发光材料、发光器件和电子设备的制作方法

专利名称：发光材料、发光器件和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用电致发光的发光元件。本发明还涉及具有该发光元件的发 光器件和电子设备。
背景技术：
最近几年中，要求电视机、移动电话、数码相机等中的显示器件平坦且薄， 并且作为满足该要求的显示器件利用自发光发光元件的显示器件已经引起注 意。给出利用电致发光的发光元件作为该自发光发光元件之一。在该发光元件 中，发光材料置于一对电极之间，且来自该发光材料的光发射可通过施加电压 来获取。
这种自发光发光元件的优点在于，与液晶显示器相比，像素的可见度高且 不需要背光，因此被认为适于作为平板显示元件。此外，这种发光元件可被制 造得薄且轻，这也是一个很大的优点。另外，该发光元件具有响应速度极快的 特征。
另外，因为这种自发光发光元件可被形成为膜形状，所以能够通过形成大
面积元件容易地获取平面发光。该特性难以通过以白炽灯或LED为代表的点 光源或以荧光灯为代表的线光源来获取。因此，发光元件作为可用于照明等的 面光源具有高实用价值。
利用电致发光的发光元件可根据发光材料是有机化合物还是无机化合物 来分类。 一般而言，前者被称为有机EL元件，后者被称为无机EL元件。
无机EL元件根据其元件结构可分成分散型无机EL元件和薄膜型无机EL 元件。前者和后者的不同之处在于，前者具有发光材料的粒子分散于其中的发 光层，而后者具有由发光材料的薄膜形成的发光层。 一般而言，需要高电场以 便从无机EL元件获取光发射，且需要将几百伏特施加于发光元件。例如，最 近已经开发出全色显示器所需的具有高亮度、发射蓝光的无机EL元件，需要
100至200V的驱动电压(例如，非专利文献Japanese Journal of Applied Physics, 1999，巻38，第L1291-L1292)。因此，无机EL元件功耗高且难以应用于中等 或小尺寸显示器，例如移动电话等显示器。

发明内容
鉴于以上问题，本发明的一个目的是提供一种比常规发光材料的光发射强 度高的发光材料。本发明的另一个目的是提供一种具有高光发射效率的发光元 件。此外，本发明的另一个目的是提供功耗降低的发光器件和电子设备。
根据本发明的一个特征，一种发光材料具有发光物质、基体材料和添加剂， 其中该发光物质是成为发射中心的元素，且该添加剂是属于周期表的族14的 元素。
根据本发明的另一个特征， 一种发光材料具有发光物质、基体材料和添加 剂，其中该发光物质是成为发射中心的元素，且该添加剂是包含属于周期表的 族14的两种或更多种元素的化合物。
根据本发明的另一个特征， 一种发光材料具有发光物质、基体材料和添加 剂，其中该发光物质是成为发射中心的元素，且该添加剂是包含各自属于选自 周期表的族B、族14和族15的不同族的至少两种或更多种元素的化合物。
根据本发明的另一个特征， 一种发光材料具有发光物质、基体材料和添加 剂，其中该发光物质是成为发射中心的元素，且该添加剂是包含各自属于周期 表的族13、族14或族15的一种或多种元素的化合物。
根据本发明的另一个特征，该添加剂包含属于相同族的两种或更多种元素。
根据本发明的另一个特征， 一种发光元件具有第一电极；第二电极；以 及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，该发光层置于第一电极和第二 电极之间，其中添加剂是属于周期表的族14的元素。
根据本发明的另一个特征， 一种发光元件具有第一电极；第二电极；以 及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，该发光层置于第一电极和第二 电极之间，其中添加剂是包含属于周期表的族14的两种或更多种元素的化合
物。
根据本发明的另一个特征， 一种发光元件具有第一电极；第二电极；以 及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，该发光层置于第一电极和第二
电极之间，其中添加剂是包含各自属于选自周期表的族13、族14和族15的不
同族的至少两种或更多种元素的化合物。
根据本发明的另一个特征， 一种发光元件具有第一电极；第二电极；以
及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，该发光层置于第一电极和第二
电极之间，其中添加剂是包含各自属于周期表的族13或族14的一种或多种元 素的化合物。
根据本发明的另一个特征， 一种发光元件具有第一电极；第二电极；以 及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，该发光层置于第一电极和第二 电极之间，其中添加剂是包含各自属于周期表的族13或族15的一种或多种元 素的化合物。
根据本发明的另一个特征， 一种发光元件具有第一电极；第二电极；以 及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，该发光层置于第一电极和第二 电极之间，其中添加剂是包含各自属于周期表的族14或族15的一种或多种元 素的化合物。
根据本发明的另一个特征， 一种发光元件具有第一电极；第二电极；以 及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，该发光层置于第一电极和第二 电极之间，其中添加剂是包含各自属于周期表的族13、族14或族15的一种或 多种元素的化合物。
