专利名称：发光装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于显示器等的发光装置及其制造方法。
背景技术：
近年来，随着信息社会的进步，对和传统CRT显示器相比功耗更少且更薄的显示装置的需求不断增加。可以采用液晶显示器和等离子体显示器用作这种显示器，而且这些显示器已经投入实际使用。
目前，利用有机化合物的发光装置已经得到发展，使得与液晶显示器和等离子体显示器相比可以实现更多的功耗降低以及更加鲜明的全彩色。在这种发光装置中，电极(阳极和阴极)被附着在由有机化合物制成的固态薄膜的两个表面上，其中该有机化合物在固态发射强荧光或磷光。通过从阳极注入空穴并从阴极注入电子，空穴和电子在该有机化合物内复合以产生有机化合物的激发态。当激发态返回基态时，该有机化合物发射波长和荧光或磷光相同的光线。
已经报导的该发光装置的结构有包括单层结构的发光装置，其中单层有机化合物层具有输运空穴、输运电子、以及空穴和电子复合的三种功能；包括两层或三层结构的发光装置等，其中三种功能被划分到这两层或三层内。例如，可以给出包括空穴传输层、发光层、和电子传输层的发光装置。
然而，已经报导的发光装置存在发光效率低而无法投入实际使用的问题。为了解决这个问题，专利文件1提出了具有超晶格结构的发光装置，其中将有机发光层和无机化合物层交替堆叠。
日本专利申请公开号Hei8-102360。
在专利文件1所公开的发光装置中，有机发光层和无机化合物层被交替堆叠，因此有可能由于应力而使特性恶化。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目标是提供具有多层堆叠结构的发光装置，该多层堆叠结构包括由有机化合物制成的有机发光层和载流子传输层，使得可以实现高的发光效率和更小的特性恶化。
在本发明的一个方面中，发光装置具有这样的结构，即其中包括有机化合物的每个发光层和包括有机化合物的每个载流子传输层被交替地堆叠。特别地，该发光装置具有这样的结构，其中堆叠了电极、...、发光层、载流子传输层、发光层、载流子传输层、发光层、载流子传输层、...、和另一个电极。此外，可以交替地堆叠n(n为正整数)层载流子传输层和发光层。例如，可以给出如下叠层结构叠层结构1，其中堆叠了阳极、空穴传输层、发光层、空穴传输层、发光层、空穴传输层、发光层、空穴传输层、...、发光层、电子传输层及阴极；叠层结构2，其中堆叠了阳极、第一空穴传输层、发光层、第二空穴传输层、发光层、第二空穴传输层、发光层、第二空穴传输层、...、发光层、电子传输层、及阴极；叠层结构3，其中堆叠了阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层、发光层、电子传输层、发光层、电子传输层、...、发光层、电子传输层、及阴极；叠层结构4，其中堆叠了阳极、空穴传输层、发光层、第二电子传输层、发光层、另一个第二电子传输层、发光层、又一个第二电子传输层、...、发光层、第一电子传输层、及阴极。阳极附近的结构可以采用结构A，其中堆叠了阳极、空穴注入层、和空穴传输层；或者结构B，其中堆叠了阳极、空穴注入层、和第一空穴传输层。阴极附近的结构可以采用结构C，其中堆叠了电子传输层、电子注入层、和阴极；或者结构D，其中堆叠了第一电子传输层、电子注入层、和阴极。在上述叠层结构2中，在第一空穴传输层和第二空穴传输层是由相同的材料制成的情况下，该叠层结构2变成与叠层结构1相同。在叠层结构4中，在第一电子传输层和第二电子传输层是由相同的材料制成的情况下，该叠层结构4变成与叠层结构3相同。
在本发明中，载流子传输层可以是空穴传输层或电子传输层。然而，对于发光层具有电子传输性能的情形，该载流子传输层为空穴传输层。另一方面，对于发光层具有空穴传输性能的情形，该载流子传输层为电子传输层。
在本发明的发光装置中，每个载流子传输层的厚度小于发光层的厚度。每个载流子传输层的厚度优选地为1至5nm。每个发光层的厚度优选地为5至20nm。因此，可以根据隧道效应传输载流子。
在本发明中，如果载流子传输层为空穴传输层(即，对于上述叠层结构1的情形)，每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地大于每个空穴传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的LUMO能级低于每个空穴传输层的LUMO能级)，每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地大于每个空穴传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的HOMO能级低于每个空穴传输层的HOMO能级)。注意，LUMO表示最低分子空余轨道，而HOMO表示最高被占有分子轨道。
同时，如果载流子传输层为电子传输层(即，对于上述叠层结构3的情形)，每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地小于每个电子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的LUMO能级高于每个电子传输层的LUMO能级)，每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地小于每个电子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的HOMO能级高于每个电子传输层的HOMO能级)。
对于叠层结构2的情形，每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地大于每个第二空穴传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的LUMO能级低于每个第二空穴传输层的LUMO能级)，每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地大于每个第二空穴传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的HOMO能级低于每个第二空穴传输层的HOMO能级)。
另外，第一空穴传输层的HOMO能级和每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值优选地小于每个第二空穴传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值。
此外，阳极的功函数和第一空穴传输层的HOMO能级之间能量差的绝对值优选地小于每个第二空穴传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值。
对于叠层结构4的情形，每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地小于每个第二电子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的LUMO能级高于每个第二电子传输层的LUMO能级)，每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地小于每个第二电子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即，每个发光层的HOMO能级高于每个第二电子传输层的HOMO能级)。
第一电子传输层的LUMO能级和每个发光层的LUMO能级之间能量差的绝对值优选地小于每个第二电子传输层的LUMO能级与每个发光层的LUMO能级之间能量差的绝对值。
此外，阴极的功函数和第一电子传输层的LUMO能级之间能量差的绝对值优选地小于每个第二电子传输层的LUMO能级与每个发光层的LUMO能级之间能量差的绝对值。
在本发明中，可以通过共蒸发包括有机化合物的发光材料和包括有机化合物的载流子传输材料而形成多层堆叠结构。在制备上述多层堆叠结构时，可以通过提供挡板或掩模并通过闭合和开启该挡板或掩模而控制发光层和载流子传输层的厚度。
例如，在发光材料的蒸发源与衬底(作为靶)之间提供挡板或掩模，并在载流子传输材料的蒸发源与该衬底之间提供挡板或掩模，使得可以通过开启和闭合该挡板或掩模而控制发光层和载流子传输层的厚度。当挡板开启或未提供掩模时，发光材料或载流子传输材料被蒸发在衬底上，而当挡板闭合或提供掩模时，发光材料或载流子传输材料不会蒸发在衬底上。
当发光材料的蒸发源的挡板或掩模被开启且发光材料被蒸发在衬底上时，载流子传输材料的蒸发源的挡板或掩模被关闭以使得载流子传输材料不被蒸发在该衬底上。接着，当发光材料的蒸发源的挡板或掩模被闭合而使得发光材料未被蒸发在衬底上时，载流子传输材料的蒸发源的挡板或掩模被开启，载流子传输材料被蒸发在该衬底上。按照这个方式，可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。注意，在本发明中，由于每个载流子传输层的厚度必须薄于每个发光层的厚度，因此需要控制该挡板或掩模的开启时间和闭合时间。
可以通过旋转而开启掩模。此外，可以在掩模的一部分内提供一孔洞或狭缝。
通过改变填充在蒸发源内的材料的蒸发速率并同时开启和闭合挡板或掩模，可以改变薄膜的厚度。当蒸发速率降低，并且挡板或掩模的开启时间缩短时，薄膜厚度变薄。相反，当蒸发速率高且挡板或掩模的开启时间延长时，薄膜厚度增大。
作为靶的衬底可绕其轴旋转。当衬底绕其轴旋转时，可以改善薄膜厚度的均匀性。
此外，填充了发光材料的蒸发源被固定在远离填充了载流子传输材料的蒸发源的位置，而且衬底在围绕中心轴移动时被旋转，使得可以改变蒸发数量。另外，可以通过组合上述旋转方法而旋转该衬底。
例如，将衬底置于在第一旋转板上，该第一旋转板置于发光材料的蒸发源和载流子传输材料的蒸发源上。当通过旋转该第一旋转板而改变发光材料的蒸发源和衬底之间的距离以及载流子传输材料的蒸发源和衬底之间的距离时，可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
当第一旋转板旋转时，发光材料的蒸发源和衬底之间的距离以及载流子传输材料的蒸发源和衬底之间的距离被改变。当发光材料的蒸发源和衬底之间的距离小于载流子传输材料的蒸发源和衬底之间的距离时，更大数量的发光材料被蒸发到该衬底上以形成发光层。另一方面，当载流子传输材料的蒸发源和衬底之间的距离小于发光材料的蒸发源和衬底之间的距离时，更大数量的载流子传输材料被蒸发到衬底上以形成载流子传输层。通过以这种方式旋转第一旋转板而改变衬底相对于蒸发源的位置，还可以交替地堆叠发光层和载流子传输层。因此可以实现多层堆叠的结构。此外，在这里移动衬底；然而，可以移动发光材料的蒸发源和载流子传输材料的蒸发源而固定该衬底。
注意，在本发明中，载流子传输层的厚度必须小于发光层的厚度。因此，可以控制填充在蒸发源内的载流子传输材料的蒸发速率，或者可以通过在载流子传输材料和衬底之间提供挡板或掩模而控制该挡板或掩模的开启时间和闭合时间。
可将其中心轴不同于第一旋转板的中心轴并和第一旋转板相互独立旋转的第二旋转板置于该第一旋转板上，并将衬底置于该第二旋转板上。通过旋转该第二旋转板(即，通过绕轴旋转该衬底)，可以改善该衬底上薄膜厚度的均匀性。
此外，在本发明中，可以在电极和载流子传输层之间提供包括有机化合物和金属化合物的缓冲层。这可以改善平整度。特别地，可以在阳极与空穴传输层之间、阳极和第一空穴传输层之间、电子传输层和阴极之间、或者第一电子传输层和阴极之间提供一缓冲层。这种情形中，也可以如前所述地提供空穴注入层和电子注入层。
