发光单元、发光单元的制造方法以及带有发光单元的产品的制作方法

文档序号:8172762阅读:165来源:国知局
专利名称:发光单元、发光单元的制造方法以及带有发光单元的产品的制作方法
技术领域
本发明涉及一种有机或无机电致发光(EL)单元。更特别的是,本发面涉及一种发光单元、带有发光单元的发光装置、发光装置、带有发光装置的发光装置、用于发光装置的框架、以及发光单元的制造方法。
使用有机或无机EL器件的发光系统或显示器是传统上公知的。然而,EL器件的扩大,特别是有机EL器件的扩大在技术上是困难的。主要原因是因为EL器件的材料易受大气的侵害。如果大气中的氧气和水分进入EL器件,那么将产生不发光部分(暗点)或改变性能,并导致EL器件不能满足设计性能。所以,大EL器件可能会出现故障。而且,由于生产阶段的产量不令人满意,所以EL器件很难形成大的发光系统和显示器。
已经提出排列多个小的EL器件来形成大的发光系统或显示器的技术。
日本特许专利公开No.11-143398公开了一种集成多个显示灯的器件。在该器件中,将分别对应于多个显示灯的多个有机电致发光器件各自分开并形成在一个基材板上。
日本特许专利公开No.2000-173771公开了一种线光源。该线光源包括薄膜发光元件,该薄膜发光元件包括由依次堆叠基板、阳极、薄膜层和阴极制成的发光区。由薄膜层形成阳极和阴极彼此不接触的部分。所以,该线光源包括多个在线光源纵向分开的发光区。
日本特许专利公开No.2001-102171公开了一种电致发光显示元件的制造方法。该方法包括在各自像素区和大基板上层叠其中形成电路的多个小板的步骤、在每个像素区形成电致发光器件的步骤以及密封所有电致发光器件的步骤。
日本特许专利公开No.2001-126871公开了一种EL背光器件,其中至少两个EL板连接在一起用于具有所需区域的区域光源。边缘电极设置在每个EL板的边缘。在EL板的接点,一个EL板的边缘与另一个EL板的边缘的一部分重叠。边缘电极不设置在该重叠部分。

发明内容
本发明的一个方案是提供一种发光单元,包括包含具有第一区和第二区的一个表面的导体,层叠在第一区上并包含第一发光材料的第一层,在第一层上层叠的第一电极,导体的第一区,第一层和第一电极,形成第一电致发光元件,层叠在第二区上并包含第二发光材料的第二层,在第二层上层叠的第二电极,导体的第二区,第二层和第二电极,形成第二电致发光元件。当在第一电极和第二电极之间施加电压时,第一层和第二层发射光线。第一电极和第一层分别与第二电极和第二层彼此物理分隔。
本发明的另一个方案是提供一种包括多于一个上述发光单元的发光装置。每个单元的第二电极与至少另一个单元的第一电极相连接。每个单元的第一电致发光元件和第二电致发光元件与另一单元的第一电致发光元件和第二电致发光元件物理分隔。多于一个的发光单元包括与另一单元的第二电极断开并位于电气端子的第一端电极和与另一单元的第一电极断开并位于电气端子的第二端电极。当在第一端电极和第二端电极之间施加电压时,在每个单元中的第一和第二层发光。
本发明进一步的方案是提供一种包括多于一个且彼此电连接的上述发光单元的发光器件。每个发光单元的第一电致发光元件和第二电致发光元件与另一个单元的第一电致发光元件和第二电致发光元件物理分隔。
本发明进一步的方案是提供一种包括多于一个上述发光装置的发光器件。每个发光装置的第一电致发光元件和第二电致发光元件与另一个单位的第一电致发光元件和第二电致发光元件物理分隔。多于一个发光装置包括与另一装置的第二电极断开并位于电气端子的第一端电极,和与另一装置的第一电极断开并位于电气端子的第二端电极。当在第一端电极和第二端电极之间施加电压时,在每个发光装置的每个单元中的第一和第二层发光。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的透明基板;在透明基板的表面上形成透明导体,该导体包括与透明基板的表面接触的表面以及相对表面,该相对表面具有第一区和第二区;在第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一层上形成第一电极;在第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二层上形成第二电极;以及形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开预定距离的间隙。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的透明基板;在透明基板的表面上形成透明的第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在透明基板的表面上形成透明的第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;在第一层和第二层上形成导体以使得第一层和第二层电连接;以及形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开一预定距离的间隙。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的基板;在该基板的表面上形成导体,该导体包括接触基板表面的表面和相对面,此相对面具有第一区和第二区;在第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一层上形成透明的第一电极;在第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二层上形成透明的第二电极;以及形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开预定距离的间隙。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的基板;在基板的表面上形成第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在基板的表面上形成第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;在第一层和第二层上形成导体以使得第一层和第二层电连接;以及形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开预定距离的间隙。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的透明基板;在该透明基板的表面上形成透明导体;在该导体上形成绝缘墙以将此导体分为第一区和第二区;在第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一层上形成第一电极;在第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二层上形成第二电极。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的透明基板;在该透明基板的表面上形成绝缘墙以将此表面分为第一区和第二区;在第一区上形成透明的第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在第二区上形成透明的第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;在第一层和第二层上形成导体以使得第一层和第二层电连接。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的基板;在该基板的表面上形成导体;在该导体上形成绝缘墙以将此导体的表面分为第一区和第二区;在此导体的第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一区上形成透明的第一电极;在此导体的第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二区上形成透明的第二电极。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种包括表面的基板;在该基板的表面上形成绝缘墙以将此表面分为第一区和第二区;在第一区上形成第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在第二区上形成第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;在第一层和第二层上形成透明导体以使得第一层和第二层电连接。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种透明基板;在该透明基板上形成透明导体层;形成包括两个导体的第一电致发光元件前体,至少其中之一为透明的,并且在两个导体间的第一层含有第一发光材料;形成包括两个导体的第二电致发光元件前体,至少其中之一为透明的,并且在两个导体间的第二层含有第二发光材料;通过将第一电致发光元件前体的透明导体与透明导体层相连接以形成第一电致发光元件;通过将第二电致发光元件前体的透明导体与透明导体层相连接以形成与第一电致发光元件物理隔离的第二电致发光元件。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种透明基板;在第一导体和第二导体之间,其中至少第一导体是透明的,形成一个包括第一导体、第二导体和含有第一发光材料的第一层的第一电致发光元件前体;在第一导体和第二导体之间,其中至少第一导体是透明的,形成一个包括第一导体、第二导体和含有第二发光材料的第二层的第二电致发光元件前体;将第一电致发光元件前体和透明基板粘合以使第一电致发光元件前体的第一导体和透明基板相连接;将第二电致发光元件前体的第二导体和透明基板粘合以使第一电致发光元件前体是物理隔离的;并且将第一电致发光元件的第二导体与具有导体的第二电致发光元件的第二导体相连接。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种基板;在该基板上形成导体层;在第一导体和第二导体之间,其中至少第一导体是透明的,形成一个包括第一导体、第二导体和含有第一发光材料的第一层的第一电致发光元件前体;在第一导体和第二导体之间,其中至少第一导体是透明的,形成一个包括第一导体、第二导体和含有第二发光材料的第二层的第二电致发光元件前体;通过将导体层和第一电致发光元件前体的第二导体粘合以形成第一电致发光元件前体;通过将导体层和第二电致发光元件前体的第二导体粘合以形成与第一电致发光元件物理隔离的第二电致发光元件。
本发明进一步的方案是提供一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时,该第一层和第二层发光。该方法包括提供一种基板;在第一导体和第二导体之间,其中至少第一导体是透明的,形成一个包括第一导体、第二导体和含有第一发光材料的第一层的第一电致发光元件前体;在第一导体和第二导体之间,其中至少第一导体是透明的,形成一个包括第一导体、第二导体和含有第二发光材料的第二层的第二电致发光元件前体;将第二电致发光元件前体的第二导体和基板粘合以使第一电致发光元件前体是物理隔离的;并且将第一电致发光元件的第一导体与具有透明导体的第二电致发光元件的第一导体相连接。
本发明的其它方案和优点将在下面结合附图并通过本发明的原理的例子说明的描述中变得显而易见。


通过结合附图参考目前优选实施例的如下描述,可以最好地理解本发明及其目的和优点,其中图1是根据本发明第一实施例的有机EL单元的横截面图;图2是从光入射表面看的图1中所示的有机EL元件的平面图;图3是常规的底发射型有机EL器件的平面图;图4是说明在常规有机EL器件中产生的光路的横截面图;图5A是二维光子晶体层的透视图;图5B是图5A的二维光子晶体层的平面图;图5C是一个二维光子晶体层例子的平面图。
图6A和6B是变形例的有机EL单元的平面图;图7是具有设置在间隙G中的绝缘壁的有机EL单元的横截面图;图8A和8B是密封的有机EL单元的示意图;图9A是连接多个有机EL单元的连接部分的示意图;图9B是彼此连接的多个有机EL单元的示意图;图10是根据本发明第二实施例的有机EL单元的横截面图;图11是根据本发明第三实施例的有机EL单元的横截面图;图12是根据本发明第四实施例的有机EL单元的横截面图;以及图13是根据本发明第五实施例的有机EL单元的横截面图。
具体实施例方式
其中使用的术语“透明”意味着从第一层和第二层发射所有或一部分的光的传播性能,即透明元件传播从第一层和第二层发射的全部波长的光或一部分波长的光。透明元件的透射率大于0%,它可以小于100%。透明元件的透射率优选等于或大于10%,较优选等于或大于50%,且更优选等于或大于70%。对于每个波长,透射率可以不同,或对于全部可见光波长,透射率可以相同。
其中使用的短语“层的结构通常相同”的意思是操作或功能彼此相同。这包括下面的情况当第一层按空穴注入传输子层、发光子层、电子注入传输子层的顺序设置时,在第二层中,该功能被分为空穴注入子层和空穴传输子层以代替空穴注入传输子层。进一步包括这种情况,其中一层由第一组子层组成,并且其它层由第二组子层组成,其中第一组的一个或更多的子层是被忽略或其它子层代替的。除了第一组的子层外,第二组子层可能包括一个或更多的其它子层。
其中使用的短语“层的结构通常相同”包括其中在第一层中相应子层的结构与第二层基本相同的情况。在上面例子中相应子层指的是其中功能和/或结构与空穴传输注入子层、发光子层、电子注入传输子层中通常相同的层。例如,在第一层的空穴注入传输子层和第二层的空穴注入传输子层中,构成材料、厚度或膜形成方法的至少一个通常是相同的。短语“层的结构通常相同”进一步包括这种情况,其中一层中的一个或更多组成元件与其它层是通常相同的。如果构成材料基本相同,则材料的基本分子结构相同(例如相同的衍生物),且构成层的主成分或决定层的性能的材料(绝缘材料)相同。而且,其中发光特性(峰值波长或色度)的材料基本相同,且其中电离电势或电子亲和力基本相同的材料也通常认为是相同的材料。
通常是相同的膜形成方法不但包括使用相同的膜形成技术,例如溅射和沉积以稍微改变或具有相同的膜形成条件,而且包括各自使用相同类型的膜形成种类的膜形成技术。
短语“峰值波长基本相同”指的是其中当从每层或从多层之一发射的光中存在多个峰值波长时,至少峰值波长中的一个为基本相同的波长。
现在将说明根据本发明第一实施例的EL单元。
相同或相似的组件使用相同的参考标记标识。每个所示部件的尺寸和比例可与实际尺寸不同。
图1是有机EL单元10的横截面图。图2是从光入射表面14a看的有机EL元件10的平面图;参考图1和图2首先说明有机EL单元10的结构。
如图1所示,在有机EL单元10中,在透明基板14的光入射表面14a上形成透明导体11。在透明导体11中的第一区T1上形成第一有机EL元件12。在透明导体11中第二区T2上形成第二有机EL元件13。第一有机EL器件12指构成透明导体11、第一有机层121和第一电极122的结构。第二有机EL元件13指构成透明导体11、第二有机层131和第二电极132的结构。
