CN102082235A

CN102082235A - 发光元件及其制造方法

Info

Publication number: CN102082235A
Application number: CN2010105600348A
Authority: CN
Inventors: 根岸英辅; 山田二郎; 柏原充宏; 中村弘史; 卢星熙
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: CN102082235B; US20130240857A1; US20120295016A1; US8435829B2; JP5463882B2; US8334530B2; US8841658B2; US20110163339A1; JP2011119047A

Abstract

本发明公开了一种发光元件及其制造方法，该发光元件包括依次层叠的(A)第一电极，(B)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，(C)半透射/反射膜，(D)电阻层，以及(E)第二电极，其中，第一电极反射来自发光层的光，第二电极透射来自发光层的光，半透射/反射膜包括从有机层侧按顺序层叠的第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜，并且有机层上的半透射/反射膜具有1nm至6nm的平均厚度。

Description

发光元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种发光元件及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种有机电致发光元件及其制造方法。

背景技术

近来，由于有机电致发光显示装置代替液晶显示装置的趋势，采用有机电致发光元件的有机电致发光显示装置受到人们密切的关注。(下文中，电致发光有时被简称为“EL”)。有机EL显示装置为自发光型，并且其特性在于低功耗。此外，期望其能够对用于高分辨率显示的高速视频信号快速地响应。因此，大量的努力致力于其的开发和商品化。

有机EL元件通常由以层叠结构依次设置的第一电极、有机层(其具有由有机发光材料制成的发光层)和第二电极组成。正在进行将共振结构引入有机EL元件或者使作为有机层的组成的每层的厚度最优化的尝试，从而控制发光层中产生的光，以预期提高(发光的)色纯度和发光效率。(例如，参见PCT专利公开第WO01/39554号刊(以下称为专利文献1))。

由于共振的强度或有机层的厚度使色度和亮度更加依赖于视角，所以期望控制共振尽可能的弱或者使有机层尽可能的薄。换句话说，增加的视角导致从有机EL显示装置发出的光的光谱中的峰值波长的大的移动或者光强度大幅降低(参见专利文献1)。然而，如图18所示意性示出的，使有机层更薄的缺点在于，如果在第一电极上存在颗粒(杂质)和突起，则有机层不会被完全覆盖，并且这种不完全覆盖会导致第一电极和第二电极之间的短路。在有源矩阵型的有机EL显示装置的情况下，这种短路导致丢失像素从而劣化其显示质量。在无源矩阵型的有机EL显示装置的情况下，这种短路还会导致丢失线。这种丢失像素或丢失线尤其在要求严格的视角特性以及每单位面积容许的缺陷数少的大尺寸有机EL显示装置的情况下是严重的问题。

到目前为止，已经进行了多次尝试来减少第一电极和第二电极之间的短路。例如，日本专利公开第2002-035667号(以下称为专利文献2)公开了一种在正极和有机膜之间插入高电阻层的底部发光型有机EL显示装置。日本专利公开第2006-338916号(以下称为专利文献3)公开了一种两层正极并且靠近有机层的正极是高电阻层的顶部发光型有机EL显示装置。日本专利公开第2005-209647号(以下称为专利文献4)公开了一种两层负极并且靠近有机层的正极是高电阻层的底部发光型有机EL显示装置。

发明内容

然而，如果将发光元件与共振结构组合，则上述问题不能被(专利文献1至4中所公开的)在正极和负极之间插入高电阻层的技术所解决。换句话说，高电阻膜应足够得厚以完全覆盖颗粒(杂质)和突起，从而确定地避免显示缺陷。不幸的是，使高电阻膜较厚导致对视角依赖性增加。

此外，从有机EL显示装置总的功率节省的观点来看，降低有机EL元件的驱动电压是非常重要的。

期望提供一种发光元件及其制造方法，该发光元件被构造为即使在第一电极上存在颗粒(杂质)和突起也能免除第一电极和第二电极之间的短路，并且在低的驱动电压下是可操作的。

根据本发明的第一实施方式，提供一种发光元件，包括：

(A)第一电极，

(B)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，

(C)半透射/反射膜，

(D)电阻层，以及

(E)第二电极，

其中，第一电极、有机层、半透射/反射膜、电阻层和第二电极依次层叠在另一个上，

其中，第一电极反射来自发光层的光，

第二电极透射来自发光层的光，

半透射/反射膜包括从有机层侧按顺序层叠的第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜，并且

有机层上的半透射/反射膜具有1nm至6nm的平均厚度。

根据本发明的第二实施方式，提供了一种发光元件，包括：

(A)第一电极，

(B)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，

(C)电阻层，以及

(D)第二电极，

其中，第一电极、有机层、电阻层和第二电极依次层叠在另一个上，

其中，第一电极反射来自发光层的光，

第二电极透射来自发光层的光，并且

在有机层和电阻层之间形成有混合层，该混合层包括构成有机层的最上层的材料、构成电阻层的最下层的材料以及金属。

根据本发明的第三实施方式，提供了一种制造发光元件的方法，该发光元件包括：

(A)第一电极，

(B)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，

(C)电阻层，以及

(D)第二电极，

其中，第一电极反射来自发光层的光，并且

第二电极透射来自发光层的光。该方法包括通过物理气相沉积(PVD)在有机层上依次形成第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜的步骤。

根据本发明第一实施方式的发光元件的特征在于，半透射/反射膜由依次层叠的第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜组成。根据本发明第二实施方式的发光元件的特征在于，有机层和电阻层它们之间存在有混合层。根据本发明的第三实施方式，用于制造发光元件的方法的特征在于，通过物理气相沉积依次形成第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜。所得到的半透射/反射膜和混合层提供了电阻层和有机层之间的良好的电接触，并且允许载流子在良好条件下被引入有机层。所得到的发光元件具有减小的驱动电压和延长的寿命。

此外，发光元件的特征在于，有机层保持在第一电极和半透射/反射膜之间或者保持在第一电极和混合层之间，使得形成了共振结构。(半透射/反射膜和混合层可以在下文统称为“半透射/反射膜等”)。该结构提高了发光效率，并使得亮度和色度较少地依赖于视角。在有机层上形成电阻层，并且在电阻层上形成第二电极。即使在第一电极上存在颗粒(杂质)或突起或台阶而因此有机层不完全覆盖第一电极，该结构也允许第二电极适当地向有机层施加电压。另外，电阻层防止第一电极和第二电极间短路，并防止第一电极与半透射/反射膜等接触。

根据本发明的发光元件与现有技术型的发光元件或有机EL元件一样可靠，因为半透射/反射膜等由已经被用于现有技术的有机EL元件的Mg-Ag形成，并且第二电极与半透射/反射膜等分离地形成。

附图说明

图1是示出了根据实施例1的有机电致发光显示装置的示意性部分截面图；

图2A和图2B是示出了根据实施例1的有机电致发光显示装置中的有机层等的示意图；

图3A是示出了当在根据实施例1的有机电致发光显示装置中的第一电极上存在杂质时如何形成有机层等的示意性部分截面图，以及图3B是示出了在根据具有双层结构的半透射/反射膜的实施例1的有机电致发光显示装置中相对亮度比随时间变化的曲线图；

图4是示出了根据实施例1的有机电致发光显示装置中有机层等的设置的示意图；

图5A至图5C是示出了用于概述根据实施例1的有机电致发光显示装置的制造步骤的第一基板等的示意性部分截面图；

图6A和图6B是示出了用于概述根据实施例1的有机电致发光显示装置的制造步骤(图5C所示的步骤之后的步骤)的第一基板等的示意性部分截面图；

图7A和图7B是示出了用于概述根据实施例1的有机电致发光显示装置的制造步骤(图6B所示的步骤之后的步骤)的第一基板等的示意性部分截面图；

图8是示出了在驱动像素的总电流变化时的仿真中观察到的漏电流与总电流的比的曲线图；

图9是示出了根据实施例4的有机电致发光显示装置的外围部分的示意性部分截面图；

图10是示出了在根据实施例4的有机电致发光显示装置的外围附近的引出电极和第二电极的设置的示意图；

图11是示出了根据实施例5的有机电致发光显示装置的示意性部分截面图；

图12A和图12B是示出了根据实施例5的发光元件的示意图；

图13A和图13B是示出了根据实施例6的发光元件的示意图；

图14A和图14B是分别示出了对根据实施例6和比较实施例6二者的发光元件测量得到的亮度和功耗之间的关系以及驱动电压和电流密度之间的关系的示图，；

图15是示出了根据实施例7的有机电致发光显示装置的示意性部分截面图；

图16A和图16B是示出了根据实施例7的有机电致发光显示装置中有机层等的示意图；

图17A和图17B是分别了示出半透射/反射膜的厚度与平均反射率和透射率之间的关系以及折射率不同的两层(互相层叠)的界面处折射率差和平均反射率的关系的示图；以及

图18是示出了在现有技术的有机电致发光显示装置中的第一电极上存在杂质的情况下所形成的有机层的示意性部分截面图。

具体实施方式

将参照以下的实施例以及附图来更详细地描述本发明。这些实施例不意指限制本发明的范围，而是它们仅仅示出了数值和材料。将以以下顺序展开本发明的描述。

1.属于本发明第一和第二实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法的一般描述

2.实施例1(属于本发明第一实施方式的发光元件)

3.实施例2(实施例1的变形)

4.实施例3(实施例1的另一变形)

5.实施例4(实施例1的又一变形)

6.实施例5(实施例1的又一变形)

7.实施例6(实施例5的变形)

8.实施例7(属于本发明第二实施方式的发光元件、以及其他)

(属于本发明第一和第二实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法的一般描述)

用于制造根据本发明实施方式的发光元件的方法依赖于执行PVD来形成第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜或者形成电阻层的条件。换句话说，这会使得属于本发明第一实施方式或第二实施方式的发光元件依赖于PVD的条件。用于PVD的期望方法是真空气相沉积或采用用于膜形成的低能颗粒的长抛磁控溅射。这种方式的PVD是所期望的，因为其防止有机层受损伤，并且其形成不连续的部分(稍后提及)。对有机层的损伤会由于漏电流而导致不发光像素。属于本发明第二实施方式的发光元件被构造为，包括构成有机层的最上层部的材料、构成电阻层的最下层部的材料以及金属的混合层形成在有机层和电阻层之间。该混合层可通过利用PVD在有机层上依次形成第一和第二半透射/反射膜，然后利用PVD形成电阻层来获得。

属于本发明第一实施方式的发光元件(或其制造方法)的特征在于，第一半透射/反射膜由钙(Ca)、铝(Al)、钡(Ba)或铯(Se)形成，并且第二半透射/反射膜由碱金属(或碱土金属)和银(Ag)(例如，镁(Mg)和银(Ag))形成或由镁(Mg)和钙(Ca)形成或由铝(Al)和银(Ag)形成。以下示出了构成第一和第二半透射/反射膜的材料的优选组合。

