CN1609678A - 发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供一种发光器件，其中通过提高取出效率，使用低功耗而获得高亮度。本发明的发光器件包括：绝缘膜、与绝缘膜接触并平行形成在绝缘膜上的多个第一电极、形成在多个第一电极上的电致发光层、以及与多个第一电极交叉并平行形成在电致发光层上的多个第二电极，其中绝缘膜包括氮和硅，第一电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。

Description

发光器件
技术领域
本发明涉及一种在每个像素中具有发光元件的发光器件。
背景技术
因为其本身发光，发光元件是明显可见的，并具有不需要液晶显示器件(LCD)所要求的背光的特征，因此最适合于使器件变薄，此外，视角也比LCD更宽。因此，使用发光元件的发光器件作为替代CRT和LCD的显示器件受到关注并朝向实用性发展。OLED(有机发光二极管)，它是一种发光元件，包括包含电致发光材料的层(此后称为电致发光层)，阳极和阴极，其中电致发光材料通过施加电场获得发光(电致发光)。在电致发光层中通过将从阳极注入的空穴与从阴极注入的电子结合而获得发光。
空穴和电子进入电致发光层的注入性能假设为形成电极的材料的功函数大小的一个指数。希望具有高功函数的材料用于空穴注入侧上的电极(阳极)，具有低功函数的材料用于电子注入侧上的电极(阴极)。具体而言，功函数为5eV的氧化铟锡(ITO)通常用于阳极。
作为使用这种发光元件的发光器件的一种模式，其中电致发光层夹在沿一个方向延伸的电极(平行电极)和沿与其相交的方向延伸的电极(圆柱电极)之间、然后以矩阵设置的发光器件是公知的(见参考文献1：C.W.Tang，S.A.Vanslyke，and C.H.Chen，Journal of Applied Physics，vol.65，p.3610，1989)。
同时，背光不用于发光器件；所以，有一个大的趋势为发光器件的总电能消耗取决于每个像素中发光元件的性能。即可以实现低电能消耗而具有高的外部量子效率(外部取出的光子的数量/注入载子的数量)。外部量子效率可以通过提高取出效率而提高(外部取出的光子的数量/放出光子的数量)。
然而，可以自然获得发光的面积与整个像素部分的比(孔径比)随着将像素制造得具有更高的精度而降低。即认为高精度与提高取出效率之间的关系在某种程度上是一种折中。结果，难于提高外部量子效率。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种发光器件，其中通过提高取出效率可以获得高亮度并具有低电能消耗。
发明人关注于取出效率不仅取决于孔径比而且取决于包括在发光元件内的电极材料与和电极接触的绝缘膜材料的组合。
根据本发明的一个方案，一种发光器件，包括：绝缘膜、与绝缘膜接触并平行形成在绝缘膜上的多个第一电极、形成在多个第一电极上的电致发光层、以及与多个第一电极交叉并平行形成在电致发光层上的多个第二电极，其中绝缘膜包括氮和硅，第一电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
根据本发明的另一个方案，一种发光器件，包括：在绝缘表面上平行形成的多个第一电极、在多个第一电极上形成的电致发光层、与多个第一电极相交并在电致发光层上平行形成的多个第二电极，与多个第二电极接触形成的绝缘膜，其中绝缘膜包括氮和硅，第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
根据本发明的另一个方案，一种发光器件，包括：第一绝缘膜、与第一绝缘膜接触并平行形成在第一绝缘膜上的多个第一电极、形成在多个第一电极上的电致发光层、与多个第一电极交叉并平行形成在电致发光层上的多个第二电极、以及与多个第二电极接触形成的第二绝缘膜，其中第一绝缘膜和第二绝缘膜包括氮和硅，第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
根据本发明的另一个方案，一种发光器件，包括：层间绝缘膜、形成在层间绝缘膜上的绝缘膜、与绝缘膜接触并平行形成在绝缘膜上的多个第一电极、形成在多个第一电极上的电致发光层、以及与多个第一电极交叉并平行形成在电致发光层上的多个第二电极，其中绝缘膜包括氮和硅，第一电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
根据本发明的另一个方案，一种发光器件，包括：层间绝缘膜、形成在层间绝缘膜上的第一绝缘膜、与第一绝缘膜接触并平行形成在第一绝缘膜上的多个第一电极、形成在多个第一电极上的电致发光层、与多个第一电极交叉并平行形成在电致发光层上的多个第二电极，以及与多个第二电极接触形成的第二绝缘膜，其中第二绝缘膜包括氮和硅，第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
根据本发明的另一个方案，通过使用硅氧烷基材料或通过使用丙烯酸形成层间绝缘膜。
本发明的发光器件不限于上述无源矩阵型，有源矩阵型发光器件也可以使用。
所以，根据本发明的另一个方案，一种发光器件，包括：绝缘膜、与绝缘膜接触并形成在绝缘膜上的第一电极、形成在第一电极上的电致发光层、以及形成在电致发光层上并与第一电极重叠的第二电极，其中绝缘膜包括氮和硅，第一电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
另外，根据本发明的另一个方案，一种发光器件，包括：在绝缘表面上形成的第一电极、在第一电极上形成的电致发光层、在电致发光层上形成并与第一电极重叠的第二电极，以及与第二电极接触形成的绝缘膜，其中绝缘膜包括氮和硅，第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
