專利名稱：發(fā)光裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于顯示器等的發(fā)光裝置及其制造方法。
背景技術：
近年來，隨著信息社會的進步，對和傳統(tǒng)CRT顯示器相比功耗更少且更薄的顯示裝置的需求不斷增加?？梢圆捎靡壕э@示器和等離子體顯示器用作這種顯示器，而且這些顯示器已經(jīng)投入實際使用。
目前，利用有機化合物的發(fā)光裝置已經(jīng)得到發(fā)展，使得與液晶顯示器和等離子體顯示器相比可以實現(xiàn)更多的功耗降低以及更加鮮明的全彩色。在這種發(fā)光裝置中，電極(陽極和陰極)被附著在由有機化合物制成的固態(tài)薄膜的兩個表面上，其中該有機化合物在固態(tài)發(fā)射強熒光或磷光。通過從陽極注入空穴并從陰極注入電子，空穴和電子在該有機化合物內(nèi)復合以產(chǎn)生有機化合物的激發(fā)態(tài)。當激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時，該有機化合物發(fā)射波長和熒光或磷光相同的光線。
已經(jīng)報導的該發(fā)光裝置的結構有包括單層結構的發(fā)光裝置，其中單層有機化合物層具有輸運空穴、輸運電子、以及空穴和電子復合的三種功能；包括兩層或三層結構的發(fā)光裝置等，其中三種功能被劃分到這兩層或三層內(nèi)。例如，可以給出包括空穴傳輸層、發(fā)光層、和電子傳輸層的發(fā)光裝置。
然而，已經(jīng)報導的發(fā)光裝置存在發(fā)光效率低而無法投入實際使用的問題。為了解決這個問題，專利文件1提出了具有超晶格結構的發(fā)光裝置，其中將有機發(fā)光層和無機化合物層交替堆疊。
日本專利申請公開號Hei8-102360。
在專利文件1所公開的發(fā)光裝置中，有機發(fā)光層和無機化合物層被交替堆疊，因此有可能由于應力而使特性惡化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目標是提供具有多層堆疊結構的發(fā)光裝置，該多層堆疊結構包括由有機化合物制成的有機發(fā)光層和載流子傳輸層，使得可以實現(xiàn)高的發(fā)光效率和更小的特性惡化。
在本發(fā)明的一個方面中，發(fā)光裝置具有這樣的結構，即其中包括有機化合物的每個發(fā)光層和包括有機化合物的每個載流子傳輸層被交替地堆疊。特別地，該發(fā)光裝置具有這樣的結構，其中堆疊了電極、...、發(fā)光層、載流子傳輸層、發(fā)光層、載流子傳輸層、發(fā)光層、載流子傳輸層、...、和另一個電極。此外，可以交替地堆疊n(n為正整數(shù))層載流子傳輸層和發(fā)光層。例如，可以給出如下疊層結構疊層結構1，其中堆疊了陽極、空穴傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、發(fā)光層、空穴傳輸層、...、發(fā)光層、電子傳輸層及陰極；疊層結構2，其中堆疊了陽極、第一空穴傳輸層、發(fā)光層、第二空穴傳輸層、發(fā)光層、第二空穴傳輸層、發(fā)光層、第二空穴傳輸層、...、發(fā)光層、電子傳輸層、及陰極；疊層結構3，其中堆疊了陽極、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、...、發(fā)光層、電子傳輸層、及陰極；疊層結構4，其中堆疊了陽極、空穴傳輸層、發(fā)光層、第二電子傳輸層、發(fā)光層、另一個第二電子傳輸層、發(fā)光層、又一個第二電子傳輸層、...、發(fā)光層、第一電子傳輸層、及陰極。陽極附近的結構可以采用結構A，其中堆疊了陽極、空穴注入層、和空穴傳輸層；或者結構B，其中堆疊了陽極、空穴注入層、和第一空穴傳輸層。陰極附近的結構可以采用結構C，其中堆疊了電子傳輸層、電子注入層、和陰極；或者結構D，其中堆疊了第一電子傳輸層、電子注入層、和陰極。在上述疊層結構2中，在第一空穴傳輸層和第二空穴傳輸層是由相同的材料制成的情況下，該疊層結構2變成與疊層結構1相同。在疊層結構4中，在第一電子傳輸層和第二電子傳輸層是由相同的材料制成的情況下，該疊層結構4變成與疊層結構3相同。
在本發(fā)明中，載流子傳輸層可以是空穴傳輸層或電子傳輸層。然而，對于發(fā)光層具有電子傳輸性能的情形，該載流子傳輸層為空穴傳輸層。另一方面，對于發(fā)光層具有空穴傳輸性能的情形，該載流子傳輸層為電子傳輸層。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，每個載流子傳輸層的厚度小于發(fā)光層的厚度。每個載流子傳輸層的厚度優(yōu)選地為1至5nm。每個發(fā)光層的厚度優(yōu)選地為5至20nm。因此，可以根據(jù)隧道效應傳輸載流子。
在本發(fā)明中，如果載流子傳輸層為空穴傳輸層(即，對于上述疊層結構1的情形)，每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地大于每個空穴傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的LUMO能級低于每個空穴傳輸層的LUMO能級)，每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地大于每個空穴傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的HOMO能級低于每個空穴傳輸層的HOMO能級)。注意，LUMO表示最低分子空余軌道，而HOMO表示最高被占有分子軌道。
同時，如果載流子傳輸層為電子傳輸層(即，對于上述疊層結構3的情形)，每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個電子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的LUMO能級高于每個電子傳輸層的LUMO能級)，每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個電子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的HOMO能級高于每個電子傳輸層的HOMO能級)。
對于疊層結構2的情形，每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地大于每個第二空穴傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的LUMO能級低于每個第二空穴傳輸層的LUMO能級)，每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地大于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的HOMO能級低于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級)。
另外，第一空穴傳輸層的HOMO能級和每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值。
此外，陽極的功函數(shù)和第一空穴傳輸層的HOMO能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值。
對于疊層結構4的情形，每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個第二電子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的LUMO能級高于每個第二電子傳輸層的LUMO能級)，每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個第二電子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即，每個發(fā)光層的HOMO能級高于每個第二電子傳輸層的HOMO能級)。
第一電子傳輸層的LUMO能級和每個發(fā)光層的LUMO能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個第二電子傳輸層的LUMO能級與每個發(fā)光層的LUMO能級之間能量差的絕對值。
此外，陰極的功函數(shù)和第一電子傳輸層的LUMO能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個第二電子傳輸層的LUMO能級與每個發(fā)光層的LUMO能級之間能量差的絕對值。
在本發(fā)明中，可以通過共蒸發(fā)包括有機化合物的發(fā)光材料和包括有機化合物的載流子傳輸材料而形成多層堆疊結構。在制備上述多層堆疊結構時，可以通過提供擋板或掩模并通過閉合和開啟該擋板或掩模而控制發(fā)光層和載流子傳輸層的厚度。
例如，在發(fā)光材料的蒸發(fā)源與襯底(作為靶)之間提供擋板或掩模，并在載流子傳輸材料的蒸發(fā)源與該襯底之間提供擋板或掩模，使得可以通過開啟和閉合該擋板或掩模而控制發(fā)光層和載流子傳輸層的厚度。當擋板開啟或未提供掩模時，發(fā)光材料或載流子傳輸材料被蒸發(fā)在襯底上，而當擋板閉合或提供掩模時，發(fā)光材料或載流子傳輸材料不會蒸發(fā)在襯底上。
當發(fā)光材料的蒸發(fā)源的擋板或掩模被開啟且發(fā)光材料被蒸發(fā)在襯底上時，載流子傳輸材料的蒸發(fā)源的擋板或掩模被關閉以使得載流子傳輸材料不被蒸發(fā)在該襯底上。接著，當發(fā)光材料的蒸發(fā)源的擋板或掩模被閉合而使得發(fā)光材料未被蒸發(fā)在襯底上時，載流子傳輸材料的蒸發(fā)源的擋板或掩模被開啟，載流子傳輸材料被蒸發(fā)在該襯底上。按照這個方式，可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。注意，在本發(fā)明中，由于每個載流子傳輸層的厚度必須薄于每個發(fā)光層的厚度，因此需要控制該擋板或掩模的開啟時間和閉合時間。
可以通過旋轉而開啟掩模。此外，可以在掩模的一部分內(nèi)提供一孔洞或狹縫。
通過改變填充在蒸發(fā)源內(nèi)的材料的蒸發(fā)速率并同時開啟和閉合擋板或掩模，可以改變薄膜的厚度。當蒸發(fā)速率降低，并且擋板或掩模的開啟時間縮短時，薄膜厚度變薄。相反，當蒸發(fā)速率高且擋板或掩模的開啟時間延長時，薄膜厚度增大。
作為靶的襯底可繞其軸旋轉。當襯底繞其軸旋轉時，可以改善薄膜厚度的均勻性。
此外，填充了發(fā)光材料的蒸發(fā)源被固定在遠離填充了載流子傳輸材料的蒸發(fā)源的位置，而且襯底在圍繞中心軸移動時被旋轉，使得可以改變蒸發(fā)數(shù)量。另外，可以通過組合上述旋轉方法而旋轉該襯底。
例如，將襯底置于在第一旋轉板上，該第一旋轉板置于發(fā)光材料的蒸發(fā)源和載流子傳輸材料的蒸發(fā)源上。當通過旋轉該第一旋轉板而改變發(fā)光材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離以及載流子傳輸材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離時，可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
當?shù)谝恍D板旋轉時，發(fā)光材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離以及載流子傳輸材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離被改變。當發(fā)光材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離小于載流子傳輸材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離時，更大數(shù)量的發(fā)光材料被蒸發(fā)到該襯底上以形成發(fā)光層。另一方面，當載流子傳輸材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離小于發(fā)光材料的蒸發(fā)源和襯底之間的距離時，更大數(shù)量的載流子傳輸材料被蒸發(fā)到襯底上以形成載流子傳輸層。通過以這種方式旋轉第一旋轉板而改變襯底相對于蒸發(fā)源的位置，還可以交替地堆疊發(fā)光層和載流子傳輸層。因此可以實現(xiàn)多層堆疊的結構。此外，在這里移動襯底；然而，可以移動發(fā)光材料的蒸發(fā)源和載流子傳輸材料的蒸發(fā)源而固定該襯底。
注意，在本發(fā)明中，載流子傳輸層的厚度必須小于發(fā)光層的厚度。因此，可以控制填充在蒸發(fā)源內(nèi)的載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率，或者可以通過在載流子傳輸材料和襯底之間提供擋板或掩模而控制該擋板或掩模的開啟時間和閉合時間。
可將其中心軸不同于第一旋轉板的中心軸并和第一旋轉板相互獨立旋轉的第二旋轉板置于該第一旋轉板上，并將襯底置于該第二旋轉板上。通過旋轉該第二旋轉板(即，通過繞軸旋轉該襯底)，可以改善該襯底上薄膜厚度的均勻性。
