專利名稱：發(fā)光元件、發(fā)光裝置和利用它們的電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用發(fā)光元件的電器。
背景技術(shù)：
利用發(fā)光材料的發(fā)光元件具有諸如薄、輕質(zhì)、高速響應、直流低壓驅(qū)動等特 征，并期望用于下一代平板顯示器。據(jù)說其中發(fā)光元件被排列成矩陣的發(fā)光裝置在 更寬的視角和更高的可見度方面具有超過常規(guī)的液晶顯示裝置的優(yōu)勢。發(fā)光元件的基本結(jié)構(gòu)是一種其中包含置于在一對電極之間的發(fā)光有機化合物 的層(發(fā)光層)的結(jié)構(gòu)。通過將電壓施加到元件，電子從一對電極中的一個傳輸?shù)桨l(fā) 光層且空穴從另一個電極傳輸?shù)桨l(fā)光層，使得電流流動。載流子(電子和空穴)復合， 因此激發(fā)了發(fā)光有機化合物。當發(fā)光有機化合物從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時，發(fā)出光。應注意，由有機化合物生成的激發(fā)態(tài)可以是單激發(fā)態(tài)或三重激發(fā)態(tài)，來自單 激發(fā)態(tài)光發(fā)射稱為熒光，而來自三重激發(fā)態(tài)的光發(fā)射稱為磷光。因為這一發(fā)光元件通常利用厚度例如約O.lpm的有機薄膜形成，所以十分有 利的是可將發(fā)光元件制造得薄且重量輕。此外，因為從載流子注入到光發(fā)射的時間 約為幾微秒或更短，所以響應速度十分快也是特征之一。另外，因為可在幾伏至幾 十伏的直流電壓下獲得足夠的光發(fā)射，所以功耗相對較低。由于這些優(yōu)點，發(fā)光元 件作為下一代平板顯示元件而受到關(guān)注。此外，因為將發(fā)光元件形成為膜狀，所以可通過形成大面積元件來容易地獲 得平面光發(fā)射。該特征很難由以白熾燈為代表的點光源和以熒光為代表的LED或 線性光源獲得。因此，發(fā)光元件作為可用于照明等的表面光源還具有高的實用價值。然而，這些發(fā)光元件具有關(guān)于持久性和耐熱性的問題，這阻礙了該發(fā)光元件 的發(fā)展。因為發(fā)光元件通常通過層疊包含以下面的非專利文獻1為代表的有機化合 物的薄膜來形成，所以有機化合物的低持久性和有機薄膜的脆性被認為是上述問題 的原因。 另一方面，試圖利用混合有機化合物和無機化合物混合而代替有機薄膜的層 來形成發(fā)光元件。例如，以下的專利文獻1公開了一種利用熒光有機分子分散在金 屬氧化物中的發(fā)光層的發(fā)光元件。此外，以下的專利文獻2公開了一種發(fā)光元件， 該發(fā)光元件是通過層疊有機化合物(諸如空穴傳輸化合物、電子傳輸化合物以及發(fā) 光化合物)分散在氧化硅矩陣中同時共價接合到氧化硅矩陣的層來形成的。在這些 參考文獻中，報導了元件的持久性和耐熱性的提高。在上述專利文獻1和2中公開的發(fā)光元件中，有機化合物簡單地分散在絕緣 的金屬氧化物中。因此，這些發(fā)光元件與常規(guī)的發(fā)光元件相比具有電流難以流動的 問題(即，施加一定量的電流所需的電壓增加)。在這些發(fā)光元件中，因為光發(fā)射亮度的增加與施加的電流密度成比例，所以 電流難以流動的事實導致同樣要增加用于獲得一定亮度的電壓(即，驅(qū)動電壓)的問 題。因此，當有機化合物簡單地分散在金屬氧化物中時，即使可獲得持久性和耐熱 性，但也引起了驅(qū)動電壓的增加和功耗的增加。此外，為了抑制發(fā)光元件由于灰塵等引起的短路，有效地使發(fā)光元件的膜厚 度變厚。然而，當如專利文獻1和2中所示的采用膜厚度變厚的結(jié)構(gòu)時，進一步增 加了驅(qū)動電壓。即，在常規(guī)的結(jié)構(gòu)中，實際上難以制造較厚的膜厚度。[非專利文獻l] c. W. Tang等人，Applied Physics Letters,第51 (12)巻，第 913-915頁，1987年[專利文獻1]日本專利公布第H2-288092號 [專利文獻2]日本專利公布第2000-306669號發(fā)明公開鑒于上述的問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有低驅(qū)動電壓的發(fā)光元件。此 外，另一個目的是提供包含該發(fā)光元件的發(fā)光裝置。此外，另一個目的是提供包含 具有低驅(qū)動電壓發(fā)光元件的電器。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可利用包含混合材料的層來降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓，該混合 材料包含由無機化合物形成的導電材料和由無機化合物形成的絕緣材料，它的電阻 率是5xl()4至lxl06Qxm。艮卩，本發(fā)明的發(fā)光元件包括一對電極和置于該對電極之間的包含發(fā)光材料的 層以及該對電極之間包含含有由無機化合物形成的導電材料和由無機化合物形成 的絕緣材料的混合材料的層，其中含有混合材料的層的電阻率較佳的是5"04至 lxl06Qxm， 2xl()5至5xl05Q'cm更佳。在上述的結(jié)構(gòu)中，包含混合材料的層與一對電極中的至少一個接觸。在上述的結(jié)構(gòu)中，包含混合材料的層的可見光透射率是80%至100%。在上述的結(jié)構(gòu)中，絕緣材料較佳的是金屬氧化物、金屬氮化物和金屬氮氧化 物中任一種。具體地，可給出氧化硅、氧化鍺、氧化鈦、氧化鉬、氧化鋁"復化硅、 氮化鋁、氮氧化硅等。在上述的結(jié)構(gòu)中，導電材料是透明導電膜材料。具體地，導電材料包含氧化 銦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘和氧化鎵中的任一種。本發(fā)明包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置具有上述發(fā)光元件和用于在其范圍內(nèi)控制 發(fā)光元件的光發(fā)射的控制裝置。在本說明書中的發(fā)光裝置包括圖像顯示裝置和光源 (包括照明裝置)。此外，發(fā)光裝置還包括下列模塊中的全部具有設(shè)置有諸如FPC(柔 性印刷電路)、TAB(帶式自動焊接)帶或TCP(載帶封裝)之類的連接器的發(fā)光裝置的 模塊；具有在其端部設(shè)置有印刷線路板的TAB帶或TCP的模塊；以及具有通過 COG(玻璃上的芯片)法直接安裝在發(fā)光元件上的IC(集成電路)的模塊。此外，本發(fā)明包括具有包含發(fā)光元件和用于在其范圍內(nèi)控制發(fā)光元件的光發(fā) 射的控制裝置的顯示裝置的電器?？衫冒蔁o機化合物形成的導電材料和由無機化合物形成的絕緣材料的 層來降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓，該層的電阻率是5><104至lxl06Qxm，較佳的是 2xl。5至5xl05Q.cm。通過利用含有包含由無機化合物形成的導電材料和由無機化合物形成的絕緣 材料的混合材料的層，該層的電阻率是5xl(^至l"06nxm，較佳的是2^105至 5xl05Qxm，即使在含有混合材料的層變厚時也可抑制發(fā)光元件的驅(qū)動電壓的增 加。附圖簡述

