发光元件、显示装置、照明装置、及其制造方法

专利名称：发光元件、显示装置、照明装置、及其制造方法
技术领域：
本发明涉及发光元件。本发明涉及在像素部中包括上述发光元件的显示装置。本发明还涉及在发光部中包括上述发光元件的照明(lighting)装置。
背景技术：
近年来，已经开发出了一种发光元件，其作为一种电光元件，并且包含通过施加电压或电流而发光的有机化合物或无机化合物(该发光元件也被称作电致发光元件或EL元件)。发光元件至少包括第一电极、第二电极、和与所述第一电极和第二电极重叠的发光层，并根据在第一电极和第二电极之间施加的电压而发光。例如，以如下方式制造发光元件形成第一电极，在第一电极上形成发光层，以及在发光层上形成第二电极。优选利用具有高反射性的材料形成第一电极和第二电极中的不从其提取光的一个电极。作为具有高反射性的材料，可以给出铝作为示例(例如，见专利文献I)。[文献][专利文献I]日本专利申请公开No.2010-19241
发明内容
常规的发光源极并不具有足够的元件特性，需要进一步改善元件特性。为了改善元件特性，例如，需要降低驱动电压。例如，因电极导致的电压损失的减少、电极的电荷注入特性的改善等可以降低驱动电压。在本发明的一个实施例中，一个目的是降低发光元件的驱动电压，以改善发光元件的特性。在本发明的一个实施例中，发光元件的电极由反射光的第一导电层、含钛的第二导电层、以及透射光并且含有功函数高于第一导电层的材料的功函数的金属氧化物的第三导电层的叠层形成，从而减少了由于电极导致的电压损失，并改善了电极的电荷注入特性；因而，降低了发光元件的驱动电压。另外，在本发明的一个实施例中，发光元件具有如下的结构，在该结构中，通过干涉增强从发光层发出的光。例如，利用透射光的材料以受控的厚度形成第三导电层，以使得能够增强发光元件的光。以这样的方式，可以不仅实现发光元件的驱动电压的降低，而且可以增加发光元件的光强度，从而可以改善发光元件的元件特性。在本发明的一个实施例中，将发光元件应用到显示装置或照明装置，从而可以降低显示装置或照明装置的功耗。在本发明的一个实施例中，可以减少由于电极导致的电压损失或者可以改善电极的电荷注入特性，从而可以降低驱动电压，并且可以改善发光元件的元件特性。


图IA和IB示出实施例I中的发光元件的示例。图2A至2E示出用于实施例I中的发光元件的制造方法的示例。图3A至3D是示出实施例2中的发光元件的结构示例的示意截面图。图4是示出实施例3中的显示装置的结构示例的框图。图5A和5B分别示出显示电路的示例和用于驱动该显示电路的时序图。图6A和6B示出有源矩阵衬底的结构示例。 图7是实施例3中的显示装置的结构示例的示意截面图。图8A至8D是每一都示出实施例4中的电子装置的示例的示意图。图9A至9D是每一都示出实施例5中的照明装置的结构示例的图。图10是示出示例I中的发光元件的电流-电压特性的图。
具体实施例下面，将参照

本发明的实施例的示例。注意，本领域技术人员将很容易地理解，这些实施例的细节可以以各种各样的方式进行修改而不偏离本发明的精神和范围。因此，本发明不限于下面对实施例的说明。注意，不同实施例中的内容彼此可以适当地组合。另外，不同实施例中的内容可以彼此互换。另外，诸如“第一”和“第二”之类的序数词被用来避免部件之间的混淆，而并非限制部件的编号。(实施例I)在该实施例中，将描述发光元件的示例。将参考附图IA和IB说明本实施例中的发光元件的结构示例。图IA和IB示出本实施例中的发光元件的结构示例。如图IA中所示，发光元件包括电极层(也称作ED) 101、发光层(也称作LE) 102、以及电极层103。注意，电极层是指作为电极的层。电极层101作为发光元件的一个电极。发光层102通过施加电压而发射具有特定颜色的光。发光层102包括M个发光单元(M是自然数)。电压通常是指两点的电位之间的差(也称作电位差)。然而，在某些情况下，在电路图等中，电压和电位两者的值都是以伏(V)来表示，因而难以在二者之间作区分。因此，在某些情况下，利用一点的电位与作为基准的电位(也称作基准电位)之间的电位差作为电压。电极层103作为发光兀件的一个电极。图IA中所不的发光兀件包括一对电极(电极层101和电极层103)以及与该对电极重叠的发光层(发光层102)。发光层102根据施加在该对电极之间的电压发光,从而发光兀件发光。下面将说明发光元件的部件。
电极层101和电极层103中的一个(也称作第一电极层)包括导电层111 (也称作RFL)、导电层112 (也称作TiL)、以及导电层113 (也称作M0L)，如图IB中所示。导电层111可以是金属的反射光的材料层。该反射光的材料层可以是例如铝层或者铝和其他金属(钛、钕、镍、镧中的一种或多种)的金属合金层。铝具有低的电阻和高的光反射性。铝在地壳中大量地含有且不昂贵；因此，使用铝降低了制造发光元件的成本。替代地，可以使用银。导电层112可以是含钛的导电层，诸如，钛层和钛的氧化物层。注意，导电层112可以是钛的氧化物和导电的钛化合物的混合层。导电层112设置在导电层111上，以使得可以防止导电层111的氧化或电解侵蚀。另外，优选对导电层112进行热处理。热处理改善了导电层112和导电层113之间的附着。在导电层112和发光层102之间设置导电层113。导电层113可以是具有高导电性和比导电层111的材料的功函数高的功函数的金属氧化物的层。另外，导电层113具有光透射性质。导电层113可以是以下材料的层金属氧化物，诸如，氧化铟(ln203)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2,其也称作IT0)、包含氧化娃的氧化铟-氧化锡(也称作ITO-SiOx)、氧化铟-氧化锌(In2O3-ZnO);或者包含娃、氧化娃、或氮的上述金属氧化物等。另外，导电层113可以由上述材料的叠层形成。上述材料是优选的，因为即使在导电层113与导电层112和发光层102接触的情况下也可以抑制元件特性的下降。发光层102可以由含发光材料(诸如,突光材料或磷光材料)的层形成。电极层101和电极层103中的另一个(也称作第二电极层)透射光。该第二电极层可以是以下材料的层金属氧化物，诸如，氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化铟-氧化锡、包含氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌；或者包含硅、氧化硅、或氮的上述金属氧化物等。另外，可以使用银层、镁层、或银和镁的合金层作为第二电极层。此外，第二电极层可以由上述材料的叠层形成。当发光元件具有光通过电极层103发射的结构时，电极层101是导电层111、导电层112和导电层113的叠层，并且电极层103是光透射导电层。当发光元件具有光通过电极层101发射的结构时，电极层103是导电层111、导电层112和导电层113的叠层，并且电极层101是光透射导电层。发光元件可以具有如下的结构，其中在第一电极层和第二电极层之间通过干涉增强从发光层102发射的光。换而言之，调节光学路径长度以使得在第一电极层和第二电极层之间通过干涉增强从发光层102发射的光。例如，电极层101和电极层103之间的长度可以被调节为使得电极层101和电极层103之间的长度(即，发光层102的厚度)与发光层102的折射系数的积成为期望的光的波长的N/2倍(N是自然数)。另外，在导电层113能够透射光的情况下，导电层111和电极层103之间的长度可以被调节为使得导电层111 和电极层103之间的长度与发光层102的折射系数之间的积成为期望的光的波长的N/2倍(N是自然数)。以这样的方式，可以改善发光元件的光的强度。所调节后的结构也被称作光学谐振结构或微腔结构。注意，在导电层113透射光的情况下，优选通过调节导电层113的厚度来调节光学路径长度。这是因为导电层113透射光，并且可以通过光刻技术形成，并因此，制造工艺简单且可以容易地调节厚度。上述是对图IA和IB中所示的发光元件的结构示例的描述。如参考图IA和IB所描述的，在本实施例的发光元件的示例中，第一电极层由反射光的第一导电层、含钛的第二导电层、以及透射光并且含有功函数高于第一导电层的材料的功函数的金属氧化物的第三导电层的叠层形成，从而可以减少由于电极导致的电压损失，并改善了电极的电荷注入特性。因此，可以降低发光元件的驱动电压。
