CN106538060A - 有机电场发光元件 - Google Patents

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Abstract

提供能够将薄膜的银电极用作阴极的有机电场发光元件。构成有机电场发光元件,该有机电场发光元件具备:透明电极,以银为主成分来构成;对置电极,相对于透明电极对置配置;以及发光部件,夹持于透明电极与对置电极之间,在透明电极与发光部件之间,与透明电极邻接地设置含钙层,透明电极被用作阴极,对置电极被用作阳极。

Description

有机电场发光元件
技术领域
本发明涉及有机电场发光元件。
背景技术
近年来,作为各种显示器的背光源、广告牌、应急灯等显示板、照明光源等面发光体,作为有机材料的利用电致发光(electroluminescence:以下记载为EL)的有机电场发光元件(所谓有机EL元件)受到注目。有机EL元件是能够在几V~几十V左右的低电压下发光的薄膜型的完全固体元件,具有高亮度、高发光效率、薄型、轻质这样的多个优良的特征。
这样的有机EL元件是在2块电极之间夹持有使用有机材料构成的发光层的结构,在发光层中产生的发射光透过电极而被引出到外部。因此,2块电极中的至少一方要求低电阻且光透射性高的透明电极。
在此,作为透明电极,一般地使用光透射性高的氧化铟锡(SnO2-In2O3:Indium TinOxide:ITO)、氧化铟锌(IZO)等氧化物半导体系的材料,但由于这些材料主要通过溅射成膜等而形成,所以在例如用作上部电极的情况下,在成膜时对发光功能层造成损伤。另外,ITO使用作为稀有金属的铟,所以材料成本高、并且为了降低电阻需要在成膜之后在300℃左右下进行退火处理,电阻进一步变低受到限制。
因此,提出了透明电极以及通过使用该透明电极而提高了性能的有机EL元件,其中该透明电极通过与含氮层邻接地形成使用银或者以银为主成分的合金的电极层,得到薄膜的银电极,并且在保持光透射性的同时电阻低(参照例如下述专利文献1)。
专利文献1:国际公开第2013/073356号
发明内容
然而,薄膜的银电极虽然具有充分的光透射性和导电性,但由于构成电极的银的功函数大,所以电极的电子注入性缺乏,难以用作有机EL元件的阴极。
因此,本发明的目的在于提供一种能够将薄膜的银电极用作阴极的有机电场发光元件。
为了达成这样的目的,本发明的有机EL元件具备:透明电极,以银为主成分来构成;对置电极,相对于透明电极对置配置;以及发光部件,夹持于透明电极与对置电极之间。另外,在透明电极与发光部件之间,与透明电极邻接地设置含钙层,透明电极被用作阴极,对置电极被用作阳极。
如以上说明,根据本发明,能够在有机EL元件中将薄膜的银电极用作阴极。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的有机EL元件的结构的剖面示意图。
图2是示出本发明的第1实施方式的有机EL元件的变形例的结构的剖面示意图。
图3是示出本发明的第2实施方式的有机EL元件(堆叠构造)的结构的剖面示意图。
图4是示出本发明的第2实施方式的有机EL元件的变形例1的结构的剖面示意图。
图5是示出本发明的第2实施方式的有机EL元件的变形例2的结构的剖面示意图。
图6是说明在实施例中制作的顶部发光型的有机EL元件的剖面结构图。
图7是在实施例中制作的有机EL元件101的SEM图像。
图8是在实施例中制作的有机EL元件105的SEM图像。
图9是在实施例中制作的有机EL元件110的SEM图像。
图10是在实施例中制作的有机EL元件113的SEM图像。
图11是在实施例中制作的比较例1的SEM图像。
图12是在实施例中制作的比较例2的SEM图像。
图13是在实施例中制作的有机EL元件105的高温保存后的SEM图像(其一)。
图14是在实施例中制作的有机EL元件105的高温保存后的SEM图像(其二)。
图15是在实施例中制作的有机EL元件110的高温保存后的SEM图像。
图16是在实施例中制作的有机EL元件113的高温保存后的SEM图像。
(符号说明)
10、10’、20、20’、20”、30:有机EL元件;11:基板;1、1”:含钙层;2:透明电极;3:发光部件;5:对置电极;25-1:第1对置电极;25-2、25-2”:第2对置电极;23-1:第1发光部件;23-2:第2发光部件;31:空穴输送/注入层;33:空穴阻止层;34:电子输送/注入层;h:发射光。
