專利名稱：有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件和有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件和有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置。
背景技術(shù)：
有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件(有機(jī)EL)正在從應(yīng)用于顯示器和照明的觀點(diǎn)進(jìn)行積極地開發(fā)。有機(jī)EL元件的驅(qū)動(dòng)原理如下，也就是，從陽極和陰極分別注入空穴和電子，它們?cè)谟袡C(jī)薄膜中輸送，在發(fā)光層重新結(jié)合，產(chǎn)生激勵(lì)狀態(tài)，從該激勵(lì)狀態(tài)而發(fā)光。為了提高發(fā)光效率，有效地注入空穴和電子，在有機(jī)薄膜中輸送是必要的。
在有機(jī)EL元件中，一般在電極與發(fā)光層之間設(shè)置有用于轉(zhuǎn)移空穴或電子的電荷輸送層和電荷注入層等。
作為這樣技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在日本專利特開2003-151776號(hào)公報(bào)中提出了如下方案在從陽極側(cè)到陰極側(cè)層疊有空穴注入層、空穴輸送層、電子捕獲層、發(fā)光層和電子輸送層的結(jié)構(gòu)中，電子捕獲層的母材的傳導(dǎo)帶最低能級(jí)比空穴輸送層的母材的傳導(dǎo)帶最低能級(jí)和發(fā)光層母材的傳導(dǎo)帶最低能級(jí)低。這樣可以防止陽極側(cè)的空穴輸送層的母材的惡化。
在日本專利特開2004-207000號(hào)公報(bào)中提出了將混合相鄰空穴輸送層的構(gòu)成材料混合的混合層，夾在相鄰兩層的空穴輸送層的界面中的方案，說明了其宗旨是由此可以提高相鄰兩層的電荷輸送層之間的密接性，提高發(fā)光效率和亮度壽命。
在日本專利特開2003-229269號(hào)公報(bào)中，提出了通過在陰極與發(fā)光層之間，相互至少層疊兩次以上的陰極緩沖層和電子輸送層，控制電子輸送效率。
此外，其他的公知的文獻(xiàn)還有SYNTHESIS，April，1994，378～380頁“Improved Synthesis of 1，4，5，8，9，12-Hexaazatriphenylenehexacarboxykic Acid”。
至今使用NPB(N，N’-2(并四苯-1-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺)等的三級(jí)芳胺類材料作為空穴輸送層，但是為了調(diào)整空腔，若使由該NPB等構(gòu)成的空穴輸送層的膜厚增加，由于NPB等的空穴輸送性材料的載流子移動(dòng)程度低，所以存在有驅(qū)動(dòng)電壓變高的問題。因此，至今一直在尋求即使NPB等的膜厚增加，也可以降低驅(qū)動(dòng)電壓的有機(jī)EL元件的元件結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是提供一種具有高的發(fā)光效率，可以使驅(qū)動(dòng)電壓降低的有機(jī)EL元件和有機(jī)EL顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的有機(jī)EL元件，包括陽極、陰極、配置在陽極與陰極之間的發(fā)光層、配置在發(fā)光層與陽極之間的至少三個(gè)有機(jī)層，其特征在于有機(jī)層中設(shè)置在陽極側(cè)的第一有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)的能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(A)|和與第一有機(jī)層的陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第二有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)的能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(B)|存在|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|的關(guān)系，與第二有機(jī)層的陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第三有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)的能級(jí)HOMO(C)和第二有機(jī)層的LUMO(B)之差的絕對(duì)值|HOMO(C)-LUMO(B)|存在|HOMO(C)-LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系。
在本發(fā)明中，發(fā)光層與陽極層之間配置有第一有機(jī)層、第二有機(jī)層和第三有機(jī)層，第一有機(jī)層的LUMO(A)與第二有機(jī)層的LUMO(B)存在有|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|……(1)的關(guān)系。
此外，第二有機(jī)層的LUMO(B)與第三有機(jī)層的LUMO(C)存在有|HOMO(C)-LUMO(B)|≤1.5eV……(2)的關(guān)系。
在本發(fā)明中，由于滿足上述公式(2)，所以第三有機(jī)層的HOMO(C)和第二有機(jī)層的LUMO(B)之差在1.5eV以下。因此，第二有機(jī)層可以容易地從第三有機(jī)層吸引出電子。
此外，由于滿足上述式(1)，所以第二有機(jī)層從第三有機(jī)層吸引出的電子被第一有機(jī)層阻擋，電子積蓄在第二有機(jī)層中。因此局部形成高的電場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明，由于形成高的電場(chǎng)，認(rèn)為能帶發(fā)生變化，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓的降低。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是第一有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)能級(jí)的絕對(duì)值|HOMO(A)|和第二有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)能級(jí)的絕對(duì)值|HOMO(B)|存在有|HOMO(A)|＜|HOMO(B)|的關(guān)系。
