CN102364716A - 有机电致发光元件及其制造方法、光发射装置 - Google Patents

有机电致发光元件及其制造方法、光发射装置 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开了一种有机电致发光元件及其制造方法、光发射装置。该有机电致发光元件包括阴极、提供在基板上的堆叠结构，和提供在该堆叠结构上的透明阳极，该堆叠结构包括含有有机光发射层的有机层，该透明阳极包括金属氧化物和导电聚合物。

Description

有机电致发光元件及其制造方法、光发射装置
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光元件、光发射装置以及制造该有机电致发光元件的方法。
背景技术
最近，对有机电致发光元件(下文简称为EL(电致发光)元件)进行了活跃的研发工作，该有机电致发光元件为自发射类型的光发射元件。对于使用有机LE元件的光发射装置也进行了活跃的研发工作，比如面发射光源、照明装置以及显示装置。
典型的有机电致发光元件包括阳极、阴极、以及夹在该阳极和该阴极之间的包括有机光发射层的有机层。在有机EL元件中，从阳极和阴极注入的空穴和电子在有机光发射层中复合产生激子。当激子回到基态时，发射波长相应于能带间隙的光。
为了有效地注入电子和空穴到有机光发射层中，选择具有相对大功函数的材料作为阳极，选择具有相对小功函数的材料作为阴极。透明导电金属氧化物，比如ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌，注册商标)可被用于阳极。另一方面，金属，比如铝、镁、钡、铯和银，或者这些金属的合金可被用于阴极。
透明导电金属氧化物通过真空沉积形成，比如溅射。因此，为了阻止形成透明导电金属氧化物时由等离子体或辐射加热对包括有机光发射层的有机层造成损坏，透明导电金属氧化物通常在有机层之前形成。由于这个原因，有机EL元件的阳极、包括有机光发射层的有机层和阴极依次形成在基板上，例如在日本专利公开NO.9-148066，NO.10-162959，NO.2007-096270和NO.2009-193774中所建议的。换句话说，下电极形成阳极，上电极形成阴极。
下电极形成阳极和上电极形成阴极的结构适合底发射类型的有机EL元件，这种元件从元件的基板侧发射光。
但是，当底发射类型的有机EL元件被用于有源驱动的有机EL显示装置时，每一像素的数值孔径被形成在基板上的TFT(薄膜晶体管)电路或类似物限制。另一方面，当光从与基板相反一侧的有机EL装置侧发射时，由于没有TFT电路或类似物提供在光发射部分上，每一像素的数值孔径将不被限制。光从有机EL元件侧发射的后面所述的类型称为顶发射类型。
在顶发射型有机EL元件中，下电极优选由光学反射性的金属制成，上电极优选由透光性的透明导电金属氧化物制成。这意味着下电极优选由具有相对小功函数的材料制成，上电极优选由具有相对大功函数的材料制成。换句话说，从有机EL元件侧发光的顶发射型有机EL元件优选具有所谓的反堆叠结构，其中下电极形成阴极，上电极形成阳极，例如在日本专利公开NO.2010-040512中所建议的。
但是，在具有反堆叠结构的有机EL元件中会遇到下面的问题。
例如，当通过诸如溅射的真空沉积形成透明导电金属氧化物时，为了形成制成阳极的上电极，下面的有机层在形成透明导电金属氧化物的溅射过程中可能被损坏。
根据日本专利公开NO.9-148066、NO.10-162959和NO.2009-193774中的实施例所建议的，为了保护其结构不同于反堆叠结构的有机EL元件的形成阴极的上电极，通过真空沉积在上电极上面提供缓冲层或保护层来包封上电极。但是，如果缓冲层或保护层在具有反堆叠结构的有机EL元件中提供在有机层和形成阳极的上电极之间，那么从阳极到有机光发射层注入空穴变得困难。相应地，发光效率恶化，且驱动有机EL元件所需的驱动电压增加。
另一方面，根据日本专利公开NO.2010-040512中所提出的示例，形成有机EL元件的阳极的上电极通过印刷导电聚合物层形成，比如聚苯胺和聚噻吩，代替透明导电金属氧化物。但是，由于导电聚合物通常吸收可见区的光，在这种示例中增加阳极的透光性是困难的。此外，导电聚合物与透明导电金属氧化物(如ITO)相比具有小的电导率，因此在这种示例中增加阳极的电导率是困难的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种新型的且有用的有机电致发光元件、光发射装置及制造有机电致发光元件的方法，其中上面所描述的问题可被抑制。
因此，本发明提供一种有机电致发光元件，包括阴极；提供在阴极上的堆叠结构，该堆叠结构包括含有有机光发射层的有机层；以及提供在堆叠结构上的包括金属氧化物和导电聚合物的透明阳极。
本发明还提供一种光发射装置，包括基板以及提供在该基板上的有机电致发光元件，其中该有机电致发光元件包括：提供在该基板上的阴极；提供在该阴极上的堆叠结构，该堆叠结构包括含有有机光发射层的有机层；以及提供在堆叠结构上并包括金属氧化物和导电聚合物的透明阳极。
本发明还提供一种制造有机电致发光元件的方法，包括在基板上形成阴极；在该阴极上形成堆叠结构，其中该堆叠结构包括含有有机光发射层的有机层；以及在该堆叠结构上印刷透明阳极，其中该阳极包括金属氧化物和导电聚合物。
附图说明
本发明的其他目的和进一步的特征从下面结合附图的详细描述中而变得明显易懂，其中：
图1是说明本发明第一实施例的有机EL元件的示例结构的截面图；
图2A和2B是用于解释阳极的金属氧化物纳米颗粒彼此接触的状态的示意图；
图3是用于解释在第一实施例中制造有机EL元件方法的示例工序的流程图；
图4是说明第一实施例第一变形的有机EL元件的示例结构的截面图；
图5是用于解释在第一实施例第一变形中制造有机EL元件方法的示例工序的流程图；
图6是说明第一实施例第二变形的有机EL元件的示例结构的截面图；
图7是用于解释在第一实施例第二变形中制造有机EL元件方法的示例工序的流程图；
图8是说明本发明第二个实施例的面发射光源或照明装置的示例结构的截面图；
图9是说明本发明第三个实施例的显示装置的示例结构的截面图。
具体实施方式
通过结合附图，对根据本发明的有机电致发光元件、光发射装置和制造有机电致发光元件的方法的实施例进行说明。
第一实施例
通过结合图1、2A、2B和3对本发明第一实施例的有机EL元件及其制造方法进行说明。
图1是说明本发明第一实施例的有机EL元件的示例结构的截面图。如在图1中描述的，有机EL元件10包括阴极2、堆叠(或多层)结构3、空穴注入层4以及阳极，它们依次堆叠在基板1上。阴极2形成在基板1上。堆叠结构3包括堆叠在阴极2上的有机层，该有机层包括有机光发射层。空穴注入层4形成在堆叠结构3上。阳极5印刷在其上形成有空穴注入层4的堆叠结构3上。阳极5包括金属氧化物和导电聚会物且是透明的。
上面所描述的有机EL元件10的结构使得金属氧化物和导电聚合物相互补偿，目的是提供有高电导率和高透光性的透明阳极的有机EL元件。因此，在具有反堆叠结构的顶发射型有机EL元件10中可实现高的光取出效率。
基板1可由任何合适的材料制成，其在形成阴极2、堆叠结构3或类似物时不发生变化。例如，基板1可由玻璃基板、塑料基板、聚合物膜、硅基板、诸如不锈钢基板的金属基板、以及由如上的基板材料组合形成的层叠基板形成。
形成阴极2的下电极可由具有小功函数并且能使得电子易于注入到有机光发射层中、具有高电导率且在可见光区具有高反射率的材料制成。如此形成阴极2的材料的例子包括碱金属、碱土金属、过渡金属、IIIA族(或硼族)金属(例如铝、镁、钡、铯等)，以及包括这些金属的合金(例如镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金等)。
