专利名称：高效有机发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜发光显示板可实现高效发光的结构。本发明可用于光源、信息显示板等。
背景技术：
所谓干涉(共振)指的是由具有干涉性的多种波动重合所造成的波动现象，共振器指的是产生干涉(共振)的装置、结构。
通过在有机发光元件的前面设置半透明反射镜，使往返光学长度为所希望的发光波长的整数倍而制得的共振器(微小共振器)，可使得发光光谱为单色，同时使发光峰值强度增强(参照以下专利文献1中记载的“有机电致发光元件及其基板”)。
在图6A中示出了该元件结构。101为半透明反射膜、102为透明导电膜、103为空穴(ホ一ル)输送层、104为发光层、105为电子输送层、106为碱金属化合物等的电子注入层、107为铝等的阴极。涉及共振器结构的物性在以下非专利文献1中有详细说明。
此外，为实现“透明发光板”的目的，提出了采用透明电极代替不透明的金属电极的透明元件结构(以下的专利文献2等)。在图6B中示出了该元件结构的实例。102A、102B为透明导电膜、103为空穴输入层、104为发光层、105为电子输送层、106为碱金属化合物等的电子注入层。
特开平8-213174号公报[专利文献2]特开2002-231054号公报[非专利文献1]T.Nakayama“Organic luminescent devices witha microcavity structure”，包含在“Organic electroluminescentmaterials and devices”中，由S.Miyata编辑，由Gorden & BreachScience Publisher(1997)出版发明内容在高辉度发光用共振器结构元件中，为实现高辉度、高效率，将元件内部膜厚方向的电磁场分布最优化设置是重要的(1990年，春季应用物理学会，a-PB-11等)。但是，在现有的共振器结构元件中，为调整元件的电荷平衡，几乎没有对电子输送层的膜厚进行调整的自由度，因此几乎不能调整从发光层发出、反射至金属电极，并再次到达发光层时的电磁波的位相。透明元件结构根本没有使发出的光返回至元件内部以发生共振的结构，因此不能进行电磁场分布的最佳设计。
对于利用π电子发光的电致发光，发光时所用的分子主要可考虑由发光时利用的激发状态将其分为2组。第1组为利用单线态激发状态的分子，其特征为(1)内部量子效率不超过25％，(2)激发状态的迟豫时间(降低至发光强度的1/e时所需要的特性时间)较短(100ns以下)。
第2组为在发光时利用3线态激发状态的组，其特征为(1)内部量子效率超过25％，(2)激发状态的迟豫时间较长(1微秒以上)、(3)与产生轨道—自旋交换相互作用的铱、镧等重金属结合(配位)。
激发状态缓和寿命为数微秒以上较长的第2组材料，在直至激发状态缓和的期间，从发光层长距离移动扩散。因此，在采用所述的发光材料的情况下，采用现有结构的共振器结构元件时，到达金属电极上的激发状态失活，不发光，其问题是不能实现高辉度、高效率发光。
另外，以下为有机电致发光元件的原理。通过在一对电极膜间施加电场，向发光层中注入电子和空穴(正孔)，在发光层上电子与空穴(ホ一ル)再次结合形成激发子，利用该激发子使得发光层中的发光分子发光。但是，在有机电致发光元件中使用的发光层如上所述由多个有机薄膜形成，因此其膜厚充其量为数十nm的程度，在此形成的激发子的寿命较长的情况下等，到激发子消灭的期间其移动比薄膜厚度更长的距离，在移动至金属电极膜的情况下，该激发子还未发光便直接消灭，所产生的问题是使得元件的发光效率降低。为解决该问题，采用未使激发子发光就不使其消灭的电极材料，或需要使金属电极膜距激发子移动的区域足够远。
不发光便失活的问题可通过以下的结构得以解决，其在阳极和阴极两个电极上采用透明导电膜，在阳极和阴极的另外一侧上均分别设置具有光反射功能的膜，在其间设置具有光共振器功能的结构。
即，通过使共振器的长度(上下反射镜之间的距离以及与由于反射产生的相移相当的长度之和)为所需要的发光波长的整数倍，由行进波和反射波的干涉可在膜中形成恒定波。
通过调整透明电极的膜厚，使发光层的发光部分到达该恒定波振幅的波腹，可提高高辉度区域的效率。此外，由于在该结构中不使用金属膜作为电极，因此解决了现有共振器中所产生的到达金属电极上的激发状态非发光失活的现象。
图1示出了本发明的基本结构。在图1A中，201为半透明反射膜、202A、202B为透明导电膜、203为空穴输送层、204为发光层、205为电子输送层、206为电子注入层，207为高反射、透过阻隔膜。
203-206为发光元件的半导体薄膜部分，对于该层的构成，其可通过兼具电荷输送功能或作用分离进行修正，与通常的有机LED一样。