在本发明的另一个方面中，发光装置具有位于衬底上的阳极，面向该阳极的阴极，设于该阳极和阴极之间并包括有机化合物的发光层，以及包括有机化合物的载流子传输层。可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度。如果每个载流子传输层为空穴传输层，则每个发光层具有电子传输性能。如果每个载流子传输层为电子传输层，则每个发光层具有空穴传输性能。
此外，可以交替地堆叠n(n为正整数)层发光层和载流子传输层。
每个载流子传输层的厚度为1至5nm。每个发光层的厚度为5至20nm。
载流子传输层可以为空穴传输层。每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值可大于每个空穴传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值可大于每个空穴传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
如果载流子传输层为空穴传输层，每个发光层的LUMO能级可低于每个空穴传输层的LUMO能级，每个发光层的HOMO能级可低于每个空穴传输层的HOMO能级。
备选地，载流子传输层可以为电子传输层。每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值可小于每个电子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地小于每个电子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
如果载流子传输层为电子传输层，每个发光层的LUMO能级可高于每个电子传输层的LUMO能级，每个发光层的HOMO能级可高于每个电子传输层的HOMO能级。
可以提供与阳极接触并包括有机化合物及金属化合物的缓冲层。
在本发明的另一个方面中，发光装置包括位于衬底上的阳极，面向该阳极的阴极，设于该阳极和阴极之间并包括有机化合物的发光层，包括有机化合物的第一载流子传输层，以及包括有机化合物的第二载流子传输层。在阳极与发光层之间或者在阴极与发光层之间提供第一载流子传输层。可以交替地堆叠每个发光层和每个第二载流子传输层。每个第二载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度。如果第一和第二载流子传输层为空穴传输层，则每个发光层具有电子传输性能。如果第一和第二载流子传输层为电子传输层，则发光层具有空穴传输性能。
此外，可以交替地堆叠n(n为正整数)层发光层和第二载流子传输层。
每个第二载流子传输层的厚度为1至5nm，每个发光层的厚度为5至20nm。
第一和第二载流子传输层都可以为空穴传输层。这种情形下，每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值可大于每个第二载流子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值可大于每个第二载流子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
如果第一和第二载流子传输层都为空穴传输层，每个发光层的LUMO能级可低于每个第二载流子传输层的LUMO能级，每个发光层的HOMO能级可低于每个第二载流子传输层的HOMO能级。
如果第一和第二载流子传输层都为空穴传输层，第一载流子传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值可小于每个第二载流子传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值。
如果第一和第二载流子传输层都为空穴传输层，阳极的功函数与第一载流子传输层的HOMO能级之间能量差的绝对值可小于每个第二载流子传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值。
第一和第二载流子传输层都可以为电子传输层。这种情形下，每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值可小于每个第二载流子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值优选地小于每个第二载流子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
如果第一和第二载流子传输层都为电子传输层，每个发光层的LUMO能级可高于每个第二载流子传输层的LUMO能级，每个发光层的HOMO能级可高于每个第二载流子传输层的HOMO能级。
如果第一和第二载流子传输层都为电子传输层，第一载流子传输层的LUMO能级与每个发光层的LUMO能级之间能量差的绝对值可小于每个第二载流子传输层的LUMO能级与每个发光层的LUMO能级之间能量差的绝对值。
如果第一和第二载流子传输层都为电子传输层，阴极的功函数与第一载流子传输层的LUMO能级之间能量差的绝对值可小于每个第二载流子传输层的LUMO能级与每个发光层的LUMO能级之间能量差的绝对值。
可在第一载流子传输层和该阳极或阴极之间提供包括有机化合物及金属化合物的缓冲层。
在本发明的另一个方面中，提供了一种发光装置的制造方法，该发光装置包括位于衬底上的阳极，面向该阳极的阴极，设于该阳极和阴极之间并包括有机化合物的发光层，以及包括有机化合物的载流子传输层；其中可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层；其中每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度；其中如果载流子传输层为空穴传输层，则发光层具有电子传输性能，且其中如果载流子传输层为电子传输层，则发光层具有空穴传输性能。在载流子传输材料的蒸发源以及发光材料的蒸发源上提供该衬底。在载流子传输材料的蒸发源与该衬底之间提供可开启和可闭合的第一挡板。在发光材料的蒸发源与该衬底之间提供可开启和可闭合的第二挡板。通过开启和闭合该第一和第二挡板可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
当第一挡板开启且第二挡板闭合时，载流子传输材料被蒸发到衬底上。当第二挡板开启且第一挡板闭合时，发光材料被蒸发到衬底上。按照这个方式，可以交替地堆叠发光层和载流子传输层。
通过控制挡板的开启和闭合、发光材料的蒸发速率、以及载流子传输材料的蒸发速率，可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
在本发明的另一个方面中，提供了一种发光装置的制造方法，该发光装置具有位于衬底上的阳极，面向该阳极的阴极，设于该阳极和阴极之间并包括有机化合物的发光层，以及包括有机化合物的载流子传输层；其中可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层，其中每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，其中如果每个载流子传输层为空穴传输层，则每个发光层具有电子传输性能，且其中如果每个载流子传输层为电子传输层，则每个发光层具有空穴传输性能。在第一旋转板上提供该衬底，并在载流子传输材料的蒸发源以及发光材料的蒸发源上提供第一旋转板。通过旋转第一旋转板以改变发光材料蒸发源与衬底之间的距离以及载流子传输材料的蒸发源与衬底之间的距离，交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
当第一旋转板旋转且发光材料蒸发源和衬底之间的距离小于载流子传输材料蒸发源和衬底之间的距离时，数量上比载流子传输材料更大的发光材料被蒸发到衬底上以形成发光层。当第一旋转板旋转且载流子传输材料蒸发源和衬底之间的距离小于发光材料蒸发源和衬底之间的距离时，数量上比发光材料更大的载流子传输材料被蒸发到衬底上以形成载流子传输层。
通过控制发光材料的蒸发速率和载流子传输材料的蒸发速率，可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
当在载流子传输材料蒸发源和衬底之间提供可开启和可闭合的挡板时，通过控制第一旋转板的旋转并控制该挡板的开启和闭合，可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
可以在第一旋转板上提供第二旋转板，在第二旋转板上提供衬底，该第一和第二旋转板可具有互不相同的中心轴，第一和第二旋转板可以独立地旋转。
在本发明的另一个方面中，提供了一种发光装置的制造方法，该发光装置具有位于衬底上的阳极，面向该阳极的阴极，设于该阳极和阴极之间并包括有机化合物的发光层，以及包括有机化合物的载流子传输层；其中可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层，其中每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，其中如果每个载流子传输层为空穴传输层，则每个发光层具有电子传输性能，且其中如果每个载流子传输层为电子传输层，则每个发光层具有空穴传输性能。在载流子传输材料蒸发源和发光材料蒸发源上提供该衬底。在发光材料蒸发源和衬底之间提供可旋转的第一掩模。在载流子传输材料蒸发源和衬底之间提供可旋转的第二掩模。通过控制第一和第二掩模的旋转，交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
在每个第一和第二掩模内提供一狭缝或孔洞。
当第一掩模的孔洞或狭缝置于发光材料蒸发源与衬底之间时，第二掩模的孔洞或狭缝未置于载流子传输材料蒸发源与衬底之间，使得发光材料可以被蒸发到衬底上。此外，当第二掩模的孔洞或狭缝置于载流子传输材料蒸发源与衬底之间时，第一掩模的孔洞或狭缝未置于发光材料蒸发源与衬底之间，使得载流子传输材料可以被蒸发到衬底上。因此可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
通过控制发光材料的蒸发速率和载流子传输材料的蒸发速率，可以交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
本发明提供了一种多层堆叠结构，其中交替地堆叠包括有机化合物的发光层和包括有机化合物的载流子传输层。由于本发明的多层堆叠结构不是由包括有机化合物的层和包括无机化合物的层形成的多层堆叠结构，因此可以获得具有更小的特性恶化并具有良好发光效率的发光装置而不产生应力。
在本发明中，发光层和载流子传输层具有互不相同的极性，载流子传输层的厚度小于发光层的厚度。此外，发光层和载流子传输层具有前述的LUMO能级和HOMO能级。因此，可以容易地限制具有和载流子传输层相同极性的载流子，具有和载流子传输层不同极性的载流子可以通过隧道效应移动。也就是说，电子或空穴可以得到限制，因此可以改善发光效率。
此外，通过在电极和载流子传输层之间提供包括有机化合物和金属化合物的缓冲层，即使衬底具有凹陷和凸起仍可以改善平整度。缓冲层的厚度可设成不小于60nm。在本发明中，即使缓冲层的厚度增大，驱动电压并未增大。
通过实施前述制造方法，可以形成多层堆叠的结构。此外，可以获得具有更小的特性恶化及良好的发光效率的发光装置，其中薄膜厚度可以被容易地控制。
附图中图1为解释本发明的发光装置的图示；图2为解释本发明的发光装置的图示；