在反射层介于阴极2和基板1之间的情况下，阴极2可由包括金属氧化物或有机材料的透明导电层、由金属制成的半透明导电层等形成。更具体地，氧化铟、氧化锌、氧化锡、ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、金、铂、铜、铝、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等的薄膜可用于阴极2。
阴极2的厚度可通过考虑电导率、耐久性和反射率而进行选择。例如，阴极2的厚度可为10nm至10μm，优选20nm至1μm，更优选地为50nm至500nm。这些范围包括它们之间的所有具体的值和子范围，例如，25nm、75nm、100nm、250nm、750nm、2μm、3μm、5μm和8μm。
如果阴极2的厚度小于10nm，电导率可能减小或者耐久性可能恶化，并且阴极2的可靠性可能恶化或者阴极2的反射率可能减小。相反，如果阴极2的厚度超过10μm，像素间隔层7的可靠性可能恶化，像素间隔层7形成在阴极2和连接于阴极2的配线6上，其将在后面结合第二实施例进行说明。
阴极2可通过真空沉积、溅射、离子镀覆、执行金属薄膜的压力接合的层叠等方法形成。可替换的，阴极2可使用包含导电聚合物材料的功能性液体、包含金属的液体、在熔融状态下的易熔金属等印刷而形成，导电聚合物材料例如为聚苯胺或其衍生物和聚噻吩或其衍生物，包含金属的液体例如为纳米颗粒油墨、浆等。
堆叠结构3包括含有有机光发射层的有机层，可具有在下面的层结构(1)中以方括号“[]”标记的堆叠结构。
(阳极)/[(空穴注入层)/(空穴传输层)/(电子阻挡层)/(有机光发射层)/(空穴阻挡层)/(电子传输层)/(电子注入层)]/(阴极)                (1)
堆叠结构3要求至少有上面描述的层结构(1)中的有机光发射层，然而，其它层可被省略或合并。例如，空穴注入也可作为空穴传输层，有机光发射层本身也可作为电子传输层。
另外，在上面的层结构(1)中在方括号“[]”中表示的结构可形成重复的单元。在这种情况下，多光子型的有机EL元件可通过在重复单元之间提供电荷产生层形成。换句话说，这个实施例可被应用于下面层结构(2)的有机EL元件10，其中n是1，或是大于或等于2的自然数。
(阳极)/[(重复单元)/(电荷产生层)]n/(重复单元)/(阴极)  (2)
包括有机光发射层且形成堆叠结构3的有机层可通过真空沉积形成，更优选地通过印刷形成。当印刷有机层时，用于包括有机光发射层的有机层的材料优选是聚合物材料，但是各种其它合适的材料可被使用，包括混合有聚合物粘合剂的LMW(低分子量)材料。当使用聚合物材料作为有机光发射层时，下面的2层结构(a)或3层结构(b)可被使用。
(阳极)/(空穴注入层)/(光发射层)/(阴极)  (a)
(阳极)/(空穴注入层)/(中间层)/(光发射层)/(阴极)  (b)
层结构(a)和(b)相对简单且容易制造。当使用有机EL元件形成大显示装置(或显示面板)时，具有层结构(a)或(b)的有机EL元件可减少制造成本。
有机光发射层优选包括产生荧光或磷光光发射的有机材料，或者包括上述有机材料和辅助该有机材料的掺杂剂。另外，有机光发射层更优选地包括共轭体系的聚合物化合物。进一步地，为了改善电荷传输特性，有机光发射层可包括电子传输化合物或空穴传输化合物的混合物。相应地，下面的聚合物材料、染料材料、金属络合物材料和掺杂材料可用于形成有机光发射层的有机光发射材料。
聚合物材料可包括聚对苯乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、聚对苯撑衍生物(poly(p-phenylene vinylene)derivatives)、聚硅烷衍生物、聚乙炔衍生物、聚芴衍生物(polyfluorene derivatives)、聚乙烯咔唑衍生物(polyvinylcarbazolederivatives)、以及上面描述的染料材料和金属络合物光发射材料的聚合物。
能够发蓝光的聚合物材料可包括聚乙烯咔唑衍生物、聚对苯撑衍生物和聚芴衍生物。能够发绿光的聚合物材料可包括聚对苯乙炔衍生物和聚芴衍生物。能够发红光的聚合物材料可包括聚对苯乙炔衍生物、聚噻吩衍生物和聚芴衍生物。
例如，染料材料可包括氨基环戊烷衍生物(cyclopendamine derivative)、四苯基丁二烯衍生物、三苯胺衍生物、噁二唑衍生物(oxadiazol derivative)、吡唑喹啉衍生物(pyrazoloquinoline derivative)、均二苯乙烯衍生物(distyrylbenzene derivative)、联苯乙烯衍生物(distyrylarylene derivative)、吡咯衍生物、噻吩环化合物(thiophene cyclic compound)、吡啶环化合物、紫环酮(perinone)衍生物、二萘嵌苯衍生物(perylene derivative)、低聚噻吩衍生物(oligothiophene derivative)、三呋喃基胺衍生物(trifumanylaminederivative)、噁二唑二聚体(oxadiazoledimer)、吡唑啉二聚体(pyrazolinedimer)及类似物。
例如，金属络合物材料可包括铱络合物、具有来自铂络合物的三重激发态的光发射的金属络合物或类似物，喹啉铝络合物、苯并喹啉铍络合物(benzoquinolinol beryllium complex)、苯并噁唑锌络合物、苯并噻唑锌络合物、偶氮甲烷锌络合物(azomethyl zinc complex)、卟啉锌络合物、铕络合物以及类似物。另外，中心金属(central metal)可包括诸如Al、Zn、和Be的金属，或诸如Tb、Eu和Dy的稀土金属，配位体可包括噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、具有喹啉结构的金属络合物及类似物。
例如，掺杂剂可包括二萘嵌苯衍生物、香豆精衍生物(coumarinderivative)、红荧烯衍生物(rubrene derivative)、喹吖啶酮衍生物、方酸衍生物(squarium derivative)、卟啉衍生物、苯乙烯基染料、并四苯衍生物(tetracenederivative)、吡唑啉酮衍生物、十环烯(decacyclene)、吩噁嗪酮(phenoxazon)及类似物。
形成包括有机光发射层的有机层的功能性液体可优选地包括溶解或分散在各种溶剂之一中的包括有机光发射层的有机层材料。
例如，用于形成包括有机光发射层的有机层的功能性液体中使用的溶剂可包括甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、十氢化萘、二环己基(bicyclohexyl)，烃溶剂，如n-丁苯、s-丁苯、t-丁苯，卤代烃溶剂，如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、氯丁烷、溴丁烷、氯戊烷、溴戊烷、氯己烷、溴己烷、氯环己烷(chlorocyclohexane)和溴环己烷，卤代不饱和烃溶剂，例如氯苯、二氯苯、三氯苯，醚溶剂，例如四氢呋喃、四氢吡喃和二噁烷，乙二醇溶剂，如乙烯乙二醇和三甲基乙二醇，酮溶剂，如丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、乙酰丙酮和异佛尔酮，酯溶剂，如乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸苄酯，醚醇溶剂，如甲氧基乙醇和乙氧基乙醇，酰胺溶剂，如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺，醇溶剂，如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丁氧基乙醇(butoxyethanol)和甲氧基丁醇(methoxbutanol)以及水。
