示包括電子注入層116代替電子產(chǎn)生層115的發(fā)光元件。電子注入層116是具有促進(jìn)電子從第二電極102注入電子傳輸層114的作用的層。
通過提供電子注入層116，第二電極102與電子傳輸層114之間的電子親合性差異減小；并且電子變得容易注入。電子注入層116優(yōu)選由電子親合性大于形成電子傳輸層114的物質(zhì)并且小于形成第二電極102的物質(zhì)的物質(zhì)，或者當(dāng)作為厚度1-2nm的薄膜提供在電子傳輸層114與第二電極102之間時能帶彎曲的物質(zhì)形成。
作為能夠用于形成電子注入層116的物質(zhì)的特定例子，可以給出無機(jī)物質(zhì)例如堿金屬、堿土金屬、堿金屬氟化物或堿土金屬氟化物，或者堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物。這些物質(zhì)是有利的，因為當(dāng)作為薄膜提供時它們使能帶彎曲。
另外，可以通過從以上物質(zhì)中選擇具有比用于形成電子傳輸層114的物質(zhì)更大電子親合性的物質(zhì)而將用于形成電子傳輸層114的物質(zhì)例如BPhen、BCP、p-EtTAZ或TAZ以及無機(jī)物質(zhì)用作形成電子注入層116的物質(zhì)。
換句話說，優(yōu)選形成電子注入層116以使得電子注入層116的電子親合性相對大于電子傳輸層114。注意在提供電子注入層116的情形中，第二電極102優(yōu)選由具有低功函的物質(zhì)例如鋁形成。
如圖4中所示，可以將空穴阻隔層117提供在發(fā)光層113與電子傳輸層114之間。空穴阻隔層117可以防止空穴通過發(fā)光層113流到第二電極102，并且提高了載體的再結(jié)合效率。此外，空穴阻隔層117可以防止在發(fā)光層113中產(chǎn)生的激發(fā)能移動到其他層例如電子傳輸層114。
空穴阻隔層117可以由具有比用于形成發(fā)光層113的物質(zhì)更大的電離電勢或激發(fā)能的物質(zhì)、選自能夠用于形成電子傳輸層114的物質(zhì)例如BAlq、OXD-7、TAZ和Bphen形成。
換句話說，只要空穴阻隔層117的電離電勢相對大于電子傳輸層114，則可以形成空穴阻隔層117。
類似地，可以在發(fā)光層113與空穴傳輸層112之間形成阻隔電子通過發(fā)光層113流到第一電極101的層。
本發(fā)明的實踐者可以適宜地決定是否提供空穴傳輸層112、電子傳輸層114等。這些層不一定提供，例如在即使當(dāng)沒有提供空穴傳輸層112或電子傳輸層114時也沒有造成例如由于金屬的淬滅缺陷的情形中。
如上所述的本實施方案模式的發(fā)光元件造成極少的驅(qū)動電壓變化，這取決于空穴產(chǎn)生層111的厚度。因此，通過改變空穴產(chǎn)生層111的厚度，可以容易地調(diào)節(jié)發(fā)光層113與第一電極101之間的距離。
換句話說，可以容易地調(diào)節(jié)發(fā)出的光通過其中的光程的長度(光程長度)以成為能夠有效地將光提取到外面或者提高提取到外面的光的色純度的長度。另外，通過將空穴產(chǎn)生層111增厚，可以降低第一電極101的表面粗糙度并且可以容易地防止電極之間短路。
另外，本實施方案模式的發(fā)光元件極少造成驅(qū)動電壓變化，這取決于電子產(chǎn)生層115的厚度。因此，通過改變電子產(chǎn)生層115的厚度，可以容易地調(diào)節(jié)發(fā)出的光通過其中的光程的長度(光程長度)。另外，通過將電子產(chǎn)生層115增厚，可以降低第二電極102的表面粗糙度并且可以容易地防止電極之間短路。
[實施方案模式2] 參照圖2描述本發(fā)明的發(fā)光元件的一個模式。
在圖2中示出了其中第一層213、第二層212和第三層211介于第一電極201與第二電極202之間的發(fā)光元件。該第一層213通過將電子傳輸層221、發(fā)光層222、空穴傳輸層223和空穴產(chǎn)生層224依次層壓而形成。第二層212產(chǎn)生電子，第三層211產(chǎn)生空穴。
這里，空穴產(chǎn)生層224比發(fā)光層222更近地提供在第一電極201側(cè)，并且電子傳輸層221比發(fā)光層222更近地提供在第二電極202側(cè)。當(dāng)將電壓施加在第一電極201和第二電極202上使得第一電極201的電勢高于第二電極202時，從第三層211上將空穴注入第二電極202。從第二層212上將電子注入第一層213并且從第一電極201上將空穴注入第一層213。注入第一層213的空穴和電子在發(fā)光層222中重新組合。發(fā)光層222含有發(fā)光物質(zhì)，并且該發(fā)光物質(zhì)借助于通過重新組合產(chǎn)生的激發(fā)能而變成激發(fā)態(tài)。當(dāng)返回到基態(tài)時，激發(fā)態(tài)的發(fā)光物質(zhì)發(fā)光。
第三層211和空穴產(chǎn)生層224是由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)的混合層。在第三層211和空穴產(chǎn)生層224中，由通式(1)表示的咔唑衍生物的電子被相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)捕獲。換句話說，由通式(1)表示的咔唑衍生物被氧化并且產(chǎn)生空穴。
第三層211和空穴產(chǎn)生層224各自優(yōu)選通過使用由通式(1)表示的咔唑衍生物中的空穴遷移率為1×10-6cm2/Vs或更大的咔唑衍生物形成。另外，在第三層211和空穴產(chǎn)生層224的每一個中，“相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)”與“由通式(1)表示的咔唑衍生物”的摩爾比值優(yōu)選為0.1-10，更優(yōu)選0.5-2(＝具有電子接受性能的物質(zhì)/咔唑衍生物)。另外，盡管具有電子接受性能的物質(zhì)沒有特別限制，但優(yōu)選使用金屬氧化物例如氧化鉬、氧化釩、氧化釕或氧化錸。通過包含有金屬氧化物和咔唑衍生物，可以抑制第三層211和空穴產(chǎn)生層224的結(jié)晶并且可以減少元件由于結(jié)晶的故障數(shù)目。
第二層212是產(chǎn)生電子的層，并且可以將選自具有高電子傳輸性能的物質(zhì)和兩極物質(zhì)中的至少一種物質(zhì)與相對于以上選擇的物質(zhì)具有給電子性能的物質(zhì)混合而形成。
這里，尤其優(yōu)選在具有高電子傳輸性能的物質(zhì)和兩極物質(zhì)中使用電子遷移率為1×10-6cm2/Vs或更大的物質(zhì)。作為具有高電子傳輸性能的物質(zhì)和兩極物質(zhì)，可以使用上述物質(zhì)的每一種。
另外，作為具有給電子性能的物質(zhì)，可以使用選自堿金屬和堿土金屬，更詳細(xì)為鋰(Li)、鈣(Ca)、鈉(Na)、鉀(K)、鎂(Mg)等中的物質(zhì)。另外，可以將堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物、堿金屬氮化物或堿土金屬氮化物、堿金屬氟化物或堿土金屬氟化物等，更詳細(xì)為氧化鋰(Li2O)、氧化鈣(CaO)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)、氧化鎂(MgO)、氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2)等用作具有給電子性能的物質(zhì)。
電子傳輸層221是具有傳輸電子作用的層，并且在該實施方案模式的發(fā)光元件中其具有將電子從第二層212傳輸?shù)桨l(fā)光層222的作用。通過提供電子傳輸層221，可以增大第二層212與發(fā)光層222之間的距離；因此，可以防止發(fā)光由于第二層212中含有的金屬的淬滅。該電子傳輸層優(yōu)選通過使用具有高電子傳輸性能的物質(zhì)形成，并且更詳細(xì)為優(yōu)選通過使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的電子遷移率的物質(zhì)形成。在實施方案模式1中描述的能夠用于形成電子傳輸層114的物質(zhì)的特定例子相應(yīng)地應(yīng)用于能夠用于形成電子傳輸層221的物質(zhì)的特定例子。
發(fā)光層222包含發(fā)光物質(zhì)。發(fā)光層222可以僅由發(fā)光物質(zhì)形成，然而在出現(xiàn)濃縮淬滅的情形中，發(fā)光層222優(yōu)選是其中將發(fā)光物質(zhì)分散在由比發(fā)光物質(zhì)具有更大能隙的物質(zhì)形成的層中的混合層。借助于通過分散而在發(fā)光層222中含有發(fā)光物質(zhì)，防止了發(fā)光免于由于濃縮的淬滅。注意實施方案模式1中描述的發(fā)光物質(zhì)相應(yīng)地應(yīng)用于該發(fā)光物質(zhì)。實施方案模式1中描述的包括在發(fā)光層113以及發(fā)光物質(zhì)中并且用于使發(fā)光物質(zhì)為分散態(tài)的物質(zhì)相應(yīng)地應(yīng)用于包括在發(fā)光層222以及發(fā)光物質(zhì)中并且用于使發(fā)光物質(zhì)為分散態(tài)的物質(zhì)。
