CN105706262A - 有机电致发光元件和有机电致发光显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够充分提高发光效率、实现良好的制造效率的有机电致发光元件和具备上述有机电致发光元件的有机电致发光显示面板。本发明的有机电致发光元件依次包括阳极、发光层和阴极，上述发光层具有发光掺杂剂层和发光基质层，上述发光掺杂剂层含有发光掺杂剂材料且实质上不含有发光基质材料，所述发光基质层含有发光基质材料且实质上不含有发光掺杂剂材料。

Description

有机电致发光元件和有机电致发光显示面板
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件(下文也称“有机EL元件”)和有机电致发光显示面板(下文也称“有机EL显示面板”)。更详细而言，涉及高发光效率的有机EL元件和具备上述有机EL元件的有机EL显示面板。
背景技术
近年来，作为薄型显示装置中使用的显示元件，利用有机材料的电致发光的有机EL元件受到关注。有机EL元件中，从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子在配置于两电极间的发光层内复合而发光。这种自发光型的有机EL元件具有发光亮度高、响应速度快、视角宽广、薄型轻量等优良的特征，在显示面板和照明等各种领域的应用被寄予厚望。
作为有机EL元件的发光层，通常使用的是由主要承担发光功能的发光掺杂剂材料(dopantmaterial，掺质材料)和主要承担空穴和电子的传输功能的发光基质材料(hostmaterial，主体材料)通过共蒸镀而混合得到的层。对于这样的结构，人们研究了进一步增强有机EL元件的功能的技术，例如可举例如下。
已知除上述的通常的发光层之外，还配置有发光掺杂剂材料的浓度为100重量％的层的有机EL元件(参见专利文献1)。
还已知除通常的发光层之外，还配置有以发光基质材料为主成分而不包含发光掺杂剂材料的层的有机EL元件(例如，参见专利文献2)。
还已知这样的有机EL元件，其中代替通常的发光层，配置有由作为复合中心作用而发光的荧光有机化合物构成的、平均膜厚比荧光有机化合物的单分子膜的膜厚薄的岛状薄膜(例如，参见专利文献3)。
还已知除通常的发光层之外，在阴极与配置于阳极和阴极间的有机化合物层之间，还配置有掺杂了金属或金属盐的金属掺杂层的有机EL元件(例如，参见专利文献4、5)。
还已知使构成通常的发光层的材料的特性为规定特性，并配置有具有规定特性的阻挡层(barrierlayer)的有机EL元件(例如，参见专利文献6)。此外，还已知使构成通常的发光层的材料的特性为规定特性，并使其层叠多层的有机EL元件(例如，参见专利文献7、8)。
还已知除通常的发光层之外，还配置有效率增强层的有机EL元件(例如，参见非专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-48893号公报
专利文献2：日本特开2004-253373号公报
专利文献3：日本特开2001-267077号公报
专利文献4：日本特开2010-16413号公报
专利文献5：日本特开2010-45415号公报
专利文献6：国际公开第2010/134352号
专利文献7：日本特开2010-50227号公报
专利文献8：日本特开2008-198801号公报
非专利文献
非专利文献1：T.Arakane,etal,“新型深蓝荧光材料及其在高性能化方面的应用(NewDeepBlueFluorescentMaterialsandTheirApplicationtoHighPerformance)”,IDW'11,2011,p.799-802
非专利文献2：M.Kawamura,etal,“使用了效率增强层的高效率荧光的蓝色有机发光二极管(HighlyEfficientFluorescentBlueOLEDswithEfficiency－enhancementLayer)”,SID10DIGEST,2010,p.560-563
发明内容
发明要解决的技术问题
在有机EL元件中，若使用由发光基质材料和发光掺杂剂材料混合得到的发光层，则发光区域扩大，发光效率可能会降低。尤其是，在利用蓝色荧光材料产生延迟荧光的情况下，三重态-三重态湮灭(TTA：Triplet-tripletannihilation，或TTF：Triplet-TripletFusion)现象不容易发生，发光效率可能不高。以下针对其原因进行说明。
图16是表示现有的有机EL显示面板的截面示意图。如图16所示，有机EL显示面板101c包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件103c。有机EL元件103c从基板2侧起依次具有阳极4、空穴传输层7、发光层108b、电子传输层9和阴极5。发光层108b具有由发光掺杂剂材料19和发光基质材料20通过共蒸镀而混合的结构。这时，由于发光掺杂剂材料19分散在整个发光层108b中，因此如图16所示，有机EL元件103c的发光区域ER3扩大至整个发光层108b。
为了实现高效率的发光，可以考虑将发光层内生成的激子的区域限定于狭窄的区域来增大激子的密度。尤其是，在利用蓝色荧光材料产生延迟荧光的情况下，增大激子的密度以使得TTF现象容易发生是很重要的。
然而，在图16所示的有机EL元件103c中，由于发光区域ER3扩大到整个发光层108b，因此激子的密度减小，发光效率可能会降低。尤其是，在使用蓝色荧光材料来利用延迟荧光的情况下，TTF现象不容易发生，发光效率可能降低。
并且，由于发光区域ER3扩大到整个发光层108b，能够考虑到激子流出到与发光层108b邻接的层(例如空穴传输层7、电子传输层9)的情况。该现象会在与发光层108b邻接的层的最低三重态能级(下文也称“T1能级”)低于构成发光层108b的材料的T1能级时发生。为此，不仅需要限定与发光层108b邻接的层的种类，还需要配置用于防止激子流出的层，其结果是，有机EL元件的结构变得复杂，制造效率可能降低。
另外，因为发光层108b由发光掺杂剂材料19和发光基质材料20通过共蒸镀而形成，所以控制蒸镀速度以实现各材料的期望的重量比较为困难，制造效率可能降低。
根据以上原因，现有的有机EL元件103c在充分提高发光效率、实现良好的制造效率方面还存在改进的余地。
上述专利文献1公开的技术是，提供一种驱动电压低且发光效率高的有机EL元件。不过，上述专利文献1所记载的技术方案中，如上述专利文献1的图1所示，由于具有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的发光层，因此在充分提高发光效率方面存在改进的余地。并且，这样的发光层通过发光掺杂剂材料和发光基质材料的共蒸镀而形成，所以在实现良好的制造效率方面存在改进的余地。
上述专利文献2公开的技术是，提供可实现低压驱动而又无损耐久性的有机EL元件。不过，上述专利文献2所记载的技术方案中，如上述专利文献2的图1所示，由于具有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的发光层，因此在充分提高发光效率方面存在改进的余地。并且，这样的发光层通过发光掺杂剂材料和发光基质材料的共蒸镀而形成，所以在实现良好的制造效率方面存在改进的余地。
上述专利文献3公开的是，提供具有新的层结构且可有效利用荧光有机化合物的有机EL元件。不过，上述专利文献3所记载的技术方案中，在空穴传输层与电子传输层之间配置了承担发光功能的岛状薄膜，在未分布有岛状薄膜的区域，空穴传输层与电子传输层直接结合，因此空穴与电子的复合不在岛状薄膜内发生，可预料其结果导致发光效率降低。因而，上述专利文献3所记载的技术方案在充分提高发光效率方面存在改进的余地。
