專利名稱：發(fā)光元件、發(fā)光裝置和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流激勵型發(fā)光元件。本發(fā)明亦涉及具有發(fā)光元 件的發(fā)光裝置和電子裝置。更確切地說，本發(fā)明涉及一種具有長^f吏用 壽命的電流激勵型發(fā)光元件。此外，本發(fā)明亦涉及具有發(fā)光元件的發(fā) 光裝置和電子裝置。
背景技術(shù)：
然而，如非專利文獻(xiàn)中所揭示的那樣，空穴阻擋層耐用性差，而 發(fā)光元件使用壽命短。因此，發(fā)光元件需要具有長使用壽命?？紤]到 前述問題，本發(fā)明的一個目的就是提供一種具有長使用壽命的發(fā)光元 件。此外，本發(fā)明的另一個目的是提供具有長使用壽命的發(fā)光裝置和 電子裝置。
0011
作為勤勉研究的結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)提供用于控制載流子 運(yùn)動的層時，可以抑制載流子平衡隨時間的變化。因此，本發(fā)明人也 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以得到 一種具有長使用壽命的發(fā)光元件。本發(fā)明的另一方面是一種發(fā)光元件，其包括發(fā)光層和用于 控制第一電極和第二電極之間栽流子運(yùn)動的層，用于控制栽流子運(yùn)動 的層處于發(fā)光層和第二電極之間，用于控制載流子運(yùn)動的層包括第一 有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物，第 一有機(jī)化合物為具有電子傳輸性質(zhì) 的有機(jī)化合物，第二有機(jī)化合物為具有空穴傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物， 在用于控制栽流子運(yùn)動的層中，第一有機(jī)化合物的重量比例大于第二 有機(jī)化合物的重量比例，而當(dāng)施加電壓以使得第一電極的電勢高于第 二電極的電勢時，就可以4吏發(fā)光層發(fā)射光。
在上述結(jié)構(gòu)中，在第一有機(jī)化合物的最低空分子軌道能級和第二 有機(jī)化合物的最低空分子軌道能級之間的差優(yōu)選小于0.3 eV。另外， 第一有機(jī)化合物優(yōu)選為金屬絡(luò)合物，而第二有機(jī)化合物優(yōu)選為芳香胺 化合物。此外，在上述結(jié)構(gòu)中，發(fā)光層優(yōu)選具有電子傳輸性質(zhì)。更優(yōu) 選是，發(fā)光層包含第三有機(jī)化合物和第四有機(jī)化合物，第三有機(jī)化合 物的重量比例大于第四有機(jī)化合物的重量比例，而第三有機(jī)化合物具
有電子傳輸性質(zhì)。在這種情況下，第一有機(jī)化合物和第三有機(jī)化合物 的結(jié)構(gòu)優(yōu)選彼此不同。
0019
本發(fā)明的另一方面是一種發(fā)光元件，其包括發(fā)光層和用于在第一 電極和第二電極之間控制栽流子運(yùn)動的層，用于控制栽流子運(yùn)動的層
處于發(fā)光層和第一電極之間，用于控制載流子運(yùn)動的層包括第一有機(jī) 化合物和第二有機(jī)化合物，第一有機(jī)化合物為具有空穴傳輸性質(zhì)的有 機(jī)化合物，第二有機(jī)化合物為具有電子傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物，在用 于控制栽流子運(yùn)動的層中，第一有機(jī)化合物的重量比例大于第二有機(jī) 化合物的重量比例，而當(dāng)施加電壓以使得第一電極的電勢高于第二電 極的電勢時，就可以使發(fā)光層發(fā)射光。
-N，N，畫二苯基stylbene-4，4，畫二胺(縮寫YGA2S) 、 4國(9H-啼唑-9國 基)-4，-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(縮寫YGAPA)等。作為發(fā)射綠光 的發(fā)光材料，可以使用N-(9,10-二苯基國2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-呼唑國3誦 胺(縮寫2PCAPA) 、 N-[9，10-二(l，l，-聯(lián)苯-2-基)-2-蒽基-N，9-二苯 基-9H-^唑-3-胺(縮寫2PCABPhA ) 、 N-(9,10-二苯基-2-蒽 基)-N，N，，N，-三苯基-l，4-苯二胺(縮寫2DPAPA) 、 N-[9，10-二(l，l，-聯(lián)苯-2-基)-2-蒽基^^，，1\，-三苯基-1，4-亞苯基二胺(縮寫 2DPABPhA ) 、 1\-9，10-二(1，1，-聯(lián)苯-2-基)-1\-[4-(911-啼唑-9-基)苯基畫]\-苯基蒽-2-胺(縮寫2YGABPhA) 、 N，N，9-三苯基蒽-9-胺(縮寫 DPhAPhA)等。作為發(fā)射黃光的發(fā)光材料，可以使用紅熒烯、5,12-二(l，l，-聯(lián)苯-4-基)-6，ll-二苯基并四苯(縮寫B(tài)PT)等。作為發(fā)射紅 光的發(fā)光材料，可以使用N,N，N，，N，-四(4-甲基苯基)并四苯-5,ll-二胺 (縮寫p-mPhTD )、7，13-二苯基-N，N，N，，N，-四(4-甲基苯基)苊并[1，2國3
