CN102160460A - 发光装置、其制造方法和包含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，其顺次包括：含有发光部的发光层；干涉层；和微细凹凸图案，其中所述干涉层设置在与所述发光层的第一表面相对的所述发光层的第二表面上，并朝第一表面反射从所述发光层发出的光，和所述微细凹凸图案具有相对于所述发光层呈起伏的截面形状并反射从所述发光层发出的光。

Description

发光装置、其制造方法和包含该发光装置的显示器
技术领域
本发明涉及一种发光装置、其制造方法和包含该发光装置的显示器，更具体来说，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)等发光装置、其制造方法和包含该发光装置的显示器。
背景技术
例如，在图3所示的有机EL装置105中，从设置在反射层101上的EL发光层102发出的光束，在EL发光层102和密封层103之间或者在密封层103和外部104之间的界面上反射，从而造成光提取效率(light-extractionefficiency)降低。
这里，关于在光发生折射的界面上的光的反射率，当界面是平的时，反射率取决于光的入射角和共享该界面的介质之间的折射率差异。例如，当其间的折射率差异较大时，界面上的反射率变高。此外，当光从具有高折射率的介质以大于临界角的入射角传播到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传播到具有低折射率的物质时光全部被反射时光的最小入射角，并由下式表示：θc＝arcsin(n2/n1)，其中n1是指光传播所通过的物质的折射率；n2是光进入的物质的折射率；和n2＜n1。
图4是用来描述上述现象的说明图。在该图中，附图标记111和112分别指具有折射率n1的第一层和具有折射率n2的第二层。这里，当光相对于第一层和第二层之间的界面110的法线(标准线)以处于临界角θc的入射角传播时，光在界面110上全反射，因此不能从第二层112提取。此外，相对于标准线以大于临界角θc的入射角θx传播的光在界面110上也被全反射，因此不能从第二层112提取。
另一方面，相对于标准线以小于临界角θc的入射角θy传播的光穿过界面110，并从第二层112出射到第一层111。
其中当从高折射率介质出射到低折射率介质时光被全反射的发光装置的问题在于光提取效率很低。
有鉴于此，已经提出具有不同结构的发光装置，以试图改善光提取效率。
提出的一种发光装置是包含半透明反射层的有机发光装置，半透明反射层具有将从发光层发出的光部分地传播到透明基板和将光部分地向发光层反射的功能，其中光利用共振效应(空腔效应)朝发光面反射(参见专利文献1)。
然而，这种发光装置的问题在于，不能获得令人满意的光提取效率，因为从发光层朝半透明反射层以倾斜入射角发出的光不能朝发光面反射。
此外，提出的另一种发光装置在与发光面相对的背面具有凹凸图案状散射层，其中散射层将从发光层发出的光朝发光面反射/散射，从而进行光提取(参见非专利文献1和2)。提出的另一种发光装置是一种有机电致发光装置，包括阳极、阴极、配置在各电极之间的一个以上的含有发光层的有机层和衍射光栅或带板(zone plate)，其中衍射光栅或带板的配置位置可以防止装置界面上的全反射(参见专利文献2)。
然而，这些发光装置的问题在于，不能获得令人满意的光提取效率，因为由散射层/衍射光栅散射/衍射的一部分光在发生光折射的界面上相当大程度上被不利地全反射。
即使从发光层提取光，正面亮度也可能很低，因为难以朝向发光层的正面提取光。在这种情况下，从发光层发射的一部分光相对于正面方向以宽角度被扩散/发射。因此，各自含有具有多个发光部的发光层的发光装置涉及到发光部之间混色的问题。
如上所述，具有传统结构的发光装置其光提取效率不足，由此，需要开发光提取效率和正面亮度改善的发光装置。
引文目录
专利文献
PTL1：日本专利申请未审查公开(JP-A)No.08-213174
PTL2：日本专利No.2991183
非专利文献
NPL1：Norihiko Kamiura及其他4人，“Studies on OLED Light ExtractionEnhancement”，THE INSTITUTE OF ELECTRONICS，INFORMATION ANDCOMMUNICATION ENGINEERS，TECHNICAL REPORT OF IEICE编，EID2007-102，OME2007-84(2008-03)，pp.1～4
NPL2：Hiroshi Sano及其他12人，“An Organic Light-Emitting Diode withHighly Efficient Light Extraction Using Newly Developed Diffraction Layer，”SID08 DIGEST pp.515～517
发明内容
本发明的目的是提供一种光提取效率和正面亮度改善的发光装置；该发光装置的制造方法；和包含该发光装置的显示器。这些可以解决上述存在的问题。
本发明人对结构进行了广泛的研究，使用这种结构可以最大限度地提取光，同时利用空腔效应增大发光强度并通过微细凹凸图案利用光反射，结果完成了本发明。
解决上述问题的手段如下。
<1>.一种发光装置，其顺次包括：
含有发光部的发光层；
干涉层；和
微细凹凸图案，
其中所述干涉层设置在与所述发光层的第一表面相对的所述发光层的第二表面上，并朝第一表面反射从所述发光层发出的光，和
所述微细凹凸图案具有相对于所述发光层呈起伏的截面形状并反射从所述发光层发出的光。
<2>.如<1>所述的发光装置，还包括在所述干涉层和所述微细凹凸图案之间的中间层，其中所述中间层的至少一部分的折射率为0.9n～2.0n，其中n指所述发光部对于具有主发光波长并从所述发光层发出的光的折射率。
<3>.如<1>和<2>中任一项所述的发光装置，其中所述干涉层数量为2层以上，并且所述干涉层数量为2～100层。
<4>.如<1>～<3>中任一项所述的发光装置，其中所述微细凹凸图案的间距(pitch interval)为0.01λ～100λ，其中λ指从所述发光层发出的光的主发光波长。
<5>.如<1>～<4>中任一项所述的发光装置，其中所述发光层含有两个以上的发光部。
<6>.如<1>～<5>中任一项所述的发光装置，其中所述微细凹凸图案由热法抗蚀剂形成。
<7>.如<1>～<6>中任一项所述的发光装置，其中所述微细凹凸图案包括反射层。
<8>.如<1>～<7>中任一项所述的发光装置，其中所述干涉层的材料是TiO2、SiO2、SiN、Si3N4、Al2O3和其混合物中的任一种。
<9>.如<1>～<8>中任一项所述的发光装置，其中至少一层干涉层的光学厚度落入(2n3+1)λ/4±λ/8的范围内，其中λ和n3分别指从所述发光层发出的光的主发光波长和所述发光部对于具有主发光波长的光的折射率。
<10>.如<1>～<9>中任一项所述的发光装置，其中所述干涉层的厚度为1nm～10,000nm。
<11>.如<7>～<10>中任一项所述的发光装置，其中所述反射层设置在所述微细凹凸图案的至少一个表面上。
<12>.如<1>～<11>中任一项所述的发光装置，其中所述发光层还包括用于密封所述发光部的密封层，和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一种或几种。
<13>.如<1>～<12>中任一项所述的发光装置，其中所述发光部是有机EL装置。
<14>.一种制造如<1>～<13>中任一项所述的发光装置的方法，包括：
形成含有发光部的发光层，
在与所述发光层的第一表面相对的所述发光层的第二表面上形成干涉层，所述干涉层朝所述第一表面反射从所述发光层发出的光，和
在所述干涉层上形成微细凹凸图案，所述微细凹凸图案具有相对于所述发光层呈起伏的截面形状，所述微细凹凸图案反射从所述发光层发出的光，
其中通过热法光刻形成所述微细凹凸图案。
<15>.一种显示器，包括：
如<1>～<13>中任一项所述的发光装置。
