專利名稱：有機電致發(fā)光元件、照明裝置以及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種有機電致發(fā)光元件、照明裝置以及顯示裝置。先前技術發(fā)光元件的其中一種為有機電致發(fā)光(electroluminescence)元件(以下，有時 稱為有機EL元件)。有機EL元件例如是在基板上層疊一對電極(陽極以及陰極)以及位 于一對電極之間的有機發(fā)光層而構成。當對有機EL元件施加電壓時，自陽極注入空穴，并 且自陰極注入電子，這些空穴與電子在有機發(fā)光層中結合，從而有機EL元件進行發(fā)光。在 所謂的底部發(fā)光型(bottom emission)有機EL元件中，自發(fā)光層發(fā)出的光通過基板射出至 外部。自有機發(fā)光層發(fā)出的光的大多被例如基板的表面等反射，而無法有效地自有機EL 元件射出。先前技術中，通過例如在基板的表面上形成多個微透鏡(microlens)來抑制光 的全反射，使光的射出效率提高(例如參照日本專利特開2002-260854號公報)。通過在基板上形成微透鏡等雖可提高光射出效率，但要求光射出效率進一步提
尚ο

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種光射出效率高的有機EL元件、具備該有機EL元 件的照明裝置以及顯示裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種具有下述構成的有機EL元件以及安裝該有 機EL元件的裝置。[1] 一種有機電致發(fā)光元件，包括基板，其透明且折射率大于等于1. 8 ；層疊體，其設置在上述基板上且包括一對電極以及位于該一對電極之間的有機發(fā) 光層；以及多孔質的光散射體，其設置在上述基板的與上述層疊體側為相反側的表面上。[2]如上述[1]所述的有機電致發(fā)光元件，其中上述光散射體包含Ti02。[3]如上述[1]或[2]所述的有機電致發(fā)光元件，其中上述光散射體是通過溶 膠-凝膠法形成的。[4] 一種照明裝置，其具備如上述[1]至[3]中任一項所述的有機電致發(fā)光元件。[5] 一種顯示裝置，其具備多個如上述[1]至[3]中任一項所述的有機電致發(fā)光元 件。根據本發(fā)明，可實現一種光射出效率高的有機EL元件。


圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的有機EL元件1的主視圖。圖2是表示使有機發(fā)光層(Alq3)的層厚發(fā)生變化時的外部量子效率的變化的圖。
圖3是使用外部模式、基板模式以及薄膜導波模式的比，來表示使有機發(fā)光層 (Alq3)的層厚發(fā)生變化時的光學模式的變化的圖。圖4是表示將有機EL元件各層的層厚固定，而使基板的折射率發(fā)生變化時的光學 模式的變化的圖。圖5是表示模擬中使用的有機EL元件的層構造的例以及所利用的參數的圖。圖6是表示模擬的流程圖的例的圖。符號說明1、11:有機 EL 元件2 基板2a 光散射體3:透明電極4:反射電極5 有機發(fā)光層6 層疊體7:空穴傳輸層L 射出光
具體實施例方式以下，邊參照附圖邊說明本發(fā)明的實施方式。另外，為了便于理解，附圖中的各構 件的比例尺有時與實際不同。而且，本發(fā)明并不由以下記述所限定，在不脫離本發(fā)明的主旨 的范圍內可適當進行變更。在有機EL裝置中也存在電極的導線等的構件，但在說明本發(fā)明 時，因無直接需要而省略記載。為了便于說明層結構等，在以下所述的示例中，與將基板配 置在下方的圖一并進行說明，但本發(fā)明的有機EL元件以及搭載該有機EL元件的有機EL裝 置并不一定以該配置進行制造或者使用等。另外，以下說明中，有時將基板的厚度方向的一 方稱為上或上方，將厚度方向的另一方稱為下或下方。圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的有機EL元件1的主視圖。有機EL元件1包括 以下部分基板2，其透明且折射率大于等于1. 8 ；層疊體6，其設置在上述基板2上且層疊 至少一對電極3、4以及位于該一對電極3、4之間的有機發(fā)光層5而構成；以及多孔質的光 散射體2a，其設置在上述基板2的與上述層疊體6側為相反側的表面上。本實施方式的有機EL元件1是自透明的基板2射出光的所謂的底部發(fā)光型元件。 一對電極3、4中的以有機發(fā)光層5為基準而配置在基板2側的電極3是透明的，在以下說 明中，有時將該電極3稱為透明電極3。并且，在本實施方式中，一對電極3、4中的以有機發(fā) 光層5為基準而配置在與基板2側為相反側的電極4是由將自有機發(fā)光層5發(fā)出的光反射 至基板2側的構件而構成，以謀求提高光射出效率，在以下說明中，有時將該電極4稱為反 射電極4。另外，在所謂的兩面發(fā)光型元件的情況下，一對電極3、4中的以有機發(fā)光層5為 基準而配置在與基板2側為相反側的電極4是由透明的電極構成。另外，在本發(fā)明中，所謂 “透明”是指具有透光性。所謂光，是指波長為Inm至Imm左右的范圍的電磁波。若考慮有 機EL元件的用途，則可見光可成為主要的對象。透明的基板或透明電極等的透明性依賴于 材料以及厚度等的各種條件。