圖1A至1C是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光元件的視圖； 圖2是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光元件的視圖； 圖3A至3C是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光元件的視圖； 圖4A至4C是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光元件的視圖； 圖5A和5B是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的視圖-， 圖6是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光裝置的視圖7A至7E是用于解釋含有本發(fā)明的發(fā)光裝置的電器的視圖； 圖8A至8C是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光元件的視圖； 圖9A至9C是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光元件的視圖； 圖IO是用于解釋本發(fā)明的發(fā)光元件的視圖；圖11是發(fā)光元件和含有用:；控制發(fā)光元件的工作的晶體管的發(fā)光裝置的例子 的視圖；以及圖12是含有發(fā)光元件和用于控制發(fā)光元件的工作的晶體管的發(fā)光裝置的連接 端子部分的例子的視圖。本發(fā)明的最佳實現(xiàn)方式在下文中將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明能夠以很多不同的 方式實現(xiàn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解可在不背離本發(fā)明的精祌和范圍的情況下以 各種方式修改本文公開的方式和細節(jié)。應注意，不應將本發(fā)明解釋為限于以下給出 的實施方式的描述。關(guān)于本發(fā)明的發(fā)光元件中的一對電極，當施加電壓使得它的一個電極的電位 高于另一個電極的電位時，發(fā)射光。此時，具有較高的電位的一個電極稱為用作陽 極的電極，而具有較低電位的另一個電極稱為用作陰極的電極。[實施方式1]在該實施方式中，描述了用于本發(fā)明的發(fā)光元件的混合材料。 本發(fā)明中使用的混合材料包括由無機化合物形成的導電材料及由無機化合物 形成的絕緣材料。導電材料較佳地具有高可見光透射率。例如，可采用包含氧化 銦的基于氧化銦的材料，諸如氧化銦錫(ITO)(它是用氧化錫慘雜的氧化銦)和用氧化 鈦摻雜的氧化銦(ITiO)的導電材料；包含氧化鋅的基于氧化鋅的材料，諸如用氧化 鋁摻雜的氧化鋅(AZO)、用氧化鎵摻雜的氧化鋅(GZO)和用氧化銦摻雜的氧化鋅 (IZO);基于氧化錫的材料，諸如用氧化銻或氟慘雜的氧化錫；基于氧化鎘的材料; 基于氧化鎵的材料等。作為絕緣材料，較佳的采用金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧化氮化物等。 作為具體的例子，可給出氧化硅、氧化鍺、氧化鈦、氧化鉬、氧化鋁、氮化硅、氮 化鋁等。此外，絕緣材料較佳地具有高可見光透射率。作為具有高可見光透射率的 材料，可給出Si02、 Ge02、 Ti02、 Ah03等?；旌峡赏ㄟ^利用具有高可見光透射率 的絕緣材料來增加混合材料的透射率。
具有含導電材料和絕緣材料的混合材料的層的電阻率較佳的是5xl04至 lxl06Qxm， 2><105至5xl05Qxm更佳。可通過混合導電材料和絕緣材料以形成具 有電阻率在上述范圍內(nèi)的混合材料的層來實現(xiàn)發(fā)光元件的低電壓驅(qū)動。注意，當包含混合材料的層的電阻率太高時使發(fā)光元件的驅(qū)動電壓增加。另 一方面，當該層的電蹈:率太小時，會出現(xiàn)相鄰發(fā)光元件的串擾的生.^^可能性。串擾 指發(fā)光元件之間的漏電流的生成。例如，如圖10所示，發(fā)射紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)光的發(fā)光元件中的每一 個具有作為反射電極的第一電極1101和作為透光電極的第二電極1102。發(fā)光元件 還分別具有第一層1111R、 1111G和1111B;第二層1112R、 1112G、禾niU2B; 第三層U13R、 U13G、和1113B;以及第四層1114R、 1114G、和1114B。在這 一情況下，串擾指綠色(G)發(fā)光元件的第一電極1101和紅色(R)發(fā)光元件的第二電 極U02之間的短路和漏電流。因此，本發(fā)明的具有包含導電材料和絕緣材料的混合材料的層的電阻率較佳 的是5><104至lxl06Qxm， 2xl()5至5xl05Q'cm更佳。此外，本發(fā)明的混合材料的可見光透射率較佳的是80%-100%。因為本發(fā)明中 使用的混合材料具有高可見光透射率，所以可在外部有效地提取從發(fā)光層發(fā)出的 光。此外，因為本發(fā)明中使用的混合材料具有高的可見光透射率，所以即使當具 有混合材料的層變厚時也可抑制光提取效率的降低。從而，可實現(xiàn)含有混合材料的 層的膜厚度的優(yōu)化，同時可抑制驅(qū)動電壓的增加，以使外部的光提取效率提高。此外，可增厚包含混合材料的層的膜厚度以防止由于灰塵、撞擊等引起的短路?？赏ㄟ^濺射法來形成本發(fā)明中使用的包含混合材料的層。在該情況下，使用 含有由無機化合物形成的導電材料和由無機化合物形成的絕緣材料的靶。通過調(diào)節(jié) 靶中導電材料和絕緣材料的成分比，可獲得具有5"04至lxl(^Q'cm的電阻率的混 合材料的層。混合還可通過利用由無機化合物形成的導電材料的靶以及由無機化合物形成 的絕緣材料的靶的共同濺射來形成含有混合材料的層。在這種情況下，通過調(diào)節(jié)每 一個靶的面積，可改變含有混合材料的層中的導電材料和絕緣材料的成分比，以獲 得含有電阻率為5^04至lxl06Dxm的混合材料的層。以通過球磨機等混合導電材料的粉末和絕緣材料的粉末混合并使所得的材料
壓力成型并加熱以燒結(jié)的方法來形成靶。通過采用如此獲得的靶，形成了本發(fā)明的 含有混合材料的層。濺射是在諸如氬氣之類的惰性氣體下進行的。當導電材料或絕緣材料中包含 氧時，惰性氣體中較佳地包含氧氣以防止在形成含有混合材料的層時發(fā)生脫氧和成 分偏離。此外，混合可通過多靶濺射法來形成含有本發(fā)明的混合材料的層?；旌峡衫?用由導電材料形成的耙和由絕緣材料形成的靶并分別向其施加高頻能量來形成本 發(fā)明的含有混合材料的層。通過改變施加的高頻能量的量，可控制獲得的含有混合 材料的層的電阻率。例如，當將大量的高頻能量施加到由絕緣材料形成的靶上時， 混合材料中包含的絕緣材料的比變高，而當將大量的高頻能量施加到由導電材料形 成的靶上時，混合材料中包含的導電材料的比變高。應注意，當混合在有機化合物上形成含有混合材料的層時，較佳地利用對向 靶濺射儀來形成該層，其中生成等離子體的區(qū)域與形成膜的區(qū)域分離，以減小對有 機化合物的損傷。在對向靶濺射儀中，互相平行地放置一對靶，并將襯底放置成面 對一對靶之間的間隔，使得生成等離子體的區(qū)域與形成膜的區(qū)域分離，并可防止由 于等離子體引起的對形成于襯底上的有機化合物層的損害。注意，在本說明書中，具有高可見光透射率的材料較佳地具有80%至100%的 可見光透射率。[實施方式2]本發(fā)明的發(fā)光元件含有置于一對電極之間的多個層。多個層是層疊的層，是 通過將由具有高載流子注入性質(zhì)的材料形成的層與具有高載流子傳輸性質(zhì)的層的層疊來形成的，使得載流子在與電極不同的區(qū)域中復合。 下文中將參考圖1A描述本發(fā)明的發(fā)光元件的例子。在本實施方式中，發(fā)光元件具有第一電極102;順序地形成于第一電極102 上的第一層103、第二層104、第三層105和第四層106;以及在其上形成第二電 極107。應注意，在本實施方式中，以下的描述是在第一電極102用作陽極而第二 電極107用作陰極的假設(shè)下進行的。襯底101用作發(fā)光元件的支承體。玻璃、塑料等可用作襯底101。應注意，可 采用其它材料，只要該材料在制造步驟期間用作發(fā)光元件的支承體就可以。第一電極102可由各種金屬、合金和導電化合物以及其混合物來形成。例如，