在本发明中，导电透明氧化物材料和氧化硅用于包括在发光元件中的一个电极，形成至少包括硅和氮的绝缘膜以和电极接触。因此，即使当本发明的发光器件具有和常规发光器件具有相同的孔径比时，与使用常规发光器件的情况相比，本发明也可以提高取出效率，。结果，可以获得高的外部量子效率。所以，可以提供用低功耗而获得高亮度的发光器件。
附图说明
图1A到1C表示亮度和电流效率的测量值的曲线图；
图2A和2B是表示根据本发明某个方案的发光器件的平面图和像素的横截面图；
图3A和3B是表示根据本发明某个方案的发光器件制造步骤的平面图；
图4A和4B是表示根据本发明某个方案的发光器件制造步骤的平面图；
图5是表示根据本发明某个方案的发光器件制造步骤的平面图；
图6是表示根据本发明某个方案的发光器件的横截面图；
图7是表示根据本发明某个方案的发光器件的横截面图；
图8A和8B是表示外部电路连接到形成像素部分的面板的模块的平面图；
图9A和9B是表示根据本发明某个方案的发光器件像素的横截面图；
图10A到10C是表示根据本发明某个方案的发光器件像素的横截面图；
图11A到11D是表示根据本发明某个方案的发光器件的发光元件的结构图；
图12A和12B是表示使用根据本发明某个方案的发光器件的电子器件；
图13是表示根据本发明某个方案的发光器件像素的横截面图；以及
图14是表示根据本发明某个方案的发光器件像素的横截面图。
具体实施方式
下面说明本发明的实施方式。注意在每个图中相同的参考数字表示相同的部件，并且在下面的说明中不再重复。
在图1A中，氮氧化硅用作绝缘膜，从而使发光元件对亮度L(cd/m2)表现出所测得的电流效率(cd/A)，其中阳极通过在绝缘膜上使用包含5wt.％的氧化硅的ITO(此后称为ITSO)形成。作为比较，在图1A中，同样氮氧化硅用作绝缘膜，从而使发光元件对亮度L(cd/m2)表现出所测得的电流效率(cd/A)，其中阳极通过在绝缘膜上使用ITO形成。
在用于图1A所示的测量的例子中，使用氮氧化硅的绝缘膜形成在0.8μm厚、包括Si-O键和通过使用硅氧烷基材料作为初始材料形成的Si-CHx键合手的绝缘膜上。采用CVD法形成使用氮氧化硅的绝缘膜以具有100nm的膜厚，硅∶氮∶氧∶氢的组分比(原子％)为32∶34∶14∶20。
如图1A所示，使用ITSO用于阳极的例子比使用ITO用于阳极的例子具有更高的电流效率。
接下来，如图1B所示，氮化硅用作绝缘膜从而使发光元件对亮度L(cd/m2)表现出所测得的电流效率(cd/A)，其中阳极通过在绝缘膜上使用包含5wt.％的氧化硅的ITSO形成。作为比较，在图1B中，同样氮化硅用作绝缘膜，从而使发光元件对亮度L(cd/m2)表现出所测得的电流效率(cd/A)，其中阳极通过在绝缘膜上使用ITO形成。
在用于图1B所示的测量的例子中，使用氮化硅的绝缘膜形成在0.8μm厚、包括丙烯酸的绝缘膜上。采用溅射法形成使用氮化硅的绝缘膜以具有100nm的膜厚，硅∶氮的组分比为42∶58。
如图1B以及1A所示，使用ITSO用于阳极的例子比使用ITO用于阳极的例子具有更高的电流效率。
接下来，在图1C中，氧化硅用作绝缘膜，从而使发光元件对亮度L(cd/m2)表现出所测得的电流效率(cd/A)，其中阳极通过在绝缘膜上使用包含5wt.％的氧化硅的ITSO形成。作为比较，在图1C中，氧化硅用作绝缘膜，从而使发光元件对亮度L(cd/m2)表现出所测得的电流效率(cd/A)，其中阳极通过在绝缘膜上使用ITO形成。
在用于图1C所示的测量的例子中，采用CVD法形成使用氧化硅的绝缘膜以具有100nm的膜厚。为了制造步骤的方便，使用氧化硅的绝缘膜包括少量氮，并且硅∶氮∶氧∶氢的组分比为30∶3∶60∶7。
比较图1A到1C，ITSO用于阳极、氮氧化硅或氮化硅用于绝缘膜的组合比其它组合可以获得更高的电流效率。这是因为通过绝缘膜获得的光取出效率在具有ITSO用于阳极和氮氧化硅或氮化硅用于绝缘膜的组合时最高。也就是说，尽管所有的例子本身具有相同的内部量子效率，但是取出效率提高了。可以相信提高了外部量子效率。
然后，在本发明中，根据从图1A到1C所示的测量结果获得的发现，导电透明的氧化物材料和氧化硅用于包括在发光元件中的一个电极，形成至少包括硅和氮的绝缘膜以和电极接触。在绝缘膜中氮的组分比为10原子％或更多，优选25原子％或更多。当在绝缘膜中包括氮和氧时，要使氮的组分比高于氧的组分比。另外，包括在电极中的氧化硅的范围从1wt.％到10wt.％，优选从2wt％到5wt.％。根据上述结构，与使用常规发光器件的情况相比，可以提高取出效率，甚至当本发明的发光器件具有和常规发光器件相同的孔径比时。结果，可以获得高的外部量子效率。
可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、添加镓的氧化锌(GZO)等用于导电透明氧化物材料。采用溅射法通过使用包括导电透明氧化物材料和氧化硅的靶可以形成电极。
注意，在本发明中电致发光层包括多个层，并且根据载体传输性能，这些层可以分为空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等。空穴注入层和空穴传输层的区别不总是明确的，在空穴传输性能(空穴移动性)是特别重要的性能方面，这些层是相同的。为方便起见，空穴注入层是与阳极接触的一侧上的层，与空穴注入层接触的一侧上的层称作空穴传输层以区分它们。同样对于电子传输层和电子注入层，与阴极接触的层称为电子注入层，与电子注入层接触的层称作电子传输层。当发光层也用作电子传输层时，称为发光电子传输层。