當將輸出光相對于輸入光的比例設為透光率時，透明的基板或透明電極等的透光率合適的是例如大于等于10%，較好的是大于等于25%，更好的是大 于等于50%，進而較好的是大于等于70%，進而更好的是大于等于80%。在透明電極3與有機發(fā)光層5之間及/或反射電極4與有機發(fā)光層5之間，也可 設置與有機發(fā)光層5不同的一層或多層，并且，在透明電極3與反射電極4之間，也可設置 多層有機發(fā)光層。進而，在基板2與層疊體之間，也可設置例如透明的絕緣層等的較薄的薄 膜。本實施方式中的有機EL元件1是在透明電極3與有機發(fā)光層5之間設置空穴傳輸層 7，再在基板2的表面上依次層疊透明電極3、空穴傳輸層7、有機發(fā)光層5、反射電極4而構 成。有機發(fā)光層5的折射率通常為1. 6 1. 7左右，在以下說明中，有時以該有機發(fā)光 層5的折射率為基準，將折射率比該有機發(fā)光層5低的基板稱為低氮(Low-N)基板，將折射 率比該有機發(fā)光層5高的基板稱為高氮(High-N)基板。通常的玻璃基板的折射率為1. 5 左右，在有機EL元件中，通常使用折射率為1.5左右的Low-N基板，但本實施方式中，使用 折射率大于等于1. 8的High-N基板。因此，為了顯示本實施方式的有機EL元件1的優(yōu)勢， 將使用Low-N基板的有機EL元件與使用High-N基板的有機EL元件對比來進行說明。首先，對在不具備光散射體的基板、即在圖1中除去光散射體的基板2上層疊有包 括有機發(fā)光層5的層疊體6的有機EL元件加以說明。如后述般，在使用不具備光散射體的 基板的有機EL元件中，光的一部分將被空氣與基板的界面反射，或者發(fā)生全反射，但通過 如圖1所示的實施方式那樣設置光散射體2a，可利用光散射體2a來產生光的散射等，從而 可抑制光的一部分的反射以及全反射，提高光射出效率。有機EL元件的層疊方向的厚度為波長左右，光的干涉效果會對射出的光的特性 產生影響。例如若使有機發(fā)光層的層厚發(fā)生變化，則外部量子效率(EQE)會發(fā)生變化。圖 2是表示使有機發(fā)光層(Alq3)的層厚發(fā)生變化時的外部量子效率的變化的圖。在圖2中， 表示了實際制作的元件的外部量子效率以及模擬(simulation)求出的外部量子效率。具 體而言，以符號“〇”(白圓)表示使用Low-N基板制作的元件的外部量子效率，以符號 “·” (黑圓)表示使用High-N基板制作的元件的外部量子效率，以虛線表示以使用Low-N 基板的元件為模型(model)來模擬(simulate)的外部量子效率，以實線表示以使用High-N 基板的元件為模型來模擬的外部量子效率。并且，圖2中的左側的縱軸表示實際制作的元 件的外部量子效率，右側的縱軸表示模擬求出的外部量子效率(任意單位)。制作的元件以 及模擬中使用的分析模型中，Low-N基板的折射率為1. 52，High-N基板的折射率為2. 02，透 明電極由氧化銦錫(ITO，IndiumTin Oxide)薄膜構成，空穴傳輸層由α-NPD構成，有機發(fā) 光層由Alq3構成，反射電極由Al構成。并且，基板的厚度為0. 7mm，透明電極(ITO)的膜厚 為150nm，空穴傳輸層的膜厚為40nm，反射電極的膜厚為200nm。另外，使有機發(fā)光層的厚度 發(fā)生變化與使反射電極與透明電極的間隔發(fā)生變化相對應。上述模擬例如可使用基于波動光學的理論計算程序(program)來進行，該 理論計算程序是將基于菲涅耳(Fresnel)理論的光干涉計算以及通過特性矩陣法 (characteristic matrix method)的有效菲涅耳系數的計算組合而成。作為計算的設定條 件(初始設定)，可采用例如以下所示的條件(a)假定發(fā)光是從發(fā)光區(qū)域內隨機(random)分布的點光源而來的各向同性的輻射。
(b)來自光源的正向波(forward wave)以及反向波(backward wave)分別以相同 相位輻射而干涉，但不同的發(fā)光點間不會干涉。(c)假定各層間的界面在光學上是平坦的。(d)輻射強度通過ρ偏光、s偏光的平均值來表示。(e)各層的折射率色散、光吸收特性使用實測值。另外，以下列舉參考例對更詳細的計算方法進行詳細敘述以供參考。如圖2所示觀測到當使有機發(fā)光層的厚度(Alq3的厚度)發(fā)生變化時，實際制作 的元件的外部量子效率以及模擬求出的外部量子效率兩者會振動性變化。自有機發(fā)光層輻 射至反射電極側，進而被反射電極反射的反射光、與自有機發(fā)光層輻射至透明電極側的光 會重合，由于光的干涉效果，在兩者相加強的條件下，外部量子效率變高，在兩者相減弱的 條件下，外部量子效率變低?？烧J為，當使有機發(fā)光層的厚度發(fā)生變化時，上述光的相加強 的條件與光的相減弱的條件會交替出現，因此外部量子效率會振動性變化。自有機發(fā)光層發(fā)出的光的一部分射出至外部，殘留部分被基板表面等反射而不會 射出至外部。以下，將自有機發(fā)光層發(fā)出的光中射出至外部的光稱為外部模式(External mode)，將由基板導波而封入基板內的光稱為基板模式(Substrate mode)，將由透明電極與 反射電極之間導波而封入電極間的光稱為薄膜導波模式(Waveguide mode)。