CN1407836A - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于提高从发光元件中阴极注入电子的能力并解决其制作过程中有关问题的装置。在本发明中,采用比阴极材料具有较小逸出功的材料来形成阴极与有机化合物层之间的无机导电层。以此方式,可以提高从阴极注入电子的能力。另外,其薄膜可以比采用绝缘材料形成的传统阴极缓冲层的薄膜更厚。因此,可以容易地控制膜厚,并且可以实现制作成本的降低和生产率的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用如下发光元件的发光装置,其中的发光元件在一对电极之间具有含有有机化合物的薄膜(以下称作“有机化合物层”),并且通过接收电场可以发出荧光或冷光。本说明书中所称发光装置为图像显示装置、荧光装置或光源。另外,在发光装置的实例中包括下述组件:一个其中将连接器例如弹性印刷电路(FPC)或磁带自动粘结(tape automated bonding,TAB)盒带或者磁带承载包(tapecarrier package,TCP)设置在发光元件上的组件;一个其中印刷线路板设置在TAB盒带或TCP顶端的组件;和一个其中集成电路(IC)直接以玻璃上芯片(COG)的方式设在发光元件上的组件。
背景技术
发光元件是通过接收电场发出光束的元件。据称其发光机理如下:通过将电压施加至夹在电极之间的有机化合物层上,从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在有机化合物层中复合从而形成激发态分子(以下称作“分子激发物(molecular excimer)”);当分子激发物返回其基态时发出能量。
由有机化合物层构成的这种分子激发物可以是单激发态激发物或三激发态激发物。在本说明书中,发光(也即光发射)可以是基于这两者的任何一个的贡献。
在这种发光元件中,其有机化合物层通常由1μm以下厚度的薄膜构成。该发光元件为自发发光型元件,其中有机化合物层本身发光。因此,通常用在传统液晶显示器中的背光是不必要的。其结果是,该发光元件在能够制成薄且轻的形式方面具有很大的优势。
考虑到有机化合物层中载流子的迁移率,在厚度约100至200nm的有机化合物层中,从载流子注入到其复合的时间为大约数十纳秒。直到发光的时间,包括从载流子复合到发光的步骤,为微妙以下量级的时间。因此,该发光元件还具有其响应非常迅速的优点。
由于发光元件是载流子注入型的,所以该发光元件可以由DC电压驱动,并且不易产生噪声。关于驱动电压,通过将有机化合物层制成具有约100nm均匀厚度的超薄薄膜,选择电极材料以使载流子向有机化合物层的注入势垒较低,并且进一步引入异质结构(双层结构),可以在5.5V获得100cd/m2的足够亮度(文献1:C.W.Tang和S.A.VanSlyke,“Organic electroluminescent diodes”,AppliedPhysics letters,vol.51,No.12,913-915(1987))。
考虑到比如薄且轻、高速响应以及DC低电压可驱动性等特性,应注意比如下一代平板显示元件等发光元件。由于该发光元件为自发发光型并且具有较宽的视场角,所以该发光元件相对易于观看。因此,可以认为,该发光元件能有效用作用在便携设备显示屏中的元件。
在将这种发光元件设置成矩阵形式的发光装置中,可以采用所谓无源矩阵驱动(简单矩阵型)和有源矩阵驱动(有源矩阵型)的驱动方法。然而,在其中象素密度增加的情况下,一般认为其中为每个象素(或每个点)设置一个开关的有源矩阵型驱动方法因为可以实现低电压驱动而更为适合。
附带指出,在这种发光元件中,由于便于电子注入,所以采用具有较低逸出功的金属材料作为阴极。迄今为止,已经验证如下材料为满足实用特性的材料:镁合金比如Mg和Ag的合金,以及铝合金比如Al和Li的合金。所有这些材料系统都易于由空气中的水分氧化,从而产生暗斑成为该元件的发光缺陷,或者导致电压上升。因此,采用某些保护膜或某些密封结构的形式对于元件的最后形成是必需的。
考虑到上述合金电极的背景技术,需要研制出更为稳定的阴极。近年来已有报导,通过插入由氟化锂(LiF)等制成的阴极缓冲层作为超薄绝缘层(0.5nm),即使铝阴极也可以产生相当于或大于Mg和Ag合金或类似合金的发光特性(文献2:L.S.Hung,C.W.Tang和M.G.Mason:Appl.Phys.Lett.,70(2),1997年1月13日)。
通过插入该阴极缓冲层改善特性的机理如下:当构成阴极缓冲层的LiF形成为接触构成有机化合物层的电子输运层的Alq3时,Alq3的能带弯曲至低于电子注入势垒。
如上所述,在由阳极、阴极和有机化合物层构成的发光元件中,本发明根据发光元件的元件特性,用以提高从电极注入载流子的能力。
迄今为止,已经采用选自属于元素周期表中第I族或第II族元素的简单物质或含有该物质的化合物作为具有低逸出功的材料,以在阴极和有机化合物层之间形成阴极缓冲层。
然而,在单独采用选自属于元素周期表第I族和第II族碱金属和碱土金属的任何金属用于阴极缓冲层的情况下,会存在金属扩散从而对连接至发光元件的TFT特性产生不利影响的问题。
另一方面,在采用含有选自属于元素周期表第I族和第II族元素的任何元素的化合物用于阴极缓冲层的情况下,通常会采用具有较大负电性的属于元素周期表中第XVI或XVII族的元素和氧、氟等的化合物以使逸出功较小。然而,这种化合物是不导电的,因此提高了其电子注入性能。然而,为使元件特性不致恶化,必须使阴极缓冲层的膜厚薄至1nm以下。因此,在相应的象素中易于产生膜厚的离散,从而难以控制膜厚。
发明内容
因此,为了解决在发光元件的制作过程中传统上形成阴极缓冲层时出现的问题,本发明的目的在于形成替代它的一个新层,以便提高从阴极注入电子的能力并进一步提供用于解决制作问题的手段。
在本发明中,替代传统的阴极缓冲层,在阴极与有机化合物层之间形成如下层:无机导电层,由比阴极材料具有较小逸出功并且具有导电性的无机化合物制成。
本发明形成的无机导电层采用含有属于元素周期表中第II族元素并且比阴极材料具有较小逸出功的导电无机化合物制成。以此方式,可以降低阴极与有机化合物层之间的能量势垒。因此,可以提高从阴极注入电子的能力。
通过形成由具有导电性的无机化合物制成的无机导电层,与采用含有属于元素周期表第I或II族元素的单一物质制成的阴极缓冲层的情况相比,本发明中采用了主要具有共价键的更为稳定的化合物。因此,可以防止采用单一元件时产生的扩散问题。即使本发明中比形成由绝缘无机化合物制成的阴极缓冲层的情况下无机导电层作得更厚,也可以获得更为充分的亮度。因此,其膜厚可以容易地加以控制,从而可以实现制造成本的降低和产量的提高。
本发明的第一方面是一种发光装置,包括一个阳极,一个阴极和一个有机化合物层,该装置进一步包括一个导电膜,由无机化合物制成,形成在有机化合物层与阴极之间,其中有机化合物层形成为接触阳极,导电膜由比阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料制成。
由于用于在阴极与有机化合物层之间形成的阴极缓冲层的无机化合物通常具有较低的电导率,所以该发光元件如果其膜厚设在1nm以下则不能发出足够的荧光。然而在本发明中,通过采用具有1×10-10s/m以上电导率的无机化合物作为导电膜,可以控制其膜厚。为此原因,所形成的发光元件可以发出足够的荧光。
本发明的第二方面是一种发光装置,包括一个阳极,一个阴极和一个有机化合物层,该装置进一步包括一个导电膜,由无机化合物制成,形成在有机化合物层与阴极之间,其中有机化合物层形成为接触阳极,导电膜由具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料制成。
由于构成有机化合物层的有机化合物比金属等具有较小的电子吸引力,所以必须采用具有低逸出功的电极作为电极以提高注入电子的能力。例如,Mg:Ag合金,已证明是满足实用性能的阴极材料,具有3.7eV的逸出功(文献3:M.A.Baldo,S.Lamansky,P.E.Burrows,M.E.Thompson,S.R.Forrest;Very high-efficiency greenorgnic light-emitting devices based onelectrophosphorescence;Applied Physics letters,vol.75,No.1,4-6(1999))。
在本发明中通过在阴极与有机化合物层之间形成具有3.5eV以下逸出功的无机导电膜,即使阴极本身逸出功不是很小也可以降低阴极与有机化合物层之间能量势垒。因此,可以提高从阴极注入电子的能力。
第三方面的发光装置包括一个阳极,一个阴极和一个有机化合物层,该装置进一步包括一个导电膜,由无机化合物制成,形成在有机化合物层与阴极之间,其中有机化合物层形成为接触阳极,阴极与导电膜都具有20nm以下的厚度,导电膜由比阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料制成。
本发明的第四方面是一种发光装置,包括一个阳极,一个阴极和一个有机化合物层,该装置进一步包括一个导电膜,由无机化合物制成,形成在有机化合物层与阴极之间,其中有机化合物层形成为接触阳极,阴极与导电膜具有70%以上的透射率,导电膜由比阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料制成,以具有1至20nm的厚度。所述透射率指的是可见光透射率为70-100%。
本发明的第五方面是一种发光装置,包括一个阳极,一个阴极和一个有机化合物层,该装置进一步包括一个导电膜,由无机化合物制成,形成在有机化合物层与阴极之间,其中有机化合物层形成为接触阳极,阴极与导电膜都具有20nm以下的厚度,并且导电膜由具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料制成。
本发明的第六方面是一种发光装置,包括一个阳极,一个阴极和一个有机化合物层,该装置进一步包括一个导电膜,由无机化合物制成,形成在有机化合物层与阴极之间,其中有机化合物层形成为接触阳极,阴极与导电膜具有70%以上的透射率,导电膜由具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料制成,以具有1至20nm的厚度。
在上述各个方面中,导电膜含有属于元素周期表中第II族的一种元素或多种元素。
在上述各个方面中,导电膜由选自含有属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐的一种或多种制成。
在上述各个方面中,导电膜含有选自氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡的一种或多种。另外在上述的方面,导电膜含有一个或者多个从含有稀土元素的硼化物中选出的材料。另外在上述的方面,导电膜含有一个或者多个材料,该材料从含有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出。