钙、镁以及银组合

铝、镁以及银组合

钡、镁以及银组合

铯、镁以及银组合

锂、镁以及银组合

第一和第二半透射/反射膜均具有例如1nm～5nm的厚度。

在第二半透射/反射膜由镁和银形成的情况下，它们的体积比应为例如Mg∶Ag＝5∶1～30∶1。此外，在第二半透射/反射膜由镁和钙形成的情况下，它们的体积比应为例如Mg∶Ca＝2∶1～10∶1。

在涉及属于本发明第一实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法中，术语“由相互层叠的第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜组成的半透射/反射膜”通常被理解为“膜”。然而，在有些情况下，其可以为有机层的最上层部、半透射/反射膜以及电阻层的最下层部的异质混合物，或者其可以为有机层的最上层部、镁(构成半透射/反射膜)以及电阻层的混合物，其中银颗粒分布在其中。

另一方面，属于本发明第二实施方式的发光元件可包含以碱土金属(如，钙(Ca)、镁(Mg)和钡(Ba))为例的金属。该金属还可包括银(Ag)、铝(Al)和铯(Se)。

可以对属于第一或第二优选实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法进行以下限制。电阻层由电阻率为1×10²Ω·m～1×10⁶Ω·m(或1×10⁴Ω·m～1×10⁸Ω·m)，优选为1×10⁴Ω·m至1×10⁵Ω·m(或1×10⁶Ω·m至1×10⁷Ω·m)的材料制成，并且有机层上方的电阻层具有0.1μm至2μm的厚度，优选为0.3μm至1μm的厚度。优选地，电阻层应由诸如氧化铌(Nb₂O₅)、氧化钛(TiO₂)、氧化钼(MoO₂、MoO₃)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO)、IGZO、氧化铌和氧化钛的混合物、氧化钛和氧化锌(ZnO)的混合物、氧化硅(SiO₂)和氧化锡(SnO)的混合物以及它们的组合的氧化物半导体制成。顺便提及，构成电阻层的材料应具有根据驱动发光元件或者驱动有机EL元件时在电阻层中出现的电压降所确定的适合的电阻。电压降的典型值为0.05伏特至1.0伏特。

还可以对属于第一或第二优选实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法进行以下限制。电阻层由从有机层侧按顺序相互层叠的第一电阻层和第二电阻层组成。第二电阻层具有比第一电阻层高的电阻率。此外，电阻层由从有机层侧按顺序层叠在另一个的上方的第一电阻层、第二电阻层和第三电阻层组成。第二电阻层具有大于第一电阻层和第三电阻层的电阻率。第一和第三电阻层可以由氧化锌、氧化锡、氧化铌、氧化钛、氧化钼、氧化钽、氧化铌和氧化钛的混合物、氧化钛和氧化锌的混合物以及氧化硅和氧化锡的混合物中的任何一种形成。在保持氧分压较低时形成这些层。第二电阻层可以由氧化铌、氧化钛、氧化钼、氧化钽、氧化铌和氧化钛的混合物、氧化钛和氧化锌的混合物以及氧化硅和氧化锡的混合物中的任何一种形成。第一、第二和第三电阻层应分别具有这样的电阻率R₁(Ω·m)、R₂(Ω·m)和R₃(Ω·m)：

1×10^-3≤R₁/R₂≤1×10^-1

1×10^-3≤R₃/R₂≤1×10^-1

多层结构中的电阻层提供半透射/反射层和电阻层之间的良好接触，从而减小了电阻层中的电压降，并减小了驱动电压。

顺便提及，在电阻层由层叠结构的第一电阻层和第二电阻层组成的情况下或者在电阻层由层叠结构的第一电阻层、第二电阻层和第三电阻层组成的情况下，混合层可包含构成第一电阻层的材料。

还可以对属于第一或第二优选实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法进行以下限制。电阻层至少由层叠结构的第一电阻层和第二电阻层组成，并且第一电阻层由具有折射率n₁的材料制成，第二电阻层由具有折射率n₂的材料制成，以及有机层的最上层部由具有折射率n₀的材料制成，使得：

-0.6≤n₀-n₁≤-0.4

0.4≤n₁-n₂≤0.9

(重视点在效率方面的情况下)

-0.2≤n₀-n₁≤0.2

0.2≤n₁-n₂≤0.4

(重视点在视角方面的情况下)

还可以对属于第一或第二优选实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法进行以下限制。使由发光层产生的光在第一界面(第一电极和有机层之间)与第二界面(半透射/反射膜和有机层之间)[或者稍后提及的第三或第四界面]之间共振，使得一部分光从第二电极出射。在这种情况下，第一界面应距离发光层的最大发光位置OL₁的光学距离，并且第二界面(或者稍后提及的第三或第四界面)应距离发光层的最大发光位置OL₂的光学距离，使得满足以下式子(1-1)和(1-2)。可选地，第一界面应距离第二界面(或者稍后提及的第三或第四界面)OL的光学距离，第一界面和第二界面(或者稍后提及的第三或第四界面)以总的相位偏移为Φ弧度[其中，-2π＜Φ≤0]的方式反射由发光层产生的光，并且发光层产生光谱具有满足以下关系的最大峰值波长λ的光：

0.7≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤1.3或

-0.3≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤0.3

由第一界面和第二界面(等)确定的光的干扰或共振的条件使得亮度和色度对视角的依赖性非常地小。

0.7{-Φ₁/(2π)+m₁}≤2×OL₁/λ≤1.2{-Φ₁/(2π)+m₁}...(1-1)

0.7{-Φ₂/(2π)+m₂}≤2×OL₂/λ≤1.2{-Φ₂/(2π)+m₂}...(1-2)

其中，

λ：发光层产生的光的光谱的最大峰值波长，

Φ₁：发生在第一界面处的反射光的相位偏移量(弧度)

[其中，-2π＜Φ₁≤0]

Φ₂：发生在第二界面(或稍后提及的第三或第四界面)处的反射光的相位偏移量(弧度)[其中，-2π＜Φ₂≤0]，以及

(m₁，m₂)的值为(0，0)、(1，0)或(0，1)

如上所述，第一电极和有机层之间的界面被称为“第一界面”。半透射/反射膜等和有机层之间的界面被称为“第二界面”。半透射/反射膜等和电阻层之间的界面被称为“第三界面”。第一电阻层和第二电阻层之间的界面被称为“第四界面”。属于本发明第一实施方式的发光元件被设计为，使由发光层产生的光在第一界面和第二界面之间共振；然而，存在在半透射/反射膜等如此的薄使得它们具有高的平均透射率时由发光层产生的光大部分透过半透射/反射膜等的情况。在这种情况下，使由发光层产生的光在第一界面和第三界面之间共振。在电阻层为多层结构的情况下，使由发光层产生的光在第一界面和第二界面之间、在第一界面和第三界面之间或者在第一界面和第四界面之间共振。

可以对属于本发明的第一或第二优选实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法进行以下限制。(这些发光元件在下文被统称为“本发明的发光元件等”)

以光的一部分从第二电极出射的方式，使由发光层产生的光在第一界面和第二界面(或者第三或第四界面)之间共振。由发光层产生的光具有最大峰值波长为600nm至650nm的光谱。第一电极上的有机层具有1.1×10^-7m至1.6×10^-7m的厚度。(所得到的发光元件发射红色光，并且其被称为红色发光元件或红色发光有机EL元件)

可以将本发明的发光元件等限制为使由发光层产生的光在第一界面和第二界面(或者第三或第四界面)之间共振，以使一部分光从第二电极出射。由发光层产生的光具有最大峰值波长为500nm至550nm的光谱。第一电极上的有机层具有9×10^-8m至1.3×10^-7m的厚度。(所得到的发光元件发射绿色光，并且其被称为绿色发光元件或绿色发光有机EL元件)

可以将本发明的发光元件等限制为使由发光层产生的光在第一界面和第二界面(或者第三或第四界面)之间共振，以使一部分光从第二电极出射。由发光层产生的光具有最大峰值波长为430nm至480nm的光谱。第一电极上的有机层具有6×10^-8m至1.1×10^-7m的厚度。(所得到的发光元件发射蓝色光，并且其被称为蓝色发光元件或蓝色发光有机EL元件)

属于本发明第一优选实施方式的前述发光元件可被用作有机电致发光显示装置(有机EL显示装置)的组成部分，其中有机电致发光显示装置包括按顺序层叠在另一个的上的多个发光元件(或有机电致发光元件或有机EL元件)，每一个发光元件均包括：

(a)第一电极，

(b)绝缘层，具有开口，该开口允许第一电极通过开口的底部露出，

(c)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，在第一电极在开口的底部露出的部分之上，有机层从该部分延伸到绝缘层包围开口的部分，

(d)半透射/反射膜(由层叠结构中从有机层侧依次设置的第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜组成)，至少形成在有机层上，

(e)电阻层，覆盖半透射/反射膜，以及

(f)第二电极，形成在电阻层上，

第一电极反射来自发光层的光，

第二电极透射来自发光层的光，

有机层上的半透射/反射膜具有1nm至6nm的平均膜厚，并且

半透射/反射膜在绝缘膜上的部分至少部分地不连续。

属于本发明第二优选实施方式的前述发光元件可被用作有机电致发光显示装置(有机EL显示装置)的组成部分，其中有机电致发光显示装置包括按顺序层叠在另一个上的多个发光元件(或有机电致发光元件或有机EL元件)，每一个发光元件均包括：

(a)第一电极，

(d)电阻层，覆盖有机层，以及

(e)第二电极，形成在电阻层上，

在有机层和电阻层之间形成混合层，该混合层包括组成有机层的最上层部的材料、组成电阻层的最下层部的材料以及金属，

第一电极反射来自发光层的光，

第二电极透射来自发光层的光，以及

混合层在绝缘层上的部分至少部分地不连续。

上述有机EL显示装置的特征在于，半透射/反射膜在绝缘膜上的部分至少部分地不连续。更具体地，半透射/反射膜在绝缘膜上的部分可以与半透射/反射膜在有机层上的部分部分地连续或者不连续。存在半透射/反射膜在绝缘膜上的部分与半透射/反射膜在有机膜上的部分部分连续的一些有机EL元件。存在除上述之外的其他有机EL元件，其中，半透射/反射膜在绝缘膜上的部分与半透射/反射膜在有机膜上的部分不连续。