圖3是使用外部模式、基板模式以及薄膜導波模式的比，來表示使有機發(fā)光層 (Alq3)的層厚發(fā)生變化時的光學模式(Optical Mode)的變化的圖。在圖3中，分別以符號 “〇”(白圓)表示使用Low-N基板的有機EL元件的各模式，分別以符號“Δ” (白三角形) 表示使用High-N基板的有機EL元件的各模式。另外，以將外部模式、基板模式以及薄膜導 波模式相加成為100%的方式進行標準化。另外，在圖3中，也以符號“□” (白正方形)表 示將基板的折射率設為1.0的頂部發(fā)光型(T.E.，topemission)有機EL元件的光學模式 以供參考。圖3中，各有機EL元件(除T.E.外)分別具有以2根實線劃分的3個區(qū)域，該 3個區(qū)域中的下方的區(qū)域表示外部模式，以2根實線夾持的區(qū)域表示基板模式，上方的區(qū)域 表示薄膜導波模式。圖3中，以帶箭頭的虛線表示基板模式的區(qū)域，以帶箭頭的實線表示薄膜導波模 式。另外，T.E.的元件無基板模式，因此不存在以帶箭頭的虛線表示的區(qū)域。如圖3所示， 使用High-N基板的有機EL元件中，大部分光會作為基板模式(圖3中以右側的帶箭頭的 虛線表示的區(qū)域)而封入基板內。與此相對，使用Low-N基板的有機EL元件中，基板模式 (圖3中以左側的帶箭頭的虛線表示的區(qū)域)與薄膜導波模式(以帶箭頭的實線表示的區(qū) 域)的程度相同，或者薄膜導波模式稍多于基板模式。另外，若僅比較表示射出的光的外部模式，則使用Low-N基板的有機EL元件高于 使用High-N基板的有機EL元件，在不設置光散射體的情況下，一般認為使用Low-N基板好 于使用High-N基板，其結果對應于在先前的有機EL元件中使用了 Low-N基板。圖4是表示將有機EL元件各層的層厚固定，而使基板的折射率發(fā)生變化時的光學 模式的變化的圖。模擬中使用的模型的層結構與圖3的模擬中使用的模型的層結構相同。 本模擬中，將有機發(fā)光層(Alq3)的層厚固定為50nm，使基板的折射率發(fā)生變化來模擬各光 學模式。圖3中的有機發(fā)光層的層厚為50nm的T.E.的有機EL元件的光學模式對應于圖4 中的基板的折射率(Refractive Index of Substrate)為“1”的基板的光學模式。圖3中的有機發(fā)光層的層厚為50nm的使用Low-N基板的有機EL元件的光學模式對應于圖4中的 基板的折射率(Refractive Index of Substrate)為“ 1. 52”的基板的光學模式。圖3中 的有機發(fā)光層的層厚為50nm的使用High-N基板的有機EL元件的光學模式對應于圖4中 的基板的折射率(Refractive Index of Substrate)為“2. 02”的基板的光學模式。根據圖3及圖4明確可知，表示射出的光的外部模式的比例較低，發(fā)出的光的大部 分作為基板模式或薄膜導波模式而封入有機EL元件內，并未射出至外部。如圖1所示，本發(fā)明的一個實施方式中，通過將光散射體2a設置在基板2的表面 上，可將本來封入基板內而不會射出至外部的基板模式的一部分轉換為外部模式，從而提 高了光射出效率。通過設置光散射體來使光射出效率提高的方法自先前便已采用，在不設 置光散射體的情況下，如上所述，就外部模式而言，使用Low-N基板的一方較高，因此通常 在如上所述的Low-N基板上設置光散射體。然而，本實施方式中，通過敢于在High-N基板 上設置光散射體，來謀求光射出效率的進一步提高。如圖3及圖4所示，使用High-N基板的有機EL元件與使用Low-N基板的有機EL 元件中，外部模式的比例不存在較大的差，但基板模式與薄膜導波模式的比存在較大的差。 具體而言，使用High-N基板的有機EL元件的基板模式的比例高于薄膜導波模式，封入有機 EL元件內的光的大部分封入基板內。另一方面，使用Low-N基板的有機EL元件的基板模式 與薄膜導波模式的程度相同，封入有機EL元件的光相同程度地分布在基板內以及電極間。 如上所述，設置在基板上的光散射體是以將基板模式的一部分轉換為外部模式的方式發(fā)揮 作用。因此，通過將光散射體用于基板模式的比例高的High-N基板上，與將光散射體設置 在Low-N基板上的通常的方法相比，可大幅度提高光射出效率。如圖2及圖3所示，外部模式是根據與電極間的距離的變化相對應的有機發(fā)光層 的層厚而振動性變化。本實施方式中的電極問的距離在不設置光散射體的狀態(tài)下，較好的 是設定為(1)外部模式成為極大點附近的長度，更好的是設定為外部模式成為最大點附近 的長度。另外，若于在不設置光散射體的狀態(tài)下基板模式成為極大點附近的元件構造的有 機EL元件中設置光散射體，則估計光射出效率會大幅提高，因此電極間的距離除了上述范 圍以外，在不設置光散射體的狀態(tài)下，較好的是設定為(2)基板模式成為極大點附近的長 度，更好的是設定為基板模式成為最大點附近的長度。另外，電極間的距離在不設置光散 射體的狀態(tài)下，較好的是設定為(3)外部模式與基板模式之和成為極大點附近的長度、即 薄膜導波模式成為極小點附近的長度，更好的是設定為薄膜導波模式成為最小點附近的長 度。另外，基板的折射率nl較好的是大于等于1. 8，更好的是與透明電極的折射率n2 的差(nl-n2)大于等于-0. 1。后述的ITO薄膜以及氧化銦鋅(ΙΖ0, Indium Zinc Oxide)薄 膜的折射率為1. 9 2. O左右，因此可較佳地用作使用折射率大于等于1. 8的基板的本實 施方式的有機EL元件的透明電極。另外，當為由有機物所構成的透明電極時，若該透明電 極的折射率大于等于1. 8，則也可使用折射率相對較低的基板。然后，對有機EL元件的制法以及結構加以說明。如上所述，在電極間除了一層有 機發(fā)光層以外，也可設置多層。一對電極中的一方作為陽極來發(fā)揮作用，另一方作為陰極來 發(fā)揮作用。本實施方式的透明電極3是作為陽極來發(fā)揮作用，反射電極4是作為陰極來發(fā) 揮作用，但也可由反射電極構成陽極，而由透明電極構成陰極。
