CN102867922A - 有机发光元件、发光装置、图像形成装置、显示装置和摄像装置 - Google Patents
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Abstract
有机发光元件在基板上包括第一电极、有机化合物层和第二电极并且从第二电极侧发光，其中该第二电极从基板侧依次包括第一层和与该第一层接触的第二层，该第二层是包含Ag的层，并且该第一层是包含Ag和Cs的层。
Description
技术领域
本发明涉及具有将银薄膜用作电极的构成并且显示高发光效率的有机发光元件以及包括该有机发光元件的发光装置、图像形成装置、显示装置和摄像装置。
背景技术
有机发光元件由第一电极、第二电极和设置在这两个电极之间的有机化合物层形成。将从有机化合物层中的发光层发出的光从第一电极和第二电极中的一个电极（光取出电极）放出。关于有机发光元件，为了实现低电压驱动和高发光效率，将显示高电导率和低的可见光区域中的光学吸收的金属，例如银用作光取出电极。
但是，将银用作光取出电极的情况下，取决于成膜环境，可能发生银固有的光学吸收。为了抑制由银薄膜产生的吸收，日本专利公开No.2008-171637公开了有机发光元件，该有机发光元件使用层叠的透明导电膜作为电极，该层叠的透明导电膜由银以外的金属形成的底层和银或银合金形成的银薄膜层组成。而且，公开了底层的银以外的金属能够选自由金、铝、铜、铟、锡和锌组成的组。
发明内容
本发明的方面提供有机发光元件，其包括银薄膜作为光取出电极并且显示高发光效率。
根据本发明方面的有机发光元件在基板上包括第一电极、第二电极和在上述第一电极和上述第二电极之间设置并且设置有发光层的有机化合物层，并且从上述第二电极侧发出光，其中上述第二电极从上述基板侧依次包括第一层和与上述第一层接触的第二层，上述第二层是包含Ag的层，并且上述第一层是包含Ag和Cs的层。
根据本发明的方面，提供具有高发光效率并且能够在低电压下驱动的有机发光元件。
由以下参照附图对例示实施方案的说明，本发明进一步的特点将变得清楚。
附图说明
图1是根据第一实施方案的有机发光元件的示意图。
图2A和2B是根据第二实施方案的显示装置的示意图。
图3A-3C是表示实施例1和2以及比较例1中的吸光度（absorbance）的图。
图4A和4B是表示实施例3中的吸光度的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的方面进行说明。图1表示根据本发明第一实施方案的有机发光元件的截面示意图。根据本发明第一实施方案的有机发光元件在基板10上包括第一电极11、第二电极15和在第一电极11和第二电极15之间配置并且设置有发光层的有机化合物层12。图1中所示的有机发光元件具有如下构成，其中将光从第二电极15侧取出，因此从与基板10相对的侧将光取出（所谓的顶部发光型）。第二电极15从基板10侧依次包括第一层13和与第一层13接触的第二层14。第二层14是含有银(Ag)的层并且可见光区中的光能够通过第二层14。将含有Ag和Cs的第一层13设置为第二层14的下层。
尽管在图中没有具体示出，但本发明的方面也能够应用于所谓的底部发光型有机发光元件，其中从基板侧依次层叠第二电极、有机化合物层和第一电极。这种情况下，第二电极具有如下构成，其中从基板侧依次层叠第一层和第二层。此外，本发明的方面也能够应用于两面有机发光元件，其中从基板侧和与基板相对的一侧将光取出。具体地，有机发光元件可以是包括基板、透射第一电极、有机化合物层和透射第二电极的有机发光元件，其中该第二电极通过从基板侧依次层叠第一层和第二层而设置。
本发明的第一实施方案中使用的第二电极15的第二层14是含有Ag的层。在这点上，含有Ag的层是指含有90重量%以上的Ag的层。从电导率和可见光区（400nm-780nm的波长）中的透射率的观点出发，第二层14的膜厚度优选为5nm-25nm。第二层14能够通过已知的方法，例如蒸镀法或溅射法形成。
通常，认为Ag薄膜不是在连续膜的状态下存在，由于其高内聚性而是在具有各种颗粒直径的Ag细颗粒的状态下存在，并且认为在可见光区中显现等离子（plasmon）吸收。
同时，根据本发明的第一实施方案的有机发光元件的第二电极15包括至少含有Ag和Cs的第一层13作为上述含有Ag的第二层14的下层。该含有Ag和Cs的第一层13能够通过已知的方法，例如Ag金属与Cs金属或Cs化合物的共蒸镀法或者溅射法形成。
认为其原因是如下所述。Cs原子对于Ag原子具有强化学吸引。因此，第一层13中，防止Ag原子的内聚以致容易作为连续膜形成第一层13。同样在第一层13上形成并且含有Ag的第二层14中，第一层13中的Cs原子防止Ag原子的内聚，此外，在作为连续膜的第一层13的影响下，容易将第二层14形成为连续膜。结果，使作为细颗粒存在的Ag减少，由此抑制光学吸收，例如等离子吸收。
第一层13的膜厚度优选为0.5nm-20nm。如果膜厚度大于20nm，使第二电极15的透射率减小，如果膜厚度小于0.5nm，不容易将第一层13形成为连续膜并且不容易获得抑制由Ag引起的化学吸收的效果。
接下来，对有机发光元件的其他构成要素进行说明。关于基板10，能够使用介电材料，例如玻璃或塑料。基板10可由在其上设置开关元件、并且在其上设置绝缘层的支撑基板形成。关于开关元件，能够使用例如晶体管，例如TFT，或者MIM。
第一电极11能够具有高反射率并且能够使用具有50nm-300nm的膜厚度的Al、Ag、Mo、W、Ni、Cr、或者其合金的金属层。该金属层能够通过已知的方法，例如蒸镀法或溅射法形成。此外，第一电极11可具有如下构成，其中在金属层的光取出侧层叠氧化锡、氧化铟、氧化铟锡、氧化铟锌等的透明氧化物导电层。
有机化合物层12经构成以至少包括发光层和根据需要的功能层，例如，空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子注入层、电子传输层、电子阻挡层和激子阻挡层，其中将各功能层以适当的顺序层叠。关于构成有机化合物层中使用的各功能层的材料，能够使用已知的材料。
能够将上述透明氧化物导电膜、氟化锂、构成有机发光元件的材料等的有机化合物层和氧化铝、氧化硅或氮化硅的无机层设置在第二电极15上作为光学调节层和保护层。
根据本发明方面的有机发光元件能够用于发光装置和显示装置。根据本实施方案的发光装置和显示装置还包括控制有机发光元件的发光的控制电路，并且基于无源矩阵驱动（passive matrix drive）或有源矩阵驱动（active matrix drive）从有机发光元件发光。关于有源矩阵驱动，设置开关元件，例如晶体管或MIM。
发光装置的实例包括照明装置和电子照相图像形成装置的曝光光源和液晶显示装置的背光。关于用于照明装置，可采用一个有机发光元件或者可采用多个有机发光元件。关于电子照相图像形成装置的曝光光源，能够使用多个有机发光元件。图像形成装置包括曝光光源、通过曝光光源设置有潜像的光电导体（photo conductor）和使该光电导体带电的带电单元。