图3为解释本发明的发光装置的图示；图4为解释本发明的发光装置的图示；图5为解释本发明的发光装置的图示；图6为解释本发明的发光装置的图示；图7为解释本发明发光装置的制造方法的图示；图8A和8B为解释本发明发光装置的制造方法的图示；图9为解释本发明发光装置的制造方法的图示；图10为解释本发明发光装置的制造方法的图示；图11A和11B为解释本发明发光装置的制造方法的图示；图12A和12B为解释本发明发光装置的制造方法的图示；图13A和13B为解释本发明发光装置的制造方法的图示；图14A至14E为解释TFT制造方法的截面视图；图15A至15C为解释本发明发光装置的制造方法的截面视图；图16A和16B为解释本发明发光装置截面的截面视图；图17为解释本发明发光装置的外部形貌的图示；图18A和18B分别为本发明发光装置的像素部分的俯视图和截面视图；图19A至19E为解释使用本发明发光装置的电子设备的图示；图20A和20B为解释使用本发明发光装置的电子设备的图示；图21为解释本发明发光装置的图示；以及图22为解释本发明发光装置的图示；具体实施方式
[实施例模式1]将参考图1至4描述本发明的示例。这里将描述载流子传输层为空穴传输层的情形。
在图1所示的发光装置中，在衬底1上形成阳极2、第一空穴传输层3、重复堆叠的发光层4和第二空穴传输层5、电子传输层6、以及阴极7。在阳极2和第一空穴传输层3之间提供空穴注入层。此外，可在阴极7和电子传输层6之间提供电子注入层。可以使用相同材料或不同材料形成该第一和第二空穴传输层。堆叠由第二空穴传输层5和发光层4形成的多层。第二空穴传输层5的厚度小于每个发光层4的厚度。每个第二空穴传输层的厚度优选地设为1至5nm。每个发光层4的厚度优选地设为5至20nm。发光层4具有电子传输性能。此外，可以交替地堆叠n(n为正整数)层第二空穴传输层5和发光层4。
这里将参考图3和图4描述本发明的能级、载流子移动等。图3和图4示出了图1结构的能带图。图4示出了发光层4和空穴传输层5的多层堆叠部分的能带图。在图3和图4中使用和图1相同的附图标记表示相同部分。附图标记50表示真空能级，附图标记51表示第一空穴传输层3的LUMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记52表示第一空穴传输层3的HOMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记53表示每个第二空穴传输层5的LUMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记54表示每个第二空穴传输层5的HOMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记55表示每个发光层4的LUMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记56表示每个发光层4的HOMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。
在本发明中，每个发光层4的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值55大于每个第二空穴传输层5的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值53(即，每个发光层4的LUMO能级低于每个第二空穴传输层5的LUMO能级)。此外，每个发光层4的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值56大于每个第二空穴传输层5的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值54(即，每个发光层4的HOMO能级低于每个第二空穴传输层5的HOMO能级)。
对阳极2施加正电势并对阴极7施加负电势时，空穴(h+)从阳极2被注入到第一空穴传输层3，电子(e-)从阴极7被注入电子传输层6。空穴从第一空穴传输层3被传输到毗邻该第一空穴传输层的发光层4，且空穴和从阴极传输的电子在发光层4内复合。由此而发出光线。因为发光层4具有电子传输性能，空穴和电子复合的可能性高。注意，发光的部分在图中用hv表示。
在发光层4内未和电子复合的空穴受电势差作用而朝阴极7移动。随后，空穴被注入到第二空穴传输层5并在第二空穴传输层5内部移动。然而，由于每个第二空穴传输层5和每个发光层4之间存在一势垒(即能量差58，该能量差为每个发光层4的HOMO能级与每个第二空穴传输层5的HOMO能级之间的能量差)，空穴注入到每个发光层4的可能性降低，因此空穴被限制在第二空穴传输层5内。即使由于空穴积累等原因使空穴越过势垒而注入到一个发光层4内，但这些空穴仍与发光层4内的电子复合而发光。此外，如果空穴未和一个发光层4内的电子复合并被注入到一个第二空穴传输层5内，如前所述由于第二空穴传输层5和发光层4之间存在势垒，空穴被限制在第二空穴传输层5内的可能性较高。因此，可以提高发光效率并防止空穴穿过电子传输层6。如果电子传输层6具有发光性能，当空穴被注入电子传输层6时，空穴与电子传输层内的电子复合并发光。如果电子传输层6的发射波长不同于每个发光层4的发射波长，则导致出现颜色差异。
另一方面，在一个发光层4内未和空穴复合的电子受电势差作用而朝阳极2移动。这种情况下，由于每个第二空穴传输层5的厚度为1至5nm，尽管存在势垒(即能量差60，该能量差为每个发光层4的LUMO能级与每个第二空穴传输层5的LUMO能级之间的能量差)，但电子仍穿过第二空穴传输层5，随后空穴被注入下一个发光层4。因此，电子在该发光层4内与空穴复合并发光。此外，如果电子未在发光层4内和空穴复合，电子穿过第二空穴传输层5而被注入下一个发光层4。
当第一空穴传输层3和第二空穴传输层5由不同材料制成时，为了增加空穴限制效应，第一空穴传输层3的HOMO能级和每个发光层4的HOMO能级之间能量差的绝对值57优选地设成小于能量差绝对值58。因此，可以提高从阳极2注入的空穴无法移动越过能量差58的可能性。
当阳极2的功函数和第一空穴传输层3的HOMO能级之间的能量差59或施加在阳极2与阴极7之间的电势得到控制时，可以提高空穴无法移动越过能量差58的可能性。使能量差59小于能量差58，并施加使空穴刚好越过能量差59的电压。这种情况下，空穴可以移动越过能量差59；然而，移动越过能量差58的可能性降低。因此，优选使用具有前述关系的阳极2，第一空穴传输层3、发光层4、第二空穴传输层5、以及阴极7，并同时控制施加在该阳极和阴极上的电压。
下面将描述每个层可使用的材料等。衬底1用作发光元件的支撑体。可以使用例如石英、玻璃、塑料等作为衬底1的材料。注意，可以使用其它材料，只要该材料在制造过程中可以用作发光元件的支撑体。
阳极2可以使用氧化铟锡(ITO)等。此外可以使用氧化铟锌(IZO)、包括氧化硅的氧化铟锡(ITSO)等。此外，优选使用具有高功函数的材料制成阳极2。
可以使用4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-联苯(简写为NPB或αNPD)，4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(简写为TCTA)等形成第一空穴传输层3。优选使用HOMO能级为-5.3至-5.6eV的材料形成第一空穴传输层3。
可以使用相同材料制成第一空穴传输层3和第二空穴传输层5。然而，为了增强空穴限制效应，使第一空穴传输层3的HOMO能级与每个发光层4的HOMO能级之间能量差小于每个第二空穴传输层5的HOMO能级与每个发光层4的HOMO能级之间能量差。优选使用HOMO能级为-4.9至-5.3eV的材料。例如可以使用4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(简写为MTDATA)，4，4’，-二(N-(4-(N，N-二对甲苯胺基)苯基)-N-苯基邻氨基)-联苯(简写为DNTPD)，4，4’，4”-三[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(简写为1-TNATA)等。例如当使用后述的三(8-羟基喹啉)铝(简写为Alq3)形成发光层4并使用αNPD形成第一空穴传输层3时，可以使用具有前述关系的MTDATA形成第二空穴传输层5。
对于发光层4，需要使每个发光层4的LUMO能级和真空能级之间能量差的绝对值大于每个第二空穴传输层5的LUMO能级和真空能级之间的能量差的绝对值。此外，每个发光层4的HOMO能级和真空能级之间能量差的绝对值必须大于每个第二空穴传输层5的HOMO能级和真空能级之间能量差的绝对值。这使得有可能如前所述地将空穴限制在发光层4内并提高发光效率。此外，可以防止空穴穿过电子传输层6。另一方面，由于每个第二空穴传输层5的厚度小于每个发光层4的厚度，每个第二空穴传输层5的厚度为1至5nm而每个发光层4的厚度为5至20nm，尽管存在前述能量关系，电子仍可穿过第二空穴传输层5而被注入到发光层4。除了诸如4，4′-二(N-咔唑)联苯(简写为CPB)的咔唑衍生物之外，可以使用诸如Alq3的具有电子传输性能的材料形成发光层4。优选使用HOMO能级为-5.5至-5.9eV或更高的材料。
每个发光层4可以是宿主-客体(host-guest)类型的层，其中发光物质(掺杂剂材料)弥散在由带隙大于该发光物质带隙的材料(宿主材料)制成的层中，其中该发光物质成为发光中心。这个结构是优选的，因为难以引起由浓度所致的光淬灭(light quenching)。可以使用4-二环亚甲基-2-甲基-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-吡喃(简写为DCJT)、4-二环亚甲基-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-吡喃、periflanthene、2，5-二环-1，4-二(10-甲氧基-1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)苯、N，N’-二甲基喹吖酮(简写为DMQd)、香豆素6、香豆素545T、Alq3、9，9’-二蒽基、9，10-二苯基并三苯(简写为DPA)、9，10-三(2-萘基)并三苯(简写为DNA)、2，5，8，11-四-叔丁基二萘嵌苯(TBP)等用作该发光物质(变成发光中心)。除了发射荧光的前述物质之外，还可以使用发射磷光的下述物质作为掺杂剂材料二[2-(3，5-二(三氟甲基)苯基)吡啶基-N，C2’]铱(III)吡啶甲酸(简写为Ir(CF3ppy)2(pic))、二[2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’]铱(III)乙酰丙酮(简写为FIr(acac))、二[2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’]铱(III)吡啶甲酸(简写为FIr(pic))、三[2-苯基吡啶基-N，C2’]铱(简写为Ir(ppy3))等。
此外，用于分散发光物质的材料没有特别限制，除了诸如CBP的咔唑衍生物以外还可以使用诸如金属复合物和Alq3的具有电子传输性能的材料。
例如，对于具有上述能量关系的材料，阳极2可以采用ITO，第一空穴传输层3可以使用αNPD，发光层4可以使用Alq3，第二空穴传输层5可以使用MTDATA，等等。当然，本发明不限于这个组合。
可以使用Alq3、二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基吡啶基-铝(简写为BAlq3)、浴铜灵(简写为BCP)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简写为Almq3)等形成电子传输层6。优选使用HOMO能级为-5.5至-6.0eV的材料。