有机EL显示装置可以在有机EL元件的布置样式方面不同。样式可分为条状、斜纹状、三角状和矩形状。

还可以对属于第一或第二优选实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法进行以下限制。在第一电极上存在杂质或突起的情况下，半透射/反射膜不形成在杂质或突起的周围，而是电阻层存在于半透射/反射膜在杂质和突起外围的部分与第一电极在杂质下方或在突起底部的部分之间。杂质(颗粒)易于在第一电极形成时或输运期间附至第一电极。与之相比，突起易于在形成第一电极时出现。

还可以对属于第一或第二优选实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法进行以下限制。第一电极具有不小于50％的平均反射率，优选不小于80％。半透射/反射膜具有50％至97％的平均透射率，优选为60％至97％。

作为根据本发明实施方式的发光元件中第一电极(光反射电极)的材料(光反射材料)，如果第一电极用作正极，则从以下中选择合适的材料：具有高功函的铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)、钨(W)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)和钽(Ta)以及它们的合金(诸如包含0.3wt％至1wt％的钯(Pd)和0.3wt％至1wt％的铜(Cu)且剩余为银的Ag-Pd-Cu合金和Al-Nd合金)。在第一电极由铝(Al)或铝合金(具有低功函且是具有高反射率的导电材料)形成的情况下，需要提供合适的空穴注入层(从而提高空穴注入性能)，使得第一电极用作正极。例如，第一电极应具有0.1μm至1μm的厚度。可选地，第一电极可以以由电介质多层膜或具有高反射率的铝(Al)的光反射膜以及在空穴注入性能方面卓越的透明导电材料(诸如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO))组成的层叠结构来形成。另一方面，如果第一电极用作负极，则其应优选由具有低功函和高反射率的导电材料形成。然而，如果具有高反射率的导电材料(作为第一电极的材料)设置有用于提高电子注入性能的合适的电子注入层，则第一电极可用作负极。

作为根据本发明实施方式的发光元件中第二电极的材料(光反射材料)，如果第二电极用作负极，则从透射所发出的光并具有低功函以使它们允许高效地将电子注入有机层的金属或合金中选择适当的材料。它们的实例包括镁-银、铝、银、钙和锶。还可以由所谓的透明电极材料来形成，诸如ITO和IZO，其设置有用于提高电子注入性能的适当电子注入层。第二电极应该具有2×10^-9m至5×10^-8m的厚度，优选为3×10^-9m至2×10^-8m，更优选为5×10^-9m至1×10^-8m。可选地，第二电极可设置有由低电阻材料制成的汇流电极(辅助电极)，使得第二电极总体上具有低电阻。如果第二电极用作正极，则其应该优选由对所发出的光是透明的且具有高功函值的材料形成。

可通过以下方法的任一种来形成第一电极和第二电极：电子束气相沉积、热丝气相沉积、真空气相沉积、溅射、化学气相沉积(CVD)、离子电镀和蚀刻的组合、丝印、喷墨印刷、金属掩模印刷、电镀、无电镀、举离、激光磨损和溶胶-凝胶法。印刷和电镀法可以直接形成具有期望图案的第一和第二电极。在首先形成有机层然后形成第一或第二电极的情况下，期望使用真空沉积或MOCVD，这是因为由于其较低的颗粒能量而对有机层的损伤小。从形成有机层到形成电极的步骤应在与大气隔离的环境下进行，以防止有机层被大气中的湿气劣化。第二电极可以与半透射/反射膜等电连接或者不与其电连接。

优选地，应通过溅射、CVD或在覆盖性能方面卓越的离子电镀来形成电阻层、第一电阻层、第二电阻层和第三电阻层。

第一电极和半透射/反射膜吸收一部分入射光并反射剩余的入射光，从而导致所反射光的相位偏移。可以根据构成第一电极和半透射/反射膜的材料的复折射率(由椭圆偏光法测量)的实部和虚部来计算相位偏移Φ₁和Φ₂的量。(例如，参见“Principles of Optics”，Max Born和Emil Wolf，1974(Pergamon Press))。顺便提及，椭圆偏光法还可以用于测量有机层、第二电极和其他层的折射率。

有机层具有由有机发光材料形成的发光层。更具体地，其可以由层叠结构的空穴传输层、发光层和电子传输层组成；其可以由层叠结构的空穴传输层和还用作电子传输层的发光层组成；或者其可以由层叠结构的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层组成。如果术语“级联单元(tandem unit)”被用于统一代表电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴注入层，则有机层可以由按顺序设置的第一级联单元、连接层和第二级联单元组成。(这是两层级级联结构)。此外，有机层可具有三层级以上的级联结构(这是三层级级联结构)。在这些情况下，所发光的颜色可通过每个级联单元变为红色、绿色和蓝色，使得有机层整体上发白光。

有机层可通过物理气相沉积(CVD)(诸如真空气相沉积)、印刷(诸如丝印和喷墨印刷)、激光转印和涂覆来形成。(激光转印包括在转印基板上形成激光吸收层和有机层(层叠结构)，利用激光照射层叠后的层，从而使有机层与激光吸收层分离，并转印由此分离的有机层)。可以以使用于沉积的材料穿过金属掩模中的开口以形成有机层的方式来执行真空沉积。

根据本发明，空穴传输层(空穴供应层)和电子传输层(电子供应层)应优选具有基本相同的厚度。可选地，后者可以稍微比前者厚。在这种情况下，可以向发光层供应足够的电子，从而在低驱动电压下高效地发光。换句话说，根据本发明实施方式的发光元件被构造为使空穴供应层(薄于电子传输层)被设置在电极(或正极)和发光层之间，使得可以提供更多的空穴。这利用充足的载流子供应实现了空穴和电子的平衡供应，从而有助于高发光效率。由于平衡的载流子，根据本发明实施方式的发光元件具有延长的寿命。

根据本发明，在第一电极上或上方形成多个发光元件或有机EL元件。第一基板可以是由高应变点玻璃、钠玻璃(Na₂O·CaO·SiO₂)、硼硅玻璃(Na₂O·B₂O₃·SiO₂)、镁橄榄石(2MgO·SiO₂)和铅玻璃(Na₂O·PbO·SiO₂)中的任一种制成的基板。其还可以包括各种玻璃基板、石英基板和硅基板，每一个均具有形成在其上的绝缘膜。其还可以包括由聚合材料(诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯苯酚(PVP)、聚醚砜树脂(PES)、聚酰亚胺、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))制成的塑料基板(板或柔性片或膜的形式)。前述材料还可以用于第二基板。第一和第二基板可以由相同或不同的材料形成。然而，在稍后提及的底部发光型的有机EL显示装置的情况下，要求第一基板对从发光元件出射的光是透明的。

在有机EL显示装置中，第一电极设置在层间绝缘层上，其中层间绝缘层覆盖形成在第一基板上的发光元件的驱动部。发光元件的驱动部由一个或多个薄膜晶体管(TFT)组成。TFT通过形成在层间绝缘层中的接触插头而电连接至第一电极。层间绝缘层由SiO₂类的材料(诸如SiO₂、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、SiON、SOG(旋涂玻璃)、低熔点玻璃和玻璃浆料)和SiN类的材料、绝缘树脂(诸如聚酰亚胺)中的任一材料形成。它们可以单独使用或者互相组合使用。层间绝缘层可通过任何已知工艺(诸如CVD、涂覆、溅射和印刷)来形成。在稍后提及的底部发光型的有机EL显示装置的情况下，层间绝缘层应由对来自发光元件的光是透明的材料形成，并且发光元件的驱动部应以不遮挡来自发光元件的光的方式来形成。要求层间绝缘层上的绝缘层是平坦的，抵挡由来自有机层的湿气的劣化，并且适合于高亮度。因此，其应由具有低等级湿气吸收的绝缘材料(诸如聚酰亚胺树脂)形成。如果第二电极设置有汇流电极(辅助电极)，则汇流电极应优选被定位为使其不将其阴影投射在绝缘层上。

有机EL显示装置可具有定位在第二电极上方的第二电极。该结构的有机EL显示装置在下文有时被称为“顶部发光型的有机EL显示装置”。另一方面，有机EL显示装置可具有定位在第二电极下方的第一基板。该结构的有机EL显示装置在下文有时被称为“底部发光型的有机EL显示装置”。顶部发光型的有机EL显示装置可以被构造为，第二电极和第二基板在它们之间保持有从第二电极侧设置的保护膜和粘合层(密封层)。保护膜应该优选由对来自发光层的光是透明的且致密防水的任何材料来形成。这种材料的典型实例包括非晶硅(α-Si)、非晶硅碳化物(α-SiC)、非晶硅氮化物(α-Si_1-XN_X)、非晶硅氧化物(α-Si_1-yO_y)、无定形碳(α-C)、非晶硅氮氧化物(α-SiON)和Al₂O₃。粘合层(密封层)应该由任何热固化粘合剂(诸如丙烯酸粘合剂、环氧树脂粘合剂、聚氨脂粘合剂、硅树脂粘合剂和氰基丙烯酸盐粘合剂)或UV固化粘合剂来形成。顺便提及，底部发光型的有机EL显示装置还可以以第二基板定位在第一电极上方以及第一电极和第二基板在它们之间保持从第一电极侧设置的保护膜和粘合层(如上所述)的方式来构造。

优选地，如上所述，应该在有机层上方设置有绝缘或导电保护膜以使其与湿气隔离。保护膜可通过真空气相沉积(具有低颗粒能量)或对下方的层具有较少影响的CVD来形成。此外，保护膜应优选在常温下来形成，以防止有机层受降低亮度的劣化，或者在对保护膜的最小应力的任何条件下形成以防止其剥离。此外，保护膜硬优选以先前形成的电极不暴露给大气的方式来形成。以这种方式，防止有机层被大气中的湿气和氧气劣化。另外，保护膜应优选由将来自有机层的80％以上的光透射的任何材料来形成。这种材料的实例包括上面已经列出的无机无定形绝缘材料。它们不形成颗粒并且形成具有透水性低的良好保护膜。保护膜还可以由诸如ITO和IZO的透明导电材料形成，以使其具有导电性。

在有机EL显示装置意被用作有机EL彩色显示装置的情况下，有机EL显示装置的每个有机EL元件都构成子像素。一个像素由分别发出红光(具有红色发光元件)、绿光(具有绿色发光元件)和蓝光(具有蓝色发光元件)的三个子像素组成。因此，如果有机EL显示装置由N×M多个有机EL元件组成，则像素数为(N×M)/3。有机EL显示装置还可以被用作液晶显示装置的背光或具有平面光源的照明器。