具体实施方式
以下,根据附图,按以下顺序说明与本发明的有机EL元件有关的实施方式。
1.第1实施方式:有机EL元件(顶部发光型)
1-1.有机EL元件的变形例(底部发光型)
2.第2实施方式:堆叠构造的有机EL元件(在2个发光部件之间设置有透明电极的例子)
2-1.有机EL元件的变形例1
2-2.有机EL元件的变形例2
3.第3实施方式:有机EL元件的用途
《1.第1实施方式:有机EL元件》
(顶部发光型)
图1是示出本发明的第1实施方式的有机EL元件的结构的剖面示意图。该图所示的有机EL元件10是在基板11的一个主面侧(内部引出侧)依次设置有对置电极5、发光部件3、含钙层1、透明电极2的结构。其中,透明电极2是使用银(Ag)或者以银为主成分的合金而构成的。
在本实施方式的有机EL元件10中,其特征在于,在透明电极2与发光部件3之间,与透明电极2邻接地设置含钙层1,透明电极2被用作阴极、对置电极5被用作阳极。另外,在本实施方式中,说明将所产生的光(以下记载为发射光h)至少从与基板11相反的一侧引出的顶部发光构造的有机EL元件的结构。
此外,有机EL元件10的层构造不受限定,可以是一般的层构造。另外,此处省略图示,有机EL元件10是在基板11的一个主侧具备对发光部件3进行密封的密封材料的结构,进而也可以设置保护膜等。
以下,关于构成本实施方式的有机EL元件10的各部,按照基板11、对置电极5、发光部件3、含钙层1、透明电极2以及其他构成要素(辅助电极、密封材料、保护膜、保护板)的顺序,进行详细说明。
<基板11>
基板11可以举出例如玻璃、塑料等,但不限于这些。另外,基板11既可以透明也可以不透明。例如,在有机EL元件10还从基板11侧引出光的情况下,基板11透明。另外,在对有机EL元件10赋予挠性的情况下,优选为树脂膜。
作为玻璃,可以举出例如石英玻璃、钠钙硅玻璃、铅玻璃、硼硅酸盐璃、无碱玻璃等。在这些玻璃材料的表面,根据与对置电极5的密合性、耐久性、平滑性的观点,根据需要,实施研磨等物理处理、或者形成由无机物或者有机物构成的覆膜、组合这些覆膜而成的混合覆膜。
作为树脂膜,可以举出例如聚对苯二甲酸(PET)、聚萘二甲酸(PEN)等聚酯纤维、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纸、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素(TAC)、乙酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素(CAP)、乙酸邻苯二甲酸纤维素、硝酸纤维素等纤维素酯类或者它们的衍生物、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯乙烯醇、间规聚苯乙烯、聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚甲基戊烯、聚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚、聚砜类、聚醚酰亚胺、聚醚酮亚胺、聚酰胺、氟树脂、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或者聚芳酯类、ARTON(商品名JSR公司制)或者APEL(商品名三井化学公司制)这样的环烯烃系树脂等。
也可以在树脂膜的表面上,形成由无机物或者有机物构成的覆膜、组合这些覆膜而成的混合覆膜。这样的覆膜以及混合覆膜优选为通过依照JIS-K-7129-1992的方法测定出的水蒸气透过率(25±0.5℃、相对湿度90±2%RH)为0.01g/(m2·24小时)以下的阻挡性膜(还称为阻挡膜等)。另外,优选为通过依照JIS-K-7126-1987的方法测定出的氧透过率是10-3ml/(m2·24小时·atm)以下、水蒸气透过率是10-5g/(m2·24小时)以下的高阻挡性膜。
作为形成以上那样的阻挡性膜的材料,是具有抑制水分、氧等会导致元件的劣化的物质的浸入的功能的材料即可,能够使用例如氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。进而,为了改良该阻挡性膜的脆弱性,更优选具有这些无机层与由有机材料构成的层(有机层)的层叠构造。关于无机层和有机层的层叠顺序,没有特别限制,但优选将两者交替层叠多次。