在第一区T1上依次层叠第一有机层121和第一电极122。在第二区T2上依次层叠第二有机层131和第二电极132。
第一有机层121和第一电极122与第二有机层131和第二电极132物理分离。在有机EL单元10中,间隙或槽G形成在第一有机层121和第二有机层131之间,且形成在第一电极122和第二电极132之间。
如图2所示,在有机EL单元10中,透明导体11基本上为方板或层,第一区T1和第二区T2基本上分别为矩形。区T1和T2的面积基本上相同。而且,第一区T1的面积和第二区T2的面积的总面积基本上与接触第一有机层121和第二有机层131的透明导体11的表面面积相同。
也就是说,第一区T1、第二区T2和两区之间的间隙G设置在透明导体11的一个表面上。优选间隙G足够窄。只要第一有机层121和第一电极122不分别与第二有机层131和第二电极132物理接触,间隙G的宽度可以是任何尺寸。确定间隙G的宽度为其中不短路所对应的宽度,或者为其中漏电场和磁场不影响所对应的宽度。
第一有机层121包含当穿过第一电极122和透明导体11施加电压时发光的有机发光材料(第一发光材料)。第二有机层131包含当穿过第二电极132和透明导体11施加电压时发光的有机发光材料(第二发光材料)。
现在将说明有机EL单元10的工作机理。
如图1所示,将第一电极122和第二电极132连接到直流电源。在本实施例中,第一有机EL元件12中的第一电极122是阳极,透明导体11是阴极。在第二有机EL元件13中,透明电极11是阳极,第二电极132是阴极。
在第一有机层121中,从第一电极122注入空穴,从透明导体11中注入电子。在第二有机层131中,从透明导体11注入空穴,从第二电极132中注入电子。在每个第一有机层121和第二有机层131中,空穴和电子重新结合,能级上升到激发态。当从激发态回到基态时发光。在第一有机层121和第二有机层131产生的光通过透明导体11和透明基板14传播,并从有机EL单元10向外射出。
第二电极132可以是阳极,第一电极122可以是阴极。
现在将说明通过有机EL单元10获得的优点并说明其变化。
使用第一有机层121和第二有机层131作为参考,在与光出射表面14b相对侧的表面将有机EL单元10连接到外部电源。即如图1和图2所示,当从光出射表面14b看有机EL单元10时,看不到连接有机EL单元10和外部电源的线。而且,和光出射表面14b中发光部分的面积相比,不发光部分的面积极小。这是因为使用第一有机层121和第二有机层131作为参考,如图1所示,将连接到外部电源的电极,即第一电极122和第二电极132设置在与光出射表面14b的相对侧。
图3示出常规有机EL器件(其中有机EL元件层叠在基板上的发光器件)的一般结构。在图3所示的有机EL器件90中,有机EL元件901层叠在基板900上,而且,在有机EL元件901的端部设置阳极902和阴极903。即电极必须设置在与有机EL元件901的光出射表面基本平行的平面上。所以,在平面中产生不发光的区D1和D2。
另一方面,在第一有机EL单元10中,在光出射表面14b中不发光的区仅为在第一区T1和第二区T2之间的间隙G区,如图1所示。此外,如上所述,因为间隙G的宽度极窄,从第一有机EL元件12和/或第二有机EL元件13发射的光通过透明导体11和/或透明基板14被波导,也从与光出射表面14b中的间隙G对应的部分取出光。
因此,在有机EL单元10中,在和光出射表面14b基本相同的平面中,不发光区为零或基本为零。
所以,在其中发光区的面积与图3所示的有机EL器件90相同的有机EL单元10中,透明基板的表面面积(光出射表面14b的面积)小于图3所示的区D1和D2。当从光出射表面看EL单元时,发光区指的是基本上发光的区。在其中在平面上形成每一层的EL单元(或EL器件)的例子中,它指的是有机层接触透明导体或透明电极的表面(区),如图1到图3所示。更具体地说,在图1的EL单元10中,区T1和T2为发光区,在图3的器件中,有机EL元件901接触透明基板900的区是发光区。
现在更具体地说明有机EL单元10的每个部件。
透明基板14主要是支撑第一有机EL元件12和第二有机EL元件13的板状部件。由于构成第一有机EL元件12和第二有机EL元件13的每一个层非常薄,所以第一有机EL元件12和第二有机EL元件13通常制造为由透明基板14支撑的有机EL器件。
透明基板14是其上层叠第一有机EL元件12和第二有机EL元件13的部件,因此光入射表面14a优选为平的表面。然而,光入射表面14a可以为粗糙表面。如果光入射表面为粗糙表面,透明导体11、第一有机层121等的每一层形成为与粗糙表面(突起)对应的形状,并获得下面的优点。
第一有机层121和/或第二有机层131可以具有突起,所以可以增加在基本平行于光出射表面14b的实际平面中的有机层的量。因此,提高了在实际平面中每个单位面积的发光量。
如果第一电极122和第二电极132具有突起状,则改变了相对于光出射表面14b的光的传播方向。而且,如果其它层也具有突起界面,也改变了相对于光出射表面14b的光的传播方向。所以,从有机EL单元10向外射出的光量比没有突起时提高了。因此,用于获得和当使用平面表面时获得相同量的出射光的电流密度变小了。
只要具有上述性能,可以使用公知的透明基板作为透明基板14。通常选择玻璃基板或硅基板、如石英基板的陶瓷基板以及塑料基板。而且,可以使用结合了多个同类或不同类基板的复合板制成的基板。
玻璃基板通常具有优秀的耐热性、水分渗透性和表面平整度,并且可以选择蓝板玻璃、白板玻璃或石英玻璃。如果选择蓝板玻璃,在基板14和第一有机EL元件12和第二有机EL元件13之间设置由如SiO2的无机材料制成的钝化膜,以阻止玻璃中含有的如碱和碱土的离子扩散到第一有机EL元件12和第二有机EL元件13中。
塑料基板通常具有薄、轻、不易折断和易弯曲的特点。选择具有光滑表面、优异的耐热性能、耐溶性、抗变形、抗撞击和防潮的材料用于塑料基板。而且,优选使用具有优异的防潮性能的材料以不使潮气和氧气通过。该材料包括聚乙烯,聚丙烯,聚酯,聚砜,聚酰胺,聚碳酸酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,聚萘二甲酸乙二醇酯,聚醚砜,硫化聚醚,环烯聚合物,聚甲基丙烯酸甲酯等。
例如氮化硅膜、氧化硅膜和氮氧化硅膜的钝化膜层叠在基板14上以提高防潮性。此外,通过铸造方法制备的基板用于提高表面平滑度。
具有导电性且透明的电极材料用于透明导体11。用于形成透明电极材料的例子包括ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)等。而且,如果制成薄膜,例如氧化锡、氧化锌、氧化锌铝和氮化钛的金属氧化物或金属氮化物;例如金、铂、银、铜、铝、镍、钴、铅、铬、钼、钨、钽和铌的金属;这些材料的合金或碘化铜的合金;如polyanyline,聚噻吩,polypyrole,聚亚苯基亚乙烯基(polyphenylene vinylene),聚(3-甲基噻吩),和聚苯硫醚的导电聚合物的电极材料也可以是透明的。
可以通过仅使用一种上述材料或通过混合多种上述材料形成透明导体11。透明导体也可以是由相同组分或不同组分的多层构成的多层结构。
透明导体11的厚度取决于所用的材料,但一般大约为5nm到1μm,优选大约10nm到1μm,更优选为大约10nm到500nm,进一步优选为大约10nm到300nm,还更优选为大约10nm到200nm。
通过公知的薄膜形成方法,例如溅射工艺、离子镀方法、真空气相沉积方法、旋涂方法和电子束气相沉积方法,使用上述材料形成透明导体11。
关于第一电极122和第二电极132,一个是阳极,另一个是阴极。
阳极是将电子空穴注入到有机层的电极,阴极是将电子注入到有机层的电极。形成阳极的材料是没有限制的,只要其具有上述性能。可以用于形成阳极的材料通常包括金属、合金、导电化合物、这些物质的混合物或者公知材料。
可以用于形成阳极的材料的例子包括金属氧化物或金属氮化物,例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡、氧化锌、氧化锌铝和氮化钛;金属,例如金、铂、银、铜、铝、镍、钴、铅、铬、钼、钨、钽和铌;这些材料的合金或碘化铜的合金;导电聚合物,如polyanyline,聚噻吩,polypyrole,聚亚苯基亚乙烯基,聚(3-甲基噻吩),和聚苯硫醚。
由于上述原因,优选第一电极122和第二电极132设置为光反射电极。在这种情况下,在上述材料之中,选择具有向外反射光性能的材料。通常选择金属、合金或金属化合物。
为了阻止外部光的反射降低对比度或损害形态,第一电极122和第二电极132可具有吸收性能。对于具有吸收性能的第一电极122和第二电极132,当形成电极时,可以从上述材料中选择具有吸收性能的材料。
可以仅由一种上述材料或由多种上述材料的化合物形成阳极。而且也可以是由相同组分或不同组分的多层构成的多层结构形成。
阳极的厚度优选为大约5nm到1μm,更优选大约10nm到1μm,进一步优选为大约10nm到500nm,还更优选为大约10nm到300nm,且最优选为大约10nm到200nm。
通过公知的薄膜形成方法,例如溅射工艺、离子镀方法、真空气相沉积方法、旋涂方法和电子束气相沉积方法,使用上述材料形成阳极。
为了清洗阳极表面,可以进行UV臭氧清洗或等离子清洗。
为了防止有机EL器件的短路或故障,可以通过使颗粒直径小型化的方法或将形成的膜进行抛光的方法来优化阳极的粗糙度。
选择在公知的EL器件中使用的形成阴极的材料用于形成阴极,选择金属或合金、导电化合物及其混合物等。
作为上述电极的物质,可以使用例如锂、钠、镁、金、银、铜、铝、铟、钙、锡、钌、钛、锰、铬、钇、铝钙合金、铝锂合金、铝镁合金、镁银合金、镁铟合金、锂铟合金、钠钾合金、镁/铜混合物、铝/氧化铝混合物。而且,可以使用阳极材料用于阴极。
对于设置在EL单元10后面的阴极,在上述材料中,优先选择具有向外反射光性能的材料,通常选择金属、合金或金属化合物。而且,可以选择如阳极使用的具有光吸收性的材料以提高对比度。
包含铜酞菁等的缓冲层设置在阴极与有机层121或131之间,当溅射阴极的导电氧化物时,可阻止发光层被等离子损坏。
阴极可以仅由一种或多种上述材料形成。例如,如果将5%到10%的银或铜添加到镁中,就可以防止阴极氧化并提高阴极和有机层之间的粘着力。
此外,阴极可具有相同组分或不同组分的多层构成的多层结构。
例如,按如下设置阴极。
为了防止阴极氧化,由耐腐蚀金属形成的保护层设置在不与有机层接触的阴极部分。
保护层优选由银或铝形成。
为了减小阴极的功函,将具有小功函的氧化物、氟化物或金属化合物插入到阴极和有机层之间的交界部分。
例如,所使用的阴极可以由铝形成,且在界面插入氟化锂和氧化锂。
可以通过任何公知的薄膜形成方法,例如真空气相沉积方法、溅射方法、离子化气相沉积方法、离子镀方法和电子束气相沉积方法来形成阴极。
当然还可以设置辅助电极。设置辅助电极是为了与阳极和/或阴极电连接,辅助电极由具有比连接电极体积电阻率低的材料制成。当用该材料形成辅助电极时,包括辅助电极的整个电极的体积电阻率比不包括辅助电极时更低,流过构成有机层的每点的电流大小的最大差也比不包括辅助电极时更小。
形成辅助电极的材料包括钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、钼(Mo)、钽(Ta)、金(Au)、铬(Cr)、钛(Ti)、钕(Nd)及其合金。
这些合金的例子包括Mo-W、Ta-W、Ta-Mo、Al-Ta、Al-Ti、Al-Nd和Al-Zr。此外,金属和硅的化合物,TiSi2、ZrSi2、HfSi2、VSi2、NbSi2、TaSi2、CrSi2、WSi2、CoSi2、NiSi2、PtSi、Pd2Si等也优选作为构成辅助布线层的材料。也可以使用其中上面的金属或硅化合物分别层叠的结构。
辅助电极可以是由上述材料制成的单层膜,但可以优选为两种或多种材料制成的多层膜以提高膜的稳定性。可以使用上述金属或其合金形成多层膜。例如,在三层的情况下可以是Ta层、Cu层和Ta层的结合或Ta层、Al层和Ta层的结合;在两层的情况下可以是Al层和Ta层、Cr层和Au层、Cr层和Al层或Al层和Mo层。
膜的稳定性是保持低体积电阻率同时在腐蚀期间不易被工艺中使用的液体腐蚀的性能。如果辅助电极由Cu或Ag构成,则辅助电极的体积电阻率本身是低的,但容易被腐蚀。
通过在由Cu或Ag构成的金属膜的上部或下部的两个或一个上层叠具有优异的抗腐蚀性的金属膜,例如Ta、Cr、Mo等,提高了辅助电极的稳定性。
辅助电极的厚度优选在100nm到10μm的范围内,更优选在200nm到5μm的范围内。
这是因为如果厚度小于100nm,电阻将变得更大,作为辅助电极这不是优选的,如果厚度大于10μm,膜不容易平面化,并可能在有机EL元件12和13中引起故障。
辅助电极的宽度优选在例如2μm到1000μm的范围内,更优选在5μm到300μm的范围内。
这是因为如果宽度小于2μm,辅助电极的电阻将变得更大,如果宽度大于1000μm,将妨碍光向外射出。
适用于第一电极122和第二电极132的各种结构和技术显然可以用于透明导体11。在透明导体11上可以设置辅助电极,也可以包括上面的添加物,且可以使用形成阴极的材料形成透明导体11。
第一有机层121和第二有机层131为包含有机发光材料的层,它们是当穿过第一电极122和第二电极132施加电压时发光的层,在公知的有机EL器件中为公知的层结构和公知材料的层,并用公知的制造方法制造。
有机层可具有如下面的层构成。
(阳极)/空穴注入层/空穴转移层/发光层/电子转移层/电子注入层/(阴极);(阳极)/空穴注入层/空穴转移层/发光层/电子注入转移层/(阴极);(阳极)/空穴注入转移层/发光层/电子转移层/电子注入层/(阴极);(阳极)/空穴注入转移层/发光层/电子注入转移层/(阴极);(阳极)/空穴转移层/发光层/电子转移层/电子注入层/(阴极);(阳极)/空穴转移层/发光层/电子注入转移层/(阴极);(阳极)/发光层/电子转移层/电子注入层/(阴极);(阳极)/发光层/电子注入转移层/(阴极);或者(阳极)/发光层/(阴极)。
可以具有形成公知有机层的其它层。
可以通过有机层中的单层或多层实现有机层所要求的每个功能电子注入功能;从电极(阴极)注入电子的功能,或者电子注入特性;空穴注入功能;从电极(阳极)注入空穴的功能,或者空穴注入特性;载流子传输功能;传输电子和空穴的至少其中之一的功能,或者载流子传输特性,(传输电子的功能称为电子传输功能,传输空穴的功能称为空穴传输功能);发光功能;以及使用载流子注入和传输的电子的再结合的功能以产生激发(激发态),并当回到基态时产生光。
从第一有机层121的第一电极122到透明导体11的层结构通常与从第二有机层131的透明导体11到第二电极132的层结构相同。所以,第一有机EL元件12和第二有机EL元件13的性能(发光的峰值波长、发光的色度、元件的寿命)基本上相同,从两个元件射出的光量基本上相同。
相应的层(例如,空穴注入传输层和空穴注入传输层、空穴注入层或空穴传输层)可以具有相同的结构。所以,第一有机EL元件12和第二有机EL元件13的性能基本上相同。
如上所述,如果层结构与相应层的结构基本上相同,从第一有机EL元件12射出光的颜色与从第二有机EL元件13射出光的颜色是可调的。