透射来自发光元件的光的第一或第二基板可根据需要设置有形成在其上的彩色滤光片或遮光膜。

如下所示，构成红色、绿色和蓝色发光元件的每个电阻层的电阻值可以根据条件是彼此不相同的。

R_B＞R_G

R_B＞R_R

通过构造具有(厚度或材料或实现导电性的物质的含量不同的)各自电阻层的红色、绿色和蓝色发光元件来实现上述结构。

有机EL显示装置可以在其外围区域中设置有用于将第二电极连接至外部电路的引出电极。外围区域表示与占据有机EL显示装置的较大中心区域的显示区域周围的画面帧类似的区域。引出电极附接至第一或第二电极。其可以由诸如钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)和钽(Ta)的高熔点金属形成。第二电极和引出电极之间的连接可以通过第二电极形成在引出电极上的延伸部分来实现。可以以与上述用于第一和第二电极相同的方式来形成引出电极。

实施例1

实施例1涉及属于本发明第一实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法。图1是示出了具有实施例1的发光元件的有机EL显示装置的示意性部分截面图。图2A和图2B是示出了实施例1的发光元件中的有机层等的示意图。

实施例1或稍后提及的实施例2至实施例7的有机EL显示装置为能够进行彩色显示的有源矩阵型。其是通过第二电极和第二基板发光的顶部发光型。实施例1或稍后提及的实施例2至实施例7的有机EL显示装置具有多个发光元件(具体地，有机EL元件)10。发光元件的数量为例如N×M＝2800×540。顺便提及，一个发光元件(或有机EL元件)10构成一个子像素。因此，有机EL显示装置具有(N×M)/3个像素。这里，一个像素由分别发出红光、绿光和蓝光的三个子像素组成。

实施例1的发光元件(或有机EL元件)由按顺序层叠在另一个上的以下部分组成。

(A)第一电极21，

(B)有机层23，具有有机发光材料的发光层23A，

(C)半透射/反射膜，

(D)电阻层50，以及

(E)第二电极22。

第一电极21反射来自发光层23A的光。第二电极22透射来自发光层23A的光。半透射/反射膜包括从有机层23侧按顺序层叠的第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42。有机层23上的半透射/反射膜具有1nm至6nm的平均厚度。

实施例1的有机EL显示装置具有多个有机EL元件，每一个均具有以下部分。

(a)第一电极21，

(b)绝缘层24，具有开口25，第一电极21从开口25的底部露出，

(c)有机层23，具有由有机发光材料制成的发光层23A，并从第一电极21在开口25的底部露出的部分延伸到绝缘层24包围开口25的部分，

(d)半透射/反射膜，至少形成在有机层23上，包括从有机层23侧按顺序层叠的第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42，

(e)电阻层50，覆盖半透射/反射膜，以及

(f)第二电极22，形成在电阻层50上。

第一电极21反射来自发光层23A的光。第二电极22透射来自发光层23A的光。有机层23上的半透射/反射膜具有1nm至6nm的平均厚度。半透射/反射膜在绝缘层24上的部分至少部分地不连续。

由相互层叠的第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42组成的半透射/反射膜在图2A和图2B、图7A和图7B、图12A和图12B以及图13A和图13B中被示出为好像其是单层。第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42在下文将被统称为“半透射/反射膜40”。

在实施例1或稍后提及的实施例2至5以及实施例7中，第一电极21用作正极，第二电极22用作负极。更具体地，第一电极21具有0.2μm的厚度并由诸如Al-Nd合金的透明反射材料制成。第二电极22具有0.1μm的厚度并由诸如ITO和IZO的透明导电材料制成。第一半透射/反射膜41具有2nm的厚度并由钙制成。第二半透射/反射膜42具有3nm的厚度并由含镁的导电材料(诸如由体积比为10∶1的Mg和Ag组成的Mg-Al合金)制成。以期望的形状图样化的第一电极21通过真空沉积与蚀刻的结合来形成。另一方面，第二电极22和半透射/反射膜40通过具有低能量颗粒的真空沉积来形成。第二电极22和半透射/反射膜40不被图样化，而是保持单片的形式。顺便提及，在有机层23和半透射/反射膜40之间形成0.3nm厚的LiF的电子注入层(未示出)。下表2示出了第一电极21和第二电极22的折射率、第一电极21的反射率和半透射/反射膜40的透射率。顺便提及，测量是在530nm的波长下执行的。

在实施例1或稍后提及的实施例2至7中，绝缘层24由是具有低吸水率的绝缘材料的聚酰亚胺树脂形成，以使其具有良好的平坦性并防止有机层23受湿气劣化，从而保持高的亮度。尽管有机层23由空穴传输层和发光层(其还用作电子传输层)组成，但其在附图中可由单层来表示。

在实施例1或稍后提及的实施例2至7中，作为有机EL元件的一个组成部分的第一电极21设置在通过CVD由SiO2形成的层间绝缘层16(更具体地，上层层间绝缘层16B)上。该层间绝缘层16覆盖形成在钠玻璃的第一基板11上的有机EL元件的驱动部。有机EL元件的驱动部由多个TFT组成。每个TFT都通过形成在层间绝缘层16(更具体地，上层层间绝缘层16B)中的接触插头(contact plug)18、配线17和接触插头17A电连接至第一电极21。顺便提及，附图示出了用于有机EL元件的一个驱动部的一个TFT。TFT由栅极12(形成在第一基板11上)、栅极绝缘膜13(形成在第一基板11和栅极12上)、源-漏区14(设置在形成在栅极绝缘膜13上的半导体层中)和沟道形成区15(对应于半导体层在栅极12上方的部分)组成。顺便提及，尽管图中所示的TFT是底栅型，但其还可以是顶栅型。TFT的栅极12连接至扫描电路(未示出)。

在实施例1或稍后提及的实施例2至7中，第二电极22覆盖有保护膜31，其是通过等离子体CVD形成的非晶硅(α-Si_1-xN_x)的绝缘膜并用于防止有机层23受湿气的影响。钠玻璃的第二基板33设置在保护膜31上方。保护膜31和第二基板33通过丙烯酸粘合剂的粘合层32接合到一起。下表2示出了保护膜31和粘合层32的折射率。测量是在530nm的波长下执行的。

在下表1中总结了实施例1的发光元件的详细结构。

表1

第二基板33	钠玻璃
		粘合层32	丙烯酸粘合剂
保护膜31	SiN_x层(5μm厚)
		第二电极(负极)22	ITO层(0.1μm厚)
电阻层50	Nb₂O₅层(0.5μm厚)
		半透射/反射膜
第二半透射/反射膜42	Mg-Ag膜(3nm厚)
		第一半透射/反射膜41	Ca膜(2nm厚)
电子注入层	LiF层(0.3nm厚)
		有机层23	稍后提及
第一电极(正极)21	Al-Nd层(0.2μm厚)
		层间绝缘层16	SiO₂层
TFT	有机EL元件的驱动部
		第一基板11	钠玻璃

表2

尽管半透射/反射膜在绝缘层24上的部分40A至少部分不连续，但半透射/反射膜在绝缘层24上的部分40A部分地连接至半透射/反射膜在有机层23上的部分40B。在一些有机EL元件中，半透射/反射膜在绝缘层24上的部分40A不连接至半透射/反射膜在有机层23上的部分40B。可选地，在一些有机EL元件中，半透射/反射膜40在绝缘层24上的部分40A部分地连接至半透射/反射膜40在有机层23上的部分40B，而在其他的有机EL元件中，半透射/反射膜40在绝缘层24上的部分40A不连接至半透射/反射膜40在有机层23上的部分40B。顺便提及，半透射/反射膜40在绝缘层24上的部分40A具有比半透射/反射膜40在有机层23上的部分40B小的平均膜厚。因此，半透射/反射膜40在有机层23上的部分40B应具有1nm至6nm的平均膜厚，从而使半透射/反射膜40在绝缘层24上的部分40A处于一定不连续状态。

使从发光层23A发出的光在第一界面26(第一电极21和有机层23之间)与第二界面27(半透射/反射膜40和有机层23之间)之间共振，并且使一部分光穿过半透射/反射膜40和第二电极22而出射。

在实施例1或稍后提及的实施例2至6中，发光元件具有满足以下式子(1-1)和(1-2)的以下参数。(第一电极21和有机层23之间的)第一界面26与发光层23A的最大发光位置之间的距离L₁和光学距离OL₁。(半透射/反射膜40和有机层23之间的)第二界面27和发光层23A的最大发光位置之间的距离L₂和光学距离OL₂。(参见图2A和图2B)

0.7{-Φ₁/(2π)+m₁}≤2×OL₁/λ≤1.2{-Φ₁/(2π)+m₁}...(1-1)

0.7{-Φ₂/(2π)+m₂}≤2×OL₂/λ≤1.2{-Φ₂/(2π)+m₂}...(1-2)

其中，

λ：发光层23A产生的光的光谱的最大峰值波长，

Φ₁：发生在第一界面26处的反射光的相位偏移量(弧度)

[其中，-2π＜Φ₁≤0]

Φ₂：发生在第二界面27处的反射光的相位偏移量(弧度)

[其中，-2π＜Φ₂≤0]，以及

(m₁，m₂)的值在实施例1或稍后提及的实施例2至6中为(0，0)。

在实施例1或稍后提及的实施例2至6中，发光元件具有满足以下式子的以下参数。

(第一电极21和有机层23之间的)第一界面26与(半透射/反射膜40和有机层23之间的)第二界面27之间的光学距离OL。由发光层23A产生的光被第一界面26和第二界面27反射时发生的反射光的相位偏移量Φ(弧度)。

由发光层23A产生的光的光谱的最大峰值波长λ。

-0.3≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤0.3

其中，-2π＜Φ≤0。

在实施例1或稍后提及的实施例2至7中，每个有机层23都由红色发光层(在构成红色发光子像素的红色发光有机EL元件中)、绿色发光层(在构成绿色发光子像素的绿色发光有机EL元件中)和蓝色发光层(在构成蓝色发光子像素的蓝色发光有机EL元件中)组成。多个有机EL元件以条状、斜纹状、三角形或矩形的样式排列。

用作红色发光有机EL元件的发光元件使来自发光层23A的光在第一界面26和第二界面27之间共振，使得一部分光从第二电极22出射。来自发光层23A的光具有最大峰值波长为600nm至650nm(在实施例1或稍后提及的实施例2至7中典型为620nm)的光谱。

第一电极21上的有机层23具有1.1×10^-7m至1.6×10^-7m(在实施例1中典型为140nm)的厚度。

更具体地，红色发光有机层被构造为如下表3所示。最大发光位置位于电子传输层23C和发光层23A之间的界面处(参见图2A)。在表3或稍后提及的表4和表5中，这些层被设置为随着它们向下而更接近于第一电极。

表3

此外，用作绿色发光有机EL元件的发光元件使来自发光层23A的光在第一界面26和第二界面27之间共振，使得一部分光从第二电极22出射。来自发光层23A的光具有最大峰值波长为500nm至550nm(在实施例1或稍后提及的实施例2至7中典型为530nm)的光谱。

