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，使电子从阴极侧注入到发光层的同时空穴从阳极侧注入到发光层，在发光层中电子和空穴通过再次结合从而生成激子，在该激子返回基态时，其能量部分作为光而放出。作为这种发光元件，例如已知有在阴极和阳极之间具有2层以上的发光层、在这些发光层彼此之间设置电荷产生层(载流子产生层)的元件(例如，参照专利文献1)。该发光元件，通过在阳极和阴极之间施加电场，从电荷产生层产生电子和空穴、供给到各发光层。因此，除由阳极和阴极供给的空穴和电子以外，还可以将由电荷产生层供给的空穴和电子用于各发光层的发光。这种发光元件与发光层为一层的发光元件相比，能够以高亮度发光，发光效率优异。另外，与发光层为一层的发光元件相比，即使使用低电流，也能够以较高亮度发光，因而发光元件很难劣化，其结果是发光寿命长。但是，在以往的发光元件中，当以恒定电流连续进行驱动时，存在随着时间的流逝、驱动电压大幅上升的问题。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本特开2007-598448号公报
发明内容
本发明的目的在于提供即使以恒定电流的连续驱动也能够抑制驱动电压上升的发光元件，以及具备该发光元件的发光装置、显示装置和电子设备。以上目的通过下述的本发明而实现。本发明的发光元件，其特征在于，具有阳极，阴极，在所述阳极和所述阴极之间设置的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的第1发光层，在所述阴极和所述第1发光层之间设置的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的第2发光层，在所述第1发光层和所述第2发光层之间设置的、产生电子和空穴的载流子产生层；所述载流子产生层具备与所述第1发光层相接的、具有电子输送性的η型电子输送层，在所述η型电子输送层和所述第2发光层之间设置的、具有吸电子性的吸电子层。依照这种本发明的发光元件，因为载流子产生层的η型电子输送层与第1发光层相接，所以能够防止或抑制η型电子输送层中的构成材料(尤其是电子给予性材料)向阳极侧的层(即第1发光层)扩散。因而，即使以一定电流连续地长时间驱动发光元件，也可防止η型电子输送层的电子输送性和电子注入性的下降，其结果，能够抑制发光元件的驱动电压的上升。
在本发明的发光元件中，优选所述第1发光层的平均厚度是30nm lOOnm。由此，即使载流子产生层的η型电子输送层的构成材料(具体而言是电子给予性材料)向第1发光层扩散，也能够将第1发光层的发光特性维持在良好的状态。另外，能够防止第1发光层的厚度过厚，其结果，能够防止发光元件的初期驱动电压变大。在本发明的发光元件中，优选所述η型电子输送层由含有电子输送性材料和电子给予性材料的混合材料构成。这样构成的η型电子输送层具有优异的电子输送性和电子注入性。因此，可以有效率地将载流子产生层中产生的电子输送·注入到第1发光层。在本发明的发光元件中，优选所述η型电子输送层中的所述电子给予性材料的浓度从所述阴极侧向所述阳极侧递减。由此，可以有效率地将载流子产生层中产生的电子输送 注入到第1发光层，并且可以抑制η型电子输送层中的电子给予性材料向第1发光层扩散的量从而实现发光元件的长寿命化。在本发明的发光元件中，优选所述电子给予性材料含有碱金属、碱土金属、碱金属化合物和碱土金属化合物中的1种或2种以上的组合。这种电子给予性材料具有优异的电子注入性。因此，可以有效率地将载流子产生层中产生的电子注入到第1发光层。在本发明的发光元件中，优选所述第1发光层含有通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发出荧光的发光材料。发出磷光的发光材料(磷光材料)与发荧光的发光材料(荧光材料)相比具有优异的发光效率。但是，磷光材料发光特性的变化对杂质敏感，是指如果伴随着发光元件的连续驱动杂质的含量发生变化时，则发光特性会发生变动。因此，通过使用发光特性的变化对杂质的敏感性比磷光材料迟钝的荧光材料作为第1发光层的发光材料，从而伴随着发光元件的连续驱动即使η型电子输送层的构成材料向第1发光层扩散，也能够抑制第1发光层的发光特性的变化。在本发明的发光元件中，优选所述第2发光层含有通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发出磷光的发光材料。通过使用磷光材料作为伴随着发光元件的连续驱动没有杂质的扩散或很少的第2 发光层的发光材料，从而可以有效率地使第2发光层发光，其结果，可以提高发光元件的发光效率。在本发明的发光元件中，优选所述第2发光层的所述发出的光的峰波长比所述第 1发光层的所述发出的光的峰波长长。由此，可以使第1发光层和第2发光层平衡性良好地发光。在本发明的发光元件中，优选具有在所述第2发光层和所述阴极之间设置的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的第3发光层。由此，可以使第1发光层、第2发光层和第3发光层平衡性良好地发光。另外，例如可以通过使这些发光层的发光颜色设为红色、绿色和蓝色，从而实现发白色光的发光元件。在本发明的发光元件中，优选所述第3发光层含有通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发出磷光的发光材料。
