专利名称：有机电场发光元件及使用它的有机电场发光显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有多重共振结构的有机电场发光元件(以下有时称作“有机EL元件”。)以及使用它的有机电场发光显示器。
背景技术：
有机电场发光元件是自发光型的显示装置，被用于显示器或照明的用途中。有机电场发光显示器与以往的CRT或LCD相比，具有辨识性高、没有视场角依赖性之类的显示性能的优点。另外，还具有可以将显示器轻质化、薄层化的优点。另外，有机EL照明除了轻质化、薄层化这样的优点以外，还有可通过使用柔性基板而实现迄今为止无法实现的形状的照明。如此所述，有机电场发光元件具有优异的特征，然而一般来说，包括发光层在内， 构成显示装置的各层的折射率比空气高。例如，在有机电场发光元件中，发光层等有机薄膜层的折射率为1. 6 2. 1。由此，所发出的光容易在界面发生全反射，也有其光取出效率不足20%的情况，从而损失了大部分的光。例如，普遍所知的有机电场发光元件中的有机电场发光显示部是在基板上具备配置于一对电极层之间的有机化合物层而构成的。该有机化合物层包含发光层，有机电场发光元件使从该发光层中射出的光从光取出面侧射出。但是，该情况下，由于在光取出面或电极层与有机化合物层的界面中，无法将属于临界角以上的光的全反射成分取出，因此存在光的取出效率低的问题。基于此种情况，为了提高光取出效率，例如提出过具有如下的微腔结构的有机电场发光元件(参照日本特开2006-140130号公报)，所述微空腔结构具有使从发光元件中放出的光共振的光共振层和夹在光共振层及发光元件之间的中间层。根据上述有机电场发光元件，与非微腔结构的有机电场发光元件相比，光取出效率提高。但是，上述有机电场发光元件中，由于使用折射率不同的透明材料作为光出射侧的反射面，因此无法充分地获得垂直入射附近的反射量，存在不太可能提高相对于正面方向的光取出效率问题。另外，因共振效应，还有颜色与观察者相对于有机电场发光元件的位置对应地变动(色度变化)的问题。另外，关于具有微腔结构的有机电场发光元件，提出过双重地具有共振结构的多重共振结构的有机电场发光元件(参照日本特开2003-123987号公报)。该有机电场发光元件具备全反射镜、选择性地反射第一波长的第一半透过半反射层、选择性地反射与上述第一波长不同的第二波长的第二半透过半反射层，利用由它们构成的第一共振部和第二共振部，分别相对于不同的基本波长共振。上述有机电场发光元件将第一共振部与第二共振部中的不同的基本波长合成，例如将显示蓝色(X1)和橙色(λ2)的基本波长的光进行加法混色而发出白色光。但是，上述有机电场发光元件由于利用互补色来实现白色，因此例如当并用使用了滤色片的颜色选择机构时，就会有与观察者相对于有机电场发光元件的位置对应地产生色度变化的问题。如此所述，对于具有微腔结构的有机电场发光元件来说，现实状况是，光取出效率的提高和色度变化的抑制效果仍然不够充分，期望进一步的改善。
发明内容
本发明的目的在于，提供不仅具有优异的光取出效率而且可以抑制与观察者相对于有机电场发光元件的位置对应地产生的色度变化的有机电场发光元件、以及使用该有机电场发光元件的有机电场发光显示器。作为用于解决上述问题的途径，如下所示。艮P，<1> 一种有机电场发光元件，其特征在于，是依次至少具有第一电极、发光层、半透射性的第二电极、中间层、半透射层和光透射层的有机电场发光元件，并且具有使从所述发光层中射出的光在所述第一电极与所述第二电极之间共振并射出的第一共振器结构；和使所述光在所述第一电极与所述半透射层之间共振并射出的第二共振器结构，其中，在将从所述发光层中射出的光的峰值波长的1/4长度设为t，将所述光透射层的折射率设为η 时，所述光透射层的厚度满足下式0.9Xt/n以上1. lXt/n以下。在上述<1>中记载的有机电场发光元件中，电子从上述第一电极注入上述发光层中，空穴从上述第二电极注入上述发光层中，在上述发光层内，上述电子与上述空穴碰撞。 一旦上述电子与上述空穴碰撞，上述发光层内的发光材料就获得能量而变为激发状态，在回到基态时射出光。上述光的一部分在上述第一电极与上述第二电极之间反复反射而被共振并射出光，经过上述中间层、上述半透射层及上述光透射层向外部射出。另外，上述光的另外一部分在上述第一电极与上述半透射层之间反复反射而被共振地射出光，经过上述中间层、上述半透射层及上述光透射层向外部射出。设为该构成时， 光取出效率就得到提高。由于上述光透射层的厚度是与从上述发光层中射出的光的峰值波长的四分之一的光学长度大致相等的厚度，因此除了由上述构成带来的光取出效率的提高以外，还可以进一步提高光取出效率。