关于阻挡性膜的形成方法,没有特别限定,能够使用例如真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂层法等,但特别优选基于日本特开2004-68143号公报记载的大气压等离子体聚合法。
以上是透明的材料,但在基板11是不透明的基板的情况下,能够使用例如铝、不锈钢等的金属基板、膜、不透明树脂基板、陶瓷制的基板等。
<对置电极5>
对置电极5是在与透明电极2之间夹持发光部件3的状态下设置的,在此被用作阳极。因此,设为至少与发光部件3相接的一侧的界面层由适合作为阳极的材料构成。
在本实施方式中,构成为例如使在发光部件3的发光层中产生的发射光h向与基板11相反的一侧反射的反射电极。但是,在有机EL元件10还从基板11侧引出光的情况下,对置电极5由具有光透射性的材料构成。
构成以上那样的阳极的对置电极5如以下所述。
[阳极]
作为有机EL元件10中的构成阳极的对置电极5,使用由功函数大(4eV以上、优选4.5V以上)的金属、合金、电传导性化合物以及它们的混合物构成的电极物质。作为这样的电极物质的具体例,可以举出Au、Ag、Cu等金属、CuI、氧化铟锡(ITO)、SnO2、ZnO等导电性透明材料。另外,也可以使用IDIXO(In2O3-ZnO)等非晶质且能够制作透明导电膜的材料。
关于用作阳极的对置电极5,将这些电极物质通过蒸镀、溅射等方法形成薄膜,并通过光刻法形成期望的形状的图案。或者,在不怎么需要图案精度(100μm以上程度)的情况下,在用蒸镀法或者溅射法形成上述电极物质时,也可以隔着期望的形状的掩模来形成图案。
或者,在使用如有机导电性化合物那样可涂覆的物质的情况下,还能够使用印刷方式、涂层方式等湿式成膜法。另外,作为阳极的薄层电阻优选为几百Ω/sq.以下。
阳极的厚度虽然还取决于材料,但通常在10nm~1μm、优选在10nm~200nm的范围内考虑透射性或者反射性来进行选择。
<发光部件3>
发光部件3是至少包括由有机材料构成的发光层的层。这样的发光部件3的整体的层构造没有限定,可以是一般的层构造。另外,关于发光部件3,作为一个例子,例示从用作阳极的对置电极5侧依次层叠[空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层]而得到的结构,根据需要设置发光层以外的层。
其中,发光层是从阴极侧注入了的电子和从阳极侧注入了的空穴复合而发光的层,发光的部分既可以是发光层的层内,也可以是发光层的与邻接的层的界面。这样的发光层既可以作为发光材料而含有磷光发光材料,也可以含有荧光发光材料,也可以含有磷光发光材料以及荧光发光材料这两者。另外,发光层优选为以这些发光材料作为客体材料,进而含有主体材料的结构。
空穴注入层以及空穴输送层也可以设置为具有空穴输送性和空穴注入性的空穴输送注入层。
另外,电子输送层以及电子注入层也可以设置为具有电子输送性和电子注入性的电子输送注入层。
另外,这些各层中的例如空穴注入层以及电子注入层还有时由无机材料构成。另外,后述的含钙层1也可以兼作电子注入层而设置。
另外,关于发光部件3,除了这些层以外,也可以根据需要在必要部位层叠空穴阻止层、电子阻止层等。
进而,虽然在此省略图示,但发光部件3也可以是层叠包括产生各波长区域的发射光的各颜色发光层的多个发光功能层而成的结构。各发光功能层也可以是与先前说明的发光部件3同样的结构,也可以是分别不同的层构造,既可以直接层叠也可以隔着中间层而层叠。中间层一般是中间电极、中间导电层、电荷产生层、电子去除层、连接层、中间绝缘层中的某一方,只要是具有对阳极侧的邻接层供给电子、对阴极侧的邻接层供给空穴的功能的层,则能够使用公知的材料结构。
(发光部件的成膜方法)
以上那样的发光部件3能够通过利用例如真空蒸镀法、旋涂法、铸造法、LB法、喷墨法、印刷法等公知的薄膜形成方法来依次进行构成各层的材料的成膜而得到。根据容易得到均质的膜、并且不易形成针孔等观点,特别优选真空蒸镀法或者旋涂法。进而,也可以针对每个层应用不同的成膜法。当在这些各层的成膜中采用蒸镀法的情况下,其蒸镀条件根据所使用的化合物的种类等而不同,但一般期望在收藏有化合物的舟皿加热温度50℃~450℃、真空度10-6Pa~10-2Pa、蒸镀速度0.01nm/秒~50nm/秒、基板温度-50℃~300℃、膜厚0.1nm~5μm的范围内,适当地选择各条件。
<含钙层1>
含钙层1含有钙(Ca)而构成,是在透明电极2与发光部件3之间以与透明电极2相接的方式设置的层。这样的含钙层1还如后述实施例所述,其特征在于,是用于使透明电极2的膜质变得良好并使构成透明电极2的薄膜的银电极作为阴极发挥功能的层,在厚度是2.0nm以下的范围内,与透明电极2邻接地配置。
重要的是,以上那样的含钙层1具有不阻碍透明电极2的光透射性而能够得到与透明电极2的相互作用的程度的膜厚。因此,含钙层1既可以是例如在发光部件3上钙(Ca)原子为1原子层以上的岛状地孤立的膜,也可以是具有多个孔的膜,也可以是连续膜。
含钙层1只要含有钙(Ca)就没有特别限定,既可以由钙(Ca)的单独材料形成,也可以是与其他化合物的混合材料。例如,关于含钙层1,也可以构成为不仅包含钙(Ca),在其一部分或者全部还包含氧化钙(CaO)。另外,例如,含钙层1也可以构成为还包含构成透明电极2的银(Ag)等金属材料。
关于含钙层1,根据使透明电极2的膜质稳定化的观点,优选是以钙(Ca)为主成分而构成的层。在本发明中所称的主成分是指钙(Ca)相对含钙层1的全部质量的质量比例为50质量%以上、优选为70质量%以上。
另外,含钙层1的膜厚优选为2.0nm以下的范围,更优选为0.5~2.0nm的范围。此外,此处的膜厚是指平均厚度。另外,该膜厚设为根据例如含钙层1的形成速度以及形成时间而调整了的膜厚。
通过将含钙层1的膜厚设为0.5nm以上,有机EL元件10如后述实施例所述,使驱动电压降低并且提高发光效率。另外,通过将含钙层1的膜厚设为2.0nm以下,能够不阻碍有机EL元件10的光学特性而与构成透明电极2的银原子得到充分的相互作用。
由此,能够以实现薄但均匀的厚度并且稳定的膜质的方式形成含钙层1上的透明电极2。
即,如在后述实施例的SEM图像中示出的那样,含钙层1上的透明电极2的成膜状态良好。另外,在高温保存后的SEM图像中,成膜时的微细的缺陷部也不扩展,能够形成厚度薄但均匀并且膜质稳定的透明电极2。
(含钙层的成膜方法)
作为以上那样的含钙层1的成膜方法,没有特别限定,但根据使透明电极2的膜质稳定化并且抑制对发光部件3的损伤的观点,优选应用蒸镀法(电阻加热、EB法等)的干工艺。
<透明电极2>
透明电极2是以银为主成分而构成的层,是使用银或者以银为主成分的合金而构成且与含钙层1邻接地设置的层。
关于透明电极2,根据固有吸收小并且电导率大这样的观点,优选是银或者以银(Ag)为主成分而构成的层。作为构成透明电极2的以银(Ag)为主成分的合金,优选是包含50质量%以上的银的合金。作为以银(Ag)为主成分的合金,可以举出例如银镁(AgMg)、银铜(AgCu)、银钯(AgPd)、银钯铜(AgPdCu)、银铟(AgIn)、银铝(AgAl)、银金(AgAu)等。
以上那样的透明电极2也可以是根据需要将银或者以银为主成分的合金的层分成多个层并层叠而得到的结构。
透明电极2的膜厚优选为6~20nm的范围、更优选为6~15nm。通过将透明电极2的膜厚设为6nm以上,透明电极2的导电性被充分地确保。另外,通过将透明电极2的膜厚设为20nm以下,透明电极2的吸收成分或者反射成分被抑制得较低,有机EL元件10的发光效率被维持,所以优选。进而,通过设为15nm以下,有机EL元件10的发光效率进一步提高,所以优选。
即,关于具有上述膜厚的透明电极2,如在后述实施例的SEM图像中示出的那样,成膜状态良好。另外,在高温保存后的SEM图像中,成膜时的微细的缺陷部也不扩展,实现薄但均匀的厚度且稳定的膜质。
进而,为了不阻碍有机EL元件10的发光效率,优选以将透明电极2和含钙层1的合计的厚度设为22nm以下的方式,设定透明电极2的厚度,特别优选将合计的厚度设为17nm以下。通过将透明电极2和含钙层1的合计的厚度设为22nm以下,该2层的吸收成分以及反射成分被抑制得较低,有机EL元件10的发光效率被维持,所以优选。另外,特别是,通过将透明电极2和含钙层1的合计的厚度设为17nm以下,有机EL元件10的发光效率进一步提高,所以优选。
另外,透明电极2和含钙层1的膜厚比例优选为10:1~30:1的范围。由此,含钙层1的钙(Ca)原子和透明电极2的银(Ag)原子更容易相互作用。
(透明电极的成膜方法)
