CN102160459A - 发光装置、发光装置的生产方法、和含有该发光装置的显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光装置，其按顺序包括含有发光部分的发光层、中间层、和精细凹凸图案，其中中间层设置于发光层的第二表面上，所述表面和发光层的第一表面相对，其中精细凹凸图案的横截面形状具有相对于发光层凸出和凹进的部分，并反射从发光层发射的光，且其中中间层的至少一部分的折射率为0.9n到1.1n，其中n表示所述发光部分相对于具有主发光波长的光的折射率。

Description

发光装置、发光装置的生产方法、和含有该发光装置的显示器
技术领域
本发明涉及发光装置、其生产方法和含有所述发光装置的显示器，更具体地，涉及诸如有机电致发光装置(有机EL装置)、无机电致发光装置(无机EL装置)和发光二极管(LED)，它们的生产方法，和含有所述发光装置的显示器。
背景技术
例如，在如图3所示的有机EL装置105中，从放在反射层101上的EL发光层102发射的光束在EL发光层102和密封层103之间的空间或在密封层103和外界104之间的空间反射，导致光提取效率降低。
此处，关于发生光折射的界面上的光反射率，当界面是平的时，反射率取决于光的入射角和共享界面的介质之间的折射率差异。例如，当它们之间的折射率差异大时，界面上的反射率变高。此外，当光以大于临界角的入射角从具有高折射率的介质行进至具有低折射率的介质时，100％的光被反射。
临界角θc是当光从具有高折射率的物质行进至具有低折射率的物质时光被全反射的最小入射角，且以下列等式：θc＝arcsin(n2/n1)表示，其中n1表示光行经的物质的折射率；n2表示光进入的物质的折射率；且n2＜n1。
图4是用于描述上述现象的说明性视图。在该图中，附图标记111和112分别表示具有折射率n1的第一层和具有折射率n2的第二层。此处，当光以相对于法线(标准线)的临界角θc的入射角行进至第一层和第二层之间的界面110时，光在界面110上全反射，因此不能从第二层112提取。另外，以相对于标准线的大于临界角θc的入射角θx行进的光也在界面110上全反射，因此不能从第二层112提取。
另外，以相对于标准线的小于临界角θc的入射角θy行进的光透过界面110从第二层112射到第一层111。
当光从高折射率介质射到低折射率介质时，光全反射的发光装置存在光提取效率低的问题。
有鉴于此，已提出具有多种结构的发光装置，由此尝试改进光提取效率。
已提出的一种发光装置是有机电致发光装置，包括阳极、阴极、一个或多个含有设置于电极之间的发光层的有机层和衍射光栅或波带片，其中衍射光栅或波带片设置于防止装置中界面上的全反射的位置(参见专利文献1)。
然而，在专利文献1公开的发光装置中，发射的光穿过低折射率层到达衍射光栅或波带片，因此对防止全反射产生限制。
此外，另一种已提出的发光装置在和发光表面相对的背表面上含有凹凸图案的散射层，其中散射层为了光提取而反射/散射从发光层穿过中间层射向发光表面的光(参见非专利文献1和2)。
如图5所示，一种常规已知的发光装置按此顺序包括含有发光部分204的发光层202、中间层205、和精细凹凸图案206，其中中间层和精细凹凸图案位于发光层202的第二表面203B上，所述表面和发光层的第一表面203A相对。
然而，这样的常规发光装置具有折射率不同的发光层和中间层(例如，发光层的折射率n：1.8，且中间层的折射率n：1.5)，因此产生从发光层202的光提取效率因全反射而低的问题。
具体地，从发光部分204射到发光层202的第二表面203B且入射角为大于临界角θc的θx的光束210a在第二表面203B全反射，且不能从发光部分204提取。
此外，在发光部分204和密封层207之间的界面上朝向第二表面203B全反射且入射角是大于临界角θc的θx的光束210b在第二表面203B全反射，且不能从发光部分204提取。
此外，在发光层202的第一表面203A上朝向第二表面203B全反射且入射角是大于临界角θc的θx的光束210c在第二表面203B全反射，且不能从发光部分204提取。
考虑到上面所述，对于改进了光提取效率(light-extraction efficiency)的发光装置存在需求。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本专利No.2991183
非专利文献
NPL 1：Norihiko Kamiura及其他四人，“Studies on OLED Light Extraction Enhancement”，由THE INSTITUTE OF ELECTRONICS，INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS编辑，TECHNICAL REPORT OF IEICE，EID2007-102，OME2007-84(2008-03)，1到4页
NPL 2：Hiroshi Sano及其他12人，“An Organic Light-Emitting Diode with Highly Efficient Light Extraction Using Newly Developed Diffraction Layer”，SID 08DIGEST，515到517页
发明内容
本发明的目的在于提供改进了光提取效率的发光装置；和所述发光装置的生产方法；以及含有所述发光装置的显示器。这些可以解决上面存在的问题。
用于解决上述问题的方法如下。
<1>发光装置，其按顺序包括：
含有发光部分的发光层，
中间层，和
精细凹凸图案，
其中中间层设置于发光层的第二表面上，所述第二表面和发光层的第一表面相对，
其中精细凹凸图案具有相对于发光层凸出和凹进的部分的横截面形状并反射从发光层发射的光，且
其中中间层的至少一部分的折射率为0.9n到1.1n，其中n表示所述发光部分相对于具有主发光波长的光的折射率。
<2>根据上面<1>的发光装置，其中精细凹凸图案的间距(pitch interval)为0.01λ到100λ，其中λ表示从发光层发射的光的主发光波长。
<3>根据上面<1>和<2>中任意一项的发光装置，其中发光层含有两个或更多个发光部分。
<4>根据上面<1>到<3>中任意一项的发光装置，其中精细凹凸图案由加热模式光刻胶(resist)制成。
<5>根据上面<1>到<4>中任意一项的发光装置，其中精细凹凸图案包括反射层。
<6>根据上面<5>的发光装置，其中反射层的厚度为10nm到10,000nm。
<7>根据上面<1>到<6>中任意一项的发光装置，其中中间层的折射率为1.55到3.0。
<8>根据上面<1>到<7>中任意一项的发光装置，其中精细凹凸图案的间距为50nm到10μm。
<9>根据上面<1>到<8>中任意一项的发光装置，其中发光层还包括用于密封发光部分的密封层，且其中密封层的材料是丙烯酸树脂、环氧树脂、含氟树脂、有机硅树脂、橡胶树脂和酯树脂的中任意种类。
<10>根据上面<1>到<5>中任意一项的发光装置的生产方法，包括：
形成含有发光部分的发光层，
在发光层的第二表面上形成中间层，所述表面和发光层的第一表面相对，和
在中间层上形成精细凹凸图案，其横截面形状具有相对于发光层的凸出和凹进，所述精细凹凸图案反射从发光层发射的光，
其中精细凹凸图案通过加热模式光刻形成。
<11>显示器，包括：根据上面<1>到<5>的发光装置。
本发明可以提供改进了光提取效率的发光装置；和所述发光装置的生产方法；以及含有所述发光装置的显示器，它们可以解决上面存在的问题。