可以使用金属、合金、导电化合物、这些材料的化合物等制备阴极7，其中这些材料具有低的功函数(不高于-3.8eV)。这种阴极材料的具体示例为属于元素周期表中的1族或2族元素，即诸如锂(Li)和铯(Cs)的碱金属、诸如镁(Mg)、钙(Ca)、和锶(Sr)的碱土金属、以及包括这些元素的合金(例如Mg:Ag、Al:Li等)。此外，通过在阴极7和一发光层4之间提供具有优良电子注入性能的层，可以使用各种导电材料以及用于阳极2诸如Al、Ag、ITO、和含硅IT0的材料以形成阴极7而不管这些材料的功函数如何。
此外，当在阴极7和电子传输层6之间提供电子注入层时，可以使用碱金属或碱土金属的化合物例如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、和氟化钙(CaF2)。此外，可以使用由具有电子传输性能的材料制成的层，所述层包括碱金属或碱土金属，例如含镁(Mg)的Alq3等。
如图2所示，可以在阳极2和第一空穴传输层3之间提供缓冲层8。可以使用有机化合物和金属化合物的混合物形成缓冲层8。
就有机化合物和金属化合物的组合而言，其中的有机化合物可以使用芳族胺(即具有苯环-氮键)基化合物，例如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-联苯(简写为NPB或αNPD)、4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-联苯(简写为TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(简写为TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(简写为MTDATA)、4，4’，-二(N-(4-(N，N-二-m-甲苯基氨基)苯基)-N-苯基氨基)-联苯(简写为DNTPD)、N，N’-二(螺旋形-9，9’-二芴-2-基)-N，N’-二苯基联苯胺(简写为BSPB)、4，4’，4”-三[3-甲基苯基(苯基)氨基]三苯胺(简写为m-TDATA)、1，3，5-三[N，N’-二(3-甲基苯基)-氨基]-苯(简写为m-MTDAB)、以及N，N’-二(p-甲苯基-N，N’-二苯基-p-苯二胺(简写为DTDPPA)；或者是酞菁化合物，例如酞菁(简写为H2PC)、铜酞菁(简写为CuPc)、以及钒酞菁(VOPc)。金属化合物优选采用过渡金属氧化物。具体地，可以使用氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化镁、氧化铼等。特别地，由于氧化钒、氧化钼、氧化钨、和氧化铼具有强的电子接收性能，因此这些材料是优选的。在这些材料中，氧化钼在大气空气中稳定且容易处理，因此氧化钼更为优选。此外，在有机化合物中金属化合物的含量理想地应为5至80wt％，更为优选地为10至50wt％。缓冲层的厚度设为不低于60nm。在本发明中，即使增大该缓冲层的厚度，驱动电压并未增大。
可以通过蒸发形成第一空穴传输层3、发光层4、第二空穴传输层5、以及电子传输层6。可以通过共蒸发有机化合物和金属化合物而形成缓冲层8。可以通过诸如溅射和蒸发的已经方法制备阳极2和阴极7。对于提供空穴注入层和电子注入层的情形，可以使用诸如蒸发的已知方法形成这些注入层。此外，可以使用后面提到的方法制备发光层4和第二空穴传输层5。
这里将描述测量HOMO能级和LUMO能级的方法。通过在玻璃衬底等上形成靶材料的薄膜并在大气空气中使用光电子光谱仪(RIKEN KEIKICO.，LTD.，#AC-2)测量该薄膜，由此可以获得HOMO能级。
接着将描述LUMO能级的测量。首先，测量靶材料的吸收光谱，使用该数据从Tauc绘图获得吸收端。接着，将该吸收端评估为光学带隙，并计算HOMO能级和LUMO能级之间的带隙。之后，通过使用在大气空气中由光电子光谱仪获得的HOMO能级以及该带隙而计算出LUMO能级。
例如，如果在大气空气中由光电子光谱仪获得的薄膜的HOMO能级为-5.28eV，从吸收谱获得的薄膜的带隙为2.98eV，则该薄膜的LUMO能级为-2.30eV。当然，该测量方法不仅可以应用于本实施例模式，还可以应用于本发明的其它实施例模式。
将参考图1、2、5、6等描述本发明的示例。这里将描述载流子传输层为电子传输层的情形。
在图1所示的发光装置中，在衬底1上形成阳极2、空穴传输层3、重复堆叠的发光层4和第二电子传输层5、第一电子传输层6、以及阴极7。在阳极2和空穴传输层3之间提供空穴注入层。此外，可在阴极7和第一电子传输层6之间提供电子注入层。可以使用相同材料或不同材料形成该第一和第二电子传输层。堆叠许多第二电子传输层5和发光层4。第二电子传输层5的厚度小于每个发光层4的厚度。每个第二电子传输层5的厚度优选地设为1至5nm。每个发光层4的厚度优选地设为5至20nm。发光层4具有空穴传输性能。此外，可以交替地堆叠2到n(n为正整数)层第二电子传输层5和发光层4。
这里将参考图5和图6描述本发明的载流子移动等。图5和图6示出了图1的能带图。图6示出了发光层4和第二电子传输层5交替堆叠的能带图。在图5和图6中还使用了图1的附图标记。附图标记50表示真空能级。附图标记77表示第一电子传输层6的LUMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记78表示第一电子传输层6的HOMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记70表示每个第二电子传输层5的LUMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记71表示每个第二电子传输层5的HOMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记72表示每个发光层4的LUMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。附图标记73表示每个发光层4的HOMO能级与真空能级50之间能量差的绝对值。
在本发明中，每个发光层4的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值72小于每个第二电子传输层5的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值70(即，每个发光层4的LUMO能级低于每个第二电子传输层5的LUMO能级)。此外，每个发光层4的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值73小于每个第二电子传输层5的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值71(即，每个发光层4的HOMO能级高于每个第二电子传输层5的HOMO能级)。
对阳极2施加正电势并对阴极7施加负电势时，空穴(h+)从阳极2被注入空穴传输层3，电子(e-)从阴极7被注入第一电子传输层6。电子从第一电子传输层6被传输到发光层4，且电子和从阳极传输的空穴在发光层4内复合。由此而发出光线。因为发光层4具有空穴传输性能，因此电子和空穴复合的可能性较高。注意，发光的部分在图中用hv表示。
在一个发光层4内未和空穴复合的电子受电势差作用而朝阳极2移动。随后，电子被注入紧接于发光层的第二电子传输层5并在第二电子传输层5内部移动。由于第二电子传输层5和下一个发光层4之间存在势垒(即能量差75，该能量差为每个发光层4的LUMO能级与每个第二电子传输层5的LUMO能级之间的能量差)，电子注入到发光层4的可能性降低，因此电子被限制在第二电子传输层5内。如果由于电子积累等原因使电子越过势垒而注入到发光层4内，则这些电子与发光层4内的空穴复合而发光。此外，如果电子未和一个发光层4内的空穴复合并被注入到和该发光层4相邻的第二电子传输层5内，如前所述由于第二电子传输层5和下一个发光层4之间存在势垒，电子被限制在第二电子传输层5内的可能性较高。因此，可以防止电子穿过空穴传输层3从而提高发光效率。如果空穴传输层3具有发光性能，当电子被注入空穴传输层3时，电子与空穴传输层3内的空穴复合并发光。当空穴传输层3的发射波长不同于每个发光层4的发射波长时，导致出现颜色差异。
另一方面，在一个发光层4内未和电子复合的空穴受电势差作用而朝阴极7移动。这种情况下，由于每个第二电子传输层5的厚度为1至5nm，尽管存在势垒(即能量差79，该能量差为每个发光层4的HOMO能级与每个第二电子传输层5的HOMO能级之间的能量差)，但空穴仍穿过每个第二电子传输层5，随后空穴被注入下一个发光层4。因此，空穴在该发光层4内与电子复合并发光。此外，即使空穴未在发光层4内和电子复合，空穴穿过第二电子传输层5而被注入下一个发光层4。
当第一电子传输层6和第二电子传输层5由不同材料制成时，为了增强电子限制效应，第一电子传输层6的LUMO能级和每个发光层4的LUMO能级之间能量差的绝对值74优选地设成小于能量差的绝对值75。这可以提高从阴极7注入的电子无法移动越过能量差75的可能性。
当阴极7的功函数和第一电子传输层6的LUMO能级之间的能量差76或施加在阳极2与阴极7之间的电势得到控制时，可以提高空穴无法移动越过能量差75的可能性。当使能量差76小于能量差75，并施加使电子刚好越过能量差76的电压时，电子可以移动越过能量差76；然而，移动越过能量差75的可能性降低。因此，优选使用具有前述关系的阳极2，第一电子传输层6、发光层4、第二电子传输层5、以及阴极7，并同时控制施加在该阳极和阴极上的电压。
下面将描述每个层可使用的材料等。注意，可以使用和实施例模式1中所描述的材料相同的材料制备衬底1和阳极2。
可以使用功函数为2.8至3.0eV诸如Ca、MgAg、Al、和Mg的物质形成阴极7。可以使用Alq3、BAlq3、BCP、CBP等形成第一电子传输层6。考虑到第一电子传输层6和每个第二电子传输层5之间的能量差，优选使用LUMO能级为-2.7至-2.4eV的物质。可以使用和第一电子传输层6相同的材料形成第二电子传输层5。然而，为了增强电子限制效应，使第一电子传输层6的LUMO能级与每个发光层4的LUMO能级之间能量差小于每个第二电子传输层5的LUMO能级与每个发光层4的LUMO能级之间能量差。优选使用LUMO能级不高于-2.7eV的材料。例如可以使用Alq3、BAlq3、diphenylquinoxaline(二苯哇喏啉)等对于发光层4，需要使每个发光层4的HOMO能级和真空能级之间能量差的绝对值小于每个第二电子传输层5的HOMO能级和真空能级之间的能量差的绝对值。此外，每个发光层4的LUMO能级和真空能级之间能量差的绝对值必须小于每个第二电子传输层5的LUMO能级和真空能级之间能量差的绝对值。这使得有可能如前所述地将电子限制在发光层4内并提高发光效率。此外，可以防止电子穿过空穴传输层3。
另一方面，每个第二电子传输层5的厚度小于每个发光层4的厚度，每个第二电子传输层5的厚度为1至5nm而每个发光层4的厚度为5至20nm，因此尽管存在前述能量关系，空穴仍可穿过第二电子传输层5而被注入到发光层4。
可以使用NPB、TCTA、TPD等形成发光层4。优选使用具有LUMO能级不低于-2.5eV的材料。
如实施例模式1所描述，每个发光层4可以是宿主-客体类型的层，其中发光物质(掺杂剂材料)弥散在由其带隙大于该发光物质带隙的材料(宿主材料)制成的层中，其中该发光物质成为发光中心。
可以使用例如芳族胺(即具有苯环-氮键)基化合物，例如TDATA、MTDATA、DNTPD、以及αNPD。