在上述各个方面中,无机导电层主要通过汽相沉积形成。在具有高熔点材料的情况下,例如稀土元素的硼化物,可以通过溅射构成。在采用溅射形成有机化合物层继而形成无机导电层的情况下,最好设置阻挡层(barrier layer)用于防止溅射时对有机化合物层的损害。作为制作阻挡层的材料,特别地可以采用铜酞菁(以下称作Cu-Pc)。
在传统形成由绝缘材料制成的阴极缓冲层的情况下,其薄膜不能作得较厚。然而,上述本发明使得可以将无机导电层薄膜作得厚于阴极缓冲层;因此,可以容易地控制相应象素的膜厚。其结果是,可以解决制作过程中的问题。
本发明的发光装置可以是具有电连接至TFT的发光元件的有源矩阵型发光装置,或者是无源矩阵型发光装置。
从本发明发光装置发出的荧光可以是基于单激发态或者三激发态或者两者都有的荧光。
附图描述
图1A和1B表示本发明发光装置的元件结构。
图2A至2C表示本发明发光装置的元件结构。
图3A和3B表示本发明发光装置的元件结构。
图4表示本发明发光装置的元件结构。
图5A至5C表示本发明发光装置的制作方法。
图6A至6C表示本发明发光装置的制作方法。
图7A和7B表示本发明发光装置的制作方法。
图8A和8B表示本发明发光装置的制作方法。
图9A至9D表示本发明发光装置的元件结构。
图10A和10B为发光装置象素部分的顶视图及其剖视图。
图11A和11B表示本发明发光装置的元件结构。
图12A和12B表示反向交错型TFT的结构。
图13表示无源矩阵型发光装置。
图14A至14H表示电子设备的例子。
图15A和15B表示通过测量传统发光装置的元件特性所得结果的曲线图。
图16A和16B表示通过测量传统发光装置的元件特性所得结果的曲线图。
图17A和17B表示通过测量本发明发光装置的元件特性所得结果的曲线图。
图18A和18B表示通过测量本发明发光装置的元件特性所得结果的曲线图。
图19A和19B表示通过测量本发明发光装置的元件特性所得结果的曲线图。
具体实施方式
下面结合图1和2说明本发明的实施例。本发明的发光装置包括一个具有图1A中所示元件结构的发光元件。
如图1A中所示,阴极102形成在基板101上,无机导电层103形成为接触阴极102。
无机导电层103由比阴极材料具有较小逸出功的材料制成,优选由具有3.5eV以下逸出功的材料制成。无机导电层103由具有1×10-10S/m以上电导率的材料制成。由于本发明的无机导电层103具有导电性,所以其薄膜可以较厚。然而从提高光输出效率的角度来看最好将膜厚设置在大约1至30nm。
另外,有机化合物层104形成为接触无机导电层103。有机化合物层104可以形成为接触无机导电层103。有机化合物层104可以形成为具有仅一个发光层的单层结构,或者可以通过将一个发光层与对载流子具有不同作用的一个或多个层例如空穴注入层、空穴输运层、空穴阻挡层、电子输运层和电子注入层加以结合而形成。
接着,将阳极105形成为接触有机化合物层104。
图1B表示具有图1A所示元件结构的发光元件的能带。形成在阴极102与阳极105之间的有机化合物层104具有电子输运层106、发光层107、空穴输运层108和空穴注入层109。其逸出功幅值的关系如图1B中所示。
通过采用具有的能级在构成部分有机化合物层104的电子输运层106与阴极102的能级之间的材料制作本发明的无机导电层103,可以降低从阴极102注入电子时产生的能量势垒110。以此方式,可以提高发光元件的电子注入能力。
在图1A中,画出了其中阴极102形成为接触基板101的元件结构。然而,本发明并不限于此结构,也可以采用其中阳极形成为接触基板101的结构。在此情况下,采用下述元件结构:其中阳极形成为接触基板101的结构,有机化合物层形成为接触阳极,并且无机导电层形成在有机化合物层与阴极之间。
下面参照图2说明具有上述元件结构的有源矩阵型发光装置的实施例1至3。
实施例1
下面参照图2A说明作为本发明实施例1的发光装置象素部分的剖面结构。
在图2A中,半导体元件形成在基板201上。作为基板201,可以采用具有透明性的玻璃基板。然而也可以采用石英基板。作为半导体元件,采用TFT。每个TFT的有源层具有至少一个形成沟道的区域202,一个源极区203和一个漏极区204。
每个TFT的有源层覆盖有一个栅极绝缘膜205,并且形成有一个横过栅极绝缘膜205与沟道形成区重叠的栅极206。淀积有一个覆盖栅极206的层间绝缘膜207,并且在该层间绝缘膜207上形成有一个电连接至源极区或漏极区的电极。到达为n沟道型TFT的电流控制TFT 222漏极区204的电极成为发光元件的阴极208。淀积一个具有开口的绝缘层209,用以覆盖阴极208的边缘部分并且具有一个锥形边缘。无机导电层210形成在阴极208上。有机化合物层211淀积于其上。阳极212形成在有机化合物层211上以形成发光元件。在空间213保留的状态下用密封板214将该发光元件加以密封。
在本实施例中,无机导电层210形成为接触电连接至TFT的阴极208,有机化合物层211形成为接触该层210。
另外,由于无机导电层210具有导电性,所以无机导电层210可以形成为具有1至30nm的膜厚。因此,易于控制膜厚。
在本实施例1中,通过采用透明的导电膜作为阳极212,由有机化合物层211中载流子复合产生的光束可以从阳极212一侧发出。
在本实施例1中,无机导电层210含有属于元素周期表中第II族的元素,或者含有此元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。该无机导电层210可以含有稀土元素的硼化物。
具体地说,无机导电层210可以由下述材料制成:氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶、硅酸钡等等。另外无机导电层210能够由含有稀土元素(Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)的硼化物构成,优选是由硼化镧、硼化钇和硼化铈构成。通过采用主要具有共价键的稳定化合物,可以防止掺杂离子(一般为碱金属离子或碱土金属离子)的扩散,而这种扩散在采用碱金属或碱土金属的单一元素时会成为问题。因此,可以提高从阴极208注入电子的能力。
用于制作有机化合物层211的材料可以是公知的高分子有机化合物或公知的低分子有机化合物。
在本实施例1中,通过溅射形成有机化合物层211继而形成由透明导电膜制成的阳极212;因此,优选形成阻挡层(未画出),用于防止在形成阳极212时对有机化合物层211的损害。通过形成构成有机化合物层211一部分的空穴注入层,可以使空穴注入层具有阻挡层的功能;因此,可以形成空穴注入层。至于空穴注入层,可以采用铜酞菁(以下称作Cu-Pc)。
这里,作为例子已经说明了顶部栅极型TFT。然而,TFT的类型并不特别局限,本发明也可以适用于底部栅极型TFT,前向交错型TFT及类似类型的TFT。
实施例2
下面参照图2B说明作为本发明实施例2的发光装置象素部分的剖面结构。直至层间绝缘膜207形成而形成的结构与实施例1中相同,除了其电流控制TFT形成为p沟道型之外。因此,其详细说明加以省略。
在层间绝缘膜207上形成有电极,电连接至每个TFT的源极区或漏极区。到达为p沟道型TFT的电流控制TFT 222漏极区204的电极电连接至发光元件的阳极231。淀积用于覆盖阳极231边缘部分并且具有锥形边缘的具有开口的绝缘层232。
有机化合物层233淀积在阳极231上。无机导电层234淀积其上。阴极235设在无机导电层234上以形成发光元件。以与实施例1中相同的方式,在空间213保留的状态下用密封板214将该发光元件加以密封。
在本实施例2中,有机化合物层233形成为接触电连接至TFT的阳极231。无机导电层234形成在有机化合物层233与阴极235之间以与两者都接触。
在本实施例2中,通过采用透明导电膜用于阳极231,使得载流子在有机化合物层233中复合产生的光束能够从阳极231一侧发出。在本实施例2中,穿过阳极231的光束也穿过基板201从而向外发出。为此原因,必须采用透明材料作为基板201所用材料。具体地说,采用比如玻璃、石英或塑料等材料。
在本实施例2中,通过溅射形成有机化合物层233继而形成无机导电层234;因此,可以形成阻挡层(未画出)用于防止在形成层234时对有机化合物层233的损害。至于阻挡层,可以采用Cu-Pc等。
实施例3
下面参照图2C说明本发明实施例3的发光装置象素部分的剖面结构。直至层间绝缘膜207形成而形成的结构与实施例1中相同,除了其电流控制TFT形成为n沟道型之外。因此,其详细说明加以省略。
在本实施例3中,第一电极241形成为电连接至各TFT。用于形成第一电极241的材料优选是任意一种具有高遮光性能和高反射率的导电材料比如铝、钛或钨等。优选采用由任意一种上述导电材料构成的单层或者两种以上导电材料构成的层叠结构。
由具有大逸出功的材料构成的第二电极242形成在第一电极241上。最好采用具有较小逸出功的材料比如ITO。淀积用于覆盖第二电极242边缘部分并且为锥形的具有开口的绝缘层242。在本实施例3中,由具有遮光特性和反射率的第一电极和具有小逸出功的第二电极构成的层叠结构用作单个发光元件的阳极244。
有机化合物层245淀积在阳极244上。无机导电层246淀积其上。阴极247设置在无机导电层246上以形成发光元件。以与实施例1和2中相同的方式,在空间213保留的状态下用密封板214将该发光元件加以密封。
本实施例3具有如下结构:阳极244通过将电连接至TFT的第一电极241与第二电极242层叠而形成;有机化合物层245形成为接触阳极244;无机导电层246形成在有机化合物层245与阴极247之间以与两者都接触。
通过采用这种结构,由有机化合物层245中载流子复合所产生的荧光可以有效地从阴极247一侧出射而不从阳极242一侧出射。
在本实施例3中,无机导电层246在形成有机化合物层245之后通过溅射形成。因此可以淀积阻挡层(未画出)用于防止在形成层246时对有机化合物层245的损害。至于阻挡层,可以采用Cu-Pc等材料。
为了从本实施例3中阴极247一侧发出有机化合物层245中产生的荧光,优选将无机导电层246的膜厚设定为1至20nm。另外,阴极247优选形成为具有1至20nm的膜厚以使光束透过阴极247。
下面以实例方式更详细地说明具有上述结构的本发明。
实例
下面说明本发明的实例。
实例1
在本实例中,将详细说明具有实施例1、2和3中元件结构的发光装置。
图3A表示实施例1中所述发光元件的结构。也就是说,其结构为无机导电层302形成在阴极301上,有机化合物层303形成在无机导电层302上,以及阳极307形成在有机化合物层303上,并且为上发光型元件结构,其中由有机化合物层303产生的光束透过阳极307向外发出。在该元件结构的情况下,通过溅射将作为透明导电膜的ITO薄膜形成在有机化合物层303上。因此,为了防止在溅射时对有机化合物层303的损害,最好设置通过汽相沉积形成的阻挡层306。
如图2A中所示,在本实例中,阴极301为电连接至电流控制TFT222的电极,并且由具有120nm厚度的Al制成。
阴极301上的无机导电层302通过用CaN汽相沉积制成,具有30nm的厚度。
在本实例中,形成在无机导电层302上的有机化合物层303具有发光层304和空穴输运层305的层叠结构。本实例中的有机化合物层303是用其中层303由高分子有机化合物制成的例子说明的。然而,层303可以由低分子化合物的单层或多层构成。
发光层304可以由聚对亚苯基乙烯类型、聚对亚苯基类型、聚噻吩类型、或聚芴类型的材料制成。
作为聚对亚苯基乙烯类型材料,可以采用下述材料:聚(对亚苯基乙烯),以下称作PPV,或聚(2-(2’-乙氧基)-5-甲氧基-1,4-对亚苯基乙烯),以下称作MEH-PPV,其都可以发出橙色荧光;聚[2-(二烷氧苯基)-1,4-对亚苯基乙烯],称作ROPh-PPV,其可以发出绿色荧光;等等。
作为聚对亚苯基类型材料,可以采用下述材料:聚(2,5-二烷氧基-1,4-亚苯基),以下称作RO-PPP,聚(2,5-二己氧基-1,4-亚苯基),其都可以发出蓝色荧光;等等。
作为聚噻吩类型材料,可以采用下述材料:聚(3-烷基噻吩),以下称作PAT,聚(3-己基噻吩),以下称作PHT,聚(3-环己基噻吩),以下称作PCHT,聚(3-环己基-4-甲基噻吩),以下称作PCHMT,聚(3,4-二环己基噻吩),以下称作PDCHT,聚[3-(4-辛基苯基)-噻吩],以下称作POPT,或者聚[3-(4-辛基苯基)-2,2-二噻吩],以下称作PTOPT,其都可以发出红色荧光;等等。
作为聚芴类型材料,可以采用下述材料:聚(9,9-二烷基芴),以下称作PDAF,或者聚(9,9-二辛基芴),以下称作PDOF其都可以发出蓝色荧光;等等。
将能够形成发光层的上述材料溶解在有机溶液中,然后用任何涂布方法施加此溶液。此处所用有机溶液的例子包括甲苯、苯、氯苯、二氯苯、氯仿、萘满、二甲苯、二氯甲苯、环己烷、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、二甲基亚砜、环己酮、二恶烷,和THF(四氢呋喃)。
用聚(3,4-亚乙基二氧代噻吩),以下称作PEDOT,和作为接受体材料的聚苯乙烯磺酸,以下称作PSS,或者用聚苯胺,以下称作PANI,和樟脑磺酸,以下称作CSA,形成空穴输运层305。由于所述材料是可溶于水的,所以将其制成水溶液,然后用任何涂布方法施加该水溶液以形成薄膜。
在本实例中,由PPV制成的薄膜形成为发光层304,具有80nm的厚度,并且由PEDOT和PSS制成的薄膜形成为空穴输运层305,具有30nm的厚度。
在有机化合物层303上形成阻挡层306。作为制成阻挡层306的材料,可以采用具有较大逸出功的材料比如金或银、Cu-Pc等。在本实例中,采用金通过汽相沉积形成具有20nm厚度的阻挡层303。
接着,形成阳极307。作为构成阳极307的材料,采用透明材料比如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)。在本实例中,通过溅射用ITO形成110nm的阳极397。
如上所述,可以获得实施例1中所述的上发光型发光元件。
图3B中画出了实施例2中所述发光元件的结构。也就是说,该结构为有机化合物层312形成在阳极311上,无机导电层316形成在有机化合物层312上,并且阴极317形成于其上,为下发光型元件结构,其中在有机化合物层312中产生的光束透过阳极311向外发出。
在本实例中,如图2B所示,阳极311为电连接至电流控制TFT 222的透明电极,并且由具有110nm厚度的ITO制成。
形成在阳极311上的有机化合物层312具有空穴输运层313和发光层314的层叠结构,如图3A中所示。作为构成空穴输运层313和发光层314的材料,可以采用上述相同的材料。以与图3A中相同的方式,形成具有30nm厚度的由PEDOT和PSS制成的空穴输运层313,并且形成具有80nm厚度的由PPV制成的发光层314。
以与图3A中相同的方式,有机化合物层312上的无机导电层316通过用CaN进行汽相沉积形成为具有30nm的厚度。
阴极317形成在无机导电层316上。用作为此处阴极材料的Al形成阴极317,使之具有120nm的厚度。
如上所述,可以获得实施例2中所述的下发光型发光元件。
图4中画出了实施例3中所述发光元件的结构。也就是说,该结构为其中有机化合物层402形成在阳极401上,无机导电层406形成在有机化合物层402上,并且阴极形成于其上,为上发光型元件结构,其中在有机化合物层402中产生的光束透过无机导电层406和阴极407向外发出。
如图2C中所示,阳极401由第一电极241和电连接至电流控制TFT222的第二电极242的层叠结构构成。在本实例中,阳极401由形成100nm厚度第一电极241的Al和形成50nm厚度第二电极242的ITO构成。
形成在阳极401上的有机化合物402由空穴输运层403和发光层404的层叠结构以图3A中所示相同方式构成。制成空穴输运层403和发光层404的材料可以选自并采用上述材料。以与图3A中相同的方式,形成具有30nm厚度的由PEDOT和PSS制成的空穴输运层403,并且形成具有80nm厚度的由PPV制成的发光层404。
以与图3A中相同的方式,形成在有机化合物层402上的无机导电层406通过用CaN进行汽相沉积形成。此处无机导电层406形成为具有10nm的厚度,其方式使得在有机化合物层402中产生的光束能够透过无机导电层406。
阴极407形成在无机导电层406上。考虑到光透射率,此处采用Al作为阴极材料以形成阴极407,使之具有20nm的厚度。
如上所述,可以获得实施例3中所述的上发光型发光元件。
实例2
在本实例中,下面参照图5至8详细说明在形成元件基板时在相同基板上同时形成象素部分和驱动电路的TFT(n沟道TFT和p沟道TFT)并且形成发光元件的方法,其中驱动电路形成在象素部分的外围,发光元件在其象素部分连接至TFT。注意在本实例中,形成具有实例1中所述结构的发光元件。
首先,在本实例中,采用由玻璃比如硼硅酸钙玻璃或硼硅酸铝制成的基板600,由比如Corning#7059和#1737代表。注意对于基板600,可以用其上形成有绝缘膜的石英基板作为替代。也可以采用具有耐受本实例处理温度的塑料基板。
然后,由绝缘膜比如二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或氮氧化硅薄膜制成基底薄膜601。在本实例中,采用两层结构作为基底薄膜601。然而,也可以采用单层薄膜或者由两层以上绝缘膜构成的层叠结构。作为基底薄膜601的第一层,采用SiH4、NH3和N2O、作为反应气体用等离子体CVD方法将氮氧化硅薄膜601a形成为10至200nm(优选为50至100nm)的厚度。在本实例中,形成具有50nm膜厚的氮氧化硅薄膜601a(组分比Si=32%,O=27%,N=24%以及H=17%)。
然后,作为基底薄膜601的第二层,采用SiH4和N2O、作为反应气体用等离子体CVD方法将氮氧化硅薄膜601b层叠其上形成为50至200nm(优选为100至150nm)的厚度。在本实例中,形成具有100nm膜厚的氮氧化硅薄膜601b(组分比Si=32%,O=59%,N=7%以及H=2%)。
接着,将半导体层602至605形成在基底薄膜601上。通过公知方法(溅射方法、LPCVD方法或等离子体CVD方法)由具有非晶态结构的半导体薄膜制成半导体层602至605,并使其经受公知的结晶处理(激光结晶方法、热结晶方法、或者使用催化剂比如镍的热结晶方法)。如此获得的晶态半导体薄膜被模制成所需的形状以获得半导体层。将半导体层602至605形成为25至80nm(优选为30至60nm)的厚度。晶态半导体薄膜的材料并不特别局限于而是优选采用硅、硅锗(Si1-xGex(x=0.01至0.02))合金等形成薄膜。
在本实例中,用等离子体CVD方法形成55nm厚的非晶硅薄膜,然后将含镍溶液保持在该非晶硅薄膜上。对该非晶硅薄膜进行脱氢处理(500℃下一个小时),然后对其进行热结晶处理(550℃下四个小时)。此外,为了提高其结晶度,进行激光退火处理以形成晶体硅薄膜。然后,用光刻法对该晶体硅薄膜进行构图处理,以获得半导体层602至605。
此外,在形成半导体层602至605之前或之后,可以掺杂微量的杂质元素(硼或磷)以控制TFT的阈值。
另外,在用激光结晶方法制作晶态半导体薄膜的情况下,可以采用脉冲振荡型或连续波型气态激光器或固态激光器。至于气态激光器,可以采用受激准分子激光器、Ar激光器或Kr激光器。至于固态激光器,可以采用YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、Ya1O3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、Ti:蓝宝石激光器。
在采用这些激光器的情况下,适于采用如下方法,其中从激光振荡器发出的激光束由一个光学系统会聚成线光束,并且照射至半导体薄膜上。尽管结晶条件应当由操作者适当地加以选择,但是在采用受激准分子激光器的情况下,将脉冲振荡频率设定在300Hz,将激光能量密度设定在100至400mJ/cm2(通常为200至300mJ/cm2)。在采用YAG激光器的情况下,适于采用第二谐波将脉冲振荡频率设定在30至300Hz,将激光能量密度设定在300至600mJ/cm2(通常为350至500mJ/cm2)。然后,会聚成宽度为100至1000μm例如400μm直线形状的激光束照射在基板的整个表面,此时线形激光束的占空比可以设定为50至90%。
然后形成栅极绝缘膜607用以覆盖半导体层602和605。用含硅的绝缘膜通过等离子体CVD或溅射方法将栅极绝缘膜607形成为具有40至150nm的薄膜厚度。在本实例中,用氮氧化硅薄膜通过等离子体CVD方法将栅极绝缘膜607形成为具有110nm的厚度(组分比Si=32%,O=59%,N=7%以及H=2%)。当然,栅极绝缘膜607并不限于氮氧化硅薄膜,也可以将含有其他硅的绝缘膜形成为单层的层叠结构。
此外,当采用二氧化硅时,栅极绝缘膜607可以用等离子体CVD方法形成,其中将TEOS(原硅酸四乙酯)和O2混合,用40pa的反应气压、300至400℃的基板温度,以0.5至0.8W/cm2的功率密度进行高频(13.56MHZ)放电。如此制造的二氧化硅薄膜通过随后在400至500℃的热退火可以获得作为栅极绝缘膜的良好特性。
接着,如图5A中所示,在栅极绝缘膜607上,将第一导电膜608和第二导电膜609形成为分别具有20至100nm以及100至400nm膜厚的层叠结构。在本实例中,将由TaN薄膜制成的膜厚为30nm的第一导电膜608和由W薄膜制成的膜厚为370nm的第二导电膜609形成为层叠结构。TaN薄膜用Ta靶在含氮气氛下通过溅射而形成。另外,W薄膜用W靶通过溅射方法而形成。W薄膜可以用六氟化钨(WF6)通过热CVD方法形成。
不管采用什么方法,都必须使材料具有低电阻以用作栅极电极,优选将W薄膜的电阻率设定为小于或等于20μΩcm。通过使晶粒较大,可以使W薄膜具有较低的电阻率。然而,在W薄膜中含有许多杂质元素比如氧的情况下,其结晶过程受到抑制从而电阻变大。因此,在本实例中,通过用具有99.9999%纯度的靶以溅射方法形成具有高纯度的W薄膜,并且通过充分考虑防止气相中的杂质在薄膜形成过程中混入,可以实现9至20μΩcm的电阻率。
注意在本实例中,第一导电膜608由TaN制成,第二导电膜609由W制成,但是所述材料并不局限于此,每一薄膜都可以由选自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd的元素或合金材料或者含有上述元素作为其主要充分的化合物材料制成。此外,可以采用以掺杂以杂质元素比如磷的多晶硅薄膜为代表的半导体薄膜。而且,可以采用含有Ag、Pd、Cu的合金。
另外,可以采用任何组合比如其中第一导电膜608由钽(Ta)制成而第二导电膜609由W制成的组合,其中第一导电膜608由氮化钛(TiN)制成而第二导电膜609由W制成的组合,其中第一导电膜608由氮化钽(TaN)制成而第二导电膜609由Al制成的组合,或者其中第一导电膜608由氮化钽(TaN)制成而第二导电膜609由Cu制成的组合,或者其中第一导电膜608由W、Mo或W和Mo结合制成而第二导电膜609由Al和Si或者Al和Ti或者Al和Sc或者Al和Nd制成的组合,此外,第三导电膜(未画出)由Ti、TiN或者Ti和TiN结合制成。
接着,用光刻法形成由抗蚀剂制成的掩模610和613,并且对进行第一刻蚀处理以形成电极和导线,如图5B中所示。用第一和第二刻蚀条件进行该第一刻蚀处理。在本实例中,作为第一刻蚀条件,采用ICP(电感耦合等离子体)刻蚀方法,采用CF4、Cl2和O2的混合气体作为刻蚀气体,气体流速设定在25/25/10sccm,并且通过在1Pa下向线圈形电极施加500W RF(13.56MHZ)功率来产生等离子体此处采用Matsushita Electric Industrial Co.Ltd生产的具有ICP(型号E645-ICP)的干刻装置。同时向基板一侧(测试件工作台)施加150W RF(13.56MHZ)功率。
用第一刻蚀条件对W薄膜进行刻蚀,将第二导电层的端部形成为锥形。在第一刻蚀条件下,对W的刻蚀速度为200.39nm/min,对TaN的刻蚀速度为80.32nm/min,W对TaN的选择度为大约2.5。另外,用第一刻蚀条件时W的圆锥角为大约26°。
然后,如图5B中所示,将第一刻蚀条件改成第二刻蚀条件而不去除由抗蚀剂制成的掩模610至613,采用CF4和Cl2的混合气体作为刻蚀气体,气体流速设定在30/30sccm,并且通过在1Pa下向线圈形电极施加500W RF(13.56MHZ)功率来产生等离子体,由之进行刻蚀约15秒。同时向基板一侧(测试件工作台)施加20W RF(13.56MHZ)功率以有效施加负自偏压。用其中CF4和Cl2混合的第二刻蚀条件以相同的顺序对W薄膜以及TaN薄膜进行刻蚀。
在第二刻蚀条件下,对W的刻蚀速度为58.97nm/min,对TaN的刻蚀速度为66.43nm/min。注意刻蚀时间可以增加大约10至20%,以便进行刻蚀使得栅极绝缘膜上没有任何残余。
在第一刻蚀处理中,通过采用具有适当形状抗蚀剂的掩模,使第一和第二导电层的端部由于施加在基板一侧偏压的作用而形成为锥形。锥形部分的角度可以设为15°至45°。因此,用第一刻蚀条件形成了由第一导电层和第二导电层构成的第一形状导电层615至618(第一导电层615a至618a和第二导电层615b至618b)。数标620表示栅极绝缘膜,栅极绝缘膜未被第一形状导电层615至618覆盖的区域通过刻蚀变薄大约20至50nm。
接着,进行第一掺杂处理,以便将产生n型导电型的杂质元素加入半导体层中而不去除抗蚀剂制成的掩模(图15B)。可以通过离子掺杂方法或离子注入方法进行掺杂。离子掺杂方法的条件是,掺杂量为1×1013至5×1015原子/cm2,加速电压为60至100keV。在本实例中,掺杂量为1.5×1015原子/cm2,加速电压为80keV。
作为用于产生n型导电型的杂质元素,采用属于元素周期表中第15族的元素一般为磷(P)或砷(As),此处采用磷。在此情况下,导电层615至618变为产生n型导电型杂质元素的掩模,从而以自对准方式形成高浓度的杂质区621至624。将产生n型导电型的杂质元素以1×1020至1×1021原子/cm3的浓度加入高浓度杂质区621至624。
然后,进行第二刻蚀处理而不去除抗蚀剂制成的掩模,如图15C中所示。用第三或第四刻蚀条件进行第二刻蚀处理。此处,采用CF4和Cl2的混合气体作为刻蚀气体,气体流速设定在30/30sccm,并且通过在1Pa下向线圈形电极施加500W RF(13.56 MHZ)功率来产生等离子体,由之进行刻蚀约60秒。同时向基板一侧(测试件工作台)施加20W RF(13.56MHZ)功率以有效施加负自偏压。用其中CF4和Cl2混合的第三刻蚀条件以相同的顺序对W薄膜以及TaN薄膜进行刻蚀。
在第二刻蚀条件下,对W的刻蚀速度为58.97nm/min,对TaN的刻蚀速度为66.43nm/min。注意刻蚀时间可以增加大约10至20%,以便进行刻蚀使得栅极绝缘膜上没有任何残余。
然后,如图5C中所示,将第三刻蚀条件改成第四刻蚀条件。不去除由抗蚀剂制成的掩模610-613,采用CF4、Cl2和O2的混合气体作为刻蚀气体,气体流速设定在20/20/20sccm,并且通过在1Pa下向线圈形电极施加500W RF(13.56MHZ)功率来产生等离子体,由之进行刻蚀约20秒。同时向基板一侧(测试件工作台)施加20W RF(13.56MHZ)功率以有效施加负自偏压。
在第四刻蚀条件下,对TaN的刻蚀速度为14.83nm/min。因此,W薄膜被选择性地刻蚀。用第四刻蚀条件,形成第二导电层626-629(第一导电层626a-629a和第二导电层626b-629b)。
接着,如图6A中所示进行第二掺杂处理。采用第一导电层626a至629a和第二导电层626b至629b作为杂质元素的掩模,进行掺杂使得杂质元素加入第一导电层锥形部分下面的半导体层。在本实例中,采用磷(P)作为杂质元素,用1.5×1014原子/cm2的掺杂量、0.5A的电流密度和90keV的加速电压进行等离子体掺杂。
这样,以自对准方式形成低浓度杂质区631a至634a,与第一导电层和低浓度杂质区631b至634b重叠,而低浓度杂质区631b至634b与第一导电层不重叠。低浓度杂质区631至634中磷(P)的浓度为1×1017至5×1018原子/cm3。此外,将杂质元素加入高浓度杂质区621-624并且形成高浓度杂质区635-638。
用抗蚀剂制成新掩模639和640,并进行第一刻蚀处理。用第三掺杂处理在半导体层上形成向其加入用于产生与单导电型(n型)相反导电型(p型)的杂质元素的杂质区641至642,使之成为p沟道TFT的有源层(参见图6B)。采用第一导电层627a和第二导电层627b作为阻挡杂质元素的掩模,加入产生p型导电型的杂质元素,以自对准方式形成杂质区。
实例2中通过离子掺杂方法用乙硼烷(B2H6)形成杂质区641至642。分别用第一掺杂处理和第二掺杂处理将磷以不同的浓度加入杂质区641至642。然而,掺杂的进行使得在各区域产生p型导电型的杂质元素浓度由2×1020变为2×1021原子/cm3,因此在用作p沟道TFT源极区和漏极区的区域中不会产生任何问题。
接着去除抗蚀剂掩模639和640,形成第一层间绝缘膜643。在本实例中,作为第一层间绝缘膜643,由含硅和氮化物的第一绝缘膜643a以及含硅和氧化物的第二绝缘膜643b形成层叠薄膜。
用等离子体CVD或溅射方法形成具有100至200nm厚度的含硅绝缘膜作为第一层间绝缘膜643a。在实例2中用等离子体CVD方法形成具有100nm膜厚的氮氧化硅薄膜。第一层间绝缘膜643a当然并不限于氮氧化硅薄膜,在单层或层叠结构中可以采用其他含硅绝缘膜。
接着,进行将加入各半导体层的杂质元素加以活化的处理。使用退火炉进行热退火用于该活化处理。可以在400至700℃,一般在500至550℃,在具有1ppm以下优选为0.1ppm以下氧气浓度的氮气气氛中进行热退火。在实例2中通过在550℃热处理四个小时进行活化处理。注意在热退火之外,也可以采用激光退火和快速热退火(RTA)。
还应注意在实例2中,在进行上述活化处理的同时,用作结晶过程催化剂的镍被吸收进入含高浓度磷的杂质区635、636、637和638中。如此降低主要成为沟道形成区的半导体层中的镍浓度。对于具有如此形成的沟道形成区的TFT,降低其截止电流的值,并且由于其良好的结晶度而获得高电场作用迁移率。如此可以实现良好的特性。
此外,还可以在形成第一层间绝缘膜之前进行该活化处理。然而,当采用在热性质方面较弱的导线材料时,优选在形成层间绝缘膜(含有硅作为其主要成分的绝缘膜,例如氮氧化硅薄膜)之后进行活化处理以便保护其导线等,如实例2中那样。
可以进行掺杂处理,第一层间绝缘膜可以在进行活化处理之后形成。
另外,在300至550℃下在含有3至100%的氢气的气氛中进行热处理1至2个小时,以进行对半导体层的加氢处理。在实例2中在410℃下在含有大约3%氢气的气氛中进行热处理1个小时。该处理用于通过层间绝缘膜中含有的氢气来终止半导体层的不饱和键。等离子体加氢(用等离子体激励的氢)可以作为另一种加氢方式来进行。
此外,当采用激光退火方法用作活化处理时,优选在进行上述加氢处理之后照射激光束比如由受激准分子激光器或YAG激光器发出的激光束。
通过等离子体CVD方法或溅射方法紧接着在第一层间绝缘膜643a上用含硅绝缘膜形成具有1-2μm厚度的第二层间绝缘膜643b。在实例2中形成具有1.2μm膜厚的的二氧化硅薄膜。当然,第二层间绝缘膜643b并不局限于上述薄膜,也可以采用含有其他硅的绝缘膜形成为单层或层叠结构。
然后可以形成由第一绝缘膜643a和第二绝缘膜643b构成的第一层间绝缘膜643。
接着,进行构图以形成接触孔用于达到杂质区635、636、637和638。
另外,第一绝缘膜643a和第二绝缘膜643b是用等离子体CVD方法形成的含硅绝缘膜,因而可以采用干刻方法或湿刻方法用于形成接触孔。然而,在本实施例中,采用湿刻方法用于刻蚀第一绝缘膜,采用干刻方法用于刻蚀第二绝缘膜。
首先,刻蚀第二绝缘膜643b。此处,采用含有7.14%氟化氢铵(NH4HF2)和15.4%氟化铵(NH4F)的混合溶液(Stella chemifa Inc.,商标名称为LAL 500)作为蚀刻剂在20℃下进行湿法刻蚀。
接着,刻蚀第一绝缘膜643a。采用CHF4作为刻蚀气体,将气体流速设在35sscm。在1Pa气压下施加800W RF电功率,进行干法刻蚀。
将导线645至651以及阴极652分别形成为与高浓度杂质区635、636、637和638电连接。在本实施例中,这些导线用500nm厚的Al薄膜模制而成。另外,也可以采用由Ti、TiN、Al∶Si等构成的单层或者依次层叠以Ti、TiN、Al∶Si和Ti而构成的层叠结构。
在本实施例中,阴极652与形成导线同时形成,用作高浓度杂质区638的导线。
绝缘膜形成为具有1μm的厚度。作为形成绝缘膜的材料,在本实施例中采用了含有二氧化硅的薄膜。也可以采用含有氮化硅、或氮氧化硅、有机树脂薄膜、聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂(包括光敏丙烯酸树脂)、BCB(苯并环丁烯)等的另一种薄膜。
