发光元件、具备该发光元件的发光装置及其制造方法

专利名称：发光元件、具备该发光元件的发光装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电致发光显示装置中使用的发光元件、具备该发 光元件的发光装置及其制造方法，尤其涉及一种可以大幅度改善光的取出 效率的发光元件、具备该发光元件的发光装置及其制造方法。
背景技术：
有机电致发光(EL)显示装置具有薄型、宽视角、低电力消耗、出 色的动画显示特性等特色，被期待作为下一代图像显示装置。有机EL发 光元件(以下记载为发光元件)被用于这样的有机EL显示装置，可以通 过在两个电极之间具有至少一个发光层，向电极间施加电压，来使发光层 发光，显示图像。以往，通常通过玻璃基板上依次成膜作为阳极的透明电极例如ITO (铟锡氧化物)、由有机物构成的电荷输送层或发光层、最后由A1等金属 构成的阴极，来制作从底部发光的底部发光(bottom emission)结构的发 光元件。近年来，逐渐变成使用将具有高功函数的金属用在阳极、从上部发光 的顶部发光结构的发光元件。与像素电路限制发光部的面积的底部发光结 构的发光元件不同，在顶部发光结构的发光元件中，有扩大发光部的优点。 在顶部发光结构的发光元件中，阴极使用LiF/Al/Ag (非专利文献1)、 Ca/Mg (非专利文献2)、 LiF/MgAg等半透明电极。在这样的发光元件中，在发光层发出的光入射到其他膜时，如果以某 个角度以上入射，则在发光层与其他膜厚之间的界面发生全反射。所以， 只能利用发出的光的一部分。近年来，提出了为了通过光的取出效率而在 折射率低的半透明电极的外侧设置折射率高的"表层"的发光元件(非专 利文献1， 2)。
顶部发光结构的发光元件中的表层的效果如非专利文献2所示。在非 专利文献2中，在将Ir (ppy) 3 (fac—三一 (2—苯基吡啶酸(匕U^于 一卜)铟)用作发光材料的发光元件中，没有表层的情况下，电流效率为 38cd/A，但在将ZnSe (膜厚60nm)用作表层的发光元件中，为64cd/A、 约1.7倍的效率。另外，在非专利文献2中，显示半透明电极与表层的透过率的极大点 和效率的极大点未必一致，显示光的取出效率的最大点取决于干涉效果。非专利文献1:应用物理学(Applied Physics Letters),美国，2001 年，第78巻，544 — 546页非专利文献2:应用物理学(Applied Physics Letters),美国，2003 年，第82巻，466—468页提出了使用精细度高的金属掩模(metal mask)形成表层，但存在热 引起的变形导致对位准确度变差的问题。即，在非专利文献2中使用的 ZnSe的熔点高达IIO(TC以上，不能用精细度高的掩模在正确的位置蒸镀。 无机物多时，蒸镀温度高，不适于使用精细度高的掩模，也有可能给发光 元件本身带来损伤。进而，在利用溅射法的成膜中，由于给发光元件带来 损伤，所以不能使用将无机物作为构成材料的表层。在非专利文献l中，作为调节折射率的表层，使用三一 (8—羟基喹 啉酸(午夕U于一卜))铝(Alq3)，但Alq3已知为显示出发出绿光的有机 EL材料，如图8所示，在蓝色发光元件中使用的450nm附近具有弱吸收。 此外，图8是表示使用Alq3的表层中的波长与折射率及消光系数之间的 关系的曲线图。图中，实线表示折射率，虚线表示消光系数。所以，在蓝 色发光元件中，还存在色纯度降低和光的取出效率也降低的问题。发明内容本发明正是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种具备作 为表层材料由能够以不太高的温度稳定成膜而且在蓝、绿及红各自的波长 区域不具有吸收的材料构成的表层的发光元件、具备该发光元件的发光装 置及其制造方法。为了解决上述课题、实现目的，在本发明的发光元件中，其特征在于，