除氧化銦錫(ITO)、包含硅的氧化銦錫、包含2到20wtr。氧化鋅(ZnO)的氧化銦(氧 化銦鋅，IZO)和用氧化鈦摻雜的氧化銦(ITiO)的導電材料外；還可采用金(Au)、鉑 (Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鈦(Ti)、銅(Cu)、鈀(Pd)、 鋁(A1)、鋁-硅(Al-Si)、鋁-鈦(Al-Ti)、鋁-硅-銅(Al-Si-Cu)和金屬材料的氮化物(諸如 氮化鈦之類的)等當?shù)谝浑姌O用作陽極時，較佳地由上述材料中具有高功函(4.0eV 或更髙的功函)的材料形成第一電極。應注意，第一電極102不限于由具有髙功函的材料形成。具有低功函的材料 也可用于第一電極102。第一層103是含有實施方式1所述的包含由無機化合物形成的導電材料和由 無機化合物形成的絕緣材料的混合材料的層。第一層的電阻率較佳的是5"04至 lxl06Qcm, 2xl()5至5xl05fi'cm更佳。應注意，第一層103不僅具有如上所述的單層結(jié)構(gòu)而且具有兩層或更多層的 層疊結(jié)構(gòu)。例如，可采用一種結(jié)構(gòu)，其中將包含由無機化合物形成的導電材料和由 無機化合物形成的絕緣材料的兩層或更多層層疊且一層的混合比與另一層的混合 比不同。第二層104是由具有髙空穴傳輸性質(zhì)的材料形成的懇。例如，芳族胺化合物 (換富之，具有苯環(huán)-氮化學鍵的化合物)，諸如4,4'-二[N-(l-萘基)-N-苯基氨基] 聯(lián)苯(縮寫a-NPD)、 N,N'-二(3-甲基苯基)-N，N'-二苯基-[I，l'-聯(lián)苯基]-4，4'-二胺 (縮寫TPD)、 4，4',4"-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺(縮寫TDATA)或4，4'，4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯^氨基]三苯基胺(MTDATA)。上述材料中的很多具有 10 mVVs或更大的，:穴遷移率。然而，可釆用除上述材料以外的材料，只耍 其空穴傳輸性質(zhì)髙于電子傳輸性質(zhì)就可以了。應注意，第二層104可不僅具有 單層結(jié)構(gòu)而且具有由上述材料形成的兩層或多層的層疊結(jié)構(gòu)。第三層105是包含具有高發(fā)光性質(zhì)的材料的層。例如，通過自由地結(jié)合諾-如 N,N'-二甲基l虔吖啶酮(縮寫DMQd)和3-(2-苯并嗨唑基)-7-二乙基氨基香豆茶-(縮 寫香豆素6)之類的具有髙發(fā)光性質(zhì)的t才料；和諸如三(8-羥基喹啉合)鋁(縮寫 Alq3)和9.10-二(2-蔡基)蒽(縮寫DNA)之類的具有離'載流子傳輸性質(zhì)和極好的脫品 質(zhì)(即，難以結(jié)品的材料)的材料來形成第三層105。然而，第三層105可具有Alq3 或DNA的單層結(jié)耵，因為Alq3和DNA兩者都具有高的發(fā)光性質(zhì)。由具有離電子傳輸性質(zhì)的材料形成第四層106。例如，可釆用諸如三(8-羥基 哈啉合)鋁(縮寫Alq3)、三(5-甲基-8-羥募喹啉合)鋁(縮寫Almq3)、 二(10-羥基苯
并[h]-羥基喹啉合)銜縮寫B(tài)eBq2)、. 二(2-甲基-8-羥基喹啉合)-4-苯基酚-鋁(縮寫 BAlq)等具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬絡(luò)合物?；蛘?，可采用諸如二[2-(2-羥基苯基)苯并噁唑合]鋅(縮寫Zn(BOX)2)或二[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑合 (benzothiazolate)]鋅(縮寫Zn(BTZ)2)等具有唑配位體和噻唑配位體的金屬絡(luò)合物。 除金厲絡(luò)合物外，還可采用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)，l,3，4-二唑(縮寫PBD)、 1,3-二[5-(p-叔丁基苯基)-l,3，4-二唑-2-基]苯(縮寫OXD-7)、 3-(4-叔丁基苯基)-4-苯 基-5-(4-聯(lián)苯基)-l,2，4-三唑(縮寫TAZ)、 3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián) 苯基)-l,2,4-三唑(縮寫p-EtTAZ)、紅菲繞啉(縮寫B(tài)Phen)、浴銅靈(縮寫B(tài)CP) 等。上述材料中的很多具有l(wèi)(^crn"Vs或更大的電子遷移率。然而，除上述材料 外的材料也可用作第四層106只要其電子傳輸性質(zhì)高于空穴傳輸性質(zhì)就可以。 應注意，第四層106可不僅具有單層結(jié)構(gòu)而且具有由上述材料形成的兩層或更 多層結(jié)構(gòu)?？捎山饘佟⒑辖?、導電化合物、它們的混合物等形成第二電極107，它具有低 功函(3.8eV或更小)。作為這一陰極材料的具體的例子，可采用屬于周期表的第1 族或第2族的元素，換言之，諸如鋰(Li)或銫(Cs)之類的堿金屬；諸如鎂(Mg)、鈣 (Ca)或鍶(Sr)之類的堿土金屬；包含上述材料的合金(Mg:Ag或Al:Li)。然而，通過 在第二電極107和發(fā)光層之間設(shè)置用于促進電子注入的層，以與第二電極層疊，不 管其功函的大小如何都可將諸如A1、 Ag、 ITO和包含硅的ITO之類的各種導電材 料用于第二電極107?？捎芍T如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)或氟化鈣(CaF2)之類的堿金屬化合物或堿 土金屬化合物來形成用于促進電子注入的層。此外，還可采用由具有電子傳輸性質(zhì) 的材料形成的層和包含堿金屬或堿土金屬的層，如包含鎂(Mg)的Alq3。此外，可通過各種方法來形成第一層103、第二層104、第三層105和第四層 106。例如，可采用濺射法、氣相沉積法、噴墨法和旋涂法?？刹捎貌煌姆椒▉?形成各個電極或各個層。在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的發(fā)光元件中，電流由于第一電極102和第二電極 107之間的電位差而流動，空穴和電子在作為包含高發(fā)光性質(zhì)的材料的層的第三層 105中復合，從而，發(fā)射光。換言之，在第三層105中形成發(fā)光區(qū)。然而，整個第 三層105不一定都用作發(fā)光區(qū)。例如，可只在第三層105中的第二層104側(cè)或第四 層106側(cè)上形成發(fā)光區(qū)。通過第一電極102和第二電極107中的任一個或兩者在外部提取光。因此，