在该发光元件中，可将绝缘层设置在第一电极和发光层以及第二电极和发 光层中的任一个或两者之间
根据本发明的另一个特征，发光物质是成为发射中心的元素。根据本发明 的另一个特征，基体材料是包含各自属于周期表的族2A或族6B的至少一种 或多种元素的化合物，或包含各自属于周期表的族2B或族6B的至少一种或 多种元素的化合物。根据本发明的另一个特征，发光物质是锰、银、铜、衫、 铽、铒、铥、铕、铈或镨。
具有上述发光元件的发光器件包括在本发明的范畴中。本说明书中的发光
器件在其范畴中包括图像显示器件、发光器件或光源(包括照明器件)。此外，
发光器件包括其中诸如FPC(柔性印刷电路)、TAB(带状自动接合)带或TCP(载 带封装)之类的连接器附连至形成发光元件的面板的模块；TAB带或TCP的端 部设置有印刷配线板的模块，或IC(集成电路)通过COG(玻璃上的芯片)方法直 接安装在发光元件上的模块。
此外，其中将本发明的发光元件用于显示部分的电子设备也包括在本发明 的范围中。因此，根据本发明的另一个特征，本发明的电子设备具有显示部分， 且该显示部分设置有上述的发光元件和用于控制光发射的控制装置。 通过本发明，能够获得具有高光发射强度的发光材料。 此外，可提供具有高光发射效率且能够以低电压驱动的发光元件。另外， 通过制造发光器件和利用该发光元件的电子设备，能够降低功耗。再者，不需 要具有高耐压的驱动电路，因此，能够以低成本制造发光器件和电子设备。
附图简述 在附图中-


图1A和1B是分别解释本发明的发光元件的视图2A和2B是分别解释本发明的发光器件的视图3是解释本发明的发光器件的视图4A至4D是分别解释本发明的电子设备的视图5是解释本发明的电子设备的视图6是解释本发明的电子设备的视图7是解释本发明的照明器件的视图8是解释本发明的照明器件的视图9是解释实施例2中制造的发光元件的视图；以及
图10是示出实施例2中制造的发光元件的电压-亮度特性的曲线图。
本发明的最佳实施方式
在下文中，将参考附图解释本发明的实施方式。然而，本发明不限于以下 的解释，且本领域中的技术人员容易理解，本发明的方式和细节可在不背离本
发明的目的和范围的情况下以各种方式修改。因此，本发明不应被解释为限于 以下给出的实施方式的描述。 [实施方式1]
在该实施方式中，将参考图1A和1B解释本发明的发光元件。 如图1A所示，在该实施方式中示出的发光元件具有一种元件结构，其中
第一电极101和第二电极105设置在衬底100上，第一绝缘层102和第二绝缘 层104设置在第一电极101和第二电极105之间，而发光层103设置在第一绝 缘层102和第二绝缘层104之间。将注意到，第一绝缘层102和第二绝缘层104 不是必需的，且可省略它们中的一个或者如图1B所示可省略两者。
衬底100用作发光元件的支承体。例如，可将玻璃、石英、塑料等用于形
成衬底100。此外，还可使用其它材料，只要它们在发光元件的制造步骤中用 作支承体即可。
金属、合金、导电化合物及其混合物等可用于形成第一电极101和第二电 极105。具体地，例如，给出氧化铟-氧化锡(也称为氧化铟锡(ITO));含硅或氧 化硅的氧化铟-氧化锡(ITSO:氧化铟锡硅)；氧化铟-氧化锌(也称为氧化铟锌
(IZO));含氧化钨和氧化锌的氧化铟-氧化锡等。例如，氧化铟锌(IZO)可通过 利用其中将l至20wtn/。的氧化锌添加到氧化铟中的靶的溅射来形成。同样，含 氧化钨和氧化锌的氧化铟-氧化锡(IWZO)可通过利用其中将0.5至5wt。/。的氧化
钨和0.1至lwtn/。的氧化锌添加至氧化铟的耙的溅射来形成。此外，可使用铝
(Al)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、 钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、金属材料的氮化物(例如氮化钛TiN)等。
然而，因为光发射是通过第一电极101或第二电极105向外射出的，所以 第一电极101和第二电极105中的至少一个需要由光传输材料来形成。即使使 用具有低可见光传输性的材料，该材料可通过形成具有大于或等于lnm且小于 或等于50nm的厚度——较佳的是大于或等于5nm且小于或等于20nm的厚 度一一而用作光传输电极。
本发明的发光元件可由DC驱动或AC驱动来操作。当发光元件由DC驱 动操作时，较佳的是适当地选择材料，使得用作阳极的电极的逸出功高于用作 阴极的电极的逸出功。然而，材料不限于此。
第一绝缘层102和第二绝缘层104可利用绝缘无机物质或绝缘有机物质来 形成。此外，当使用无机物质时，较佳的是使用具有高介电常数的氧化物或氮 化物。例如，给出钛酸锶、钛酸钡、钕酸锂、钛酸铅、钛酸钙、铌酸钾、氮化 硅、氧化硅、氮化铝、氧化钇、氧化钽等。作为有机物质，可使用縮醛树脂、 环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚苯乙烯聚碳酸酯、酚醛树脂、聚苯乙烯、 聚四氟乙烯、基于双酚的环氧树脂、聚乙烯、聚偏氟乙烯、氰乙基纤维素等。 将注意到，该材料不限于具有高介电常数的材料，只要该材料具有绝缘性质即 可。
发光层103由至少具有发光物质、基体材料和添加剂的发光材料形成。作 为添加剂，除属于族14的元素外，可使用包含各自属于周期表中从族13、族 14和族15中选出的不同族的至少两种或更多种元素的化合物。此外，可包含 属于相同族的两种或更多种元素。以下示出一个例子。
作为属于族14的元素，给出碳、硅、锗、锡和铅，且它们中的一个可用 作添加剂。另外，可包含属于族14的两种或更多种元素，给出碳化硅等作为 一个例子。
