专利名称：发光元件、发光装置、显示装置和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光元件、发光装置、显示装置和电子设备。
背景技术：
有机电致发光元件(即有机EL元件)是具有在阳极和阴极间插入至少1层发光性有机层作为发光层的结构的发光元件。对于这种发光元件，通过在阴极和阳极之间施加电场，将电子从阴极侧注入到发光层内的同时空穴从阳极侧注入到发光层内，在发光层中电子和空穴再次结合而生成激子，在该激子返回基态时，对应量的能量作为光被释放出。在这种发光元件中，通常为了提高空穴的注入性、输送性，在阳极和发光层之间设空穴注入层和空穴输送层(例如，参照日本专利第36M909号公报)。另外，在这种发光元件中，通过调节空穴输送层的HOMO(最高占有轨道)和 LUMO(最低空轨道)的大小，用空穴输送层阻挡来自阴极侧(发光层侧)的电子，将电子和空穴封闭在发光层内，可实现发光效率的提高。但是，在以往的发光元件中，存在以下问题空穴输送层不能充分阻挡来自阴极侧的电子，随着长期使用，透过空穴输送层的电子使空穴输送层、空穴注入层劣化。由于随着电流密度增大，空穴输送层阻挡电子的功能(电子阻挡效果)因能带弯曲效果(band bending effect)而下降，所以该问题变得显著。因此，在需要高密度电流的高亮度的发光元件中，无法实现长寿命化。另外，为了提高电子阻挡效果，考虑将HOMO和LUMO的能隙大的材料用于空穴输送层，但这在现实中难以实现。
发明内容
本发明的目的在于提供发光效率优异并且即使用高电流密度的电流驱动时也能实现长寿命化的发光元件，具备该发光元件的发光装置、显示装置以及电子设备。该目的通过下述本发明而达成。本发明的发光元件特征在于，具有阳极，阴极，设置在所述阳极和所述阴极之间的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的发光层，与所述阳极和所述发光层相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的有机层；所述有机层具有输送空穴的第1功能和防止从所述发光层侵入的电子滞留在所述有机层中的第2功能。依照这样的本发明的发光元件，有机层通过具有输送空穴的第1功能而能够从阳极向发光层有效率地输送空穴。因此，可以提高发光元件的发光效率。特别地，在本发明的发光元件中，因为有机层具有防止从发光层侵入的电子滞留在有机层中的第2功能，所以即使电子从发光层侵入(注入)有机层内，也可防止(阻止) 电子滞留在有机层中。结果能够防止有机层因电子而劣化。因此，即使用高电流密度的电流驱动时，也能实现发光元件的长寿命化。在本发明的发光元件中，优选所述有机层通过所述第1功能来发挥阻挡电子的功能。由此，有机层既可以由阳极向发光层输送空穴又可以阻挡来自发光层的电子。因此，可以有效率地将电子和空穴封闭在发光层中、提高发光效率。即使有机层像这样地具有阻挡电子的功能，在以高电流密度驱动时，有时有机层也不能完全阻挡电子，结果电子侵入(注入)到有机层中。即使是这种情况，也因为在本发明的发光元件中有机层具有防止电子滞留在有机层中的第2功能，所以可以利用有机层将未被完全阻挡而侵入有机层内的电子从有机层中排除(例如，通过、中和(消灭))。在本发明的发光元件中，优选所述有机层含有胺系材料，由此发挥所述第1功能。胺系材料的空穴输送性优异。因此，含有胺系材料的有机层能够快速地将来自阳极的电子向发光层输送，即能够很好地发挥第1功能。在本发明的发光元件中，优选所述有机层整体含有具有电子输送性的电子输送性材料，由此发挥所述第2功能。此时，因为有机层整体含有电子输送性材料并且分别与阳极和发光层相接，所以即使电子由发光层侵入(注入)有机层内，有机层也能够快速地向阳极侧输送该电子并使其通过。由此，可更确切地发挥防止电子滞留在有机层中的第2功能，结果能够防止有机层因电子而劣化。因此，能够实现以高电流密度的电流驱动时发光元件进一步的长寿命化。在本发明的发光元件中，优选所述电子输送性材料是并苯系材料。并苯系材料的电子输送性优异。因此，含有并苯系材料的有机层能够快速地将来自发光层的电子输送到阳极。另外，并苯系材料对电子的耐性优异，所以能够防止或抑制电子导致的有机层劣化。在本发明的发光元件中，优选所述并苯系材料由蒽系材料和萘并萘系材料中的至少一方构成。这种并苯系材料具有优异的电子输送性，并且能够较简单地以高品质的膜质进行成膜。