熒蒽-3，10-二胺(縮寫p-mPhAFD)等。
需要注意的是發(fā)光層可以具有其中具有高發(fā)光特性的上述物質(zhì) 分布于另一物質(zhì)中的結(jié)構(gòu)。作為其中分布了具有發(fā)光特性的物質(zhì)的材 料，可以使用許多種材料，但優(yōu)選使用一種物質(zhì)，其最低空分子軌道 能級(LUMO能級)高于具有發(fā)光特性的物質(zhì)的最低空分子軌道能級 而其最高占據(jù)分子軌道能級(HOMO能級)低于具有發(fā)光特性的物質(zhì) 的最高占據(jù)分子軌道能級。
0058
因為用于控制載流子運(yùn)動的層設(shè)在發(fā)光層和用作本實(shí)施方式中 陰極的第二電極之間，所以發(fā)光層優(yōu)選具有電子傳輸特性。即優(yōu)選電 子傳輸特性高于空穴傳輸特性。因此，優(yōu)選使用具有電子傳輸特性的 有機(jī)化合物作為其中分布了具有高發(fā)光特性的物質(zhì)的材料。確切地說， 可以使用下列材料金屬絡(luò)合物諸如三(8-羥基喹啉)鋁(IH)(縮寫 Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(111)(縮寫Almq3) 、 二(10-羥基苯 并[h]羥基喹啉)鈹(II)(縮寫B(tài)eBq2) 、 二(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基 苯酚合)鋁(III)(縮寫:BAlq) 、 二(8-羥基喹啉)鋅(11)(縮寫:Znq )、 二[2-(2-苯并噁唑基)苯酚鋅(11)(縮寫ZnPBO)、以及二[2-(2-苯并 蓉唑基)苯酚]鋅(II)(縮寫ZnBTZ);雜環(huán)化合物諸如2-(4-聯(lián)苯 基)_5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁唑(縮寫PBD) 、 1，3-二[5-(對-叔丁基 苯基)-l，3，4-噁唑基-2-基苯(縮寫OXD-7 ) 、 3-(4-聯(lián)苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-l，2，4-三唑(縮寫TAZ) 、 2，2，,2，，-(1，3，5-苯三基)三(1-苯基-lH-苯并咪唑)(縮寫TPBI)、向紅菲咯啉(縮寫B(tài)Phen)、 以及浴銅靈(縮寫B(tài)CP);或者稠合芳烴諸如9-[4-(10-苯基-9-蒽基) 苯基-9H-^唑(縮寫CzPA) 、 3，6-二苯基-9-4-(10-苯基-9-蒽基)苯 基I-9H-呼唑(縮寫:DPCzPA) 、 9，10-二(3，5-二苯基苯基)蒽(縮寫: DPPA) 、 9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫DNA)、 2叔丁基-9，10-二(4-苯基 苯基)蒽(縮寫t-BuDBA) 、 9，9，國二蒽基(縮寫B(tài)ANT)、 9，9，-(芪隱3，3，-
二基)二苯蒽(縮寫DPNS )、9，9，-(^-4，4，-二基)二苯蒽(縮寫DPNS2 )、 以及3，3，，3，，-(苯-l,3，5-三基)三芘(縮寫:TPB3)。0059
此外，可以使用多種材料作為其中分布了具有發(fā)光特性的物質(zhì)的 材料。例如，為了抑制晶化，可以額外添加用于抑制紅熒烯等物質(zhì)晶 化的物質(zhì)。此外，為了有效地給具有發(fā)光特性的物質(zhì)傳輸能量，可以 額外添加NPB、 Alq等。當(dāng)具有高發(fā)光特性的物質(zhì)分布于另一物質(zhì)中 的時候，可以抑制第三層213的晶化。另外，還可以抑制由于高濃度 的具有高發(fā)光特性的物質(zhì)引起的濃度淬滅。
例如，在現(xiàn)有的發(fā)光元件中不提供用于控制栽流子運(yùn)動的第四層 214，電子以電子運(yùn)動速率不被降低的狀態(tài)被注入到第三層213中，并 且電子到達(dá)了第三層213和第二層212之間的界面附近。因此，發(fā)光 區(qū)形成于第二層212和第三層213之間的界面附近。在這種情況下， 電子到達(dá)第二層212，并且可能使第二層212退化。由于到達(dá)第二層 212的電子的數(shù)量隨時間增加，載流子復(fù)合概率相應(yīng)隨時間減小，所 以使得元件使用壽命減少(亮度隨時間衰減)。