第一電極102和第二電極107中的任一個或兩者由透光材料形成。當僅第一電極102由透光材料形成時，如圖1A所示通過第一電極102從襯底側(cè)提取光。當僅第 二電極107由透光材料形成時，如圖1B所示通過第二電極107從與襯底相對的側(cè) 提取光。當?shù)谝浑姌O102和第二電極107兩者都由透光材料形成時，如圖1C所示 通過第一電極102和第二電極107從襯底側(cè)和相對側(cè)提取.光..應注意，設(shè)置在第一電極102和第二電極107之間的層的結(jié)構(gòu)不限于上述的 結(jié)構(gòu)。也可采用其它的結(jié)構(gòu)，只要是其中電子和空穴復合的區(qū)域與第一電極102 和第二電極107分離以抑制由于發(fā)光區(qū)和金屬的接近引起的光發(fā)射的猝滅的結(jié)構(gòu)， 和其中具有包括由無機化合物形成導電材料和由無機化合物形成的絕緣材料混合材料的層的電阻率較佳的是5><104至lxlO&xm(2xl()S至5xlO力'cm更佳)的結(jié)構(gòu)。 換言之，諸層的層疊結(jié)構(gòu)不是具體限制的，且可通過將由具有高電子傳輸性 質(zhì)的材料、具有高空穴傳輸性質(zhì)的材料、具有高電子注入性質(zhì)的材料、具有高空穴 注入性質(zhì)的材料、具有高雙極性質(zhì)的材料(具有高電子和空穴傳輸性質(zhì)的材料)等形 成的層與含有本發(fā)明的混合材料的層自由地結(jié)合來形成層疊結(jié)構(gòu)。或者，可采用通 過在第一電極102上設(shè)置由氧化硅膜等形成的層來控制載流子復合區(qū)的一種結(jié)構(gòu)。 圖2所示的發(fā)光元件具有一種結(jié)構(gòu)，其中由具有高電子傳輸性質(zhì)的材料形成 的第一層303、包括具有高發(fā)光性質(zhì)的材料的第二層304、由具有高空穴傳輸性質(zhì) 的材料形成的第三層305、具有本發(fā)明的混合材料的第四層306和用作陽極的第二 電極307順序地層疊在用作陰極的第一電極302上。應注意，附圖標記301指示襯 底。在本實施方式中，在由玻璃、塑料等形成的襯底上制造發(fā)光元件?？赏ㄟ^在 一個襯底上制造多個如此的發(fā)光元件來制造無源矩陣發(fā)光裝置?；蛘?，例如，在由 玻璃、塑料等形成的襯底上形成薄膜晶體管(TFT)，且可在與TFT電連接的電極上 形成發(fā)光元件。從而獲得其中發(fā)光元件的驅(qū)動由TFT控制的有源矩陣型發(fā)光裝置。 應注意，TFT的結(jié)構(gòu)不是具體限制的，而可采用交錯型或反向交錯型。此外，用于 TFT的半導體的結(jié)晶度不是具體限制的，而可采用結(jié)晶半導體或非晶半導體。此外， TFT陣列襯底上形成的驅(qū)動電路可包括n型TFT和p型TFT兩種類型或它們中的 任一種。本發(fā)明的發(fā)光元件包括具有包含導電材料和絕緣材料的混合材料的層，該層 的電阻率較佳的是5x(^至lxl06D'cm， 2xl()S至5xl05n'cm更佳。從而，可實現(xiàn)發(fā)光元件的低壓驅(qū)動。
此外，因為本發(fā)明中使用的混合材料具有高的可見光透射率，所以可有效地 在外部提取從發(fā)光層發(fā)出的光。此外，因為本發(fā)明中使用的混合材料具有高的可見光透射率，所以即使在含 有混合材料的層變厚時也可抑制光提取效率的降低。從而，可實現(xiàn)含有混合材料的 層的膜厚度的^ft，以抑制驅(qū)動電壓的增加并可^高外部的光提取效率。此外，因為可通過加厚含有混合材料的層來防止由于灰塵、撞擊等引起的短 路，所以可獲得高可靠性的發(fā)光元件。例如，典型的發(fā)光元件的電極之間的厚度是 IOO至150nm，而利用包含混合材料的層的發(fā)光元件的電極之間的厚度可以是100 至500nm，較佳的是200至500nm。此外，含有用于本發(fā)明的發(fā)光元件的混合材料的層可與電極形成歐姆接觸， 并且與電極具有低的接觸電阻。因此，可在不考慮功函等的情況下選擇電極材料。換言之，可從寬范圍的材料中選擇電極材料。 [實施方式3]在本實施方式中，將參考圖8A至8C和9A至9C解釋結(jié)構(gòu)與實施方式2中描 述的結(jié)構(gòu)不同的發(fā)光元件。在本實施方式所描述的結(jié)構(gòu)中，可將含有本發(fā)明的混合 材料的層設(shè)置成與用作陰極的電極接觸。在圖8A中示出本發(fā)明的發(fā)光元件的例子。在該結(jié)構(gòu)中，第一層411、第二層 412和第三層413層疊在第一電極401和第二電極402之間。在本實施方式中，解 釋了第一電極401用作陽極且第二電極402用作陰極的情況。第一電極401和第二電極402的結(jié)構(gòu)與實施方式2中描述的結(jié)構(gòu)相同。第一 層411是包括具有高發(fā)光性質(zhì)的材料的層。第二層412是包括選自電子施主材料的 化合物和具有高電子傳輸性質(zhì)的化合物的層，而第三層413是包括實施方式1中所 述的混合材料的層。第二層412中包括的電子施主材料較佳的是堿金屬、堿土金屬 或其氧化物或鹽。具體地，可給出鋰、銫、鈣、氧化鋰、氧化鈣、氧化鋇、碳酸銫 等。以上述的結(jié)構(gòu)，如圖8A所示，通過施加電壓來施予電子并在第二層412和第 三層413之間的界面附近接受電子；從而生成電子和空穴。第二層412將電子傳輸 到第一層411，同時第三層413將空穴傳輸?shù)降诙姌O。換言之，第二層412和第 三層413共同用作載流子生成層。此外，可以說第三層413具有將空穴傳輸?shù)降诙?電極402的功能。此外，第三層413表現(xiàn)出極高的空穴注入性質(zhì)和空穴傳輸性質(zhì)。因此，可降
低驅(qū)動電壓。此外，當?shù)谌龑?13變厚時，可抑制驅(qū)動電壓的增加。此外，即使當?shù)谌龑?13變厚時，也可抑制驅(qū)動電壓的增加。因此，可自由 地設(shè)置第三層413的厚度，并可提高從第一層411發(fā)射的光的提取效率。此外，可 設(shè)置第三層413的厚度，以使從第一層411發(fā)射的光的色純度提高。此外，第三層 413.具有高的可見光透射率，這可抑制由于第三層413的膜厚變厚引起的光發(fā)射的 外部提取效率的降低。應注意，通過改變第一電極401和第二電極402的材料，本實施方式的發(fā)光 元件還具有不同的變體。其示意圖在圖8B、 8C和9A至9C中示出。應注意圖8A 中的附圖標記也在圖8B、 8C和9A至9C中使用，且附圖標記400表示用于支承 本發(fā)明的發(fā)光元件的襯底。圖8A至8C示出第一層411、第二層412和第三層413順序地層疊在襯底400 上的情況的例子。在這些例子中，當?shù)谝浑姌O401具有透光性質(zhì)且第二電極402 具有阻光性質(zhì)(具體的是反射性)時，如圖8A所示，從襯底400側(cè)提取光。當?shù)谝?電極401具有阻光性質(zhì)(具體的是反射性)且第二電極402具有透光性質(zhì)時，如圖8B 所示，從與襯底400相對的側(cè)提取光。此外，當?shù)谝浑姌O401和第二電極402都具 有透光性時，如圖8C所示，可從襯底400側(cè)和與襯底400相對的側(cè)提取光。圖9A至9C示出第三層413、第二層412和第一層411順序地層疊在襯底400 上的情況的例子。在這些例子中，當?shù)谝浑姌O401具有阻光性質(zhì)(具體的是反射性) 且第二電極402具有透光性質(zhì)時，如圖9A所示，從襯底400側(cè)提取光。當?shù)谝浑?極401具有透光性質(zhì)且第二電極402具有阻光性質(zhì)(具體的是反射性)時，如圖9B 所示，從與襯底400相對的側(cè)提取光。此外當?shù)谝浑姌O401和第二電極402都具有 透光性時，如圖9C所示，可從襯底400側(cè)和與襯底400相對的側(cè)提取光。如圖8A至8C所示，可在形成第一電極401后順序地層疊第一層411、第二 層412和第三層413，然后可形成第二電極402。或者如圖9A至9C所示，可在形 成第二電極402后順序地形成第三層413、第二層412和第一層411，然后可形成 第一電極401。應注意，本實施方式可適當?shù)嘏c其它實施方式結(jié)合。[實施方式4]在本實施方式中，將參考圖3A至3C和4A至4C解釋結(jié)構(gòu)與實施方式2和3 中描述的結(jié)構(gòu)不同的發(fā)光元件。