專利名稱：發(fā)光元件和發(fā)光器件以及發(fā)光元件的制備方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種場致發(fā)光元件和一種配有該發(fā)光元件的發(fā)光器件。本發(fā)明還涉及一種制造發(fā)光元件的方法。
2.相關(guān)技術(shù)的描述近年來，對于使用發(fā)光有機(jī)化合物的發(fā)光元件的研究和開發(fā)活躍。在該發(fā)光元件的基本結(jié)構(gòu)中，包含發(fā)光有機(jī)化合物的層夾在一對電極之間。通過對該元件施加電壓，來自該電極對的電子和空穴被分別地注入包含發(fā)光有機(jī)化合物的層中，由此電流流通了。然后，這些載流子(電子和空穴)重新結(jié)合導(dǎo)致該發(fā)光有機(jī)化合物形成激發(fā)態(tài)并且從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)發(fā)光。由于這樣的機(jī)理，這樣的發(fā)光元件被認(rèn)為是電流激發(fā)的發(fā)光元件。注意，有機(jī)化合物的激發(fā)態(tài)可以是單線激發(fā)態(tài)或三重激發(fā)態(tài)。從單線激發(fā)態(tài)發(fā)射的光被稱為熒光，并且從三重激發(fā)態(tài)發(fā)射的光被稱為磷光。由于該發(fā)光元件是由有機(jī)薄膜制成的，例如，具有大約0.1μm的厚度，因此能夠?qū)⒃摪l(fā)光元件制得又薄又輕是該發(fā)光元件的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于載流子注入和光發(fā)射之間的時(shí)間間隔是大約1μsec或更少，所以極快的響應(yīng)速度是另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這些特征被認(rèn)為適合于平板顯示器元件。這樣的發(fā)光元件被制成薄膜狀。這樣，通過形成大面積的元件可以容易地實(shí)現(xiàn)表面發(fā)射。該特性幾乎不能在使用白熾燈為代表的點(diǎn)光源或LED或以日光燈為代表的線光源的情況下獲得。因此，上述發(fā)光元件作為用于照明等用途的面光源也具有很高的利用價(jià)值。如上所述，使用發(fā)光有機(jī)化合物的電流激發(fā)發(fā)光元件被期望應(yīng)用于發(fā)光器件和照明等。然而，還存在很多問題。其中一個(gè)問題是減少電力消耗。為了減少功耗，重要的是減少發(fā)光元件的激勵(lì)電壓。由于電流激發(fā)發(fā)光元件的發(fā)射強(qiáng)度取決于其中流過的電流的量，因此為了減小激勵(lì)電壓，有必要使大量的電流在低電壓下流動(dòng)。同時(shí)，作為發(fā)光元件的一種結(jié)構(gòu)，多量子阱結(jié)構(gòu)已經(jīng)被報(bào)導(dǎo)(參考文獻(xiàn)1Jingsong H，Kaixia Y，Shiyong L，and Hongjin J，Applied Physics Letters，第77卷，第12期，1750-1752，2000)。根據(jù)參考文獻(xiàn)1，認(rèn)為當(dāng)發(fā)光層具有多量子阱結(jié)構(gòu)時(shí)，則載流子能有效地重組并且發(fā)光效率提高了。一般地，發(fā)光元件形成于配有薄膜晶體管(以下簡稱為TFT)等的基質(zhì)之上。然而，制備TFT的工藝流程非常復(fù)雜，并且容易產(chǎn)生細(xì)微的外來雜質(zhì)；因此，很難除去產(chǎn)生的雜質(zhì)。當(dāng)在電極上殘留了細(xì)微外來雜質(zhì)的情況下，元件的膜厚度變得不均勻并且無法獲得好的發(fā)光性。此外，如參考文獻(xiàn)1所述，具有多量子阱結(jié)構(gòu)的層的厚度近似地為3nm厚。因此，在多量子阱結(jié)構(gòu)層含有細(xì)微外來雜質(zhì)的情況下，在多量子阱結(jié)構(gòu)中可能會有缺陷。換句話說，多量子阱結(jié)構(gòu)本身變得難以形成，并且可能無法獲得多量子阱結(jié)構(gòu)效應(yīng)。此外，就形成多量子阱結(jié)構(gòu)來說，主要使用汽相淀積法。通過控制蒸發(fā)源和基質(zhì)之間閘門的開/關(guān)，可以形成多量子阱結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)通過控制閘門的開/關(guān)形成多量子阱結(jié)構(gòu)時(shí)，需要花費(fèi)更多的時(shí)間形成膜，從而生產(chǎn)率會降低。
發(fā)明概述考慮到上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種具有高發(fā)光效率、較少缺陷并且激勵(lì)電壓較低的發(fā)光元件以及含有該發(fā)光元件的發(fā)光器件。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種比傳統(tǒng)方式更簡單的制備這種發(fā)光元件的方法。本發(fā)明人盡其所能地對此進(jìn)行了研究，并且由此發(fā)現(xiàn)可以通過制造一種含有復(fù)合材料的層和一種具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域的發(fā)光元件來解決該問題。本發(fā)明的一個(gè)方面的發(fā)光元件包括含有復(fù)合材料的層和置于一對電極之間的發(fā)光區(qū)域；其中含有復(fù)合材料的層包含有機(jī)化合物和無機(jī)化合物；發(fā)光區(qū)域包含高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料，并且其中所含高發(fā)光性材料的濃度高于所含高載流子傳輸性材料的濃度的發(fā)光區(qū)域和所含高載流子傳輸性材料的濃度高于所含高發(fā)光性材料的濃度的區(qū)域交替地層疊。此外，本發(fā)明的另一個(gè)方面的發(fā)光元件包括第一電極，在第一電極之上的含有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的第一層，在第一層之上的包括第一、第二和第三區(qū)域的第二層，其中第二區(qū)域形成于第一區(qū)域和第三區(qū)域之間，其中第二層包含高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料，其中高載流子傳輸性材料的濃度要高于在第一和第三區(qū)域中的高載流子傳輸性材料的濃度，并且在第二區(qū)域中高發(fā)光性材料的濃度要高于高載流子傳輸性材料的濃度。這里，“高發(fā)光性”意味著具有比高載流子傳輸性材料更高的量子產(chǎn)額，而“高載流子傳輸性”意味著具有比高發(fā)光性材料更高的遷移率。高發(fā)光性材料優(yōu)選具有高于30％的量子產(chǎn)額。在上述結(jié)構(gòu)中，高發(fā)光性材料的最高被占分子軌道能級要高于高載流子傳輸性材料的最高被占分子軌道能級，并且高發(fā)光性材料的最低空分子軌道能級低于高載流子傳輸性材料的最低空分子軌道能級。在上述結(jié)構(gòu)中，高發(fā)光性材料濃度高于高載流子傳輸性材料濃度的區(qū)域的厚度是20nm或更小，優(yōu)選是5nm或更小。此外，在上述結(jié)構(gòu)中，高載流子傳輸性材料濃度高的區(qū)域的厚度是20nm或更小，優(yōu)選是5nm或更小。發(fā)光元件包括含有復(fù)合材料的層和置于一對電極之間的發(fā)光區(qū)域；其中含有復(fù)合材料的層包含有機(jī)化合物和無機(jī)化合物；發(fā)光區(qū)域包含高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料，并且在該發(fā)光區(qū)域中，其中高發(fā)光性材料分散在高載流子傳輸性材料中的區(qū)域和其中所含高載流子傳輸性材料的濃度高于所含高發(fā)光性材料的濃度的區(qū)域是交替層疊的。在上述結(jié)構(gòu)中，高發(fā)光性材料的最高被占分子軌道能級要高于高載流子傳輸性材料的最高被占有分子軌道能級，并且高發(fā)光性材料的最低空分子軌道能級低于高載流子傳輸性材料的最低空分子軌道能級。在上述結(jié)構(gòu)中，其中高發(fā)光性材料分散于高載流子傳輸性材料中的區(qū)域的厚度是20nm或更小，優(yōu)選地是5nm或更小。此外，在上述結(jié)構(gòu)中，高載流子傳輸性材料的濃度高于高發(fā)光性材料的濃度的區(qū)域的厚度是20nm或更小，優(yōu)選地是5nm或更小。在上述結(jié)構(gòu)中，其中高發(fā)光性材料分散于高載流子傳輸性材料中的區(qū)域含有0.001wt％到50wt％，優(yōu)選0.03wt％到30wt％的高發(fā)光性材料。在上述結(jié)構(gòu)中，高發(fā)光性材料可以是任何一種發(fā)熒光的材料或發(fā)磷光的材料。注意，就發(fā)熒光的材料來說，高發(fā)光性材料的三重態(tài)能級優(yōu)選地低于高載流子傳輸性材料的三重態(tài)能級。在上述結(jié)構(gòu)中，高載流子傳輸性材料可以具有比空穴傳輸性更高的電子傳輸性；可供選擇地，高載流子傳輸性材料可以具有比電子傳輸性更高的空穴傳輸性。在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選使含有復(fù)合材料的層與一對電極相接觸。可供選擇地，可以提供兩個(gè)含有復(fù)合材料的層以使其分別地和一對電極中的任何一個(gè)相接觸。
此外，在上述結(jié)構(gòu)中，無機(jī)化合物是過渡金屬氧化物。具體講，可以使用二氧化鈦、氧化鋯、二氧化鉿、氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳、或氧化錸之一、或其混合物。在上述結(jié)構(gòu)中，有機(jī)化合物具有空穴傳輸性。具體講，有機(jī)化合物包含芳基胺骨架或咔唑骨架。此外，本發(fā)明包括一種具有上述發(fā)光元件的發(fā)光器件。在本說明書中的發(fā)光器件具有發(fā)光元件和用于控制發(fā)光元件發(fā)光的控制裝置。具體地，該發(fā)光器件包括圖像顯示器和光源(包括發(fā)光系統(tǒng))。另外，該發(fā)光器件包括所有的其中配備了諸如FPC(軟性印刷電路)(Flexible Printed Circuit)、TAB(帶狀自動(dòng)連接)帶(Tape Automated Bonding Tape)或TCP(帶式載體封裝)(Tape CarrierPackage)之類的連接器的發(fā)光器件的組件；其中TAB帶或TCP的端部配備了印刷電路板的組件；以及其中用COG(Chip On Glass)法將IC(集成電路)直接裝配到發(fā)光元件上的組件。此外，本發(fā)明將提供一種制造如上所述的發(fā)光元件的方法。因此，在一種根據(jù)本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法中，使用一種汽相淀積儀，其具有用于固定基質(zhì)的轉(zhuǎn)板(rotating plate)和用于固定與基質(zhì)相對的多個(gè)蒸發(fā)源的座；高發(fā)光性材料由第一蒸發(fā)源所容納；高載流子傳輸性材料由第二蒸發(fā)源所容納；通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)板來改變基質(zhì)和第一蒸發(fā)源之間的距離以及基質(zhì)和第二蒸發(fā)源之間的距離；并且在材料從第一蒸發(fā)源和第二蒸發(fā)源升華的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)板以便在基質(zhì)上形成含高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料的層。