例如,如果将两个元件设计成每个元件发射不同峰值波长的光,或发射不同色度的光,那么从有机EL单元10射出光的颜色是从第一有机EL元件12与第二有机EL元件13射出光的颜色的合成色。
两个元件都可设置成每个元件发射基本相同峰值波长的光,或者发射基本相同色度的光。在这种情况下,制造其中透明基板14的光出射表面14b(发光区)基本整个表面发光的有机EL单元。这是因为与在常规器件中的相比,相对于光出射表面14b的面积的发光区(与第一有机层121的透明导体11接触的表面面积和与第二有机层131的透明导体11接触的表面面积的总面积,此后该表面称为“发光表面”)极大。然而,透明导体11的一个表面的面积与发光区的面积当然不必相同。
如果第一有机EL元件12的发光表面面积与第二有机EL元件13的发光表面面积基本相同,特别是,如果两个元件具有基本上相同的层结构且相应层的结构基本相同,将获得下面的优点。
因为上述原因,两元件的发光峰值波长和/或色度基本相同。
从两元件射出的光量基本相同。这是因为有机EL器件的发光量(光量)取决于流过的电流量(例如,参考由NTS Inc.于1998年11月30日出版、SeizouMiyata编辑的“Organic EL device and Industrialization forefront”,46-47页,图9),且因为两个元件相连,所以流过两个元件的电流量基本上相同。
此后将描述一个例子,其中有机层由空穴注入传输层、发光层、电子注入传输层构成,还将描述应用另一种构成的情况。
<空穴注入传输层>
空穴注入传输层设置在阳极和发光层之间,其中空穴从阳极注入并将注入的空穴传输到发光层。空穴注入传输层的电离电势经常设定在5.0~5.5eV,其中该电离电势设定在阳极功函和发光层的电离电势之间。
包括空穴注入传输层的图1的有机EL器件具有如下性能。
驱动电压是低的。
将从阳极到发光层的空穴注入稳定化。所以,延长了器件寿命。
提高了阳极和发光层之间的粘着力。因此,提高了发光表面的均匀性。
在阳极表面的突起被涂覆。所以,减少了器件故障。
当通过空穴注入传输层所输出的由发光层发射的光时,形成空穴注入传输层以传播所发射的光。在能形成空穴注入传输层的材料当中,当形成薄膜时可适当选择传播发射光的材料。通常,对于所发射的光,空穴注入传输层的透射率优选高于10%。
对于形成空穴注入传输层的材料没有特别的限制,只要空穴注入传输层具有上述性能即可。其材料可以从用作光电导器件的空穴注入材料的公知材料和在常规有机EL器件的空穴注入传输层所使用的公知材料中选择并使用。
形成空穴注入传输层的例子包括酞菁衍生物、三唑衍生物、三芳基甲烷衍生物、三芳基胺衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、芪衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、聚硅烷衍生物、咪唑衍生物、苯二胺衍生物、氨基取代的查耳酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺共聚物、卟啉化合物、聚芳基烷衍生物、聚亚苯基亚乙烯基及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚-N-乙烯基咔唑衍生物、导电聚合寡聚物例如噻吩寡聚物、咔唑衍生物、喹吖啶酮化合物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯胺化合物,和基于芳香族二亚甲基的化合物。
叔胺衍生物的实例包括三苯胺的二聚体至四聚体、4,4’-双[N-苯基-N-(4”-甲基苯基)氨基]联苯、4,4’-双[N-苯基-N-(3”-甲基苯基)氨基]联苯、4,4’-双[N-苯基-N-(3”-甲氧基苯基)氨基]联苯、4,4’-双[N-苯基-N-(1”-萘基)氨基]联苯、3,3’-二甲基-4,4’-双[N-苯基-N-(3”-甲基苯基)氨基]联苯、1,1-双[4’-[N,N-二(4”-甲基苯基)氨基苯基]环己烷、9,10-双[N-(4’-甲基苯基)-N-(4”-正丁基苯基)氨基]菲、3,8-双(N,N-二苯基氨基)-6-苯基菲啶、4-甲基-N,N-双[4”,4_-双[N’,N”-二(4-甲基苯基)氨基]联苯-4-基]苯胺、N,N”-双[4-(二苯基氨基)苯基]-N,N’-二苯基-1,3-二氨基苯、N,N-双[4-(二苯基氨基)苯基]-N,N’-二苯基-1,4-二氨基苯、5,5”-双(4-(双[4-甲基苯基]氨基)苯基)-2,2’5’,2”-四噻吩(terthiophene)]、1,3,5-三(苯基氨基)苯、4,4’,4”-三(N-咔唑基)三苯胺、4,4,4”-三[N-(3_-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4,4’,4”-三(N,N-双(4_-叔丁基联苯-4””-基)氨基)三苯胺和1,3,5-三[N-(4’-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯。
卟啉化合物的实例包括卟吩、1,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩铜(II)、1,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩锌(II)和5,10,15,20-四(五氟苯基)-21H,23H-卟吩。
酞菁衍生物的实例包括硅酞菁氧化物、铝酞菁氯化物、酞菁(不含金属)、二锂酞菁、铜四甲基酞菁、铜酞菁、铬酞菁、锌酞菁、铅酞菁、钛酞菁氧化物、镁酞菁和铜八甲基酞菁。
芳香族叔胺化合物和苯乙烯胺化合物的实例包括N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基苯基,N,N’-二苯基-N,N’-双-(3-甲基苯基)-[1,1’-联苯]-4,4’二胺、2,2-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)丙烷、1,1-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)环己烷、N,N,N’,N’-四-对-甲苯基-4,4’-二氨基苯基,1,1-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷、双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷、双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)苯基甲烷、N,N’-二苯基-N,N’-二(4-甲氧基苯基)-4,4’-二氨基联苯、N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基苯基醚、4,4’-双(二苯基氨基)联四苯、N,N,N-三(对-甲苯基)胺、4-(二-对-甲苯基氨基)-4’-[4(二-对-甲苯基氨基)苯乙烯基]芪、4-N,N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯、3-甲氧基-4’-N,N-二苯基氨基stilbenzene以及N-苯基咔唑。
咔唑衍生物的实例包括咔唑联苯、N-甲基-N-苯基腙-3-亚甲基-9-乙基咔唑、聚乙烯碳酸酯、N-异丙基咔唑和N-苯基咔唑。
空穴注入传输层可由上述材料的一种形成,或由多种上述材料的混合物形成。而且,空穴注入传输层可以具有相同组分或不同组分的多层构成的多层结构。
通过公知的薄膜形成方法,例如真空气相沉积方法、旋涂方法、铸造方法和LB方法在阳极上形成空穴注入传输层。空穴注入传输层的厚度优选为5nm到5μm。
<发光层>
发光层主要由有机材料构成。在阳极和阴极的侧面空穴和电子分别注入到发光层。发光层传输空穴和电子的至少一种以使空穴和电子重新结合,变为激发子或引起激发态,当回到基态时发光。
所以,形成发光层的材料(有机材料)包括如下功能。
能够从空穴注入传输层或阳极注入空穴的功能。
能够从电子注入传输层或阴极注入电子的功能。
通过电场力传输注入的空穴和电子中的至少一种的功能。
重新结合电子和空穴以产生激发态(激子)的功能。
当从激发态返回到基态时产生光的功能。
具有上述功能的材料代表性例子包括三(8-羟基喹啉合)铝(III)(Alq3)和铍-苯并喹啉醇(BeBq2)。
所述材料的其他实例包括基于苯并噁唑的荧光增白剂,如2,5-双(5,7-二-叔戊基-2-苯并噁唑基)-1,3,4-噻二唑、4,4’-双(5,7-戊基-2-苯并噁唑基)芪、4,4’-双[5,7-二-(2-甲基-2-丁基)-2-苯并噁唑基]芪、2,5-双(5,7-二-叔戊基-2-苯并噁唑基)噻吩(thiophine)、2,5-双[5-α,α-二甲基苄基]-2-苯并噁唑基)噻吩、2,5-双[5,7-二-(2-甲基-2-丁基)-2-苯并噁唑基]-3,4-二苯基噻吩,2,5-双(5-甲基-2-苯并噁唑基)噻吩、4,4’-双(2-苯并噁唑基)联苯(bephenyl)、5-甲基-2-[2-[4-(5-甲基-2-苯并噁唑基)苯基]乙烯基]苯并噁唑基和2-(2-(4-氯苯基)乙烯基)萘并[1,2-d]噁唑;基于苯并噻唑的荧光增白剂,如2,2’-(p-亚苯基二乙烯撑)-双苯并噻唑;基于苯并咪唑的荧光增白剂,如2-[2-[4-(2-苯并咪唑基)苯基]乙烯基]苯并咪唑和2-[2-(4-羧基苯基)乙烯基]苯并咪唑;基于8-羟基喹啉的金属络合物,如双(8-喹啉醇)镁、双(苯并-8-喹啉醇)锌、双(2-甲基-8-喹啉醇合)铝氧化物、三(8-喹啉醇)铱、三(5-甲基-8-喹啉醇)铝、8-喹啉醇锂、三(5-氯-8-喹啉醇)镓、双(5-氯-8-喹啉醇)钙和聚[锌-双(8-羟基-5-喹啉酮基)甲烷];金属螯合类喔星化合物,如二锂epinedridione;基于苯乙烯基苯的化合物,如1,4-双(2-甲基苯乙烯基)苯、1,4-(3-甲基苯乙烯基)苯,1,4-双(4-甲基苯乙烯基)苯、二苯乙烯基苯、1,4-双(2-乙基苯乙烯基)苯、1,4-双(3-乙基苯乙烯基)苯和1,4-双(2-甲基苯乙烯基)2-甲基苯;二苯乙烯基吡嗪衍生物,如2,5-双(4-甲基苯乙烯基)吡嗪、2,5-双(4-乙基苯乙烯基)吡嗪、2,5-双[2-(1-萘基)乙烯基]吡嗪、2,5-双(4-甲氧基苯乙烯基)吡嗪、2,5-双[2-(4-联苯基)乙烯基]吡嗪和2,5-双[2-(1-芘基)乙烯基]吡嗪;萘亚胺(naphtalimide)衍生物;二萘嵌苯衍生物;噁二唑衍生物;醛连氮衍生物;环戊二烯衍生物;苯乙烯胺衍生物;基于香豆素的衍生物;芳香族二亚甲基(dimethylidine)衍生物;蒽;水杨酸盐(酯);芘;蔻;以及磷发光材料,如fac-三(2-苯基吡啶)铱、双(2-苯基吡啶合-N,C2’)铱(乙酰丙酮酸)、6-二(氟苯基)-吡啶酸-N,C2’)铱(乙酰丙酮酸)、铱(III)双[4,6-二(氟苯基)-吡啶酸-N,C2’]皮考啉酸、铂(II)(2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶酸N,C2’)(2,4-戊二酸)、铂(II)(2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶酸N,C2’)(6-甲基-2,4-庚二酸-O,O)和双(2-(2’-苯并[4,5-a]噻嗯基)吡啶酸-铂(II)(2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶酸N,C3’)铱(乙酰丙酮酸)。
发光层可以包含基体和掺杂剂。用载流子注射基体,由空穴和电子的重新结合引起激发态。引起激发态的基体将激发能传播到掺杂剂。当回到基态时掺杂剂产生光。作为选择,基体将载流子传输到掺杂剂,在掺杂剂中进行空穴和电子的重新结合,当回到基态时掺杂剂产生光。
掺杂剂一般包括荧光材料和磷光材料。
只要具有上述功能,可以使用公知的材料作为基体材料。包含在基体中的材料的例子包括二苯乙烯基亚芳基衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯胺衍生物、基于喹啉醇合的金属络合物、三芳基胺衍生物、甲亚胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑并喹啉衍生物、silole衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、二咔唑衍生物、二萘嵌苯衍生物、寡聚噻吩衍生物、香豆素衍生物、芘衍生物、四苯基丁二烯衍生物、苯并吡喃衍生物、铕络合物、红荧烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、三唑衍生物、苯并噁唑衍生物和苯并噻唑衍生物。
荧光材料为具有荧光性能的材料,在从激发态变为基态时发光。当从基体获得能量时,荧光材料变为基态,且能在室温下从激发态中的单态取得发射光。作为选择,当从基体传输的空穴和电子彼此重新结合时,荧光材料变为激发态,并在回到基态时发光。优选荧光材料具有高荧光量子效率。荧光材料相对于基体的量优选为0.01重量%,优选不超过20重量%。
要具有上述功能,可以使用公知的材料作为荧光材料。荧光材料的例子包括铕络合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、卟啉衍生物、香豆素衍生物、nailered,2-(1,1-二甲基乙基)-6-(2-(2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H-苯并(ij)喹烷-9-基)乙基)-4H-吡喃-4H-亚基)丙二腈(DCJTB)、DCM、喹吖啶酮衍生物、二苯乙烯胺衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物、蒽衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、屈衍生物、菲衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、四苯基丁二烯衍生物和红荧烯衍生物。
香豆素衍生物的实例包括由以下通式1表示的化合物。
通式1
在通式1中,R1至R5各自独立地表示氢原子或烃基,且该烃基可以包括一个或多个取代。R1至R5中优选的烃基的实例包括多至5个碳的脂肪族烃基,如甲基、乙基、丙基、异丙基、异丙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基和2-戊烯基;脂环烃基,如环丙基、环丁基、环戊基、环己基和环己烯基;芳族烃基,如苯基、邻-甲苯基、间-甲苯基、对-甲苯基、二甲苯基、2,4,6-三甲苯基、邻-枯烯基、间-枯烯基、对-枯烯基和联苯基。在该烃基中的一个或多个氢原子可以被下列取代基取代,例如,醚基团,如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、异戊氧基、苯氧基和苄氧基;酯基,如乙酰氧基、苯甲酰氧基、甲酯基、乙酯基和丙酯基;卤素基团,如氟基、氯基、溴基和碘基。取决于有机EL器件的应用情况,优选的香豆素衍生物是其中R2至R5都为脂族烃基的香豆素衍生物。特别是,其中R2至R5都为甲基的香豆素衍生物在物理性能和经济效能两方面都优良。