对应于该绝缘膜的阴极652形成开口部分,并且形成绝缘膜653(图7B)。
具体地说,通过用光敏丙烯酸树脂形成1μm厚的绝缘膜,然后用光刻法对其进行构图并进行刻蚀处理,由此制成绝缘膜653。
在绝缘膜653开口部分处的暴露阴极652上,通过蒸发方法形成无机导电层654。在本实施例中,作为形成无机导电层654的材料,可以采用由元素周期表第二族元素构成的氮化物、碳化物、氧化物、硼化物以及硅化物。然而,用氮化钙(CaN)形成无机导电层654。
在本实施例中,用真空蒸发方法将无机导电层654形成为保持1至50nm(优选为10至20nm)的厚度。在本实施例中,无机导电层654形成为保持30nm的厚度。
如图8中所示,用蒸发方法在无机导电层654上形成有机化合物层655。在本实施例中,显示了由发出红、绿和蓝三种荧光的有机化合物所构成的有机化合物层制成一种有机化合物层的情况。参照图9说明构成三种有机化合物层的有机化合物层的组合。
图9A中所示的发光元件由阴极901、无机导电层902、有机化合物层903、阻挡层908和阳极909构成。有机化合物层903具有由电子输运层904、隔离层(blocking layer)905、发光层906和正空穴输运层907构成的层叠结构。图9B中画出了构成红色荧光发光元件的材料和厚度,图9C中画出了构成绿色荧光发光元件的材料和厚度,以及图9D中画出了构成蓝色荧光发光元件的材料和厚度。
首先,形成发出红光的有机化合物层。具体地说,将作为电子输运有机化合物的三(8-羟基喹啉)铝(tris(8-quinolinolato)(以下称作Alq3)形成为具有40nm膜厚的电子输运层904。将作为隔离有机化合物的铜基菁(basocuproin,以下称作BCP)形成为具有10nm膜厚的隔离层905。将作为荧光有机化合物的2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉铂(以下称作PtOEP)与用作基质的4,4’-二咔唑联苯基(CBP)共同淀积以形成为具有30nm膜厚的发光层906。将作为正空穴输运有机化合物的4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯基(以下称作α-NPD)形成为具有40nm膜厚的空穴输运层907。由此可以形成红色荧光有机化合物层。
尽管此处说明了用5种具有不同作用的有机化合物形成红色荧光有机化合物层的情况,但是本发明并不局限于此,也可以采用公知的材料作为显示红色荧光的有机化合物。
形成绿色荧光有机化合物层。具体地说,将作为电子输运有机化合物的Alq3形成为具有40nm膜厚的电子输运层904。将作为隔离有机化合物的BCP形成为具有10nm膜厚的隔离层905。通过将用作正空穴输运基质材料的CBP与三(2-苯基嘧啶)铱(Ir(ppy)3)共同淀积以形成具有30nm膜厚的发光层906。将作为正空穴输运有机化合物的α-NPD形成为具有40nm膜厚的空穴输运层907。由此可以形成绿色荧光有机化合物层。
尽管此处说明了用4种具有不同作用的有机化合物形成绿色荧光有机化合物层的情况,但是本发明并不局限于此,也可以采用公知的材料作为显示绿色荧光的有机化合物。
形成蓝色荧光有机化合物层。具体地说,将作为电子输运有机化合物的Alq3形成为具有40nm膜厚的电子输运层904。将作为隔离有机化合物的BCP形成为具有10nm膜厚的隔离层905。将作为荧光有机化合物和正空穴输运有机化合物的α-NPD形成为具有40nm膜厚的发光层906。由此可以形成蓝色荧光有机化合物层。
尽管此处说明了用3种具有不同作用的有机化合物形成蓝色荧光有机化合物层的情况,但是本发明并不局限于此,也可以采用公知的材料作为显示蓝色荧光的有机化合物。
通过在阴极上形成上述有机化合物,可以在象素部分形成发出红色荧光、绿色荧光和蓝色荧光的有机化合物层。
在本实施例的发光结构中,在形成有机化合物层903之后通过溅射形成由透明导电膜构成的阳极909。由此,在形成阳极909时会损害有机化合物层903的表面。在本实施例中,在有机化合物层903上设有阻挡层903以防止有机化合物层908受到损害。
作为形成阻挡层908的材料,可以采用具有较大逸出功的材料比如金和银、以及Cu-Pc。在本实施例中,通过形成具有10nm厚度的金来形成阻挡膜908(图9A)。
接着,形成由透明导电膜制成的阳极656以覆盖有机化合物层655和绝缘层653,如图8B中所示。在本实施例中,作为形成阳极656的材料,采用氧化铟-锡(ITO)薄膜或者通过将2-20[%]的氧化锌(ZnO)加入氧化铟形成的具有80nm至120nm厚度的透明导电膜。当透明导电膜具有较大的逸出功时,可以采用其他的公知材料来制成阳极656。
如图8B中所示,可以形成具有发光元件657的元件基板,由电连接至电流控制TFT 704的阴极652、形成在阴极652与下一象素中所含第一电极(未画出)之间的绝缘层653、形成在阴极652上的无机导电层654、形成在无机导电层654上的有机化合物层655,以及形成在有机化合物层655和绝缘层653上的阳极656构成。
注意,在本实施例发光装置的制造过程中,尽管源极信号线由形成栅极电极的材料制成,并且尽管栅极信号线由形成源极和漏极电极的导线材料制成,相对于电路结构和工艺,也可以采用其他材料。
另外,可以在相同基板上形成具有n沟道TFT 701和p沟道TFT 702的驱动电路705,具有开关TFT 703和电流控制TFT 704的象素部分706。
驱动电路705的n沟道TFT 701具有沟道形成区501、与形成栅极电极部分的第一导电层626a重叠的低浓度杂质区631(GOLD区域),以及用作源极区或漏极区的高浓度杂质区635。p沟道TFT 702具有沟道形成区502和用作源极区或漏极区的杂质区641和642。
象素部分706的开关TFT 703具有沟道形成区503、与第一导电层628a重叠的低浓度杂质区633a(LDD区域),不与第一导电层628a重叠的低浓度杂质区633b(LDD区域),以及用作源极区或漏极区的高浓度杂质区637。
象素部分706的电流控制TFT 704具有沟道形成区504、与第一导电层629a重叠的低浓度杂质区634a(LDD区域),不与第一导电层628a重叠的低浓度杂质区634b(LDD区域),以及用作源极区或漏极区的高浓度杂质区638。
在本实施例中,TFT的驱动电压为1.2至10V,优选为2.5至5.5V。
当象素部分的显示激活时(电影显示的情况),背景由其中发光元件发出光束的象素显示,字符由其中发光元件不发出光束的象素显示。然而,在象素部分电影显示对于一定期间以上(在本说明书中称作待机时间)为静止的情况下,为了省电的目的,适于改变显示方法(反转)。具体地说,字符由其中EL元件发出光束的象素显示(也称作字符显示),背景由其中发光元件不发出光束的象素显示(也称作背景显示)。
图10A中画出了象素部分的详细顶面结构,图10B中画出了其电路图。图10A和图10B用相同的数标显示。
在图10A和图10B中,用图8的开关TFT(n沟道型TFT)703在基板上形成开关TFT 1000。因此,可以参照开关(n沟道型)TFT 703的说明来说明其结构。另外,数标1002表示的导线为栅极导线,电连接至开关TFT 1000的栅极电极1001(1001a和1001b)。
注意在本实施例中,采用了其中形成有两个沟道形成区的双栅极结构,但是也可以采用其中形成有一个沟道形成区的单栅极结构或者其中形成有三个沟道形成区的三栅极结构。
另外,开关TFT 1000的源极连接至源极导线1003,其漏极连接至漏极导线1004。漏极导线1004电连接至电流控制TFT 1005的栅极电极1006。注意,用图8的电流控制(n沟道型TFT)704形成电流控制TFT 1005。因此,可以参照电流控制(n沟道型)TFT 704的说明来说明其结构。注意尽管本实施例中采用了单栅极结构,但是也可以采用双栅极结构或三栅极结构。
另外,电流控制TFT 1005的源极电连接至电流供给线1007,其漏极电连接至漏极导线1008。此外,漏极导线1008电连接至由虚线表示的阴极1009。
数标1010表示的导线为栅极导线,电连接至擦除TFT 1011的栅极电极1012。另外,擦除TFT 1011的源极电连接至电流供给线1007,其漏极电连接至漏极导线1004。
擦除TFT 1011与图8中的电流控制TFT(n沟道型)704类似形成。因此,可以参照电流控制(n沟道型)TFT 704的说明来说明其结构。在本实施例中,尽管采用了单栅极结构,但是也可以采用双栅极结构或三栅极结构。
此时,在数标1013表示的区域形成存储电容器(电容器)。电容器1013由电连接至电流供给线1007的半导体薄膜1014、与栅极绝缘膜为同一层的绝缘膜(未画出)以及栅极电极1006构成。另外,也可以采用由栅极电极1006、作为第一层间绝缘膜的相同层(未画出)以及电流供给线1007构成的电容器作为存储电容器。
图10B中所示的发光元件1015由阴极1009、形成在阴极1009上的有机化合物层(未画出)以及形成在有机化合物层上的阳极(未画出)构成。在本发明中,阴极1009与电流控制TFT 1005的源极区和漏极区相连。
向发光元件1005的阳极提供反向电压。另外,向电源供给线1007提供电源电压。将该反向电压与电源电压之间的电压差总是保持在使得发光元件在电源电压施加至象素电极时发出光束的水平。电源电压和反向电压通过外置IC芯片等提供的电源提供给本发明的发光装置。在本说明书中,提供反向电压的电源称作反向电源1016。
实例3
参照图11,在本实例中将说明本发明的有源矩阵型荧光装置的外观。
图11A为荧光装置的顶视图,图11B为沿图11A的线A-A’所取的剖面图。数标1101表示源极一侧驱动电路,由虚线表示;1102,象素部分;1103,栅极一侧驱动电路;1104,覆盖材料;以及1105,密封剂。密封剂1105围绕有一个空间。
数标1108表示一个互连端,用于将输入信号传送至源极信号线驱动电路1101和栅极信号线驱动电路1103。互连端1108接收来自弹性印刷电路(FPC)1109的视频信号或时钟信号,为一个外部输入端子。仅画出了FPC,但是印刷线路板(PWB)也可以连接至该FPC。本说明书中所称的荧光装置可以是荧光装置的主体,也可以是其中FPC或PWB连接至该主体的产品。
下面参照图11B说明其剖面结构。驱动电路和象素部分形成在基板1110上,但是图11B中画出了作为驱动电路和象素部分1102之一的源极一侧驱动电路1101。
在源极一侧驱动电路1101中,形成有CMOS电路,其中结合有n沟道型TFT 1113和p沟道型TFT 1114。构成驱动电路的TFT可以由公知的CMOS电路、PMOS电路、或NMOS电路构成。在本实例中,画出了其中驱动电路形成在基板上的驱动集成型,但是并非必须采用驱动集成型。驱动电路可以不设置在基板上而是设置在外部。
象素部分1102由多个象素构成,包括电流控制TFT 1111和电连接至TFT 1111漏极的阳极1112。
在阳极1112的两侧,形成有绝缘体1113,并且在阳极1112上形成有有机化合物层1114。另外,在有机化合物层1114上形成非有机导电层1116,并且在非有机导电层1116上形成阴极1117。以此方式,形成由阳极1112、有机化合物层1114和阴极1117构成的荧光元件。