空穴傳輸層223是具有傳輸空穴作用的層，并且在該實施方案模式的發(fā)光元件中其具有將空穴從空穴產(chǎn)生層224傳輸?shù)桨l(fā)光層222的作用。通過提供空穴傳輸層223，可以增大空穴產(chǎn)生層224與發(fā)光層222之間的距離；因此，可以防止發(fā)光由于空穴產(chǎn)生層224中含有的金屬的淬滅?？昭▊鬏攲?23優(yōu)選通過使用具有高空穴傳輸性能的物質(zhì)形成，并且更詳細(xì)地優(yōu)選通過使用具有1×10-6cm2/Vs或更大的空穴遷移率的物質(zhì)形成。在實施方案模式1中描述的能夠用于形成空穴傳輸層112的物質(zhì)的特定例子相應(yīng)地應(yīng)用于能夠用于形成空穴傳輸層223的物質(zhì)的特定例子。
可以通過使用具有高功函的物質(zhì)例如金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)或鉭氮化物或者具有低功函的物質(zhì)例如鋁或鎂以及銦錫氧化物、含氧化硅的銦錫氧化物或含2-20原子％氧化鋅的氧化銦而形成第一電極201。如上所述，在該實施方案模式的發(fā)光元件中，可以不取決于物質(zhì)的功函而形成第一電極201。這是因為空穴產(chǎn)生層224被提供在第一電極201與發(fā)光層222之間。
另外，可以通過使用具有高功函的物質(zhì)例如金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)或鉭氮化物或者具有低功函的物質(zhì)例如鋁或鎂以及銦錫氧化物、含氧化硅的銦錫氧化物或含2-20原子％氧化鋅的氧化銦而形成第二電極202。如上所述，在該實施方案模式的發(fā)光元件中，可以不取決于物質(zhì)的功函而形成第二電極202。這是因為第三層211和第二層212被提供在第二電極202與發(fā)光層222之間。
注意在該實施方案模式中描述了其中含有發(fā)光物質(zhì)的第一層213包括多個層，該多個層包括電子傳輸層221、發(fā)光層222、空穴傳輸層223和空穴產(chǎn)生層224的發(fā)光元件。然而，發(fā)光元件的模式并不一定限于此。
例如，可以使用如圖5中所示包括空穴注入層225而不是空穴產(chǎn)生層224的發(fā)光元件?？昭ㄗ⑷雽?25是具有促進(jìn)空穴從第一電極201注入空穴傳輸層223的作用的層。通過提供空穴注入層225，第一電極201與空穴傳輸層223之間的電離電勢差異減小，并且空穴變得容易注入。空穴注入層225優(yōu)選由電離電勢大于形成第一電極201的物質(zhì)并且小于形成空穴傳輸層223的物質(zhì)的物質(zhì)或者當(dāng)作為厚度1-2nm的薄膜提供在空穴傳輸層223與第二電極202之間時能帶彎曲的物質(zhì)形成。作為能夠用于形成空穴注入層225的物質(zhì)的特定例子，可以給出酞菁-基化合物例如酞菁(H2Pc)或酞菁銅(CuPc)、高分子量材料例如聚(亞乙基二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)等。優(yōu)選形成這樣的空穴注入層225使得空穴注入層225的電離電勢相對大于空穴傳輸層223。注意在提供空穴注入層225的情形中，第一電極201優(yōu)選由具有高功函的物質(zhì)例如銦錫氧化物形成。
如圖6中所示，可以將空穴阻隔層226提供在發(fā)光層222與電子傳輸層221之間?？昭ㄗ韪魧?26可以防止空穴通過發(fā)光層222流到第二電極202并且提高載體的重新組合效率。另外，空穴阻隔層226可以防止在發(fā)光層222中產(chǎn)生的激發(fā)能移動到其他層例如電子傳輸層221。
空穴阻隔層226可以由具有比用于形成發(fā)光層222的物質(zhì)更大電離電勢或激發(fā)能的物質(zhì)形成，該物質(zhì)選自能夠用于形成電子傳輸層211的物質(zhì)例如BAlq、OXD-7、TAZ和BPhen。換句話說，只要空穴阻隔層226的電離電勢相對大于電子傳輸層221，則可以形成阻隔層117。類似地，阻隔電子通過發(fā)光層222流到第一電極201的層可以形成于發(fā)光層222與空穴傳輸層223之間。
本發(fā)明的實踐者可以適宜地決定是否提供空穴傳輸層223、電子傳輸層221等。這些層不一定提供，例如在即使當(dāng)沒有提供空穴傳輸層223或電子傳輸層221時也沒有造成例如由于金屬的淬滅缺陷的情形中。
在上述發(fā)光元件中，含于第二層212中的具有高電子傳輸性能的物質(zhì)與在含于第一層213當(dāng)中與第二層212接觸的層中的物質(zhì)之間的電子親合性差值優(yōu)選為2eV或更小，更優(yōu)選1.5eV或更小。更詳細(xì)地，當(dāng)如同圖2中所示的發(fā)光元件那樣，第二層212和電子傳輸層221接觸時，含于第二層212中的具有電子傳輸性能的物質(zhì)與含于電子傳輸層221中的具有電子傳輸性能的物質(zhì)之間的電子親合性差值優(yōu)選為2eV或更小，更優(yōu)選1.5eV或更小。通過將第二層212連接在第一層213上，可以有效地將電子從第二層212注入第一層213。
如上所述的本發(fā)明發(fā)光元件極少造成驅(qū)動電壓變化，這取決于第三層211或空穴產(chǎn)生層224的厚度。因此，通過改變第三層211或空穴產(chǎn)生層224的厚度，可以容易地調(diào)節(jié)發(fā)光層222與第一電極201之間或者發(fā)光層222與第二電極202之間的距離。換句話說，可以容易地調(diào)節(jié)發(fā)出的光通過其中的光程的長度(光程長度)以成為能夠有效地將光提取到外面或者提高提取到外面的光的色純度的長度。另外，通過分別將第三層211或空穴產(chǎn)生層224增厚，可以減小第一電極201或第二電極202表面上的粗糙度，并且可以容易地防止電極之間的短路。
[實施方案模式3] 在本發(fā)明的發(fā)光元件中，可以減少由于化合物氧化或結(jié)晶的故障數(shù)目。通過將空穴產(chǎn)生層增厚，可以防止電極之間的短路。另外，通過改變空穴產(chǎn)生層的厚度，可以調(diào)節(jié)光程長度、可以提高光提取效率并且可以獲得具有優(yōu)良色純度的發(fā)光。因此，通過將本發(fā)明的發(fā)光元件用作象素，可以獲得極少具有由于發(fā)光元件故障的顯示缺陷并且可以提供具有有利顯示色彩的圖像的有利發(fā)光器件。另外，通過將本發(fā)明的發(fā)光元件用作光源，可以獲得可以伴隨著極少由于發(fā)光元件故障的缺陷而有利地進(jìn)行照明的發(fā)光器件。
本實施方案模式將參照圖7-11C描述具有顯示作用的發(fā)光器件的電路結(jié)構(gòu)和其的驅(qū)動方法。
圖7是從使用本發(fā)明的發(fā)光器件上方觀察的示意圖。在圖7中，象素部分6511、信號源-信號線驅(qū)動器電路6512、記錄口(writing gate)-信號線驅(qū)動器電路6513和擦除口(erasing gate)-信號線驅(qū)動器電路6514被提供在基材6500上。信號源-信號線驅(qū)動器電路6512、記錄口-信號線驅(qū)動器電路6513和擦除口-信號線驅(qū)動器電路6514各自通過配線組與作為外部輸出端的FPC(柔性印刷電路)6503相連。信號源-信號線驅(qū)動器電路6512、記錄口-信號線驅(qū)動器電路6513和擦除口-信號線驅(qū)動器電路6514各自從FPCs 6503接收視頻信號、時鐘信號、起始信號、復(fù)位信號等。印刷線路板(PWB)6504與FPCs 6503相連。注意驅(qū)動器電路部分不必如同上述象素部分6511那樣提供在同一基材上。例如，可以通過使用其上安裝有IC芯片(TCP)的布線圖的FPC等，將驅(qū)動器電路部分提供在基材的外面。
在象素部分6511中，多個以柱形延伸的信號源-信號線排列成行。電流-供應(yīng)線也排列成行。以行延伸的多個閘口-信號線在象素部分6511中排成列。另外，包括發(fā)光元件的多個電路排列在象素部分6511中。
圖8是表示操作一個象素的電路的圖。圖8中所示的電路包括第一晶體管901、第二晶體管902和發(fā)光元件903。
第一和第二晶體管901和902的每一個是包括柵電極、漏極區(qū)和源區(qū)的三端口元件，并且包括在漏極區(qū)與源區(qū)之間的溝道區(qū)域。充當(dāng)源區(qū)的區(qū)域和充當(dāng)漏極區(qū)的區(qū)域取決于晶體管的結(jié)構(gòu)、操作條件等而變化；因此，難以確定哪個區(qū)域充當(dāng)源區(qū)或漏極區(qū)。因此，在該實施方案模式中，充當(dāng)源區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域被表示為第一電極或第二電極。