作为用作添加剂的包含各自属于族13或族14的一种或多种元素的典型化 合物，给出碳化铝、硼化硅等。此外，可包含属于相同族的两种或更多种元素。 作为包含各自属于族13或族15的一种或多种元素的典型化合物，给出氮化铝、 磷化铝、砷化铝、氮化镓、磷化镓、砷化镓、磷化铟、砷化铟、锑化铟等。此 外，类似于砷化镓铟，可包含属于相同族的两种或更多种元素。作为包含各自 属于族14或族15的一种或多种元素的典型化合物，给出氮化硅等。此外，可 包含属于相同族的两种或更多种元素。此外，可使用包含各自属于族13、族 14或族15的一种或多种元素的化合物。将注意到，这些添加剂相对于基体材 料较佳地以大于或等于0.1mmoin/。且小于或等于10mmoP/。混合。
基体材料或发光物质没有具体限制。例如，作为基体材料，给出包含各自 属于族2A或族6B的至少一种或多种元素的化合物。例如，给出氧化镁、氧 化钙、氧化锶、氧化钡、硫化镁、硫化钙、硫化锶、硫化钡、硒化镁、硒化转、 硒化锶、硒化钡、碲化镁、碲化钙、碲化锶、碲化钡等。同样，类似于硫化锶 钡，可使用包含各自属于族2A或族6B的一种或多种元素的化合物。此外，
可使用包含各自属于族2B或族6B的至少一种或多种元素的化合物。例如， 给出氧化锌、氧化镉、氧化汞、硫化锌、硫化镉、硫化汞、硒化锌、硒化镉、 硒化汞、碲化锌、碲化镉、碲化汞等。同样，类似于硫化锌镉，可使用包含各 自属于族2B或族6B的一种或多种元素的化合物。
可将用作发射中心的物质用作发光物质。例如，可使用诸如锰、银、铜、 钐、铽、铒、铥、铕、铈或镨的金属元素。此外，除这些金属元素外，可将诸 如氟、氯、溴或碘的卤族元素添加至发光层103用于电荷补偿。
此外，除发光物质、基体材料和添加剂外，发光层103还可具有氟化铜 (CuF2)、氯化铜(CuCl)、碘化铜(CuI)、溴化铜(CuBr)、氮化铜(Cii3N)、磷化铜 (Cu3P)、氟化银(AgF)、氯化银(AgCl)、碘化银(AgI)、溴化银(AgBr)、氯化金 (AuCl3)、溴化金(AuBr3)等。
如上所述形成发光层103的本发明的发光材料至少具有发光物质、基体材 料和添加剂，从而可增加光发射强度。
第一电极101、第二电极105、发光层103、第一绝缘层102和第二绝缘 层104可通过从以下选出的适当方法来形成。具体地，可使用诸如电阻加热蒸 发法或电子束蒸发(EB蒸发)法之类的真空蒸发方法；诸如溅射法之类的物理气 相沉积(PVD)法；诸如有机金属CVD法或低压氢化物传送CVD法之类的化学 气相沉积(CVD)法；原子层外延(ALE)法等。此外，可使用喷墨法、旋涂法、 印刷法等。可利用不同的方法形成每个电极和每层。
例如，当形成发光层103时，通过称重发光物质、基体材料和添加剂，在 研钵中混合并通过在电炉中加热进行反应的方法获取的材料可被用作蒸发材 料。烘焙温度较佳地大于或等于70(TC且小于或等于150(rC。这是因为在温度 太低时反应不进行，而在温度太高时材料分解。尽管烘焙可在粉末状态下进行， 但烘焙较佳地在小球状态下进行。形成方法不限于此，且发光层103可通过共 同蒸发以上材料来形成。此外，形成方法不限于蒸发且发光层103可通过从以 上方法中选出的适当方法来形成。更佳的是，在形成发光层103时或刚形成发 光层103之后对衬底100进行激光束照射或加热。
置于第一电极101和第二电极105之间的绝缘层和发光层103可在本发明 的发光元件中混合。
如上所述，可获得具有高光发射效率且能够以低电压驱动的发光元件。 将注意到，本实施方式可适当地与其它实施方式结合。 [实施方式2]
在本实施方式中，将解释具有本发明的发光元件的发光器件。 在本实施方式中，将解释其中发光元件的驱动由晶体管控制的有源发光器
件。在本实施方式中，将参考图2A和2B解释将本发明的发光元件用于像素 部分的发光器件。将注意到，图2A是示出发光器件的俯视图，而图2B是沿 图2A的线A-A'和B-B'截取的横截面图。附图标记601指示驱动电路部分(源 侧驱动电路)，602指示像素部分，而603指示驱动电路部分(栅侧驱动电路部 分)，每一个都由虚线指示。此外，附图标记604指示密封衬底而605指示密 封剂，由这些和衬底610围绕的部分是空间607。
引线608是用于将输入的信号发送至源侧驱动电路601和栅侧驱动电路 603的配线。引线608从将成为外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)609接收视 频信号、时钟信号、启动信号复位信号等。将注意到，尽管这里仅示出了FPC， 但可将印刷配线板(PWB)附连至FPC。本说明书中的发光器件不仅包括发光器 件本身，还包括FPC或PWB向其附连的状态。
接下来，将参考图2B解释横截面结构。尽管驱动电路部分和像素部分形 成于衬底610之上，但这里示出了作为驱动电路部分的源侧驱动电路601和像 素部分602中的一个像素。
将注意到，源侧驱动电路601由其中组合了 n沟道TFT 623和p沟道TFT 624的CMOS电路形成。此外，包括TFT的驱动电路可利用已知的CMOS、 PMOS或NMOS电路来形成。尽管本实施方式示出其中驱动电路形成于衬底 上的集成类型的驱动器，但这并不总是必需的，且全部或部分外围驱动电路还 可设置在衬底的外部，而不是衬底上。此外，驱动电路可形成于IC芯片上等， 且IC芯片可通过COG(玻璃上的芯片)等来安装。
