专利名称：发光元件,发光器件,电子器件和照明器件的制作方法
发光元件，发光器件，电子器件和照明器件
背景技术：
1.发明领域本发明涉及包括电致发光层的发光元件(也称作EL元件)；包括所述发光元件的发光器件；以及包括所述发光器件的电子器件和照明器件。2，相关领域描述包括电致发光层(也称作EL层)的发光元件包括将EL层夹在一对电极之间的结构。当在所述一对电极之间施加电压的时候，所述EL层发光。所述EL层包含有机化合物， 包括至少一个含有发光物质的发光层。所述发光元件具有简单的结构。这种发光元件作为下一代平板显示器元件而吸引了人们的注意，这是因为这种发光元件具有以下特性尺寸薄、重量轻、高响应速度、直流低压驱动。另外，所述发光元件是面光源，认为其可以作为光源，用作例如液晶显示器的背光或者照明。下面将对以上发光元件的发光机理进行描述。当在一对电极之间施加电压的时候，从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴在EL层中重新结合。由于所述重新结合，释放出能量，造成发光。人们提出了一种发光元件，其中，为了提高发光元件的发光亮度，将多个发光单元 (在本文中也称作EL层)叠置起来，提供的电流的电流密度与单层的情况相同(例如专利文献1)。专利文献1描述了一种发光元件，其中通过电荷产生层将多个发光单元分隔开。 具体来说，在专利文献1所述的发光元件中，将包含五氧化二钒的电荷产生层叠置在第一发光单元的包含碱金属的电子注入层上，将第二发光单元叠置在所述电荷产生层之上。所述电荷产生层中包含的五氧化二钒是一种金属氧化物。[参考文献]专利文献1 日本公开专利申请第2003-272860号。
发明内容
在专利文献1所述的将多个发光单元叠置的发光元件中，将电荷产生层中产生的电子注入所述第一发光单元，用于第一发光单元的发光。与此同时，将电荷产生层产生的空穴注入第二发光单元，用于第二发光单元的发光。但是，在专利文献1中，所述包含电荷产生层(其包含金属氧化物)的发光元件在从电荷产生层将电子注入第一发光单元的时候具有高注入势垒；因此，需要使用高电压驱动所述发光元件。基于以上内容，本发明的一个实施方式的目的是提供一种发光元件，其能够以高亮度发光，可以在低电压条件下驱动。另一个目的是提供一种发光器件，通过包括所述发光元件，降低该发光器件的能耗。另一个目的是提供包括所述发光器件的电子器件和照明器件。本发明的一个实施方式涉及一种发光元件，其包括位于阳极和阴极之间的η个(η 是大于或等于2的自然数)EL层，包括介于从阳极计第m(m是自然数，1彡m彡n-1)个EL层和第(m+1)个EL层之间的第一层、第二层和第三层。所述第一层提供在所述第(m+1)个 EL层和第二层之间，其与所述第(m+1)个EL层和第二层接触，作为电荷产生区域，其具有空穴传输性质，包含受体物质。所述第二层提供在第一层和第三层之间，其与所述第一层和第三层接触，由金属配合物形成，所述金属配合物包含金属-氧键和芳族配体。所述第三层提供在所述第二层和第m个EL层之间，与所述第二层和第m个EL层接触，具有电子传输性质，包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物。所述由包含金属-氧键和芳族配体的金属配合物形成的第二层提供在所述第一层和第三层之间，其中第一层作为电荷产生区域，具有空穴传输性质，包含受体物质，所述第三层具有电子传输性质，包含碱金属等，由此，可以在通过所述第三层将第一层中产生的电子注入第m个EL层的时候，降低注入势垒。因此，可以在低电压驱动所述发光元件。另外，所述η个EL层提供在所述阳极和阴极之间，由此所述发光元件可以以高亮度发光。所述第二层中包含的金属配合物包含金属-氧键。所述第二层的LUMO能级大于或等于-5. OeV,优选大于或等于-5. OeV且小于或等于_3. OeV0因此，可以很容易地将电子从第一层传输到第二层，通过第三层，从第二层传输到第m个EL层。因此，可以在低电压驱动所述发光元件。本发明的另一个实施方式涉及一种发光元件，其包括位于阳极和阴极之间的η个 (η是大于或等于2的自然数)EL层，包括介于从阳极计第m(m是自然数，1彡m彡n-1)个 EL层和第(m+1)个EL层之间的第一层、第二层和第三层。所述第一层提供在所述第(m+1) 个EL层和第二层之间，其与所述第(m+1)个EL层和第二层接触，作为电荷产生区域，其具有空穴传输性质，包含受体物质。所述第二层提供在第一层和第三层之间，其与所述第一层和第三层接触，由金属配合物形成，所述金属配合物包含金属-氧双键和芳族配体。所述第三层提供在所述第二层和第m个EL层之间，与所述第二层和第m个EL层接触，具有电子传输性质，包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物。