此外，在本發(fā)明中，可以在電極和載流子傳輸層之間提供包括有機化合物和金屬化合物的緩沖層。這可以改善平整度。特別地，可以在陽極與空穴傳輸層之間、陽極和第一空穴傳輸層之間、電子傳輸層和陰極之間、或者第一電子傳輸層和陰極之間提供一緩沖層。這種情形中，也可以如前所述地提供空穴注入層和電子注入層。
在本發(fā)明的另一個方面中，發(fā)光裝置具有位于襯底上的陽極，面向該陽極的陰極，設于該陽極和陰極之間并包括有機化合物的發(fā)光層，以及包括有機化合物的載流子傳輸層。可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度。如果每個載流子傳輸層為空穴傳輸層，則每個發(fā)光層具有電子傳輸性能。如果每個載流子傳輸層為電子傳輸層，則每個發(fā)光層具有空穴傳輸性能。
此外，可以交替地堆疊n(n為正整數(shù))層發(fā)光層和載流子傳輸層。
每個載流子傳輸層的厚度為1至5nm。每個發(fā)光層的厚度為5至20nm。
載流子傳輸層可以為空穴傳輸層。每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值可大于每個空穴傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值可大于每個空穴傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
如果載流子傳輸層為空穴傳輸層，每個發(fā)光層的LUMO能級可低于每個空穴傳輸層的LUMO能級，每個發(fā)光層的HOMO能級可低于每個空穴傳輸層的HOMO能級。
備選地，載流子傳輸層可以為電子傳輸層。每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值可小于每個電子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個電子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
如果載流子傳輸層為電子傳輸層，每個發(fā)光層的LUMO能級可高于每個電子傳輸層的LUMO能級，每個發(fā)光層的HOMO能級可高于每個電子傳輸層的HOMO能級。
可以提供與陽極接觸并包括有機化合物及金屬化合物的緩沖層。
在本發(fā)明的另一個方面中，發(fā)光裝置包括位于襯底上的陽極，面向該陽極的陰極，設于該陽極和陰極之間并包括有機化合物的發(fā)光層，包括有機化合物的第一載流子傳輸層，以及包括有機化合物的第二載流子傳輸層。在陽極與發(fā)光層之間或者在陰極與發(fā)光層之間提供第一載流子傳輸層?？梢越惶娴囟询B每個發(fā)光層和每個第二載流子傳輸層。每個第二載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度。如果第一和第二載流子傳輸層為空穴傳輸層，則每個發(fā)光層具有電子傳輸性能。如果第一和第二載流子傳輸層為電子傳輸層，則發(fā)光層具有空穴傳輸性能。
此外，可以交替地堆疊n(n為正整數(shù))層發(fā)光層和第二載流子傳輸層。
每個第二載流子傳輸層的厚度為1至5nm，每個發(fā)光層的厚度為5至20nm。
第一和第二載流子傳輸層都可以為空穴傳輸層。這種情形下，每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值可大于每個第二載流子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值可大于每個第二載流子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
如果第一和第二載流子傳輸層都為空穴傳輸層，每個發(fā)光層的LUMO能級可低于每個第二載流子傳輸層的LUMO能級，每個發(fā)光層的HOMO能級可低于每個第二載流子傳輸層的HOMO能級。
如果第一和第二載流子傳輸層都為空穴傳輸層，第一載流子傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值可小于每個第二載流子傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值。
如果第一和第二載流子傳輸層都為空穴傳輸層，陽極的功函數(shù)與第一載流子傳輸層的HOMO能級之間能量差的絕對值可小于每個第二載流子傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值。
第一和第二載流子傳輸層都可以為電子傳輸層。這種情形下，每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值可小于每個第二載流子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值優(yōu)選地小于每個第二載流子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
如果第一和第二載流子傳輸層都為電子傳輸層，每個發(fā)光層的LUMO能級可高于每個第二載流子傳輸層的LUMO能級，每個發(fā)光層的HOMO能級可高于每個第二載流子傳輸層的HOMO能級。
如果第一和第二載流子傳輸層都為電子傳輸層，第一載流子傳輸層的LUMO能級與每個發(fā)光層的LUMO能級之間能量差的絕對值可小于每個第二載流子傳輸層的LUMO能級與每個發(fā)光層的LUMO能級之間能量差的絕對值。
如果第一和第二載流子傳輸層都為電子傳輸層，陰極的功函數(shù)與第一載流子傳輸層的LUMO能級之間能量差的絕對值可小于每個第二載流子傳輸層的LUMO能級與每個發(fā)光層的LUMO能級之間能量差的絕對值。
可在第一載流子傳輸層和該陽極或陰極之間提供包括有機化合物及金屬化合物的緩沖層。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種發(fā)光裝置的制造方法，該發(fā)光裝置包括位于襯底上的陽極，面向該陽極的陰極，設于該陽極和陰極之間并包括有機化合物的發(fā)光層，以及包括有機化合物的載流子傳輸層；其中可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層；其中每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度；其中如果載流子傳輸層為空穴傳輸層，則發(fā)光層具有電子傳輸性能，且其中如果載流子傳輸層為電子傳輸層，則發(fā)光層具有空穴傳輸性能。在載流子傳輸材料的蒸發(fā)源以及發(fā)光材料的蒸發(fā)源上提供該襯底。在載流子傳輸材料的蒸發(fā)源與該襯底之間提供可開啟和可閉合的第一擋板。在發(fā)光材料的蒸發(fā)源與該襯底之間提供可開啟和可閉合的第二擋板。通過開啟和閉合該第一和第二擋板可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
當?shù)谝粨醢彘_啟且第二擋板閉合時，載流子傳輸材料被蒸發(fā)到襯底上。當?shù)诙醢彘_啟且第一擋板閉合時，發(fā)光材料被蒸發(fā)到襯底上。按照這個方式，可以交替地堆疊發(fā)光層和載流子傳輸層。
通過控制擋板的開啟和閉合、發(fā)光材料的蒸發(fā)速率、以及載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率，可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種發(fā)光裝置的制造方法，該發(fā)光裝置具有位于襯底上的陽極，面向該陽極的陰極，設于該陽極和陰極之間并包括有機化合物的發(fā)光層，以及包括有機化合物的載流子傳輸層；其中可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層，其中每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，其中如果每個載流子傳輸層為空穴傳輸層，則每個發(fā)光層具有電子傳輸性能，且其中如果每個載流子傳輸層為電子傳輸層，則每個發(fā)光層具有空穴傳輸性能。在第一旋轉板上提供該襯底，并在載流子傳輸材料的蒸發(fā)源以及發(fā)光材料的蒸發(fā)源上提供第一旋轉板。通過旋轉第一旋轉板以改變發(fā)光材料蒸發(fā)源與襯底之間的距離以及載流子傳輸材料的蒸發(fā)源與襯底之間的距離，交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
當?shù)谝恍D板旋轉且發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離小于載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離時，數(shù)量上比載流子傳輸材料更大的發(fā)光材料被蒸發(fā)到襯底上以形成發(fā)光層。當?shù)谝恍D板旋轉且載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離小于發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離時，數(shù)量上比發(fā)光材料更大的載流子傳輸材料被蒸發(fā)到襯底上以形成載流子傳輸層。
通過控制發(fā)光材料的蒸發(fā)速率和載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率，可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
當在載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間提供可開啟和可閉合的擋板時，通過控制第一旋轉板的旋轉并控制該擋板的開啟和閉合，可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
可以在第一旋轉板上提供第二旋轉板，在第二旋轉板上提供襯底，該第一和第二旋轉板可具有互不相同的中心軸，第一和第二旋轉板可以獨立地旋轉。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種發(fā)光裝置的制造方法，該發(fā)光裝置具有位于襯底上的陽極，面向該陽極的陰極，設于該陽極和陰極之間并包括有機化合物的發(fā)光層，以及包括有機化合物的載流子傳輸層；其中可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層，其中每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，其中如果每個載流子傳輸層為空穴傳輸層，則每個發(fā)光層具有電子傳輸性能，且其中如果每個載流子傳輸層為電子傳輸層，則每個發(fā)光層具有空穴傳輸性能。在載流子傳輸材料蒸發(fā)源和發(fā)光材料蒸發(fā)源上提供該襯底。在發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間提供可旋轉的第一掩模。在載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間提供可旋轉的第二掩模。通過控制第一和第二掩模的旋轉，交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
在每個第一和第二掩模內(nèi)提供一狹縫或孔洞。
當?shù)谝谎谀５目锥椿颡M縫置于發(fā)光材料蒸發(fā)源與襯底之間時，第二掩模的孔洞或狹縫未置于載流子傳輸材料蒸發(fā)源與襯底之間，使得發(fā)光材料可以被蒸發(fā)到襯底上。此外，當?shù)诙谀５目锥椿颡M縫置于載流子傳輸材料蒸發(fā)源與襯底之間時，第一掩模的孔洞或狹縫未置于發(fā)光材料蒸發(fā)源與襯底之間，使得載流子傳輸材料可以被蒸發(fā)到襯底上。因此可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
通過控制發(fā)光材料的蒸發(fā)速率和載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率，可以交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
本發(fā)明提供了一種多層堆疊結構，其中交替地堆疊包括有機化合物的發(fā)光層和包括有機化合物的載流子傳輸層。由于本發(fā)明的多層堆疊結構不是由包括有機化合物的層和包括無機化合物的層形成的多層堆疊結構，因此可以獲得具有更小的特性惡化并具有良好發(fā)光效率的發(fā)光裝置而不產(chǎn)生應力。
在本發(fā)明中，發(fā)光層和載流子傳輸層具有互不相同的極性，載流子傳輸層的厚度小于發(fā)光層的厚度。此外，發(fā)光層和載流子傳輸層具有前述的LUMO能級和HOMO能級。因此，可以容易地限制具有和載流子傳輸層相同極性的載流子，具有和載流子傳輸層不同極性的載流子可以通過隧道效應移動。也就是說，電子或空穴可以得到限制，因此可以改善發(fā)光效率。
此外，通過在電極和載流子傳輸層之間提供包括有機化合物和金屬化合物的緩沖層，即使襯底具有凹陷和凸起仍可以改善平整度。緩沖層的厚度可設成不小于60nm。在本發(fā)明中，即使緩沖層的厚度增大，驅(qū)動電壓并未增大。