另外，有机材料和无机材料的复合材料、在有机化合物中添加金属络合物的材料等可以代替电致发光层的有机材料，只要它具有相同的性能。
图2A是表示本发明发光器件的一种方式的横截面图，图2B是图2A所示的发光器件的平面图。
沿图2B的A-B切割的横截面图与图2A一致。在图2A和2B所示的发光器件中，绝缘膜(此后特意称为传送膜11以区分其它的绝缘膜)形成在基板10上。然后，其中发光元件设置为矩阵的像素部分20和输入端子部分18与19形成在传送膜11上。每个发光元件100包括在一个方向延伸的第一电极12、在与之相交的方向延伸的第二电极13、以及形成在第一电极12和第二电极13之间的电致发光层14。平行形成多个第一电极12，平行形成多个第二电极13。
传送膜11是如氮化硅、氮氧化硅等包括氮和硅的绝缘膜。传送膜11具有10原子％或更多的氮的组分比，更优选为25原子％或更多，并可以通过使用例如溅射法或CVD法形成。当在传送膜11中包括氮和氧时，使氮的组分比高于氧的组分比。另外，包括在发光元件中的第一电极12包括导电透明氧化物材料和氧化硅。具体而言，第一电极12包括1wt.％到10wt.％的氧化硅。在本实施方式中，ITO用于导电透明氧化物材料，包括ITO和氧化硅的ITSO用于第一电极12。导电透明氧化物材料不限于ITO，可以使用例如氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、添加镓的氧化锌(GZO)等。形成第一电极12使得与传送膜11接触。第一电极12可以通过溅射法形成。当然，可以采用真空汽相沉积法通过进行共同蒸发形成第一电极12，只要能获得相同组分。
注意在图2A和2B中基板10与传送膜11彼此接触；然而，本发明不限于此结构。可以在基板10和传送膜11之间形成另一绝缘膜。
彼此邻近的发光元件100通过第一堆起15和形成在第一堆起15上的第二堆起16电绝缘，其中两个堆起15和16都由绝缘膜形成。第一堆起15具有不使第一电极12和第二电极13在电致发光层14的边上发生短路的作用。在图2A中，第二堆起16的形状具有所谓的倒锥形，其中和底部相比，顶部的外部向外凸。
第一电极12和第二电极13中的一个相当于阳极，另一个相当于阴极。在图2A和2B中，作为例子说明了第一电极12为阳极、第二电极13为阴极的情况；然而，第一电极12可以是阴极，第二电极13可以是阳极。电致发光层14可以根据载体传输性能从阳极侧开始依次分为空穴传输层、发光层和电子传输层。另外，空穴注入层可以设置在阳极和空穴传输层之间，电子注入层可以设置在阴极和电子传输层之间。空穴注入层和空穴传输层之间的区别以及电子注入层和电子传输层之间的区别并不总是明确的，在空穴传输性能(空穴移动性)和电子传输性能(电子移动性)是特别重要的性能方面，这些层是相同的。另外，可以应用在电子传输层和发光层之间设置空穴阻挡层的结构。通过在主体材料中添加客体材料，例如色素或者金属络合物，发光层可以具有不同的发光颜色。即发光层可以通过添加荧光材料或磷光材料形成。
在图2A和2B中，导电透明氧化物材料和氧化硅用于在第一电极和第二电极之间更靠近基板侧的第一电极，它的形成使得第一电极和传送膜彼此接触。然而，本发明不限于此结构。通过使用例如导电透明氧化物材料和氧化硅形成第二电极之后，可以将传送膜形成得与第二电极接触。
下面参考图3A和3B、图4A和图4B以及图5说明图2A和2B所示的发光器件的制造方法。首先，在基板10的主表面上形成传送膜11。传送膜11的组分和制造方法和上述相同。例如硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃的玻璃基板、石英基板等可用于基板10。在图2A和2B中，使用从第一电极12取出光的发光元件；所以，基板10具有透射性。然而，当从第二电极13取出光时，除了上述基板以外，还可以使用包括不锈钢基板的金属基板、绝缘膜形成在其上的硅基板、陶瓷基板等。尽管通常趋向于具有比上述基板更低的耐热温度，但是也可使用由例如塑料等具有柔性的合成树脂制成的基板，只要它能经受制造步骤中的处理温度。
接下来，如图3A所示，用于形成第一电极12的端子30以一个方向延伸，并且输入端子部分由相同材料形成在传送膜11上。第一电极的组分及其制造方法如上所述。
接下来，如图3B所示，在第一电极12的输入端子部分形成区和第二电极13的连接部分与输入端子部分形成区中形成辅助电极31a和31b。当它们与外部电路连接时，优选由具有极好的热密封性能的导电材料形成辅助电极，它们可以由如铬或镍的金属材料形成。
接下来，如图4A所示，形成第一堆起15。该第一堆起15在与第一电极12重叠的区具有开口。第一堆起15可由下面的材料形成：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮氧化铝和其它具有绝缘性的无机材料；丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物；具有耐热性能的高分子量材料，例如聚酰亚胺、芬芳聚酰胺或聚苯并咪唑；在由硅、氧、氢构成的、通过使用硅氧烷基材料作为初始材料形成的化合物中包括Si-O-Si键的无机硅氧烷；或有机硅氧烷材料，其中硅上的氢被如甲基或苯基的有机官能团替代。
例如当氧化硅用于第一堆起15时，第一堆起15的开口可以通过使用例如C4F8或CHF3的腐蚀气体形成。另外，例如，当使用氮化硅时，它可通过使用如HBr或Cl2的腐蚀气体形成。
接下来，如图4B所示，形成第二堆起16以将在下面的步骤中形成的电致发光层14和在彼此邻近的发光元件之间的第二电极13绝缘。如图4B所示，第二堆起16的形状可以是所谓的倒锥形，其中顶部宽度方向的尺寸比底部长，也可以是正锥形，其中底部宽度方向的尺寸比顶部长，或者为T形。在任一情况下，沿与第一电极12交叉的方向延伸形成第二堆起16使得露出部分第一电极12并设置成具有预定间隔。