例如，对于具有前述能量关系的材料，可以使用这样的组合由Mg形成阴极7、CPB用作第一电子传输层6、TPD用作发光层4、Alq3用作第二电子传输层5等。当然，本发明不限于这个组合。此外，在图22中示出了空穴传输层3使用αNPD且阳极使用IT0时的能带图。
在图22中，每个发光层4的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值小于每个第二电子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值小于每个第二电子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
此外，第一电子传输层的LUMO能级和每个发光层的LUMO能级之间的能量差74小于每个第二电子传输层的LUMO能级和每个发光层的LUMO能级之间的能量差75。
阴极功函数和第一电子传输层的LUMO能级之间的能量差76小于每个第二电子传输层的LUMO能级和每个发光层的LUMO能级之间的能量差。因此可以限制电子并提高发光效率。
如图2所示，可以在阳极2和第一空穴传输层之间提供缓冲层8。可以使用有机化合物和金属化合物的混合物制备缓冲层8。缓冲层8的厚度可设为不小于6Onm。在本发明中，即使增大该缓冲层的厚度，驱动电压并未增大。
可以通过蒸发形成第一电子传输层6、发光层4、第二电子传输层5、以及空穴传输层3。可以通过共蒸发有机化合物和金属化合物而形成缓冲层8。可以通过诸如溅射和蒸发的已经方法制备阳极2和阴极7。对于提供空穴注入层和电子注入层的情形，可以使用诸如蒸发的已知方法形成这些注入层。此外，可以使用后面提到的方法制备发光层4和第二电子传输层5。
HOMO能级和LUMO能级的测量方法和实施例模式1相同。
将参考图7、图8A和8B、图9、图10、图11A和11B、图12A和12B、以及图13A和13B描述本实施例模式中使用的蒸发装置以及使用所述蒸发装置制造实施例模式1和2中所述的多层堆叠结构的方法。
在本实施例模式使用的蒸发装置中，提供了处理腔1001和传输腔1002，其中靶材料在处理腔1001内被蒸发。通过传输腔1002将靶材料传输到处理器1001。传输腔1002设有用于移动靶材料的臂1003(图7)。
如图8A和8B所示，在处理器1001内提供了用于固定衬底(靶材料)101的固定部分100、填充了发光材料的蒸发源102、以及填充了载流子传输材料的蒸发源103。用隔板104分隔蒸发源102和蒸发源103。此外，在填充了发光材料的蒸发源102上提供挡板105b，而在填充了载流子传输材料的蒸发源103上提供挡板105a。
当掺杂剂材料添加到发光材料中时，则与宿主材料的蒸发源102同时提供了掺杂剂材料的蒸发源，宿主材料和掺杂剂材料被共蒸发。
如图8A所示，挡板105b开启而挡板105a闭合时，发光材料被蒸发到衬底101上而载流子传输材料未被蒸发到衬底上。接着如图8B所示，挡板105b闭合而挡板105a开启时，载流子传输材料被蒸发到衬底101上而发光材料未被蒸发到衬底上。根据这个方法，可以交替地蒸发载流子传输材料和发光材料，因此可以形成多层堆叠的结构。
在本发明中为了使每个第二载流子传输层5的厚度小于每个发光层4的厚度，挡板105b的开启时间应长于挡板105a的开启时间。这可以减小载流子传输材料的蒸发数量，从而减小载流子传输层的厚度。通过以这种方式控制挡板105a和105b的开启时间，可以形成前述实施例模式中描述的结构。
此时，通过改变蒸发速率可以控制薄膜厚度。当蒸发速率降低时，每单位时间的蒸发数量减小。另一方面，当蒸发速率增大时，蒸发数量增大，使得可以提高薄膜厚度。如果在挡板105a开启时载流子传输材料的蒸发速率降低而在挡板105b开启时发光材料的蒸发速率提高，则每个载流子传输层的厚度可小于每个发光层的厚度。
此外，通过改变衬底的温度可以改变吸收速率。
衬底101可以如箭头所示地旋转。通过旋转衬底101，可以在该衬底上形成厚度均匀的载流子传输层和厚度均匀的发光层。
处理腔1001内提供的元件部分不限于图8A和8B所示的物品，例如可以采用如图9、图10、图11A和11B、图12A和12B、以及图13A和13B中所示的结构。
在图9和图10中，在蒸发装置内提供了用于固定衬底(靶材料)的固定部分、填充了发光材料的蒸发源102、填充了载流子传输材料的蒸发源103。此外，用挡板104分隔蒸发源102和蒸发源103。此外，在填充了载流子传输材料的蒸发源103上提供挡板105a。
如图9所示，当挡板105a闭合时，发光材料被蒸发到衬底1015上，而载流子传输材料未被蒸发到衬底上。另一方面，如图10所示当挡板105a开启时，载流子传输材料被蒸发到衬底1015上。
当挡板105a的开启时间缩短时，载流子传输材料的蒸发数量降低。当挡板105a的开启时间延长时，载流子传输材料的蒸发数量增大。通过开启和闭合挡板105a而控制载流子传输材料和发光材料的蒸发数量，使得可以控制每个载流子传输层的厚度以及每个发光层的厚度。到目前为止所描述的步骤与图8A及8B相同。
用于固定衬底的固定部分包括绕轴1013旋转的第一旋转板1012，以及在第一旋转板1012上提供的多个第二旋转板1014a至1014d。第二旋转板1014a至1014d相互独立地绕轴旋转，每个第二旋转板的轴不同于轴1013。在第二旋转板1014a至1014d上提供衬底1015a至1015d。
衬底1015a被固定在第二旋转板1014a上，衬底1015b被固定在第二旋转板1014b上，衬底1015c被固定在第二旋转板1014c上，衬底1015d被固定在第二旋转板1014d上。
此外，旋转第一旋转板1012以及上方固定了衬底的第二旋转板1014a至1014d。通过第二旋转板的旋转，每个衬底还单独绕各自的轴旋转。这和图8A及8B所示每个衬底的旋转相同。通过使衬底自身旋转，可以形成厚度均匀的发光层和厚度均匀的载流子传输层。
另一方面，通过第一旋转板1012的旋转，衬底还围绕轴1013旋转。如图10所示，其中的挡板105a开启，当衬底1015a和发光材料蒸发源102之间的距离小于衬底1015a和载流子传输材料蒸发源103之间的距离时，被蒸发在衬底1015a上的发光材料的数量多于载流子传输材料的数量，由此在该衬底形成发光层。另一方面，当衬底1015c和载流子传输材料蒸发源103之间的距离小于衬底1015c和发光材料蒸发源102之间的距离时，被蒸发在衬底1015c上的载流子传输材料的数量多于发光材料的数量，由此在该衬底上形成载流子传输层。
接着，如果通过第一旋转板1012的旋转而改变处理腔1001内第二旋转板1014a的位置，衬底1015a被置于图9的第二旋转板1014c的位置，且衬底1015a和载流子传输材料蒸发源103之间的距离小于衬底1015a和发光材料蒸发源102之间的距离。这种情况下，被蒸发到衬底1015a上的载流子传输材料的数量大于发光材料，由此在该衬底上形成载流子传输层。因此可以交替地堆叠发光层和载流子传输层，由此可以形成多层堆叠的结构。
在本发明中由于每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，通过使用挡板105a可以控制载流子传输层的厚度，或者通过使发光材料的蒸发速率不同于载流子传输材料的蒸发速率，可以控制载流子传输层的厚度。此外，通过改变衬底的温度，可以改变吸收速率从而改变薄膜厚度。
如前所述，通过改变衬底1015a至1015d相对于蒸发源102和103的位置，可以交替地堆叠发光层和载流子传输层，由此也可以实现多层堆叠的结构。
注意，第一旋转板1012和第二旋转板1014a至1014d的形状没有特别限制，除了图9、图10、以及图11A和11B所示的圆形之外，每个第一和第二旋转板可具有诸如方形的多边形。此外，不一定要提供第二旋转板1014a至1014d；然而，通过提供第二旋转板1014a至1014d，可以降低提供在靶材料上薄膜厚度的不均匀性等。
对于如图9和10所示结构的情形，该结构具有批处理类型，具有同时处理多个衬底的优点。
在图11A和11B中，在载流子传输材料蒸发源及发光材料蒸发源上提供绕轴109a和109b旋转的掩模108a和108b。在掩模108a和108b内提供孔洞106和110。
当在掩模108b内提供的孔洞106被置于发光材料蒸发源102上时，发光材料被蒸发到衬底101上。此时，当在掩模108a内提供的孔洞110未被置于载流子传输材料蒸发源103上时，载流子传输材料未被蒸发到该衬底上(图11A)。
接着，当旋转掩模108且在掩模108b内提供的孔洞106未被置于发光材料蒸发源102上时，发光材料未被蒸发到该衬底上。此时，当在掩模108a内提供的孔洞110被置于载流子传输材料蒸发源103上时，载流子传输材料被蒸发到该衬底上(图11B)。因此，通过使用这些掩模并控制掩模旋转速度，可以交替地堆叠发光层和载流子传输层，从而可以形成多层堆叠结构。
此外，通过改变载流子传输材料的蒸发速度，可以改变蒸发数量。
另外，通过改变衬底温度可以改变吸收速率。
可以根据需要改变掩模内孔洞的形状。可以提供狭缝111(图12A和12B)。掩模108a的孔洞的形状可以改变成由附图标记112所示形状(图13A和13B)。此外，掩模108b的孔洞的形状可以改变成用附图标记110所示的圆形。备选地，可以提供用附图标记111表示的狭缝以代替掩模108b的孔洞。
以与图9A和9B或图10A和10B相同的方式，在图11A和11B、图12A和12B、以及图13A和13B所示的每个结构中，可以提供围绕轴1013旋转的第一旋转板1012，并在第一旋转板1012上提供多个第二旋转板1014a至1014d，衬底被固定到第二旋转板1014a至1014d上，通过旋转第一和第二旋转板可以交替地堆叠发光层和载流子传输层从而形成多层堆叠的结构。注意，本实施例模式可以和前述实施例模式的任一结构组合。
将参考图1等描述本发明的发光装置的结构示例及其制造方法。这里将描述载流子传输层为空穴传输层的情形。在附图中，附图标记1表示衬底，附图标记2表示阳极，附图标记3表示第一空穴传输层，附图标记4表示发光层，附图标记5表示第二空穴传输层，附图标记6表示电子传输层，附图标记7表示阴极。
使用ITO通过溅射在玻璃衬底上形成阳极2。
使用αNPD通过蒸发在阳极2上形成第一空穴传输层3。
在第一空穴传输层3上交替地堆叠多个发光层4和多个第二空穴传输层5。使用Alq3形成发光层4。使用MTDATA形成第二空穴传输层5。
使用如图8A和8B所示的蒸发装置形成发光层4和空穴传输层5。蒸发源102填充了用于发光层4的发光材料，蒸发源103填充了用于第二空穴传输层5的空穴传输材料。在真空中加热并蒸发发光材料和空穴传输材料。每个发光材料和空穴传输材料的蒸发速率设为0.01至0.4nm/s。
挡板105a的开启时间和挡板105b的开启时间之比设为10∶1至4∶1。当挡板105b开启时，挡板105a闭合。另一方面，当挡板105a开启时，挡板105b闭合。
因此可以获得这样的结构，其中堆叠了2至10组的发光层4和第二空穴传输层5的组合，每个发光层4的厚度为5至20nm而每个第二空穴传输层5的厚度为1至5nm。例如，对于提供两组由一个发光层4和一个第二空穴传输层5的组合的情形，堆叠了衬底1、阳极2、第一空穴传输层3、发光层4、第二空穴传输层5、另一个发光层4、另一个第二空穴传输层5、又一个发光层4、电子传输层6、和阴极7。即，两次堆叠一个发光层4和一个第二空穴传输层5的组合。注意，在2至10组由一个发光层4和一个第二空穴传输层5的组合的叠层上提供最后一个发光层4。
接着，在最后一个发光层4上使用Almq3通过蒸发形成电子传输层6。之后，使用MgAg通过蒸发形成阴极7。