通過滿足所述的公式(3)，使從第一有機(jī)層向第二有機(jī)層流動(dòng)的空穴因第二有機(jī)層的能量壁壘而被阻擋，所以空穴蓄積在第一有機(jī)層和第二有機(jī)層的界面。這樣在局部形成高的電場(chǎng)，認(rèn)為能使驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)一步降低。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是第一有機(jī)層和第三有機(jī)層由空穴輸送性材料制成。這樣的空穴輸送性材料可以例舉的由3級(jí)芳基胺類材料。
在本發(fā)明中，第二有機(jī)層使用滿足上述式(1)和(2)的材料。本發(fā)明中的第二有機(jī)層起到從第三有機(jī)層吸引出電子的電子吸引層的作用。此外，優(yōu)選的是第二有機(jī)層是滿足公式(3)的材料。作為形成這樣的第二有機(jī)層的材料，可以舉出用下面所示的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物。
其中，Ar表示芳基，R表示氫、碳數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基、或F、Cl、Br、I或CN。
此外，本發(fā)明中的形成第二有機(jī)層的材料優(yōu)選的是下面所示的結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜[9，10]苯并菲衍生物。
其中，R表示氫、碳數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基、或F、Cl、Br、I或CN。
本發(fā)明的底發(fā)射型有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，包括具有在陽極和陰極中夾持的元件結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件；和設(shè)置有用于將與每個(gè)顯示像素對(duì)應(yīng)的顯示信號(hào)供給到有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板，該有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置將有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件配置在有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板上，將陰極和陽極中設(shè)置在基板側(cè)的電極作為透明電極，其特征在于有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件包括陽極、陰極、配置在陽極與陰極之間的發(fā)光層、配置在發(fā)光層與陽極之間的至少三層有機(jī)層，有機(jī)層中設(shè)置在陽極側(cè)的第一有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(A)|和與第一有機(jī)層的陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第二有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(B)|存在|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|的關(guān)系，與第二有機(jī)層的陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第三有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)的能級(jí)HOMO(C)與第二有機(jī)層的LUMO(B)之差的絕對(duì)值|HOMO(C)-LUMO(B)|存在|HOMO(C)-LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系。
在上述本發(fā)明的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置中，有機(jī)EL元件是發(fā)出白色光元件的情況下，在有機(jī)EL元件與基板之間可以配置濾色器后成為顯示裝置。
而且，上述有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板設(shè)置有圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，通過該圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，圖像信號(hào)施加在有機(jī)EL元件上，通過該垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，利用垂直掃描信號(hào)在規(guī)定定時(shí)施加在有機(jī)EL元件上，生成在各有機(jī)EL元件上顯示的圖像。
本發(fā)明的其他實(shí)施例的頂發(fā)射型有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，包括具有在陽極和陰極中夾持的元件結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件；設(shè)置有用于將與每個(gè)顯示像素對(duì)應(yīng)的顯示信號(hào)供給到有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板；和與該有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板相對(duì)設(shè)置的透明的密封基板，該有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置將有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件配置在有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板與密封基板之間，將陰極和陽極中設(shè)置在密封基板側(cè)的電極作為透明電極，其特征在于有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件包括陽極、陰極、配置在陽極與陰極之間的發(fā)光層、配置在發(fā)光層與陽極之間的至少三層有機(jī)層，有機(jī)層中設(shè)置在陽極側