第二堆起16可由下面的材料形成：丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物；包括聚酰亚胺、芬芳聚酰胺、聚苯并咪唑或其它高分子量材料的感光性有机树脂材料；由硅、氧、氢构成的、通过使用硅氧烷基材料作为初始材料形成的化合物中包括Si-O-Si键的无机硅氧烷；或者有机硅氧烷材料，其中硅上的氢被如甲基或苯基有机官能团替代。
此后，如图5所示，在从第一堆起15开口露出的第一电极12上形成电致发光层14。电致发光层14具有发光层的单层结构或者包括发光层的多个层的叠层结构。例如，CuPc、MoOx(x＝从2到3)或PEDOT/PSS形成为空穴注入层，-NPD形成为空穴传输层，Alq3:DMQd(DMQd:喹吖二酮衍生物)形成为发光层，Alq3形成为电子传输层。
另外，在形成电致发光层14之前，在第一堆起15的开口露出的第一电极12上可以进行氧等离子体处理或紫外线照射处理，从而可以提高第一电极12的功函数。而且，在形成电致发光层14之前，基板的温度可设定在200℃到450℃的范围，优选从250℃到300℃，在空气气氛或真空气氛下(优选大约从10-4Pa到10-8Pa)在第一电极12上进行热处理，以提高发光元件的可靠性。而且可以进行擦拭和清洁处理或抛光处理以通过清洁提高平面度。
接下来，如图2B所示，在与第一电极12相交的方向上延伸的第二电极13形成在第一电极12上形成有电致发光层14的区域内。当第二电极13是阴极时，它由包括碱金属或碱土金属的导电材料形成。具有低的功函数的金属、合金、导电化合物及其混合物等用于阴极，以将电子高效地注入电致发光层14。具体地，除了如Li或Cs的碱金属、如Mg、Ca或Sr的碱土金属以及包括它们的合金(Mg:Ag，Al:Li，等)以外，阴极也可以通过使用如Yb或Er的稀土金属形成。另外，形成包括具有高空穴注入性能材料的层使之与阴极接触。所以，还可以使用下面的材料：钛、钽、钼、铬、镍、铝或包含铝作为主要成分的金属；包含金属和浓度为化学计量组分比或更少的氮的导电材料；或者使用导电透明氧化物材料的普通导电膜等。
因此电致发光层14夹在第一电极12和第二电极13之间的区域对应于发光元件100。另外，第二电极13延伸到形成输入端子部分19的电极31b的区域。
如上所述，形成具有形成发光元件的像素部分20的面板。此后，如图6所示，形成阻止水等侵入的保护膜22，由如玻璃、石英的陶瓷材料、或氧化铝或合成材料构成的密封基板23采用用于密封的粘结剂24固定。另外，当它与外部电路连接时，通过使用柔性印刷电路板25连接外部输入端子部分。如图7所示，密封外壳26用于密封结构，在外壳内布置干燥剂27后它用用于密封的粘结剂24固定。保护膜22可以由氮化碳和氮化硅的叠层形成以具有随着应力降低而气体阻挡性能提高的结构，它也可由氮化硅形成。
图8A和8B示出了其中外部电路与图6所示的面板连接的模块的外观。在图8A中，柔性印刷电路板25固定有外部输入端子部分18和19，它与其中形成有供电电路或信号处理电路的外部电路基板29电连接。另外，其为一个外部电路的驱动器IC 28的安装方法可以是COG法或TAB法，应用TAB法的情况在图8A中示出。图8B示出了通过使用COG方法安装的驱动器IC 28的外观，其为一个外部电路。
(实施例1)
注意，面板和模块对应于本发明发光器件的一个实施方式，它们都包括在本发明的范畴内。
在本实施例中说明本发明发光器件的结构，它不同于图2A所示的发光器件。
参考图9A说明提供基膜40的方式，它由在图2A所示的发光器件内的基板10和传送膜11间的绝缘膜形成。通过使用包括Si-O键和通过使用硅氧烷基材料作为初始材料形成的Si-CHx键合手或者通过使用丙烯酸形成基膜40。甚至当基板10的表面具有突起时，通过提供基膜40也可以使基膜40的表面变平。所以，即使当基板10的表面具有突起时，也能够防止后来形成的发光元件的显示中的不均匀或点缺陷。
接下来，参考图9B说明来自包括在图2A所示的发光器件中发光元件100中的第二电极13的取出光的方式。如图9B所示，当光从第二电极13取出时，传送膜不必形成在第一电极12和基板10之间。作为选择，传送膜41形成得与第二电极13接触。然后，导电透明氧化物材料和氧化硅用于传输光的第二电极13。
注意，通过使光从第一电极12和第二电极13两者取出，能够形成双重发射发光器件。在这种情况下，设置与第一电极12接触的传送膜和与第二电极13接触的传送膜。
接下来，参考图10A说明图2A所示的发光器件中在底部的宽度方向的尺寸比顶部长、使第二堆起16为正锥形的方式。在图10A中，彼此邻近的发光元件100通过具有正锥形的堆起42绝缘。在这种情况下，电致发光层14沿堆起42的倾斜侧形成，通过使堆起42的倾斜角成30到65度使施加到电致发光层的应力能够释放。在图10A中仅设置一个堆起；然而，正如图2A，可以设置两个堆起。
图10A示出了其中来自发光元件100的光从第一电极12取出的方式；然而，如图10B所示，它可以从第二电极13取出。在图10B中，将光传送膜43设置成与第二电极13接触。另外，如图10C所示，来自发光元件100的光可以从第一电极12和第二电极13二者取出。在图10C中，将光传送膜44设置成与第一电极12接触，形成光传送膜45使之与第二电极13接触。
(实施例2)
在本实施例中说明发光元件的具体结构。
图11A示出由导电透明氧化物材料形成第一电极501的例子，且光从第一电极501取出。电致发光层502和第二电极503在第一电极501上依次层叠。空穴注入层或空穴传输层506、发光层504、电子传输层或电子注入层505从最靠近第一电极501的一侧层叠在电致发光层502中。第二电极503由具有低的功函数的金属、合金、导电化合物及其混合物等中可以屏蔽光的材料形成。在图11A的情况中，形成光传送膜507使之接触第一电极501。