附图说明
图1是作为本发明发光装置的有机EL装置的剖视图。
图2是根据本发明另一实施方案的发光装置，和含有所述发光装置的显示器的说明性剖视图。
图3是常规发光装置的说明性剖视图。
图4是用于描述第一层和第二层之间的界面上的临界角θc的示意图。
图5是用于描述常规发光装置具有的问题的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的发光装置，所述发光装置的生产方法，和含有所述发光装置的显示器。
(发光装置)
本发明的发光装置按此顺序包括含有发光部分的发光层、中间层、和精细凹凸图案。精细凹凸图案反射从发光层发射的光且其横截面形状具有相对于发光层凸出和凹进的部分。
图1是这样的发光装置的结构示意图。在该图中，中间层5和精细凹凸图案6按此顺序设置于发光层2的第二表面3B上，所述表面和第一表面3A相对。(发光表面)
<发光层>
发光层2包括发光部分4。
用于发光部分4的装置没有特别限制且可根据目的适当选择。发光部分可以是例如有机EL装置、无机EL装置、LED和光电二极管。
<<密封层>>
在发光层2中，发光部分4用密封层7密封。
密封层7防止发光部分4由于暴露于空气因氧气和水分而性能降低。
此外，发光层2可含有水分吸收剂或惰性液体。水分吸收剂没有特别限制，且其具体实例包括氧化钡、氧化钠、氧化钾、氧化钙、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、五氧化磷、氯化钙、氯化镁、氯化铜、氟化铯、氟化铌、溴化钙、溴化钒、分子筛、沸石和氧化镁。此外，惰性液体没有特别限制，且其具体实例包括石蜡、液体石蜡、基于氟的溶剂比如全氟烷烃、全氟胺和全氟醚、氯化溶剂、和硅氧烷油。
用于密封层7的材料没有特别限制，且其实例包括丙烯酸树脂、环氧树脂、含氟树脂、有机硅树脂、橡胶树脂和酯树脂。其中，从防止透水的角度来看优选环氧树脂。在环氧树脂中，优选热固化环氧树脂和可光固化的环氧树脂。
密封层7的形成方法没有特别限制，且其实例包括涂布树脂溶液的方法、压结或热压结树脂片的方法、和在干燥条件下聚合的方法(例如，汽相沉积和溅射)。
密封层7的厚度优选为1μm到1mm，更优选为5μm到100μm，最优选为10μm到50μm。当厚度小于1μm时，无机膜会在基板安装时损坏。而当厚度大于1mm时，发光层2变得厚度不利。
发光层2可含有具有防止水分或氧气从它的边缘透过的功能的密封粘合剂。
用于密封粘合剂的材料可以是那些用于密封层7的材料。其中，从防止透水的角度来看优选环氧树脂。在环氧树脂中，优选可光固化的环氧树脂和热固化环氧树脂。
此外，优选将填料加入上述材料。
加入密封层7的填料优选为无机材料比如SiO2、SiO(氧化硅)、SiON(氮氧化硅)和SiN(氮化硅)。填料的加入增大了密封剂的粘度以改进生产适应性和抗湿性。
密封粘合剂也可含有干燥剂。干燥剂优选为氧化钡、氧化钙或氧化锶。
加入密封粘合剂的干燥剂的量优选为0.01质量％到20质量％，更优选为0.05质量％到15质量％。当量小于0.01质量％时，干燥剂显示减小的效果。而当量大于20质量％时，难以将干燥剂均匀分散在密封粘合剂中，这不是优选的。
在本发明中，使用例如分散器按预定的量涂覆含有干燥剂的密封粘合剂。此后，覆盖第二基板，然后固化，从而获得功能装置。
对于具有主发光波长λ(例如，550nm，下同)的光，发光层2的介质(密封层7)的折射率n1约为1.5，空气的折射率n2约为1.0，且发光部分4的折射率n3约为1.8。
此处，在本发明中，考虑由于发光部分4的折射率n3和中间层5的折射率n4之间的差异而在发光层2的第二表面3B上发生的全反射，且它们的折射率不限于上述值。
特别地，主发光波长指峰值波长。
发光层2的形成方法没有特别限制且可以根据目的适当选择。例如，发光层可通过真空成膜方法(例如，汽相沉积)依次形成发光部分4和密封层7而形成。
<中间层>
中间层5的折射率n4是0.9n3(最小值)到1.1n3(最大值)，其中n3表示发光部分4相对于具有主发光波长的光的折射率。
当中间层5的折射率n4是0.9n3到1.1n3时，发光部分4具有和中间层5几乎相同的折射率。因此，发光部分4和中间层5在光学上基本按一个层起作用，避免发光层的第二表面3B(即，发光部分4和中间层5之间的界面)上的全反射。结果，向发光层2的第二表面行进的光可以进入精细凹凸图案6。
优选地，中间层5的折射率n4是0.95n3(最小值)到1.05n3(最大值)。
用于中间层5的材料没有特别限制且可以根据目的适当选择。其实例包括那些光吸收峰值波长的(例如，染料)。当使用这样的材料时，可以使用波长比它们的光吸收峰值波长更长的光。此外，中间层通过例如将高折射率微粒(例如，TiO2和ZrO2)分散于树脂(例如，丙烯酸树脂、聚碳酸酯树酯和TAC树脂)中而形成。
中间层5的厚度没有特别限制且可根据目的适当选择。从所需的成膜的角度来看其优选为0.1μm到500μm。此外，最小厚度更优选为0.5μm或以上，特别优选为2μm或以上。最大厚度更优选为100μm或以下，特别优选为50μm或以下。
从材料稳定性的角度来看，相对于具有主发光波长的光，中间层5的具体折射率n4的最小值优选为1.55或以上，更优选为1.65或以上，特别优选为1.7或以上；且其最大值优选为3.0或以下，更优选为2.6或以下，特别优选为2或以下。
中间层5的形成方法没有特别限制且可根据目的适当选择。其实例包括旋涂、喷墨涂布和缝隙涂布。
其中，从获得均匀涂层的角度来看优选旋涂。
<精细凹凸图案>
为了光提取，精细凹凸图案6反射通过中间层5传向发光层2的第一层3A的光。
精细凹凸图案6的形状没有特别限制，只要其横截面形状具有相对于发光层2凸出和凹进的部分，且可以是例如锯齿状形状、波纹状形状和正方形形状。
精细凹凸图案6的间距没有特别限制且可根据目的适当选择。从增大光通量的角度来看，最小间距优选为0.01λ或以上，更优选为0.05λ或以上，进一步优选为0.1λ或以上，特别优选为0.2λ或以上；且最大间距优选为100λ或以下，更优选为50λ或以下，进一步优选为20λ或以下，特别优选为10λ或以下。此处，λ表示从发光层2发射的光的主发光波长。
从形成稳定图案的角度来看，精细凹凸图案6的具体间距的最小值优选为50nm或以上，更优选为100nm或以上，进一步优选为200nm或以上，特别优选为300nm或以上；且其最大值优选为10μm或以下，更优选为6μm或以下，进一步优选为3μm或以下，特别优选为1μm或以下。
精细凹凸图案6的形成方法没有特别限制且可根据目的适当选择。
例如，涂覆吸光光刻胶(加热模式光刻胶)，并通过加热模式光刻处理如此涂覆的光刻胶。
或者，涂覆吸收光线的光刻胶并通过加热模式光刻处理以制备图案(不必由金属制成)。且，图案用于通过印刷或模塑的形状传递。
当按上述方式形成时，精细凹凸图案可具有含有高频组分的复杂形状，因此改进光可控性。
<<反射层>>
反射层(未显示)可以形成于精细凹凸图案6的至少一个表面上。特别地，精细凹凸图案6本身可由反光材料制成。
用于反射层的材料没有特别限制且可根据目的适当选择。从获得高反射率的角度来看优选Al、Ag等。
反射层的厚度没有特别限制且可根据目的适当选择。优选为10nm到10,000nm。
就高反射率而言，厚度为10nm或以上的反射层是有利的。就成膜而言，厚度为10,000nm或以下的反射层是有利的。
反射层的形成方法没有特别限制且可根据目的适当选择。其实例包括各种溅射法、汽相沉积法和离子电镀法。
其中，从获得高反射率的角度来看优选直流溅射。