作為設置在陰極與有機發(fā)光層之間的層，可列舉電子注入層、電子傳輸層、空穴阻 擋層(hole blocking layer)等。當在陰極與有機發(fā)光層之間設置電子注入層與電子傳輸 層兩個層時，將接近陰極的層稱為電子注入層，將接近有機發(fā)光層的層稱為電子傳輸層。電子注入層為具有改善來自陰極的電子注入效率的功能的層。電子傳輸層為具有 改善來自陰極、電子注入層或者更接近陰極的電子傳輸層的電子注入的功能的層。空穴阻 擋層為具有阻擋空穴的傳輸的功能的層。另外，當電子注入層及/或電子傳輸層具有阻擋 空穴的傳輸的功能時，有時這些層兼作為空穴阻擋層。關于空穴阻擋層具有阻擋空穴的傳輸的功能，例如可制作僅使空穴電流流動的元 件，利用該元件的電流值的減少來確認阻擋效果。作為設置在陽極與有機發(fā)光層之間的層，可列舉空穴注入層、空穴傳輸層、電子阻 擋層等。當設置空穴注入層與空穴傳輸層兩個層時，將接近陽極的層稱為空穴注入層，將接 近有機發(fā)光層的層稱為空穴傳輸層?？昭ㄗ⑷雽訛榫哂懈纳苼碜躁枠O的空穴注入效率的功能的層?？昭▊鬏攲訛榫哂?改善陽極、空穴注入層或者更接近陽極的空穴傳輸層的空穴注入的功能的層。電子阻擋層 為具有阻擋電子的傳輸的功能的層。另外，當空穴注入層及/或空穴傳輸層具有阻擋電子 的傳輸的功能時，有時這些層兼作為電子阻擋層。關于電子阻擋層具有阻擋電子的傳輸的功能，例如可制作僅使電子電流流動的元 件，利用該元件的電流值的減少來確認阻擋效果。另外，有時將電子注入層以及空穴注入層統(tǒng)稱為電荷注入層，且有時將電子傳輸 層以及空穴傳輸層統(tǒng)稱為電荷傳輸層。< 基板 >作為基板，使用透明且折射率大于等于1.8的基板?；逯?，較佳地使用在制造 有機EL元件的步驟中不會發(fā)生變化的基板，例如可使用玻璃、塑料(plastic)、高分子膜 (polymer film)、及硅基板(silicon substrate)以及層疊有這些的基板等。另外，透明且 折射率大于等于1. 8的基板可作為市售品而獲得。<光散射體>設置在基板表面上的光散射體由多孔質的光散射體構成。并且，形成在多孔質的光散射體的孔的孔隙尺寸較好的是光的波長左右，例如為 400nm lOOOnm。多孔質的光散射體較好的是包含Ti02。該多孔質的光散射體可通過溶 膠_凝膠法而形成。具體而言，例如可通過將烷氧化鈦水解聚合而成的二氧化鈦溶膠涂飾 在基板上而成膜，進而進行燒成而形成。二氧化鈦溶膠例如可通過將四異丙醇鈦、水以及乙 醇混合并進行攪拌而獲得。另外，當水解二氧化鈦溶膠時，通過進一步添加鹽酸等的酸催化 劑，可調整孔隙的密度。存在酸催化劑的濃度越高，則孔隙的密度越高的傾向。另外，作為變形例，也可在第1折射率的基材，將埋設有與第1折射率不同的第2 折射率的微粒的光散射體設置在基板的表面上。作為第1折射率的基材，可列舉樹脂，作為第2折射率的微粒，可列舉含有無機氧 化物、無機氟化物、無機硫化物、無機碳酸化物等的微粒，具體而言，可列舉含有二氧化鈦、 氧化鋯、硫酸鋇、硫酸鈣、氧化鎂、碳酸鋇、氧化鋇、氧化鈣、鈦酸鋇、氧化鋅等的微粒。第2折 射率的微粒也可為球狀、多面體狀、晶須(whisker)狀或者平板狀。第2折射率的微粒的平均粒徑較好的是0. 1 μ m 5.0 μ m左右，更好的是0. 1 μ m 4. 0 μ m，進而好的是0. Ιμπι 2.0μπι的范圍內。通過平均粒徑為上述范圍，可獲得充分的光散射效果。另外，為了提高光 散射效果，微粒較好的是球狀。為了抑制基板與基材的界面上的光的反射，第1折射率較好的是與基板的折射率 為相同程度，并且，為了抑制全反射，較好的是與基板的折射率為相同程度或者大于等于基 板的折射率。該光散射體可通過如下方式形成以旋涂法(spin coating)、輥涂法(roll coating)、鑄涂法(cast coating)等方法，將使上述微粒分散在樹脂中而成的涂布液涂布 在基板上而成膜，當為光固化型樹脂時，在照射紫外線后根據需要進行熱固化，當為熱固化 型樹脂時，在成膜后直接進行熱固化而形成?！赐该麟姌O〉透明電極中，可使用導電率高的金屬氧化物、金屬硫化物以及金屬等的薄膜，可較 佳使用透光率高的薄膜。具體而言，可使用含有氧化銦、氧化鋅、氧化錫、氧化銦錫(ΙΤ0， Indium Oxide)、氧化銦鋅(ΙΖ0, Indium Zinc Tin Oxide)、金、鉬、銀以及銅等的薄膜，這 些中，可較佳地使用含有ΙΤ0、IZO或者氧化錫的薄膜。作為透明電極的制作方法，可列 舉真空蒸鍍法、濺射法、離子鍍法、鍍敷法等。另外，作為該透明電極，也可使用聚苯胺 (polyaniline)或其衍生物、聚噻吩(polythiophene)或其衍生物等有機透明導電膜。