具备第一电极；有机层，其配置于该第一电极的上方，包含发光层而构 成；第二电极，其配置于该有机层上，使所述发光层的光透过；覆盖 (capping)层，其配置于该第二电极上，由折射率大于所述第二电极的 构成材料的材料构成，构成所述表层的材料含有选自由三芳基胺衍生物、 昨唑衍生物、苯并咪唑衍生物及三唑衍生物构成的组中的至少一种。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，构成所述表层的材料包 含能带隙(band gap)为3.2eV以上的材料。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，构成所述表层的材料包 含三苯胺衍生物。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，构成所述表层的材料包 含选自4， 4，—双[N— (3—甲基苯基)一N—苯基氨基]联苯(TPD) 、 4， 4，， 4"—三[(3—甲基苯基)苯基氨基]三苯胺(m—MTDATA) 、 1， 3， 5 —三[N， N—双(2—甲基苯基)—氨基]一苯(o—MTDAB) 、 1， 3， 5 —三[N， N—双(3 —甲基苯基) 一氨基]—苯(m—MTDAB) 、 1， 3， 5 —三[N， N—双(4一甲基苯基) 一氨基]—苯(p—MTDAB)及4， 4，一 双[N， N—双(3 —甲基苯基) 一氨基]一二苯基甲烷(BPPM)构成的组 中的至少一种。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，构成所述表层的材料构 成所述表层的材料包含选自4， 4'一二咔唑基一1， 1，一联苯(CBP) 、 4， 4，， 4"一三(N—味唑)三苯胺(TCTA) 、 2， 2，， 2，，— (1， 3， 5 —苯 三基(benzenetriyl))三—[1 一苯基—1H—苯并咪唑](TPBI)及3— (4 一联苯基)一4一苯基一5 —叔丁基苯基一l， 2， 4一三唑(TAZ)构成的 组中的至少一种。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，所述表层的厚度在 30nm 120nm的范围。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，所述表层的折射率至少 在透过该表层的光的波长为380nm 780nm的范围内为1.75以上。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，所述表层的消光系数至 少在透过该表层的光的波长为380nm 780nm的范围内为0.12以下。另外，在本发明的发光装置中，其特征在于，具备多个所述发光元件， 该多个发光元件至少分类为第一发光元件、以与该第一发光元件不同的色 发光的第二发光元件、以与所述第一及第二发光元件不同的色发光的第三 发光元件，所述第一至第三发光元件的所述表层的膜厚互不相同。另外，在本发明的发光装置中，其特征在于，所述第一至第三发光元 件的所述表层由彼此同质的材料构成。另外，在本发明的发光装置中，其特征在于，所述第一发光元件以红 色发光、所述第二发光元件以绿色发光、所述第三发光元件以蓝色发光， 所述第一发光元件的所述表层的膜厚dR、所述第二发光元件的所述表层 的膜厚dc3及所述第三发光元件的所述表层的膜厚dB满足d^dc^dB的关系 式。另外，在本发明的发光装置的制造方法中，其特征在于，其是所述发 光装置的制造方法，通过包含如下所述的工序，形成所述第一至第三发光 元件的所述表层，即通过在对应所述第一及第二发光元件的所述第二电 极上层叠所述表层的构成材料，分别在对应所述第一发光元件的所述第二 电极上形成中间层，在对应所述第二发光元件的所述第二电极上形成所述 表层的工序；通过在对应所述第一发光元件的所述中间层上及对应所述第 三发光元件的所述第二电极上分别层叠所述表层的构成材料，分别在对应 所述第一及第三发光元件的所述第二电极上形成所述表层的工序。另外，在本发明的发光装置的制造方法中，其特征在于，对应所述第 二及所述第三发光元件的所述表层的厚度之和与对应所述第一发光元件 的所述表层的厚度大致相等。另外，在本发明的发光装置的制造方法中，其特征在于，所述发光装 置在基板上具有多个第一至第三发光元件，所述第一至第三发光元件分别 具备第一电极；有机层，其配置于该第一电极的上方，包含发光层而构 成；第二电极，其配置于该有机层上，使所述发光层的光透过；表层，其 配置于该第二电极上，由折射率大于所述第二电极的构成材料、且能带隙 为3.2eV以上的材料构成，通过包含如下所述的工序，形成所述第一至第 三发光元件的所述表层，即通过在对应所述第一及第二发光元件的所述 第二电极上层叠所述表层的构成材料，分别在对应所述第一发光元件的所 述第二电极上形成中间层，在对应所述第二发光元件的所述第二电极上形
成所述表层的工序；通过在对应所述第一发光元件的所述中间层上及对应 所述第三发光元件的所述第二电极上分别层叠所述表层的构成材料，分别 在对应所述第二及第三发光元件的所述第二电极上形成所述表层的工序。 另外，在本发明的制造方法中，其特征在于，对应所述第二及所述第 三发光元件的所述表层的厚度之和与对应所述第一发光元件的所述表层 的厚度大致相等。另外，在本发明的发光装置的制造方法中，其特征在于，所述第一发 光元件以红色发光，所述第二发光元件以蓝色及绿色中的任意一种色发 光，所述第三发光元件以蓝色及绿色中的不同于第二发光元件的色发光。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，具有多个发光元件，所 述发光元件具备第一电极；有机层，其配置于该第一电极的上方，包含 发光层而构成；第二电极，其配置于该有机层上，使所述发光层的光透过; 表层，其配置于该第二电极上，由折射率大于所述第二电极的构成材料、 且能带隙为3.2eV以上的材料构成，该多个发光元件至少分类为以红色发 光的第一发光元件、以绿色发光的第二发光元件、以蓝色发光的第三发光 元件，所述第一发光元件的所述表层的膜厚dR、所述第二发光元件的所述表层的膜厚dc及所述第三发光元件的所述表层的膜厚dB互不相同。另外，在本发明的发光元件中，其特征在于，所述第一发光元件的所述表层的膜厚dR、所述第二发光元件的所述表层的膜厚d(3及所述第三发光元件的所述表层的膜厚dB满足dR>dc>dB的关系式。利用本发明，由于具有设置于透明或半透明电极的外侧、折射率高于 半透明电极的表层，所以可以得到能够大幅度地提高光的取出效率的发光 元件。另外，通过在表层中使用三芳基胺衍生物或咔唑衍生物等，可以以 50(TC以下的温度成膜，所以不会给发光元件带来损伤，另外可以用高准 确度掩模最优化各色的光取出效率，同时还可以优选适用于全彩显示器， 可以显示出色纯度良好、鲜明且明亮的图像。另外，利用本发明中的发光装置，通过利用相对多个发光元件而言为 同质的材料形成表层，可以减低表层的成膜工序中需要的劳力、时间、成 本，可以有助于提高发光装置的生产率或降低成本。进而，通过对应红色、 蓝色、绿色的不同波长设定表层的膜厚，可以进一步提高对应各色的发光 元件的光的取出效率。另外，利用本发明的发光装置的制造方法，在第一至第三发光元件中 的表层的材质相同而膜厚不同的'隐况下，与用其他工序形成各表层的情况 相比，可以简化成膜工序，可以有助于提高发光装置的生产率。


图1是表示本发明的实施方式中的发光元件的结构的概略截面图。图2是表示使用CBP的表层中的波长与折射率及消光系数之间的关系的曲线图。图3是表示本发明的实施方式中的发光装置的概略侧截面图。 图4是说明本发明的实施方式中的发光装置的制造方法的概略侧截 面图。图5是说明本发明的实施方式中的发光装置的制造方法的概略侧截 面图。图6是说明本发明的实施方式中的发光装置的制造方法的概略侧截面图。图7是表示实施例中的表层的厚度与光的取出效率之间的关系的曲 线图。图8是表示以往技术中的使用Alq3的表层中的波长与折射率及消光 系数之间的关系的曲线图。图中，l一发光元件，10 —玻璃基板，ll一阳极(第一电极)，12 —空 穴输送层，13 —发光层，14一电子输送层，15、 15A 15C —半透明阴极 (第二电极)，16、 16A 16C—表层，17 —第一层、中间层，18 —第二层， 19A、 19B —蒸镀掩模，20 —第一发光元件，30 —第二发光元件，40—第 三发光元件，50 —发光装置。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明中的发光元件、具备给发光元件的发光装置 及其制造方法的实施方式及实施例进行详细说明。其中，本发明不被以下 的实施方式及实施例所限定。 [发光元件]首先，对本发明中的发光元件进行说明。