此外，在一種制造發(fā)光元件的方法中，使用一種汽相淀積儀，其具有用于保持基質(zhì)的座和用于保持與基質(zhì)相對的多個(gè)蒸發(fā)源的轉(zhuǎn)板；高發(fā)光性材料由第一蒸發(fā)源所容納；高載流子傳輸性材料由第二蒸發(fā)源所容納；通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)板來改變基質(zhì)和第一蒸發(fā)源之間的距離以及基質(zhì)和第二蒸發(fā)源之間的距離；并且在材料從第一蒸發(fā)源和第二蒸發(fā)源升華的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)板以便在基質(zhì)上形成包含高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料的層。在一種根據(jù)本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法中，使用一種汽相淀積儀，其具有一個(gè)用于保持基質(zhì)的座，另一個(gè)用于保持多個(gè)蒸發(fā)源的座，和一個(gè)具有開口的轉(zhuǎn)板；第一材料由第一蒸發(fā)源所容納；高載流子傳輸性材料由第二蒸發(fā)源所容納，通過旋轉(zhuǎn)具有開口的轉(zhuǎn)板來改變從第一蒸發(fā)源到達(dá)基質(zhì)的材料的量和從第二蒸發(fā)源到達(dá)基質(zhì)的材料的量；并且在材料從第一蒸發(fā)源和第二蒸發(fā)源升華的同時(shí)旋轉(zhuǎn)有開口的轉(zhuǎn)板，以使包含第一材料和高載流子傳輸性材料的層在基質(zhì)上形成。在一種根據(jù)本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法中，使用一種汽相淀積儀，其具有用于保持基質(zhì)的轉(zhuǎn)板和用于保持多個(gè)蒸發(fā)源的座；第一材料由第一蒸發(fā)源所容納；第二材料由第二蒸發(fā)源所容納；并且旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)板，由此當(dāng)?shù)谝徽舭l(fā)源和基質(zhì)之間的距離短于第二蒸發(fā)源和基質(zhì)之間的距離時(shí)，在基質(zhì)上形成所含高發(fā)光性的第一材料的濃度高于高載流子傳輸性的第二材料的區(qū)域，以及由此當(dāng)?shù)诙舭l(fā)源和基質(zhì)之間的距離短于第一蒸發(fā)源和基質(zhì)之間的距離時(shí)，在基質(zhì)上形成所含第二材料的濃度高于第一材料的濃度的區(qū)域；并且所含第一材料的濃度高于第二材料的濃度的區(qū)域和所含第二材料的濃度高于第一材料的濃度的區(qū)域是交替形成的。在一種根據(jù)本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法中，使用一種汽相淀積儀，其具有用于保持基質(zhì)的座和用于保持與基質(zhì)相對的多個(gè)蒸發(fā)源的轉(zhuǎn)板；第一材料由第一蒸發(fā)源所容納；第二材料由第二蒸發(fā)源所容納；并且旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)板由此當(dāng)?shù)谝徽舭l(fā)源和基質(zhì)之間的距離比第二蒸發(fā)源和基質(zhì)之間的距離更短時(shí)，其中含較高濃度的高發(fā)光性的第一材料的區(qū)域在基質(zhì)上形成，以及由此當(dāng)?shù)诙舭l(fā)源和基質(zhì)之間的距離比第一蒸發(fā)源和基質(zhì)之間的距離更短時(shí)，其中第二材料的濃度高于第一材料的濃度的區(qū)域在基質(zhì)上形成；并且所含第一材料的濃度高于第二材料的濃度的區(qū)域和所含第二材料的濃度高于第一材料的濃度的區(qū)域是交替形成的。在一種根據(jù)本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法中，使用一種汽相淀積儀，其具有一個(gè)用于保持基質(zhì)的座，另一個(gè)用于保持多個(gè)蒸發(fā)源的座，和一個(gè)具有開口的轉(zhuǎn)板；第一材料由第一蒸發(fā)源所容納；第二材料由第二蒸發(fā)源所容納；并且旋轉(zhuǎn)有開口的轉(zhuǎn)板，由此當(dāng)開口位置距離第一蒸發(fā)源比第二蒸發(fā)源更近時(shí)，其中具有高發(fā)光性的第一材料的濃度高于具有高載流子傳輸性的第二材料的濃度的區(qū)域在基質(zhì)上形成，以及由此當(dāng)開口位置距離第二蒸發(fā)源近比第一蒸發(fā)源更近時(shí)，其中第二材料的濃度高于第一材料濃度的區(qū)域在基質(zhì)上形成；并且所含第一材料的濃度高于第二材料的濃度的區(qū)域與所含第二材料的濃度高于第一材料的濃度的區(qū)域是交替形成的。本發(fā)明的發(fā)光元件包括具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域；因此，其發(fā)光效率高。此外，增加非發(fā)光區(qū)域的層的厚度。特別是，增加其中形成TFT等的基質(zhì)面上的層厚度；從而，具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域能夠在層上形成，在該層中由電極表面上的微小外界雜質(zhì)引起的不勻度減小。從而，能夠更充分地實(shí)現(xiàn)多量子阱結(jié)構(gòu)效應(yīng)；這樣，能夠得到具有高發(fā)光效率的發(fā)光元件。此外，增加非發(fā)光區(qū)域的層的厚度，從而能夠得到其中如電極之間短路等缺陷減少的發(fā)光元件。此外，隨著抑制激勵(lì)電壓的增加，可以增加非發(fā)光區(qū)域的層的厚度。因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光器件具有高發(fā)光效率、較少缺陷和低激勵(lì)電壓的發(fā)光元件，所以能夠獲得低功率耗和較少缺陷的發(fā)光器件。此外，因?yàn)橥瑐鹘y(tǒng)方法相比，本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法更容易形成多量子阱結(jié)構(gòu)；因而，可以通過使用根據(jù)本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法來提高通量。
附圖簡述

圖1A到1C是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖3A到3C是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖4A到4C是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖5A到5C是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖6A到6C是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖7A和7B是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光器件的圖。
圖8是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光器件的圖。
圖9A到9E是用于說明使用了本發(fā)明發(fā)光器件的電子器件的圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖11A和11B是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
圖12是用于說明本發(fā)明的一種制造發(fā)光元件的方法的圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的一種制造發(fā)光元件的方法的圖。
圖14是用于說明本發(fā)明的一種制造發(fā)光元件的方法的圖。
圖15是用于說明本發(fā)明制造發(fā)光元件的方法的圖。
圖16A和16B是用于說明本發(fā)明的一種發(fā)光元件的圖。
發(fā)明詳述將在下面參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述。本發(fā)明不限于下列描述。本發(fā)明可以用許多不同的方式來實(shí)施，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解本文公開的方式和細(xì)節(jié)可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)用多種方式進(jìn)行變換。應(yīng)當(dāng)注意的是本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為局限于下面實(shí)施方案的描述。
實(shí)施方案1在該實(shí)施方案中，將描述一種用于本發(fā)明發(fā)光元件的含有復(fù)合材料的層。用于本發(fā)明發(fā)光元件的含有復(fù)合材料的層包含有機(jī)化合物和無機(jī)化合物。含有復(fù)合材料的層中所包含的有機(jī)化合物優(yōu)選具有優(yōu)異的空穴傳輸性的物質(zhì)。特別是，可以使用具有芳基胺骨架的有機(jī)材料，如芳香族胺化合物(即含有苯環(huán)-氮鍵)，例如4，4′-二(N-{4-[N，N′-二(3-甲基苯基)氨基]苯基}N-苯基氨基)聯(lián)苯(縮寫為DNTPD)、4，4′-二[N-(4-二苯基氨基苯基)--N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫為DPAB)、N，N′-二(3-甲基苯基)-N，N′-二苯基-[1，1′-聯(lián)苯]-4，4′-二胺(縮寫為TPD)、4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫為a-NPD)、4，4′-二[N-(9，9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫為DFLDPBi)、4，4′-二[N-(4-聯(lián)苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫為BBPB)、1，5-二(二苯基氨基)萘(縮寫為DPAN)、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(縮寫為TDATA)和4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫為MTDATA)?？蛇x擇地，優(yōu)選使用具有咔唑骨架的有機(jī)材料，例如，可以使用的化合物有N-(2-萘基)咔唑(縮寫為NCz)、4，4′-二(N-咔唑基)聯(lián)苯(縮寫為CBP)、9，10-二[4-(N-咔唑基)苯基]蒽(縮寫為BCPA)、3，5-二[4-(N-咔唑基)苯基]聯(lián)苯(縮寫為BCPB)或1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(縮寫為TCPB)。注意，也可以使用其他材料，只要其傳輸空穴比電子容易。此外，作為在含有復(fù)合材料的層中所包含的無機(jī)化合物，優(yōu)選過渡金屬氧化物，具體而言，可以使用氧化鈦、氧化鋯、氧化鉿、氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳或氧化錸等。特別優(yōu)選氧化釩、氧化鉬、氧化鎢和氧化錸，因?yàn)槠渚哂懈唠娮咏邮苣芰?。在所有這些中，優(yōu)選氧化鉬，因?yàn)槠湓诃h(huán)境大氣下是穩(wěn)定的并且其容易處理。注意，在本發(fā)明的發(fā)光元件中的含有復(fù)合材料的層可以通過汽相淀積法制造。注意，氧化鉬很容易在真空中蒸發(fā)，所以就制造方法而言其是優(yōu)選的。用于本發(fā)明的復(fù)合材料有很高的傳導(dǎo)性，因?yàn)槠渲幸呀?jīng)產(chǎn)生了載流子；從而，發(fā)光元件能夠被低電壓驅(qū)動(dòng)。此外，即使在含有復(fù)合材料的層的厚度增加的情況下，也能夠抑制發(fā)光元件的激勵(lì)電壓的增加。因此，通過增加含有復(fù)合材料的層的膜厚度，可以減少在基質(zhì)上由于細(xì)微外來雜質(zhì)而引起的不勻度，因此可以在不勻度減少的平坦層上形成具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域。這樣，可以形成具有較少缺陷的多量子阱結(jié)構(gòu)，可以更有效地發(fā)揮多量子阱結(jié)構(gòu)效應(yīng)，并且可以得到具有高發(fā)光效率的發(fā)光元件。