另外，在本发明的一个实施例中，可以通过改变包括金属氧化物的导电层(其可以反射光，并且可以通过光刻技术形成)的厚度来控制光学谐振结构。该调节改善了发光元件的光的强度。因此，可以改善发光元件的元件特性。将参考图2A至2E描述该实施例中的发光元件的制造方法。注意，图2A至2E示出了具有从电极层103侧提取光的结构的发光元件的示例。首先，如图2A中所示，在元件形成层100上形成导电层111。例如，通过溅射形成导电膜(其可以用作导电层111)，从而可以形成导电层111。接着，如图2B中所示，在导电层111上形成导电层112。例如，通过溅射形成导电膜(其可以用作导电层112)，从而可以形成导电层112。另外，执行热处理。例如，在高于或等于200°C且低于或等于300°C的温度进行热处理。上述热处理可以将部分的导电层112氧化。接着，如图2C中所示，在导电层112上形成导电层113。例如，通过溅射形成导电膜(其可以用作导电层113)，从而可以形成导电层113。接着，如图2D中所示，在导电层113上形成发光层102。例如，通过蒸发法(包括真空蒸发法)、喷墨法、或涂布法等形成可以用于发光层102的材料膜，从而可以形成发光层102。然后，如图2E中所示，在发光层102上形成电极层103。例如，通过溅射形成导电膜(其可以用作电极层103)，从而可以形成电极层103。上述是对用于制造发光元件的方法的示例的描述。如参考图2A至2E所描述的，在本实施例中的制造发光元件的示例中，顺序形成反射光的第一导电层和含钛的第二导电层，并然后使其经受热处理；之后，在第二导电层上形成含有功函数高于第一导电层的功函数的金属氧化物的第三导电层，以形成电极层。通过上述制造方法，可以防止由于第三导电层中的氧空位(oxygen vacancies)导致的应力的产生。因此，可以改善第二导电层和第三点导电层之间的附着。(实施例2)在本实施例中，将描述上述实施例中的发光元件的发光层(LE)的结构示例。发光层包括M个发光单兀(也称作LEU)。将参考图3A至3D描述本实施例中的发光单元的结构示例。图3A至3D是每一示出本实施例中的发光单元的结构示例的示意截面图。图3A所示的发光单元包括电致发光层(也称作ELL) 121a。电致发光层121a包括发光材料。
图3B中所示的发光单元包括电致发光层121b、空穴注入层(也称作HIL) 122、空穴传输层(也称作HTL) 123、电子传输层(也称作ETL) 124、以及电子注入层(也称作EU) 125。电致发光层121b包括发光材料。电致发光层121b设置在空穴传输层123上。在未提供空穴传输层123的情况下，电致发光层121b设置在空穴注入层122上。 空穴注入层122是用于注入空穴的层。注意，空穴注入层122不是必须提供的。在提供了空穴注入层122的情况下，空穴传输层123设置在空穴注入层122上。空穴传输层123是用于传输空穴到电致发光层121b的层。注意，空穴传输层123不是必须提供的。电子传输层124设置在电致发光层121b上。电子传输层124是用于将电子传输到电致发光层121b的层。注意，电子传输层124不是必须提供的。在提供了电子传输层124的情况下，电子注入层125设置在电子传输层124上。注意，在未提供电子传输层124的情况下，电子注入层125设置在电致发光层121b上。电子注入层125是用于注入电子的层。下面将描述图3A和3B中的发光单元的部件。电致发光层121a和电致发光层121b可以是例如含有宿主材料(host material)以及荧光化合物或磷光化合物的层。荧光化合物的示例包括发射蓝光的荧光材料(也称作蓝荧光材料)；发射绿光的荧光材料(也称作绿荧光材料)；发射黄光的荧光材料(也称作黄荧光材料)；以及发射红光的荧光材料(也称作红荧光材料)。蓝荧光材料的示例包括N，N’ -双[4-(9H_咔唑_9_基)苯基]-N，N’ - 二苯基芪-4，4’ -二胺(简称￥6八25)、4-(911-咔唑-9-基)-4’ -(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(简称￥64 4)、以及4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-911-咔唑-3-基)三苯基胺(简称PCBAPA)。绿荧光材料的示例包括N_ (9，10- 二苯基-2-蒽基)-N, 9_ 二苯基_9H_咔唑-3-胺(简称2PCAPA)、N-[9，10-双(1，广-联苯基-2-基)-2-蒽基]-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称2PCABPhA)、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，N'，N'-三苯-1，4-苯二胺(简称2DPAPA)、N-[9，10-双(1，广-联苯基-2-基)-2-蒽基]-N，N'，N'-三苯-I，4-苯二胺(简称2DPABPhA)、N-[9，10-双(1，广-联苯基-2-基)-N-[4_(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称2YGABPhA)、以及N，N，9-三苯蒽-9-胺(简称DPhAPhA)。黄荧光材料的示例包括红荧烯、5，12-双(1，I'-联苯基-4-基)-6，11-二苯基并四苯(简称=BPT) 红荧光材料的示例包括N，N，N'，N'-四(4_甲基苯基)并四苯_5，11- 二胺(简称 -1^於0)、7，14-二苯基-^&，N'-四(4-甲基苯基)苊并[l，2-a]荧蒽-3，10- 二胺(简称p-mPhAFD)。磷光化合物的不例包括发射蓝光的磷光材料(蓝磷光材料)；发射绿光的磷光材料(绿磷光材料)；发射黄光的磷光材料(黄磷光材料)；发射橙色光的磷光材料(橙磷光材料)；以及发射红光的磷光材料(红磷光材料)。蓝磷光材料的示例包括双[2-(4' ,6/ - 二氟苯基)吡啶-N，C2’ ]合铱(III)四(I-吡唑基)硼酸盐(简称FIr6)、双[2-(4' ,6/ -二氟苯基)吡啶-N，C2']甲基批啶合铱(III)(简称FIrpic)、双{2-[3'，5'-双(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2']甲基吡啶合铱(III)(简称Ir(CF3ppy)2(piC))、双[2-(4'，6' -二氟苯基)吡啶-N，C2']乙酰丙酮合铱(III)(简称FIracac)。绿磷光材料的示例包括三(2-苯基吡啶-N，C2')合铱(III)(简称Ir(ppy)3)、双(2-苯基吡啶-N，C2')乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir(ppy)2(acac))、双(1，2-二苯基-IH-苯并咪唑)乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir(pbi)2(acac))、双(苯并[h]喹啉)乙 酰丙酮合铱(III)(简称Ir (bzq)2(acac))、以及三(苯并[h]喹啉)合铱(III)(简称Ir (bzq) 3)。黄磷光材料的示例包括双(2，4_ 二苯基-1，3-噁唑-N，C2')乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir (dpo)2(acac))、双[2-(4' _全氟苯基苯基)卩比唳]乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir(p-PF-ph)2(aCaC))、双(2_苯基苯并噻唑-N，C2')乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir(bt)2(acac))、(乙酰丙酮合)双[2，3_双(4_氟苯基)_5_甲基吡嗪]合铱(III)(简称Ir (Fdppr-Me) 2 (acac))、以及(乙酰丙酮合)双[2_(4_甲氧基苯基)_3_5-二甲基批嗪]合铱(III)(简称Ir (dmmoppr) 2 (acac))。