上述专利文献4公开了这样的技术，即，提供一种驱动电压低且可制作高效率、高亮度发光元件的有机EL元件。不过，上述专利文献4所记载的技术方案中，如上述专利文献4的图1所示，由于具有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的发光层，因此在充分提高发光效率方面存在改进的余地。并且，这样的发光层通过发光掺杂剂材料和发光基质材料的共蒸镀而形成，所以在实现良好的制造效率方面存在改进的余地。
上述专利文献5公开的技术是，提供一种降低驱动电压，并且可控制发光光谱的有机EL元件。不过，上述专利文献5所记载的技术方案中，如上述专利文献5的图1所示，由于具有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的发光层，因此在充分提高发光效率方面存在改进的余地。并且，这样的发光层通过发光掺杂剂材料和发光基质材料的共蒸镀而形成，所以在实现良好的制造效率方面存在改进的余地。这些对于上述专利文献7、8也是同样的。
上述专利文献6公开了提供一种高效率有机EL元件的技术，其在发光层内部高效地引起TTF现象，内量子效率大幅超过被认为是现有荧光元件的极限值的25％。不过，TTF现象是2个激子间发生的现象，在发光掺杂剂材料浓度较低的情况下，可预料TTF现象将不容易发生。因而，上述专利文献6所记载的技术方案在充分提高发光效率方面存在改进的余地。这一点对于上述非专利文献1、2也是同样的。
本发明鉴于上述现状，其目的在于提供一种能够充分提高发光效率、实现良好的制造效率的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的有机EL显示面板。
解决问题的技术方案
发明人对于能够充分提高发光效率、实现良好的制造效率的有机EL元件进行了各种研究，着眼于在发光层中使发光掺杂剂材料和发光基质材料分别包含于不同的层的结构。发明人发现，通过采用这样的结构，能够将发光区域限定在由发光掺杂剂材料构成的发光掺杂剂层与由发光基质材料构成的发光基质层的界面附近的狭窄区域，因此激子的密度增大，能够提高发光效率。此外，发明人发现，还能够有效利用发光掺杂剂材料与发光基质材料之间的激发发光，因此利用这一点也能够提高发光效率。另外，发明人还发现，无需使发光掺杂剂材料和发光基质材料共蒸镀就能够形成发光层，因此能够实现良好的制造效率。由此，发明人想到采用上述结构能够完美地解决上述问题，从而实现本发明。
即，本发明之一技术方案可以是一种有机电致发光元件，其依次包括阳极、发光层和阴极，上述发光层具有发光掺杂剂层和发光基质层，上述发光掺杂剂层含有发光掺杂剂材料且实质上不含有发光基质材料，上述发光基质层含有发光基质材料且实质上不含有发光掺杂剂材料。
本发明之另一技术方案可以是一种有机电致发光显示面板，其包括基板和配置在上述基板上的上述有机电致发光元件。
发明效果
根据本发明，可提供一种能够充分提高发光效率、实现良好的制造效率的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的有机EL显示面板。
附图说明
图1是表示实施例1的有机EL显示面板的截面示意图。
图2是说明图1中的有机EL元件的驱动原理的说明图。
图3是表示实施例2的有机EL显示面板的截面示意图。
图4是说明图3中的有机EL元件的驱动原理的说明图。
图5是表示实施例3的有机EL显示面板的截面示意图。
图6是表示比较例1的有机EL显示面板的截面示意图。
图7是表示比较例2的有机EL显示面板的截面示意图。
图8是表示实施例4的有机EL显示面板的截面示意图。
图9是表示实施例5的有机EL显示面板的截面示意图。
图10是表示实施例6的有机EL显示面板的截面示意图。
图11是表示实施例7的有机EL显示面板的截面示意图。
图12是实施例7的有机EL显示面板的阴极一侧的能带相关图。
图13是表示实施例8的有机EL显示面板的截面示意图。
图14是实施例8的有机EL显示面板的阴极一侧的能带相关图。
图15是表示实施例9的有机EL显示面板的截面示意图。
图16是表示现有的有机EL显示面板的截面示意图。
具体实施方式
下面列举实施例参照附图对本发明进行更加详细的说明，但本发明并不仅限定于这些实施例。并且，各实施例的结构在不脱离本发明的思想的范围内既可以适当组合也可以变更。
本说明书中，发光层由发光掺杂剂层和发光基质层构成。发光基质层可以是单个层，也可以由多个层构成。对于构成发光基质层的多个层而言，在无损本发明之效果的范围内，其中的一部分可以包括含有微量的发光掺杂剂材料的层，也可以使其浓度在层内变化。此时的发光掺杂剂材料的浓度优选为20重量％以下。另外，本说明书中有机电致发光也记作“有机EL”。有机EL也被称作有机发光二极管(OLED：OrganicLightEmittingDiode)。
(实施例1)
实施例1涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。
图1是表示实施例1的有机EL显示面板的截面示意图。如图1所示，有机EL显示面板1a包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3a。有机EL元件3a从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8a、电子传输层9、电子注入层10和阴极5。发光层8a在阳极4侧具有发光掺杂剂层11a，在阴极5侧具有发光基质层12a。
作为基板2使用具有薄膜晶体管元件的有源矩阵基板，通过使阳极4与薄膜晶体管元件连接来驱动有机EL元件3a。除此之外，作为基板2例如还能够使用透明基板等。作为透明基板能够列举玻璃基板、塑料基板等。在使用可弯曲的塑料基板作为透明基板的情况下，能够获得柔性的有机EL显示面板。
实施例1的有机EL显示面板1a是阳极4具有光反射性、阴极5具有光透射性，从阴极5侧出射光的顶部发光型。
作为阳极4使用从基板2侧起依次层叠铝(Al)和铟锌氧化物(IZO：IndiumZincOxide)而形成的电极(下文也称“Al/IZO”)，其厚度例如为50nm。除此之外，作为具有光反射性的电极例如能够使用Al、铟(In)等。
作为阴极5使用铟锡氧化物(ITO：IndiumTinOxide)，其厚度例如为100nm。ITO通过溅射法蒸镀。除此之外，作为具有光透射性的电极例如能够使用IZO等。
作为空穴注入层6使用由4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-联苯(α-NPD)和三氧化钼(MoO3)以80︰20的重量比通过共蒸镀而得到的层，其厚度例如为40nm。除此之外，作为空穴注入层6还能够使用通常的有机EL元件所具有的层。
作为空穴传输层7使用α-NPD，其厚度例如为30nm。除此之外，作为空穴传输层7还能够使用通常的有机EL元件所具有的层。
作为电子传输层9使用红菲咯啉(Bphen：Bathophenanthroline)，其厚度例如为15nm。除此之外，作为电子传输层9还能够使用通常的有机EL元件所具有的层。
作为电子注入层10使用氟化锂(LiF)，其厚度例如为1nm。除此之外，作为电子注入层10还能够使用通常的有机EL元件所具有的层。
作为构成发光掺杂剂层11a的发光掺杂剂材料，使用二氨基芘类的蓝色延迟荧光材料，并使其浓度为100重量％。发光掺杂剂层11a的厚度例如为0.1nm。作为发光掺杂剂材料能够使用荧光掺杂剂材料和磷光掺杂剂材料之任一，作为磷光掺杂剂材料例如能够列举三(2-苯基吡啶)合铱(III)(Ir(ppy)3)等。发光掺杂剂层11a实质上不含有发光基质材料，例如可以含有发光掺杂剂材料以外的微量的杂质。发光掺杂剂层实质上不含有发光基质材料的含义是，不含有对发光掺杂剂层的特性产生影响的材料，包括作为污染或杂质在数重量％以下(优选3重量％)的范围内含有发光基质材料的情况。发光掺杂剂层11a中的发光掺杂剂材料的浓度优选为90重量％以上，尤其优选为100重量％。在发光掺杂剂材料的浓度为90重量％以上的情况下，能够积极地利用TTF现象进一步提高发光效率。发光掺杂剂层11a的厚度优选为5nm以下，更加优选为1nm以下，尤其优选为0.1nm以下。在发光掺杂剂层11a的厚度为5nm以下的情况下，激子的密度进一步增大，能够进一步提高发光效率。另外，通过减小发光掺杂剂层11a的厚度，能够抑制发光掺杂剂材料的使用量，所以能够降低制造成本来进一步提高制造效率，并且能够充分防止相邻像素间的混色的发生。
