发光元件、电子设备和照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及发光元件、电子设备和照明装置。所揭示的是一种具有良好载流子平衡的发光元件，及其不需要形成异质结构的制造方法。该发光元件包括在阳极和阴极之间含有作为主要成分(基材)的第一有机化合物的有机化合物膜，其中该有机化合物膜设置成与阳极和阴极接触。该有机化合物膜还包括添加发光物质的发光区域，包括添加空穴捕获物质的空穴传输区域、和/或添加电子捕获物质的电子传输区域。该空穴传输区域位于发光区域和阳极之间，而电子传输区域位于发光区域和阴极之间。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为“2009年5月7日”、申请号为“201310135224.9”、题为“发光元件、电子设备和照明装置”的专利技术专利申请的分案申请；而申请号为“201310135224.9”的专利技术专利申请是申请日为“2009年5月7日”、申请号为“200980118331.2”、题为“发光元件、发光装置和电子设备”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及采用电致发光的发光元件。本专利技术还涉及各自具有发光元件的发光装置和电子设备。
技术介绍
近年来，已经对利用电致发光(EL)的发光元件进行了广泛研究和开发。在这种发光元件的基本结构中，将发光物质夹在一对电极之间。通过向这种元件施加电压，可获得来自发光物质的发光。因为这种发光元件是自发光型，所以具有优于液晶显示器的优点：像素的可见性高且无需背光。因此，发光元件被认为适于用作平板显示元件。此外，此类发光元件还具有可被制造成厚度薄且重量轻的元件、并且还具有极高的响应速度的优点。另外，因为这种发光元件可以形成为膜状，所以能容易地获得面发光。该特征难以利用以白炽灯泡和LED为代表的点光源或以荧光灯为代表的线光源实现。因此，此类发光元件作为能够应用于照明装置等面光源的利用价值也很高。利用电致发光的发光元件是根据发光材料是有机化合物还是无机化合物来大致分类的。在发光物质是有机化合物的情况下，通过向发光元件施加电压，电子和空穴从一对电极注入到包含发光有机化合物的层，由此电流流过。然后载流子(电子和空穴)重新结合，从而将发光有机化合物置于激发态。发光有机化合物从激发态返回基态，从而发射光。使用发光有机化合物的这种发光元件被通称为有机EL元件。注意，有机化合物的激发态可具有两种类型：单重激发态和三重激发态，并且从单重激发态发射的光被称为荧光，而从三重激发态发射的光被称为磷光。提出其中堆叠多层不同有机化合物的异质结构已带来了此类发光元件的重大进展(参见非专利文献1)。那是因为采用异质结构增加了载流子重新结合效率并且改进了发射效率。然后，提出了其中发光层在空穴传输层和电子传输层之间形成的双异质结构。基于双异质结构的元件架构现在是主流。此外，通过增加堆叠层的数量，近来作了改善使用期限的尝试。例如，在专利文献1中，通过提供除电子传输层之外使电子传输减速的层来尝试延长使用期限。[专利文献1]日本已公开专利申请No.2006-66890。[非专利文献1]C.W.Tang和S.A.Vanslyke，应用物理快报，第51卷，No.12,913-915,1987。[非专利文献2]C.Adachi等人，日本应用物理杂志，第27卷，L269-L271,1988。
技术实现思路
考虑有机EL元件的发射原理，载流子重新结合效率的提高能够改进发射效率。此外，因为重新结合平衡(载流子平衡)随时间的变化导致发射效率随时间变化，所以抑制载流子平衡随时间的变化导致使用期限延长。如
技术介绍
中所述的需要异质结构的原因是使用单种物质难以制造具有高载流子重新结合效率(即空穴传输与电子传输之间有良好的载流子平衡)、或者具有不轻易随时间改变的载流子平衡的发光元件。因此，通过使异质结构复杂化，作出了改进发射效率和使用期限两者的尝试。然而，另一方面，异质结构复杂导致制造元件的工艺复杂化，并且不利地影响制造成本和产量。例如，在通过真空蒸镀方法制造具有复杂多层架构的有机EL元件时，衬底需要被转移穿过多个腔室来形成许多层，这抬高了制造成本(尤其是制造装置的成本)。此外，哪怕这些层之一有缺陷，整个元件也就有缺陷了，这使产量大大减少。如上所述，异质结构的复杂性不利地影响制造成本和产量，因此是目前妨碍有机EL元件的实际应用的主要因素。此外，从材料研发的观点看，明确的研发指南是模糊的，因为异质结构中材料可能组合的数量变得庞大。例如，即使研发了对改进具有红色发光层的发光元件的效率和使用期限高度有效的电子传输层，该电子传输层通过施加于其发光层的发射色彩不同于红色的发光元件(例如蓝色发光元件)也具有引起使用期限显著缩短的不利影响。也就是说，尽管通过采用异质结构可确保一定程度的发射效率，取决于所采用的异质结构，使用期限也可延长或急剧缩短。该现象的原因是极难阐明的。因此，目前这种现象倾向于简单地归因于材料的亲合性，并且阻碍了材料研发策略的构建。