橙磷光材料的示例包括三(2-苯基喹啉-N，C2’ )合铱(III)(简称Ir (pq)3)、双(2-苯基喹啉-N，C2')乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir (pq)2 (acac))、(乙酰丙酮合)双[3, 5-二甲基-2-苯基卩比嗪]合铱(III)(简称Ir(mppr-Me)2(acac))、以及(乙酰丙酮合)双[5-异丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪合]铱(III)(简称Ir (mppr-iPr)2 (acac))。红磷光材料的示例包括双[2-(2'-苯并[4，5_a]噻吩基)吡啶-N，C3']乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir(btp)2(acac))、双(I-苯基异喹啉-N, C21 )乙酰丙酮合铱(III)(简称Ir(piq)2(acac))、(乙酰基丙酮)双[2，3_双(4_氟苯基)喹喔啉]合铱(III)(简称=Ir(Fdpq)2 (acac))、(乙酰丙酮合)双[2，3，5_三苯基吡嗪]合铱(III)(简称lr(tppr)2(acac))、(二新戊酰甲烷合)双[2，3，5_三苯基吡嗪]合铱(III)(简称Ir(tppr)2(dpm))、以及(2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉)合钼(II)(简称PtOEP)。稀土金属配合物可以用作磷光化合物。稀土金属配合物从稀土金属离子发光(不同重度(multiplicities)之间的电子跃迁)，并因此可以用作磷光化合物。可以使用的磷光化合物的示例包括三(乙酰基丙酮)(一菲咯啉)合铽(III)(简称Tb (acac) 3 (Phen))、三(1，3_ 二苯基-1，3-丙二酮)(一菲咯啉)合铕(III)(简称Eu(DBM)3(Phen))、三[I-(2-噻吩甲酰基)-3，3，3-三氟丙酮](一菲咯啉)合铕(III)(简称:Eu (TTA)3 (Phen))。在电致发光层121a和电致发光层121b中，荧光化合物或磷光化合物作为客体(guest)材料散布在宿主材料中。优选使用具有比客体材料高的最低未被占用分子轨道能级(LUM0能级)并具有比客体材料低的最高被占用分子轨道能级(HOMO能级)的物质来作为宿主材料。宿主材料的示例包括金属配合物、杂环化合物、稠合芳族化合物、以及芳族胺化合物。宿王材料的不例包括二(8-轻基喧琳)招(III)(简称Alq)、二(4_甲基-8-轻基喹啉)铝(III)(简称:Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(II)(简称:BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称BAlq)、双(8_羟基喹啉)锌(II)(简称Znq)、双[2-(2-苯并喁唑基)苯酚]锌(II)(简称=ZnPBO)、双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚]锌(II)(简称:ZnBTZ)、2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4_噁二唑(简称PBD)、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-I，3，4-嚅二唑-2-基]苯(简称0XD_7)、3_ (4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4_ 三唑(简称TAZ)、2，2,，2" _(1，3，5_苯三基)三(I-苯基-IH-苯并咪唑)(简称TPBI)、红菲咯啉(简称BPhen)、浴铜灵(简称8〇卩)、02 4、3，6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称DPCzPA)、DNA、t~BuDNA>9,9' _联惠(简称BANT)、9,9' -(二苯乙稀-3, 3' _二基)二菲(简称DPNS)、9,9' _( 二苯乙烯 _4，4' - 二基)二菲(简称DPNS2)、3，3'，3"-(苯-1，3，5-三基)三芘(简称TPB3)、DPAnth、6，12- 二甲氧基-5,11- 二苯基窟、N，N- 二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称CzAlPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(简称DPhPA)、N，9- 二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(简称 〇八 4)、19-二苯基4-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(简称PCAPBA) ,N- (9,10- 二苯基-2-蒽基)_N，9_ 二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称2PCAPA)、NPB、TPD、DFLDPBi、以及 BSPB。可以利用多种上述材料构成电致发光层121a和电致发光层121b。电致发光层121a和电致发光层121b每一由其中在宿主材料中散布有客体材料的层形成，由此可以防止电致发光层121a和电致发光层121b的结晶化，并且还可以防止客体材料的浓缩粹灭(concentration quenching)。电致发光层121a和电致发光层121b中的每一个可以是含有作为高分子化合物的发光物质的层。作为高分子化合物的发光物质的示例包括聚(9，9-二辛基芴-2，7-二基)(简称PF0)、聚[(9,9- 二羊基荷~2,1~ 二基)-共聚-(2,5- 二甲氧基苯-1,4- 二基)](简称PF-DM0P)、聚{(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-共聚-[N，N' -二-(p-丁基苯基)-1，4_ 二氨基苯]}(简称TAB-PFH)、聚(p-亚苯基亚乙烯基)(简称PPV)、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)_交替-共聚_(苯并[2，1，3]噻二唑-4，7-二基)](简称PFBT)、聚[(9，9_ 二辛基-2，7- 二亚乙烯亚芴基)_交替-共聚-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4_亚苯基)]、聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-I，4-亚苯基亚乙烯基](简称MEH-PPV)、聚(3- 丁基喔吩-2, 5- 二基)(简称R4_PAT)、聚{[9,9- 二己基-2, 7- 二(I-氛基亚乙稀基)亚芴基]-交替-共聚-[2，5-二(N，N' -二苯基氨基)-l，4-亚苯基]}、以及聚{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4_ 二(I-氰基亚乙烯基亚苯基)]_交替-共聚-[2，5_ 二(N，N' -二苯基氨基)-1，4_亚苯基]}(简称CN-PPV-DPD)等。空穴注入层122可以是含有具有空穴注入性质的物质的层。具有空穴注入性质的物质的示例包括钥的氧化物、钒的氧化物、钌的氧化物、钨的氧化物、以及锰的氧化物。具有空穴注入性质的物质的其他示例包括酞菁(简称=H2Pc)和金属酞菁(诸如，铜酞菁(简称CuPc)。