通過實施前述制造方法，可以形成多層堆疊的結構。此外，可以獲得具有更小的特性惡化及良好的發(fā)光效率的發(fā)光裝置，其中薄膜厚度可以被容易地控制。


附圖中圖1為解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖示；圖2為解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖示；
圖3為解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖示；圖4為解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖示；圖5為解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖示；圖6為解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的圖示；圖7為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的圖示；圖8A和8B為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的圖示；圖9為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的圖示；圖10為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的圖示；圖11A和11B為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的圖示；圖12A和12B為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的圖示；圖13A和13B為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的圖示；圖14A至14E為解釋TFT制造方法的截面視圖；圖15A至15C為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的制造方法的截面視圖；圖16A和16B為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置截面的截面視圖；圖17為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的外部形貌的圖示；圖18A和18B分別為本發(fā)明發(fā)光裝置的像素部分的俯視圖和截面視圖；圖19A至19E為解釋使用本發(fā)明發(fā)光裝置的電子設備的圖示；圖20A和20B為解釋使用本發(fā)明發(fā)光裝置的電子設備的圖示；圖21為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的圖示；以及圖22為解釋本發(fā)明發(fā)光裝置的圖示；具體實施方式
[實施例模式1]將參考圖1至4描述本發(fā)明的示例。這里將描述載流子傳輸層為空穴傳輸層的情形。
在圖1所示的發(fā)光裝置中，在襯底1上形成陽極2、第一空穴傳輸層3、重復堆疊的發(fā)光層4和第二空穴傳輸層5、電子傳輸層6、以及陰極7。在陽極2和第一空穴傳輸層3之間提供空穴注入層。此外，可在陰極7和電子傳輸層6之間提供電子注入層?？梢允褂孟嗤牧匣虿煌牧闲纬稍摰谝缓偷诙昭▊鬏攲印６询B由第二空穴傳輸層5和發(fā)光層4形成的多層。第二空穴傳輸層5的厚度小于每個發(fā)光層4的厚度。每個第二空穴傳輸層的厚度優(yōu)選地設為1至5nm。每個發(fā)光層4的厚度優(yōu)選地設為5至20nm。發(fā)光層4具有電子傳輸性能。此外，可以交替地堆疊n(n為正整數(shù))層第二空穴傳輸層5和發(fā)光層4。
這里將參考圖3和圖4描述本發(fā)明的能級、載流子移動等。圖3和圖4示出了圖1結構的能帶圖。圖4示出了發(fā)光層4和空穴傳輸層5的多層堆疊部分的能帶圖。在圖3和圖4中使用和圖1相同的附圖標記表示相同部分。附圖標記50表示真空能級，附圖標記51表示第一空穴傳輸層3的LUMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記52表示第一空穴傳輸層3的HOMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記53表示每個第二空穴傳輸層5的LUMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記54表示每個第二空穴傳輸層5的HOMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記55表示每個發(fā)光層4的LUMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記56表示每個發(fā)光層4的HOMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。
在本發(fā)明中，每個發(fā)光層4的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值55大于每個第二空穴傳輸層5的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值53(即，每個發(fā)光層4的LUMO能級低于每個第二空穴傳輸層5的LUMO能級)。此外，每個發(fā)光層4的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值56大于每個第二空穴傳輸層5的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值54(即，每個發(fā)光層4的HOMO能級低于每個第二空穴傳輸層5的HOMO能級)。
對陽極2施加正電勢并對陰極7施加負電勢時，空穴(h+)從陽極2被注入到第一空穴傳輸層3，電子(e-)從陰極7被注入電子傳輸層6?？昭◤牡谝豢昭▊鬏攲?被傳輸?shù)脚徳摰谝豢昭▊鬏攲拥陌l(fā)光層4，且空穴和從陰極傳輸?shù)碾娮釉诎l(fā)光層4內(nèi)復合。由此而發(fā)出光線。因為發(fā)光層4具有電子傳輸性能，空穴和電子復合的可能性高。注意，發(fā)光的部分在圖中用hv表示。
在發(fā)光層4內(nèi)未和電子復合的空穴受電勢差作用而朝陰極7移動。隨后，空穴被注入到第二空穴傳輸層5并在第二空穴傳輸層5內(nèi)部移動。然而，由于每個第二空穴傳輸層5和每個發(fā)光層4之間存在一勢壘(即能量差58，該能量差為每個發(fā)光層4的HOMO能級與每個第二空穴傳輸層5的HOMO能級之間的能量差)，空穴注入到每個發(fā)光層4的可能性降低，因此空穴被限制在第二空穴傳輸層5內(nèi)。即使由于空穴積累等原因使空穴越過勢壘而注入到一個發(fā)光層4內(nèi)，但這些空穴仍與發(fā)光層4內(nèi)的電子復合而發(fā)光。此外，如果空穴未和一個發(fā)光層4內(nèi)的電子復合并被注入到一個第二空穴傳輸層5內(nèi)，如前所述由于第二空穴傳輸層5和發(fā)光層4之間存在勢壘，空穴被限制在第二空穴傳輸層5內(nèi)的可能性較高。因此，可以提高發(fā)光效率并防止空穴穿過電子傳輸層6。如果電子傳輸層6具有發(fā)光性能，當空穴被注入電子傳輸層6時，空穴與電子傳輸層內(nèi)的電子復合并發(fā)光。如果電子傳輸層6的發(fā)射波長不同于每個發(fā)光層4的發(fā)射波長，則導致出現(xiàn)顏色差異。
另一方面，在一個發(fā)光層4內(nèi)未和空穴復合的電子受電勢差作用而朝陽極2移動。這種情況下，由于每個第二空穴傳輸層5的厚度為1至5nm，盡管存在勢壘(即能量差60，該能量差為每個發(fā)光層4的LUMO能級與每個第二空穴傳輸層5的LUMO能級之間的能量差)，但電子仍穿過第二空穴傳輸層5，隨后空穴被注入下一個發(fā)光層4。因此，電子在該發(fā)光層4內(nèi)與空穴復合并發(fā)光。此外，如果電子未在發(fā)光層4內(nèi)和空穴復合，電子穿過第二空穴傳輸層5而被注入下一個發(fā)光層4。
當?shù)谝豢昭▊鬏攲?和第二空穴傳輸層5由不同材料制成時，為了增加空穴限制效應，第一空穴傳輸層3的HOMO能級和每個發(fā)光層4的HOMO能級之間能量差的絕對值57優(yōu)選地設成小于能量差絕對值58。因此，可以提高從陽極2注入的空穴無法移動越過能量差58的可能性。
當陽極2的功函數(shù)和第一空穴傳輸層3的HOMO能級之間的能量差59或施加在陽極2與陰極7之間的電勢得到控制時，可以提高空穴無法移動越過能量差58的可能性。使能量差59小于能量差58，并施加使空穴剛好越過能量差59的電壓。這種情況下，空穴可以移動越過能量差59；然而，移動越過能量差58的可能性降低。因此，優(yōu)選使用具有前述關系的陽極2，第一空穴傳輸層3、發(fā)光層4、第二空穴傳輸層5、以及陰極7，并同時控制施加在該陽極和陰極上的電壓。
下面將描述每個層可使用的材料等。襯底1用作發(fā)光元件的支撐體。可以使用例如石英、玻璃、塑料等作為襯底1的材料。注意，可以使用其它材料，只要該材料在制造過程中可以用作發(fā)光元件的支撐體。
陽極2可以使用氧化銦錫(ITO)等。此外可以使用氧化銦鋅(IZO)、包括氧化硅的氧化銦錫(ITSO)等。此外，優(yōu)選使用具有高功函數(shù)的材料制成陽極2。
可以使用4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(簡寫為NPB或αNPD)，4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(簡寫為TCTA)等形成第一空穴傳輸層3。優(yōu)選使用HOMO能級為-5.3至-5.6eV的材料形成第一空穴傳輸層3。
可以使用相同材料制成第一空穴傳輸層3和第二空穴傳輸層5。然而，為了增強空穴限制效應，使第一空穴傳輸層3的HOMO能級與每個發(fā)光層4的HOMO能級之間能量差小于每個第二空穴傳輸層5的HOMO能級與每個發(fā)光層4的HOMO能級之間能量差。優(yōu)選使用HOMO能級為-4.9至-5.3eV的材料。例如可以使用4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(簡寫為MTDATA)，4，4’，-二(N-(4-(N，N-二對甲苯胺基)苯基)-N-苯基鄰氨基)-聯(lián)苯(簡寫為DNTPD)，4，4’，4”-三[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(簡寫為1-TNATA)等。例如當使用后述的三(8-羥基喹啉)鋁(簡寫為Alq3)形成發(fā)光層4并使用αNPD形成第一空穴傳輸層3時，可以使用具有前述關系的MTDATA形成第二空穴傳輸層5。
對于發(fā)光層4，需要使每個發(fā)光層4的LUMO能級和真空能級之間能量差的絕對值大于每個第二空穴傳輸層5的LUMO能級和真空能級之間的能量差的絕對值。此外，每個發(fā)光層4的HOMO能級和真空能級之間能量差的絕對值必須大于每個第二空穴傳輸層5的HOMO能級和真空能級之間能量差的絕對值。這使得有可能如前所述地將空穴限制在發(fā)光層4內(nèi)并提高發(fā)光效率。此外，可以防止空穴穿過電子傳輸層6。另一方面，由于每個第二空穴傳輸層5的厚度小于每個發(fā)光層4的厚度，每個第二空穴傳輸層5的厚度為1至5nm而每個發(fā)光層4的厚度為5至20nm，盡管存在前述能量關系，電子仍可穿過第二空穴傳輸層5而被注入到發(fā)光層4。除了諸如4，4′-二(N-咔唑)聯(lián)苯(簡寫為CPB)的咔唑衍生物之外，可以使用諸如Alq3的具有電子傳輸性能的材料形成發(fā)光層4。優(yōu)選使用HOMO能級為-5.5至-5.9eV或更高的材料。
每個發(fā)光層4可以是宿主-客體(host-guest)類型的層，其中發(fā)光物質(zhì)(摻雜劑材料)彌散在由帶隙大于該發(fā)光物質(zhì)帶隙的材料(宿主材料)制成的層中，其中該發(fā)光物質(zhì)成為發(fā)光中心。這個結構是優(yōu)選的，因為難以引起由濃度所致的光淬滅(light quenching)?？梢允褂?-二環(huán)亞甲基-2-甲基-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-吡喃(簡寫為DCJT)、4-二環(huán)亞甲基-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-吡喃、periflanthene、2，5-二環(huán)-1，4-二(10-甲氧基-1，1，7，7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)苯、N，N’-二甲基喹吖酮(簡寫為DMQd)、香豆素6、香豆素545T、Alq3、9，9’-二蒽基、9，10-二苯基并三苯(簡寫為DPA)、9，10-三(2-萘基)并三苯(簡寫為DNA)、2，5，8，11-四-叔丁基二萘嵌苯(TBP)等用作該發(fā)光物質(zhì)(變成發(fā)光中心)。除了發(fā)射熒光的前述物質(zhì)之外，還可以使用發(fā)射磷光的下述物質(zhì)作為摻雜劑材料二[2-(3，5-二(三氟甲基)苯基)吡啶基-N，C2’]銥(III)吡啶甲酸(簡寫為Ir(CF3ppy)2(pic))、二[2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’]銥(III)乙酰丙酮(簡寫為FIr(acac))、二[2-(4，6-二氟苯基)吡啶基-N，C2’]銥(III)吡啶甲酸(簡寫為FIr(pic))、三[2-苯基吡啶基-N，C2’]銥(簡寫為Ir(ppy3))等。