本发明可以提供一种光提取效率和正面亮度改善的发光装置；该发光装置的制造方法；和包含该发光装置的显示器，它们可以解决上述存在的问题。
附图说明
图1是作为本发明的发光装置的有机EL装置的截面图。
图2是根据本发明另一个实施方案的发光装置及包含该发光装置的显示器的说明性截面图。
图3是常规发光装置的说明性截面图。
图4是用来描述第一层和第二层之间的界面上的临界角θc的示意图。
具体实施方式
接下来，详细说明本发明的发光装置，该发光装置的制造方法，和包含该发光装置的显示器。
(发光装置)
本发明的发光装置顺次包括含有发光部的发光层；干涉层；和微细凹凸图案。干涉层设置在与发光层的第一表面相对的发光层的第二表面上，并朝第一表面反射从发光层发出的光。微细凹凸图案反射从发光层发出的光并具有相对于发光层呈起伏的截面形状。
图1是本发明的发光装置结构的示意图。在该图中，干涉层5和微细凹凸图案7顺序设置在与第一表面3A(发光面)相对的发光层2的第二表面3B上。此外，中间层6配置在干涉层5和微细凹凸图案7之间。
<发光层>
发光层2包括发光部4。
用于发光部4的设备没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。发光部例如可以是有机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4用密封层8密封。
密封层8防止因接触空气而由氧气和水分造成发光部4性能劣化。
此外，发光层2可以含有吸水剂或不活泼液体。吸水剂没有特别限制，其具体例子包括氧化钡、氧化钠、氧化钾、氧化钙、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、五氧化二磷、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，不活泼液体没有特别限制，其具体例子包括石蜡、液体石蜡、含氟溶剂(如全氟烷烃、全氟胺和全氟醚)、含氯溶剂和硅油。
密封层8的材料没有特别限制，其例子包括丙烯酸树脂、环氧树脂、含氟树脂、有机硅树脂、橡胶树脂和酯树脂。其中，从防止水渗透的观点来看，环氧树脂是优选的。在环氧树脂中，热固性环氧树脂和光固化性环氧树脂是优选的。
密封层8的形成方法没有特别限制，其例子包括涂布树脂溶液的方法，压粘或热压粘合树脂片的方法，和在干燥条件下聚合的方法(例如，气相沉积和溅射)。
密封层8的厚度优选为1μm～1mm，更优选5μm～100μm，最优选10μm～50μm。当厚度小于1μm时，在基板安装时无机膜可能会损坏。而当厚度大于1mm时，发光层2变得不利地厚。
发光层2可以含有具有防止水分或氧气从其边缘渗透的功能的密封粘合剂。
密封粘合剂的材料可以是用在密封层8中的那些。其中，从防止水渗透的观点来看，环氧树脂是优选的。在环氧树脂中，光固化性环氧树脂和热固性环氧树脂是优选的。
此外，填料优选地加到上述材料中。
加到密封层8中的填料优选是无机材料，如SiO2、SiO(氧化硅)、SiON(氮氧化硅)和SiN(氮化硅)。填料的加入可以增大密封剂的粘度，从而提高制造适性和防潮性。
密封粘合剂也可以含有干燥剂。干燥剂优选是氧化钡、氧化钙或氧化锶。
干燥剂加到密封粘合剂中的量优选为0.01～20质量％，更优选0.05～15质量％。当其量小于0.01质量％时，干燥剂表现出降低的效果。而当其量大于20质量％时，难于在密封粘合剂中均匀分散干燥剂，这不是优选的。
在本发明中，使用例如分配器将含有干燥剂的密封粘合剂以预定量涂布。其后，叠置第二基板，然后固化，从而获得功能性装置。
对于具有主发光波长λ(例如，550nm，下面同样适用)的光，发光层2的介质(密封层8)的折射率n1为约1.5，空气的折射率n2为约1.0，发光部4的折射率n3为约1.8。
这里，在本发明中，考虑具有不同折射率的各层之间的全反射，并且它们的折射率不限于上述值。
应注意，主发光波长是指峰值波长。
发光层2的形成方法没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。例如，可以通过利用真空成膜法(例如，气相沉积)相继形成发光部4和密封层8来形成发光层。
<干涉层>
干涉层5沿相反方向(朝发光装置1的正面)反射光，这种光基本垂直于干涉层5并从发光层2的第二表面3B发出，并在通过例如光共振效应(空腔效应)放大后将光发出到外部。
此外，干涉层5使以倾斜角入射的光透过干涉层，并将这种光导向微细凹凸图案7。
干涉层5的材料没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括TiO2、SiO2、SiN、Si3N4、Al2O3和其混合物。这些化合物各自用于装置中的比例是理想的比例，并可以根据所选的成膜法变化。
其中，从形成致密层的观点来看，Al2O3和含有它的混合物是优选的。
尽管干涉层5可以是单层，但优选由多层构成。
当干涉层5由多层构成时，层的最小数量优选为2层以上，3层以上，5层以上，或10层以上。
此外，干涉层5的最大数量优选为100层以下，50层以下，或30层以下。
设置2层以上的干涉层5的优点在于，利用干涉效果可以增大光量。此外，当干涉层的数量为100层以下时，优点在于，允许容易成膜，并且可以防止由于例如界面间的散射使光利用效率降低。
关于干涉层5的光学厚度(optical thickness)，至少一层的光学厚度落入(2n3+1)λ/4±λ/8的范围内，其中λ和n3分别指主发光波长和发光部4对于具有主发光波长的光的折射率。优选地，2层以上干涉层具有满足上述关系的光学厚度。更优选地，3层以上干涉层具有满足上述关系的光学厚度。
当2层以上干涉层具有满足上述关系的光学厚度时，利用干涉效果可以有利地增大光量。
应注意，光学厚度被定义为各个干涉层5的实际厚度和其对于具有波长λ(主发光波长)的光的折射率n4之积。
干涉层5的实际厚度没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。从容易形成、对缺陷(例如，裂纹)的耐久性和防止内部波导使形成的图像模糊的观点来看，最小厚度优选为1nm以上，10nm以上，20nm以上，或30nm以上，最大厚度优选为10,000nm以下，1,000nm以下，500nm以下，或200nm以下。
干涉层5的形成方法没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括各种溅射法、气相沉积法、离子束法和CVD法。
其中，从形成致密层的观点来看，RF溅射是优选的。
<中间层>
中间层6代替空气填充凹凸图案之间的空间，从而防止界面上的反射并改善耐久性。应注意，中间层6可以具有单层或多层结构。
中间层6的材料没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括具有光吸收峰值波长的那些(例如，染料)。当使用这种材料时，可以使用波长大于材料的光吸收峰值波长的光。此外，中间层可以通过例如在树脂(例如，丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂和TAC树脂)中分散高折射率微粒(例如，TiO2和ZrO2)形成。
中间层6的厚度没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。从所需成膜性的观点来看，优选为0.1μm～500μm。此外，最小厚度更优选0.5μm以上，特别优选2μm以上。最大厚度更优选100μm以下，特别优选50μm以下。
中间层6的折射率n5没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。优选地，设定如下。
具体来说，在中间层6的至少一部分中，最小折射率优选为0.9n3以上，更优选0.95n3以上，特别优选1n3以上，最大折射率优选为2.0n3以下，更优选1.5n3以下，特别优选1.2n3以下，其中n3是指发光部4相对于具有主发光波长的光的折射率。