作为以上那样的透明电极2的成膜方法,可以举出使用涂覆法、喷墨法、涂层法、浸渍法等湿工艺的方法、使用蒸镀法(电阻加热、EB法等)、溅射法、CVD法等干工艺的方法等。在此,根据抑制对构成发光部件3的有机层的损伤的观点,优选应用蒸镀法(电阻加热、EB法等)的干工艺。
在此,例如,如果是应用溅射法的透明电极2的成膜,则准备以银为主成分的合金的溅射标靶,进行使用该溅射标靶的溅射成膜。在所有上述合金的情况下,进行应用溅射法的透明电极2的成膜,但特别在进行银铜(AgCu)、银钯(AgPd)或者银钯铜(AgPdCu)的成膜的情况下,进行应用溅射法的透明电极2的成膜。
另外,特别在进行银铝(AgAl)、银镁(AgMg)、银铟(AgIn)的成膜的情况下,优选进行应用蒸镀法的透明电极2的成膜。在蒸镀法的情况下,对合金成分和银(Ag)进行共蒸镀。此时,进行通过分别调整合金成分的蒸镀速度和银(Ag)的蒸镀速度来调整了合金成分相对于作为主体材料的银(Ag)的添加浓度的蒸镀成膜。
另外,透明电极2的特征在于,通过被成膜在含钙层1上,即使没有成膜后的高温退火处理等,也具有足够的导电性,但也可以根据需要,在成膜之后进行高温退火处理等。
<其他构成要素>
以上那样的有机EL元件10也可以以实现作为光引出侧的透明电极2的低电阻化为目的,与透明电极2相接地设置下述辅助电极。另外,以防止使用有机材料等构成的发光部件3的劣化为目的,在基板11上通过下述密封材料进行密封。进而,也可以在与基板11之间夹入有机EL元件10以及密封材料,设置下述保护膜或者保护板。
[辅助电极]
辅助电极是以降低具有光透射性的电极(例如在此是透明电极2)的电阻为目的而设置的电极,与透明电极2相接地设置。形成辅助电极的材料优选为金、铂、银、铜、铝等电阻低的金属。这些金属由于光透射性低,所以在没有从光引出面引出发射光h的影响的范围内形成图案。作为这样的辅助电极的形成方法,可以举出蒸镀法、溅射法、印刷法、喷墨法、气溶胶喷射法等。关于辅助电极的线宽,根据引出光的开口率的观点,优选为50μm以下,关于辅助电极的厚度,根据导电性的观点,优选为1μ以上。
此外,也可以根据需要,与对置电极5相接地设置辅助电极。
[密封材料]
密封材料是覆盖有机EL元件10的材料,既可以是板状(膜状)的密封部件并且通过粘接剂固定到基板11侧,也可以是密封膜。但是,透明电极2以及对置电极5的端子部分是在基板11上以通过发光部件3而相互保持绝缘性的状态且从密封材料露出的状态而设置的。另外,该密封材料的表面为引出有机EL元件10的发射光h的光引出面,所以使用具有光透射性的材料。
作为板状(膜状)的密封材料,具体而言,可以举出玻璃基板、聚合物基板,也可以将这些基板材料做成更薄型的膜状来使用。
作为玻璃基板,特别可以举出钠钙玻璃、含钡锶玻璃、铅玻璃、硅酸铝玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等。另外,作为聚合物基板,可以举出聚碳酸酯、丙烯酸、聚对苯二甲酸、聚醚硫化物、聚砜等。
在其中,根据能够使元件薄膜化这点,作为密封材料,能够优选使用将聚合物基板或者金属材料基板做成薄型的膜状的材料。
做成膜状的聚合物基板优选为通过依照JIS K 7126-1987的方法测定出的氧透过率是1×10-3ml/(m2·24h·atm)以下,通过依照JIS K 7129-1992的方法测定出的水蒸气透过率(25±0.5℃、相对湿度(90±2)%RH)是1×10-3g/(m2·24h)以下。
另外,关于以上那样的基板材料,也可以加工为凹板状而用作透明的密封材料。在该情况下,针对上述基板部件,实施喷砂加工、化学蚀刻加工等加工,形成凹状。
另外,用于将这样的板状的密封材料固定到基板11侧的粘接剂被用作用于对在密封材料与基板11之间夹持有的有机EL元件10进行密封的密封剂。具体而言,关于这样的粘接剂,可以举出具有丙烯酸系低聚物、甲基丙烯酸系低聚物的反应性乙烯基的光硬化以及热硬化型粘接剂、2-氰基丙烯酸酯等湿气硬化型等的粘接剂。
另外,作为这样的粘接剂,可以举出环氧系等热以及化学硬化型(二液混合)。另外,可以举出热熔型的聚酰胺、聚酯、聚烯烃。另外,可以举出阳离子硬化类型的紫外线硬化型环氧树脂粘接剂。
此外,构成有机EL元件10的有机材料有时由于热处理而劣化。因此,粘接剂优选能够在室温至80℃的范围内粘接硬化。另外,也可以预先使干燥剂分散在粘接剂中。
