专利名称：有机电致发光元件和使用该元件的装置和发光元件阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光(EL)元件，并且还涉及分别使用该有机EL元件的发光 装置、图像形成装置、显示装置和成像装置。
背景技术：
近年来，通过约几伏的低的驱动电压自发地发射光的有机EL元件正受到关注。有 机EL元件具有层叠具有金属反射层的反射电极、发光层和透明电极的构成。由于诸如表面 发射特性、轻重量和可见性之类的优异的特征，有机EL元件作为薄型显示器、照明设备、头 部安装显示器或用于电子照相打印机的打印头的光源的发光装置被付诸实用。伴随对于使用有机EL元件构建的显示装置的低功耗的需求，期望提高有机EL元 件的发光效率。显著提高发光效率的元件结构中的一种是微腔系统。发光分子具有向出现 光的“增强干涉”的空间强烈地辐射光的特征。特别地，可以增加激子的辐射速度，并可以 通过使用光学干涉控制其辐射图案。根据微腔系统，元件参数(膜厚和折射率)被设计成使 得在从发光分子观察的光提取方向上出现“增强干涉”。特别地，已知在金属反射层与发光 层之间的距离屯满足条件屯=A/ (4n0)(在下文中，被称为入/4干涉条件)的情况下，最 大程度地通过干涉效果增加辐射强度。这里，入表示发光分子的PL光谱的峰值波长(在真 空中)，％对应于发光点与金属反射层之间的有效折射率。根据微腔系统，不必使用诸如微 透镜之类的不均匀结构，并且可以期望以低成本增加发光效率。另外，取决于光提取侧的反射率的大小，微腔被分为弱微腔和强微腔。一般地，在 弱腔中，使用诸如玻璃/透明氧化物半导体之类的具有高透射率的电极结构，并且，腔的干 涉效果主要由金属反射层与发光层之间的干涉条件确定。另一方面，在强腔中，使用具有 高反射率的半透明金属薄膜作为光提取侧的透明电极。因此，强腔不仅包含在金属反射层 与发光层之间获得的干涉效果，还包含在发光层与光提取侧的金属薄膜之间获得的干涉效 果。在这种情况下，发光层与光提取侧的金属薄膜之间的光学距离也被设计成以干涉效果 变得最大的方式满足入/4干涉条件。因此，在强腔中，能够使用比弱腔中的干涉效果大的 干涉效果，从而能够显著提高发光效率。但是，已知在入/4干涉条件中，发光层与金属反射层之间的距离约为60nm或更 小，因此表面等离子体激元(SP)损失变大。SP损失是如下现象，即，金属的SP受到发光分 子的激发能量激发，作为结果，激发能量转变成Joule热。因此，使用X/4干涉结构的微腔 具有发光效率相对于大的光学干涉效果并不提高的问题。特别地，为了进一步提高入/4干 涉条件下的微腔的发光效率，需要抑制SP损失的方法。到目前为止，作为抑制SP损失的方法，提出了诸如增加金属反射层与发光层之间 的距离之类的牺牲干涉效果的方法(日本专利申请公开No. 2008-543074)。在近年的研究 中，已开始提出满足\ /4的干涉效果并抑制SP损失的方法，诸如使发光分子的跃迁偶极矩 水平取向(J. Frischeisen 等，Organic Electronics 12, (2011),809-817)。以上引入的 用于抑制SP损失的每个方案已在金属与电介质之间仅具有一个界面的弱腔构成中得到了研究。换句话说，还没有提出在满足入/4干涉条件的强腔中用于抑制SP损失的方案。
发明内容
本发明的目的是，提供即使在满足\ /4干涉条件的强腔构成中仍抑制SP损失从 而提高发光效率的有机EL元件和分别使用该有机EL元件的各种装置。本发明的有机EL兀件依次包括由金属层形成的第一电极、第一电荷传输层、发光 层、第二电荷传输层、由金属层形成的第二电极和外f禹合层，该兀件使由发光层发射的光从 第二电极侧出射，并且，该元件发射在大于等于440nm且小于等于470nm的发光光谱中具有 最大峰值波长的光，其中第一电荷传输层与第一电极接触；第二电荷传输层和外耦合层 分别与第二电极接触；第一电极与第一电荷传输层之间的第一界面和第二电极与第二电荷 传输层之间的第二界面之间的光路长度L满足以下关系
权利要求