当最小折射率为0.9n3以上时，界面上的反射可以有利地降低。而当最大折射率为2.0n3以下时，可以选择吸收光更少的材料，这是有利的。
此外，从材料的稳定性的观点来看，中间层6的比折射率(specific refractiveindex)n5的最小值优选为1.55以上，更优选1.65以上，特别优选1.7以上；其最大值优选为3.0以下，更优选2.6以下，特别优选2以下。
中间层6的形成方法没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括旋涂、喷墨涂布和狭缝涂布。
其中，从获得均匀涂层的观点来看，旋涂是优选的。
<微细凹凸图案>
微细凹凸图案7朝发光层2的第一层3A反射经干涉层5传输的光，以进行光提取。
微细凹凸图案7的形状没有特别限制，只要其截面形状相对于发光层2具有起伏，可以是例如锯状、波纹管状和方形状。
微细凹凸图案7的间距没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。从增大光量的观点来看，最小间距优选为0.01λ以上，更优选0.05λ以上，再更优选0.1λ以上，特别优选0.2λ以上；最大间距优选为100λ以下，更优选50λ以下，再更优选20λ以下，特别优选10λ以下。这里，λ指主发光波长。
从稳定的图案形成的观点来看，微细凹凸图案7的比间距(specific pitchinterval)的最小值优选为50nm以上，更优选100nm以上，再更优选200nm以上，特别优选300nm以上；其最大值优选为10μm以下，更优选6μm以下，再更优选3μm以下，特别优选1μm以下。
微细凹凸图案7的形成方法没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。
例如，涂布吸光性抗蚀剂(热法抗蚀剂)，并通过热法光刻处理这样涂布的抗蚀剂。
可选择地，涂布吸光性抗蚀剂并通过热法光刻处理以制作图案(不必须由金属制成)。图案通过压印或模塑用于进行形状转移。
当以上述方式形成时，微细凹凸图案可以具有包含高频成分的复杂形状，因而光控制性改善。
<<反射层>>
反射层(图未示)可以形成在微细凹凸图案7的至少一个表面上。应注意，微细凹凸图案7本身可以由光反射性材料形成。
反射层的材料没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。从获得高反射率的观点来看，Ag、Al等是优选的。
反射层的厚度没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。优选10nm～10,000nm。此外，最小厚度更优选50nm以上，特别优选100nm以上。最大厚度更优选2,000nm以下，特别优选1,000nm以下。
从高反射率的观点来看，厚度10nm以上的反射层是有利的。从成膜性的观点来看，厚度10,000nm以下的反射层是有利的。
反射层的形成方法没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括各种溅射法、气相沉积法和离子镀法。
其中，从获得高反射率的观点来看，DC溅射是优选的。
参考图1，下面说明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)发光部和密封层之间的界面
从发光部4朝发光层2的第一表面3A发出的并且入射角为小于临界角θc1的θy1的光束10a和10d经过发光部4和密封层8之间的界面进入密封层8。
另一方面，入射角为临界角θc或大于临界角θc的角度θx1的光束10e在发光部4和密封层8之间的界面上朝发光层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4发出的进入密封层8并且入射角为小于在发光层2的第一表面3A的临界角θc2的θy2的光束10a经过发光层2的第一表面3A，发出到外部。
另一方面，入射角为临界角θc或大于临界角θc的θx2的光束10d在发光层2的第一表面3A上朝发光层2的第二表面3B全反射。
(2-1)发光层和干涉层之间的界面(发光层的第二表面)
在朝发光层2的第二表面3B传播的光束10b、10c、10d和10e中，基本垂直于干涉层5的光束10b在发光层2的第二表面3B上沿相反方向(朝发光装置1的正面)反射，并经过发光部4和密封层8之间的界面，然后与光束10a的情况相似，经过第一表面3A，发出到外部。
另一方面，以倾斜入射角朝干涉层5传播的光束10c、10d和10e经过干涉层5，朝微细凹凸图案7传播。
(2-2)中间层和微细凹凸图案之间的界面
朝微细凹凸图案7传播的光束10c、10d和10e在微细凹凸图案7上朝发光层2的第二表面3B反射，经过干涉层5，与光束10a和10e的情况相似，经过发光部4和密封层8，从发光层2的第一表面3A发出到外部。
如上所述，因为从发光层2发出的所有光束10a～10e均从发光层2的第一表面3A发出到外部，因此本发明的发光装置1的光提取效率改善。此外，光束10b在干涉层5上朝发光装置1的正面反射，因此，正面的亮度改善。此外，具有多个发光部4的发光装置在各发光部之间的色纯度改善。
<其他部件>
其他部件没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括基板和保护层。
<<基板>>
基板可以根据用途适宜地选择，没有特别限制，优选的是，基板是不散射或削弱从有机化合物层发出的光的基板。基板材料的具体例子包括无机材料，如氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和玻璃；有机材料，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、聚环烯烃、降冰片烯树脂和聚(氯三氟乙烯)。
例如，当基板由玻璃形成时，为减小离子从玻璃溶出，玻璃优选是无碱玻璃。此外，当使用钠钙玻璃作为基板材料时，氧化硅等阻挡层优选设置在基板上。优选使用有机材料，因为有机材料具有优异的耐热性、尺寸稳定性、耐溶剂性、电绝缘性和加工性。
基板的形状、结构和尺寸等没有特别限制，可以根据例如所形成的发光装置的用途和目的等适宜地选择。通常，基板的形状优选为板状。基板可以具有单层结构或多层结构，并可以仅由一个元件构成或者由两个以上的元件构成。
基板可以是无色透明的或有色透明的。基板优选是无色透明的，因为无色透明基板不会散射或衰减从有机发光层发出的光。
透湿防止层(气体阻挡层)可以设置在基板的正面或背面上。
透湿防止层(气体阻挡层)优选由诸如氮化硅和氧化硅等无机化合物形成，并可以通过例如高频溅射法形成。
当使用热塑性基板时，根据需要还可以设置硬涂层、下涂层和其他层。
<<保护层>>
本发明的发光装置可以被保护层整个保护。
保护层中所含的材料可以是任意材料，只要其具有防止加速装置劣化的水、氧气等渗透的功能。
其具体例子包括金属(例如，In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti和Ni)、金属氧化物(例如，MgO、SiO、SiO2、Al2O3、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O3、Y2O3和TiO2)、金属氮化物(例如，SiNx和SiNxOy)、金属氟化物(例如，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、聚氯三氟乙烯、聚二氯氟乙烯、氯三氟乙烯和二氯氟乙烯的共聚物、通过共聚合含有四氟乙烯和至少一种共聚单体的单体混合物获得的共聚物、在共聚物的主链上具有环状结构的含氟共聚物、吸水率为1％以上的吸水物质和吸水率为0.1％以下的防透湿物质。
形成保护层的方法没有特别限制。其例子包括真空沉积法、溅射法、反应性溅射法、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。
(显示器等)
本发明的显示器没有特别限制，只要其具有多个发光部，并可以根据用途适宜地选择。