参考图1，下面描述具有上述结构的发光装置1的操作(关于临界角θc等参见图4)。
(1-1)发光部分和密封层之间的界面
从发光部分4射向发光层2的第一表面3A且其入射角θy1小于临界角θc1的光束10a经过发光部分4和密封层7之间的界面进入密封层7。
同时，入射角是临界角θc或大于临界角θc的角θx1的光束10d在发光部分4和密封层7之间的界面上朝向发光层2的第二表面3B全反射。
(1-2)发光层和空气之间的界面(发光层的第一表面)
从发光部分4发射并进入密封层7且在发光层2的第一表面3A的入射角θy2小于临界角θc2的光束10a经过发光层2的第一表面3A向外射出。
同时，入射角是临界角θc或大于临界角θc的角θx2的光束10d在发光层2的第一表面上朝向发光层2的第二表面3B全反射。
(2-1)发光层和中间层之间的界面(发光层的第二表面)
传向发光层2的第二表面3B的光束10b、10c和10d不在发光层的第二表面3B(即，发光部分4和中间层5之间的界面)上全反射且进入精细凹凸图案6。这是因为发光部分4的折射率n3和中间层5的折射率n4几乎相同，因此发光部分4和中间层5在光学上基本按一个层起作用。
(2-2)中间层和精细凹凸图案之间的界面
传向精细凹凸图案6的光束10c、10b和10d在精细凹凸图案6上反射并朝向发光层2的第二表面3B，且经过中间层5、发光部分4和密封层7从发光层2的第一表面3A向外射出，和光束10a的情况相似。
如上所述，由于从发光层2射出的所有光束10a到10d从发光层2的第一表面3A向外射出，本发明的发光装置1改进了光提取效率。
<其它元件>
其它元件没有特别限制且可根据目的适当选择。其实例包括基板和保护层。
<<基板>>
基板可根据目的适当选择，没有特别限制，优选那些不对从有机化合物层发射的光进行散射或衰减的基板。用于基板的材料的实例包括无机材料比如氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和玻璃；和有机材料比如聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚芳酯、聚酰亚胺、聚环烯、降冰片烯树脂和聚(三氟氯乙烯)。
例如，当基板由玻璃制成时，为了减少从它洗提的离子，玻璃优选为无碱玻璃。此外，当把钠钙玻璃用于基板材料时，优选在基板上设置二氧化硅等的阻挡涂层。优选使用有机材料，因为它们的耐热性、尺寸稳定性、耐溶剂性、电绝缘性和加工性优良。
基板的形状、结构、尺寸等没有特别限制且可根据例如形成的发光装置的应用/目的适当选择。通常，其形状优选为片状。基板可具有单层或多层结构，且可以是单一元件或者两个或更多个元件的组合。
基板可以是无色或有色透明的。优选为无色透明，因为这样的无色透明不散射或衰减从有机发光层发射的光。
基板可在其前表面或背表面上具有防透水层(阻气层)。
防透水层(阻气层)优选由无机化合物比如氮化硅和氧化硅制成，且可以通过例如高频溅射形成。
当使用热塑基板时，可另外按需提供硬涂层、底涂层和其它层。
<<保护层>>
本发明的发光装置可用保护层进行整体保护。
保护层中含有的材料可以是任何材料，只要它们具有防止促进装置劣化的水、氧气透过的功能。
其具体实例包括金属比如In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti和Ni；金属氧化物比如MgO、SiO、SiO2、Al2O3、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O3、Y2O3和TiO2；金属氮化物比如SiNx和SiNxOy；金属氟化物比如MgF2、LiF、AlF3和CaF2；聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚脲、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚氟二氯乙烯、三氟氯乙烯和氟二氯乙烯的共聚物、通过含有四氟乙烯和至少一种共聚单体的单体混合物的共聚生产的共聚物、共聚物主链中含有环结构的含氟共聚物、各自具有1％或以上的吸水率的吸水材料、和各自具有0.1％或以下的吸水率的防透水物质。
保护层的形成方法没有特别限制。其实例包括真空沉积法、溅射法、反应溅射法、MBE(分子束外延)法、簇离子束法、离子电镀法、等离子体聚合法(高频激发离子电镀法)、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、气源CVD法、涂布法、印刷法和转移法(transfer method)。
(显示器等)
本发明的显示器没有特别限制，只要它具有多个发光部分，且可根据目的适当选择。
图2示例性地显示具有多个发光部分14的本发明的发光装置11、和含有所述发光装置的显示器50。该显示器含有发光装置11，发光装置11按此顺序包括含有发光部分14的发光层12、中间层15、和精细凹凸图案16。精细凹凸图案16反射从发光层12发射的光且其横截面形状具有相对于发光层凸出和凹进的部分。发光装置11可用作显示器50。
特别地，附图标记21和22分别表示保护层和基板。
对于全色型显示器的形成方法，已知例如“Monthly Display”，2000年9月，33到37页描述的通过在基板上设置发射和三基色(蓝色(B)、绿色(G)和红色(R))相对应的光的有机EL装置的三色光发射法；通过滤色器将从用于发射白色的有机EL装置发射的白色光分成三基色的白色法；和通过荧光染料层将从用于发射蓝光的有机EL装置发射的蓝光转化成红色(R)和绿色(G)的色彩转化法。
此外，通过组合多个通过上述方法获得的发射不同颜色的光的有机EL装置，可获得发射所需颜色的光的平面型光源。例如，有通过组合蓝色和黄色发光装置获得的白光发射源、和通过组合蓝色、绿色和红色发光装置获得的白光发射源为示例。
一个示例性的发光部分是有机EL装置，下面将对它详细说明。然而，发光装置不局限于有机EL装置且可以是例如无机EL装置、LED和光电二极管。
<有机EL层>
有机EL层包括基板、阴极、阳极和包括有机发光层的有机化合物层，其中阴极和阳极放置在基板上，且有机发光层夹在阴极和阳极之间。就发光装置的功能而言，阳极和阴极的至少一个优选为透明的。
关于有机化合物层的层合图案，优选地，从阳极侧按此顺序层合空穴传输层、有机发光层和电子传输层。此外，在空穴传输层和阴极之间设置空穴注入层，和/或在有机发光层和电子传输层之间设置可传输电子的中间层。此外，可在有机发光层和空穴传输层之间设置可传输空穴的中间层。类似地，可在阴极和电子传输层之间设置电子注入层。
特别地，各个层可由多个二级层组成。
有机发光层和发光层相应。此外，阳极、阴极、和有机化合物层中的透明层(即，具有光学透明性的层)和透光层相对应。
有机化合物层的各个组成层可以根据干成膜法(例如，汽相沉积法和溅射法)、转移法、印刷法、喷墨法、和喷射法中的任意方法而合适地形成。
<<阳极>>
总的来说，阳极可以是任何材料，只要它具有充当向有机化合物层提供空穴的电极的功能。其形状、结构、尺寸等没有特别限制且可根据发光装置的应用/目的适当地由已知电极材料选择。如上所述，阳极通常作为透明阳极提供。