在通式1中,R6至R13各自独立地表示氢原子或取代基。R6至R13中的取代基的实例包括多至20个碳的脂肪族烃基,如甲基、乙基、丙基、异丙基、异丙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、2-戊烯基、己基、异己基、5-甲基己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基和十八烷基;脂环烃基,如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环己烯基和环庚基;芳族烃基,如苯基、邻-甲苯基、间-甲苯基、对-甲苯基、二甲苯基、2,4,6-三甲苯基、邻-枯烯基、间-枯烯基、对-枯烯基、苄基、苯乙基和联苯基;醚基团,如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、异戊氧基、苯氧基和苄氧基;酯基,甲酯基、乙酯基和丙酯基、乙酰氧基和苯甲酰氧基;卤素基团,如氟基、氯基、溴基和碘基;羟基;羧基;氰基;以及硝基。
香豆素衍生物的更具体的例子包括由下列化学式1到24表示的化合物。如同这些化合物,包括由通式1所示化合物的香豆素衍生物具有高熔点和玻璃转变温度。结果,香豆素衍生物具有热稳定性。化学通式1 化学通式2 化学通式3 化学通式4
化学通式5 化学通式6 化学通式7
化学通式8 化学通式9 化学通式10 化学通式11
化学通式12 化学通式13 化学通式14 化学通式15
化学通式16 化学通式17 化学通式18 化学通式19
化学通式20 化学通式21 化学通式22 化学通式23
化学通式24 磷光材料为具有磷光性能的材料,在从激发态变为基态时发光。当从基体获得能量时,磷光材料变为基态,且能在室温下从激发态中的单态和三态取得发射光。作为选择,当从基体传输的空穴和电子彼此重新结合时,磷光材料变为激发态。
磷光材料相对于基体的量通常至少为0.01重量%,且不超过30重量%。
磷光材料是没有限制的,只要它为在室温下可利用从激发态中的单态和三态发射光的材料。可使用公知的材料作为磷光材料用于发光。荧光材料的例子包括fac-三(2-苯基吡啶)铱、双(2-苯基吡啶合-N,C2’)铱(乙酰丙酮酸)、6-二(氟苯基)-吡啶酸-N,C2’)铱(乙酰丙酮酸)、铱(III)双[4,6-二(氟苯基)-吡啶酸-N,C2’]皮考啉酸、铂(II)(2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶酸N,C2’)(2,4-戊二酸)、铂(II)(2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶酸N,C2’)(6-甲基-2,4-庚二酸-O,O),以及双(2-(2’-苯并[4,5-a]噻嗯基)吡啶酸-铂(II)(2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶酸N,C3’)铱(乙酰丙酮酸)。通常,在许多情况下,使用磷光重金属络合物作为磷光材料。
例如,具有绿磷光的三(2-苯基吡啶)铱和具有红磷光的2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H23H-卟吩铂(II)也可用作磷光材料。这些材料中的中央金属可以变为另一金属或非金属。
通过公知的薄膜形成方法,例如真空气相沉积方法、旋涂方法、铸造方法和LB方法在空穴注入传输层上形成发光层。取决于形成发光层材料的种类,发光层的厚度优选为大约1到100nm,更优选为大约2到50nm。
当发光层单层包括多种掺杂剂时,发光层发射具有混合颜色的光,或者发射两种或多种光束。当发光层单层包括具有比基体更低能级的第一掺杂剂和具有比第一掺杂剂更低能级的第二掺杂剂时,能量从基体移到第一掺杂剂,接着从第一掺杂剂移到第二掺杂剂。
随着其中基体将载流子转移到掺杂剂并引起在掺杂剂中传输的载流子重新结合此结构的使用,提高了载流子的移动效率。
可以通过选择形成发光层材料的类型、调节掺杂剂的添加量以及调节发光层的厚度来调节从发光层发射的光的色度、色度、明度、亮度等。
对于蓝色发光层,优选其发光颜色是蓝色的掺杂剂与基体混合,例如,通过共同气相沉积,由此形成蓝色发光层。
其发光颜色是蓝色的掺杂剂的例子包括二苯乙烯胺衍生物、芘衍生物、二萘嵌苯衍生物、蒽衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、屈衍生物、菲衍生物、二苯乙烯基苯衍生物和四苯基丁二烯。
用于蓝色发光层的基体的例子包括二苯乙烯基亚芳基衍生物、芪衍生物、咔唑衍生物、三芳基胺衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、蔻衍生物和双(2-甲基-8-喹啉醇合)(p-苯基酚合)铝(BAlq)。
发光颜色是红色并用于红色发光层的掺杂剂的例子包括铕络合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、卟啉衍生物、nailered,2-(1,1-二甲基乙基)-6-(2-(2,3,6,7-四氢-1,1,7,7-四甲基-1H,5H-苯并(ij)喹烷-9-基)乙烯基)-4H-吡喃-4H-亚基)丙二腈(DCJTB),和DCM。
发光颜色是绿色并用于绿色发光层的掺杂剂的例子包括香豆素衍生物和喹吖啶酮衍生物。
用于红色发光层和绿色发光层的基体的例子包括二苯乙烯基亚芳基衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯胺衍生物、基于喹啉醇合的金属络合物、三芳基胺衍生物、噁二唑衍生物、silole衍生物、二咔唑衍生物、寡聚噻吩衍生物、苯并吡喃衍生物、三唑衍生物、苯并噁唑衍生物和苯并噻唑衍生物。基体的优选实例包括Alq3、三苯胺的四聚体以及4,4’-双(2,2’-二苯基乙烯基)联苯(DPVBi)。
发光层可以具有叠层结构。在这种情况下,每层可以发射具有波长不同于至少另一层的光和/或具有颜色不同于另一层的光。
制备发射多种颜色的发光层以包含多种颜色的掺杂剂,或者包含对应用不同颜色的每种掺杂剂和基体。在制备发光层的该方法中,通过使用共同气相沉积等混合构成相关层的材料,或者将构成材料溶解或分散到粘结树脂中,然后使用溶液或分散液体来形成发光层。
白可以用红、绿和蓝表示,或者通过发射补色关系的颜色来表示,例如蓝/黄的组合、蓝/橙光的组合以及绿/紫的组合。当然也可以表示除白以外的颜色。
用于调节发光层发射颜色的技术包括如下。可以使用至少一种技术来调节发光颜色。
为调节发射颜色,通过向发光层中添加用于促进和防止发光的材料的技术。
例如,当添加所谓的辅助掺杂剂时,该辅助掺杂剂从基体接收能量并将能量转移到掺杂剂,这样能量容易从基体转移到掺杂剂。可以从公知的材料中选择辅助掺杂剂,例如在基体和掺杂剂的例子中描述的材料。
下面介绍为调节发射颜色,添加用于转换在发光层光出射侧上其层(包括透明基板14)中光的波长的技术。
该材料可以是公知的波长转换材料。该材料的例子包括用于将光转换成另一种具有低能波长的光的荧光转换材料。根据从有机EL器件发射的光的目标波长和从发光层发射的光的波长来适当选择荧光转换材料的种类。将添加的荧光转换材料的量适当选择在一定范围内使得不根据材料的种类导致浓度减退,但是相对于未凝固的透明树脂,优选大约10-5到10-4摩尔/升的量。可以只使用一种荧光转换材料,或者也可以使用多种。在混合使用多种时,通过混合,除了发出蓝、绿和红光,还可以发出白色和不确定颜色的光。荧光转换材料的例子包括下面的材料(a)到(c)。
(a)通过紫外线激发荧光转换材料以发出蓝光的具体实例包括基于芪的颜料,如1,4-双(2-甲基苯乙烯)苯和反式-4,4’-二苯基芪;基于香豆素的颜料如7-羟基-4-甲基香豆素;以及基于芳香族二亚甲基(dimethylidine)的颜料,如4,4-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯。
(b)通过蓝光激发荧光转换材料以发出绿光的具体实例包括香豆素颜料,如2,3,5,6-1H,4H-四氢-8-三氟甲基喹烷并(9,9a,1-gh)香豆素(香豆素153)。
(c)通过具有蓝到绿波长的光激发荧光转换材料以发出橙到红波长的光的具体实例包括基于花青的颜料,如4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对-甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃、4-(二氰基亚甲基)-2-苯基-6-(2-(9-久洛尼定基)乙烯基)-4H吡喃、4-(二氰基亚甲基)-2,6-二(2-(9-久洛尼定基)乙烯基)-4H-吡喃和4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(2-(9-久洛尼定基)乙烯基)-4H-吡喃和4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(2-(9-久洛尼定基)乙烯基)-4H-噻喃;基于吡啶的颜料,如1-乙基-2-(4-(p-二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基)-吡啶鎓(pyridium)-高氯酸盐(吡啶1);基于黄嘌呤的颜料,如罗丹明B和罗丹明6G;以及基于噁嗪的颜料。
通过在发光层光出射侧设置滤色器以调节发射颜色的技术。滤色器通过限制透射光的波长以调节发光颜色。关于滤色器,例如可以使用下面公知的材料用氧化钴作为蓝色滤色器,用氧化钴和氧化铬作为绿色滤色器,用氧化铁作为红色滤色器。以此方式,使用如真空气相沉积方法的公知薄膜形成方法在透明基板14上形成滤色器。
<电子注入传输层>
设置在阴极和发光层之间的电子注入传输层将从阴极注入的电子传输到发光层。电子注入传输层将如下性能赋予有机EL器件。
驱动电压降低。
使从阴极到发光层的电子注入稳定化。所以,延长了器件的寿命。
增加了阴极与发光层之间的粘着力。所以,提高了发光表面的均匀性。
阴极表面的突起被涂覆。所以,降低了器件的故障。
形成电子注入传输层的材料可以从公知的能用作光电导器件的材料中和常规有机EL器件的电子注入传输层所用的公知材料中任意选择。通常使用其电子亲和性在阴极功函和发光层的电子亲和性之间的材料。
形成电子注入传输层的材料其具体例子包括噁二唑衍生物,如1,3-双[5’-(p-叔丁基苯基)-1,3,4-zzol-2’-基]苯和2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑;三唑衍生物,如3-(4’-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4”-联苯)-1,2,4-三唑;三嗪衍生物;二萘嵌苯衍生物;喹啉衍生物;喹喔啉衍生物;二苯基醌衍生物;硝基取代的芴酮衍生物;噻喃二氧化物衍生物;蒽醌二甲烷(anthraquinodimethane)衍生物;噻喃二氧化物衍生物;杂环四羧酸酐,如萘、二萘嵌苯;碳二亚胺;亚芴基甲烷衍生物;蒽醌二甲烷衍生物;蒽酮衍生物;二苯乙烯基吡嗪衍生物;silole衍生物;菲咯啉衍生物;咪唑并吡啶衍生物。
进一步的例子包括有机金属络合物,例如双(10-苯并[h]喹啉醇化)铍,5-羟基黄酮的铍盐和5-羟基黄酮的铝盐;和8-羟基喹啉的金属络合物或其衍生物,如含有喔星(如8-喹啉醇或8-羟基喹啉)的螯合物的金属螯合类喔星化合物。金属螯合类喔星化合物的实例包括三(8-喹啉醇)铝、三(5,7-二氯-8-喹啉醇)铝、三(5,7-二溴-8-喹啉醇)铝和三(2-甲基-8-喹啉醇)铝。该实例还包括其中用铟、镁、铜、钙、锡、锌或铅取代上述金属络合物中的中心金属的金属络合物。不含金属的络合物、金属酞菁,或其中末端被烷基或磺基取代的络合物也是优选使用的。
可以通过仅使用一种上述材料或通过多种上述材料的混合物形成电子注入传输层。电子注入传输层也可以具有相同组分或不同组分的多层构成的多层结构。
可以通过公知的薄膜形成方法,例如溅射工艺、离子镀方法、真空气相沉积方法、旋涂方法和电子束气相沉积方法形成电子注入传输层。电子注入传输层的厚度优选为大约5nm到5μm。
当电子注入传输层设置在从发光层光的取出侧时,该层相对于取出光需要是透明的。相对于取出光的透射率优选高于10%。
<其它层和添加剂>
在根据本实施例的有机EL器件中,也可以设置除上述层以外的公知层,也可以向构成的层添加例如掺杂剂的添加剂。
例如,当设置在上面层构成例子中描述的层时,例如电子传输层、空穴传输层和空穴注入层,要注意这些层所具有的功能(载流子传输功能、载流子注入功能),从上述材料中选择适当的材料,可以和上述层中相同的方式制备这些层。
还可以设置用于提高层间附着力或提高电子或空穴注入性能的层。
例如,还可以在层间设置阴极界面层(混合电极),它通过形成阴极材料和形成电子注入传输层材料的共同气相沉积获得。因此减轻了发光层与阴极之间存在的电子注入势垒。也提高了阴极和电子注入传输层之间的粘结力。
形成阴极界面层的材料没有特殊的限制,只要该材料使阴极界面层具有上述功能即可。该材料的例子包括碱金属和碱土金属的氟化物、氧化物、氯化物和硫化物,例如氟化锂、氧化锂、氟化镁、氟化钙、氟化锶和氟化钡。阴极界面层可由一种材料或多种材料形成。阴极界面层的厚度优选为大约0.1nm到10nm,更优选为大约0.3nm到3nm。
至于阴极界面层的厚度,该层可以形成为均匀的、不均匀的或者岛状的,且可以通过公知的薄膜形成方法形成,例如真空气相沉积方法。
用于阻止空穴、电子或激子移动的层(阻挡层)也可以被插入到上述层的至少一个界面里。例如,出于阻止空穴通过发光层并在发光层中有效重新结合电子的目的,可以将空穴阻挡层设置成与发光层的阴极侧相邻。用于形成空穴阳挡层的材料的例子包括三唑衍生物、噁二唑衍生物、BAlq和菲咯啉衍生物,但不限于这些材料。
用于减轻空穴和电子注入障碍的层(缓冲层)也可以被插入到上述层的至少一个界面里。例如缓冲层也可以插入在阳极和空穴注入传输层之间或相邻于阳极层叠的有机层之间,用于减轻对于空穴注入的注入障碍。可以使用公知的材料作为形成缓冲层的材料,例如铜酞菁,但没有特别的限制。
为了发光,可以使用如荧光材料或磷光材料的有机发光材料或掺杂剂掺杂空穴注入传输层与电子注入传输层。
当由例如铝的金属形成阴极时,与阴极相邻设置的部分有机层可以掺杂碱金属或碱金属混合物以减轻阴极和发光层之间的势垒。因为通过添加金属或金属化合物来产生阴离子来减少有机层,所以电子注入性能提高了,所施加的电压降低了。碱金属化合物的例子包括氧化物、氟化物和螯化锂。

在第一有机EL元件12或第二有机EL元件13上设置用于增强从有机层发光的强度的层。该层包括光学共振层或光子晶体层。
光学共振层是层叠结构(多层膜镜),由至少两个半透明反射镜和设置在半透明反射镜之间的透明层构成。半透明反射镜间的距离设定为用于使从器件向外激发的光波长共振的光学距离。即光学共振层是增加从器件向外激发的波长的光量并降低除相关波长以外的光的射出层。换句话说,光学共振层是增强在半透明反射镜的层叠方向或在光学共振层的厚度方向射出的光层。