图2示意性示出本发明的具有多个发光部14的发光装置11和含有该发光装置的显示器50。该显示器含有发光装置11，发光装置11顺次包括含有发光部14的发光层12；干涉层15；和微细凹凸图案。干涉层配置在发光层12的与第一表面13A相对的第二表面13B上，并朝第一表面13A反射从发光层12发出的光。微细凹凸图案17反射从发光层12发出的光，并具有相对于发光层起伏的截面形状。发光装置11可以用作显示器50。
此外，中间层16设置在发光装置11的干涉层15和微细凹凸图案17之间。
应注意，附图标记21和22分别指保护层和基板。
作为形成全彩色型显示器的方法，已知的有例如记载在“MonthlyDisplay”，2000年9月，pp.33～37中的一种三色光发射方法，其在基板上配置发出对应于三原色(蓝色(B)、绿色(G)和红色(R))的光的有机EL装置；白色法，其利用滤色器分离从白色发光用有机EL装置发出的白色光成为三原色；和色变换法，其利用荧光染料层将从蓝色发光用有机EL装置发出的蓝色光变换成红色(R)和绿色(G)光。
此外，通过组合利用上述方法获得的发出不同颜色光的多个有机EL装置，可以得到发出所需颜色光的平面型光源。例如，例示的有通过组合蓝色和黄色发光装置可以得到白色发光光源以及通过组合蓝色、绿色和红色发光装置可以得到白色发光光源。
一种例示发光部是有机EL装置，下面详细说明。然而，发光装置不限于有机EL装置，例如可以是无机EL装置、LED和光电二极管。
<有机EL层>
有机EL层包括基板、阴极、阳极和含有有机发光层的有机化合物层，其中阴极和阳极置于基板上，有机发光层夹在阴极和阳极之间。从发光装置的功能来看，阳极和阴极中的至少一个优选是透明的。
作为有机化合物层的层叠形式，优选地，从阳极侧依序层叠空穴输送层、有机发光层和电子输送层。此外，空穴注入层设置在空穴输送层和阴极之间，和/或电子输送性中间层设置在有机发光层和电子输送层之间。此外，空穴输送性中间层可以设置在有机发光层和空穴输送层之间。相似地，电子注入层可以设置在阴极和电子输送层之间。
应注意，每个层可以由多个次级层构成。
有机发光层相应于发光层。此外，阳极、阴极和有机化合物层的透明层(即，具有光学透明性的层)相应于光透过性层。
有机化合物层的各个构成层可以通过干式成膜法(例如，气相沉积法或溅射法)；转印法；印刷法；喷墨法；和喷射法中的任一种适宜地形成。
<<阳极>>
通常，阳极可以是任何材料，只要其具有用作将空穴供应到有机化合物层的电极的功能。阳极的形状、结构和尺寸等没有特别限制，可以根据发光装置的用途和目的适宜地选自已知的电极材料。如上所述，阳极通常设置为透明阳极。
阳极材料的优选例子是金属、合金、金属氧化物、导电性化合物和这些物质的混合物。阳极材料的具体例子包括导电性金属氧化物，如掺杂锑和氟的锡氧化物(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，如金、银、铬和镍；上述金属和导电性金属氧化物的混合物或叠层物；无机导电性物质，如碘化铜和硫化铜；有机导电性材料，如聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯；以及这些物质与ITO的叠层物。其中，导电性金属氧化物是优选的。特别地，从生产性、高导电性和透明性等的观点来看，ITO是优选的。
考虑材料用作阳极的适宜性，可以根据适宜地选自湿法(例如印刷法和涂布法)、物理法(例如真空沉积法、溅射法和离子镀法)、化学法(例如，CVD法和等离子体CVD法)的方法，在前述基板上形成阳极。例如，当ITO用作阳极的材料时，可以根据直流或高频溅射法、真空沉积法或离子镀法形成阳极。
在有机EL层中，阳极的形成位置没有特别限制，并且可以根据发光装置的用途和目的适当选择。优选的是，阳极形成在基板上。在这种情况下，阳极可以全部或部分地形成在基板一个表面上。
形成阳极时的图案化可以通过化学蚀刻法(如光刻法)、物理蚀刻法(如激光蚀刻)、使用掩模的真空沉积或溅射法、剥离法或印刷法来进行。
阳极的厚度可以根据用于阳极的材料适当选择，因此不能明确限定。阳极的厚度通常约10nm～50μm，优选50nm～20μm。
阳极的电阻值优选为103Ω/□以下，更优选102Ω/□以下。在阳极是透明的情况下，阳极可以是无色或有色的。为了从透明阳极侧提取发光，阳极的透光率优选是60％以上，更优选70％以上。
关于透明阳极，详细记载在“TOUMEI DOUDEN-MAKU NOSHINTENKAI(Novel Developments in Transparent Electrode Films)”，YutakaSawada编，C.M.C.出版，1999中，其中描述的内容可用于本发明。在使用具有低耐热性的塑料基板的情况下，优选通过在150℃以下的温度下使用ITO或IZO形成透明阳极。
<<阴极>>
通常，阴极可以是任何材料，只要其具有用作将电子注入有机化合物层的电极的功能。阴极的形状、结构和尺寸等没有特别限制，并且可以根据发光装置的用途和目的从已知电极材料中适当选择。
阴极材料的例子包括金属、合金、金属氧化物、导电性化合物和这些材料的混合物。其具体例子包括碱金属(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)。这些材料可以单独使用，但优选的是，从获得稳定性和电子注入性的观点来看，可以混合使用两种以上的材料。
其中，从优异的电子注入性的观点来看，构成阴极的材料优选是碱金属或碱土金属，并且从优异的保存稳定性的观点来看，主要成分是铝的材料是优选的。
术语“主要成分是铝的材料”是指仅由铝构成的材料、铝与0.01～10质量％的碱金属或碱土金属的合金、或者它们的混合物(例如，锂-铝合金和镁-铝合金)。
阴极的材料详细记载在JP-A No.02-15595和05-121172中。这些文献中记载的材料也适用于本发明。
形成阴极的方法没有特别限制，可以通过已知方法形成阴极。例如，考虑到与阴极的材料的相容性，可以根据适宜地选自湿法(例如印刷法和涂布法)、物理法(例如真空沉积法、溅射法和离子镀法)和化学法(例如，CVD法和等离子体CVD法)的方法形成阴极。例如，当一种或多种金属被选择作为阴极材料时，可以按照溅射法同时或相继地施加它们中的一种或多种。
形成阴极时的图案化可以通过化学蚀刻法(如光刻法)、物理蚀刻法(如激光蚀刻)、使用掩模的真空沉积或溅射法、剥离法或印刷法来进行。
在有机EL层中，阴极的形成位置没有特别限制，阴极可以全部或部分地形成在有机化合物层上。
此外，在阴极和有机化合物层之间可以插入厚度为0.1～5nm的例如由碱金属或碱土金属的氟化物和氧化物形成的介电层。介电层可以被认为是一种电子注入层。可以通过例如真空沉积法、溅射法、离子镀法等形成介电层。
阴极的厚度可以根据构成阴极的材料适当选择，因此不能明确限定。阴极的厚度通常约10nm～约5μm，优选50nm～1μm。
此外，阴极可以是透明或不透明的。透明阴极可以按下述形成。具体来说，从阴极材料形成厚度为1～10nm的薄膜，并在这样形成的薄膜上叠置透明导电性材料(例如，ITO和IZO)。
<<有机化合物层>>
本发明的有机EL装置包括含有有机发光层的至少一个有机化合物层。有机发光层之外的其他有机化合物层的例子包括空穴输送层、电子输送层、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层可以通过诸如气相沉积法和溅射法等干成膜法、湿成膜法、转印法、印刷法和喷墨法中的任一种适宜地形成。
<<<有机发光层>>>
有机发光层是具有以下功能的层：在施加电场时从阳极、空穴注入层或空穴输送层接收空穴，从阴极、电子注入层或电子输送层接收电子，并提供空穴和电子复合的位置，从而发光。
本发明中的发光层可以仅由发光材料构成，或可以由主体材料和发光掺杂剂的混合物构成。发光掺杂剂可以是荧光发光材料或磷光发光材料，并可以含有两种以上的材料。优选的是，主体材料是电荷输送材料。主体材料可以含有一种以上的材料，例如是电子输送主体材料和空穴输送主体材料的混合物。此外，有机发光层可以含有不输送任何电荷且不发光的材料。