具有空穴注入性质的物质的其他示例包括4，4'，4"-三(N，N-二苯基氨基)-三苯基胺(简称TDATA)、4，4'，4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]-三苯基胺(简称MTDATA)、4，4'-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称DPAB)、4，4'-双(N-{4-[N' -(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称DNTH))、1，3，5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(简称DPA3B)、3-[N_(9_苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称PCzPCAl)、3，6-双[N_(9_苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称PCzPCA2)、以及3- [N- (I-萘基)-N- (9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称PCzPCNl)。具有空穴注入性质的物质的其他示例包括寡聚物、树形聚合物(dendrimer)、以及聚合物。例如，可以使用聚(N-乙烯咔唑)(PVK);聚(4-乙烯三苯胺)(PVTPA);聚 [N-(4-{N/ -[4-(4- 二苯基氨基)苯基]苯基-N'-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](PTPDMA);或聚[N，N'-双(4- 丁基苯基)-N，N'-双(苯基)联苯胺](Poly-TPD)等。具有空穴注入性质的物质的其他示例包括掺杂的聚合物，诸如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PED0T/PSS)以及聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)等。可以使用由含有具有空穴传输性质的有机化合物和受主(acceptor)物质的复合材料形成的层，来作为空穴注入层122。在此情况下，该复合材料中所含有的有机化合物优选具有10_6cm2/Vs或更高的空穴迁移率。使用由含有具有高的空穴传输性质的物质和受主物质的复合材料形成的层作为空穴注入层122，从而空穴易于从发光元件的电极注入，这使得发光元件的驱动电压降低。由复合材料形成的层可以通过例如具有空穴传输性质的物质和受主物质的共蒸发来形成。该复合材料中所含有的有机化合物的示例包括芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳族烃、以及高分子化合物(例如，寡聚物、树形聚合物、或聚合物)。该复合物中所含有的有机化合物的其他示例包括TDATA、MTDATA, DPAB, DNTPD,DPA3B、PCzPCAl、PCzPCA2、PCzPCNI、4，4'-双[N-(I-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB 或 a-NPD)、N，N'-双(3-甲基苯基)-N，N' - 二苯基 _[1，1'-联苯基]_4，4' -二胺(简称TH))、4-苯基-4’ -(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(简称BPAFLP)、4，4' -二(N-咔唑基)-联苯(简称CBP)、1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称TCPB)、
9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称CzPA)、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写PCzPA)、以及1，4_双[4-(N-咔唑基)苯基]_2，3，5，6_四苯基苯等。该复合物中所含有的有机化合物的其他示例包括2_叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(简称卜8110嫩)、2-叔丁基-9，10-二(I-萘基)蒽、9，10-双(3，5-二苯基苯基)蒽(简称DPPA)、2_ 叔丁基-9，10-双(4-苯基苯基)蒽(简称t-BuDBA)、9，10- 二(2-萘基)惠(简称DNA)、9,10- 二苯基惠(简称DPAnth)、2_叔丁基惠(简称t_BuAnth)、9,
10-双(4-甲基-I-萘基)蒽(简称DMNA)、9，10-双[2-(I-萘基)苯基]_2_叔丁基-蒽、9，10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(I-萘基)蒽。该复合物中所含有的有机化合物的其他示例包括2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-蔡基)恩、9,9’ -联恩、10,10’ - _■苯基_9，9’ -联恩、10,10'-双(2_苯基苯基)-9，9'-联蒽、10,10'-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽、蒽、并四苯、红突烯、二萘嵌苯、2, 5,8,11-四(叔丁基)二萘嵌苯、并五苯、六苯并苯(Coronene)Jd'-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯(简称DPVBi)、&&9，10-| [4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称DPVPA)等。至于作为电子受主的受主物质，可以使用诸如7，7，8，8_四氰基-2，3，5，6-四氟醌二甲烷(简称=F4-TCNQ)或氯醌的有机化合物或者过渡金属的氧化物。至于作为电子受主的受主物质，还可以使用属于元素周期表的4族至8族中任何族的金属的氧化物。例如，钒氧化物、铌氧化物、钽氧化物、铬氧化物、钥氧化物(MoOx)、钨氧化物、锰氧化物、以及铼氧化物由于其高的电子接受性质而优选作为所述作为电子受主的受主物质。钥氧化物是更优选的，因为其在空气中稳定、具有低的吸湿性、且易于加工。空穴注入层122可以是例如利用任何上述电子受主和高分子化合物(诸如，PVK,PVTPA、PTPDMA、或聚TPD)的复合材料形成的层。空穴传输层123可以是含有具有空穴传输性质的材料的层。可以使用芳族胺化合物作为具有空穴传输性质的物质。具有空穴传输性质的物质的示例包括NPB、TPD、4，4' A"-三(咔唑基_9_基)三苯基胺(简称TCTA)、TDATA、MTDATA、4，4'-双[N-(螺-9，9' - 二芴-2-基)-N-苯基胺]联苯(简称BSPB)、PCzPCAl、PCzPCA2、以及 PCzPCNl。空穴传输层123可以是含有咔唑衍生物(诸如，CBP、TCPB、或CzPA等)的层。空穴传输层123还可以是含有聚合物(诸如，PVK、PVTPA、PTPDMA、或聚TH)等)的层。空穴传输层123可以由上述材料的叠层形成。电子传输层124可以是含有具有电子传输性质的物质的层。具有电子传输性质的物质的示例包括Alq、Almq3、BeBq2, BAlq、二 [2_(2_苯并嚅唑基)苯酚]锌(II) (211出(《)2)、2118丁2、？80、(《0-7、9-[4-(5-苯基-1，3，4-鳴二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(简称C011)、TAZ、BPhen、BCP、聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-共-(批唳-3, 5- 二基)](简称PF_Py)和聚[(9,9- 二羊基荷-2, 7- 二基)-共-(2, 2 '-联批啶-6，6’ - 二基)](简称PF-BPy)。电子传输层124可以由上述材料的叠层形成。电子注入层125可以是含有碱金属、碱土金属、或其化合物等的层。还可以使用利用可以应用于电子传输层的其中含有碱金属、碱土金属、或其化合物等的材料形成的层，来作为电子注入层125。可以通过诸如蒸发法(包括真空蒸发法)、喷墨法、或涂布法等方法来形成空穴注入层122、空穴传输层123、电致发光层121a、电致发光层121b、电子传输层124、以及电子注入层125。
上面是对发光单元的结构示例的描述。另外，作为包括多个发光单元的发光层的结构示例，将参考图3C和3D描述包括两个发光单元的发光层和包括三个发光单元的发光层的结构示例。图3C中所示的发光层包括发光单元(LEU) 221、电荷产生层(也称作BUF) 222、以及发光单元223。