像素部分602由多个像素形成，每个像素包括开关TFT 611、电流控制 TFT612和电连接到电流控制TFT612的漏的第一电极613。此外，形成绝缘 体614以覆盖第一电极613的端部。这里，绝缘体614使用正型光敏丙烯酸树 脂膜来形成
为了获得包括稍后形成的发光材料的层616的良好沉积覆盖，将绝缘体
614形成为在其上边缘部或下边缘部具有曲率的曲面。例如，在将正型光敏丙 烯酸用作绝缘体614的材料时，较佳地仅使绝缘体614上边缘部具有曲率半径 (0.2pm至3pm)的曲面。此外，作为绝缘体614，可使用通过光照射在蚀刻剂 中变得不溶的负型或者通过光照射在蚀刻剂中变得可溶的正型。此外，用于绝 缘体614的材料不限于有机材料和无机材料。例如，可使用氧化硅、氧氮化硅等。
包含发光材料的层616和第二电极617形成于第一电极613上。包括在层 616中的本发明的发光材料至少具有发光物质、基体材料和添加剂。可使用属 于周期表的族14的元素或包含属于族14的两种或更多种元素的化合物、或包 含各自属于选自族13、族14和族15的不同族的至少两种或更多种元素的化合 物。此外，第一电极613、包含发光材料的层616和第二电极617可利用选自 实施方式1中描述的适当材料形成。将注意到，第一电极613和第二电极617 中的至少一个具有光传输性质，其光发射可从电极侧向外射出。
可将各种方法用于形成第一电极613、包含发光材料的层616和第二电极 617。具体地，可使用诸如电阻加热蒸发法或电子束蒸发(EB蒸发)法之类的真 空蒸发方法；诸如溅射法之类的物理气相沉积(PVD)法；诸如有机金属CVD法 或低压氢化物传送CVD法之类的化学气相沉积法；原子层外延(ALE)法等。此 外，可使用喷墨法、旋涂法等。可利用不同的方法形成每个电极和每层。
密封衬底604和衬底610利用密封剂605彼此附连，从而获得其中包括第 一电极613、包含发光材料的层616和第二电极的本发明的发光元件618设置 在由衬底610、密封衬底604和密封剂605围绕的空间607中的结构。此外， 空间607填充有填充剂，但也存在空间607中填充有密封剂605或填充有惰性 气体(氮、氩等)的情况。
较佳的是将基于环氧的树脂用于密封剂605。期望这些材料传送尽可能少 的氧。作为用于密封衬底604的材料，除玻璃衬底或石英衬底外，可使用由 FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、Mylar(迈拉)、聚酯、丙烯酸等形成 的塑料衬底。
如上所述，可获得具有本发明的发光元件的发光器件。此外，所获得的发
光器件可由DC驱动或AC驱动来驱动。
本实施方式的发光器件包括具有高光发射效率并能够以低电压驱动的本 发明的发光元件。因此，可降低功耗。此外，因为不需要具有高耐压的驱动电 路，所以可降低制造成本。此外，可降低发光器件的重量并可减小驱动电路部 分的尺寸。
将注意到，本实施方式可适当地与其它实施方式结合。
在本实施方式中，将参考图3解释具有本发明的发光元件的发光器件。 本实施例中示出的发光器件是无源型发光器件，其中在没有特别提供诸如 晶体管之类驱动元件的情况下在像素部分中驱动发光元件。图3中示出应用本 发明的无源发光器件的立体图。此外，该发光器件可由DC驱动或AC驱动来 驱动。
在图3中，在衬底951上，含发光材料的层955被设置在第一电极952 和第二电极956之间。此外，包括在层955中的本发明的发光材料至少具有发 光物质、基体材料和添加剂。作为添加剂，可使用属于周期表的族14的元素 或包含属于族14的两种或更多种元素的化合物、或包含各自属于选自族13、 族14或族15的不同族的至少两种或更多种元素的化合物。
第一电极952的边缘部分覆盖有绝缘层953。将隔壁层954设置在绝缘层 953上。隔壁层954的侧壁具有如此的倾斜，使得侧壁之一和另一个之间的距 离朝衬底表面的方向变窄。换言之，隔壁954的短侧方向的横截面是梯形，其 中底部(与绝缘层953接触的侧面)比顶部(与绝缘层953接触的侧面)短。以此 方式，提供隔壁954，从而可防止由于静电等引起的发光元件的缺陷。
如上所述，本实施方式的发光器件具有高光发射效率并能够以低电压驱动 的本发明的发光元件。因此，可降低功耗。此外，因为不需要具有高耐压的驱 动电路，所以可降低制造成本。此外，可降低发光器件的重量并可减小驱动电 路部分的尺寸。
将注意到，本实施方式可适当地与其它实施方式结合。
在本实施方式中，将解释应用本发明的电子设备。将注意到，当电子设备
包括高光发射效率并能够以低电压驱动的发光元件时，能够以低成本制造低功 耗的电子设备。
作为应用本发明的电子设备，给出诸如摄像机或数码相机之类的相机、 护目镜型显示器、导航系统、声音再现设备(汽车音频、音频组件)、计算机、 游戏机、移动信息终端(诸如移动计算机、移动电话、移动游戏机或电子书 等)、配备有记录介质的图像再现设备(具体地，用于再现诸如数字通用盘 (DVD)之类的记录介质并配备有显示再现图像的显示器的设备)等。该电子
设备的特定例子在图4A至4D中示出。
图4A示出根据本发明的电视机，它包括外壳9101、支架底座9102、显 示部分9103、扬声器部分9104、视频输入端子9105等。将类似于以上实施方 式中解释的发光元件的发光元件排列成矩阵以形成显示部分9103。包括在发光 元件中的本发明的发光材料至少具有发光物质、基体材料和添加剂。作为添加 剂，可使用属于周期表的族14的元素或包含属于族14的两种或更多种元素的 化合物、或包含各自属于选自族13、族14和族15的不同族的至少两种或更多 种元素的化合物。这种本发明的发光元件具有高光发射效率并能够以低电压驱 动。此外，还可防止由于来自外部源的撞击等引起的短路。因此，显示部分9103 具有类似的特征，由此，在本电视机中，不存在图像质量劣化，并可实现低功 耗。由这种特征，可显著简化或减少劣化补偿功能或电源电路；因此可实现外 壳9101或支架底座9102大小和重量的减小以及成本的降低。在本发明的电视 机中，实现低功耗、高图像质量以及大小和重量的减小，因此能够提供适于生 活环境的产品。