透明電極的膜厚可考慮光的透射性與導電率而進行適當選擇，例如為 IOnm-IO μ m,較好的是 20nm_l μ m,更好的是 50nm_500nm?？昭ㄗ⑷雽幼鳛闃嫵煽昭ㄗ⑷雽拥目昭ㄗ⑷氩牧?，例如可列舉氧化釩、氧化鉬、氧化釕以及 氧化鋁等氧化物、或者苯基胺系、星爆型胺(starburst amine)系、酞菁系、非晶形碳、聚苯 胺以及聚噻吩衍生物等。作為空穴注入層的成膜方法，例如可列舉由包含空穴注入材料的溶液成膜的方 法。作為由溶液成膜時所使用的溶劑，只要可將空穴注入材料溶解，則并無特別限制，例如 可列舉氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯系溶劑；四氫呋喃等醚系溶劑；甲苯、二甲苯等芳香 族烴系溶劑；丙酮、甲基乙基酮等酮系溶劑；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基溶纖劑乙酸酯等酯 系溶劑；以及水。作為由溶液成膜的方法，例如可列舉旋涂法、澆鑄法、微凹印涂布法 (microgravure coating) > H Epi^^fJ ^ (gravure coating)、棒$昆線棒
法(wire-bar coating)、浸涂法、噴涂法、網版印刷法、苯胺印刷法、膠版印刷法(offset printing)、噴墨印刷法等涂布法。空穴注入層的膜厚的最佳值根據所使用的材料而不同，以驅動電壓與發(fā)光效率 成為適度的值的方式進行適當設定，且需要至少不會產生針孔(pinhole)的厚度，若空穴 注入層的膜厚過厚，則元件的驅動電壓會變高，因而不好。因此，空穴注入層的膜厚例如為 Inm-I μ m,較好的是 2nm-500nm，更好的是 5nm-200nm。空穴傳輸層作為構成空穴傳輸層的空穴傳輸材料，例如可列舉聚乙烯咔唑 (polyvinylcarbazole)或其衍生物、聚硅烷(polysilane)或其衍生物、在側鏈或主鏈上具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物(pyrazoline derivatives)、芳胺衍生物 (arylamine derivatives)、芪衍生物、三苯基二胺衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其 衍生物、聚芳胺或其衍生物、聚吡咯(polypyrrole)或其衍生物、聚(對亞苯基亞乙烯基) 或其衍生物、或者聚(2，5-亞噻吩亞乙烯基)(poly(2，5-thienylene vinylene))或其衍生物等。這些中，作為空穴傳輸材料，例如可較好地列舉聚乙烯咔唑或其衍生物、聚硅烷或 其衍生物、在側鏈或主鏈上具有芳香族胺化合物基的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺或其衍生物、 聚噻吩或其衍生物、聚芳胺或其衍生物、聚(對亞苯基亞乙烯基)或其衍生物、或者聚(2， 5-亞噻吩亞乙烯基)或其衍生物等高分子空穴傳輸材料，可更好地列舉聚乙烯咔唑或其衍 生物、聚硅烷或其衍生物、在側鏈或主鏈上具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物。當為低分子的 空穴傳輸材料時，較好的是分散在高分子粘合劑(binder)中后進行使用。作為空穴傳輸層的成膜方法，并無特別限制，例如當使用低分子的空穴傳輸材料 時，可列舉由包含高分子粘合劑與空穴傳輸材料的混合液成膜的方法，當使用高分子的空 穴傳輸材料時，可列舉由包含空穴傳輸材料的溶液成膜的方法。作為由溶液成膜時所使用的溶劑，只要可將空穴傳輸材料溶解，則并無特別限制， 例如可列舉氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯系溶劑；四氫呋喃等醚系溶劑；甲苯、二甲苯等 芳香族烴系溶劑；丙酮、甲基乙基酮等酮系溶劑；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基溶纖劑乙酸酯 等酯系溶劑等。作為由溶液成膜的方法，可列舉與上述空穴注入層的成膜法相同的涂飾法。作為混合的高分子粘合劑，較好的是不會極度阻礙電荷傳輸的粘合劑，另外，可較 佳地使用對可見光的吸收較弱的粘合劑，例如可列舉聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲 酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。另外，也可通過蒸鍍來形成上述α -NPD。 空穴傳輸層的膜厚的最佳值根據所使用的材料而不同，以驅動電壓與發(fā)光效率成 為適度的值的方式進行適當設定，且需要至少不會產生針孔的厚度，若空穴傳輸層的膜厚 過厚，則元件的驅動電壓會變高，因而不好。因此，該空穴傳輸層的膜厚例如為Inm-I μ m，較 好的是2nm-500nm，更好的是5nm-200nm。有機發(fā)光層有機發(fā)光層通常主要是由發(fā)出螢光及/或磷光的有機物所形成，或者由該有機物 與輔助該有機物的摻雜劑(dopant)所形成。添加摻雜劑是為了提高發(fā)光效率或使發(fā)光波 長發(fā)生變化等的目的。另外，有機物可為低分子化合物，也可為高分子化合物。作為構成有 機發(fā)光層的發(fā)光材料，例如可列舉以下色素系材料、金屬絡合物系材料、高分子系材料、摻 雜劑材料。