功能性液体可包括两种或多种溶剂，并且可包括两种或多种上面所述的溶剂。另外，包括在功能性液体中的溶剂可优选地选择以抑制在使用功能性液体形成的层下面的层轻易地再溶解或再分散。
用于形成包括有机光发射层的有机层的印刷技术(或印刷方法)可包括旋涂、浇铸、微型凹版涂覆、凹版涂覆、棒涂覆(bar coating)、滚涂、线锭涂覆(wirebar coating)、浸渍涂覆、狭缝涂布、毛细涂布、喷射涂覆、喷嘴涂覆、凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、平版印刷(offset printing)、反向印刷(reverse printing)、喷墨印刷等。
在上面所描述的印刷技术中，更优选地使用凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、平版印刷、反向印刷和喷墨印刷形成包括有机光发射层的有机层，因为根据这些印刷方法可容易地形成图案。
空穴注入层4可通过真空沉积形成，可优选地由印刷形成。当印刷空穴注入层4时，用于空穴注入层4的材料优选是聚苯胺或其衍生物、聚芴或其衍生物、聚芳胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、以及类似物。
用于形成空穴注入层4的功能性液体优选包括溶解或分散在多种溶液之一内的空穴注入层4的材料。用于功能性液体的溶液的溶剂，或用于功能性液体的分散剂的溶剂可与用于形成包括有机光发射层的有机层的功能性液体的溶剂相同。另外，用于形成空穴注入层4的印刷技术可与用于形成包括有机光发射层的有机层的印刷技术相同。
空穴注入层4的厚度可根据其所使用的材料而具有不同的最佳值。空穴注入层4的厚度可选择使得驱动电压和发光效率的值变得恰当，至少应该没有针孔产生。空穴注入层4太厚是不期望的，因为有机EL元件的驱动电压会变高。相应地，空穴注入层4的厚度优选是2nm至500nm，更优选是5nm至50nm。这些范围包括它们之间的所有具体的值和子范围，如10、20、25、75、100、125、150、200、250、300和400nm。
如果空穴注入层4的厚度小于2nm，可能产生针孔，且有机EL元件的可靠性可能恶化。相反，如果空穴注入层4的厚度超过500nm，驱动电压会变高。
中间层可形成在堆叠结构3和空穴注入层4之间。中间层可由包括聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等的材料制成。
中间层的厚度可根据其所使用的材料而具有不同的最佳值。中间层的厚度可选择使得驱动电压和发光效率的值变得恰当，至少应该没有针孔产生。中间层太厚是不期望的，因为有机EL元件的驱动电压会变高。相应地，中间层的厚度优选是2nm至500nm，更优选是5nm至50nm。这些范围包括它们之间的所有具体的值和子范围，如10、20、25、75、100、125、150、200、250、300和400nm。
如果中间层的厚度小于2nm，可能产生针孔，且有机EL元件的可靠性可能恶化。相反，如果中间层的厚度超过500nm，驱动电压会变高。
形成阳极5的上电极的可由金属氧化物和导电聚合物的混合物制成。阳极5可通过印刷功能性液体形成，该功能性液体是包括金属氧化物的功能性液体和包括导电聚合物的功能性液体的混合物。
在该实施例中的功能性液体也可称为液体。
对形成阳极5的上电极的特性要求包括具有大的功函数、在可见光区具有高的透光性、具有高电导率、以及在形成阳极5时对有机层没有引起损坏。阳极的功函数的优选范围是4.5eV至6.0eV，更优选是4.7eV至5.5eV。这些范围包括它们之间的所有具体的值和子范围，如4.6、4.8、4.9、5.0、5.2和5.8eV。
如果阳极的功函数与包括有机光发射层的有机层的功函数相差大，则空穴注入势垒的高度变高，有机EL元件的驱动电压增加，其发光效率可能恶化。相应地，阳极的功函数可优选地根据包括相邻的有机光发射层的有机层的功函数来设定。另外，在可见光区的平均透光率的优选范围是70％或更大且小于100％，更优选是90％或更大且小于100％。电导率优选的范围是10-5S/cm至105S/cm，更优选是10-3S/cm至105S/cm。这些范围包括它们之间的所有具体的值和子范围。
为了抑制在使用印刷技术形成阳极5时对于堆叠结构3的损坏，对于干燥或烧结所要求的优选的处理温度是150℃或更小，更优选是130℃或更小。
例如，当印刷技术被用于形成使用金属氧化物(如ITO)的阳极5时，下面(A)-(D)的技术之一可被使用。技术(A)干燥包括金属氧化物颗粒(后面称为纳米颗粒)的油墨的溶剂。技术(B)在执行大气空气中的高温烧结之前在还原环境中烧结金属纳米颗粒油墨。技术(C)在高温下烧结金属氧化物纳米颗粒。技术(D)在高温下烧结有机金属络合物或类似物。当使用上面描述的技术(A)形成包括金属氧化物的层时，在该实施例中保证阳极5所要求的性能的处理温度上限(优选130℃或更低)可被满足。
下面，参考图2A和2B，描述这个实施例的具有反向堆叠结构的顶发射型有机EL元件10，其中阳极5具有高的电导率。图2A和2B是说明阳极5的金属氧化物纳米颗粒彼此接触的状态的示意图。图2A图解了金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙被导电聚合物(或导电高分子)G2填充的状态图。图2B图解了金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙没有被导电聚合物G2填充的状态图。
通过印刷形成的包括金属氧化物纳米颗粒的层的电导率与利用真空沉积形成的金属氧化物层的电导率相比低2-5个数量级。可以认为包括金属氧化物纳米颗粒的层的电导率低的原因是图2B所示的金属氧化物纳米颗粒G1之间形成的间隙，其减小了阳极5的密度。另一方面，可以认为包括金属氧化物纳米颗粒的层的电导率低的原因是金属氧化物纳米颗粒G1之间的点接触减小了箭头表示的电流的电流路径P1的截面积，并且在金属氧化物纳米颗粒G1之间产生了高接触电阻。
另一方面，通过印刷形成的包括导电聚合物的层的电导率可为0.001S/cm至几个100S/cm，例如，可能甚至超过1000S/cm。超过1000S/cm的电导率大概与通过真空沉积形成的ITO的电导率一样。
导电聚合物吸收可见光区的光。例如，聚噻吩或其衍生物可具有深蓝颜色，聚苯胺或其衍生物可具有深绿颜色，聚吡咯或其衍生物可具有深棕色颜色。包括导电聚合物层的方块电阻可通过增加该层的厚度来减小，但是，通过增加层的厚度，透光性可能恶化。
对于金属氧化物选择最优的材料及选择其纳米颗粒的最优颗粒直径有一个好处，即可实现在可见光区的高透光性。
在这个实施例中，阳极5通过印刷混合包括金属氧化物的功能性液体和包括导电聚合物的功能性液体的功能性液体形成。因此，如图2A中所图示的，这个实施例中的阳极5中金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙被导电聚合物G2填充。相应地，电流从一个金属氧化物纳米颗粒G1流向另一个金属氧化物纳米颗粒G1的电流路径不仅仅包括箭头所表示的两个金属氧化物纳米颗粒G1之间点接触的电流路径P1，也包括箭头所表示的两个金属氧化物纳米颗粒G1之间的通过导电聚合物G2的电流路径P2。换句话说，电流路径P1穿过两个金属氧化物颗粒G1点接触的点，电流路径P2穿过导电聚会物G2。因此，金属氧化物纳米颗粒之间的接触电阻可被减小，从而提供了具有高电导率和高透光性的阳极5。因此，在具有反堆叠结构的顶发射型有机EL元件10中可实现高的光取出效率。