将在图21示出本实施例模式的能带图。在图21中，每个发光层4的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值大于每个第二空穴传输层5的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即每个发光层4的LUMO能级低于每个空穴传输层的LUMO能级)。每个发光层4的HOMO能级和真空能级之间能量差的绝对值大于每个第二空穴传输层5的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值(即每个发光层的HOMO能级低于每个第二空穴传输层的HOMO能级)。
此外，第一空穴传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间的能量差59小于每个第二空穴传输层的HOMO能级和每个发光层的HOMO能级之间的能量差58。
另外，阳极的功函数和第一空穴传输层的HOMO能级之间的能量差57小于每个第二空穴传输层的HOMO能级和每个发光层的HOMO能级之间的能量差58。因此，可以限制空穴从而改善发光效率。
注意，可以在阳极2和第一空穴传输层3之间提供缓冲层。此外，可以提供空穴注入层和电子注入层。可以使用掺杂了掺杂剂材料的宿主材料形成每个发光层4。例如，可以将诸如在前述实施例模式中提到的掺杂剂材料或rubrene(红荧烯)掺杂到作为宿主材料的Alq3中。
这里示出了使用如图8A和8B所示的蒸发装置的方法；然而，本发明不限于此。当然，可以使用如图9A和9B、图10A和10B、图11A和11B、图12A和12B、以及图13A和13B中所示的任一方法制备多层堆叠的结构。每种情形中的制造方法和前述实施例模式相同。
如前所述，采用这种结构可以形成一种多层堆叠结构，其中交替地堆叠了包括有机化合物的发光层和包括有机化合物的载流子传输层。由于该多层堆叠结构不同于由有机化合物制成的层和由无机化合物制成的层形成的堆叠结构，因此不会产生应力，从而可以获得特性恶化更小的发光装置。此外，可以获得具有高发光效率的发光装置。
在本发明中，发光层和载流子传输层具有相互不同的极性，每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度。此外，发光层和载流子传输层具有前述LUMO能级和HOMO能级。因此，可以容易地限制极性和载流子传输层相同的载流子，极性不同于载流子传输层的载流子可以通过隧道效应而移动。也就是说，可以限制一种载流子，因此可以改善发光效率。
此外，通过在电极和载流子传输层之间提供由有机化合物和金属化合物形成的缓冲层，可以改善平整度。另外，通过实施本实施例模式的制造方法，可以容易形成多层堆叠结构。
在本实施例模式中，将参考图14A至14D和图15A至15C描述本发明的发光装置，同时示出了发光装置的制造方法。在本实施例模式中将描述制造有源矩阵发光装置的示例。注意，本发明不限于有源矩阵发光装置，本发明可以应用于无源矩阵发光装置。
首先，在衬底250上形成第一基底绝缘层251a和第二基底绝缘层251b，随后在第二基底绝缘层251b上形成半导体层(图14A)。
衬底250可以使用玻璃、石英、塑料(诸如聚酰亚胺、丙烯酸、聚乙烯对苯二酸酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚砜醚)等。如果需要，可以采用CMP等方法抛光由这种材料制成的衬底。在本实施例模式中，采用了玻璃衬底。
提供第一基底绝缘层251a和第二基底绝缘层251b以防止诸如碱金属和碱土金属的元素分散到半导体层内，这些元素会对半导体层的特性产生不利影响。第一和第二基底绝缘层的材料可以采用氧化硅、氮化硅、含氮的氧化硅、含氧的氮化硅等。在本实施例模式中，使用氮化硅制备第一基底绝缘层251a，使用氧化硅制备第二基底绝缘层251b。在本实施例模式中提供的基底绝缘膜包括由第一基底绝缘层251a和第二基底绝缘层251b形成的两个层。备选地，可以提供包括单层或不少于两层的基底绝缘膜。此外，如果杂质扩散穿过衬底不会导致任何问题，则无需提供该基底绝缘层。
在本实施例模式中，在获得第一和第二基底绝缘层之后，通过采用激光束晶化非晶硅薄膜而形成半导体层。在第二基底绝缘层251b上形成厚度为25至100nm(优选为30至60nm)的非晶硅薄膜。可以使用诸如溅射、降压CVD、和等离子体CVD的已知方法制备该非晶硅薄膜。之后，在400至500℃(例如500℃一个小时)热处理以进行脱氢。
随后，使用激光辐射设备晶化该非晶硅薄膜以形成结晶硅薄膜。在本实施例模式中，在激光晶化中使用受激准分子激光器。使用光学系统将从激光辐射设备振荡的激光束处理成线性束点。用该线性束点进行辐射，使非晶硅薄膜晶化。由此获得的结晶硅薄膜被用作半导体层。
晶化非晶硅薄膜的其它方法包括仅通过热处理执行晶化的方法，以及使用促进晶化的催化元素的热处理进行晶化的方法。促进晶化的元素可以使用镍、铁、钯、锡、铅、钴、铂、铜、金等。当使用促进晶化的这种元素时，和仅通过热处理进行晶化的情形相比，可以在更低的温度下以更短的时间完成晶化。因此，玻璃衬底等受晶化的损伤更小。当只通过热处理进行晶化时，可以采用耐热的石英衬底作为衬底250。此外，可以通过激光辐射和热处理的组合进行晶化。也就是说，使用促进晶化的催化元素通过热处理而使非晶硅薄膜结晶之后，可以通过激光辐射使结晶硅薄膜进一步晶化。
随后，如果需要，将少量杂质掺杂到半导体层内以控制阈值，或者进行沟道掺杂。为了获得所需要的阈值，通过离子掺杂等将形成N型导电或P型导电的杂质(例如磷和硼)掺杂到半导体层内。
之后，如图14A所示，半导体层被图形化成预定形状以获得岛状半导体层252。以这样的方式执行图形化，使得在半导体层上形成光致抗蚀剂，曝光和烘焙预定掩模形状从而在半导体层上形成抗蚀剂掩模，并利用该抗蚀剂掩模刻蚀半导体层。
随后，形成栅绝缘层253以覆盖半导体层252。使用含硅绝缘层通过等离子体CVD或溅射形成厚度为40至150nm的栅绝缘层253。在本实施例模式中，使用氧化硅制备栅绝缘层253。
接着，在栅绝缘层253上形成栅电极254。可以使用从钽、钨、钛、钼、铝、铜、铬、和铌中选择的元素，或者是主要包括这些元素的合金材料或化合物材料制备栅电极254。此外，可以使用典型地为多晶硅薄膜的半导体薄膜，其中该多晶硅薄膜掺杂了诸如磷的杂质元素。此外可以使用AgPdCu合金。
在本实施例模式中，形成栅电极254以具有单个层。备选地，栅电极254可具有包括不少于两层的堆叠结构，例如包括由钨制成的下层和由钼制成的上层。在形成栅电极以具有堆叠结构的情况下，可以使用前述材料。此外，可以任意选择这些材料的组合。使用由光致抗蚀剂制成的掩模刻蚀栅电极254。
随后以栅电极254为掩模，将高浓度的杂质掺杂到半导体层252中。因此形成了包括半导体层252、栅绝缘层253、和栅电极254的薄膜晶体管270。这种情形中，除了源区255和漏区256之外，可以通过使用低速离子掺杂或高速离子掺杂来提供LDD区257。
注意，该薄膜晶体管的制造工艺没有具体限制，可以任意改变该工艺以制造具有预期结构的晶体管。
在本实施例模式中，使用了顶栅薄膜晶体管，其中该薄膜晶体管使用通过激光晶化而结晶的结晶硅薄膜。备选地，像素部分可以使用底栅薄膜晶体管，其中该薄膜晶体管使用了非晶半导体薄膜。不仅可以使用硅还可以使用锗硅制备该非晶半导体薄膜。使用锗硅时，锗的浓度优选地设为约0.01至4.5原子百分比。
此外，可以使用微晶半导体薄膜(半非晶半导体)，其中在非晶半导体中可以观察到0.5至20nm的晶粒。其中可以观察到0.5至20nm晶粒的细晶也称为微晶(μc)。
通过辉光放电分解硅烷基气体，可以获得作为半非晶半导体的半非晶硅(也称SAS)。典型的硅烷基气体为SiH4，此外还可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。使用氢气或者氢气与从氦气、氩气、氙气、和氖气中选择的一种或多种稀有气体元素的混合物稀释这种硅烷基气体，可以容易地制备SAS。硅烷基气体的稀释比例优选地设为1∶10至1∶1000。可以在约0.1至133Pa的压力下通过辉光放电分解而形成该半非晶硅。辉光放电的高频功率可设为1至120MHz，优选地设为13至60MHz。衬底加热温度设为不高于300℃，优选地设为100至250℃。
由此形成的SAS的拉曼光谱朝波数小于520cm-1的方向偏移。使用X射线衍射在SAS中观察到被认为是源于硅晶格的(111)和(220)的衍射峰。该半非晶半导体包括至少1原子百分比的氢或卤素，用作终止悬挂键的试剂。对于该薄膜中所包括的杂质元素，诸如氧、氮、和碳的空气成分的每种杂质浓度优选地设为不高于1×1020cm-3。特别地，氧浓度设为不高于5×1019cm-3，优选地设为不高于1×1019cm-3。使用该SAS的TFT的迁移率μ为1至10cm2/Vsec。
此外，可以通过激光辐射使SAS进一步晶化。
随后，使用氮化硅形成绝缘膜(氢化膜)259以覆盖栅电极254和栅绝缘层253。在400至500℃下加热该绝缘膜(氢化膜)259(例如480℃约一个小时)以激活该杂质元素并氢化半导体层252。
形成第一层间绝缘层260以覆盖绝缘膜(氢化膜)259。制备第一层间绝缘层260的材料可以使用氧化硅、丙烯酸、聚酰亚胺、硅氧烷、低k材料等。在本实施例模式中，形成氧化硅薄膜作为第一层间绝缘层(图14B)。
接着，形成到达半导体层252的接触孔。通过刻蚀以形成接触孔，从而穿过接触孔而暴露半导体层252。可以通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成接触孔。此外，根据条件进行一次或多次刻蚀而形成这些接触孔。当执行多次刻蚀时，湿法刻蚀和干法刻蚀都可以被采用(图14C)。
形成导电层以覆盖接触孔和第一层间绝缘层260。该导电层被加工成预期形状以形成连接部分261a、导线261b等。该导线可以是由铝、铜、铝-碳-镍合金、铝-碳-钼合金等制成的单层。此外，该导线可具有通过从衬底一侧层叠钼、铝、和钼而形成的结构，通过从衬底一侧层叠钛、铝、和钛而形成的结构，或者通过从衬底一侧层叠钛、氮化钛、铝、和钛而形成的结构(图14D)。
之后，形成第二层间绝缘层263以覆盖连接部分261a、导线261b、以及第一层间绝缘层260。第二层间绝缘层263的材料优选采用诸如丙烯酸、聚酰亚胺、和硅氧烷的具有自平整性能的薄膜。在本实施例模式中，使用硅氧烷形成第二层间绝缘层263(图14E)。
随后，使用氮化硅等在第二层间绝缘层263上形成一绝缘层(未示出)。形成该绝缘层以防止在刻蚀像素电极时(稍后形成)第二层间绝缘层263被过刻蚀。因此，当像素电极和第二层间绝缘层263之间的刻蚀速率比较大时，可以不提供该绝缘层。接下来，形成穿过第二层间绝缘层263的接触孔以到达连接部分261a。
形成具有透光性能的导电层以覆盖接触孔和第二层间绝缘层263(或绝缘层)。随后，处理具有透光性能的该导电层以形成发光元件的第一电极264。第一电极264被电连接到连接部分261a(图15A)。
第一电极264用作阳极。可以使用在前述实施例模式中所示的导电薄膜制备第一电极264。
接着，使用有机材料或无机材料形成绝缘层以覆盖第二层间绝缘层263(或绝缘层)和第一电极264。随后，处理该绝缘层以暴露第一电极264的一部分从而形成间隔壁265。优选使用感光有机材料(诸如丙烯酸和聚酰亚胺)用作间隔壁265的材料。此外，可以使用非感光的有机或无机材料制备该间隔壁。另外，可以通过使用分散剂将诸如钛黑和氮化碳的黑色素或染料分散在间隔壁265的材料内，使得间隔壁265可以用作黑矩阵。优选地，面向第一电极的间隔壁265边缘呈锥形使得曲率连续变化(图15B)。
