專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)電致發(fā)光元件以及有機(jī)電致發(fā)光顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光電子元件以及使用光電子元件的平板顯示器，特別是涉及有機(jī)電致發(fā)光元件以及有機(jī)電致發(fā)光顯示器。
近年來(lái)，市場(chǎng)需求從過(guò)去的大型、較重的CRT(負(fù)極射線(xiàn)管、布勞恩管)顯示器向薄型、重量輕的平板顯示器轉(zhuǎn)移。作為平板顯示器，液晶顯示器、等離子顯示器已經(jīng)得到實(shí)用化，并應(yīng)用在家庭電視影像接收機(jī)、個(gè)人電腦用顯示器等方面。
近來(lái)，作為下一代的平板顯示器，電致發(fā)光顯示器(下面，稱(chēng)為“EL顯示器”)，特別是有機(jī)EL顯示器受到關(guān)注。對(duì)于構(gòu)成有機(jī)EL顯示器的有機(jī)EL元件，自從將空穴輸送性和電子輸送性的各種有機(jī)薄膜進(jìn)行疊層得到的疊層性元件的報(bào)告(C.W.Tang and S.A.VanSlyke，Applied Physics Lettersvol.51，913(1987))以來(lái)，作為以10V或其以下的低電壓發(fā)光的大面積發(fā)光元件得到普遍關(guān)心，對(duì)它的研究非常盛行。有機(jī)EL顯示器與液晶顯示器比較，由于是自然發(fā)光型而不需要背光，可以實(shí)現(xiàn)薄型化，可以制成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有撓性的顯示器，所以可以期待將其應(yīng)用的范圍擴(kuò)大。另一方面，在實(shí)用化方面，有機(jī)EL顯示器仍然留有關(guān)于長(zhǎng)壽命化的課題。
背景技術(shù)：


圖1是在先的有機(jī)EL元件的概略截面圖。如圖1所示，有機(jī)EL元件10具有這樣的結(jié)構(gòu)，在透明絕緣基板11上依次形成透明正極12、空穴注入層13、空穴輸送層14、發(fā)光層15、電子輸送層16、負(fù)極18。有機(jī)EL元件10，將空穴從透明正極11注入到空穴注入層13，另一方面從負(fù)極19注入電子，由于空穴以及電子在發(fā)光層15再結(jié)合并放出能量，激勵(lì)發(fā)光層15中包含的有機(jī)熒光物質(zhì)等而發(fā)光。輝度由再結(jié)合的空穴以及電子的單位時(shí)間的再結(jié)合量決定，此外，由于發(fā)光效率用相對(duì)于消耗電流的輝度來(lái)表示，所以發(fā)光中給與的電子量和空穴量的均衡程度好的話(huà)，就能提高發(fā)光效率。
有機(jī)EL元件10，其透明正極12用ITO(氧化銦錫Indium Tin Oxide)形成，該ITO的表面用UV臭氧和氧元素等離子體等進(jìn)行氧化處理，通過(guò)將功函數(shù)與空穴注入層的電離能(イオン化ポテンシヤル)整合，降低從透明正極12向空穴注入層13的空穴注入障壁，增加了空穴電流量。
另一方面，負(fù)極18中，使用向電子輸送層16的電子注入障壁小的具有低功函數(shù)的金屬的Li、，Mg或者它們的合金Al-Li、Mg-Ag等。近來(lái)已知，通過(guò)將LiF/Al這樣的金屬氟化物作為電子注入層而導(dǎo)入，即使將單體Al用于負(fù)極18，也能夠展示出與使用Li、Mg等的低功函數(shù)金屬的單體或者它們的合金作為負(fù)極的元件同等的向有機(jī)膜的電子注入能力，而且發(fā)光效率等元件特性也示出和使用低功函數(shù)金屬作為負(fù)極的情況下同等或者更高的值(L.S.Hung，C.W.Tang Tang，and M.G.Mason，Applied Physics Lettersvol.70(2)，152(1997))。
但是，即使對(duì)負(fù)極18導(dǎo)入這樣的低功函數(shù)金屬的單體或合金、或者LiF等的電子注入層，到達(dá)發(fā)光層15的電子電流量，與空穴電流量相比仍然較少，由于電子電流量和空穴電流量的不平衡，存在這樣的問(wèn)題，即浪費(fèi)了對(duì)發(fā)光沒(méi)有貢獻(xiàn)的空穴電流，不能充分的提高發(fā)光效率。
而且，為了在發(fā)光效率較低的情況下得到充分的輝度，需要增加施加的電壓來(lái)使得流過(guò)更多的電流量，然而在施加了過(guò)度的電壓時(shí)，在正極12和空穴注入層13、以及負(fù)極18和電子輸送層16的界面上容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使得空穴注入層13、電子輸送層16發(fā)生變質(zhì)而降低其功能，并進(jìn)而容易引起元件的損壞。因此，存在不能充分確保元件的壽命的問(wèn)題。
此外，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2002-43063號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了這樣的技術(shù)方案通過(guò)設(shè)置多層電子輸送區(qū)域而提高載流子向發(fā)光層的注入和降低工作電壓。然而，該公報(bào)中對(duì)于多層電子輸送區(qū)域的結(jié)構(gòu)沒(méi)有公開(kāi)具體構(gòu)成。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2002-43063號(hào)公報(bào)；專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2001-357975號(hào)公報(bào)。
發(fā)明的公開(kāi)因此，本發(fā)明以提供一種解決上述問(wèn)題的、嶄新且有用的有機(jī)電致發(fā)光元件以及有機(jī)電致發(fā)光顯示器為概括的主題。
本發(fā)明的更具體的主題是提供一種發(fā)光效率優(yōu)良、可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命化的有機(jī)電致發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀(guān)點(diǎn)，提供一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，具有正極、形成在正極上的發(fā)光層、形成在發(fā)光層上的載流子輸送疊層體、形成在載流子輸送疊層體上的負(fù)極，上述載流子輸送疊層體是交替疊層第1載流子輸送層和第2載流子輸送層而構(gòu)成，上述第1載流子輸送層和第2載流子輸送層相互之間電子輸送性不同。
這里，電子輸送性由形成第1載流子輸送層以及第2載流子輸送層的有機(jī)材料的電子親和性、電離能、能隙(エネルギ一ギヤツプ)等決定。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在發(fā)光層和負(fù)極之間設(shè)置相互之間電子輸送性不同的第1載流子輸送層和第2載流子輸送層交替疊層的載流子輸送疊層體，可以增加注入到發(fā)光層的電子電流量。結(jié)果，本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件，通過(guò)均衡電子電流量和空穴電流量，從而具有高的發(fā)光效率，還具有長(zhǎng)的壽命。
上述第1載流子輸送層和第2載流子輸送層相互之間電子親和性不同。通過(guò)使得第1載流子輸送層和第2載流子輸送層相互之間電子親和性不同，形成多重量子阱，可以增加電子電流量。而且，電子親和性，由構(gòu)成載流子輸送層等的材料的傳導(dǎo)體的下端的能量和真空水平之間的能量差表示，用正值表示。
根據(jù)本發(fā)明的其他觀(guān)點(diǎn)，提供具備上述任何一個(gè)有機(jī)電致發(fā)光元件的有機(jī)電致發(fā)光顯示器。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高的發(fā)光效率和長(zhǎng)的壽命的有機(jī)電致發(fā)光顯示器。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是現(xiàn)有的有機(jī)EL元件的截面圖。
圖2是本發(fā)明的元件結(jié)構(gòu)體的截面圖。
圖3是圖2所示的元件結(jié)構(gòu)體的I-V特性圖。
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施形式的有機(jī)EL元件的截面圖。
圖5是第1實(shí)施形式的有機(jī)EL元件的能量圖。
圖6是用于說(shuō)明求取能隙的方法的圖。
圖7是用于說(shuō)明求取電離能的方法的圖。
圖8是表示實(shí)施例以及比較例的有機(jī)EL元件中所使用的電子輸送層以及空穴輸送層的特性值的圖。
圖9是表示第1～第3實(shí)施例以及第1～第2比較例的有機(jī)EL元件的層結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
圖10是表示第4～第5實(shí)施例以及第3～第4比較例的有機(jī)EL元件的層結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
圖11是本發(fā)明的第2實(shí)施形式的有機(jī)EL顯示器的分解立體圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明31…基板、32…正極、33…空穴注入層、34…空穴輸送層、35…發(fā)光層、36…電子輸送疊層體、37…負(fù)極側(cè)電子輸送層、38…負(fù)極、36A1·36A2…第1電子輸送層、36B1·36B2…第2電子輸送層、50…有機(jī)EL顯示器實(shí)施發(fā)明的最佳方式首先本申請(qǐng)發(fā)明人對(duì)實(shí)行本發(fā)明的過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。本申請(qǐng)發(fā)明人進(jìn)行如下所示的實(shí)驗(yàn)，得到這樣的認(rèn)識(shí)通過(guò)作為本申請(qǐng)的特征的在發(fā)光層和負(fù)極之間設(shè)置交替疊層具有不同的電子輸送性的電子輸送層的電子輸送疊層體，可以增加可注入的電流密度。
圖2是本試驗(yàn)中使用的本發(fā)明的元件結(jié)構(gòu)體的截面圖。參照?qǐng)D2，元件結(jié)構(gòu)體20由基板21、形成在基板21上的正極22、在正極22上交替疊層2個(gè)不同的電子輸送層26A、26B的電子輸送疊層體25、疊層在電子輸送疊層體26上的負(fù)極側(cè)電子輸送層27、形成在負(fù)極側(cè)電子輸送層27上的負(fù)極28構(gòu)成。正極22使用Al，負(fù)極28使用LiF/Al。此外，負(fù)極側(cè)電子輸送層27使用TYE704(東洋インキ公司生產(chǎn)，商品名)。電子輸送疊層體26從正極側(cè)起疊層第1電子輸送層26A1、第2電子輸送層26B1，并進(jìn)一步按該順序交替疊層第1電子輸送層26A2、第2電子輸送層26B2。這里，第1電子輸送層26A使用TYE704，第2電子輸送層26B使用TYG201(東洋インキ公司生產(chǎn)，商品名)。雖然已知TYG201(東洋インキ公司生產(chǎn)，商品名)為綠色發(fā)光材料，這里也可以用作電子輸送層。制造疊層的反復(fù)數(shù)目N＝1、3、4的元件結(jié)構(gòu)體，而且為了進(jìn)行比較還制造除了電子輸送疊層體之外其它都相同的元件，即反復(fù)數(shù)目N＝0的元件結(jié)構(gòu)體。電子輸送疊層體26(在{}內(nèi)表示)以及負(fù)極側(cè)電子輸送層27的厚度如下所示。而且，在各個(gè)元件結(jié)構(gòu)體中，為了使得來(lái)自負(fù)極的電子注入障壁具有相同的條件，而設(shè)置負(fù)極側(cè)電子輸送層26。
N＝0TYG201(80nm)N＝1{[TYG201(30nm)/TYE704(30nm)]1}/TYG201(20nm)N＝3{[TYG201(10nm)/TYE704(10nm)]3}/TYG201(20nm)N＝4{[TYG201(7.5nm)/TYE704(7.5nm)]4}/TYG201(20nm)為了測(cè)定流過(guò)電子輸送疊層體25的電流量，在正極22和負(fù)極28之間以0.5V的增量施加直流0～10V的電壓，用電流計(jì)測(cè)定流過(guò)元件的電流量。
圖3是表示圖2所示元件結(jié)構(gòu)體的I-V特性的圖。參照?qǐng)D3，N＝0和N＝1的元件相比較具有大致相等的電流量，或者N＝1稍稍小些。另一方面N＝3以及N＝4中電流量大幅度增加，可知反復(fù)數(shù)目越多則電流量增加。因此，通過(guò)將具有相互不同的電子輸送性的2個(gè)電子輸送層25A、25B反復(fù)疊層，能夠增加電子電流量，隨著疊層數(shù)目的增多，能夠流過(guò)與空穴電流量取得平衡的充分的電子電流量。推測(cè)是因?yàn)橥ㄟ^(guò)交替疊層電子親和性不同的電子輸送層而形成多重量子阱，根據(jù)多重量子阱效果而增加了電子電流量。而且，N＝1的情況下電流量沒(méi)有增加的理由根據(jù)推測(cè)應(yīng)該是，N＝1的情況下沒(méi)有形成多重量子阱的原因。
如上所述，本申請(qǐng)發(fā)明人實(shí)現(xiàn)了一種具備疊層了不同的電子輸送層的電子輸送疊層體的有機(jī)EL元件的發(fā)明。
(第1實(shí)施形式)下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形式的有機(jī)EL元件進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施形式的有機(jī)EL元件的截面圖。圖5是圖4所示的本實(shí)施形式的有機(jī)EL元件的能量圖的一個(gè)例子。圖5中，Ea表示電子親和性，Eg表示能隙，Ip表示電離能。參照?qǐng)D4以及圖5，本實(shí)施形式的有機(jī)EL元件30由透明的基板31、和在基板31上依次形成的正極32、空穴注入層33、空穴輸送層34、發(fā)光層35、電子輸送疊層體36、負(fù)極側(cè)電子輸送層37、負(fù)極38構(gòu)成。
基板31，可以使用例如玻璃、石英等的透明性絕緣基板、Si等的半導(dǎo)體基板、PET和PEN等的薄膜、PVA等的樹(shù)脂基板等。此外，還可以在這些基板上以矩陣狀的形式形成控制有機(jī)EL元件的導(dǎo)通、斷開(kāi)的TFT(薄膜晶體管)。基板31的厚度，可以根據(jù)這些基板的材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，但大致是200微米～1000微米。
正極32是用蒸鍍法或?yàn)R射法而由Al等的導(dǎo)電材料形成在基板31上，從空穴注入性的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選功函數(shù)較大的Au、Cr、Mo等。但是，光從正極側(cè)發(fā)射的情況下，由ITO或氧化銦等的透明材料形成。
空穴注入層33和空穴輸送層34采用HOMO高、即電離能小的材料。作為代表性的材料，可以列舉出酞菁銅(CuPc)，星爆型氨的m-MTDATA、2-TNATA、TPD，α-NPD等。而且，為了在正極和空穴輸送層之間注入更多的空穴，還可以設(shè)置空穴注入層?？昭ㄗ⑷雽涌梢圆捎蒙鲜龅奶笺~(CuPc)、星爆型氨的m-MTDATA、2-TNATA。
此外，最好空穴輸送層34相對(duì)于發(fā)光層35其電子親和性較小?？梢栽诎l(fā)光層積蓄電子，可以增加發(fā)光層的空間電子密度。具體而言，如圖5所示，空穴輸送層34的電子親和性Ea34和發(fā)光層的電子親和性Ea35之間的關(guān)系為Ea34＜Ea35，形成高度BR34(＝Ea35-Ea34)的能量障壁。
而且，還可以將電離能不同的空穴輸送層交替疊層而設(shè)置。通過(guò)相對(duì)于空穴形成能量障壁而抑制空穴電流量，可以謀求和電子電流量之間的均衡。
發(fā)光層35使用Alq3(tris(8-hydroxyquinolio)aluminium)、Znq2、Balq2等的金屬絡(luò)合物類(lèi)材料、PZ10、EM2等的色素類(lèi)材料等。此外，還可以使用將紅熒烯、TPB等的色素?fù)诫s到Alq3等的宿主材料中而形成的物質(zhì)。
負(fù)極側(cè)電子輸送層37，用與構(gòu)成后述的電子輸送疊層體36的電子輸送層相同的材料構(gòu)成。尤其，負(fù)極側(cè)電子輸送層37，與構(gòu)成電子輸送疊層體36的電子輸送層比較，優(yōu)選能隙的大小與其相等或者比之更大。由此能夠防止負(fù)極側(cè)電子輸送層37的發(fā)光。
負(fù)極38采用功函數(shù)較小、Li等的金屬或它的合金Mg-Ag、Al-Li等。此外，還可以使用像LiF/Al這樣的導(dǎo)入了金屬氟化物等的電子注入層的負(fù)極。
電子輸送疊層體36，由具有不同的電子輸送性的第1電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B交替的疊層而構(gòu)成。這里，不同的電子輸送性就是，例如HOMO和LUMO(最低空分子軌道)、導(dǎo)電性等不同的意思。本實(shí)施形式中在下面對(duì)電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B電子親和性彼此不同的情況進(jìn)行說(shuō)明。
第1電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B可以采用8-羥基喹啉的金屬螯合物、金屬硫代木質(zhì)酸鹽化合物、噁二唑金屬螯合物、三嗪、4，4-二(2，2-二苯基乙烯基)聯(lián)苯等。8-羥基喹啉的金屬螯合物中優(yōu)選的可以列舉出Alq3(三(8-羥基喹啉酸)鋁、Balq(二(8-羥基喹啉酸鹽)-(4-苯基苯酚)鋁)、二PBD等。此外，金屬硫代木質(zhì)酸鹽化合物中優(yōu)選的可以列舉出二(8-喹啉硫醇)鋅、二(8-喹啉硫醇)鎘、三(8-喹啉硫醇)鎵、三(8-喹啉硫醇)銦等。此外，噁二唑金屬螯合物中優(yōu)選的可以列舉出二[2-(2-羥基苯基)-5-苯基-1，3，4-噁二草酸]鋅、二[2-(2-羥基苯基)-5-苯基-1，3，4-噁二草酸]鈹、二[2-(2-羥基苯基)-5-(1-萘基)-1，3，4-噁二草酸]鋅、二[2-(2-羥基苯基)-5-(1-萘基)-1，3，4-噁二草酸]鈹?shù)取?br> 第1電子輸送層36A和第2電子輸送層36B，采用上述的電子輸送層的材料使得第1電子輸送層36A的電子親和性為EaA，第2電子輸送層36B的電子親和性為EaB時(shí)，進(jìn)行選擇使得電子親和性的關(guān)系為EaA＜EaB。具有這樣的關(guān)系的材料的選擇中采用后述的測(cè)定法，求出電子親和性即可。
電子從負(fù)極38向發(fā)光層35流動(dòng)，在電子輸送疊層體36中，例如從第2電子輸送層36B2到第1電子輸送層36A2的界面上根據(jù)這樣的2個(gè)層的電子親和性的差EB2-EA2，形成能量障壁BR2，而形成阱型位勢(shì)。從第2電子輸送層36B1到第1電子輸送層36A1也同樣，形成能量障壁BR1，而形成阱型位勢(shì)。因此，推測(cè)形成多重量子阱并增加了電子電流量。
第1電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B的膜厚，可以根據(jù)第1電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B的反復(fù)數(shù)目適當(dāng)選擇，設(shè)定在2nm～50nm(優(yōu)選5nm～20nm)的范圍內(nèi)。比50nm更厚則使得有機(jī)EL元件整體的厚度過(guò)厚，導(dǎo)致合適的施加電壓過(guò)大，容易在正極或者負(fù)極以及與它們連接的空穴注入層或者負(fù)極側(cè)電子輸送層之間的界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，對(duì)有機(jī)EL元件的壽命產(chǎn)生惡劣的影響。此外厚度比2nm更薄時(shí)連續(xù)膜形成不易，會(huì)擾亂阱型位勢(shì)的周期性。
第1電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B的膜厚分別設(shè)定為在上述范圍內(nèi)的規(guī)定膜厚。使得多重量子阱的周期性良好。而且，第1電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B的膜厚可以是相同的，也可以是不同的。
而且，第1電子輸送層36A，其薄膜也可以比第2電子輸送層36B薄。第1電子輸送層36A由于其電子親和性小具有作為障壁層的功能，通過(guò)將障壁層薄層化，還可以進(jìn)一步增加電子電流量。
此外，第1電子輸送層36A以及第2電子輸送層36B的反復(fù)數(shù)目設(shè)定為2～10(優(yōu)選為2～4)。比10大會(huì)導(dǎo)致有機(jī)EL元件的厚度過(guò)厚，比2小則無(wú)法形成多重量子阱。
而且，用下面的測(cè)定條件和測(cè)定方法可以求出電子輸送層、空穴輸送層等的能隙、電離能以及電子親和性。
能隙Eg，可以測(cè)定光吸收波譜，將光吸收波譜的長(zhǎng)波長(zhǎng)端的能量作為能隙。具體而言，以與形成上述有機(jī)EL元件的各層的條件相同的條件，單獨(dú)將測(cè)定對(duì)象的電子輸送層形成為厚度為50nm的薄膜。使用可以測(cè)定光吸收波譜的分光光度計(jì)裝置(日立制作所公司生產(chǎn)，商品名スペクトロフオトメ一タ一U-4100)，在大氣中將從紫外到可視光區(qū)域的光照射到厚膜上來(lái)測(cè)定光吸收波譜(波長(zhǎng)依賴(lài)性)。
圖6是表示光吸收波譜的特性圖。參照?qǐng)D6，光吸收波譜的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的延長(zhǎng)部分的直線(xiàn)部分LN1向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)以近似直線(xiàn)的方式外延的直線(xiàn)，和背景部分的直線(xiàn)部分BG1向短波長(zhǎng)側(cè)以近似直線(xiàn)的方式外延的直線(xiàn)之間的交點(diǎn)CP1的波長(zhǎng)換算成能量而作為能隙Eg。
電離能Ip，是將用紫外線(xiàn)光電子分析法測(cè)定的光電子放出的閾值能量作為電離能Ip。具體而言，形成與在能隙Eg的測(cè)定中采用的厚膜相同的厚膜來(lái)進(jìn)行使用，在大氣中用紫外線(xiàn)照射薄膜，使用大氣環(huán)境型紫外線(xiàn)光電子分析裝置(理研計(jì)器公司制造，商品名AC-1)，測(cè)定所放出的光電子數(shù)目，從入射紫外線(xiàn)的能量和光電子數(shù)目之間的關(guān)系求出。測(cè)定條件是，入射紫外線(xiàn)的能量范圍為3.8～6.2eV，紫外線(xiàn)強(qiáng)度是20nW。
圖7是表示光電子數(shù)目的平方根和入射紫外線(xiàn)的能量之間的關(guān)系的一個(gè)例子的特性圖。參照?qǐng)D7，特性線(xiàn)上升的直線(xiàn)部分LN2向低能量側(cè)以近似直線(xiàn)的方式外延的直線(xiàn)，和從背景部分的直線(xiàn)部分向更高能量側(cè)以近似直線(xiàn)的方式外延的直線(xiàn)之間的交點(diǎn)CP2的能量作為電離能Ip。
而且，電子親和性Ea，由上述求出的電離能Ip和能隙Eg之間的差(Ea＝Ip-Eg)求出。
采用這樣的方法，對(duì)各個(gè)電子輸送材料測(cè)定能隙、電離能、以及電子親和性，可以對(duì)構(gòu)成電子輸送疊層體的電子輸送層的組合進(jìn)行選擇。
圖8是表示構(gòu)成如下說(shuō)明的本發(fā)明的實(shí)施例以及并非根據(jù)本發(fā)明的比較例的有機(jī)EL元件的電子輸送層以及空穴輸送層的能隙、電離能、以及電子親和性的測(cè)量值的圖。下面示出根據(jù)圖8所示的測(cè)量值所進(jìn)行的實(shí)施例和比較例。
第1實(shí)施例在玻璃基板上，采用ITO而通過(guò)濺射法形成厚度150nm的正極，在氧氣環(huán)境中用UV光照射正極表面20分鐘，進(jìn)行UV臭氧處理。然后，依次形成作為空穴注入層的2-TNATA(厚度40nm)，作為空穴輸送層的α-NPD(厚度10nm)，作為發(fā)光層的TYG201(厚度20nm)。
然后將TYE704(厚度15nm)和TYG201(厚度15nm)的組，從TYE704開(kāi)始反復(fù)2次，而形成電子輸送疊層體。而且，在電子輸送疊層體上形成一層TYE704(厚度20nm)，最后形成LiF/Al構(gòu)成的負(fù)極。
本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，電壓3V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為913cd/m2，發(fā)光效率為8.40cd/A。
第2實(shí)施例本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，除了作為電子輸送疊層體而將TYE704(厚度10nm)和TYG201(厚度10nm)的組反復(fù)3次之外，與第1實(shí)施例相同。
本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，在電壓3V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為1075cd/m2，發(fā)光效率為9.70cd/A。
第3實(shí)施例本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，除了作為電子輸送疊層體而將TYE704(厚度7.5nm)和TYG201(厚度7.5nm)的組反復(fù)4次之外，與第1實(shí)施例相同。
本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，在電壓3V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為1017cd/m2，發(fā)光效率為8.89cd/A。
第1比較例本比較例的有機(jī)EL元件，除了形成TYG201(厚度50nm)作為發(fā)光層，且形成1層TYG201(厚度50nm)的電子輸送層來(lái)代替電子輸送疊層體之外，與第1實(shí)施例相同。
本比較例的有機(jī)EL元件，在電壓3V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為967cd/m2，發(fā)光效率為8.25cd/A。
第2比較例本比較例的有機(jī)EL元件，除了設(shè)置1組TYE704(厚度30nm)和TYG201(厚度30nm)的組作為電子輸送疊層體之外，與第1實(shí)施例相同。
本比較例的有機(jī)EL元件，在電壓4V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為750cd/m2，發(fā)光效率為7.48cd/A。
圖9表示第1～第3實(shí)施例、以及第1～第2比較例的層結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)結(jié)果。參照?qǐng)D9，在作為電子輸送疊層體的TYE704和TYG201的疊層的反復(fù)數(shù)目在2或其以上的情況下，與第1比較例那樣的電子輸送疊層體是1層電子輸送層的情況、和第2比較例那樣的反復(fù)數(shù)目為1的情況相比較，可知增加了發(fā)光效率。此外，第2實(shí)施例的有機(jī)EL元件的發(fā)光效率最大，由此推測(cè)是因?yàn)殡娮与娏髁亢涂昭娏髁烤?。從發(fā)光輝度的方面來(lái)看，可知第2實(shí)施例的有機(jī)EL元件是最大的。
