发光元件、发光设备和电子设备制造技术

在包括处在一对电极之间的ＥＬ层的发光元件中，形成如下结构，其中该ＥＬ层至少包括在用作阳极的电极和具有发光属性的第三层（发光层）之间的具有空穴注入属性的第一层（空穴注入层）和具有空穴输运属性的第二层（空穴输运层）；并且第二层的最高被占用分子轨道能级（ＨＯＭＯ能级）的绝对值大于第一层的最高被占用分子轨道能级（ＨＯＭＯ能级）的绝对值，从而使从用作阳极的电极侧注入的空穴量被抑制，并且因此增加了发光元件的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种其中发光物质被插入在一对电极之间的电流激励(current excitation)型发光元件、一种具有该发光元件的发光设备、以及一种电子设备。
技术介绍
近年来，对使用电致发光的发光元件进行了广泛的研究和开发。在该发光元件的 基本结构中，包含具有发光属性的物质的层被插入在一对电极之间。通过将电压施加到该 元件，可以获得来自具有发光属性的物质的发光。由于该发光元件具有自发光类型，因此其具有优于液晶显示器的优点，诸如像素 的高可见性以及不需要背光，并且其被认为适于用作平板显示器元件。此外，该发光元件可 被制造为是薄且轻的，这是极大的优点。而且，该发光元件还具有响应速度特别快的特征。而且，由于该发光元件可被形成为膜的形式，因此通过形成大面积的元件可以容 易地获得平面发光。而通过以白炽灯或LED为代表的点光源，或者通过以荧光灯为代表的 线光源，不能容易地实现这一特征。因此，该发光元件具有作为可应用于照明等的平面光源 的高的利用价值。根据具有发光属性的物质是有机化合物还是无机化合物，对利用电致发光的发光 元件进行大致的分类。在本专利技术中，有机化合物用作具有发光属性的物质。在该情况中，通 过将电压施加到发光元件，电子和空穴被从一对电极注入到包含具有发光属性的有机化合 物的层中，从而使得电流流动。随后，通过这些载流子(电子和空穴)复合，具有发光属性 的有机化合物形成激发态，并且当激发态返回基态时发射光。基于该机制，该发光元件被称为电流激励型发光元件。应当注意，作为有机化合物 形成的激发态的类型，可以存在单重激发态和三重激发态，并且单重激发态的情况中发射 的光被称为荧光，而三重激发态的情况中发射的光被称为磷光。在改进该发光元件的元件特性时存在取决于物质的许多问题。因此，已经进行了 元件结构、物质开发等改进以解决这些问题。例如，在非专利文献1 ( :Tetsuo TSUTSUI和其他八位作者，Japanese Journal of Applied physics (日本应用物理杂志)，Vol. 38，L1502_L1504(1999))中，通过提供空穴阻 挡层，使用磷光物质的发光元件高效地发光。然而，如非专利文献1中所描述的，存在如下 问题，即，该空穴阻挡层不具有耐久性(durability)并且发光元件的寿命是特别短的。
技术实现思路
考虑到前述问题，本专利技术的一个目的在于通过形成元件结构不同于传统结构的 发光元件，提供一种具有高的发光效率和比传统发光元件更长的寿命的发光元件。另一目 的在于提供一种具有高的发光效率的发光设备和电子设备。本专利技术的一个特征是这样的发光元件，其包括在一对电极之间的EL层，其中该EL 层至少包括具有空穴注入属性的第一层(空穴注入层)和具有空穴输运属性的第二层(空穴输运层)，该第一层和第二层在具有发光属性的第三层(发光层)和用作该对电极的阳极的电极之间；并且第二层的最高被占用分子轨道能级(HOMO能级)的绝对值大于第一层的 最高被占用分子轨道能级(HOMO能级)。应当注意，在上述结构中第二层的HOMO能级的绝对值比第一层的HOMO能级的绝 对值大出大于或等于0. lev。在本专利技术中，具有上述结构的发光元件的形成使得可以形成第一层(空穴注入 层)和第二层(空穴输运层)之间的能隙，并且可以抑制从第一层(空穴注入层)到第二 层(空穴输运层)中的空穴注入量，该空穴是从用作阳极的电极侧注入的。因此，可以使发 光元件的发光效率增加。本专利技术的另一特征在于，除了上述结构之外，在用作阴极的电极和第三层(发光 层)之间包括控制电子输运的第四层(载流子控制层)；第四层由具有电子输运属性的第 一有机化合物和具有空穴输运属性的第二有机化合物形成；并且第二有机化合物的含量在 质量比上小于总量的50 %。