在实现半透明反射结构201时，可通过层叠折射率不同的透明物质，采用界面反射。另外，通过构成多个界面，并且使这些界面之间光学距离的2倍和反射造成的相移距离的和为所希望的反射波长的整数倍，可使反射重叠。当然，也可以在透明导电膜外层的界面上利用该反射。
高反射、透过阻隔膜207如图6B公知实例的元件，由于元件本身透明，为防止相对侧的外光透过，将元件的发光聚集在单方向上，实现取出功能。
透过的外光强度与元件产生发出的光强度为同等程度，作为显示器将在辨认性方面产生问题。这是与使用环境和用途相关的问题，例如当外光为50cd/m2时，优选考虑使其下降至该量的1/10以下。
为构成高反射、透过阻隔膜207，有通过多次层叠折射率不同的薄膜，使反射重叠的方法，与形成金属反射的膜组合等的方法。作为与氧化膜等稳定地层叠保持金属反射用的金属膜的方法，可在金属反射面上形成作为保持膜(金属反射光泽维持用低反应性膜)的氮化硅，或者采用即使与陶瓷层叠也难以失去金属光泽的铬、钨、钛、金等作为金属膜。
为抑制界面反应有时会进一步进行低温处理，有可根据用途使用铝的情况。此外，由于在这些金属膜无需作为电极的导电性，因此将与有机发光元件不同的基板上制作的金属薄膜设置在元件附近也是有效的。另外，也可以采用在具有反射功能的膜结构的外部组合阻隔外光的功能膜的方法。
作为空穴注入层206，可采用LiF等功函数减小的碱金属化合物，形成为非连续膜的厚度为1nm的层。
在图1A右侧的说明图中，由反射面使得上下往复的光按照箭头所示的方向进入到元件中，而干涉或共振是由这些光重叠产生的。
图1B中发光取出方向为与图1A相反的阴极方向，并经过半透明反射结构201和高反射、透过阻隔膜207进入。
在图1A和图1B中，作为形成元件基底的基板可位于图中层叠结构的任何位置处。当然当基板位于光取出侧时，根据用途需要其具有足够的透明性能。
作为发光层材料，优选其发光光谱与激发光谱重叠较多的材料，作为共振器的固有振动数(波长)，当采用该重合程度较强的值时效果较大。
对于共振器结构有机发光元件的原理和构成要件、层叠透明膜的透过特性等，在上述非专利文献1中有详细说明。共振器的光学长度可通过对发光角度依赖性或对变更膜厚的试样间进行比较等来进行验证。
作为本发明的其它方案，其特征为在有机发光元件中按顺序层叠金属反射膜、氟化金属薄膜、第一透明导电膜、发光层和第二透明导电膜。
在此所述的氟化金属薄膜指的是由氟化了的金属化合物形成的薄膜，是与金属反射膜、透明导电膜的任何一种难以发生化学反应的薄膜。其中可例举出氟化锂(LiF)、氟化铈(CeF)等。
此外，所述的透明导电膜指的是在发光层发出的光波长区域具有透明性，并且兼具导电性的薄膜，例如可举出ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)等。
此外，在以该次序层叠的层结构中，也可根据需要加入其它层，各层也不必须为相接的结构。作为这些其它层的实例，可举出配置在透明电极和发光层之间的缓冲层等。
此外，作为其它方案，为采用有机电致发光元件的显示处理，其特征为采用通过按顺序层叠基板、金属反射膜、氟化金属薄膜、第一透明导电膜、发光层、第二透明导电膜形成的有机发光元件。
此外，作为第三方案，为采用有机电致发光元件的显示装置，其特征为采用通过按顺序层叠金属反射膜、氟化金属薄膜、第一透明导电膜、发光层、第二透明导电膜和基板形成的有机发光元件。
此外，作为第四方案，为具有透明导电膜、氟化金属薄膜、金属膜层叠结构的基板。
发明的效果通过本发明，可通过使共振器长度(上下反射镜之间的距离以及与由于反射产生的相移相当的长度之和)为所希望发光波长的整数倍，由行进波和反射波的干涉，在膜中形成恒定波。
通过调整透明电极的膜厚，使发光层的发光部分到达该恒定波振幅的波腹，可提高高辉度区域的效率。
此外，由于在该结构中不使用金属膜作为电极，因此解决了现有共振器中所产生的到达金属电极上的激发状态不发光失活的现象。
另外可提供高效率发光元件，以及使用该元件的显示装置。
图1示出了本发明有机发光元件的基本结构，图1A为光向阴极侧取出构造的有机发光元件的基本结构图，图1B为光向阳极侧取出构造的有机发光元件的基本结构图。
图2示出了作为本发明实施例1的有机发光元件的结构，图2A为光向阴极侧取出的有机发光元件的结构图，图2B为光向阳极侧取出的有机发光元件的结构图。
图3显示了作为本发明实施例2的采用金属反射、阻隔膜的有机发光元件的结构，图3A为光向阴极侧取出的有机发光元件的结构图，图3B为光向阳极侧取出的有机发光元件的结构图，图3C-图3F为各种结构有机发光元件的结构图。
图4显示了作为本发明实施例3的采用非反射阻隔膜的有机发光元件的结构，图4A为光向阴极侧取出的有机发光元件的结构图，图4B为光向阳极侧取出的有机发光元件的结构图，图4C-图4D为各种结构有机发光元件的结构图。
图5为有机材料分子的结构图。
图6为现有技术中有机发光元件的结构图，图6A为作为共振器结构的有机发光元件的结构图，图6B为透明型有机发光元件的结构图。
图7为实施例4的有机电致发光元件的截面图。
图8为实施例5的有机电致发光元件的截面图。
图9为实施例6的有机电致发光元件的斜视图。
图10为实施例6的有机电致发光元件的截面图。
图11为实施例7的采用有机电致发光元件的显示装置的截面图。
图12为实施例8的采用有机电致发光元件的显示装置的截面图。
图13为实施例9的有机电致发光元件的截面图。
图14为实施例10的有机电致发光元件的截面图。
图15为实施例11的采用有机电致发光元件的显示装置的截面图。
图16显示了实施例11中采用的发光层的分子结构。
符号说明101半透明反射膜、102透明导电膜、102A、102B透明导电膜、103空穴输送层、104发光层、105电子输入层、106碱金属化合物等的电子注入层、107铝等的阴极、201半透明反射膜、202A、202B透明导电膜、203空穴输入层、204发光层、205电子输入层、206电子注入层、207高反射、透过阻隔膜、301半透明反射膜(氧化钛TiO2(厚度为56nm)/氧化硅SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/氧化硅SiO2(厚度为89nm)的4层层叠膜)、302A、302B透明电极(ITO(氧化铟锡))、303空穴注入层(d-NPD)、304发光层(CBP+Ir(ppy)3)、305电子输送层(ALQ)、306电子注入层(LiF(1.0nm))、307高反射率层(SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/氧化硅SiO2(厚度为89nm)/氧化钛TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)的8层层叠膜)、401半透明反射膜、401A氮化硅膜、401B氧化硅膜、401C氮化硅膜、402A、402B透明电极(ITO(氧化铟锡))、403空穴注入层(d-NPD)、404发光层(CBP+Ir(ppy)3)、405电子输送层(ALQ)、406电子注入层(LiF(1.0nm))、407高反射率层、407A氧化硅膜、407B氧化钛膜、407C氮化硅膜、407D反射膜(铬)、408A，408B玻璃基板、409空隙间距、410基板间封闭空间、501半透明反射层、501A氮化硅膜、501B氧化硅膜、501C氮化硅膜、502A、502B透明电极(ITO(氧化铟锡))、503空穴注入层(d-NPD)、504发光层(CBP+Ir(ppy)3)、505电子输送层(ALQ)、506电子注入层(LiF(1.0nm))、507高反射率层、507A氧化硅膜、507B氧化钛膜、508阻隔膜(铝膜)、509空隙间距、510基板间封闭空间、511A，511B玻璃基板、601，701，801金属反射膜、602，702，802氟化金属薄膜、603，703，803第一透明导电膜、604发光层、605，705，809第二透明导电膜、606，814半透明反射膜、607金属构件、700，800基板、704，808发光层、804空穴注入层、805发光材料层、806电子输入层、807电子注入层、810、812氧化硅、811，813氧化钛具体实施方式
以下，对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
图2显示了本发明的实施例1。在图2A中，作为半透明反射层301，在电介体薄膜上，使用从外侧按顺序层叠氧化钛TiO2(厚度为56nm)/氧化硅SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)的4层叠膜。在本结构中，除了中间的3个界面以外，还有外部与TiO2界面、SiO2和透明电极302A的界面，共计5个面为反射面。
作为透明电极302A，由175nm的ITO(氧化铟锡)形成。作为空穴注入层303，由40nm的α-NPD形成，作为发光层304，由20nm混入了6体积％的Ir(ppy)3的CBP形成，作为电子输送层305，由50nm的ALQ形成。(在图5中分别示出了有机分子的结构。)作为电子注入层306，由1.0nm的LiF形成。作为透明电极302B，由315nm的ITO(氧化铟锡)形成。
作为高反射率层307，使用电介体膜，是从发光层侧按顺序层叠SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)的8层层叠膜。
在该实施例中，通过改变层叠反射膜的层叠总数或层叠的反射界面数目，可使反射率增大、透过率减小，由此获得半透明的反射层301和高反射率层307，但也可以采用通过改变层叠的膜厚来改变反射率的波长特性的方法。
图2B的发光取出方向为与图2A相反的阴极方向，经过半透明反射结构301和高反射、透过阻隔膜307的位置进入。同时，作为形成元件基底的基板，可在图中层叠结构的任何位置处。基板可采用玻璃基板、石英基板、透过树脂基板等。此外，在基板位于与光取出方向相反的情况下，无需为透明基板，也可以使用不透明基板，或在透明基板上形成不透明结构的基板。
实施例2图3显示了本发明的实施例2。图3A、3B显示的是在多层半透明反射膜(407A、407B、407A或401A、401B、401C)的外部上层叠作为反射膜的铬薄膜(407C、407D)。作为提高封闭效率用的阻隔侧，通过抑制从单侧的透明电极侧射出的光，仅从透明电极的另一侧将发出的光取出。
在图3A中，作为半透明反射层401，从外侧按顺序采用Si3N4/SiO2/Si3N4的3层层叠膜401A、401B、401C。该膜可兼用在制作有机LED显示像素驱动用同一基板上形成薄膜晶体管时形成的薄膜等。通过对各自的膜厚进行程序对合处理，使得其接近所希望波长的1/4，3/4、...(2n+1)/4倍，可获得优选的特性。
作为透明电极402A，由175nm的ITO(氧化铟锡)形成。作为空穴注入层403，由40nm的α-NPD形成，作为发光层404，由20nm混入了6体积％的Ir(ppy)3的CBP形成，作为电子输送层405，由50nm的ALQ形成。作为电子注入层406，由1.0nm的LiF形成。作为透明电极402B，由315nm的ITO(氧化铟锡)形成。
作为反射层407A、407B，使用从发光层侧按顺序层叠SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)的3层层叠膜407A、407B、407A。
作为金属反射面结构407C、407D，由氮化硅、铬薄膜形成。作为提高封闭效率用的阻隔侧，通过抑制从透明电极侧402B射出的光，仅从透明电极402A的另一侧将发出的光取出。
氮化硅407C作为保持金属反射光泽用的反射面保护层(金属反射光泽维持用低反应性膜)使用，如果具有相同功能，也可以使用其它膜。铬作为容易保持金属反射面的金属使用，如果可充分维持反射的话，也可以使用金以外的金属或金属光泽物质等。在采用铬、钨、钛等，通过使用低温形成程序处理等直接形成在透明导电膜上，以获得所需的反射特性的情况下，也可以省略氮化硅407C。
在图3B中，作为提高封闭效率用的阻隔侧，其通过抑制从透明电极402A侧射出的光，仅从透明电极402B的另一侧将发出的光取出。金属反射面结构407C、407D配置在半透明反射层401的层叠膜401A的外侧上。
在图3C中，图3A的金属反射面结构407D所采用的结构是形成在与发光元件不同的基板408B上，并与发光元件的基板408A贴合。在该结构中，为了避免由于金属膜407D与其下侧的氧化膜等反应，而使金属反射功能降低的恶劣影响，由空隙间距409可省略金属反射面结构407C。基板之间的封闭空间410可为真空，也可以封入适当的气体。空隙距离409的长度具有以使反射层407A、407B、407A的界面反射重叠的方式进行取值的方法，或通过取相对于发光波长为足够大的值，从而使干涉周期足够小的方法。
图3D是使图3A中高反射、透过阻隔膜407仅为金属反射面结构407C、407D，省略了反射层407A、407B、407A的元件。在图3D的结构中，与图3A的结构相比，发光层404与金属薄膜407D接近，可能增加激发子不发光消灭的概率，但是即使与公知实例的图6A的结构相比，二者的间隔也在3倍以上，因此仍然得到较大改善。
图3E为使图3A中高反射、透过阻隔膜407仅为金属反射面结构407C、407D，省略了半透明反射层401A、401B、401C的元件。
图3F为图3E中省略了半透明反射层401的元件。由该省略了的结构，为获得提高即使较小的效果的情况下，重要的是使半透明反射层401B和402B之间存在折射率差。在半透明反射层401B上使用氧化钛的情况下，可在透明电极402B上使用折射率尽可能小的膜。相反，当在半透明反射层401B上使用氧化硅的情况下，由于透明电极402B的折射率比通常的要大，因此相反可使用折射率尽可能大的膜。
实施例3图4显示了本发明的实施例3。在图4A的结构中，用无反射功能的膜508代替图3的金属反射面结构407C、407D。实现共振器功能的反射结构为层叠反射膜507，无反射功能的膜508的作用仅发挥阻隔膜的作用，其防止从元件外部发出的光在光取出方向遗漏。
在图4A中，作为半透明反射层501A、501B、501C，使从外侧按顺序采用Si3N4/SiO2/Si3N4的3层层叠膜。该膜可兼用在制作有机LED显示像素驱动用同一基板上形成薄膜晶体管时形成的薄膜等。通过对各自膜厚进行程序对合处理，使得其接近所希望波长的1/4，3/4、...(2n+1)/4倍，可获得优选的特性。
作为透明电极502A，由175nm的ITO形成。作为空穴注入层503，由50nm的α-NPD形成，作为发光层504，由20nm混入了6体积％的Ir(ppy)3的CBP形成，作为电子输送层505，由50nm的ALQ形成。作为电子注入层506，由1.0nm的LiF形成。作为透明电极502B，由315nm的ITO形成。
作为反射层507A、507B，使用从发光层侧按顺序层叠SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)/SiO2(厚度为89nm)/TiO2(厚度为56nm)的4层层叠膜。
作为阻隔层508，由1.5微米的铝薄膜形成。通过在蒸镀时采用热或自然扩散反应，在阻隔层508和反射层507的界面上金属反射丧失，因此阻隔层508的功能主要是发挥阻隔膜的作用，其防止从元件外部发出的光在光取出方向遗漏。
阻隔层508只要为阻隔外光通过的膜(结构)，可采用任何结构，可采用的膜(结构)为具有支援有机LED元件特性功能的膜，如使反射光在任意方向上扩散的功能，使反射光产生偏离的功能，对黑色膜、反射颜色进行修正的过滤器功能等。
图4B为与图4A相反侧设置阻隔层508的结构，光取出方向为相反的阴极侧。
图4C所采用的结构是在与发光元件不同的基板511B上形成图4A的阻隔膜结构508，并将其与发光元件的基板511A贴合。在该情况下，由于不用在共振中利用阻隔膜结构508的反射，因此间隙距离509可为任意的值。基板间的封闭空间510可为真空，也可以封入适当的气体。
图4D为省略图4B的半透明反射层501的元件。采用该简略结构，为获得提高即使较小的效果的情况下，重要的是使半透明反射层501B和透明电极502B之间存在折射率差。在半透明反射层501B上使用氧化钛的情况下，可在透明电极502B上使用折射率尽可能小的膜。相反，当在半透明反射层501B上使用氧化硅的情况下，由于透明电极502B的折射率比通常的要大，因此相反可使用折射率尽可能大的膜。
实施例4图7显示了作为本实施例的有机电致发光元件。图7的元件由金属反射膜601、氟化金属薄膜602、第一透明导电膜603、发光层604、第二透明导电膜605按顺序层叠构成。通过采用这种元件，在发光层604的两侧上配置透明导电膜，可将电子与空穴再次结合用的发光层和金属电极之间的距离加大，同时在电极上无需使用金属，因此可解决由于激发子在未进行发光直接消灭而造成元件发光效率降低的问题，可获得发光效率较高的有机电致发光元件。图7中箭头显示从该元件取出的发光的大致行进方向(这与其它图相同)。
在本显示元件中进一步在第一透明导电膜603和金属反射膜601之间配置氟化金属薄膜。这是为防止以下缺陷而设置的，即由于透明导电膜和金属膜直接层叠时，二者发生化学反应，结果使得在二者之间的界面处产生金属氧化膜或透明导电膜氧缺乏等，反射率降低。氟化金属薄膜602与金属薄膜和透明导电膜中的任何一种薄膜相比其化学性能稳定，不仅难以引起化学反应，而且在发光层发光的区域大致透明。而且通过介入氟化金属薄膜，可进一步确保发光层与金属反射膜之间的距离。以上结构可大致维持有机电致发光元件刚形成后的状态，长时间地维持金属膜的反射特性和透明导电膜的透明性、导电性，实现可高效率发光的有机电致发光元件。
实施例5图8显示了作为本实施方式的有机电致发光元件。图8所示的有机电致发光元件除了上述实施方式1所示的有机电致发光元件以外，在第二透明导电膜605的发光层的相反侧上进一步形成半透明反射层606，将该半透明反射层606和金属反射膜601之间的光学距离进行调整，使其为发光层发出的光的峰值半波长的整数倍，构成作为光共振器作用的结构。作为本实施方式的元件除了具有实施例4所述元件的效果，而且可进一步在有机发光元件中保持光共振器的作用，并可从发光层发出的具有较宽半值宽的光获得具有更窄半值宽，峰较强的光。此外，作为本实施方式的元件在半透明反射层606和金属反射膜601之间具有两个透明导电膜，由于其作为共振器作用，因此具有可更加容易地进行光学距离调节的优点。其中半透明反射层606具有使发光层入射的一部分光通过，一部分光反射的功能的层。对具有该功能的层的结构没有特别限制，但是作为该层的优选实例，可举出由折射率不同的多个电介体膜层叠形成的由多层电介体薄膜形成的层。
本实施方式与实施例4之间存在的不同点是其可适用于其它的实施方式，而不是仅从属实施例4的而不能发挥效果的。