然后，針對(duì)在構(gòu)成電子輸送疊層體的TYE704和TYG201中、用Alq3置換TYG201的實(shí)施例和比較例進(jìn)行說(shuō)明。
第4實(shí)施例本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，除了用Alq3(厚度10nm)代替TYG201(厚度10nm)作為電子輸送疊層體之外，與第2實(shí)施例相同，反復(fù)數(shù)目為3。
本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，在電壓5V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為994cd/m2，發(fā)光效率為7.52cd/A。
第5實(shí)施例本比較例的有機(jī)EL元件，除了電子輸送疊層體的各層的厚度為7.5nm，反復(fù)數(shù)目為4之外與第4實(shí)施例相同。
本實(shí)施例的有機(jī)EL元件，在電壓5V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為1021cd/m2，發(fā)光效率為7.44cd/A。
第3比較例本比較例的有機(jī)EL元件，用Alq3(厚度30nm)構(gòu)成1層的電子輸送層來(lái)代替電子輸送疊層體，用TYG201(厚度50nm)來(lái)作為與負(fù)極連接的電子輸送層，除此之外，與第4實(shí)施例相同。
本比較例的有機(jī)EL元件，在電壓5V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為1058cd/m2，發(fā)光效率為6.68cd/A。
第4比較例本比較例的有機(jī)EL元件，除了電子輸送疊層體的各層的厚度為30nm，反復(fù)數(shù)目為1之外與第4實(shí)施例相同。
本比較例的有機(jī)EL元件，在電壓5V以上觀(guān)測(cè)到綠色發(fā)光。施加10V電壓時(shí)得到的輝度為1005cd/m2，發(fā)光效率為6.75cd/A。
圖10是表示第4～第5實(shí)施例以及第3～第4比較例的層結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。參照?qǐng)D10，作為電子輸送疊層體的TYE704和Alq3的疊層的反復(fù)數(shù)目在3以上的情況，與第3比較例那樣的電子輸送疊層體就是1層電子輸送層的情況、以及第4比較例那樣的反復(fù)數(shù)目為1的情況相比較，可知增加了發(fā)光效率。
而且，比較第2～第3實(shí)施例和第4～第5實(shí)施例的有機(jī)EL元件具有相同反復(fù)數(shù)目的實(shí)施例之間時(shí)，將TYG201層和TYE704層疊層的第2～第3實(shí)施例的有機(jī)EL元件一方，和將Alq3層和TYE704層疊層的第4～第5實(shí)施例的有機(jī)EL元件相比較，可知相對(duì)于反復(fù)數(shù)目為1的比較例(分別為第2比較例，第4比較例)的發(fā)光效率的提高率較高。如圖8所示，作為其理由，Alq3層和TYE704層的電子親和性的差為0.10eV，相對(duì)于此，TYG201層和TYE704層的電子親和性的差為0.23eV，將TYG201層和TYE704層相組合的方法，更加充分的形成多重量子阱。結(jié)果，由此推測(cè)產(chǎn)生了更加顯著的多重量子阱效果。
(第2實(shí)施形式)圖11是本發(fā)明的第2實(shí)施形式的有機(jī)EL顯示器的分解立體圖。參照?qǐng)D11，有機(jī)EL顯示器50，由玻璃基板51、呈條狀形成在玻璃基板上的負(fù)極51、與負(fù)極51相對(duì)向而垂直并呈條狀形成的正極54、在負(fù)極52和正極54之間形成的疊層體53等構(gòu)成。而且，有機(jī)EL顯示器50，雖然在圖中未示出，但還由驅(qū)動(dòng)施加在負(fù)極和正極之間的電壓的驅(qū)動(dòng)電路、防止暴露于水蒸氣和氧氣中的密封材料等構(gòu)成。
有機(jī)EL顯示器50，通過(guò)向所期望的區(qū)域的負(fù)極52和正極54施加電壓，可以使得該所期望的區(qū)域發(fā)光。有機(jī)EL顯示器50的特征在于，負(fù)極52、疊層體53、以及正極54是由本發(fā)明的有機(jī)EL元件構(gòu)成。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一種發(fā)光效率優(yōu)秀、長(zhǎng)壽命化的有機(jī)EL顯示器。
