專利名稱：有機電致發(fā)光元件以及顯示器設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于彩色顯示器等的有機電致發(fā)光元件以及使用該有機電致發(fā)光元件的顯示器設備。
背景技術(shù)：
最近，作為陰極射線管(CRT)的替代顯示器設備，已活躍地研究和開發(fā)了平板顯示器，因為平板顯示器重量輕并且功耗低。特別是，注意力集中在使用有機電致發(fā)光元件作為自發(fā)光顯示元件(所謂的發(fā)光元件)的顯示器設備上。根據(jù)發(fā)光的提出方向，用于顯示器設備的有機電致發(fā)光元件分為例如底部發(fā)射型和底部發(fā)射型。作為底部發(fā)射型，有機電致發(fā)光元件是已知的，其配置為在透明基片例如玻璃基片上具有包括透明電極材料例如ITO(氧化銦錫)的陽極，在陽極上具有有機層，并在有機層的頂部具有陰極。有機層的配置使得例如空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層從陽極側(cè)起依次疊置。在該有機電致發(fā)光元件中，當從陰極注入的電子與從陽極注入的空穴復合時在發(fā)光層中產(chǎn)生光，該光從基片側(cè)(底側(cè))提出。另一方面，作為頂部發(fā)射型，包括下述的有機電致發(fā)光元件它的配置使得陰極、 有機層和陽極使用與底部發(fā)射型有機電致發(fā)光元件相同的材料從基片側(cè)依次疊置，或者下述的有機電致發(fā)光元件它在上側(cè)具有包括透明或半透射電極材料的電極(上電極)。在這種情況下，光從基片側(cè)的相對側(cè)提出。當頂部發(fā)射型有機電致發(fā)光元件用于在基片上具有包括薄膜晶體管(TFT)的驅(qū)動電路的有源矩陣顯示器設備時，有機電致發(fā)光元件在提高發(fā)光區(qū)域的開口率方面是有利的，因為光在不被驅(qū)動電路干擾的情況下提出。在這樣的頂部發(fā)射型中，可以由高反光金屬膜在基片側(cè)形成電極，其可以用作陽極。鋁或銀用作形成金屬膜的材料。然而，當包括鋁等的金屬膜用作陽極時，由于金屬膜具有低的功函數(shù)，空穴難以從陽極直接注入有機層中。這導致空穴缺乏，引起驅(qū)動電壓升高以及發(fā)光效率降低的趨勢，這是個缺點。因此，以提出了一種技術(shù)，其中在陽極上提供包括六氮雜三亞苯衍生物的層以促進向有機層的空穴注入(參見專利文獻1)。此外，提出了一種技術(shù)，其中當陽極由具有高功函數(shù)的材料例如ITO形成時，在陽極上提供ρ摻雜層以抑制驅(qū)動電壓的提高(參見非專利文獻1)。P摻雜層由包括被P型摻雜劑化合物摻雜的P型主體化合物的材料形成。作為該P型主體化合物和P型摻雜劑化合物，分別使用4，4，，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺和2，3，5，6-四氟-7，7，8， 8-四氰基對苯醌二甲烷。文獻列表專利文獻專利文獻1 日本未審查專利申請公布(PCT申請的翻譯)No. 2006-503443。非專利文KlJingsong Huang 和五位其他人，“Low-voltage organice 1 ectroIuminescent devices using pin structures，，，APPLIED PHYSICSLETTERS，2002 年 1 月 7 日，80，1，139—141 頁。

發(fā)明內(nèi)容
然而，專利文獻1和非專利文獻1的技術(shù)沒有充分地降低有機電致發(fā)光元件的驅(qū)動電壓，導致需要用于獲得驅(qū)動電壓的更大降低的技術(shù)。在考慮到這樣的缺點的情況下作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個目的是提供有機電致發(fā)光元件和顯示器設備，其中獲得了驅(qū)動電壓的降低。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的有機電致發(fā)光元件在陽極和陰極之間包括有機層， 該有機層包括發(fā)光層，其中該有機層在陽極和發(fā)光層之間具有η摻雜層，該η摻雜層包括η 型主體化合物和η型摻雜劑化合物。