(cè)的第一有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(A)|和與第一有機(jī)層的陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第二有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(B)|存在|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|的關(guān)系，與第二有機(jī)層的陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第三有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)能級(jí)HOMO(C)與第二有機(jī)層的LUMO(B)之差的絕對(duì)值|HOMO(C)-LUMO(B)|存在|HOMO(C)-LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系。
在上述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置中，有機(jī)EL元件是發(fā)出白色光的元件的情況下，在有機(jī)EL元件與密封基板之間可以配置濾色器，成為彩色過濾器顯示裝置。
而且，上述有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板設(shè)置有圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，通過該圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，圖像信號(hào)施加在有機(jī)EL元件上，通過該垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，利用垂直掃描信號(hào)在規(guī)定定時(shí)施加在有機(jī)EL元件上，生成在各有機(jī)EL元件上顯示的圖像。
本發(fā)明的有機(jī)EL顯示裝置是具有上述本發(fā)明的有機(jī)EL元件的顯示裝置，所以顯示出高的發(fā)光效率，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓，可以實(shí)現(xiàn)降低電力消耗。
根據(jù)本發(fā)明，可以成為具有高發(fā)光效率，降低驅(qū)動(dòng)電壓的有機(jī)EL元件。特別是為了調(diào)整有機(jī)EL元件的空腔，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生需要將配置在發(fā)光層與陽極之間的空穴輸送性材料的層厚增加，即使在這樣的情況下，也能抑制因膜厚增加造成驅(qū)動(dòng)電壓的升高。
本發(fā)明的有機(jī)EL顯示裝置由于是具有上述本發(fā)明的有機(jī)EL元件的顯示裝置，所以具有高的發(fā)光效率，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓，可以降低電力消耗。


圖1是表示本發(fā)明的第一有機(jī)層、第二有機(jī)層和第三有機(jī)層中的LUMO和HOMO的能級(jí)的示意圖。
圖2是表示圖1所示的第一有機(jī)層、第二有機(jī)層和第三有機(jī)層的LUMO和HOMO的施加電壓時(shí)的能級(jí)狀態(tài)的示意圖。
圖3是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的底發(fā)射型(Bottom Emissive Type)有機(jī)EL顯示裝置的截面圖。
圖4是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的頂發(fā)射型(Top Emissive Type)有機(jī)EL顯示裝置的截面圖。
圖5是表示將圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路連接在有機(jī)EL元件上的狀態(tài)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施例。
圖1(a)是表示在本發(fā)明的有機(jī)EL元件中，第一有機(jī)層1、第二有機(jī)層2和第三有機(jī)層3的HOMO和LUMO的能級(jí)的示意圖。設(shè)定第一有機(jī)層1的LUMO表示為L(zhǎng)A，HOMO表示為HA。設(shè)定第二有機(jī)層2的LUMO表示為L(zhǎng)B，HOMO表示為HB。設(shè)定第三有機(jī)層3的LUMO表示為L(zhǎng)C，HOMO表示為HC。
如圖1(a)所示，在本發(fā)明的有機(jī)EL元件中，第二有機(jī)層2的LUMO能級(jí)LB的絕對(duì)值比第一有機(jī)層1的LUMO能級(jí)LA大。此外，第三有機(jī)層3的HOMO能級(jí)HC與第二有機(jī)層2的LUMO能級(jí)LC之差的絕對(duì)值為1.5eV以下。
此外，在圖1(a)所示的例子中，第二有機(jī)層2的HB的絕對(duì)值比第一有機(jī)層1的HA的絕對(duì)值大。
圖1(b)是表示在第一有機(jī)層1與第三有機(jī)層3之間，不配置作為電子吸引層的第二有機(jī)層2的比較例的能級(jí)的示意圖。在該例中，由于第一有機(jī)層1和第三有機(jī)層3由相同材料制成，所以第一有機(jī)層1的LA和第三有機(jī)層3的LC為相同水平，同樣HA和HC也為相同水平。
圖2是表示在圖1(a)和(b)的層疊結(jié)構(gòu)上施加電壓時(shí)的能級(jí)狀態(tài)的示意圖。
如圖2(a)所示，在本發(fā)明的有機(jī)EL元件中，由于第三有機(jī)層3的HC和第二有機(jī)層2的LB之差在1.5eV以下，所以第二有機(jī)層2可以容易地從第三有機(jī)層3吸引出電子。
此外，由于第二有機(jī)層2的LB的絕對(duì)值比第一有機(jī)層1的LA的絕對(duì)值大，所以第一有機(jī)層1和第二有機(jī)層2的界面成為能壘，吸引出的電子蓄積在第二有機(jī)層2中，這樣在局部形成高的電場(chǎng)。
此外，由于第二有機(jī)層2的HB的絕對(duì)值比第一有機(jī)層1的HA的絕對(duì)值大，所以第二有機(jī)層2和第一有機(jī)層1的界面成為能壘，空穴蓄積在此界面上。這樣因蓄積的空穴也在局部形成高的電場(chǎng)。
在本發(fā)明中，如上述那樣在有機(jī)EL元件上施加電壓時(shí)，由于在第一有機(jī)層1和第二有機(jī)層2的界面上形成高的電場(chǎng)，能帶發(fā)生變化，與圖2(b)所示的比較例的情況相比，電壓降低ΔV，可以認(rèn)為產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)電壓的降低。