有机发光层可以由一层或两个以上的层构成。当具有两个以上的层时，各层可以发出不同颜色的光。
上述发光掺杂剂可以是例如磷光发光材料(磷光发光掺杂剂)和荧光发光材料(荧光发光掺杂剂)。
有机发光层可以含有两种以上不同的发光掺杂剂，从而改善色纯度和/或扩展从其发出的光的波长区。从驱动耐久性的观点来看，优选的发光掺杂剂是相对于上述主体化合物满足以下关系式的那些：即，1.2eV＞电离电位差(ΔIp)＞0.2eV和/或1.2eV＞电子亲和势差(ΔEa)＞0.2eV。
荧光发光材料没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括含有过渡金属原子或镧系原子的络合物。
过渡金属原子没有特别限制，并可以根据目的选择。优选的是钌、铑、钯、钨、铼、锇、铱、金、银、铜和铂。更优选的是铼、铱和铂。特别优选的是铱和铂。
镧系原子没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥，其中，钕、铕和钆是优选的。
络合物中的配体的例子包括例如在“Comprehensive CoordinationChemistry”，G.Wilkinson等人著，Pergamon Press Company发行，1987；“Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds”，H.Yersin著，Springer-Verlag Company发行，1987；和“YUHKI KINZOKU KAGAKU-KISOTO OUYOU-(Metalorganic Chemistry-Fundamental and Application-)”，AkioYamamoto著，Shokabo Publishing Co.，Ltd.发行，1982中记载的那些。
配体的优选例子包括卤素配体(优选地，氯配体)、芳香族碳环配体(优选5～30个碳原子、更优选6～30个碳原子、再更优选6～20个碳原子、特别优选6～12个碳原子，如环戊二烯基阴离子、苯阴离子和萘基阴离子)；含氮杂环配体(优选5～30个碳原子、更优选6～30个碳原子、再更优选6～20个碳原子、特别优选6～12个碳原子，如苯基吡啶、苯并喹啉、羟基喹啉、联吡啶和菲咯啉)、二酮配体(例如，乙酰丙酮)、羧酸配体(优选2～30个碳原子、更优选2～20个碳原子、再更优选2～16个碳原子，如乙酸配体)、醇化物配体(优选1～30个碳原子、更优选1～20个碳原子、再更优选6～20个碳原子，如酚盐配体)、甲硅烷氧基配体(优选3～40个碳原子、更优选3～30个碳原子、再更优选3～20个碳原子，如三甲基甲硅烷氧基配体、二甲基叔丁基甲硅烷氧基配体和三苯基甲硅烷氧基配体)、一氧化碳配体、异腈配体、氰基配体、磷配体(优选3～40个碳原子、更优选3～30个碳原子、再更优选3～20个碳原子、特别优选6～20个碳原子，如三苯基膦配体)、硫醇盐配体(优选1～30个碳原子、更优选1～20个碳原子、再更优选6～20个碳原子，如苯基硫醇盐配体)和膦氧化物配体(优选3～30个碳原子、更优选8～30个碳原子、特别优选18～30个碳原子，如三苯基膦氧化物配体)，其中，含氮杂环配体是更优选的。
上述络合物可以是在化合物中含有一个过渡金属原子的络合物，或者可以是含有两个以上过渡金属原子的所谓的多核络合物。在后一种情况下，络合物可以同时含有不同的金属原子。
其中，发光掺杂剂的具体例子包括记载在诸如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-A No.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等专利文献中的磷光发光化合物。其中，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络合物是优选的，其中，Ir络合物、Pt络合物和Re络合物是更优选的。其中，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体系的Ir络合物、Pt络合物和Re络合物是再更优选的。此外，从例如发光效率、驱动耐久性和色纯度的观点来看，各自含有三齿以上的多齿配体的Ir络合物、Pt络合物和Re络合物是特别优选的。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，并可以根据用途适宜地选择。其例子包括苯并噁唑、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、萘二甲酰亚胺、香豆素、吡喃、紫环酮(perinone)、噁二唑、醛连氮、吡咯烷(pyralidine)、环戊二烯、二苯乙烯基蒽、喹吖啶酮、吡咯并吡啶、噻二唑并吡啶、环戊二烯、苯乙烯基胺、芳香族二次甲基化合物、稠合多芳香族化合物(例如，蒽、菲咯啉、芘、二萘嵌苯、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)络合物和稀土金属络合物)、聚合化合物(例如，聚噻吩、聚苯撑和聚苯乙炔(polyphenylenevinylene))、有机硅烷和其衍生物。
发光掺杂剂的具体例子包括以下化合物，但本发明不限于此。
Figure BPA00001331501500201
Figure BPA00001331501500211
Figure BPA00001331501500221
Figure BPA00001331501500231
Figure BPA00001331501500241
Figure BPA00001331501500251
相对于一般形成发光层的化合物的总量，发光掺杂剂在发光层中的含量为0.1～50质量％。从驱动耐久性和外部发光效率的观点来看，优选含量为1～50质量％，更优选2～40质量％。
尽管发光层的厚度没有特别限制，但通常，优选2nm～500nm。从外部发光效率的观点来看，更优选3nm～200nm，特别优选5nm～100nm。
主体材料可以是空穴输送性能优异的空穴输送主体材料(可以称作“空穴输送主体”)或电子输送性能优异的电子输送主体化合物(可以称作“电子输送主体”)。
有机发光层中所含的空穴输送主体材料的例子包括吡咯、吲哚、咔唑、吖吲哚、氮杂咔唑、三唑、噁唑、噁二唑、吡唑、咪唑、噻吩、多芳基烷烃、吡唑啉、吡唑啉酮、苯二胺、芳基胺、氨基取代的查尔酮、苯乙烯基蒽、芴酮、腙、二苯乙烯、硅氮烷、芳香族叔胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二次甲基化合物、卟啉化合物、聚硅烷化合物、聚(N-乙烯基咔唑)、苯胺共聚物、导电性高分子量低聚物(例如，噻吩低聚物或聚噻吩)、有机硅烷、碳膜和其衍生物。例如，可以使用1，3-双(咔唑-9-基)苯(mCP)。
其中，吲哚衍生物、咔唑衍生物、芳香族叔胺化合物和噻吩衍生物是优选的。此外，在分子中各自含有咔唑基团的化合物是更优选的。此外，含有叔丁基取代的咔唑基团的化合物是特别优选的。
从耐久性改善和驱动电压降低的观点来看，有机发光层中使用的电子输送主体优选其电子亲和势Ea为2.5eV～3.5eV，更优选2.6eV～3.4eV，特别优选2.8eV～3.3eV。此外，从耐久性改善和驱动电压降低的观点来看，优选电离电位Ip为5.7eV～7.5eV，更优选5.8eV～7.0eV，特别优选5.9eV～6.5eV。
电子输送主体的例子包括吡啶、嘧啶、三嗪、咪唑、吡唑、三唑、噁唑、噁二唑、芴酮、蒽醌二甲烷、蒽酮、二苯基苯醌、噻喃二氧化物、碳二亚胺、亚芴基甲烷、二苯乙烯基吡嗪、氟取代的芳香族化合物、杂环四羧酸酐(例如，萘和二萘嵌苯)、酞菁、其衍生物(可以与另一个环形成稠环)和各种金属络合物(例如，8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、金属酞菁以及含有苯并噁唑或苯并噻唑作为配体的金属络合物)。