在本发明的发光元件中，优选所述有机层中的所述电子输送性材料的含量是 30wt% 70wt%。由此，能够使有机层的电子输送性和空穴输送性的平衡适当。另外，当有机层具有电子阻挡性时，能够使有机层的电子阻挡性和电子输送性的平衡适当。在本发明的发光元件中，优选所述有机层由混合有并苯系材料和胺系材料的混合材料构成，由此发挥所述第1功能和第2功能。由此，可以比较简单地将有机层的空穴输送性和电子输送性的平衡调整到适当的范围内。在本发明的发光元件中，优选所述有机层具有与所述阳极相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的、含有空穴注入性材料而构成的空穴注入层，与所述空穴注入层和所述发光层这两层相接地设置在所述空穴注入层和所述发光层之间的、含有空穴输送性材料而构成的空穴输送层，在所述空穴注入层和所述空穴输送层中分别包含所述电子输送性材料。由此，既可以使来自阳极的空穴注入性和空穴输送性良好，又可以防止因电子导致的空穴注入层和空穴输送层的劣化。在本发明的发光元件中，优选所述有机层具有与所述阳极和所述发光层这两层相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的、含有空穴注入性材料而构成的空穴注入层，所述电子输送性材料包含在所述空穴注入层中。由此，既可以使来自阳极的空穴注入性良好，又可以防止因电子导致的空穴注入层的劣化。在本发明的发光元件中，优选所述有机层具有与所述阳极和所述发光层这两层相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的、含有空穴输送性材料而构成的空穴输送层，所述电子输送性材料包含在所述空穴输送层中。由此，既可以使来自阳极的空穴输送性良好，又可以防止因电子导致的空穴输送层的劣化。在本发明的发光元件中，优选所述有机层的平均厚度是20nm lOOnm。由此，既可以抑制驱动电压，又可以防止因电子导致的有机层的劣化。另外，在本发明的发光元件中，优选所述有机层含有具有电子俘获性的电子俘获性材料，由此发挥所述第2功能。此时，电子俘获性材料能够捕捉来自发光层的电子，使其中和(消灭)。由此能够更确切地发挥防止电子滞留在有机层中的第2功能，结果能够防止有机层因电子而劣化。 因此，能够实现以高电流密度的电流驱动时发光元件进一步的长寿命化。在本发明的发光元件中，优选所述电子俘获性材料为并苯系材料。并苯系材料具有适度的电子俘获性。因此，能够抑制发光元件的高驱动电压化。另外，并苯系材料对电子和空穴的耐性优异。因此，能够防止有机层因电子和空穴而劣化，实现发光元件的长寿命化。进而，并苯系材料因为本身难以发光，所以能够防止对发光元件的发光光谱产生不良影响。优选所述有机层具有包含空穴输送性材料和所述电子俘获性材料的电子中和层。此时，在有机层厚度方向的中途，电子中和层能够使来自发光层的电子中和(消灭)。由此，能够进一步确切地发挥防止电子滞留在有机层中的第2功能。在本发明的发光元件中，优选所述电子中和层所含有的所述空穴输送性材料含有胺系材料。胺系材料的空穴输送性优异。因此，含有胺系材料的电子中和层能够快速地将来自阳极的空穴向发光层输送。在本发明的发光元件中，优选所述电子中和层由混合有并苯系材料和胺系材料的混合材料构成。由此，可比较简单地将电子中和层的空穴输送性和电子俘获性的平衡调整到适当的范围内。在本发明的发光元件中，优选所述并苯系材料是蒽系材料。这样的并苯系材料具有适度的电子俘获性，并且能够比较简单地以高品质的膜质成膜。在本发明的发光元件中，优选所述发光层含有并四苯衍生物作为主体材料、含有二茚并茈衍生物系衍生物作为客体材料。由此，能够使发光层有效率地发出红色光。在本发明的发光元件中，优选所述电子中和层中的所述电子俘获性材料的含量为 30wt% 70wt%。由此，即能够抑制发光元件的驱动电压，又能够使电子中和层的电子俘获性适度。在本发明的发光元件中，优选所述电子中和层的平均厚度为20nm 60nm。由此，即能够抑制发光元件的驱动电压，又能够使电子中和层的电子俘获性适度。在本发明的发光元件中，优选所述有机层进一步具有设置在所述阳极与所述发光层之间的空穴注入层和设置在所述空穴注入层与所述发光层之间的空穴输送层，并且所述电子中和层与所述发光层相接地设置在所述空穴输送层与所述发光层之间。此时，能够防止相对于电子中和层处于阳极侧的其他层(例如空穴注入层、空穴输送层)因电子而劣化。因此，即使在以高电流密度的电流驱动时，也能够实现发光元件的长寿命化。