图1是表示本发明的实施方 式中的发光元件的结构的概略侧截面图。其中，在各图中，相同符号表示相同或相当部分。在图1中，发光元件1是一种顶部发光(top emission) 结构的发光元件，在基板IO例如玻璃基板IO上依次层叠由金属构成的作 为第一电极的阳极11、空穴输送层12、发光层13、电子输送层14、作为 第二电极的半透明阴极15及表层16而成。发光元件1由于是顶部发光(top emission)结构，所以玻璃基板10 也可以不是透明的。空穴输送层12起到向发光层13输送来自阳极11的 空穴的作用，电子输送层14起到向发光层13输送来自半透明阴极15的 电子的作用。在发光层13中，利用来自空穴输送层12中的空穴与来自电 子输送层14的电子发生复合，发光层13中的有机材料的电子状态被激发 成单激发状态或三重激发态，在从这些激发状态恢复到稳定的基态时，分 别产生荧光或磷光。表层16由可以以不太高的温度稳定地成膜而且在蓝色、绿色及红色 的各色波长区域不具有吸收的材料构成。对于构成表层16的材料见后述。如上所述的阳极11、空穴输送层12、发光层13、电子输送层14及 半透明阴极15中的膜厚总计为200nm 600nm左右。另外，表层16的膜 厚例如优选为30nm 120nm。表层为上述膜厚的范围时，可以得到良好 的光取出效率。此外，表层16的膜厚可以对应发光元件中使用的发光材 料的种类、表层16以外的发光元件的厚度等适当变更。另外，作为半透 明阴极15的例子，包含Ca/Mg、 MgAg、 MgAl、 ITO、 IZO等。从保证膜的致密性或良好的阶梯覆盖率(step coverage)的观点出发， 要层叠的各层的成膜的成膜手法可以使用CVD (Chemical Vapor Deposition,化学汽相淀积)法等化学手法。另外，除了CVD法以外，还 可以适用例如真空蒸镀法等。进而，还可以适用加热蒸镀法、喷墨法或凹 板印刷等。此外，在图1中，对顶部发光结构的发光元件1进行了说明，但本发 明不被其所限定，也同样可以适用底部发光结构的发光元件或从上部及底 部的两个方向发光的双重发光(dual emission)结构的发光元件。这些情
况下，位于从发光元件向外部取出光的方向的电极必需为透明或半透明。
另外，在图1中，表示将在阳极11和半透明阴极15之间夹持的层为 由空穴输送层12、发光层13、电子输送层14构成的3层结构的发光元件 上形成表层16的情况作为一例，但发光元件的结构不限于该3层结构， 也可以同样地使用采用了对应各条件而追加空穴注入层和电子注入层的5 层结构、4层结构或2层结构或者只有发光层的1层结构等各种结构的发 光元件。
构成表层16的材料的折射率优选大于邻接的电极的折射率。目卩，利 用表层16来提高发光元件1的光取出效率，而其效果由于在表层16与表 层16所接触的材料之间的界面的反射率大的一方的光干涉的效果大，所 以是有效的。所以，构成表层16的材料的折射率优选大于邻接的电极的 折射率，折射率更优选为1.5以上。
图2是表示使用后述的结构式(7)表示的CBP的表层中的波长与折 射率及消光系数之间的关系的曲线图。其中，在图中，实现表示折射率， 虚线表示消光系数。折射率为复因素折射率的实部的值，消光系数表示复 因素折射率的虚部的值。作为折射率及消光系数的测定方法，使用以往周 知的n&k法。从该图可知，即使在任意波长下，CBP的折射率均为1.75 左右以上。另外，在蓝色发光元件使用的450nm附近不发生消光。另外， 在其他波长也同样不发生消光，表层的消光系数至少在通过该表层的光的 波长380nm 780nm的范围内为0.12以下。因而，在蓝色、绿色、红色 各自波长区域不发生吸收，所以具备表层的发光元件可以优选用于全彩显示器等。
构成表层16的材料的能带隙优选为3.2eV以上。在此，能带隙的3.2eV 对应光的波长的约387nm， 3.1eV对应约400nm。因而，作为可见部的波 长的380nm 780nm的大致整个区域为透明的，所以构成表层16的材料 的能带隙优选为3.2eV以上。相反，如果能带隙不到3.2eV，则影响蓝色 的波长，故不优选。进一步详细说明，构成表层16的材料的能带隙越大，则跃迁能带隙 的电子引起的光吸收端向短波长侧移动。因而，材料的能带隙越大，则光 吸收端越脱离可见部，所以材料的光吸收变小，成为透明。构成能带隙13
