发光元件、发光装置、电子设备以及照明装置的制造方法
【专利说明】发光元件、发光装置、电子设备从及照明装置
[0001] 本发明专利申请是申请日为2010年5月28日，申请号为201010193507. 5,发明名 称为"发光元件、发光装置、电子设备W及照明装置"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明设及一种发光元件，该发光元件在一对电极之间夹有通过施加电场来得到 发光的有机化合物而构成。另外，本发明还设及一种具有上述发光元件的发光装置。再者， 本发明还设及一种使用上述发光装置而完成的电子设备和照明装置。
【背景技术】
[0003] 期待将如下发光元件应用于下一代平板显示器，该发光元件是具有薄型、轻量、高 速响应性、直流低电压驱动等特征的将有机化合物用作发光体的发光元件。一般认为尤其 是将发光元件配置为矩阵状的显示装置与现有的液晶显示装置相比具有广视角、优异的可 见度的优点。
[0004] 一般认为发光元件的发光机理是如下机理：通过在一对电极之间夹着包含发光体 的化层并施加电压，从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在化层的发光层重新结合而 形成分子激子，当该分子激子缓和而到达基态时放出能量W发光。已知激发态有单重激发 态和=重激发态，并且经过哪一种激发态也可W实现发光。
[0005] 对该种发光元件的元件结构的改良和材料开发等日益火热，W提高其元件特性。
[0006] 例如，有如下报告（例如，参照专利文献1):即在与阴极接触地设置的电子注入层 中，通过将碱金属、碱±金属或稀±金属等功函数低的金属渗杂到构成电子注入层的有机 化合物，降低将电子从阴极注入到包含有机化合物的电子注入层时的注入势垒，并且降低 驱动电压。
[0007] 另外，还有关于上述技术的如下报告；即能够在不使驱动电压上升的条件下实现 发射光谱的光学调整（例如，参照专利文献2)。
[000引具体地说，采用如下结构，该结构是；在发光元件的阴极与化层之间接触于阴极 地形成对空穴传输性的有机化合物渗杂金属氧化物的层，并且接触于该渗杂有金属氧化物 的层地形成对电子传输性的有机化合物渗杂碱金属、碱±金属或稀±金属等功函数低的金 属的层的结构，并且将对空穴传输性的有机化合物渗杂金属氧化物的层的厚度设定得厚， W进行发射光谱的光学调整。在此情况下，因为空穴传输性的有机化合物的载流子迁移率 比电子传输性的有机化合物的载流子迁移率高，所W与将对电子传输性的有机化合物渗杂 功函数低的金属的层的厚度设定得厚的情况相比，可W抑制驱动电压的上升。
[0009] [专利文献1]日本专利申请公开平10-270171号公报
[0010] [专利文献2]日本专利申请公开2005-209643号公报
[0011] 当如上所述那样提高发光元件的特性时，从降低具备发光元件的发光装置的耗电 量的观点而言，抑制驱动电压的上升是很重要的。
【发明内容】
[0012] 于是，本发明的目的之一在于提供一种能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另 夕F，本发明的目的之一还在于提供一种通过包括该种发光元件来降低耗电量的发光装置。
[0013] 本发明的目的之一在于提供一种发光元件，该发光元件即使改变存在于发光元件 的电极之间的层的厚度也能够抑制驱动电压的上升。另外，本发明的目的之一还在于提供 一种通过包括该种发光元件来降低耗电量的发光装置。
[0014] 本发明的目的之一在于提供一种发光元件，该发光元件即使改变存在于发光元件 的电极之间的层的厚度也能够抑制驱动电压的上升并进行光学调整的发光元件。另外，本 发明的目的之一还在于提供一种通过包括该种发光元件来降低耗电量且色纯度优良的发 光装置。
[0015] 用来解决上述课题的本发明的一个方式是一种在阳极和阴极之间具有调整层和 化层的发光元件。
[0016] 调整层由能够产生载流子的第一层（电荷产生层）、授受产生在第一层中的电子 的第二层（电子中继层；electron-relay layer)和将来自第二层的电子注入到化层的第 S层（电子注入缓冲层）形成在阴极与化层之间。另外，第一层接触于阴极地形成，第二 层接触于第一层地形成，第=层接触于第二层地形成。
[0017] 化层只要至少包括发光层形成即可，而也可W是形成有发光层W外的层的叠层结 构。作为发光层W外的层，可W举出由高空穴注入性的物质、高空穴传输性的物质、高电子 传输性的物质、高电子注入性的物质或双极性（高电子及空穴传输性）的物质等构成的层。 具体地说，可W举出空穴注入层、空穴传输层、空穴阻止层（空穴阻挡层）、电子传输层、电 子注入层等，并且可W从阳极一侧适当地组合该些层来进行构成。再者，还可W在化层内 接触于阳极地设置电荷产生区。