优选的电子输送主体是金属络合物、唑衍生物(例如，苯并咪唑衍生物和咪唑并吡啶衍生物)和嗪衍生物(例如，吡啶衍生物、嘧啶衍生物和三嗪衍生物)。其中，从耐久性的观点来看，金属络合物是优选的。作为金属络合物(A)，优选的是含有具有氮原子、氧原子或硫原子中的至少一种并与金属配位的配体的那些。
金属络合物中所含的金属离子没有特别限制，并可以根据用途适宜地选择。优选的是铍离子、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。
尽管各种已知的配体可以包含在金属络合物中，但其例子包括例如在“Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds”，H.Yersin著，Springer-Verlag Company发行，1987；和“YUHKI KINZOKU KAGAKU-KISOTO OUYOU-(Metalorganic Chemistry-Fundamental and Application-)”，AkioYamamoto著，Shokabo Publishing Co.，Ltd.发行，1982中记载的那些。
配体优选是含氮杂环配体(优选具有1～30个碳原子，更优选2～20个碳原子，特别优选3～15个碳原子)。其可以是单齿配体或二齿以上配体。优选的是二齿至六齿配体以及二齿至六齿配体与单齿配体的混合配体。
配体的例子包括嗪配体(例如，吡啶配体、联吡啶配体和三联吡啶配体)；羟基苯基唑配体(例如，羟基苯基苯并咪唑配体、羟基苯基苯并噁唑配体、羟基苯基咪唑配体和羟基苯基咪唑并吡啶配体)；烷氧基配体(具有优选1～30个碳原子、更优选1～20个碳原子、特别优选1～10个碳原子的那些，如甲氧基、乙氧基、丁氧基和2-乙基己氧基)；和芳氧基配体(具有优选6～30个碳原子、更优选6～20个碳原子、特别优选6～12个碳原子的那些，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)。
进一步例子包括杂芳氧基配体(具有优选1～30个碳原子、更优选1～20个碳原子、特别优选1～12个碳原子的那些，其例子包括吡啶氧基、吡唑氧基、嘧啶氧基和喹啉氧基)；烷硫基配体(具有优选1～30个碳原子、更优选1～20个碳原子、特别优选1～12个碳原子的那些，其例子包括甲硫基和乙硫基)；芳硫基配体(具有优选6～30个碳原子、更优选6～20个碳原子、特别优选6～12个碳原子的那些，其例子包括苯硫基)；杂芳硫基配体(具有优选1～30个碳原子、更优选1～20个碳原子、特别优选1～12个碳原子的那些，其例子包括吡啶硫基、2-苯并咪唑硫基、2-苯并噁唑硫基和2-苯并噻唑硫基)；甲硅烷氧基配体(具有优选1～30个碳原子、更优选3～25个碳原子、特别优选6～20个碳原子的那些，其例子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)；芳香族烃阴离子配体(具有优选6～30个碳原子、更优选6～25个碳原子、特别优选6～20个碳原子的那些，其例子包括苯基阴离子、萘基阴离子和蒽基阴离子)；芳香族杂环阴离子配体(具有优选1～30个碳原子、更优选2～25个碳原子、特别优选2～20个碳原子的那些，其例子包括吡咯阴离子、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)；和假吲哚阴离子配体。其中，含氮杂环配体、芳氧基配体、杂芳氧基、甲硅烷氧基配体等是优选的，含氮杂环配体、芳氧基配体、甲硅烷氧基配体、芳香族烃阴离子配体、芳香族杂环阴离子配体等是更优选的。
金属络合物电子输送主体的例子包括例如在JP-A No.2002-235076、2004-214179、2004-221062、2004-221065、2004-221068和2004-327313中记载的化合物。
在发光层中，从色纯度、发光效率和驱动耐久性的观点来看，优选的是，主体材料的最低三重激发能(T1)高于磷光发光材料的T1。
尽管主体化合物的加入量没有特别限制，但是从发光效率和驱动电压的观点来看，相对于形成发光层的化合物总量，优选为15～95质量％。
<<空穴注入层和空穴输送层>>
空穴注入层和空穴输送层是具有以下功能的层：从阳极或阳极侧接收空穴并将空穴输送到阴极侧。加到空穴注入层或空穴输送层中的材料可以是低分子量化合物或高分子量化合物。
具体来说，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、多芳基烷烃衍生物、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、氨基取代的查尔酮衍生物、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、苯乙烯基胺化合物、芳香族二次甲基、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，有机EL装置的空穴注入层或空穴输送层中可以含有接收电子的掺杂剂。接收电子的掺杂剂例如可以是无机化合物或有机化合物，只要接收电子的掺杂剂具有电子接收性能和具有氧化有机化合物的性能。
无机化合物的具体例子包括金属卤化物(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二钼)。
作为有机化合物，可以优选使用具有诸如硝基、卤素、氰基或三氟甲基等取代基的化合物、苯醌化合物、酸酐系化合物和富勒烯。
此外，可以优选使用例如在JP-A No.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中记载的化合物。
其中，优选的是六氰基丁二烯、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)、四氟对苯醌、四氯对苯醌、四溴对苯醌、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-5，6-二氰基苯醌、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。更优选的是六氰基丁二烯、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、四氟对苯醌、四氯对苯醌、四溴对苯醌、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)三苯基胺(2-TNATA)、N，N’-二萘基-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(α-NPD)和2，3，5，6-四氰基吡啶。特别优选的是四氟四氰基醌二甲烷。
这些接收电子的掺杂剂可以单独使用或混合使用。尽管接收电子的掺杂剂的用量根据材料种类而不同，但相对于空穴输送层材料，掺杂剂优选用量为0.01～50质量％，更优选0.05～20质量％，特别优选0.1～10质量％。
从降低驱动电压的观点来看，空穴注入层和空穴输送层的厚度优选均为500nm以下。
空穴输送层的厚度优选为1nm～500nm，更优选5nm～200nm，再更优选10nm～100nm。空穴注入层的厚度优选为0.1nm～200nm，更优选0.5nm～100nm，再更优选1nm～100nm。
空穴注入层和空穴输送层均可以是由一种以上的上述材料构成的单层结构，或者可以是由具有相同组成或不同组成的多个层构成的多层结构。
<<<电子注入层和电子输送层>>>
电子注入层和电子输送层是具有以下功能的层：从阴极或阴极侧接收电子并将电子输送到阳极侧。这些层的电子注入材料或电子输送材料可以是低分子量或高分子量化合物。
其具体例子包括吡啶衍生物、喹啉衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、酞嗪衍生物、菲咯啉衍生物、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、二苯基苯醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、碳二亚胺衍生物、亚芴基甲烷衍生物、二苯乙烯基吡嗪衍生物、诸如二萘嵌苯和萘的芳香族四羧酸酐、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、金属酞菁以及含有苯并噁唑或苯并噻唑作为配体的金属络合物)和有机硅烷衍生物(例如，硅杂环戊二烯(silole))。