可以说，以上问题是因依赖于异质结构的设备研发属性的传统策略导致的不利影响。因此，在本专利技术一实施例中，具有好的载流子平衡的发光元件是在没有形成异质结构的情况下制造的。因此，提供了能容易地制造的具有高发射效率的发光元件。此外，在本专利技术的该实施例中，在不形成异质结构的情况下制造其中载流子平衡随时间的变化小的发光元件。因此，提供了能容易地制造的具有长使用期限的发光元件。此外，通过使用本专利技术一实施例的发光元件，提供具有低功耗和长使用期限的发光装置。另外，提供具有长使用期限的电子设备。许多有机化合物使空穴和电子能以薄膜状态在其中流动，且由此是固有双极的。换言之，在许多情形中，甚至称为空穴传输材料的材料能使电子流过，而甚至称为电子传输材料的材料能使空穴流过。然而，在有机化合物中，因为空穴传输能力和电子传输能力在不同水平上，所以空穴与电子之间的载流子平衡难以用单种材料达到。然而，作为密集研究的结果，专利技术人已经发现即使在包含单种物质的单个膜的情况下，通过将载流子捕获物质添加到该膜的适当位置也可改进载流子平衡。专利技术人还发现，在通过应用如下所述的元件结构而不形成异质结构的情况下，此发现可用来解决上述问题。本专利技术一实施例是一种包括在阳极和阴极之间含有第一有机化合物的有机化合物膜的发光元件。该有机化合物膜被设置成与阳极和阴极接触。该有机化合物膜包括添加了发光物质的发光区域和添加空穴捕获物质的空穴传输区域。该空穴传输区域位于发光区域与阳极之间。此外，本专利技术一实施例是一种包括在阳极和阴极之间含有第一有机化合物的有机化合物膜的发光元件。该有机化合物膜被设置成与阳极和阴极接触。该有机化合物膜包括添加发光物质的发光区域和添加电子捕获物质的电子传输区域。该电子传输区域位于发光区域与阴极之间。此外，本专利技术一实施例是一种包括在阳极和阴极之间含有第一有机化合物的有机化合物膜的发光元件。该有机化合物膜被设置成与阳极和阴极接触。该有机化合物膜包括添加发光物质的发光区域、添加空穴捕获物质的空穴传输区域、以及添加电子捕获物质的电子传输区域。该空穴传输区域位于发光区域与阳极之间。该电子传输区域位于发光区域与阴极之间。注意，在以上结构中，为了使空穴捕获物质可有效地捕获空穴，优选空穴捕获物质的HOMO(最高已占分子轨道)能级比第一有机化合物的HOMO能级高0.2eV或以上。此外，为了使电子捕获物质可有效地捕获电子，优选电子捕获物质的LUMO能级比第一有机化合物的LUMO能级低0.2eV或以上。在此，尽管上述发光元件具有其中包括第一有机化合物的有机化合物膜中的载流子平衡得到改进的结构，但载流子从电极向有机化合物膜的注入在使发光元件能更有效地发光中还是重要的。从电极的该注入的平衡就使用期限而言也是重要的，因为载流子平衡随时间的改变导致辉度衰变。因此，在上述发光元件中，优选将受电子物质添加到有机化合物膜与阳极接触的一个区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件，包括：在阳极和阴极之间的包含第一有机化合物的有机化合物膜，其中所述有机化合物膜设置为与所述阳极和阴极接触，其中所述有机化合物膜包括：添加有发光物质的发光区域；以及与所述阳极接触的第一电荷生成区域，其中所述第一电荷生成区域包括；供电子物质被添加到所述第一有机化合物中的N型区域，以及添加有受电子物质的P型区域，以及其中所述N型区域接触于所述阳极。

【技术特征摘要】
2008.05.16 JP 2008-130215;2008.07.31 JP 2008-198721.一种发光元件，包括：在阳极和阴极之间的包含第一有机化合物的有机化合物膜，其中所述有机化合物膜设置为与所述阳极和阴极接触，其中所述有机化合物膜包括：添加有发光物质的发光区域；以及与所述阳极接触的第一电荷生成区域，其中所述第一电荷生成区域包括；供电子物质被添加到所述第一有机化合物中的N型区域，以及添加有受电子物质的P型区域，以及其中所述N型区域接触于所述阳极。2.如权利要求1所述的发光元件，其中所述发光物质为磷光化合物。3.如权利要求1所述的发光元件，其中所述供电子物质包括碱金属、碱土金属或稀有金属。4.如权利要求1所述的发光元件，其中所述受电子物质从氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼中选择。5.如权利要求1所述的发光元件，其中所述发光元件包括空穴捕获物质被添加到所述有机化合物膜中的空穴传输区域，其中所述空穴传输区域位于所述第一电荷产生区域和所述发光区域之间，以及其中所述空穴捕获物质的HOMO能级比所述第一有机化合物的
\tHOMO能级高0.2eV以上。6.如权利要求1所述的发光元件，其中所述发光元件包括电子捕获物质被添加到所述有机化合物膜中的电子传输区域，其中所述电子传输区域位于所述发光区域和所述阳极之间，以及其中所述电子捕获物质的LUMO能级比所述第一有机化合物的LUMO能级低...

【专利技术属性】
技术研发人员：濑尾哲史，大泽信晴，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP