專利名稱：有機(jī)電致發(fā)光元件和包括有機(jī)電致發(fā)光元件的顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光元件(以下，稱為“有機(jī)EL元件”)和包括有機(jī)電致發(fā)光元件的顯示器。
背景技術(shù)：
有機(jī)EL元件均包括層疊的布置于基板側(cè)的下電極、包含發(fā)射層的有機(jī)化合物膜和上電極。有機(jī)EL元件的發(fā)光效率需要得到提高。因而，已提供了光從其中形成薄膜晶體管的基板的相反側(cè)(上電極側(cè))出射(emerge)的頂發(fā)射型有機(jī)EL元件。并且，已提供了如下這樣的有機(jī)EL元件，其中，包含于有機(jī)EL元件中的兩個電極由金屬構(gòu)成，并且由于金屬的高反射率通過利用增加兩個電極之間的光強(qiáng)度的光學(xué)干涉來提高發(fā)光效率。有機(jī)EL元件對于水敏感，由此由被配置為防止水滲透的保護(hù)層覆蓋。PTL 1公開了在有機(jī)EL元件上的通過化學(xué)氣相沉積(CVD)形成的硅氮化物所構(gòu)成的保護(hù)層。引文列表專利文獻(xiàn)PTL 1 日本專利公開 No. 64-41192

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題但是，對于利用光學(xué)干涉的頂發(fā)射型有機(jī)EL元件，已發(fā)現(xiàn)通過作為高能量成膜方法的濺射方法或等離子體增強(qiáng)CVD方法形成保護(hù)層明顯地使有機(jī)EL元件的壽命性能劣化。 其原因如下在上述的有機(jī)EL元件中，上電極由具有20nm或更小的厚度的薄金屬膜形成。 因此，在保護(hù)層的形成期間施加的高能量被傳送到布置于電極之間的有機(jī)化合物膜，由此使有機(jī)EL元件受損。并且，從發(fā)射層到上電極的各層典型地以小的厚度形成，使得由于利用光學(xué)干涉，發(fā)射層中的發(fā)射點(diǎn)與上電極之間的光學(xué)距離被設(shè)為發(fā)射波長的約1/4。因此， 對于發(fā)射層的損害成為問題。問題的解決方案根據(jù)本發(fā)明的各方面，一種有機(jī)電致發(fā)光元件包括第一電極；包含多個層的有機(jī)化合物膜，這些層包含發(fā)射層；第二電極；保護(hù)層；以及在第二電極和保護(hù)層之間通過蒸鍍方法形成的緩沖層，從發(fā)射層發(fā)射的光從第二電極側(cè)出射，其中，第二電極由具有5nm 20nm的厚度的金屬膜形成，發(fā)射層的與第一電極相鄰的表面和第二電極與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離為55nm 90nm，并且，保護(hù)層通過濺射方法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法形成。本發(fā)明的有利效果本發(fā)明的各方面通過減少來自在保護(hù)層的形成期間施加的高能量的損害，提供了具有令人滿意的壽命性能的有機(jī)EL元件。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的有機(jī)EL元件的截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的有機(jī)EL元件的截面圖。圖3A和圖;3B是根據(jù)本發(fā)明的其它方面的有機(jī)EL元件的截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的各方面的顯示器。
具體實(shí)施例方式以下將參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL元件的實(shí)施例。圖1所示的頂發(fā)射型有機(jī)EL元件包括在基板1上依次層疊的第一電極2，包含空穴傳輸層3、發(fā)射層4、 電子傳輸層5和電子注入層6的有機(jī)化合物膜，第二電極7，緩沖層8和無機(jī)保護(hù)層9。通過有機(jī)EL元件的通電從兩個電極注入的空穴和電子在發(fā)射層4中復(fù)合以產(chǎn)生能量。有機(jī) EL元件通過利用該能量發(fā)射光。在根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL元件中，光從與基板相反的第二電極側(cè)出射。根據(jù)本發(fā)明的各方面的頂發(fā)射型有機(jī)EL元件具有光腔(optical cavity)結(jié)構(gòu)。 具體地，使用以下兩種相長光學(xué)干涉。一種是如下這樣的光學(xué)干涉，其中，第一電極2和第二電極7中的每一個具有金屬層，并且在發(fā)射層4中產(chǎn)生的光在第一電極的反射面與第二電極7的反射面之間反射，由此增強(qiáng)反射的光。與該腔結(jié)構(gòu)有關(guān)的包含相位偏移量的參數(shù)之間的關(guān)系被表達(dá)為表達(dá)式1 2D/λ + ( φ 1+φ 2)/2 π =N表達(dá)式 1這里，D代表第一電極2的反射面與第二電極7的反射面之間的光學(xué)距離，λ代表從有機(jī)EL元件發(fā)射的光的光譜中的最大峰值波長，Φ 1代表第一電極2的反射面處的相位偏移量，Φ 2代表第二電極7的反射面處的相位偏移量，并且N代表自然數(shù)。