实施例6实施例4中的有机电致发光元件在第一透明导电膜603和金属反射膜601之间有氟化金属薄膜，但是该膜显示出绝缘性，因此直接使得驱动元件用的电流仅流经第一透明导电膜603。但由于相对于金属，透明导电膜电阻值较高，从发光效率的观点出发，希望具有更低的电阻。因此，在本实施方式中通过金属构件607将第一透明导电膜和金属反射膜电连接。在图9中示出了作为本实施方式的有机电致发光元件的斜视图，图10(a)、(b)为包含图9中A-A’、B-B’的与膜层叠方向平行的面上的部分截面图。作为本实施方式的有机电致发光元件，几乎具有与实施例4一样的层叠结构，但是金属反射膜601具有比氟化金属薄膜602和第一透明导电膜603更大的面积，为了进行连接需要花费时间，此外在该层叠结构的一部分上设置除去发光层604和第二透明导电膜605的区域，在该处配置金属构件607来进行连接。在此进行连接用的金属构件607优选为难以氧化的材料，更优选为金等。
以上所述本实施方式的有机电致发光元件可采用更低电阻，使得电消耗降低，实现高效化。
当然，本实施方式与实施例4之间存在的不同点是其可适用于其它的实施方式，而不是仅从属实施例4的而不能发挥效果的。
实施例7通过在多个基板上配置上述各个实施方式中的有机电致发光元件，可作为显示装置使用。以下对该实施方式进行说明。
作为本实施方式的显示装置，其具有图11所示的结构，具体由基板700、金属反射膜701、氟化金属薄膜702、第一透明导电膜703、发光层704、第二透明导电膜705按顺序层叠构成。该结构是被称为顶部发射方式的显示方式。具有该结构的显示装置具有与上述实施方式1所述的相同效果，可大致维持有机电致发光元件刚形成后的状态，长时间地维持金属膜的反射特性和透明导电膜的透明性、导电性，实现可高效率发光的显示装置。
本实施方式的显示装置可采用实施例4的有机电致发光元件，但使用其它实施方式的有机电致发光元件也可充分实现顶部发射方式的显示装置。
实施例8本实施方式显示了在基板上配置多个有机电致发光元件形成的其它显示装置的实施方式。
作为本实施方式的显示装置，其具有图12所示的结构，具体地由基板700、第二透明导电膜705、发光层704、第一透明导电膜703、氟化金属薄膜702、金属反射膜701按顺序层叠构成。在本说明中对第二透明导电膜705以下的第一透明导电膜703进行说明，但是从其与其它实施方式的关系看，容易理解配置之间的关系，因此可进行区分。该结构是被称为底部发射方式的显示方式，从发光层发出的光通过基板700后，到达观测者。
根据本实施方式，也可大致维持有机电致发光元件刚形成后的状态，长时间地维持金属膜的反射特性和透明导电膜的透明性、导电性，实现可高效率发光的显示装置。
当然，本实施方式的显示装置可采用实施例4的有机电致发光元件，但也使用其它实施方式的有机电致发光元件，特别是采用实施例5的显示装置时，可形成由基板、半透明反射膜、第二透明导电膜、发光层、第一透明导电膜、氟化金属薄膜、金属反射膜按顺序层叠的结构。
实施例9作为本实施方式的有机电致发光元件具有金属反射膜，入射到该膜中的光被反射至发光层侧。在该情况下，由于金属反射膜最大限度地利用从发光层发出的光，是比较有用的，因此优选该膜具有与发光部分相同或更大的面积，将发光层覆盖住。对于该结构形式通过图13(a)、(b)进行例举说明。在该情况下，应该抑制金属反射膜和透明导电膜之间的反应，优选适宜的氟化金属薄膜也具有与发光部分相同或更大的面积，将发光层覆盖住。例如在其中的图13(a)中，金属反射膜701和氟化金属薄膜702比发光层面积形成得更大。在该情况下，这些膜可共同地用于多个有机发光元件上，也是特别有用的。此外，图13(b)显示的构成实例为氟化金属薄膜702形成得比发光层704面积更大的情形。
实施例10本实施方式为与实施例9一样的情形，显示了在底部反射方式的情况下的其它结构形式。其示于图14(a)、(b)。图14(a)中，氟化金属薄膜702是被覆第二透明薄膜705，发光层704，第一透明薄膜703而构成的。在图14(b)中，氟化金属薄膜702和金属反射膜701是被覆第二透明薄膜705，发光层704和第一透明薄膜703而构成的。当然在该情况下，即使半透明反射膜被设置在第二透明薄膜705和基板700之间，也同样优选以上述方式进行覆盖。
实施例11图15显示了作为本实施方式的显示装置。该图的显示装置为所谓顶部发射方式的显示装置，其具有由基板800、由膜厚为150nm的铝膜形成的金属反射膜801、由膜厚为10nm的氟化锂(LiF)形成的氟化金属薄膜802、由膜厚为150nm的ITO形成的第一透明导电膜803、以及由膜厚为40nm的d-NPD形成的空穴注入层804，由膜厚为20nm并混入了6体积％的PtOEP的CBP形成的发光材料层805，由膜厚为50nm的ALQ(铝喹啉)形成的电子输送层806，由膜厚为1nm的LiF形成的电子注入层807的4层构成发光层808、由膜厚为140nm的ITO形成的第二透明导电膜809、以及由膜厚为89nm的氧化硅810，膜厚为56nm的氧化钛811，膜厚为89nm的氧化硅812，膜厚为56nm的氧化钛813形成的4层层叠多层电介膜构成的半透明反射层814构成的结构。由该结构通过向本实施方式的显示装置的第一和第二透明电极之间施加直流电压可产生发光。其中上述发光层中的材料示于图16。