在向密封材料和基板11的粘接部分涂覆粘接剂时,既可以使用市面销售的分配器,也可以如丝网印刷那样进行印刷。
另外,当在板状的密封材料、基板11与粘接剂之间形成间隙的情况下,优选在该间隙中,在气相以及液相下注入氮、氩等惰性气体、氟化烃、硅油那样的惰性液体。另外,还能够做成真空。另外,还能够在内部封入吸湿性化合物。
作为吸湿性化合物,可以举出例如金属氧化物(例如氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化镁、氧化铝等)、硫酸盐(例如硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钴等)、金属卤化物(例如氯化钙、氯化镁、氟化铯、氟化钽、溴化铈、溴化镁、碘化钡、碘化镁等)、高氯酸类(例如高氯酸钡、高氯酸镁等)等,在硫酸盐、金属卤化物以及高氯酸类中,优选使用无水盐。
另一方面,在作为密封材料使用密封膜的情况下,在完全覆盖有机EL元件10中的发光部件3、并且使有机EL元件10中的透明电极2以及对置电极5的端子部分露出的状态下,在基板11上设置密封膜。
使用无机材料、有机材料来构成这样的密封膜。特别是,设为通过具有用于抑制水分、氧等导致有机EL元件10中的发光部件3的劣化的物质的浸入的功能的材料而构成。作为这样的材料,使用例如氧化硅、二氧化硅、氮化硅等无机材料。进而,为了改善密封膜的脆弱性,也可以与由这些无机材料构成的膜一起,还使用由有机材料构成的膜而做成层叠构造。
关于这些膜的形成方法,没有特别限定,能够使用例如真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂层法等。
此外,上述密封材料也可以还具备电极,也可以构成为使有机EL元件10的透明电极2以及对置电极5的端子部分与该电极导通。
[保护膜、保护板]
保护膜或者保护板是用于机械性地保护有机EL元件10的部件,特别在密封材料是密封膜的情况下,针对有机EL元件10的机械性的保护不充分,所以优选设置这样的保护膜或者保护板。
以上那样的保护膜或者保护板由具有光透射性的材料构成,能够应用玻璃板、聚合物板、与它相比更薄型的聚合物膜或者聚合物材料膜。其中,特别是,根据轻质并且薄膜化这一点,优选使用聚合物膜。
<有机EL元件的制作方法>
如以下那样,制作以上那样的有机EL元件10。
首先,在基板11上,形成对置电极5而作为阳极。应用蒸镀法、溅射法等适当的成膜法来进行对置电极5的成膜。另外,在对置电极5的成膜中,根据需要,进行例如使用掩模的成膜,从而按照在基板11的周缘抽出端子部分的形状,形成对置电极5。
接下来,在对置电极5上,进行包括发光层的发光部件3的成膜。应用适当地选择的成膜法,进行构成发光部件3的各层的成膜。另外,在构成发光部件3的各层的成膜中,根据需要,进行例如使用掩模的成膜,从而按照使对置电极5的端子部分露出的形状,形成构成发光部件3的各层。
接下来,在发光部件3上,以膜厚为2nm以下的方式,进行含钙层1的成膜。接下来,以6nm~20nm的膜厚,形成由银(或者以银为主成分的合金)构成的透明电极2来作为阴极。在以上的成膜中,应用上述蒸镀法。另外,在透明电极2的成膜中,根据需要,进行例如使用掩模的成膜,从而在通过发光部件3保持与对置电极5之间的绝缘状态的同时,按照在基板11的周缘抽出透明电极2的端子部分的形状形成。
通过以上内容,得到从与基板11相反的一侧引出的顶部发光型的有机EL元件10。另外,之后,设置在使有机EL元件10中的透明电极2以及对置电极5的端子部分露出了的状态下至少覆盖发光部件3的密封材料。此时,使用粘接剂,将密封材料粘接到基板11侧,在这些密封材料-基板11之间,密封有机EL元件10的发光部件3。
<效果>
以上说明的有机EL元件10是在透明电极2与发光部件3之间与透明电极2邻接地设置含钙层1的结构。这样的含钙层1能够提高从透明电极2注入了的电子的移动速度。由此,在有机EL元件10中,能够缓和由于银的功函数大所造成的电子注入障碍,使构成透明电极2的薄膜的银电极作为阴极发挥功能。
另外,如后述实施例所述,相比于不具有含钙层1的结构的有机EL元件,降低驱动电压,并且提高发光效率。
另外特别是,如在后述实施例的SEM图像中示出的那样,以银为主成分的透明电极2的成膜状态良好,进而在高温保存后的SEM图像中,成膜时的微细的缺陷部也不扩展,能够形成厚度薄但均匀并且膜质稳定的透明电极2。