通常，第一電極2的反射面處的相位偏移量Φ 1和第二電極7的反射面處的相位偏移量Φ2中的每一個為π。因此，在第一電極2的反射面與第二電極7的反射面之間的光學(xué)距離被設(shè)為最大峰值波長λ的約1/2的整數(shù)倍的情況下，獲得被配置為增強(qiáng)在發(fā)射層 4中產(chǎn)生的光的腔結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致發(fā)光效率的提高。發(fā)射藍(lán)光的有機(jī)EL元件具有400nm 480nm的最大峰值波長λ。發(fā)射綠光的有機(jī)EL元件具有500nm 580nm的最大峰值波長 λ。發(fā)射紅光的有機(jī)EL元件具有600nm 730nm的最大峰值波長λ。另一種是如下這樣的相長光學(xué)干涉，其中從發(fā)射層4中的發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的光和從第一電極2的反射面反射的光被增強(qiáng)。與光學(xué)干涉有關(guān)的包含相位偏移量的參數(shù)之間的關(guān)系被表達(dá)為表達(dá)式2 2L/ λ + Φ 1/2 π =M表達(dá)式 2這里，L代表第一電極2的反射面與發(fā)射層4中的發(fā)射點(diǎn)之間的光學(xué)距離，λ代表出射的光的最大峰值波長，Φ 1代表第一電極2的反射面處的相位偏移量，并且M代表自然數(shù)。如上所述，第一電極2的反射面處的相位偏移量Φ 1為π。因此，在第一電極2的反射面與發(fā)射層4的發(fā)射點(diǎn)之間的光學(xué)距離為最大峰值波長λ的約1/4的奇數(shù)倍的情況下，從發(fā)射層4中的發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的光和從第一電極2的反射面反射的光得到增強(qiáng)。這導(dǎo)致發(fā)光效率的提高。
在具有滿足表達(dá)式1和2的腔結(jié)構(gòu)的有機(jī)EL元件中，發(fā)射點(diǎn)與第二電極7的反射面之間的光學(xué)距離為最大峰值波長λ的約1/4的奇數(shù)倍。一般地，較厚的有機(jī)化合物膜導(dǎo)致較高的驅(qū)動電壓。因此，發(fā)射點(diǎn)與第二電極7的反射面之間的光學(xué)距離被設(shè)為最大峰值波長λ的約1/4。有機(jī)化合物膜具有約1. 8的折射率。因此，根據(jù)各發(fā)射顏色，發(fā)射層4的發(fā)射點(diǎn)與第二電極7的反射面(第二電極7與有機(jī)化合物膜之間的界面)之間的距離為約 55nm 約90nm。發(fā)射點(diǎn)被定義為發(fā)射強(qiáng)度分布中的最高發(fā)射強(qiáng)度的點(diǎn)，并且，根據(jù)發(fā)射層的材料和電荷傳輸層的材料，位于發(fā)射層的一個表面上或發(fā)射層的中間。對于具有腔結(jié)構(gòu)的有機(jī)EL元件，發(fā)射層4的與第一電極相鄰的表面和第二電極7的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離常常為55nm 90nm。該距離可響應(yīng)具有不同的發(fā)射顏色的有機(jī)EL元件而不同。對于發(fā)射藍(lán)光的有機(jī)EL元件，該距離為55nm 66nm。對于發(fā)射綠光的有機(jī)EL元件，該距離為69nm 80nm。對于發(fā)射紅光的有機(jī)EL元件，該距離為83nm 90nm。發(fā)射藍(lán)光的有機(jī)EL元件具有短的在發(fā)射層4的與第一電極相鄰的表面和第二電極7的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離；由此，可僅在發(fā)射藍(lán)光的有機(jī)EL元件中設(shè)置緩沖層。對于實(shí)際的有機(jī)EL元件，考慮到例如作為與從正面出射的光的效率的折衷的視角特性，該距離不必完全與上述的厚度一致。光學(xué)距離D或L可從滿足表達(dá)式1或2的值偏移約士 λ/8。S卩，在光學(xué)距離D和L分別滿足表達(dá)式1'和2'的情況下，由表達(dá)式代表的光學(xué)干涉是相長光學(xué)干涉(4Ν-2 ( Φ 1+ Φ 2) / π -1) λ /8 < D < (4Ν—2 ( Φ 1+Φ 2) / π+1) λ/8表達(dá)式1 ‘
(4Μ-2 ΦΙ/ji-I) λ/8 < L < (4Μ—2 Φ 1/π +1) λ /8表達(dá)式2'在滿足表達(dá)式1的光學(xué)距離D的值和滿足表達(dá)式2的光學(xué)距離L的值分別由Da 和La表示的情況下，光學(xué)距離D可以為(Da-λ/16) (Da+λ/16)，并且，光學(xué)距離L可以為(La-λ /16) (La+λ /16)。以下將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL元件的部件?；?可由玻璃或塑料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL元件是光從有機(jī)EL 元件的基板1相鄰側(cè)的相反側(cè)出射的頂發(fā)射型有機(jī)EL元件。因此，基板1可具有低的透光率或高的透光率。第一電極2可由例如金、鉬、銀、鋁、鉻、鎂或它們的合金構(gòu)成的單層形成。