此外，用于分散發(fā)光物質(zhì)的材料沒有特別限制，除了諸如CBP的咔唑衍生物以外還可以使用諸如金屬復合物和Alq3的具有電子傳輸性能的材料。
例如，對于具有上述能量關系的材料，陽極2可以采用ITO，第一空穴傳輸層3可以使用αNPD，發(fā)光層4可以使用Alq3，第二空穴傳輸層5可以使用MTDATA，等等。當然，本發(fā)明不限于這個組合。
可以使用Alq3、二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基吡啶基-鋁(簡寫為BAlq3)、浴銅靈(簡寫為BCP)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡寫為Almq3)等形成電子傳輸層6。優(yōu)選使用HOMO能級為-5.5至-6.0eV的材料。
可以使用金屬、合金、導電化合物、這些材料的化合物等制備陰極7，其中這些材料具有低的功函數(shù)(不高于-3.8eV)。這種陰極材料的具體示例為屬于元素周期表中的1族或2族元素，即諸如鋰(Li)和銫(Cs)的堿金屬、諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)、和鍶(Sr)的堿土金屬、以及包括這些元素的合金(例如Mg:Ag、Al:Li等)。此外，通過在陰極7和一發(fā)光層4之間提供具有優(yōu)良電子注入性能的層，可以使用各種導電材料以及用于陽極2諸如Al、Ag、ITO、和含硅IT0的材料以形成陰極7而不管這些材料的功函數(shù)如何。
此外，當在陰極7和電子傳輸層6之間提供電子注入層時，可以使用堿金屬或堿土金屬的化合物例如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、和氟化鈣(CaF2)。此外，可以使用由具有電子傳輸性能的材料制成的層，所述層包括堿金屬或堿土金屬，例如含鎂(Mg)的Alq3等。
如圖2所示，可以在陽極2和第一空穴傳輸層3之間提供緩沖層8?？梢允褂糜袡C化合物和金屬化合物的混合物形成緩沖層8。
就有機化合物和金屬化合物的組合而言，其中的有機化合物可以使用芳族胺(即具有苯環(huán)-氮鍵)基化合物，例如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(簡寫為NPB或αNPD)、4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(簡寫為TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(簡寫為TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(簡寫為MTDATA)、4，4’，-二(N-(4-(N，N-二-m-甲苯基氨基)苯基)-N-苯基氨基)-聯(lián)苯(簡寫為DNTPD)、N，N’-二(螺旋形-9，9’-二芴-2-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺(簡寫為BSPB)、4，4’，4”-三[3-甲基苯基(苯基)氨基]三苯胺(簡寫為m-TDATA)、1，3，5-三[N，N’-二(3-甲基苯基)-氨基]-苯(簡寫為m-MTDAB)、以及N，N’-二(p-甲苯基-N，N’-二苯基-p-苯二胺(簡寫為DTDPPA)；或者是酞菁化合物，例如酞菁(簡寫為H2PC)、銅酞菁(簡寫為CuPc)、以及釩酞菁(VOPc)。金屬化合物優(yōu)選采用過渡金屬氧化物。具體地，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、氧化鎂、氧化錸等。特別地，由于氧化釩、氧化鉬、氧化鎢、和氧化錸具有強的電子接收性能，因此這些材料是優(yōu)選的。在這些材料中，氧化鉬在大氣空氣中穩(wěn)定且容易處理，因此氧化鉬更為優(yōu)選。此外，在有機化合物中金屬化合物的含量理想地應為5至80wt％，更為優(yōu)選地為10至50wt％。緩沖層的厚度設為不低于60nm。在本發(fā)明中，即使增大該緩沖層的厚度，驅(qū)動電壓并未增大。
可以通過蒸發(fā)形成第一空穴傳輸層3、發(fā)光層4、第二空穴傳輸層5、以及電子傳輸層6。可以通過共蒸發(fā)有機化合物和金屬化合物而形成緩沖層8。可以通過諸如濺射和蒸發(fā)的已經(jīng)方法制備陽極2和陰極7。對于提供空穴注入層和電子注入層的情形，可以使用諸如蒸發(fā)的已知方法形成這些注入層。此外，可以使用后面提到的方法制備發(fā)光層4和第二空穴傳輸層5。
這里將描述測量HOMO能級和LUMO能級的方法。通過在玻璃襯底等上形成靶材料的薄膜并在大氣空氣中使用光電子光譜儀(RIKEN KEIKICO.，LTD.，#AC-2)測量該薄膜，由此可以獲得HOMO能級。
接著將描述LUMO能級的測量。首先，測量靶材料的吸收光譜，使用該數(shù)據(jù)從Tauc繪圖獲得吸收端。接著，將該吸收端評估為光學帶隙，并計算HOMO能級和LUMO能級之間的帶隙。之后，通過使用在大氣空氣中由光電子光譜儀獲得的HOMO能級以及該帶隙而計算出LUMO能級。
例如，如果在大氣空氣中由光電子光譜儀獲得的薄膜的HOMO能級為-5.28eV，從吸收譜獲得的薄膜的帶隙為2.98eV，則該薄膜的LUMO能級為-2.30eV。當然，該測量方法不僅可以應用于本實施例模式，還可以應用于本發(fā)明的其它實施例模式。
將參考圖1、2、5、6等描述本發(fā)明的示例。這里將描述載流子傳輸層為電子傳輸層的情形。
在圖1所示的發(fā)光裝置中，在襯底1上形成陽極2、空穴傳輸層3、重復堆疊的發(fā)光層4和第二電子傳輸層5、第一電子傳輸層6、以及陰極7。在陽極2和空穴傳輸層3之間提供空穴注入層。此外，可在陰極7和第一電子傳輸層6之間提供電子注入層?？梢允褂孟嗤牧匣虿煌牧闲纬稍摰谝缓偷诙娮觽鬏攲?。堆疊許多第二電子傳輸層5和發(fā)光層4。第二電子傳輸層5的厚度小于每個發(fā)光層4的厚度。每個第二電子傳輸層5的厚度優(yōu)選地設為1至5nm。每個發(fā)光層4的厚度優(yōu)選地設為5至20nm。發(fā)光層4具有空穴傳輸性能。此外，可以交替地堆疊2到n(n為正整數(shù))層第二電子傳輸層5和發(fā)光層4。
這里將參考圖5和圖6描述本發(fā)明的載流子移動等。圖5和圖6示出了圖1的能帶圖。圖6示出了發(fā)光層4和第二電子傳輸層5交替堆疊的能帶圖。在圖5和圖6中還使用了圖1的附圖標記。附圖標記50表示真空能級。附圖標記77表示第一電子傳輸層6的LUMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記78表示第一電子傳輸層6的HOMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記70表示每個第二電子傳輸層5的LUMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記71表示每個第二電子傳輸層5的HOMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記72表示每個發(fā)光層4的LUMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。附圖標記73表示每個發(fā)光層4的HOMO能級與真空能級50之間能量差的絕對值。
在本發(fā)明中，每個發(fā)光層4的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值72小于每個第二電子傳輸層5的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值70(即，每個發(fā)光層4的LUMO能級低于每個第二電子傳輸層5的LUMO能級)。此外，每個發(fā)光層4的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值73小于每個第二電子傳輸層5的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值71(即，每個發(fā)光層4的HOMO能級高于每個第二電子傳輸層5的HOMO能級)。
對陽極2施加正電勢并對陰極7施加負電勢時，空穴(h+)從陽極2被注入空穴傳輸層3，電子(e-)從陰極7被注入第一電子傳輸層6。電子從第一電子傳輸層6被傳輸?shù)桨l(fā)光層4，且電子和從陽極傳輸?shù)目昭ㄔ诎l(fā)光層4內(nèi)復合。由此而發(fā)出光線。因為發(fā)光層4具有空穴傳輸性能，因此電子和空穴復合的可能性較高。注意，發(fā)光的部分在圖中用hv表示。
在一個發(fā)光層4內(nèi)未和空穴復合的電子受電勢差作用而朝陽極2移動。隨后，電子被注入緊接于發(fā)光層的第二電子傳輸層5并在第二電子傳輸層5內(nèi)部移動。由于第二電子傳輸層5和下一個發(fā)光層4之間存在勢壘(即能量差75，該能量差為每個發(fā)光層4的LUMO能級與每個第二電子傳輸層5的LUMO能級之間的能量差)，電子注入到發(fā)光層4的可能性降低，因此電子被限制在第二電子傳輸層5內(nèi)。如果由于電子積累等原因使電子越過勢壘而注入到發(fā)光層4內(nèi)，則這些電子與發(fā)光層4內(nèi)的空穴復合而發(fā)光。此外，如果電子未和一個發(fā)光層4內(nèi)的空穴復合并被注入到和該發(fā)光層4相鄰的第二電子傳輸層5內(nèi)，如前所述由于第二電子傳輸層5和下一個發(fā)光層4之間存在勢壘，電子被限制在第二電子傳輸層5內(nèi)的可能性較高。因此，可以防止電子穿過空穴傳輸層3從而提高發(fā)光效率。如果空穴傳輸層3具有發(fā)光性能，當電子被注入空穴傳輸層3時，電子與空穴傳輸層3內(nèi)的空穴復合并發(fā)光。當空穴傳輸層3的發(fā)射波長不同于每個發(fā)光層4的發(fā)射波長時，導致出現(xiàn)顏色差異。
另一方面，在一個發(fā)光層4內(nèi)未和電子復合的空穴受電勢差作用而朝陰極7移動。這種情況下，由于每個第二電子傳輸層5的厚度為1至5nm，盡管存在勢壘(即能量差79，該能量差為每個發(fā)光層4的HOMO能級與每個第二電子傳輸層5的HOMO能級之間的能量差)，但空穴仍穿過每個第二電子傳輸層5，隨后空穴被注入下一個發(fā)光層4。因此，空穴在該發(fā)光層4內(nèi)與電子復合并發(fā)光。此外，即使空穴未在發(fā)光層4內(nèi)和電子復合，空穴穿過第二電子傳輸層5而被注入下一個發(fā)光層4。
當?shù)谝浑娮觽鬏攲?和第二電子傳輸層5由不同材料制成時，為了增強電子限制效應，第一電子傳輸層6的LUMO能級和每個發(fā)光層4的LUMO能級之間能量差的絕對值74優(yōu)選地設成小于能量差的絕對值75。這可以提高從陰極7注入的電子無法移動越過能量差75的可能性。
當陰極7的功函數(shù)和第一電子傳輸層6的LUMO能級之間的能量差76或施加在陽極2與陰極7之間的電勢得到控制時，可以提高空穴無法移動越過能量差75的可能性。當使能量差76小于能量差75，并施加使電子剛好越過能量差76的電壓時，電子可以移動越過能量差76；然而，移動越過能量差75的可能性降低。因此，優(yōu)選使用具有前述關系的陽極2，第一電子傳輸層6、發(fā)光層4、第二電子傳輸層5、以及陰極7，并同時控制施加在該陽極和陰極上的電壓。
下面將描述每個層可使用的材料等。注意，可以使用和實施例模式1中所描述的材料相同的材料制備襯底1和陽極2。
可以使用功函數(shù)為2.8至3.0eV諸如Ca、MgAg、Al、和Mg的物質(zhì)形成陰極7?？梢允褂肁lq3、BAlq3、BCP、CBP等形成第一電子傳輸層6?？紤]到第一電子傳輸層6和每個第二電子傳輸層5之間的能量差，優(yōu)選使用LUMO能級為-2.7至-2.4eV的物質(zhì)?？梢允褂煤偷谝浑娮觽鬏攲?相同的材料形成第二電子傳輸層5。然而，為了增強電子限制效應，使第一電子傳輸層6的LUMO能級與每個發(fā)光層4的LUMO能級之間能量差小于每個第二電子傳輸層5的LUMO能級與每個發(fā)光層4的LUMO能級之間能量差。優(yōu)選使用LUMO能級不高于-2.7eV的材料。例如可以使用Alq3、BAlq3、diphenylquinoxaline(二苯哇喏啉)等對于發(fā)光層4，需要使每個發(fā)光層4的HOMO能級和真空能級之間能量差的絕對值小于每個第二電子傳輸層5的HOMO能級和真空能級之間的能量差的絕對值。此外，每個發(fā)光層4的LUMO能級和真空能級之間能量差的絕對值必須小于每個第二電子傳輸層5的LUMO能級和真空能級之間能量差的絕對值。這使得有可能如前所述地將電子限制在發(fā)光層4內(nèi)并提高發(fā)光效率。此外，可以防止電子穿過空穴傳輸層3。
另一方面，每個第二電子傳輸層5的厚度小于每個發(fā)光層4的厚度，每個第二電子傳輸層5的厚度為1至5nm而每個發(fā)光層4的厚度為5至20nm，因此盡管存在前述能量關系，空穴仍可穿過第二電子傳輸層5而被注入到發(fā)光層4。