图3D中所示的发光层包括发光单元231、电荷产生层232、发光单元233、电荷产生层234、以及发光单元235。可以适当地使用具有参考图3A或3B描述的结构的发光单元作为所述发光单元221、发光单元223、发光单元231、发光单元233、和发光单元235。电荷产生层222、电荷产生层232、和电荷产生层234中的每一个可以是具有高的电子施予性质和电子传输性质的电子注入缓冲层以及具有高的空穴传输性质的复合材料
的叠层。所述电子注入缓冲层是降低对于到发光层中的电子 注入的势垒的层。所述电子注入缓冲层可以是含有具有电子注入性质或电子施予性质的材料和具有电子传输性质的材料的层。具有电子注入性质或电子施予性质的材料的示例包括金属材料，诸如碱金属、碱土金属、以及稀土金属；以及所述金属材料的化合物。具有电子传输性质的物质的示例包括其电子传输性质比空穴传输性质高的物质。作为示例，可以举出:金属配合物，诸如419、411^3、868%、8么19、211出(《)2、以及Zn(BTZ)2 ;噁二唑衍生物，诸如PBD、0XD-7、以及COll ;三唑衍生物，诸如TAZ ;菲咯啉衍生物，诸如Bphen以及BCP ；以及聚合物，诸如PF-Py和PF-BPy。该复合材料层可以是包括其中在具有空穴传输性质的物质中含有受主物质的复合材料的层。在该情况下，通过提供电荷产生层，可以改善发光元件的亮度，同时将发光元件的电流密度保持得低，这使得发光元件的寿命增加。利用发射不同颜色的光的发光单元的堆叠，可以获得多种发射颜色，并且可以改
善亮度。例如，当发光单元221发射蓝光,而发光单元223发射黄光时，图3C中所示的发光层可以是发射白光的发光层。另外，当发光单元221发射蓝绿光而发光单元223发射红光时，图3C中所示的发光层可以是发射白光的发光层。注意，本实施例并不限于此，而是可以选择多个发光单元来形成发射除白光以外的有色光的发光层。对于发光单元231，使用包括含有荧光材料的电致发光层并且发射蓝光的发光单元；对于发光单元233，使用包括含有磷光材料的电致发光层并且发射橙色光的发光单元；并且，对于发光单元235，使用包括含有磷光材料的电致发光层并且发射橙色光的发光单元；从而，图3D中所示的发光层可以是发射白光的发光层。注意，本实施例并不限于此，而是可以选择多个发光单元来形成发射除白光以外的有色光的发光层。注意，本实施例并不限于此，并且可以利用多个发射白光的发光单元来形成发光层。如参考图3A至3D所述的，本实施例中的发光层的示例包括M个发光单元。在本实施例中的发光层的示例中，堆叠多个发光单元，从而发光效率可以是较高的；因此，可以改善发光元件的元件特性。(实施例3)在本实施例中，将描述在像素部中设置有上述实施例中的发光元件的显示装置的示例。
首先，将参考图4说明本实施例中的显示装置的示例。图4是用于解释本实施例中的显示装置的图。图4中所示的显示装置包括显示驱动部DDRV和像素部PIX。显示驱动部DDRV控制显示装置中的显示操作。 像素部PIX执行显示操作。图4中所示的显示装置包括驱动器电路(也称作DRV) 301、驱动器电路302、以及多个显示电路(也称作DISP) 305。驱动器电路301被提供用于显示驱动部DDRV。驱动器电路301具有选择显示电路305的功能。驱动器电路301例如具有移位寄存器。在该情况下，驱动器电路301可以从移位寄存器输出多个脉冲信号，并因此可以输出用于选择显示电路305的信号。替代地，驱动器电路301可以具有多个移位寄存器。在该情况下，驱动器电路301可以从所述多个移位寄存器中的每一个输出多个脉冲信号，并因此可以输出多个用于控制显不电路305的信号。驱动器电路302被提供用于显示驱动部DDRV。图像信号输入到驱动器电路302。驱动器电路302具有如下功能基于输入的图像信号产生作为电压信号的多个显示数据信号，并输出所述多个所产生的显示数据信号。驱动器电路302例如包括多个晶体管。在该显示装置中，晶体管具有两个端子以及利用施加的电压控制这两个端子之间流动的电流的电流控制端子。注意，并不限于晶体管，在元件中，电流在其间流动并且该电流受控的端子被称作电流端子。两个电流端子也可以被称作第一电流端子和第二电流端子。在该显示装置中，例如可以使用场效应晶体管作为晶体管。在场效应晶体管的情 况下，第一电流端子是源极和漏极之一，第二电流端子是源极和漏极中的另一方，而电流控制端子是栅极。驱动器电路302可以通过选择性地导通或关断多个晶体管来将视频信号的数据输出作为多个显示数据信号。可以通过对其栅极输入作为脉冲信号的控制信号来控制该多个晶体管。在像素部PIX中以行和列形式设置多个显示电路305。对于所述多个显示电路305中的每一个输入多个显示数据信号中的任一个。注意，利用一个或多个显示电路305来形成一个像素。注意，还可以通过提供发射红光的显示电路、发射绿光的显示电路以及发射蓝光的显示电路，并通过使这些显示电路发光，来在像素部中显示全色(full-color)图像。除了上述显示电路之外，还可以提供一个或多个发射下列颜色中的一种或多种颜色的光的显示电路青色、品红色和黄色。通过提供一个或多个发射青色、品红色和黄色中的一种或多种颜色的光的显示电路，可以增强能够在所显示的图像中表现的颜色的种类，从而可以改善所显示的图像的质量。例如，在显示电路中设置透射从发光元件发射的光中的具有特定波长的光的着色层，由此实现发射特定颜色的光。该结构使得能够显示全色图像而无需形成多个发射不同颜色的光的发光元件，从而便利于制造工艺，增加了成品率，且改善了发光元件的质量和可靠性。
进一步地，将参考图5A和5B描述本实施例中的显示电路的示例。首先,参考图5A说明本实施例中的显示电路的配置示例。图5A是示出本实施例中的显示电路的配置示例的电路图。图5A中所示的显示电路包括晶体管331、晶体管332、发光元件(也称作LEE) 333、以及电容器335。
注意，在图5A所不的显不电路中，晶体管331和晶体管332是场效应晶体管。注意，在该显示电路中，所述电容器包括第一电容器电极、第二电容器电极、以及与所述第一电容器电极和第二电容器电极重叠的电介质层。该电容器根据在第一电容器电极和第二电容器电极之间施加的电压积累电荷。显示数据信号(也称作信号DD)被输入到晶体管331的源极和漏极中的一方。显示选择信号(也称作信号DSEL)被输入到晶体管331的栅极。电压Vb被输入到晶体管332的源极和漏极中的一方。晶体管332的栅极电连接到晶体管331的源极和漏极中的另一方。发光元件333的第一电极电连接到晶体管332的源极和漏极中的另一方。电压Va被输入到发光元件333的第二电极。电压Vc被输入到电容器335的第一电容器电极。电容器335的第二电容器电极电连接到晶体管332的栅极。注意，电压Va和电压Vb中的一方是高电源电压Vdd，而另一方是低电源电压Vss。电压Va和电压Vb之间的差的绝对值优选至少大于晶体管332的阈值电压的绝对值。根据例如晶体管的导电类型，电压Va和电压Vb可以互换。适当地设置电压Ne。下面将描述图5A中所示的显示电路的各部件。晶体管331是信号输入选择晶体管。注意，信号输入选择信号输入自图4中所示的驱动器电路301。晶体管332是驱动晶体管，用于控制流向发光元件333的电流的量。电容器335是保持电荷的存储电容器，电荷的量由显不数据信号确定。注意，电容器335不是必须提供的。注意，晶体管331和332中的每一个可以是例如如下的晶体管，其具有含有属于周期表中的族14的半导体(例如，硅)的半导体层或者氧化物半导体层，在该半导体层或者氧化物半导体层中形成沟道。包含氧化物半导体层的晶体管具有比包含半导体层(例如，硅层)的常规晶体管低的关态(off-state)电流。氧化物半导体层具有比硅宽的带隙，并且其是本征(i型)或基本本征的半导体层。具有氧化物半导体层的晶体管的每微米沟道宽度的关态电流为小于或等于10aA(l X 10_17A)，优选地，小于或等于laA(l X 10_18A)，更优选地，小于或等于10zA(l X 10_2°A)，更优选地，小于或等于lzA(l X I(T21A)，更加优选地，小于或等于 IOOyA (I X I(T22A)。下面将参考图5B描述图5A中所示的显示电路的驱动方法的示例。图5B是用于解释图5A中所示的显示电路的驱动方法的示例的时序图，并且示出了信号DD、信号DSEL和晶体管331的状态。在图5A中所示的显示电路的驱动方法的示例中，在期间Tl中，存在信号DSEL的脉冲(也称作pis)的输入，使得晶体管331处于导通(on)状态(也称作状态0N)。