提供閘口-信號(gate signal)線911和記錄口-信號線驅(qū)動器電路913以通過開關(guān)918彼此電連接或不連接。提供閘口-信號線911和擦除口-信號線驅(qū)動器電路914以通過開關(guān)919彼此電連接或不連接。提供信號源-信號(source signal)線912以通過開關(guān)920與信號源-信號線驅(qū)動器電路915或電源916電連接。第一晶體管901的閘口與閘口-信號線911電連接。第一晶體管的第一電極與信號源-信號線912電連接，而其的第二電極與第二晶體管902的柵電極電連接。第二晶體管902的第一電極與電流-供給管917電連接，而其的第二電極與包括在發(fā)光元件903中的一個電極電連接。另外，開關(guān)918可以包括在記錄口-信號線驅(qū)動器電路913中。開關(guān)919也可以包括在擦除口-信號線驅(qū)動器電路914中。另外，開關(guān)920也可以包括在信號源-信號線驅(qū)動器電路915中。
在象素部分中晶體管、發(fā)光元件等的排列沒有特別限制。例如，可以采用如圖9的頂視圖中所示的排列。在圖9中，第一晶體管1001的第一電極與信號源-信號線1004相連，而第一晶體管1001的第二電極與第二晶體管1002的柵電極相連。第二晶體管的第一電極與電流-供給管1005相連，并且第二晶體管1002的第二電極與發(fā)光元件的電極1006相連。閘口-信號線1003部分起到了第一晶體管1001的柵電極的作用。
接下來將描述驅(qū)動發(fā)光器件的方法。圖10是表示隨著時間流逝的幀工作的圖。在圖10中，橫向表示時間流逝，而縱向表示閘口-信號線的掃描階段的數(shù)目。
當(dāng)圖像顯示在本發(fā)明的發(fā)光器件上時，在顯示周期中重復(fù)進(jìn)行重寫操作和顯示操作。重寫操作的數(shù)目沒有特別限制；然而，重寫操作優(yōu)選每秒進(jìn)行約60次或更多，以使得看到顯示圖像的人不會感覺到圖像中的抖動。這里，一個圖像(一個幀)的重寫操作和顯示操作的周期被稱為一個幀周期。
如圖10中所示，一個幀被分成4個子幀501、502、503和504，包括記錄周期501a、502a、503a和504a以及保存周期501b、502b、503b和504b。被施加有用于發(fā)光的信號的發(fā)光元件在該保存周期期間發(fā)光。第一子幀501、第二子幀502、第三子幀503與第四子幀504的保存周期長度比滿足23∶22∶21∶20＝8∶4∶2∶1。這使得發(fā)光器件能夠展現(xiàn)出4-字節(jié)的灰度色標(biāo)。另外，字節(jié)和灰度色標(biāo)的數(shù)目并不限于在該實施方案模式中示出的那些。例如，為了實現(xiàn)8-字節(jié)的灰度色標(biāo)，一個幀可以包括8個子幀。
將描述一個幀的操作。首先在子幀501中，依次在第1行到最后一行中進(jìn)行記錄操作。因此，記錄周期的開始時間取決于每一行而變化。保存周期501b依次在其中記錄周期501a已經(jīng)終止的行中開始。在保存周期501b中，施加有用于發(fā)光的信號的發(fā)光元件保持為發(fā)光狀態(tài)。在其中保存周期501b已經(jīng)終止的行中，子幀501依次變成下一個子幀502。在子幀502中，記錄操作以與子幀501相同的方式依次在第1行到最后一行中進(jìn)行。上述操作重復(fù)進(jìn)行直到子幀504的保存周期504b并且然后終止。在子幀504終止操作時，開始下一個幀的操作。因此，每一子幀中的發(fā)光時間總和對應(yīng)于每一發(fā)光元件在一個幀中的發(fā)光時間。通過改變每一發(fā)光元件的發(fā)光時間并且將發(fā)光元件不同地組合在一個象素中，可以形成具有不同亮度和不同色度的各種顯示色彩。
當(dāng)意在于其中記錄周期已經(jīng)終止并且在終止記錄操作之前保存周期已經(jīng)開始直到如子幀504中的最后一行的行中強(qiáng)行終止保存周期時，優(yōu)選在保存周期504b之后提供擦除周期504c以強(qiáng)制終止發(fā)光。其中發(fā)光被強(qiáng)制終止的行不會發(fā)光一定的時間(該時間被稱為未發(fā)光時間504d)。在最后一行中終止記錄周期之后即刻，下一個子幀(或下一個幀)的記錄周期依次從第一行開始。這可以防止子幀504中的記錄周期免于與下一個子幀中的記錄周期重疊。
盡管在該實施方案模式中為了減小保存周期的長度而將子幀501-504排列，但它們不一定以該順序排列。例如，可以將子幀以保存周期長度上升的順序排列。作為選擇，可以將子幀以無規(guī)順序排列，這與保存周期的長度無關(guān)。另外，可以進(jìn)一步將這些子幀分成多個幀。換句話說，在提供同一視頻信號期間可以在幾個時間下進(jìn)行閘口-信號線的掃描。
將描述圖8中所示的在電路的記錄周期和擦除周期中的操作。
首先將描述記錄周期中的操作。在記錄周期中，第n行(n是自然數(shù))中的閘口-信號線911通過開關(guān)918與記錄口-信號線驅(qū)動器電路913電連接，并且不與擦除口-信號線驅(qū)動器電路914連接。信號源-信號線912通過開關(guān)920與信號源-信號線驅(qū)動器電路915電連接。在該情形中，將信號輸入在第n行(n是自然數(shù))中與閘口-信號線911連接的第一晶體管901的閘口，由此開啟第一晶體管901。在這時，在第一到最后一列中同時將視頻信號輸入信號源信號線中。另外，在每一列中從每一信號源-信號線中輸出的視頻信號彼此獨(dú)立。從信號源-信號線912中輸出的視頻信號通過與每一信號源-信號線相連的第一晶體管901輸入在第二晶體管902的柵電極中。在這時，取決于輸入在第二晶體管902中的信號而確定從電流-供給管917供到發(fā)光元件903的電流值。另外，取決于電流值而決定發(fā)光元件903發(fā)光還是不發(fā)光。例如，當(dāng)?shù)诙w管902是P-溝道類型時，發(fā)光元件903通過將低能級信號輸入第二晶體管902的柵電極而發(fā)光。另一方面，當(dāng)?shù)诙w管902是N-溝道類型時，發(fā)光元件903通過將高能級信號輸入第二晶體管902的柵電極而發(fā)光。
接下來將描述擦除周期中的操作。在擦除周期中，第n行(n是自然數(shù))中的閘口-信號線911通過開關(guān)919與擦除口-信號線驅(qū)動器電路914電連接，并且不與記錄口-信號線驅(qū)動器電路913連接。信號源-信號線912通過開關(guān)920與電源916電連接。在該情形中，通過將信號輸入與第n行中的閘口-信號線911連接的第一晶體管901的閘口中，第一晶體管901開啟。在這時，同時將擦除信號輸入第一到最后一行的信號源-信號線中。由信號源信號線912輸入的擦除信號通過與每一信號源-信號線連接的第一晶體管901輸入在第二晶體管902的柵電極中。在這時，從電流-供給管917供送到發(fā)光元件903的電流被輸入在第二晶體管902中的信號強(qiáng)行終止。這強(qiáng)制地使得發(fā)光元件903不發(fā)光。例如，當(dāng)?shù)诙w管902是P-溝道類型時，通過將高能級信號輸入第二晶體管902的柵電極中，發(fā)光元件903不發(fā)光。另一方面，當(dāng)?shù)诙w管902是N-溝道類型時，通過將低能級信號輸入第二晶體管902的柵電極中，發(fā)光元件903不發(fā)光。
另外，在擦除周期中通過上述操作將擦除信號輸入第n行(n是自然數(shù))。然而如上所述，第n行有時保持在擦除周期中而另一些行(被稱為第m行(m是自然數(shù)))處于記錄周期中。在該情形中，由于通過在同一列中使用信號源-信號線而必須將擦除信號輸入第n行并且必須將記錄信號輸入第m行，因此優(yōu)選進(jìn)行如下提及的操作。
在擦除周期中通過上述操作使發(fā)光元件903在第n行中終止發(fā)光之后即刻，閘口-信號線911和擦除口-信號線驅(qū)動器電路914立即彼此斷開，同時通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)920使信號源-信號線912與信號源-信號線驅(qū)動器電路915連接。當(dāng)信號源-信號線912和信號源-信號線驅(qū)動器電路915彼此連接時，閘口-信號線911和記錄口-信號線驅(qū)動器電路913彼此連接。將信號選擇性地從記錄口-信號線驅(qū)動器電路913輸入第m行的信號線中并且將第一晶體管開啟。同時從信號源-信號線驅(qū)動器電路915將記錄信號輸入第一到最后一列的信號源-信號線912中。取決于這些信號，發(fā)光元件在第m行中發(fā)光或不發(fā)光。