图4B示出根据本发明的计算机，它包括主体9201、外壳9202、显示部 分9203、键盘9204、外部连接端口 9205、指针鼠标9206等。在本计算机中， 将类似于以上实施方式中解释的发光元件的发光元件排列成矩阵以形成显示 部分9203。包括在发光元件中的本发明的发光材料至少具有发光物质、基体材 料和添加剂。作为添加剂，可使用属于周期表的族14的元素或包含属于族14 的两种或更多种元素的化合物、或包含各自属于选自族13、族14和族15的不 同族的至少两种或更多种元素的化合物。这种本发明的发光元件具有高光发射 效率并能够以低电压驱动。此外，还可防止由于来自外部源的撞击等引起的短
路。包括发光元件的显示部分9203具有类似的特征；因此，在本计算机中， 不存在图像质量劣化并可实现低功耗。由这种特征，在计算机中，可显著简化 或减少劣化补偿功能或电源电路；因此可实现主体9201或外壳9202大小和重 量的减小或成本的降低。在本发明的计算机中，实现低功耗、高图像质量以及 大小和重量的减小，因此能够提供适于生活环境的产品。此外，该计算机可被 携带，并可提供包括在携带时能够承受来自外部源的撞击的显示部分的计算 机。
图4C示出本发明的移动电话，它包括主体9401、外壳9402、显示部分 9403、声音输入部分9404、声音输出部分9405、操作键9406、外部连接端口 9407、天线9408等。在该移动电话中，将类似于以上实施方式中解释的发光 元件的发光元件排列成矩阵以形成显示部分9403。包括在发光元件中的本发明 的发光材料至少具有发光物质、基体材料和添加剂。作为添加剂，可使用属于 周期表的族14的元素或包含属于族14的两种或更多种元素的化合物、或包含 各自属于选自族13、族14和族15的不同族的至少两种或更多种元素的化合物。 这种本发明的发光元件具有高光发射效率并能够以低电压驱动。此外，还可防 止由于来自外部源的撞击等引起的短路。包括发光元件的显示部分9403具有 类似的特征；因此，在该移动电话中，不存在图像质量劣化并可实现低功耗。 由这种特征，在移动电话中，可显著简化或减少劣化补偿功能或电源电路；因 此可实现主体9401或外壳9402大小和重量的减小或成本的降低。在本发明的 移动电话中，实现低功耗、高图像质量以及大小和重量的减小，因此能够提供 适于携带的产品。此外，能够提供包括在携带时能够承受撞击的显示部分的产 品。此外，可利用本发明的发光元件形成操作键9406。
图4D示出本发明的摄像机，它包括主体9501、显示部分9502、外壳9503、 外部连接端口 9504、远程控制接收部分9505、图像接收部分9506、电池9507、 声音输入部分9508、操作键9509、目镜部分9510等。在该摄像机中，将类似 于以上实施方式中解释的发光元件的发光元件排列成矩阵以形成显示部分 9502。包括在发光元件中的本发明的发光材料至少具有发光物质、基体材料和 添加剂。作为添加剂，可使用属于周期表的族14的元素或包含属于族14的两 种或更多种元素的化合物、或包含各自属于选自族13、族14和族15的不同族
的至少两种或更多种元素的化合物。这种本发明的发光元件具有高光发射效率 并能够以低电压驱动。此外，还可防止由于来自外部源的撞击等引起的短路。 包括发光元件的显示部分9502具有类似的特征；因此，在摄像机中，不存在 图像质量劣化并可实现低功耗。由这种特征，在摄像机中，可显著简化或减少 劣化补偿功能或电源电路；因此可实现主体9501或外壳9503大小和重量的减 小或成本的降低。在本发明的摄像机中，实现低功耗、高图像质量以及大小和 重量的减小，因此能够提供适于携带的产品。此外，能够提供包括在携带时能 够承受撞击的显示部分的产品。另外，可利用本发明的发光元件形成操作键 9509。
图5示出音频再现装置。具体地是包括主体701、显示部分702和操作开 关703和704的汽车音频系统。显示部分702可利用实施方式2的发光器件(有 源型)或实施方式3的发光器件(无源型)来实现。此外，该显示部分702还可利 用段型发光器件来形成。在任一种情况下，本发明的发光材料的使用使得利用 车辆电源(12-42V)在实现低功耗的同时形成明亮的显示部分成为可能。尽管在 该实施方式中示出了车内音频系统，但本发明可被用于便携音频装置或用于家 庭使用的音频装置。
图6示出数字播放器作为本发明的一个例子。图6所示的数字播放器包括 主体710、显示部分711、存储器部分712、操作部分713、耳机714等。此外， 可使用头戴受话机或无线耳机来代替耳机714。显示部分711可利用实施方 式2的发光器件(有源型)或实施方式3的发光器件(无源型)来实现。此外，该 显示部分711还可利用段型发光器件来形成。在任一种情况下，本发明的发光 材料的使用使得即使利用蓄电池(镍-氢电池等)也可在实现低功耗的同时显示 图像并形成明亮的显示部分。利用硬盘或非易失性存储器形成存储部分712。 例如，使用存储容量为20至200千兆字节(GB)的NAND型非易失性存储器且 数字播放器利用操作部分713来操作，从而可记录或再现图像或声音(音乐)。