可以使用NPB、TCTA、TPD等形成發(fā)光層4。優(yōu)選使用具有LUMO能級不低于-2.5eV的材料。
如實施例模式1所描述，每個發(fā)光層4可以是宿主-客體類型的層，其中發(fā)光物質(zhì)(摻雜劑材料)彌散在由其帶隙大于該發(fā)光物質(zhì)帶隙的材料(宿主材料)制成的層中，其中該發(fā)光物質(zhì)成為發(fā)光中心。
可以使用例如芳族胺(即具有苯環(huán)-氮鍵)基化合物，例如TDATA、MTDATA、DNTPD、以及αNPD。
例如，對于具有前述能量關系的材料，可以使用這樣的組合由Mg形成陰極7、CPB用作第一電子傳輸層6、TPD用作發(fā)光層4、Alq3用作第二電子傳輸層5等。當然，本發(fā)明不限于這個組合。此外，在圖22中示出了空穴傳輸層3使用αNPD且陽極使用IT0時的能帶圖。
在圖22中，每個發(fā)光層4的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值小于每個第二電子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值小于每個第二電子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
此外，第一電子傳輸層的LUMO能級和每個發(fā)光層的LUMO能級之間的能量差74小于每個第二電子傳輸層的LUMO能級和每個發(fā)光層的LUMO能級之間的能量差75。
陰極功函數(shù)和第一電子傳輸層的LUMO能級之間的能量差76小于每個第二電子傳輸層的LUMO能級和每個發(fā)光層的LUMO能級之間的能量差。因此可以限制電子并提高發(fā)光效率。
如圖2所示，可以在陽極2和第一空穴傳輸層之間提供緩沖層8。可以使用有機化合物和金屬化合物的混合物制備緩沖層8。緩沖層8的厚度可設為不小于6Onm。在本發(fā)明中，即使增大該緩沖層的厚度，驅(qū)動電壓并未增大。
可以通過蒸發(fā)形成第一電子傳輸層6、發(fā)光層4、第二電子傳輸層5、以及空穴傳輸層3?？梢酝ㄟ^共蒸發(fā)有機化合物和金屬化合物而形成緩沖層8?？梢酝ㄟ^諸如濺射和蒸發(fā)的已經(jīng)方法制備陽極2和陰極7。對于提供空穴注入層和電子注入層的情形，可以使用諸如蒸發(fā)的已知方法形成這些注入層。此外，可以使用后面提到的方法制備發(fā)光層4和第二電子傳輸層5。
HOMO能級和LUMO能級的測量方法和實施例模式1相同。
將參考圖7、圖8A和8B、圖9、圖10、圖11A和11B、圖12A和12B、以及圖13A和13B描述本實施例模式中使用的蒸發(fā)裝置以及使用所述蒸發(fā)裝置制造實施例模式1和2中所述的多層堆疊結構的方法。
在本實施例模式使用的蒸發(fā)裝置中，提供了處理腔1001和傳輸腔1002，其中靶材料在處理腔1001內(nèi)被蒸發(fā)。通過傳輸腔1002將靶材料傳輸?shù)教幚砥?001。傳輸腔1002設有用于移動靶材料的臂1003(圖7)。
如圖8A和8B所示，在處理器1001內(nèi)提供了用于固定襯底(靶材料)101的固定部分100、填充了發(fā)光材料的蒸發(fā)源102、以及填充了載流子傳輸材料的蒸發(fā)源103。用隔板104分隔蒸發(fā)源102和蒸發(fā)源103。此外，在填充了發(fā)光材料的蒸發(fā)源102上提供擋板105b，而在填充了載流子傳輸材料的蒸發(fā)源103上提供擋板105a。
當摻雜劑材料添加到發(fā)光材料中時，則與宿主材料的蒸發(fā)源102同時提供了摻雜劑材料的蒸發(fā)源，宿主材料和摻雜劑材料被共蒸發(fā)。
如圖8A所示，擋板105b開啟而擋板105a閉合時，發(fā)光材料被蒸發(fā)到襯底101上而載流子傳輸材料未被蒸發(fā)到襯底上。接著如圖8B所示，擋板105b閉合而擋板105a開啟時，載流子傳輸材料被蒸發(fā)到襯底101上而發(fā)光材料未被蒸發(fā)到襯底上。根據(jù)這個方法，可以交替地蒸發(fā)載流子傳輸材料和發(fā)光材料，因此可以形成多層堆疊的結構。
在本發(fā)明中為了使每個第二載流子傳輸層5的厚度小于每個發(fā)光層4的厚度，擋板105b的開啟時間應長于擋板105a的開啟時間。這可以減小載流子傳輸材料的蒸發(fā)數(shù)量，從而減小載流子傳輸層的厚度。通過以這種方式控制擋板105a和105b的開啟時間，可以形成前述實施例模式中描述的結構。
此時，通過改變蒸發(fā)速率可以控制薄膜厚度。當蒸發(fā)速率降低時，每單位時間的蒸發(fā)數(shù)量減小。另一方面，當蒸發(fā)速率增大時，蒸發(fā)數(shù)量增大，使得可以提高薄膜厚度。如果在擋板105a開啟時載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率降低而在擋板105b開啟時發(fā)光材料的蒸發(fā)速率提高，則每個載流子傳輸層的厚度可小于每個發(fā)光層的厚度。
此外，通過改變襯底的溫度可以改變吸收速率。
襯底101可以如箭頭所示地旋轉。通過旋轉襯底101，可以在該襯底上形成厚度均勻的載流子傳輸層和厚度均勻的發(fā)光層。
處理腔1001內(nèi)提供的元件部分不限于圖8A和8B所示的物品，例如可以采用如圖9、圖10、圖11A和11B、圖12A和12B、以及圖13A和13B中所示的結構。
在圖9和圖10中，在蒸發(fā)裝置內(nèi)提供了用于固定襯底(靶材料)的固定部分、填充了發(fā)光材料的蒸發(fā)源102、填充了載流子傳輸材料的蒸發(fā)源103。此外，用擋板104分隔蒸發(fā)源102和蒸發(fā)源103。此外，在填充了載流子傳輸材料的蒸發(fā)源103上提供擋板105a。
如圖9所示，當擋板105a閉合時，發(fā)光材料被蒸發(fā)到襯底1015上，而載流子傳輸材料未被蒸發(fā)到襯底上。另一方面，如圖10所示當擋板105a開啟時，載流子傳輸材料被蒸發(fā)到襯底1015上。
當擋板105a的開啟時間縮短時，載流子傳輸材料的蒸發(fā)數(shù)量降低。當擋板105a的開啟時間延長時，載流子傳輸材料的蒸發(fā)數(shù)量增大。通過開啟和閉合擋板105a而控制載流子傳輸材料和發(fā)光材料的蒸發(fā)數(shù)量，使得可以控制每個載流子傳輸層的厚度以及每個發(fā)光層的厚度。到目前為止所描述的步驟與圖8A及8B相同。
用于固定襯底的固定部分包括繞軸1013旋轉的第一旋轉板1012，以及在第一旋轉板1012上提供的多個第二旋轉板1014a至1014d。第二旋轉板1014a至1014d相互獨立地繞軸旋轉，每個第二旋轉板的軸不同于軸1013。在第二旋轉板1014a至1014d上提供襯底1015a至1015d。
襯底1015a被固定在第二旋轉板1014a上，襯底1015b被固定在第二旋轉板1014b上，襯底1015c被固定在第二旋轉板1014c上，襯底1015d被固定在第二旋轉板1014d上。
此外，旋轉第一旋轉板1012以及上方固定了襯底的第二旋轉板1014a至1014d。通過第二旋轉板的旋轉，每個襯底還單獨繞各自的軸旋轉。這和圖8A及8B所示每個襯底的旋轉相同。通過使襯底自身旋轉，可以形成厚度均勻的發(fā)光層和厚度均勻的載流子傳輸層。
另一方面，通過第一旋轉板1012的旋轉，襯底還圍繞軸1013旋轉。如圖10所示，其中的擋板105a開啟，當襯底1015a和發(fā)光材料蒸發(fā)源102之間的距離小于襯底1015a和載流子傳輸材料蒸發(fā)源103之間的距離時，被蒸發(fā)在襯底1015a上的發(fā)光材料的數(shù)量多于載流子傳輸材料的數(shù)量，由此在該襯底形成發(fā)光層。另一方面，當襯底1015c和載流子傳輸材料蒸發(fā)源103之間的距離小于襯底1015c和發(fā)光材料蒸發(fā)源102之間的距離時，被蒸發(fā)在襯底1015c上的載流子傳輸材料的數(shù)量多于發(fā)光材料的數(shù)量，由此在該襯底上形成載流子傳輸層。
接著，如果通過第一旋轉板1012的旋轉而改變處理腔1001內(nèi)第二旋轉板1014a的位置，襯底1015a被置于圖9的第二旋轉板1014c的位置，且襯底1015a和載流子傳輸材料蒸發(fā)源103之間的距離小于襯底1015a和發(fā)光材料蒸發(fā)源102之間的距離。這種情況下，被蒸發(fā)到襯底1015a上的載流子傳輸材料的數(shù)量大于發(fā)光材料，由此在該襯底上形成載流子傳輸層。因此可以交替地堆疊發(fā)光層和載流子傳輸層，由此可以形成多層堆疊的結構。
在本發(fā)明中由于每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，通過使用擋板105a可以控制載流子傳輸層的厚度，或者通過使發(fā)光材料的蒸發(fā)速率不同于載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率，可以控制載流子傳輸層的厚度。此外，通過改變襯底的溫度，可以改變吸收速率從而改變薄膜厚度。
如前所述，通過改變襯底1015a至1015d相對于蒸發(fā)源102和103的位置，可以交替地堆疊發(fā)光層和載流子傳輸層，由此也可以實現(xiàn)多層堆疊的結構。
注意，第一旋轉板1012和第二旋轉板1014a至1014d的形狀沒有特別限制，除了圖9、圖10、以及圖11A和11B所示的圓形之外，每個第一和第二旋轉板可具有諸如方形的多邊形。此外，不一定要提供第二旋轉板1014a至1014d；然而，通過提供第二旋轉板1014a至1014d，可以降低提供在靶材料上薄膜厚度的不均勻性等。
對于如圖9和10所示結構的情形，該結構具有批處理類型，具有同時處理多個襯底的優(yōu)點。
在圖11A和11B中，在載流子傳輸材料蒸發(fā)源及發(fā)光材料蒸發(fā)源上提供繞軸109a和109b旋轉的掩模108a和108b。在掩模108a和108b內(nèi)提供孔洞106和110。
當在掩模108b內(nèi)提供的孔洞106被置于發(fā)光材料蒸發(fā)源102上時，發(fā)光材料被蒸發(fā)到襯底101上。此時，當在掩模108a內(nèi)提供的孔洞110未被置于載流子傳輸材料蒸發(fā)源103上時，載流子傳輸材料未被蒸發(fā)到該襯底上(圖11A)。
接著，當旋轉掩模108且在掩模108b內(nèi)提供的孔洞106未被置于發(fā)光材料蒸發(fā)源102上時，發(fā)光材料未被蒸發(fā)到該襯底上。此時，當在掩模108a內(nèi)提供的孔洞110被置于載流子傳輸材料蒸發(fā)源103上時，載流子傳輸材料被蒸發(fā)到該襯底上(圖11B)。因此，通過使用這些掩模并控制掩模旋轉速度，可以交替地堆疊發(fā)光層和載流子傳輸層，從而可以形成多層堆疊結構。
此外，通過改變載流子傳輸材料的蒸發(fā)速度，可以改變蒸發(fā)數(shù)量。
另外，通過改變襯底溫度可以改變吸收速率。
可以根據(jù)需要改變掩模內(nèi)孔洞的形狀?？梢蕴峁┆M縫111(圖12A和12B)。掩模108a的孔洞的形狀可以改變成由附圖標記112所示形狀(圖13A和13B)。此外，掩模108b的孔洞的形狀可以改變成用附圖標記110所示的圓形。備選地，可以提供用附圖標記111表示的狹縫以代替掩模108b的孔洞。
以與圖9A和9B或圖10A和10B相同的方式，在圖11A和11B、圖12A和12B、以及圖13A和13B所示的每個結構中，可以提供圍繞軸1013旋轉的第一旋轉板1012，并在第一旋轉板1012上提供多個第二旋轉板1014a至1014d，襯底被固定到第二旋轉板1014a至1014d上，通過旋轉第一和第二旋轉板可以交替地堆疊發(fā)光層和載流子傳輸層從而形成多層堆疊的結構。注意，本實施例模式可以和前述實施例模式的任一結構組合。
將參考圖1等描述本發(fā)明的發(fā)光裝置的結構示例及其制造方法。這里將描述載流子傳輸層為空穴傳輸層的情形。在附圖中，附圖標記1表示襯底，附圖標記2表示陽極，附圖標記3表示第一空穴傳輸層，附圖標記4表示發(fā)光層，附圖標記5表示第二空穴傳輸層，附圖標記6表示電子傳輸層，附圖標記7表示陰極。
使用ITO通過濺射在玻璃襯底上形成陽極2。
使用αNPD通過蒸發(fā)在陽極2上形成第一空穴傳輸層3。
在第一空穴傳輸層3上交替地堆疊多個發(fā)光層4和多個第二空穴傳輸層5。使用Alq3形成發(fā)光層4。使用MTDATA形成第二空穴傳輸層5。
使用如圖8A和8B所示的蒸發(fā)裝置形成發(fā)光層4和空穴傳輸層5。蒸發(fā)源102填充了用于發(fā)光層4的發(fā)光材料，蒸發(fā)源103填充了用于第二空穴傳輸層5的空穴傳輸材料。在真空中加熱并蒸發(fā)發(fā)光材料和空穴傳輸材料。每個發(fā)光材料和空穴傳輸材料的蒸發(fā)速率設為0.01至0.4nm/s。
擋板105a的開啟時間和擋板105b的開啟時間之比設為10∶1至4∶1。當擋板105b開啟時，擋板105a閉合。另一方面，當擋板105a開啟時，擋板105b閉合。
因此可以獲得這樣的結構，其中堆疊了2至10組的發(fā)光層4和第二空穴傳輸層5的組合，每個發(fā)光層4的厚度為5至20nm而每個第二空穴傳輸層5的厚度為1至5nm。例如，對于提供兩組由一個發(fā)光層4和一個第二空穴傳輸層5的組合的情形，堆疊了襯底1、陽極2、第一空穴傳輸層3、發(fā)光層4、第二空穴傳輸層5、另一個發(fā)光層4、另一個第二空穴傳輸層5、又一個發(fā)光層4、電子傳輸層6、和陰極7。即，兩次堆疊一個發(fā)光層4和一個第二空穴傳輸層5的組合。注意，在2至10組由一個發(fā)光層4和一個第二空穴傳輸層5的組合的疊層上提供最后一個發(fā)光層4。