在本實施方式所描述的結(jié)構(gòu)中，可將含有本發(fā)明的 混合材料的層設(shè)置成分別與發(fā)光元件的兩個電極接觸。 在圖3A中示出本發(fā)明的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的例子。在該結(jié)構(gòu)中，第一層211、第二層212、第三層213和第四層214層疊在第一電極201和第二電極202之間。 在本實施方式中，解釋了第一電極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的結(jié)構(gòu)與實施方式2中描述的結(jié)構(gòu)相同。第一 層211是包括實施方式1中所述的混合材豐!的層，而第二層212是包括具有高發(fā)光 性質(zhì)的材料的層。第三層213是包括電子施主材料和具有高電子傳輸性質(zhì)的化合物 的層，而第四層214是包括實施方式1中所述的混合材料的層。第三層213中包括 的電子施主材料較佳的是堿金屬、堿土金屬或其氧化物或鹽。具體地，可給出鋰、 銫、鈣、氧化鋰、氧化鈣、氧化鋇、碳酸銫等。以上述的結(jié)構(gòu)，如圖3A所示，通過施加電壓來施予電子并在第三層213和第 四層214之間的界面附近接受電子；從而生成電子和空穴。第三層213將電子傳輸 到第二層212，同時第四層214將空穴傳輸?shù)降诙姌O202。換言之，第三層213 和第四層214共同用作載流子生成層。此外，可以說第四層214具有將空穴傳輸?shù)?第二電極202的功能。應注意，也可通過另外將第二層和第三層層疊在第四層214 和第二電極202之間來形成縱列的發(fā)光元件。此外，第一層211和第四層214表現(xiàn)出極高的空穴注入性質(zhì)和空穴傳輸性質(zhì)。 因此，可降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓。此外，當?shù)谝粚?11和第四層214變厚時，可 抑制驅(qū)動電壓的增加。此外，即使當?shù)谝粚?11和第四層214變厚時，也可抑制驅(qū)動電壓的增加。 因此，可自由地設(shè)置第一層211和第四層214的厚度，并可提高從第二層212發(fā)射 的光的提取效率。此外，可設(shè)置第一層211和第四層214的厚度，以使從第二層 212發(fā)射的光的色純度提高。此外，第一層211和第四層214具有高可見光透射率， 這可抑制由于第一層211和第四層214的膜厚度變厚引起的光發(fā)射的外部提取效率 的降低。此外，在本實施方式的發(fā)光元件中，可將設(shè)置在具有發(fā)光功能的第二層和陽 極之間的層和設(shè)置在第二層和陰極之間的層制造得非常厚，從而可有效地防止發(fā)光 元件的短路。此外，因為可提供由同一材料形成的層，通過由同一材料形成第一層 211和第四層214來將具有發(fā)光功能的層夾在中間，所以還可預期抑制應力變形的 效果。應注意，通過改變用于第一電極201和第二電極202的材料，本實施方式的 發(fā)光元件還具有不同的變體。其示意圖在圖3B、 3C和4A至4C中示出。應注意
圖3A中的附圖標記也在圖3B、 3C和4A至4C中使用，且附圖標記200表示用于 支承本發(fā)明的發(fā)光元件的襯底。圖3A至3C示出第一層211、第二層212、第三層213和第四層214順序地 層疊在襯底200上的情況的例子。在這些例子中，當?shù)谝浑姌O201具有透光性質(zhì)且 .薦二電極202具有阻光性質(zhì)(具體的是反射性，)脈、.，如圖3A所示，從襯底200側(cè)提 取光。當?shù)谝浑姌O201具有阻光性質(zhì)(具體的是反射性)且第二電極202具有透光性 質(zhì)時，如圖3B所示，從與襯底200相對的側(cè)提取光。此外當?shù)谝浑姌O201和第二 電極202都具有透光性時，如圖3C所示，可從襯底200側(cè)和與襯底200相對的側(cè) 提取光。圖4A至4C示出第四層214、第三層213、第二層212和第一層211順序地 層疊在襯底200上的情況的例子。在這些例子中，當?shù)谝浑姌O201具有阻光性質(zhì)(具 體的是反射性)且第二電極202具有透光性質(zhì)時，如圖4A所示，從襯底200側(cè)提 取光。此外，當?shù)谝浑姌O201具有透光性質(zhì)且第二電極202具有阻光性質(zhì)(具體的 是反射性)時，如圖4B所示，從與襯底200相對的側(cè)提取光。此外當?shù)谝浑姌O201 和第二電極202都具有透光性時，如圖4C所示，可從襯底200側(cè)和與襯底200相 對的側(cè)提取光。應注意也可采用另一種結(jié)構(gòu)，其中第一層211包括選自電子施主材料的一種 化合物和具有高電子傳輸性質(zhì)的化合物；第二層212包括發(fā)光材料，第三層213 是包括實施方式1中所述的混合材料的層，而第四層214包括選自電子施主材料的 一種化合物和具有高電子傳輸性質(zhì)的化合物。應注意，在制造本實施方式的發(fā)光元件時可采用濕法和干法中的各種方法。如圖3A至3C所示，可在形成第一電極201后順序地層疊第一層211、第二 層212、第三層213和第四層214，然后可形成第二電極202?；蛘呷鐖D4A至4C 所示，可在形成第二電極202后順序地形成第四層214、第三層213、第二層212 和第一層211，然后可形成第一電極。應注意，本實施方式可適當?shù)嘏c其它實施方式結(jié)合。[實施方式5]在本實施方式中，將解釋發(fā)光元件的光學設(shè)計。在實施方式2至4中所述的發(fā)光元件的每一個中，可通過使發(fā)射每一種發(fā)射 顏色的發(fā)光元件中除第一電極和第二電極外的諸層中的至少一層的厚度不同來提 高每一種發(fā)射顏色的光提取效率。例如，如圖10所示，分別發(fā)射紅(R)、綠(G)和藍(B)光的發(fā)光元件共享作為反射電極的第一電極1101和具有透光性質(zhì)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。然后，第一層1111R、 1111G和im.s的厚度對于每一種發(fā)射顏色是.茶周的。應注意，在圖io所示的發(fā)光元件的每一個中，當施加電壓使得第一電極1101的電位比第二電極1102的電位高時，空穴從第一層1111注入到第二層1112。在 第三層1113和第四層1114之間的界面附近施予并接受電子；從而生成電子和空穴。 第三層1113將電子傳輸?shù)降诙?112，同時第四層1114將空穴傳輸?shù)降诙姌O 1102?？昭ê碗娮釉诘诙?112中復合以激發(fā)發(fā)光材料。然后，在激發(fā)的發(fā)光材 料返回到基態(tài)時發(fā)射光。如圖10所示，通過使用于每一種發(fā)射顏色的第一層1111R、 1111G和1111B 的厚度不同，可防止由直接穿過第二電極識別光的情況和通過第二電極識別由第一電極反射的光的情況之間光路的差別導致的光提取效率的降低。具體地，當光線進入第一電極時，在反射光中產(chǎn)生了相位反轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生了 干涉效應。因此，在發(fā)光區(qū)與反射電極之間的光程(即折射率X距離)是發(fā)射波長乘 (2m-l)/4(m是給定的正整數(shù))或發(fā)射波長的m-l/4、 3/4、 5/4……的情況下，會提高 光發(fā)射的外部提取效率。同時，在該光程是發(fā)射波長乘m/2(m是給定的正整數(shù))或 發(fā)射波長的1/2、 1、 3/2……的情況下，會降低光發(fā)射的外部提取效率。因此，在本發(fā)明的發(fā)光元件中，第一至第四層中的任一層的厚度是不同的使 得發(fā)光區(qū)和反射電極之間的光程(即折射率X距離)是發(fā)射波長乘(2m-l)/4(m是給定的正整數(shù))。