本发明的有机EL装置中的电子注入层或电子输送层可以含有给予电子的掺杂剂。引入电子注入层或电子输送层中的给予电子的掺杂剂可以是任何材料，只要其具有给予电子性并且具有还原有机化合物的性能。其优选的例子包括碱金属(如Li)、碱土金属(如Mg)、包括稀土金属的过渡金属以及还原性有机化合物。在金属中，特别优选使用功函数为4.2eV以下的金属。其例子包括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例子包括含氮化合物、含硫化合物和含磷化合物。
此外，可以使用例如在JP-A No.06-212153、2000-196140、2003-68468、2003-229278和2004-342614中记载的材料。
这些给予电子的掺杂剂可以单独使用或组合使用。尽管给予电子的掺杂剂的用量根据材料种类而不同，但相对于电子输送层材料，其用量优选为0.1～99质量％，更优选1.0～80质量％，特别优选2.0～70质量％。
从降低驱动电压的观点来看，电子注入层和电子输送层的厚度均优选为500nm以下。
电子输送层的厚度优选为优选1nm～500nm，更优选5nm～200nm，特别优选10nm～100nm。电子注入层的厚度优选为0.1nm～200nm，更优选0.2nm～100nm，特别优选0.5nm～50nm。
电子注入层和电子输送层均可以是由一种以上的上述材料构成的单层结构，或者可以是由具有相同组成或不同组成的多个层构成的多层结构。
<<<空穴阻挡层>>>
空穴阻挡层是具有以下功能的层：防止已经从阳极侧输送到发光层的空穴通过而到达阴极侧，空穴阻挡层可以被设置作为与阴极侧上的发光层相邻的有机化合物层。
构成空穴阻挡层的化合物的例子包括铝络合物(例如，双-(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-联苯氧基铝(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～500nm，更优选5nm～200nm，特别优选10nm～100nm。
空穴阻挡层可以是由一种以上的上述材料构成的单层结构，或者可以是由具有相同组成或不同组成的多个层构成的多层结构。
<<<电子阻挡层>>>
电子阻挡层是具有以下功能的层：防止已经从阴极侧输送到发光层的电子通过而到达阳极侧，在本发明中，电子阻挡层可以被设置作为与阳极侧上的发光层相邻的有机化合物层。
构成电子阻挡层的化合物的例子包括针对空穴输送材料列出的那些。
电子阻挡层的厚度优选为1nm～500nm，更优选5nm～200nm，特别优选10nm～100nm。
电子阻挡层可以是由一种以上的上述材料构成的单层结构，或者可以是由具有相同组成或不同组成的多个层构成的多层结构。
<<驱动>>
当在阳极和阴极之间施加直流电压(在需要时，可以含有交流成分)(通常2～15伏)或通过施加直流电流时，有机EL层可以发光。
关于有机EL层的驱动方法，可以使用例如在JP-A No.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中记载的驱动方法。
在有机EL装置中，可以通过各种已知的方法进一步改善光提取效率。可以增大光提取效率以提高外部量子效率，例如，通过加工基板的表面形状(例如，通过形成微细凹凸图案)、通过控制基板、ITO层和/或有机层的折射率或通过控制基板、ITO层和/或有机层的厚度。
有机EL层可以用在所谓的顶部发射构造中，其中从阳极侧提取光。
有机EL层可以具有以下构成，其中电荷发生层设置在多个发光层之间，用于进一步增强发光效率。
电荷发生层具有在施加电场时产生电荷(空穴和电子)的功能并且具有将所产生的电荷注入到与电荷发生层相邻的层的功能。
电荷发生层可以由任何材料形成，只要其具有上述功能。此外，电荷发生层可以由单一化合物构成或可以由多种化合物构成。
具体来说，所述材料/化合物可以是导电性材料、半导电性材料(如掺杂的有机层)或绝缘材料。其具体例子包括例如在JP-A No.11-329748、2003-272860和2004-39617中记载的那些。
其更具体的例子包括透明导电性材料，如ITO和氧化铟锌(IZO)；富勒烯，如C60；导电性有机化合物，如低聚噻吩；导电性有机化合物，如金属酞菁类、无金属酞菁类、金属卟啉类和无金属卟啉类；金属材料，如Ca、Ag、Al、Mg-Ag合金、Al-Li合金和Mg-Li合金；空穴导电性材料；电子导电性材料；以及这些材料的混合物。
空穴导电性材料的例子包括用具有吸电子性的氧化剂(例如，F4-TCNQ、TCNQ和FeCl3)掺杂的空穴输送有机材料(例如，2-TNATA和NPD)；P-型导电性高分子；和P-型半导体。电子导电性材料的例子包括用功函数小于4.0eV的金属或金属化合物掺杂的电子输送有机材料；N-型导电性聚合物；和N-型半导体。N-型半导体的例子包括N-型Si、N-型CdS和N-型ZnS，P-型半导体的例子包括P-型Si、P-型CdTe和P-型CuO。
此外，电荷发生层可以使用绝缘性材料，如V2O5。
电荷发生层可以具有单层结构或可以是多层的叠层。叠层的例子包括导电性材料(例如，透明的导电性材料和金属材料)，与空穴导电性材料或电子导电性材料的叠层；和空穴导电性材料和电子导电性材料的叠层。
通常，优选的是，选择电荷发生层的膜厚和材料，使得可见光的透过率为50％以上。电荷发生层的膜厚没有特别限制，可以根据目的适宜地确定。优选为0.5nm～200nm，更优选1nm～100nm，再更优选3nm～50nm，特别优选5nm～30nm。
形成电荷发生层的方法没有特别限制，也可以使用上述形成有机化合物层的方法。
电荷发生层形成在两个以上的发光层之间，此外，电荷发生层的阳极侧和阴极侧可以含有具有将电荷注入到相邻层的功能的材料。为了增强电子注入与阳极侧相邻的层的性能，电子注入化合物，例如BaO、SrO、Li2O、LiCl、LiF、MgF2、MgO、CaF2，可以叠置在电荷发生层的面对阳极侧的表面上。
除了上述材料之外，可以基于例如JP-A No.2003-45676和美国专利No.6337492、6107734和6872472的说明来选择电荷发生层的材料。
有机EL层可以具有共振器结构。例如，在透明基板上叠置多层膜反射镜，由折射率不同的多个叠置膜、透明或半透明电极、发光层和金属电极构成。发光层中产生的光在多层膜反射镜和金属电极(用作反射板)之间重复反射；即，共振。
在另一个优选实施方案中，透明或半透明电极和金属电极叠置在透明基板上。在这种结构中，在发光层中产生的光在透明或半透明电极和金属电极(用作反射板)之间重复反射；即，共振。
为形成共振结构，基于两个反射板的有效折射率以及反射板之间各层的折射率和厚度而确定的光路长度被调节到获得所需共振波长的最佳值。在第一实施方案情况下的计算式记载在JP-A No.9-180883中。在第二实施方案情况下的计算式记载在JP-A No.2004-127795中。
实施例
下面，说明本发明的实施例，但不应被解释为将本发明限于此。
(实施例1)
实施例1的发光装置制作如下。
<形成微细凹凸图案>
通过以下过程，形成微细凹凸图案，然后在其一面上设置反射层。
<<微细凹凸部>>
使用以下化合物A在玻璃基板上形成薄膜；即，上化合物与下化合物的离子结合的化合物(相对于具有波长550nm(主发光波长)的光，化合物A具有高折射率：n5＝1.73)。
Figure BPA00001331501500341
将由化合物A形成的材料(35mg)溶解在四氟丙醇(1mL)中。将得到的溶液滴在以300rpm旋转的玻璃基板上。然后，将转速升到1,000rpm，从而形成200nm厚薄膜。
使用微细加工装置(NEO1000，Pulstec Industrial Co.，Ltd.的产品)处理薄膜，形成间距0.6λ的微细凹凸图案。