作為替代方案，第一電極2可由這些層層疊的疊層膜形成。特別地，可以使用由具有比其它金屬高的導(dǎo)電率和反射率的銀或銀合金構(gòu)成的薄膜。第一電極2可具有50nm 300nm的厚度。對于第一電極2，第一電極2與有機(jī)化合物膜之間的界面用作第一電極2的反射面。作為替代方案，第一電極2可具有在前述的用作反射層的金屬層上層疊由例如ITO構(gòu)成的透明導(dǎo)電氧化物層的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，反射層與透明導(dǎo)電氧化物層之間的界面用作反射面?？昭▊鬏攲?在來自第一電極2的空穴注入以及空穴傳輸中起作用。并且，根據(jù)需要，可以在第一電極2與空穴傳輸層之間形成由例如銅酞菁或釩氧化物構(gòu)成的空穴注入層。具有注入和傳輸空穴的能力的低分子量材料或聚合物的例子包括但不限于三苯基二胺衍生物、噁二唑衍生物、嚇啉衍生物、芪衍生物、聚乙烯基咔唑和聚噻吩。根據(jù)需要，可以在空穴傳輸層與發(fā)射層之間形成具有小的最低未占分子軌道(LUMO)的能量的絕對值的電子阻擋層?？昭▊鬏攲?可具有IOnm 300nm的厚度。發(fā)射層4可適當(dāng)?shù)赜扇魏我阎陌l(fā)光材料構(gòu)成。發(fā)光材料可以是單獨(dú)地自身用作發(fā)射層的材料，或者可以是用作包含宿主材料、發(fā)射摻雜劑和電荷傳輸摻雜劑等的混合層的材料。發(fā)射層4可具有IOnm 40nm的厚度。電子傳輸層5可由例如鋁喹啉絡(luò)合物或鄰二氮雜菲化合物的已知材料構(gòu)成。根據(jù)需要，可以在發(fā)射層與電子傳輸層之間形成具有大的最高占有分子軌道(HOMO)的能量的絕對值的空穴阻擋層。電子傳輸層5可具有IOnm 40nm的厚度。電子注入層6可由堿金屬、堿土金屬、堿金屬化合物或堿土金屬化合物所構(gòu)成的薄膜形成，該薄膜具有0. 5nm Inm的厚度。例如，可以使用鋰氟化物(LiF)、鉀氟化物(KF) 或鎂氧化物(MgO)。作為替代方案，電子注入層6可由包含用作施主(電子施予)摻雜劑的金屬或金屬化合物的有機(jī)化合物所構(gòu)成的層形成。為了提高電子注入的效率，可以使用具有低功函數(shù)的金屬或其化合物作為摻雜劑。具有低功函數(shù)的金屬的例子包含堿金屬、堿土金屬和稀土金屬?？梢允褂脡A金屬化合物，原因是它在空氣中的操作是相對容易的。例如， 可以使用銫化合物作為堿金屬化合物。碳酸銫在空氣中是穩(wěn)定的，并且容易操作。在這種情況下，即使厚度增加，驅(qū)動電壓的增加仍被抑制?？梢允褂镁哂袀鬏旊娮拥哪芰Φ牟牧献鳛橛糜陔娮幼⑷雽拥挠袡C(jī)化合物?？梢允褂美玟X喹啉絡(luò)合物或鄰二氮雜菲化合物的已知的材料。在由包含施主(電子施予)摻雜劑的有機(jī)化合物構(gòu)成的電子注入層的情況下，即使厚度增加，驅(qū)動電壓的增加仍被抑制。電子注入層6可具有IOnm 40nm的厚度。第二電極7可由例如金、鉬、銀、鋁、鉻、鎂或它們的合金所構(gòu)成的薄膜形成。特別地，可以使用由具有比其它金屬高的導(dǎo)電率和反射率的銀或銀合金構(gòu)成的薄膜。第二電極 7可具有5nm 20nm的厚度。如果第二電極7具有小于5nm的厚度，那么腔結(jié)構(gòu)不具有足夠的反射率(在380nm 780nm的可見范圍中10%或更大的反射率)。如果第二電極7具有20nm或更大的厚度，那么在藍(lán)色波長范圍GOOnm 480nm)中不能獲得40%或更大的透射率。并且，可通過利用濺射方法形成的薄金屬膜構(gòu)成具有5nm 20nm的厚度的第二電極7。根據(jù)本發(fā)明的各方面，只有第二電極7確保陰極的連續(xù)性。但是，在通過蒸鍍方法形成具有5nm 20nm的厚度的薄金屬膜的情況下，難以將該薄金屬膜形成為沿基板1的面內(nèi)方向的連續(xù)膜，使得膜在諸如接觸孔的凹凸部分被不利地中斷。這需要嚴(yán)格控制薄金屬膜的制造工藝。相反，對于通過濺射方法形成的情況，容易形成連續(xù)膜。發(fā)明人的研究結(jié)果表明，對于具有5nm 20nm的厚度的薄膜，在短的時間執(zhí)行濺射方法，使得濺射方法對于有機(jī)化合物膜的損害是可忽略的。并且，形成為連續(xù)膜的第二電極7可減少在下文描述的無機(jī)保護(hù)層9的形成期間的對有機(jī)化合物膜的損害。緩沖層8可由對于有機(jī)EL元件的發(fā)射顏色基本上透明的蒸鍍膜形成。透明膜的使用導(dǎo)致由于其光學(xué)吸收導(dǎo)致的損失減少。將在后面詳細(xì)描述緩沖層的結(jié)構(gòu)和效果。術(shù)語 “透明膜”表示該透明膜在從有機(jī)EL元件發(fā)射的光的光譜中的最大峰值波長處具有50%或更大的透光率。保護(hù)層9可由例如硅氮化物(SiN)、硅氧氮化物(SiNOx)、硅氧化物(SiO2)、氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(In2O3-SiO)構(gòu)成。保護(hù)層9可通過濺射方法或等離子體增強(qiáng)CVD方法形成為致密的防潮膜。保護(hù)層9的形成導(dǎo)致了其中下層的緩沖層和有機(jī)化合物膜不太可能因水而劣化的高度可靠的有機(jī)EL元件。并且，為了實(shí)現(xiàn)作為保護(hù)層的性能，保護(hù)層9可具有IOOnm 5000nm的厚度。保護(hù)層9上的一部分可具有各種密封結(jié)構(gòu)中的任一個，并且不被特別限制。