色素系材料作為色素系材料，例如可列舉環(huán)戊胺(cyclopentamine)衍生物、四苯基丁二烯 (tetraphenyl butadiene)衍生物化合物、三苯基胺衍生物、卩惡二唑衍生物、吡唑并喹啉 (pyrazoloquinoline)衍生物、二苯乙烯基苯(distyryl benzene)衍生物、二苯乙烯基亞 芳基(distyrylarylene)衍生物、吡咯(pyrrole)衍生物、噻吩環(huán)化合物、吡啶環(huán)(pyridine ring)化合物、紫環(huán)酮(perinone)衍生物、茈衍生物、寡聚噻吩(oligothiophene)衍生物、卩惡二唑二聚物(oxadiazole dimer)、吡唑啉二聚物(pyrazoline dimer)、喹吖啶酮 (quinacridone)衍生物、香豆素(coumarin)衍生物等。金屬絡合物系材料作為金屬絡合物系材料，例如可列舉在中心金屬中具有鋁(Al)、鋅(Zn)、鈹(Be) 等，或者具有鋱(Tb)、銪(Eu)、鏑(Dy)等稀土金屬，且在配位基中具有ff惡二唑、噻二唑 (thiadiazole)、苯基吡啶(phenylpyridine)、苯基苯并咪唑(phenylbenzimidazole)、喹啉 (quinoline)構造等的金屬絡合物。作為此種金屬絡合物系材料，例如可列舉銥絡合物、 鉬絡合物等具有由三重激發(fā)態(tài)發(fā)光的金屬絡合物、羥基喹啉鋁絡合物(alumiquinolinol complex)、苯并羥基喹啉鈹絡合物(benzoquinolinol beryllium complex)、苯并P惡唑 鋅絡合物(benzooxazolyl zinc complex)、苯并噻唑鋅絡合物(benzothiazole zinc complex)、偶氮甲基鋅絡合物(azomethyl zinc complex)、口卜啉鋅絡合物(porphyrin zinc complex)、銪絡合物等。高分子系材料作為高分子系材料，例如可列舉將聚對亞苯基亞乙烯基衍生物、聚噻吩衍生物、聚 對亞苯基衍生物、聚硅烷衍生物、聚乙炔衍生物、聚芴(polyfluorene)衍生物、聚乙烯咔唑 衍生物、將上述色素體、金屬絡合物系發(fā)光材料予以高分子化后所得的材料等。上述發(fā)光性材料中，作為發(fā)出藍光的材料，可列舉二苯乙烯基亞芳基衍生物、卩惡二 唑衍生物、及它們的聚合物、聚乙烯咔唑衍生物、聚對亞苯基衍生物、聚芴衍生物等。其中， 較好的是高分子材料的聚乙烯咔唑衍生物、聚對亞苯基衍生物及聚芴衍生物等。另外，作為發(fā)出綠光的材料，例如可列舉喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、及它們 的聚合物、聚對亞苯基亞乙烯基衍生物、聚芴衍生物等。其中，較好的是高分子材料的聚對 亞苯基亞乙烯基衍生物、聚芴衍生物等。另外，作為發(fā)出紅光的材料，例如可列舉香豆素衍生物、噻吩環(huán)化合物、以及它們 的聚合物、聚對亞苯基亞乙烯基衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。其中，較好的是高分 子材料的聚對亞苯基亞乙烯基衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。摻雜劑材料作為摻雜劑材料，例如可列舉茈衍生物、香豆素衍生物、紅熒烯(rubrene)衍生 物、喹吖啶酮衍生物、角鯊烯鐺(squaliIium)衍生物、嚇啉衍生物、苯乙烯系色素、并四苯 (tetracene)衍生物、吡唑啉酮(pyrazolone)衍生物、十環(huán)烯(decacyclene)、吩卩惡嗪酮 (phenoxazone)等。另外，此種有機發(fā)光層的厚度通常為約2nm-200nm。有機發(fā)光層的成膜方法作為有機發(fā)光層的成膜方法，可使用涂布包含發(fā)光材料的溶液的方法、真空蒸鍍 法、轉印法等。作為由溶液成膜時所使用的溶劑，可列舉與上述由溶液使空穴傳輸層成膜時 所使用的溶劑相同的溶劑。作為涂布包含發(fā)光材料的溶液的方法，例如可列舉旋涂法、澆鑄法、微凹印涂布 法、凹版印刷法、棒涂法、輥涂法、線棒涂布法、浸涂法、狹縫式涂布法(slit coating)、毛細 管涂布法(capillary coating)、噴涂法以及噴嘴式涂布法(nozzle coating)等涂布法，以 及凹版印刷法、網版印刷法、苯胺印刷法、膠版印刷法、反轉印刷法(reverse printing)、噴 墨印刷法等涂布法。就容易形成圖案或者容易分涂多色方面而言，較好的是凹版印刷法、網版印刷法、苯胺印刷法、膠版印刷法、反轉印刷法、噴墨印刷法等印刷法。另外，在表現出升 華性的低分子化合物的情況下，可采用真空蒸鍍法。進而，也可采用通過激光(laser)轉印 或熱轉印來僅在所需的地方形成有機發(fā)光層的方法。電子傳輸層作為構成電子傳輸層的電子傳輸材料，可使用公知的材料，例如可列舉卩惡二 唑衍生物、蒽醌二甲烷或其衍生物、苯醌或其衍生物、萘醌或其衍生物、蒽醌或其衍生 物、四氰基蒽醌二甲烷或其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰乙烯或其衍生物、聯(lián)苯醌 (diphenoquinone)衍生物、或者8_羥基喹啉或其衍生物的金屬絡合物、聚喹啉或其衍生 物、聚喹聰啉(polyquinoxaline)或其衍生物、聚芴或其衍生物等。