接著，在最后一個發(fā)光層4上使用Almq3通過蒸發(fā)形成電子傳輸層6。之后，使用MgAg通過蒸發(fā)形成陰極7。
將在圖21示出本實施例模式的能帶圖。在圖21中，每個發(fā)光層4的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值大于每個第二空穴傳輸層5的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即每個發(fā)光層4的LUMO能級低于每個空穴傳輸層的LUMO能級)。每個發(fā)光層4的HOMO能級和真空能級之間能量差的絕對值大于每個第二空穴傳輸層5的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值(即每個發(fā)光層的HOMO能級低于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級)。
此外，第一空穴傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間的能量差59小于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級和每個發(fā)光層的HOMO能級之間的能量差58。
另外，陽極的功函數(shù)和第一空穴傳輸層的HOMO能級之間的能量差57小于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級和每個發(fā)光層的HOMO能級之間的能量差58。因此，可以限制空穴從而改善發(fā)光效率。
注意，可以在陽極2和第一空穴傳輸層3之間提供緩沖層。此外，可以提供空穴注入層和電子注入層?？梢允褂脫诫s了摻雜劑材料的宿主材料形成每個發(fā)光層4。例如，可以將諸如在前述實施例模式中提到的摻雜劑材料或rubrene(紅熒烯)摻雜到作為宿主材料的Alq3中。
這里示出了使用如圖8A和8B所示的蒸發(fā)裝置的方法；然而，本發(fā)明不限于此。當然，可以使用如圖9A和9B、圖10A和10B、圖11A和11B、圖12A和12B、以及圖13A和13B中所示的任一方法制備多層堆疊的結構。每種情形中的制造方法和前述實施例模式相同。
如前所述，采用這種結構可以形成一種多層堆疊結構，其中交替地堆疊了包括有機化合物的發(fā)光層和包括有機化合物的載流子傳輸層。由于該多層堆疊結構不同于由有機化合物制成的層和由無機化合物制成的層形成的堆疊結構，因此不會產(chǎn)生應力，從而可以獲得特性惡化更小的發(fā)光裝置。此外，可以獲得具有高發(fā)光效率的發(fā)光裝置。
在本發(fā)明中，發(fā)光層和載流子傳輸層具有相互不同的極性，每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度。此外，發(fā)光層和載流子傳輸層具有前述LUMO能級和HOMO能級。因此，可以容易地限制極性和載流子傳輸層相同的載流子，極性不同于載流子傳輸層的載流子可以通過隧道效應而移動。也就是說，可以限制一種載流子，因此可以改善發(fā)光效率。
此外，通過在電極和載流子傳輸層之間提供由有機化合物和金屬化合物形成的緩沖層，可以改善平整度。另外，通過實施本實施例模式的制造方法，可以容易形成多層堆疊結構。
在本實施例模式中，將參考圖14A至14D和圖15A至15C描述本發(fā)明的發(fā)光裝置，同時示出了發(fā)光裝置的制造方法。在本實施例模式中將描述制造有源矩陣發(fā)光裝置的示例。注意，本發(fā)明不限于有源矩陣發(fā)光裝置，本發(fā)明可以應用于無源矩陣發(fā)光裝置。
首先，在襯底250上形成第一基底絕緣層251a和第二基底絕緣層251b，隨后在第二基底絕緣層251b上形成半導體層(圖14A)。
襯底250可以使用玻璃、石英、塑料(諸如聚酰亞胺、丙烯酸、聚乙烯對苯二酸酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、和聚砜醚)等。如果需要，可以采用CMP等方法拋光由這種材料制成的襯底。在本實施例模式中，采用了玻璃襯底。
提供第一基底絕緣層251a和第二基底絕緣層251b以防止諸如堿金屬和堿土金屬的元素分散到半導體層內(nèi)，這些元素會對半導體層的特性產(chǎn)生不利影響。第一和第二基底絕緣層的材料可以采用氧化硅、氮化硅、含氮的氧化硅、含氧的氮化硅等。在本實施例模式中，使用氮化硅制備第一基底絕緣層251a，使用氧化硅制備第二基底絕緣層251b。在本實施例模式中提供的基底絕緣膜包括由第一基底絕緣層251a和第二基底絕緣層251b形成的兩個層。備選地，可以提供包括單層或不少于兩層的基底絕緣膜。此外，如果雜質(zhì)擴散穿過襯底不會導致任何問題，則無需提供該基底絕緣層。
在本實施例模式中，在獲得第一和第二基底絕緣層之后，通過采用激光束晶化非晶硅薄膜而形成半導體層。在第二基底絕緣層251b上形成厚度為25至100nm(優(yōu)選為30至60nm)的非晶硅薄膜。可以使用諸如濺射、降壓CVD、和等離子體CVD的已知方法制備該非晶硅薄膜。之后，在400至500℃(例如500℃一個小時)熱處理以進行脫氫。
隨后，使用激光輻射設備晶化該非晶硅薄膜以形成結晶硅薄膜。在本實施例模式中，在激光晶化中使用受激準分子激光器。使用光學系統(tǒng)將從激光輻射設備振蕩的激光束處理成線性束點。用該線性束點進行輻射，使非晶硅薄膜晶化。由此獲得的結晶硅薄膜被用作半導體層。
晶化非晶硅薄膜的其它方法包括僅通過熱處理執(zhí)行晶化的方法，以及使用促進晶化的催化元素的熱處理進行晶化的方法。促進晶化的元素可以使用鎳、鐵、鈀、錫、鉛、鈷、鉑、銅、金等。當使用促進晶化的這種元素時，和僅通過熱處理進行晶化的情形相比，可以在更低的溫度下以更短的時間完成晶化。因此，玻璃襯底等受晶化的損傷更小。當只通過熱處理進行晶化時，可以采用耐熱的石英襯底作為襯底250。此外，可以通過激光輻射和熱處理的組合進行晶化。也就是說，使用促進晶化的催化元素通過熱處理而使非晶硅薄膜結晶之后，可以通過激光輻射使結晶硅薄膜進一步晶化。
隨后，如果需要，將少量雜質(zhì)摻雜到半導體層內(nèi)以控制閾值，或者進行溝道摻雜。為了獲得所需要的閾值，通過離子摻雜等將形成N型導電或P型導電的雜質(zhì)(例如磷和硼)摻雜到半導體層內(nèi)。
之后，如圖14A所示，半導體層被圖形化成預定形狀以獲得島狀半導體層252。以這樣的方式執(zhí)行圖形化，使得在半導體層上形成光致抗蝕劑，曝光和烘焙預定掩模形狀從而在半導體層上形成抗蝕劑掩模，并利用該抗蝕劑掩?？涛g半導體層。
隨后，形成柵絕緣層253以覆蓋半導體層252。使用含硅絕緣層通過等離子體CVD或濺射形成厚度為40至150nm的柵絕緣層253。在本實施例模式中，使用氧化硅制備柵絕緣層253。
接著，在柵絕緣層253上形成柵電極254?？梢允褂脧你g、鎢、鈦、鉬、鋁、銅、鉻、和鈮中選擇的元素，或者是主要包括這些元素的合金材料或化合物材料制備柵電極254。此外，可以使用典型地為多晶硅薄膜的半導體薄膜，其中該多晶硅薄膜摻雜了諸如磷的雜質(zhì)元素。此外可以使用AgPdCu合金。
在本實施例模式中，形成柵電極254以具有單個層。備選地，柵電極254可具有包括不少于兩層的堆疊結構，例如包括由鎢制成的下層和由鉬制成的上層。在形成柵電極以具有堆疊結構的情況下，可以使用前述材料。此外，可以任意選擇這些材料的組合。使用由光致抗蝕劑制成的掩?？涛g柵電極254。
隨后以柵電極254為掩模，將高濃度的雜質(zhì)摻雜到半導體層252中。因此形成了包括半導體層252、柵絕緣層253、和柵電極254的薄膜晶體管270。這種情形中，除了源區(qū)255和漏區(qū)256之外，可以通過使用低速離子摻雜或高速離子摻雜來提供LDD區(qū)257。
注意，該薄膜晶體管的制造工藝沒有具體限制，可以任意改變該工藝以制造具有預期結構的晶體管。
在本實施例模式中，使用了頂柵薄膜晶體管，其中該薄膜晶體管使用通過激光晶化而結晶的結晶硅薄膜。備選地，像素部分可以使用底柵薄膜晶體管，其中該薄膜晶體管使用了非晶半導體薄膜。不僅可以使用硅還可以使用鍺硅制備該非晶半導體薄膜。使用鍺硅時，鍺的濃度優(yōu)選地設為約0.01至4.5原子百分比。
此外，可以使用微晶半導體薄膜(半非晶半導體)，其中在非晶半導體中可以觀察到0.5至20nm的晶粒。其中可以觀察到0.5至20nm晶粒的細晶也稱為微晶(μc)。
通過輝光放電分解硅烷基氣體，可以獲得作為半非晶半導體的半非晶硅(也稱SAS)。典型的硅烷基氣體為SiH4，此外還可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。使用氫氣或者氫氣與從氦氣、氬氣、氙氣、和氖氣中選擇的一種或多種稀有氣體元素的混合物稀釋這種硅烷基氣體，可以容易地制備SAS。硅烷基氣體的稀釋比例優(yōu)選地設為1∶10至1∶1000?？梢栽诩s0.1至133Pa的壓力下通過輝光放電分解而形成該半非晶硅。輝光放電的高頻功率可設為1至120MHz，優(yōu)選地設為13至60MHz。襯底加熱溫度設為不高于300℃，優(yōu)選地設為100至250℃。
由此形成的SAS的拉曼光譜朝波數(shù)小于520cm-1的方向偏移。使用X射線衍射在SAS中觀察到被認為是源于硅晶格的(111)和(220)的衍射峰。該半非晶半導體包括至少1原子百分比的氫或鹵素，用作終止懸掛鍵的試劑。對于該薄膜中所包括的雜質(zhì)元素，諸如氧、氮、和碳的空氣成分的每種雜質(zhì)濃度優(yōu)選地設為不高于1×1020cm-3。特別地，氧濃度設為不高于5×1019cm-3，優(yōu)選地設為不高于1×1019cm-3。使用該SAS的TFT的遷移率μ為1至10cm2/Vsec。
此外，可以通過激光輻射使SAS進一步晶化。
隨后，使用氮化硅形成絕緣膜(氫化膜)259以覆蓋柵電極254和柵絕緣層253。在400至500℃下加熱該絕緣膜(氫化膜)259(例如480℃約一個小時)以激活該雜質(zhì)元素并氫化半導體層252。
形成第一層間絕緣層260以覆蓋絕緣膜(氫化膜)259。制備第一層間絕緣層260的材料可以使用氧化硅、丙烯酸、聚酰亞胺、硅氧烷、低k材料等。在本實施例模式中，形成氧化硅薄膜作為第一層間絕緣層(圖14B)。
接著，形成到達半導體層252的接觸孔。通過刻蝕以形成接觸孔，從而穿過接觸孔而暴露半導體層252?？梢酝ㄟ^濕法刻蝕或干法刻蝕形成接觸孔。此外，根據(jù)條件進行一次或多次刻蝕而形成這些接觸孔。當執(zhí)行多次刻蝕時，濕法刻蝕和干法刻蝕都可以被采用(圖14C)。
形成導電層以覆蓋接觸孔和第一層間絕緣層260。該導電層被加工成預期形狀以形成連接部分261a、導線261b等。該導線可以是由鋁、銅、鋁-碳-鎳合金、鋁-碳-鉬合金等制成的單層。此外，該導線可具有通過從襯底一側層疊鉬、鋁、和鉬而形成的結構，通過從襯底一側層疊鈦、鋁、和鈦而形成的結構，或者通過從襯底一側層疊鈦、氮化鈦、鋁、和鈦而形成的結構(圖14D)。
之后，形成第二層間絕緣層263以覆蓋連接部分261a、導線261b、以及第一層間絕緣層260。第二層間絕緣層263的材料優(yōu)選采用諸如丙烯酸、聚酰亞胺、和硅氧烷的具有自平整性能的薄膜。在本實施例模式中，使用硅氧烷形成第二層間絕緣層263(圖14E)。
隨后，使用氮化硅等在第二層間絕緣層263上形成一絕緣層(未示出)。形成該絕緣層以防止在刻蝕像素電極時(稍后形成)第二層間絕緣層263被過刻蝕。因此，當像素電極和第二層間絕緣層263之間的刻蝕速率比較大時，可以不提供該絕緣層。接下來，形成穿過第二層間絕緣層263的接觸孔以到達連接部分261a。
形成具有透光性能的導電層以覆蓋接觸孔和第二層間絕緣層263(或絕緣層)。隨后，處理具有透光性能的該導電層以形成發(fā)光元件的第一電極264。第一電極264被電連接到連接部分261a(圖15A)。
第一電極264用作陽極?？梢允褂迷谇笆鰧嵤├Ｊ街兴镜膶щ姳∧ぶ苽涞谝浑姌O264。
接著，使用有機材料或無機材料形成絕緣層以覆蓋第二層間絕緣層263(或絕緣層)和第一電極264。隨后，處理該絕緣層以暴露第一電極264的一部分從而形成間隔壁265。優(yōu)選使用感光有機材料(諸如丙烯酸和聚酰亞胺)用作間隔壁265的材料。此外，可以使用非感光的有機或無機材料制備該間隔壁。另外，可以通過使用分散劑將諸如鈦黑和氮化碳的黑色素或染料分散在間隔壁265的材料內(nèi)，使得間隔壁265可以用作黑矩陣。優(yōu)選地，面向第一電極的間隔壁265邊緣呈錐形使得曲率連續(xù)變化(圖15B)。
隨后，形成包括有機化合物和金屬化合物的緩沖層以覆蓋從間隔壁265暴露的第一電極264?？梢允褂迷谇笆鰧嵤├Ｊ街刑岬降牟牧现苽湓摼彌_層。接著，形成第一空穴傳輸層。之后，交替地堆疊n層發(fā)光層和第二空穴傳輸層。在發(fā)光層和第二空穴傳輸層的疊層上形成最后一個發(fā)光層。接著在該發(fā)光層上堆疊電子傳輸層。
隨后形成用作陰極的第二電極267。因此形成了具有多層堆疊結構的發(fā)光裝置293，該多層堆疊結構包括夾在第一電極264和第二電極267之間由有機化合物制成的有機發(fā)光層和載流子傳輸層。通過對第一電極施加高于第二電極的電壓，可以獲得光發(fā)射。
接著，采用等離子體CVD形成作為鈍化膜的含氮的氧化硅薄膜。當使用含氮的氧化硅薄膜時，可以使用SiH4、N2O、和NH3通過等離子體CVD形成氧氮化硅薄膜，或者使用SiH4和N2O通過等離子體CVD形成氧氮化硅薄膜，或者使用由Ar稀釋的SiH4和N2O氣體通過等離子體CVD形成氧氮化硅薄膜。