图11B示出从第二电极503取出光的一个例子，光能够由第一电极501屏蔽，该电极由具有足够高的功函数的材料形成以用于阳极。具体的，除了能够使用例如TiN、ZrN、Ti、W、Ni、Pt、Cr、Ag等的一种或多种制成的单层膜，还能够使用包括氮化钛的膜和包括铝作主要成分的膜的叠层；氮化钛膜、包括铝作为主要成分的膜和氮化钛膜的三层结构等。然后，在第一电极501上设置电致发光层502，其中层叠了空穴注入层或空穴传输层506、发光层504、电子传输层或电子注入层505。导电透明氧化物材料和氧化硅用于第二电极503。在图11B的情况下，形成光传送膜507使之接触第二电极503。
图11C示出了能够从第一电极501取出光并且第一电极501是阴极、第二电极503是阳极的情况。在图11C中，电子传输层或电子注入层505、发光层504、空穴注入层或空穴传输层506从最靠近第一电极501的一侧开始依次层叠在电致发光层502中。导电透明氧化物材料和氧化硅用于第一电极501。第二电极503可通过使用和图11B的第一电极501相同的材料形成。在图11C的情况下，形成光传送膜507使之接触第一电极501。
图11D示出了从第二电极503取出光的例子并且示出了第一电极501是阴极、第二电极503是阳极的情况。在图11D中，电子传输层或电子注入层505、发光层504、空穴注入层或空穴传输层506从最靠近第一电极501的一侧开始依次层叠在电致发光层502中。第一电极501可通过使用和图11A的第二电极503相同的材料形成。导电透明氧化物材料和氧化硅用于第二电极503。在图11D的情况下，形成光传送膜507使之接触第二电极503。
注意，图11A到11D示出从第一电极501或第二电极503的任一个取出光的例子；然而，本发明不限于此结构。当第一电极501是阳极和第二电极503是阴极时，通过将图11A所示的发光元件结合图11B所示的第二电极503，从第一电极501和第二电极503二者获得光。当第一电极501是阴极和第二电极503是阳极时，通过将图11C所示的发光元件结合图11D所示的第二电极503，从第一电极501和第二电极503二者获得光。在这种情况下，设置与第一电极501接触的光传送膜和与第二电极503接触的光传送膜。
(实施例3)
图12A和12B示出了根据本发明的发光器件的使用方式。图12A是用作电视接收机的方式，由图11A到11D中所示的模块形成显示屏303。即将图11A到11D中所示的模块放置在壳体301中，扬声器304、操作开关305等设置为其它附加设备。另外，图12B为用作可安装于汽车等的音频设备，显示该设备的操作状态等的显示屏342由图11A到11D中所示的模块形成。即将图11A到11D中所示的模块放置在壳体341中，操作开关343和344等设置为其它附加设备。
(实施例4)
在本实施例的有源矩阵型发光器件中，在每个像素中设置：发光元件、用于控制视频信号输入到像素的晶体管(开关晶体管)、和用于控制提供到发光元件的电流值的晶体管(驱动晶体管)。
图13示出当开关晶体管1300为n沟道型、驱动晶体管1301为p沟道型、从发光元件1302发射的光从第一电极1303侧取出时的有源矩阵型发光器件的像素部分的横截面图。开关晶体管1300和驱动晶体管1301为顶栅型。
开关晶体管1300和驱动晶体管1301覆盖有层间绝缘膜1304。光传送膜1305形成在层间绝缘膜1304上，发光元件1302形成在光传送膜1305上。第一电极1303、电致发光层1306和第二电极1307依次层叠在发光元件1302中。
层间绝缘膜1304能够通过使用有机树脂膜、无机绝缘膜或者由使用硅氧烷基材料作为初始材料形成的包括Si-O-Si键的绝缘膜(此后称为硅氧烷基绝缘膜)形成。在硅氧烷基绝缘膜中，除氢以外在取代基中可包括氟、烷基、或芳烃的至少一种。称为低介电常数的材料(低k材料)可用于层间绝缘膜1304。
光传送膜1305为包括氮和硅的绝缘膜，例如，氮化硅、氮氧化硅等。可通过溅射法或CVD法形成氮的组分比为10原子％或更多、更优选为25原子％或更多的光传送膜1305。当在光传送膜1305中包括氮和氧时，使氮的组分比高于氧的组分比。
导电透明氧化物材料和氧化硅用于第一电极1303。可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、添加镓的氧化锌(GZO)等用于导电透明氧化物材料。
另外，第二电极1307由反射或屏蔽光的材料形成，并形成具有反射或屏蔽光的膜厚，且能够由具有低的功函数的金属、合金、导电化合物、及其混合物等形成。具体地，除了如Li或Cs的碱金属、如Mg、Ca或Sr的碱土金属以及包括它们的合金(Mg:Ag，Al:Li，Mg:In等)以及其化合物(CaF2或CaN)以外，也能使用如Yb或Er的稀土金属。另外，当设置电子注入层时，能够使用如Al的其它导电层。
电致发光层1306包括单层或多个层。当它包括多个层时，根据载体传输性能，这些层可以分为空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等。当电致发光层1306包括除发光层以外的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层中的任何一个时，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层依次层叠在第一电极1303上。每层的界线并不总是明确的，有时包括每层的材料是部分混合的；因此，分界面是不清楚的。有机基材料和无机基材料可用于每层。高分子量、中分子量和低分子量材料的任何一种可用作有机基材料。中分子量材料对应于低聚物，其结构单元的重复数量(聚合度)大约从2到20。空穴注入层和空穴传输层之间的区别并不总是明确的，在空穴传输性能(空穴移动性)是特别重要的性能方面，这些层是相同的。