第一电极21上的有机层23具有9×10^-8m至1.3×10^-7m(在实施例1中典型为118nm)的厚度。

更具体地，绿色发光有机层被构造为如下表4所示。最大发光位置位于空穴传输层23B和发光层23A之间的界面处(参见图2B)。

表4

此外，用作蓝色发光有机EL元件的发光元件使来自发光层23A的光在第一界面26和第二界面27之间共振，使得一部分光从第二电极22出射。来自发光层23A的光具有最大峰值波长为430nm至480nm(在实施例1或稍后提及的实施例2至7中典型为460nm)的光谱。

第一电极21上的有机层23具有6×10^-8m至1.1×10^-7m(在实施例1中典型为88nm)的厚度。

更具体地，蓝色发光有机层被构造为如下表5所示。最大发光位置位于空穴传输层23B和发光层23A之间的界面处(参见图2B)。

表5

在实施例1或稍后提及的实施例3至7中，电阻层50由具有1×10⁴Ω·m(1×10⁶Ω·m)的电阻率的氧化铌(Nb₂O₅)形成，并且有机层23上方的电阻层50具有0.5μm的厚度。上述说明的电阻层50具有以下所示的电压降。第二电极22和电阻层50具有以下规格。

[第二电极22]

电阻率(ρ₁)：3.0×10^-4Ω·m

膜厚(d₁)：0.1μm

第二电极22中的电流密度(J₁)：10mA/cm²

[电阻层50]

电阻率(ρ₂)：1.0×10⁴Ω·m至1.0×10⁶Ω·m

膜厚(d₂)：0.5μm

电阻层50中的电流密度(J₂)：10mA/cm²

第二电极22的片电阻：(ρ₁/d₁)＝30Ω/□

电阻层50的片电阻：(ρ₂/d₂)＝2×10⁸Ω/□至2×10¹⁰Ω/□

第二电极22中的电压降＝ρ₁×d₁×J₁＝3.0×10^-11V

电阻层50中的电压降＝ρ₂×d₂×J₂＝5mV至500mV

如上所述，在电阻层50由Nb₂O₅形成的情况下，估计电阻层50中的电压降最大约为0.5V。该电压降没有高到引起驱动有机EL元件或有机EL显示装置方面的问题的程度。

分别发射红色光、绿色光和蓝色光的有机层具有如下表6中所示的λ、L₁、OL₁、2OL₁/λ、L₂、OL₂、2OL₂/λ、n_ave、{-2Φ₁/(2π)+m₁}和{-2Φ₂/(2π)+m₂}的值，其中假设m₁＝0且m₂＝0。

表6

通常发生的是在第一电极的沉积和输运期间杂质(颗粒)粘附至第一电极21。还经常发生的是在第一电极的沉积期间从第一电极21生长出突起。此外，在形成有机层23的同时出现台阶。这种杂质和突起导致不完全覆盖有机层23，如图3A示意性示出的。第一电极21上的杂质、突起和台阶导致在形成在有机层23上的1nm至6nm薄的半透射/反射膜40中包围它们的部分断裂。部分断裂是指半透射/反射膜40没有形成在杂质、突起和台阶附近。当在这种条件下形成电阻层50时，会存在于第一电极21在杂质或突起下方的部分与半透射/反射膜40在杂质或突起附近的部分之间存在电阻层50的状态。

如上所述，半透射/反射膜40在有机层23上的部分40B具有1nm至6nm的厚度。因此，半透射/反射膜40在绝缘层24上的部分40A变得不连续。更具体地，在开口25的底部露出第一电极21的部分的上方，具有发光层23A的有机层23从该部分延伸到绝缘层24包围开口25的部分。在有机层23的上方，半透射/反射膜40从有机层23也延伸到绝缘层24包围开口25的部分。这里，绝缘层24包围开口25的部分朝向开口25向下倾斜。因此，半透射/反射膜40在绝缘层24包围开口25的部分上的部分40A比半透射/反射膜40在有机层23上的部分40B薄。因此，半透射/反射膜40在绝缘层24包围开口25的部分上的部分40A是不连续的。这在图4中示意性示出，其中，黑色部分表示半透射/反射膜40的不连续部分。此外，通过虚线表示接触插头18和第一电极21，并且通过点划线表示开口25的边缘。在图4中，通过矩形部分示出不连续性，然而实际上，其由不规则的部分组成。

当在第一电极21和第二电极22两端施加电压以驱动发光元件时，即使存在杂质和突起，存在于第一电极21和第二电极22它们之间的电阻层50也能够防止在它们两端发生短路。此外，电阻层50防止第一电极21与半透射/反射膜40接触。顺便提及，如果发生接触，则第一电极21与半透射/反射膜40具有相同的电位，从而停止有机层23的发光。

在实施例1或稍后提及的实施例2至6中，半透射/反射膜40由相互层叠的第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42组成。通过使用PVD在有机层23上依次形成第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42来形成半透射/反射膜40。以这种方式形成的半透射/反射膜40提供电阻层50和有机层23之间的良好电接触，并以期望的方式将载流子注入有机层23。其还减小了驱动电压，从而延长了发光元件的寿命。

检验实施例1的有机EL显示装置的相对亮度比随时间的变化。在图3B以曲线图的方式示出了结果，其中，横坐标表示有机EL显示装置保持开启的时间长度(小时)，纵坐标表示相对亮度比。在比较实施例1中，所制备的有机EL显示装置中的发光元件只具有第二半透射/反射膜42(5nm厚)，而没有形成第一半透射/反射膜41。如果假设比较实施例1的有机EL显示装置具有RL₀的相对亮度，而实施例1的有机EL显示装置具有RL₁的相对亮度，则相对亮度比通过RL₁/RL₀表示。相对亮度由特定时间之后的亮度除以初始亮度来表示。

从图3B注意到，随着时间的流逝，与比较实施例1的有机EL显示装置相比，实施例1的有机EL显示装置的相对亮度比更大。换句话说，与比较实施例1的有机EL显示装置相比，具有相互层叠的半透射/反射膜41和42的实施例1的有机EL显示装置从初始亮度开始亮度的下降更少并具有更长的寿命。此外，实施例1的有机EL显示装置以比比较实施例1的有机EL显示装置的驱动电压低15％的驱动电压(10mA/cm²的电流密度)来运行。

下面将参照图5A和图5B、图6A和图6B以及图7A和图7B中概述实施例1的有机EL显示装置的制造方法。

(步骤100)

第一步骤为通过任何已知方法在第一基板11上形成用于每个子像素的TFT。TFT包括栅极12(形成在第一基板11上)、栅极绝缘膜13(形成在第一基板11和栅极12上)、源-漏区14(设置在栅极绝缘膜13上形成的半导体层中)以及沟道形成区15(在源-漏区14中并对应于半导体层在栅极12上方的部分)。尽管所示的TFT是底栅型，但顶栅型的也是满足要求的。TFT的栅极12连接至扫描电路(未示出)。然后，通过CVD用SiO₂的下层层间绝缘层16A涂覆第一基板11，从而TFT被覆盖。最后，通过光刻对下层层间绝缘层16A进行蚀刻，使得在其中形成开口16′(参见图5A)。

(步骤110)

下层层间绝缘层16A经过真空沉积和蚀刻的组合，而形成铝的配线17。顺便提及，配线17通过形成在开口16′中的接触插头17A电连接至TFT的源-漏区。配线17连接至信号供给电路(未示出)。通过CVD用SiO₂的上层层间绝缘层16B覆盖整个表面。然后，通过光刻和蚀刻在上层层间绝缘层16B中形成开口18′。(参见图5B)

(步骤120)

上层层间绝缘层16B经过真空沉积和蚀刻的组合，而形成Al-Nd合金的第一电极21(参见图5C)。顺便提及，第一电极21通过形成在开口18′中的接触插头18电连接至配线17。

(步骤130)

将使第一电极21在其开口25的底部露出的绝缘层24形成在包括第一电极21的层间绝缘层16上(参见图6A)。更具体地，通过旋涂和蚀刻在层间绝缘层16上和第一电极21的外围形成聚酰亚胺树脂的绝缘层24(1μm厚)。顺便提及，绝缘层24包围开口25的部分应优选为稍微倾斜。

(步骤140)

然后，在第一电极21从开口25的底部露出的部分的上方，形成有机层23，有机层23从该部分延伸到绝缘层24包围开口25的部分(参见图6B)。顺便提及，有机层23由相互层叠的两层组成，它们是有机材料的空穴传输层和还被用作电子传输的发光层。更具体地，通过使用绝缘层24作为隔离片(spacer)将金属掩模(未示出)置于绝缘层24的突起上。通过电阻加热执行利用有机材料的真空沉积，以在绝缘层24上形成构成子像素的有机层23。有机材料穿过金属掩模中的开口并从第一电极21(构成子像素)在开口25的底部露出的部分的上方聚集在绝缘层24包围开口25的部分上。

(步骤150)

然后，在显示区域的整个表面上依次形成第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42(参见图7A)。半透射/反射膜40完全覆盖有机层23，其组成N×M个有机EL元件。然而，如上所述，绝缘层24上的半透射/反射膜40至少部分不连续。通过颗粒能量足够小的真空沉积来形成半透射/反射膜40不会对有机层23产生不利影响。第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42是在下表7所示的条件下形成的。可通过Mg-Ag(体积比10∶1)的共沉积来获得第二半透射/反射膜42。在与用于有机层23的相同的真空沉积装置中连续形成半透射/反射膜40，以防止有机层23受大气中的湿气和氧气的劣化。顺便提及，应优选以不完全覆盖的方式来形成半透射/反射膜40，从而有目的性地获得不连续的状态。

表7

用于真空沉积形成第一半透射/反射膜41的条件

Ca加热温度：480℃

Ca膜形成速率：0.05nm/sec

用于真空沉积形成第二半透射/反射膜42的条件

Mg加热温度：280℃

Mg膜形成速率：0.05nm/sec

Ag加热温度：1100℃

Ag膜形成速率：0.05×{x/(100+x)}nm/sec

其中，x表示Ag浓度(％)

(步骤160)