随后，形成包括有机化合物和金属化合物的缓冲层以覆盖从间隔壁265暴露的第一电极264。可以使用在前述实施例模式中提到的材料制备该缓冲层。接着，形成第一空穴传输层。之后，交替地堆叠n层发光层和第二空穴传输层。在发光层和第二空穴传输层的叠层上形成最后一个发光层。接着在该发光层上堆叠电子传输层。
随后形成用作阴极的第二电极267。因此形成了具有多层堆叠结构的发光装置293，该多层堆叠结构包括夹在第一电极264和第二电极267之间由有机化合物制成的有机发光层和载流子传输层。通过对第一电极施加高于第二电极的电压，可以获得光发射。
接着，采用等离子体CVD形成作为钝化膜的含氮的氧化硅薄膜。当使用含氮的氧化硅薄膜时，可以使用SiH4、N2O、和NH3通过等离子体CVD形成氧氮化硅薄膜，或者使用SiH4和N2O通过等离子体CVD形成氧氮化硅薄膜，或者使用由Ar稀释的SiH4和N2O气体通过等离子体CVD形成氧氮化硅薄膜。
备选地，钝化膜可以使用由SiH4、N2O、和H2制成的氢化氧氮化硅薄膜。当然该钝化膜不限于单层结构，它可以具有由其它含硅绝缘层形成的单层结构或层叠结构。此外，可以形成包括氮化碳薄膜和氮化硅薄膜的多层膜，含有苯乙烯聚合物、氮化硅薄膜、或类金刚石碳膜的多层膜以代替含氮的氧化硅薄膜。
随后，为了防止发光元件受诸如湿气的导致发光元件恶化的物质的损害，密封显示部分。当使用反衬底密封显示部分时，使用绝缘密封材料将反衬底粘接到显示部分以暴露外部连接部分。可以用诸如干燥氮气的惰性气体填充反衬底和元件衬底之间的间隙。备选地，在像素部分的整个表面上涂敷密封材料，并随后将反衬底粘接到该密封材料上。密封材料优选使用紫外线固化树脂等。可以在密封材料中混合干燥剂或用于使衬底之间保持固定间隔的颗粒。随后，柔性导线衬底被粘接到外部连接部分。
将参考图16A和16B描述前述形成的发光装置结构的示例。此外，有时候用相同附图标记表示具有相似功能的部分，以便省略对它们的解释，尽管这些部分具有不同形状。在本实施例模式中，具有LDD结构的薄膜晶体管270通过连接部分261a连接到发光装置293。
图16A示出了这样的结构，其中使用具有透光性能的导电薄膜形成第一电极264，在发光叠层主体266内产生的光线朝衬底250方向发射。另外，附图标记294代表反衬底。在衬底250上形成发光装置293之后，使用密封材料等将反衬底牢固地粘接在衬底250上。使用具有透光性能的树脂288等填充反衬底294和发光装置293之间的间隙，从而密封该发光元件。因此，可以防止发光装置293受湿气等影响而退化。优选地，树脂288具有吸湿性能。更为优选地，为了防止湿气的不利影响，将具有高度透光性能的干燥剂289分散在树脂288内。
图16B所示的结构中，使用具有透光性能的导电薄膜形成第一电极264和第二电极267，光线可以同时朝衬底250方向和反衬底294方向发射。在这个结构中，通过在衬底250和反衬底294外部提供偏振片290，可以防止屏幕变得透明，由此改善可见度。可在偏振片290外部提供保护膜291。
另外，晶体管、发光装置等的排列没有具体限制。例如，可以将其按如图17俯视图所示进行排列。在图17中，第一晶体管2001的第一电极连接到源信号线2004，第二电极连接到第二晶体管2002的栅电极。第二晶体管的第一电极连接到电源线2005，第二晶体管的第二电极连接到发光元件的电极2006。栅信号线2003的一部分用作第一晶体管2001的栅电极。
根据本发明的具有显示功能的发光装置可以采用模拟视频信号或者数字视频信号。当使用数字视频信号时，发光显示装置被分类成两种，其中一种的视频信号使用电压，另一种的视频信号使用电流。当发光装置发光时，输入像素内的视频信号被分类成恒压视频信号和恒流视频信号。恒压视频信号包括对发光装置施加恒定电压的视频信号以及恒定电流流过发光装置的视频信号。恒流视频信号包括对发光装置施加恒定电压的视频信号以及恒定电流流过发光装置的视频信号。对发光装置施加恒定电压表示恒定电压驱动，恒定电流流过发光装置表示恒定电流驱动。在恒定电流驱动中，无论发光装置的电阻如何变化，流过发光装置的电流是恒定的。本发明的发光装置以及用于驱动该发光装置的方法可以采用利用视频信号电压的驱动方法，或者采用利用视频信号电流的驱动方法。此外，可以使用恒压驱动或恒流驱动。
本实施例模式可以和前述实施例模式的任一结构自由地组合实施。
在本实施例模式中将参考图18A和18B描述作为本发明发光装置的面板的外部形貌。图18A为面板的俯视图，其中使用密封材料密封形成于衬底之上的晶体管和发光装置，该密封材料形成于该衬底和反衬底4006之间。图18B为图18A的截面视图。安装在该面板上的发光装置具有如实施例模式5所示的结构。
提供密封材料4005以围绕设于衬底4001上的像素部分4002、信号线驱动器电路4003、和扫描线驱动器电路4004。反衬底4006设在像素部分4002、信号线驱动器电路4003、以及扫描线驱动器电路4004上。因此，像素部分4002、信号线驱动器电路4003、和扫描线驱动器电路4004与外界隔绝地被衬底4001、密封材料4005、以及反衬底4006与填充剂4007密封。
设在衬底4001上的像素部分4002、信号线驱动器电路4003、和扫描线驱动器电路4004具有多个薄膜晶体管。在图18B中，示出了包括在信号线驱动器电路4003中的薄膜晶体管4008和包括在像素部分4002中的薄膜晶体管4010。
此外，发光装置4011电连接到薄膜晶体管4010。发光装置4011具有这样的结构其中形成了阳极、空穴传输层、交替堆叠的发光层和第二电子传输层、另一个发光层、第一电子传输层、和阴极。
同样地，铅导线4014对应于将信号或电源电压提供给像素部分4002、信号线驱动器电路4003、和扫描线驱动器电路4004的导线。铅导线4014通过铅导线4015a和铅导线4015b连接到接线端子4016。接线端子4016通过各向异性导电膜4019电连接到包括在柔性印刷电路(FPC)4018内的端子。
此外，除了诸如氮气和氩气的惰性气体之外还可以使用紫外固化树脂或热固化树脂作为填充剂4007。例如可以使用聚氯乙稀、丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛、或乙酸乙烯亚乙烯酯。
此外，本发明包括形成了具有发光装置的像素部分的面板以及在面板上安装了IC的模块。
本实施例模式可以和前述实施例模式的任一结构自由地组合实施。
具有根据本发明并安装了前述实施例模式所示模块的发光装置的电子设备包括诸如摄像机和数码相机的照相机、护目型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(例如汽车音频部件)、计算机、游戏机、便携式信息终端(例如移动计算机、移动电话、便携式游戏机、电子书等)、装备记录介质的图像再现装置(特别是指具有能够再现诸如数字化多功能光盘(DVD)的记录介质并能显示其图像的装置)等。图19A至19E和图20A及20B示出了这些电子设备的具体示例。
图19A示出了用于电视接收器、个人电脑等的监视器，该监视器包括框架3001、显示部分3003、扬声器3004等。在显示部分3003内提供有源矩阵显示装置。显示部分3003的每个像素包括TFT以及具有本发明的多层堆叠结构的发光装置。通过使用本发明的发光装置，可以实现具有高发光效率同时特性恶化降低的电视。
图19B示出了移动电话，该移动电话包括主体3101、框架3102、显示部分3103、音频输入部分3104、音频输出部分3105、操作键3106、天线3108等。在显示部分3103内提供有源矩阵显示装置。显示部分3103的每个像素包括TFT以及具有本发明的多层堆叠结构的发光装置。通过使用本发明的发光装置，可以实现具有高发光效率同时特性恶化降低的移动电话。
图19C示出了计算机，该计算机包括主体3201、框架3202、显示部分3203、键盘3204、外部连接端口3205、鼠标3206等。在显示部分3203内提供有源矩阵显示装置。显示部分3203的每个像素包括TFT以及具有本发明的多层堆叠结构的发光装置。通过使用本发明的发光装置，可以实现具有高发光效率同时特性恶化降低的计算机。
图19D示出了移动计算机，该移动计算机包括主体3301、显示部分3302、开关3303、操作键3304、红外端口3305等。在显示部分3302内提供有源矩阵显示装置。显示部分3302的每个像素包括TFT以及具有本发明的多层堆叠结构的发光装置。通过使用本发明的发光装置，可以实现具有高发光效率同时特性恶化降低的移动计算机。
图19E示出了便携式游戏机，该游戏机包括框架3401、显示部分3402、扬声器部分3403、操作键3404、记录介质插口部分3405等。在显示部分3402内提供有源矩阵显示装置。显示部分3402的每个像素包括TFT以及具有本发明的多层堆叠结构的发光装置。通过使用本发明的发光装置，可以实现具有高发光效率同时特性恶化降低的便携式游戏机。
图20A示出了柔性显示器，该显示器包括主体3110、像素部分3111、驱动器IC 3112、接收设备3113、薄膜电池3114等。接收设备3113可以接收来自前述移动电话的红外通信端口3107的信号。在像素部分3111内提供有源矩阵显示装置。像素部分3111的每个像素包括TFT以及具有本发明的多层堆叠结构的发光装置。通过使用本发明的发光装置，可以实现具有高发光效率同时特性恶化降低的柔性显示器。
图20B示出根据本发明制造的ID卡，该ID卡包括支撑主体5541、显示部分5542、结合在支撑主体5541内的集成电路芯片5543等。
在显示部分5542内提供有源矩阵显示装置。显示部分5542的每个像素包括TFT以及具有本发明的多层堆叠结构的发光装置。通过使用本发明的发光装置，可以实现具有高发光效率同时特性恶化降低的ID卡。
如前所述，本发明的应用范围非常广泛，本发明可以应用于所有领域的电子设备。
本申请是基于2005年4月28日于日本专利局提交的日本专利申请序列号No.2005-130956的申请，其全部内容在此引用作为参考。
权利要求
1.一种发光装置，包括衬底；阳极；面向阳极的阴极；在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层；以及包括有机化合物的空穴传输层，其中交替地堆叠每个发光层和每个空穴传输层，其中每个空穴传输层的厚度小于每个发光层的厚度，其中每个发光层具有电子传输性能。
2.根据权利要求1的发光装置，其中交替地堆叠2至n(n为正整数)层发光层和空穴传输层。
3.根据权利要求1的发光装置，其中每个空穴传输层的厚度为1至5nm，每个发光层的厚度为5至2Onm。
4.根据权利要求1的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值大于每个空穴传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，且其中每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值大于每个空穴传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
5.根据权利要求1的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级低于每个空穴传输层的LUMO能级，且其中每个发光层的HOMO能级低于每个空穴传输层的HOMO能级。
6.根据权利要求1的发光装置，其中提供和阳极接触并包括有机化合物和金属化合物的缓冲层。
7.一种发光装置，包括衬底；阳极；面向阳极的阴极；在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层；以及包括有机化合物的电子传输层，其中交替地堆叠每个发光层和每个电子传输层，其中每个电子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，其中每个发光层具有空穴传输性能。