由此，通过使用磷光材料作为伴随着发光元件的连续驱动没有杂质的扩散或很少的第3发光层的发光材料，从而可以有效率地使第3发光层发光，其结果，可以提高发光元件的发光效率。在本发明的发光元件中，优选所述第3发光层的所述发出的光的峰波长比所述第 1发光层的所述发出的光的峰波长长。由此，可以使第1发光层、第2发光层和第3发光层平衡性良好地发光。在本发明的发光元件中，优选所述吸电子层含有具有芳香环的有机氰化合物而构成。含有芳香环的有机氰化合物具有优异的吸电子性。因此，通过含有具有芳香环的有机氰化合物来构成吸电子层，可以增加载流子产生层的空穴和电子的产生量。在本发明的发光元件中，优选所述有机氰化合物是六氮杂苯并菲衍生物。这种化合物的吸电子性优异。因此，使用这种化合物而构成的吸电子层可充分地从邻接层抽出电子，并且可以适宜地将抽出的电子输送到阳极侧。本发明的发光装置，其特征在于，具备本发明的发光元件。由此，即使以一定电流长时间驱动，也可以抑制驱动电压的上升。本发明的显示装置，其特征在于，具备本发明的发光装置。由此，可以提供能够稳定地驱动且可靠性优异的显示装置。本发明的电子设备，其特征在于，具备本发明的显示装置。由此，可以提供可靠性优异的电子设备。
图1是本发明优选的实施方式中的发光元件的纵截面的示意图。图2是表示应用了本发明显示装置的显示器装置的实施方式的纵截面图。图3是表示应用了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4是表示应用了本发明电子设备的手机(也包括PHS)的结构的立体图。图5是表示应用了本发明电子设备的数码相机的结构的立体图。图6是表示本发明的具体实施例中的发光元件的驱动电压与时间的关系的图。[符号说明]1、1G、1R、1B......发光元件2......基板3......阳极4......第1发光
部41......空穴输送层42......第1发光层5......载流子产生层51......η型电
子输送层52......吸电子层6......第2发光部61......空穴输送层62......第2
发光层63......第3发光层64......空穴阻挡层65......电子输送层66......电
子注入层7......阴极8......密封部件15......层叠体19B、19G、19R......滤色器
100......显示器装置101......发光装置100R、100G、100B......亚像素20......密
封基板21......基板22......平坦化层M......驱动用晶体管241......半导
体层242......栅极绝缘层243......栅电极244......源电极245......漏电极
27......布线31......隔壁32......反射膜33......防腐蚀膜34......阴极保护层
35......环氧层36......遮光层1100......个人电脑1102......键盘1104......主体部1106......显示元件1200......手机1202......操作键1204......听筒
1206......话筒1300......数码相机1302......机壳(机身)1304......受光单元
1306......快门键1308......电路基板1312......视频信号输出端子1314......数
据通信用输入输出端子1430......电视监视器1440......个人电脑W......白色光
具体实施例方式以下，说明将本发明的发光元件、显示装置和电子设备示于附图的优选实施方式。图1是本发明的优选实施方式中的发光元件的纵截面的示意图。应予说明，以下， 为了说明的方便，将图1中的上侧作为“上”、将下侧作为“下”来进行说明。这种发光元件(电致发光元件)1是阳极3、第1发光部(第1发光元件)4、载流子产生层5、第2发光部(第2发光元件)6、阴极7按照该顺序层叠而成的元件。换言之，发光元件1是将第1发光部4、载流子产生层5、第2发光部6以该顺序层叠而成的层叠体15插入到2个电极间(阳极3和阴极7间)而构成的。另外，第1发光部4是从阳极3侧到阴极7侧、空穴输送层41和第1发光层42以该顺序层叠而成的层叠体；第2发光部6是从阳极3侧到阴极7侧，空穴输送层61、第2发光层62、第3发光层63、空穴阻挡层64、电子输送层65和电子注入层66以该顺序层叠而成的层叠体。而且，发光元件1其整体设置在基板2上并且用密封部件8密封。在这种发光元件1中，通过在阳极3和阴极7之间施加驱动电压，从而在载流子产生层5中产生载流子(电子和空穴)。而且，空穴从阳极3侧供给(注入)到第1发光层 42，同时电子从载流子产生层5供给到第1发光层42。另外，电子从阴极7侧供给(注入) 到第2发光层62和第3发光层63，同时空穴从载流子产生层5供给(注入)到第2发光层 62和第3发光层63。由此，在各发光层中，空穴和电子再次结合，利用在该再结合时放出的能量从而生成激发子(激子)，在激发子返回基态时放出(发光)能量(荧光或磷光)。