此外，即使在含有復(fù)合材料的層的膜厚度增加的情況下，也能夠抑制發(fā)光元件的激勵(lì)電壓的增加。從而，即使在多量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光區(qū)域之上形成含有復(fù)合材料的層，也能夠抑制激勵(lì)電壓的增加。此外，當(dāng)在發(fā)光區(qū)域上部位置提供一層含有復(fù)合材料的層的情況下，即使另一電極由濺射等形成時(shí)，也能夠減小對發(fā)光區(qū)域的破壞。從而，即使在形成多量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)光區(qū)域后，也可以減少在后續(xù)的制造步驟中的損害，因此可以保護(hù)多量子阱結(jié)構(gòu)。另外，用于本發(fā)明發(fā)光元件的含有復(fù)合材料的層可以同電極形成歐姆接觸，并和電極有低接觸電阻。因此，可以在不考慮功函等的情況下來選擇電極材料。換句話說，電極材料可以從較寬范圍的材料中挑選。
實(shí)施方案2在該實(shí)施方案中，將描述在本發(fā)明發(fā)光元件中具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域。本發(fā)明發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域具有多量子阱結(jié)構(gòu)。具體講，將幾乎不結(jié)晶的高載流子傳輸材料(以下簡稱為主材料)和高發(fā)光性材料(以下簡稱為客材料)復(fù)合形成該結(jié)構(gòu)。作為高載流子傳輸性材料，可以使用，例如，硅化合物如四苯基硅烷或四(3-甲基苯基)硅烷，蒽衍生物如9，10-二苯基蒽或9，10-二(2-萘基)蒽，二蒽基衍生物如10，10′-二苯基9，9′-雙蒽，芘衍生物如1，3，6，8-四苯基芘，咔唑衍生物如4，4′-二(N-咔唑基)聯(lián)苯，唑衍生物如4，4′-二(5-甲基苯并惡唑-2-基)芪，芪衍生物如4，4′-二(2，2-二苯基乙基)聯(lián)苯?？蛇x擇地，可以使用高電子傳輸性材料，例如，典型的金屬配合物如三(8-羥基喹啉根)合鋁(縮寫為Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉根)合鋁(縮寫為Almq3)、二(10-羥基苯并[h]-羥基喹啉根)合鈹(縮寫為BeBq2)、二(2-甲基-8-羥基喹啉根)·(4-羥基-聯(lián)苯基)合鋁(縮寫為BAlq)、二[2-(2’-羥基苯基)苯并唑基]合鋅(縮寫為Zn(BOX)2)和二[2-(2’-羥基苯基)-苯并噻唑基]合鋅(縮寫為(Zn(BTZ)2)。此外，可以使用三唑衍生物如3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑，菲咯啉衍生物如紅菲繞啉或10-菲羅啉。作為一種選擇，可以使用聚合材料如聚(N-乙烯基咔唑)或聚(亞苯基亞乙烯基)。注意，高載流子傳輸性材料的HOMO(最高被占分子軌道)能級優(yōu)選低于高發(fā)光性材料的HOMO能級，并且高載流子傳輸性材料的LUMO(最低空分子軌道)能級優(yōu)選高于高發(fā)光性材料的LUMO能級。例如，高載流子傳輸性材料的HOMO能級優(yōu)選為從-5.3eV到-6.0eV，并且LUMO能級優(yōu)選為從-2.0eV到-2.6eV。作為高發(fā)光性材料，可以使用發(fā)熒光材料或發(fā)磷光材料。作為發(fā)光材料，具體講，可以使用香豆素衍生物如香豆素6或香豆素545T，喹吖啶酮衍生物如N，N′-二甲基喹吖啶酮，或吖啶酮衍生物如N，N′-二苯基喹吖啶酮、N-苯基吖啶酮或N-甲基吖啶酮，稠合的芳族化合物如紅熒烯、9，10-二苯基蒽或2，5，8，11-四-叔丁基苝，吡喃衍生物如4-二氰基亞甲基2-[對-(二甲基氨基)苯乙烯基]6-甲基-4H-吡喃，胺衍生物如4-(2，2-二苯基乙烯基)三苯基胺。作為發(fā)磷光物質(zhì)，可以使用銥配合物如雙{2-(4-甲苯基)吡啶}·乙酰丙酮酸根合銥(III)或雙{2(2′-苯并噻吩基)吡啶}·乙酰丙酮酸根合銥(III)。注意，高發(fā)光性材料的HOMO(最高被占分子軌道)能級優(yōu)選高于高載流子傳輸性材料的HOMO能級，并且高發(fā)光材料的LUMO(最低空分子軌道)能級優(yōu)選低于高載流子傳輸性材料的LUMO能級。將高發(fā)光性材料加入高載流子傳輸性材料中從而形成發(fā)光區(qū)域。本發(fā)明發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域具有多量子阱結(jié)構(gòu)，其中高載流子傳輸性材料濃度高于高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域和高發(fā)光性材料分散在高載流子傳輸性材料中的區(qū)域是交替層疊的。換句話說，高發(fā)光性材料的濃度在該結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)周期性變化。具體講，在高發(fā)光性材料分散于高載流子傳輸性材料中的區(qū)域，將高發(fā)光性材料按0.001wt％到50wt％，優(yōu)選0.03wt％到30wt％的比例加入。注意，高載流子傳輸性材料濃度高于高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域和高發(fā)光性材料分散在高載流子傳輸性材料中的區(qū)域是交替層疊的。各區(qū)域厚度優(yōu)選為20nm或更小，更優(yōu)選為5nm或更小?？蛇x擇地，盡管將高發(fā)光性材料分散在高載流子傳輸性材料中，但是可以形成高發(fā)光性材料濃度高于高載流子傳輸性材料濃度的區(qū)域。具體講，可以使用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中高發(fā)光性材料濃度高于高載流子傳輸性材料濃度的區(qū)域，與高載流子傳輸性材料濃度高于高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域交替層疊。同樣在這種情況下，高發(fā)光性材料的濃度在該結(jié)構(gòu)中也呈周期性的變化。所含高載流子傳輸性材料的濃度高于高發(fā)光性材料的濃度的區(qū)域和所含高發(fā)光性材料的濃度高于高載流子傳輸性材料的濃度的區(qū)域交替層疊。每一區(qū)域的厚度優(yōu)選為20nm或更小，更優(yōu)選為5nm或更小。本文中，作為高載流子傳輸性材料和高發(fā)光性材料的結(jié)合使用，高發(fā)光性材料的HOMO(最高被占分子軌道)能級優(yōu)選高于高載流子傳輸性材料的HOMO能級，并且高發(fā)光材料的LUMO(最低空分子軌道)能級優(yōu)選低于高載流子傳輸性材料的LUMO能級是必要的。當(dāng)滿足這種條件時(shí)，可以形成多量子阱結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)發(fā)磷光材料作為高發(fā)光性材料使用時(shí)，發(fā)磷光材料的三重態(tài)能級需要低于高載流子傳輸性材料的三重態(tài)能級。此外，優(yōu)選高載流子傳輸性材料的發(fā)射光波長區(qū)域同高發(fā)光性材料的吸收波長區(qū)域相重疊。尤其當(dāng)高載流子傳輸性材料的發(fā)射光波長區(qū)域同高發(fā)光性材料的吸收波長區(qū)域重疊大時(shí)，從高載流子傳輸性材料向高發(fā)光性材料傳遞能量更有效率，其是優(yōu)選的。
實(shí)施方案3參考圖12到15，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種汽相淀積儀和用該汽相淀積儀制造具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域的方法。
在該實(shí)施方案使用的汽相淀積儀中，具有一個(gè)處理室1001，在其中物體被汽相淀積，和一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)室1002。使物體穿過轉(zhuǎn)運(yùn)室1002而被轉(zhuǎn)運(yùn)到處理室1001。轉(zhuǎn)運(yùn)室1002配有一個(gè)臂1003用于運(yùn)送物體(圖15)。如圖12所示，在處理室1001中，提供了一個(gè)用于固定物體的座，一個(gè)充滿了第一材料的蒸發(fā)源1011a，和一個(gè)充滿了第二材料的蒸發(fā)源1011b。在圖12中，承載物體的座包括第一轉(zhuǎn)板1012，其繞軸1013旋轉(zhuǎn)，和配備在第一轉(zhuǎn)板1012上的多個(gè)第二轉(zhuǎn)板1014a到1014d。第二轉(zhuǎn)板1014a到1014d獨(dú)立地繞軸旋轉(zhuǎn)，所述軸是與軸1013分開來為每個(gè)第二轉(zhuǎn)板提供的。將物體1015a到1015d配置于第二轉(zhuǎn)板1014a到1014d上。在圖12中，物體1015a被承放在第二轉(zhuǎn)板1014a上，物體1015b被承放在第二轉(zhuǎn)板1014b上，物體1015c被承放在轉(zhuǎn)板1014c上，物體1015d被承放在第二轉(zhuǎn)板1014d上。如下形成發(fā)光區(qū)域。首先，通過加熱使裝在蒸發(fā)源1011a和1011b中的材料升華。然后，使承放物體的第一轉(zhuǎn)板1012和第二轉(zhuǎn)板1014a到1014d旋轉(zhuǎn)。如圖12所示，當(dāng)物體1015a和蒸發(fā)源1011a之間的距離小于物體1015a和蒸發(fā)源1011b之間的距離時(shí)，每種材料沉積在物體1015a上以使第一材料的濃度高于第二材料的濃度。另一方面，當(dāng)物體1015c和蒸發(fā)源1011b之間的距離小于物體1015c和蒸發(fā)源1011a之間的距離時(shí)，每種材料沉積在物體1015c上以使第二材料的濃度高于第一材料的濃度。接著，如果通過轉(zhuǎn)動(dòng)第一轉(zhuǎn)板1012來改變第二轉(zhuǎn)板1014a在處理室1001內(nèi)的位置，則將物體1015a置于圖12的第二轉(zhuǎn)板1014c的位置，并且物體1015a和蒸發(fā)源1011b之間的距離變得小于物體1015a和蒸發(fā)源1011a之間的距離。在這種情況下，每種材料沉積在物體1015a上以使第二材料的濃度高于第一材料的濃度。用這樣的方式，通過改變物體1015a至1015d相對于蒸發(fā)源1011a和1011b的位置，可以在物體1015a至1015d上形成發(fā)光區(qū)域，該發(fā)光區(qū)域含有多個(gè)分別具有不同濃度比的材料的區(qū)域。在本文中，含有復(fù)合材料的層所包括的各區(qū)域在層疊方向(例如，厚度方向)上的厚度(濃度比變化的一個(gè)周期性長度)可以通過控制第一轉(zhuǎn)板1012等的轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)改變。例如，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)板1012的轉(zhuǎn)速增加時(shí)，第一材料和第二材料的濃度比周期性變化的一個(gè)循環(huán)周期變短。另外，通過固定第一轉(zhuǎn)板102的轉(zhuǎn)速，同時(shí)加大從蒸發(fā)源1011a和蒸發(fā)源1011b的沉積率時(shí)，能夠使第一材料相對于第二材料的濃度比周期性變化的一個(gè)循環(huán)周期變長。