另外，与观察者相对于上述有机电场发光元件的位置对应地产生的色度变化也得到了抑制。<2>根据上述<1>中记载的有机电场发光元件，其中，光透射层和与该光透射层邻接的层之间的折射率之差至少为0. 1。<3>根据上述<1>到<2>中任意一项记载的有机电场发光元件，其中，半透射层的材料为金属。<4>根据上述<3>中记载的有机电场发光元件，其中，金属是选自银、镁-银合金以及铝中的至少一种金属。<5>根据上述<1>到<4>中任意一项记载的有机电场发光元件，其中，发光层含有至少一种发磷光的材料。<6>根据上述<1>到<5>中任意一项记载的有机电场发光元件，其中，有机电场发光元件是底发射型的。<7>根据上述<1>到<6>中任意一项记载的有机电场发光元件，其中，在第二电极与中间层之间还具有光透射层，其中，在将从上述发光层中射出的光的峰值波长的1/4长度设为t，将上述光透射层的折射率设为η时，上述光透射层的厚度满足下式0. 9Xt/n以上1. lXt/n以下。<8>根据上述<1>到<7>中任意一项记载的有机电场发光元件，其中，在发光层中的发光材料的发光光谱中，正面共振波长比从发光光谱的短波长侧起数的第一个峰值波长短，上述发光光谱满足以下述数学式1表示的Δ λ < 25nm的关系，<数学式1>Δ λ = λ (IO)-λ (0.2X10)其中，上述数学式1中，λ (IO)表示正面共振波长，IO表示该波长下的发光强度，λ (0.2X10)表示达到λ (IO)的发光强度的0.2倍的发光强度时的波长，λ (IO) > λ (0. 2X10)。<9> 一种有机电场发光显示器，其特征在于，具有以上述<1>到<8>中任意一项记载的有机电场发光元件作为子像素的红色、 绿色、蓝色的各单像素。根据本发明，可以解决以往的上述各种问题，可以达成上述目的，可以提供不仅具有优异的光取出效率而且可以抑制与观察者相对于有机电场发光元件的位置对应地产生的色度变化的有机电场发光元件、以及使用该有机电场发光元件的有机电场发光显示器。
图1是表示本发明的有机电场发光元件的一例的概略剖面图。图2是表示本发明的有机电场发光元件的另一例的概略剖面图。图3是表示从发光层中射出的光当中未由第二电极反射而透射的光的发光光谱的形状的一例的曲线图。图4是表示从发光层中射出的光当中未由第二电极反射而透射的光的发光光谱的形状的另一例的曲线图。图5是表示本发明的有机电场发光显示器的一例的概略剖面图。图6是表示实施例1 3及比较例1 比较例2的色度的角度依赖性的一例的曲线图。图7是表示Au’ ν’值与视场角之间的关系的一例的曲线图。图8是表示比较例1的依赖于视场角的发光光谱的曲线图。图9是表示实施例1的依赖于视场角的发光光谱的曲线图。
具体实施例方式(有机电场发光元件)本发明的有机电场发光元件依次至少具有第一电极、发光层、半透射性的第二电极、中间层、半透射层和光透射层，根据需要，还具有选自空穴注入层、空穴输送层、电子注入层以及电子输送层中的功能层，此外，根据需要，还具有基板、屏蔽层、其他的构件等。上述有机电场发光元件具有第一共振器结构和第二共振器结构。-第一电极、第二电极_上述第一电极由反射电极构成，上述第二电极由半透射电极构成。
作为上述第一电极，是作为具有使从上述发光层中射出的光向光取出面侧反射的功能的电极构成的。作为上述第一电极的平均厚度，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，然而优选为50nm以上。如果上述平均厚度小于50nm，则会有无法获得足够的光反射率的情况。作为上述第二电极的平均厚度，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，然而优选为IOnm以上，更优选为20nm以上。如果上述平均厚度小于lOnm，则会有使从上述第一电极反射的光的一部分透射并且无法反射上述各光的另外的一部分的情况。另外，还会变成高电阻的电极，从而会有耗电上升的情况。作为上述平均厚度，例如使用探针式表面形状测定器(Ulvac公司制、Dektak等) 或使用以有机电场发光元件的FIB法制成的截面试样的电子显微镜(日立制作所制)照片，测定10个点的上述第一电极或第二电极的厚度，将其平均值设为平均厚度。作为上述第一电极及上述第二电极，可以阳极及阴极中的任意一种形式形成，利用各个电极，构成上述有机电场发光元件的阳极和阴极。—阳极-上述阳极是向空穴注入层、空穴输送层、发光层等供给空穴的构件，可以使用金属、合金、金属氧化物等，优选功函数为4eV以上的材料。