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的顯示器設備包括該實施方案的上述有機電致發(fā)光元件?！唉菗诫s”指的是主體和摻雜到主體中的摻雜劑具有如下關系其中摻雜劑分子的最高已占分子軌道(HOMO)能量的絕對值高于主體分子的最低未占分子軌道(LUMO)能量的絕對值。也就是說，在該關系中滿足(摻雜劑分子的HOMO 能量的絕對值)> (主體分子的LUMO能量的絕對值)。此外，“η摻雜層”指的是包括η型主體化合物作為主體并包括η型摻雜劑化合物作為摻雜劑的層，該主體和摻雜劑化合物滿足以上η摻雜關系。在根據(jù)本發(fā)明的實施方案的有機電致發(fā)光元件和顯示器設備中，陽極和發(fā)光層之間的η摻雜層中的η型摻雜劑化合物的HOMO能量的絕對值高于η型主體化合物的LUMO能量的絕對值。因此，當電場不施加或者施加于電極之間時，電子容易地從η型摻雜劑化合物的HOMO提出到η型主體化合物的LUMO中。因此，η型摻雜劑化合物帶正電并且η型主體化合物變成電子通道，使得η型主體化合物的負空間電荷弛豫，導致電荷轉(zhuǎn)移過程中η摻雜層的電阻降低。除此以外，可能關系到電荷轉(zhuǎn)移的電子濃度提高，這有利于電荷轉(zhuǎn)移。因此， 當在電極之間施加電場時，施加于有機層的電壓的提高得到抑制，并且因此從陽極側(cè)通過η 摻雜層有效轉(zhuǎn)移的空穴和從陰極側(cè)有效轉(zhuǎn)移的電子在發(fā)光層中復合，導致發(fā)光。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的有機電致發(fā)光元件和顯示器設備，由于在陽極和發(fā)光層之間提供包括η型主體化合物和η型摻雜劑化合物的η摻雜層，使得可以降低驅(qū)動電壓。


圖1 顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的有機電致發(fā)光元件的配置的截面圖。圖2 用于表示陽極和η摻雜層之間的電荷轉(zhuǎn)移的圖。圖3 用于表示陽極和ρ摻雜層之間的電荷轉(zhuǎn)移的圖。圖4 顯示具有該有機電致發(fā)光元件的顯示器設備的配置的截面圖。圖5 顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的配線結(jié)構(gòu)的截面圖。圖6 顯示實驗例中電壓和電流之間的關系的圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方案。以下列順序進行說明。1.第一實施方案(1-1)有機電致發(fā)光元件(頂部發(fā)射型的實例)(1-2)顯示器設備(有機電致發(fā)光元件的使用實例)
2.第二實施方案(配線材料)<1.第一實施方案>[(1-1)有機電致發(fā)光元件(頂部發(fā)射型的實例)]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的有機電致發(fā)光元件的截面配置。該有機電致發(fā)光元件(有機EL元件)用于顯示器設備例如彩色顯示器。有機電致發(fā)光元件具有陽極11和陰極31之間的有機層20。有機層20具有下述的結(jié)構(gòu)其中η摻雜層21、空穴傳輸層22、發(fā)光層23和電子傳輸層M從陽極11側(cè)起依次疊置。在此，說明頂部發(fā)射型有機電致發(fā)光元件，其中從發(fā)光層23發(fā)射的光(以下稱為發(fā)射光)從陰極31側(cè)提出。陽極11提供于基片例如透明基片上，該基片包括玻璃、硅基片或者膜狀柔性基片。當包括有機電致發(fā)光元件的顯示器設備通過有源矩陣方法驅(qū)動時，對于每個像素，陽極 11在基片形成為矩陣，該基片具有驅(qū)動電路例如用于每個像素的TFT。陽極11的形成優(yōu)選使得陽極可以基本上反射可見光的所有波長組分。作為形成陽極11的材料，例如，可以優(yōu)選具有4. MV或更低的功函數(shù)的導電材料。這是因為由這樣的材料形成的陽極11的可見光反射比提高，并獲得高的發(fā)光效率。