具體地，在第一至第四層中，較佳地，電子和空穴在其中復合的層和反射電 極之間的層的厚度是不同的?；蛘?，電子和空穴在其中復合的層和透光電極之間的 層的厚度可以是不同的?；蛘?，諸層中的兩層的厚度是不同的。因此，可有效地在 外部提取光。為了使第一至第四層中的任一層的厚度不同，需要使層變厚。本發(fā)明的發(fā)光 元件的一個特征在于使用含有實施方式1所述的混合材料的層作為待增厚的層。一般而言，增厚發(fā)光元件的層是不利的，因為會增加其驅(qū)動電壓。然而，通 過使用實施方式1中所述的混合材料使層增厚，可降低其自身的驅(qū)動電壓，這可抑 制由于增厚該層引起的驅(qū)動電壓的增加。 應注意，圖IO示出紅色(R)發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)和反射電極之間的光程是發(fā)射波長的1/4，綠色(G)發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)和反射電極之間的光程是發(fā)射波長的3/4而藍 色(B)發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)和反射電極之間的光程是發(fā)射波長的5/4的情況。應注意， 本發(fā)明不限于這些值，可適當?shù)卦O(shè)置m的值。如圖10所示，發(fā)射波長的(2m-l)/4 中的m的值在發(fā)光元件中是不同的。通過增厚第一至第四層中的任一層，可防止第一電極和第二電極之間的短路， 并可提高產(chǎn)率，這一點是極佳的。如上所述，本發(fā)明的發(fā)光元件中的第一至第四層中的至少任一層的厚度對于 每一種發(fā)射顏色是不同的。此時，較佳地，電子和空穴在其中復合的層和反射電極 之間的層的厚度對于每一種發(fā)射顏色是不同的。如果使用含有實施方式1中所述的 混合材料的層作為需要增厚的層，則不會增加驅(qū)動電壓，這一點是較佳的。應注意，利用具有實施方式4所述的結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件解釋了本實施方式，但 它可與其它實施方式適當?shù)亟Y(jié)合。[實施方式6]在本實施方式中，解釋了具有本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置。在本實施方式中參考圖5A和5B解釋了在像素部分中含有本發(fā)明的發(fā)光元件 的發(fā)光裝置。應注意，圖5A是示出發(fā)光裝置的頂視圖，而圖5B是沿線A-A'和B-B' 截取的圖5A的橫截面圖。由虛線指示的附圖標記601表示驅(qū)動電路部分(源側(cè)驅(qū) 動電路)；602表示像素部分；而603表示驅(qū)動電路部分(柵側(cè)驅(qū)動電路)。附圖標記 604表示密封襯底；605表示密封劑；而由密封劑605圍繞的部分是間隔607。應注意，引線608是用于發(fā)送輸入到源側(cè)驅(qū)動電路601和柵側(cè)驅(qū)動電路603 的信號的引線，并從作為外部輸入端子的FPC(柔性印刷電路)609接收視頻信號、 時鐘信號、起始信號、復位信號等。應注意，盡管這里僅示出FPC，但FPC可設(shè) 置有印刷電路板(PWB)。本說明書中的發(fā)光裝置不僅包括發(fā)光裝置本身還包括具有 附連的FPC或PWB的發(fā)光裝置。參考圖5B解釋橫截面結(jié)構(gòu)。在元件襯底610上形成驅(qū)動電路部分和像素部分。 這里，示出了作為驅(qū)動電路部分的源側(cè)驅(qū)動電路601和像素部分602中的一個像素。應注意，形成n溝道TFT 623和p溝道TFT 624的組合的CMOS電路作為源 側(cè)驅(qū)動電路601。可利用CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路來形成用于形成 驅(qū)動電路的TFT。在本實施方式中描
像素部分602具有多個像素，其每一個都包括開關(guān)TFT611、電流控制TFT612 和電連接到電流控制TFT612的漏極的第一電極613。應注意，形成絕緣體614以 覆蓋第一電極613的端部。這里，釆用正型光敏丙烯酸樹脂膜。形成絕緣體614使之在其上端和下端具有曲面，以使覆蓋良好。例如，在使 岡正型光敏丙烯酸樹脂作為絕緣作614的材料的情況下，將絕緣體614較佳地形戌 為僅在上端具有有曲率半徑(0.2至0.3pm)的曲面?？墒褂猛ㄟ^光照變得在蝕刻劑中 不溶的負型或通過光照變得在蝕刻劑中溶解的正型作為絕緣體614。在第一電極613上形成包括含有實施方式1中所述的混合材料的層和含有發(fā) 光材料的層的層疊體616和第二電極617。這里，較佳地采用具有高功函的材料作 為起陽極作用的第一電極613的材料。例如，可利用諸如ITO膜、包含硅的氧化 銦錫、包含2到20wt。/。氧化鋅的氧化銦膜、氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜或Pt膜 等單層膜；氮化鈦膜和包含鋁作為其主要成分的膜的層疊的層；氮化鈦膜、包含鋁 作為其主要成分的膜和另一氮化鈦膜的三層結(jié)構(gòu)等來形成第一電極613。當?shù)谝浑?極613具有層疊結(jié)構(gòu)時，它具有如引線那樣的低電阻，并可形成良好的歐姆接觸。 此外，第一電極613可用作陽極。含有實施方式1所述的混合材料的層是包括有無機化合物形成的導電材料和 由無機化合物形成的絕緣材料的層，該層的電阻率較佳的是5><104至lxl06Qxm， 2xl()5至5xl05Q'cm更佳。此外，可通過諸如利用氣相沉積掩模的氣相沉積法、噴墨法和旋涂法等已知 的方法來形成包含發(fā)光材料的層?？刹捎玫头肿恿坎牧?、中等分子量材料(包括低 聚物和樹枝聚物(dendrimer))或高分子量材料，作為用于包含發(fā)光材料的層的材 料。此外， 一般采用有機化合物的單層或?qū)盈B層作為用于包含發(fā)光材料的層的 材料。然而，在本發(fā)明中，還包括無機化合物用于由有機化合物形成的膜的一 部分的一種結(jié)構(gòu)。較佳地采用具有低功函的材料(A1、 Ag、 Li、 Ca或其合金，諸如MgAg、 Mgln、 AlLi、 CaF2、氟化鋰或氮化鈣等)作為用于第二電極617的材料，所述第二電極617 形成在在包括含有混合材料的層和含有發(fā)光材料的層的層疊體616上，并用作陰 極。。在層疊體616中生成的光通過第二電極傳輸?shù)那闆r下，較佳地釆用具有很薄 的厚度和透明導電膜(ITO膜、包含2到20wt。/。氧化鋅的氧化銦膜、包含硅的氧化 銦錫膜、氧化鋅(ZnO)膜等)的金屬薄膜的層疊的層作為第二電極617。用密封劑605將密封襯底604附連到元件襯底610，將發(fā)光元件618設(shè)置在由
