[发明专利]发光元件、发光装置、电子装置和照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及发光元件、发光装置、电子装置和照明装置。

背景技术

近年来，对使用电致发光(EL)的发光元件进行了广泛的研究和开发。在这样的发光元件的基本结构中，含有具有发光性质的物质的层插在一对电极之间。通过对该元件施加电压，该具有发光性质的物质能够发射光。

由于这样的发光元件是自发光元件，因此与液晶显示器相比，它们的优点在于例如具有高的像素可视性并且无需背光，从而被认为适合用于平板显示元件。此外，上述发光元件还具有如下的优点：它们可以较薄且重量轻，并且还具有非常高速的响应的特征。

此外，由于这样的发光元件可以以薄膜形式形成，因此它们易于提供平面光发射，由此实现利用平面光发射的大面积元件。这样的特征难以用点光源(以白炽灯和LED为代表)或线性光源(以荧光灯为代表)获得。因此，该发光元件可以非常有效地用作适用于照明等等的平面光源。

按照利用电致发光的发光元件使用有机化合物还是无机化合物作为具有发光性质的物质而将其泛泛地分类。

在具有发光性质的物质是有机化合物的情况下，对发光元件施加电压使得空穴从阳极并且电子从阴极注入到含有具有发光性质的有机化合物的层中，从而使得电流流动。然后，载流子(电子和空穴)复合，从而使具有发光性质的有机化合物进入受激态。当受激态返回基态时，发射光。一般来讲，有机EL元件是指这样的发光元件，其使用具有发光性质的有机化合物并且能够被用电流激发。

有机化合物的受激态可以是单重态和三重态。通常用于有机EL元件的有机化合物的基态是单重态。来自单重受激态的光发射被称为荧光，而来自三重受激态的光发射被称为磷光。

其中堆叠不同有机化合物的层的异质结构的提出促使了这种发光元件的重大发展(见非专利文献1)。这是因为，采用异质结构增加了载流子复合效率，于是提高了发射效率。在非专利文献1中，空穴传输层和具有电子传输性质的发光层被堆叠。

此外，就异质结构与驱动电压或寿命的相关性已经进行了大量的研究。例如，有报告称，在空穴传输层与阳极接触的元件中，空穴传输层的电离势(ionization potential)影响寿命(见非专利文献2)。非专利文献2中公开的元件随着空穴传输层的电离势的减小可以具有更长的寿命。有报告还称，通过在阳极和空穴传输层之间提供具有低电离势的空穴注入层，延长了元件的寿命(见非专利文献3和4)。

[参考文献]

[非专利文献]

[非专利文献1]C.W.Tang等，Applied Physics Letters，Vol.51，12，pp.913-915，1987。

[非专利文献2]Chihaya Adachi等，Applied Physics Letters，Vol.66，No.20，pp.2679-2681，1995。

[非专利文献3]Yasuhiko Shirota等，Applied Physics Letters，Vol.65，No.7，pp.807-809，1994。

[非专利文献4]S.A.Van Slyke等，Applied Physics Letters，Vol.69，No.15，pp.2160-2162，1996。

发明内容

根据非专利文献2至4，与阳极接触的空穴注入层中的有机材料的电离势(即，HOMO能级)优选是与阳极的功函数尽可能地接近的能级。因此，在具有空穴注入层、空穴传输层、和发光层的堆叠的发光元件的情况下，将该元件设计成使得阳极的功函数与空穴注入层、空穴传输层、以及发光层的HOMO能级具有台阶形状，如非专利文献3的图2所示。换句话说，空穴注入层和空穴传输层的材料被选择成使得阳极的功函数与空穴注入层、空穴传输层、以及发光层的HOMO能级被布置成按照从阳极的功函数到发光层的HOMO能级稍微降低的顺序。

迄今为止，这样的台阶形状的设计被视为有机EL元件的标准设计。在上述元件设计的基础上，已经研究了空穴注入层、空穴传输层和发光层的各种材料以寻找实现最能改善寿命或效率的材料组合。这是有机EL元件的当前发展，并且仍然是主流。

然而，上述设计引起了阳极的功函数和发光层的HOMO能级之间增加的差异的难题。这是因为阳极和发光层之间的空穴注入势垒的减小需要许多HOMO能级的台阶，即，需要在阳极和发光层之间插入大量的层。这样的元件是不实际的。通常在发光元件中最多包括两层，即，空穴注入层和空穴传输层。