例如， 在形成保護(hù)層9之后，在保護(hù)層9上存在雜質(zhì)的情況下，可以形成具有10 μ m 30 μ m的厚度的由熱固性樹脂構(gòu)成的覆蓋層。并且，為了防止水滲入覆蓋層中，可以在其上面形成另一保護(hù)層。該密封結(jié)構(gòu)具有即使存在雜質(zhì)也不受損的良好的密封性能。在這種情況下，位于覆蓋層下面的保護(hù)層9還用于消除由于熱固性樹脂導(dǎo)致的應(yīng)力，并且在印刷處理期間保護(hù)有機(jī)化合物膜。作為密封結(jié)構(gòu)的另一例子，在形成保護(hù)層9之后，可以在氮?dú)鈿夥障略谑痔紫渲型ㄟ^具有干燥劑的玻璃帽執(zhí)行密封。以下將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的各方面的緩沖層8的結(jié)構(gòu)和效果。對于具有腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射型有機(jī)EL元件，第二電極7具有小的厚度。并且，如上所述，發(fā)射層4的與第一電極2相鄰的表面和第二電極7的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離短至60nm 90nm。 因此，在通過濺射方法或等離子體增強(qiáng)CVD方法在有機(jī)EL元件上形成保護(hù)層9的情況下， 可發(fā)生來自濺射方法或等離子體增強(qiáng)CVD方法的明顯損害。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在形成保護(hù)層9之前形成緩沖層8時，緩沖層8具有明顯的抗損害層的效果。發(fā)明人已進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并且發(fā)現(xiàn)緩沖層的以下的典型的效果在25mA/cm2下發(fā)射光的情況下，亮度降低 1. 5%的劣化時間得到改善，并且發(fā)現(xiàn)它為不形成緩沖層的情況的1. 2 4. 0倍。在根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL元件中，緩沖層8不脫離，并且，有機(jī)EL元件在緩沖層的材料的選擇上具有很大的靈活性。其原因在于，在緩沖層8上形成根據(jù)本發(fā)明的各方面的保護(hù)層9。保護(hù)層9不僅防止由于水導(dǎo)致的有機(jī)EL元件的劣化，而且防止由于吸潮導(dǎo)致的緩沖層8的脫離。例如，即使對于緩沖層8使用對于濺射方法具有優(yōu)異的抗性但很容易吸潮的材料，也由于防潮保護(hù)層9的存在而抑制層的脫離。這在緩沖層8的材料選擇上提供了相當(dāng)大的靈活性。通過蒸鍍方法形成緩沖層8。由于與濺射方法和等離子體增強(qiáng)CVD方法不同，蒸鍍粒子的入射能量低并且下層膜(有機(jī)化合物膜)不暴露于等離子體，因此該方法不太可能損害該下層膜。作為根據(jù)本發(fā)明的各方面的緩沖層8，難以使用用于已知的覆蓋層等的熱固性樹脂和光固化樹脂。這些樹脂可導(dǎo)致由于在固化期間施加的熱或光造成的有機(jī)化合物膜的劣化和由于在固化期間產(chǎn)生的應(yīng)力造成的膜的脫離的問題。并且，可存在在涂敷處理中單體或溶劑通過第二電極7滲入有機(jī)化合物膜中的問題。并且，可存在在非真空處理中有機(jī)化合物膜污染和劣化的問題。緩沖層8可由有機(jī)化合物或無機(jī)化合物構(gòu)成。在根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL 元件中，僅通過第二電極7向有機(jī)EL元件饋送電流；由此，緩沖層8可具有任何的導(dǎo)電性和任何的厚度。在考慮到對于濺射方法的抗性，緩沖層8具有30nm或更大的厚度并優(yōu)選具有 60nm或更大的厚度的情況下，獲得穩(wěn)定的壽命性能。為了減少制造時間，緩沖層8可具有 150nm或更小的厚度。根據(jù)本發(fā)明的各方面的緩沖層8的厚度d可滿足表達(dá)式3或表達(dá)式3'。在這種情況下，通過第二電極7并從緩沖層8與保護(hù)層9之間的界面反射的光與從第二電極7的反射面反射的光同相，由此增強(qiáng)根據(jù)本發(fā)明的各方面的腔結(jié)構(gòu)的效果。
2nd/ λ + φ /2 π = m表達(dá)式 3(4m-2 Φ/ji-I) λ/(8η) < d < (4m_2 Φ/ji+I) λ/(8η)表達(dá)式 3'這里，λ代表從有機(jī)EL元件發(fā)射的光的光譜中的最大峰值波長，η代表在最大峰值波長λ的緩沖層8的折射率，Φ代表從緩沖層8與保護(hù)層9之間的界面反射已從發(fā)射層發(fā)射的光時的相位偏移量，并且m代表自然數(shù)。表達(dá)式3'表示厚度d為(1-λ/8) (1+λ /8)，這里，1代表滿足表達(dá)式3的光學(xué)距離(=nd)。滿足表達(dá)式3'的厚度d也增強(qiáng)根據(jù)本發(fā)明的各方面的腔結(jié)構(gòu)的效果。作為用于緩沖層8的有機(jī)化合物，例如，可以使用與用于有機(jī)化合物膜中的各層的材料(空穴傳輸材料、發(fā)光材料和電子傳輸材料等)中的任一種相同的材料。在這種情況下，不增加材料的類型的數(shù)量，由此降低成本。作為用于緩沖層8的無機(jī)化合物，例如，可以使用鋰氟化物(LiF)或鎂氟化物 (MgF2)。