将注意到，当在黑背景上显示白色字符时可降低显示部分704和显示部分 711的功耗。这在便携音频装置中尤其有效。
如上所述，本发明的发光器件的应用范围极宽，且该发光器件可应用于所 有领域的电子设备。本发明的发光器件的使用使得提供消耗低电能且具有高可
靠性显示部分的电子设备成为可能。
此外，本发明的发光器件具有高光发射效率的发光元件，并且该发光器件 可用作照明器件。将参考图7和图8解释将本发明的发光元件用作照明器件的 一个模式。
图7示出其中将本发明的发光器件用作背光的液晶显示装置的例子。图7
中示出的液晶显示装置包括外壳501、液晶层502、背光503和外壳504，且液 晶层502连接至驱动器IC 505。本发明的发光器件用于背光503，且通过端子 506向其提供电流。
本发明的发光器件用作液晶显示器的背光，从而可获得功耗降低的背光。 此外，本发明的发光器件作为平面发射型照明器件是极好的，且放大是可能的。 因此，利用背光的放大，液晶显示器的放大是可能的。此外，发光器件薄且消 耗低电能，因此可将显示器制作得薄，并可降低其功耗。
图8是其中应用本发明的发光器件用作室内照明装置——即照明设备801 和802的例子。示出了照明设备801固定到天花板和照明设备802嵌入墙内的 模式。本发明的发光器件可被放大；因此，该发光器件可用作大尺寸照明装置。 此外，本发明的发光器件薄且消耗低电能；因此，该发光器件可用作薄且消耗 低电能的照明装置。在将应用本发明的发光器件用作室内照明设备801的房间 内，提供如图4A所述的本发明的电视机400，从而能够享受公共广播和电影。 在这种情况下，两个装置都消耗低电能；因此可在明亮的房间内欣赏印象深刻 的图像，而不用担心电费。
发光器件不限于本实施方式中所示的照明装置，且发光器件可用作各种模 式的照明装置，包括家庭或公共设施照明。在这种情况下，本发明的照明设备 具有薄膜状态的发光介质，因此允许很大的设计灵活性；因此，可向市场提供 精巧设计的商品。
将5g硫化锌(ZnS), 140mg硫化锰和15mg硅在研钵中混合，并将样本放 入坩埚。坩埚设置在电炉中，且样本在氮气气氛中在15(TC预烘焙一小时。在 预烘焙之后，将电炉的温度设置为IOO(TC，且样本在其中烘焙4小时。之后， 收集烘焙样本，利用醋酸、臭氧水、氰化钾(KCN)溶液等去除杂质，并用纯水
清洗样本。之后，进行产品的过滤，所得产品在10(TC下干燥4小时。 [比较例1]
将5g硫化锌(ZnS)， 140mg硫化锰在研钵中混合，并将样本放入坩埚。坩 埚设置在电炉中，且样本在氮气气氛中在15(TC预烘焙一小时。在预烘焙之后， 将电炉的温度设置为IOO(TC，且样本在其中烘焙4小时。之后，收集烘焙样本， 利用醋酸、臭氧水、KCN溶液等去除杂质，并用纯水清洗样本。之后，进行 产品的过滤，所得产品在IO(TC下干燥4小时。
利用波长为356nm的光照射如上所述的样本，以便激发，并进行样本的 视觉比较。结果，发现在实施例l中制作的添加硅的样本的发光强度比未添加 硅的样本的发光强度高。因此，在将包含发光物质、基体材料和添加剂的材料 用于发光材料时，可增大光发射强度。
[实施例2〗
将10 g硫化锌(ZnS)， O.Olg硫化铜和0.467 g氯化镁和0.207g氯化钠在研 钵中混合，并将样本放入氧化铝坩埚。坩埚设置在电炉中，且样本在氮气气氛 中在15(TC预烘焙一小时。在预烘焙之后，将电炉的温度设置为IIOO'C，且样 本在其中在氮气气氛下烘焙4小时。之后，收集烘焙样本并用纯水清洗。然后， 将通过过滤获得的产品在真空中18(TC下干燥2小时。由此，获得了ZnS:Cu， Cl。
此外，将3g所获得的ZnS:Cu， Cl和以1原子％包含在ZnS中的一种属于 周期表的族14的元素在研钵中混合，并将样本放入氧化铝柑埚中。将注意到， C、 Ge或Si中的任一个用作属于周期表的族14的元素。在使用C的情况下， 使用0.0037g的C;在使用Ge的情况下，使用0.0223g的Ge;在使用Si的情 况下，使用0.0086g的Si。接下来，放入了样本的坩埚被设置在电炉中，且样 本在氮气气氛下15(TC预烘焙一小时。在预烘焙之后，将电炉的温度设置为1100 °C，且样本在其中的氮气气氛下烘焙4小时。之后，收集烘焙样本并用纯水清 洗。然后，将通过过滤获得的产品在真空中18(TC下干燥2小时，从而获得了 本发明的发光材料。
利用如上所述制作的发光材料形成发光元件。在下文中，将参考图9解释 该方法。
首先，在玻璃衬底200上，通过溅射方法形成厚度为110nm的ITO膜， 从而获得第一电极201。
通过将如上所述制作的发光材料添加至二甲基甲酰胺(DMF)溶液并搅拌以 使其溶解而获得的溶液——即溶解的溶液被涂覆到第一电极201上，在DMF溶 液中溶解了氰基树脂(由Shin-Etsu化学有限公司制造)。之后溶液在120'C下干 燥一小时以形成发光层202。将注意到，氰基树脂与各种发光材料的重量比被 设置成1:3 (=氰基树脂:发光材料)，且形成厚度为50pm的发光层202。
接下来，将钛酸钡添加至其中溶解了氰基树脂的DMF溶液，并搅拌该溶 液。将溶解的溶液涂覆在发光层202上，溶液在12(TC下干燥1小时以形成绝 缘层203。将注意到，氰基树脂与钛酸钡的重量比被设为1:3(=氰基树脂:钛酸 钡)，且绝缘层203的厚度是50pm。
在绝缘层203上使用Ag浆以形成第二电极204。