即,根据这样的结构,当在含钙层1上进行透明电极2的成膜时,构成透明电极2的银或者银合金在与含钙层1的界面处相互作用,从而表面扩散距离减少而抑制凝集。即,用于使透明电极2的膜生长的核(生长核)的数量比通常增加,所以能够以该生长核为起点,形成厚度薄但均匀的连续膜。
另外,通过构成含钙层1的钙(Ca)与构成透明电极2的银或者银合金相互作用,银原子的迁移被抑制,即便有例如来自外部的热,透明电极2仍具有稳定的膜质。
因此,本实施方式的有机EL元件10能够使构成透明电极2的薄膜的银电极作为阴极发挥功能,通过形成厚度薄但均匀并且膜质稳定的透明电极2,能够降低驱动电压,并且提高发光效率,提高寿命。
《1-1.有机EL元件的变形例》
(底部发光型)
图2是示出本发明的第1实施方式的有机EL元件的变形例的结构的剖面示意图。如图2所示,有机EL元件10’做成将透明电极2设置于基板11侧、从基板11侧引出光的底部发光型的结构,仅这点与图1所示的有机EL元件10不同。因此,对与图1所示的有机EL元件10同样的结构附加同样的符号,省略重复的说明。
图2所示的有机EL元件10’是在例如基板11的一个主面侧,依次设置有透明电极2、含钙层1、发光部件3、对置电极5的结构。另外,在本实施方式中,其特征也在于在透明电极2与发光部件3之间,与透明电极2邻接地设置含钙层1,透明电极2被用作阴极、对置电极5被用作阳极。
此外,这样的有机EL元件10’的层构造不受限定,可以是一般的层构造。另外,虽然此处省略图示,但有机EL元件10’是在基板11的一个主侧具备对发光部件3进行密封的密封材料的结构,也可以还设置保护膜等,也可以与电极相接地设置辅助电极。另外,在透明电极2的下部、即透明电极2与基板11之间,设置用于改善透明电极2的膜质的基底层。
<基底层>
基底层是设置于基板11与透明电极2之间的层。这样的基底层是用于不仅改善例如透明电极2的平滑性、膜质以及导电性而且还提高光透射性的层,优选与透明电极2邻接地配置。
关于这样的基底层,只要达成上述目的,则没有特别限制,能够根据目的适当地选择,也可以通过由高折射率或者低折射率的层构成,做成与调整透明电极2的光透射性(光学导纳)的层的层叠构造。
另外,也可以是上述含钙层1。该情况下的含钙层使用与图1所示的含钙层1同样的材料,但例如夹着透明电极2配置的2个含钙层既可以是相互同样的结构,也可以是不同的结构。另外,夹着透明电极2配置的2个含钙层既可以由同一膜厚构成,也可以是不同的膜厚,但作为透明电极2的基底层形成的含钙层优选为2.0nm以下的范围、更优选为0.5~2.0nm的范围。通过在该范围内形成含钙层的膜厚,能够以实现薄但均匀的厚度并且稳定的膜质的方式,形成含钙层上的透明电极2。
例如,根据调整透明电极2的反射率、透射率等光学特性来提高透明电极2的光透射性的观点,优选作为基底层还设置光学调整层。光学调整层是相对于具有光透射性的基板11折射率不同的材料即可,主要使用折射率比基板11高的高折射率层。高折射率层的折射率优选比基板11的折射率大0.1~1.1以上、更优选为大0.4~1.0以上。高折射率层的折射率是波长510nm的光的折射率,能够用例如椭率计来测定。
此外,作为变形例的覆盖有机EL元件10’的密封材料,同样地使用作为图1所示的有机EL元件10的密封材料所例示出的材料,但有机EL元件10’是从基板11侧引出发射光h的构造,所以也可以是覆盖对置电极5侧的密封材料不具有光透射性。因此,作为密封材料,也可以通过例如金属材料基板构成。作为这样的金属材料基板,可以举出从由不锈钢、铁、铜、铝、镁、镍、锌、铬、钛、钼、硅、锗以及钽构成的群选择出的一种以上的金属或者合金所构成的基板。
另外,作为保护膜或者保护基板,同样地使用上述例示的材料,但也可以设置例如薄型的金属板、金属膜等。
<效果>
如以上那样构成的有机EL元件10’做成将透明电极2设置于基板11侧并从基板11侧引出光的底部发光型的结构,并且,做成在透明电极2与发光部件3之间与透明电极2邻接地设置含钙层1的结构。
由此,有机EL元件10’能够与第1实施方式的效果同样地,使构成透明电极2的薄膜的银电极作为阴极发挥功能。