在图13中所示的像素的情况下，从发光元件1302发射的光能够从第一电极1303的一侧取出，如点轮廓箭头所示。
根据上述结构，即使当本发明的发光器件具有和常规发光器件相同的孔径比时，与使用常规发光器件的情况相比，本发明也可以提高取出效率。结果，可以获得高的外部量子效率。
本实施例示出了开关晶体管1300为n沟道型的例子；然而，开关晶体管1300可以为p沟道型。另外，本实施例示出了驱动晶体管1301为p沟道型的例子；然而，驱动晶体管1301可以为n沟道型。
(实施例5)
图14示出当开关晶体管1400为n沟道型、驱动晶体管1401为p沟道型、从发光元件1402发射的光从第一电极1403侧取出时有源矩阵型发光器件的像素部分的横截面图。开关晶体管1400和驱动晶体管1401为倒排列型(底栅型)。
开关晶体管1400和驱动晶体管1401覆盖有层间绝缘膜1404。光传送膜1405形成在基板1408上，发光元件1402形成在光传送膜1405上。第一电极1403、电致发光层1406和第二电极1407依次层叠在发光元件1402中。
层间绝缘膜1404能够通过使用有机树脂膜、无机绝缘膜或者由使用硅氧烷基材料作为初始材料形成的包括Si-O-Si键的绝缘膜(此后称为硅氧烷基绝缘膜)形成。在硅氧烷基绝缘膜中，除氢以外在取代基中可包括氟、烷基、或芳烃的至少一种。称为低介电常数材料(低k材料)的材料可用于层间绝缘膜1404。
光传送膜1405为包括氮和硅的绝缘膜，例如，氮化硅、氮氧化硅等。可通过溅射法或CVD法形成氮的组分比为10原子％或更多、更优选为25原子％或更多的光传送膜1405。当在光传送膜1405中包括氮和氧时，使氮的组分比高于氧的组分比。不同于顶栅型，因为光传送膜1405也作为栅绝缘膜，所以光传送膜和栅绝缘膜能够在同一步骤中形成。
导电透明氧化物材料和氧化硅用于第一电极1403。可以使用氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)、添加镓的氧化锌(GZO)等用于导电透明氧化物材料。
另外，第二电极1407由反射或屏蔽光的材料形成，并形成为反射或屏蔽光的膜厚，且能够由具有低的功函数的金属、合金、导电化合物及其混合物等形成。具体地，除了如Li或Cs的碱金属、如Mg、Ca或Sr的碱土金属以及包括它们的合金(Mg:Ag，Al:Li，Mg:In等)及其化合物(CaF2或CaN)以外，也能使用如Yb或Er的稀土金属。而且，当设置电子注入层时，能够使用如Al的其它导电层。
电致发光层1406包括单层或多个层。当它包括多个层时，根据载体传输性能，这些层可以分为空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等。当电致发光层1406包括除发光层以外的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层中的任何一个时，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层依次层叠在第一电极1403上。每层的界线并不总是明确的，有时包括每层的材料是部分混合的；因此，分界面是不清楚的。有机基材料和无机基材料可用于每层。高分子量、中分子量和低分子量材料的任何一种可用作有机基材料。中分子量对应于低聚物，其结构单元的重复数量(聚合度)大约从2到20。空穴注入层和空穴传输层之间的区别并不总是明确的，在空穴传输性能(空穴移动性)是特别重要的性能方面，这些层是相同的。
在图14中所示像素的情况下，从发光元件1402发射的光能够从第一电极1403的一侧取出，如点轮廓箭头所示。
根据上述结构，即使当本发明的发光器件具有和常规发光器件具有相同的孔径比时，与使用常规发光器件的情况相比，本发明也可以提高取出效率。结果，可以获得高的外部量子效率。
本实施例示出了开关晶体管1400为n沟道型的例子；然而，开关晶体管1400可以为p沟道型。另外，本实施例示出了驱动晶体管1401为p沟道型的例子；然而，驱动晶体管1401可以为n沟道型。
(实施例6)
本实施例示出实施例2中具体元件结构的例子。
在图11A中，由导电透明氧化物材料和氧化硅形成的第一电极501、电致发光层502和其为阴极的第二电极503在光传送膜507上依次层叠。
包括氮和硅、例如氮化硅和氮氧化硅的绝缘膜用于光传送膜507，ITSO用于第一电极501。另外，在电致发光层502中依次层叠形成为空穴注入层的CuPc(铜酞菁)、形成为空穴传输层的α-NPD、形成为发光层的Alq3:DMQd(DMQd:喹吖酮衍生物)、形成为电子传输层的Alq3、以及形成为电子注入层的LiF。
在图11D中，电致发光层502、由导电透明氧化物材料和氧化硅形成的第二电极503、和光传送膜507在其为阴极的第一电极501上依次层叠。
在电致发光层502中依次层叠形成为电子注入层的LiF、形成为电子传输层的Alq3、形成为发光层的Alq3:DMQd、形成为空穴传输层的α-NPD、以及形成为空穴注入层的CuPc。另外，ITSO用于第二电极503，包括氮和硅、例如氮化硅和氮氧化硅的绝缘膜用于光传送膜507。
导电透明氧化物材料和氧化硅用于阳极，形成包括氮和硅，例如氮化硅和氮氧化硅的绝缘膜使之与电极接触。因此，即使当本发明的发光器件具有和常规发光器件具有相同的孔径比时，与使用常规发光器件的情况相比，本发明也可以提高取出效率。结果，可以获得高的外部量子效率。
