[发明专利]发光元件以及显示装置

说明书

本申请是申请日为2004年7月1日、申请号为200480018782.6、发明名称为“发光元件以及显示装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种能够在发光显示器、通信、照明等中作为各种光源使用的发光元件以及使用该发光元件的显示装置。

背景技术

近年来，平面型显示装置中，场致发光(EL)元件集中了人们的期待。该EL元件具有自发发光性，辨认性优越，视角宽阔，以及应答性迅速等特征。另外，目前所开发出的EL元件中，有使用无机材料作为发光体的无机EL元件，以及使用有机材料作为发光体的有机EL元件。

将硫化锌等无机荧光体作为发光体的无机EL元件中，被10⁶V/cm的高电场所加速的电子，对荧光体的发光中心进行撞击激励，在缓和时发光。1974年由猪口等所提出的双重绝缘构造的元件，显示出了高亮度与寿命长，并已经在车载用显示器等中实用化。

无机荧光体一般将绝缘物结晶作为母体结晶，在其中掺杂成为发光中心的无机材料而构成。该母体结晶使用化学上较稳定的，因此无机EL元件可靠性较高，寿命也实现了3万小时以上。但是，即使加载电场，电子也很难进入到绝缘物结晶中，并且因入射电子积蓄在表面而产生带电，从而排斥后继电子，因此必须使用高能电子作为激励源进行冲击。所以，无机EL元件在具有高可靠性且寿命长这一特征的另一面，其驱动需要高交流电压，因此存在无法在使用薄膜晶体管的有源矩阵方式中驱动这一问题，作为电视机等显示设备尚未进入实用化。

另外，根据特公昭54-8080号公报中所记载的技术，发光层中以ZnS为主体，通过掺杂Mn、Cr、Tb、Eu、Tm、Yb等迁移金属元素或稀土类元素，实现了发光亮度的提高，但平均亮度低于400cd/m²，作为TV等显示设备还不够充分。

另外，将有机材料作为发光体的有机EL元件中，从电极所注入的空穴与电子形成激子，在其向基态迁移时进行发光。由Tang等人在AppliedPhysics Letters，51，1987，P913中所提出的依次层叠有空穴输入层与有机发光层的2层结构的元件，通过10V以下的驱动电压，能够得到亮度为1000cd/m²以上的发光，以此为开端，直至今日一直在开展非常活跃的研究开发。

以下，对照图5对目前一般所讨论的有机EL元件进行说明。该有机EL元件50，在透明基板51上按顺序层叠透明的空穴注入电极52、空穴输送层53、发光体层56、电子注入电极58而形成。另外，有时在空穴注入电极52与空穴输送层53之间设置空穴注入层，或在发光体层56和电子注入电极58之间设置电子输送层，进而在发光体层56与电子输送层之间设置空穴阻塞层(hole block layer)，在电子输送层与电子注入电极58之间设置电子注入层。

作为空穴注入电极，使用透明导电膜ITO(铟锡氧化物)膜等。ITO膜为提高其透明性，或降低电阻率，通过溅射法、电子束蒸镀法、离子镀法等成膜。

作为空穴输送层，使用N、N’-双(3-甲基苯基)-N、N’-二苯基联苯胺(TPD)等，Tang等人所使用的二胺衍生物。这些材料一般透明性优越，即使是80nm程度的膜厚，也几乎是透明的。

作为发光体层，与Tangs等人的报告一样，一般是将三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)等电子输送性发光材料，通过真空蒸镀形成数十nm的膜厚而使用。为实现各种发光色，有时采用使发光体层的膜厚较薄，层叠20nm程度电子输送层的所谓双异质构造。

作为电子注入电极，多使用Tang等人所提出的MgAg合金或AlLi合金等，功函数较低且电子注入势垒较低的金属与功函数比较大的稳定的金属的合金，或LiF等各种电子注入层与Al等之间的层叠电极。

另外，Journal of the Society for Information Display，vol.8，NO.2，p93-p97中，记载了一种各个像素的驱动中使用低温多晶硅薄膜晶体管的有机EL显示装置。

以前的有机EL元件中，存在在有水分与氧气的情况下，由于电场的施加或光照，成为发光体的有机材料的分子键被切断，发光性能降低这一缺点。所以，存在由于连续驱动或长期保存，而不耐实用这一问题。对于该问题，如特开2003-59665号公报中所示，提出了一种使用可靠性高的无机材料作为发光体的混合型有机EL元件。