形成金属氧化物纳米颗粒的金属氧化物的主要组分可优选包括选自锌、铟、锡和镓的至少一种元素。换句话说，金属氧化物纳米颗粒可通过具有氧化铟、氧化锡和氧化锌中至少一种作为主要成分的透明导电金属纳米颗粒形成。透明导电金属氧化物纳米颗粒的例子包括ITO(氧化铟锡)纳米颗粒、IZO(氧化铟锌)纳米颗粒、IWO(氧化铟钨)纳米颗粒、ITiO(氧化铟钛)纳米颗粒、氧化铟锆纳米颗粒、ATO(氧化锑锡)纳米颗粒、FTO(氟锡氧化物)纳米颗粒、AZO(氧化铝锌)纳米颗粒、GZO(氧化镓锌)纳米颗粒、β-镓氧化物纳米颗粒及其类似物。金属氧化物纳米颗粒当然不限于上面的材料，只要在可见光区可获得高的透光性且能获得高的电导率，其它的合适的材料也可使用。例如，ITO纳米颗粒适合用作金属氧化物纳米颗粒，因为其在可见光区可获得高的透光性，且可获得高的电导率。
金属氧化物纳米颗粒的平均一次粒径(average primary particle diameter)可优选为1nm至500nm。形成平均一次粒径小于1nm的金属氧化物纳米颗粒是困难的。另外，如果金属氧化物纳米颗粒的平均一次粒径小于1nm，获得高电导率是困难的。另一方面，如果金属氧化物纳米颗粒的平均一次粒径超过500nm，稳定地分散金属氧化物纳米颗粒在液体中是困难的。另外，尽管具有球形或颗粒状的金属氧化物纳米颗粒通常被使用，当然可以使用具有纤维形状(例如，针状、柱状、须状等)、平行六面体状(如立方体形、板状等)及其类似形状的金属氧化物纳米颗粒。
例如，聚噻吩或其衍生物、聚苯胺或其衍生物和聚吡咯或其衍生物可用作导电聚合物。聚噻吩或其衍生物和聚苯胺或其衍生物适合用作导电聚合物，因为这些材料在可见光区具有高的透光性和高的电导率。
导电聚合物可包括掺杂剂。例如，掺杂剂可包括诸如聚苯乙烯磺酸盐的有机磺酸(organic sulfonic acid)、有机三氟乙酸、有机丙酸、诸如碘和溴的卤素、以及诸如PF5、ASF5和SbF5的路易斯酸(Lewis acid)。另外，导电聚合物可以是自掺杂类型，其中掺杂剂直接键合于聚合化合物。
含有金属氧化物的功能性液体优选包括溶解或分散在溶剂中的金属氧化物纳米颗粒。另外，含有导电聚合物的功能性液体优选包括溶解或分散在溶剂中的导电聚合物。
含有金属氧化物的功能性液体的溶剂可由任何合适的稳定地分散金属氧化物纳米颗粒的溶剂形成。另外，含有导电聚合物的功能性液体的溶剂可由任何合适的稳定地溶解或分散导电聚合物的溶剂形成。例如，用于含有金属氧化物的功能性液体所用的溶剂和含有导电聚合物的功能性液体所用的溶剂可包括甲苯、二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、十氢化萘、二环己基，烃溶剂，如n-丁苯、s-丁苯、t-丁苯，卤代烃溶剂，如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、氯丁烷、溴丁烷、氯戊烷、溴戊烷、氯己烷、溴己烷、氯环己烷和溴环己烷，卤代不饱和烃溶剂，例如氯苯、二氯苯、三氯苯，醚溶剂，例如四氢呋喃、四氢吡喃和二噁烷，乙二醇溶剂，如乙烯乙二醇和三甲基乙二醇，酮溶剂，如丙酮、甲烷基乙基酮、二乙基酮、乙酰丙酮和异佛尔酮，酯溶剂，如乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸苄酯，醚醇溶剂，如甲氧基乙醇和乙氧基乙醇，酰胺溶剂，如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺，醇溶剂，如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丁氧基乙醇和甲氧基丁醇以及水。
另外，功能性液体可包括选择自上面所述的溶剂的两种或更多种。溶剂可优选地选择以抑制在使用含有该溶剂的功能性液体形成的层下面的层容易再溶解或再分散。
粘接剂可混合于功能性液体。例如，粘接剂可包括无机粘接剂如烷基硅酸盐(alkylsilicate)和烷基钛酸盐(alkyltitanate)，和有机粘接剂如丙烯酸、醇酸树脂、聚酯、氨基甲酸酯(urethane)和环氧树脂。粘接剂可优选是硬化(或固化)类型，如室温硬化型、热硬化或烘焙硬化型和UV线(紫外线)硬化型。粘接剂组分的含量或数量可根据所需要的粘接剂的性能而设定。
具有反向堆叠结构和使用聚合物光发射材料的顶发射型有机EL元件10与使用ITO层作为阳极的有机EL元件相比具有下面优异的特性。
根据这个实施例的有机EL元件10，通过印刷形成的阳极5包括金属氧化物如ITO和导电聚合物。由于这个原因，与阳极由溅射ITO层形成的有机EL元件相比，防止了对于含有有机光发射层的有机层的损坏，那样的损坏在当ITO溅射形成时因等离子体或辐射热而产生。
另外，根据这个实施例的有机EL元件10，阳极5包括金属氧化物如ITO和导电聚合物。因此，与阳极仅仅包括ITO纳米颗粒的有机EL元件相比，阳极5具有高的电导率。
进一步，根据这个实施例的有机EL元件10，功能性液体中的金属纳米颗粒如ITO和导电聚合物的组分比例是可变的，可为了调整阳极5的功函数而被调整。常规地，阳极的功函数不容易调整，含有有机光发射层的有机层的材料和厚度通过阳极的功函数而被限制。但是，在这个实施例中，金属纳米颗粒和导电聚合物的组分比例可改变，以依据含有有机光发射层的有机层的功函数而调整阳极5的功函数。因此，阳极的功函数和含有有机光发射层的有机层的功函数之间的差异可被变小，空穴注入势垒的高度可被减小，有机EL元件的驱动电压可被减小，且发光效率可被改善。
接下来，参考图3来说明制造在本发明的这个实施例中的有机EL元件的方法。图3是在第一实施例中制造有机EL元件方法的示例工序的流程图。
制造这个实施例的有机EL元件的方法包括步骤S11执行阴极形成工艺，步骤S12执行堆叠结构形成工艺，步骤S13执行空穴注入层形成工艺，以及步骤S14执行阳极形成工艺。
步骤S11的阴极形成工艺通过真空沉积、溅射、离子镀覆、金属薄膜的压力接合的层叠以及类似方法在基板1上形成阴极2。阴极2由碱金属、碱土金属、过渡金属、IIIA族(或硼族)金属以及类似物形成。
步骤S12的堆叠结构形成工艺形成堆叠结构3，其中，含有有机光发射层的有机层使用印刷技术或真空沉积法层叠在阴极2上。印刷技术包括凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、平版印刷、反向印刷、喷墨印刷及类似方法。
步骤S13的空穴注入层形成工艺使用印刷技术或真空沉积法在堆叠结构3上形成空穴注入层4。印刷技术包括凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、平版印刷、反向印刷、喷墨印刷及类似方法。
步骤S14的阳极形成工艺通过印刷法在其上形成有空穴注入层4的堆叠结构3上形成阳极5。阳极5是透明的，且包括金属氧化物和导电聚合物。印刷技术包括凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、平版印刷、反向印刷、喷墨印刷及类似方法。
步骤S12的堆叠结构形成工艺可通过印刷法形成堆叠结构3，步骤S13的空穴注入层形成工艺可通过印刷法形成空穴注入层4。在这种情况下，在阴极2之上的层3至层5通过印刷法形成。
可代替地，步骤S11的阴极形成工艺可通过印刷法形成阴极2。阴极2可使用含有导电聚合物材料的功能性液体、含有金属的液体、在熔融状态下的易熔金属及类似物印刷而形成，该导电聚合物材料例如为聚苯胺或其衍生物和聚噻吩或其衍生物，含有金属的液体如纳米颗粒油墨、浆及类似物。
当在基板1上的层2到5的所有层都通过印刷法形成时，从上面描述的溶剂中选择一种合适的溶剂是必要的，从而使得在执行步骤S12到步骤S14的工艺之一时，下面的层不被再溶解或再分散。另外，在形成下面的层(而后也称为下层)的工艺中，粘接剂可被加入用于形成下层的功能性液体中，从而产生室温硬化、热硬化或烘焙硬化、UV线(紫外线)硬化或类似硬化以固化该下层。进一步地，形成下层的材料本身可包括能产生室温硬化、热硬化或烘焙硬化、UV线(紫外线)硬化或类似硬化的功能基团以固化该下层。