然后，通过溅射由具有1×10⁴Ω·m(1×10⁶Ω·m)的电阻率的氧化铌(Nb₂O₅)来形成电阻层50(有机层23上方的部分为0.5μm厚)。电阻层50与第二电极22接触，但是其具有高的电阻从而流过其的电流小于流过一整个子像素的电流的1/10。这导致存在的优点在于，即使发生图3A所示的状态在所显示的图像中也不会识别出作为暗点或半暗点的这种缺陷。在电阻层50由Nb₂O₅形成的情况下，其所要求的特性如上所示。优选地，电阻层50应具有1×10²至1×10⁴Ω·m的电阻率。此外，考虑到电阻层50形成时沿着周围蔓延的事实，电阻层50应优选在高压(即，0.1至10Pa)下形成。在电阻层50由氧化物半导体形成的情况下，其电阻应根据用于形成膜的氧气浓度(或氧气的分压)来改变；然而，如果其由Nb₂O₅形成，则即使氧气分压在1×10^-4至1×10^-2Pa的范围内波动其电阻也仅在小范围内改变，即，1×10²至1×10⁴Ω·m(1×10⁴至1×10⁶Ω·m)。这确保了稳定的电阻。

(步骤170)

然后，在显示区域的整个表面上形成第二电极22(参见图7B)。第二电极22覆盖构成N×M个有机EL元件的有机层23的整个表面。然而，第二电极22通过有机层23和绝缘层24与第一电极21绝缘。通过利用不对有机层23产生不利影响的低能粒子的长抛磁控溅射来形成第二电极22。第二电极22在与用于有机层23的相同的真空沉积装置中连续形成，从而防止有机层23受大气中的湿气和氧气的影响。更具体地，通过在整个表面上形成ITO层(0.1μm厚)来获得第二电极22。

(步骤180)

然后，通过等离子体CVD在第二电极22上涂覆非晶硅氮化物(α-Si_1-xN_x)的绝缘保护膜31。保护膜31被连续地形成，以使第二电极22不暴露到大气，从而防止有机层23受大气中的湿气和氧气的劣化。此后，保护膜31和第二基板33利用丙烯酸粘合剂的粘合层32接合在一起。最后，进行与外部电路的连接，以完成有机EL显示装置。

顺便提及，第二半透射/反射膜42可以由替代镁-银(Mg-Ag)的镁-钙(Mg-Ca)形成。在这种情况下，镁与钙的体积比为9∶1，并且第二半透射/反射膜42具有2nm的厚度。第二半透射/反射膜42可通过真空沉积来形成。

实施例2

实施例2是实施例1的变形例，它们的区别在于，电阻层由在有机层上按顺序层叠的第一电阻层和第二电阻层组成，并且第二电阻层具有大于第一电阻层的电阻率。在实施例2中，第一电阻层和第二电阻层均通过溅射由Nb₂O₅形成。以氧气的分压随时间变化的方式来执行该溅射，以使第一电阻层和第二电阻层分别具有如下定义的电阻率R₁和R₂。第一电阻层的电阻率(R₁)：

1×10²Ω·m(1×10⁴Ω·cm)

第二电阻层的电阻率(R₂)：

1×10⁴Ω·m(1×10⁶Ω·cm)

实施例2中电阻层中的电压降小于具有1×10⁴Ω·m(1×10⁶Ω·cm)的电阻率的单层电阻层情况下的电压降。这导致驱动电压的低电压化。

除了电阻层的结构之外，在实施例1和实施例2之间不存在有机EL显示装置、发光元件和有机EL元件之间的差别。因此，将不再详细说明实施例2。

实施例3

实施例3也是实施例1的变形例。实施例1的特征在于，构成红色发光元件的电阻层具有R_R的电阻(是每单位面积电阻层的电阻)，构成绿色发光元件的电阻层具有R_G的电阻，以及构成蓝色发光元件的电阻层具有R_B的电阻，这些电阻是相同的。换句话说，整个表面被电阻层均匀覆盖。同时，红色、绿色和蓝色发光元件的每一个分别具有OL_R、OL_G和OL_B的光学距离，使得OL_B短于OL_R和OL_G。因此，要求蓝色发光元件中的有机层比绿色和红色发光元件中的有机层薄。这使得易于在蓝色发光元件的第一和第二电极之间发生短路。另一方面，依赖于发光元件的材料和有机层厚度的驱动电压具有以蓝色、绿色和红色发光元件的顺序增加的趋向。然而，期望蓝色、绿色和红色发光元件具有均匀的驱动电压。此外，还期望尽可能地使它们的驱动电压的变化最小。此外，假设(红色发光元件的面积)≤(绿色发光元件的面积)＜(蓝色发光元件的面积)，则像素趋向于与它们的面积成比例地增加暗点的数量。

图8是示出了在驱动像素的总电流发生变化时通过仿真观察到的漏电流与总电流的比的曲线图。注意，随着总电流减小，漏电流的比由于杂质而增加。还应该注意，随着电阻层的电阻增加，而抑制了漏电流。顺便提及，在图8中，曲线“A”、“B”和“C”分别表示在电阻层具有1×10⁴Ω、1×10⁵Ω和1×10⁶Ω的电阻时获得的数据。

实施例3被设计为R_B＞R_G且R_B＞R_R，其中，R_R、R_G和R_B分别表示构成红色、绿色和蓝色发光元件的电阻层的每单位面积的电阻，使得这些发光元件具有尽可能均匀的驱动电压。更具体地，R_B＝150Ω·cm²，R_G＝50Ω·cm²且R_R＝100Ω·cm²。因此，红色、绿色和蓝色发光元件具有增加非常小的均匀驱动电压，以及防止第一和第二电极之间的短路的附加效果。

红色、绿色和蓝色发光元件被构造为它们的电阻层的厚度彼此不同。更具体地，以以下方式来实现。首先，形成电阻层。在电阻层构成蓝色发光元件的部分涂覆抗蚀剂层，并且对电阻层构成绿色和红色发光元件的部分曝光并在电阻层的厚度方向上对其进行部分蚀刻。随后，去除电阻层，并且对构成蓝色和红色发光元件的电阻层曝光并在电阻层的厚度方向上对其进行部分蚀刻。可选地，分别构成红色、绿色和蓝色发光元件的电阻层由不同的材料形成。(例如，在实施例2中，形成第一和第二电阻层，然后通过蚀刻去除电阻层在红色和绿色发光元件上方的部分)。可选地，使分别构成红色、绿色和蓝色发光元件的电阻层在负责电阻层的导电率的物质含量方面进行改变。

实施例4

实施例4也是实施例1的变形例。根据实施例4，在有机EL显示装置的外围区域中设置将第二电极22连接至外部电路(未示出)的引出电极60。在实施例4中，引出电极60设置在第一基板11的外围部分中，并且其由钛(Ti)膜形成。第二电极22具有达到引出电极60上方的延伸部分22A。图9是示出了根据实施例4的有机EL显示装置的外围部分的示意性部分截面图。图10是示出了在根据实施例4的有机EL显示装置的外围附近引出电极60和第二电极22的设置的示意图。在图10中，实线和虚线分别表示引出电极60的外周和内周，对角线(从右上到左下)明确了引出电极60。此外，对角线(从左上到右下)明确了包括其延伸部分22A的第二电极22。以其好像形成画面帧一样包围显示区域的方式，通过溅射和蚀刻的组合、利用金属掩模的CVD或举离法(lift-off)，可以在实施例1的“步骤100”或“步骤130”期间或者在这两步骤之间形成引出电极60。顺便提及，在引出电极60形成与设置在第一基板11上的配线重叠的部分的情况下，绝缘膜可以任选地形成在引出电极60和配线之间。

实施例5

实施例5也是实施例1的变形例。在图11以及图12A和图12B中示出的实施例5的发光元件(有机EL元件)具有在第一电极21和有机层23之间的导电膜70。导电膜70将来自发光层23A的一部分光透射。第一电极21反射已穿过导电膜70的光。第一电极21上的导电膜70具有1nm至6nm的平均厚度，并且其由碱金属或碱土金属和银(Ag)的合金形成。其是由体积比Mg∶Ag＝10∶1组成的2nm厚的Mg-Ag膜。通过气相沉积和蚀刻的组合形成期望图样的第一电极21和导电膜70。导电膜70具有70％的透光率。顺便提及，用于导电膜70的Mg-Ag合金可以被由体积比Mg∶Ca＝9∶1组成的Mg-Ca合金来代替。导电膜具有2nm的厚度。顺便提及，在图11中、图12A和图12B以及稍后给出的图13A和图13B中，半透射/反射膜40表示成单层。

根据实施例5的发光元件具有形成在第一电极21和有机层23之间的导电膜70。该结构减小了有机层23与第一电极21两端的电阻。这导致减小了驱动电压。减小的驱动电压降低了施加在第一电极21和第二电极22两端的场强度，这导致减小了由漏电流引起的暗点并显著降低了功耗。更具体地，与不具有形成在第一电极21和有机层23之间的导电膜70的发光元件相比，具有导电膜70的实施例5的发光元件使驱动电压降低了1.1至1.32伏特。

顺便提及，在实施例2至4中描述的发光元件自然可以适用于根据实施例5的发光元件和有机EL显示装置。

实施例6

实施例6是实施例5的变形例。图13A和图13B是示出了实施例6的发光元件中的有机层的示意图。顺便提及，应用实施例6的发光元件的实施例6的有机EL显示装置与在实施例5中说明的有机EL显示装置除了有机层具有不同结构且第一和第二电极分别用作负极和正极之外，结构上是相同的。除了参考标号之外，其示意性部分截面图与图11相同，因此将不再详细解释。

实施例6的发光元件(有机EL元件)由按顺序相互层叠的以下部分组成。

(A)第一电极621，

(B)导电膜70，

(C)有机层623，具有由有机发光材料制成的发光层623A，

(D)半透射/反射膜(包括从有机层623侧按顺序层叠的第一半透射/反射膜41和第二半透射/反射膜42)，

(E)电阻层50，以及

(F)第二电极622。

实施例6与实施例5的区别在于，有机层623包括从第一电极621侧按顺序层叠的电子传输层623C、发光层623A、空穴传输层和空穴注入层。然而，在附图中，有机层623可以被示为单层，或者空穴注入层和空穴传输层一起可以被示为空穴传输层623B的单层。第一电极621反射来自发光层623A的光，第二电极622透射来自发光层623A的光，以及有机层623上的半透射/反射膜40整体具有1nm至6nm的平均膜厚。

顺便提及，实施例6与实施例5的相同点在于，发光元件具有在第一电极621和有机层623之间的导电膜70，导电膜70透射来自发光层623A的一部分光，第一电极621反射来自发光层623A的光，并且第一电极621上的导电膜70具有1nm至6nm的平均膜厚。

在实施例6中，第一电极621用作负极，第二电极622用作正极。更具体地，第一电极621具有0.3μm的厚度并由诸如Al-Nd合金的光反射材料制成，以及第二电极622具有0.1μm的厚度并由诸如ITO的透明导电材料制成。以与实施例5相同的方式构造半透射/反射膜40。然而，实施例6与实施例5的不同之处在于，LiF的电子注入层没有形成在有机层623和半透射/反射膜40之间；代替地，LiF的电子注入层(未示出)(0.3nm厚)形成在有机层623和导电膜70之间。