另一方面，图11B和11C为通常用于阳极材料的ITSO用于阴极的例子。
在图11B中，电致发光层502、由导电透明氧化物材料和氧化硅形成的第二电极503和光传送膜507在其为阳极的第一电极501上依次层叠。
在电致发光层502中依次层叠形成为空穴注入层的CuPc、形成为空穴传输层的α-NPD、形成为发光层的Alq3:DMQd、形成为电子传输层的Alq3、以及形成为电子注入层的BzOS:Li(BzOS:苯并唑衍生物)。另外，ITSO用于第二电极503，包括氮和硅，例如氮化硅和氮氧化硅的绝缘膜用于光传送膜507。
另外，在图11C中，由导电透明氧化物材料和氧化硅形成的第一电极501、电致发光层502和其为阳极的第二电极503在光传送膜507上依次层叠。
包括氮和硅、例如氮化硅和氮氧化硅的绝缘膜用于光传送膜507，ITSO用于第一电极501。另外，在电致发光层502中依次层叠形成为电子注入层的BzOS:Li、形成为电子传输层的Alq3、形成为发光层的Alq3:DMQd、形成为空穴传输层的α-NPD、以及形成为空穴注入层的CuPc。
ITSO通常用于阳极材料。当阳极材料用作图11B和11C中的阴极时，电子注入层可以与其为阴极材料的Li等混合。
根据上述结构，即使当本发明的发光器件具有和常规发光器件具有相同的孔径比，与使用常规发光器件的情况相比，本发明也可以提高取出效率，即使采用导电透明氧化物材料和氧化硅用于阴极材料也正如这些材料用于阳极的情况一样。结果，可以获得高的外部量子效率。
注意，每层的界线并不总是明确的，有时包括每层的材料是部分混合的；因此，分界面是不清楚的。另外，电极材料和用于发光层的材料不限于上述混合物。
本申请是基于2003年10月21日向日本专利局提交的日本专利申请系列号2003-361287，其内容在此引证作参考。
虽然本发明已经参照附图通过实施例进行了充分描述，但是可以理解在不脱离此后限定的本发明的范围的各种变化和修改，它们应该被解释为包括在其中。

Claims (67)

1.一种发光器件，包括：
绝缘膜，
与绝缘膜接触并在绝缘膜上形成的第一电极，
形成在第一电极上的电致发光层、以及
形成在电致发光层上并与第一电极重叠的第二电极，
其中绝缘膜包括氮和硅，以及
其中第一电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
2.一种发光器件，包括：
在绝缘表面上形成的第一电极，
在第一电极上形成的电致发光层，
在电致发光层上形成并与第一电极重叠的第二电极，
与第二电极接触形成的绝缘膜，
其中绝缘膜包括氮和硅，以及
其中第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
3.一种发光器件，包括：
绝缘膜，
与绝缘膜接触并形成在绝缘膜上的多个第一电极，
形成在多个第一电极上的电致发光层，以及
与多个第一电极交叉并平行形成在电致发光层上的多个第二电极，
其中绝缘膜包括氮和硅，以及
其中第一电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
4.一种发光器件，包括：
在绝缘表面上平行形成的多个第一电极，
在多个第一电极上形成的电致发光层，
与多个第一电极相交并在电致发光层上形成的多个第二电极，以及
与多个第二电极接触形成的绝缘膜，
其中绝缘膜包括氮和硅，以及
其中第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
5.根据权利要求1的发光器件，其中绝缘膜进一步包括氧，且氮的组分比高于氧的组分比。
6.根据权利要求2的发光器件，其中绝缘膜进一步包括氧，且氮的组分比高于氧的组分比。
7.根据权利要求3的发光器件，其中绝缘膜进一步包括氧，且氮的组分比高于氧的组分比。
8.根据权利要求4的发光器件，其中绝缘膜进一步包括氧，且氮的组分比高于氧的组分比。
9.一种发光器件，包括：
第一绝缘膜，
形成在第一绝缘膜上的多个第一电极，
形成在多个第一电极上的电致发光层，
与多个第一电极交叉并形成在电致发光层上的多个第二电极，以及
与多个第二电极接触形成的第二绝缘膜，
其中第二绝缘膜包括氮和硅，以及
其中第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
10.根据权利要求9的发光器件，其中第一绝缘膜或第二绝缘膜进一步包括氧，且氮的组分比高于氧的组分比。
11.一种发光器件，包括：
层间绝缘膜，
形成在层间绝缘膜上的绝缘膜，
与绝缘膜接触并形成在绝缘膜上的多个第一电极，
形成在多个第一电极上的电致发光层，
与多个第一电极交叉并形成在电致发光层上的多个第二电极，
其中绝缘膜包括氮和硅，第一电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
12.根据权利要求11的发光器件，其中绝缘膜进一步包括氧，且氮的组分比高于氧的组分比。
13.一种发光器件，包括：
层间绝缘膜，
形成在层间绝缘膜上的第一绝缘膜，
与第一绝缘膜接触并形成在第一绝缘膜上的多个第一电极，
形成在多个第一电极上的电致发光层，
与多个第一电极交叉并形成在电致发光层上的多个第二电极，以及
与多个第二电极接触形成的第二绝缘膜，
其中第二绝缘膜包括氮和硅，以及
其中第二电极包括导电透明氧化物材料和氧化硅。
14.根据权利要求1 3的发光器件，其中第一绝缘膜或第二绝缘膜进一步包括氧，且氮的组分比高于氧的组分比。
15.根据权利要求11的发光器件，其中通过使用硅氧烷基材料或通过使用丙烯酸形成层间绝缘膜。
16.根据权利要求12的发光器件，其中通过使用硅氧烷基材料或通过使用丙烯酸形成层间绝缘膜。
