电致发光元件以及采用它的发光器件制造技术

一种比常规ＥＬ元件更厚且驱动电压更低的无须掺入受主或施主的ＥＬ元件。其中，含有能够提供电致发光的有机化合物的电致发光膜１０３、浮置电极１０４、电子输运支持层１０５、以及阴极１０２，被依次重叠在阳极１０１上。电致发光膜１０３的膜厚度约为常规膜厚度量级（约为１００ｎｍ量级），且电子输运支持层１０５也可以具有约为电致发光膜１０３的膜厚度量级。借助于将空穴阻挡材料引入到电子输运支持层中，此ＥＬ元件能够在比常规ＥＬ元件更低的电压下被驱动。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到电致发光器件(以下称为EL元件)，它具有借助于施加电场而发光的包含有机化合物的膜(以下称为电致发光膜)、阳极、以及阴极。更确切地说，本专利技术涉及到具有良好成品率、高可靠性、以及低电压驱动的EL元件；且涉及到包括此EL元件的发光器件。本说明书中的发光器件包括包括EL元件的图象显示器件，以及其中连接器、柔性印刷电路板(FPC)、TAB(带自动键合)、或TCP(带载体封装件)被固定到EL元件的模块、或其中印刷电路板被固定到TAB或TCP末端的模块、或其中IC(集成电路)被COG(玻璃上芯片)方法直接安装在EL元件上的模块。
技术介绍
EL元件包括有机化合物作为借助于施加电场和电流而发光的发光体。其发光机制描述如下借助于将电压施加到夹在电极之间的电致发光膜，从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴在电致发光膜中重新组合，从而形成处于激发态的分子(以下称为“分子激子”)；当分子激子返回其基态时，就辐射能量。由有机化合物形成的分子激子的种类可以是单重激子态或三重激子态。在本说明书中，发光可以基于二者中的任何一个。在这种EL元件中，电致发光膜通常被形成为厚度约为100nm的薄膜。在此EL元件中，电致发光膜自发发光，因而不需要常规液晶显示器中使用的后照光。结果，EL元件具有制造得薄而轻的巨大优点。而且，例如，考虑到载流子的迁移率，从厚度约为100nm的电致发光膜的载流子注入到复合的周期，约为几十毫微秒。即使从载流子复合到光发射的过程被包括在此周期中，光也在约为微秒的时间内发射。于是，极高的响应速度就成了其特性之一。而且，由于包括有机化合物作为发光体的EL元件是一种载流子注入型器件，故能够被直流电压驱动，从而很少产生噪声。就驱动电压而言，电致发光膜被制造成厚度约为100nm的均匀的超薄膜，电极材料被选择成使对电致发光膜的载流子注入势垒减小，并引入了异质结构(双层结构)。于是，在5.5V下，已经得多了100cd/m2的足够的亮度(参考文献1C.W.Tang and S.A.VanSlyke，Applied PhysicsLetters，vol.51，No.12，pp.913-915(1987))。包括有机化合物作为发光体的EL元件具有下列特性薄、重量轻、高速响应、以及直流低压驱动。因此，EL元件被认为是下一代平板显示器的发光器件。此外，由于EL元件是自发光型的，故具有宽广的视角，可视性比较好。于是认为EL元件作为车载电器或移动电器的显示屏是优选的。实际上，EL元件已经被用于汽车音响的彩色显示屏。参考1公开的EL元件适用于所谓“功能分割”，其中空穴输运层输运空穴，而电子输运发光层输运电子并发光。功能分割的概念被发展为双异质结构(三层结构)的概念，其中发光层被夹在空穴输运层和电子输运层之间(参考文献2C.Adachi，S.Tokito，T.Tsuitsuiand S.Saito，Japanese Journal of Applied Physics，vol.27，No.2，L.269-271(1988))。功能分割的一个优点是，无须对一种有机材料提供各种功能(发光、载流子输运、从电极注入载流子等)，结果，能够大幅度扩展分子设计的自由度(例如不必寻找双极材料)。借助于组合具有良好发光特性和高的输运能力的材料，就能够容易地得到高的发光效率。关于功能的分割，提出了阳极缓冲层或阴极缓冲层的概念，用来注入载流子以降低驱动电压。