优选在其间具有发光层的光出射表面14b的相反侧设置用于反射从发光层发射的光和从半透明反射镜发射的光的反射板。反射板可以与有机层分开设置,但优选第一电极122和第二电极132具有反射功能并用作反射板。当选择该结构时,在至少一个半透明反射镜和反射板之间的距离设定为用于使从器件向外发射光波长共振的光学距离。而且,光学共振层可以仅由一个半透明反射镜构成。
光学共振层可采用公知的结构,并使用公知的材料和制造方法来制备并获得该结构。光学共振层可以用下面的方法构成。
在半透明反射镜和反射板之间的光学距离和/或半透明反射镜之间的光学距离优选为(2πN-Φ-θ)λ/4π,并希望满足该距离的0.9到1.1倍。
这里,N为自然数,Φ为在反射板(或光出射侧的相反侧上的半透明反射镜)的反射光相移(弧度单位),θ为在半透明反射镜(或光出射侧的半透明反射镜)的反射光相移(弧度单位),λ为从有机EL器件向外射出的波长。在该设计中,向外射出的波长λ的光是共振的。即光彼此加强,且波长λ存在有方向性。
当使用反射板获得共振时,且如果按如上设定半透明反射镜和反射板之间的光学距离,从发光层41的反射板的表面的光学距离为(2M-1)λ/4π。这里,M为自然数,λ和上述一样。如果发光层41设置在该位置,光源设置在位于半透明反射镜和反射板之间的驻波闭环位置,并获得上述操作。
在上面的结构中,半透明反射镜透射部分波长λ的光并反射其余的。具有用于波长λ等光的反射功能的金属薄膜用于其材料。
通过层叠介电或氧化物与透射上述波长λ的有机材料形成在光学共振层半透明反射镜之间设置的半透明反射镜与物质(过滤层)。更具体地说,交替层叠高折射率物质和低折射率物质以形成介电多层膜镜。TiO2、SnO等用于高折射率物质,SiO2等用于低折射率物质。
当使用该结构时,如果半透明反射镜的折射率是NO,并且层和位于半透明反射镜之上或之下的大气的折射率是NU、ND,半透明反射镜的光学厚度设定如下。
(i)(2N-1)λ/4,如果NU>NO,ND>NO或NU<NO,ND<NO,其中N为自然数。
(ii)Nλ/2,如果NU>NO>ND或NU<NO<ND,其中N为自然数。
所需厚度在上面(i)和(ii)厚度的大约0.9到1.1倍的范围内。
在光学共振层中,通过适合于材料的制造方法或者如汽相沉积方法和印刷方法的公知薄膜制造方法,在高折射率透明层的光出射表面14b的表面上沉积上述材料。而且,在设置有光学共振层之后,通过使用热压结合的粘结或使用粘结剂的粘结,将得到的合成物层叠到高折射率透明层的光出射表面14b的表面。
可以使用使多个波长λ1、λ2等共振的结构。
在这种情况下,设置多个半透明反射镜,根据上面所述的等式设计在每个半透明反射镜之间和/或在每个半透明反射镜与反射板之间的光学距离,但当设计该距离时,与上面例子的不同之处在于上面等式中的λ变为λ1、λ2等。
也就是说,波长λ1的光在某种半透明反射镜之间(或在半透明反射镜与反射板之间,此后用于指相同的意思)共振,波长λ2的光在其它半透明反射镜之间共振。由此多个波长的光被加强,并且方向性变得更高。
光子学晶体是一种物质/元素器件,能够自由控制具有接近于光或电磁波波长长度的周期性结构的光。更具体地说,光子学晶体具有接近于光波长长度的周期性结构,并且光子学带隙不允许存在和在其中出现某个波长范围的光。将光子学带隙的起源解释为类似于相对于固体晶体的带隙的起源,禁止带,即其中不允许存在具体能量范围的电子的带隙。
如果当把电子看成波时的波长确实是原子间间隙的尺寸,则出现相对于当原子在固态晶体中规则对齐使得电子的带隙,由此通过晶体内的周期电势,电子将经过布拉格反射,并产生其中没有能量的状态。
同样,当通过具有接近于光的波长长度的周期性折射率(介电常数)分布的结构传播时,形成禁止某波长区的光传播的光子学带隙。这种周期性结构可以是一维、两维或三维的任何一种。
如果在具有完整周期性结构的光子学晶体中形成故障,带端在光子学带隙中形成套(sleeve),在带中出现故障水平(defect level)(定位水平)。通过使用故障水平加强了发光物质的发光性能。而且,光的波群速度在带端极小,结果,加强了作为整个元件的发光性能。请参考下面的文章。
“Suppression of field of light by photonic crystal”,Surface Science,Vol.22,No.11,pp.702-709,2001).
“Property evaluation of photonic crystal organic EL device”64thJapan Society ofApplied Physics Academic Lecture Draft,p.938.
“Preparation of organic semiconductor photonic crystal and optical properties”64thJapan Society of Applied Physics Academic Lecture Draft,p.938.
现在将具体说明二维光子学晶体层的结构。
如图5A所示,二维光子学晶体层5为这样一种层包括透射入射光波长的成形透明层(板状)材料(第一电介质)51、在厚度方向为纵向的位置(第二电介质)52,即,在相关层的通常方向中,它透射光,并且在上述以周期性方式排列的材料中具有不同的折射率(介电常数)。在图5A中,出于说明目的,第一电介质51的第二电介质52也用实线表示。
二维光子学晶体层5是加强或增强在高折射率透明层发射光中的一个波长或以上述作为中心的相关波长的预定范围内的波长的结构。即使用公知的光子学晶体技术计算第一电介质51和第二电介质52的折射率及第二电介质的布置方法(周期性),并使用光刻技术、电子束印刷技术等进行制备。
第二电介质的周期性结构包括如图5B所示的四角形布置或如图5C所示的三角网格布置。
构成第一电介质51和第二电介质52的材料可以是任何材料,只要每种电介质相对于彼此具有不同的折射率即可,可以使用任意的玻璃材料、半导体材料、氧化物材料、有机材料等。
蒸汽、真空等可以看作是材料。即通过在第一电介质51中开孔,并在孔中密封例如气体和氮气的蒸汽或形成真空来制备二维光子学晶体层5。这里,当采用该结构时,密封在孔中的蒸汽优选为不损害或尽可能少损害有机层3的蒸汽,优选密封氮气或惰性气体。
有机EL单元10具有上面的结构并且每层也按上述制备。下面示出有机EL单元10的制造方法的一个例子。
根据下面的步骤制造有机EL单元10。除非另外说明,每个下列步骤的顺序可自由改变。
根据本发明的有机EL单元10的第一种制造方法具有如下步骤在透明基板14的光入射表面14a上形成透明导体11;在接触透明基板14表面(发光表面)的相对侧上的透明导体11的表面中的第一区T1上形成包含有机发光材料的第一有机层121;在接触透明导体11表面的相对侧上的第一有机层121的表面上形成第一电极122;在接触透明基板14表面的相对侧上的透明导体11的表面中的第二区T2上形成包含有机发光材料的第二有机层131;在接触透明导体11表面(发光表面)的相对侧上的第二有机层131的表面上形成第二电极;以及形成间隙G,由此第一有机层121和第二有机层131、第一电极122和第二电极132彼此物理分开一预定距离。
每步都使用对应于相关层的膜形成方法。
当形成第一有机EL元件12和第二有机EL元件13时可以形成间隙G。例如,使用掩模方法使导电物质不在间隙中气相沉积,或使用印刷方法形成每一层由此在制备第一有机EL元件12和第二有机EL元件13时形成间隙G。而且,在两个有机EL元件形成之后,使用公知的切割方式,例如激光、切割机等形成间隙G。
制造第一有机EL元件(前体)或第二有机EL元件(前体),然后将它们粘结并层叠在透明导体11上以形成有机EL单元10。采用适当进行下列步骤的制造方法。这些步骤包括在透明基板14上形成透明导体11;形成包括第一有机层121的第一EL元件前体,其中该第一有机层121包含在一导体和另一导体(第一电极)122之间的有机发光材料,其中至少一个是透明导体;
形成包括第二有机层131的第二EL元件前体,其中该第二有机层131包含在一导体和另一导体(第二电极)132之间的有机发光材料,其中至少一个是透明导体;通过将第一EL元件前体粘接到与透明基板14接触表面其相对侧上透明导体11的表面上的区T1来形成第一EL元件12,由此透明导体连接到透明导体11;以及通过将第二电致发光器件前体粘接到与透明基板14接触表面的相对侧上的透明导体11的表面上的区T2来形成第二EL元件13,由此透明导体连接到透明导体11并导致与第一EL元件12物理分开。
在区T1和T2之间形成间隙。使用上述的有机EL元件前体制造其中一个有机EL元件,通过层叠如前所述的每一层制造另一个有机EL元件。
下面将说明有机EL单元10的变形。
可以使用已经描述的变形。可以不必使用每个上述变形和下列变形,可以仅使用一个,在彼此不冲突的范围内可以结合多个相同的变形。
在图1所示的有机EL单元10中,可以不设置透明基板14。通过透明基板14从有机层发射的光由此被消弱,使得光无法在常规有机EL器件中被取出。
当使用该结构时,第一有机层121和第二有机层131可以直接层叠在透明导体11上而从开始就不使用透明基板14,或者可以在使用基板14制造有机EL单元之后使用喷沙方法、干腐蚀方法、湿腐蚀方法等,通过去除有机EL器件的基板的公知方法来除去基板。
保留具有足够厚度以保护透明导体11的透明基板14以保护透明导体11免受外部大气的影响(特别是氧气和水分)。
可以不设置透明基板14,而设置其它的透明保护元件。此后将描述保护元件。
在上面的例子中,第一区T1和第二区T2的形状和尺寸通常相对于彼此相同,但也可以仅形状基本相同,或仅面积基本相同。特别是,如上所述,如果面积相同,则流过第一有机EL元件12和第二有机EL元件13的电流量相同。
区T1和T2的形状当然可以是除矩形以外的形状。
如图6A中所示,在透明导体11的一个表面上的中央部分第二区T2可以是矩形区,可以通过间隙G,在相关表面上第一区T1形成在区T2的外面。
如图6B中所示,如上所述,透明导体11的一个表面的面积大于(由此面积基本上不同)第一区T1的面积和第二区T2面积的总面积。
如图7所示,例如,至少能绝缘的绝缘壁15设置在间隙G中。因此,第有机层121和第二有机层131,以及第一电极122和第二电极132将可靠地免于彼此物理接触。如图7所示,形成绝缘壁15以不使第一有机EL元件12和第二有机EL元件13接触,但也可彼此接触。
优选绝缘壁15是透明的,并优选具有漫射功能。
如果绝缘壁15是透明的,则从有机层向其它有机层反射的光进入其它有机层,或者以大于进入绝缘壁15的临界角反射进入绝缘壁15的光。如果绝缘壁15是透明的,则改变了相对于光出射表面14b传播的光的方向,并且从光出射表面14b向外射出的光量变高(光射出效率)。
可以通过包括具有不同于在绝缘壁15中构成绝缘壁15主材料的折射率的小珠或通过在绝缘壁15的壁表面等设置适当尺寸的突起布置具有漫射功能的公知的漫射方式。这使得光的传播方向相对于光出射表面14b而改变,并进一步提高光射出效率。
当包括绝缘壁15时通过下列步骤制造有机EL单元10。类似于上面的制造方法,除非另外描述,可以自由设定每步的顺序。这些步骤包括在透明基板14上形成透明基板11;形成由绝缘材料构成的绝缘壁15,用于分隔在透明基板14接触表面的相对侧上其透明导体11的表面上的第一区T1和第二区T2;在透明基板14接触表面的相对侧上其透明导体11的表面中的第一区T1形成包含第一有机发光材料的第一有机层121;在与透明导体11接触的表面其相对侧上的第一有机层121的表面上形成第一电极122;在透明基板14接触表面其相对侧上的透明导体11的表面中的第二区T2形成包含第二有机发光材料的第二有机层131;以及在与透明导体11接触的表面其相对侧上的第二有机层131的表面上形成第二电极132。
可以任何方式构成绝缘壁15,只要在至少一个表面形成有绝缘部件。在透明导体11上设置后或在透明导体11上设置之前,由金属等导体构成的绝缘壁前体表面通过氧化变成绝缘。而且,在透明导体11上设置具有突起形状的绝缘壁15(绝缘壁前体),并通过公知的方法使该绝缘壁前体的至少一个表面绝缘。
如上所述,通过外部大气(特别是氧气和水分)将改变大多数有机层的性能,因此优选保护其端部。
如图8A的横截面图或图8B的正视图中所示,将第一有机层121和第二有机层131的外部露出部分(端部)用保护膜密封,间隙G的端部用保护膜(保护部件)19密封。在保护部件19和每个有机层之间的空间(即间隙G)为不包括氧气和水分的大气,例如氮气大气或真空。
保护部件19不仅保护第一有机层121和/或第二有机层131,而且也保护其它层。例如保护透明导体11。也可以包括使之免受除氧气和水分之外的影响,例如外部压力和温度的变化的保护部件19。
用于保护层(钝化层)的材料的例子包括有机聚合物材料、无机材料和光硬化树脂,该材料可以单独使用或作为多种材料组合使用。上述的荧光转换材料可以添加到材料中用于形成密封层。密封层可以具有单层结构或多层结构。
有机聚合物材料的例子可以包括共聚物的氟基树脂,如氯三氟乙烯聚合物、二氯二氟乙烯聚合物和氯三氟乙烯与二氯二氟乙烯的共聚物;丙烯酸树脂,如聚甲丙烯酸甲酯和聚丙烯酸酯;环氧树脂;有机硅树脂;环氧有机硅树脂;聚苯乙烯树脂;聚酯树脂;聚碳酸酯树脂;聚酰胺树脂;聚酰亚胺树脂;聚酰胺酰亚胺树脂;聚对二甲苯树脂;聚乙烯树脂;以及聚苯醚树脂。
无机材料的例子包括聚硅酸盐、金刚石薄膜、非晶硅、电绝缘玻璃、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属硫化物。
上述荧光转换材料可以添加到上面的材料中。
有机EL元件也可以用非活性材料保护,例如石蜡、液态石蜡、硅油、碳氟化合物油和添加碳氟化合物油的沸石。
不用说,有机EL元件可以通过密封保护。具体说,为了切断来自外部的水分或氧气,可以通过例如密封板和密封容器的密封部件来密封有机层。密封部件可以仅设置在有机EL元件的后表面侧(电极侧),也可以用密封部件涂覆整个有机EL元件。当有机层被密封且外部空气被切断时,密封部件的形状、尺寸或厚度没有特殊限制。用于形成密封部件的材料的例子包括玻璃;如不锈钢和铝的金属;如聚氯三氟乙烯、聚酯、聚碳酸酯的塑料;以及陶瓷。
当在有机EL元件中设置密封部件时,也可以使用密封剂或粘结剂。当用密封部件而不是使用密封剂涂覆整个有机EL元件时,密封部件可以互相热粘接。密封剂的例子包括紫外硬化树脂、热硬化树脂和双液态型硬化树脂。
而且,在密封容器和有机EL元件之间的空间中也可以填入吸湿剂或非活性溶液。吸湿剂的例子包括氧化钡、氧化钠、氧化钾、氧化钙、硫化钠、硫化钙、硫化镁、五氧化二磷、氯化钙、氯化镁、氯化铜、氟化铯、氟化铌、溴化钙、溴化钒、分子筛、沸石和氧化镁。非活性溶液的例子包括石蜡;液态石蜡;例如全氟烷烃、全氟胺和全氟乙醚的氟基溶剂;氯基溶剂以及硅油。
第一电极122和第二电极132具有保护功能(用于防止进入的功能/至少水分和氧气不可能进入)以阻止氧气或水分从第一电极122或第二电极132进入到第一有机层121或第二有机层131。