(實(shí)施例1～11和比較例1～3)制作了具有表1所示的陽極、空穴注入單元、空穴輸送單元、橙色發(fā)光層、藍(lán)色發(fā)光層、電子輸送層和陰極的實(shí)施例1～11和比較例1～3的有機(jī)EL元件。在下表中，()內(nèi)的數(shù)字表示各層的厚度(nm)。
通過在形成ITO(銦錫氧化物)膜的玻璃基板上，形成碳氟化合物(CFX)層，制作了陽極。碳氟化合物層通過CHF3氣體的等離子體聚合形成。碳氟化合物層的厚度為1nm。
在上面那樣制作的陽極上，順次堆積形成空穴注入單元、空穴輸送單元、橙色發(fā)光層、藍(lán)色發(fā)光層、電子輸送層和陰極。在下面的表1和表2中，空穴注入單元和空穴輸送單元為了方便而加以區(qū)別，但空穴注入單元和空穴輸送單元沒有特別的區(qū)別，作為整體表示空穴注入和空穴輸送的功能。
在實(shí)施例1～6和比較例1～3中，通過將NPB和HAT-CN6按照表1所示順序?qū)盈B，形成空穴注入單元和空穴輸送單元。
HAT-CN6是六氮雜苯并[9，10]菲六腈(Hexaazatriphenylene hexacarbonitrile)，具有以下的結(jié)構(gòu)。
HAT-CN6例如可以由非專利文獻(xiàn)1所述的方法制造。
NPB是N，N’-2(并四苯-1-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺，具有以下的結(jié)構(gòu)。
NPB是三級(jí)芳胺類材料，是空穴輸送性材料。在實(shí)施例7～10中，作為三級(jí)芳胺類材料，使用了TPD、PhTPD和PPD。
TPD是N，N’-2(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺，具有以下的結(jié)構(gòu)。
PhTPD是N，N，N’，N’-四(4-苯基苯基)聯(lián)苯胺，具有以下的結(jié)構(gòu)。
PPD是N，N’-2(鄰菲-9-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺，具有以下的結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施例11中，作為形成電子吸引層的第二有機(jī)層的材料使用DTN。DTN是2，3-二苯基-1，4，6，11-四氮雜并四苯，具有以下的結(jié)構(gòu)。
2，3-二苯基-1，4，6，11-四氮雜并四苯(DTN)各實(shí)施例的第一有機(jī)層、第二有機(jī)層和第三有機(jī)層相當(dāng)于在空穴注入單元和空穴輸送單元中以下的層疊結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施例1～4中，NPB/HAT-CN6/NPB的層疊結(jié)構(gòu)與第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
在實(shí)施例5和6中，NPB/HAT-CN6/NPB/HAT-CN6/NPB的層疊結(jié)構(gòu)與第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層(也有時(shí)是第一有機(jī)層)/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。位于中央的NPB層相對(duì)于陽極側(cè)的層疊結(jié)構(gòu)為第三有機(jī)層，相對(duì)于陰極側(cè)的層疊結(jié)構(gòu)為第一有機(jī)層。
在實(shí)施例7中，TPD/HAT-CN6/NPB的層疊結(jié)構(gòu)與第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
在實(shí)施例8中，TPD/HAT-CN6/TPD的層疊結(jié)構(gòu)與第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
在實(shí)施例9中，PhTPD/HAT-CN6/PhTPD的層疊結(jié)構(gòu)與第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
在實(shí)施例10中，PPD/HAT-CN6/PPD的層疊結(jié)構(gòu)與第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
在實(shí)施例11中，NPB/DTN/NPB的層疊結(jié)構(gòu)與第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
在上述形成的空穴輸送單元上，形成由橙色發(fā)光層和藍(lán)色發(fā)光層構(gòu)成的發(fā)出白色光的發(fā)光單元。將橙色發(fā)光層配置在陽極側(cè)，將藍(lán)色發(fā)光層配置在陰極側(cè)。此外，在表中，只要沒有特別事先說明，％是重量％。
在橙色發(fā)光層中，將NPB作為空穴輸送性的主(Host)材料使用，將TBADN作為電子輸送性的主材料使用，將DBzR作為摻雜材料使用。
TBADN是2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽，具有以下的結(jié)構(gòu)。
DBzR是5，12-二{4-(6-甲基苯并噻唑-2-基)苯基}-6，11二苯基并四苯，具有以下的結(jié)構(gòu)。
在藍(lán)色發(fā)光層中，將TBADN作為空穴輸送性的主材料使用，將NPB作為電子輸送性的主材料使用，將TBP作為摻雜材料使用。
TBP是2，5，8，11-四-叔丁基二萘嵌苯，具有以下的結(jié)構(gòu)。
在藍(lán)色發(fā)光層上形成有由Alq層和BCP層的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電子輸送層。
Alq是三-(8-喹啉基)鋁(III)，具有以下的結(jié)構(gòu)。
BCP是2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-鄰二氮雜菲，具有以下的結(jié)構(gòu)。
在電子輸送層上形成有由LiF層和Al層的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的陰極。



(實(shí)施例12)制作了具有表2所示的陽極、空穴注入單元、空穴輸送單元、橙色發(fā)光層、藍(lán)色發(fā)光層、中間單元、橙色發(fā)光層、藍(lán)色發(fā)光層、電子輸送層和陰極的實(shí)施例12的有機(jī)EL元件。