阳极材料的优选实例包括金属、合金、金属氧化物、导电化合物和它们的混合物。具体实例包括导电金属氧化物比如掺有例如锑和氟的氧化锡(ATO和FTO)；氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)；金属比如金、银、铬和镍；这些金属和导电金属氧化物的混合物或层合物；无机导电材料比如碘化铜和硫化铜；有机导电材料比如聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯；和这些材料和ITO的层合物。其中，优选导电金属氧化物。特别地，从生产率、高电导率、透明度等的角度来看优选ITO。
考虑到阳极材料的适应性，阳极可通过适当地选自湿法比如印刷法和涂布法、物理法比如真空沉积法、溅射法和离子电镀法、和化学法比如CVD和等离子体CVD法的方法形成于基板上。例如，当ITO用作阳极材料时，阳极可根据直流或高频溅射法、真空沉积法、或离子电镀法形成。
在有机EL层中，形成阳极的位置没有特别限制且可根据发光装置的应用/目的适当确定。优选地，阳极在基板上形成。在此情况下，阳极可以整体或部分地形成于基板的一个表面上。
用于形成阳极的图案化可以通过化学刻蚀法比如光刻法、物理刻蚀法比如通过激光刻蚀、使用掩模的真空沉积或溅射法、掀起(lift-off)法、或印刷法而进行。
阳极的厚度可根据阳极材料适当选择，且因此不能明确确定。通常约为10nm到约50μm，优选50nm到20μm。
阳极的电阻优选为103Ω/平方或以下，更优选为102Ω/平方或以下。当阳极透明时，它可以无色或有色。为了从透明阳极侧提取发光，阳极的透光率优选为60％或更高，更优选为70％或更高。
关于透明阳极，在由Yutaka Sawada编辑，由C.M.C.在1999出版的“TOUMEI DOUDEN-MAKU NO SHINTENKAI(Novel Developments in Transparent Electrode Films)”中有详细描述，其内容可用于本发明。当使用具有低耐热性的塑造基板时，优选在150℃或更低的低温下将ITO或IZO用于形成透明阳极。
<<阴极>>
总的来说，阴极可以是任何材料，只要它具有充当将电子注入有机化合物层的电极的功能。其形状、结构、尺寸等没有特别限制且可根据发光装置的应用/目的适当地从已知电极材料中选择。
阴极材料的实例包括金属、合金、金属氧化物、导电化合物和它们的混合物。其具体实例包括碱金属(例如，Li、Na、K和Cs)、碱土金属(例如Mg和Ca)、金、银、铅、铝、钠-钾合金、锂-铝合金、镁-银合金和稀土金属(例如，铟和镱)。这些可单独使用，但从满足稳定性和电子注入性的角度来看优选将它们中的两种或更多种组合使用。
其中，作为形成阴极的材料，就优良的电子注入性而言优选碱金属或碱土金属，且就优良的储存稳定性而言优选含铝材料作为主要组分。
术语“含铝材料作为主要组分”指的是仅由铝组成的材料；含有铝和0.01质量％到10质量％的碱金属或碱土金属的合金；或它们的混合物(例如，锂-铝合金和镁-铝合金)。
阴极材料在JP-A No.02-15595和05-121172中有详细描述。在这些文献中描述的材料可用于本发明。
形成阴极的方法没有特别限制，且阴极可通过已知方法形成。例如，考虑阴极材料的适应性，阴极可通过适当地选自湿法比如印刷法和涂布法、物理法比如真空沉积法、溅射法和离子电镀法、和化学法比如CVD和等离子体CVD法中的方法形成。例如，当选择一种或多种金属作为阴极材料时，可通过溅射法同时或依次涂覆它们中的一种或多种。
用于形成阴极的图案化可以通过化学刻蚀法比如光刻法、物理刻蚀法比如通过激光刻蚀、使用掩模的真空沉积或溅射法、掀起(lift-off)法、或印刷法而进行。
在有机EL层中，形成阴极的位置没有特别限制，且阴极可整体或部分地形成于有机化合物层上。
此外，可将厚度为0.1nm到5nm且由例如碱金属或碱土金属的氟化物和氧化物制成的电介质层夹在阴极和有机化合物层之间。可将电介质层认为是一种电子注入层。电介质层可通过例如真空沉积法、溅射法和离子电镀法形成。
阴极的厚度可根据阴极材料适当选择，且因此不能明确确定。通常约为10nm到约5μm，优选50nm到1μm。
此外，阴极可以透明或不透明。透明阴极可形成如下。具体地，由阴极材料形成1nm到10nm厚的薄膜，并将透明导电材料(例如，ITO和IZO)层合在由此形成的膜上。
<<有机化合物层>>
本发明的有机EL装置包括至少一个有机化合物层，其包括有机发光层。除有机发光层外的其它有机化合物层的实例包括空穴传输层、电子传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、空穴注入层和电子注入层。
在有机EL装置中，构成有机化合物层的各个层可通过干成膜法比如汽相沉积法和溅射法、湿成膜法、转移法、印刷法、和喷墨法中的任意方法而合适地形成。
<<<有机发光层>>>
有机发光层是具有接受来自阳极、空穴注入层、或空穴传输层的空穴，并接受来自阴极、电子注入层、或电子传输层的电子，且在施加电场时提供为了光发射而用于空穴和电子重新组合的区域的功能的层。
本发明中的发光层可以仅由发光材料组成，或可以是由发光掺杂剂和基质材料的混合物形成的层。所述发光掺杂剂可以是发荧光或磷光的材料，并可含有两个或更多个种类。所述基质材料优选为电荷传输材料。基质材料可含有一种或多种，且例如是空穴传输基质材料和电子传输基质材料的混合物。此外，有机发光层中可含有既不发光也不传输任何电荷的材料。
有机发光层可以是单层或两层或更多层。当它是两层或更多层时，所述各层可发不同颜色的光。
上述发光掺杂剂可以是例如发磷光的材料(发磷光的掺杂剂)和发荧光的材料(发荧光的掺杂剂)。
为了改进颜色纯度和/或扩大由此发射的光的波长范围，有机发光层可含有两种或更多种不同的发光掺杂剂。从驱动持久性的角度来看，发光掺杂剂优选为那些相对于上述基质化合物满足下列关系的掺杂剂：即，1.2eV＞电离电势差(ΔIp)＞0.2eV和/或1.2eV＞电子亲合势差(ΔEa)＞0.2eV。
发荧光的材料没有特别限制且可根据目的适当选择。其实例包括含有过渡金属原子或镧系元素原子的络合物。
过渡金属原子没有特别限制且可根据目的选择。优选钌、铑、钯、钨、铼、锇、铱、金、银、铜和铂。更优选铼、铱和铂。特别优选铱和铂。
镧系元素原子没有特别限制且可根据目的适当选择。其实例包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥，优选钕、铕和钆。
络合物中的配位体的实例包括在例如由Pergamon Press Company在1987年出版的作者为G.Wilkinson等人的“Comprehensive Coordination Chemistry”；由Springer-Verlag Company在1987年出版的作者为H.Yersin的“Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds”；和由Shokabo Publishing Co.，Ltd.在1982年出版的作者为Akio Yamamoto的“YUHKI KINZOKU KAGAKU-KISO TO OUYOU-(Metalorganic Chemistry-Fundamental and Application-)”中描述的那些配位体。