例如,如果第一电极122和第二电极132由例如铝的具有足够厚度的材料制成,那么氧气或水分进入第一有机层121或第二有机层131的可能性就极低了。
除了连接到外部电源的部分(端部)以外,采用保护部件19,通过保护第一电极122和第二电极132,也可获得保护功能。
具有光散射功能的光散射部件设置在光出射表面14b上和/或相关表面14b的相对侧的第一有机层121或第二有机层131上。
光散射板或漫射板设置在透明基板14的光出射表面14b上,或者在光出射表面14b上形成多个微小突起以提供到透明基板14的光散射功能。通过在光出射表面14b上提供光散射部件而不是有机层,与不提供光散射部件时比较,从光出射表面14b发射的光变得均匀。
如上所述,如果在光出射表面14b的相对侧上即在其间为有机层的电极侧上设置具有散射功能的光散射部件,则改变了相对于光出射表面14b的光的传播方向,并且当不提供光散射部件时,不从光出射表面14b向外发射的光被提取。
当然可以通过构成在上面未提到的有机EL单元的至少一层(组件)上包括多个适当尺寸的突起获得光散射功能,或者通过分布不同于构成相关层的部件的折射率的部件(例如小珠等)获得光散射功能。
有机层可以变为第一无机层,第二有机层可以变为第二无机层。在这种情况下,无机发光材料包含在无机层中,将包含无机发光材料的无机发光层设计成保持在绝缘层之间。而且,如果至少一个是无机EL元件,则进行AC驱动。
无机EL元件是由公知材料制成的公知结构的元件。
现在将描述其中无机发光层夹在两个绝缘层之间的结构(双绝缘层结构/三层结构)的例子。
绝缘层优选具有如下性能。
高介电常数给无机发光层有效地施加电场,而且,增加提供到发光层的电荷量以获得高亮度。
高电绝缘阻止通过高电场的无机发光层的破损。
很少的气泡和缺陷阻止无机发光层的破坏。
高粘结性层叠到无机发光层和电极。
非传播性在一部分阻止介电破损,并阻止破损扩展到整个无机EL元件。
耐热性当制备无机EL元件时高温处理是必不可少的。
透明度在光出射表面14b侧上的绝缘层必须至少比无机发光层更透明。
在公知的无机EL元件的绝缘层中使用的材料用于将上述性能赋予绝缘层的材料,通常使用非晶材料和选择例如Si3N3等的氮化物材料和例如SiO2、Ta2O5、Al2O3、Y2O3、Sm2O3、TiO2等的氧化物材料。
绝缘层可以是复合的绝缘层,其中混合并使用例如SiON、SiAlON、TaSiO、ATO、BaTa2O5、PbNb2O5等的多种化合物。
可以层叠不同的绝缘材料以提高与电极的粘结性或者进行在无机发光层之间的界面控制。
绝缘层阻止在高压下发光层电介质失效,并用作形成作为电子供给源的绝缘层/无机发光层的界面,由此优选采用其中仅产生很少的气泡、裂纹和分隔的薄膜形成方法,例如高频溅射方法、电子束气相沉积方法、涂屏印刷方法等。
无机发光层主要由无机材料构成,也可以使用其它任何材料,只要通过上述的发光机理发光即可,可以使用公知无机EL元件的无机发光层的材料。
该材料包括使用ZnS作为主体材料包含IIb-VIb组元素的荧光材料;使用用作离子晶体的CaS和SrS作为主体材料包含IIa-VIb组元素的荧光材料;使用例如CaGa2S4、SrGa2S4、BaGa2S4等的含硫的镓盐(硫化镓)作为主体材料的含硫的镓盐材料;使用硫化铝的化合物(含硫的铝盐)作为主体材料的例如含硫的铝盐材料的硫化铝材料;具有例如Zn2SiO4、Ga2O3、Y2O3、CaO、GeO2、SnO2等金属氧化物(二元化合物)作为主体材料并添加Mn和Cr或稀土元素作为发光中央材料的金属氧化物荧光材料;使用例如ZnSiO4、Zn2GeO4、ZnGa2O4、CaGa2O4、Y4GeO8、Y2GeO5、Y2GeGe2O7等三元化合物的金属氧化物作为主体材料并添加Mn和Cr或稀土元素作为发光中央材料的例如多元氧化物荧光材料的氧化物发光材料;以及使用CaF2或CdF2、ZnF2作为主体材料并添加各种过渡金属或稀土元素作为发光中央材料的例如添加ZnF2的Gd的硫化物发光层材料。
通过下列方法在绝缘层上形成无机发光层物理气相沉积方法,例如电阻加热气相沉积方法、电子束气相沉积方法以及溅射方法;化学气相沉积方法,例如金属有机化学气相沉积方法、卤素运输低压CVD方法以及原子层取向附生方法;以及公知的薄膜形成方法。
在薄膜形成之后为了获得充分的发光性能优选进行热处理(退火),例如真空热处理和快速热退火(RTA)方法、电子束退火方法、激光方法等。
在无机EL单元中,用于制备无机EL元件前体并将其层叠到透明导体的制造方法比在有机EL单元中更易被采用。这是因为阳极侧和阴极侧用发光层作为参考而对称具有一对绝缘层和一对电极,因此能够采用相同结构的无机EL元件前体来用于第一无机EL元件和第二无机EL元件。
当然可以使用除上面以外的结构,并可以是五层结构,将其中引入例如Ta2O5或TiO2绝缘材料的半绝缘层设置在上述双绝缘结构中的绝缘层和无机发光层之间以提高流过发光层的移动电荷量并增强电介质击穿性能。可以使用多层结构,其中在一些层上通过连续层叠SrS:Ce膜和无添加剂的ZnS膜,为双绝缘结构中的无机发光层的每个作用(功能)提供一层。
在有机EL单元,或基板等的端部设置用于与其它EL单元耦接的连接部件,因此使每个EL单元101、102、……10n(n为自然数)彼此连接,如图9B所示。由此容易形成此后描述的有机EL发光器件。
如图9A中所示,在基板的一侧和在另一基板14’的一侧设置钥匙状连接部件16,并通过咬合两基板14、14’的耦接部件16和沿耦接方式16相对滑动基板14和14’,将有机EL单元10和10’连接。
连接部件并不限于图9中所示的部件。例如,当承受压力时可以将用于粘结两个EL单元的粘结部件施加到基板的边部。可以将磁铁贴附到基板的边部。可以使用除图9中所示的形状以外的公知部件的耦接部件。
用此方式,通过使用耦接部件连接有机EL单元10,能够容易组装有机EL发光器件。而且,可以从有机EL发光器件中拆卸失效的有机EL单元10,并容易用新的EL单元10替换。
在有机EL单元10中,如果第一电极122和/或第二电极132是透明电极,则光从第一电极122和/或第二电极132侧射出。在这种情况下,使用透明导体11所用的材料形成第一电极122和/或第二电极132。
现在将描述根据本发明第二实施例的有机EL单元。
图10是有机EL单元20的示意性横截面图。在有机EL单元20中,在基板17上限定第一和第二区T1和T2。在第一区T1上层叠第一电极122和第一有机层121。在第二区T2上层叠第二电极132和第一有机层131。
限定区T1和T2使得彼此不接触或重叠。所以,类似于有机EL单元10,有机EL单元20包括在第一电极122和第二电极132之间以及在第一有机层121和第二有机层131之间的间隙G。在第一有机层121和第二有机层131上设置的透明导体11与层121和131电连接。
类似于有机EL单元10的透明基板14的基板用作基板17,但用于从上述结构中可明显看出有机EL单元20是顶发射型,所以可以不必使用透明基板作为透明基板17。因此,也可以使用金属基板或由金属箔形成的基板。而且,可以使用由复合板构成的基板,其中结合了相同类型或不同类型的多个基板。
当使用上面的结构时,在基板17和第一电极122之间以及在基板17和第二电极132之间分别设置第一布线和第二布线(未示出),且从该布线提供电源。
用下面的方式连接外部电源。
由导电部件制成的第一端子123从第一电极122经过基板17到与包括第一电极122相对侧的基板17的一侧。
由导电部件制成的第二端子133从第二电极132经过基板17到与包括第二电极132相对侧的基板17的一侧。
第一端子123和第二端子133与直流电源连接,并且当施加电压时,第一有机层121和第二有机层131通过透明导体11向外发光。
使用具有上述结构的有机EL单元20获得类似于有机EL单元的工作方式和优点。该有机EL单元可以变形为类似于有机EL单元,并且通过变形能够进一步获得上述工作方式和优点。
现在将说明有机EL单元20的制造方法的三个例子,但是本发明不限于这些制造实施例,并可以将每个上述零件的制造例子结合起来。类似于上面的有机EL单元的制造例子,除非另外说明,对每一步的顺序没有特别限制,可以根据上面每个零件的膜形成例子实现每一步。
第一个制造例子包括下列步骤。
在基板17的区T1上形成第一电极122。
在与基板17接触的表面的相对侧上的第一电极122的表面上形成包含第一有机发光材料的第一有机层121。
在基板17的区T2上形成第二电极132。
在与基板17接触的表面的相对侧上的第二电极132的表面上形成包含第二有机发光材料的第二有机层131。
在与各自的电极122和132分别接触的表面的相对侧上的第一有机层121和第二有机层131的表面上形成透明导体11,以和第一有机层121和第二有机层131电连接。
形成间隙G,以便第一有机层121和第一电极122分别与第二有机层131和第二电极132物理分开一预定距离。
类似于有机EL单元,第一有机发光材料和第二有机发光材料可以是相同材料。
形成间隙G的步骤与上面描述的相同。
也可以用下面的方式制造有机EL单元。下面的制备方法是用于在设置绝缘壁15后制备有机EL器件的方法。该方法包括形成绝缘壁15,其中至少表面由绝缘部件构造,它在基板17的一个表面上,用于将相应表面分成两个区T1和T2;
在T1区上形成第一电极122;在与基板17接触的表面的相对侧上的第一电极122的表面上形成包含第一有机发光材料的第一有机层121;在第二区T2上形成第二电极132;在与基板17接触的表面的相对侧上的第二电极132的表面上形成包含第二有机发光材料的第二有机层131;以及在与各自的电极122和132分别接触的表面的相对侧上的第一有机层121和第二有机层131的表面上形成透明导体11,以和第一有机层121和第二有机层131电连接。
还可以用下面的方式制造有机EL单元20。
在包含第一电极122的两导体之间形成包括包含第一有机发光材料的第一有机层121的第一有机电致发光元件。两个导体中至少一个是透明的。
在包含第二电极132的两导体之间形成包括包含第二有机发光材料的第二有机层131的第二有机电致发光元件。两个导体中至少一个是透明的。
将第一有机电致发光元件前体粘接到透明基板17的T1区,由此将第一电极122与基板17连接。
将第二有机电致发光元件前体粘接到透明基板17的T2区,由此将第二电极132与基板17连接,并且与第一电致发光元件前体物理分开。
第一有机电致发光器件前体的透明导体和第二有机电致发光器件前体的透明导体通过透明导体11连接。
在有机电致发光器件前体层叠到透明导体11之后将基板17层叠到前体。
现在将说明根据本发明第三实施例的有机EL单元。
图11是示出有机EL单元30结构的示意性横截面图。
如图11中所示,有机EL单元30具有形成在基板17的一个表面上的导体18。在与基板17接触的表面的相对侧上的导体18的表面上限定区T1和T2。将区T1和T2限定为其间具有预定距离,以便彼此不接触或重叠。在T1区设置第一有机层121,并在其上设置由透明导体构成的第一透明电极124。在T2区设置第二有机层131,并在其上设置由透明导体构成的第二透明电极134。
导体18可以不是透明的。因此通过上述的膜形成方法,将公知的电极材料,例如用于形成透明导体11或用于形成第一电极122和第二电极132的材料设置在基板17上。
至于第一透明电极124和第二透明电极134,一个为阳极,另一个为阴极。通过使用在公知的有机EL器件中形成透明电极的材料通过简单的膜形成方法来形成电极124和134,例如通过透明导体11的膜形成方法用于在第一有机层121或第二有机层131上形成透明导体11的材料。
用和有机EL单元10或有机EL单元20中相似的参考标记表示的零件相同的方法制备其它零件。
在具有上面结构的有机EL单元30中,将外部电源连接到第一透明电极124和第二透明电极134,并且和有机EL单元10或有机EL单元20类似,当施加电压时,第一有机层121和第二有机层131发光。从第一有机层121和第二有机层131发射的光从EL单元30经过第一透明电极124和第二透明电极134分别向外射出。即有机EL单元30是顶发射型单元。
从上述说明中可明显看出,在有机EL单元30中可获得与有机EL单元10和有机EL单元20类似的优点。
可以和有机EL单元10和有机EL单元20相同的方式对有机单元30进行变形,并且在变形结构中仍可以获得类似的工作方式和优点。
和上面类似,通过组合每个零件的膜形成方法(制备方法)来制造有机EL单元30。可以用下列方式制造有机EL单元30。
在基板17的一个表面上制造导体18。
在与基板17接触的表面的相对侧上的导体18的表面上形成包含第一有机发光材料的第一有机层121。
在与导体18接触的表面的相对侧上的第一有机层121的表面上形成第一透明电极124。
在与基板17接触的表面的相对侧上的导体18的表面上的第二区T2上形成包含第二有机发光材料的第二有机层131。
在与导体18接触的表面的相对侧上的第二有机层131的表面上形成第二透明电极134。
形成间隙G,以便第一有机层121和第一电极124的每个分别与第二有机层131和第二电极134物理分开一预定距离。
如上所述,在形成第一有机EL元件12和第二有机EL元件13之后进行形成间隙的步骤,但可以使用掩模方法形成第一有机EL元件12和第二有机EL元件13,由此元件12和13彼此不接触。
第二个制造的例子是制造这样一种结构的例子,其中通过绝缘部件设置的绝缘壁15设置在第一有机EL器件和第二有机EL元件13的间隙G中。更具体地说,第二个制造例子包括下列步骤。
在基板17的一个表面上形成导体18。
在与基板17接触的表面的相对侧上的导体18的表面上形成由绝缘部件构成的绝缘壁15,以分隔第一区T1和第二区T2。
在与基板17接触的表面的相对侧上的导体18的表面中的第一区T1上形成包含第有机发光材料的第一有机层121。
在与导体18接触的表面的相对侧上的第一有机层121的表面上形成第一透明电极124。
在与基板17接触的表面的相对侧上的导体18的表面中的第二区T2上形成包含第二有机发光材料的第二有机层131。
在与导体18接触的表面的相对侧上的第二有机层131的表面上形成第二透明电极134。
在制备第一有机EL元件12和13之后、在制备该元件之前、或形成该元件之一后进行设置绝缘壁15的步骤。
第三个制造例子是通过制备第一有机EL元件前体和第二有机EL元件前体并将该前体层叠在导体18上制造有机EL单元30的方法。更具体地说,该方法包括下列步骤在基板17的一个表面上形成导体18;形成包括第一有机层121的第一有机电致发光元件前体,该第一有机层121包含第一透明电极124和另一导体之间的第一有机发光材料;形成包括第二有机层131的第二有机电致发光元件前体,该第二有机层131包含第二透明电极134和另一导体之间的第二有机发光材料;通过将第一有机电致发光元件前体的其它导体粘结到导体18的第一区T1形成第一有机电致发光器件;以及通过将第二有机电致发光元件前体的其它导体粘结到导体18的、距第一区T1预定距离的第二区T2形成与第一有机电致发光元件12物理分开的第二有机电致发光元件13。
现在将说明根据本发明第四实施例的有机EL单元40。