[0018] 另外，第一层含有具有空穴传输性的物质，优选为高空穴传输性的物质和受主物 质而形成，并且产生在第一层中的载流子中的空穴注入到阴极，而电子注入到第二层。
[0019] 另外，第二层含有第一施主物质W及具有比第一层所包含的受主物质的受主能级 稍微高（优选为-5. OeV W上，更优选为-5. OeV W上且-3. OeV W下）的LUM0能级的具有 电子传输性的物质，优选为高电子传输性的第一物质而形成，因此电子容易从第一层迁移 到第二层。
[0020] 另外，因为第=层含有第二施主物质和具有电子传输性的物质，优选为高电子传 输性的第二物质形成，所W缓和将电子注入到化层时的注入势垒。
[0021] 本发明一个方式的具体结构是一种发光元件，其中在阳极与阴极之间具有调整层 和化层，在阴极与化层之间接触于阴极地具有包含高空穴传输性的物质和受主物质的第 一层，接触于第一层地具有包含第一施主物质和高电子传输性的第一物质的第二层，并且 接触于第二层和化层地具有包含第二施主物质和高电子传输性的第二物质的第S层，并 且第一物质的LUM0能级低于第二物质的LUM0能级。
[002引另外，除了包括上述结构W外，还包括如下结构出L层包括包含高电子传输性的 物质的第四层，并且第四层与第=层接触。
[0023] 在上述结构中，在第一层中，W受主物质与高空穴传输性的物质的质量比为0. 1 ; 1W上且4. 0 ;1W下的方式添加受主物质。
[0024] 在上述结构中，第一层是由包含高空穴传输性的物质的层和包含受主物质的层构 成的叠层结构。
[0025] 在上述结构中，在第二层中，W第一施主物质与高电子传输性的第一物质的质量 比为0.001;1W上且0.1;1W下的方式添加第一施主物质。
[0026] 在上述结构中，包含在第二层中的高电子传输性的物质的LUMO能级为-5.OeVW 上。
[0027] 在上述结构中，包含在第二层中的高电子传输性的第一物质为二蒙嵌苯衍生物或 含氮稠合芳香化合物（nitrogen-containingcondensedaromaticcompound) 〇
[002引在上述结构中，在第S层中，W第二施主物质与高电子传输性的第二物质的质量 比为0.001;1W上且0.1;1W下的方式添加第二施主物质。
[0029] 在上述结构中，至少第一施主物质和第二施主物质中的一方是碱金属、碱±金属、 稀±金属、碱金属化合物、碱±金属化合物或稀±金属化合物。
[0030] 在上述结构中，化层包括包含高空穴传输性的物质和受主物质的第五层，并且第 五层与阳极接触。
[0031] 在上述结构中，在第五层中，W受主物质与高空穴传输性的物质的质量比为0.1; 1W上且4.0;1W下的方式添加受主物质。
[0032] 在上述结构中，第五层是由包含高空穴传输性的物质的层和包含受主物质的层构 成的叠层结构。
[0033] 在上述结构中，受主物质是过渡金属氧化物或属于元素周期表中的第四族至第八 族的金属氧化物。
[0034] 另外，本发明不仅包括具有发光元件的发光装置，而且还包括具有发光装置的电 子设备和照明装置。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示器件、发光器件或光源（包 括照明装置）。另外，发光装置还包括如下所有模块；设置有诸如FPC(柔性印刷电路）、 TAB(带式自动接合）胶带或TCP(带载封装）的连接器的模块；在TAB带或TCP的端部设 置有印刷线路板的模块；或者通过COG(玻璃覆晶封装）方式将1C(集成电路）直接安装在 发光元件上的模块。
[0035] 如上所述，可W提供能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另外，还可W提供通过 包括该种发光元件来降低耗电量的发光装置、电子设备和照明装置。
[0036] 另外，因为即使改变上述第一层的厚度也不会使驱动电压上升，所W可W提供即 使改变存在于发光元件的电极之间的层的厚度也能够抑制驱动电压的上升的发光元件。另 夕F，还可W提供通过包括该种发光元件来降低耗电量的发光装置。
[0037] 另外，因为即使改变上述第一层的厚度也不会使驱动电压上升，所W可W提供即 使改变存在于电极之间的层的厚度W进行发射光谱的光学调整也能够抑制驱动电压的上 升的发光元件。因此，还可W提供通过包括该种发光元件来降低耗电量并色纯度优异的发 光装置。