配位体的优选实例包括卤素配位体(优选为，氯配位体)、芳香族碳环配位体(优选为5到30个碳原子，更优选为6到30个碳原子，进一步优选为6到20个碳原子，特别优选为6到12个碳原子，比如环戊二烯基阴离子、苯阴离子和萘基阴离子)；含氮的杂环配位体(优选为5到30个原子，更优选为6到30个碳原子，进一步优选为6到20个碳原子，特别优选为6到12个碳原子，比如苯基吡啶、苯并喹啉、羟基喹啉、二吡啶基和菲罗啉(phenanthrorine))、二酮配位体(例如，乙酰基丙酮)、羧酸配位体(优选为2到30个碳原子，更优选为2到20个碳原子，进一步优选为2到16个碳原子，比如乙酸配位体)、醇化物配位体(优选为1到30个碳原子，更优选为1到20个碳原子，进一步优选为6到20个碳原子，比如苯酚盐配位体)、甲硅烷基氧基配位体(优选为3到40个碳原子，更优选为3到30个碳原子，进一步优选为3到20个碳原子，比如三甲基甲硅烷基氧基配位体、二甲基叔丁基甲硅烷基氧基配位体和三苯基甲硅烷基氧基配位体)、一氧化碳配位体、异腈配位体、氰基配位体、磷配位体(优选为3到40个碳原子，更优选为3到30个碳原子，进一步优选为3到20个碳原子，特别优选为6到20个碳原子，比如三苯基膦配位体)、硫醇盐配位体(优选为1到30个碳原子，更优选为1到20个碳原子，进一步优选为6到20个碳原子，比如苯基硫醇盐配位体)和氧化膦配位体(优选为3到30个碳原子，更优选为8到30个碳原子，特别优选为18到30个碳原子，比如三苯基氧化膦配位体)，更优选含氮杂环配位体。
上述络合物可以是化合物中含有一个过渡金属原子的络合物或含有两个或更多个过渡金属原子的所谓的多核络合物。在后者的情况下，络合物可同时含有不同的金属原子。
其中，发光掺杂剂的具体实例包括专利文献比如US6303238B1、US6097147、WO00/57676、WO00/70655、WO01/08230、WO01/39234A2、WO01/41512A1、WO02/02714A2、WO02/15645A1、WO02/44189A1、WO05/19373A2、JP-A No.2001-247859、2002-302671、2002-117978、2003-133074、2002-235076、2003-123982和2002-170684、EP1211257、JP-ANo.2002-226495、2002-234894、2001-247859、2001-298470、2002-173674、2002-203678、2002-203679、2004-357791、2006-256999、2007-19462、2007-84635和2007-96259中描述的磷光发光化合物。其中，优选Ir络合物、Pt络合物、Cu络合物、Re络合物、W络合物、Rh络合物、Ru络合物、Pd络合物、Os络合物、Eu络合物、Tb络合物、Gd络合物、Dy络合物和Ce络合物，更优选Ir络合物、Pt络合物和Re络合物。其中，进一步优选各自含有金属-碳键、金属-氮键、金属-氧键和金属-硫键中的至少一种配位方式的Ir络合物、Pt络合物、和Re络合物。此外，从例如发光效率、驱动持久性和颜色纯度的角度来看，特别优选各自含有三齿或更高的多齿配位体的Ir络合物、Pt络合物、和Re络合物。例如，可以使用三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)。
荧光发光掺杂剂没有特别限制且可根据目的适当选择。其实例包括苯并噁唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯乙烯基苯、聚苯、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、萘酰亚胺、香豆素、吡喃、紫环酮(perinone)、噁二唑、醛连氮、吡咯烷(pyralidine)、环戊二烯、双-苯乙烯基蒽、喹吖啶酮、吡咯并吡啶、噻二唑吡啶、环戊二烯、苯乙烯胺、芳香族二亚甲基化合物、缩合的多芳香化合物(例如，蒽、菲咯啉、芘(pyrene)、苝(perylene)、红荧烯和并五苯)、各种金属络合物(例如，8-羟基喹啉的金属络合物、吡咯甲川(pyromethene)络合物和稀土络合物)、聚合物(例如，聚噻吩、聚苯和聚苯乙炔)、有机硅烷及其衍生物。
发光掺杂剂的具体实例包括下列化合物，不应认为本发明限制于此。
Figure BPA00001331554600171
Figure BPA00001331554600191
Figure BPA00001331554600201
Figure BPA00001331554600221
发光掺杂剂在发光层中的含量为相对于通常形成发光层的化合物总量的0.1质量％到50质量％。从驱动持久性和外部发光效率的角度来看，优选的含量为1质量％到50质量％，更优选为2质量％到40质量％。
尽管发光层的厚度没有特别限制，总的来说，优选为2nm到500nm。从外部发光效率的角度来看，更优选为3nm到200nm，特别优选为5nm到100nm。
基质材料可以是空穴传输性优良的空穴传输基质材料(可称为“空穴传输基质”)或电子传输性优良的电子传输基质化合物(可称为“电子传输基质”)。
有机发光层含有的空穴传输基质材料的实例包括吡咯、吲哚、咔唑、氮杂吲哚、氮杂咔唑、三唑、噁唑、噁二唑、吡唑、咪唑、噻吩、聚芳基烷烃、吡唑啉、吡唑啉酮、苯二胺、芳基胺、氨基取代的查耳酮、苯乙烯基蒽、芴酮、腙、二苯乙烯、硅氮烷、芳香族叔胺化合物、苯乙烯胺化合物、芳香族二亚甲基化合物、卟啉化合物、聚硅烷化合物、聚(N-乙烯基咔唑)、苯胺共聚物、导电高分子量低聚物(例如，噻吩低聚物和聚噻吩)、有机硅烷、碳膜及其衍生物。例如，可以使用1，3-二(咔唑-9-基)苯(mCP)。
其中，优选吲哚衍生物、咔唑衍生物、芳香族叔胺化合物和噻吩衍生物。此外，更优选各自在分子中含有咔唑基的化合物。此外，特别优选各自含有叔丁基取代的咔唑基的化合物。
从改进持久性和减小驱动电压的角度来看，用于有机发光层的电子传递基质的电子亲合势Ea优选为2.5eV到3.5eV，更优选为2.6eV到3.4eV，特别优选为2.8eV到3.3eV。此外，从改进持久性和减小驱动电压的角度来看，它的电离电势Ip优选为5.7eV到7.5eV，更优选为5.8eV到7.0eV，特别优选为5.9eV到6.5eV。
电子传输基质的实例包括吡啶、嘧啶、三嗪、咪唑、吡唑、三唑、噁唑、噁二唑、芴酮、蒽醌二甲烷、蒽酮、二苯基醌、噻喃二氧化物、碳二亚胺、亚芴基甲烷、二苯乙烯基吡啶(distyrylpyradine)、氟取代的芳香族化合物、杂环四羧酸酐(例如，萘和苝)、酞菁、其衍生物(可以和另一个环形成稠环)和多种金属络合物比如8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、金属酞菁、和具有苯并噁唑或苯并噻唑作为配位体的金属络合物。
优选的电子传输基质是金属络合物、唑衍生物(例如，苯并咪唑衍生物和咪唑吡啶衍生物)和吖嗪衍生物(例如，吡啶衍生物、嘧啶衍生物和三嗪衍生物)。其中，就持久性而言优选金属络合物。作为金属络合物(A)，优选那些含有具有至少一个氮原子、氧原子、或硫原子且和金属配位的配位体的络合物。
金属络合物中含有的金属离子没有特别限制且可根据目的适当选择。优选铍离子、镁离子、铝离子、镓离子、锌离子、铟离子、锡离子、铂离子或钯离子；更优选铍离子、铝离子、镓离子、锌离子、铂离子或钯离子；特别优选铝离子、锌离子或钯离子。
尽管金属络合物中可以含有多种已知配位体，其实例包括例如由Springer-Verlag Company在1987年出版的作者为H.Yersin的“Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds”；和由Shokabo Publishing Co.，Ltd.在1982年出版的作者为Akio Yamamoto的“YUHKI KINZOKU  KAGAKU-KISO TO OUYOU-(Metalorganic Chemistry-Fundamental andApplication-)”中描述的那些配位体。
配位体优选为含氮杂环配位体(优选具有1到30个碳原子，更优选为2到20个碳原子，特别优选为3到15个碳原子)。它可以是单齿配位体或二齿或更多齿配位体。优选二到六齿配位体，以及二到六齿配位体和单齿配位体的混合配位体。
配位体的实例包括吖嗪配位体(例如，吡啶配位体、二吡啶配位体和三吡啶配位体)；羟基苯基唑配位体(例如，羟基苯基苯并咪唑配位体、羟基苯基苯并噁唑配位体、羟基苯基咪唑配位体和羟基苯基咪唑吡啶配位体)；烷氧基配位体(那些具有优选为1到30个碳原子，更优选为1到20个碳原子，特别优选为1到10个碳原子的配位体，比如甲氧基、乙氧基、丁氧基和2-乙基己氧基)；和芳氧基配位体(那些具有优选为6到30个碳原子，更优选为6到20个碳原子，特别优选为6到12个碳原子的配位体，比如苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、2，4，6-三甲基苯氧基和4-联苯氧基)。
其他实例包括杂原子芳氧基配位体(那些具有优选为1到30个碳原子，更优选为1到20个碳原子，特别优选为1到12个碳原子的配位体，其实例包括吡啶氧基、吡唑氧基、嘧啶氧基和喹啉氧基)；烷硫基配位体(那些具有优选为1到30个碳原子，更优选为1到20个碳原子，特别优选为1到12个碳原子的配位体，其实例包括甲硫基和乙硫基)；芳硫基配位体(那些具有优选为6到30个碳原子，更优选为6到20个碳原子，特别优选为6到12个碳原子的配位体，其实例包括苯硫基)；杂原子芳硫基配位体(那些具有优选为1到30个碳原子，更优选为1到20个碳原子，特别优选为1到12个碳原子的配位体，其实例包括吡啶硫基、2-苯并咪唑硫基、2-苯并噁唑硫基和2-苯并噻唑硫基)；甲硅烷氧基配位体(那些具有优选为1到30个碳原子，更优选为3到25个碳原子，特别优选为6到20个碳原子的配位体，其实例包括三苯基甲硅烷氧基、三乙氧基甲硅烷氧基和三异丙基甲硅烷氧基)；芳香烃阴离子配位体(那些具有优选为6到30个碳原子，更优选为6到25个碳原子，特别优选为6到20个碳原子的配位体，其实例包括苯基阴离子、萘基阴离子和蒽基阴离子)；芳香族杂环阴离子配位体(那些具有优选为1到30个碳原子，更优选为2到25个碳原子，且特别优选为2到20个碳原子的配位体，其实例包括吡咯阴离子、吡唑阴离子、三唑阴离子、噁唑阴离子、苯并噁唑阴离子、噻唑阴离子、苯并噻唑阴离子、噻吩阴离子和苯并噻吩阴离子)；和假吲哚阴离子配位体。其中，优选含氮杂环配位体、芳氧基配位体、杂原子芳氧基、甲硅烷氧基配位体等，且更优选含氮杂环配位体、芳氧基配位体、甲硅烷氧基配位体、芳香烃阴离子配位体、芳香族杂环阴离子配位体等。
金属络合物电子传输基质的实例包括例如JP-A No.2002-235076、2004-214179、2004-221062、2004-221065、2004-221068和2004-327313中描述的化合物。
在发光层中，从颜色纯度、发光效率和驱动持久性的角度来看，优选地，基质材料的最低三重激发能(triplet excitation energy)(T1)高于磷光发光材料的T1。
尽管基质化合物的加入量没有特别限制，但就发光效率和驱动电压而言，它优选为相对于形成发光层的化合物总量的15质量％到95质量％。
<<空穴注入层和空穴传输层>>
空穴注入层和空穴传输层是具有接受来自阳极或来自阳极侧的空穴并将空穴传输至阴极侧的功能的层。加入空穴注入层或空穴传输层的材料可以是低分子量化合物或高分子量化合物。
具体地，这些层优选含有例如吡咯衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代的查耳酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、二苯乙烯衍生物、硅氮烷衍生物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯胺化合物、芳香族二亚甲基化合物、酞菁化合物、卟啉化合物、噻吩衍生物、有机硅烷衍生物和碳。
此外，可将接受电子的掺杂剂加入有机EL装置的空穴注入层或空穴传输层。接受电子的掺杂剂可以是例如无机或有机化合物，只要它具有接受电子的性质并氧化有机化合物的功能。
无机化合物的具体实例包括金属卤化物(例如，氯化铁、氯化铝、氯化镓、氯化铟和五氯化锑)和金属氧化物(例如，五氧化二钒和三氧化钼)。
作为有机化合物，可以优选使用那些具有比如硝基、卤素、氰基和三氟甲基的取代基的有机化合物；苯醌化合物；酸酐化合物；和富勒烯。
另外，可以优选使用例如JP-ANo.06-212153、11-111463、11-251067、2000-196140、2000-286054、2000-315580、2001-102175、2001-160493、2002-252085、2002-56985、2003-157981、2003-217862、2003-229278、2004-342614、2005-72012、2005-166637和2005-209643中描述的化合物。
其中，优选六氰基丁二烯、六氰基苯、四氰基乙烯、四氰基醌二甲烷、四氟四氰基醌二甲烷(F4-TCNQ)、对四氟苯醌、对四氯苯醌、对四溴苯醌、对苯醌、2，6-二氯苯醌、2，5-二氯苯醌、1，2，4，5-四氰基苯、1，4-二氰基四氟苯、2，3-二氯-5，6-二氰基对苯二醌、对二硝基苯、间二硝基苯、邻二硝基苯、1，4-萘醌、2，3-二氯萘醌、1，3-二硝基萘、1，5-二硝基萘、9，10-蒽醌、1，3，6，8-四硝基咔唑、2，4，7-三硝基-9-芴酮、2，3，5，6-四氰基吡啶和富勒烯C60。更优选六氰基丁二烯、六氰基苯、四氰基乙烯、四氰基醌二甲烷、四氟四氰基醌二甲烷、对四氟苯醌、对四氯苯醌、对四溴苯醌、2，6-二氯苯醌、2，5-二氯苯醌、2，3-二氯萘醌、1，2，4，5-四氰基苯、2，3-二氯-5，6-二氰基苯醌、4，4’，4”-三(2-萘基苯基氨基)三苯胺(2-TNATA)、N，N’-二萘基-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯基]-4，4’-二胺(α-NPD)和2，3，5，6-四氰基吡啶。特别优选四氟四氰基醌二甲烷。
这些接受电子的掺杂剂可以单独使用或组合使用。尽管接受电子的掺杂剂的用量取决于材料种类，但掺杂剂的用量优选为相对于空穴传输层材料的0.01质量％到50质量％，更优选为0.05质量％到20质量％，特别优选为0.1质量％到10质量％。
就减小驱动电压而言，空穴注入层和空穴传输层的厚度各自优选为500nm或以下。
空穴传输层的厚度优选为1nm到500nm，更优选为5nm到200nm，进一步优选为10nm到100nm。空穴注入层的厚度优选为0.1nm到200nm，更优选为0.5nm到100nm，进一步优选为1nm到100nm。
空穴注入层和空穴传输层各自可以具有由上述材料中的一种或多种制成的单层结构，或者由组成相同或不同的多个层制成的多层结构。
<<<电子注入层和电子传输层>>>
电子注入层和电子传输层是具有接受来自阴极或阴极侧的电子并将电子传输至阳极侧的功能的层。用于这些层的电子注入材料或电子传输材料可以是低分子量或高分子量化合物。