当晶体管331处于导通状态时，信号DD被输入到显示电路，使得晶体管332的栅极的电压和电容器335的第二电容器电极的电压每一都变为与信号DD的电压(例如，这里的电压Dll)相同。此时，根据晶体管332的栅极的电压，电流在晶体管332的源极和漏极之间流动，并且电流在发光元件333的第一和第二电极之间流动，从而发光元件333发光。此时，发光兀件333的第一电极的电压取决于信号DD的电压,并且发光兀件333的亮度变为由根据信号DD设置的第一电极的电压和电压Va所确定的值。另外，在信号DSEL的脉冲的输入结束之后，晶体管331切换到关断(off)状态(也称作状态OFF)。
上述是对图5A中所示的显示电路的驱动方法的示例的描述。将描述该实施例中的显示装置的结构示例。注意，作为示例，显示电路具有图5A中所示的电路配置。该实施例中的显示装置包括其中设置半导体元件(诸如，晶体管)的第一基板(也称作有源矩阵基板)、第二基板、以及设置在第一基板和第二基板之间的发光元件。参考图6A和6B描述该实施例中的显示装置中的有源矩阵基板的结构示例。图6A和6B示出了该实施例中的显示装置中的有源矩阵基板的结构示例。图6A是示意性的平面图，而图6B是沿着图6A中的线A-B截取的截面图。注意，图6A和6B中所示的部件包括尺寸与实际尺寸有所区别的部件。另外，为了方便起见，沿图6A中的线A-B截取的截面的一部分在图6B中被省略。图6A和6B中所示的有源矩阵基板包括基板500、绝缘层501、半导体层511a和511b、绝缘层513、导电层514a至514c、绝缘层515、以及导电层516a至516d。半导体层511a和511b每一都设置在基板500上,而绝缘层501设置在半导体层511a和511b与基板500之间。半导体层511a包括含有赋予p型导电性或n型导电性的杂质元素的杂质区域512a至512d。半导体层511a作为其中形成显示电路中的信号输入选择晶体管的沟道的层(也称作沟道形成层)，并且作为显示电路中的存储电容器的第二电容器电极。注意，在半导体层511a中，显示电路中的信号输入选择晶体管的沟道形成区域设置在杂质区512a和杂质区512b之间以及杂质区512b和杂质区512c之间。半导体层511b包括含有赋予p型导电性或n型导电性的杂质元素的杂质区512e和杂质区512f。半导体层511b作为显示电路的驱动晶体管的沟道形成层。注意，在半导体层511b中，显示电路中的驱动晶体管的沟道形成区域设置在杂质区512e和杂质区512f之间。绝缘层513设置在半导体层511a和511b上。绝缘层513作为显示电路中的信号输入选择晶体管和驱动晶体管的栅极绝缘层以及显示电路中的存储电容器的电介质层。导电层514a与部分的半导体层511a重叠且绝缘层513设置在其间。注意，半导体层511a的与导电层514a重叠的区域是显示电路中的信号输入选择晶体管的沟道形成区域。导电层514a作为显示电路中的信号输入选择晶体管的栅极。注意，在图6A和6B中，导电层514a与半导体层511a的一部在多个部分处重叠。导电层514a并不是必须与半导体层511a的一部在多个部分处重叠的，而是，当导电层514a与半导体层511a的一部在多个部分处重叠时，可以改善显示电路中的信号输入选择晶体管的开关特性。注意，半导体层51 Ia的与导电层514a重叠的区域可以含有赋予p型或n型导电性的杂质元素，其浓度低于设置在半导体层511a中的杂质区域512a至512d中的杂质元素的浓度。导电层514b与半导体层511a的一部分重叠，而绝缘层513设置在两者之间。导电层514b作为显不电路中的存储电容器的第一电容器电极。注意，半导体层511a的与导电层514a重叠的区域可以含有赋予p型或n型导电性的杂质元素，其浓度低于杂质区512a至512d中的杂质元素的浓度。导电层514b作为显示电路中的存储电容器的第一电容器电极和电容器布线。导电层514c与与半导体层511b的一部分重叠，而绝缘层513设置在两者之间。导电层514c作为显示电路中的驱动晶 体管的栅极。绝缘层515设置在绝缘层513上，且导电层514a至514c设置在两者之间。导电层516a通过形成在绝缘层513和绝缘层515中的第一开口电连接到杂质区512a。导电层516a作为显示电路中信号输入选择晶体管的源极和漏极中的一方所连接的布线以及对其输入显示数据信号的布线。导电层516b通过形成在绝缘层513和绝缘层515中的第二开口电连接到杂质区512d，并通过形成在绝缘层515中的第三开口电连接到导电层514c。导电层516b作为显示电路中信号输入选择晶体管的源极和漏极中的另一方。导电层516c通过形成在绝缘层513和绝缘层515中的第四开口电连接到杂质区512e。导电层516c作为显示电路中驱动晶体管的源极和漏极中的一方以及对其输入电压Vb的电源线。导电层516d通过形成在绝缘层513和绝缘层515中的第五开口电连接到杂质区512f。导电层516d作为显示电路中驱动晶体管的源极和漏极中的另一方。进一步地，将参考图7说明本实施例的显示装置的结构示例。图7是示出本实施例的显示装置的结构示例的示意截面图。注意，在该实施例中，显示装置中的发光元件在该显示装置的顶表面的方向发射光；然而，该实施例并不限于此。本实施例的显示装置可以在底表面的方向发射光。图7中所示的显示装置除了包括图6A和6B中所示的有源矩阵基板之外，还包括绝缘层517、导电层518、导电层519、导电层520、绝缘层521、发光层522、导电层523、基板524、着色层525、绝缘层526、以及绝缘层527。绝缘层517设置在绝缘层515上,且导电层516a至516d设置在两者之间。导电层518设置在显示电路的绝缘层517上，并通过绝缘层517中的第六开口电连接到导电层516d。导电层519设置在导电层518上。导电层519电连接到导电层518。导电层520设置在导电层519上。导电层520电连接到导电层519。导电层518至520与上述实施例中所述的发光元件的电极层对应。注意，导电层518至520作为显示电路的发光元件的第一电极。绝缘层521设置在导电层518上。发光层522设置在绝缘层521上，并且通过形成在绝缘层521中的第七开口电连接到导电层518。发光层522作为显示电路中的发光元件的发光层。
导电层523设置在发光层522上并且电连接到发光层522。导电层523与上述实施例中所述的发光元件的电极层对应。 导电层523作为显示电路中的发光元件的第二电极。着色层525设置在基板524的一个表面上，并透射从发光层522发射的光中的具有特定波长的光。绝缘层526设置在基板524的一个表面上，且着色层525设置在两者之间。绝缘层527设置在绝缘层526和导电层523之间。将参考图6A和6B以及图7来说明装置的各部件。对于基板500和524，可以使用例如玻璃基板或塑料基板。作为绝缘层501，可以使用例如，氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、氮化铝层、氧氮化铝层、氮氧化铝层、或氧化铪层。优选使用诸如氧化硅层或氧氮化硅层的氧化物绝缘层来作为绝缘层501。另外，氧化物绝缘层可以含有卤素。绝缘层501可以是上述的可以用于绝缘层501的材料的叠层。绝缘层501不是必须提供的。半导体层511a和511b可以是例如含有非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、或单晶半导体的层。可以使用包含属于周期表的族14的半导体(例如，硅)的半导体层作为半导体层511a和511b。绝缘层513可以是可以用于绝缘层501的材料的层或者树脂材料的层。绝缘层513可以是可以用于绝缘层513的材料的叠层。对于导电层514a至514c，可以使用利用金属形成的层，所述金属诸如钥、钛、铬、钽、镁、银、鹤、招、铜、钕、或钪。替代地，每一导电层514a至514c可以是例如含有导电的金属氧化物的层。