发光器件和电器制造技术

提供了一种明亮的并具有低功耗和高可靠性的发光器件。电连接到电流控制ＴＦＴ １０２的三重态ＥＬ元件２０３，被提供在象素部分２０１中。用于三重态ＥＬ元件２０３的发光材料的特点是由三重态激发获得ＥＬ，并在比现有技术低的工作电压下呈现高的发光效率。因此，能够在低的工作电压下运行，从而能够获得明亮的并具有低功耗和高可靠性的发光器件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到发光器件，它包括其中由能够产生电致发光(以下缩写为EL)的发光材料制成的薄膜(以下称为EL膜)夹在一对电极之间的元件(以下称为EL元件)。顺便说一下，在本说明书中，利用单重态激发获得EL的发光材料的EL元件，被称为单重态EL元件，而利用三重态激发获得EL的发光材料的EL元件，被称为三重态EL元件。近年来，已经开发了使用有机EL膜作为发光层的EL元件，并提出了使用各种有机EL膜的EL元件。已经试图借助于使用这种EL元件作为发光元件来实现平板显示器。作为使用EL元件的发光器件，已知有无源矩阵型和有源矩阵型。无源矩阵型是一种采用由条形阳极和阴极被制作成彼此以直角交叉而EL膜被夹在其间的结构构成的EL元件的发光器件。有源矩阵是一种系统，其中为每个象素提供一个半导体元件，且EL元件的阳极和阴极之一被连接到此半导体元件，使流过EL元件的电流受到半导体元件的控制。然而，在无源矩阵型发光器件和有源矩阵型发光器件二者中，由于EL元件的发光性能受到EL膜本身的物理性质的巨大影响，故明亮的具有高可靠性的EL元件的开发归根到底就是发光材料的开发。虽然开发了从低分子材料到高分子材料的各种各样的发光材料，但发光效率的理论上限一直是一个问题。特别是对于内量子效率，已经认为单重态激发的产生效率对三重态激发的产生效率的比率是1∶3，且仅仅单重态激发对发光有贡献(荧光发射)。于是，即使所有的载流子(电子和空穴)被复合，也只有总体的25％对发光有贡献，而若向元件外部的提取效率为20％，则外量子效率总共为5％。亦即，根据计算，仅仅5％的消耗能量能够被提取。然而，最近提出了一种利用三重态激发而发光(磷光发射)的材料，其高的发光效率吸引了公众注意。作为使用三重态激发且改进了外量子效率的例子，有下列报道。(1)T.Tsutsui,C.Adachi,S.Saito,PhotochemicalProcesses in Organized Molecular System,ed.K.Honda,(Elsevier Sci.Pub.,Tokyo,1991)p.437。(2)M.A.Baldo,D.F.O’Brien,Y.You,A.Shoustikov,S.Sibley,M.E.Thompson,S.R.Forrest,Nature395(1998)p.151。(3)M.A.Baldo,S.Lamansky,P.E.Burrows,M.E.Thompson,S.R.Forrest,Appl.Phys.Lett.,75(1999)p.4。(4)T.Tsutsui,M.-J.Yang,M.Yahiro,K.Nakamura,T.Watanabe,T.Tsuji,Y.Fukuda,T.Wakimoto,S.Mayaguchi,Jpn.Appl.Phys.,38(12B)(1999)L1502。上述论文提出的发光材料是一些例子，其中借助于从三重态激发获得磷光而改进了外量子效率。本专利技术的目的是利用具有高发光效率的EL元件，来提供一种明亮的功耗低的发光器件。本专利技术的另一目的是利用此发光器件，来提供一种具有明亮显示部分和低功耗的电器。本专利技术的再一目的是利用本专利技术的发光器件作为光源(典型为后照光)，来提供一种功耗低的电器。本专利技术的发光器件的特征是，三重态EL元件被电连接到半导体元件并受到控制。亦即，本专利技术的特征是，利用三重态EL元件作为有源矩阵型发光器件中的发光元件。可以采用场效应晶体管(FET)，最好是薄膜晶体管(TFT)作为半导体元件。首先来描述本专利技术的工艺。