其具体实例包括吡啶衍生物、喹啉衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、酞嗪衍生物、菲罗啉(phenanthoroline)衍生物、三嗪衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、芴酮衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、碳二亚胺衍生物、亚芴基甲烷衍生物、二苯乙烯基吡啶(distyrylpyradine)衍生物、芳基四羧酸酐比如苝和萘、酞菁衍生物、金属络合物(例如，8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、金属酞菁、和含有苯并噁唑或苯并噻唑作为配位体的金属络合物)和有机硅烷衍生物(例如，噻咯(silole))。
本发明的有机EL装置中的电子注入层或电子传输层可含有供电子掺杂剂。引入电子注入层或电子传输层的供电子掺杂剂可以是任何材料，只要它具有供电子性质和还原有机化合物的性质。其优选实例包括碱金属(例如，Li)、碱土金属(例如，Mg)、包括稀土金属的过渡金属、和还原性有机化合物。在金属中，特别优选使用那些功函数为4.2eV或以下的金属。其实例包括Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Cs、La、Sm、Gd和Yb。此外，还原性有机化合物的实例包括含氮化合物、含硫化合物和含磷化合物。
另外，可以使用例如JP-ANo.06-212153、2000-196140、2003-68468、2003-229278和2004-342614中描述的材料。
这些供电子掺杂剂可以单独使用或组合使用。供电子掺杂剂的用量取决于材料种类，但它优选为相对于电子传输层的材料量的0.1质量％到99质量％，更优选为1.0质量％到80质量％，特别优选为2.0质量％到70质量％。
就减小驱动电压而言，电子注入层和电子传输层的厚度各自优选为500nm或以下。
电子传输层的厚度优选为1nm到500nm，更优选为5nm到200nm，特别优选为10nm到100nm。电子注入层的厚度优选为0.1nm到200nm，更优选为0.2nm到100nm，特别优选为0.5nm到50nm。
电子注入层和电子传输层各自可以具有由上述材料中的一种或多种制成的单层结构，或者由组成相同或不同的多个层制成的多层结构。
<<<空穴阻挡层>>>
空穴阻挡层是具有防止从阳极侧传输至发光层的空穴通向阴极侧的功能的层，并可设置为在阴极侧接近于发光层的有机化合物层。
形成空穴阻挡层的化合物的实例包括铝络合物(例如，双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚)铝(BAlq))、三唑衍生物和菲咯啉衍生物(例如，BCP)。
空穴阻挡层的厚度优选为1nm到500nm，更优选为5nm到200nm，特别优选为10nm到100nm。
空穴阻挡层可以具有由上述材料中的一种或多种制成的单层结构，或者由组成相同或不同的多个层制成的多层结构。
<<<电子阻挡层>>>
电子阻挡层是具有防止从阴极侧传输至发光层的电子通向阳极侧的功能的层，且在本发明中可设置为在阳极侧接近于发光层的有机化合物层。
形成电子阻挡层的化合物的实例包括那些列为空穴传输材料的化合物。
电子阻挡层的厚度优选为1nm到500nm，更优选为5nm到200nm，特别优选为10nm到100nm。
电子阻挡层可以具有由上述材料中的一种或多种制成的单层结构，或者由组成相同或不同的多个层制成的多层结构。
<<驱动>>
有机EL层可以在阳极和阴极之间施加直流电压(必要时含有交流分量)(通常为2伏特到15伏特)或直流电时发光。
对于有机EL层的驱动方法，在例如JP-ANo.02-148687、06-301355、05-29080、07-134558、08-234685和08-241047、日本专利No.2784615、和美国专利No.5,828,429和6,023,308中描述的那些方法是适用的。
在有机EL装置中，可以进一步通过各种已知方法改进光提取效率。可以通过例如处理基板的表面形状(例如，通过形成精细凹凸图案)、通过控制基板、ITO层和/或有机层的折射率、或者通过控制基板、ITO层和/或有机层的厚度而增大光提取效率以改进外部量子效率。
有机EL层可用于所谓的顶部发射结构，其中光从阳极侧提取。
为了进一步提高发光效率的目的，有机EL层可以具有在多个发光层之间设置电荷产生层的结构。
电荷产生层具有在施加电场期间产生电荷(空穴和电子)的功能以及将产生的电荷注入和电荷产生层相邻的层的功能。
电荷产生层由任何材料制成，只要它具有上述功能。此外，它可由单一化合物或多种化合物制成。
具体地，材料/化合物可以是导电材料、半导体材料(像掺杂的有机层)或绝缘材料。其具体实例包括在例如JP-A No.11-329748、2003-272860和2004-39617中公开的那些材料。
其更具体的实例包括透明导电材料比如ITO和氧化铟锌(IZO)；富勒烯比如C60；导电有机化合物比如噻吩低聚物；导电有机化合物比如金属酞菁、无金属酞菁、金属卟啉和无金属卟啉；金属材料比如Ca、Ag、Al、Mg-Ag合金、Al-Li合金和Mg-Li合金；空穴导电材料；导电材料；和它们的混合物。
空穴导电材料的实例包括掺有具有吸电子性的氧化剂(例如，F4-TCNQ、TCNQ和FeCl3)的空穴传输有机材料(例如，2-TNATA和NPD)、p型导电聚合物和p型半导体。导电材料的实例包括掺有功函数小于4.0eV的金属或金属化合物的电子传输有机材料、N型导电聚合物和N型半导体。N型半导体的实例包括N型Si、N型CdS和N型ZnS。p型半导体的实例包括p型Si、p型CdTe和p型CuO。
此外，电荷产生层可以使用绝缘材料比如V2O5。
电荷产生层可以具有单层结构或者是多个层的层合物。层合物的实例包括空穴或电子传导材料和导电材料(例如，透明导电材料和金属材料)的层合物；以及空穴和电子导电材料的层合物。
总的来说，优选地，电荷产生层的膜厚度或材料可以选为使得相对于可见光的透光率是50％或以上。膜厚度没有特别限制且可以根据目的适当确定。优选为0.5nm到200nm，更优选为1nm到100nm，进一步优选为3nm到50nm，特别优选为5nm到30nm。
电荷产生层的形成方法没有特别限制，也可使用上述有机化合物层的形成方法。
电荷产生层在两个或更多个发光层之间形成。此外，可在阳极和阴极侧将具有注入电荷功能的材料加入和电荷产生层相邻的层。为了增大在阳极侧将电子注入相邻层的性质，可以在电荷产生层面向阳极的表面上层合电子注入化合物比如BaO、SrO、Li2O、LiCl、LiF、MgF2、MgO和CaF2。
除了上述材料外，可以基于例如JP-A No.2003-45676和美国专利No.6337492、6107734和6872472的描述选择电荷产生层的材料。
有机EL层可以具有共振器结构。例如，在透明基板上堆叠由多个层合的具有不同反射率的膜组成的多层膜反射面、透明或半透明电极、发光层和金属电极。发光层中产生的光在所述多层膜反射面和金属电极(充当反射片)之间反复反射；即，共振。
在另一个优选的实施方案中，将透明或半透明电极和金属电极堆叠在透明基板上。在该结构中，发光层中产生的光在透明或半透明电极和金属电极(充当反射片)之间反复反射；即，共振。
为了形成共振结构，将基于两个反射片的有效折射率、以及反射片之间的各个层的折射率和厚度而确定的光程长度调节至为了获得所需共振波长的最佳值。在第一实施方案的情况下使用的计算式描述于JP-A No.09-180883。在第二实施方案的情况下的计算式描述于JP-A No.2004-127795。
实施例