從而，通過使用該實(shí)施方案所描述的汽相淀積儀，以及例如，通過使用高發(fā)光性材料作為第一材料和使用高載流子傳輸性材料作為第二材料，能夠形成具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域，其含有高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料。此外，就形成多量子阱結(jié)構(gòu)來說，構(gòu)思了一種方法，在該方法中打開或關(guān)閉在蒸發(fā)源和物體之間的閘門以形成各區(qū)域。然而，通過使用本發(fā)明的方法可以更容易地形成多量子阱結(jié)構(gòu)。從而，可以高效率地制造具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。注意，在圖12所示的結(jié)構(gòu)中，第一轉(zhuǎn)板和第二轉(zhuǎn)板每個(gè)都可以獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。例如，可以僅在旋轉(zhuǎn)第一轉(zhuǎn)板時(shí)進(jìn)行汽相淀積。對第一轉(zhuǎn)板1012和第二轉(zhuǎn)板1014a至1014d的形狀沒有特別的限定，除了如圖12所示的圓形以外，還可以使用如四邊形這樣的多邊形。另外，雖然第二轉(zhuǎn)板1014a至1014d不是必要的，但是提供第二轉(zhuǎn)板1014a至1014d將減少在物體上所形成的層等的厚度變化等。處理室1001的結(jié)構(gòu)不局限于圖12所示的一種，例如，可以使用如圖13所示的結(jié)構(gòu)，其中可以改變蒸發(fā)源的位置。在圖13中，安裝了蒸發(fā)源1021a和1021b，并且以軸1027為中心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)板1026面對用來承放物體的座1022。座1022承放物體1025a至1025d。蒸發(fā)源1021a承放第一材料，而蒸發(fā)源1021b承放第二材料。當(dāng)各蒸發(fā)源處于使蒸發(fā)源1021a比蒸發(fā)源1021b離物體1025a更近的位置時(shí)，每種材料沉積在物體1025a上，用這樣的方式使第一材料的濃度高于第二材料。當(dāng)轉(zhuǎn)板1026旋轉(zhuǎn)到使蒸發(fā)源1021b比蒸發(fā)源1021a離物體1025a更近的位置時(shí)，每種材料沉積在物體1025a上，用這樣的方式使第二材料的濃度高于第一材料。用這樣的方式，汽相淀積儀可以具有一種結(jié)構(gòu)，其中通過改變蒸發(fā)源的位置來改變各蒸發(fā)源相對于物體的位置。也就是說，可以提供蒸發(fā)源和物體從而改變相互之間的位置。在圖13的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)蒸發(fā)源1021a和蒸發(fā)源1021b的轉(zhuǎn)速增加時(shí)，第一材料和第二材料的濃度比周期性變化的一個(gè)循環(huán)周期變短。換句話說，高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料的濃度比周期性變化的一個(gè)循環(huán)周期變短?？梢允褂靡环N如圖14所示結(jié)構(gòu)代替圖12和圖13所示結(jié)構(gòu)，其中在蒸發(fā)源和座之間提供一個(gè)具有開口的轉(zhuǎn)板，并且轉(zhuǎn)板的開口位置是變化的。在圖14中，將用于承放第一材料的蒸發(fā)源1031a和用于承放第二材料的蒸發(fā)源1031b配置成與座1032相對，并且轉(zhuǎn)板1038具有一個(gè)夾在其間的開口1040。轉(zhuǎn)板1038以軸1039為中心旋轉(zhuǎn)從而開口1040的位置通過旋轉(zhuǎn)而改變。當(dāng)開口1040位于離蒸發(fā)源1031a比離蒸發(fā)源1031b更近時(shí)，在第一材料比第二材料濃度高的狀態(tài)下，氣體沿著從座1032到開口1040的方向擴(kuò)散，從而各材料沉積到承放在座1032上的物體1035上，致使第一材料的濃度比第二材料高。當(dāng)轉(zhuǎn)板1038旋轉(zhuǎn)到開口1040離蒸發(fā)源1031b比離蒸發(fā)源1031a更近的位置時(shí)(例如，假設(shè)開口處于如虛線1041所指位置)，各材料沉積在物體1035上，用這樣的方式使第二材料的濃度比第一材料高。
在圖22所示結(jié)構(gòu)中，當(dāng)轉(zhuǎn)板1038的轉(zhuǎn)速增加時(shí)，第一材料和第二材料的濃度比周期性變化的一個(gè)循環(huán)周期變短。換句話說，高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料的濃度比周期性變化的一個(gè)循環(huán)周期變短。按照這樣的方式，通過改變蒸發(fā)源和物體相互之間的位置，可以形成含有復(fù)合材料的層。除了蒸發(fā)源，還通過改變物體和位于起掩模作用的轉(zhuǎn)板上的開口相對位置，可以形成含有復(fù)合材料的層。注意，汽相淀積儀的結(jié)構(gòu)不限于圖15所示的一種，例如可以使用一種具有用于密封發(fā)光元件的密封室的結(jié)構(gòu)。此外，用于施行汽相淀積的處理室的數(shù)目不限于一個(gè)，可以提供兩個(gè)或更多個(gè)處理室。注意，在使用第一材料和第二材料的情況下蒸發(fā)源的沉積速率可以相同或不同。例如，使高載流子傳輸性材料的沉積速率和高發(fā)光性材料的沉積速率大致相同。在這種情況下，如圖16A所示，所含高載流子傳輸性材料濃度高于高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域和所含高發(fā)光性材料高于高載流子傳輸性材料濃度的區(qū)域是交替層疊的。作為替換，可以增加高載流子傳輸性材料的沉積速率，并且減小高發(fā)光性材料的沉積速率。在這種情況下，如圖16B所示，所含高載流子傳輸性材料濃度高于高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域和高發(fā)光性材料分散于高載流子傳輸性材料中的區(qū)域是交替層疊的。注意，不同濃度比周期性變化的一個(gè)循環(huán)周期取決于基質(zhì)和蒸發(fā)源之間的距離、蒸發(fā)源之間的距離、基質(zhì)和旋轉(zhuǎn)軸之間的距離等，以及基質(zhì)的轉(zhuǎn)速和沉積速率；因此，對于每個(gè)儀器可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置最優(yōu)值。注意，根據(jù)基質(zhì)的大小，蒸發(fā)源之間的距離優(yōu)選是基質(zhì)中心和旋轉(zhuǎn)軸之間距離的兩倍。例如，就使用12厘米×12厘米的基質(zhì)來說，當(dāng)基質(zhì)和蒸發(fā)源之間的距離設(shè)置在20厘米到40厘米時(shí)，蒸發(fā)源和蒸發(fā)源之間的距離為15厘米到30厘米，基質(zhì)旋轉(zhuǎn)軸中心之間的距離為8厘米到15厘米，沉積速率為0.2到2.0納米/秒，和轉(zhuǎn)速為4rpm到12rpm，從而形成多量子阱結(jié)構(gòu)。實(shí)施方案4在這個(gè)實(shí)施方案中，將描述本發(fā)明的發(fā)光元件。本發(fā)明的發(fā)光元件在一對電極之間具有多個(gè)層。該多個(gè)層是由高載流子注入性或高載流子傳輸性材料形成的各層層疊形成的，因此發(fā)光區(qū)域遠(yuǎn)離電極，也就是說，載流子在遠(yuǎn)離電極的部位重新結(jié)合。此外，本發(fā)明的發(fā)光元件在發(fā)光區(qū)域中具有多量子阱結(jié)構(gòu)。將參考圖1A描述本發(fā)明的發(fā)光元件的一種方式。在該實(shí)施方案中，通過依次層疊第一電極102、第一層103、第二層104、第三層105、第四層106和第二電極107而形成發(fā)光元件。注意，在該實(shí)施方案中，以下將描述第一電極102作為陽極而第二電極107作為陰極?；|(zhì)101用做發(fā)光元件的載體。基質(zhì)101可以使用例如玻璃、塑料等形成。注意，也可以使用其它材料，只要其能夠在該制造方法中用作發(fā)光元件的載體?？梢酝ㄟ^使用多種金屬、合金、導(dǎo)電化合物或這些材料的混合物來形成第一電極102。例如，可以通過使用銦錫氧化物(ITO)、含硅銦錫氧化物、由氧化銦與2到20wt％的氧化鋅(ZnO)混合而得到的IZO(銦鋅氧化物)、含0.5到5wt％的氧化鎢和0.1到1wt％的氧化鋅的氧化銦(IWZO)等形成第一電極102。雖然這些導(dǎo)電的金屬氧化物膜通常通過濺射形成，但也可以應(yīng)用溶膠-凝膠法等方法形成。作為一種選擇，可以通過使用金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鈦(Ti)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鋁(Al)、鋁-硅(Al-Si)、鋁-鈦(Al-Ti)、鋁-硅-銅(Al-Si-Cu)、金屬氮化物材料如TiN等形成第一電極102。注意，就將第一電極作為反射電極使用，和從第二電極抽取光的情況來說，第一電極優(yōu)選由高反射率材料形成，例如，優(yōu)選使用鋁(Al)、鋁-硅(Al-Si)或鋁-鈦(Al-Ti)。第一層103是實(shí)施方案1所述的含有復(fù)合材料的層。特別是，第一層103是含有有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的層。第二層104是由高空穴傳導(dǎo)特性材料形成的層，特別是，優(yōu)選芳香族胺化合物(即，含有苯環(huán)-氮鍵)。例如，可以使用星爆式(starburst)芳香族胺化合物如4，4′-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯、其衍生物4，4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]-聯(lián)苯(縮寫為NPB)、4，4′，4″-三(N，N-二苯基-氨基的)-三苯胺、或4，4′，4″-三[N-(3-甲苯基)-N-苯基-氨基]-三苯基胺。本文所述的每種物質(zhì)大部分具有10-6m2/Vs或更高的空穴遷移率。注意，可以使用其它材料，只要其空穴傳輸性高于電子傳輸性。注意，第二層104不限于單層，而可以是一種含有兩個(gè)或更多的由上述材料所形成的層的疊層。第三層105是實(shí)施方案2中描述的具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域。具體講，將幾乎不結(jié)晶的高載流子傳輸材料和高發(fā)光性材料復(fù)合形成該結(jié)構(gòu)。第四層106是高電子傳輸性層，例如，含有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬配合物如三(8-羥基喹啉)合鋁(縮寫為Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)合鋁(縮寫為Almq3)、二(10-羥基苯并[h]羥基喹啉)合鈹(縮寫為BeBq2)、或二(2-甲基-8-羥基喹啉)·(4-羥基-聯(lián)苯基)合鋁(縮寫為BAlq)，可以使用一般的含有唑配位體或噻唑配位體的金屬配合物如二[2-(2’-羥基苯基)-苯并唑基]合鋅(縮寫為Zn(BOX)2)或二[2-(2’-羥基苯基)-苯并噻唑基]合鋅(縮寫為(Zn(BTZ)2)。碳?xì)浠衔锶?，10-二苯基蒽或4，4′-二(2，2-二苯基乙基)聯(lián)苯也是優(yōu)選的?？蛇x擇地，除了這樣的金屬配合物，可以使用下列2-(4-聯(lián)苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(縮寫為PBD)；1，3-二[5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(縮寫為OXD-7)；3-(4-聯(lián)苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(縮寫為TAZ)；3-(4-聯(lián)苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(縮寫為p-EtTAZ)；紅菲繞啉(縮寫為BPhen)；10-菲羅啉(縮寫為BCP)；等等。