在如上所述那樣終止第m行中的記錄周期之后，擦除周期立即在第m+1行中開始。因此，閘口-信號線和記錄口-信號線驅(qū)動器電路913彼此斷開并且通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)920將信號源-信號線912與電源916連接。另外，閘口-信號線911和記錄口-信號線驅(qū)動器電路913彼此斷開，同時閘口-信號線與擦除口-信號線驅(qū)動器電路914連接。將信號選擇性地從擦除口-信號線驅(qū)動器電路914輸入第n+1行的閘口-信號線中以開啟第一晶體管，同時從電源916將擦除信號輸入。在以該方式終止第n+1行的擦除周期之后，記錄周期立即在第m行中開始。類似地，可以使擦除周期和記錄周期交替重復(fù)直到最后一行的擦除周期。
盡管在該實施方案模式中在第n行的擦除周期與第n+1行的擦除周期之間提供第m行的記錄周期，但本發(fā)明不限于此。可以在第n-1行的擦除周期與第n行的擦除周期之間提供第m行的記錄周期。
在該實施方案模式中，當(dāng)如同子幀504中那樣提供不發(fā)光周期504d時，重復(fù)進(jìn)行將擦除口-信號線驅(qū)動器電路914從一個閘口-信號線上斷開并且將記錄口-信號線驅(qū)動器電路913與另一個閘口-信號線連接的操作。這些操作可以在其中沒有特別提供不發(fā)光周期的幀中進(jìn)行。
[實施方案模式4] 將參照圖11A-11C的橫截面圖描述包括本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光器件的模式。
在圖11A-11C的每一個中，由虛線包圍的區(qū)域表示提供用于驅(qū)動本發(fā)明的發(fā)光元件12的晶體管11。本發(fā)明的發(fā)光元件12包括其中空穴產(chǎn)生層、電子產(chǎn)生層和含有發(fā)光物質(zhì)的層層壓在第一電極13與第二電極14之間的層15。通過穿透第一夾層絕緣薄膜16(圖11A和11C中的第一層16a、第二層16b和第三層16c以及圖11B中的第一層16a和第二層16b)的配線17，晶體管11的漏極和第一電極13彼此電連接。通過隔墻層18，發(fā)光元件12與提供在發(fā)光元件12附近的另一個發(fā)光元件隔開。在該實施方案模式中，將具有該結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的發(fā)光器件提供在基材10上。
在圖11A-11C的每一個中示出的晶體管11是其中柵電極被提供在與基材相對的半導(dǎo)體層一側(cè)上的頂柵型晶體管。另外，晶體管11的結(jié)構(gòu)沒有特別限制。例如，可以使用底柵型晶體管。在使用底柵型晶體管的情形中，可以使用其中在形成溝道的半導(dǎo)體層上形成保護(hù)膜的晶體管(溝道保護(hù)型)或者其中一部分形成溝道的半導(dǎo)體層具有低地形狀的晶體管(溝道蝕刻型)。注意參考數(shù)字21表示柵電極；22，閘口絕緣薄膜；23，半導(dǎo)體層；24，N-型半導(dǎo)體層；25，電極；和26，保護(hù)膜。
包括在晶體管11中的半導(dǎo)體層可以由結(jié)晶半導(dǎo)體、無定形半導(dǎo)體、半無定形半導(dǎo)體等的任一種形成。
半無定形半導(dǎo)體是如下所述的材料。半無定形半導(dǎo)體具有介于無定形結(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)，并且具有自由能穩(wěn)定的第三態(tài)。半無定形半導(dǎo)體進(jìn)一步包括具有短程序和晶格畸變的結(jié)晶區(qū)。尺寸為0.5nm-20nm的晶粒包括在至少部分半無定形半導(dǎo)體薄膜中。拉曼光譜轉(zhuǎn)移到小于520cm-1的波數(shù)側(cè)。通過X-射線衍射在半無定形半導(dǎo)體中觀察到衍射峰(111)和(220)，其被認(rèn)為衍生自硅晶格。為了終止不飽和鍵，半無定形半導(dǎo)體含有至少1原子％或更多的氫或鹵素。半無定形半導(dǎo)體也被稱為微晶半導(dǎo)體。半無定形半導(dǎo)體通過采用硅源氣體的輝光放電分解(等離子體CVD)而形成。關(guān)于硅源氣體，可以使用SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。還可以將硅源氣體用H2或H2和一種或多種選自He、Ar、Kr和Ne的稀有氣體元素的混合物稀釋。稀釋比被調(diào)節(jié)為1∶2-1∶1,000。壓力被調(diào)節(jié)在約0.1Pa-133Pa。電源頻率被設(shè)置在1MHz-120MHz，優(yōu)選13MHz-60MHz?？梢詫⒒募訜釡囟仍O(shè)置為300℃或更小，更優(yōu)選100℃-250℃。作為薄膜中含有的雜質(zhì)元素，優(yōu)選將大氣組分例如氧氣、氮?dú)饣蛱贾械碾s質(zhì)濃度調(diào)節(jié)為1×1020/cm3或更小。特別地，將氧濃度調(diào)節(jié)為5×1019/cm3或更小，優(yōu)選1×1019/cm3或更小。另外，將使用半無定形半導(dǎo)體的TFT(薄膜晶體管)的遷移率調(diào)節(jié)為約1m2/Vsec-10m2/Vsec。
作為結(jié)晶半導(dǎo)體層的特定例子，可以給出由單晶硅、多晶硅、硅鍺等制成的半導(dǎo)體層。這些材料可以通過激光結(jié)晶形成。例如，可以通過采用使用鎳等的固相生長方法結(jié)晶而形成這些材料。
當(dāng)半導(dǎo)體層由無定形物質(zhì)例如無定形硅制成時，優(yōu)選使用具有僅僅包括N-溝道晶體管作為晶體管11和其他晶體管(包括在用于驅(qū)動發(fā)光元件的電路中的晶體管)的電路的發(fā)光器件。除了由無定形物質(zhì)形成半導(dǎo)體層的情形之外，發(fā)光器件可以具有包括N-溝道晶體管和P-溝道晶體管的一種或兩種的電路。
第一夾層絕緣薄膜16可以包括如圖11A和11C中所示的多層或單層。在當(dāng)?shù)谝粖A層絕緣薄膜16包括多個層時的情形中，第一層16a由無機(jī)材料例如氧化硅或氮化硅制成。第二層16b由可以涂覆形成薄膜的丙烯酸、硅氧烷(其是具有由硅(Si)-氧(O)鍵形成的框架結(jié)構(gòu)，并且包括至少含氫的有機(jī)基團(tuán)(例如烷基或芳族烴)、氟基團(tuán)或者至少含氫的有機(jī)基團(tuán)和氟基團(tuán)兩者作為其的取代基的物質(zhì))，或者具有自整平性能的物質(zhì)例如氧化硅制成。第三層16c由含氬(Ar)的氮化硅薄膜制成。包括在每一層中的物質(zhì)不特別限于此，并且可以使用除了以上物質(zhì)之外的物質(zhì)。作為選擇，可以進(jìn)一步增加包含除了上述物質(zhì)之外的物質(zhì)的層。因此，可以通過使用無機(jī)材料和有機(jī)材料的一種或兩種形成第一夾層絕緣薄膜16。
隔墻層18的邊緣部分優(yōu)選具有其中曲率半徑連續(xù)變化的形狀。該隔墻層18通過使用丙烯酸、硅氧烷、抗蝕劑、氧化硅等形成。另外，隔墻層18可以由無機(jī)薄膜和有機(jī)薄膜的一種或兩種制成。
圖11A和11C各自示出了其中僅將第一夾層絕緣薄膜16夾在晶體管11與發(fā)光元件12之間的結(jié)構(gòu)。作為選擇，如圖11B中所示，可以在晶體管11與發(fā)光元件12之間提供第一夾層絕緣薄膜16(16a和16b)以及第二夾層絕緣薄膜19(19a和19b)。在如圖11B中所示的發(fā)光器件中，第一電極13穿透第二夾層絕緣薄膜19與配線17電連接。
如同第一夾層絕緣薄膜16那樣，第二夾層絕緣薄膜19可以包括多層或單層。夾層絕緣薄膜19a由可以涂覆形成薄膜的丙烯酸、硅氧烷(其是具有由硅(Si)-氧(O)鍵形成的框架結(jié)構(gòu)并且至少包括氫作為其的取代基的物質(zhì))，或者具有自整平性能的物質(zhì)例如氧化硅制成。夾層絕緣薄膜19b由含氬(Ar)的氮化硅薄膜制成。包括在第二夾層絕緣層19的每一層中的物質(zhì)不特別限于此，并且可以使用除了上述物質(zhì)之外的物質(zhì)。作為選擇，可以進(jìn)一步增加包含除了上述物質(zhì)之外的物質(zhì)的層。因此，可以通過使用無機(jī)材料和有機(jī)材料的一種或兩種形成第二夾層絕緣薄膜19。
當(dāng)在發(fā)光元件12中通過使用具有透光性能的物質(zhì)形成第一電極和第二電極時，如圖11A中的向外箭頭所示，光可以通過第一電極13和第二電極14發(fā)出。當(dāng)僅僅第二電極14由具有透光性能的物質(zhì)制成時，如圖11B中的向外箭頭所示，光可以僅通過第二電極14發(fā)出。在該情形下，第一電極13優(yōu)選由具有高反射率的材料制成或者優(yōu)選將由具有高反射率的材料制成的薄膜(反射膜)提供在第一電極13的下面。當(dāng)僅僅第一電極13由具有透光性能的物質(zhì)制成時，如圖11C的向外箭頭所示，光可以僅通過第一電極13發(fā)出。在該情形下，第二電極14優(yōu)選由具有高反射率的材料制成或者優(yōu)選將反射膜提供在第二電極14的上方。