作为构成发光基质层12a的发光基质材料，使用具有双极性、电子传输特性较高的荧光材料类的IdemitsuKosanCo.,Ltd.制的BH-232。除此之外，作为荧光材料类发光基质材料还能够使用例如上述专利文献7中记载的蒽衍生物。作为磷光材料类发光基质材料，例如能够使用上述专利文献8中记载的电子传输特性较高的发光基质材料(电子传输性基质)，可列举咪唑衍生物等。发光基质层12a的厚度例如为30nm。发光基质层12a实质上不含有发光掺杂剂材料。发光基质层实质上不含有发光掺杂剂材料的含义是，不含有对发光基质层的特性产生影响的材料，包括作为污染或杂质含有微量(优选20重量％以下)的发光掺杂剂材料的情况。发光基质材料的最高占据轨道(HOMO：HighestOccupiedMolecularOrbital)能级低于发光掺杂剂材料的HOMO能级，发光基质材料的HOMO能级与发光掺杂剂材料的HOMO能级之差优选为0.2eV以下。另外，发光基质材料的最低空轨道(LUMO：LowestUnoccupiedMolecularOrbital)能级高于发光掺杂剂材料的LUMO能级，发光基质材料的LUMO能级与发光掺杂剂材料的LUMO能级之差优选为0.2eV以下。
作为发光基质材料，优选能够促进发光掺杂剂材料的激子的生成，具有能够传输空穴和电子这两者的双极性的材料，例如能够列举1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯(TPBI)。该情况下，若令发光基质材料的空穴迁移率为μh，电子迁移率为μe，则从进一步提高发光效率的角度出发，优选1＜μe/μh。此处，随着双极性的丧失，空穴和电子的移动变得困难，其结果会导致驱动电压的上升和元件寿命的降低，因此，在μe/μh为100以上的情况下，这些缺点的影响可能变得比发光效率的上升更大。因而，μe/μh更加优选满足1＜μe/μh＜100，尤其优选满足1＜μe/μh＜10。在μe/μh小于100的情况下，发光效率的上升大于上述缺点的影响。在μe/μh小于10的情况下，通常的有机EL元件的厚度为数10nm左右，发光区域足够靠发光掺杂剂层11a一侧，所以能够进一步提高发光效率。另外，与此同时，优选电子注入层10和电子传输层9的电子注入/传输特性高于空穴注入层6和空穴传输层7的空穴注入/传输特性，优选在驱动有机EL元件3a时发光基质层12a内为电子个数大于空穴个数的状态。
实施例1的有机EL元件3a能够根据以下原理来驱动。
图2是说明图1中的有机EL元件的驱动原理的说明图。如图2所示，空穴从阳极4经空穴注入层6和空穴传输层7注入到发光掺杂剂层11a的发光基质层12a一侧。而电子从阴极5经电子注入层10、电子传输层9和发光基质层12a注入到发光掺杂剂层11a的发光基质层12a一侧。其结果，在有机EL元件3a中，空穴和电子在发光掺杂剂层与发光基质层的界面附近(发光掺杂剂层11a的发光基质层12a一侧)复合而发光。该情况下，发光区域ER1被限定在发光掺杂剂层11a与发光基质层12a的界面附近的狭窄区域，激子的密度增大，因此空穴与电子复合的几率增大，其结果能够充分提高发光效率。尤其是，在作为掺杂剂材料使用能够产生延迟荧光的蓝色荧光材料的情况下，随着激子的密度的增大，TTF现象的产生几率增大，其结果能够进一步提高发光效率。并且，激子在发光掺杂剂层11a与发光基质层12a之间发生迁移，通过这一点也能够充分提高发光效率。
另外，发光层8a无需共蒸镀发光基质材料和发光掺杂剂材料就能够形成，因此蒸镀速度的控制较为容易，不容易发生发光层的特性不均。从而，能够实现良好的制造效率。
另外，如上所述，在未分布有发光层的区域中，空穴传输层与电子传输层直接结合，因此空穴与电子的复合不在发光层内发生，其结果可能会导致发光效率降低。然而，在实施例1的有机EL元件3a中，发光基质层12a配置在发光掺杂剂层11a上，空穴传输层7与电子传输层9之间的距离较远，能够充分防止上述的发光效率的降低。
此外，有机EL元件3a除了实施例1的结构之外，还可以适当地包括空穴阻挡层和电子阻挡层，也可以包括由空穴注入层6和空穴传输层7一体化而形成的空穴注入层兼空穴传输层，和由电子传输层9和电子注入层10一体化而形成的电子注入层兼电子传输层这样的具有2种以上功能的层。另外，即使是采用将实施例1的有机EL元件3a所具有的各层的配置颠倒的结构——即从基板2侧依次配置阴极5、电子注入层10、电子传输层9、发光基质层12a、发光掺杂剂层11a、空穴传输层7、空穴注入层6和阳极4的结构——的光从阴极5侧出射的底部发光型的有机EL显示面板，也能够获得与实施例1同样的效果，这一点是很明确的。
(实施例2)
实施例2涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光基质层，在阴极侧具有发光掺杂剂层。实施例2的有机EL元件除了发光掺杂剂层和发光基质层的配置以外与实施例1的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图3是表示实施例2的有机EL显示面板的截面示意图。如图3所示，有机EL显示面板1b包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3b。有机EL元件3b从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8b、电子传输层9、电子注入层10和阴极5。发光层8b在阳极4侧具有发光基质层12a，在阴极5侧具有发光掺杂剂层11a。
作为构成发光基质层12a的发光基质材料，使用具有双极性、空穴传输特性较高的磷光材料系的4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)。除此之外，作为磷光材料系发光基质材料，例如能够使用上述专利文献8中记载的空穴传输特性较高的发光基质材料(空穴传输性基质)，可列举1,3-二(N-咔唑基)苯(mCP)、4,4',4”-三(N-咔唑基)-三苯胺(TCTA)这样的咔唑衍生物等。发光基质层12a的厚度例如为30nm。作为发光基质材料，优选能够促进发光掺杂剂材料的激子的生成，具有能够传输空穴和电子这两者的双极性的材料。该情况下，若令发光基质材料的空穴迁移率为μh，电子迁移率为μe，则从进一步提高发光效率的角度出发，优选1＜μh/μe。此处，随着双极性的丧失，空穴和电子的移动变得困难，其结果会导致驱动电压的上升和元件寿命的降低，因此，在μh/μe为100以上的情况下，这些缺点的影响可能变得比发光效率的上升更大。因而，μh/μe更加优选满足1＜μh/μe＜100，尤其优选满足1＜μh/μe＜10。在μh/μe小于100的情况下，发光效率的上升大于上述缺点的影响。在μh/μe小于10的情况下，通常的有机EL元件的厚度为数10nm左右，发光区域足够靠发光掺杂剂层11a一侧，所以能够进一步提高发光效率。另外，与此同时，优选空穴注入层6和空穴传输层7的空穴注入/传输特性高于电子注入层10和电子传输层9的电子注入/传输特性，优选在驱动有机EL元件3b时发光基质层12a内为空穴个数大于电子个数的状态。
实施例2的有机EL元件3b能够根据以下原理来驱动。
图4是说明图3中的有机EL元件的驱动原理的说明图。如图4所示，空穴从阳极4经空穴注入层6、空穴传输层7和发光基质层12a注入到发光掺杂剂层11a的发光基质层12a一侧。而电子从阴极5经电子注入层10和电子传输层9注入到发光掺杂剂层11a的发光基质层12a一侧。其结果，在有机EL元件3b中，空穴和电子在发光掺杂剂层与发光基质层的界面附近(发光掺杂剂层11a的发光基质层12a一侧)复合而发光。该情况下，发光区域ER2被限定在发光掺杂剂层11a与发光基质层12a的界面附近的狭窄区域，激子的密度增大，因此与实施例1同样地，能够充分提高发光效率。