除了表2所示的層疊結(jié)構(gòu)以外，與上述各實(shí)施例相同，制作了實(shí)施例12的有機(jī)EL元件。
在實(shí)施例12所示的有機(jī)EL元件中，使用中間單元，層疊有兩個(gè)白色發(fā)光單元(橙色發(fā)光層+藍(lán)色發(fā)光層)。從陽極側(cè)通過層疊BCP/Li2O/HAT-CN6形成有中間單元。在中間單元中，HAT-CN6是電子吸引層，Li2O是電子注入層，BCP是電子輸送層。中間單元內(nèi)的電子吸引層從鄰接的橙色發(fā)光層吸引電子，將該電子通過電子注入層和電子輸送層提供到陽極側(cè)的藍(lán)色發(fā)光層單元，使其與從陽極提供的空穴重新結(jié)合后發(fā)光。此外，在通過中間單元的電子吸引層吸引出電子的橙色發(fā)光層中，產(chǎn)生空穴，該空穴與從陰極通過的電子重新結(jié)合后發(fā)光。這樣通過在上述兩個(gè)發(fā)光單元之間設(shè)置中間單元，可以在各自的發(fā)光單元內(nèi)分別形成重新結(jié)合區(qū)域，可以更有效地發(fā)光。
在實(shí)施例12的空穴注入單元和空穴輸送單元中的NPB/HAT-CN6/NPB的層疊結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于本發(fā)明中的第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)。
對(duì)以上那樣制作的各有機(jī)EL元件測(cè)定了驅(qū)動(dòng)電壓和發(fā)光效率。測(cè)定的結(jié)果示于表3。此外，測(cè)定結(jié)果是在20mA/cm2的驅(qū)動(dòng)電流中的值。


比較實(shí)施例1～6和對(duì)應(yīng)于各實(shí)施例的比較例1～3，可以看出，按照本發(fā)明，通過將第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的結(jié)構(gòu)設(shè)置在陽極與發(fā)光層之間，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓，提高發(fā)光效率。
此外，從實(shí)施例7～10可以看出，在使用NPB以外的三級(jí)芳胺類材料作為空穴輸送性材料的情況下，認(rèn)為有同樣的效果。
此外，從實(shí)施例11可以看出，作為形成第二有機(jī)層(電子吸引層)的材料，使用DTN替代HAT-CN6，認(rèn)為有同樣的效果。
如上述那樣，實(shí)施例12是具有將兩個(gè)發(fā)光單元通過中間單元層疊的結(jié)構(gòu)的有機(jī)EL元件，由于層疊兩個(gè)發(fā)光單元，所以可以看出驅(qū)動(dòng)電壓約為2倍，但發(fā)光效率也提高到2倍。
此外如實(shí)施例5和6那樣可以看出，如第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層(有時(shí)是第一有機(jī)層)/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層那樣，將多個(gè)第二有機(jī)層夾在中間的情況下，可以進(jìn)一步降低驅(qū)動(dòng)電壓。此外，從與實(shí)施例5和實(shí)施例6的比較可以看出，在將多個(gè)第二有機(jī)層夾在中間的情況下，通過隨著靠近陰極側(cè)，使第二有機(jī)層的膜厚逐漸加厚，可以進(jìn)一步提高發(fā)光效率。
從以上結(jié)果可以看出，按照本發(fā)明的有機(jī)EL元件，通過在陽極與發(fā)光層之間具有第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)，可以提高發(fā)光效率，降低驅(qū)動(dòng)電壓。
因此，在通過調(diào)整空腔等將陽極與發(fā)光層之間的距離加長(zhǎng)的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)降低驅(qū)動(dòng)電壓。
圖3是表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的底發(fā)射型的有機(jī)EL顯示裝置的截面圖。在該有機(jī)EL顯示裝置中，作為有源元件使用TFT，驅(qū)動(dòng)各像素發(fā)光。此外，作為有源元件也可以使用二極管等。此外，在該有機(jī)EL顯示裝置中，設(shè)置有濾色器。該有機(jī)EL顯示裝置是如箭頭所示，使光向基板17的下方射出顯示的底發(fā)射型的顯示裝置。
參照?qǐng)D3，在由玻璃等透明基板構(gòu)成的基板17上，設(shè)置有第一絕緣層18。第一絕緣層18例如由SiO2和SiNX形成。在第一絕緣層18上形成有由多晶硅層構(gòu)成的溝道區(qū)域20。在溝道區(qū)域20上形成有漏電極21和源電極23，此外，在漏電極21與源電極23之間通過第二絕緣層3設(shè)置有門電極22。在門電極22上設(shè)置有第四絕緣層4。第二絕緣層19例如由SiNX和SiO2形成，第三絕緣層4例如由SiO2和SiNX形成。
在第三絕緣層4上形成第四絕緣層5。第四絕緣層5例如由SiNX形成。在第四絕緣層5的像素區(qū)域的部分上設(shè)置有濾色器層7。作為濾色器層7設(shè)置有R(紅)、G(綠)或B(藍(lán))等的濾色器。在濾色器層7上設(shè)置有第一平坦化膜6。在漏電極21上方的第一平坦化膜6上形成通孔部，由在第一平坦化膜6上形成的ITO(銦錫氧化物)構(gòu)成的空穴注入電極8導(dǎo)入通孔部?jī)?nèi)。在像素區(qū)域中的空穴注入電極(陽極)8上，形成有空穴注入、輸送單元10。在像素區(qū)域以外的部分中，形成有第二平坦化膜9。
空穴注入、輸送單元10具有本發(fā)明的第一有機(jī)層/第二有機(jī)層/第三有機(jī)層的層疊結(jié)構(gòu)。
在空穴注入、輸送單元10上設(shè)置有發(fā)光層11。在發(fā)光層11上設(shè)置有電子輸送層12，在電子輸送層12上設(shè)置有電子注入電極(陰極)13。
如上述那樣，在本實(shí)施例的有機(jī)EL元件中，在像素區(qū)域上層疊空穴注入電極(陽極)8、空穴注入、輸送單元10、發(fā)光層11、電子輸送層12、電子注入電極(陰極)13，構(gòu)成有機(jī)EL元件。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件層11中，由于使用層疊橙色發(fā)光層和藍(lán)色發(fā)光層的發(fā)光單元，所以從發(fā)光層11發(fā)出白色光。該發(fā)出的白色光通過基板1向外部射出，但是由于在發(fā)光側(cè)設(shè)置有濾色器層7，所以根據(jù)濾色器層7的顏色，射出R、G或B的顏色。在以單色發(fā)光的元件的情況下，也可以沒有濾色器層7。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例的頂發(fā)射型的有機(jī)EL顯示裝置的截面圖。如圖中箭頭所示，本實(shí)施例的有機(jī)EL顯示裝置是從基板17的上方射出光而顯示的頂發(fā)射型的有機(jī)EL顯示裝置。