应当注意，优选的是，控制第二有机化合物的浓度以使得第二有 机化合物的含量变为总量的1衬％至20wt%。本专利技术的另一特征在于，在上述结构中，在使第四层(载流子控制层)发挥动力学 作用的情况中，第二有机化合物的最低被占用分子轨道能级(LUM0能级)的绝对值相对于 第一有机化合物的最低被占用分子轨道能级(LUM0能级)的绝对值具有小于或等于0.3eV 的差，并且当第一有机化合物的偶极矩是P1并且第二有机化合物的偶极矩是P2时，满足关 系 P1A32 彡 3。优选的是，在上述结构中，金属络合物被用于第一有机化合物并且芳族胺化合物 被用于第二有机化合物。本专利技术的另一特征在于，除了上述结构之外，在使第四层(载流子控制层)发挥热 力学作用时，第四层由具有电子输运属性的第一有机化合物和具有电子俘获属性的第二有 机化合物形成；并且第二有机化合物的含量在质量比上小于总量的50%。应当注意，更优 选的是，控制第二有机化合物的浓度以使得第二有机化合物的含量变为总量的0. 1衬％至 5wt%。本专利技术的另一特征在于，第二有机化合物的LUMO能级的绝对值比第一有机化合物 的LUMO能级的绝对值高出大于或等于0. 3eV。此外，优选的是，金属络合物用于第一有机化 合物并且香豆素衍生物或喹吖啶酮衍生物用于第二有机化合物。优选的是，在上述结构中，第四层的厚度大于或等于5nm并且小于或等于20nm。优选的是，在每个上述结构中，第三层(发光层)包含具有电子输运属性的材料。本专利技术在其范畴中包括一种具有上述发光元件的发光设备和具有该发光设备的 电子设备。本说明书中的发光设备意指图像显示设备、发光设备或者光源(包括照明系 统)。此外，该发光设备在其范畴中包括任何如下模块其中诸如柔性印刷电路(FPC)、带式 自动接合(TAB)带、或者带式载体封装(TCP)的连接器附连到发光设备的模块；具有在末端 处配备有印刷布线板的TAB带或TCP的模块；和具有通过玻璃上芯片(COG)方法直接安装 在发光元件上面的集成电路(IC)的模块。本专利技术使得可以抑制从第一层(空穴注入层)到第二层(空穴输运层)中的作为 发光元件的载流子的空穴的注入量；因此，可以增加发光层中的复合概率并且可以增加发 光元件的发光效率。而且，通过组合能够减小电子输运率(transport rate)的结构，可以获得具有高效率和长寿命的发光元件。而且，通过将本专利技术的发光元件应用于发光设备和电子设备，可以获得具有减小的功耗的发光设备和电子设备。附图说明在附图中图1是示出实施模式1中的发光元件的能带结构的视图；图2A和2B是均示出实施模式1中的发光元件的堆叠结构的视图；图3A至3C是均示出实施模式1中的发光元件的发射模式的视图；图4是示出实施模式2中的发光元件的能带结构的视图；图5A和5B是均示出实施模式2中的发光元件的堆叠结构的视图；图6A和6B均示出实施模式2中的发光元件的发射模式的视图；图7是示出实施模式2中的发光元件的能带结构的视图；图8是示出实施模式3中的发光元件的堆叠结构的视图；图9A和9B是示出实施模式4中的有源矩阵发光设备的视图；图IOA和IOB是示出实施模式4中的无源矩阵发光设备的视图；图IlA至IlD是示出实施模式5中的电子设备的视图；图12是示出使用本专利技术的发光设备作为背光的液晶显示设备的视图；图13是示出使用本专利技术的发光设备的台灯的视图；图14是示出本专利技术的发光设备的室内照明设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件，包括：一对电极之间的ＥＬ层，其中所述ＥＬ层包括具有空穴注入属性的第一层、具有空穴输运属性的第二层和具有发光属性的第三层，其中所述第一层和所述第二层插入在用作阳极的电极和所述第三层之间，其中所述第一层包括复合材料，在该复合材料中受主物质被包含在具有高的空穴输运属性的物质中，并且其中所述第二层的最高被占用分子轨道能级的绝对值大于所述第一层的最高被占用分子轨道能级的绝对值。

【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：下垣智子，铃木恒德，濑尾哲史，
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]