另外，发光层8b无需共蒸镀发光基质材料和发光掺杂剂材料就能够形成，因此与实施例1同样地，能够实现良好的制造效率。
此外，有机EL元件3b除了实施例2的结构之外，还可以适当地包括空穴阻挡层和电子阻挡层，也可以包括由空穴注入层6和空穴传输层7一体化而形成的空穴注入层兼空穴传输层，和由电子传输层9和电子注入层10一体化而形成的电子注入层兼电子传输层这样的具有2种以上功能的层。另外，即使是采用将实施例2的有机EL元件3b所具有的各层的配置颠倒的结构——即从基板2一侧依次配置阴极5、电子注入层10、电子传输层9、发光掺杂剂层11a、发光基质层12a、空穴传输层7、空穴注入层6和阳极4的结构——的光从阴极5侧出射的底部发光型的有机EL显示面板，也能够获得与实施例2同样的效果，这一点是很明确的。
(实施例3)
实施例3涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的顶部发光型的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。并且，涉及的是在发光基质层与阴极之间配置有掺杂电子传输层的情况，其中掺杂电子传输层由在具有电子传输特性的物质中掺入n型杂质得到的材料构成。实施例3的有机EL元件除了代替电子传输层配置了掺杂电子传输层并且没有配置电子注入层以外，与实施例1的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图5是表示实施例3的有机EL显示面板的截面示意图。如图5所示，有机EL显示面板1c包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3c。有机EL元件3c从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8c、掺杂电子传输层13和阴极5。发光层8c在阳极4侧具有发光掺杂剂层11b，在阴极5侧具有发光基质层12b。发光掺杂剂层11b除了其厚度为1nm以外，与实施例1的发光掺杂剂层11a相同。发光基质层12b除了其厚度为29nm以外，与实施例1的发光基质层12a相同。另外，空穴传输层7的T1能级(2.5eV)比发光掺杂剂层11b的T1能级(2.0eV)高。
作为掺杂电子传输层13使用在构成电子传输层的材料Bphen中作为n型杂质以1重量％的浓度掺入碳酸铯(Cs2CO3)而得到的层，其厚度为15nm。除此之外，作为n型杂质能够使用碱金属的氧化物或碳酸盐、碱土金属的氧化物或碳酸盐，能够列举氧化锂(Li2O)或碳酸钡(BaCO3)等，但由于原子量大的元素不容易受到热扩散等的影响，可靠性较高，因此BaCO3更为优选。
实施例3的有机EL元件的发光层8c具有与实施例1的有机EL元件的发光层8a相同的结构，因此发光区域被限定在发光掺杂剂层11b与发光基质层12b的界面附近的狭窄区域，发光效率得到足够的提高，这一点是很明确的。
另外，发光层8c无需共蒸镀发光基质材料和发光掺杂剂材料就能够形成，因此与实施例1同样地，能够实现良好的制造效率。
根据实施例3的有机EL显示面板，除了这些效果之外还能获得以下的附加效果。
首先说明第一个附加效果。在图16所示的现有的有机EL显示面板101c中，在为了形成顶部发光型的有机EL显示面板而使用ITO或IZO作为阴极5时，在ITO或IZO的功函数(约-5eV)与电子传输层的LUMO能级之差较大的情况下，对电子传输层一侧的电子注入性能可能会降低。不过，对于实施例3的有机EL显示面板1c而言，由于在发光基质层12b与阴极5之间配置有掺杂电子传输层13，而掺杂电子传输层13自身带有电荷，因此能够与阴极5形成欧姆接触，能够充分防止上述的电子注入性能的降低。另外，由于掺杂电子传输层13的电子传输特性较高，因此若使掺杂电子传输层13的LUMO能级接近发光基质层12b的LUMO能级，则能够更容易地对发光基质层12b注入电子。
接着说明第二个附加效果。在图16所示的现有的有机EL显示面板101c中，在为了形成顶部发光型的有机EL显示面板而使用ITO或IZO作为阴极5的情况下，阴极5形成时(例如溅射时)发射的二次电子、等离子体等会对已形成的各层(例如电子传输层9)造成损伤，这些层的功能可能会降低。不过，对于实施例3的有机EL显示面板1c而言，由于在发光基质层12b与阴极5之间配置有掺杂电子传输层13，而掺杂电子传输层13自身带有电荷，因此即使阴极5形成时掺杂电子传输层13的表面受到损伤，也能够充分防止掺杂电子传输层13的电子传输特性的降低。另外，通过有意识地增大掺杂电子传输层13的厚度，能够充分防止对阴极5之前已形成的各层的损伤。从上述的充分防止损伤的角度出发，掺杂电子传输层13的厚度优选为5nm以上，更优选为10nm以上。另外，因为即使将掺杂电子传输层13的厚度增大至数百nm的程度也能够维持透明性，因此没有光学损失。
另外，在如图16所示的现有的有机EL显示面板101c的发光层108b那样，采用由发光掺杂剂材料19和发光基质材料20混合而得的结构的情况下，关于发光区域ER3扩大至整个发光层108b这一点已经进行了说明，该情况下，发光层108b的阴极5一侧也存在发光点。在此，在现有的有机EL显示面板101c中，若在发光层108b上配置实施例3中使用的掺杂电子传输层13，则发光层108b的阴极5一侧产生的激子会因掺杂电子传输层13而发生淬灭，发光效率降低。因而，为了在现有的有机EL显示面板101c上配置实施例3中使用的掺杂电子传输层13，在发光层108b与掺杂电子传输层13之间还需要配置另外的缓冲层(例如电子传输层)，但该情况下制造效率会降低。不过，对于实施例3的有机EL显示面板1c而言，由于在发光掺杂剂层11b与掺杂电子传输层13之间配置发光基质层12b，发光掺杂剂层11b与掺杂电子传输层13之间的距离较远，因此激子不会因掺杂电子传输层13而发生淬灭。
(比较例1)
比较例1涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的有机EL显示面板，发光层是由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层。比较例1的有机EL元件除了发光层的结构以外与实施例3的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图6是表示比较例1的有机EL显示面板的截面示意图。如图6所示，有机EL显示面板101a包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件103a。有机EL元件103a从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层108a、掺杂电子传输层13和阴极5。发光层108a是由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层114a。
作为混合层114a，使用由发光掺杂剂材料Ir(ppy)3和发光基质材料CBP以90︰10的重量比通过共蒸镀而得的层，其厚度为30nm。
(比较例2)
比较例2涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的有机EL显示面板，发光层是由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层。比较例2的有机EL元件除了发光层的结构、阴极的结构以及代替掺杂电子传输层配置了依次层叠电子传输层和电子注入层而得到的层以外，与实施例3的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图7是表示比较例2的有机EL显示面板的截面示意图。如图7所示，有机EL显示面板101b包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件103b。有机EL元件103b从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层108a、电子传输层9、电子注入层10和阴极105。发光层108a是由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层114a。阴极105从基板2侧起依次具有金属层15a和透明导电层18。