所述导电的金属氧化物可以是金属氧化物，诸如氧化铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)、或氧化铟-氧化锌(In2O3-ZnO);或者，包含硅、氧化硅、或氮的上述金属氧化物等。导电层514a至514c也可以是上述可以用于导电层514a至514c的材料的叠层。导电层514a至514c可以是例如氮化钽层和钨层的叠层。绝缘层515可以是可以用于绝缘层501或绝缘层513的材料的层。绝缘层515可以是可以用于绝缘层501的上述材料的叠层。例如，绝缘层515可以是氮氧化硅层和氧氮化娃层的叠层。导电层516a至516d每一可以是例如可以用于导电层514a至514c的材料的层。导电层516a至516d每一可以是可以用于导电层516a至516d的材料的叠层。例如，导电层516a至516d每一可以是钛层、招层、和钛层的叠层。注意，导电层516a至516d每一的侧表面可以是渐缩的(tapered)。绝缘层517可以是例如可以用于绝缘层501或绝缘层513的材料的层。绝缘层517可以是可以用于绝缘层517的材料的叠层。导电层518可以是例如可以用于图IB中所示的导电层111的材料的层。导电层519可以是例如可以用于图IB中所示的导电层112的材料的层。导电层520可以是例如可以用于图IB中所示的导电层113的材料的层。绝缘层521可以是例如有机绝缘层或无机绝缘层。注意，绝缘层521也被称作分隔物(partition)。发光层522可以是可以用于上述实施例中所述的发光层的材料的层(例如，发射白光的层)。导电层523可以是从可以用于导电层514a至514c的材料中选择的光透射材料的层。替代地，导电层523可以是可以用于导电层523的材料的叠层。着色层525可以是这样的层，该层例如包括染料或颜料并且透射红色波长范围的光、绿色波长范围的光、以及蓝色波长范围的光。着色层525可以是例如包含染料或颜料并且透射青色、品红色、或黄色波长范围的光的层。通过光刻方法、印刷方法、喷墨方法、印刷方法、电沉积方法、或电子照相方法等，来形成着色层525。通过利用喷墨方法，可以在室温下制造着色层、在低真空下制造着色层、或者在大的基板上形成着色层。由于可以无抗蚀剂掩模地制造着色层，因此可以降低制造成本和步骤数量。绝缘层526可以是可以用于绝缘层501或绝缘层513的材料的层。绝缘层526可以是可以用于绝缘层526的材料的叠层。注意，绝缘层526不是必须提供的，而是，提供绝 缘层526可以抑制来自着色层525的杂质侵入发光兀件。绝缘层527可以是可以用于绝缘层501的材料的层或者是树脂材料的层。绝缘层527可以是可以用于绝缘层527的材料的叠层。如参考图4、图5A、图6A和6B、以及图7所描述的，本实施例中的显示装置的示例包括信号输入选择晶体管(第一场效应晶体管)，其中显示数据信号被输入到源极和漏极中的一方；驱动晶体管(第二场效应晶体管)，其栅极电连接到所述第一场效应晶体管的源极和漏极中的另一方；以及，发光元件，其第一电极电连接到所述第二场效应晶体管的源极和漏极中的一方，并且其具有上述实施例中所描述的结构。该实施例中的显示装置的示例包括发光元件，其发射白光；以及着色层，其透射自该发光元件发射的光中的具有特定波长的光。该结构使得能够显示显示全色图像而无需形成多种发射不同颜色的光的发光元件，从而便利于制造工艺且增加了成品率。例如，可以形成显示元件而不需金属掩模，并因此，制造工艺可以简单。另外，可以改善图像的对比度。此外，可以改善发光元件的质量和可靠性。在本实施例的显示装置中，发光元件具有通过没有设置诸如晶体管等元件的基板提取光的结构，从而可以将设置有元件的区域上方的区域用作发光区域，因此，可以改善开口率(aperture ratio)。在本实施例的显示装置中，驱动器电路可以设置在与显示电路相同的基板上。在此情况下，诸如驱动器电路等电路中的晶体管可以具有与显示电路中的晶体管相同的结构。诸如驱动器电路等电路与显示电路设置在同一基板上，从而可以减少显示电路和驱动器电路的连接布线的数量。(实施例4)在该实施例中，将说明每一都设置有上述实施例的显示装置的电子装置的示例。将参考图8A至8D说明本实施例的电子装置的结构示例。图8A至8D是每一都示出了本实施例的电子装置的结构示例的示意图。图8A中的电子装置是移动信息终端的示例。图8A中的移动信息终端包括壳体IOOla和设置在壳体IOOla中的显示部1002a。注意,在图8A中，壳体IOOla的侧表面1003a可以被设置有用于将移动信息终端连接到外部设备的连接端子或者用于操作该移动信息终端的按钮。
图8A中的移动信息终端在壳体IOOla中包括CPU，主存储器，发送/接收在外部设备与CPU和主存储器中每一个之间传播的信号的接口，以及发送信号到外部设备/从外部设备接收信号的天线。注意，在壳体IOOla中，可以设置一个或多个具有特定功能的集成电路。图8A中的移动信息终端例如作为从电话、电子书、个人计算机、以及游戏机中选择的一种或多种装置。图SB中的电子装置是折叠式移动信息终端的示例。图SB中的移动信息终端包括壳体1001b、设置在壳体IOOlb中的显示部1002b、壳体1004、设置在壳体1004中的显示部1005、以及用于连接壳体IOOlb和壳体1004的绞接件1006。在图8B中的移动信息终端中，可以通过利用绞接件1006移动壳体IOOlb或壳体1004而将壳体IOOlb层叠在壳体1004上。 注意，在图8B中，壳体IOOlb的侧表面1003b或者壳体1004的侧表面1007可以
被设置有用于将移动信息终端连接到外部设备的连接端子或者用于操作该移动信息终端的按钮。显示部1002b和显示部1005可以显示不同图像或一个图像。注意,显示部1005不是必须提供的；代替显示部1005可以设置作为输入设备的键盘。在图8B中所示的便携式信息终端的壳体IOOlb或壳体1004中，设置有CPU，主存储器，以及发送/接收在外部设备与CPU和主存储器中之间传播的信号的接口。注意，在壳体IOOlb或壳体1004中，可以设置一个或多个具有特定功能的集成电路。另外，图8B中的移动信息终端可以包括发送信号到外部设备/从外部设备接收信号的天线。图SB中的移动信息终端作为例如从电话、电子书、个人计算机、以及游戏机中选择的一种或多种装置。图SC中的电子装置是固定信息终端的示例。图SC中的固定信息终端包括壳体IOOlc和设置在壳体IOOlc中的显示部1002c。注意，显示部1002c可以设置在壳体IOOlc的桌面部1008上。图8C中的固定信息终端在壳体IOOlc中包括CPU，主存储器，以及发送/接收在外部设备与CPU和主存储器中每一个之间传播的信号的接口。注意，在壳体IOOlc中，可以设置一个或多个具有特定功能的集成电路。另外，图8C中的固定信息终端可以包括发送信号到外部设备/从外部设备接收信号的天线。另外，图8C中的固定信息终端中的壳体IOOlc的侧表面1003c可以被设置有从排出票券等的票券弹出部、投币口、以及票据口中选择的一个或多个部件。图SC中的固定信息终端作为例如自动出纳机、用于订票等的信息通信终端(也称作多媒体站台)、或游戏机等。图8D示出了固定信息终端的示例。图8D中的固定信息终端包括壳体IOOld和设置在壳体IOOld中的显示部1002d。注意，还可以提供用于支撑壳体IOOld的支撑件。注意，在图8D中，壳体IOOld的侧表面1003d可以被设置有用于将该信息终端连接到外部设备的连接端子或者用于操作该信息终端的按钮。图8D中所示的固定信息终端在壳体IOOld中也可以包括CPU，主存储器，以及发送/接收在外部设备与CPU和主存储器之间传播的信号的接口。另外，在壳体IOOld中，可以设置一个或多个具有特定功能的集成电路。另外，图8D中的固定信息终端可以包括发送信号到外部设备/从外部设备接收信号的天线。图8D中所示的固定信息终端例如作为数码相框、显示监视器、或电视机等。上面的实施例中所描述的显示装置被用于电子装置的显示部，例如，用于图8A至8D中所示的显示部1002a至1002d。另外,上述实施例的显示装置可以用于图8B中所示的显示部1005。可以设置电子装置的光源部件来代替上述实施例中的显示装置，并且对于光源部件可以提供包含上述实施例中的发光元件的照明装置。如参考图8A至8D所描述的，在该实施例的电子装置的示例中，上述实施例的显示 装置被用于显示部；因此，可以降低功耗，并且可以改善可靠性。