這樣的材料的實例包括下列材料鋁、鎳、銀、金、鉬、鈀、硒、銠、釕、銥、錸、鎢、鉬、鉻、鉭和鈮，或者含有這些金屬中的一種或兩種或更多種的合金，或者各種金屬或合金的氧化物。此外，提及錫氧化物、ΙΤ0, 鋅氧化物和鈦氧化物。這些材料可以單一地使用，或者可以以組合方式使用。特別是，陽極 11優(yōu)選含有鋁，并且更優(yōu)選是含有鋁作為主要組分并含有具有與鋁相比相對較低的功函數(shù)的元素作為次要組分的合金(以下稱為鋁合金)。這是因為這樣的合金具有高的反射比并且相對較廉價。鋁合金中的次要組分優(yōu)選是鑭系元素。鑭系元素不具有高的功函數(shù)。然而， 當該合金含有鑭系元素時，陽極11變得高度穩(wěn)定并且表現(xiàn)出足夠的空穴注入性能。除了鑭系元素，鋁合金可以含有硅或銅作為次要組分。鋁合金中作為次要組分的元素的含量優(yōu)選為10重量％或更低。根據(jù)這一點，陽極表現(xiàn)出高的反射比、高的傳導性和對基片10的良好粘附。此外，在有機電致發(fā)光元件的制造過程中，高的反射比良好地穩(wěn)定地保持，并且獲得高加工精度和高化學穩(wěn)定性。此外，陽極11可以形成為具有兩層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有包括透明導電材料例如ITO 或IZO的層，該層形成于含有上述金屬元素的反射膜上(在有機層20側(cè))。有機層20的η摻雜層21將空穴有效地注入空穴傳輸層22中，并包括η型主體化合物和η型摻雜劑化合物。在此，將參照圖2和3說明η摻雜層21中的電荷轉(zhuǎn)移。圖2顯示了該實施方案中η摻雜層21中的主體分子和摻雜劑分子各自的HOMO和LUMO能級和陽極11的功函數(shù)之間的關系。圖3顯示了在作為該實施方案的參考實例的ρ摻雜層中主體分子和摻雜劑分子各自的HOMO和LUMO能級與陽極的功函數(shù)之間的關系。如圖2中所示，在η摻雜層21中，η型主體化合物的LUMO能級NHL和HOMO能級 NHH低于陽極11的功函數(shù)Wf。此外，η型摻雜劑化合物的HOMO能級NDH位于η型主體化合物的LUMO能級NHL和HOMO能級NHH之間。因此，當電場不施加或施加于η摻雜層21時， 電子容易地從η型摻雜劑化合物的HOMO (NDH)提出到η型主體化合物的LUMO (NHL)。結(jié)果， 由于η型摻雜劑化合物帶正電并且η型主體化合物變成電子通道，η型主體化合物的負空間電荷弛豫。因此，在電荷轉(zhuǎn)移過程中η摻雜層21的電阻降低。此外，可能關系到電荷轉(zhuǎn)移的電子濃度因而提高，并因此有利于電荷轉(zhuǎn)移。
相反，如圖3中所示，在ρ摻雜層中，ρ型主體分子的HOMO能級PHH和ρ型摻雜劑分子的LUMO能級PDL低于陽極11的功函數(shù)Wf。然而，ρ型摻雜劑分子的LUMO能級PDL高于P型主體分子的HOMO能級ΡΗΗ。因此，當電場不施加或施加于ρ摻雜層時，電子從ρ型主體分子的HOMO能級PHH提出到ρ型摻雜劑分子的LUMO能級PDL。結(jié)果，ρ型主體分子帶正電并且P型摻雜劑分子變成電子通道。因此，當具有高功函數(shù)的材料例如ITO用于陽極時， 在P摻雜層中，P型摻雜劑分子的負空間電荷難以提高。然而，當具有低功函數(shù)的材料用于陽極時，負空間電荷傾向于提高。結(jié)果，在電荷轉(zhuǎn)移過程中P摻雜層的電阻升高。也就是說，當在包括具有低功函數(shù)(例如4. 5eV或更低)的材料的陽極11上提供 P摻雜層時，驅(qū)動電壓難以降低，但是當在其上提供η摻雜層21時，驅(qū)動電壓可以降低。此外，η型摻雜劑化合物的HOMO能量(NDH)和η型主體化合物的LUMO能量(NHL) 的絕對值之差優(yōu)選為2eV或更低。根據(jù)這一點，電子更容易地從NDH提出，導致驅(qū)動電壓的更大的降低。η型摻雜劑化合物在η摻雜層21中的含量(摻雜量)優(yōu)選為2質(zhì)量％或更高。根據(jù)這一點，與該含量小于2質(zhì)量％的情況相比獲得高的電壓降低效果。特別是，η型摻雜劑化合物在η摻雜層21中的含量優(yōu)選為2質(zhì)量％或更多以及10質(zhì)量％或更少。根據(jù)這一點， 與該含量在以上范圍之外的情況相比獲得高的效果。任何化合物可以用作η型主體化合物，只要該化合物具有圖2中所示的與η型摻雜劑化合物的關系。特別是，可以優(yōu)選式C3)表示的化合物(六氮雜三亞苯衍生物)。通過使用該化合物，降低了驅(qū)動電壓并改善了空穴注入效率，并因而獲得了高的發(fā)光效率。[化學式1]