作为电子传输层9使用Bphen，其厚度为15nm。
作为电子注入层10使用氟化锂(LiF)，其厚度为0.5nm。
作为阴极105中包含的金属层15a使用镁(Mg)和银(Ag)的合金(以下也称“Mg-Ag”)，其厚度为1nm。作为阴极105中包含的透明导电层18使用ITO，其厚度为100nm。
[评价结果]
针对比较例1、2的有机EL元件，评价发光效率与实施例3的有机EL元件的关系。关于发光效率，使用作为检测器具备TopconCorporation(公司名)制的色彩亮度计(BM-5A)的、OtsukaElectronicsCo.,Ltd.制的FPD模块检查装置(MD系列)，在亮度1000cd/m2下进行评价。
比较例1的有机EL元件的发光效率与实施例3的有机EL元件的发光效率相比降低20％。可认为其原因在于，比较例1的有机EL元件的发光层108a具有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的结构，因此发光区域扩大，其结果导致发光效率降低。还可认为其原因在于，在比较例1的有机EL元件中，掺杂电子传输层13配置在发光层108a上，因此发光层108a的掺杂电子传输层13一侧产生的激子因掺杂电子传输层13而发生淬灭，其结果导致发光效率降低。
比较例2的有机EL元件几乎不发光。可认为其原因在于，为了使光从阴极105侧出射而减小了厚度的Mg-Ag(金属层15a)在形成ITO(透明导电层18)时受到了损伤，其影响波及电子注入层10、电子传输层9等。
如上所述，在实施例3的有机EL元件中，其具有的发光层8c中的发光掺杂剂材料和发光基质材料分别包含在不同的层中，并且配置有掺杂电子传输层13，因此能够充分提高发光效率，并且能够充分防止形成阴极5时的损伤。
(实施例4)
实施例4涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的顶部发光型的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。另外，发光基质层由2种发光基质材料构成。实施例4的有机EL元件除了发光基质层的结构以外与实施例3的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图8是表示实施例4的有机EL显示面板的截面示意图。如图8所示，有机EL显示面板1d包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3d。有机EL元件3d从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8d、掺杂电子传输层13和阴极5。发光层8d在阳极4侧具有发光掺杂剂层11b，在阴极5侧具有发光基质层12c。发光基质层12c由2种发光基质材料构成。
作为发光基质层12c，使用具有双极性的、由电子传输特性较高的TPBI和具有空穴传输特性的CBP以80︰20的重量比混合而得到的层，其厚度为29nm。发光基质层12c实质上不含有发光掺杂剂材料。
实施例4的有机EL元件的发光层8d除了发光基质层的结构以外具有与实施例3的有机EL元件的发光层8c相同的结构，因此发光区域被限定在发光掺杂剂层11b与发光基质层12c的界面附近的狭窄区域，发光效率得到足够的提高，这一点是很明确的。
另外，发光层8d无需共蒸镀发光基质材料和发光掺杂剂材料就能够形成，因此与实施例3同样地，能够实现良好的制造效率。
另外，实施例4的有机EL显示面板配置有掺杂电子传输层13，因此能够获得实施例3的附加效果。
根据实施例4的有机EL显示面板，除了这些效果之外还能获得以下的附加效果。
在使用实施例3中使用的发光基质材料那样的具有双极性且电子传输特性较高的材料(以下也称“发光基质材料A”)时，由发光基质材料A构成的发光基质层中的电子的个数大于空穴的个数，能够将电子传输至发光掺杂剂层。不过，发光基质材料A对空穴的耐性可能较低。在空穴过度注入的情况下，发光掺杂剂层中未在发光中用尽的空穴会流入发光基质层而淀积在发光基质层内，因此可能会导致发光基质材料A劣化。因此，作为构成发光基质层的材料，通过除发光基质材料A以外进一步添加具有空穴传输特性的材料(以下也称“发光基质材料B”)，能够使淀积在发光基质层内的空穴从发光基质材料A逃逸，能够充分防止发光基质材料A劣化。此处，从使空穴容易向发光基质材料B移动的角度出发，优选发光基质材料B的LUMO能级高于发光基质材料A的LUMO能级。另外，从使电子不容易向发光基质材料B移动的角度出发，优选发光基质材料B的HOMO能级高于发光基质材料A的HOMO能级。
[评价结果]
对构成实施例3、4的有机EL显示面板的有机EL元件进行元件寿命的评价。关于元件寿命，在常温下维持初始亮度2000cd/m2的情况下的电流值进行驱动，持续监视亮度而测得随驱动时间的亮度劣化率，使用该随驱动时间的亮度劣化率进行评价。作为使用装置，使用SystemEngineers’Co.,Ltd制的寿命评价系统(有机EL器件Life-TimeTest系统)，利用光电二极管测量亮度进行监视。其结果，实施例4的有机EL元件的元件寿命比实施例3的有机EL元件的元件寿命长。这是因为，在以2000cd/m2之高初始亮度发光的情况下，空穴会过度流入发光基质层，但通过像实施例4那样添加发光基质材料B，抑制了发光基质材料A的劣化。
(实施例5)
实施例5涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的顶部发光型的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。并且，发光基质层从阳极侧起依次具有一部分混入有发光掺杂剂材料的混合层和不含有发光掺杂剂材料的发光基质层。实施例5的有机EL元件除了发光层的结构以外与实施例3的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图9是表示实施例5的有机EL显示面板的截面示意图。如图9所示，有机EL显示面板1e包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3e。有机EL元件3e从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8e、掺杂电子传输层13和阴极5。发光层8e在阳极4侧具有发光掺杂剂层11b，在阴极5侧具有发光基质层12e。发光基质层12e从阳极4侧起依次具有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层14a，和不含发光掺杂剂材料的发光基质层12d。发光基质层12d除了其膜厚为19nm以外，与实施例3的发光基质层12b相同。
作为混合层14a，使用由作为发光掺杂剂材料的二氨基芘类蓝色延迟荧光材料和作为发光基质材料的荧光材料类的IdemitsuKosanCo.,Ltd.制的BH-232以5︰95的重量比通过共蒸镀而得的层，其厚度为10nm。