阴极1117还用作所有象素共同的互连端,并且通过互连端1108电连接至FPC 1109。
为了气密地限定形成在基板1110上的荧光元件1118,用密封剂1105粘结覆盖材料1104。可以设置由树脂薄膜构成的垫片以使覆盖材料1104与荧光元件1018之间保持给定的间隔。将惰性气体比如氮气充入密封剂1105内部的空间1107。作为密封剂1105,优选采用环氧树脂。密封剂1105最好由其中尽可能少地透过水分或氧气的材料制成。另外,也允许在空间1107中加入具有吸水效果的材料或者具有抗氧化效果的材料。
在本实例中,作为制成覆盖材料1104的材料,可以采用玻璃基板、石英基板,或者由玻璃纤维增强塑料(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚脂薄膜、聚酯或聚丙烯酸树脂制成的塑料基板。
在用密封剂1105将覆盖材料1104粘结至基板1110之后,施加密封剂使之覆盖端面(暴露表面)。
如上所述,荧光元件被气密地置入空间1107中,从而该荧光元件可以完全与外部封闭,可以防止促进有机化合物层腐蚀的材料比如水分和氧气由外部侵入该层中。因此,可以使荧光装置高度可靠。
本实例的结构可以与实例1或2的结构自由组合。
实例4
实例1至3说明了具有顶部栅极晶体管的有源矩阵型荧光装置。然而,本发明的晶体管结构并不局限于此,也可以采用底部栅极晶体管(一般为反向交错晶体管)来实施本发明,如图12中所示。反向交错晶体管可以用任何方法形成。
图12A为采用底部栅极晶体管的发光装置的顶视图。注意并没有通过密封基板进行密封。源极一侧驱动电路1201、栅极一侧驱动电路1202和象素部分1203形成于其中。图12B以剖面形式画出了象素部分1203的区域a 1204。该剖面图通过沿图12A的线x-x’切割发光装置而获得。
图12B在构成象素部分1203的晶体管中只画出了一个电流控制晶体管。数标1211表示基板,1212表示用作基底的绝缘膜(以下称作基底薄膜)。采用透明基板作为基板1211,一般为玻璃基板、石英基板、玻璃陶瓷基板或晶化玻璃基板。然而,必须选用能够承受制造过程中最高处理温度的基板。
基底薄膜1212在采用含有可移动离子的基板或导电基板时特别有效。如果采用石英基板、则可以省略基底薄膜。采用含硅绝缘膜作为基底薄膜1212。此处术语含硅绝缘膜指的是相对于硅含量含有给定比率的氧或氮,具体地说,如二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、或氮氧化硅薄膜(SiOxNy:x和y为任意整数)。
数标1213表示电流控制晶体管也即p沟道晶体管。注意,在本实例中,荧光元件1229的阴极1223连接至电流控制晶体管1213。因此,阴极1223优选由p沟道TFT制成但是也可以由n沟道TFT制成。
电流控制晶体管1213由包括源极区1214、漏极区1215和沟道形成区1216的有源层、栅极绝缘膜1217、栅极电极1218、层间绝缘膜1219、源极导线1220和漏极导线1221构成。本实例中的电流控制晶体管1213为p沟道晶体管。
开关晶体管具有连接至电流控制晶体管1213的栅极电极1218的漏极区。电流控制晶体管1213的栅极电极1218,精确地说通过漏极导线(未画出),电连接至开关晶体管的漏极区(未画出)。栅极电极1218具有单栅极结构,但是也可以采用多栅极结构。电流控制晶体管1213的源极导线连接至电流供给线(未画出)。
电流控制晶体管1213为用于控制提供给EL元件的电流量的元件,有相当大量的电流流经该晶体管。因此,优选将电流控制晶体管设计为具有比开关晶体管沟道宽度宽的沟道宽度(W)。还优选将电流控制晶体管设计为具有相当长的沟道长度(L),以避免过量电流在电流控制晶体管1213中流过。优选将其长度设置成使得每个象素的电流为0.5至2μA(优选为1至1.5μA)
如果电流控制晶体管1213的有源层(特别是沟道形成区)作得较厚(优选为50至100nm,更优选为60至80nm),则可以减缓晶体管的退化。
在形成电流控制晶体管1213之后,形成层间绝缘膜1219并且形成电连接至电流控制晶体管1213的阴极1223。在本实例中,同时并且以相同材料制成电流控制晶体管1213、电连接至阴极1223的导线以及阴极1223。作为阴极1223的材料,优选采用具有较小逸出功的导电膜。在本实例中,阴极1223由Al制成。
在形成阴极1223之后,形成绝缘膜1224。绝缘膜1224用作所谓的堤岸(bank)。
接着形成非有机导电层1225。注意在本实例中,荧光元件具有与实例1中所述相同的结构。在有机化合物层1226上形成阻挡层1227,在非有机导电层1225形成有机化合物层1226。注意,作为非有机导电层1225、有机化合物层1226和阻挡层1227的材料,可以采用实例1中所述的材料。
接着,在阻挡层1227上形成阳极1228。作为阳极1228的材料,采用透明导电膜。注意在本实例中,用ITO形成具有110nm的阳极1228。
然后,完成具有反向交错晶体管结构的发光装置。根据本实例制造的发光装置沿着图12B中箭头所示的方向(向上面)发出光束。
可以用比制造顶部栅极晶体管所需步骤较少的制造步骤来制造反向交错晶体管。因此它在降低成本方面非常有利,这正是本发明的目的之一。
本实例说明了具有反向交错型TFT元件结构的发光装置,光束从荧光元件的阴极一侧发出。但是本实例的反向交错型TFT也可以与实例1所示的各种荧光元件组合。另外,本实例可以与实例2的任一制造方法或材料以及实例3的密封结构自由组合。
实例5
在本实例中,将参照图13说明制造具有本发明元件结构的无源型(简单矩阵型)发光装置的情况。在图13中,数标1301和1302分别表示玻璃基板和由透明导电膜制成的阳极。在本实例中,通过蒸发淀积将氧化铟和氧化锌的化合物形成为透明导电膜。以与纸面平行的条纹形式设置多个阳极1302,图13中没有画出。
由绝缘材料制成的堤岸1303形成为横穿以条纹形式设置的阳极1302。堤岸1303形成为垂直于纸面与阳极1302接触。
接着,形成有机化合物层1304。作为形成有机化合物层1304的材料,可以采用能够发出荧光的材料以及实例1和2中所述的材料。
例如,通过形成发出红色荧光的有机化合物层、发出绿色荧光的有机化合物层,和发出蓝色荧光的有机化合物层,可以形成发出三种类型荧光的发光装置。由于由三层构成的有机化合物层1304沿着堤岸1303形成的沟而形成,所以层1304设置成垂直于纸面的条纹形式。
在本实例的发光元件结构中,无机导电层1306在形成有机化合物层1304之后通过真空蒸发淀积而形成。
接着形成阴极1307。用金属掩模通过蒸发淀积将阴极1307形成在无机导电层1306上。
由于下电极(阳极1302)在本实例中为透明电极,所以有机化合物层中产生的光束(从基板1301)向下发出。
接着将陶瓷基板制成密封基板1309。由于在本实例的结构中密封基板1309具有遮光特性,所以采用陶瓷基板。然而,也可以采用由塑料或玻璃制成的基板。
用紫外固化树脂制成的密封剂1310将如此制备的密封基板1309粘结至基板1301。密封剂1310的内部1308为气密密封空间,其内部填充以惰性气体比如氮气或氩气。最好在该气密密封空间1308中加入水分吸收剂,其典型例子为氧化钡。最后,将弹性印刷电路(FPC)1311固定至阳极以制成无源型发光装置。实例1和2中所述的材料在本实例中可以自由组合以形成有机化合物层,或者将事例中所述的密封结构应用于本实例,在此状态下实施本实例。
实例6
由于自主发光,采用发光元件的发光装置比液晶显示装置具有在明亮场所更好的可视度和更宽的视角。因此,可以用本发明的发光装置来制成各种电子设备。
采用根据本发明制造的发光装置的电子设备的例子有,摄象机、数字相机、护目镜式显示器(头戴显示器)、导航系统、音频再现装置(比如汽车音响和音响组件)、笔记本计算机、游戏机、移动信息终端(比如移动计算机、蜂窝电话、移动游戏机和电子图书),以及设有记录介质的图象再现装置(具体地说,带有能够再现记录介质比如数字视频光盘(DVD)中数据以显示数据图象的装置)。对于移动信息终端,由于其屏幕在观看时经常倾斜,所以较宽的视角特别重要。因此,移动信息终端最好采用使用发光元件的发光装置。这些电子设备的具体例子显示在图14A至14H中。
图14A表示一个显示装置,由一个机壳2001、支座2002、显示单元2003、扬声器单元2004、视频输入端子等构成。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元2003。由于具有发光元件的发光装置为自主发光的,所以该装置不需要背光,并且能够比液晶显示装置作得更薄。该显示装置指用于显示信息的所有显示装置,包括用于个人计算机的显示装置,用于TV广播接收机的显示装置和用于广告的显示装置。
图14B表示一个数字静态相机,由主体2101、显示单元2102、图象接收单元2103、操作按键2104、外部连接端口2105、快门2106等构成。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元2102。
图14C表示一个笔记本个人计算机,由主体2201、机壳2202、显示单元2203、键盘2204、外部连接端口2205、定位鼠标2206等构成。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元2203。
图14D表示一个移动计算机,由主体2301、显示单元2302、开关2303、操作按键2304、红外接口2305等构成。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元2302。
图14E表示一个设有记录介质的移动图象再现装置(具体说来,DVD播放器)。该装置由一个主体2401、机壳2402、显示单元A 2403、显示单元B2404、记录介质(DVD等)读取单元2405、操作按键2406、扬声器单元2407等构成。显示单元A2403主要显示图象信息,而显示单元B 2404主要显示文本信息。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元A 2403和B 2404。设有记录介质的移动图象再现装置还包括家用视频游戏机。
图14F表示一个护目镜式显示器(头戴显示器),由主体2501、显示单元2502和镜架单元2503。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元2502。
图14G表示一个摄象机,由主体2601、显示单元2602、机壳2603、外部连接端口2604、远程控制接收单元2605、图象接收单元2606、电池2607、音频输入单元2608、操作按键2609、目镜部分2610等构成。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元2602。