16的材料，优选在可见部的大致整个区域为透明的，所以材料的能带隙 越大越好，能带隙只要在3.2eV以上，光吸收端就可以脱离可见部，所以 更优选。构成表层16的材料的能带隙可以通过测定材料的光吸收光谱的长波 长侧吸收端波长算出。作为构成表层16的材料，可以使用三芳基胺衍生物。作为三芳基胺 衍生物，例如可以举出用结构式(1)表示的4， 4'_双[N— (3—甲基苯 基)一N—苯基氨基]联苯(以下记载为"TPD")、用结构式(2)表示的 4， 4，， 4"—三[(3—甲基苯基)苯基氨基]三苯胺(以下记载为"m — MTDATA")、用结构式(3)表示的1， 3， 5—三[N， N—双(2—甲基苯 基)一氨基]—苯(以下记载为"o—MTDAB")、用结构式(4)表示的1， 3， 5 —三[N， N —双(3—甲基苯基) 一氨基]一苯(以下记载为"m — MTDAB")、用结构式(5)表示的1， 3， 5 —三[N， N—双(4一甲基苯基) 一氨基]一苯(以下记载为"p—MTDAB")及用结构式(6)表示的4， 4， —双[N， N—双(3—甲基苯基)一氨基]—二苯甲垸(以下记载为"BPPM") 等。这些材料可以单独或混合多种材料使用。[化l]<formula>formula see original document page 14</formula> [化2]<formula>formula see original document page 15</formula>[化3]<formula>formula see original document page 15</formula>[化4]<formula>formula see original document page 15</formula> [化5][化6]CH, H，G作为表层16，三苯胺衍生物也可以与三芳基衍生物同样地使用。 作为构成表层16的其他材料，可以使用咔唑衍生物。作为咔唑衍生 物，例如可以举出用结构式(7)表示的4， 4' —二昨唑基一l， l，一联苯 基(以下记载为"CBP")、用结构式(8)表示的4， 4，， 4"—三(N—咔 唑)三苯胺(以下记载为"TCTA")等。这些材料可以单独或混合多种材 料使用。 [化7]<formula>formula see original document page 17</formula>作为构成表层16的其他材料，可以使用苯并咪唑衍生物。作为苯并 咪唑衍生物，例如可以举出用结构式(9)表示的2， 2'， 2"— (1， 3， 5 一苯三基)三一[1一苯基一1H—苯并咪唑](以下记载为"TPBI")等。[化9]<formula>formula see original document page 17</formula>作为构成表层16的其他材料，可以使用三唑衍生物。作为三唑衍生物，例如可以举出用结构式(10)表示的3— (4一联苯基)一4一苯基一5 —叔丁基苯基一1， 2， 4一三唑(以下记载为"TAZ")等。 [化IO]
此外，作为能带隙为3.2eV以上的表层16的材料，包含TPD(3.2eV)、 m—MTDATA (3.2eV)、 TAZ (4.0eV)等。作为能带隙不到3.2eV的表层 16的材料，包含Alq3、 Almq3、 CuPc等。[发光装置]接着对本发明中的发光装置进行说明。图3是表示本发明的实施方式 中的发光装置的概略侧截面图。在图3中，发光装置50在同一基板10上 具备作为上述发光元件的第一发光元件20、第二发光元件30及第三发光 元件40。第一发光元件20、第二发光元件30及第三发光元件40分别具备作 为第一电极的阳极ll、空穴输送层12、发光层13、电子输送层14、作为 第二电极的半透明电极15A 15C及表层16A 16C，它们可以与在图1 中说明的发光元件1同样地依次层叠。第一发光元件20、第二发光元件30及第三发光元件40分别发出红 色光、绿色光及蓝色光，表层16A 16C可以由不同的材质的材料形成， 或者也可以由相同的材质的材料形成。表层16A 16C由相同的材质的材 料形成的情况下，可以减低表层16A 16C的成膜工序所需要的劳力、时 间、成本，可以有助于提高发光装置50的生产率或成本降低。