這些中，作為電子傳輸材料，較好的是例如蝶二唑衍生物、苯醌或其衍生物、蒽醌 或其衍生物、或者8-羥基喹啉或其衍生物的金屬絡合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹卩惡啉或 其衍生物、聚芴或其衍生物，更好的是2- (4-聯(lián)苯基)-5- (4-叔丁基苯基)-1，3，4-聰二唑、 苯醌、蒽醌、三(8-羥基喹啉)鋁、聚喹啉。作為電子傳輸層的成膜法，并無特別限制，例如當使用低分子的電子傳輸材料時， 可列舉由粉末成膜的真空蒸鍍法、或者由溶液或熔融狀態(tài)成膜的方法，當使用高分子的電 子傳輸材料時，可列舉由溶液或熔融狀態(tài)成膜的方法。另外，當由溶液或熔融狀態(tài)成膜時， 也可并用高分子粘合劑。作為由溶液使電子傳輸層成膜的方法，例如可列舉與上述由溶液 使空穴傳輸層成膜的方法相同的成膜法。電子傳輸層的膜厚的最佳值根據所使用的材料而不同，以驅動電壓與發(fā)光效率成 為適度的值的方式進行適當設定，且需要至少不會產生針孔的厚度，若電子傳輸層的膜厚 過厚，則元件的驅動電壓會變高，因而不好。因此，該電子傳輸層的膜厚例如為Inm-I μ m，較 好的是2nm-500nm，更好的是5nm-200nm。電子注入層作為構成電子注入層的材料，可根據有機發(fā)光層的種類適當選擇最佳材料，例如 可列舉堿金屬、堿土金屬、包含堿金屬以及堿土金屬中的一種以上的合金、堿金屬或堿土 金屬的氧化物、商化物、碳酸化物、或者這些物質的混合物等。作為堿金屬、堿金屬的氧化 物、鹵化物以及碳酸化物的例，可列舉鋰、鈉、鉀、銣、銫、氧化鋰、氟化鋰、氧化鈉、氟化鈉、 氧化鉀、氟化鉀、氧化銣、氟化銣、氧化銫、氟化銫、碳酸鋰等。另外，作為堿土金屬、堿土金屬 的氧化物、鹵化物、碳酸化物的例，可列舉鎂、鈣、鋇、鍶、氧化鎂、氟化鎂、氧化鈣、氟化鈣、 氧化鋇、氟化鋇、氧化鍶、氟化鍶、碳酸鎂等。電子注入層也可由層疊有兩層以上的層疊體構 成，例如可列舉氟化鋰/鈣(LiF/Ca)等。電子注入層可通過例如蒸鍍法、濺射法、印刷法等 形成。電子注入層的膜厚較好的是Inm-I μ m左右。反射電極作為反射電極的材料，較好的是可見光反射率高的材料，例如可使用堿金屬、堿土 金屬、過渡金屬以及IIIB族金屬等。作為反射電極的材料，例如可使用鋰、鈉、鉀、銣、銫、 鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、鈧、釩、鋅、釔、銦、鈰、釤、銪、鋱、鐿等金屬，上述金屬中的兩種以上的 合金，上述金屬中的一種以上和金、銀、鉬、銅、錳、鈦、鈷、鎳、鎢、錫中的一種以上的合金，或 者石墨或石墨層間化合物等。作為合金的例，可列舉鎂_銀合金、鎂_銦合金、鎂_鋁合金、 銦_銀合金、鋰_鋁合金、鋰_鎂合金、鋰_銦合金、鈣_鋁合金等。
反射電極的膜厚可考慮導電率、耐久性進行適當設定，例如為IOnm-IO μ m,較好的 是 20nm-l μ m,更好的是 50nm_500nm。作為反射電極的制作方法，例如可列舉真空蒸鍍法、濺射法、或者將金屬薄膜熱壓 接合的層壓法(laminate)等。本實施方式的有機EL元件可用作面狀光源、段式顯示裝置及點狀矩陣顯示裝置 的光源以及液晶顯示裝置的背光源，由此可實現具備有機EL元件的照明裝置、或者具備多 個有機EL元件的顯示裝置。如上所述，本發(fā)明使用了光射出效率高的有機EL元件，因此可實現亮度高且電力 消耗低的照明裝置以及顯示裝置。當將本實施方式的有機EL元件用作面狀光源時，例如只要將面狀陽極與陰極以 自層疊方向的一方觀察而重疊的方式進行配置即可。另外，若要構成發(fā)出圖案狀的光的有 機EL元件來作為段式顯示裝置的光源，存在以下方法將通過光的開口形成為圖案狀的掩 模設置在上述面狀光源的表面上的方法；將應消光的部位的有機物層形成為極厚而使其實 質上不發(fā)光的方法；將陽極以及陰極中的至少一個電極形成為圖案狀的方法。以這些方 法形成發(fā)出圖案狀的光的有機EL元件，并且以可對若干電極選擇性施加電壓的方式設置 配線，由此可實現可顯示數字或文字、簡單的符號等的段式顯示裝置。若要將有機EL元件 用作點狀矩陣顯示裝置的光源，只要將陽極與陰極分別形成為條狀(stripe)，且以自層疊 方向的一方觀察而相互正交的方式進行配置即可。為了實現可顯示部分彩色、可顯示多色 (multi-color)的點狀矩陣顯示裝置，只要采用以下方法即可將發(fā)光色不同的多種發(fā)光 材料分開涂布的方法；以及使用彩色濾光片以及熒光轉換濾光片等的方法。點狀矩陣顯示 裝置可進行被動驅動(passive drive)，也可與薄膜晶體管(TFT，thin film transistor) 等組合來進行主動驅動(active drive)。這些顯示裝置可用作電腦(computer)、電視、移 動終端、移動電話、汽車導航、攝像機的取景器等的顯示裝置。進而，上述面狀光源是較薄的自發(fā)光型光源，可用作液晶顯示裝置的背光源、或者 面狀的照明用光源。另外，也可通過使用可撓性(flexible)基板而用作曲面狀的光源或顯