在这个实施例中，阳极5通过金属氧化物和导电聚合物的混合物形成。但是，阳极5可由任何合适的透明且包括金属氧化物和导电聚合物的材料形成。比如，在阳极5中金属氧化物和导电聚合物可能不被混合，金属氧化物和导电聚合物可分别地以聚集的状态存在。
第一实施例的第一变形
接下来，结合图4和5对于本发明的第一实施例的第一变形进行说明。图4是本发明的第一实施例第一变形的有机EL元件的示例结构的截面图。在图4中，与图1中的相应部分相同的部分由相同的附图标记进行标记，对其的说明将省略。
如在图4中描述的，阴极2、堆叠结构3、空穴注入层4和阳极5顺次形成在基板1上以形成有机EL元件10a。在这第一变形中，有机EL元件10a的阳极5具有由包含导电聚合物的层51和包含金属氧化物的层52形成的层叠结构。
在这个变形中，包含导电聚合物的层51通过印刷形成，包含金属氧化物的层52通过印刷方法形成在层51上，从而形成阳极5。层51可通过印刷导电聚合物溶解或分散在溶剂中的功能性液体形成。层52可通过印刷金属氧化物分散在溶剂中的功能性液体形成。阳极5的表面电阻通过包含具有高透光性的金属氧化物的层52补偿，从而形成具有高电导率和高透光性的阳极5。因此，高光取出效率可在具有反向堆叠结构的顶发射有机EL元件10a中实现。
另外，在层51和层52之间的界面附近，如图2A所示的，金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙可被导电聚合物G2填充。在这种情况下，在金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙填充了导电聚合物G2的部分获得高电导率，因为这部分包含了电流流过导电聚合物G2的电流路径P2。
另外，当通过印刷形成层52时，层51的一部分或者层51的全部可能被再溶解或再分散。在这种情况下，如图2A所表示的，在包括层51和52的整个阳极5上，金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙由导电聚合物G2填充。在这种情况下，整个阳极5可获得高的电导率。
导电聚合物材料可与第一实施例使用的相同。另外，用于形成层51的功能性液体的溶剂和粘接剂可与在第一实施例中形成阳极5的功能性液体的溶剂和粘接剂相同。
金属氧化物纳米颗粒的材料、平均一次粒径和形状可与第一实施例的相同。另外，用于形成层52的功能性液体的溶剂和粘接剂可与在第一实施例中形成阳极5的功能性液体的溶剂和粘接剂相同。
图5是根据第一实施例第一变形制造有机EL元件方法的示例工序的流程图。在图5中，通过相同的附图标记表示与图3中的相应步骤相同的步骤，其说明将被省略。
制造这个变形例的有机EL元件的方法包括步骤S11执行阴极形成工艺，步骤S12执行堆叠结构形成工艺，步骤S13执行空穴注入层形成工艺，以及步骤S141和S142执行阳极形成工艺。步骤S141执行形成包含导电聚合物的层51的工艺，步骤S142执行形成包含金属氧化物的层52的工艺。
步骤S11到步骤S13与第一实施例的步骤S11至步骤S13相同。步骤S141可使用印刷技术形成包含导电聚合物的层51。印刷技术包括凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、平版印刷、反向印刷、喷墨印刷及类似方法。
步骤S142可使用印刷技术形成包含金属氧化物的层52。印刷技术包括凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、平版印刷、反向印刷、喷墨印刷及类似方法。
第一实施例的第二变形
接下来，结合图6和7对本发明的第一实施例的第二变形进行说明。图6是本发明的第一实施例第二变形的有机EL元件的示例结构的截面图。在图6中，通过相同的附图标记表示与图1中的相应部分相同的部分，将省略对其的说明。
如图6所示，阴极2、堆叠结构3、空穴注入层4和阳极5顺次形成在基板1上以形成有机EL元件10b。在这个第二变形中，有机EL元件10b的阳极5具有由包含金属氧化物的层51a和包含导电聚合物的层52a形成的堆叠结构。
在这个变形中，包含金属氧化物的层51a通过印刷形成，包含导电聚合物的层52a通过印刷形成在层51a上，从而形成阳极5。层51a可通过印刷其中金属氧化物分散在溶剂中的功能性液体形成。层52a可通过印刷其中导电聚合物溶解或分散在溶剂中的功能性液体形成。在这种情况下，如图2A所示出的，金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙被导电聚合物G2填充。相应地，从一个金属氧化物纳米颗粒G1到另一个金属氧化物纳米颗粒G1流动的电流的电流路径不仅仅包括箭头所表示的点接触的两个金属氧化物纳米颗粒G1之间的电流路径P1，也包括通过箭头表示的在两个金属氧化物纳米颗粒G1之间穿过导电聚合物G2的电流路径P2。换句话说，电流路径P1穿过两个金属氧化物纳米颗粒G1之间点接触的点，电流路径P2穿过导电聚合物G2。因此，金属氧化物纳米颗粒G1之间的接触电阻可被减小，从而产生了具有高电导率和高透光性的阳极5。因此，在具有反向堆叠结构的顶发射型有机EL元件10b中可实现高的光取出效率。
另外，如图2A所示的，在层52a中的层51a和层52a之间的界面的附近，金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙被导电聚合物G2填充。在这种情况下，金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙被导电聚合物G2填充的部分可获得高电导率，因为该部分包括电流流过导电聚合物G2的电流路径P2。
另外，当通过印刷形成层52a时，层51a的一部分或层51a的全部可能被再溶解或再分散。在这种情况下，如图2A所示的，在包括层51a和52a的整个阳极5上，金属氧化物纳米颗粒G1之间的间隙被导电聚合物G2填充。在这种情况下，可在整个阳极5上获得高电导率。
用于形成层51a的功能性液体的溶剂和粘接剂可与在第一实施例的第一变形中形成层52的功能性液体的溶剂和粘接剂相同。
用于形成层52a的功能性液体的溶剂和粘接剂可与在第一实施例的第一变形中形成层51的功能性液体的溶剂和粘接剂相同。
图7是根据第一实施例第二变形制造有机EL元件方法的示例工序的流程图。在图7中，通过相同的附图标记表示与图5中的相应部分相同的部分，将省略对其的说明。
制造这个变形例的有机EL元件的方法包括步骤S11执行阴极形成工艺，步骤S12执行堆叠结构形成工艺，步骤S13执行空穴注入层形成工艺，以及步骤S142和S141执行阳极形成工艺。步骤S142执行形成包含金属氧化物的层51a的工艺，步骤S141执行形成包含导电聚合物的层52a的工艺。步骤S142和S141的顺序与第一实施例的第一变形的相反，但是步骤S142和S141的工艺与在第一实施的第一变形的相应的步骤S142和S141相同。
第二实施例
接下来，结合图8对本发明的第二实施例中的面发射光源或照明装置进行说明。图8是本发明的第二个实施例的面发射光源或照明装置的示例结构的截面图。在图8中，通过相同的附图标记表示与图1中的相应部分相同的部分，将省略对其的说明。
第一实施例和它的第一和第二变形中任何一个的有机EL元件可适合用于曲面或平面光源、照明装置和面发射光源，该面发射光源例如可用于扫描仪的光源。因此，在该第二实施例中的面发射光源或照明装置可由根据第一实施例和它的第一和第二变形中任何一个的有机EL元件提供。图8中所示的面发光光源或照明装置提供有对应于第一实施例的有机EL元件10。在图8中示出的面发射光源或照明装置20形成根据本发明的一个实施例的光发射装置。