本文所述的每種材料大部分具有10-6cm2/Vs或更高的電子遷移率。注意，可以使用其它材料，只要其電子傳輸性高于空穴傳輸性。注意，第四層106不限于單層，而可以是一種含有兩個(gè)或更多的由上述材料所形成的層的疊層。第二電極107可以由低功函(3.8eV或更低)材料形成，如由金屬、合金、導(dǎo)電化合物或它們的混合物形成。作為這樣陰極材料的具體的例子，有屬于周期表第1或2族的金屬，即堿金屬如鋰(Li)或銫(Cs)，堿土金屬如鎂(Mg)、鈣(Ca)、或鍶(Sr)，合金包括這樣的金屬(MgAg或AlLi)，稀土金屬如銪(Eu)或鐿(Yb)或合金或含有這些的類似物。然而，通過提供能促進(jìn)電子注入到第二電極107上的層，使得其位于第二電極107和第四層106之間，如鋁、銀、ITO或含硅ITO等多種導(dǎo)電性材料可以被用于第二電極107而不考慮功函的值。注意，具有促進(jìn)電子注入的功能的層包括堿金屬化合物如氟化鋰(LiF)或氟化銫(CsF)或堿土金屬化合物如氟化鈣(CaF2)。作為一種選擇，第二電極107可以由其中混入了堿金屬或堿土金屬的電子傳輸性材料形成的層形成，例如，可以使用其中混入了鎂(Mg)的Alq3。第二層104和第四層106可以由已知的方法形成，如由汽相淀積、噴墨法或旋涂法形成。另外，各電極或?qū)涌梢杂刹煌钠嗟矸e法形成。注意，第三層105優(yōu)選用實(shí)施方案3中描述的方法形成。在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明發(fā)光元件中，電流按照第一電極102和第二電極107之間產(chǎn)生的電勢差流動(dòng)，從而空穴和電子在第三層105中重新結(jié)合，該層是含有高發(fā)光性材料的層；由此實(shí)現(xiàn)發(fā)光。換句話說，在第三層105中形成了發(fā)光區(qū)域。將更詳細(xì)地描述本發(fā)明發(fā)光元件的能級。圖11展示了圖1所示的本發(fā)明發(fā)光元件的能級示意圖。在圖11中，從第一電極102注入的空穴如實(shí)施方案1所示，穿過含第一層103的復(fù)合材料和含高空穴傳輸性材料的第二層104而被傳輸?shù)降谌龑?05的發(fā)光區(qū)域。從第二電極107注入的電子穿過含高電子傳輸性材料的第四層106而被傳輸?shù)降谌龑?05的發(fā)光區(qū)域。在第三層105中，空穴和電子重新結(jié)合而發(fā)出光。第三層105具有多量子阱結(jié)構(gòu)，并含有高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料，如實(shí)施方案2所示。圖11A展示了一種結(jié)構(gòu)，其中所含高載流子傳輸性材料的濃度高于所含高發(fā)光性材料的濃度的區(qū)域和高發(fā)光性材料分散在高載流子傳輸性材料中的區(qū)域是交替層疊的。在圖11A中，所含高載流子傳輸性材料濃度高于所含高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域作為分隔墻111，并且高發(fā)光性材料分散其中的區(qū)域充當(dāng)阱112。空穴注入到第三層105即發(fā)光區(qū)域，進(jìn)入含有高濃度發(fā)光性材料的區(qū)域(阱)，并和電子重新結(jié)合。穿過第一個(gè)阱的空穴進(jìn)入第二個(gè)阱，并和電子重新結(jié)合。當(dāng)大量的阱形成時(shí)，空穴被截留在阱中，從而同電子的重新結(jié)合率得到提高。這也適合于電子，電子進(jìn)入含有高濃度高發(fā)光性材料的區(qū)域(阱)，并同空穴相結(jié)合。穿過第一個(gè)阱的電子進(jìn)入第二個(gè)阱，并同空穴重新結(jié)合。當(dāng)大量的阱形成時(shí)，空穴被截留在阱中，并且同空穴的重新結(jié)合率得到提高。這樣，空穴和電子的重新結(jié)合率得到提高，從而發(fā)光效率得到提高。圖11B展示了一種結(jié)構(gòu)，其中所含高載流子傳輸性材料濃度高于高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域和所含高發(fā)光性材料濃度高于高載流子傳輸性材料濃度的區(qū)域是交替層疊的。如圖11A中，高載流子傳輸性材料濃度高于高發(fā)光性材料濃度的區(qū)域作為分隔墻121，并且所含高發(fā)光性材料濃度高于高載流子傳輸性材料濃度的區(qū)域作為阱122。從而，注入到第三層105即發(fā)光區(qū)域的空穴進(jìn)入發(fā)光性材料濃度高的區(qū)域(阱)，并和電子重新結(jié)合。穿過第一個(gè)阱的空穴進(jìn)入第二個(gè)阱，并和電子重新結(jié)合。當(dāng)大量的阱形成時(shí)，空穴被截留在阱中，并且同電子的重新結(jié)合率得到提高。這也適合于電子，電子進(jìn)入含有高濃度高發(fā)光性材料的區(qū)域(阱)，并同空穴相結(jié)合。穿過第一個(gè)阱的電子進(jìn)入第二個(gè)阱，并同空穴重新結(jié)合。當(dāng)大量的阱形成時(shí)，空穴被截留在阱中，并且同空穴的重新結(jié)合率得到提高。這樣，空穴和電子的重新結(jié)合率得以提高，從而發(fā)光效率得以提高。光穿過第一電極102和第二電極107中的一個(gè)或兩個(gè)向外發(fā)射。從而，第一電極102和第二電極107中的一個(gè)或兩個(gè)由透射光的物質(zhì)形成。在僅第一電極102是由透射光的物質(zhì)形成的情況下，光穿過第一電極102從基質(zhì)面發(fā)出，如圖1A所示?？商鎿Q的使，在僅第二電極107是由透射光的物質(zhì)形成的情況下，光穿過第二電極107從基質(zhì)的相對面發(fā)出，如圖1B所示。此外作為替換，在第一個(gè)電極102和第二電極107兩者均是由發(fā)光物質(zhì)形成的情況下，光穿過第一電極102和第二電極107而從基質(zhì)面和基質(zhì)的相對面發(fā)出，如圖1C所示。注意，位于第一電極102和第二電極107之間的層的結(jié)構(gòu)不限于上述。可以使用其它任何結(jié)構(gòu)，只要其在具有多量子阱的結(jié)構(gòu)中空穴和電子重新結(jié)合的發(fā)光區(qū)域遠(yuǎn)離第一電極102和第二電極107，以免由于發(fā)光區(qū)域位于接近金屬的位置而光猝滅，并且在電極和發(fā)光區(qū)域之間提供本發(fā)明的含有復(fù)合材料的層。換句話說，對層的疊層結(jié)構(gòu)無特別的限定，并且本發(fā)明的含有復(fù)合材料的層可以自由地與高電子傳輸性物質(zhì)、高空穴傳輸性材料、高電子注入性材料、高空穴注入性材料、雙極性物質(zhì)(兼?zhèn)涓唠娮觽鬏斝院透呖昭▊鬏斝缘牟牧?等形成的層相結(jié)合。另外，可以在第一電極102上提供一層由氧化硅膜等形成的層來控制載流子重新結(jié)合的部位。圖2所示的發(fā)光元件具有一種結(jié)構(gòu)，其中用作陰極的第一電極302、由高電子傳輸性材料形成的第一層303、含高發(fā)光性材料的第二層304、具有高空穴傳輸性的第三層305、作為本發(fā)明含有復(fù)合材料的層的第四層306和用作陽極的第二電極307依次層疊。注意參考數(shù)字301表示基質(zhì)。在該實(shí)施方案中，發(fā)光元件是在玻璃、塑造等制成的基質(zhì)上形成的。通過在一個(gè)基質(zhì)上形成多個(gè)這樣的發(fā)光元件，可以制造一種無源矩陣發(fā)光器件。作為替換，該發(fā)光元件可以在具有薄膜晶體管(TFT)陣列上而不是上述的玻璃、塑造等制成的基質(zhì)上形成。從而，可以制造一種有源矩陣發(fā)光器件，其發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)是由TFTs控制的。注意對每個(gè)TFT的結(jié)構(gòu)無特別的限定。其可以是交錯(cuò)型TFT或反轉(zhuǎn)交錯(cuò)型TFT。至于形成于TFT陣列基質(zhì)之上的激勵(lì)電路，可以使用N通道晶體管和p通道晶體管的一種或兩種。由于本發(fā)明的含有復(fù)合材料的層在層疊方向具有高導(dǎo)電性，即使含有復(fù)合材料的層形成一定的厚度，也可以抑制激勵(lì)電壓的增加。此外，關(guān)于本發(fā)明的發(fā)光元件，在含有復(fù)合材料的層的厚度增加的情況下，可以抑制發(fā)光元件的激勵(lì)電壓的增大。因此，通過增加含有復(fù)合材料的層的膜厚度，可以減少由于基質(zhì)上細(xì)微外來雜質(zhì)引起的不勻度，因此具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域可以在一種減少了不勻度的層上形成。這樣，可以形成具有較少缺陷的多量子阱結(jié)構(gòu)，可以發(fā)揮出多量子阱結(jié)構(gòu)效應(yīng)并且可以得到高發(fā)光效率的發(fā)光元件。此外，即使在膜厚度增厚的情況下，用于本發(fā)明的復(fù)合材料也可以抑制激勵(lì)電壓的增大，這樣，可以將含有復(fù)合材料的層的膜厚度最優(yōu)化以便在抑制激勵(lì)電壓增大的同時(shí)，提高向外發(fā)射的光的提取率。此外，通過控制含有復(fù)合材料的層的膜厚度而不增加激勵(lì)電壓可以比較容易地進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)；這樣，可以提高發(fā)射光的色純度。此外，由于增加含有復(fù)合材料的層的厚度可以防止由于細(xì)微外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路，因而可以獲得高可靠性的發(fā)光元件。例如，一般的發(fā)光元件中電極對之間的層具有100到150納米的厚度；同時(shí)，在本發(fā)明的發(fā)光元件中電極對之間的層(包括含有復(fù)合材料的層)可以形成100到500納米，優(yōu)選200到500納米的厚度。用于本發(fā)明發(fā)光元件的含有復(fù)合材料的層能夠形成與電極的歐姆接觸；因此，與電極的接觸電阻是低的。這樣，可以不考慮功函等來選擇電極材料。從而，可以增寬電極材料的選擇范圍。
實(shí)施方案5
在該實(shí)施方案中，將參照圖5A至5C和圖6A至6C來描述不同于實(shí)施方案4中所示結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。在該實(shí)施方案所示的結(jié)構(gòu)中，可以使本發(fā)明的含有復(fù)合材料的層與用作陰極的電極相接觸。圖5A展示了本發(fā)明發(fā)光元件的一種結(jié)構(gòu)。第一層411、第二層412和第三層413依次層疊，其夾在第一電極401和第二電極402之間。該實(shí)施方案將描述其中第一電極401用作陽極而第二電極402用作陰極的情況。第一電極401和第二電極402可以具有同實(shí)施方案4相同的結(jié)構(gòu)。另外，第一層411是含有高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料的層。特別地，可以應(yīng)用實(shí)施方案2中所描述的結(jié)構(gòu)。此外，第一層411可以同時(shí)含有高空穴注入性材料、高空穴傳輸性材料、高電子傳輸性材料等。第二層412是含有選自電子給體物質(zhì)的化合物和含有高電子傳輸性材料的層，而第三層413是實(shí)施方案1所示的含有復(fù)合材料的層。第二層412所包含的電子給體物質(zhì)優(yōu)選堿金屬、堿土金屬、或其氧化物或鹽。特別地，可以使用鋰、銫、鈣、氧化鋰、氧化鈣、氧化鋇或碳酸銫等。對于這樣的結(jié)構(gòu)，如圖5A所示通過施加電壓，電子在第二層412和第三層413之間的分界面附近被給予/接受；這樣，產(chǎn)生電子和空穴。此時(shí)，第二層412傳輸電子至第一層411，而第三層413傳輸空穴至第二電極402。從而，第二層412和第三層413共同起載流子生成層的作用。另外，第三層413也具有傳輸空穴到第二電極402的作用。因?yàn)榧词沟谌龑?13形成得厚，也可以防止激勵(lì)電壓增加，所以可以自由地設(shè)置第三層413的厚度并可以提高從第一層411發(fā)射的光的提取效率。另外，可以設(shè)置第三層413的厚度從而提高從第一層411發(fā)出的光的色純度。此外，增厚的第三層413可以防止由于細(xì)微的外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路。