下面通过实施例描述本发明，不应认为本发明仅限于此。
(实施例1)
实施例1的发光装置制造如下。
<精细凹凸图案的形成>
通过下面的过程形成精细凹凸图案，然后在其前表面上提供反射层。
<<精细凹凸部分>>
使用下面给出的化合物A在玻璃基板上形成薄膜；即，上化合物和下化合物的离子键合化合物(化合物A具有高折射率：n4＝1.73，相对于波长为550nm(主发光波长)的光)。
Figure BPA00001331554600311
化合物A
将化合物A制成的材料(35mg)溶于四氟丙醇(1mL)。将得到的溶液滴在以300rpm旋转的玻璃基板上。然后，将转速增至1,000rpm，由此形成200nm厚的薄膜。
用精细处理装置(Pulstec Industrial Co.，Ltd.的产品NEO1000)处理薄膜以形成间距为0.6λ的精细凹凸图案。
<<反射层>>
通过直流溅射，在精细凹凸图案上形成100nm厚的Ag薄膜作为反射层。
<中间层的形成>
将化合物A制成的材料(70mg)溶于四氟丙醇(1mL)。将得到的溶液滴在以300rpm旋转的形成了精细凹凸图案的玻璃基板上。然后，将转速增至1,000rpm，由此形成400nm厚的薄膜。
此处，使中间层形成为使得其相对于具有主发光波长的光的折射率n4和发光部分的折射率n3相同。
<有机EL层(发光部分)的形成>
使用电阻加热的真空沉积仪器形成有机EL装置。
在中间层上形成70nm厚的ITO(氧化铟锡)层作为阳极。
通过共蒸发4，4’，4”-三(2-萘基苯基氨基)三苯胺(缩写为“2-TNATA”，参见下列结构式)和四氟四氰基醌二甲烷(缩写为“F4-TCNQ”，参见下列结构式)使得F4-TCNQ的量是相对于2-TNATA为1.0质量％而在ITO层上形成160nm厚的空穴注入层。
Figure BPA00001331554600321
使用N，N’-二萘基-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯基]-4，4’-二胺(缩写为“α-NPD”，参见下列结构式)在空穴注入层上形成10nm厚的空穴传输层。
Figure BPA00001331554600322
通过共蒸发1，3-双(咔唑-9-基)苯(缩写为“mCP”，参见下列结构式)和绿色发光材料三(2-苯基吡啶)铱(缩写为“Ir(ppy)3”，参见下列结构式)使得绿色发光材料的量是相对于mCP为5质量％而在空穴传输层上形成30nm厚的有机发光层。
Figure BPA00001331554600323
随后，使用双-(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基苯酚)铝(缩写为“BAlq”，参见下列结构式)在有机发光层上形成40nm厚的电子传输层。
Figure BPA00001331554600331
此外，使用阴影掩模(shadow mask)进行图案化以形成1nm厚的LiF层、2nm厚的Al层和100nm厚的ITO层。
<密封层>
使用SiNx和SiOx的混合物在有机EL层上形成密封层。发现所述密封层的折射率为约1.8。
(实施例2)
重复实施例1的过程，除了将中间层形成为使得折射率n4等于0.96n3而不是n3，从而制造实施例2的发光装置。
(实施例3)
重复实施例1的过程，除了将中间层形成为使得折射率n4等于0.92n3而不是n3，从而制造实施例3的发光装置。
(实施例4)
重复实施例1的过程，除了将中间层形成为使得折射率n4等于0.9n3而不是n3，从而制造实施例4的发光装置。
(实施例5)
重复实施例1的过程，除了将中间层形成为使得折射率n4等于1.1n3而不是n3，从而制造实施例5的发光装置。
(实施例6)
重复实施例1的过程，除了将精细凹凸图案形成为使得间距是0.15λ而不是0.6λ，从而制造实施例6的发光装置。
(实施例7)
重复实施例1的过程，除了将精细凹凸图案形成为使得间距是105λ而不是0.6λ，从而制造实施例7的发光装置。
(比较例1)
重复实施例1的过程，除了将中间层形成为使得折射率n4等于0.85n3而不是n3，从而制造比较例1的发光装置。
(比较例2)
重复实施例1的过程，除了将中间层形成为使得折射率n4等于1.15n3而不是n3，从而制造比较例2的发光装置。
<测量方法>
<<折射率>>
用椭圆计法测量有机EL层(发光部分)、中间层或密封层的折射率。
<<精细凹凸图案的间距>>
用AFM(产品名称：OLS3500，是OLYMPUS CORPORATION的产品)测量精细凹凸图案的间距。
<<光通量>>
用多道光谱仪(Ocean Photonics，Inc.的产品)测量从制造的发光装置发射的光。
特别地，用多道光谱仪(Ocean Photonics，Inc.的产品)测量从EL层(发光部分)发射的光的主发光波长。
<光提取效率的评价>
评价所制造的各个发光装置的光提取效率如下。
基于Q2/Q1比评价光提取效率，其中Q1表示没有精细凹凸图案的发光装置的光通量(即，将该值认为是1)且Q2表示实施例1到7和比较例1和2制造的各个发光装置的光通量。结果示于表1。
表1
Figure BPA00001331554600351
工业实用性
本发明的发光装置可以合适地用于例如显示装置、显示器(发光型平板显示器(有机EL、无机EL、等离子体))、背光、电子照相、照明光源、摄录光源、曝光光源、阅读光源、标识器、内部附件、光通信、LED和荧光管。

Claims (11)

1.发光装置，其按顺序包括：
含有发光部分的发光层，
中间层，和
精细凹凸图案，
其中所述中间层设置于所述发光层的第二表面上，所述第二表面和所述发光层的第一表面相对，
其中所述精细凹凸图案具有相对于所述发光层凸出和凹进的部分的横截面形状，并且所述精细凹凸图案反射从所述发光层发射的光，和
其中所述中间层的至少一部分的折射率为0.9n到1.1n，其中n表示所述发光部分相对于具有主发光波长的光的折射率。
2.根据权利要求1的发光装置，其中所述精细凹凸图案的间距为0.01λ到100λ，其中λ表示从所述发光层发射的光的主发光波长。
3.根据权利要求1和2中任意一项的发光装置，其中所述发光层含有两个或更多个所述发光部分。
4.根据权利要求1到3中任意一项的发光装置，其中所述精细凹凸图案由加热模式光刻胶制成。
5.根据权利要求1到4中任意一项的发光装置，其中所述精细凹凸图案包括反射层。
6.根据权利要求5的发光装置，其中所述反射层的厚度为10nm到10,000nm。
7.根据权利要求1到6中任意一项的发光装置，其中所述中间层的折射率为1.55到3.0。
8.根据权利要求1到7中任意一项的发光装置，其中所述精细凹凸图案的间距为50nm到10μm。
9.根据权利要求1到8中任意一项的发光装置，其中所述发光层还包括用于密封所述发光部分的密封层，并且其中所述密封层的材料是丙烯酸树脂、环氧树脂、含氟树脂、有机硅树脂、橡胶树脂和酯树脂中的任意种类。
10.根据权利要求1到9中任意一项的发光装置的生产方法，包括：
形成含有发光部分的发光层，
在所述发光层的第二表面上形成中间层，所述第二表面和所述发光层的第一表面相对，和
在所述中间层上形成精细凹凸图案，所述精细凹凸图案具有相对于所述发光层凸出和凹进部分的横截面形状，并且所述精细凹凸图案反射从发光层发射的光，
其中所述精细凹凸图案通过加热模式光刻形成。
11.显示器，包括：
根据权利要求1到9中任意一项的发光装置。
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