如上所述，本實(shí)施方式中第一有機(jī)化合物優(yōu)選為具有電子傳輸特 性的有機(jī)化合物。確切地說，可以使用金屬絡(luò)合物諸如Alq、 Almq3、 BeBq2、 Balq、 Znq、 ZnPBO和ZnBTZ;雜環(huán)化合物諸如PBD、 OXD國7、 TAZ、 TPBI、 Bphen和BCP;或者稠合芳烴諸如CzPA、 DPCzPA、 DPPA、 DNA、 t-BuDNA、 BANT、 DPNS、 DPNS2和TPB3。此外， 還可以使用高分子化合物，諸如聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-co-(吡啶 畫3，5-二基)(縮寫PF-Py)和聚[(9，9-二辛基芴-2,7-基)-co-(2,2，-聯(lián)吡啶 畫6，6，-二基)(縮寫PF-Bpy)。
作為第二有機(jī)化合物，優(yōu)選使用具有空穴傳輸特性的有機(jī)化合 物。確切地說，可以使用稠合芳烴諸如9，10-二苯基蒽(縮寫DPAnth ) 和6，12-二甲氧基-5，11-二苯基屈；芳香胺化合物諸如N，N-二苯基 國9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫CzAlPA) 、 4-(10陽 苯基-9-蒽基)三苯胺(縮寫DphPA) 、 N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基畫9-蒽基)苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫PCAPA) 、 N，9-二苯基-N-(4-[4-(10誦 苯基-蒽基)苯基苯基卜9H-咔唑-3-胺(縮寫PCAPBA) 、 N-(9，10-二 苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-^"唑-3-胺(縮寫2PCAPA ) 、 NPB (或
a-NPD) 、 TPD、 DFLDPBi和BSPB;或者包含氨基基團(tuán)的化合物諸 如香豆素7或香豆素30。此外，也可以使用高分子化合物諸如PVK、 PVTPA、 PTPDMA和Poly-TPD。 [0072
通過上述組合，抑制了電子從第一有機(jī)化合物到第二有機(jī)化合物 的運(yùn)動或者電子從第二有機(jī)化合物到第一有機(jī)化合物的運(yùn)動，這樣就 可以抑制用于控制載流子運(yùn)動的層中電子的運(yùn)動速率。通過將第二有 機(jī)化合物分散在第 一有機(jī)化合物中來形成用于控制載流子運(yùn)動的層； 因此，很難隨時間引起晶化或凝聚。因而，上述對電子運(yùn)動的抑制效 果很難隨時間發(fā)生變化，這樣載流子平衡就難以隨時間變化。這就使 發(fā)光元件的使用壽命得到了改善，換句話說，可靠性得到了改善。
如本實(shí)施方式中所示，當(dāng)被應(yīng)用于具有過量電子的發(fā)光層時，其 中用于控制載流子運(yùn)動的層被配備于發(fā)光層和作為陰極的第二電極之 間的結(jié)構(gòu)是特別有效的。例如，當(dāng)發(fā)光層具有電子傳輸特性而電子從 第二電極穿透發(fā)光層注入的概率可能隨時間增加時，應(yīng)用本實(shí)施方式 中的結(jié)構(gòu)將特別有效。
第二層412為包含具有高空穴傳輸特性的物質(zhì)的層，可以使用與 實(shí)施方式l中類似的物質(zhì)。 [0111
第三層413為用于控制載流子運(yùn)動的層。第三層413包含兩種以 上的物質(zhì)。在第三層413中，第一有機(jī)化合物的重量比例大于第二有 機(jī)化合物，并且第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物傳輸?shù)妮d流子極性 互不相同。在本實(shí)施方式中，將說明的一種情況是用于控制栽流子運(yùn) 動的層被配備于作為陽極的第一電極和發(fā)光層之間。即說明的情況是 用于控制載流子運(yùn)動的層配備于具有發(fā)光功能的第四層414和第一電 極402之間。
如果將用于控制載流子運(yùn)動的層配備于作為陽極的第一電極和 發(fā)光層之間，那么第一有機(jī)化合物優(yōu)選為具有空穴傳輸特性的有機(jī)化 合物，而第二有機(jī)化合物優(yōu)選為具有電子傳輸特性的有機(jī)化合物。即
第 一有機(jī)化合物優(yōu)選為 一種空穴傳輸特性高于電子傳輸特性的物質(zhì)。 第二有機(jī)化合物優(yōu)選為 一種電子傳輸特性高于空穴傳輸特性的物質(zhì)。
此外，第一有機(jī)化合物的最高占據(jù)分子軌道能級(HOMO能級)與第 二有機(jī)化合物的最高占據(jù)分子軌道能級(HOMO能級)之間的差優(yōu)選 小于0.3eV，如果小于0.2eV更好。即從熱動力學(xué)的角度來說，優(yōu)選 空穴作為栽流子在第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物之間容易運(yùn)動。 [0113
附圖8為本實(shí)施方式中用于控制栽流子運(yùn)動的層的概念視圖。附 圖8中，因為第一有機(jī)化合物422具有空穴傳輸特性，所以空穴很容 易被注入其中并且運(yùn)動到相鄰的另 一個第 一有機(jī)化合物。即空穴被注 入到第一有機(jī)化合物的速率和空穴從第一有機(jī)化合物中流出的速率(v) 都4艮高。