如图8所示的，面发射光源或照明装置20包括由有机EL元件10形成的像素10。像素10包括阴极2、堆叠结构3、空穴注入层4和阳极5，其顺序形成在基板1上。阳极2电连接至配线(或互连)6。在相应于像素10的区域中具有开口的像素分隔层7提供在基板1上，像素10布置在像素分隔层7的开口中。面发射光源或照明装置20可包括由有机EL元件10形成的多个像素10。
像素分隔层7的厚度可优选为0.1μm至5μm。像素分隔层7可优选由不容易因热发生变化的材料制成，如具有相对高的耐热性的有机材料。例如，光敏聚酰亚胺可用于像素分隔层7。也可用于形成像素分隔层7的聚酰亚胺之外的材料包括丙烯酸(或甲基丙烯酸)或酚醛树脂材料。为了方便图案化，这些树脂材料可以是光敏性的。
当制造面发射光源或照明装置20时，由Al或类似物质制成的金属层沉积在基板1上，且金属层被图案化以形成阴极2和配线6。例如，光敏性聚亚酰胺层印刷在其上具有阴极2和配线6的基板1上。在光敏性聚亚酰胺层上曝光出图案，在阴极2之上的一部分被溶解或去除以形成在阴极2之上具有开口的像素分隔层7。堆叠结构3、空穴注入层4和阳极5顺次形成在其上形成有像素分隔层7并且在阴极2之上布置有像素分隔层7的开口的基板1上。从而，制造了图8的面发射光源或照明装置20。
在这个实施例中的面发射光源或照明装置20提供有根据第一实施例和其第一和第二变形中任何一个的有机EL元件。基于这个原因，阳极5可具有高电导率和高透光性，且在具有反向堆叠结构的顶发射型有机EL元件中实现高的光取出效率。
第三实施例
接下来，结合图9对本发明的第三实施例的显示装置进行说明。图9是本发明的第三实施例的显示装置的示例结构的截面图。在图9中，通过相同的附图标记表示与图1中的相应部分相同的部分，将省略对其的说明。
第一实施例和它的第一和第二变形中的任何一个的有机EL元件中可适合用于显示装置。因此，在该第三实施例中的显示装置可提供有根据第一实施例和它的第一和第二变形中任何一个的有机EL元件。显示装置可由段显示装置(segment display device)、点矩阵显示装置等形成。点矩阵显示装置可分为有源矩阵显示装置和无源矩阵显示装置。
例如，在这个实施例中，根据第一实施例和它的第一和第二变形中任何一个的有机EL元件可形成光发射元件(或装置)，其形成如图9所示的有源矩阵显示装置中的每一个像素。可代替地，根据第一实施例和它的第一和第二变形中任何一个的有机EL元件可形成用于形成段显示装置中的每一个段的光发射元件(或装置)，或形成液晶显示装置的背光。
在图9中示出的显示装置提供有根据第一实施例的有机EL元件10。在图9中示出的显示装置30形成根据本发明的一个实施例的光发射装置。
如图9所示的，显示装置30包括由有机EL元件10形成的像素10。像素10包括阴极2、堆叠结构3、空穴注入层4和阳极5，其顺序形成在基板1上。在相应于像素10的区域中具有开口的像素分隔层7提供在基板1上，像素10布置在像素分隔层7的开口中。用于像素分隔层7的厚度和材料可与上面第二实施例描述的一样。另外，堆叠结构3和空穴注入层4可仅仅提供在像素分隔层7的开口内。显示装置30可包括由有机EL元件10形成的多个像素10。
进一步地，TFT电路8和平坦化层9被顺次形成在基板1上。阴极2和像素分隔层7被形成在平坦层9上。阴极2通过贯通电极9a电连接于TFT电路8，贯通电极9a形成为贯通平坦化层9。
当形成显示装置30时，TFT电路8以矩阵配置形成在基板1上。平坦化层9例如由二氧化硅制成，且形成在形成有TFT电路8的基板1上。贯通电极9a被形成以贯通平坦化层9并电连接于在TFT电路8之后形成的阴极2。由Al或类似物制成的金属层沉积在形成有贯通电极9a的平坦化层9上，且金属层被图案化以形成阴极2。之后，像素分隔层7、堆叠结构3、空穴注入层4和阳极5如上面描述的第二实施例同样的方式顺次形成。堆叠结构3和空穴注入层4可例如利用喷墨印刷法仅仅形成在像素分隔层7的开口内。例如，玻璃基板制成的封装基板40使用粘合剂粘接于阳极5，以形成显示装置30，粘合剂例如为环氧树脂。例如，粘合剂可沿显示装置30的外部边缘提供。因此，图9中示出的阳极5和封装基板40之间的间隙可由沿着显示装置30的外部边缘提供的粘合剂的厚度决定。
在这个实施例中的显示装置30提供有根据第一实施例和它的第一和第二变形中任何一个的有机EL元件。基于这个原因，阳极5可具有高电导率和高透光性，且在具有反向堆叠结构的顶发射型有机EL元件中可实现高的光取出效率。
示例
接下来，将描述实施例的示例和比较例。当然，本发明并不限于这些示例。
示例实施例Emb1
图1中示出的有机EL元件10在示例性的实施例(或实施例示例)Emb1中以下面的方式制造。首先，镁-银合金被沉积在基板1上，这个合金层被图案化以形成具有100nm厚且4mm2面积的阴极2。在阴极2不暴露于大气的情况下，1重量％的聚对苯乙炔有机光发射材料的甲苯溶液旋涂在阴极2上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成具有70nm厚度的有机光发射层3。
接下来，功能性液体通过添加30重量％的乙二醇甲醚(ethyleneglycolmonomethylether)，和10重量％的含有作为粘接剂的三聚氰胺衍生物的聚合物溶液到PEDOT/PSS(聚(3，4-乙撑二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))分散液(具有1.3重量％的固态含量浓度)中被调整。调整后的功能性液体旋涂在有机光发射层3上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成具有40nm厚度的空穴注入层4。通过形成空穴注入层4，没有发现下面的有机光发射层3的再溶解。
然后，含有聚噻吩衍生物的导电聚合物材料的分散液(具有3重量％的固态含量浓度)，和平均粒径大约为20nm的ITO纳米颗粒的IPA(2-丙醇)分散液(具有20重量％的固态含量浓度)，以1∶10体积比混合，以调整功能性液体。调整好的功能性液体被旋涂在空穴注入层4上，其后在130℃烘培10分钟，从而形成具有400nm厚度的阳极5。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件10的两个电极间时，从有机EL元件10的顶表面观察到绿光发射。
示例实施例Emb2
在图4示出的有机EL元件10a在示例实施例(或实施例示例)Emb2中以下面的方式制造。首先，镁-银合金被沉积在基板1上，这个合金层被图案化以形成具有100nm厚且4mm2面积的阴极2。在阴极2不暴露于大气的情况下，1％重量的聚对苯乙炔有机光发射材料的甲苯溶液旋涂在阴极2上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成具有70nm厚度的有机光发射层3。
接下来，功能性液体通过添加30重量％的乙二醇甲醚，和10重量％的含有作为粘接剂的三聚氰胺衍生物的聚合物溶液到PEDOT/PSS(聚(3，4-乙撑二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))分散液(具有1.3重量％的固态含量浓度)中被调整。调整后的功能性液体旋涂在有机光发射层3上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成具有40nm厚度的空穴注入层4。通过形成空穴注入层4，没有发现下面的有机光发射层3的再溶解。
然后，含有聚噻吩衍生物的导电聚合物材料的分散液(具有3重量％的固态含量浓度)被旋涂在空穴注入层4上，其后在120℃烘培10分钟，以形成具有60nm厚的层51。