如实施例4中已说明的那样，根据施加的电压和构成空穴传输层的材料的种类的不同，空穴可能会流入发光基质层中，这不仅会导致构成发光基质层的发光基质材料的劣化，还会在发光基质层自身中生成激子。发光基质层内生成的激子伴随着能量而移动到发光掺杂剂层进行发光，但其一部分会发生扩散，发光基质材料可能会发光、失活，其结果可能导致混色的发生和发光效率的降低。因此，通过在发光基质层的一部分混入发光掺杂剂材料，即还配置由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层14a，则发光基质层内生成的激子也能够用于发光，因此能够进一步提高发光效率。另外，能够充分防止发光基质材料的劣化，所以能够延长有机EL元件的元件寿命。
另外，发光基质层内生成的激子大多分布在与发光掺杂剂层11b的界面附近，因此从进一步提高发光效率的角度出发，混合层14a中的发光掺杂剂材料的浓度优选随着从发光基质层12d侧向发光掺杂剂层11b侧去而变高。
另外，发光层8e的一部分无需共蒸镀发光基质材料和发光掺杂剂材料就能够形成，因此与实施例3同样地，能够实现良好的制造效率。
另外，实施例5的有机EL显示面板配置有掺杂电子传输层13，因此能够获得实施例3的附加效果。
[评价结果]
对构成实施例3、5的有机EL显示面板的有机EL元件，评价初始亮度为2000cd/m2的情况下的元件寿命。其结果，实施例5的有机EL元件的元件寿命比实施例3的有机EL元件的元件寿命为长。这是因为，通过配置混合层14a，发光基质层内生成的激子被有效地用于发光。
(实施例6)
实施例6涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的顶部发光型的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。并且，发光基质层从阳极侧起依次具有一部分混入有发光掺杂剂材料的混合层和不含有发光掺杂剂材料的发光基质层。实施例6的有机EL元件除了发光层的结构以外与实施例5的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图10是表示实施例6的有机EL显示面板的截面示意图。如图10所示，有机EL显示面板1f包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3f。有机EL元件3f从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8f、掺杂电子传输层13和阴极5。发光层8f在阳极4侧具有发光掺杂剂层11b，在阴极5侧具有发光基质层12f。发光基质层12f从阳极4侧起依次具有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层14b，和不含发光掺杂剂材料的发光基质层12d。
作为混合层14b，使用由作为发光掺杂剂材料的二氨基芘类蓝色延迟荧光材料和作为发光基质材料的荧光材料类的IdemitsuKosanCo.,Ltd.制的BH-232通过共蒸镀而得的层，其厚度为10nm。此处，混合层14b中的发光掺杂剂材料的浓度设定为，以在发光基质层12d侧为0重量％而在发光掺杂剂层11b侧为100重量％的方式，从发光基质层12d侧至发光掺杂剂层11b侧连续升高。混合层14b中的发光掺杂剂材料的浓度像这样变化的状态，能够通过使用倾斜蒸镀法来实现。
实施例6的有机EL元件除了发光层的结构以外与实施例5的有机EL元件相同，并且在还配置有由发光掺杂剂材料和发光基质材料混合得到的混合层这一点也与实施例5相同，因此能够获得与实施例5相同的效果，这一点是很明确的。
[评价结果]
对构成实施例3、6的有机EL显示面板的有机EL元件，评价初始亮度为2000cd/m2的情况下的元件寿命。其结果，实施例6的有机EL元件的元件寿命比实施例3的有机EL元件的元件寿命长。这是因为，通过配置混合层14b，发光基质层内生成的激子被有效地用于发光。
(实施例7)
实施例7涉及从基板一侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的顶部发光型的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。并且，在发光基质层与阴极之间，依次配置电子传输层、金属层和p型氧化物层。实施例7的有机EL元件除了代替掺杂电子传输层配置了依次层叠电子传输层、金属层和p型氧化物层而得到的层以外，与实施例3的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图11是表示实施例7的有机EL显示面板的截面示意图。如图11所示，有机EL显示面板1g包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3g。有机EL元件3g从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8c、电子传输层9、金属层15b、p型氧化物层16和阴极5。
作为电子传输层9使用Bphen，其厚度为15nm。除此之外，作为电子传输层9还能够使用通常的有机EL元件所具有的层。
作为金属层15b使用Li，其厚度为1nm。Li使用碱金属释放剂蒸镀得到。除此之外，作为金属层15b还能够使用钙(Ca)等。
作为p型氧化物层16使用MoO3，其厚度为15nm。除此之外，作为p型氧化物层16还能够使用五氧化钒(V2O5)等。
实施例7的有机EL元件的发光层8c具有与实施例3的有机EL元件的发光层8c相同的结构，因此实施例7的有机EL元件能够充分提高发光效率，实现良好的制造效率。
根据实施例7的有机EL显示面板，除了这些效果之外还能获得以下的附加效果。
金属层15b(Li)、p型氧化物层16(MoO3)、阴极5(ITO)是自身带有电荷的导电性材料，所以彼此形成欧姆接触，电荷的传递能够顺利地进行。关于它们间的电荷的传递使用图12进行说明。图12是实施例7的有机EL显示面板的阴极一侧的能带相关图。如图12所示，p型氧化物层16(MoO3，功函数：-5.8eV)作为电荷产生层起作用，当空穴从阴极5(ITO，功函数：-5.0eV)注入时，能够将电子注入金属层15b(Li)。这样，从阴极5(ITO)到金属层15b(Li)能够顺利地传输电荷。此处，构成电子传输层9的材料的LUMO能级为-3.05eV，低于金属层15b(Li)的功函数-2.9eV。因而，能够无势垒地从金属层15b(Li)向电子传输层9注入电子。
另外，MoO3是无机氧化物，因此根据如实施例3中已说明的构成掺杂电子传输层的材料的不同，在掺杂电子传输层13上形成阴极5(ITO)时的损伤可能大于在p型氧化物层16(MoO3)上形成阴极5(ITO)时的损伤。这种情况下，通过采用实施例7这样的结构，无需在构成电子传输层的材料中掺入掺杂剂就能够充分防止阴极5(ITO)形成时的损伤，能够无势垒地从阴极5(ITO)向电子传输层9侧注入电子。
[评价结果]
对构成实施例3、7的有机EL显示面板的有机EL元件进行特性(驱动电压)的评价。关于驱动电压，使用作为检测器具备TopconCorporation制的色彩亮度计(BM-5A)的、OtsukaElectronicsCo.,Ltd.制的FPD模块检查装置(MD系列)，在亮度1000cd/m2下进行测定。其结果，实施例7的有机EL元件的驱动电压较实施例3的有机EL元件的驱动电压下降。这是因为，阴极5(ITO)形成时对p型氧化物层16(MoO3)造成的损伤不同于实施例3中对掺杂电子传输层13造成的损伤。构成掺杂电子传输层13的掺杂剂自身活性度较强、反应性较高，因此即使增大掺杂量，微量残留的活性材料也会在阴极5(ITO)形成时受到损伤。而p型氧化物层16(MoO3)的活性度较低，因此在阴极5(ITO)形成时几乎不受损伤。另外，根据构成电子传输层的材料的不同，可能会无法获得配置掺杂电子传输层的效果，因此通过使用实施例7的结构，构成有机EL元件的材料的可选项增大，能够实现更加良好的制造效率。
(实施例8)