8.根据权利要求7的发光装置，其中交替地堆叠2至n(n为正整数)层发光层和电子传输层。
9.根据权利要求7的发光装置，其中每个电子传输层的厚度为1至5nm，每个发光层的厚度为5至20nm。
10.根据权利要求7的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值小于每个电子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，且其中每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值小于每个电子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
11.根据权利要求7的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级高于每个电子传输层的LUMO能级，且其中每个发光层的HOMO能级高于每个电子传输层的HOMO能级。
12.根据权利要求7的发光装置，其中提供和阳极接触并包括有机化合物和金属化合物的缓冲层。
13.一种发光装置，包括衬底；阳极；面向阳极的阴极；在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层；包括有机化合物的第一空穴传输层；以及包括有机化合物的第二空穴传输层，其中在阳极上形成第一空穴传输层，其中在第一空穴传输层上交替地堆叠每个发光层和每个第二空穴传输层，其中每个第二空穴传输层的厚度小于每个发光层的厚度，以及其中每个发光层具有电子传输性能。
14.根据权利要求13的发光装置，其中交替地堆叠2至n(n为正整数)层发光层和第二空穴传输层。
15.根据权利要求13的发光装置，其中每个第二空穴传输层的厚度为1至5nm，每个发光层的厚度为5至20nm。
16.根据权利要求13的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值大于每个第二空穴传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，且其中每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值大于每个第二空穴传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
17.根据权利要求13的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级低于每个第二空穴传输层的LUMO能级，且其中每个发光层的HOMO能级低于每个第二空穴传输层的HOMO能级。
18.根据权利要求13的发光装置，其中第一空穴传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值小于每个第二空穴传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值。
19.根据权利要求13的发光装置，其中阳极的功函数和第一空穴传输层的HOMO能级之间能量差的绝对值小于每个第二空穴传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值。
20.根据权利要求13的发光装置，其中在第一空穴传输层和阳极之间提供包括有机化合物和金属化合物的缓冲层。
21.一种发光装置，包括衬底；阳极；面向阳极的阴极；在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层；包括有机化合物的第一电子传输层；以及包括有机化合物的第二电子传输层，其中交替地堆叠每个发光层和每个第二电子传输层，其中在该交替叠层上形成第一电子传输层，其中在该第一电子传输层上形成阴极，其中每个第二电子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，以及其中每个发光层具有空穴传输性能。
22.根据权利要求21的发光装置，其中交替地堆叠2至n(n为正整数)层发光层和第二电子传输层。
23.根据权利要求21的发光装置，其中每个第二电子传输层的厚度为1至5nm，每个发光层的厚度为5至20nm。
24.根据权利要求21的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值小于每个第二电子传输层的LUMO能级与真空能级之间能量差的绝对值，且其中每个发光层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值小于每个第二电子传输层的HOMO能级与真空能级之间能量差的绝对值。
25.根据权利要求21的发光装置，其中每个发光层的LUMO能级高于每个第二电子传输层的LUMO能级，且其中每个发光层的HOMO能级高于每个第二电子传输层的HOMO能级。
26.根据权利要求21的发光装置，其中第一电子传输层的HOMO能级与每个发光层的HOMO能级之间能量差的绝对值小于每个第二电子传输层的HOMO能级与每个发光层HOMO能级之间能量差的绝对值。
27.根据权利要求21的发光装置，其中阳极的功函数和第一电子传输层的HOMO能级之间能量差的绝对值小于每个第二电子传输层的HOMO能级与每个发光层HOMO能级之间能量差的绝对值。
28.根据权利要求21的发光装置，其中在该交替叠层和阳极之间提供包括有机化合物和金属化合物的缓冲层。
29.一种制造发光装置的方法，其中该装置包括衬底，阳极，面向阳极的阴极，在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层，以及包括有机化合物的载流子传输层，其中交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层，每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，其中在载流子传输材料蒸发源和发光材料蒸发源上提供该衬底，其中在载流子传输材料蒸发源和衬底之间提供可开启和可闭合的第一挡板，其中在发光材料蒸发源和衬底之间提供可开启和可闭合的第二挡板，以及其中通过开启和闭合第一和第二挡板而交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
30.根据权利要求29的发光装置制造方法，其中当第一挡板开启时，第二挡板闭合，载流子传输材料被蒸发到衬底上，以及其中当第二挡板开启时，第一挡板闭合，发光材料被蒸发到衬底上，使得交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
31.根据权利要求29的发光装置制造方法，通过开启和闭合第一及第二挡板并通过控制发光材料的蒸发速率以及载流子传输材料的蒸发速率，交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
32.一种制造发光装置的方法，其中该装置包括衬底，阳极，面向阳极的阴极，在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层，以及包括有机化合物的载流子传输层，其中交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层，每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，其中在第一旋转板上提供该衬底，其中在发光材料蒸发源和载流子传输材料蒸发源上提供第一旋转板，其中通过旋转第一旋转板并改变发光材料蒸发源和衬底之间的距离以及载流子传输材料蒸发源和衬底之间的距离，交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
33.根据权利要求32的发光装置制造方法，其中当通过旋转第一旋转板，发光材料蒸发源和衬底之间的距离小于载流子传输材料蒸发源和衬底之间的距离时，被蒸发到衬底上的发光材料的数量大于载流子传输材料的数量，从而形成每个发光层，以及其中当载流子传输材料蒸发源和衬底之间的距离小于发光材料蒸发源和衬底之间的距离时，被蒸发到衬底上的载流子传输材料的数量大于发光材料的数量，从而形成每个载流子传输层。
34.根据权利要求32的发光装置制造方法，其中通过控制发光材料的蒸发速率以及载流子传输材料的蒸发速率，交替地堆叠每个发光层和每个载流于传输层。
35.根据权利要求32的发光装置制造方法，其中在载流子传输材料和衬底之间提供可开启和可闭合的挡板，以及其中通过控制第一旋转板的旋转并开启和闭合该挡板，而交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
36.根据权利要求32的发光装置制造方法，其中在第一旋转板上提供第二旋转板，其中在第二旋转板上提供该衬底，以及其中第一旋转板和第二旋转板具有互不相同的中心轴并相互独立地旋转。
37.一种制造发光装置的方法，其中该装置包括衬底，阳极，面向阳极的阴极，在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层，以及包括有机化合物的载流子传输层，其中交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层，每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度，其中在发光材料蒸发源和载流子传输材料蒸发源上提供衬底，其中在发光材料蒸发源和衬底之间提供可旋转的第一掩模，其中在载流子传输材料蒸发源和衬底之间提供可旋转的第二掩模，以及其中通过控制第一和第二掩模的旋转，交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
38.根据权利要求37的发光装置制造方法，其中在每个第一和第二掩模内提供孔洞或狭缝。
39.根据权利要求37的发光装置制造方法，其中在每个第一和第二掩模内提供孔洞或狭缝，其中当第一掩模的孔洞或狭缝置于发光材料蒸发源和衬底之间而第二掩模的孔洞或狭缝未置于载流子传输材料蒸发源和衬底之间时，发光材料被蒸发到衬底上，以及其中当第二掩模的孔洞或狭缝置于载流子传输材料蒸发源和衬底之间而第一掩模的孔洞或狭缝未置于发光材料蒸发源和衬底之间时，载流子传输材料被蒸发到衬底上。
40.根据权利要求37的发光装置制造方法，其中通过控制发光材料的蒸发速率和载流子传输材料的蒸发速率而交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。
全文摘要
本发明的目标是提供包括有机发光层和有机化合物并具有高发光效率和更小特性恶化的发光装置。在该发光装置中，在衬底上提供了阳极、面向阳极的阴极、在该阳极和阴极之间提供的包括有机化合物的发光层；以及包括有机化合物的载流子传输层。交替地堆叠每个发光层和每个载流子传输层。其中每个载流子传输层的厚度小于每个发光层的厚度。当每个载流子传输层为空穴传输层时，每个发光层具有电子传输性能。当每个载流子传输层为电子传输层时，每个发光层具有空穴传输性能。
文档编号H01L51/56GK1855578SQ20061007723
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月28日
发明者野村亮二, 加藤薰, 吉本智史, 山崎舜平 申请人:株式会社半导体能源研究所