例如，有报道称，借助于利用将减小能量势垒的材料插入到阴极与电致发光膜之间的界面中的方法而提高载流子的注入，能够降低驱动电压(参考文献3Takeo Wakimoto，Yoshinori Fukuda，Kenichi Nagayama，Akira Yokoi，HitoshiNakada and Masami Tsuchida，IEEE Transactions on ElectronDevices，Vol.44，No.8，1245-1248(1997))。在参考文献3中，公开了Wakimoto等人利用Li2O作为阴极缓冲层成功地降低了驱动电压。关于缓冲层，包含聚合物的缓冲层(以下称为聚合物缓冲层)近年来吸引了特别的注意(参考文献4Yoshiharu Sato，MolecularElectronics and Bioelectronics(The Japan Society of AppliedPhysics)，vol.11，No.1，86-99(2000))。在参考文献4中，公开了用聚合物阳极缓冲层促进了较低的电压、较长的寿命、以及较高的抗热性。可以说对防止短路有作用。由于借助于将适当的受主或施主引入到其中而改善了聚合物缓冲层的导电性，故包括聚合物缓冲层的EL元件能够被制作成厚到不能发光，除非其厚度约为通常的100nm。因此，在参考文献4中公开了电致发光膜能够被整平，减轻了电极上沾污或凸出的不利影响。于是，通常由于电极上的沾污或凸出而存在着短路的危险，但聚合物缓冲层能够减小这种危险。因此，还存在着可望改善成品率的优点。因此，上述聚合物缓冲层能够同时解决加厚薄膜和降低驱动电压这二个已经成为EL元件严重难题的相互冲突的目的。为了用聚合物缓冲层来加厚薄膜，常常用水作为溶剂。但对于具有有机化合物的EL元件来说，水溶剂不是优选的，因为有机化合物容易被潮气损伤。根据参考文献4，可以采用某些有机溶剂，但只要采用湿法工艺，就不可避免产生杂质。这可能引起EL元件的退化。当包括由这些材料组成的缓冲层的EL元件被用于显示器件矩阵中的各个象素时，出现串扰的问题。更详细地说，由于几乎聚合物缓冲层都具有导电性并通常被甩涂在整个表面上，故在聚合物缓冲层与布线之间(或在各个象素之间)引起泄漏电流。例如，有报道称由于制造具有由聚亚乙基二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(以下称为“PEDOT/PSS”)组成的是为掺有受主的导电聚合物的阳极缓冲层的无源矩阵显示器件而引起串扰(参考文献5A.Elschner，F.Jonas，S.Kirchmeyer，K.Wussow，Asia Display/IDW’01，1427-1430(2001))。在参考文献5中，报道了借助于有目的地提高PEDOT/PSS的电阻率而防止了串扰。但若电阻率被提高，则聚合物缓冲层不能做厚(亦即，电流变得难以施加到EL元件)。因此会丧失借助于电致发光膜加厚从而整平电极表面而防止短路的优点。此外，由于提高电阻率会引起高的驱动电压，故还会丧失驱动电压低的优点。另一方面，报道了用协同蒸发方法在真空中从有机化合物和受主(或施主)协同制造厚的EL元件的装置(参考文献6J.Blochwitz，M.Pfeiffer，T.Fritz，and K.Leo，Applied Physics Letters，vol.73，No.6，pp.729-731(1998))。在参考文献6中，公开了能够用协同蒸发方法从作为空穴输运材料的VoPc和作为受主的F4-TCNQ制造低驱动电压下驱动的厚的EL元件。利用此方法，能够减少杂质的产生，而且，由于能够用遮光掩模进行图形化而能够防止串扰问题。但存在着影响EL元件寿命的将要掺入的受主或施主的化学稳定性问题。在采用聚合物缓冲层的情况下，会出现受主或施主化学稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电致发光元件，它包含：阳极；阳极上的电致发光膜，它含有能够产生电致发光的有机化合物；电致发光膜上的浮置电极；浮置电极上的电子输运支持层；以及电子输运支持层上的阴极，其中，电致发光膜和电子输运支持层至少之一含有空穴阻挡材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：濑尾哲史，山崎宽子，
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]