以圖5A為例，如果第二電極402是由濺射沉積的，可以減少對第一層411即具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域的損害。注意，通過改變第一電極401和第二電極402的材料，該實(shí)施方案的發(fā)光元件也可以含有多種結(jié)構(gòu)。圖5B和5C和圖6A至6C展示了其示意圖。注意，在圖5A中同樣的參考數(shù)字被用于圖5B和5C和圖6A至6C中。參考數(shù)字400表示用于支撐本發(fā)明的發(fā)光元件的基質(zhì)。圖5A至5C展示了實(shí)例，其中第一層411、第二層412和第三層413是在基質(zhì)400上依次形成的。當(dāng)形成第一電極401來傳輸光和形成第二電極402來遮蔽光(尤其是反射光)時(shí)，光可以從如圖5A所示的基質(zhì)400面射出。當(dāng)形成第一電極401來遮蔽光(尤其是反射光)和形成第二電極402來傳輸光時(shí)，光可以從如圖5B所示的基質(zhì)400的相對面射出。此外，當(dāng)形成第一電極401和第二電極402兩者來傳輸光時(shí)，光可以從如圖5C所示的基質(zhì)400面和其相對面射出。圖6A至6C展示了實(shí)例，其中第三層413、第二層412和第一層411是在基質(zhì)400上依次形成的。當(dāng)形成第一電極401來遮蔽光(尤其是反射光)和形成第二電極402來傳輸光時(shí)，光可以從如圖6A所示的基質(zhì)400面射出。當(dāng)形成第一電極401來傳輸光和形成第二電極402來遮蔽光(尤其是反射光)時(shí)，光可以從如圖6B所示的基質(zhì)400的相對面射出。此外，當(dāng)形成第一電極401和第二電極402兩者來傳輸光時(shí)，光可以從如圖6C所示的基質(zhì)400面和其相對面射出。注意，在該實(shí)施方案中，發(fā)光元件可以是通過已知方法制造的而不限于濕法工藝或干法工藝。然而，包含高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料的層優(yōu)選用實(shí)施方案3所示的方法形成。另外，可以或者用圖5A至5C所示的方式形成發(fā)光元件，其中第一電極401、第一層411、第二層412、第三層413和第二電極402依次層疊，或者用圖6A至6C所示的方式形成發(fā)光元件，其中第二電極402、第三層413、第二層412、第一層411和第一電極401依次層疊。注意該實(shí)施方案可以適當(dāng)?shù)嘏c其他實(shí)施方案結(jié)合。實(shí)施方案6在該實(shí)施方案中，發(fā)光元件所具有的結(jié)構(gòu)不同于在實(shí)施方案4和實(shí)施方案5中參照圖3A至3C和圖4A至4C所描述的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施方案所示的結(jié)構(gòu)中，可以提供各個(gè)含有復(fù)合材料的層使其分別同發(fā)光元件的兩個(gè)電極相接觸。圖3A展示了本發(fā)明發(fā)光元件的一種結(jié)構(gòu)。第一層211、第二層212、第三層213和第四層214依次層疊，其夾在第一電極201和第二電極202之間。該實(shí)施方案圖示了第一電極201用作陽極，而第二電極202用作陰極的情況。第一電極201和第二電極202可以具有同實(shí)施方案4相同的結(jié)構(gòu)。另外，第一層211是實(shí)施方案1所示的含有復(fù)合材料的層，并且第二層212是含有高發(fā)光性和高載流子傳輸性材料的層。特別是，可以使用實(shí)施方案2中描述的一種結(jié)構(gòu)。此外，第二層212可以是包含高空穴注入性材料、高空穴傳輸性材料和高電子傳輸性材料等的層。第三層213是含有高給電子性的材料和高電子傳輸性材料的層，而214是實(shí)施方案1中所示的含有復(fù)合材料的層。包含于第三層213中的電子給體材料優(yōu)選是堿金屬、堿土金屬、其氧化物或鹽。具體地，有鋰、銫、鈣、氧化鋰、氧化鈣、氧化鋇或碳酸銫等。對于這樣的結(jié)構(gòu)，如圖3A所示通過施加電壓，電子在第三層213和第四層214之間的分界面附近被給予/接受，并且產(chǎn)生電子和空穴。此時(shí)，第三層213將電子傳輸至第二層212，而第四層214將空穴傳輸至第二電極202。也就是說，第三層213和第四層214共同地起載流子生成層的作用。另外，第四層214也有將空穴傳輸?shù)降诙姌O202的作用。注意通過在第四層214和第二電極202之間提供另一套的第二層和第三層，可以形成一個(gè)串聯(lián)的發(fā)光元件。
因?yàn)榧词沟谝粚?11和第四層214形成得厚，也可以阻止激勵(lì)電壓增加，第一層211和第四層214的厚度可以自由設(shè)定，并且可以提高從第二層212發(fā)出的光的提取率。另外，可以設(shè)置第一層211和第四層214的厚度從而提高從第二層212發(fā)出的光的色純度。在該實(shí)施方案的發(fā)光元件中，在具有發(fā)光功能的第二層和陽極之間的層，以及在第二層和陰極之間的層能夠形成得相當(dāng)厚；因此，可以有效地防止發(fā)光元件的短路。以圖3A為例時(shí)，如果第二電極202是通過濺射法沉積的，可以減少對第二層212即具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域的損害。此外，通過使用相同的材料來形成第一層211和第四層214，可以在發(fā)光功能層的相對面上提供由相同材料形成的層；因此，可以抑制由于應(yīng)力而導(dǎo)致的變形。注意，通過改變第一電極201和第二電極202的材料，該實(shí)施方案的發(fā)光元件還可以含有多種結(jié)構(gòu)。圖3B和3C和圖4A至4C展示了其示意圖。注意，在圖3A中同樣的參考數(shù)字被用于圖3B和3C和圖4A至4C中。參考數(shù)字200表示用于支撐本發(fā)明的發(fā)光元件的基質(zhì)。在圖3A至3C展示的實(shí)例中，在基質(zhì)200上依次形成第一層211、第二層212、第三層213和第四層214。當(dāng)形成第一電極201來傳輸光，并形成第二電極202來遮蔽光(尤其是反射光)時(shí)，光可以從如圖3A所示的基質(zhì)200面射出。當(dāng)形成第一電極201來遮蔽光(尤其是反射光)，并形成第二電極202來傳輸光時(shí)，光可以從如圖3B所示的基質(zhì)200的相對面射出。此外，當(dāng)形成第一電極201和第二電極202兩者來傳輸光時(shí)，光可以從如圖3C所示的基質(zhì)200面和其相對面射出。在圖4A至4C展示的實(shí)例中，在基質(zhì)200上依次形成第四層214、第三層213、第二212和第一層211。當(dāng)形成第一電極201來遮蔽光(尤其是反射光)，并形成第二電極202來傳輸光時(shí)，光可以從如圖4A所示的基質(zhì)200面射出。當(dāng)形成第一電極201來傳輸光，以及形成第二電極202來遮蔽光(尤其是反射光)時(shí)，光可以從如圖4B所示的基質(zhì)200的相對面射出。此外，當(dāng)形成第一電極201和第二電極202兩者來傳輸光時(shí)，光可以從如圖4C所示的基質(zhì)200面和其相對面射出。注意，還可以使用這樣一種結(jié)構(gòu)第一層211是含有從電子給體物質(zhì)中選出的材料并且也含有高電子傳輸性化合物的層，第二層212是含有發(fā)光物質(zhì)的層，第三層213是含有實(shí)施方案1中所示的復(fù)合材料的層，以及第四層214是含有從電子給體物質(zhì)中選出的材料并且也含有高電子傳輸性化合物的層。注意該實(shí)施方案的發(fā)光元件可以通過已知方法制造，而不論是濕法工藝或干法工藝。然而，含高發(fā)光性和高載流子傳輸性材料的層優(yōu)選用實(shí)施方案3所示的方法形成。另外，可以按圖3A至3C所示的方式，其中第一電極201、第一層211、第二層212、第三層213、第四層214和第二電極202依次層疊，或者按圖4A至4C所示的方式，其中第二電極202、第四層214、第三層213、第二層212、第一層211和第一電極依次層疊，來形成發(fā)光元件。注意，該實(shí)施方案可以適當(dāng)?shù)嘏c其他的任何實(shí)施方案結(jié)合。
實(shí)施方案7在該實(shí)施方案中，將解釋發(fā)光元件的光學(xué)設(shè)計(jì)。在實(shí)施方案4至6中所描述的各個(gè)發(fā)光元件中，可以通過使在發(fā)射各種顏色光的發(fā)光元件中除第一電極和第二電極以外的至少一層的厚度不同來提高各種顏色光的光提取率。例如，如圖10所示，分別發(fā)紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)光的發(fā)光元件共享作為反射電極的第一電極1101和具有光傳輸性的第二電極1102，并分別具有第一層1111R、1111G和1111B，第二層1112R、1112G和1112B，第三層1113R、1113G和1113B，以及第四層1114R、1114G和1114B。這樣，對于發(fā)出的每種顏色，第一層1111R、1111G和1111B的厚度存在差異。注意，在圖10所示的每個(gè)發(fā)光元件中，當(dāng)施加電壓使得第一電極1101的電勢變得高于第二電極1102的電勢時(shí)，空穴從第一層1111注入到第二層1112。電子在第三層1113和第四層1114之間的分界面附近被給予和接受；產(chǎn)生電子和空穴；并且第四層1114傳輸空穴至第二電極1102而第三層1113傳輸電子至第二層1112?？昭ê碗娮釉诘诙?112中重新結(jié)合而激發(fā)各種發(fā)光材料。然后，被激發(fā)的發(fā)光材料返回到基態(tài)時(shí)發(fā)出光。如圖10所示，通過使第一層1111R、1111G和111B的厚度對每種發(fā)出的顏色有差異，可以防止由在識別直接穿過第二電極的光和識別由第一電極反射后穿過第二電極的光之間的光程的差異所引起的光提取率下降。特別是，當(dāng)光進(jìn)入第一電極時(shí)，在反射光中發(fā)生相位反轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致光干涉效應(yīng)。從而，在發(fā)光區(qū)域和反射電極之間的光學(xué)距離(即，折射率×距離)為發(fā)射波長乘以(2m-1)/4(m是一正整數(shù))的情況下，也就是，發(fā)射波長的1/4、3/4、5/4...，光的外部提取率增加。同時(shí)，在光學(xué)距離為發(fā)射波長乘以m/2(m是一正整數(shù))或發(fā)射波長的1/2，1，3/2...的情況下，光的外部提取效率下降。因此，在本發(fā)明的發(fā)光元件中，任何第一至第四層的厚度是有差異的，使得在發(fā)光區(qū)域和反射電極之間的光學(xué)距離為發(fā)射波長乘以(2m-1)/4(m是一正整數(shù))。尤其在第一至第四層中，在電子和空穴重新結(jié)合的層和反射電極之間的層的厚度優(yōu)選是有差異的。可選擇地，在電子和空穴重新結(jié)合的層和透光電極之間的層的厚度是有差異的。此外，可選擇地，兩種層的厚度可以有差異。從而，可以有效地從外部提取光。為了使第一至第四任何一層的厚度有差異，需要加厚該層。本發(fā)明的發(fā)光元件的一個(gè)特征是在實(shí)施方案1中描述的含有復(fù)合材料的層用來使層增厚。