作为形成上述阳极的材料，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以举出铝、金、银、铬、镍等。作为上述阳极的形成方法，可以根据上述材料使用各种方法，例如可以利用电子束法、溅射法、电阻加热蒸镀法等方法来形成。—阴极-上述阴极是向电子注入层、电子输送层、发光层等供给电子的构件，可以考虑与电子注入层、电子输送层、发光层等同阴极邻接的层的密合性或电离势、稳定性等来选择。作为上述阴极的材料，可以使用金属、合金、金属氧化物等，优选功函数为^V以下的材料。作为上述材料，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以举出碱金属、 碱土类金属、稀土类金属、金、银、铅、铝、钠-钾合金、锂-铝合金、镁-银合金、它们的混合
金属等。作为上述碱金属，例如可以举出锂、钠、钾、或它们的氟化物等。作为上述碱土类金属，例如可以举出镁、钙、或它们的氟化物等。作为上述稀土类金属，例如可以举出铟、镱等。作为上述阴极的形成方法，可以根据材料使用各种方法，例如可以利用电子束法、 溅射法、电阻加热蒸镀法等方法来形成。上述阳极及阴极的薄层电阻越低越好，优选为数百Ω/ □以下。-发光层-作为上述发光层的材料，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，可以使用能够形成如下的层的材料等，即，在施加电场时具有可以从阳极或空穴注入层、空穴输送层注入空穴，并且可以从阴极或电子注入层、电子输送层注入电子的功能；或使所注入的电荷移动的功能；提供空穴与电子的再结合的场所而使之发光的功能。作为上述发光层的平均厚度，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，优选为 Inm 5 μ m,更优选为5nm 1 μ m,特别优选为IOnm 500nm。这里，上述平均厚度例如可以使用截面的电子显微镜照片来测定10个点的上述发光层的厚度，将其平均值设为平均厚度。作为上述发光层，含有发光材料。作为上述发光层，既可以仅由发光材料构成，也可以是主体材料与发光材料的混合层(在后者的情况下，有时将发光材料称作“发光性掺杂齐 ”或“掺杂剂”。)。作为上述发光材料，无论是荧光发光材料还是发磷光的材料都可以，也可以将2 种以上混合，然而从获得高效率的方面考虑，优选使用发磷光的材料。作为上述发磷光的材料，一般来说，可以举出含有过渡金属原子或镧系原子的络合物。作为该过渡金属原子，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以举出钌、铑、钯、钨、铼、锇、铱、金、银、铜、钼等，它们当中，更优选铼、铱、钼，特别优选铱、钼。作为上述络合物的配位基，例如G. Wilkinson等著，Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press 公司 1987 年发行、H. Yersin 著，"Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds，，、Springer-Verlag 公司 1987 年发行、山本明夫著“有机金属化学-基础与应用_”裳华房公司、1982年发行等中记载的配位基等。上述络合物既可以在化合物中具有1个过渡金属原子，另外也可以是具有2个以上的多核络合物。还可以同时含有不同种类的金属原子。它们当中，作为上述发磷光的材料的具体例，例如可以举出US6303238B1、 US6097147、W000/57676、W000/70655、W001/08230、W001/39234A2、W001/41512A1、 W002/02714A2、W002/15645A1、W002/44189A1、W005/19373A2、W02004/108857A1、 W02005/042444A2, W02005/042550AU 日本特开 2001-247859、日本特开 2002-302671、日本特开 2002-117978、日本特开 2003-133074、日本特开 2002_2；35076、日本特开 2003-123982、 日本特开2002-170684、EP1211257、日本特开2002_2洸495、日本特开2002-234894、日本特开 2001-247859、日本特开 2001-298470、日本特开 2002-173674、日本特开 2002-203678、 日本特开2002-203679、日本特开2004-357791、日本特开2006-9；3542、日本特开 2006-261623、日本特开 2006-256999、日本特开 2007-19462、日本特开 2007_846；35、日本特开2007-96259等各公报中记载的发磷光的化合物等。