表层16A 16C的膜厚可以相同或不同。特别是如果第一发光元件20 中的表层16A的膜厚设为dR、第二发光元件30中的表层16B的膜厚设为dc及第三发光元件的表层16C的膜厚设为dB时，优选满足dK〉doXiB的关系式。在红色、蓝色、绿色中，发光波长由于红最长、蓝最短，所以可以 通过对应这些发光波长设定表层16A 16C的膜厚，进一步提高对应各色 的第一发光元件20 第三发光元件40的光的取出效率。此外，表层的材料、膜厚或能带隙、折射率等上述发光元件的全部记 载，可以同样适用于发光装置50中的上述第一发光元件20、第二发光元 件30及第三发光元件40。另外，发光元件的个数不限于3个，可以进一 步在同一基板上形成更多的发光元件，或者也可以在不同的基板上形成。[发光装置的制造方法]接着，对本发明中的发光装置的制造方法进行说明。图4 图6是说 明本发明的实施方式中的发光装置的制造方法的概略侧截面图。其中，在
这些图中，为了容易理解说明，对从半透明阴极15A 15C到阳极11之 间的图示进行简化。在图4中，发M置50在同一基板10上具备第一发光元件20、第 二发光元件30及第三发光元件40。第一发光元件20、第二发光元件30 及第三发光元件40分别具备作为第一电极的阳极11、空穴输送层12、发 光层13、电子输送层14、作为第二电极的半透明电极15A 15C，它们可 以与在图1中说明的发光元件1同样地依次层叠。在利用同质的材料以不同的膜厚形成表层16A 16C的情况下，如图 5所示，首先，在第一发光元件20及第二发光元件30中的半透明阴极15A 及15B上，经由遮光板(shadow mask)等蒸镀掩模19A，利用掩模蒸镀 分别层叠表层的构成材料，以膜厚山形成由该构成材料构成的第一层17。 此时，在第一发光元件20中的半透明阴极15A上形成的由表层的构成材 料构成的第一层17在下一个工序中被进一步在上面层叠相同的材料，所 以可以说形成为表层的中间层17。另一方面，在第二发光元件30中的半 透明阴极15B上形成的由表层的构成材料构成的层成为表层16B本身。接着，如图6所示，在第一发光元件20中的中间层17上和第三发光 元件40中的半透明阴极15C上，分别经由蒸镀掩模19B，利用掩模蒸镀， 以膜厚d2形成由表层的构成材料构成的第二层18。此时，在第一发光元 件20中，利用中间层17和在其上形成的第二层18形成表层16A。另一 方面，在第三发光元件40中的半透明阴极15C上形成的第二层18成为 表层16C本身。第一发光元件20中的表层16A由于由表层17和在其上形成的表层 18构成，所以如果将表层16的A的膜厚设为dR，则成为4二d, + d2。艮卩， 第一发光元件20中的表层16A的膜厚与第二发光元件30中的表层16B 的膜厚d,和第三发光元件40中的表层16C的厚度d2之和大致相等。不过， 该膜厚之和根据表层的成膜条件等不同而有时不是严格地加算后的和，但 对于表层16A的膜厚&而言，在10%以内为允许范围。这样，用2个工序成膜膜厚不同的表层16A 16C，所以在第一发光 元件20 第三发光元件40中的表层16A 16C的材质相同而膜厚不同的 情况下，与用其他工序形成各表层16A 16C的情况相比，可以简化成膜
工序，可以有助于发光装置的生产率提高。此外，上述发光元件及发光装置中的记载也同样适用于基于图4 图6说明的发光装置的制造方法。 实施例以下基于实施例，进一步具体说明本发明。如下所述地制作本发明中 的红色的发光元件。首先，利用溅射法，在己在基板上成膜的膜厚100nm 的Ni阳极上，利用蒸镀法成膜作为空穴注入层的膜厚20nm的铜酞菁 (CuPc)。接着，利用蒸镀法，成膜作为空穴输送层的膜厚40nm的N， N' —二 (萘—1—酰基)一N， N，一二苯基—对二氨基联苯(NPB)。接着， 以双源蒸镀作为发光层的Al屮和4一 (二氰基亚甲基)一2 —叔丁基一6 —(1， 1， 7， 7—四甲基杜烯酰基(V2口IJ9儿，ljulolidyl) —9 —恩 镰基(工二儿，enyl)) —4H—吡喃(DCJTB)。 Alq3的膜厚为30nm，同 时蒸镀体积比率1 %的DCJTB 。进而，通过继续利用蒸镀法成膜作为电子输送层的膜厚40nm的Alq3 和作为阴极的膜厚12nrn的Ca和膜厚12nm的Mg。