另外，在本实施例的电子装置的示例中，壳体可以设置有一个或多个光电转换部，其根据入射的亮度产生电流；以及操作部，用于操作显示装置。提供光电换能器例如消除了对于外部电源的需要，允许上述电子装置即使在没有外部电源的场所也可以长时间使用。(实施例5)在该实施例中，将说明包含上述实施例中的发光元件的照明装置的示例。将参考图9A至9D说明本实施例中的照明装置的示例。图9A至9D是本实施例中的照明装置的示例的示意图。图9A中所示的照明装置1201a是可以附连到房间天花板的照明装置的示例。图9B示出了图9A中所示的照明装置的结构示例。图9B中所示的照明装置包括附连到天花板1210的基底1211 ;电极层1212、发光层1213、电极层1214的叠层，其设置在基底1211上；透镜1215，其设置在电极层1214上；密封剂1216 ;以及基底1217，其利用密封剂1216接合到基底1211。基底1211可以是例如，氧化铝、杜拉铝(duralumin)、或氧化镁的基板。利用该基板，热量容易通过基底1211释放。电极层1212可以是例如可以用于上述实施例中的发光元件的第一电极层的材料的层。发光层1213可以是例如可以用于上述实施例中的发光元件的发光层的材料的层。电极层1214可以是例如可以用于上述实施例中的发光元件的第二电极层的材料的层。透镜1215由例如诸如树脂的材料形成。透镜1215在顶表面处不平坦，并且优选具有半球形凸起。利用透镜1215，可以增强光提取效率。基底1217可以是例如玻璃基板。如参考图9B中所述的，图9A中所示的照明装置1201a包括设置有上述实施例中的发光元件的发光部。发光部可以包含干燥剂。照明装置1201a可以设置有被配置来控制发光元件的光发射的控制电路。利用任意上述实施例中的发光元件来制造图9A中所示的照明装置，由此可以容易地增加照明装置的面积。图9C中所示的照明装置1201b是可以附连到房间侧壁的照明装置的示例。
照明装置1201b包括上述实施例中的发光元件或照明装置以及被配置来控制发光元件的光发射的控制电路。将上述实施例中的发光元件用于发光部来制造图9C中所示的照明装置，由此可以容易地增加照明装置的面积。另外，使用透光玻璃基板作为照明装置1201b的基板，从而可以使用照明装置1201b作为窗玻璃。图9D中所示的照明装置是可以改变发光部的位置的照明装置的示例。图9D中所示的照明装置包括主体1221和发光部1222。发光部1222可以包括上述实施例中的发光元件。注意，主体1221可以是柔性的。例如，设置在塑料基板上的发光元件可以用于该发光部，从而可以通过使主体前后弯曲来调节发光部1222的位置。如参考图9A至9D所描述的，可以通过在发光部中设置任意上述实施例中的发光元件来制造照明装置。通过在发光部中使用任意上述实施例中的发光元件来制造照明装置，从而可以降低照明装置的功耗。另外，通过使用任意上述实施例中的发光元件来制造照明装置，从而可以容易地增加照明装置的发光面积。[示例 I]在该示例中，将说明发光元件的示例。作为本示例中的发光元件，制造了样本I (SI)、样本2 (S2)以及样本3 (S3)的发光元件。样本1-3的发光元件每一都包括下电极(也称作ED(DOWN))、空穴注入层(HIL)、 空穴传输层(HTL)、电致发光层(ELL)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)、以及上电极(也称作ED (UP))。表I示出了每一发光元件的具体结构(材料(MT)、厚度(TN)等)。
权利要求
1.一种发光兀件，包括 第一电极，其包括第一导电层、在所述第一导电层上的第二导电层、以及在所述第二导电层上的第三导电层； 在所述第一电极上的电致发光层；以及 在所述电致发光层上的第二电极； 其中所述第一导电层是包括铝的金属层， 其中所述第二导电层包括钛或钛的氧化物， 其中所述第三导电层能够透射光并且包括金属氧化物，并且 其中所述第二电极能够透射光。
2.根据权利要求I所述的发光元件，其中所述金属氧化物的功函数高于所述第一导电层的功函数。
3.根据权利要求I所述的发光元件，其中所述电致发光层发射白光。
4.根据权利要求I所述的发光元件，进一步包括在所述第二电极上的着色层。
5.根据权利要求I所述的发光元件，其中所述第一导电层还包括钛。
6.一种电子装置，其包括如权利要求I所述的发光元件。
7.一种照明装置，其包括如权利要求I所述的发光元件。
8.一种发光兀件，包括 第一电极，其包括第一导电层、在所述第一导电层上的第二导电层、以及在所述第二导电层上的第三导电层； 在所述第一电极上的电致发光层，所述电致发光层包括在所述第一电极上的第一发光单元、在所述第一发光单元上的电荷产生层、以及在所述电荷产生层上的第二发光单元；以及 在所述电致发光层上的第二电极； 其中所述第一导电层是包括铝的金属层， 其中所述第二导电层包括钛或钛的氧化物， 其中所述第三导电层能够透射光并且包括金属氧化物，并且 其中所述第二电极能够透射光。
9.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述金属氧化物的功函数高于所述第一导电层的功函数。
10.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述电致发光层发射白光。
11.根据权利要求8所述的发光元件，进一步包括在所述第二电极上的着色层。
12.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述第一导电层还包括钛。
13.根据权利要求8所述的发光元件，其中所述电荷产生层包括 电子注入缓冲层，其包括从碱金属、碱土金属、碱金属的化合物、以及碱土金属的化合物中选择的、电子传输性质高于空穴传输性质且具有电子施予性质的材料；以及复合材料层，其包括具有空穴传输性质的物质和受主物质。
14.一种电子装置，其包括如权利要求8所述的发光元件。
15.一种照明装置，其包括如权利要求8所述的发光元件。
16.—种发光兀件,包括第一电极，其包括第一导电层、在所述第一导电层上的第二导电层、以及在所述第二导电层上的第三导电层； 在所述第一电极上的电致发光层，所述电致发光层包括在所述第一电极上的第一发光单元、在所述第一发光单元上的第一电荷产生层、在所述第一电荷产生层上的第二发光单元、在所述第二发光单元上的第二电荷产生层、以及在所述第二电荷产生层上的第三发光单元；以及 在所述电致发光层上的第二电极； 其中所述第一导电层是包括铝的金属层， 其中所述第二导电层包括钛或钛的氧化物， 其中所述第三导电层能够透射光并且包括金属氧化物，并且 其中所述第二电极能够透射光。
17.根据权利要求16所述的发光元件，其中所述金属氧化物的功函数高于所述第一导电层的功函数。
18.根据权利要求16所述的发光元件，其中所述电致发光层发射白光。
19.根据权利要求16所述的发光元件，进一步包括在所述第二电极上的着色层。
20.根据权利要求16所述的发光元件，其中所述第一导电层还包括钛。
21.根据权利要求16所述的发光元件，其中所述第一电荷产生层和所述第二电荷产生层包括 电子注入缓冲层，其包括从碱金属、碱土金属、碱金属的化合物、以及碱土金属的化合物中选择的、电子传输性质高于空穴传输性质且具有电子施予性质的材料；以及复合材料层，其包括具有空穴传输性质的物质和受主物质。
22.一种电子装置，其包括如权利要求16所述的发光元件。
23.一种照明装置，其包括如权利要求16所述的发光元件。
全文摘要
本发明涉及发光元件、显示装置、照明装置、及其制造方法。公开了一种发光元件，包括第一电极、透射光的第二电极、以及插入在第一电极和第二电极之间的发光层。所述第一电极包括能够反射光的第一导电层、设置在所述第一导电层上的并且包括钛的第二导电层、以及透射光并且包括金属氧化物的第三导电层，所述金属氧化物的功函数高于所述第一导电层的功函数。
文档编号F21K99/00GK102637830SQ20121002920
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月10日 优先权日2011年2月11日
发明者佐佐木俊毅, 大泽信晴, 山崎舜平, 杉泽希, 池田寿雄, 濑尾哲史 申请人:株式会社半导体能源研究所