鋰氟化物和鎂氟化物均具有比有機(jī)化合物材料(具有約1. 8的折射率)低的折射率(約1. 4)。由此，緩沖層8與保護(hù)層9之間的關(guān)于折射率的大的差值可能增加緩沖層8 和保護(hù)層9之間的界面處的反射率，由此增強(qiáng)上述的腔結(jié)構(gòu)的效果。緩沖層8與保護(hù)層9 之間的關(guān)于折射率的差值可以為0. 5或更大。緩沖層8可具有包含兩個或更多個子層的疊層結(jié)構(gòu)。在這種情況下，緩沖層8可具有層疊由有機(jī)化合物構(gòu)成的子層的疊層結(jié)構(gòu)、由無機(jī)化合物構(gòu)成的子層的疊層結(jié)構(gòu)、或?qū)盈B由有機(jī)化合物(例如，電子傳輸材料)構(gòu)成的子層和由無機(jī)化合物(例如，鋰氟化物) 構(gòu)成的子層的疊層結(jié)構(gòu)。作為包含于緩沖層中的子層中的一個，由例如鋰氟化物構(gòu)成的低折射率子層可提高由鋰氟化物構(gòu)成的子層與另一子層之間的界面處的反射率。在多個子層中的每一個的厚度d滿足表達(dá)式3或表達(dá)式3'的情況下，腔結(jié)構(gòu)的效果得到增強(qiáng)。在根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL元件中，緩沖層8和保護(hù)層9的總光學(xué)距離可以為最大峰值波長λ的約1/4的奇數(shù)倍。即，表達(dá)式3中的nd被設(shè)為(nldl+n2d2)，這里， dl表示緩沖層8的總厚度，nl表示緩沖層的平均折射率，d2表示保護(hù)層9的厚度，并且n2 表示保護(hù)層9的折射率。使得緩沖層8的厚度和保護(hù)層9的厚度滿足表達(dá)式3。該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng)根據(jù)本發(fā)明的各方面的腔結(jié)構(gòu)的效果。在最大峰值波長λ的約1/4的奇數(shù)倍的值由D3表示的情況下，緩沖層8和保護(hù)層9的總光學(xué)距離可以為φ3-λ/8) φ3+λ/8)。 依賴于密封結(jié)構(gòu)例如另一保護(hù)層9、樹脂和氮?dú)鈿夥盏?，為了增加保護(hù)層9與在保護(hù)層9上形成的層之間的界面處的反射率，在保護(hù)層9上形成的層可具有與保護(hù)層9大大不同的折射率。在本實(shí)施例中，已經(jīng)描述了基板1上的第一電極2用作正電極的結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明不限于本實(shí)施例。例如，可在基板1上依次層疊第一電極(負(fù)電極)、電子注入層、發(fā)射層、空穴傳輸層、第二電極(正電極)、緩沖層和保護(hù)層。圖4是包含多個有機(jī)EL元件(即，發(fā)射藍(lán)光的有機(jī)EL元件、發(fā)射綠光的有機(jī)EL 元件和發(fā)射紅光的有機(jī)EL元件)的顯示器的截面圖。發(fā)射有色光束的有機(jī)EL元件中的每一個可由根據(jù)本發(fā)明的各方面的有機(jī)EL元件形成。有機(jī)EL元件中的每一個包含在基板1 上依次層疊的第一電極2、由包含發(fā)射層的多個層形成的有機(jī)化合物膜30、第二電極7、緩沖層8和保護(hù)層9。并且，在有機(jī)EL元件之間形成分隔部件20。緩沖層8可具有對于有機(jī) EL元件中的每一個獨(dú)特的厚度。例如，緩沖層8可具有使得滿足表達(dá)式3或表達(dá)式3'的厚度。作為替代方案，可以形成如下這樣的緩沖層8，該緩沖層8具有使得具有最低發(fā)光效率的有機(jī)EL元件的發(fā)光效率提高的厚度并且共用于各有機(jī)EL元件。在后一種情況下，具體地，緩沖層8具有使得藍(lán)光發(fā)射有機(jī)EL元件的最大峰值波長λ滿足表達(dá)式3或表達(dá)式 3'的厚度。該結(jié)構(gòu)使得不再需要通過對于各顏色構(gòu)圖以形成緩沖層8，由此導(dǎo)致了處理的簡化?？蓪τ陔娨曄到y(tǒng)、個人計(jì)算機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、蜂窩式電話等使用該顯示器。例子 1通過以下描述的方法制造圖1所示的有機(jī)EL元件。在用作支撐的玻璃基板1上通過濺射方法形成具有IOOnm的厚度的鋁合金(AlNd)膜。然后，通過濺射方法形成具有70nm 的厚度的ITO膜，從而形成具有疊層結(jié)構(gòu)的第一電極2。形成具有Iym的高度和40°的錐角的由聚酰亞胺構(gòu)成的分隔部件(未示出)。通過丙酮并然后通過異丙醇(IPA)使基板經(jīng)受超聲清洗?；迦缓笤贗PA中被煮沸并然后干燥?；?的表面經(jīng)受UV/臭氧清洗。銅酞菁被沉積以形成具有50nm的厚度的空穴傳輸層3。Alq3和DTBVi通過蒸鍍方法被共沉積(以95 5的重量比)，以形成具有30nm的厚度的發(fā)射層4。紅菲咯啉化合物在發(fā)射層4上沉積以形成具有20nm的厚度的電子傳輸層5。紅菲咯啉化合物和碳酸銫通過蒸鍍方法被共沉積，以便得到的層具有為按重量計(jì)算8. 3%的銫濃度，從而形成具有15nm 的厚度的電子注入層6。在電子注入層6上通過熱蒸鍍方法沉積銀(Ag)以形成具有16nm 的厚度的第二電極7。發(fā)射層4的與第一電極2相鄰的表面和第二電極7的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離被設(shè)為65nm。