最后，在0nm 100nm 的范围内变更作为表层的CBP的膜厚，利用蒸镀法成膜。其中，在本实 施例中，对红的像素形成方法进行了叙述，但对于绿色和蓝色的像素而言， 尽管膜厚及材料不同，但利用相同的方法形成。对应红色、绿色、蓝色的 像素的形成，由于选择不同的位置形成，所以使在成膜位置具有开口部的 金属掩模精密地与基板对位，使金属掩模粘附于基板的成膜面侧，进行蒸 镀。对于以不同的表层膜厚制作的红色的发光元件，测定光的取出效率。 结果见图7所示。从图7可知，表层的膜厚为70nm的情况下，光取出效 率最高，成为没有表层的情况的1.9倍。表层的膜厚为50 90nm的情况 下，与没有表层的情况相比，光取出效率改善为1.6倍以上，表层的膜厚 为60nm 80nm的情况下，极大地改善为1.8倍以上。 产业上的可利用性如上所述，本发明中的发光元件、具备该发光元件的发光装置及其制 造方法具备由作为表层材料可以在不很高的温度下稳定地成膜而且在蓝 色、绿色及红色的各波长区域不具有吸收的材料构成的表层，可以适用于 全彩显示器，优选用于显示色纯度好、鲜明且明亮的图像的情况。
权利要求
1.一种发光元件，其特征在于，具备第一电极；有机层，其配置于该第一电极的上方，包含发光层而构成；第二电极，其配置于该有机层上，使所述发光层的光透过；表层，其配置于该第二电极上，由折射率大于所述第二电极的构成材料的材料构成，构成所述表层的材料含有选自由三芳基胺衍生物、咔唑衍生物、苯并咪唑衍生物及三唑衍生物构成的组中的至少一种。
2. 根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于， 构成所述表层的材料包含能带隙为3.2eV以上的材料。
3. 根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于， 构成所述表层的材料包含三苯胺衍生物。
4. 根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于， 构成所述表层的材料包含选自由4， 4'一双[N— (3—甲基苯基)一N一苯基氨基]联苯(TPD) 、 4， 4，， 4"一三[(3 —甲基苯基)苯基氨基] 三苯胺(m—MTDATA) 、 1， 3， 5 —三[N， N—双(2—甲基苯基) 一氨 基]—苯(0—MTDAB) 、 1， 3， 5 —三[N， N—双(3 —甲基苯基)—氨 基]—苯(m—MTDAB) 、 1， 3， 5—三[N， N—双(4—甲基苯基) 一氨 基]_苯(p—MTDAB)及4， 4，一双[N， N—双(3—甲基苯基)一氨基] 一二苯基甲垸(BPPM)构成的组中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于， 构成所述表层的材料包含选自由4， 4'一二昨唑基一1， l'一联苯(CBP) 、 4， 4，， 4，，—三(N—咔唑)三苯胺(TCTA) 、 2， 2，， 2，，— (1， 3， 5 —苯三基)三一[1一苯基一1H—苯并咪唑](TPBI)及3— (4一联苯基)一4一苯基一5 —叔丁基苯基一1， 2， 4一三唑(TAZ)构成的组中的至少一种。
6. 根据权利要求1 5中任意一项所述的发光元件，其特征在于， 所述表层的厚度在30nm 120nm的范围。
7. 根据权利要求1 6中任意一项所述的发光元件，其特征在于， 所述表层的折射率至少在透过该表层的光的波长为380nm 780nm的范围内为1.75以上。
8. 根据权利要求1 7中任意一项所述的发光元件，其特征在于， 所述表层的消光系数至少在通过该表层的光的波长为380nm 780nm的范围内为0.12以下。
9. 一种发光装置，其特征在于， 具备多个权利要求1 8中任意一项所述的发光元件， 该多个发光元件至少分类为第一发光元件、以与该第一发光元件不同的色发光的第二发光元件、以与所述第一及第二发光元件不同的色发光的 第三发光元件，所述第一至第三发光元件的所述表层的膜厚互不相同。
10. 根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于， 所述第一至第三发光元件的所述表层由彼此同质的材料构成。