如图12所示,在有机EL单元40的透明基板14的一个表面上限定第一区T1和第二区T2。区T1和T2彼此分开一预定距离并限定为彼此不接触或重叠。
在基板14的第一区T1依次设置第一透明电极124和第一有机层121。在基板14的第二区T2依次设置第二透明电极134和第二有机层131。在与各自电极接触的表面的相对侧上的第一有机层121和第二有机层131的表面上设置导体18以和有机层电连接。
在具有上面结构的有机EL单元40中,第一透明电极124和第二透明电极134连接到外部电极,并且当施加电压时,第一有机层121和第二有机层131发光。光从EL单元40通过第一透明电极124或第二透明电极134和透明基板14向外射出。所以,有机EL单元为底发射型。
在有机EL单元40中,通过上面的膜形成方法,使用和上面类似的形成膜的材料来制备每个零件。因此,可获得与有机EL单元10到30类似的工作方式和优点。而且,类似于有机EL单元10到30,可对有机单元40进行变形,并且从变形结构中仍可以获得类似的工作方式和优点。
在有机EL单元40中,由透明导体构成的第一布线设置在第一透明电极124和透明基板14之间,并且由透明导体构成的第二布线设置在第二透明电极134和透明基板14之间。通过将外部电极连接到布线,电源被提供到第一有机EL元件12和第二有机EL元件13而不在透明基板14上设置除T1、T2和间隙G以外的区,即,仅设置区T1和T2以及间隙G。
特别是当将多个有机EL单元40对齐时,设置该布线是有效的。即通过连接相邻单元的第一布线和第二布线以及将每个布线的端部连接到外部电极,在每个EL单元的发光区(区T1和T2)之间产生的间隙变得极小。
现在将示出有机EL单元40的具体制造例子。
有机EL单元40的第一制造例子包括下列步骤。
在透明基板14的一个表面(光入射表面14a)的第一区T1上形成第一透明电极124。
在与基板14接触的表面的相对侧上的第一透明电极124的表面上形成包含有机发光材料的第一有机层121。
在透明基板14的相关表面的第二区T2上形成第二透明电极134。
在与基板14接触的表面的相对侧上的第二透明电极134的表面上形成包含有机发光材料的第二有机层131。
在与各自电极接触的表面的相对侧上的第一有机层121和第二有机层131的表面上形成导体18以和第一有机层121和第二有机层131电连接。
形成间隙G,由此第一有机层121和第一透明电极124分别与第二有机层131和第二透明电极134彼此物理分开一预定距离。
有机EL单元40的第二制造例子包括下列步骤。
在透明基板14的一个表面14a上形成由绝缘部件构成的绝缘壁15,以将相关表面分隔成两个区T1和T2。
在区T1上形成第一透明电极124。
在与透明基板14接触的表面的相对侧上的第一透明电极124的表面上形成包含第二有机发光材料的第一有机层121。
在区T2上形成第二透明电极134。
在与透明基板14接触的表面的相对侧上的第二透明电极134的表面上形成包含第二有机发光材料的第二有机层131。
在与各自电极接触的表面的相对侧上的第一有机层121和第二有机层131的表面上形成导体18以和第一有机层121和第二有机层131电连接。
有机EL单元40的第三制造例子包括下列步骤。
在一导体和另一导体之间形成包括包含有机发光材料的第一有机层121的第一有机电致发光元件前体,其中在上述两导体之间至少一个是透明导体(第一透明电极)124。
在一导体和另一导体之间形成包括包含有机发光材料的第二有机层131的第二有机电致发光元件前体,其中在上述两导体之间至少一个是透明导体(第二透明电极)134。
将第一有机电致发光元件前体粘结到透明基板14的第一区T1由此将透明导体(第一透明电极)124连接到基板14。
将第二有机电致发光元件前体粘结到透明基板14的第二区T2由此将透明导体(第二透明电极)134连接到基板14,并与有机电致发光元件前体物理分离。
第一电致发光元件前体的另一导体和第二电致发光元件前体的另一导体与导体18连接。
现在将说明根据本发明的有机EL发光装置。
通过连接多个同类或不同类的有机EL单元10到有机EL单元40而构成根据本发明的有机EL发光装置。更具体地说,设置多个上述有机EL单元,每个EL单元的第二电极与至少一个其它EL单元的第一电极电连接。而且,在每个EL单元中设置第一有机电致发光元件和第二有机电致发光元件使得与另一个EL单元中的第一有机电致发光元件和第二有机电致发光元件物理分离。术语“不连接”当然包括多个导体不连接的含义。
当在不与另一个EL单元的第二电极连接的第一电极和不与另一个EL单元的第一电极连接的第二电极之间施加电压时,在端部有电,每个EL单元的第一层和第二层发光。
现在将参考图13具体说明根据本发明第五实施例的有机EL发光装置。
通过连接两个有机EL单元10和10’构成图13中所示的有机EL发光装置60。有机EL单元10和10’的构成与上述相同。
通过由导体构成的连接部件61将有机EL单元10的第二电极132与有机EL单元10’的第一电极122’连接。有机EL单元10的第一电极122和有机EL单元10’的第二电极132’与外部电源连接。即第一电极122’和第二电极132’分别为不与其它EL单元的第二电极或第一电极连接的端电极。
因为有机EL发光装置60具有上述结构,因此当在两个端电极(第一电极122和第二电极132’)施加电压时,第一有机层121、第二有机层131、第一有机层121’和第二有机层131’的每个都发光。光从发光装置经过透明导体11或透明导体11’以及透明基板14或透明基板14’向外发射。
因此,在有机EL发光装置60中可以获得类似于有机EL单元的工作方式和优点,另外还可获得下列优点。
可以自由设定装置的发光区面积,即所有区T1和T2的总面积。
如上所述,特别是很难扩大有机EL元件,但是使用具有上述结构的有机EL发光装置60,即便是各自发光区的面积很小,但每个有机EL元件12、12’、13、13’因此成为具有大的发光区的装置。
通过调节从每个有机EL元件12、12’、13、13’发射的光的颜色,当将颜色表示为合成颜色时,更有助于其调节。
有机层的数量大于有机EL单元,因此颜色调节比EL单元中更容易。
在串联连接有机EL单元的部分,在每个单元中流过有机EL元件的电流量相同。
所以,如果每个有机EL元件具有基本上相同的结构,并且每个构成层也具有基本上相同的结构,而且,如果每个区T1和T2的面积也基本相同,则从每个有机EL元件发射的光量和色度也基本相同。
通过上述方法用形成第一电极122、第二电极132、透明导体11等的材料制备连接部件61。第二电极132和第一电极122’可以通过线粘接而连接。当然可以一体形成第二电极132和/或第一电极122’。
可以用下列方式将有机EL发光装置变形。
每个有机EL单元可以和上述一样变形。
在这种情况下,每个单元经过相同的变形或不同的变形。
不同类型的EL单元可以粘结在一起以制备发光装置,如粘结有机EL单元10和有机EL单元20以制备发光装置。
可以将基板连接在一起。
通过耦接部件16等可以连接基板。由此提高装置的强度。
每个有机EL单元的光出射方向可以在基本上不同的方向。
例如,在图13所示的结构中,垂直于光出射表面14b的方向和垂直于光出射表面14b’的方向可以不是同一方向。此外,在其它有机EL单元的背面(光出射表面14b的相对侧)上可以设置某个有机EL单元以允许从两侧发光。由于具有该结构,光在比有机EL单元更宽的范围射出。
现在将说明根据本发明的有机EL发光器件,也将说明用于相关器件的框架。
根据本实施例的有机EL发光器件是通过连接多个根据本实施例的有机EL单元和/或有机发光装置构成的发光器件。发光系统和显示器是该发光器件的例子。根据本发明的有机EL发光器件将通过发光相同的例子说明。在接下来的说明中,提供仅由有机EL单元构成的发光器件,但是很明显本发明不限于此。
根据本实施例的发光系统是设置有多个有机EL单元的发光系统。例如,在有机EL单元中,通过将其调整成垂直于光出射表面的方向,并提供具有极大发光面积的区域光发光系统,使发射光具有基本上相同的峰值波长和/或基本上相同的色度。这是因为有机EL单元和外部电极的布线位于光出射表面的相对侧,且在发光表面中不发光区的比例变得极小。
通过使用射出不同峰值波长和/或不同色度的光的有机EL单元,并将每个单元设置在预定位置,可以表示符号和图形。
根据上述结构,提出了使用具有大发光面积EL的发光系统。
当一部分有机EL单元失效或如果使用寿命结束,仅需要替换相关单元。
如果一部分或所有有机EL单元串联连接,相同大小的电流流过串联连接的每个单元中的每个有机EL元件。所以,如果在串联连接区的每个单元的区T1和T2的面积基本上相同,且每个有机EL元件的元件结构和每层的结构基本上相同,则从每个单元射出基本上相同亮度的光。而且,每个单元的寿命也基本上相同。和具有相同显示区的单个有机EL元件制造的发光系统比较,极大减少了如亮度不均匀等的缺陷。
如果将漫射板设置成比光出射表面更朝向光出射侧,则不发光部分(在单元之间或对应于间隙G的区)变得几乎不可分辩。
和每个单元的光出射表面垂直的方向可以基本上不平行。在以这种方式构成的发光系统中以多个方向发光。
用于根据本实施例的有机EL发光器件的框架是用于在预定位置固定每个有机EL单元的框架。可以使用夹住和保持基板的卡具、与上述连接部件16连接并固定发光器件的卡具或公知卡具构成框架。
现在将说明用作根据本实施例的显示器件的单色图像显示器。
在根据本实施例的单色图像显示器中,由一个有机EL单元构成一个像素。将每个EL单元发光的色度设定成基本相同。通过控制每个EL单元发光和不发光来显示图像。通过调节亮度来进行层次控制。
通过多个有机EL单元来构成一个像素。
采用例如无源矩阵系统或有源矩阵系统的公知系统作为显示器的驱动系统。当使用有源矩阵系统时,也可以使用为每个像素提供TFT和驱动的常规技术,但每个像素可以由普通开关元件驱动。即提供通过比常规技术更简单的系统驱动的单色图像显示器。
现在将说明用作根据本实施例的另一显示器件的彩色显示器。
在根据本实施例的彩色显示器中,由一个有机EL单元形成构成一个像素的子像素。每个子像素包括具有发射如蓝、红或绿的预定色度的光的一个EL单元。通过控制每个EL单元的发光、不发光和发光量来显示图像。
以如上所述的相同方式,当然可以由多个有机EL单元构成一个子像素。
类似于单色图像显示器的系统用于驱动系统。
在不脱离本发明的精神和范围下本发明可以包括许多其它具体形式,这对本领域的技术人员是显而易见的。所以,这些例子及实施例被认为是说明性而不是限制性的,本发明不限于这里给出的细节,但是可以在附加权利要求的范围及等同物内进行修改。
权利要求
1.一种发光单元,包括包含具有第一区和第二区的一个表面的导体;层叠在第一区上并包含第一发光材料的第一层;在第一层上层叠的第一电极,导体的第一区,第一层和第一电极,形成第一电致发光元件;层叠在第二区上并包含第二发光材料的第二层;以及在第二层上层叠的第二电极,导体的第二区,第二层和第二电极,形成第二电致发光元件,其中当在第一电极和第二电极之间施加电压时第一层和第二层发射光线,发光单元的特征在于第一电极和第一层分别与第二电极和第二层彼此物理分隔。
2.根据权利要求1所述的发光单元,其中导体是透明的,并且从第一层和第二层发射的光线通过导体射出发光单元。
3.根据权利要求2所述的发光单元,其中导体包括与一个表面相对的后表面,发光单元进一步包括接触导体后表面的透明基板。
4.根据权利要求2所述的发光单元,其中第一电极和第二电极各自包括分别接触第一层和第二层的表面,以及相对的表面,发光单元进一步包括在第一层和第二层的相对表面上的基板。
5.根据权利要求4所述的发光单元,其中基板包括与第一电极和第二电极接触的表面以及与所述表面相对的相对表面,发光单元进一步包括多个接触到基板相对的表面的端子,多个端子包括通过基板延伸并分别电连接到第一电极和第二电极的第一端子和第二端子。
6.根据权利要求1所述的发光单元,其中第一电极和第二电极是透明的,并且从第一层和第二层发射的光线通过第一电极和第二电极射出发光单元。
7.根据权利要求6所述的发光单元,其中导体包括与一个表面相对的后表面,发光单元进一步包括接触导体后表面的基板。
8.根据权利要求6所述的发光单元,其中第一电极和第二电极各包括分别接触第一层和第二层的表面,以及相对的表面,发光单元进一步包括接触第一层和第二层的相对表面的透明基板。
9.根据权利要求8所述的发光单元,进一步包括设置在第一电极和透明基板之间和第二电极和透明基板之间的多个透明导线,第一电极和第二电极与不同的导线连接。
10.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中导体的一个表面具有与第一区和第二区的总面积基本相同的面积。
11.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中一个表面基本为矩形。
12.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一层和第二层各包括多个层叠的层,在第一层中更靠近导体侧的多个层的结构与第二层中更靠近电极侧的多个层的结构基本相同。
13.根据权利要求12所述的发光单元,其中第一层中的多个层与第二层中相对应的多个层基本相同。
14.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一层发射具有第一峰值波长的光,第二层发射具有和第一峰值波长基本相同的第二峰值波长的光。
15.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一层发射具有第一色度的光,第二层发射具有和第一色度基本相同的第二色度的光。
16.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一层发射具有第一峰值波长的光,第二层发射具有和第一峰值波长不同的第二峰值波长的光。
17.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一层发射具有第一色度的光,第二层发射具有和第一色度不同的第二色度的光。
18.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一区具有和第二区基本相同的面积。
19.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一区和第二区为矩形。
20.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一区和第二区具有相同的形状和面积。
21.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,进一步包括设置在导体一个表面上的第一区和第二区之间的绝缘壁。
22.根据权利要求21所述的发光单元,其中绝缘壁是透明的。
23.根据权利要求21所述的发光单元,其中绝缘壁具有光漫射功能。
24.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,进一步包括用于防止水分和氧气进入到第一层和第二层的至少一个中的保护部件。