图2A是根据本实施方案的显示装置的透视示意图。根据本实施方案的显示装置包括多个设置有有机发光元件的像素1。将该多个像素1配置为矩阵状以形成显示区域2。在这方面，像素是指对应于一个发光元件的发光区域的区域。根据本实施方案的显示装置中，发光元件是有机发光元件，并且在显示装置中，基于像素1设置一个颜色的有机发光元件。有机发光元件的发光色的实例包括红色、绿色和蓝色，除了这些以外，可提及黄色和青色。根据本实施方案的显示装置中，配置多个由具有不同发光色的多个像素（例如发红色的像素、发绿色的像素和发蓝色的像素）形成的像素单元。该像素单元是指通过各个像素的混色能够发出所需的颜色的光的最小单元。
图2B是沿图2A中所示的线IIB-IIB所取截面的部分截面示意图。一个像素包括在基板10上设置有第一电极11、有机化合物层12R、12G或12B和第二电极15的有机发光元件3。根据本发明的本实施方案的有机发光元件3经构成以在第一电极11上具有将由发光层发出并且前往第一电极11的光反射的反射表面，并且从第二电极15放出光。因此，示出所谓的顶部发光型显示装置。同时，根据本发明的有机发光元件也能够适用于从基板10侧取出光的底部发光型显示装置。
有机化合物层12R是发红色的有机化合物层，有机化合物层12G是发绿色的有机化合物层，和有机化合物层12B是发蓝色的有机化合物层。分别对应于发红色、绿色和蓝色的像素（有机发光元件3）将有机化合物层12R、12G和12B形成图案。可在各像素共享的情况下形成有机化合物层12中的发光层以外的层。在与相邻像素（有机发光元件3）的第一电极11分离的情况下形成第一电极11。为了防止由于异物引起的第一电极11与第二电极15之间的短路的发生，在像素（更具体地，第一电极11）之间设置绝缘层20。而且，在第二电极15上设置保护有机发光元件免受水分等的保护层30。
关于根据本实施方案的显示装置，像素1的有机发光元件3的发光层是白色发光层的构成中，可各像素共享地形成发光层。这种情况下，可通过使用滤色器等来进行色显示。
该显示装置用于电视系统和个人电脑的显示部。此外，根据本实施方案的显示装置可设置在摄像装置，例如数码相机和数码摄像机的显示部和电子取景器中。摄像装置还包括摄像的摄像元件，例如摄像光学系统和CMOS传感器。
根据本实施方案的显示装置可设置在便携式电话的显示部、手持视频游戏机的显示部等中，而且可设置在便携式音乐播放器的显示部、个人数字助理（PDA）的显示部和汽车导航系统的显示部中。
根据本实施方案的显示装置可设置在图像形成装置的操作面板部中。如上所述，图像形成装置还包括曝光光源、通过该曝光光源设置有潜像的光电导体和使该光电导体带电的带电单元。
实施例
示出将通过层叠第一层和第二层而形成的层叠膜层叠在有机化合物层上的构成的吸光度的测定结果。
实施例1
本实施例中，在玻璃基板上形成有机化合物层，在其上形成含有Ag和Cs的层作为第一层，并且进一步在其上形成Ag薄膜层作为第二层。
在玻璃基板（20mm长×20mm宽×0.9mm厚）上，形成具有20nm的厚度的下述化合物1作为有机化合物层。在其上形成以1∶0.010的Ag与Cs的原子比含有Ag和Cs并且具有4nm的厚度的层作为第一层。通过共蒸镀法由Ag和Cs2CO3形成该第一层。第一层的成膜过程中真空室中的真空度为5×10-4Pa以下。用两位有效数字表示Ag与Cs的原子比。
作为第二层，以膜厚度变为5、10、15、20、25或30nm的方式在第一层上形成Ag薄膜层。第二层的成膜过程中真空室内的真空度为5×10-4Pa以下。
为了防止得到的在玻璃基板上形成的层叠膜在空气中变化，通过使用含有干燥剂的密封玻璃（18mm长×18mm宽×0.7mm厚）和UV-固化性树脂在氮气氛中将玻璃基板的设置有膜的表面密封。
实施例2
本实施例不同于实施例1在于，作为第一层，形成了以1:0.13的Ag与Cs的原子比含有Ag与Cs并且具有4nm的厚度的层。其他条件与实施例1中的那些相同。
比较例1
本比较例不同于实施例1在于，没有形成第一层，只形成了第二层。其他条件与实施例1中的那些相同。