另外，平均粒径大约为20nm的ITO纳米颗粒的IPA(2-丙醇)分散液(具有20重量％的固态含量浓度)的功能性液体被调整并旋涂在层51上，其后在120℃烘培10分钟，从而形成具有500nm厚度的层52。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件10a的两个电极间时，从有机EL元件10a的顶表面观察到绿光发射。
示例实施例Emb3
在图6示出的有机EL元件10b在示例实施例(或实施例示例)Emb3中以下面的方式制造。首先，镁-银合金被沉积在基板1上，这个合金层被图案化以形成具有100nm厚且4mm2面积的阴极2。在阴极2不暴露于大气的情况下，1重量％的聚对苯乙炔有机光发射材料的甲苯溶液旋涂在阴极2上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成具有70nm厚度的有机光发射层3。
接下来，功能性液体通过添加30重量％的乙二醇甲醚，和10重量％的含有作为粘接剂的三聚氰胺衍生物的聚合物溶液到PEDOT/PSS(聚(3，4-乙撑二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))分散液(具有1.3重量％的固态含量浓度)中被调整。调整后的功能性液体旋涂在有机光发射层3上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成具有40nm厚度的空穴注入层4。通过形成空穴注入层4，没有发现下面的有机光发射层3的再溶解。
然后，平均粒径大约为20nm的ITO纳米颗粒的IPA(2-丙醇)分散液(具有20重量％的固态含量浓度)的功能性液体被调整并旋涂在空穴注入层4上，其后在120℃烘培10分钟，从而形成具有500nm厚度的层51a。
另外，含有聚噻吩衍生物的导电聚合物材料的分散液(具有3重量％的固态含量浓度)被旋涂在层51a上，其后在120℃烘培10分钟，以形成具有60nm厚的层52a。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件10b的两个电极间时，从有机EL元件10b的顶表面观察到绿光发射。
示例实施例Emb4
在示例实施例(或实施例示例)Emb4中，图1示出的有机EL元件10与上面描述的示例实施例Emb1的制造方式相同，除了在形成400nm厚的阳极5时利用聚苯胺衍生物代替聚噻吩衍生物。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件10的两个电极间时，从有机EL元件10的顶表面观察到绿光发射。
示例实施例Emb5
在示例实施例(或实施例示例)Emb5中，图4示出的有机EL元件10a与上面描述的示例实施例Emb2的制造方式相同，除了在形成60nm厚的层51时利用聚苯胺衍生物代替聚噻吩衍生物。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件10a的两个电极间时，从有机EL元件10a的顶表面观察到绿光发射。
示例实施例Emb6
在示例实施例(或实施例示例)Emb6中，图6示出的有机EL元件10b与上面描述的示例实施例Emb3的制造方式相同，除了在形成60nm厚的层52a时利用聚苯胺衍生物代替聚噻吩衍生物。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件10b的两个电极间时，从有机EL元件10b的顶表面观察到绿光发射。
比较例Cmp1
在比较例Cmp1中，与图1所描述的有机EL元件10相似的有机EL元件被制造，但是在阳极5中不包括金属氧化物。
具有100nm厚和4mm2面积的阴极2、具有70nm厚的有机光发射层3和具有40nm厚的空穴注入层4顺次形成在基板1上。此后，含有聚噻吩衍生物的导电聚合物材料的分散液(具有3重量％的固态含量浓度)被旋涂在空穴注入层4上，其后在120℃烘培10分钟，以形成具有60nm厚的阳极5。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件的两个电极间时，从有机EL元件的顶表面观察到弱的绿光发射。
比较例Cmp2
在比较例Cmp2中，除了形成60nm厚的阳极5时利用聚苯胺衍生物代替聚噻吩衍生物之外，与上面描述的比较例Cmp1相同的方式制造有机EL元件。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件的两个电极间时，从有机EL元件的顶表面观察到弱的绿光发射。
比较例Cmp3
在比较例Cmp3中，与图1所示的有机EL元件10相似的有机EL元件被制造，但是在阳极5中不包括导电聚合物。
具有100nm厚和4mm2面积的阴极2、具有70nm厚的有机光发射层3和具有40nm厚的空穴注入层4顺次形成在基板1上。此后，平均粒径大约为20nm的ITO纳米颗粒的IPA(2-丙醇)分散液(具有20重量％的固态含量浓度)的功能性液体被旋涂在空穴注入层4上，其后在120℃烘培10分钟，从而形成具有500nm厚度的阳极5。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件的两个电极间时，从有机EL元件的顶表面没有观察到光发射。
比较例Cmp4
在比较例Cmp4中，与图1所示的有机EL元件10相似的有机EL元件被制造，但是阳极5通过溅射ITO层形成。
具有100nm厚和4mm2面积的阴极2、具有70nm厚的有机光发射层3和具有40nm厚的空穴注入层4顺次形成在基板1上。之后，溅射装置被用于形成100nm厚的ITO层，以形成阳极5。
当电压施加于以这种方式制造的有机EL元件的两个电极间时，从有机EL元件的顶表面没有观察到光发射。
下面的表格1示出了在与根据示例实施例Emb1至Emb6和比较例Cmp1至Cmp4的每个有机EL元件的光发射表面相对的位置测量的光发射相对亮度。
表格1
  示例   相对亮度
  示例实施例Emb1   110
  示例实施例Emb2   100
  示例实施例Emb3   104
  示例实施例Emb4   108
  示例实施例Emb5   98
  示例实施例Emb6   102
  比较例Cmp1   18
  比较例Cmp2   11
  比较例Cmp3   0
  比较例Cmp4   0
在根据示例实施例Emb1至Emb6和比较例Cmp1至Cmp4的每个有机EL元件的两个电极之间注入1mA的电流来测量光发射，每个被测量的亮度以相对值表示，其是将测量的示例实施例Emb2的亮度值视为是“100”的相对于测量的示例实施例Emb2的亮度的相对值。示例实施例Emb1至Emb6和比较例Cmp1至Cmp4的尺寸(或大小)是相同的。
如从表格1中可看出，根据示例实施例Emb1至Emb6的有机EL元件的相对亮度是根据比较例Cmp1至Cmp4的有机EL元件的相对亮度的大约5倍或更大。换句话，与根据比较例Cmp1至Cmp4的有机EL元件相比，根据示例实施例Emb1至Emb6的有机EL元件可实现高的光取出效率。可以认为，在根据示例实施例Emb1至Emb6的有机EL元件中获得高的光取出效率，这是因为与根据比较例Cmp1至Cmp4的有机EL元件相比，阳极5在可见光区具有高的透光率和阳极5的高电导率。相应地，证实了实施例可在具有反向堆叠结构的顶发射型有机EL元件中提供具有高透光性和高电导率的阳极。
示例实施例Emb7
在示例实施例(或实施例示例)Emb7中，功能性液体中的平均粒径大约为20nm的ITO纳米颗粒的IPA(2-丙醇)分散液(具有20重量％的固态含量浓度)和包含聚苯胺衍生物的导电聚合物材料的分散液(具有1重量％的固态含量浓度)的组分比例是可变的，并调整该功能性液体。调整后的功能性液体被旋涂在硅基板上，其后在130℃烘培10分钟，从而形成相应于阳极5的旋涂层。旋涂层的功函数使用由日本Riken Keiki有限公司制造的大气中光电发射产生谱(photoemission yield spectroscopy)探测器AC-2测量。