另外，發(fā)光元件12可以具有其中當(dāng)施加電壓以使得第二電極14的電勢高于第一電極13的電勢時以其中發(fā)光元件12工作的方式提供層15的結(jié)構(gòu)，或者其中當(dāng)施加電壓以使得第二電極14的電勢低于第一電極13的電勢時以其中發(fā)光元件12工作的方式提供層15的結(jié)構(gòu)。在前一情形中，晶體管11是N-溝道晶體管，在后一情形中，晶體管11是P-溝道晶體管。
如上所述，在實施方案模式中描述了采用晶體管的發(fā)光元件的活性發(fā)光器件控制驅(qū)動。作為選擇，可以使用不需要提供驅(qū)動元件例如晶體管而驅(qū)動發(fā)光元件的鈍性發(fā)光器件。圖12是采用本發(fā)明制造的鈍性發(fā)光器件的例子的透視圖。在圖12中，在基材951上在電極952與電極956之間提供其中含有發(fā)光物質(zhì)的層、電子產(chǎn)生層和空穴產(chǎn)生層依次堆疊的層955。電極952的末端被絕緣層953覆蓋。隔墻層954提供在絕緣層953上。隔墻層954具有傾斜形狀，使得隔墻層954的一個側(cè)壁與另一側(cè)之間的距離朝著基材表面減小。換句話說，隔墻954的橫截面在窄的一側(cè)方向上表現(xiàn)為梯形，該梯形具有比上側(cè)(與絕緣層953表面平行并且不與絕緣層953接觸的一側(cè))更短的底部(與絕緣層953表面平行并且與絕緣層953接觸的一側(cè))。通過提供隔墻層954，可以防止發(fā)光元件由于靜電等的缺陷。注意圖12中示出的結(jié)構(gòu)是鈍性發(fā)光器件的例子，本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。還可以通過包括有用低驅(qū)動電壓操作的本發(fā)明發(fā)光元件伴隨著低的功耗而驅(qū)動鈍性發(fā)光器件。
[實施方案模式5] 使用本發(fā)明的發(fā)光元件作為象素的發(fā)光器件有利地伴隨著極少由于發(fā)光元件故障的顯示缺陷來顯示操作。因此，通過將這類發(fā)光器件用于顯示部分，可以獲得具有極少由于顯示缺陷的顯示圖像錯誤等的電子器件。另外，使用該發(fā)光元件作為光源的發(fā)光器件能夠伴隨著極少由于發(fā)光元件故障的缺陷而進(jìn)行照明。因此，通過使用這類發(fā)光器件作為照明部分例如后燈并且以該方式安裝本發(fā)明的發(fā)光器件，減少了其中由于發(fā)光元件的缺陷而局部形成黑暗部分的故障數(shù)目并且發(fā)光器件可以有利地進(jìn)行顯示。
圖13A-13C示出了在其每一個上安裝有使用本發(fā)明的發(fā)光器件的電子器件的例子。
圖13A示出了通過采用本發(fā)明制造的個人電腦，其包括主體5521、外殼5522、顯示部分5523、鍵盤5524等?？梢酝ㄟ^將如圖7中所示的發(fā)光器件摻入顯示部分上而完成個人電腦，該發(fā)光器件使用了本發(fā)明的發(fā)光元件作為象素。作為選擇，可以通過摻入發(fā)光器件作為后燈而完成個人電腦，該發(fā)光器件使用了本發(fā)明的發(fā)光元件作為光源。
特別地如圖14中所示，可以將其中液晶器件5512和發(fā)光器件5513設(shè)置在外殼5511與5514之間的照明器件作為顯示部分摻入。在圖14中，外輸入端5515連接在液晶器件5512中，并且發(fā)光器件5513包括使用本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光元件陣列5516和光導(dǎo)板5517。發(fā)光元件陣列5516包括一行或多行本發(fā)明的發(fā)光元件。通過光導(dǎo)板5517，從發(fā)光元件陣列5516發(fā)出的光從位于朝向液晶器件5512的側(cè)面上的光導(dǎo)板5517的整個表面對著液晶器件5512發(fā)出。
圖14中所示的發(fā)光器件5513包括發(fā)光元件陣列和光導(dǎo)板；然而，本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。例如，在不提供光導(dǎo)板的情況下，本發(fā)明的發(fā)光元件可以在較大面積上成型并且從發(fā)光元件發(fā)出的光可以在不使用光導(dǎo)板的情況下直接朝向液晶器件5512發(fā)出。
圖13B示出了通過采用本發(fā)明制造的電話機(jī)，其包括具有顯示部分5551的主體5552、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?？梢酝ㄟ^將包括本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光器件摻入其中作為顯示部分而完成電話機(jī)。
圖13C示出了通過采用本發(fā)明制造的電視機(jī)，其包括顯示部分5531、外殼5532、揚(yáng)聲器5533等。通過將包括本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光器件摻入其中作為顯示部分，可以完成獲得電視機(jī)。
如上所述，本發(fā)明的發(fā)光器件非常適合用于各種電子器件的顯示部分。注意電子器件并不限于上述器件并且可以是導(dǎo)航系統(tǒng)或其他的電子器件。
在這些電子器件當(dāng)中，僅僅描述了個人電腦作為使用本發(fā)明的發(fā)光元件作為光源的發(fā)光器件作為后燈摻入的例子；然而并不限于個人電腦，并且所有電子器件可以使用本發(fā)明的發(fā)光元件作為光源，只要在電子器件中使用后燈。
[實施方案1] 用于本發(fā)明的發(fā)光元件中的咔唑衍生物具有由上述通式(1)表示的結(jié)構(gòu)。參考字符R1具體是指氫；鹵元素例如氟或氯；氰基；烷基例如甲基、乙基、異丙基、環(huán)己基；鹵代烷基例如三氟甲基；烷氧基例如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、環(huán)己氧基；芳基例如苯基、萘基、蒽基；雜環(huán)殘基例如咪唑基、氧硫醇基、噻唑基等。參考字符R2-R5可以是指相同或不同的材料，并且具體是指氫；鹵元素例如氟或氯；氰基；烷基例如甲基、乙基、異丙基、環(huán)己基；烷氧基例如甲氧基、乙氧基、異丙氧基、環(huán)己氧基；酰基例如乙?；?、丙?；⒈；⒈郊柞；蜉刘；?；鹵代烷基例如三氟甲基；二烷基氨基例如二甲基氨基、二乙基氨基、二異丙基氨基；二芳基氨基例如二苯基氨基或咔唑基；雜環(huán)殘基例如咪唑基、氧硫醇基、噻唑基等。盡管給出了R1-R5的具體例子，但R1-R5不限于這些材料。
作為用于本發(fā)明的咔唑衍生物的具體例子，通過改變通式(1)的R1-R5的結(jié)構(gòu)，可以例如使用示于以下結(jié)構(gòu)式(2)-(76)中的咔唑衍生物等。然而，用于本發(fā)明的咔唑衍生物不限于這些結(jié)構(gòu)。
[化學(xué)式2]
[化學(xué)式3]
[化學(xué)式4]
[化學(xué)式5]
[化學(xué)式6]
[化學(xué)式7]
[化學(xué)式8]
[化學(xué)式9]
[化學(xué)式10]
[化學(xué)式11]
[化學(xué)式12]
[化學(xué)式13]
[化學(xué)式14]
[化學(xué)式15]
[化學(xué)式16]
[化學(xué)式17]
[化學(xué)式18]
[化學(xué)式19]
[化學(xué)式20]
[化學(xué)式21]
[化學(xué)式22]
[化學(xué)式23]
[化學(xué)式24]
[化學(xué)式25]
[化學(xué)式26]
[化學(xué)式27]
[化學(xué)式28]
[化學(xué)式29]
[化學(xué)式30]
[化學(xué)式31]
[化學(xué)式32]
[化學(xué)式33]
[化學(xué)式34]
[化學(xué)式35]
[化學(xué)式36]
[化學(xué)式37]
[化學(xué)式38]
[化學(xué)式39]
[化學(xué)式40]
[化學(xué)式41]
[化學(xué)式42]
[化學(xué)式43]
[化學(xué)式44]
[化學(xué)式45]
[化學(xué)式46]
[化學(xué)式47]
[化學(xué)式48]
[化學(xué)式49]
[化學(xué)式50]
[化學(xué)式51]
[化學(xué)式52]
[化學(xué)式53]
[化學(xué)式54]
[化學(xué)式55]
[化學(xué)式56]
[化學(xué)式57]
[化學(xué)式58]
[化學(xué)式59]
[化學(xué)式60]
[化學(xué)式61]
[化學(xué)式62]
[化學(xué)式63]
[化學(xué)式64]
[化學(xué)式65]
[化學(xué)式66]
[化學(xué)式67]
[化學(xué)式68]
[化學(xué)式69]
[化學(xué)式70]