權(quán)利要求
1.有機電致發(fā)光元件，其在陽極和陰極之間包含有機層，該有機層包含發(fā)光層，其中該有機層在陽極和發(fā)光層之間具有η摻雜層，該η摻雜層包含η型主體化合物和 η型摻雜劑化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光元件，其中η摻雜層中η型摻雜劑化合物的含量為2質(zhì)量％或更多。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光元件， 其中該陽極含有鋁作為組成元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光元件，其中該有機層在η摻雜層和發(fā)光層之間具有空穴傳輸層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光元件，其中η型摻雜劑化合物是式(1)和( 表示的胺化合物中的一種或多種 [化學式1]Rl至R3各自為氫基團、鹵素基團、羥基、氨基、具有20或更少的碳數(shù)的芳基氨基、具有 20或更少的碳數(shù)并包括羰基的基團、具有20或更少的碳數(shù)并包括羰基酯鍵的基團、具有20 或更少的碳數(shù)的烷基、具有20或更少的碳數(shù)的烯基、具有20或更少的碳數(shù)的烷氧基或者具有20或更少的碳數(shù)并包括芳環(huán)的基團，或者各個基團的衍生物； [化學式2]R4至R7各自為氫基團、鹵素基團、羥基、氨基、具有20或更少的碳數(shù)的芳基氨基、具有 20或更少的碳數(shù)并包括羰基的基團、具有20或更少的碳數(shù)并包括羰基酯鍵的基團、具有20 或更少的碳數(shù)的烷基、具有20或更少的碳數(shù)的烯基、具有20或更少的碳數(shù)的烷氧基或者具有20或更少的碳數(shù)并包括芳環(huán)的基團，或者各個基團的衍生物，其中R4和R5或者R6和R7 可以彼此鍵合以形成環(huán)，并且R8是二價基團。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光元件， 其中η型主體化合物是式( 表示的化合物 [化學式3]
7.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光元件，其中η型摻雜劑化合物的最高已占分子軌道(HOMO)能量與η型主體化合物的最低未占分子軌道(LUMO)能量之間的絕對值之差為2eV或更小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的有機電致發(fā)光元件，其中陽極具有反光性，并且陰極具有透光性，并且從發(fā)光層發(fā)射的光從陰極側(cè)輸出。
9.顯示器設備，其包含有機電致發(fā)光元件，該有機電致發(fā)光元件在陽極和陰極之間具有有機層，該有機層包含發(fā)光層，其中該有機層在陽極和發(fā)光層之間具有η摻雜層，該η摻雜層包含η型主體化合物和 η型摻雜劑化合物。
全文摘要
提供了可以降低驅(qū)動電壓的有機電致發(fā)光元件。在陽極(11)和陰極(31)之間提供有機層(20)，該有機層具有從陽極(11)側(cè)起n摻雜層(21)、空穴傳輸層(22)、發(fā)光層(23)和電子傳輸層(24)依次疊置的結(jié)構(gòu)。n摻雜層(21)包含六氰基六氮雜三亞苯和4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺。當向有機層(20)施加電場時，空穴以足夠的效率從陽極(11)注入發(fā)光層(23)。
文檔編號H01L51/50GK102217113SQ20098014582
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者今井利明 申請人:索尼公司