從基板17到陽極8的部分由與圖3所示的實(shí)施例大體相同的方法制作。但是，濾色器層7沒有設(shè)置在第四絕緣層5上，而配置在有機(jī)EL元件的上方。具體說，將濾色器層7安裝在由玻璃等構(gòu)成的透明密封基板16上，在其上涂敷外涂層15，通過將其經(jīng)由透明粘接劑層14粘貼在陽極8上，進(jìn)行安裝。此外在本實(shí)施例中，使陽極和陰極的位置與圖3所示的實(shí)施例相反。
作為陽極8形成為透明電極，例如通過層疊膜厚100nm左右的ITO和膜厚20nm左右的銀形成。陰極13形成為反射電極，例如形成膜厚100nm左右的鋁、鉻或銀的薄膜。外涂層15通過丙烯基樹脂等形成為厚度1μm左右。濾色器層7可以是顏料類的物質(zhì)，也可以是染料類的物質(zhì)。其厚度在1μm左右。
從發(fā)光層11發(fā)出的白色光通過密封基板16向外部射出，由于在發(fā)光側(cè)設(shè)置有濾色器層7，所以根據(jù)濾色器層7的顏色射出R、G或B的顏色。本實(shí)施例的有機(jī)EL顯示裝置由于是頂發(fā)射型的，所以設(shè)置有薄膜晶體管的區(qū)域也可以作為像素區(qū)域使用，與圖3所示的實(shí)施例相比，可以在更寬的范圍內(nèi)設(shè)置濾色器層7。根據(jù)本實(shí)施例，可以將更寬區(qū)域作為像素區(qū)域使用，可以提高孔徑率。此外，形成具有多個(gè)發(fā)光單元的發(fā)光層，由于可以不考慮有源陣列式造成的影響而進(jìn)行，所以可以提高設(shè)計(jì)的自由度。
在上述實(shí)施例中，使用玻璃板作為密封基板，但在本發(fā)明中密封基板不限于玻璃基板，例如也可以將SiO2等的氧化膜和SiNX等的氮化膜的膜狀物質(zhì)作為密封基板使用。在這種情況下，由于可以在元件上直接形成膜狀密封基板，所以無須設(shè)置透明粘接劑層。
圖5是表示將圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路連接在上述有機(jī)EL元件上的狀態(tài)的俯視圖。
具體地說，驅(qū)動(dòng)IC芯片31分別由驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL面板的圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)IC芯片和垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)IC芯片構(gòu)成。搭載在圖5下側(cè)的驅(qū)動(dòng)電路基板32上的五個(gè)IC芯片31是垂直掃描信號(hào)側(cè)的驅(qū)動(dòng)IC芯片，搭載在左邊的驅(qū)動(dòng)電路基板33上的十個(gè)IC芯片31是圖像信號(hào)側(cè)的驅(qū)動(dòng)IC芯片。驅(qū)動(dòng)電路基板32和33在通過卷帶自動(dòng)結(jié)合法(TABTapeAutomatic Bonding)安裝的驅(qū)動(dòng)用IC芯片31的卷帶載體組件(TapeCarrier package)中，被分割成圖5那樣的圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路用和掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)用的兩部分。
通過搭載在這些驅(qū)動(dòng)電路基板32和33上的各個(gè)IC芯片31，在規(guī)定的定時(shí)將圖像信號(hào)和垂直掃描信號(hào)施加在上述有機(jī)EL元件上，生成在各有機(jī)EL元件上顯示的圖像。電源電路基板34提供驅(qū)動(dòng)電壓。
此外，端子組是在以搭載有集成電路芯片31的卷帶載體組件TCP的單位中，將多根各掃描電路連接用端子35和圖像信號(hào)電路連接用端子36各自的引出配線部匯總在一起。從各組的陣列部到外部連接端子部的引出配線隨靠近兩端并傾斜。這是為了使有機(jī)EL面板的端子35和36與組件TCP的排列間距和各驅(qū)動(dòng)電路基板32和33中的連接端子間距一致。
使基板16和基板17重合后密封，通過將上下基板切斷組裝成此有機(jī)EL面板。然后在本發(fā)明的有機(jī)EL面板的制造中，如果是小尺寸的話，為了提高生產(chǎn)能力，在一塊玻璃基板上同時(shí)加工多個(gè)器件后再分割，如果是大尺寸的話，為了提高制造設(shè)備的共用性，對(duì)于無論什么品種都加工成標(biāo)準(zhǔn)大小的玻璃基板，然后減小到適合各品種的尺寸，在各種情況下都經(jīng)過一次工序后，切斷玻璃。
通過以上方法，根據(jù)本發(fā)明可以得到具有高的發(fā)光效率，使驅(qū)動(dòng)電壓降低的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件、以及使用其的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置。
此外，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，本發(fā)明的構(gòu)成方面的變更有各種可能，在權(quán)利要求的解釋時(shí)應(yīng)該是最寬范圍的解釋。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，包括陽極、陰極、配置在所述陽極與所述陰極之間的發(fā)光層、配置在所述發(fā)光層與所述陽極之間的至少三個(gè)有機(jī)層，其特征在于所述有機(jī)層中設(shè)置在所述陽極側(cè)的第一有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)的能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(A)|和與所述第一有機(jī)層的所述陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第二有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)的能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(B)|存在|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|的關(guān)系，與所述第二有機(jī)層的所述陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第三有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)的能級(jí)HOMO(C)和所述第二有機(jī)層的LUMO(B)之差的絕對(duì)值|HOMO(C)-LUMO(B)|存在|HOMO(C)-LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，其特征在于所述第一有機(jī)層和所述第三有機(jī)層的至少任一個(gè)由三級(jí)芳胺類材料形成。