如上所述，发光层202和绝缘层203顺序地层叠在第一电极201和第二电 极204之间，从而形成各自具有不同发光材料的三种发光元件。此外，作为包 括在每个发光元件中的发光材料，可使用向其添加C的ZnS:Cu，Cl、向其添加 Ge的ZnS:Cu, Cl和向其添加Si的ZnS:Cu，Cl。此外，作为比较例，形成使用 不向其添加属于周期表的族14的元素的ZnS:Cu, Cl作为发光材料的发光元件， 即，比较元件。此外，除使用的发光材料不同外，类似于上述物质和方法的物 质和方法用于形成发光元件。
图10示出如上所述向其施加具有正弦波频率f为1000(Hz)的AC电压所获 得的每一个发光元件的电压-亮度特性的结果。将注意到，在图10中，水平轴 指示电压(V)，垂直轴指示亮度(cd/m2)。
根据图IO，发现，与利用不包括属于周期表的族14的元素中的一种的发 光材料形成的发光元件——即比较元件——不同，利用向其添加属于周期表的 族14的元素的发光材料形成的发光元件的亮度在添加这些元素中的一种的每 种情况下都增加。将注意到，当使用向其添加属于周期表的族14的元素的发 光材料时，在该实施例中制造的发光元件的亮度与比较元件相比增加约5至9 倍。
因此，发现光发射强度可由本发明增加。
本申请基于2006年3月3日提交到日本专利局的日本专利申请第 2006-058758号，其整个内容通过引用结合于此。
权利要求
1. 一种发光材料，包括发光物质；基体材料；以及添加剂，其中所述发光物质是成为发射中心的元素，以及其中所述添加剂是选自周期表的族14的元素。
2. —种发光材料，包括 发光物质； 基体材料；以及 添加剂，其中所述发光物质是成为发射中心的元素，以及其中所述添加剂是包含选自周期表的族14的两种或更多种元素的化合物。
3. —种发光材料，包括 发光物质； 基体材料；以及添加剂，其中所述发光物质是成为发射中心的元素，以及其中所述添加剂是包含各自属于选自周期表的族13、族14和族15的不 同族的至少两种或更多种元素的化合物。
4. 如权利要求3所述发光材料，其特征在于，所述添加剂包含属于同一 族的两种或更多种元素。
5. —种发光材料，包括 发光物质； 基体材料；以及 添加剂，其中所述发光物质是成为发射中心的元素，以及其中所述添加剂是包含周期表的族13、族14和族15中每一个的至少一种元素的化合物。
6. 如权利要求5所述发光材料，其特征在于，所述添加剂包含属于同一族的两种或更多种元素。
7. —种发光器件，包括 第一电极； 第二电极；以及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，所述发光层置于所述第一电极和所述第二电极之间，其中所述添加剂是选自周期表的族14的元素。
8. 如权利要求7所述的发光器件，其特征在于，将绝缘层设置在所述发光层与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个之间。
9. 如权利要求7所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是将成为发射中心的元素。
10. 如权利要求7所述的发光器件，其特征在于，所述基体材料是包含周期表的族2A和族6B中每一个的至少一种元素的化合物，或包含周期表的族 2B和族6B中每一个的至少一种元素的化合物。
11. 如权利要求7所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是锰、银、 铜、衫、铽、铒、铥、铕、铈、镨。
12. —种发光器件，包括 第一电极；第二电极；以及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，所述发光层置于所述第一电极和所述第二电极之间，其中所述添加剂是包含选自周期表的族14的两种或更多种元素的化合物。
13. 如权利要求12所述的发光器件，其特征在于，将绝缘层设置在所述发光层与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个之间。
14. 如权利要求12所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是将成为发射中心的元素。
15. 如权利要求12所述的发光器件，其特征在于，所述基体材料是包含 周期表的族2A和族6B中每一个的至少一种元素的化合物，或包含周期表的 族2B和族6B中每一个的至少一种元素的化合物。
16. 如权利要求12所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是锰、 银、铜、衫、铽、铒、铥、铕、铈、镨。
17. —种发光器件，包括-第一电极；第二电极；以及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，所述发光层置于所述第一电 极和所述第二电极之间，其中所述添加剂是包含各自属于选自周期表的族13、族14和族15的不 同族的至少两种或更多种元素的化合物。
18. 如权利要求17所述的发光器件，其特征在于，将绝缘层设置在所述 发光层与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个之间。
19. 如权利要求17所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是将成 为发射中心的元素。
20. 如权利要求17所述的发光器件，其特征在于，所述基体材料是包含 周期表的族2A和族6B中每一个的至少一种元素的化合物，或包含周期表的 族2B和族6B中每一个的至少一种元素的化合物。