另外，能够提高来自阳极的空穴注入性，并且能够将该空穴有效率地向电子中和层输送。结果能够提高发光元件的发光效率。在本发明的发光元件中，优选所述有机层进一步具有设置在所述阳极与所述发光层之间的空穴注入层和设置在所述空穴注入层与所述发光层之间的空穴输送层，所述电子中和层与所述空穴注入层和所述空穴输送层这两层相接地设置在所述空穴注入层与所述空穴输送层之间。此时，能够防止相对于电子中和层设置在阳极侧的空穴注入层因电子而劣化。因此，即使在以高电流密度的电流驱动时，也能够实现发光元件的长寿命化。另外，通过电子中和层分别与空穴注入层和空穴输送层相接，能够使电子中和层的空穴输送性优异。另外， 电子中和层能够快速地中和(消灭)侵入到空穴输送层中的电子。在本发明的发光元件中，优选所述空穴输送层具有阻挡电子的功能。由此，空穴输送层既能够从电子中和层向发光层输送空穴，又能够阻挡来自发光层的电子。因此，能够有效率地将电子和空穴封闭在发光层中，提高发光效率。本发明的发光装置特征在于，具备本发明的发光元件。这种发光装置由于具备长寿命的发光元件，所以可靠性优异。本发明的显示装置特征在于，具备本发明的发光装置。这种显示装置能够长期显示高品质的图像，同时可靠性优异。本发明的电子设备特征在于，具备本发明的显示装置。这种电子设备的可靠性优异。
图1是模式地表示本发明的第1实施方式的发光元件的截面图。图2是模式地表示本发明的第2实施方式的发光元件的截面图。图3是模式地表示本发明的第3实施方式的发光元件的截面图。
图4是模式地表示本发明的第4实施方式的发光元件的截面图。图5是模式地表示本发明的第5实施方式的发光元件的截面图。图6是表示适用本发明显示装置的显示器装置的实施方式的纵截面图。图7是表示适用本发明电子设备的移动型(或笔记本型)个人电脑的结构的立体图。图8是表示适用本发明电子设备的手机(也包括PHS)的结构的立体图。图9是表示适用本发明电子设备的数码相机的结构的立体图。
具体实施例方式以下，参考附图所示的优选实施方式说明本发明的发光元件、发光装置、显示装置和电子设备。<第1实施方式>图1是模式地表示本发明的第1实施方式的发光元件的截面图。应予说明，以下， 为了便于说明，以图1中的上侧为“上”、下侧为“下”进行说明。图1所示的发光元件(电致发光元件)1是阳极3、空穴注入层4、空穴输送层5、发光层6、电子输送层7、电子注入层8、阴极9按照该顺序层叠而成的。即，在发光元件1中， 在阳极3和阴极9之间插入层叠体14，层叠体14是空穴注入层4、空穴输送层5、发光层6、 电子输送层7、电子注入层8以该顺序从阳极3侧向阴极9侧层叠而成的。应予说明，本实施方式中，由空穴注入层4和空穴输送层5组成的层叠体构成了具有由阳极3向发光层6 输送空穴的功能的有机层0。接着，发光元件1整体设置在基板2上，并且用密封部件10密封。在这种发光元件1中，通过对阳极3和阴极9施加驱动电压，电子从阴极9侧供给 (注入)到发光层6中，空穴从阳极3侧供给(注入)到发光层6中。于是，在发光层6中， 空穴和电子再次结合，由在该再次结合时释放的能量生成激子(exciton)，在激子返回基态时释放(发出)能量(荧光、磷光)。由此，发光元件1发光。此时，在发光元件1中，由空穴注入层4和空穴输送层5组成的层叠体(有机层0) 能够发挥从阳极3向发光层6有效率地输送空穴的第1功能。因此，可以提高发光元件1 的发光效率。特别是在发光元件1中，如后详述，因为由空穴注入层4和空穴输送层5组成的层叠体(有机层0)含有电子输送性材料且分别与阳极3和发光层6相接，所以即使电子由发光层6侵入(注入)空穴输送层5内，空穴注入层4和空穴输送层5也能向阳极3侧快速地输送该电子使其通过。由此，可发挥防止电子滞留在空穴注入层4和空穴输送层5中的第2功能，结果可防止空穴注入层4和空穴输送层5因电子而劣化。因此，即使在以高电流密度的电流进行驱动的情况下，也可以实现发光元件1的长寿命化。基板2是支撑阳极3的部件。因为本实施方式的发光元件1是从基板2侧发出光的结构(底部发光型)，所以基板2和阳极3各自实质上是透明的(无色透明、着色透明或半透明)。作为基板2的构成材料，例如可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、环烯烃聚合物、聚酰胺、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚芳酯之类树脂材料；石英玻璃、钠玻璃之类玻璃材料等，可以使用它们中的1种或组合2种以上使用。