图14H表示一个蜂窝电话,由主体2701、机壳2702、显示单元2703、音频输入单元2704、音频输出单元2705、操作按键2706、外部连接端口2707、天线2708等构成。根据本发明制造的发光装置可以应用于显示单元2703。如果显示单元2703在黑背景上显示白色字母,则该蜂窝电话消耗较少的电能。
如果将来能够提高从有机材料发出光束的亮度,则该发光装置通过由透镜等放大含有图象信息的输出光束并投射光束而可以用在前或后投影仪中。
这些电子设备现在越来越经常地显示通过电子通信比如因特网和CATV(有线电视)发送的信息,特别是动画信息。由于有机材料具有非常快的响应速度,所以所述发光装置适用于动画显示。
在该发光装置中,发光部分消耗电能,因此,优选以需要较少发光部分的方式显示信息。当在移动信息终端特别是主要显示文本信息的蜂窝电话和音频再现装置中采用该发光装置时,优选驱动该装置使得不发光部分形成背景而使发光部分形成文本信息。
如上所述,采用本发明淀积装置制造的发光装置的应用范围很宽,从而它适用于任何领域的电子设备。本实施例中的电子设备可以采用实施例1至5中所示任一发光装置作为其显示单元,它是由实施例1至3中所示淀积方法制成的。
实例7
在本实例中,将说明通过测量如下结构的元件特性所获得的结果:(1)传统的发光元件结构,其中采用具有较小逸出功的含有碱金属的合金作为其阴极;(2)传统的发光结构,其中在其阴极与其有机化合物层之间设有传统的阴极缓冲层(绝缘材料);以及(3)本发明的结构,其中采用无机导电层作为其发光元件的一部分以形成该元件。
关于其中采用具有较小逸出功的含有碱金属的合金作为其阴极的发光元件结构(1)的元件特性,采用铝和锂的合金(Al∶Li合金)作为发光元件的阴极来制作发光元件。图15A和15B中分别画出了此情况下的电流特性和电压特性。所制作元件的结构如下:Al∶Li(100nm)(阴极)/Alq3(50nm)/α-NPD(30nm)/Cu-Pc(20nm)/ITO(阳极)。
至于其电流特性,在20mA/cm2时获得1000cd/m2的亮度。至于其电压特性,在7V时获得1000cd/m2的亮度。
关于其中在其阴极与其有机化合物层之间设有传统阴极缓冲层(绝缘材料)的发光元件结构(2)的元件特性,在发光元件的阴极与有机化合物层之间设有阴极缓冲层(LiF)来制作该元件。图16A和16B中分别画出了此情况下的电流特性和电压特性。所制作元件的结构如下:Al(100nm)(阴极)/LiF(1nm)(阴极缓冲层)/Alq3(50nm)/α-NPD(30nm)/Cu-Pc(20nm)/ITO(阳极)。
其电流特性与采用Al∶Li合金作为阴极的情况下基本相同,在25mA/cm2时获得1000cd/m2的亮度。至于其电压特性,以相同方式在7V时获得1000cd/m2的亮度。
关于其中采用无机导电层作为发光元件一部分来制作元件的结构(3)的元件特性,在发光元件的阴极与无机导电层之间形成由无机化合物(Ca3N2、Mg3N2和MgB2)之一制成的导电膜。图17至19中画出了具有本发明结构的这些发光元件的电流特性和电压特性。所制作发光元件的结构如下:Al(100nm)(阴极)/导电膜(Ca3N2、Mg3N2或MgB2)(100nm)/Alq3(50nm)/α-NPD(30nm)/Cu-Pc(20nm)/ITO(阳极)。
在采用具有上述结构的无机导电膜作为其一部分的发光元件中,即使采用任一种无机材料也可以在25mA/cm2时获得1000cd/m2的亮度。至于其电压特性,在6.5V时获得1000cd/m2的亮度。这与传统的发光元件((1)传统的发光元件结构,其中采用具有较小逸出功的含有碱金属的合金作为其阴极;和(2)传统的发光结构,其中在其阴极与其有机化合物层之间设有传统的阴极缓冲层(绝缘材料))中相同,并且表明本发明的无机导电层在与传统元件结构相比时对于元件特性没有任何不利影响。
关于氮化钙、氮化镁和硼化镁三种材料,测量其电阻率和逸出功。通过以1.9cm的间隔形成铝电极,在电极之间形成具有3cm厚度的由上述三种材料之一制成的薄膜(膜厚:在Ca3N2、Mg3N2和MgB2的情况下分别为70nm、30nm和40nm),然后用测试仪测量其电阻值,由此获得其电阻率。
用接触电压测量方法(测量装置:费米级测量装置FAC-1(由RikenKeiki Co.,Ltd.制造))测量其逸出功。结果显示在表1中。
表1
ρ[10-6Ωcm] | Φ[eV] | |
Ca3N2 | 7.7 | 小于3.1 |
Mg3N2 | 230 | 3.7 |
MgB2 | 150 | 3.8 |
本发明的无机导电层是由含有属于元素周期表第II族元素比如氮、硫或硼的有机化合物制成的导电膜。因此,在本发明中,与其中采用具有较小逸出功的含有碱金属的合金作为其阴极材料的情况相比,可以进一步防止据认为对TFT的特性产生不利影响的碱金属的扩散。另外,在本发明中,导电层由具有导电性的材料的制成。因此,本发明可以克服在采用由传统绝缘材料制成的阴极缓冲层时该层变薄的问题,而不对元件特性产生任何影响。换句话说,通过在本发明的发光元件中采用无机导电层,可以获得上述有利效果,同时保持与采用传统阴极材料和传统阴极缓冲层情况下相同的特性。
在本发明中,在阴极与有机化合物层之间形成由具有较小逸出功和电导率的无机化合物制成的无机导电层,从而不必将该薄膜作得极薄。因此,可以容易地控制膜厚并且可以解决元件之间散射的问题。
另外,在本发明中,采用含有属于元素周期表第II族元素的导电无机化合物来形成无机导电层;因此,当本发明与其中采用属于元素周期表第II族的元素作为单一物质的情况下相比,可以进一步减小其向发光元件中扩散。另外,由于无机化合物比所述单一物质具有较低的与氧反应性,所以可以制成具有较强抗氧致腐蚀特性的发光元件。
Claims (84)
1.一种发光装置,包括:
一阳极;
一阴极;
一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和
一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有比所述阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料。
2.如权利要求1所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
3.如权利要求1所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
4.如权利要求1所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
5.如权利要求1所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
6.一种发光装置,包括:
一阳极;
一阴极;
一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和
一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料。
7.如权利要求6所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
8.如权利要求6所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
9.如权利要求6所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
10.如权利要求6所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
11.一种发光装置,包括:
一阳极;
一阴极;
一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和
一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有比所述阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述阴极具有1至20nm的厚度,并且
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度。
12.如权利要求11所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
13.如权利要求11所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
14.如权利要求11所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
15.如权利要求11所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
16.一种发光装置,包括:
一阳极;
一阴极;
一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和
一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有比所述阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度,并且
其中所述阴极和所述导电膜具有具有70%以上的透射率。
17.如权利要求16所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
18.如权利要求16所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
19.如权利要求16所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
20.如权利要求16所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
21.一种发光装置,包括:
一阳极;
一阴极;
一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和
一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述阴极具有1至20nm的厚度,并且
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度。
22.如权利要求21所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
23.如权利要求21所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
24.如权利要求21所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
25.如权利要求21所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
26.一种发光装置,包括:
一阳极;
一阴极;