当在EL元件的阳极与阴极之间施加一电压时，载流子(电子或空穴)被注入到EL膜中，并由于复合而产生发光。于是在流过EL元件的电流密度与发光亮度之间得到比例关系。顺便说一下，在本说明书中，施加到EL元件的电压被称为EL元件的工作电压。图3的曲线示意地示出了这一关系。图3示出了流过EL元件的电流密度与发光亮度之间的关系。参考号301表示采用单重态激发的常规EL元件(单重态EL元件)的特性；而302表示采用三重态激发的EL元件(三重态EL元件)的特性。301所示的单重态EL元件的特性是，虽然当电流密度低时得到了比例关系(线性关系)，但当电流密度升高时，斜率变小。亦即，即使提高电流密度，发光亮度也变得难以提高到某一点以上。在302所示的三重态EL元件的特性的情况下，这一倾向是明显的。当电流密度低时，它具有比例关系，相对于发光亮度，其斜率比单重态EL元件大。然而，当电流密度提高时，斜率变得极端小，且出现即使提高电流密度也难以改变发光亮度的情况。从图3的曲线可以理解，虽然当三重态EL元件在小电流密度工作区内发光时其发光亮度几倍于单重态EL元件的发光亮度，但在大电流密度的工作区内，其发光亮度变得几乎与单重态EL元件的发光亮度相等。图4示出了EL元件的工作电压与其发光效率之间的关系。参考号401表示单重态EL的特性；而402表示三重态EL元件的特性。工作电压“a”表示单重态EL元件的发光效率最高时的工作电压(8-12V)，而工作电压“b”表示三重态EL元件的发光效率最高时的工作电压(3-5V)。此时，如图4的曲线所示，三重态EL元件的特点是当工作电压低于单重态EL元件时，其发光效率变得最高。亦即，在低电流密度的工作区中，三重态EL元件显现比单重态EL元件更高的发光效率。这与图3的曲线不矛盾，在图3曲线中，在低电流密度工作区中，三重态EL元件显现比单重态EL元件更高的发光亮度。此处，可以从图3和4曲线所示的三重态EL元件的特性，示意地推导出图5和6中的关系。图5的曲线示出了三重态EL元件中的功耗与发光效率之间的关系，从而可以理解，在高功耗的工作区中，发光效率变低。图6的曲线示出了三重态EL元件中的功耗与发光亮度之间的关系，从而可以理解，在高功耗的工作区中，发光亮度的提高速率变低。从上面所述，本专利技术人认为使三重态EL元件在低电流密度工作区中，亦即在低工作电压的工作区中发光是可取的。此处，无源矩阵型发光器件的驱动原理成了问题。在无源矩阵型发光器件的情况下，由于仅仅一个被选定的象素发光，故用象素数目除一个帧周期(通常为1/60秒)得到的时间就成为发光时间。亦即，随着象素数目增大且精度提高，每个象素的发光时间变短。于是，为了能够得到明亮而高精细的图象显示，就要提高每个象素的发光亮度，从而必须使高密度电流瞬时流动。因此，在三重态EL元件被用于无源型发光器件的情况下，在图3中的大电流密度工作区中，亦即，利用高于图4中工作电压“b”的工作电压，使之发光，并在发光效率低的工作区中进行发光。因此，为了得到高的发光亮度，必须流动更大的电流，其结果是功耗增大且EL膜退化。从上面所述，本专利技术人认为无源矩阵型发光器件对于三重态EL元件的发光是有缺点的，并发现有源矩阵型发光器件最适合于三重态EL元件。这是因为能够用有源矩阵型发光器件中的半导体元件来控制发光时间，致使能够大幅度抑制流过三重态EL元件的电流的密度。因此，本专利技术人认为本专利技术的创新性在于，考虑到三重态EL元件的电学特性，三重态EL元件与有源矩阵型发光器件被组合成为最适合的发光器件。在使用根据本专利技术的三重态EL元件的有源矩阵型发光器件中，当EL元件的工作电压低时，获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包含： 采用其中由三重态激发得到电致发光的发光材料的电致发光元件；以及 电连接到电致发光元件的半导体元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，犬饲和隆，
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：JP[日本]