需要注意的是，在上述組合中，優(yōu)選組合作為第一有機(jī)化合物的 芳香胺化合物和作為第二有機(jī)化合物的金屬絡(luò)合物。芳香胺化合物具 有高的空穴傳輸特性以及相對小的偶極距，而金屬絡(luò)合物具有高的電
子傳輸特性以及大的偶極距。以這種方式，通過合成偶極距彼此相差 很大的物質(zhì)，使得上述對空穴運(yùn)動的抑制效果更加顯著。確切地說， 當(dāng)?shù)谝挥袡C(jī)化合物的偶極距值為Pi而第二有機(jī)化合物的偶極距值為 P2的時候，優(yōu)選滿足Pi/P2^ 3或者P^P2^ 0.33。例如芳香胺化合物
NPB的偶極距為0.86 debye，而金屬絡(luò)合物Alq的偶極距為9.40 debye。因而，當(dāng)具有空穴傳輸特性的有機(jī)化合物例如芳香胺化合物被 用作第一有機(jī)化合物而具有電子傳輸特性的有機(jī)化合物例如金屬絡(luò)合
物被用作第二有機(jī)化合物的時候，優(yōu)選滿足P^P2 S 0.33 。0125
第三層413中包含的第二有機(jī)化合物的發(fā)光顏色與第四層414中 包含的具有高發(fā)光特性物質(zhì)的發(fā)光顏色優(yōu)選為近似顏色。確切地說， 第二有機(jī)化合物的發(fā)射光鐠最高峰值的波長與具有高發(fā)光特性的物質(zhì) 的發(fā)射光鐠最高峰值的波長之間的差優(yōu)選在30nm以內(nèi)。當(dāng)差別在30 nm以內(nèi)的時候，第二有機(jī)化合物的發(fā)光顏色與具有高發(fā)光特性的物 質(zhì)的發(fā)光顏色就會為相似顏色。因而，即使當(dāng)由于電壓等的變化使第 二有機(jī)化合物發(fā)射光時，也能抑制發(fā)光顏色的改變。然而，第二有機(jī) 化合物不需要發(fā)光。
200710127179.7
說明書第36/59頁
在本實(shí)施方式中，因為用于控制載流子運(yùn)動的層被配備于發(fā)光層 和作為陽極的第一電極之間，所以發(fā)光層優(yōu)選具有空穴傳輸特性。即 優(yōu)選其空穴傳輸特性高于電子傳輸特性。如果發(fā)光層具有空穴傳輸特 性，那么通常在陰極和發(fā)光層之間配備空穴阻擋層以用來防止空穴穿 透發(fā)光層。然而，當(dāng)空穴阻擋功能隨時間退化時，復(fù)合區(qū)延伸到空穴 阻擋層內(nèi)部(或者電子傳輸層內(nèi)部)，并因此顯著降低了電流效率(換 句話說，亮度衰減)。另一方面，在本發(fā)明中因為空穴在陽極和發(fā)光 層(陽極側(cè))之間的運(yùn)動受到控制，所以即使空穴的平衡(例如，電 子相對空穴的數(shù)量或遷移率)或多或少損失了，但發(fā)光層中載流子復(fù) 合比也很難被改變，并且優(yōu)點(diǎn)在于亮度很難被降低。
如果配備用于控制載流子運(yùn)動的層以接觸發(fā)光層，那么用于控制 載流子運(yùn)動的層中的第一有機(jī)化合物與占據(jù)大部分發(fā)光層的第二有機(jī) 化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)選彼此不同。特別是如果發(fā)光層包含用于分散具有高 發(fā)光特性物質(zhì)的物質(zhì)(第三有機(jī)化合物)和具有高發(fā)光特性的物質(zhì)(第
四有機(jī)化合物)，那么第三有機(jī)化合物和第一有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)選 彼此不同。在這樣一個結(jié)構(gòu)中，從用于控制栽流子運(yùn)動的層到發(fā)光層 之間的載流子運(yùn)動(本實(shí)施方式中為空穴的運(yùn)動)也在第一有機(jī)化合 物和第三有機(jī)化合物和之間被抑制了，并且配備用于控制載流子運(yùn)動 的層的效果進(jìn)一步被增強(qiáng)。
然后，發(fā)光層2213形成于空穴傳輸層上。通過共蒸鍍9-[4-(10-苯基畫9-蒽基)苯基國9H-^唑(縮寫CzPA)和N國(9，10誦二苯基畫2誦蒽 基)-N，9-二苯基-9H-^唑-3-胺(縮寫2PCAPA )來形成厚度為30 nm 的發(fā)光層2213。這里，控制蒸鍍速率使得CzPA和2PCAPA的重量 比為1: 0.05 (=CzPA: 2PCAPA)。
然后，在發(fā)光層上沉積厚度為30 nm的三(8-羥基喹啉)鋁(111)(縮 寫Alq)。即與發(fā)光元件l不同，形成了不含2PCAPA只含Alq的 層。此后，在只含Alq的層上通過使用電阻加熱的蒸鍍法沉積向紅菲 咯啉(縮寫B(tài)Phen)來形成厚度為30 nm的電子傳輸層。
[0196
然后，在電子傳輸層上通過沉積氟化鋰(LiF)形成厚度為1 nm 的電子注入層。最后，通過使用電阻加熱的蒸鍍法沉積鋁來形成厚度 為200 nm的第二電極。從而形成了發(fā)光元件2。通過上述工藝得到的 參考發(fā)光元件2被放進(jìn)含有氮?dú)鈿夥盏氖痔资讲僮飨渲幸允拱l(fā)光元件 與大氣隔離開。
[0197
此后，測量參考發(fā)光元件2的工作特性。注意測量要在室溫(保 持為25。C的氣氛)下操作。參考發(fā)光元件2的發(fā)光顏色在亮度5000 cd/n^下位于CIE色度坐標(biāo)(x=0.29，y=0.64 );參考發(fā)光元件2的電
流效率為18 cd/A;并且與發(fā)光元件1相似它也發(fā)出源自2PCAPA的 綠光。然而，當(dāng)在初始亮度設(shè)為5000 cd/n^下進(jìn)行連續(xù)發(fā)光測試時， 如附圖21中所示亮度在260小時后衰減到初始亮度的75%。因此， 發(fā)現(xiàn)參考發(fā)光元件2的使用壽命比發(fā)光元件l短。因此，證明了應(yīng)用 本發(fā)明可以得到一種長使用壽命的發(fā)光元件。
[實(shí)施例2
[0198
在本實(shí)施例中，將結(jié)合附

圖16詳細(xì)說明本發(fā)明的發(fā)光元件。0199
(制造發(fā)光元件)
首先，含氧化硅的氧化銦-氧化錫通過濺射法被沉積在玻璃襯底 2201上，由此形成第一電極2202。注意第一電極2202的厚度為110 nm， 而電極面積為2 mm x 2mm。
[0200
然后，具有第一電極2202的村底被固定到真空蒸鍍裝置中的襯 底支架上并使得第一電極2202的表面朝下，之后壓力被減小到大約 10" Pa。然后，在第一電極2202上共蒸鍍4,4，-二[N-(l-萘基)-N-苯基 氨基聯(lián)苯(縮寫NPB)和氧化鉬(VI),由此形成了包含合成材料的 層2211?？刂普翦兯俾适沟脤?211的厚度為50 nm而NPB和氧化鉬 (VI)的重量比為4: 1 (=NPB:氧化鉬)。注意共蒸鍍法為一種蒸鍍 法，其中通過在處理裝置內(nèi)同時蒸鍍多個蒸鍍源來執(zhí)行蒸鍍。
0201
然后，通過使用電阻加熱的蒸鍍法沉積4，4，-二N-(l-萘基)-N-苯 基氨基聯(lián)苯(縮寫NPB)來形成厚度為10nm的空穴傳輸層2212。 之后，發(fā)光層2213形成于空穴傳輸層2212上。通過共蒸鍍9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基-9H-咔唑(縮寫CzPA)和N-(9，10-二苯基-2-蒽 基)-N，9-二苯基-9H-^唑-3-胺(縮寫2PCAPA )來形成厚度為30 nm 的發(fā)光層2213。這里，控制蒸鍍速率使得CzPA和2PCAPA的重量 比為1: 0.05 (-CzPA: 2PCAPA)。
[0202
然后，通過共蒸鍍?nèi)?8-羥基喹啉)鋁(HI)(縮寫Alq)和香豆素 30在發(fā)光層2213上形成厚度為10 nm的用于控制栽流子運(yùn)動的層 2214。這里，控制蒸鍍速率使得Alq與香豆素30的重量比為1: 0.005 (-Alq:香豆素30)。之后，在用于控制載流子運(yùn)動的層2214上通 過使用電阻加熱的蒸鍍法沉積向紅菲咯啉(縮寫B(tài)Phen)來形成厚 度為30 nm的電子傳輸層2215。
0203
然后，在電子傳輸層2215上通過沉積氟化鋰(LiF)形成厚度為 1 nm的電子注入層2216。最后，通過^f吏用電阻加熱的蒸鍍法沉積鋁 以形成厚度為200 nm的第二電極2204。從而形成了 一個發(fā)光元件3。 通過上述工藝得到的本發(fā)明的發(fā)光元件3被放進(jìn)含有氮?dú)鈿夥盏氖痔?式操作箱中以使發(fā)光元件與大氣隔離開。此后，測量發(fā)光元件3的工 作特性。注意測量要在室溫(保持為25。C的氣氛)下操作[0204
附圖22顯示了發(fā)光元件3的電流密度與亮度關(guān)系特性圖。附圖 23顯示了發(fā)光元件3的電壓與亮度關(guān)系特性圖。附圖24顯示了發(fā)光 元件3的亮度與電流效率關(guān)系特性圖。附圖25顯示了發(fā)光元件3由1 mA電流驅(qū)動時的發(fā)射光鐠。發(fā)光元件3的發(fā)光顏色在亮度5000 cd/m2 下位于CIE色度坐標(biāo)(x=0.28，y=0.65 ),并得到了源自2PCAPA的綠 光。另外，亮度5000cd/m"下發(fā)光元件1的電流效率和驅(qū)動電壓分別 為18 cd/A和3.5 V。
[0205
特性測量舉例I
在本方案中，被用于實(shí)施例1和2制造的發(fā)光元件1和2中用于 控制栽流子運(yùn)動的層的三(8-羥基喹啉)鋁(in)(縮寫Alq) 、 N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-呻唑基-3-胺(縮寫2PCAPA)以及 香豆素30的還原反應(yīng)特性通過伏安法(CV )測量。此夕卜，Alq、2PCAPA 和香豆素的LUMO能級由測量結(jié)果測定。注意電化學(xué)分析儀(由BAS
Inc.制造的ALS 600A或600C型)可被用于測量。0206