21. 如权利要求17所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是锰、 银、铜、衫、铽、铒、铥、铕、铈、镨。
22. —种发光器件，包括 第一电极；第二电极；以及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，所述发光层置于所述第一电 极和所述第二电极之间，其中所述添加剂是包含周期表的族13和族14的每一个的至少一种元素的 化合物。
23. 如权利要求22所述的发光器件，其特征在于，将绝缘层设置在所述 发光层与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个之间。
24. 如权利要求22所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是将成 为发射中心的元素。
25. 如权利要求22所述的发光器件，其特征在于，所述基体材料是包含 周期表的族2A和族6B中每一个的至少一种元素的化合物，或包含周期表的 族2B和族6B中每一个的至少一种元素的化合物。
26. 如权利要求22所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是锰、 银、铜、衫、铽、铒、铥、铕、铈、镨。
27. —种发光器件，包括 第一电极；第二电极；以及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，所述发光层置于所述第一电 极和所述第二电极之间，其中所述添加剂是包含周期表的族13和族15的每一个的至少一种元素的 化合物。
28. 如权利要求27所述的发光器件，其特征在于，将绝缘层设置在所述 发光层与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个之间。
29. 如权利要求27所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是将成 为发射中心的元素。
30. 如权利要求27所述的发光器件，其特征在于，所述基体材料是包含 周期表的族2A和族6B中每一个的至少一种元素的化合物，或包含周期表的 族2B和族6B中每一个的至少一种元素的化合物。
31. 如权利要求27所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是锰、 银、铜、衫、铽、铒、铥、铕、铈、镨。
32. —种发光器件，包括 第一电极；第二电极；以及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，所述发光层置于所述第一电 极和所述第二电极之间，其中所述添加剂是包含周期表的族14和族15的每一个的至少一种元素的化合物。
33. 如权利要求32所述的发光器件，其特征在于，将绝缘层设置在所述 发光层与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个之间。
34. 如权利要求32所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是将成 为发射中心的元素。
35. 如权利要求32所述的发光器件，其特征在于，所述基体材料是包含 周期表的族2A和族6B中每一个的至少一种元素的化合物，或包含周期表的 族2B和族6B中每一个的至少一种元素的化合物。
36. 如权利要求32所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是锰、 银、铜、衫、铽、铒、铥、铕、铈、镨。
37. —种发光器件，包括 第一电极；第二电极；以及包含发光物质、基体材料和添加剂的发光层，所述发光层置于所述第一电 极和所述第二电极之间，其中所述添加剂是包括周期表的族13、族14和族15中每一个的至少一 种元素的化合物。
38. 如权利要求37所述的发光器件，其特征在于，将绝缘层设置在所述 发光层与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个之间。
39. 如权利要求37所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是将成 为发射中心的元素。
40. 如权利要求37所述的发光器件，其特征在于，所述基体材料是包含 周期表的族2A和族6B中每一个的至少一种元素的化合物，或包含周期表的 族2B和族6B中每一个的至少一种元素的化合物。
41. 如权利要求37所述的发光器件，其特征在于，所述发光物质是锰、 银、铜、衫、铽、铒、铥、铕、铈、镨。
全文摘要
本发明的一个目的是提供一种高光发射强度的发光材料。另一个目的是提供一种高光发射效率的发光元件。此外，又一个目的是提供降低功耗的发光器件和电子设备。一种发光材料至少包含发光物质、基体材料和添加剂，该添加剂是属于周期表的族14的元素或包含属于族14的两种或更多种元素的化合物、或包含各自属于选自族13、族14和族15的不同组的至少两种或更多种元素的化合物。由于该发光材料，能够获得具有高光发射效率并能以低电压驱动的发光元件和电子设备。
文档编号H05B33/14GK101389731SQ20078000642
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月9日 优先权日2006年3月3日
发明者坂田淳一郎, 山本孔明, 川上贵洋, 横山浩平 申请人:株式会社半导体能源研究所