11. 根据权利要求9或10所述的发光装置，其特征在于， 所述第一发光元件以红色发光、所述第二发光元件以绿色发光、所述第三发光元件以蓝色发光，所述第一发光元件的所述表层的膜厚dR、所 述第二发光元件的所述表层的膜厚&及所述第三发光元件的所述表层的 膜厚4满足dR>dc>dB的关系式。
12. —种发光装置的制造方法，其特征在于，其是权利要求10所述 的发光装置的制造方法，包含如下所述的工序，由此形成所述第一至第三发光元件的所述表 层，所述工序为通过在对应所述第一及第二发光元件的所述第二电极上层叠所述表 层的构成材料，分别在对应所述第一发光元件的所述第二电极上形成中间 层，在对应所述第二发光元件的所述第二电极上形成所述表层的工序；通过在对应所述第一发光元件的所述中间层上及对应所述第三发光 元件的所述第二电极上分别层叠所述表层的构成材料，分别在对应所述第 一及第三发光元件的所述第二电极上形成所述表层的工序。
13. 根据权利要求12所述的发光装置的制造方法，其特征在于， 对应所述第二及所述第三发光元件的所述表层的厚度之和与对应所 述第一发光元件的所述表层的厚度大致相等。
14. 一种发光装置的制造方法，其特征在于，所述发光装置在基板上具有多个第一至第三发光元件，所述第一至第三发光元件分别具备第一 电极；有机层，其配置于该第一电极的上方，包含发光层而构成；第二电 极，其配置于该有机层上，使所述发光层的光透过；表层，其配置于该第 二电极上，由折射率大于所述第二电极的构成材料、且能带隙为3.26￥以 上的材料构成，所述方法包含如下所述的工序，由此形成所述第一至第三发光元件的 所述表层，所述工序为通过在对应所述第一及第二发光元件的所述第二电极上层叠所述表 层的构成材料，分别在对应所述第一发光元件的所述第二电极上形成中间 层，在对应所述第二发光元件的所述第二电极上形成所述表层的工序；通过在对应所述第一发光元件的所述中间层上及对应所述第三发光 元件的所述第二电极上分别层叠所述表层的构成材料，分别在对应所述第 二及第三发光元件的所述第二电极上形成所述表层的工序。
15. 根据权利要求14所述的发光装置的制造方法，其特征在于， 对应所述第二及所述第三发光元件的所述表层的厚度之和与对应所述第一发光元件的所述表层的厚度大致相等。
16. 根据权利要求14或15所述的发光装置的制造方法，其特征在于， 所述第一发光元件以红色发光，所述第二发光元件以蓝色及绿色中的任意一种色发光，所述第三发光元件以蓝色及绿色中的不同于第二发光元 件的色发光。
17. —种发光装置，其特征在于，具有多个发光元件，所述发光元件具备第一电极；有机层，其配置 于该第一电极的上方，包含发光层而构成；第二电极，其配置于该有机层 上，使所述发光层的光透过；表层，其配置于该第二电极上，由折射率大 于所述第二电极的构成材料、且能带隙为3.2eV以上的材料构成，该多个发光元件至少分类为以红色发光的第一发光元件、以绿色发光 的第二发光元件、以蓝色发光的第三发光元件，所述第一发光元件的所述表层的膜厚dR、所述第二发光元件的所述表层的膜厚&及所述第三发光元件的所述表层的膜厚dB互不相同。
18.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于， 所述第一发光元件的所述表层的膜厚dR、所述第二发光元件的所述表层的膜厚dc及所述第三发光元件的所述表层的膜厚dB满足dR>dG>dB的关系式。
全文摘要
本发明提供一种通过设置含有三芳基胺衍生物或咔唑衍生物等的表层来大幅度地提高光的取出效率的发光元件、具备该发光元件的发光装置及其制造方法。发光元件(1)是一种顶部发光结构的发光元件，在玻璃基板(10)上依次层叠由金属构成的阳极(11)、空穴输送层(12)、发光层(13)、电子输送层(14)、半透明阴极(15)及表层(16)而成。由于具有折射率高于半透明阴极(15)的表层(16)，所以可以大幅度地提高光的取出效率。另外，由于能够以不太高的温度成膜表层，所以对发光元件没有损伤。
文档编号H01L51/50GK101133504SQ20068000719
公开日2008年2月27日 申请日期2006年3月23日 优先权日2005年3月24日
发明者村上友子, 武田启三 申请人:京瓷株式会社