所述由包含金属-氧双键和芳族配体的金属配合物形成的第二层提供在所述第一层和第三层之间，其中第一层作为电荷产生区域，具有空穴传输性质，包含受体物质，所述第三层具有电子传输性质，包含碱金属等，由此，可以在通过所述第三层将第一层中产生的电子注入第m个EL层的时候，降低注入势垒。因此，可以在低电压驱动所述发光元件。另外，所述η个EL层提供在所述阳极和阴极之间，由此所述发光元件可以以高亮度发光。所述第二层中包含的金属配合物具有金属-氧双键；因此，可以很容易地将电子从第一层传输到第二层，通过第三层，将电子从第二层传输到第m个EL层。这是因为所述金属-氧双键具有受体性质(容易接受电子的性质)。另外，认为具有金属-氧双键的金属配合物是稳定的。因此，可以在低电压稳定地驱动所述发光元件。在上述发光元件中，所述第二层中包含的金属配合物优选是基于酞菁的材料。在以上的发光元件中，所述第二层中包含的金属配合物是基于酞菁的材料，优选是以下的任意材料氧钒基酞菁(VOPc)，酞菁氧化锡(IV)配合物(SnOPc)和酞菁氧化钛配合物(TiOPc)，它们的结构式如下。在以下所示的基于酞菁的材料中，中心金属(V，Sn或Ti) 与氧原子键合；因此，所述基于酞菁的材料包含金属-氧双键。因此，电子可以更容易地给出和接受，使得发光元件可以在低电压下驱动。
[化学式1]
权利要求
1.一种发光元件，其包括位于阳极和阴极之间的η个EL层，η是大于或等于2的自然数；以及从阳极计，介于第m个EL层和第(m+1)个EL层之间的第一层，第二层和第三层，m是大于或等于1且小于或等于(n-1)的自然数，其中，所述第一层提供在第(m+1)个EL层和第二层之间，与所述第(m+1)个EL层以及第二层接触，包含有机化合物和受体物质，所述第二层提供在第一层和第三层之间，其与所述第一层和第三层接触，由金属配合物形成，所述金属配合物包含金属-氧键和芳族配体，所述第三层提供在所述第二层和第m个EL层之间，与所述第二层和第m个EL层接触， 包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物。
2.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第一层作为电荷产生区域，具有空穴传输性质，以及所述第三层具有电子传输性质。
3.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述金属配合物是基于酞菁的材料。
4.如权利要求3所述的发光元件，其特征在于，所述基于酞菁的材料是以下结构式所示的任意材料
5.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第二层的LUMO能级大于或等于-5. OeV且小于或等于-3. OeV。
6.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于， 所述第三层还包含电子传输物质，在所述第三层中，所述碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物和稀土金属化合物中的一种与电子传输物质的质量比大于或等于0.001 1且小于或等于 0. 1 1。
7.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于， 所述第三层还包含电子传输物质，其中，包含电子传输物质的层和包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物的层相互层叠。
8.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述受体物质是过渡金属的氧化物或者周期表第4-8族的任意金属的氧化物。
9.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述受体物质是氧化钼。
10.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于， 所述第一层还包含空穴传输物质，所述包含空穴传输物质的层与包含受体物质的层相互层叠。
11.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，所述第二层包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物、或稀土金属化合物。
12.如权利要求11所述的发光元件，其特征在于，在所述第二层中，所述碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物和稀土金属化合物中的一种与金属配合物的质量比大于或等于0.001 1且小于或等于0.1 1。