透射率、反射率和吸光度的测定
测定实施例1和2以及比较例1中的透射率、反射率和吸光度。通过使用SolidSpec-3700（由SHIMADZU CORPORATION生产）测定透射率和反射率并且基于100-（透射率+反射率）来计算吸光度。在透射率测定中使用的透射光的入射角度为0度并且反射率测定中的反射光的入射角度为5度的条件下进行测定。
图3A-3C表示实施例1和2以及比较例1中460nm（蓝色区域）、520nm（绿色区域）和620nm（红色区域）下的吸光度的计算结果。根据图3A-3C，与将Ag膜直接设置在有机化合物上的构成的那些相比，关于设置含有Ag和C s的第一层的构成，在Ag的膜厚度为5nm-25nm的情况下，至少蓝色区域中吸光度低，并且绿色区域和红色区域中的吸光度相同或低。在Ag的膜厚度大于25nm的情况下，第一层中Ag与Cs的原子比为1:0.13时，设置有第一层的构成的蓝色区域中的吸光度高于没有设置第一层的构成的吸光度。因此，可知通过设置含有Ag和C s的第一层，能够抑制具有25nm以下的膜厚度的由Ag形成的第二层的光吸收。
实施例3
本实施例中，在玻璃基板上形成具有20nm的膜厚度的上述有机化合物1，在其上形成具有4nm的膜厚度的含有Ag和Cs的第一层，并且进一步在其上形成具有10nm的膜厚度的Ag作为第二层。其中，在Ag与Cs的原子比在1∶0.010～1∶4.0的范围内的同时形成具有不同浓度的各个第一层。具体地，以原子数的比率成为1∶0.010、1∶0.025、1∶0.055、1∶0.13、1∶0.34、1∶0.51、1∶0.75、1∶1.2、1∶2.0和1∶4.0的方式形成第一层。其他条件与实施例1中的那些相同。
比较例2
关于比较例2，在比较例1中由Ag形成具有10nm的膜厚度的第二层。其他条件与比较例1中的那些相同。
比较例3
比较例3不同于实施例3在于只形成具有4nm的膜厚度的Cs2CO3作为第一层。其他条件与实施例3中的那些相同。
透射率、反射率和吸光度的测定
以与实施例1和2以及比较例1中的那些相同的方式测定实施例3以及比较例2和3中的透射率、反射率和吸光度。
图4A和4B表示基于实施例3中得到的透射率和反射率计算460nm、520nm和620nm下的吸光度的结果。图4B是图4A的部分放大图，其中Ag与Cs的原子比的范围为1∶0.010～1∶0.20。表1表示基于比较例2和3中得到的透射率和反射率计算460nm、520nm和620nm下的吸光度的结果。
表1
从图4A和4B以及表1中可知，关于设置了含有Ag和Cs的第一层的构成，与在有机化合物层上直接设置第二层的构成和设置只由Cs2CO3形成的层作为第一层的构成的那些相比，吸光度低。可设置具有以下构成的第一层，其中Ag与C s的原子比优选在1∶0.010～1∶4.0的范围内。可设置具有以下构成的第一层，其中Ag与C s的原子比更优选在1∶0.025～1∶1.2的范围内。此外，可知在设置具有Ag与C s的原子比变为1∶0.05～1∶1.2的范围内的构成的第一层的情况下吸光度仍较低。最佳地，设置具有Ag与Cs的原子比变为1∶0.13～1∶0.51的范围内的构成的第一层。
实施例4
本实施例是发蓝色的有机发光元件的实施例并且图1表示其构成例。通过溅射法在玻璃基板10上形成具有100nm的膜厚度的铝合金（AlNd）的膜，通过溅射法形成具有40nm的膜厚度的氧化铟锡的膜，由此形成第一电极11。
形成有机化合物层12。形成具有80nm的膜厚度的下述化合物2的膜以形成第一空穴传输层。形成具有10nm的膜厚度的下述化合物3的膜以形成第二空穴传输层。分别以