1.一种有机电致发光兀件，依次包括由金属层形成的第一电极、第一电荷传输层、发光层、第二电荷传输层、由金属层形成的第二电极和外I禹合层，该兀件使由发光层发射的光从第二电极侧出射，并且，该元件发射在大于等于440nm且小于等于470nm的发光光谱中具有最大峰值波长的光，其中 第一电荷传输层与第一电极接触； 第二电荷传输层和外稱合层分别与第二电极接触； 第一电极与第一电荷传输层之间的第一界面和第二电极与第二电荷传输层之间的第二界面之间的光路长度L满足以下关系(-1 -(p/7U)x(A/4)<L<( I -Cp/7l)x(A/4) 其中，、表示最大峰值波长，f表示具有最大峰值波长、的光在第一界面和第二界面处反射时的相位偏移之和[rad];以及， 当在第一界面处产生的表面等离子体激元的波数的实部用kjrad/m]表示并且在第二界面处产生的表面等离子体激元的波数的实部用ks[rad/m]表示时，满足以下关系-4. 5 X IO6 彡 kr-ks ^ 2. IXlO60
2.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，第二电极的表面等离子体激元包含长程表面等离子体激元(LRSP )。
3.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，第二电极的表面等离子体激元的波数是 2. 2 X IO7 至 3. 5 X IO7 [rad/m]。
4.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，外耦合层的介电常数比第二电荷传输层的介电常数大。
5.根据权利要求I所述的有机电致发光兀件，其中，第一电荷传输层的介电常数和第二电荷传输层的介电常数等于或小于发光层的介电常数。
6.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，发光层包含发光分子，所述发光分子的跃迁偶极矩具有沿与发光层的厚度方向垂直的方向偏置的取向状态。
7.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，光路长度L满足(-l-2(p /7r)x(^/8)<L<( l-2cp in) ><(入/8)的关系。
8.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，光路长度L满足X/4〈L〈3X/4的关系。
9.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，第一界面和第二界面之间的物理距离大于等于58nm且小于等于186nm。
10.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，光路长度L满足3入/8彡L彡5入/8的关系。
11.根据权利要求I所述的有机电致发光元件，其中，第一界面和第二界面之间的物理距离大于等于87nm且小于等于155nm。
12.一种发光装置，包括 根据权利要求I的有机电致发光元件；和 用于控制所述有机电致发光元件的发光的控制电路。
13.一种图像形成装置，包括根据权利要求12的发光装置； 将通过所述发光装置在其上形成潜像的感光部件；以及 用于充电感光部件的充电部件。
14.一种发光兀件阵列,包括 用于发射蓝色的有机电致发光元件； 用于发射绿色的有机电致发光元件；以及 用于发射红色的有机电致发光元件， 其中，所述用于发射蓝色的有机电致发光元件包含根据权利要求I的有机电致发光元件。
15.一种成像装置，包括 根据权利要求14的发光元件阵列；以及 位于所述发光元件阵列的除发光表面的顶部以外的位置处的成像元件。
16.一种显示装置，包括 根据权利要求14的发光元件阵列；和 用于基于从外部输入的图像信号在所述发光元件阵列中显示希望的图像的控制电路。
全文摘要
本发明公开了有机电致发光元件和使用该元件的装置和发光元件阵列。提供了即使在满足λ/4干涉条件的强腔中仍抑制SP损失的有机电致发光元件，从而提高发光效率。有机电致发光元件发射具有大于等于440nm且小于等于470nm的峰值波长的光，其中分别在反射电极和透明电极处产生的表面等离子体激元之间的波数差δk(Re)落入特定的范围内。
文档编号H01L51/52GK102956838SQ201210283599
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月10日 优先权日2011年8月12日
发明者梶本典史 申请人:佳能株式会社