实施例8涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的顶部发光型的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。并且，在发光基质层与阴极之间，依次配置电子传输层、金属层和由掺入有p型掺杂剂的材料构成的p型掺杂层。实施例8的有机EL元件除了代替p型氧化物层配置了p型掺杂层以外，与实施例7的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图13是表示实施例8的有机EL显示面板的截面示意图。如图13所示，有机EL显示面板1h包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3h。有机EL元件3h从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8c、电子传输层9、金属层15b、p型掺杂层17和阴极5。
作为p型掺杂层17，使用由MoO3(p型掺杂剂)和构成空穴传输层的材料α-NPD以20：80的重量比通过共蒸镀而得的层，其厚度为15nm。
实施例8的有机EL元件的发光层8c具有与实施例3的有机EL元件的发光层8c相同的结构，因此实施例8的有机EL元件能够充分提高发光效率，实现良好的制造效率。
根据实施例8的有机EL显示面板，除了这些效果之外还能获得以下的附加效果。
像p型掺杂层17那样，通过在构成空穴传输层的材料中掺入p型掺杂剂，形成了电荷转移络合物，因此p型掺杂层17内存在足够量的电荷。金属层15b(Li)、p型掺杂层17、阴极5(ITO)是自身带有电荷的导电性材料，所以彼此形成欧姆接触，电荷的传递能够顺利地进行。关于它们间的电荷的传递使用图14进行说明。图14是实施例8的有机EL显示面板的阴极一侧的能带相关图。如图14所示，p型掺杂层17(功函数：-5.8eV)作为电荷产生层起作用，当空穴从阴极5(ITO，功函数：-5.0eV)注入时，能够将电子注入金属层15b(Li)。这样，从阴极5(ITO)到金属层15b(Li)能够顺利地传输电荷。此处，构成电子传输层9的材料的LUMO能级为-3.05eV，低于金属层15b(Li)的功函数-2.9eV。因而，能够无势垒地从金属层15b(Li)向电子传输层9注入电子。
p型掺杂层17掺入的是活性度较低的材料(MoO3)，因此阴极5(ITO)形成时受到的损伤较小。另外，根据如实施例3中已说明的构成掺杂电子传输层的材料的不同，掺杂电子传输层13上形成阴极5(ITO)时的损伤可能大于在p型掺杂层17上形成阴极5(ITO)时的损伤。这种情况下，通过采用实施例8这样的结构，无需在构成电子传输层的材料中掺入掺杂剂就能够充分防止阴极5(ITO)形成时的损伤，能够无势垒地从阴极5(ITO)向电子传输层9侧注入电子。
[评价结果]
对构成实施例3、8的有机EL显示面板的有机EL元件进行特性的评价。其结果，实施例8的有机EL元件的驱动电压较实施例3的有机EL元件的驱动电压下降。这是因为，阴极5(ITO)形成时对p型掺杂层17造成的损伤不同于实施例3中对掺杂电子传输层13造成的损伤。构成掺杂电子传输层13的掺杂剂自身活性度较强、反应性较高，因此即使增大掺杂量，微量残留的活性材料也会在阴极5(ITO)形成时受到损伤。而p型掺杂层17的活性度较低，因此在阴极5(ITO)形成时几乎不受损伤。另外，根据构成电子传输层的材料的不同，可能会无法获得配置掺杂电子传输层的效果，因此通过使用实施例8的结构，构成有机EL元件的材料的可选项增大，能够实现更加良好的制造效率。
此外，在实施例8的有机EL显示面板中，金属层15b与p型掺杂层17之间配置实施例7中使用的MoO3等p型氧化物层也能够获得同样的效果。
(实施例9)
实施例9涉及从基板侧依次包括阳极、发光层和阴极的有机EL元件，和具备上述有机EL元件的顶部发光型的有机EL显示面板，发光层在阳极侧具有发光掺杂剂层，在阴极侧具有发光基质层。另外，在发光基质层与阴极之间配置有如实施例3中已说明的掺杂电子传输层，并且阴极从基板侧起依次具有金属层和透明导电层。实施例9的有机EL元件除了阴极的结构以外与实施例3的有机EL元件相同，因此对于重复的方面省略说明。
图15是表示实施例9的有机EL显示面板的截面示意图。如图15所示，有机EL显示面板1i包括基板2和配置在基板2上的有机EL元件3i。有机EL元件3i从基板2侧起依次具有阳极4、空穴注入层6、空穴传输层7、发光层8c、掺杂电子传输层13和阴极5a。阴极5a从基板2侧起依次具有金属层15c和透明导电层18。
作为阴极5a中包含的金属层15c使用Ag，其厚度为19nm。除此之外，作为金属层15c还能够使用通常的金属。作为阴极5a中包含的透明导电层18使用ITO，其厚度为100nm。
实施例9的有机EL元件的发光层8c具有与实施例3的有机EL元件的发光层8c相同的结构，因此实施例9的有机EL元件能够充分提高发光效率，实现良好的制造效率。
根据实施例9的有机EL显示面板，除了这些效果之外还能获得以下的附加效果。
Ag具有光的半透射性，但由于能够增强干涉效应，所以能够提高正面亮度。另外，通过配置金属层15c(Ag)，能够进一步防止阴极5(ITO)形成时对掺杂电子传输层13的损伤。
[评价结果]
对构成实施例3、9的有机EL显示面板的有机EL元件进行特性的评价。其结果，实施例9的有机EL元件的驱动电压较实施例3的有机EL元件的驱动电压下降。这是因为，在阴极5(ITO)形成时，金属层15c(Ag)起到保护掺杂电子传输层13的作用，充分降低了对掺杂电子传输层13的损伤。
[附记]
以下列举本发明的有机EL元件的优选方案之例。各例可以在不脱离本发明的思想的范围内适当组合。
上述发光层可以是这样的：在上述阳极侧具有上述发光掺杂剂层，在上述阴极侧具有上述发光基质层。由此，能够与上述发光基质材料的电荷传输特性相应地，有效利用上述发光掺杂剂层和上述发光基质层。
上述发光基质材料可以是这样的：具有双极性，上述发光基质材料的空穴迁移率小于电子迁移率。上述发光基质材料的空穴迁移率和电子迁移率优选为10-7～10-4m2/(V·s)左右，空穴迁移率为电子迁移率的1/10左右。由此，能够与上述发光掺杂剂层和上述发光基质层的配置相应地，进一步提高发光效率。另外，在上述发光基质材料有多种的情况下，优选上述发光基质材料的空穴迁移率中的最大值小于电子迁移率中的最小值。
上述发光层可以是这样的：在上述阳极侧具有上述发光基质层，在上述阴极侧具有上述发光掺杂剂层。由此，能够与上述发光基质材料的电荷传输特性相应地，有效利用上述发光掺杂剂层和上述发光基质层。
上述发光基质材料可以是这样的：具有双极性，上述发光基质材料的空穴迁移率大于电子迁移率。上述发光基质材料的空穴迁移率和电子迁移率优选为10-7～10-4m2/(V·s)左右，空穴迁移率为电子迁移率的10倍左右。由此，能够与上述发光掺杂剂层和上述发光基质层的配置相应地，进一步提高发光效率。另外，在上述发光基质材料有多种的情况下，优选上述发光基质材料的空穴迁移率中的最小值大于电子迁移率中的最大值。
上述发光掺杂剂层的厚度可以为5nm以下。由此，激子的密度进一步增大，能够进一步提高发光效率。另外，通过减小上述发光掺杂剂层的厚度，能够抑制上述发光掺杂剂材料的使用量，所以能够实现更加良好的制造效率，并且能够充分防止相邻像素间的混色的发生。
上述发光掺杂剂层中的上述发光掺杂剂材料的浓度可以为90重量％以上。由此，尤其是在利用蓝色荧光材料产生延迟荧光的情况下，能够积极地利用TTF现象进一步提高发光效率。
接着，列举本发明的有机EL显示面板的优选方案之例。各例可以在不脱离本发明的思想的范围内适当组合。
上述有机电致发光显示面板可以是这样的：采用从阴极侧出射光的顶部发光型面板，上述有机电致发光元件从上述基板侧起依次包括上述阳极、空穴传输层、上述发光掺杂剂层、上述发光基质层、掺杂电子传输层和上述阴极，上述掺杂电子传输层由在具有电子传输特性的物质中掺入掺杂剂得到的材料构成。由此，能够利用掺杂电子传输层自身带有电荷这一点，充分防止来自上述阴极的电子注入性能降低。另外，通过配置掺杂电子传输层，对于上述阴极之前已形成的各层，能够充分防止在上述阴极形成时产生损伤。