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，其特征在于所述第二有機(jī)層由下示的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物形成。[結(jié)構(gòu)式1] (其中，Ar表示芳基，R表示氫、碳數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基、或F、Cl、Br、I或CN。)
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，其特征在于所述第二有機(jī)層由下示的結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜[9，10]苯并菲衍生物形成。[結(jié)構(gòu)式2] (其中，R表示氫、碳數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基、或F、Cl、Br、I或CN。)
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，其特征在于所述第一有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)的能級(jí)的絕對(duì)值|HOMO(A)|和所述第二有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)的能級(jí)的絕對(duì)值|HOMO(B)|存在|HOMO(A)|＜|HOMO(B)|的關(guān)系。
6.如權(quán)利要求5所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，其特征在于所述第一有機(jī)層和所述第三有機(jī)層的至少任一個(gè)由三級(jí)芳胺類材料形成。
7.如權(quán)利要求5所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，其特征在于所述第二有機(jī)層由下示的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物形成。[結(jié)構(gòu)式1] (其中，Ar表示芳基，R表示氫、碳數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基、或F、Cl、Br、I或CN。)
8.如權(quán)利要求5所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件，其特征在于所述第二有機(jī)層由下示的結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜[9，10]苯并菲衍生物形成。[結(jié)構(gòu)式2] (其中，R表示氫、碳數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基、或F、Cl、Br、I或CN。)
9.一種底發(fā)射型有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，包括具有在陽極和陰極中夾持的元件結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件；和設(shè)置有用于將與每個(gè)顯示像素對(duì)應(yīng)的顯示信號(hào)供給到所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板，該有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置將所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件配置在有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板上，將所述陰極和所述陽極中設(shè)置在所述基板側(cè)的電極作為透明電極，其特征在于所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件包括所述陽極、所述陰極、配置在所述陽極與所述陰極之間的發(fā)光層、配置在所述發(fā)光層與所述陽極之間的至少三層有機(jī)層，所述有機(jī)層中設(shè)置在所述陽極側(cè)的第一有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(A)|和與所述第一有機(jī)層的所述陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第二有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(B)|存在|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|的關(guān)系，與所述第二有機(jī)層的所述陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第三有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)的能級(jí)HOMO(C)與所述第二有機(jī)層的LUMO(B)之差的絕對(duì)值|HOMO(C)-LUMO(B)|存在|HOMO(C)-LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系。
10.如權(quán)利要求9所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，其特征在于所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件是發(fā)出白色光的元件，在所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件與所述基板之間配置有濾色器。