该基板2的平均厚度没有特别限定，但优选是0. 1 30mm左右，更优选是0. 1 IOmm左右。应予说明，发光元件1是从基板2的相反侧发出光的结构(顶部发光型)时，透明基板和不透明基板均可用作基板2。作为不透明基板，例如可举出由氧化铝之类陶瓷材料构成的基板、在不锈钢之类金属基板的表面形成氧化膜(绝缘膜)的基板、由树脂材料构成的基板等。另外，在这种发光元件1中，阳极3和阴极9间的距离(S卩，层叠体14的平均厚度)优选是150 300nm，更优选是150 250nm，进一步优选是160 200nm。由此，可以简单且确实地实现发光元件1的低驱动电压化。以下，顺次说明构成发光元件1的各部分。[阳极]阳极3是介由后述的构成有机层0的空穴注入层4和空穴输送层5将空穴注入到发光层6中的电极。作为该阳极3的构成材料，优选使用功函数大、导电性优异的材料。作为阳极3的构成材料，例如可举出ITO(氧化铟锡，Indium Tin Oxide)、ΙΖ0(氧化铟锌，Indium Zinc Oxide)、In303、Sn02、含有 Sb 的 SnO2、含有 Al 的 ZnO 等氧化物；Au,Pt, Ag、Cu或含有它们的合金等，可以使用它们中的1种或组合2种以上使用。特别优选阳极3由ITO构成。ITO是具有透明性且功函数大、导电性优异的材料。 由此，可以由阳极3向空穴注入层4有效率地注入空穴。另外，阳极3的有机层0中空穴注入层4侧的表面(在图1中为上面)优选实施等离子体处理。由此，可以提高阳极3和空穴注入层4的接合面的化学和机械的稳定性。结果可以提高由阳极3向空穴注入层4的空穴注入性。应予说明，对于该等离子体处理，在后述的发光元件1的制造方法的说明中进行详述。这种阳极3的平均厚度没有特别限定，但优选是10 200nm左右，更优选是50 150nm左右。[阴极]另一方面，阴极9是介由后述的电子注入层8将电子注入到电子输送层7中的电极。作为该阴极9的构成材料，优选使用功函数小的材料。作为阴极9的构成材料，例如可举出Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、k、Y、Yb、Ag、 Cu、Al、Cs、Rb或含有它们的合金等，可以使用它们中的1种或组合2种以上(例如，多层的层叠体、多种的混合层等)使用。特别是在使用合金作为阴极9的构成材料时，优选使用含有Ag、Al、Cu等稳定的金属元素的合金，具体而言是MgAg、AlLi、CuLi等合金。通过使用该合金作为阴极9的构成材料，可以实现阴极9的电子注入效率和稳定性的提高。该阴极9的平均厚度没有特别限定，但优选是100 IOOOOnm左右，更优选是 100 500nm左右。应予说明，因为本实施方式的发光元件1是底部发光型，所以对阴极9不特别要求透光性。[空穴注入层]
其中，作为空穴注入层4所含的空穴注入性材料，从空穴注入性和空穴输送性优异的观点看，优选使用胺系材料，更优选使用二氨基苯衍生物，联苯胺衍生物(具有联苯胺骨架的材料)，分子内具有“二氨基苯”单元和“联苯胺”单元两者的三胺系化合物、四胺系化合物。该空穴注入层4的平均厚度没有特别限定，但优选是5 90nm左右，更优选是 10 70nm左右。(空穴输送层)空穴输送层5具有将从阳极3介由空穴注入层4而注入的空穴输送到发光层6的功能(即具有空穴输送性)。另外，如后详述，空穴输送层5也有输送电子的功能。该空穴输送层5包含具有空穴输送性的材料(即空穴输送性材料)和具有电子输送性的材料(即电子输送性材料)而构成。应予说明，对于空穴输送层5所含的电子输送性材料，与空穴注入层4所含的电子输送性材料的说明一同在后详述。在该空穴输送层5所含的空穴输送性材料中，可以单独或组合使用各种ρ型高分子材料、各种P型低分子材料，例如可举出下式(2)表示的N，N’ - 二(1-萘基)_N，N’ - 二苯基 _1，1，-联苯 _4，4，- 二胺(NPD)、N，N，- 二苯基-N，N，-双(3-甲基苯基)-1，1，-联苯-4，4’_ 二胺(TPD)等四芳基联苯胺衍生物，四芳基二氨基芴化合物或其衍生物(胺系化合物)等，可以使用它们中的1种或组合2种以上使用。
权利要求