在此，作为确定第一和第二透明导电膜膜厚的条件，包括激发子寿命、扩散距离以及为使有机电致发光元件进一步作为共振器结构的半透明反射层和金属反射膜之间的光学距离。透明导电膜膜厚越厚，则可降低不发光直接消灭的激发子比例。但是过厚的话，其可能失去作为光共振器的功能，因此需要注意。作为其界限，可考虑为峰波长的5倍。在本实施例中第一透明导电膜803为150nm，在荧光测定中可确定发光寿命与是否有金属膜无关，几乎相同。
由以上所述的本实施例，可实现采用所述有机电致发光元件的显示装置，该元件大致维持有机电致发光元件刚形成后的状态，长时间地维持金属膜的反射特性和透明导电膜的透明性、导电性，并可高效率发光。
在本实施例中如果不需要其作为光共振器时，可从结构中除去半透明反射膜814。此外，通过应用本实施例还可充分实现底部发光方式的显示装置。
此外，在有机电致发光元件中，发光时可利用发光层中的3重激发状态，此时，激发子的寿命长，本发明的功能更加有用。作为迄今已知的材料，任何一种的荧光强度的1/e减少特性时间都比1微秒要长。
权利要求
1.一种有机发光元件，是采用有机薄膜发光的有机发光元件，其特征为在阳极和阴极两个电极上采用透明导电膜，在阳极和阴极的外侧上分别设置具有光反射功能的膜。
2.如权利要求1所述的有机发光元件，其特征为具有电介体膜或其层叠膜，作为使至少一个电极具有光反射功能的结构。
3.如权利要求1或2所述的有机发光元件，其特征为通过使单侧电极外部的反射功能膜和附随在其上的膜具有高反射率或高吸收率并将其作为阻隔侧，从而利用仅在该相对电极侧单方向上取出的光。
4.如权利要求3所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，包含进行反射的金属部分。
5.如权利要求4所述的有机发光元件，其特征为具有金属反射膜/金属反射光泽维持用低反应性膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
6.如权利要求4所述的有机发光元件，其特征为具有铬膜/氮化硅膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
7.如权利要求3所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，其包含位于有机发光元件基板外部上另外设置的基板和在基板上的膜结构。
8.一种有机发光元件，其特征为在阳极和阴极两个电极上采用透明导电膜，在阳极和阴极的外侧上分别设置具有光反射功能的膜，由此使得其间具有光共振器的功能。
9.如权利要求8所述的有机发光元件，其特征为具有电介体膜或其层叠膜，作为使至少一个电极具有光反射功能的结构。
10.如权利要求8或9所述的有机发光元件，其特征为通过使单侧电极外部的反射功能膜和附随在其上的膜具有高反射率或高吸收率并将其作为阻隔侧，从而利用仅在该相对电极侧单方向上取出的光。
11.如权利要求10所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，包含进行反射的金属部分。
12.如权利要求11所述的有机发光元件，其特征为具有金属反射膜/金属反射光泽维持用低反应性膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
13.如权利要求11所述的有机发光元件，其特征为具有铬膜/氮化硅膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
14.如权利要求10所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，包含位于有机发光元件基板外部上另外设置的基板和在基板上的膜结构。
15.一种有机发光元件，是采用发光迟豫时间在1微秒以上的发光分子的有机发光元件，其特征为在阳极和阴极两个电极上采用透明导电膜，在阳极和阴极的外侧上分别设置具有光反射功能的膜，由此使得其间具有光共振器的功能。
16.如权利要求15所述的有机发光元件，其特征为具有电介体膜或其层叠膜，作为使至少一个电极具有光反射功能的结构。
17.如权利要求15或16所述的有机发光元件，其特征为通过使单侧电极外部的反射功能膜和附随在其上的膜具有高反射率或高吸收率并将其作为阻隔侧，从而利用仅在该相对电极侧单方向上取出的光。
18.如权利要求17所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，包含进行反射的金属部分。