下面的表格2示出了各种组分比例的旋涂层的测量功函数。在表格2中，组分比例100％意味着旋涂层仅仅是由ITO纳米颗粒的IPA分散液形成，组分比例0％意味着旋涂层仅仅是由包含聚苯胺的导电聚合物材料的分散液形成。
表格2
  组分比例(％)   功函数(eV)
  100   4.50
  80   4.66
  60   4.76
  40   4.94
  20   5.03
  0   5.07
如从表格2中看出的，旋涂层的功函数随混合比例的变化而一致地变化。因此，如上所描述的，确定的是阳极5的功函数可通过调整其中金属纳米颗粒和导电聚合物的组分比例变化的功能性液体来调整。
示例实施例Emb8
在示例性的实施例(或实施例示例)Emb8中，图8所示的面发射光源或照明元件20被制造。
Al层沉积在基板1上并被图案化以形成100nm厚的阴极2和配线6。然后，利用光敏聚酰亚胺形成1μm厚且具有面积为1000mm2的开口的像素分隔层7。
之后，1重量％的聚对苯乙炔有机光发射材料的甲苯溶液旋涂在像素分隔层7上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成70nm厚的有机光发射层3。
接下来，功能性液体通过添加30重量％的乙二醇甲醚和10重量％的含有作为粘合剂的三聚氰胺衍生物的聚合物溶液到PEDOT/PSS(聚(3，4-乙撑二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))分散液(具有1.3重量％的固态含量浓度)中被调整。调整后的功能性液体旋涂在有机光发射层3上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成40nm厚的空穴注入层4。通过形成空穴注入层4，没有观察到下面的有机光发射层3的再溶解。
然后，含有聚噻吩衍生物的导电聚合物材料的分散液(具有3重量％的固态含量浓度)和平均粒径大约为20nm的ITO纳米颗粒的IPA(2-丙醇)分散液(具有20重量％的固态含量浓度)以1∶10的体积比混合，以调整功能性液体。调整好的功能性液体被旋涂在空穴注入层4上，其后在120℃烘培10分钟，从而形成400nm厚的阳极5。
当电压施加于以这种方式制造的面发射光源或照明装置20的两个电极间时，从有机EL元件的顶表面观察到光发射。
示例实施例Emb9
在示例性的实施例(或实施例示例)Emb9中，图9所示的显示装置30被制造。
包括栅极电极的多晶硅型TFT电路8以矩阵配置形成在基板1上。然后，由二氧化硅(SiO2)制成的平坦化层9形成在形成有TFT电路8的基板1上。贯通电极9a被形成以贯通平坦化层9并将其后形成的阴极2电连接至TFT电路8。进一步地，Al层沉积在形成有贯通电极9a的平坦化层9上，且Al层被图案化以形成阴极2，阴极2通过贯通电极9a电连接于TFT电路8。阴极2形成为100nm厚。
接下来，在平坦化层的像素间的区域中，利用光敏聚酰亚胺形成具有开口的像素分隔层7。像素分隔层71μm的厚且具有1000mm2面积的开口。
接着，聚对苯乙炔有机光发射材料的均三甲苯(mesitylene)溶液通过喷墨印刷法形成在阴极2上，之后在1托(Torr)减压环境下在130℃烘培10分钟，从而形成具有70nm厚度的有机光发射层3。
接下来，功能性液体通过添加30重量％的乙二醇甲醚和10重量％的含有作为粘接剂的三聚氰胺衍生物的聚合物溶液到PEDOT/PSS(聚(3，4-乙撑二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐))分散液(具有1.3重量％的固态含量浓度)中被调整。调整后的功能性液体通过喷墨印刷法形成在有机光发射层3上，之后在130℃烘培10分钟，从而形成具有40nm厚度的空穴注入层4。
另外，含有聚噻吩衍生物的导电聚合物材料的分散液(具有3重量％的固态含量浓度)和平均粒径大约为20nm的ITO纳米颗粒的IPA(2-丙醇)分散液(具有20重量％的固态含量浓度)以1∶10的体积比混合，以调整功能性液体。调整好的功能性液体被旋涂在空穴注入层4上，其后在120℃烘培10分钟，从而形成具有400nm厚度的阳极5。
最后，玻璃基板制成的封装基板40使用粘合剂如环氧树脂结合到阳极5，从而形成显示装置30。
当电压施加于以这种方式制造的显示装置30的两个电极间时，从有机EL元件的顶表面观察到光发射。
在此说明书中，分配给实施例和它们的变形的连续数字如“第一”和“第二”不代表这些实施例和变形的优先性。
此外，本发明并不限于这些实施例，而是可以在不偏离本发明的精神的情况下，可以进行各种改变和进一步的变型。

Claims (12)

1.一种有机电致发光元件，包括：
阴极；
提供在所述阴极上的堆叠结构，且所述堆叠结构包括含有有机光发射层的有机层；以及
提供在所述堆叠结构上的透明阳极，且所述透明阳极包括金属氧化物和导电聚合物。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中所述阳极由所述金属氧化物和所述导电聚合物的混合物形成。
3.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其中所述阳极由含有所述金属氧化物的液体和含有所述导电聚合物的液体的混合液体制成。
4.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中所述阳极包括：
提供在所述堆叠结构上并且含有所述导电聚合物的第一层；以及
提供在所述第一层上并且含有所述金属氧化物的第二层。
5.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中所述阳极包括：
提供在所述堆叠结构上并且含有所述金属氧化物的第一层；以及
提供在所述第一层上并且含有所述导电聚合物的第二层。
6.一种光发射装置，包括：
基板；以及
提供在所述基板上的有机电致发光元件；
所述有机电致发光元件包括：
提供在所述基板上的阴极；
提供在所述阴极上的堆叠结构，且所述堆叠结构包括含有有机光发射层的有机层；以及
提供在所述堆叠结构上的透明阳极，且所述透明阳极包括金属氧化物和导电聚合物。
7.如权利要求6所述的光发射装置，其中所述有机电致发光元件还包括：
提供在所述基板上且电连接于所述阴极的配线；以及
覆盖所述阴极和所述配线的像素分隔层，且所述像素分隔层具有露出所述阴极的部分的开口，
其中，所述堆叠结构提供在所述像素分隔层的开口内。
8.如权利要求6所述的光发射装置，其中所述有机电致发光元件还包括：
提供在所述基板上的薄膜晶体管电路；
提供在所述薄膜晶体管电路上且包括贯通电极的平坦化层，所述贯通电极贯通所述平坦化层；
覆盖所述阴极的像素分隔层，且所述像素分隔层具有露出所述阴极的部分的开口，
其中，所述贯通电极电连接所述阴极和所述薄膜晶体管电路，且所述堆叠结构提供在所述像素分隔层的开口内。
9.一种制造有机电致发光元件的方法，包括：
在基板上形成阴极；
在所述阴极上形成堆叠结构，所述堆叠结构包括含有有机光发射层的有机层；以及
在所述堆叠结构上印刷透明阳极，所述阳极包括金属氧化物和导电聚合物。
10.如权利要求9所述的制造有机电致发光元件的方法，其中所述印刷使用含有所述金属氧化物的液体和含有所述导电聚合物的液体的混合液体。
11.如权利要求9所述的制造有机电致发光元件的方法，其中所述印刷包括：
在所述堆叠结构上印刷含有所述导电聚合物的第一层；
在所述第一层上印刷含有所述金属氧化物的第二层。
12.如权利要求9所述的制造有机电致发光元件的方法，其中所述印刷包括：
在所述堆叠结构上印刷含有所述金属氧化物的第一层；
在所述第一层上印刷含有所述导电聚合物的第二层。
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