備選地，鈍化膜可以使用由SiH4、N2O、和H2制成的氫化氧氮化硅薄膜。當然該鈍化膜不限于單層結構，它可以具有由其它含硅絕緣層形成的單層結構或?qū)盈B結構。此外，可以形成包括氮化碳薄膜和氮化硅薄膜的多層膜，含有苯乙烯聚合物、氮化硅薄膜、或類金剛石碳膜的多層膜以代替含氮的氧化硅薄膜。
隨后，為了防止發(fā)光元件受諸如濕氣的導致發(fā)光元件惡化的物質(zhì)的損害，密封顯示部分。當使用反襯底密封顯示部分時，使用絕緣密封材料將反襯底粘接到顯示部分以暴露外部連接部分?？梢杂弥T如干燥氮氣的惰性氣體填充反襯底和元件襯底之間的間隙。備選地，在像素部分的整個表面上涂敷密封材料，并隨后將反襯底粘接到該密封材料上。密封材料優(yōu)選使用紫外線固化樹脂等?？梢栽诿芊獠牧现谢旌细稍飫┗蛴糜谑挂r底之間保持固定間隔的顆粒。隨后，柔性導線襯底被粘接到外部連接部分。
將參考圖16A和16B描述前述形成的發(fā)光裝置結構的示例。此外，有時候用相同附圖標記表示具有相似功能的部分，以便省略對它們的解釋，盡管這些部分具有不同形狀。在本實施例模式中，具有LDD結構的薄膜晶體管270通過連接部分261a連接到發(fā)光裝置293。
圖16A示出了這樣的結構，其中使用具有透光性能的導電薄膜形成第一電極264，在發(fā)光疊層主體266內(nèi)產(chǎn)生的光線朝襯底250方向發(fā)射。另外，附圖標記294代表反襯底。在襯底250上形成發(fā)光裝置293之后，使用密封材料等將反襯底牢固地粘接在襯底250上。使用具有透光性能的樹脂288等填充反襯底294和發(fā)光裝置293之間的間隙，從而密封該發(fā)光元件。因此，可以防止發(fā)光裝置293受濕氣等影響而退化。優(yōu)選地，樹脂288具有吸濕性能。更為優(yōu)選地，為了防止?jié)駳獾牟焕绊?，將具有高度透光性能的干燥?89分散在樹脂288內(nèi)。
圖16B所示的結構中，使用具有透光性能的導電薄膜形成第一電極264和第二電極267，光線可以同時朝襯底250方向和反襯底294方向發(fā)射。在這個結構中，通過在襯底250和反襯底294外部提供偏振片290，可以防止屏幕變得透明，由此改善可見度?？稍谄衿?90外部提供保護膜291。
另外，晶體管、發(fā)光裝置等的排列沒有具體限制。例如，可以將其按如圖17俯視圖所示進行排列。在圖17中，第一晶體管2001的第一電極連接到源信號線2004，第二電極連接到第二晶體管2002的柵電極。第二晶體管的第一電極連接到電源線2005，第二晶體管的第二電極連接到發(fā)光元件的電極2006。柵信號線2003的一部分用作第一晶體管2001的柵電極。
根據(jù)本發(fā)明的具有顯示功能的發(fā)光裝置可以采用模擬視頻信號或者數(shù)字視頻信號。當使用數(shù)字視頻信號時，發(fā)光顯示裝置被分類成兩種，其中一種的視頻信號使用電壓，另一種的視頻信號使用電流。當發(fā)光裝置發(fā)光時，輸入像素內(nèi)的視頻信號被分類成恒壓視頻信號和恒流視頻信號。恒壓視頻信號包括對發(fā)光裝置施加恒定電壓的視頻信號以及恒定電流流過發(fā)光裝置的視頻信號。恒流視頻信號包括對發(fā)光裝置施加恒定電壓的視頻信號以及恒定電流流過發(fā)光裝置的視頻信號。對發(fā)光裝置施加恒定電壓表示恒定電壓驅(qū)動，恒定電流流過發(fā)光裝置表示恒定電流驅(qū)動。在恒定電流驅(qū)動中，無論發(fā)光裝置的電阻如何變化，流過發(fā)光裝置的電流是恒定的。本發(fā)明的發(fā)光裝置以及用于驅(qū)動該發(fā)光裝置的方法可以采用利用視頻信號電壓的驅(qū)動方法，或者采用利用視頻信號電流的驅(qū)動方法。此外，可以使用恒壓驅(qū)動或恒流驅(qū)動。
本實施例模式可以和前述實施例模式的任一結構自由地組合實施。
在本實施例模式中將參考圖18A和18B描述作為本發(fā)明發(fā)光裝置的面板的外部形貌。圖18A為面板的俯視圖，其中使用密封材料密封形成于襯底之上的晶體管和發(fā)光裝置，該密封材料形成于該襯底和反襯底4006之間。圖18B為圖18A的截面視圖。安裝在該面板上的發(fā)光裝置具有如實施例模式5所示的結構。
提供密封材料4005以圍繞設于襯底4001上的像素部分4002、信號線驅(qū)動器電路4003、和掃描線驅(qū)動器電路4004。反襯底4006設在像素部分4002、信號線驅(qū)動器電路4003、以及掃描線驅(qū)動器電路4004上。因此，像素部分4002、信號線驅(qū)動器電路4003、和掃描線驅(qū)動器電路4004與外界隔絕地被襯底4001、密封材料4005、以及反襯底4006與填充劑4007密封。
設在襯底4001上的像素部分4002、信號線驅(qū)動器電路4003、和掃描線驅(qū)動器電路4004具有多個薄膜晶體管。在圖18B中，示出了包括在信號線驅(qū)動器電路4003中的薄膜晶體管4008和包括在像素部分4002中的薄膜晶體管4010。
此外，發(fā)光裝置4011電連接到薄膜晶體管4010。發(fā)光裝置4011具有這樣的結構其中形成了陽極、空穴傳輸層、交替堆疊的發(fā)光層和第二電子傳輸層、另一個發(fā)光層、第一電子傳輸層、和陰極。
同樣地，鉛導線4014對應于將信號或電源電壓提供給像素部分4002、信號線驅(qū)動器電路4003、和掃描線驅(qū)動器電路4004的導線。鉛導線4014通過鉛導線4015a和鉛導線4015b連接到接線端子4016。接線端子4016通過各向異性導電膜4019電連接到包括在柔性印刷電路(FPC)4018內(nèi)的端子。
此外，除了諸如氮氣和氬氣的惰性氣體之外還可以使用紫外固化樹脂或熱固化樹脂作為填充劑4007。例如可以使用聚氯乙稀、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、或乙酸乙烯亞乙烯酯。
此外，本發(fā)明包括形成了具有發(fā)光裝置的像素部分的面板以及在面板上安裝了IC的模塊。
本實施例模式可以和前述實施例模式的任一結構自由地組合實施。
具有根據(jù)本發(fā)明并安裝了前述實施例模式所示模塊的發(fā)光裝置的電子設備包括諸如攝像機和數(shù)碼相機的照相機、護目型顯示器(頭戴式顯示器)、導航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置(例如汽車音頻部件)、計算機、游戲機、便攜式信息終端(例如移動計算機、移動電話、便攜式游戲機、電子書等)、裝備記錄介質(zhì)的圖像再現(xiàn)裝置(特別是指具有能夠再現(xiàn)諸如數(shù)字化多功能光盤(DVD)的記錄介質(zhì)并能顯示其圖像的裝置)等。圖19A至19E和圖20A及20B示出了這些電子設備的具體示例。
圖19A示出了用于電視接收器、個人電腦等的監(jiān)視器，該監(jiān)視器包括框架3001、顯示部分3003、揚聲器3004等。在顯示部分3003內(nèi)提供有源矩陣顯示裝置。顯示部分3003的每個像素包括TFT以及具有本發(fā)明的多層堆疊結構的發(fā)光裝置。通過使用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率同時特性惡化降低的電視。
圖19B示出了移動電話，該移動電話包括主體3101、框架3102、顯示部分3103、音頻輸入部分3104、音頻輸出部分3105、操作鍵3106、天線3108等。在顯示部分3103內(nèi)提供有源矩陣顯示裝置。顯示部分3103的每個像素包括TFT以及具有本發(fā)明的多層堆疊結構的發(fā)光裝置。通過使用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率同時特性惡化降低的移動電話。
圖19C示出了計算機，該計算機包括主體3201、框架3202、顯示部分3203、鍵盤3204、外部連接端口3205、鼠標3206等。在顯示部分3203內(nèi)提供有源矩陣顯示裝置。顯示部分3203的每個像素包括TFT以及具有本發(fā)明的多層堆疊結構的發(fā)光裝置。通過使用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率同時特性惡化降低的計算機。
圖19D示出了移動計算機，該移動計算機包括主體3301、顯示部分3302、開關3303、操作鍵3304、紅外端口3305等。在顯示部分3302內(nèi)提供有源矩陣顯示裝置。顯示部分3302的每個像素包括TFT以及具有本發(fā)明的多層堆疊結構的發(fā)光裝置。通過使用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率同時特性惡化降低的移動計算機。
圖19E示出了便攜式游戲機，該游戲機包括框架3401、顯示部分3402、揚聲器部分3403、操作鍵3404、記錄介質(zhì)插口部分3405等。在顯示部分3402內(nèi)提供有源矩陣顯示裝置。顯示部分3402的每個像素包括TFT以及具有本發(fā)明的多層堆疊結構的發(fā)光裝置。通過使用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率同時特性惡化降低的便攜式游戲機。
圖20A示出了柔性顯示器，該顯示器包括主體3110、像素部分3111、驅(qū)動器IC 3112、接收設備3113、薄膜電池3114等。接收設備3113可以接收來自前述移動電話的紅外通信端口3107的信號。在像素部分3111內(nèi)提供有源矩陣顯示裝置。像素部分3111的每個像素包括TFT以及具有本發(fā)明的多層堆疊結構的發(fā)光裝置。通過使用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率同時特性惡化降低的柔性顯示器。
圖20B示出根據(jù)本發(fā)明制造的ID卡，該ID卡包括支撐主體5541、顯示部分5542、結合在支撐主體5541內(nèi)的集成電路芯片5543等。
在顯示部分5542內(nèi)提供有源矩陣顯示裝置。顯示部分5542的每個像素包括TFT以及具有本發(fā)明的多層堆疊結構的發(fā)光裝置。通過使用本發(fā)明的發(fā)光裝置，可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率同時特性惡化降低的ID卡。
如前所述，本發(fā)明的應用范圍非常廣泛，本發(fā)明可以應用于所有領域的電子設備。
本申請是基于2005年4月28日于日本專利局提交的日本專利申請序列號No.2005-130956的申請，其全部內(nèi)容在此引用作為參考。
權利要求
1.一種發(fā)光裝置，包括襯底；陽極；面向陽極的陰極；在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層；以及包括有機化合物的空穴傳輸層，其中交替地堆疊每個發(fā)光層和每個空穴傳輸層，其中每個空穴傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，其中每個發(fā)光層具有電子傳輸性能。
2.根據(jù)權利要求1的發(fā)光裝置，其中交替地堆疊2至n(n為正整數(shù))層發(fā)光層和空穴傳輸層。
3.根據(jù)權利要求1的發(fā)光裝置，其中每個空穴傳輸層的厚度為1至5nm，每個發(fā)光層的厚度為5至2Onm。
4.根據(jù)權利要求1的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值大于每個空穴傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值大于每個空穴傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
5.根據(jù)權利要求1的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級低于每個空穴傳輸層的LUMO能級，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級低于每個空穴傳輸層的HOMO能級。
6.根據(jù)權利要求1的發(fā)光裝置，其中提供和陽極接觸并包括有機化合物和金屬化合物的緩沖層。
7.一種發(fā)光裝置，包括襯底；陽極；面向陽極的陰極；在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層；以及包括有機化合物的電子傳輸層，其中交替地堆疊每個發(fā)光層和每個電子傳輸層，其中每個電子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，其中每個發(fā)光層具有空穴傳輸性能。
8.根據(jù)權利要求7的發(fā)光裝置，其中交替地堆疊2至n(n為正整數(shù))層發(fā)光層和電子傳輸層。
9.根據(jù)權利要求7的發(fā)光裝置，其中每個電子傳輸層的厚度為1至5nm，每個發(fā)光層的厚度為5至20nm。
10.根據(jù)權利要求7的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值小于每個電子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值小于每個電子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