通常，不優(yōu)選當(dāng)發(fā)光元件的層增厚時(shí)，激勵(lì)電壓增加。然而，通過使用在實(shí)施方案1中描述的復(fù)合材料來使層增厚，激勵(lì)電壓本身下降，其可以抑制由于增厚而導(dǎo)致的激勵(lì)電壓的增加。注意，圖10展示了紅色(R)發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域和反射電極之間的光學(xué)距離是發(fā)射波長的1/4；綠色(G)發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域和反射電極之間的光學(xué)距離是發(fā)射波長的3/4；藍(lán)色(B)發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域和反射電極之間的光學(xué)距離是發(fā)射波長的5/4的情況。注意，本發(fā)明不限于這些值，并且可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置m的值。如圖10所示，在發(fā)光元件中發(fā)射波長的(2m-1)/4中的m值可以不同。通過增厚第一至第四任何一層，可以防止在第一和第二電極之間的短路，并且可以提高總體生產(chǎn)率(mass productivity)，這是非常優(yōu)選的。如上所述，在本發(fā)明的發(fā)光元件中第一至第四至少一層的厚度對每種發(fā)出的顏色是有差異的。此時(shí)，在電子和空穴重新結(jié)合的層和反射電極之間的層的厚度對于每種發(fā)出的顏色是有差異的。如果實(shí)施方案1中描述的含有復(fù)合材料的層作為需要增厚的層，激勵(lì)電壓不會增加，這是優(yōu)選的。注意，該實(shí)施方案是說明具有實(shí)施方案6中描述的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，但是其可以適當(dāng)?shù)赝硪粋€(gè)實(shí)施方案相結(jié)合。
實(shí)施方案8在該實(shí)施方案中，將說明具有本發(fā)明發(fā)光元件的一種發(fā)光器件。在該實(shí)施方案中將參照圖7A和7B對位于像素部位的含有本發(fā)明發(fā)光元件的發(fā)光器件進(jìn)行說明。圖7A是所示發(fā)光器件的俯視圖，并且圖7B是圖7A沿著線A-A′和線B-B′的剖視圖。由虛線表示的參考數(shù)字601表示激勵(lì)電路區(qū)域(源激勵(lì)電路)；602，像素部位；和603，激勵(lì)電路區(qū)域(門激勵(lì)電路)。參考數(shù)字604表示密封基質(zhì)；605，密封劑；和由密封劑605圍繞的部分是空間607。注意，鉛電線608是一種電線，其用于傳輸輸入到源激勵(lì)電路601和門激勵(lì)電路603的信號，以及接收來自外部輸入終端FPC(軟性印刷電路)609的視頻信號、時(shí)鐘信號、起始信號、復(fù)位信號等。注意，這里僅展示了FPC；然而，F(xiàn)PC可以配有印刷線路板(PWB)。在該說明書中發(fā)光器件不僅包含發(fā)光器件本身，還包含裝配了附加的FPC或PWB的發(fā)光器件。接著，將參照圖7B說明剖面結(jié)構(gòu)。激勵(lì)電路區(qū)域和像素部分是在元件基質(zhì)610上形成的。這里，展示了激勵(lì)電路區(qū)的源激勵(lì)電路601和像素部分602的一個(gè)像素。注意，作為N通道TFT623和p通道TFT624的組合的CMOS電路是作為源激勵(lì)電路601而形成的。用于形成激勵(lì)電路的TFT可以使用已知的CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路來形成。在該實(shí)施方案中描述了一種集成型激勵(lì)器，其中激勵(lì)電路是在基質(zhì)上形成的，但是這不是必要的并且激勵(lì)電路可以在基質(zhì)之外形成。像素部分602具有許多像素，其中每個(gè)包含開關(guān)TFT611、電流控制器TFT612、和與電流控制器TFT612的排泄器(drain)電聯(lián)接的第一電極613。注意，形成絕緣體614來覆蓋第一電極613的末端。這里，使用陽性感光性丙烯酸樹脂薄膜。為了得到良好的覆蓋度，使絕緣體614在其上端或下端形成一曲面。例如，在使用陽性感光性丙烯酸作為絕緣體614的材料的情況下，絕緣體614優(yōu)選形成一曲面，其僅在上端具有曲率半徑(0.2微米至3微米)?？梢允褂媒?jīng)過光照射變得不溶解在蝕刻劑中的陰型或者經(jīng)過光照射變得可溶于蝕刻劑中的陽型作為絕緣體614。包含發(fā)光材料的層616和第二電極617形成于第一電極613之上。這里，優(yōu)選將具有高功函的材料作為用于起陽極作用的第一電極613的材料使用。例如，第一電極613可以通過使用單層膜如ITO膜、含硅銦錫氧化物膜、含2wt％到20wt％氧化鋅的氧化銦膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、鋅膜或鉑膜；氮化鈦膜和鋁為主要成分的膜的層疊；氮化鈦膜，鋁為主要成分的膜，和另一個(gè)氮化鈦膜的三層結(jié)構(gòu)；等來形成。當(dāng)?shù)谝浑姌O613具有分層結(jié)構(gòu)時(shí)，作為電線其可以具有低電阻并形成好的歐姆接觸。此外，第一電極可以充當(dāng)陽極。含發(fā)光物質(zhì)的層616具有包括實(shí)施方案1所示的含有復(fù)合材料的層和高發(fā)光性材料的發(fā)光區(qū)域，和具有高載流子傳輸性的發(fā)光區(qū)域。作為組成含發(fā)光物質(zhì)的層616的其他材料，可以使用低分子量材料、中分子量材料(包括低聚物和樹狀物dendrimer)或高分子量材料。用于含發(fā)光物質(zhì)的層的材料通常是在單層或疊層的有機(jī)化合物中形成的。在本發(fā)明中，還可以使用這樣的結(jié)構(gòu)，使得由有機(jī)化合物形成的膜部分地包含無機(jī)化合物。另外，含發(fā)光物質(zhì)的層616可以由已知的方法形成，如使用蒸汽鍍敷掩模的汽相淀積、噴墨沉淀法或旋涂法。注意，該區(qū)域優(yōu)選用實(shí)施方案3所示的方法形成。作為用于在含發(fā)光材料的層616之上形成的并起陰極作用的第二電極617的材料，優(yōu)選使用具有低功函數(shù)的材料(鋁、銀、鋰、鈣、或其合金或化合物，如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、LiF或氮化鈣)。在含發(fā)光材料的層616中產(chǎn)生的光透過第二電極617的情況下，優(yōu)選具有薄厚度的金屬薄膜和透明的導(dǎo)電薄膜(ITO、含2wt％到20wt％的氧化鋅的氧化銦或含硅的銦錫氧化物、氧化鋅(ZnO)等的導(dǎo)電薄膜)的層疊，用作第二電極617。通過用密封劑605將密封基質(zhì)604附加到元件基質(zhì)610上，將發(fā)光元件618位于由元件基質(zhì)610、密封基質(zhì)604和密封劑605圍繞的空間607中。注意，空間607充滿了填充物，但是空間607可以填充密封劑605以及惰性氣體(氮、氬等)。注意，優(yōu)選環(huán)氧基樹脂作為密封劑605使用。材料優(yōu)選允許盡可能少的濕氣和氧氣穿過。作為密封基質(zhì)604，除了玻璃基質(zhì)或石英基質(zhì)外，可以使用由FRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯膜(Myler)、聚酯、丙烯酸樹脂等形成的塑料基質(zhì)。如上所述，可以得到一種含有本發(fā)明發(fā)光元件的發(fā)光器件。因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)光器件包括實(shí)施方案1中描述的含有復(fù)合材料的層，所以可以減少激勵(lì)電壓并且可以減少功耗。此外，即使在含有復(fù)合材料的層的厚度增加的情況下，也可以抑制本發(fā)明發(fā)光器件的激勵(lì)電壓的增大。從而，通過增加含有復(fù)合材料的層的膜厚度，可以減少由于細(xì)微外來雜質(zhì)引起的不勻度，并且具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光區(qū)域可以在平坦的層上形成。這樣，可以形成缺陷較少的多量子阱結(jié)構(gòu)，可以更進(jìn)一步地發(fā)揮多量子阱結(jié)構(gòu)效應(yīng)并且可以獲得具有高發(fā)光效率的發(fā)光元件。此外，通過增加含有復(fù)合材料的層的厚度，可以防止發(fā)光元件中的短路。此外，通過光學(xué)設(shè)計(jì)，可以提高色純度并且可以提高對外部光的提取率。從而，可以得到可靠性高、功耗低的發(fā)光器件。如此前描述的，雖然該實(shí)施方案圖示了一種有源矩陣發(fā)光器件，其發(fā)光元件的激勵(lì)是由TFTs控制的，但是也可以形成一種無源矩陣發(fā)光器件，其發(fā)光元件沒有用特別提供的驅(qū)動(dòng)元件如晶體管來激勵(lì)。圖8展示了按照本發(fā)明制造的一種無源矩陣發(fā)光器件的透視圖。在圖8中，含發(fā)光物質(zhì)的層955位于電極952和電極956之間、基質(zhì)951之上。電極952的端部被絕緣層953覆蓋。絕緣層953之上具有間隔層954。間隔層954具有錐形側(cè)面，其具有這樣的斜度相對的側(cè)面之間的距離朝向基質(zhì)表面的方向變小。也就是說，間隔層954在短側(cè)向的橫截面為不等邊四邊形，其底部(和絕緣層953的表面方向相同方向的側(cè)面，其與絕緣層953相接觸)短于上部(和絕緣層953的表面方向相同方向的側(cè)面，其與絕緣層953不相接觸)。通過用這樣的方式提供絕緣層954，可以防止由靜電等引起的發(fā)光元件的缺陷。此外，通過包含可以在低激勵(lì)電壓下運(yùn)行的具有高發(fā)光效率的本發(fā)明的發(fā)光元件，可以用低功耗來激勵(lì)無源矩陣發(fā)光器件。
實(shí)施方案9在該實(shí)施方案中，對各個(gè)含有實(shí)施方案8所示的發(fā)光器件作為部件的本發(fā)明的電子設(shè)備加以說明。本發(fā)明的電子設(shè)備包括實(shí)施方案1中所示的含有復(fù)合材料的層和低功耗的顯示區(qū)。本發(fā)明的電子設(shè)備還有高可靠度的顯示區(qū)，其中由細(xì)微外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路得到了抑制。作為用本發(fā)明發(fā)光器件制造的電子設(shè)備、包括相機(jī)如攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)、護(hù)目鏡型顯示器(goggle type display)、導(dǎo)航系統(tǒng)、聲頻再現(xiàn)器件(例如，汽車音頻、音頻成分立體聲等)、電腦、游戲機(jī)、攜帶式信息終端(例如，便攜式電腦、移動(dòng)式電話、攜帶式游戲機(jī)、電子圖書等)、具有記錄介質(zhì)的圖像復(fù)制器件(具體的，用于再現(xiàn)記錄介質(zhì)的器件如數(shù)字化視頻光盤(DVD)和用于顯示重顯圖像的顯示器)等。這樣的電子設(shè)備的具體的實(shí)例如圖9A至圖9E中所示。