雖然上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于該特定的實(shí)施形式，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)所記載的本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形和變更。
例如，本實(shí)施例中，有機(jī)EL元件在基板上從正極側(cè)開(kāi)始依次堆疊形成也可以，也可以從負(fù)極側(cè)開(kāi)始形成。
工業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，在有機(jī)電致發(fā)光元件中，通過(guò)在發(fā)光層的負(fù)極側(cè)設(shè)置用電子輸送性不同的電子輸送層交替疊層的電子輸送疊層體，可以提供一種發(fā)光效率優(yōu)秀、長(zhǎng)壽命化的有機(jī)電致發(fā)光元件。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，具有正極、形成在正極上的發(fā)光層、形成在發(fā)光層上的載流子輸送疊層體、形成在載流子輸送疊層體上的負(fù)極，上述載流子輸送疊層體是交替疊層第1載流子輸送層和第2載流子輸送層而構(gòu)成，上述第1載流子輸送層和第2載流子輸送層相互之間電子輸送性不同。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，上述第1載流子輸送層和第2載流子輸送層相互之間電子親和性不同。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，上述載流子輸送疊層體是交替疊層第1載流子輸送層和第2載流子輸送層而構(gòu)成，第1載流子輸送層和第2載流子輸送層的反復(fù)數(shù)目在2～10的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，第1載流子輸送層和第2載流子輸送層分別由規(guī)定的膜厚構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，上述第1載流子輸送層的電子親和性比第2載流子輸送層小，且膜厚與上述第2載流子輸送層相同或者比其小。
6.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，上述第1載流子輸送層以及第2載流子輸送層中的任意一方由與發(fā)光層相同的材料構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，在上述載流子輸送疊層體和負(fù)極之間還具有電子輸送層，上述電子輸送層的能隙與第1載流子輸送層以及第2載流子輸送層中任意大的一方相同或者比其大。
8.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，上述載流子輸送疊層體還具有第3載流子輸送層，第1載流子輸送層、第2載流子輸送層以及第3載流子輸送層依次反復(fù)疊層。
9.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，在上述正極和發(fā)光層之間還具有空穴輸送層，上述空穴輸送層的電子親和性比發(fā)光層大。
10.如權(quán)利要求9所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，在上述正極和發(fā)光層之間還具有其它的空穴輸送層，上述空穴輸送層和上述其它的空穴輸送層交替疊層，上述空穴輸送層和上述其它的空穴輸送層相互之間電離能不同。
11.一種具有如上述權(quán)利要求1～10所述的有機(jī)電致發(fā)光元件的有機(jī)電致發(fā)光顯示器。
全文摘要
一種有機(jī)EL元件，具有透明的基板(31)、在基板(31)上依次形成正極(32)、空穴注入層(33)、空穴輸送層(34)、發(fā)光層(35)、電子輸送疊層體(36)、負(fù)極側(cè)電子輸送層(37)、負(fù)極(38)的構(gòu)成，電子輸送疊層體(36)具有交替疊層電子親和性相互不同的2種電子輸送層(36A、36B)的構(gòu)成。增加了從負(fù)極(38)注入的電子電流量，而和空穴電流量達(dá)到均衡，提高了發(fā)光效率。
文檔編號(hào)H05B33/22GK1682574SQ0382208
公開(kāi)日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者中山昌哉, 板井雄一郎, 木下正兒, 兒玉淳 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社