元件襯底610、密封襯底604和密封劑605圍繞的間隔607中。應注意，可用惰性 氣體(諸如氮或氬)來填充間隔607，或者可用密封劑605來填充。應注意，較佳地采用基于環(huán)氧的樹脂作為密封劑605。此外，用于密封劑605 的材料較佳地允許盡可能少的濕氣和氧滲透。作為密襯底604,除玻璃襯底和石英 襯底外，可采用由FRP(纖維玻璃措熟的塑料)、PVF(聚氟乙烯)、,.Mylar、聚酯、 丙烯酸類等形成的塑料襯底。可如上所述地形成具有本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置。因為本發(fā)明的發(fā)光裝置包括含有包括導電材料和絕緣材料的混合材料的層， 且該層的電阻率較佳的是5"04至lxl06Qxm， 2"05至5xl05Qxm更佳，所以可 實現(xiàn)驅(qū)動電壓和功耗的降低。此外，因為本發(fā)明中使用的混合材料具有高可見光透射率，所以可有效地在 外部提取從發(fā)光層發(fā)出的光。此外，即使在具有包含導電材料和絕緣材料的混合材料的層變厚時，本發(fā)明 的發(fā)光裝置也可抑制驅(qū)動電壓的增加。此外，本發(fā)明中使用的復合材料具有高可見 光透射率。因此，可通過加厚含有混合材料的層來防止發(fā)光元件的短路。此外，可 通過光學設(shè)計來實現(xiàn)光發(fā)射的外部提取效率的提高。因此，可獲得具有低功耗的可 靠的發(fā)光裝置。如上所述，本實施方式中解釋了通過晶體管來控制發(fā)光元件的驅(qū)動的有源矩 陣發(fā)光裝置。然而，也可采用在沒有諸如特別設(shè)置的晶體管之類驅(qū)動元件的情況下 驅(qū)動發(fā)光元件的無源矩陣發(fā)光裝置。圖6示出通過應用本發(fā)明制造的無源矩陣發(fā)光 裝置的立體圖。在圖6中，混合在襯底951上的電極952和電極956之間設(shè)置包括 含有發(fā)光材料的層和含有實施方式1所述的混合材料的層的層疊體955。以絕緣層 953來覆蓋電極952的邊緣部分。然后，將分隔層954設(shè)置在絕緣層953上。分隔 層954的側(cè)壁傾斜使得一側(cè)壁和另一側(cè)壁之間的距離朝向襯底表面變窄。換言之， 分隔層954的橫截面沿窄側(cè)方向是梯形，且下側(cè)(與絕緣層953的平面方向相同的 方向面對并與絕緣層953接觸的一側(cè))比上側(cè)(與絕緣層953的平面方向相同的方向 面對但不與絕緣層953接觸的一側(cè))窄。可通過以此方式設(shè)置分隔層954來防止由 于靜電等引起的發(fā)光元件的缺陷。此外，在無源發(fā)光裝置具有以低驅(qū)動電壓工作的 本發(fā)明的發(fā)光元件時，也可以低功耗來驅(qū)動它。[實施方式7]在本實施方式中，參考圖11描述了具有發(fā)光元件和用于控制發(fā)光元件的工作的晶體管的發(fā)光裝置的例子。在圖11中，發(fā)光元件具有層疊體502置于第一電極501和第二電極503之間 的一種結(jié)構(gòu)。層疊體502具有包含發(fā)光材料的層和包含混合材料的層，這在實施方 式1至5中有詳細描述。由絕緣有機樹脂材料或絕緣無機材料形成的分隔層512 覆蓋第一電極的外圍邊緣部分。層疊體502和第二電極503形成于分陽層&3的開. 口部分，即，第一電極501的暴露部分，從而形成發(fā)光裝置中的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。用于控制發(fā)光元件的工作的晶體管具有半導體層504和經(jīng)由柵絕緣層506與 半導體層重疊的柵極505?？捎芍T如鎢、鉬、鈦和鉭之類的金屬形成柵極505?？?將由上述金屬的氧化物或氮化物形成的導電層設(shè)置在由金屬形成的層的下部。發(fā)光元件和晶體管通過穿過柵絕緣層506、第一層間絕緣層507和第二層間絕 緣層508的引線來互相連接。引線將元件電連接起來并較佳地具有低電阻。當用鋁 作為電極時，在鋁的表面被氧化時出現(xiàn)由于接觸電阻的增加而不能形成良好接觸的 問題。在本實施方式中，當I丁O用作發(fā)光元件的第一電極時，有可能出現(xiàn)鋁的表 面被氧化且接觸電阻由于電腐蝕而增加。因此，本實施方式的發(fā)光裝置具有由第一導電層509和第二導電層510形成 的引線。由即使被氧化也導電的導電材料或不被氧化的材料形成第一導電層509。 具體地，可采用鈦、鉭、鴇、鉻、鎳和鉬之類的金屬；或其氮化物或氧化物。此外， 由鋁或含鋁的合金或化合物形成第二導電層510。在第二導電層510上形成絕緣層 511。設(shè)置絕緣層511用于防止第二導電層510的表面的氧化或腐蝕。作為用于絕 緣層511的材料，難以與第二導電層510反應的材料是較佳的；例如，可采用諸如 光刻膠、聚酰亞胺、丙烯類等有機樹脂材料或諸如氮化硅、氧化硅等無機絕緣材料。形成引線使得第一導電層509的寬度比第二導電層510的寬度寬。即，第一 導電層509從第二導電層510向外延伸。引線的橫截面形狀可看作具有帽沿的帽子 (帽形)。在與發(fā)光元件的連接部分中，第一電極501與第一導電層509的側(cè)端部和 延伸到第二導電層510的外部的第一導電層509的頂表面部分接觸。第一電極501 延伸到第二導電層510的側(cè)表面和絕緣層511的側(cè)表面以到達絕緣層511的頂表 面。因此，第一電極501至少與第一導電層509接觸以形成電連接。在這一結(jié)構(gòu)中， 即使在鋁的表面被氧化時也可電連接引線和發(fā)光元件。作為用于第一電極501的材料，除ITO包含硅的氧化銦錫(ITSO)、包含2到 20wt。/。氧化鋅(ZnO)的氧化銦(IZO)、用鎵慘雜的氧化鋅(GZO)和用氧化鈦摻雜的氧 化銦(ITiO)的導電材料外，還可采用用氧化鈦摻雜的氧化鋅(ZnTiO)等。在任一情況
下，第一電極501較佳地具有抑制氧化銦或氧化鋅結(jié)晶化的元素和化合物，使得第 一電極501的表面平坦化。當氧化銦或氧化鋅中包含氧化鈦時，可提高表面的潤濕性。因此，當通過利用噴墨印刷技術(shù)或旋涂印刷技術(shù)的濕法形成層疊體502時，較佳地采用包含氧化鈦 的氧化銦或氧化鋅。此外，-當通過利用氧化銦作為靶的濺射法形成第一電極501 時，可抑制不正常放電，因為氧化鈦是導電的，從而可抑制膜形成步驟中的粉末污 染和第一電極501中的針孔的生成。在這一情況下，氧化銦的靶較佳地包含1至 20wt。/。的氧化鈦，含3至10wt。/。更佳。應注意，盡管本實施方式示出包括第一導電層509和第二導電層510的兩層 結(jié)構(gòu)用作引線結(jié)構(gòu)的例子，但引線的結(jié)構(gòu)不限于此?？赏ㄟ^將包含低電阻的導電材 料的層和包含即使被氧化也導電的導電材料的層或包含不被氧化的導電材料的層 結(jié)合而成的、具有包括多個層的層疊結(jié)構(gòu)來形成具有類似功能的引線。圖12示出發(fā)光裝置的輸入端子部分的結(jié)構(gòu)。由與柵極505相同的導電材料形 成用于連接外部電路的連接端子513。在去除了第一層間絕緣層507和第二層間絕 緣層508的開口部分中暴露出連接端子513。在連接端子512的暴露表面上形成由 與第一電極501相同的導電材料形成的導電層514，以覆蓋暴露的表面以進行保護。 此外，可將連接端子設(shè)置成連接到由第一導電層509和第二導電層510形成的引線。 在第二導電層510上形成絕緣層511。如上所述，根據(jù)本實施方式的發(fā)光裝置，可通過應用將包括含有發(fā)光材料的 層和含有包括由無機化合物形成的導電材料和由無機化合物形成的絕緣材料的混 合材料的層的發(fā)光元件與用于發(fā)光元件的工作的晶體管較佳地電連接起來的引線 來實現(xiàn)低功耗發(fā)光裝置。即，通過在發(fā)光元件中設(shè)置具有混合材料的層，可實現(xiàn)發(fā) 光元件的驅(qū)動電壓的降低。此外，因為可抑制發(fā)光元件中電極和引線的接觸電阻的 增加，功耗進一步的降低是可能的。[實施方式8]在本實施方式中，參考圖7A至7E描述根據(jù)本發(fā)明的電器的例子。 圖7A示出根據(jù)本發(fā)明的電視機，它包括外殼9101、支架9102、顯示部分9103、 揚聲器部分9104、視頻輸入端子9105等。在電視機中，顯示部分9103具有排列 成矩陣的多個發(fā)光元件，它們類似于實施方式2至5中所述的。發(fā)光元件的一個特 征在于光的外部提取效率高并可防止由于灰塵、撞擊等引起的短路。包括發(fā)光元件 的顯示部分9103具有類似的特征。因此，在電視機中，圖像質(zhì)量很難劣化并可實 現(xiàn)低功耗。以這一特征，可基本去除或減少劣化補償功能和電源電路，從而可減小外殼9101和支架9102的尺寸和重量。