[化學(xué)式71]
[化學(xué)式72]
[化學(xué)式73]
[化學(xué)式74]
[化學(xué)式75]
[化學(xué)式76]
[實施方案2] 在實施方案1中示出了用于本發(fā)明的咔唑衍生物的多個具體例子，并且可以采用多種反應(yīng)作為用于本發(fā)明的咔唑衍生物的合成方法。在本實施方案中，將描述作為用于本發(fā)明的咔唑衍生物的一種例子的由以上結(jié)構(gòu)式(56)表示的咔唑衍生物的合成的具體例子。用于本發(fā)明的在以上結(jié)構(gòu)式(56)中示出的咔唑衍生物的合成方法不限于以上例子。注意在下面示出在本實施方案中描述的由以上結(jié)構(gòu)(56)表示的咔唑衍生物的合成例子的合成方案。
[化學(xué)式77]
在氬氣氛中，將16.59g(30mmol)N-乙基-3，6-二溴咔唑和12.09g(66mmol)N-(3-甲基苯基)-N-苯胺溶于100ml脫水二甲苯中。然后，將5.7g(30mmol)碘化銅和22.8g(200mmol)反式-環(huán)己烷二胺加入二甲苯溶液，并且在160℃下攪拌30分鐘。在攪拌后，加入27.6g(130mmol)磷酸鉀，并且將混合物再攪拌9天。在攪拌并且冷卻至室溫后，加入300ml甲苯并且將沉淀濾出。將得到的濾液濃縮，將二乙醚加入濾液中并且將沉淀濾出。然后當(dāng)將甲醇加入得到的濾液中時，在燒杯壁面上沉淀出焦油狀物質(zhì)。將帶有焦油狀物質(zhì)的濾液保持靜止過夜，并且通過潷析除去液相得到焦油狀物質(zhì)。通過使用己烷∶氯仿(1∶2)的硅膠柱精制將該得到的焦油狀物質(zhì)精制，得到3，6-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-乙基咔唑(以上結(jié)構(gòu)式(56)；在下文中稱為EtCzmP2)，其是淺褐綠色粉末。通過在300℃的較高溫度和200℃的較低溫度下升華將得到的EtCzmP2精制。升華精制后的產(chǎn)率約為10％。
根據(jù)熱解重量-差示熱分析(TG-DTA)測量，發(fā)現(xiàn)得到的EtCzmP2的分解溫度為310℃。當(dāng)采用真空蒸發(fā)使EtCzmP2沉積時，可以形成均勻薄膜。
當(dāng)測量得到的EtCzmP2的薄膜和溶液(溶劑甲醇)的熒光光譜時，得到的熒光光譜分別在薄膜的情況下相對于激發(fā)波長(312nm)在435nm下具有最大峰，和在溶液的情況下相對于激發(fā)波長(290nm)在400nm下具有最大峰(圖15)。另外，當(dāng)測量得到的EtCzmP2的薄膜和溶液(溶劑甲醇)的UV-Vis吸收光譜時，在薄膜的情況下得到312nm的最大吸收波長，在溶液的情況下得到303nm的最大吸收波長(圖16)。
另外，通過光電子分光計AC-2(由Riken Keiki Co.，Ltd.制造)測量的HOMO能級值為-5.18eV。另外，通過將吸收光譜(圖16)的吸收界限值作為能隙加到HOMO能級值上而估算的LUMO能級值為-1.71eV。
[實施方案3] 在該實施方案中，將具體描述作為用于本發(fā)明的咔唑衍生物的一個例子的由上述結(jié)構(gòu)式(75)表示的咔唑衍生物的合成例子。
在本實施方案中，以與上述實施方案2中的相同方式使用原料12.03g(30mmol)N-苯基-3，6-二溴咔唑以得到3，6-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(在下文中稱為PhCzmP2)，其是由以上結(jié)構(gòu)式(75)表示的咔唑衍生物。通過在290℃的較高溫度和90℃的較低溫度下升華將得到的PhCzmP2精制。升華精制后的產(chǎn)率約為10％。
圖17示出了得到的PhCzmP2的1H NMR光譜，圖18示出了在圖17中由虛線包圍的區(qū)域(A)的放大圖。在圖17和18中，縱軸表示信號的相對強(qiáng)度，橫軸表示無量綱值δ，其是樣品與參考樣品之間的共振頻率差值除以振蕩器的頻率。
得到的PhCzmP2的1H NMR數(shù)據(jù)如下 1H NMR(300MHz，DMSO-d)δ＝3.31(s，6H)，6.74(s，2H)，6.75(d，j＝6.0，4H)，6.85-6.91(m，6H)，7.08(t，j＝7.8，2H)，7.15-7.20(m，6H)，7.33(d，j＝8.7，2H)，7.51(t，j＝7.2，1H)，7.58-7.68(m，4H)，7.91(s，2H). 發(fā)現(xiàn)得到的PhCzmP2的分解溫度為230℃。當(dāng)采用真空蒸發(fā)使PhCzmP2沉積時，可以形成均勻薄膜。
當(dāng)測量得到的PhCzmP2的薄膜和溶液(溶劑甲醇)的熒光光譜時，得到的熒光光譜在薄膜的情況下相對于激發(fā)波長(308nm)在430nm下具有最大峰，和在溶液的情況下相對于激發(fā)波長(320nm)在439nm下具有最大峰(圖19)。另外，當(dāng)測量得到的PhCzmP2的薄膜的UV-Vis吸收光譜時，得到308nm的最大吸收波長(圖20)。
另外，以與上述實施方案2中的相同方式測量的HOMO能級與LUMO能級的值分別為-5.40eV和-2.39eV。
[實施方案4] 在該實施方案中，將具體描述作為用于本發(fā)明的咔唑衍生物的一個例子的由上述結(jié)構(gòu)式(76)表示的咔唑衍生物的合成例子。
在本實施方案中，以與上述實施方案2中的相同方式使用原料12.03g(30mmol)N-苯基-3，6-二溴咔唑和12.18g(72mmol)二苯胺以得到3，6-雙(N，N-二苯基氨基)-9-苯基咔唑(在下文中稱為PhCzP2)，其是由以上結(jié)構(gòu)式(76)表示的咔唑衍生物。通過在270℃的較高溫度和175℃的較低溫度下升華將得到的PhCzP2精制。升華精制后的產(chǎn)率約為50％。圖21示出了得到的PhCzP2的1H NMR光譜，圖22示出了得到的PhCzP2的13C NMR光譜，圖23示出了在圖22中由虛線包圍的區(qū)域(A)的放大圖。在圖21-23中，縱軸表示信號的相對強(qiáng)度，橫軸表示無量綱值δ，其是樣品與真實樣品之間的共振頻率差值除以振蕩器的頻率。得到的PhCzP2的1H NMR和13C NMR數(shù)據(jù)如下 1H NMR(300MHz，DMSO-d)δ＝6.88-6.95(m，12H)，7.17-7.23(m，10H)，7.35(d，j＝4.5，6H)，7.56-7.69(m，5H)，7.97(s，2H) 13C NMR(75MHz，DMSO-d)δ＝111.1，119.4，121.6，122.0，123.6，126.4，126.8，127.8，129.3，130.2，136.7，138.2，139.9，148.0. 根據(jù)TG-DTA測量，發(fā)現(xiàn)得到的PhCzP2的分解溫度為365℃。當(dāng)采用真空蒸發(fā)使PhCzP2沉積時，可以形成均勻薄膜。
當(dāng)測量得到的PhCzP2的薄膜和溶液(溶劑二氯甲烷)的熒光光譜時，得到的熒光光譜在薄膜的情況下相對于激發(fā)波長(313nm)在429nm下具有最大峰，和在溶液的情況下相對于激發(fā)波長(315nm)在435nm下具有最大峰(圖24)。另外，當(dāng)測量得到的PhCzP2的薄膜和二氯甲烷溶液的UV-Vis吸收光譜時，在薄膜的情況下得到313nm的最大吸收波長，在溶液的情況下得到305nm的最大吸收波長(圖25)。
另外，以與上述實施方案2中的相同方式測量的HOMO能級與LUMO能級的值分別為-5.31eV和-2.57eV。
[實施方案5] 在該實施方案中，描述了形成包含在實施方案3中合成的由結(jié)構(gòu)式(75)表示的3，6-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PhCzmP2)和作為相對于PhCzmP2具有電子接受性能的物質(zhì)的氧化鉬的層的例子。
首先將玻璃基材固定在真空蒸發(fā)裝置中的基材夾具上。另外，將PhCzmP2和氧化鉬(VI)單獨(dú)放入不同電阻加熱的蒸發(fā)源中，并且在蒸發(fā)態(tài)中通過共蒸發(fā)形成包含PhCzmP2和氧化鉬的層。在這時，進(jìn)行共蒸發(fā)以使得PhCzmP2與氧化鉬的質(zhì)量比為4∶1。因此，PhCzmP2與氧化鉬的摩爾比為1.0∶1.1。換句話說，氧化鉬與作為咔唑衍生物的PhCzmP2的摩爾比值為1.1。注意將薄膜厚度調(diào)節(jié)為100nm。
圖26中的線A表示測量的以該方式形成的PhCzmP2和氧化鉬的混合薄膜的吸收光譜。為了比較，在圖26中由線B表示僅含PhCzmP2的薄膜(厚度90nm)的吸收光譜。注意在圖26中縱軸表示吸光率，橫軸表示波長。
從圖26中看出，在由參考字符A表示的混合薄膜的情況下可以觀察到不能在只有PhCzmP2的薄膜情況下看到的新吸收(圖26中由虛線包圍的部分)。這是因為電子轉(zhuǎn)移在PhCzmP2與氧化鉬之間進(jìn)行，并且推測來自PhCzmP2的電子被氧化鉬接受并且在PhCzmP2中產(chǎn)生空穴。