<<反射层>>
通过DC溅射，在微细凹凸图案上形成100nm厚Ag薄膜，作为反射层。
<形成中间层>
将由化合物A形成的材料(70mg)溶解在四氟丙醇(1mL)中。将得到的溶液滴在以300rpm旋转的形成有微细凹凸图案的玻璃基板上。然后，将转速升到1,000rpm，从而形成400nm厚薄膜。
这里，中间层的形成使得相对于具有主发光波长的光，中间层折射率n5与发光部的折射率n3相同。
<形成干涉层>
通过RF溅射，在中间层上形成两个干涉层，其各自是55nm厚TiO层。
应注意，干涉层的形成使得一层的光学厚度落入(2n3+1)λ/4±λ/8的范围内，其中λ和n3分别指主发光波长和发光部的折射率(下面，该范围称作“预定光学厚度”)。
<形成有机EL层(发光部)>
使用电阻加热真空沉积设备形成有机EL装置。
在干涉层上形成70nm厚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)三苯基胺(简写作“2-TNATA”，参考以下结构式)和四氟四氰基醌二甲烷(简写作“F4-TCNQ”，参考以下结构式)使得F4-TCNQ相对于2-TNATA的量为1.0质量％，在ITO层上形成160nm厚的空穴注入层。
使用N，N’-二萘基-N，N’-二苯基-[1，1’-联苯]-4，4’-二胺(简写作“α-NPD”，参考以下结构式)在空穴注入层上形成10nm厚的空穴输送层。
通过共蒸发1，3-双(咔唑-9-基)苯(简写作“mCP”，参考以下结构式)和绿色发光材料三(2-苯基吡啶)铱(简写作“Ir(ppy)3”，参考以下结构式)使得绿色发光材料相对于mCP的量为5质量％，在空穴输送层上形成30nm厚的有机发光层。
Figure BPA00001331501500353
然后，使用双-(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-(苯基酚盐)铝(简写作“BAlq”，参考以下结构式)在有机发光层上形成40nm厚的电子输送层。
Figure BPA00001331501500361
此外，使用阴影掩模进行图案化，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。密封层的折射率为约1.8。
(实施例2)
重复实施例1的过程，除了形成3个干涉层，从而制作实施例2的发光装置。
(实施例3)
重复实施例1的过程，除了形成5个干涉层，从而制作实施例3的发光装置。
(实施例4)
重复实施例1的过程，除了形成11个干涉层，从而制作实施例4的发光装置。
(实施例5)
重复实施例1的过程，除了形成1个干涉层，从而制作实施例5的发光装置。
(实施例6)
重复实施例1的过程，除了形成105个干涉层，从而制作实施例6的发光装置。
(实施例7)
重复实施例1的过程，除了形成中间层使得折射率n5从n3变为0.9n3，从而制作实施例7的发光装置。
(实施例8)
重复实施例1的过程，除了形成中间层使得折射率n5从n3变为0.95n3，从而制作实施例8的发光装置。
(实施例9)
重复实施例1的过程，除了形成中间层使得折射率n5从n3变为0.85n3，从而制作实施例9的发光装置。
(实施例10)
重复实施例1的过程，除了形成微细凹凸图案使得间距从0.6λ变为0.15λ，从而制作实施例10的发光装置。
(实施例11)
重复实施例1的过程，除了形成微细凹凸图案使得间距从0.6λ变为0.005λ，从而制作实施例11的发光装置。
(实施例12)
重复实施例1的过程，除了具有上述预定光学厚度的干涉层的数量从1变为2，从而制作实施例12的发光装置。
(实施例13)
重复实施例1的过程，除了具有上述预定光学厚度的干涉层的数量从1变为3，从而制作实施例13的发光装置。
(比较例1)
重复实施例1的过程，除了未形成干涉层并且有机EL层形成在中间层上，从而制作比较例1的发光装置。
(比较例2)
重复实施例1的过程，除了未形成微细凹凸图案并且中间层形成在玻璃基板上，从而制作比较例2的发光装置。
<测量方法>
<<折射率>>
利用椭圆偏振法测量干涉层、有机EL层(发光部)、中间层或密封层的折射率。
<<微细凹凸图案的间距>>
使用AFM(产品名：OLS3500，OLYMPUS CORPORATION的产品)测量微细凹凸图案的间距。
<<光量>>
使用多通道分光光度计(Ocean Photonics，Inc.的产品)，测量从制作的发光装置发出的光。
应注意，使用多通道分光光度计(Ocean Photonics，Inc.的产品)测量从EL层(发光部)发出的光的主发光波长。
<光提取效率的评价>
评价各个制作的发光装置的光提取效率，如下。
基于比值Q2/Q1评价光提取效率，其中Q1是指没有微细凹凸图案的发光装置的光量(即，该值被认为是1)，Q2是指实施例1～13和比较例1和2的各个制作的发光装置的光量。结果示于表1。
表1
Figure BPA00001331501500391
工业实用性
本发明的发光装置可以适当地用于例如显示设备、显示器(发光型平板显示器(有机EL、无机EL、等离子体))、背光源、电子照相、照明光源、记录光源、曝光光源、读取光源、标识、内部配件、光通讯、LED和荧光管。

Claims (15)

1.一种发光装置，其顺次包括：
含有发光部的发光层；
干涉层；和
微细凹凸图案，
其中所述干涉层设置在与所述发光层的第一表面相对的所述发光层的第二表面上，并朝第一表面反射从所述发光层发出的光，和
所述微细凹凸图案具有相对于所述发光层呈起伏的截面形状并反射从所述发光层发出的光。
2.如权利要求1所述的发光装置，还包括在所述干涉层和所述微细凹凸图案之间的中间层，其中所述中间层的至少一部分的折射率为0.9n～2.0n，其中n指所述发光部对于具有主发光波长并从所述发光层发出的光的折射率。
3.如权利要求1和2中任一项所述的发光装置，其中所述干涉层数量为2层以上，并且所述干涉层数量为2～100层。
4.如权利要求1～3中任一项所述的发光装置，其中所述微细凹凸图案的间距为0.01λ～100λ，其中λ指从所述发光层发出的光的主发光波长。
5.如权利要求1～4中任一项所述的发光装置，其中所述发光层含有两个以上的发光部。
6.如权利要求1～5中任一项所述的发光装置，其中所述微细凹凸图案由热法抗蚀剂形成。
7.如权利要求1～6中任一项所述的发光装置，其中所述微细凹凸图案包括反射层。
8.如权利要求1～7中任一项所述的发光装置，其中所述干涉层的材料是TiO2、SiO2、SiN、Si3N4、Al2O3和其混合物中的任一种。
9.如权利要求1～8中任一项所述的发光装置，其中至少一层干涉层的光学厚度落入(2n3+1)λ/4±λ/8的范围内，其中λ和n3分别指从所述发光层发出的光的主发光波长和所述发光部对于具有主发光波长的光的折射率。
10.如权利要求1～9中任一项所述的发光装置，其中所述干涉层的厚度为1nm～10,000nm。
11.如权利要求7～10中任一项所述的发光装置，其中所述反射层设置在所述微细凹凸图案的至少一个表面上。
12.如权利要求1～11中任一项所述的发光装置，其中所述发光层还包括用于密封所述发光部的密封层，和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一种或几种。
13.如权利要求1～12中任一项所述的发光装置，其中所述发光部是有机EL装置。
14.一种制造如权利要求1～13中任一项所述的发光装置的方法，包括：形成含有发光部的发光层，
在与所述发光层的第一表面相对的所述发光层的第二表面上形成干涉层，所述干涉层朝所述第一表面反射从所述发光层发出的光，和
在所述干涉层上形成微细凹凸图案，所述微细凹凸图案具有相对于所述发光层呈起伏的截面形状，所述微细凹凸图案反射从所述发光层发出的光，
其中通过热法光刻形成所述微细凹凸图案。
15.一种显示器，包括：
如权利要求1～13中任一项所述的发光装置。
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