圖9A展示了一種根據(jù)本發(fā)明的電視機(jī)，其包括外殼9101、支撐基座9102、顯示區(qū)9103、揚(yáng)聲器部分9104、視頻輸入終端9105等。在該電視機(jī)中，顯示區(qū)9103具有一種類似于在實(shí)施方案4至7中所描述的發(fā)光元件的矩陣電路。該發(fā)光元件具有諸如發(fā)光效率高、激勵(lì)電壓低以及可以防止由于細(xì)微外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橛蛇@樣的發(fā)光元件構(gòu)成的顯示區(qū)9103具有類似的特性，該電視機(jī)沒有在圖像質(zhì)量方面下降并且功耗低。有著這樣的特性，該電視機(jī)可以顯著地減少退化校正功能和電源電路的數(shù)量或尺寸。因此，外殼9101和支撐基座9102可以降低尺寸和重量。因?yàn)楸景l(fā)明的電視機(jī)可以實(shí)現(xiàn)功耗低、圖像質(zhì)量高并且尺寸和重量降低，所以可以提供適合于任何居住環(huán)境的產(chǎn)品。圖9B展示了一種根據(jù)本發(fā)明的電腦，其包括機(jī)身9201、外殼9202、顯示區(qū)9203、鍵盤9204、外部連接口9205、觸摸鼠標(biāo)9206等。在該電腦中，顯示區(qū)9203具有一種類似于在實(shí)施方案4至7中所描述的發(fā)光元件的矩陣電路。該發(fā)光元件具有諸如發(fā)光效率高、激勵(lì)電壓低以及可以防止由于細(xì)微外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橛蛇@樣的發(fā)光元件構(gòu)成的顯示區(qū)9203具有類似的特性，該電腦沒有在圖像質(zhì)量方面下降并且功耗低。有著這樣的特性，計(jì)算機(jī)可以顯著地減少退化校正功能和電源電路的數(shù)量或尺寸。因此，機(jī)身9201和外殼9202可以減少尺寸和重量。因?yàn)楸景l(fā)明的計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)功耗低、圖像質(zhì)量高并且尺寸和重量降低，所以可以提供適合于任何居住環(huán)境和便攜式的產(chǎn)品。此外，本發(fā)明可以提供一種電腦，即使攜帶外出時(shí)其顯示區(qū)也能夠抵抗震動(dòng)。圖9C展示了一種根據(jù)本發(fā)明的護(hù)目鏡顯示器，其包括主體9301、顯示區(qū)9302、支架部分9303等。在該護(hù)目鏡顯示器中，顯示區(qū)9302具有一種類似于在實(shí)施方案4至7中所描述的發(fā)光元件的矩陣電路。該發(fā)光元件具有諸如發(fā)光效率高、激勵(lì)電壓低、以及可以防止由于細(xì)微外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橛蛇@樣的發(fā)光元件構(gòu)成的顯示區(qū)9302具有類似的特性，該護(hù)目鏡顯示器沒有在圖像質(zhì)量方面下降并且功耗低。具有著這樣的特性，護(hù)目鏡顯示器可以顯著地減少退化校正功能和電源電路的數(shù)量或尺寸。因此，主體9301可以減少尺寸和重量。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的護(hù)目鏡顯示器可以實(shí)現(xiàn)功耗低、圖像質(zhì)量高并且尺寸和重量降低，用戶經(jīng)受較少不舒服的感覺，并且可以提供這樣舒適的產(chǎn)品。此外，該發(fā)明可以提供一種護(hù)目鏡顯示器，即使用戶戴著他/她的護(hù)目鏡顯示器移動(dòng)時(shí)，其顯示區(qū)也能夠抵抗震動(dòng)。圖9D展示了一種根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)式電話，其包括主體9401、外殼9402、顯示區(qū)9403、聲頻輸入部分9404、聲頻輸出部分9405、操作鍵9406、外部連接區(qū)9407、天線9408等。在該移動(dòng)式電話中，顯示區(qū)9403具有一種類似于在實(shí)施方案4至7中所描述的發(fā)光元件的矩陣電路。該發(fā)光元件具有諸如發(fā)光效率高、激勵(lì)電壓低、以及可以防止由于細(xì)微外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橛蛇@樣的發(fā)光元件構(gòu)成的顯示區(qū)9403具有類似的特性，該移動(dòng)式電話沒有在圖像質(zhì)量方面下降并且功耗低。具有著這樣的特性，移動(dòng)式電話可以顯著地退化校正功能和電源電路的數(shù)量或尺寸。因此，機(jī)身9401和外殼9402可以減少尺寸和重量。因?yàn)楸景l(fā)明的移動(dòng)式電話可以實(shí)現(xiàn)功耗低，圖像質(zhì)量高并且尺寸和重量降低，可以提供適合于攜帶的產(chǎn)品。此外，本發(fā)明可以提供即使攜帶外出時(shí)，其顯示區(qū)也能夠抵抗震動(dòng)的產(chǎn)品。圖9E展示了一種根據(jù)本發(fā)明的攝像機(jī)，其包括主體9501、顯示區(qū)9502、外殼9503、外部連接口9504、遠(yuǎn)距離控制器接收部分9505、圖像接收部分9506、電池9507、聲頻輸入部分9508、操作鍵9509、目鏡部分9510等。在該攝像機(jī)中，顯示區(qū)9502具有一種類似于在實(shí)施方案3至7中所描述的發(fā)光元件的矩陣電路。該發(fā)光元件具有諸如對外部光提取率高、激勵(lì)電壓低、并且可以防止由于細(xì)微的外來雜質(zhì)、外部震動(dòng)等引起的短路等優(yōu)點(diǎn)。另外，可以抑制在相鄰的發(fā)光元件之間產(chǎn)生的色度亮度干擾。因?yàn)橛蛇@樣的發(fā)光元件構(gòu)成的顯示區(qū)9502具有類似的特性，該攝像機(jī)沒有在圖像質(zhì)量方面下降并且功耗低。具有著這樣的特性，攝像機(jī)可以顯著地減少退化校正功能和電源電路的數(shù)量或尺寸。因此，主體9501可以減少尺寸和重量。因?yàn)楸景l(fā)明的攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)功耗低、圖像質(zhì)量高并且尺寸和重量降低，可以提供適合于攜帶的產(chǎn)品。此外，本發(fā)明可以提供即使攜帶外出時(shí)，其顯示區(qū)也能夠抵抗震動(dòng)的產(chǎn)品。如上所述，本發(fā)明的發(fā)光器件的適用范圍很廣，所以該發(fā)光器件可以被用于不同領(lǐng)域的電子設(shè)備。通過使用本發(fā)明的發(fā)光器件，可以提供具有低功耗和高可靠性的顯示區(qū)的電子設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種含有發(fā)光元件的發(fā)光器件，其中發(fā)光元件包含第一電極；在第一電極之上的含有有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的第一層；在第一層之上的含有第一、第二和第三區(qū)域的第二層，其中第二區(qū)域形成于第一個(gè)區(qū)域和第三區(qū)域之間，其中第二層含有高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料，其中高載流子傳輸性材料的濃度高于在第一和第三區(qū)域中的高載流子傳輸性材料的濃度，和其中在第二區(qū)域中，高發(fā)光性材料的濃度高于高載流子傳輸性材料的濃度。
2.一種含有發(fā)光元件的發(fā)光器件，其中發(fā)光元件包含第一電極；在第一電極之上的含有有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的第一層；含有第一、第二和第三區(qū)域的第二層，其中第二層含有高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料，其中高載流子傳輸性材料的濃度高于在第一和第三區(qū)域中的高載流子傳輸性材料的濃度，和其中高發(fā)光性材料分散在第二區(qū)域中的高載流子傳輸性材料中。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中高發(fā)光性材料的最高被占分子軌道能級要高于高載流子傳輸性材料的最高被占分子軌道能級，并且高發(fā)光性材料的最低空分子軌道能級低于高載流子傳輸性材料的最低空分子軌道能級。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中第二區(qū)域具有20nm或更小的厚度。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中第二區(qū)域具有5nm或更小的厚度。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中第一和第三區(qū)域具有20nm或更小的厚度。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中第一和第三區(qū)域具有5nm或更小的厚度。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)光器件，其中第二區(qū)域包括0.001wt％至50wt％的高發(fā)光性材料。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)光器件，其中第二區(qū)域包括0.03wt％至30wt％的高發(fā)光性材料。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中高發(fā)光性材料發(fā)熒光。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中高發(fā)光性材料發(fā)磷光。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求11的發(fā)光器件，其中高發(fā)光性材料的三重態(tài)能級低于高載流子傳輸性材料的三重態(tài)能級。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中高載流子傳輸性材料具有的電子傳輸性高于空穴傳輸性。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中高載流子傳輸性材料具有的空穴傳輸性高于電子傳輸性。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中將第一層配置成與電極對中的一個(gè)電極相接觸。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中將第一層配置成具有兩層，每層分別與電極對中的任何一個(gè)電極接觸。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中無機(jī)化合物是過渡金屬氧化物。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中無機(jī)化合物是選自由二氧化鈦、氧化鋯、二氧化鉿、氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸及其混合物組成的組中的一種。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中有機(jī)化合物具有空穴傳輸性。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的發(fā)光器件，其中有機(jī)化合物是具有芳基胺骨架的有機(jī)化合物和具有咔唑骨架的有機(jī)化合物中的一種。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有高發(fā)光效率、較少缺陷并和低電壓的發(fā)光元件，以及含有這樣的發(fā)光元件的發(fā)光器件。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種與傳統(tǒng)的方式相比更簡單的制備這樣發(fā)光元件的方法。本發(fā)明的一種發(fā)光元件包括一對電極、含有復(fù)合材料的層和發(fā)光區(qū)域；其中含有復(fù)合材料的層含有有機(jī)化合物和無機(jī)化合物；發(fā)光區(qū)域包含高發(fā)光性材料和高載流子傳輸性材料，高發(fā)光性材料的高濃度區(qū)域和高載流子傳輸性材料的高濃度區(qū)域在該發(fā)光區(qū)域中交替層疊。
文檔編號H01L51/50GK1855579SQ200610082089
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者野村亮二, 荒井康行, 加藤薰, 山崎舜平 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所