在第二電極7上通過熱蒸鍍方法沉積與用于電子傳輸層5的材料相同的材料，以形成具有30nm的厚度的緩沖層8。在緩沖層8上通過CVD沉積SiN以形成具有3 μ m的厚度的保護(hù)層。根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件被以25mA/cm2驅(qū)動以發(fā)光。然后，檢查亮度降低1. 5% 的劣化時間。結(jié)果表示，劣化時間得到改善，并且發(fā)現(xiàn)它為不在根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件中形成緩沖層8的有機(jī)EL元件的劣化時間的約2. 5倍。在得到的有機(jī)EL元件中，沒有觀察到暗斑和歸因于水的膜的脫離，由此，提高壽命性能。例子2在與例子1相同的條件下直到形成電子注入層6的步驟執(zhí)行相同的處理之后，根據(jù)以下的過程制造根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件。圖2是根據(jù)例子2的有機(jī)EL元件的截面圖。在電子注入層6上通過濺射方法沉積銀(Ag)，以形成具有12nm的厚度的第二電極 7。在第二電極7上沉積與用于電子傳輸層5的材料相同的材料，以形成具有45nm的厚度的緩沖層8。在緩沖層8上通過濺射方法沉積氧化銦鋅以形成具有30nm的厚度的保護(hù)層。在氮?dú)鈿夥障略谑痔紫渲型ㄟ^包含干燥劑的玻璃帽40覆蓋整個有機(jī)EL元件。注意，在最大峰值波長λ ( = 460nm)的約1/4的奇數(shù)倍的值由D3表示的情況下，緩沖層8和保護(hù)層9 的總光學(xué)距離為(D3- λ /8) (D3+ λ /8)。本結(jié)構(gòu)中的發(fā)光效率得到提高，并且發(fā)現(xiàn)它為緩沖層8和保護(hù)層9的總光學(xué)距離處于上述的 3-λ/8)到(D3+X/8)的范圍外的結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率的1.2倍。
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根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件被以25mA/cm2驅(qū)動以發(fā)光。然后，檢查亮度降低1. 5% 的劣化時間。結(jié)果表明，劣化時間得到改善，并且，發(fā)現(xiàn)它為不在根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件中形成緩沖層8的有機(jī)EL元件的劣化時間的約3倍。在得到的有機(jī)EL元件中，沒有觀察到暗斑和歸因于水的膜的脫離，由此，提高壽命性能。在本例子中，第二電極由具有小至12nm的厚度的薄金屬膜形成。但是，第二電極通過濺射方法形成，并由此為連續(xù)膜。因此，能夠建立在諸如分離膜和接觸孔的凹凸部分處沒有中斷的高度可靠的導(dǎo)電性。例子3在與例子2相同的條件下直到形成緩沖層8的步驟執(zhí)行相同的處理之后，根據(jù)以下的過程制造根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件。圖3A是根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件的截面圖。在緩沖層8上通過CVD沉積SiN，以形成具有150nm的厚度的第一保護(hù)層91。在其上面施加熱固性樹脂并使其固化以形成具有30 μ m的厚度的覆蓋層10。在覆蓋層10上通過CVD沉積SiN，以形成具有1 μ m的厚度的第二保護(hù)層92。根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件被以25mA/cm2驅(qū)動以發(fā)光。亮度降低1. 5%的劣化時間得到改善，并且，發(fā)現(xiàn)它為不在根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件中形成緩沖層8的有機(jī)EL元件的劣化時間的約3. 2倍。在得到的有機(jī)EL元件中，沒有觀察到暗斑和歸因于水的膜的脫離，由此，提高壽命性能。例子 4在與例子2相同的條件下直到形成第二電極7的步驟執(zhí)行相同的處理之后，根據(jù)以下的過程制造根據(jù)例子4的有機(jī)EL元件。圖3A是根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件的截面圖。在第二電極7上沉積鋰氟化物以形成具有SOnm的厚度的緩沖層8。在緩沖層8上通過CVD沉積SiN，以形成具有IlOnm的厚度的第一保護(hù)層91。形成具有30 μ m的厚度的由熱固性樹脂構(gòu)成的覆蓋層10。在覆蓋層10上通過CVD沉積SiN， 以形成具有1 μ m的厚度的第二保護(hù)層92。在本例子中，緩沖層8的厚度滿足表達(dá)式3'。從緩沖層8與第一保護(hù)層91之間的界面反射的光與從第二電極7反射的光同相，由此進(jìn)一步增強(qiáng)腔結(jié)構(gòu)的效果。在根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件的緩沖層8由紅菲咯啉化合物(折射率為1.8)而不是由鋰氟化物(折射率為1. 