作為一種伏安法里使用的溶液，使用脫水二甲基甲酰胺(DMF, 由Sigma-Aldrich Inc.制造，99.8%,產(chǎn)品目錄號22705-6 )作為溶劑， 并用四正丁基高氯酸銨(n-Bu4NC104，由Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制造，產(chǎn)品目錄號T0836)作為支持電解質(zhì)溶解于溶劑中，使 得四正丁基高氯酸銨的濃度為100mmol/L。然后，要測量的物體也被 溶解于溶劑中使其濃度為1 mmol/L。另外，鉑電極(PTE鉑電極， BAS Inc.的產(chǎn)品)被用作工作電極；柏電極(VC-3 Pt對置電極(5cm )， 由BAS Inc.制造)被用作輔助電極；而Ag/Ag+電極(RE5非水溶劑參 考電極，由BASInc.制造)被用作參考電極。注意測量在室溫下(20 到25'C )進(jìn)行操作。
0207
(計算參考電極相對于真空能級的勢能)
首先，計算實(shí)施例2中使用的參考電極(Ag/Ag+電極)相對于真 空能級的勢能(eV)。即計算Ag/Ag+電極的費(fèi)米能級。已知甲醇中二 茂鐵的氧化還原電位相對標(biāo)準(zhǔn)氫電極(參考Christian R. Goldsmith et al"J. Am. Chem.Soc"Vol.l24，No.l，pp.83-96，2002 ) 為+0.610 Vvs.SHE。另一方面，當(dāng)甲醇中二茂鐵的氧化還原電位使用實(shí)施例2 中的參考電極計算時，結(jié)果為+0.20 V[vs. Ag/Ag+。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例 2中使用的參考電極的勢能比標(biāo)準(zhǔn)氫電極低0.41 [eV。
[0208
這里，已知標(biāo)準(zhǔn)氫電極相對于真空能級為-4.44 eV (參考 Toshihiro Ohnishi and Tamami Koyama， High molecular EL material Kyoritsu sh叩pan， pp.64-67 )。因而，實(shí)施例2中使用的參考電極相 對真空能級的勢能可確定為-4.44-0.41 = -4.85 [eV。
[0209
(測量示例1: Alq)
在測量示例1中，Alq的還原反應(yīng)特性通過伏安法(CV )來觀察。掃描速率定為0.1V/sec。附圖26顯示了測量結(jié)果。注意還原反應(yīng)特性 的測量操作步驟為先在范圍(1) -0.69V到-2.40V內(nèi)掃描工作電極的電 位，然后是范圍(2)-2.40V到-0.69V。 [0210
如附圖26中所示，可以看到還原峰值電勢Epc為-2.20V而氧化 峰值電勢Epa為-2.12V。因此，半波電勢(在Epc和Epa之間的中間電 勢)可確定為-2.16V。這表明Alq可以被-2.16Vvs. Ag/Ag+的電能還 原，而這個能量相當(dāng)于LUMO能級。這里，本測量示例中使用的參 考電極相對于真空能級的勢能為上述的-4.85 [eV。因此，Alq的LUMO 能級可確定為-4.85 - (-2.16) = -2.69eV。
[0211
(測量示例2: 2PCAPA)
在測量示例2中，2PCAPA的還原反應(yīng)特性通過伏安法(CV) 來觀察。掃描速率定為0.1V/sec。附圖27顯示了測量結(jié)果。注意還原 反應(yīng)特性的測量操作步驟為先在范圍(l) -0.41 V到-2.50V掃描工作電 極的電位，然后是范圍(2) -2.50V到-0.41V。如附圖27中所示，可以 看到還原峰值電勢Epe為-2.21V而氧化峰值電勢Epa為-2.14V。
[0212
因此，半波電勢(在Epc和Epa之間的中間電勢)可確定為-2.18V. 這表明2PCAPA可以被一個-2.18V[vs. Ag/Ag+的電能還原，而這個能 量相當(dāng)于LUMO能級。這里，本測量示例中使用的參考電極相對于 真空能級的勢能為上述的-4.85 [eV。因此，2PCAPA的LUMO能級 可確定為-4.85-(-2.18) = -2.67 [eV。注意當(dāng)比較由上述方法計算得出 的Alq和2PCAPA的LUMO能級時，可以發(fā)現(xiàn)2PCAPA的LUMO 能級比Alq的LUMO能級低0.02 [eV。因此，Alq和2PCAPA非常 適合被用作用于控制載流子運(yùn)動的層。
[0213
(測量示例3:香豆素30)
在測量示例3中，香豆素的還原反應(yīng)特性通過伏安法(CV)來
觀察。掃描速率定為0.1V/sec。附圖28顯示了測量結(jié)果。注意還原反 應(yīng)特性的測量操作步驟為先在范圍(1) -0.2IV到-2.30V掃描工作電極 的電位，然后是范圍(2) -2.30￥到-0.21￥。如附圖28中所示，可以看 到還原峰值電勢Epe為-2.07V而氧化峰值電勢Epa為-1.99V。 [0214
因此，半波電勢(在Epc和Epa之間的中間電勢)可確定為-2.03V。 這表明香豆素30可以被-2.03V[vs. Ag/Ag+的電能還原，而這個能量相 當(dāng)于LUMO能級。這里，本測量示例中使用的參考電極相對于真空 能級的勢能為上述的-4.85 [eV。因此，香豆素30的LUMO能級可確 定為-4.85 - (-2.03) = -2.82 [eV。注意當(dāng)比較由上述方法計算得出的 Alq和香豆素30的LUMO能級時，可以發(fā)現(xiàn)香豆素30的LUMO能 級比Alq的LUMO能級低0.13 [eV。因此，Alq和香豆素30非常適 合被用作用于控制載流子運(yùn)動的層。