在該實施方案中形成的PhCzmP2和氧化鉬的混合薄膜中，固有地產(chǎn)生載體。因此，通過使用具有PhCzmP2和氧化鉬的混合薄膜的結(jié)構(gòu)作為發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，可以降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓。
[實施方案6] 在該實施方案中，描述了形成包含在實施方案4中合成的由結(jié)構(gòu)式(76)表示的3，6-雙(N，N-二苯基氨基)-9-苯基咔唑(PhCzP2)和作為相對于PhCzP2具有電子接受性能的物質(zhì)的氧化鉬的層的例子。
首先將玻璃基材固定在真空蒸發(fā)裝置中的基材夾具上。另外，將PhCzP2和氧化鉬(VI)單獨(dú)放入不同電阻加熱的蒸發(fā)源中，并且在蒸發(fā)態(tài)中通過共蒸發(fā)形成包含PhCzmP2和氧化鉬的層(PhCzP2和氧化鉬的混合薄膜)。在這時，進(jìn)行共蒸發(fā)以使得PhCzP2與氧化鉬的質(zhì)量比為4∶1。因此，PhCzP2與氧化鉬的摩爾比為1.0∶1.0。換句話說，氧化鉬與作為咔唑衍生物的PhCzP2的摩爾比值為1.0。注意將薄膜厚度調(diào)節(jié)為80nm。
圖27中的線A表示測量的以該方式形成的PhCzP2和氧化鉬的混合薄膜的吸收光譜。為了比較，在圖27中由線B表示僅含PhCzP2的薄膜(厚度90nm)的吸收光譜。注意在圖27中縱軸表示吸光率，橫軸表示波長。
從圖27中看出，在由線A表示的混合薄膜的情況下可以觀察到不能在只有PhCzP2的薄膜情況下看到的新吸收(圖27中由虛線包圍的部分)。這是因為電子轉(zhuǎn)移在PhCzP2與氧化鉬之間進(jìn)行，并且推測來自PhCzP2的電子被氧化鉬接受并且在PhCzP2中產(chǎn)生空穴。
在該實施方案中形成的PhCzP2和氧化鉬的混合薄膜中，固有地產(chǎn)生載體。因此，通過使用具有PhCzP2和氧化鉬的混合薄膜的結(jié)構(gòu)作為發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，可以降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓。
[實施方案7] 在該實施方案中，描述了使用包含在實施方案3中合成的由結(jié)構(gòu)式(75)表示的3，6-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PhCzmP2)和作為相對于PhCzmP2具有電子接受性能的物質(zhì)的氧化鉬的層作為圖1中的第一層(空穴產(chǎn)生層)111而制造發(fā)光元件的例子。
首先，在玻璃基材上形成厚度為110nm的包含氧化硅的銦錫氧化物(ITSO)作為第一電極101。ITSO通過濺射方法形成。第一電極101的大小為2mm×2mm。隨后，作為用于使發(fā)光元件成型于第一電極101上的預(yù)處理，將基材表面用多孔樹脂(一般而言由PVA(聚乙烯醇)、尼龍等制成)清洗、在200℃溫度下進(jìn)行熱處理1小時，并且進(jìn)行UV臭氧處理370秒。
隨后，形成厚度為40nm的包含PhCzmP2和氧化鉬的層(PhCzmP2和氧化鉬的混合薄膜)作為空穴產(chǎn)生層111。在這時，通過進(jìn)行共蒸發(fā)形成包含PhCzmP2和氧化鉬的層以使得PhCzmP2與氧化鉬的質(zhì)量比為4∶2。因此，PhCzmP2與氧化鉬的摩爾比為1.0∶2.1。換句話說，氧化鉬與作為咔唑衍生物的PhCzmP2的摩爾比值為2.1。
隨后，形成厚度為10nm的NPB作為空穴傳輸層112。在這些層壓薄膜上，形成厚度為40nm的Alq3和香豆素6的共蒸發(fā)薄膜作為發(fā)光層113。在這時，通過進(jìn)行共蒸發(fā)形成Alq3和香豆素6的共蒸發(fā)薄膜以使得Alq3與香豆素6的質(zhì)量比為1∶0.01。
另外，形成厚度為10nm的Alq3作為電子傳輸層114。然后形成厚度為30nm的Alq3和Li的共蒸發(fā)薄膜作為電子產(chǎn)生層115。在這時，通過進(jìn)行共蒸發(fā)形成Alq3和Li的共蒸發(fā)薄膜以使得Alq3與Li的質(zhì)量比為1∶0.01。最后，形成厚度為200nm的Al作為第二電極102以完成元件。注意空穴產(chǎn)生層111、空穴傳輸層112、發(fā)光層113、電子傳輸層114、電子產(chǎn)生層115和第二電極102全部通過使用電阻加熱的真空蒸發(fā)方法形成。
當(dāng)在以上述方式制造的發(fā)光元件的第一電極101與第二電極102之間施加7.6V的電壓時，可以獲得電流密度為10.5mA/cm2的電流和1000cd/m2的高亮度。發(fā)光是來自香豆素6的綠色發(fā)光。另外，圖28示出了該實施方案的發(fā)光元件的電流密度-亮度特征，圖29示出了電壓-亮度特征，圖30示出了亮度-電流效率特征。在圖28中，縱軸表示亮度L，橫軸表示電流密度J。在圖29中，縱軸表示亮度L，橫軸表示電壓V。在圖30中，縱軸表示電流效率η，橫軸表示亮度L。這些結(jié)果表明本實施方案的發(fā)光元件具有有利的特征。
[實施方案8] 在該實施方案中，描述了使用包含在實施方案3中合成的由結(jié)構(gòu)式(75)表示的3，6-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PhCzmP2)和作為相對于PhCzmP2具有電子接受性能的物質(zhì)的氧化鉬的層作為圖2中的第三層211和空穴產(chǎn)生層224而制造發(fā)光元件的例子。
首先，在玻璃基材上形成厚度為110nm的ITSO作為第一電極201。ITSO通過濺射方法形成。第一電極201的大小為2mm×2mm。隨后，作為用于使發(fā)光元件成型于第一電極201上的預(yù)處理，將基材表面用多孔樹脂(一般而言由PVA(聚乙烯醇)、尼龍等制成)清洗、在200℃溫度下進(jìn)行熱處理1小時，并且進(jìn)行UV臭氧處理370秒。
隨后，形成厚度為40nm的包含PhCzmP2和氧化鉬的層(PhCzmP2和氧化鉬的混合薄膜)作為空穴產(chǎn)生層224。在這時，通過進(jìn)行共蒸發(fā)形成包含PhCzmP2和氧化鉬的層以使得PhCzmP2與氧化鉬的質(zhì)量比為4∶2。因此，PhCzmP2與氧化鉬的摩爾比為1.0∶2.1。換句話說，氧化鉬與作為咔唑衍生物的PhCzmP2的摩爾比值為2.1。
隨后，形成厚度為10nm的NPB作為空穴傳輸層223。在這些層壓薄膜上，形成厚度為40nm的Alq3和香豆素6的共蒸發(fā)薄膜作為發(fā)光層222。在這時，通過進(jìn)行共蒸發(fā)形成Alq3和香豆素6的共蒸發(fā)薄膜以使得Alq3與香豆素6的質(zhì)量比為1∶0.01。
另外，形成厚度為10nm的Alq3作為電子傳輸層221。以該方式，在第一電極201上形成包括空穴產(chǎn)生層224、空穴傳輸層223、發(fā)光層222和電子傳輸層221的第一層213。
然后在電子傳輸層221上形成厚度為30nm的Alq3和Li的共蒸發(fā)薄膜作為產(chǎn)生電子的第二層212。在這時，通過進(jìn)行共蒸發(fā)形成Alq3和Li的共蒸發(fā)薄膜以使得Alq3與Li的質(zhì)量比為1∶0.01。隨后，形成厚度為20nm的包含PhCzmP2和氧化鉬的層(PhCzmP2和氧化鉬的混合薄膜)作為產(chǎn)生空穴的第三層211。在這時，通過進(jìn)行共蒸發(fā)形成包含PhCzmP2和氧化鉬的層以使得PhCzmP2與氧化鉬的質(zhì)量比為4∶2。因此，PhCzmP2與氧化鉬的摩爾比為1.0∶2.1。換句話說，氧化鉬與作為咔唑衍生物的PhCzmP2的摩爾比值為2.1。
最后，形成厚度為200nm的Al作為第二電極202以完成元件。注意空穴產(chǎn)生層224、空穴傳輸層223、發(fā)光層222、電子傳輸層221、第二層212、第三層211和第二電極102全部通過使用電阻加熱的真空蒸發(fā)方法形成。
當(dāng)在以上述方式制造的發(fā)光元件的第一電極201與第二電極202之間施加電壓時，可以獲得來自香豆素6的綠色發(fā)光，并且證實該發(fā)光元件有利地工作。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中該多個層包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，
其中該多個層的至少一個包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金屬氧化物，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
2.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