总而言之，实施例6的发光元件具有如表8所示的结构。检验第一电极621和第二电极622的折射率。检验第一电极621的光反射率。检验半透射/反射膜40和导电膜70的透光率。在表9中示出了结果。顺便提及，测量是在530nm的波长下执行的。

表8

第二基板33	钠玻璃
		粘合层32	丙烯酸粘合剂
保护膜31	SiN_x层(5nm厚)
		第二电极(正极)622	ITO层(0.1μm厚)
电阻层50	Nb₂O₅层(0.5μm厚)
		半透射/反射膜
第二半透射/反射膜42	Mg-Ag膜
		第一半透射/反射膜41	Ca膜
电子注入层	LiF层(0.3nm厚)
		有机层623	稍后提及
导电膜70	Mg-Ag膜(2nm厚)
		第一电极(负极)621	Al-Nd层(0.3μm厚)
层间绝缘层16	SiO₂层
		TFT	组成有机EL元件的驱动单元
第一基板11	钠玻璃

表9

	实部	虚部
			第一电极621的折射率	0.755	5.466
半透射/反射膜40的折射率	0.617	3.904
			导电膜70的折射率	0.617	3.904
第二电极622的折射率	1.814	0
			电阻层50的折射率	2.285	0
保护膜31的折射率	1.87	0
			粘合层32的折射率	1.53	0

第一电极621的光反射率	85％
		半透射/反射膜40和导电膜70的透光率	60％
导电膜70的透光率	79％
		第二电极622的透光率	2％

实施例6的特征在于以下解释的发光机制。从发光层623A发出的光在第一界面26和第二界面27(前者存在于第一电极621和有机层(更具体地，导电膜70)之间，后者存在于半透射/反射膜40和有机层623之间)之间共振。部分共振光透过半透射/反射膜40并且然后从第二电极622出射。

实施例6的发光元件具有满足上述式子(1-1)和(1-2)的光学距离OL₁和OL₂，其中，如图13A和图13B所示，OL₁是第一界面26和发光层623A的最大发光位置之间的距离，以及OL₂是第二界面27和发光层623A的最大发光位置之间的距离。

此外，实施例6的发光元件在第一界面26和第二界面27之间具有满足以下式子的光学距离OL，其中，Φ(单位为弧度，-2π＜Φ≤0)表示当由发光层623A发出的光被第一界面26和第二界面27反射时发生的总的相位偏移，λ表示由发光层623A发出的光的光谱的最大峰值波长。

-0.3≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤0.3

换句话说，红色发光元件(红色发光有机EL元件)使发光层623A发光，并使得所发出的光在第一界面26和第二界面27之间共振，并允许一部分光从第二电极622出射。由发光层623A发出的光具有范围在600nm至650nm之间(更具体地，在实施例6中为620nm)的最大峰值波长的光谱。第一电极621上的有机层623具有1.1×10^-7m至1.6×10^-7m的膜厚(更具体地，在实施例6中为140nm)。

更具体地，红色发光有机层被构造为如下表10所示。最大发光位置位于电子传输层623C和发光层623A之间的界面处(参见图13A)。在表10或稍后提及的表11和表12中，层被布置为随着它们向下而更接近第一电极。

表10

此外，绿色发光元件(绿色发光有机EL元件)使发光层623A发出光，并使所发出的光在第一界面26和第二界面27之间共振，并允许一部分光从第二电极622出射。由发光层623A发出的光具有范围在500至550nm之间(更具体地，在实施例6中为530nm)的最大峰值波长的光谱。第一电极621上的有机层623具有9×10^-8至1.3×10^-7m的膜厚(更具体地，在实施例6中为118nm)。

更具体地，绿色发光有机层被构造为如下表11所示。最大发光位置位于空穴传输层623B和发光层623A之间的界面处(参见图13B)。

表11

此外，蓝色发光元件(蓝色发光有机EL元件)使发光层623A发光，并使所发出的光在第一界面26和第二界面27之间共振，并允许一部分光从第二电极622出射。由发光层623A发出的光具有范围在430至480nm之间(更具体地，在实施例6中为460nm)的最大峰值波长的光谱。第一电极621上的有机层623具有6×10^-8至1.1×10^-7m的膜厚(更具体地，在实施例6中为88nm)。

更具体地，蓝色发光有机层被构造为如下表12所示。最大发光位置位于空穴传输层623B和发光层623A之间的界面处(参见图13B)。

表12

根据实施例6的发光元件具有由按顺序层叠的电子传输层623C、发光层623A、空穴传输层和空穴注入层(电子传输层623C接近于第一电极621)组成的有机层623。该结构提高了发光层623A中的电子注入，从而减小了驱动电压。减小的驱动电压降低了第一电极621和第二电极622之间的电场强度，这又减少了由漏电流引起的暗点，并显著降低了功耗。

更具体地，实施例6的发光元件具有比实施例5低1.7至2.6V的驱动电压。

将实施例6的发光元件与不具有导电膜70的比较实施例6的发光元件在功耗和亮度之间的关系以及驱动电压和电流密度之间的关系方面进行比较。结果分别在图14A和图14B中示出。注意，实施例6的发光元件与比较实施例6的相比具有更好的亮度特性和更低的电流密度。

实施例6的发光元件和有机EL显示装置可以以与实施例1基本相同的方式来制造；因此，省略其制造方法的描述。

顺便提及，在实施例2至4中解释的发光元件自然可适用于根据实施例6的发光元件和有机EL显示装置。

实施例7

实施例7涉及属于本发明第二实施方式的发光元件以及根据本发明实施方式的发光元件的制造方法。图15是示出了应用实施例7的发光元件的有机EL显示装置的示意性部分截面图。图16A和图16B是示出了实施例7的发光元件中的有机层等的示意图。

实施例7的发光元件(有机EL元件)由按顺序相互层叠的以下部分组成。

第一电极21，

有机层23，具有由发光材料制成的发光层23A，

(C)电阻层50，以及

(D)第二电极22。

第一电极21反射来自发光层23A的光，第二电极22透射来自发光层23A的光。在有机层23和电阻层50之间形成混合层80，其包括构成有机层23的最上层部的材料、构成电阻层50的最下层部的材料以及金属。

实施例7的有机EL显示装置具有多个发光元件(有机电致发光元件或有机EL元件)，每一个均由按顺序相互层叠的以下部分组成。

(a)第一电极21，

(b)绝缘层24，具有开口25，在开口25的底部露出第一电极21，

(c)有机层23，具有由有机发光材料制成的发光层23A，在第一电极21在开口25的底部露出的部分上，有机层23从该部分延伸到绝缘层24包围开口25的部分，

(d)电阻层50，覆盖有机层23，以及

(e)第二电极22，形成在电阻层50上，

每一个发光元件都被构造为在有机层23和电阻层50之间形成混合层80，其包括构成有机层23的最上层部的材料、构成电阻层50的最下层部的材料以及金属。

第一电极21反射来自发光层23A的光，第二电极22透射来自发光层23A的光。

混合层80在绝缘层24上方的部分至少部分地不连续。

更具体地，实施例7中的混合层80由构成有机层23的最上层部的ET085(如上所述)、构成电阻层50的最下层部的Nb₂O₅以及碱土金属(具体地，Ca)组成。

实施例7与实施例1的相同之处在于，第一电极21、第二电极22和有机层23的结构。实施例7与实施例1的另一相同之处在于，在有机层23和半透射/反射膜40它们之间存在LiF的电子注入层(未示出)(0.3nm厚)。此外，除了用混合层80替代半透射/反射膜40之外，实施例7的发光元件(有机EL元件)和有机EL显示装置与实施例1的那些的结构基本相同。因此，下面不再进行详细解释。顺便提及，发现混合层80具有如下表13所示的折射率和透光率。

表13

混合层80的折射率

实部：0.617

虚部：3.904

混合层80的透光率：60％

尽管混合层在绝缘层24上的部分至少部分地不连续，但混合层在绝缘层24上的部分被部分地连接至混合层在有机层23上的部分。在一些情况下，混合层在绝缘层24上的部分不连接至混合层在有机层23上的部分。在一些有机EL元件的情况下，混合层在绝缘层24上的部分被部分地连接至混合层在有机层23上的部分，以及在其他有机EL元件的情况下，混合层在绝缘层24上的部分连接至混合层在有机层23上的部分。顺便提及，混合层在绝缘层24上的部分的平均膜厚比混合层在有机层23上的部分的平均膜厚小。因此，可以使混合层在绝缘层24上的部分不连续。

实施例7被设计为使从发光层23A发出的光在由第一电极21和有机层23形成的界面与由混合层80和有机层23形成的界面之间共振，并且一部分共振光透过混合层80，并然后从第二电极622出射。

实施例7的发光元件被构造为如图16A和图16B所示。由第一电极21和有机层23形成的第一界面26距离发光层23A的最大发光位置为距离L₁和光学距离OL₁。此外，由混合层80和有机层23形成的第二界面27距离发光层23A的最大发光位置为距离L₂和光学距离OL₂。然后，这些参数满足以下式子(1-1)和(1-2)。

0.7{-Φ₁/(2π)+m₁}≤2×OL₁/λ≤1.2{-Φ₁/(2π)+m₁}...(1-1)

0.7{-Φ₂/(2π)+m₂}≤2×OL₂/λ≤1.2{-Φ₂/(2π)+m₂}...(1-2)

其中，

λ：发光层23A产生的光的光谱的最大峰值波长，

Φ₁：发生在第一界面26处的反射光的相位偏移量(弧度)

[其中，-2π＜Φ₁≤0]

Φ₂：发生在第二界面27处的反射光的相位偏移量(弧度)

[其中，-2π＜Φ₂≤0]，以及

在实施例7中(m₁，m₂)的值为(0，0)。

此外，实施例7的发光元件具有满足以下式子的参数。

-0.3≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤0.3

其中，OL表示由第一电极21和有机层23形成的第一界面26与由混合层80和有机层23形成的第二界面27之间的光学距离；Φ表示在第一界面26和第二界面27处发生的反射光的相位偏移的总量(弧度)(其中，-2π＜Φ≤0)，以及λ表示由发光层23A产生的光的光谱的最大峰值波长。

实施例7的发光元件具有形成在有机层23和电阻层50之间的混合层80。混合层80由通过PVD依次形成在有机层23上的第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜组成。以这种方式形成的混合层80提供电阻层50和有机层23之间的良好电接触，并且还提高有机层23中的电子注入。这减小了驱动电压，并延长了发光元件的寿命。