【附图说明】
[003引图1A和1B是示出发光元件的元件结构及能带图的图；
[0039] 图2A和2B是示出发光元件的元件结构及能带图的图；
[0040] 图3A和3B是示出发光元件的元件结构及能带图的图；
[0041] 图4A和4B是分别示出发光元件的元件结构的图；
[0042] 图5A和5B是分别示出发光元件的元件结构的图；
[0043] 图6A至抓是示出无源矩阵型发光装置的图；
[0044] 图7是示出无源矩阵型发光装置的图；
[0045] 图8A和8B是示出有源矩阵型发光装置的图；
[0046] 图9A至犯是示出电子设备的图；
[0047] 图10是示出照明装置的图；
[0048] 图11是示出实施例1的发光元件的特性的图；
[0049]图12是示出实施例1的发光元件的特性的图；
[0化0] 图13是示出实施例2的发光元件的特性的图；
[0化1]图14是示出实施例2的发光元件的特性的图。
【具体实施方式】
[0052] W下，参照附图详细说明本发明的实施方式。但是，本发明不局限于W下说明，其 方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下可W被变换为各种各样的形式。 因此，本发明不应该被解释为仅限定在W下所示的实施方式所记载的内容中。
[0化3] 实施方式1
[0化4] 在本实施方式中，参照图1A和图1B说明本发明的一个例子的发光元件的元件结 构。
[0化5] 本实施方式所示的发光元件是在阴极和阳极之间具有调整层108和化层103的 发光元件。
[0化6] 图1A所示的元件结构是；在一对电极（阳极101、阴极102)之间夹有包括发光区 域的化层103,并且在阴极102与化层103之间从阴极102 -侧依次层叠有作为能够产生 载流子的第一层的电荷产生区域106、作为授受产生在电荷产生区域106中的电子的第二 层的电子中继层105W及作为将来自电子中继层105的电子注入到化层的第S层的电子 注入缓冲层104。
[0化7] 另外，在电荷产生区域106中产生作为发光元件的载流子的空穴和电子，并且空 穴迁移到阴极102,而电子迁移到电子中继层105。另外，因为电子中继层105的电子传输 性高，所W能够将电子及时传送到电子注入缓冲层104。再者，因为电子注入缓冲层104能 够缓和将电子注入到化层103时的注入势垒，所W能够提高对化层103的电子注入效率。 [0化引 图1B示出图1A的元件结构中的能带图。在图1B中，示出阳极101的费米能级111、 阴极102的费米能级112、化层103的LUMO(最低未占据分子轨道，即Lowest化occupied Molecular化bital)能级113、电子中继层105的LUM0能级114、电子中继层105中的第一 施主物质的施主能级115、电荷产生区域106中的受主物质的受主能级116。
[0化9] 另外，因为电子中继层105用作将产生在电荷产生区域106中的电子高效地注入 到化层103的层，所W将电子中继层105的LUM0能级114和电子中继层105中的第一施 主物质的施主能级115设定为占据电荷产生区域106中的受主物质的受主能级与层103 的LUM0能级113之间的能级。具体地说，优选将其设定为-5.OeVW上且-3.OeVW下左右。
[0060] 另外，如图IB的能带图所示，从电荷产生区域106迁移到电子中继层105的电子 因由电子注入缓冲层104缓和注入势垒而容易注入到化层103的LUMO能级113。另外，产 生在电荷产生区域106中的空穴迁移到阴极102。
[0061 ] W下，具体说明可W用于上述发光元件的材料。
[0062] 阳极101优选使用具有高功函数（具体地说，优选是4.OeVW上）的金属、合金、 导电化合物和它们的混合物等。具体地说，可W举出氧化铜-氧化锡（ITO;IndiumTin Oxide)、包含娃或氧化娃的氧化铜-氧化锡、氧化铜-氧化锋（IZOJndiumZincOxide)、 包含氧化鹤和氧化锋的氧化铜等。
[0063] 虽然该些导电金属氧化物膜通常通过瓣射法形成，但是还可W应用溶胶-凝胶法 等形成。例如，通过瓣射法使用对氧化铜添加Iwt%至20wt%的氧化锋的祀材，可W形成 氧化铜-氧化锋（IZ0)。另外，通过瓣射法使用使氧化铜包含0.5wt%至5wt%的氧化鹤和 0.Iwt%至Iwt%的氧化锋的祀材，可W形成含有氧化鹤和氧化锋的氧化铜。
[0064] 除了上述W外，还可W举出金（Au)、销（Pt)、镶（Ni)、鹤（W)、铭（Cr)、钢（Mo)、铁 (Fe)、钻（Co)