本申請基于于2006年7月4日向日本專利局提交的日本專利申 請第2006-184350號以及于2006年12月4日向日本專利局提交的日 本專利申請第2006-327609號，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，包含第一電極；第二電極；位于所述第一電極和所述第二電極之間的發(fā)光層；以及位于所述第二電極和所述發(fā)光層之間的第一層，其中，所述第一層包含具有載流子傳輸特性的第一有機(jī)化合物；以及用于降低所述第一有機(jī)化合物的載流子傳輸特性的第二有機(jī)化合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中，所述第一層中所述第 一有機(jī)化合物的重量比例大于所述第二有機(jī)化合物的重量比例。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件， 其中，所述載流子為電子，所述第一有機(jī)化合物的最低空分子軌道能級和所述第二有機(jī)化 合物的最低空分子軌道能級之間的差小于0.3 eV。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件， 其中，所述載流子為電子， 所述第一有機(jī)化合物為金屬絡(luò)合物， 所述第二有機(jī)化合物為芳香胺化合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的發(fā)光元件， 其中，所述栽流子為空穴，所述第一有機(jī)化合物的最高占據(jù)分子軌道能級和所述第二有機(jī) 化合物的最高占據(jù)分子軌道能級之間的差小于0.3 eV。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件， 其中，所述載流子為空穴，所述第 一有機(jī)化合物為芳香胺化合物， 所述第二有機(jī)化合物為金屬絡(luò)合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，還包含 位于所述第 一 電極和所述發(fā)光層之間的第二層， 其中，所述第二層包含 具有載流子傳輸特性的第三有機(jī)化合物；以及 用于減少所述第三有機(jī)化合物的載流子傳輸特性的第四有機(jī)化合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光元件，其中，所述第 一層中第 一有機(jī)化合物的重量比例大于所述第二有 機(jī)化合物的重量比例，所述第二層中所述第三有機(jī)化合物的重量比例 大于所述第四有機(jī)化合物的重量比例。
9. 一種發(fā)光元件，包含 第一電極； 第二電極；位于所述第一電極和所述第二電極之間的發(fā)光層；以及 位于所述第二電極和所述發(fā)光層之間的第一層， 其中，所述第一層包含第一有機(jī)化合物；以及 第二有機(jī)化合物，其中，所述第一有機(jī)化合物具有電子傳輸特性和空穴傳輸特性中 的一種，所述第二有機(jī)化合物具有電子傳輸特性和空穴傳輸特性中的另 一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件，其中，所述第一有機(jī)化合物具有電子傳輸特性， 所述第二有機(jī)化合物具有空穴傳輸特性，所述第一層中所述第一有機(jī)化合物的重量比例大于所述第二有 機(jī)化合物的重量比例，所述第一電極為陽極而所述第二電極為陰極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光元件，其中，所述第一有機(jī)化合物的最低空分子軌道能級和所述第二有 機(jī)化合物的最低空分子軌道能級之間的差小于0.3 eV。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光元件， 其中，所述第一有機(jī)化合物為金屬絡(luò)合物， 所述第二有機(jī)化合物為芳香胺化合物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光元件， 其中，所述發(fā)光層具有電子傳輸特性。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光元件，其中，所述發(fā)光層包含第三有機(jī)化合物和第四有機(jī)化合物， 所述發(fā)光層中所述第三有機(jī)化合物的重量比例大于所述第四有 機(jī)化合物的重量比例，所述第三有機(jī)化合物具有電子傳輸特性。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光元件，其中，所述第一有機(jī)化合物和所述第三有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)互不相同。