它们当中，优选Ir络合物、Pt络合物、Cu络合物、Re络合物、W络合物、1 络合物、Ru络合物、Pd络合物、Os络合物、Eu络合物、Tb络合物、Gd络合物、Dy络合物、Ce络合物，更优选Ir络合物、Pt络合物、Re络合物， 进一步优选含有金属-碳键、金属-氮键、金属-氧键、金属-硫键中的至少一种的配位形式的Ir络合物、Pt络合物、Re络合物，从发光效率、驱动耐久性、色度等观点考虑，特别优选含有3啮以上的多啮配位基的Ir络合物、Pt络合物、Re络合物。作为本发明中可以使用的发磷光的材料的具体例，可以举出以下的化合物，然而并不限定于它们。
权利要求
1.一种有机电场发光元件，其特征在于，是依次至少具有第一电极、发光层、半透射性的第二电极、中间层、半透射层和光透射层的有机电场发光元件，并且具有使从所述发光层中射出的光在所述第一电极与所述第二电极之间共振并射出的第一共振器结构；和使所述光在所述第一电极与所述半透射层之间共振并射出的第二共振器结构，其中，在将从所述发光层中射出的光的峰值波长的1/4长度设为t，将所述光透射层的折射率设为η时，所述光透射层的厚度满足下式0.9Xt/n以上1. lXt/n以下。
2.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，光透射层和与该光透射层邻接的层之间的折射率之差至少为0. 1。
3.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，半透射层的材料为金属。
4.根据权利要求3所述的有机电场发光元件，其特征在于，金属是选自银、镁-银合金以及铝中的至少一种金属。
5.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，发光层含有至少一种发磷光的材料。
6.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，有机电场发光元件是底发射型的。
7.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，在第二电极与中间层之间还具有光透射层，其中，在将从所述发光层射出的光的峰值波长的1/4长度设为t，将所述光透射层的折射率设为η时，所述光透射层的厚度满足下式0. 9Xt/n以上1. lXt/n以下。
8.根据权利要求1所述的有机电场发光元件，其特征在于，在发光层中的发光材料的发光光谱中，正面共振波长比从发光光谱的短波长侧起数的第一个峰值波长短，所述发光光谱满足以下述数学式1表示的Δ λ < 25nm的关系，〈数学式1>Δ λ = λ (IO)-λ (0. 2X10)其中，所述数学式1中，λ (IO)表示正面共振波长，IO表示该波长下的发光强度， λ (0.2X10)表示达到λ (IO)的发光强度的0.2倍的发光强度时的波长，λ (IO) > λ (0. 2X10)。
9.一种有机电场发光显示器，其特征在于，具有以下述有机电场发光元件作为子像素的红色、绿色、蓝色的各单像素，所述有机电场发光元件是依次至少具有第一电极、发光层、半透射性的第二电极、中间层、半透射层和光透射层的有机电场发光元件，并且具有使从所述发光层中射出的光在所述第一电极与所述第二电极之间共振并射出的第一共振器结构；和使所述光在所述第一电极与所述半透射层之间共振并射出的第二共振器结构，其中，在将从所述发光层射出的光的峰值波长的1/4长度设为t，将所述光透射层的折射率设为η时，所述光透射层的厚度满足下式0. 9Xt/n以上1. lXt/n以下。
全文摘要
本发明提供一种有机电场发光元件，其是依次至少具有第一电极、发光层、半透射性的第二电极、中间层、半透射层和光透射层的有机电场发光元件，并且具有使从所述发光层中射出的光在所述第一电极与所述第二电极之间共振并射出的第一共振器结构；和使所述光在所述第一电极与所述半透射层之间共振并射出的第二共振器结构，其中，在将从所述发光层中射出的光的峰值波长的1/4长度设为t，将所述光透射层的折射率设为n时，所述光透射层的厚度满足下式0.9×t/n以上1.1×t/n以下。
文档编号H01L51/50GK102201543SQ20111007845
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月24日 优先权日2010年3月26日
发明者今田有纪, 北村吉隆 申请人:富士胶片株式会社