1.一种发光元件，其特征在于，具有阳极，阴极，设置在所述阳极和所述阴极之间的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的发光层，和与所述阳极和所述发光层相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的有机层；所述有机层具有输送空穴的第1功能和防止从所述发光层侵入的电子滞留在所述有机层中的第2功能。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述有机层通过所述第1功能发挥阻挡电子的功能。
3.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述有机层含有胺系材料，由此发挥所述第1 功能。
4.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述有机层整体包含具有电子输送性的电子输送性材料，由此发挥所述第2功能。
5.如权利要求4所述的发光元件，其中，所述电子输送性材料是并苯系材料。
6.如权利要求5所述的发光元件，其中，所述并苯系材料由蒽系材料和萘并萘系材料中的至少一方构成。
7.如权利要求4所述的发光元件，其中，所述有机层中的所述电子输送性材料的含量是 30wt% 70wt%。
8.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述有机层由混合有并苯系材料和胺系材料的混合材料构成，由此发挥所述第1功能和所述第2功能。
9.如权利要求4所述的发光元件，其中，所述有机层具有与所述阳极相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的、含有空穴注入性材料而构成的空穴注入层，与所述空穴注入层和所述发光层这两层相接地设置在所述空穴注入层和所述发光层之间的、含有空穴输送性材料而构成的空穴输送层，在所述空穴注入层和所述空穴输送层中分别包含所述电子输送性材料。
10.如权利要求4所述的发光元件，其中，所述有机层具有与所述阳极和所述发光层这两层相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的、含有空穴注入性材料而构成的空穴注入层，所述电子输送性材料包含在所述空穴注入层中。
11.如权利要求4所述的发光元件，其中，所述有机层具有与所述阳极和所述发光层这两层相接地设置在所述阳极和所述发光层之间的、含有空穴输送性材料而构成的空穴输送层，所述电子输送性材料包含在所述空穴输送层中。
12.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述有机层包含具有电子俘获性的电子俘获性材料，由此发挥所述第2功能。
13.如权利要求12所述的发光元件，其中，所述电子俘获性材料是并苯系材料。
14.如权利要求12所述的发光元件，其中，所述有机层具有含有空穴输送性材料和所述电子俘获性材料的电子中和层。
15.如权利要求14所述的发光元件，其中，所述有机层进一步具有设置在所述阳极与所述发光层之间的空穴注入层、设置在所述空穴注入层与所述发光层之间的空穴输送层，所述电子中和层与所述发光层相接地设置在所述空穴输送层与所述发光层之间。
16.如权利要求14所述的发光元件，其中，所述有机层进一步具有设置在所述阳极与所述发光层之间的空穴注入层和设置在所述空穴注入层与所述发光层之间的空穴输送层，所述电子中和层与所述空穴注入层和所述空穴输送层这两层相接地设置在所述空穴注入层与所述空穴输送层之间。
17.如权利要求16所述的发光元件，其中，所述空穴输送层具有阻挡电子的功能。
18.一种发光装置，其特征在于，具备权利要求1所述的发光元件。
19.一种显示装置，其特征在于，具备权利要求18所述的发光装置。
20.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求19所述的显示装置。
全文摘要
本发明的发光元件具有阳极，阴极，设置在阳极与阴极之间的、通过在阳极与阴极之间通电而发光的发光层，与阳极和发光层相接地设置于阳极与发光层之间的有机层；所述有机层具有输送空穴的第1功能和防止从所述发光层侵入的电子滞留于所述有机层中的第2功能。
文档编号C09K11/06GK102386341SQ20111026330
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月2日 优先权日2010年9月6日
发明者山本英利, 白鸟幸也, 藤田彻司 申请人:精工爱普生株式会社