17.根据权利要求13的发光器件，其中通过使用硅氧烷基材料或通过使用丙烯酸形成层间绝缘膜。
18.根据权利要求14的发光器件，其中通过使用硅氧烷基材料或通过使用丙烯酸形成层间绝缘膜。
19.根据权利要求1的发光器件，其中氮的组分比为10原子％或更多。
20.根据权利要求2的发光器件，其中氮的组分比为10原子％或更多。
21.根据权利要求3的发光器件，其中氮的组分比为10原子％或更多。
22.根据权利要求4的发光器件，其中氮的组分比为10原子％或更多。
23.根据权利要求9的发光器件，其中氮的组分比为10原子％或更多。
24.根据权利要求11的发光器件，其中氮的组分比为10原子％或更多。
25.根据权利要求13的发光器件，其中氮的组分比为10原子％或更多。
26.根据权利要求1的发光器件，其中氮的组分比为25原子％或更多。
27.根据权利要求2的发光器件，其中氮的组分比为25原子％或更多。
28.根据权利要求3的发光器件，其中氮的组分比为25原子％或更多。
29.根据权利要求4的发光器件，其中氮的组分比为25原子％或更多。
30.根据权利要求9的发光器件，其中氮的组分比为25原子％或更多。
31.根据权利要求11的发光器件，其中氮的组分比为25原子％或更多。
32.根据权利要求13的发光器件，其中氮的组分比为25原子％或更多。
33.根据权利要求1的发光器件，其中导电透明氧化物材料包括从添加镓的氧化锌、氧化铟锡、氧化锌、或氧化铟锌构成的组中选择的至少一种。
34.根据权利要求2的发光器件，其中导电透明氧化物材料包括从添加镓的氧化锌、氧化铟锡、氧化锌、或氧化铟锌构成的组中选择的至少一种。
35.根据权利要求3的发光器件，其中导电透明氧化物材料包括从添加镓的氧化锌、氧化铟锡、氧化锌、或氧化铟锌构成的组中选择的至少一种。
36.根据权利要求4的发光器件，其中导电透明氧化物材料包括从添加镓的氧化锌、氧化铟锡、氧化锌、或氧化铟锌构成的组中选择的至少一种。
37.根据权利要求9的发光器件，其中导电透明氧化物材料包括从添加镓的氧化锌、氧化铟锡、氧化锌、或氧化铟锌构成的组中选择的至少一种。
38.根据权利要求11的发光器件，其中导电透明氧化物材料包括从添加镓的氧化锌、氧化铟锡、氧化锌、或氧化铟锌构成的组中选择的至少一种。
39.根据权利要求13的发光器件，其中导电透明氧化物材料包括从添加镓的氧化锌、氧化铟锡、氧化锌、或氧化铟锌构成的组中选择的至少一种。
40.根据权利要求1的发光器件，其中第一电极与包括在电致发光层中的空穴注入层或空穴传输层接触。
41.根据权利要求2的发光器件，其中第一电极与包括在电致发光层中的空穴注入层或空穴传输层接触。
42.根据权利要求3的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的空穴注入层或空穴传输层接触。
43.根据权利要求4的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的空穴注入层或空穴传输层接触。
44.根据权利要求9的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的空穴注入层或空穴传输层接触。
45.根据权利要求11的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的空穴注入层或空穴传输层接触。
46.根据权利要求13的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的空穴注入层或空穴传输层接触。
47.根据权利要求1的发光器件，其中第一电极与包括在电致发光层中的电子注入层或电子传输层接触。
48.根据权利要求2的发光器件，其中第一电极与包括在电致发光层中的电子注入层或电子传输层接触。
49.根据权利要求3的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的电子注入层或电子传输层接触。
50.根据权利要求4的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的电子注入层或电子传输层接触。
51.根据权利要求9的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的电子注入层或电子传输层接触。
52.根据权利要求11的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的电子注入层或电子传输层接触。
53.根据权利要求13的发光器件，其中至少一个第一电极与包括在电致发光层中的电子注入层或电子传输层接触。
54.根据权利要求1的发光器件，其中发光器件包括在电子设备中。
55.根据权利要求2的发光器件，其中发光器件包括在电子设备中。
56.根据权利要求3的发光器件，其中发光器件包括在电子设备中。
57.根据权利要求4的发光器件，其中发光器件包括在电子设备中。
58.根据权利要求9的发光器件，其中发光器件包括在电子设备中。
59.根据权利要求11的发光器件，其中发光器件包括在电子设备中。
60.根据权利要求13的发光器件，其中发光器件包括在电子设备中。
61.根据权利要求54的发光器件，其中电子设备为电视接收机或音频设备。
62.根据权利要求55的发光器件，其中电子设备为电视接收机或音频设备。
63.根据权利要求56的发光器件，其中电子设备为电视接收机或音频设备。
64.根据权利要求57的发光器件，其中电子设备为电视接收机或音频设备。
65.根据权利要求58的发光器件，其中电子设备为电视接收机或音频设备。
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