一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和
一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述阴极和所述导电膜具有70%以上的透射率,并且
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度。
27.如权利要求26所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
28.如权利要求26所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
29.如权利要求26所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
30.如权利要求26所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
31.一种发光装置,包括:
TFT,设在一个基板的绝缘表面之上;和
发光元件,电连接至所述TFT,所述发光元件包括一阳极;一阴极;一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有比所述阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料。
32.如权利要求31所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
33.如权利要求31所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
34.如权利要求31所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
35.如权利要求31所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
36.一种发光装置,包括:
TFT,设在一个基板的绝缘表面之上;和
发光元件,电连接至所述TFT,所述发光元件包括一阳极;一阴极;一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料。
37.如权利要求36所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
38.如权利要求36所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
39.如权利要求36所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
40.如权利要求36所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
41.一种发光装置,包括:
TFT,设在一个基板的绝缘表面之上;和
发光元件,电连接至所述TFT,所述发光元件包括一阳极;一阴极;一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有比所述阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述阴极具有1至20nm的厚度,并且
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度。
42.如权利要求41所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
43.如权利要求41所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
44.如权利要求41所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
45.如权利要求41所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
46.一种发光装置,包括:
TFT,设在一个基板的绝缘表面之上;和
发光元件,电连接至所述TFT,所述发光元件包括一阳极;一阴极;一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有比所述阴极具有较小逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度,并且
其中所述阴极和所述导电膜具有具有70%以上的透射率。
47.如权利要求46所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
48.如权利要求46所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
49.如权利要求46所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
50.如权利要求46所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
51.一种发光装置,包括:
TFT,设在一个基板的绝缘表面之上;和
发光元件,电连接至所述TFT,所述发光元件包括一阳极;一阴极;一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述阴极具有1至20nm的厚度,并且
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度。
52.如权利要求51所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
53.如权利要求51所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
54.如权利要求51所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
55.如权利要求51所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
56.一种发光装置,包括:
TFT,设在一个基板的绝缘表面之上;和
发光元件,电连接至所述TFT,所述发光元件包括一阳极;一阴极;一有机化合物层,设在所述阳极与所述阴极之间;和一导电膜,含有设在所述有机化合物层与所述阴极之间的无机化合物,
其中所述导电膜含有具有3.5eV以下逸出功并且具有1×10-10S/m以上电导率的材料,
其中所述导电膜具有1至20nm的厚度,并且
其中所述阴极和所述导电膜具有70%以上的透射率。
57.如权利要求56所述的装置,
其中所述导电膜含有选自元素周期表中第II族的元素。
58.如权利要求56所述的装置,
其中所述导电膜包括含有选自属于元素周期表中第II族元素的氮化物、硫化物、硼化物或硅酸盐。
59.如权利要求56所述的装置,
其中所述导电膜含有选自如下组的材料,该组包括氮化钙、氮化镁、硫化钙、硫化镁、硫化锶、硫化钡、硼化镁、硅酸镁、硅酸钙、硅酸锶和硅酸钡。
60.如权利要求56所述的装置,
其中所述发光装置设置在选自如下组的一个装置中,该组包括显示装置、数字静态相机、笔记本式个人计算机、移动计算机、具有记录介质的移动图象再现装置、护目镜式显示器、摄象机和移动电话。
61.如权利要求1所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
62.如权利要求1所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
63.如权利要求6所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
64.如权利要求6所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
65.如权利要求11所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
66.如权利要求11所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
67.如权利要求16所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
68.如权利要求16所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
69.如权利要求21所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
70.如权利要求21所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
71.如权利要求26所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
72.如权利要求26所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
73.如权利要求31所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
74.如权利要求31所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
75.如权利要求36所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
76.如权利要求36所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
77.如权利要求41所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
78.如权利要求41所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
79.如权利要求46所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
80.如权利要求46所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
81.如权利要求51所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
82.如权利要求51所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
83.如权利要求56所述的装置,
其中所述导电膜含有具有稀土元素的硼化物。
84.如权利要求56所述的装置,
其中所述导电膜含有从具有硼化镧、硼化钇和硼化铈的组中选出的材料。
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