用于產(chǎn)生空穴的第二層，
其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金屬氧化物，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
3.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
用于傳輸空穴的第二層，
其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金屬氧化物，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
4.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中當(dāng)?shù)谝浑姌O的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
位于第一電極與第一層之間的第二層，其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金屬氧化物，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的酰基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
5.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，其中當(dāng)?shù)谝浑姌O的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光，其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
位于第二電極與第一層之間的第二層，其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金屬氧化物，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
6.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中當(dāng)?shù)谝浑姌O的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；
位于第一電極與第一層之間的第二層，和
位于第二電極與第一層之間的第三層，
其中第二層和第三層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
金屬氧化物，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
7.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中該多個層包括包含發(fā)光物質(zhì)的層，
其中該多個層的至少一個包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受來自咔唑衍生物的電子的物質(zhì)，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
8.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
用于產(chǎn)生空穴的第二層，
其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受來自咔唑衍生物的電子的物質(zhì)，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
9.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
用于傳輸空穴的第二層，其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受來自咔唑衍生物的電子的物質(zhì)，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
10.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，其中當(dāng)?shù)谝浑姌O的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光，其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
位于第一電極與第一層之間的第二層，其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受來自咔唑衍生物的電子的物質(zhì)，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
11.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中當(dāng)?shù)谝浑姌O的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；和
位于第二電極與第一層之間的第二層，其中該第二層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受來自咔唑衍生物的電子的物質(zhì)，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
12.一種發(fā)光元件，其包括
第一電極；
第二電極；和
位于第一電極與第二電極之間的多個層，
其中當(dāng)?shù)谝浑姌O的電勢高于第二電極時進(jìn)行發(fā)光，
其中該多個層包括
包含發(fā)光物質(zhì)的第一層；
位于第一電極與第一層之間的第二層，和
位于第二電極與第一層之間的第三層，其中第二層和第三層包含
由通式(1)表示的咔唑衍生物；和
用于接受來自咔唑衍生物的電子的物質(zhì)，并且
[化學(xué)式1]
其中在該式中，R1是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的雜環(huán)殘基，并且R2-R5是相同或不同的材料并且是指氫、鹵素、氰基、碳數(shù)1-20的烷基、碳數(shù)1-20的烷氧基、碳數(shù)1-20的?；?、碳數(shù)1-20的鹵代烷基、碳數(shù)1-20的二烷基氨基、碳數(shù)1-20的二芳基氨基、取代或未取代的雜環(huán)殘基，或咔唑基。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項的發(fā)光元件，其中金屬氧化物是周期表中4族-12族的任意過渡金屬的氧化物的一種或多種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項的發(fā)光元件，其中金屬氧化物是周期表中4族-8族的任意過渡金屬的氧化物的一種或多種。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項的發(fā)光元件，其中金屬氧化物是選自以下物質(zhì)的氧化物的一種或多種氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)、氧化錸(ReOx)、氧化鈦(TiOx)、氧化鉻(CrOx)、氧化鋯(ZrOx)、氧化鉿(HfOx)和氧化坦(TaOx)。
16.一種發(fā)光器件，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-15任一項的發(fā)光元件作為象素或光源。
17.一種電子器件，其包括根據(jù)權(quán)利要求16的發(fā)光器件。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種具有低驅(qū)動電壓并且能夠?qū)勖鲩L為比常規(guī)發(fā)光元件更長的發(fā)光元件。一個特征是包括多個層，該多個層包括在第一與第二電極之間包含發(fā)光物質(zhì)的層，其中該多個層的至少一個層包含由通式(1)表示的咔唑衍生物和相對于由通式(1)表示的咔唑衍生物具有電子接受性能的物質(zhì)。通過采用該結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)以上目的。
文檔編號C09K11/06GK101111948SQ200580047423
公開日2008年1月23日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者中島晴惠, 野村亮二, 安部寬子, 瀨尾哲史, 坂田淳一郎, 熊木大介, 池田壽雄 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所