如此，可以使第1发光层42、第2发光层62和第3发光层63各自发光。因此，这种发光元件1与发光层仅为1层的发光元件相比，能够提高发光效率并且降低驱动电压。另外，如果是这种发光元件1，例如可以使这些发光层的发光颜色成为红色、绿色和蓝色，从而实现发白色光的发光元件。基板2是支持阳极3的机构。因为本实施方式的发光元件1是从基板2侧射出光的结构(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、聚芳酯等树脂材料；石英玻璃、钠玻璃等玻璃材料等，可以使用它们中的1种或组合2种以上使用。这种基板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，如果发光元件1是从基板2的相反侧射出光的结构(顶部发光型)时， 则基板2可以使用透明基板和不透明基板中任一者。作为不透明基板，例如可举出由氧化铝等陶瓷材料构成的基板、在不锈钢之类的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。以下，顺次说明构成发光元件1的各部分。[阳极]阳极3是向后述的第1发光部4注入空穴的电极。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ITOdndium Tin Oxide)、IZO (Indium Zinc Oxide)、In303、SnO2、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。这种阳极3的平均厚度没有特别限定，但优选是10 200nm，更优选是50 150nmo[第1发光部]如上所述，第1发光部4具有空穴输送层41和第1发光层42。(空穴输送层)空穴输送层41具有将从阳极3注入的空穴输送到第1发光层42的功能。该空穴输送层41的构成材料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。上述中，空穴输送材料优选具有联苯胺结构，更优选是四芳基联苯胺或其衍生物。 由此，可以效率良好地将空穴从阳极注入到空穴输送层41，并且可以效率良好地将空穴输送到第1发光层42。这种空穴输送层41的平均厚度没有特别限定，但优选是10 150nm，更优选是 10 lOOnm。(第1发光层)该第1发光层42含有发光材料而构成。发光材料是如下材料通过从阴极7侧供给(注入)电子且从阳极3侧供给(注入)空穴，从而空穴与电子再次结合，通过在该再次结合时放出的能量而生成激发子(激子)，在激发子返回基态时放出(发光)能量(荧光或磷光)。作为这种发光材料，没有特别限定，可以使用1种各种荧光材料、各种磷光材料， 或组合2种以上使用。作为红色的荧光材料，例如可举出四芳基二茚并茈衍生物等茈衍生物、铕配合物、苯并吡喃衍生物、罗丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、吓啉衍生物、尼罗红、2-(1，1-二甲基乙基)-6-(2- ，3，6，7_四氢-1，1，7，7-四甲基-1H，5H-苯并(ij)喹嗪-9-基)乙烯基)-4H-吡喃-4H-亚基)丙二腈(DCJTB)、4-( 二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)等。作为蓝色的荧光材料，例如可举出二苯乙烯基二胺衍生物、二苯乙烯基衍生物、 荧蒽衍生物、芘衍生物、茈和茈衍生物、蒽衍生物、苯并H恶唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、；g衍生物、菲衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、四苯基丁二烯、4，4’ -双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1，1，_联苯(BCzVBi)、聚[(9. 9-二辛基芴-2，7-二基)-共-(2，5-二甲氧基苯-1，4- 二基)]、聚[(9，9- 二己基氧芴-2，7- 二基)-邻-共-甲氧基-5- {2-乙氧基己氧基}苯撑-1，4- 二基)]、聚[(9，9- 二辛基芴-2，7- 二基)-共-(乙炔基苯)]、 BD102(产产品名，出光兴产公司制)等。作为绿色的荧光材料，例如可举出香豆素衍生物、喹吖啶酮衍生物、9，10-双 [(9-乙基-3-咔唑)-亚乙烯基]蒽(9，IO-Bis [ (9-ethyl-3-carbazolyl) -vinylenyl]-ant hracene)、聚(9，9_ 二己基_2，7-乙烯撑芴撑)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-共-(1， 4-二苯撑-乙烯撑-2-甲氧基-5-{2-乙基己基氧基}苯)]、聚[(9，9-二辛基-2，7-二乙烯撑芴撑)-邻-共-(2-甲氧基-5- (2-乙氧基己基氧基)-1，4-苯撑)]等。作为黄色的荧光材料，例如可使用红荧烯系材料等具有萘并萘骨架的化合物、芳基(优选是苯基)的任意位置被萘并萘以任意个数(优选是2 6)取代的化合物、单茚并茈衍生物等。作为红色的磷光材料，例如可举出铱、钌、钼、锇、铼、钯等的金属配合物，还可举出这些金属配合物的配位体中的至少1个具有苯基吡啶骨架、联吡啶骨架、P卜啉骨架等的配合物。更具体而言，可举出下述式(1)表示的三(1-苯基异喹啉)铱(Ir(piq)3)、双 [2_(2，-苯并[4, 5-α]噻吩基)吡啶-N，C3，]铱(乙酰丙酮)(btp2Ir (acac))、2，3，7， 8，12，13，17，18-八乙基-12扎23!1-卟啉-钼(II)、双[2-(2'-苯并[4,5-α ]噻吩基)吡