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光元件，其中，當(dāng)所述第一有機(jī)化合物的偶極距大小為Pi而所述第二有機(jī)化合物的偶極距大小為P2時，滿足關(guān)系P^P2^3。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件，其中，所述第一有機(jī)化合物具有空穴傳輸特性， 所述第二有機(jī)化合物具有電子傳輸特性，所述第一層中所述第一有機(jī)化合物的重量比例大于所述第二有 機(jī)化合物的重量比例，所述第一電極為陰極而所述第二電極為陽極。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光元件，其中，所述第一有機(jī)化合物的最高占據(jù)分子軌道能級和所述第二 有機(jī)化合物的最高占據(jù)分子軌道能級之間的差小于0.3 eV。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光元件， 其中，所述第一有機(jī)化合物為芳香胺化合物， 所述第二有機(jī)化合物為金屬絡(luò)合物。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光元件， 其中，所述發(fā)光層具有空穴傳輸特性。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光元件，其中，所述發(fā)光層包含第三有機(jī)化合物和第四有機(jī)化合物， 所述發(fā)光層中所述第三有機(jī)化合物的重量比例大于所述第四有 機(jī)化合物的重量比例，所述第三有機(jī)化合物具有空穴傳輸特性。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光元件，其中，所述第一有機(jī)化合物和所述第三有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)互不相同。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光元件，其中，當(dāng)所述第一有機(jī)化合物的偶極距大小為Pt而第二有機(jī)化 合物的偶極距大小為P2時，滿足關(guān)系Pi/P2^0.33。
24. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件，還包含 位于所述第一電極和所述發(fā)光層之間的第二層， 其中，所述第二層包含 第三有機(jī)化合物；以及 第四有機(jī)化合物，所述第一有機(jī)化合物具有電子傳輸特性， 所述第二有機(jī)化合物具有空穴傳輸特性， 所述第三有機(jī)化合物具有空穴傳輸特性， 所述第四有機(jī)化合物具有電子傳輸特性。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)光元件，其中，所述第 一層中所述第 一有機(jī)化合物的重量比例大于所述第 二有機(jī)化合物的重量比例，所述第二層中所述第三有機(jī)化合物的重量比例大于所述第四有 機(jī)化合物的重量比例，所述第一電極為陽極而所述第二電極為陰極。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1、 10、 17中任一項所述的發(fā)光元件， 其中，所述第一層與所述發(fā)光層相接觸。
27. 根據(jù)權(quán)利要求8或25所述的發(fā)光元件， 其中，所述第一層與所述發(fā)光層相接觸， 所述第二層與所述發(fā)光層相接觸。
28. —種發(fā)光裝置，包含 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的發(fā)光元件；以及 用于控制發(fā)光元件發(fā)光的控制器。
29. —種包含顯示部分的電子裝置，包含 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的發(fā)光元件；以及 用于控制發(fā)光元件發(fā)光的控制器。
全文摘要
本發(fā)明的發(fā)光元件包括在一對電極之間的發(fā)光層和用于控制載流子運(yùn)動的層。用于控制載流子運(yùn)動的層包括具有載流子傳輸特性的第一有機(jī)化合物，和用于降低第一有機(jī)化合物的載流子傳輸特性的第二有機(jī)化合物，并且第二有機(jī)化合物分散在第一有機(jī)化合物中。以這種方式提供用于控制載流子運(yùn)動的層，由此可以抑制載流子平衡隨時間的變化。因此可以得到一種具有長使用壽命的發(fā)光元件。
文檔編號H01L51/54GK101101975SQ200710127179
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
發(fā)明者瀨尾哲史, 野村亮二, 鈴木恒徳 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所