4)構(gòu)成的情況下，由SiN(折射率為2. 0)構(gòu)成的第一保護(hù)層91與緩沖層8之間的關(guān)于折射率的差值減小。由此，在該結(jié)構(gòu)中，效率降低到0. 9倍。在本例子中，通過緩沖層減少來自用于通過CVD形成SiN的處理的損害，由此實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的壽命性能。具體地，根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件被以25mA/cm2驅(qū)動以發(fā)光。亮度降低 1. 5%的劣化時間得到改善，并且，發(fā)現(xiàn)它為不在根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件中形成緩沖層8 的有機(jī)EL元件的劣化時間的約3. 6倍。例子 5在本例子中，除了緩沖層的結(jié)構(gòu)不同以外，如例子4那樣制造有機(jī)EL元件。具體地，與用于電子注入層的材料相同的材料在第二電極7上被沉積，以形成具有70nm的厚度的緩沖子層81。鋰氟化物在緩沖子層81上被沉積以形成具有77nm的厚度的緩沖子層82，緩沖子層81和緩沖子層82包含于緩沖層8中。圖;3B是根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件的截面圖。在本例子中，緩沖子層81和緩沖子層82具有不同的折射率。其間的關(guān)于折射率的差值導(dǎo)致緩沖層中的反射率的增加。并且，各緩沖層的厚度滿足表達(dá)式3'。從緩沖層 8與第一保護(hù)層91之間的界面反射的光與從第二電極反射的光同相，由此進(jìn)一步增強(qiáng)腔結(jié)構(gòu)的效果。發(fā)光效率得到提高，并且，發(fā)現(xiàn)它為不在根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件中形成緩沖子層81的有機(jī)EL元件的發(fā)光效率的1. 2倍。在本例子中，通過緩沖層減少來自用于通過CVD形成SiN的處理的損害，由此實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的壽命性能。具體地，根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件被以25mA/cm2驅(qū)動以發(fā)光。亮度降低1.5%的劣化時間得到改善，并且，發(fā)現(xiàn)它為不在根據(jù)本例子的有機(jī)EL元件中形成緩沖子層81和緩沖子層82的有機(jī)EL元件的劣化時間的約4. 0倍。雖然已參照示例性實(shí)施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有的這樣的變更方式、等同的結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求在2009年11月04日提交的日本專利申請No. 2009-253076和在2010 年9月四日提交的日本專利申請No. 2010-219483的權(quán)益，在此通過引用并入它們的全部
內(nèi)容。
附圖標(biāo)記
2第一電極
4發(fā)射層
7第二電極
8緩沖層
9保護(hù)層
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，包括 第一電極；包含多個層的有機(jī)化合物膜，該多個層包含 發(fā)射層； 第二電極； 保護(hù)層；以及在第二電極和保護(hù)層之間通過蒸鍍方法形成的緩沖層，從發(fā)射層發(fā)射的光從第二電極側(cè)出射，其中，第二電極由具有5nm 20nm的厚度的金屬膜形成，發(fā)射層的與第一電極相鄰的表面和第二電極的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離為55nm 90nm，并且，保護(hù)層通過濺射方法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，緩沖層具有60nm或更大的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，緩沖層的厚度d滿足下式 (4m-2 Φ/ji-I) λ/(8η) < d < (4m_2 Φ/ji+I) λ/(8n)這里，λ代表從有機(jī)電致發(fā)光元件發(fā)射的光的光譜中的最大峰值波長，η代表在最大峰值波長λ的緩沖層的折射率，Φ代表已從發(fā)射層發(fā)射的光被從緩沖層與保護(hù)層之間的界面反射時的相位偏移量，并且m代表自然數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，緩沖層包含多個子層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，緩沖層包括與包含于有機(jī)化合物膜中的所述多個層中所包含的材料中的任一種相同的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，緩沖層包含鋰氟化物或鎂氟化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，保護(hù)層具有IOOnm 5000nm的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，第二電極通過濺射方法形成以具有 5nm 20nm的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，緩沖層與保護(hù)層之間的關(guān)于折射率的差值為0.5或更大。