上述掺杂剂可以是n型杂质。由此，能够利用上述掺杂电子传输层恰当地传输电子。
构成上述空穴传输层的材料的最低三重态的能级可以高于上述发光掺杂剂材料的最低三重态的能级。由此，能够从上述空穴传输层向上述发光掺杂剂层无势垒地传输空穴。另外，在上述构成空穴传输层的材料和上述发光掺杂剂材料有多种的情况下，优选上述构成空穴传输层的材料的最低三重态的能级中的最小值高于上述发光掺杂剂材料的最低三重态的能级中的最大值。
上述发光基质层可以含有至少2种发光基质材料。上述至少2种发光基质材料可以包括具有电子传输特性的材料和具有空穴传输特性的材料。由此，利用由上述具有空穴传输特性的材料来充分防止上述具有电子传输特性的材料的劣化之效果，能够有效利用上述发光基质层。
上述具有空穴传输特性的材料的最高占据轨道能级可以高于上述具有电子传输特性的材料的最高占据轨道能级。由此，利用电子不容易在上述具有空穴传输特性的材料中移动的效应，能够有效利用上述发光基质层。另外，在上述具有空穴传输特性的材料和上述具有电子传输特性的材料有多种的情况下，优选上述具有空穴传输特性的材料的最高占据轨道能级中的最小值高于上述具有电子传输特性的材料的最高占据轨道能级中的最大值。
上述具有空穴传输特性的材料的最低空轨道能级可以高于上述具有电子传输特性的材料的最低空轨道能级。由此，利用空穴容易在上述具有空穴传输特性的材料中移动的效应，能够有效利用上述发光基质层。另外，在上述具有空穴传输特性的材料和上述具有电子传输特性的材料有多种的情况下，优选上述具有空穴传输特性的材料的最低空轨道能级中的最小值高于上述具有电子传输特性的材料的最低空轨道能级中的最大值。
上述发光基质层可以是这样的：在上述阳极侧具有混合层，上述混合层是混合有发光掺杂剂材料和发光基质材料的层。由此，上述发光基质层内生成的激子也能够用于发光，因此能够进一步提高发光效率。另外，能够充分防止上述发光基质材料的劣化，所以能够延长有机EL元件的元件寿命。
上述混合层中的上述发光掺杂剂材料的浓度可以随着从上述阴极侧向上述阳极侧去而升高。由此，除了上述发光基质层内生成的激子外，分布在上述发光掺杂剂层与上述混合层的界面附近的激子也能够有效地用于发光，因此能够进一步提高发光效率。另外，能够充分防止上述发光基质材料的劣化，所以能够延长有机EL元件的元件寿命。
上述有机电致发光显示面板可以是这样的：采用从阴极侧出射光的顶部发光型面板，上述有机电致发光元件从上述基板侧起依次包括上述阳极、空穴传输层、上述发光掺杂剂层、上述发光基质层、电子传输层、金属层、p型氧化物层和上述阴极。由此，能够从上述阴极向上述电子传输层侧无势垒地传输电子。另外，通过配置上述p型氧化物层，对于上述阴极之前已形成的各层，能够充分防止在上述阴极形成时产生损伤。
上述有机电致发光显示面板可以是这样的：采用从阴极侧出射光的顶部发光型面板，上述有机电致发光元件从上述基板侧起依次包括上述阳极、空穴传输层、上述发光掺杂剂层、上述发光基质层、电子传输层、金属层、p型掺杂层和上述阴极，上述p型掺杂层由掺入了p型掺杂剂的材料构成。由此，能够从上述阴极向上述电子传输层侧无势垒地传输电子。另外，通过配置上述p型掺杂层，对于上述阴极之前已形成的各层，能够充分防止在上述阴极形成时产生损伤。
上述p型掺杂层可以由在具有空穴传输特性的物质中掺入上述p型掺杂剂而得到的材料构成。由此，利用上述p型掺杂层内存在足够量的电荷的效应，能够有效利用上述p型掺杂层。
上述金属层的功函数可以高于构成上述电子传输层的材料的最低空轨道能级。由此，能够从上述金属层向上述电子传输层无势垒地传输电子。另外，在上述构成电子传输层的材料有多种的情况下，优选上述金属层的功函数高于上述构成电子传输层的材料的最低空轨道能级中的最大值。
上述阴极可以从上述基板侧起依次具有金属层和透明导电层。由此，对于上述阴极之前已形成的各层，能够充分防止在上述阴极形成时产生损伤。
以上列举了本发明的有机EL显示面板的优选方案，这些示例中与有机EL元件的特征相关的示例为本发明的有机EL元件的优选方案的示例。
附图标记说明
1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、101a、101b、101c：有机EL显示面板
2：基板
3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、3i、103a、103b、103c：有机EL元件
4：阳极
5、5a、105：阴极
6：空穴注入层
7：空穴传输层
8a、8b、8c、8d、8e、8f、108a、108b：发光层
9：电子传输层
10：电子注入层
11a、11b：发光掺杂剂层
12a、12b、12c、12d、12e、12f：发光基质层
13：掺杂电子传输层
14a、14b、114a：混合层
15a、15b、15c：金属层
16：p型氧化物层
17：p型掺杂层
18：透明导电层
19：发光掺杂剂材料
20：发光基质材料
ER1、ER2、ER3：发光区域。

Claims (15)

1.一种有机电致发光元件，其依次包括阳极、发光层和阴极，该有机电致发光元件的特征在于：所述发光层具有发光掺杂剂层和发光基质层，
所述发光掺杂剂层含有发光掺杂剂材料且实质上不含有发光基质材料，
所述发光基质层含有发光基质材料且实质上不含有发光掺杂剂材料。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于：
所述发光层在所述阳极侧具有所述发光掺杂剂层，在所述阴极侧具有所述发光基质层。
3.如权利要求2所述的有机电致发光元件，其特征在于：
所述发光基质材料具有双极性，
所述发光基质材料的空穴迁移率小于电子迁移率。
4.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于：
所述发光层在所述阳极侧具有所述发光基质层，在所述阴极侧具有所述发光掺杂剂层。
5.如权利要求4所述的有机电致发光元件，其特征在于：
所述发光基质材料具有双极性，
所述发光基质材料的空穴迁移率大于电子迁移率。
6.如权利要求1～5中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于：
所述发光掺杂剂层的厚度为5nm以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于：
所述发光掺杂剂层中的所述发光掺杂剂材料的浓度为90重量％以上。
8.一种有机电致发光显示面板，其特征在于，包括：
基板；和
配置在所述基板上的权利要求1～7中任一项所述的有机电致发光元件。
9.如权利要求8所述的有机电致发光显示面板，其特征在于：
所述有机电致发光显示面板是从阴极侧出射光的顶部发光型面板，
所述有机电致发光元件从所述基板侧起依次包括所述阳极、空穴传输层、所述发光掺杂剂层、所述发光基质层、掺杂电子传输层和所述阴极，
所述掺杂电子传输层由在具有电子传输特性的物质中掺入掺杂剂而得到的材料构成。
10.如权利要求9所述的有机电致发光显示面板，其特征在于：
所述掺杂剂是n型杂质。
11.如权利要求9或10所述的有机电致发光显示面板，其特征在于：
构成所述空穴传输层的材料的最低三重态的能级高于所述发光掺杂剂材料的最低三重态的能级。
12.如权利要求9～11中任一项所述的有机电致发光显示面板，其特征在于：
所述发光基质层含有至少2种发光基质材料。
13.如权利要求12所述的有机电致发光显示面板，其特征在于：
所述至少2种发光基质材料包括具有电子传输特性的材料和具有空穴传输特性的材料。
14.如权利要求13所述的有机电致发光显示面板，其特征在于：
所述具有空穴传输特性的材料的最高占据轨道能级高于所述具有电子传输特性的材料的最高占据轨道能级。
15.如权利要求13或14所述的有机电致发光显示面板，其特征在于：
所述具有空穴传输特性的材料的最低空轨道能级高于所述具有电子传输特性的材料的最低空轨道能级。
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