25.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一电极和第二电极各具有露出发光单元外部的部分,并且第一电极和第二电极各具有用于防止水分和氧气从露出到第一层和第二层外部的部分进入的保护功能。
26.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一发光材料是有机发光材料。
27.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第一发光材料是无机发光材料。
28.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第二发光材料是有机发光材料。
29.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,其中第二发光材料是无机发光材料。
30.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,进一步包括光从其射出发光单元的光出射表面;与光出射表面相对的后表面;以及设置在比第一层和第二层更靠近光出射表面和后表面的至少一个位置的光漫射部件。
31.根据权利要求1到9中任何一个所述的发光单元,进一步包括用于将发光单元与另一个发光单元物理连接的连接部件。
32.包括多于一个根据权利要求1所述的发光单元的发光装置,该发光装置的特征在于每个单元的第二电极与至少另一单元的第一电极电连接;以及每个单元的第一电致发光元件与第二电致发光元件与另一个单元的第一电致发光元件与第二电致发光元件物理分隔;其中多于一个的发光单元包括与其它单元的第二电极断开并位于电气端部的第一端电极;与其它单元的第一电极断开并位于电气端部的第二端电极;其中在第一端电极和第二端电极之间施加电压时在每个单元中第一和第二层发光。
33.包括多于一个根据权利要求1所述的发光单元的发光器件,该发光器件的特征在于多于一个的发光单元彼此电连接;以及每个发光单元的第一电致发光元件和第二电致发光元件与另一个单元的第一电致发光元件和第二电致发光元件物理分隔。
34.根据权利要求33所述的发光器件,其中在每个发光单元中导体的一个表面基本上朝向同一方向。
35.根据权利要求33所述的发光器件,其中沿平面设置多于一个的发光单元。
36.包括多于一个根据权利要求31所述的发光单元的发光器件,该发光器件的特征在于多于一个的发光单元彼此通过连接装置连接。
37.根据权利要求33到36中任何一个所述的发光器件,其中串联连接多于一个的发光单元。
38.根据权利要求33到36中任何一个所述的发光器件,其中多于一个的发光单元中的至少一个构成单个像素。
39.根据权利要求33到36中任何一个所述的发光器件,其中多于一个的发光单元中的至少一个设置成单个子像素,多个子像素构成单个像素。
40.根据权利要求33到36中任何一个所述的发光器件,其中发光器件保持在包括用于将每个发光单元保持在预定位置的发光单元支撑的框架中。
41.包括多于一个根据权利要求32所述的发光装置的发光器件,该发光器件的特征在于每个发光装置的第一电致发光元件与第二电致发光元件与另一个发光装置的第一电致发光元件与第二电致发光元件物理分隔;以及多于一个的发光装置包括与其它发光装置的第二电极断开并位于电气端部的第一端电极;与其它发光装置的第一电极断开并位于电气端部的第二端电极;其中在第一端电极和第二端电极之间施加电压时在每个发光装置的单元中第一和第二层发光。
42.根据权利要求41所述的发光器件,其中发光器件保持在包括用于将每个发光单元保持在预定位置的发光装置支撑的框架中。
43.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一利包括表面的透明基板;在透明基板的表面上形成透明导体,该导体包括与透明基板的表面接触的表面以及相对表面,该相对表面具有第一区和第二区;在第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一层上形成第一电极;在第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二层上形成第二电极;以及形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开一预定距离的间隙。
44.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一种包括表面的透明基板;在透明基板的表面上形成透明的第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在透明基板的表面上形成透明的第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;在第一层和第二层上形成导体以将第一层和第二层电连接;以及形成将第层和第一电极分别与第二层和第二电极分开一预定距离的间隙。
45.根据权利要求44所述的方法,进一步包括在透明基板和第一电极之间设置由透明导电材料制成的第一导线;以及在透明基板和第二电极之间设置由透明导电材料制成的第二导线。
46.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一种包括表面的透明基板;在基板的表面上形成导体,该导体包括与透明基板的表面接触的表面以及相对表面,该相对表面具有第一区和第二区;在第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一层上形成透明的第一电极;在第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二层上形成透明的第二电极;以及形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开一预定距离的间隙。
47.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一种包括表面的基板;在基板的表面上形成第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在基板的表面上形成第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;在第一层和第二层上形成将与第一层和第二层电连接的透明导体;以及形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开一预定距离的间隙。
48.根据权利要求47所述的方法,进一步包括使多个端子接触与基板一个表面相对的表面,多个端子包括通过基板延伸并分别电连接到第一电极和第二电极的第一端子和第二端子。
49.根据权利要求43到48中任何一个所述的方法,其中所述间隙的形成包括使用激光形成将第一层和第一电极分别与第二层和第二电极分开一预定距离的间隙。
50.根据权利要求43到48中任何一个所述的方法,进一步包括在间隙中形成绝缘壁。
51.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一种包括表面的透明基板;在透明基板上形成透明导体;在导体上形成绝缘壁,以将导体表面分成第一区和第二区;在第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一层上形成第一电极;在第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二层上形成第二电极。
52.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一种包括一个表面的透明基板;在透明基板的一个表面上形成绝缘壁,以将该一个表面分成第一区和第二区;在第一区上形成透明的第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在第二区上形成透明的第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;以及在第一层和第二层上形成导体,以将第一层和第二层电连接。
53.根据权利要求52所述的方法,进一步包括在透明基板和第一电极之间设置由透明导电材料制成的第一导线;以及在透明基板和第二电极之间设置由透明导电材料制成的第二导线。
54.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一种包括表面的基板;在基板的表面上形成包括表面的导体;在导体上形成绝缘壁,以将导体表面分成第一区和第二区;在导体的第一区上形成包含第一发光材料的第一层;在第一层上形成透明的第一电极;在导体的第二区上形成包含第二发光材料的第二层;在第二层上形成透明的第二电极。
55.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供一种包括表面的基板;在基板的表面上形成绝缘壁,以将该一个表面分成第一区和第二区;在第一区上形成第一电极;在第一电极上形成包含第一发光材料的第一层;在第二区上形成第二电极;在第二电极上形成包含第二发光材料的第二层;以及在第一层和第二层上形成透明导体,以将第一层和第二层电连接。
56.根据权利要求55所述的方法,其中基板包括与所述表面相对的另一个表面,该方法进一步包括使多个端子接触另一个表面,多个端子包括通过基板延伸并分别电连接到第一电极和第二电极的第一端子和第二端子。
57.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供透明基板;在透明基板上形成透明导体;形成包括两个导体和第一层的第一电致发光元件前体,该两个导体的至少一个是透明的,该第一层包含在两个导体之间的第一发光材料;形成包括两个导体和第二层的第二电致发光元件前体,该两个导体的至少一个是透明的,该第二层包含在两个导体之间的第二发光材料;通过将第一电致发光元件前体的透明导体与透明导体层连接而形成第一电致发光元件;以及通过将第二电致发光元件前体的透明导体与透明导体层连接而形成与第一电致发光元件物理分隔的第二电致发光元件。
58.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供透明基板;形成包括第一导体、第二导体以及第一层的第一电致发光元件前体,该第一层包含在第一和第二导体之间的第一发光材料,其中至少第一导体是透明的;形成包括第一导体、第二导体以及第二层的第二电致发光元件前体,该第二层包含在第一和第二导体之间的第二发光材料,其中至少第一导体是透明的;将第一电致发光元件前体与透明基板粘结,使得第一电致发光元件前体的第一导体的第一导体与透明基板连接;将第二电致发光元件前体的第二导体与透明基板粘结,使得第一电致发光元件前体被物理分隔;用导体将第一电致发光元件的第二导体与第二电致发光元件的第二导体连接。
59.根据权利要求58所述的方法,进一步包括在透明基板和第一电致发光元件前体之间设置第一透明导线;以及在透明基板和第二电致发光元件前体之间设置第二透明导线。
60.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供基板;在基板上形成导体层;形成包括第一导体、第二导体和第一层的第一电致发光元件前体,该第一层包含在两个导体之间的第一发光材料,其中至少第一导体是透明的;形成包括第一导体、第二导体和第二层的第二电致发光元件前体,该第二层包含在两个导体之间的第二发光材料,其中至少第一导体是透明的;通过将导体层与第一电致发光元件前体的第二导体粘结而形成第一电致发光元件;以及通过将导体层与第二电致发光元件前体的第二导体粘结而形成与第一电致发光元件物理分隔的第二电致发光元件。
61.一种包含第一和第二层的发光单元的制造方法,当在第一电极和第二电极之间施加电压时该第一层和第二层发光,该方法包括提供基板;形成包括第一导体、第二导体以及第一层的第一电致发光元件前体,该第一层包含在第一和第二导体之间的第一发光材料,其中至少第一导体是透明的;形成包括第一导体、第二导体以及第二层的第二电致发光元件前体,该第二层包含在第一和第二导体之间的第二发光材料,其中至少第一导体是透明的;将第一电致发光元件前体的第二导体与基板粘结;将第二电致发光元件前体的第二导体与基板粘结,使得第一电致发光元件前体被物理分隔;用透明导体将第一电致发光元件的第一导体与第二电致发光元件的第一导体连接。
62.根据权利要求61所述的方法,进一步包括使多个端子接触与前体粘结的位置相对的基板,该多个端子包括通过基板延伸并分别电连接到第一和第二电致发光元件前体的第二导体的第一端子和第二端子。
63.根据权利要求51到56中的任何一个所述的方法,其中绝缘壁是透明的。
64.根据权利要求51到56中的任何一个所述的方法,其中绝缘壁具有漫射功能。
65.根据权利要求43到48以及51到62中的任何一个所述的方法,其中单元包括光从其射出发光单元的光出射表面,和与光出射表面相对的后表面,该方法进一步包括在比第一层和第二层更靠近光出射表面和后表面的至少一个的位置设置光漫射部件。
66.根据权利要求43到48以及51到62中的任何一个所述的方法,进一步包括设置用于将发光单元与另一个发光单元物理连接的连接部件。
67.根据权利要求43到48以及51到62中的任何一个所述的方法,其中第一发光材料和第二发光材料的至少一个是有机发光材料。
68根据权利要求43到48以及51到62中的任何一个所述的方法,其中第一发光材料和第二发光材料的至少一个是无机发光材料。
69.根据权利要求43到48以及51到62中的任何一个所述的方法,其中第一层发射具有第一峰值波长的光,第二层发射具有和第一峰值波长基本相同的第二峰值波长的光。
70.根据权利要求43到48以及51到62中的任何一个所述的方法,其中第一层发射具有第一色度的光,第二层发射具有和第一色度基本相同的第二色度的光。
71.根据权利要求43到48以及51到62中的任何一个所述的方法,进一步包括设置用于防止水分和氧气进入到第一层和第二层中的至少一个的保护部件。
全文摘要
一种具有创新结构的发光单元(10),包括具有表面的透明导体(11),在该表面限定了第一和第二区(T1,T2)。包括第一有机层(121)和第一电极(122)的第一电致发光元件(12)设置在第一区,其中第一有机层包含有机发光材料,第一电极层叠在第一有机层上。包括第二有机层(131)和第二电极(132)的第二电致发光元件(13)设置在第二区,其中第二有机层包含有机发光材料,第二电极层叠在第二有机层上。第一电极与第二电极物理分隔。第一层与第二层物理分隔。当电流流过第一和第二电极之间时,第一和第二有机层发光。从有机层发射的光通过透明导体并从发光单元中射出。
文档编号H05B33/00GK1722919SQ20041009424
公开日2006年1月18日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年11月25日
发明者伊藤日艺, 加藤祥文, 内海彻哉, 竹内范仁 申请人:株式会社丰田自动织机
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