啶-N，C3，]铱、双苯基吡啶)铱(乙酰丙酮)。
Ir(piq)3作为蓝色的磷光材料，例如可举出铱、钌、钼、锇、铼、钯等的金属配合物。更具体而言，可举出双[4，6-二氟苯基吡啶-N，C2，]-甲基吡啶-铱、三[2-(2，4-二氟苯基)吡啶-N，C2，]铱、双[2-(3，5-三氟甲基)吡啶-N，C2，]-甲基吡啶-铱、双(4，6_ 二氟苯基吡啶-N, C2，)铱(乙酰丙酮)。作为绿色的磷光材料，例如可举出铱、钌、钼、锇、铼、钯等的金属配合物。其中，优选这些金属配合物的配位体中的至少1个具有苯基吡啶骨架、联吡啶骨架、P卜啉骨架等的配合物。更具体而言，可举出下述式( 表示的面式-三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)、 双O-苯基吡啶-N，C2，)铱(乙酰丙酮)、面式-三[5-氟-2-(5-三氟甲基-2-吡啶)苯基-C，N]铱。
权利要求
1.一种发光元件，其特征在于，具有阳极，阴极，在所述阳极和所述阴极之间设置的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的第 1发光层，在所述阴极和所述第1发光层之间设置的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的第2发光层，和在所述第1发光层和所述第2发光层之间设置的、产生电子和空穴的载流子产生层，所述载流子产生层具备与所述第1发光层相接的、并且具有电子输送性的η型电子输送层，以及在所述η型电子输送层和所述第2发光层之间设置的、具有吸电子性的吸电子层。
2.如权利要求1所述的发光元件，其中，所述第1发光层的平均厚度是30nm lOOnm。
3.如权利要求1或2所述的发光元件，其中，所述η型电子输送层由含有电子输送性材料和电子给予性材料的混合材料构成。
4.如权利要求3所述的发光元件，其中，所述η型电子输送层中的所述电子给予性材料的浓度从所述阴极侧向所述阳极侧递减。
5.如权利要求3或4所述的发光元件，其中，所述电子给予性材料含有碱金属、碱土金属、碱金属化合物和碱土金属化合物中的1种或2种以上的组合。
6.如权利要求1 5中任一项所述的发光元件，其中，所述第1发光层含有通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发出荧光的发光材料。
7.如权利要求6所述的发光元件，其中，所述第2发光层含有通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发出磷光的发光材料。
8.如权利要求6或7所述的发光元件，其中，所述第2发光层的所述发出的光的峰波长比所述第1发光层的所述发出的光的峰波长长。
9.如权利要求1 8中任一项所述的发光元件，其中，具有在所述第2发光层和所述阴极之间设置的、通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发光的第3发光层。
10.如权利要求9所述的发光元件，其中，所述第3发光层含有通过在所述阳极和所述阴极之间通电而发出磷光的发光材料。
11.如权利要求10所述的发光元件，其中，所述第3发光层的所述发出的光的峰波长比所述第1发光层的所述发出的光的峰波长长。
12.如权利要求1 11中任一项所述的发光元件，其中，所述吸电子层含有具有芳香环的有机氰化合物而构成。
13.如权利要求12所述的发光元件，其中，所述有机氰化合物是六氮杂苯并菲衍生物。
14.一种发光装置，其特征在于，具备权利要求1 13中任一项所述的发光元件。
15.一种显示装置，其特征在于，具备权利要求14所述的发光装置。
16.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求15所述的显示装置。
全文摘要
本发明涉及发光元件、发光装置、显示装置和电子设备。发光元件(1)具有阳极(3)，阴极(7)，在阳极(3)和阴极(7)之间设置的、通过在阳极(3)和阴极(7)之间通电而发光的第1发光层(42)，在阴极(3)和第1发光层(42)之间设置的、通过在阳极(3)和阴极(7)之间通电而发光的第2发光层(62)，在第1发光层(42)和第2发光层(62)之间设置的、产生电子和空穴的载流子产生层(5)；载流子产生层(5)具备与第1发光层(42)相接的、具有电子输送性的n型电子输送层(51)，在n型电子输送层(51)和第2发光层(62)之间设置的、具有吸电子性的吸电子层(52)。
文档编号H01L51/52GK102376898SQ201110219359
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年8月5日
发明者三矢将之 申请人:精工爱普生株式会社