11.根據(jù)權利要求7的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級高于每個電子傳輸層的LUMO能級，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級高于每個電子傳輸層的HOMO能級。
12.根據(jù)權利要求7的發(fā)光裝置，其中提供和陽極接觸并包括有機化合物和金屬化合物的緩沖層。
13.一種發(fā)光裝置，包括襯底；陽極；面向陽極的陰極；在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層；包括有機化合物的第一空穴傳輸層；以及包括有機化合物的第二空穴傳輸層，其中在陽極上形成第一空穴傳輸層，其中在第一空穴傳輸層上交替地堆疊每個發(fā)光層和每個第二空穴傳輸層，其中每個第二空穴傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，以及其中每個發(fā)光層具有電子傳輸性能。
14.根據(jù)權利要求13的發(fā)光裝置，其中交替地堆疊2至n(n為正整數(shù))層發(fā)光層和第二空穴傳輸層。
15.根據(jù)權利要求13的發(fā)光裝置，其中每個第二空穴傳輸層的厚度為1至5nm，每個發(fā)光層的厚度為5至20nm。
16.根據(jù)權利要求13的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值大于每個第二空穴傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值大于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
17.根據(jù)權利要求13的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級低于每個第二空穴傳輸層的LUMO能級，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級低于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級。
18.根據(jù)權利要求13的發(fā)光裝置，其中第一空穴傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值小于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值。
19.根據(jù)權利要求13的發(fā)光裝置，其中陽極的功函數(shù)和第一空穴傳輸層的HOMO能級之間能量差的絕對值小于每個第二空穴傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值。
20.根據(jù)權利要求13的發(fā)光裝置，其中在第一空穴傳輸層和陽極之間提供包括有機化合物和金屬化合物的緩沖層。
21.一種發(fā)光裝置，包括襯底；陽極；面向陽極的陰極；在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層；包括有機化合物的第一電子傳輸層；以及包括有機化合物的第二電子傳輸層，其中交替地堆疊每個發(fā)光層和每個第二電子傳輸層，其中在該交替疊層上形成第一電子傳輸層，其中在該第一電子傳輸層上形成陰極，其中每個第二電子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，以及其中每個發(fā)光層具有空穴傳輸性能。
22.根據(jù)權利要求21的發(fā)光裝置，其中交替地堆疊2至n(n為正整數(shù))層發(fā)光層和第二電子傳輸層。
23.根據(jù)權利要求21的發(fā)光裝置，其中每個第二電子傳輸層的厚度為1至5nm，每個發(fā)光層的厚度為5至20nm。
24.根據(jù)權利要求21的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值小于每個第二電子傳輸層的LUMO能級與真空能級之間能量差的絕對值，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值小于每個第二電子傳輸層的HOMO能級與真空能級之間能量差的絕對值。
25.根據(jù)權利要求21的發(fā)光裝置，其中每個發(fā)光層的LUMO能級高于每個第二電子傳輸層的LUMO能級，且其中每個發(fā)光層的HOMO能級高于每個第二電子傳輸層的HOMO能級。
26.根據(jù)權利要求21的發(fā)光裝置，其中第一電子傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層的HOMO能級之間能量差的絕對值小于每個第二電子傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層HOMO能級之間能量差的絕對值。
27.根據(jù)權利要求21的發(fā)光裝置，其中陽極的功函數(shù)和第一電子傳輸層的HOMO能級之間能量差的絕對值小于每個第二電子傳輸層的HOMO能級與每個發(fā)光層HOMO能級之間能量差的絕對值。
28.根據(jù)權利要求21的發(fā)光裝置，其中在該交替疊層和陽極之間提供包括有機化合物和金屬化合物的緩沖層。
29.一種制造發(fā)光裝置的方法，其中該裝置包括襯底，陽極，面向陽極的陰極，在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層，以及包括有機化合物的載流子傳輸層，其中交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層，每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，其中在載流子傳輸材料蒸發(fā)源和發(fā)光材料蒸發(fā)源上提供該襯底，其中在載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間提供可開啟和可閉合的第一擋板，其中在發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間提供可開啟和可閉合的第二擋板，以及其中通過開啟和閉合第一和第二擋板而交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
30.根據(jù)權利要求29的發(fā)光裝置制造方法，其中當?shù)谝粨醢彘_啟時，第二擋板閉合，載流子傳輸材料被蒸發(fā)到襯底上，以及其中當?shù)诙醢彘_啟時，第一擋板閉合，發(fā)光材料被蒸發(fā)到襯底上，使得交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
31.根據(jù)權利要求29的發(fā)光裝置制造方法，通過開啟和閉合第一及第二擋板并通過控制發(fā)光材料的蒸發(fā)速率以及載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率，交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
32.一種制造發(fā)光裝置的方法，其中該裝置包括襯底，陽極，面向陽極的陰極，在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層，以及包括有機化合物的載流子傳輸層，其中交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層，每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，其中在第一旋轉板上提供該襯底，其中在發(fā)光材料蒸發(fā)源和載流子傳輸材料蒸發(fā)源上提供第一旋轉板，其中通過旋轉第一旋轉板并改變發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離以及載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離，交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
33.根據(jù)權利要求32的發(fā)光裝置制造方法，其中當通過旋轉第一旋轉板，發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離小于載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離時，被蒸發(fā)到襯底上的發(fā)光材料的數(shù)量大于載流子傳輸材料的數(shù)量，從而形成每個發(fā)光層，以及其中當載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離小于發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間的距離時，被蒸發(fā)到襯底上的載流子傳輸材料的數(shù)量大于發(fā)光材料的數(shù)量，從而形成每個載流子傳輸層。
34.根據(jù)權利要求32的發(fā)光裝置制造方法，其中通過控制發(fā)光材料的蒸發(fā)速率以及載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率，交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流于傳輸層。
35.根據(jù)權利要求32的發(fā)光裝置制造方法，其中在載流子傳輸材料和襯底之間提供可開啟和可閉合的擋板，以及其中通過控制第一旋轉板的旋轉并開啟和閉合該擋板，而交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
36.根據(jù)權利要求32的發(fā)光裝置制造方法，其中在第一旋轉板上提供第二旋轉板，其中在第二旋轉板上提供該襯底，以及其中第一旋轉板和第二旋轉板具有互不相同的中心軸并相互獨立地旋轉。
37.一種制造發(fā)光裝置的方法，其中該裝置包括襯底，陽極，面向陽極的陰極，在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層，以及包括有機化合物的載流子傳輸層，其中交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層，每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度，其中在發(fā)光材料蒸發(fā)源和載流子傳輸材料蒸發(fā)源上提供襯底，其中在發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間提供可旋轉的第一掩模，其中在載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間提供可旋轉的第二掩模，以及其中通過控制第一和第二掩模的旋轉，交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
38.根據(jù)權利要求37的發(fā)光裝置制造方法，其中在每個第一和第二掩模內(nèi)提供孔洞或狹縫。
39.根據(jù)權利要求37的發(fā)光裝置制造方法，其中在每個第一和第二掩模內(nèi)提供孔洞或狹縫，其中當?shù)谝谎谀５目锥椿颡M縫置于發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間而第二掩模的孔洞或狹縫未置于載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間時，發(fā)光材料被蒸發(fā)到襯底上，以及其中當?shù)诙谀５目锥椿颡M縫置于載流子傳輸材料蒸發(fā)源和襯底之間而第一掩模的孔洞或狹縫未置于發(fā)光材料蒸發(fā)源和襯底之間時，載流子傳輸材料被蒸發(fā)到襯底上。
40.根據(jù)權利要求37的發(fā)光裝置制造方法，其中通過控制發(fā)光材料的蒸發(fā)速率和載流子傳輸材料的蒸發(fā)速率而交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。
全文摘要
本發(fā)明的目標是提供包括有機發(fā)光層和有機化合物并具有高發(fā)光效率和更小特性惡化的發(fā)光裝置。在該發(fā)光裝置中，在襯底上提供了陽極、面向陽極的陰極、在該陽極和陰極之間提供的包括有機化合物的發(fā)光層；以及包括有機化合物的載流子傳輸層。交替地堆疊每個發(fā)光層和每個載流子傳輸層。其中每個載流子傳輸層的厚度小于每個發(fā)光層的厚度。當每個載流子傳輸層為空穴傳輸層時，每個發(fā)光層具有電子傳輸性能。當每個載流子傳輸層為電子傳輸層時，每個發(fā)光層具有空穴傳輸性能。
文檔編號H01L51/56GK1855578SQ20061007723
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權日2005年4月28日
發(fā)明者野村亮二, 加藤薰, 吉本智史, 山崎舜平 申請人:株式會社半導體能源研究所