实施例7的发光元件具有通过在下表14示出的条件下执行(在实施例1的发光元件的制造中涉及的)“步骤150”所形成的混合层80。换句话说，通过利用PVD在有机层23上依次形成第一和第二半透射/反射膜以及电阻层来形成混合层80。由此形成的混合层80由构成有机层23的最上层部的材料、构成电阻层50的最下层部的材料、构成第一半透射/反射膜的材料以及构成第二半透射/反射膜的材料组成，这形成了极好的整体。

表14

通过真空沉积形成第一半透射/反射膜的条件：

Al加热温度：1000℃

Al膜形成速率：0.05nm/sec

通过真空沉积形成第二半透射/反射膜的条件：

Mg加热温度：280℃

Mg膜形成速率：0.05nm/sec

Ag加热温度：1100℃

Ag膜形成速率：0.05×{x/(100+x)}nm/sec

其中，x表示Ag浓度(％)

已经参照优选实施方式描述了本发明，但这些优选实施方式并不用于限制本发明的范围。实施方式仅以实施例示出了发光元件和有机EL元件、有机EL显示装置的结构以及构成发光元件、有机EL元件和有机EL显示装置的材料。它们可以根据环境进行改变和修改。实施例7的发光元件可以通过首先形成第二半透射/反射膜、然后形成第一半透射/反射膜来制造。此外，实施例7可以修改为将半透射/反射膜形成为单层(即，通过钙、镁和银的共沉积或者通过铝、镁和银的共沉积来形成)。另外，包括构成有机层的最上层部的材料、电阻层的最下层部的材料以及金属的混合层可以形成在有机层和电阻层之间。

如上所述修改前述实施方式，使得有机层被形成用于各个子像素。可选地，红色发光子像素和绿色发光子像素的每一个都具有其上延伸的构成蓝色发光子像素的有机层。换句话说，其可以被构造为具有构成蓝色发光子像素的有机层来作为整个区域上的共用层。在这种情况下，红色发光子像素具有由发出红光的有机层和发出蓝光的有机层组成的层叠结构。当电流在第一电极和第二电极两端流动时，其发出红光；然而，这使得蓝色发光能量移动到红色发光有机层，这提高了红色发光有机层的发光效率。类似地，绿色发光子像素具有由发出绿光的有机层和发出蓝光的有机层组成的层叠结构。当电流在第一电极和第二电极两端流动时，其发出绿光；然而，这使得蓝色发光能量移动到绿色发光有机层，这提高了绿色发光有机层的发光效率。可以在红色发光有机层和绿色发光有机层的整个表面上形成共用层，而不需要单独形成蓝色发光有机层。例如，这消除了用于形成构成蓝色发光有机层的发光层的掩模的需求。这有助于大量生产。此外，例如，红色发光子像素和绿色发光子像素可在构成红色发光子像素和绿色发光子像素的红色发光有机层和绿色发光有机层上具有蓝色发光有机层。

图17A示出了半透射/反射膜40的厚度与530nm波长的平均反射率和透射率的关系。注意，随着半透射/反射膜40厚度的减小，平均反射率接近0。因此，半透射/反射膜40随着其厚度的减小变得几乎透射所有的光。图17B示出了层A和层B(假设具有波长530nm的光从层A传播到与层A接触的层)之间的界面处反射的平均反射率与构成层A的材料的折射率和构成层B的材料的折射率间的差的关系。注意，平均反射率由于菲涅尔反射随着值Δn的增加而增加。

因此，随着半透射/反射膜40变薄并接近透明，在第三界面或半透射/反射膜40和电阻层50之间的界面处发生反射。可选地，在电阻层为双层结构的情况下，主要发生在第一电阻层和第二电阻层之间的界面(第四界面)处的反射依赖于构成层叠结构的半透射/反射膜40和电阻层的材料。结果，使得由发光层产生的光在第一界面和第三界面(由半透射/反射膜40形成的界面)之间共振，或者在第一界面和第四界面(由第一电阻层和第二电阻层形成的界面)之间共振，或者在第一界面和第三界面之间或在第一界面和第四界面之间共振。在发光元件具有混合层的情况下上述也成立。

因此，在这些情况下，从第二界面到发光层的最大发光位置的光学距离OL₂应被从第三界面或第四界面到发光层的最大发光位置的光学距离OL₂来代替。此外，Φ₂的值应被通过第三或第四界面反射的光的相位偏移量(弧度)来代替(假设-2π＜Φ₂≤0)。可选地，从第二界面的光学距离OL应被从第三界面或第四界面的光学距离OL来替代，并且当由发光层产生的光被第一界面和第二界面反射时发生的相位偏移的总量Φ(弧度)(假设-2π＜Φ≤0)应被当由发光层产生的光被第一界面和第三界面或第四界面反射时发生的相位偏移的总量Φ(弧度)来代替(假设-2π＜Φ≤0)。在反射主要发生在第三界面(其是半透射/反射膜40和电阻层50之间的界面)处或者反射主要发生在第四界面(其是第一电阻层和第二电阻层之间的界面)处的情况下，“由半透射/反射膜和有机层形成的第二界面”的短语应改变为读作“作为半透射/反射膜和电阻层之间的界面的第三界面”或“作为第一电阻层和第二电阻层之间的界面的第四界面”的短语。这还可适用于具有混合层的装置。

实施例6的发光元件被修改为电阻层由第一电阻层和第二电阻层组成。修改的发光元件被构造为如下表15所示。发现反射发生在第三界面(半透射/反射膜和电阻层之间的界面)和第四界面(第一电阻层和第二电阻层之间的界面)处。修改的发光元件具有电阻层仅由第二电阻层组成的的发光元件的效率的1.3倍。顺便提及，在构成第一电阻层的材料的折射率n₁、构成第二电阻层的材料的折射率n₂以及构成有机层的最上层部的材料的折射率n₀之间，存在以下定义的关系。

-0.6≤n₀-n₁≤-0.4

0.4≤n₁-n₂≤0.9

表15

本发明包含于2009年12月1日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-273101的相关主题，其全部内容结合于此作为参考。

本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合以及变形，只要它们在所附权利要求书或其等同物的范围内。

Claims

1.一种发光元件，包括：

(A)第一电极，

(B)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，

(C)半透射/反射膜，

(D)电阻层，以及

(E)第二电极，

其中，所述第一电极、所述有机层、所述半透射/反射膜、所述电阻层和所述第二电极依次地层叠，

其中，所述第一电极反射来自所述发光层的光，

所述第二电极透射来自所述发光层的光，

所述半透射/反射膜包括从所述有机层侧依次层叠的第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜，以及

所述有机层上的所述半透射/反射膜具有1nm～6nm的平均厚度。

2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一半透射/反射膜由钙、铝、钡或铯制成，所述第二半透射/反射膜由镁-银、镁-钙、铝或银制成。

3.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述电阻层包括具有1×10²Ω·m～1×10⁶Ω·m的电阻率的材料，并具有0.1μm～2μm的厚度。

4.根据权利要求1所述的发光元件，其中，从所述发光层发出的光在第一界面和第二界面之间共振，并且一部分共振光从所述第二电极出射，所述第一界面形成在所述第一电极和所述有机层之间，所述第二界面形成在所述半透射/反射膜和所述有机层之间。

5.根据权利要求4所述的发光元件，其中，满足以下公式(1-1)和(1-2)：

0.7{-Φ₁/(2π)+m₁}≤2×OL₁/λ≤1.2{-Φ₁/(2π)+m₁}...

(1-1)

0.7{-Φ₂/(2π)+m₂}≤2×OL₂/λ≤1.2{-Φ₂/(2π)+m₂}...

(1-2)

其中，

OL₁：从所述第一界面到所述发光层的最大发光位置的光学距离，

OL₂：从所述第二界面到所述发光层的最大发光位置的光学距离，

λ：所述发光层产生的光的光谱的最大峰值波长，

Φ₁：发生在所述第一界面处的反射光的相位偏移量，单位为弧度，其中，-2π＜Φ₁≤0，

Φ₂：发生在所述第二界面处的反射光的相位偏移量，单位为弧度，其中，-2π＜Φ₂≤0，以及

(m₁，m₂)的值为(0，0)、(1，0)或(0，1)。

6.根据权利要求4所述的发光元件，其中，满足以下公式：

0.7≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤1.3或

-0.3≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤0.3

其中，

OL：所述第一界面和所述第二界面之间的光学距离，

Φ：当由所述发光层产生的光被所述第一界面和所述第二界面反射时所发生的相位偏移的总量，单位为弧度，假设-2π＜Φ≤0，

λ：所述发光层产生的光的光谱的最大峰值波长。

7.一种发光元件，包括：

(A)第一电极，

(B)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，

(C)电阻层，以及

(D)第二电极

其中，所述第一电极、所述有机层、所述电阻层和所述第二电极依次地层叠，

其中，所述第一电极反射来自所述发光层的光，

所述第二电极透射来自所述发光层的光，以及

在所述有机层和所述电阻层之间形成混合层，所述混合层包括构成所述有机层的最上层的材料、构成所述电阻层的最下层的材料以及金属。

8.根据权利要求7所述的发光元件，其中，所述金属包括碱土金属。

9.根据权利要求7所述的发光元件，其中，所述电阻层包括电阻率为1×10²Ω·m～1×10⁶Ω·m的材料，并具有0.1μm～2μm的厚度。

10.根据权利要求7所述的发光元件，其中，从所述发光层发射的光在第一界面和第二界面之间共振，并且一部分共振光从所述第二电极出射，所述第一界面形成在所述第一电极和所述有机层之间，所述第二界面形成在所述电阻层和所述混合层之间。

11.根据权利要求10所述的发光元件，其满足以下公式(1-1)和：

0.7{-Φ₁/(2π)+m₁}≤2×OL₁/λ≤1.2{-Φ₁/(2π)+m₁}...

(1-1)

0.7{-Φ₂/(2π)+m₂}≤2×OL₂/λ≤1.2{-Φ₂/(2π)+m₂}...

(1-2)

其中，

λ：由所述发光层产生的光的光谱的最大峰值波长，

(m₁，m₂)的值为(0，0)、(1，0)或(0，1)。

12.根据权利要求10所述的发光元件，其满足以下公式：

0.7≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤1.3或

-0.3≤{(2×OL)/λ+Φ/(2π)}≤0.3

其中，

OL：所述第一界面和所述第二界面之间的光学距离，

λ：所述发光层产生的光的光谱的最大峰值波长。

13.一种用于制造发光元件的方法，所述发光元件具有：

(A)第一电极，

(B)有机层，具有由有机发光材料制成的发光层，

(C)电阻层，以及

(D)第二电极，

其中，所述第一电极反射来自所述发光层的光，并且

所述第二电极透射来自所述发光层的光，

所述方法包括以下步骤：

通过物理气相沉积在所述有机层上依次形成第一半透射/反射膜和第二半透射/反射膜。