19.如权利要求18所述的有机发光元件，其特征为具有金属反射膜/金属反射光泽维持用低反应性膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
20.如权利要求18所述的有机发光元件，其特征为具有铬膜/氮化硅膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
21.如权利要求17所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，包含位于有机发光元件基板外部上另外设置的基板和在基板上的膜结构。
22.一种有机发光元件，是采用利用3线态激发状态的发光分子的有机发光元件，其特征为在阳极和阴极两个电极上采用透明导电膜，在阳极和阴极的外侧上分别设置具有光反射功能的膜，由此使得其间具有光共振器的功能。
23.如权利要求22所述的有机发光元件，其特征为具有电介体膜或其层叠膜，作为使至少一个电极具有光反射功能的结构。
24.如权利要求22或23所述的有机发光元件，其特征为通过使单侧电极外部的反射功能膜和附随在其上的膜具有高反射率或高吸收率并将其作为阻隔侧，从而利用仅在该相对电极侧单方向上取出的光。
25.如权利要求24所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，包含进行反射的金属部分。
26.如权利要求25所述的有机发光元件，其特征为具有金属反射膜/金属反射光泽维持用低反应性膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
27.如权利要求25所述的有机发光元件，其特征为具有铬膜/氮化硅膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
28.如权利要求24所述的有机发光元件，其特征为作为阻隔侧结构，包含位于有机发光元件基板外部上另外设置的基板和在基板上的膜结构。
29.一种有机发光元件，其特征为具有金属反射膜/金属反射光泽维持用低反应性膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
30.一种有机发光元件，其特征为具有铬膜/氮化硅膜/透明电极电极的结构作为透明电极侧的反射镜。
31.一种有机发光元件，其特征为其由金属反射膜、氟化金属薄膜、第一透明导电膜、发光层和第二透明导电膜按顺序层叠而成。
32.如权利要求31所述的有机发光元件，其特征为在所述第二透明导电膜上进一步层叠半透明反射层。
33.如权利要求31所述的有机发光元件，其特征为通过金属构件将所述第一透明导电膜和所述金属反射膜相连。
34.一种采用有机发光元件的显示装置，其特征为有机发光元件由基板、金属反射膜、氟化金属薄膜、第一透明导电膜、发光层和第二透明导电膜按顺序层叠而成。
35.如权利要求34所述的显示装置，其特征为在所述第二透明导电膜上进一步层叠半透明反射层。
36.如权利要求34所述的显示装置，其特征为通过金属构件将所述第一透明导电膜和所述金属反射膜相连。
37.一种采用有机发光元件的显示装置，其特征为有机发光元件由金属反射膜、氟化金属薄膜、第一透明导电膜、发光层、第二透明导电膜和基板按顺序层叠而成。
38.如权利要求37所述的显示装置，其特征为在所述第二透明导电膜和所述基板之间具有半透明反射层。
39.如权利要求37所述的显示装置，其特征为通过金属构件将所述第一透明导电膜和所述金属反射膜相连。
40.一种具有透明导电膜、氟化金属薄膜、金属膜的层叠结构的基板。
全文摘要
在现有的共振器结构的发光元件中，为调整发光元件的电荷平衡，几乎没有对电子输送层的膜厚进行调整的自由度，因此几乎不能调整从发光层发出、反射至金属电极，并再次到达发光层时的电磁波的位相。此外，由于激发状态缓和寿命为数微秒以上较长的材料，在直至激发状态缓和的期间，从发光层长距离移动扩散。因此，在现有的共振器结构的发光元件中，到达金属电极上的激发状态失活，不发光，不能实现高辉度、高效率发光。本发明提供一种有机发光元件，其具有空穴输送层203、发光层204、电子输送层205、电子注入层206，其中在阳极202A和阴极202B的两个电极上采用透明导电膜，在各自另外一侧上设置具有光反射功能的膜201、207，其间设置具有光共振器功能的结构，由此可同时解决上述两个问题。本发明的有机发光元件可高效，防止在高辉度侧效率降低，并可导入共振器的效果。
文档编号H05B33/00GK1592525SQ20041006443
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月26日 优先权日2003年8月27日
发明者中山隆博, 村上元, 清水政男 申请人:株式会社日立显示器