11.如權(quán)利要求9所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，其特征在于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板設(shè)置有圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)由該圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，圖像信號(hào)施加在所述有機(jī)EL元件上，經(jīng)由該垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，通過將垂直掃描信號(hào)在規(guī)定定時(shí)施加在所述有機(jī)EL元件上，生成在各有機(jī)EL元件上顯示的圖像。
12.一種頂發(fā)射型有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，包括具有在陽極和陰極中夾持的元件結(jié)構(gòu)的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件；設(shè)置有用于將與每個(gè)顯示像素對(duì)應(yīng)的顯示信號(hào)供給到所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板；和與該有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板相對(duì)設(shè)置的透明的密封基板，該有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置將所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件配置在所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板與所述密封基板之間，將所述陰極和所述陽極中設(shè)置在所述密封基板側(cè)的電極作為透明電極，其特征在于所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件包括所述陽極、所述陰極、配置在所述陽極與所述陰極之間的發(fā)光層、配置在所述發(fā)光層與所述陽極之間的至少三層有機(jī)層，所述有機(jī)層中設(shè)置在所述陽極側(cè)的第一有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(A)|和與所述第一有機(jī)層的所述陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第二有機(jī)層的分子最低空軌道(LUMO)能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(B)|存在|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|的關(guān)系，與所述第二有機(jī)層的所述陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第三有機(jī)層的分子最高占有軌道(HOMO)能級(jí)HOMO(C)與所述第二有機(jī)層的LUMO(B)之差的絕對(duì)值|HOMO(C)-LUMO(B)|存在|HOMO(C)-LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系。
13.如權(quán)利要求12所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，其特征在于所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件是發(fā)出白色光的元件，在所述有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件與所述密封基板之間配置有濾色器。
14.如權(quán)利要求12所述的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，其特征在于所述有源矩陣驅(qū)動(dòng)基板設(shè)置有圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)由該圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，圖像信號(hào)施加在所述有機(jī)EL元件上，經(jīng)由該垂直掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，通過將垂直掃描信號(hào)在規(guī)定定時(shí)施加在所述有機(jī)EL元件上，生成在各有機(jī)EL元件上顯示的圖像。
全文摘要
本發(fā)明是用于得到一種具有高的發(fā)光效率，可以使驅(qū)動(dòng)電壓降低的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光元件和使用其的有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光顯示裝置，其特征在于包括陽極、陰極、配置在陽極與陰極之間的發(fā)光層、配置在發(fā)光層與陽極之間的至少三層有機(jī)層，有機(jī)層中設(shè)置在陽極側(cè)的第一有機(jī)層(1)的分子最低空軌道的能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(A)|和第一有機(jī)層(1)的與陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第二有機(jī)層(2)的分子最低空軌道的能級(jí)的絕對(duì)值|LUMO(B)|存在|LUMO(A)|＜|LUMO(B)|的關(guān)系，第二有機(jī)層(2)的與陰極側(cè)鄰接設(shè)置的第三有機(jī)層(3)的分子最高占有軌道的能級(jí)HOMO(C)與第二有機(jī)層(2)的LUMO(B)之差的絕對(duì)值|HOMO(C)－LUMO(B)|存在|HOMO(C)－LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系。
文檔編號(hào)H01L51/54GK1956236SQ20061014249
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者西村和樹, 浜田祐次, 中井正也 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社