10.一種顯示器，包括 藍(lán)光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件； 綠光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件；和紅光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件，其中，藍(lán)光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件、綠光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件和紅光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件中的每一個是根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)電致發(fā)光元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的顯示器，其中，各藍(lán)光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件、綠光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件和紅光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件的緩沖層被一體化地布置并具有相同的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的顯示器，其中，在藍(lán)光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件中，發(fā)射層的與第一電極相鄰的表面和第二電極的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離為55nm 64nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的顯示器，其中，在綠光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件中，發(fā)射層的與第一電極相鄰的表面和第二電極的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離為69nm 80nm，并且，在紅光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件中，發(fā)射層的與第一電極相鄰的表面和第二電極的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離為83nm 90nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的顯示器，其中， 緩沖層的厚度d滿足下式(4m-2 φ / π -1) λ B/ (8η) < d < (4m_2 φ / π +1) λ Β/ (8η)這里，λ Β 代表從藍(lán)光發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光元件發(fā)射的光的光譜中的最大峰值波長，η代表在最大峰值波長緩沖層的折射率，Φ代表已從發(fā)射層發(fā)射的光被從緩沖層與保護(hù)層之間的界面反射時的相位偏移量，并且m代表自然數(shù)。
15.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，包括 第一電極；包含多個層的有機(jī)化合物膜，該多個層包含發(fā)射層； 第二電極； 保護(hù)層；和在第二電極與保護(hù)層之間通過蒸鍍方法形成的緩沖層，從發(fā)射層發(fā)射的光從第二電極側(cè)出射，其中，第二電極由具有5nm 20nm的厚度的金屬膜形成，并且， 保護(hù)層通過濺射方法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法形成。
全文摘要
有機(jī)電致發(fā)光元件包括第一電極；包含多個層的有機(jī)化合物膜，該多個層包含發(fā)射層；第二電極；保護(hù)層；以及在第二電極和保護(hù)層之間通過蒸鍍方法形成的緩沖層，從發(fā)射層發(fā)射的光從第二電極側(cè)出射，其中，第二電極由具有5nm～20nm的厚度的金屬膜形成，發(fā)射層的與第一電極相鄰的表面和第二電極的與有機(jī)化合物膜相鄰的表面之間的距離為55nm～90nm，并且，保護(hù)層通過濺射方法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法形成。
文檔編號H01L51/50GK102598865SQ20108004900
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者松田陽次郎, 梶本典史, 水野信貴 申請人:佳能株式會社