示裝置。實施例作為實施例，制作使用具備光散射體的High-N基板的有機EL元件。元件構造為光 散射體(P-TiO2)/ 基板(0. 7mm) /ITO (IOOnm) / α -NPB (50nm) /Alq3 (60nm) /LiF/Al (200nm)。 此處，符號“/”表示夾著符號“/”的各層鄰接層疊。以下相同?；迨鞘褂谜凵渎蕿?. 02的住田光學玻璃公司制造的K-PSNF2的基板。另外， 光散射體由多孔質的氧化鈦所構成，且通過溶膠-凝膠法而制作。首先，將作為烷氧化鈦 原料的四異丙醇鈦(TTIP:[(CH3)2CH0]4Ti)與乙醇以摩爾比1 4的比例混合，在20°C攪 拌10分鐘，由此獲得溶液A。并且，將乙醇與水以摩爾比4 1的比例混合，在20°C攪拌 10分鐘，獲得溶液B。進而，將溶液A與溶液B以摩爾比1 1的比例混合，在20°C攪拌60 分鐘，由此將烷氧化鈦水解，而獲得二氧化鈦溶膠。進而，以旋涂法在基板的表面上涂布二 氧化鈦溶膠。以4000rpm的轉速旋轉20秒，而使膜厚為70nm的薄膜成膜。進而，以120°C 乾燥10分鐘，由此形成光散射體的薄膜。以掃描式電子顯微鏡觀測，結果各孔隙的尺寸為 500nm-IOOOnm 的范圍內。
ITO薄膜是使用濺射法來形成，α -NPB層、Alq3層、LiF層以及Al層分別是使用蒸 鍍法來形成。將以上述方式制作的有機EL元件作為實施例的元件。并且，作為比較例1，制作自實施例的元件中除去光散射體的比較例1的元件。進而，作為比較例2，制作僅基板不同于實施例的元件的比較例2的元件。作為比 較例2的元件中所使用的基板，使用折射率為1. 52的康寧公司制造的#1737的基板。進而， 作為比較例3，制作自比較例2的元件中除去光散射體的比較例3的元件。實施例的元件以及比較例1-3的元件彼此僅基板的構成不同。將各元件的基板的 構成示于下述表1。表 1
基板的折射率光散射體實施例的元件2. 02有比較例1的元件2. 02無比較例2的元件1. 52有比較例3的元件1. 52無(各元件的評價)對各元件照射波長為390nm的光，測定自各元件輻射出的總光通量的光強度。(實施例的元件的總光通量的光強度)/(比較例1的元件的總光通量的光強度) 為2. 6。并且，(比較例2的元件的總光通量的光強度)/(比較例3的元件的總光通量的光 強度)為2.0。即，當在高折射率的基板上設置光散射體時，光射出效率提高了 2. 6倍，當在 低折射率的基板上設置光散射體時，光射出效率提高了 2.0倍。若根據總光通量的光強度 來換算光射出效率，則實施例的元件為53%，比較例2的元件為40%。如此可確認通過在 高屈折率的基板上設置光散射體，與在低折射率的基板上設置光散射體的情況相比，光射 出效率大幅提高。參考例模擬的一例以下，根據圖5所示的模擬中所使用的有機EL元件的層構造的例與使用的參數、 圖6所示的模擬的流程圖(flow chart)來說明模擬的具體方法。圖5所示的有機EL元件 11為自基板2側射出光L的所謂底部發(fā)光型元件，相當于自圖1所示的有機EL元件1中除 去光散射體2a的形態(tài)。光干涉計算自有機發(fā)光層5內的某點輻射出的光在層界面上經過反復反射與透射后射出。將 前面?zhèn)?光射出側)的多層膜(空穴傳輸層7、透明電極3)看作具有與該多層膜等價的反 射特性以及透射特性(以下，有時記載為反射/透射特性)的一個層(前面層)進行處理。 本例中，背面?zhèn)?光射出側的相反側)的層(反射電極4)也相同。
自位于有機發(fā)光層5 (膜厚d)內部的點(距背面?zhèn)鹊碾姌O(反射電極4)的距離 為ζ的位置Za)朝θ方向輻射出的波長λ的光射出至前面?zhèn)鹊哪芰?energy)比例Τ(λ， θ，Ζ)是根據考慮到經過前面層以及背面層的多重反射與前面層的透射的光波彼此的多重 干涉的計算，而表示為下述式(1)。數權利要求
一種有機電致發(fā)光元件，其包括基板，其透明且折射率大于等于1.8；層疊體，其設置在上述基板且包括一對電極以及位于該一對電極之間的有機發(fā)光層；以及多孔質的光散射體，其設置在上述基板的與上述層疊體側為相反側的表面上。
2.根據權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中上述光散射體包含Ti02。
3.根據權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其中上述光散射體是通過溶膠凝膠法形 成的。
4.一種照明裝置，其具備權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件。
5.一種顯示裝置，其具備多個權利要求1所述的有機電致發(fā)光元件。
全文摘要
一種光射出效率高的有機EL元件、具備該有機EL元件的照明裝置或者顯示裝置。有機EL元件1包括以下各部分基板2，其透明且折射率大于等于1.8；層疊體6，其設置在上述基板2且層疊至少一對電極3、4以及位于該一對電極3、4之間的有機發(fā)光層5而構成；以及多孔質的光散射體2a，其設置在上述基板2的與上述層疊體6側為相反側的表面上。
文檔編號H05B33/02GK101978779SQ200980109379
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權日2008年3月26日
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