的成膜速率共蒸镀下述化合物4和下述化合物5以形成具有25nm的膜厚度的发光层。形成具有10nm的膜厚度的下述化合物6的膜以形成第一电子传输层。形成具有30nm的膜厚度的下述化合物1的膜以形成第二电子传输层。
通过共蒸镀法由Ag和Cs2CO3形成具有1∶0.010的Ag与C s的原子比并且具有4nm的膜厚度的层作为第二电极15的第一层13。通过蒸镀法由Ag形成具有10nm的膜厚度的第二电极15的第二层。
有机化合物层12和第二电极15的成膜过程中真空室中的真空度为5×10-4Pa以下。
为了防止玻璃基板上形成的层在空气中的变化，通过使用含有干燥剂的密封玻璃（18mm长×18mm宽×0.7mm厚）和UV-固化性树脂在氮气氛中将玻璃基板的设置有膜的表面密封。
实施例5
实施例5与实施例4的不同之处在于以具有1∶0.13的Ag与C s的原子比的方式形成了第一层13。其他成膜条件和密封方法与实施例4中的那些相同。
比较例4
比较例4与实施例4的不同之处在于将只由Cs2CO3形成的层设置为第二电极15的第一层13。其他成膜条件和密封方法与实施例4中的那些相同。
元件的评价
关于实施例4和5以及比较例4中制备的蓝色有机发光元件，测定发光效率和色度。通过使用由TOPCON生产的BM7-Fast来测定发光效率并且通过使用由TOPCON生产的SR-3来测定色度。
表2表示实施例4和5以及比较例4中第二电极15的构成的图4A和4B以及表1中所示的460nm下的吸光度，和实施例4和5以及比较例4中得到的发光效率和色度。在这方面，Ag∶Cs=0∶1.0表示只由Cs2CO3形成第一层13的构成。发光效率和色度是在10mA/cm2的电流密度下的发光效率和色度。由表2可以看到，在吸光度和发光效率之间存在相关关系并且通过采用吸光度低的第二电极15的构成，能够获得高发光效率。
表2
因此，可知通过使用由Ag和Cs形成的层作为第二电极15中的第一层13，其抑制由第二层14中使用的Ag薄膜引起的光吸收，从而得到具有高发光效率的有机发光元件。
尽管已参照例示实施方案对本发明进行了说明，但应理解本发明并不限于所公开的例示实施方案。下述权利要求的范围应给予最宽泛的解释以包括所有这样的变形以及等同的结构和功能。
Claims (10)
1.有机发光元件，在基板上包括第一电极、第二电极、和设置在第一电极和第二电极之间并且设置有发光层的有机化合物层，该有机发光元件从第二电极侧发光，
其中该第二电极从基板侧依次包括第一层和与该第一层接触的第二层，
该第二层是包含Ag的层，和
该第一层是包含Ag和C s的层。
2.根据权利要求1的有机发光元件，其中该第一层中含有的Ag与Cs的原子比在1∶0.001～1∶1.2的范围内。
3.根据权利要求1的有机发光元件，其中该第一层中含有的Ag与Cs的原子比在1∶0.025～1∶1.2的范围内。
4.根据权利要求1的有机发光元件，其中该第一层中含有的Ag与Cs的原子比在1∶0.055～1∶1.2的范围内。
5.根据权利要求1的有机发光元件，其中该第一层中含有的Ag与Cs的原子比在1∶0.13～1∶0.51的范围内。
6.根据权利要求1的有机发光元件，其中该第二层的膜厚度为5nm～25nm。
7.发光装置，包括根据权利要求1的有机发光元件和控制该有机发光元件的发光的控制电路。
8.图像形成装置，包括根据权利要求7的发光装置、通过该发光装置设置有潜像的光电导体、和使该光电导体带电的带电单元。
9.显示装置，包括发出不同颜色的多个有机发光元件和控制该有机发光元件的发光的控制电路，
其中该有机发光元件是根据权利要求1的有机发光元件。
10.摄像装置，包括根据权利要求9的显示装置和摄像元件。
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