根據(jù)本發(fā)明，可提供適用于生活環(huán)境的電視 機，因為可實現(xiàn)功耗的降低、圖像質(zhì)量的提高以及其尺寸和重量的減小。圖7B示出根據(jù)本發(fā)明的計算機，它包括主體9201、外殼9202、顯示部分9203、 鍵盤9204、外部連接端口 9205、指針鼠標9206等。在計算機中，一:^g部分9203 具有排列成矩陣的多個發(fā)光元件，它們類似于實施方式2至5中所述的。發(fā)光元件 的一個特征在于光的外部提取效率高并可防止由于灰塵、撞擊等引起的短路。包括 發(fā)光元件的顯示部分9203具有類似的特征。因此，在計算機中，圖像質(zhì)量很難劣 化并可實現(xiàn)較低功耗。以這一特征，可基本去除或減少劣化補償功能和電源電路， 從而可減小主體9201和外殼9202的尺寸和重量。根據(jù)本發(fā)明，可提供適用于生活 環(huán)境的計算機，因為可實現(xiàn)功耗的降低、圖像質(zhì)量的提高以及其尺寸和重量的減小。 此外，可提供具有在攜帶時能夠承受撞擊的顯示部分的便攜式計算機。圖7C示出根據(jù)本發(fā)明的護目鏡型顯示器，它包括主體9301、顯示部分9302 和臂部分9303。在護目鏡型顯示器中，顯示部分9302具有排列成矩陣的多個發(fā)光 元件，它們類似于實施方式2至5中所述的。發(fā)光元件的一個特征在于光的外部提 取效率高并可防止由于灰塵、撞擊等引起的短路。包括發(fā)光元件的顯示部分9302 具有類似的特征。因此，在護目鏡型顯示器中，圖像質(zhì)量很難劣化并可實現(xiàn)較低功 耗。以這一特征，可基本去除或減少劣化補償功能和電源電路，從而可減小主體 9301的尺寸和重量。根據(jù)本發(fā)明，可提供用戶幾乎不會感到不適并具有小負荷的 護目鏡型顯示器，因為可實現(xiàn)功耗的降低、圖像質(zhì)量的提高以及其尺寸和重量的減 小。此外，可提供具有在佩戴和攜帶時能夠承受撞擊的顯示部分的護目鏡型顯示器。圖7D示出根據(jù)本發(fā)明的蜂窩電話，它包括主體9401、外殼9402、顯示部分 9403、音頻輸入部分9404、音頻輸出部分9405、操作鍵9406、外部連接端口 9407、 天線9408等。在蜂窩電話中，顯示部分9403具有排列成矩陣的多個發(fā)光元件，它 們類似于實施方式2至5中所述的。發(fā)光元件的一個特征在于光的外部提取效率高 并可防止由于灰塵、撞擊等引起的短路。包括發(fā)光元件的顯示部分9403具有類似 的特征。因此，在蜂窩電話中，圖像質(zhì)量很難劣化并可實現(xiàn)較低功耗。以這一特征， 可基本去除或減少劣化補償功能和電源電路，從而可減小主體9401和外殼9402 的尺寸和重量。根據(jù)本發(fā)明，可提供適于攜帶的蜂窩電話，因為可實現(xiàn)功耗的降低、 圖像質(zhì)量的提高以及其尺寸和重量的減小。此外，可提供具有在攜帶時能夠承受撞 擊的顯示部分的蜂窩電話。 圖7E示出根據(jù)本發(fā)明的攝像機，它包括主體9501、顯示部分9502、外殼9503、 外部顯示端口 9504、遠程控制接收部分9505、圖像接收部分9506、電池9507、音 頻輸入部分9508、操作鍵9509、接目鏡部分9510等。在攝像機中，顯示部分9502 具有排列成矩陣的多個發(fā)光元件，它們類似于實施方式2至5中所述的。發(fā)光元件 的一個特征在于光的外部提J!又效率高并可防止由于灰塵、撞擊等引起的短路。包括 發(fā)光元件的顯示部分9502具有類似的特征。因此，在攝像機中，圖像質(zhì)量很難劣 化并可實現(xiàn)較低功耗。以這一特征，可基本去除或減少劣化補償功能和電源電路， 從而可減小主體9501尺寸和重量。根據(jù)本發(fā)明，可提供適于攜帶的攝像機，因為 可實現(xiàn)功耗的降低、圖像質(zhì)量的提高以及其尺寸和重量的減小。此外，可提供具有 在攜帶時能夠承受撞擊的顯示部分的攝像機。本發(fā)明基于2005年3月25日提交到日本專利局的日本專利申請第 2005-089378號，其整個內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)光元件，包括 一對電極；置于所述一對電極之間包含發(fā)光材料的層；以及置于所述一對電極之間包含混合材料的層，所述混合材料包含包括無機化合 物的導電材料和包括無機化合物的絕緣材料，其中包含所述混合材料的層的電阻率是5><104至lxl06Q'cm。
2. —種發(fā)光元件，包括 一對電極；置于所述一對電極之間包含發(fā)光材料的層；以及置于所述一對電極之間包含混合材料的層，所述混合材料包含包括無機化合 物的導電材料和包括無機化合物的絕緣材料，其中包含所述混合材料的層的電阻率是2><105至5xl05Qxm。
3. 如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，包含所 述混合材料的層與所述一對電極中的至少一個接觸。
4. 如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，包含所 述混合材料的層的可見光透射率是80%至100%。
5. 如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述絕 緣材料是選自下組材料中的至少一種金屬氧化物、金屬氮化物和金屬氮氧化 物。
6. 如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述絕 緣材料是選自下組材料中的至少一種氧化硅、氧化鎵、氧化鍺、氧化鈦、氧 化鉬、氧化鋁、氮化硅、氮化鋁和氮氧化鋁。
7. 如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述導 電材料是透明導電膜材料。
8. 如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述導 電材料包含選自下組材料中的至少一種氧化銦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、 以及氧化鎵。
9. 如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述發(fā) 光元件結(jié)合在具有用于控制所述發(fā)光元件的光發(fā)射的控制裝置的發(fā)光裝置中。
10.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述發(fā) 光元件結(jié)合在選自由電視機、計算機、護目鏡顯示器、蜂窩電話和攝像機組成 的組中的至少一個的顯示部分中。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種具有低驅(qū)動電壓的發(fā)光元件。此外，另一個目的是提供一種含有該發(fā)光元件的發(fā)光裝置。另外，又一個目的是提供一種含有具有低驅(qū)動電壓的發(fā)光元件的電器。本發(fā)明的發(fā)光元件包括一對電極、置于該對電極之間的包含發(fā)光元件的層和包含包括由無機化合物形成的導電材料和由無機化合物形成的絕緣材料的混合材料的層，其中包含混合材料的層的電阻率是50,000至1,000,000Ω·cm，較佳的是200,000至500,000Ω·cm。以上述的結(jié)構(gòu)可降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓。
文檔編號H01L51/50GK101147274SQ200680009418
公開日2008年3月19日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者加藤熏, 山崎舜平 申請人:株式會社半導體能源研究所