13.一种包含权利要求1所述的发光元件的发光器件。
14.一种包含权利要求13所述的发光器件的电子器件。
15.一种包含权利要求13所述的发光器件的照明器件。
16.一种发光元件，其包括位于阳极和阴极之间的η个EL层，η是大于或等于2的自然数；以及从阳极计，介于第m个EL层和第(m+1)个EL层之间的第一层，第二层和第三层，m是大于或等于1且小于或等于(n-1)的自然数，其中，所述第一层提供在第(m+1)个EL层和第二层之间，与所述第(m+1)个EL层以及第二层接触，包含受体物质，所述第二层提供在第一层和第三层之间，其与所述第一层和第三层接触，由金属配合物形成，所述金属配合物包含金属-氧双键和芳族配体，所述第三层提供在所述第二层和第m个EL层之间，与所述第二层和第m个EL层接触， 包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物。
17.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述第一层作为电荷产生区域，具有空穴传输性质，以及所述第三层具有电子传输性质。
18.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述金属配合物是基于酞菁的材料。
19.如权利要求18所述的发光元件，其特征在于，所述基于酞菁的材料是以下结构式所示的任意材料
20.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述第二层的LUMO能级大于或等于-5. OeV且小于或等于-3. OeV。
21.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述第三层还包含电子传输物质，在所述第三层中，所述碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物和稀土金属化合物中的一种与电子传输物质的质量比大于或等于0.001 1且小于或等于 0. 1 1。
22.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述第三层还包含电子传输物质，其中，包含电子传输物质的层和包含碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物或稀土金属化合物的层相互层叠。
23.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述受体物质是过渡金属的氧化物或者周期表第4-8族的任意金属的氧化物。
24.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述受体物质是氧化钼。
25.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述第一层还包含空穴传输物质，所述包含空穴传输物质的层与包含受体物质的层相互层叠。
26.如权利要求16所述的发光元件，其特征在于，所述第二层包含碱金属、碱土金属、 稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物、或稀土金属化合物。
27.如权利要求沈所述的发光元件，其特征在于，在所述第二层中，所述碱金属、碱土金属、稀土金属、碱金属化合物、碱土金属化合物和稀土金属化合物中的一种与金属配合物的质量比大于或等于0.001 1且小于或等于0.1 1。
28.一种包含权利要求16所述的发光元件的发光器件。
29.一种包含权利要求观所述的发光器件的电子器件。
30.一种包含权利要求28所述的发光器件的照明器件。
全文摘要
一种发光元件，其以高亮度发光，并且可以在低电压下驱动。所述发光元件包括位于阳极和阴极之间的n个(n是大于或等于2的自然数)EL层，包括介于从阳极计第m(m是自然数，1≤m≤n-1)个EL层和第(m+1)个EL层之间的第一层、第二层和第三层。所述第一层作为电荷产生区域，具有空穴传输性质，包含受体物质。所述第三层具有电子传输性质，包含碱金属等。在所述第一和第三层之间提供由包含金属-氧键和芳族配体的金属配合物形成的第二层，从而在将第一层中产生的电子通过第三层注入第m个EL层的时候，降低注入势垒。
文档编号H01L51/54GK102255050SQ20111008705
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月30日 优先权日2010年3月31日
发明者濑尾哲史, 能渡广美 申请人:株式会社半导体能源研究所