另外,在例如作为透明电极2的基底而设置有光学调整层的情况下,能够调整透明电极2的反射率、透射率等光学特性,能够降低金属材料本来的吸收。即,能够与透明电极2的光所入射的一侧的媒介物相匹配地调整透明电极2的光学导纳,能够防止与该媒介物的界面处的反射。由此,有机EL元件10’实现驱动电压的降低和发光效率的提高。另外,在使用多个光学调整层的情况下,透明电极2的光学导纳的可最佳化的范围扩大,所以设计自由度提高。
另外,在例如作为透明电极2的基底而设置有含钙层的情况下,得到与第1实施方式同样的效果。
此外,以上说明的变形例的有机EL元件10’也可以与图1所示的有机EL元件10组合而做成堆叠构造。在该情况下,构成为将例如图2所示的有机EL元件10’的对置电极5用作中间电极,进而在对置电极5的上部依次层叠发光部件3、含钙层1以及透明电极2。即使是这样的结构,也将以银为主成分而构成的2个透明电极2用作阴极,将对置电极5用作阳极。
《2.第2实施方式:堆叠构造的有机EL元件》
(在2个发光部件之间设置有透明电极的例子)
图3是示出本发明的第2实施方式的有机EL元件(堆叠构造)的结构的剖面示意图。如图3所示,有机EL元件20做成在透明电极2的一个主面上还层叠发光部件和对置电极而成的堆叠构造的结构,仅这点与图1所示的有机EL元件10不同。因此,对与图1所示的有机EL元件10同样的结构附加同样的符号,省略重复的说明。
即,图3所示的有机EL元件20是例如在基板11的一个主面侧依次设置有第1对置电极25-1、第1发光部件23-1、含钙层1、透明电极2、第2发光部件23-2、第2对置电极25-2的结构。
在本实施方式中,其特征在于在透明电极2与第1发光部件23-1之间,与透明电极2邻接地设置含钙层1。另外,其特征在于第1对置电极25-1被用作阳极、第2对置电极25-2被用作阴极。
另外,在本实施方式中,说明至少从基板11侧引出所产生的光的底部发光构造的有机EL元件的结构。
以下,按照第1对置电极25-1、第1发光部件23-1、含钙层1、透明电极2、第2发光部件23-2、第2对置电极25-2的顺序,详细说明构成上述有机EL元件20的主要各层。
<第1对置电极25-1>
第1对置电极25-1是与先前说明的本发明的对置电极5同样的结构,被用作用于对有机EL元件20的第1发光部件23-1供给空穴的阳极。
另外,第1对置电极25-1是在例如引出由发光部件产生的发射光h的一侧设置的电极,通过构成先前说明的对置电极5的材料中的具有光透射性的材料而构成。
<第1发光部件23-1>
第1发光部件23-1是与先前说明的本发明的发光部件3同样的部件,是从被用作阳极的第1对置电极25-1侧依次层叠例如[空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层]而成的结构,但根据需要设置发光层以外的层。
<含钙层1、透明电极2>
含钙层1以及透明电极2是先前说明的结构,例如在透明电极2与第1发光部件23-1之间,以与透明电极2邻接的方式设置有含钙层1。另外,透明电极2相对于有机EL元件20的第1发光部件23-1作为阴极发挥功能,另一方面,相对于第2发光部件23-2作为阳极发挥功能。
<第2发光部件23-2>
第2发光部件23-2是夹持于透明电极2与第2对置电极25-2之间的发光部件,是从相对于该第2发光部件23-2作为阳极发挥功能的透明电极2侧依次层叠例如[空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层]而成的结构,但根据需要设置发光层以外的层。
此外,第2发光部件23-2的结构既可以是与第1发光部件23-1同样的结构,也可以是不同的结构。另外,既可以以得到与第1发光部件23-1相同的颜色的发射光h的方式构成,也可以以得到不同的颜色的发射光h的方式构成。
<第2对置电极25-2>
第2对置电极25-2是相对透明电极2而在与第1对置电极25-1相反的一侧对置配置的电极,被用作用于对有机EL元件20的第2发光部件23-2供给电子的阴极。
另外,第2对置电极25-2是使例如在发光部件的发光层中产生的发射光h向基板11侧反射的电极,由具有反射性的材料构成。
构成以上那样的阴极的第2对置电极25-2如以下所述。
作为构成阴极的第2对置电极25-2,使用由功函数小(4eV以下)的金属(称为电子注入性金属)、合金、电传导性化合物以及它们的混合物构成的电极物质。作为这样的电极物质的具体例,可以举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、铝、稀土类金属等。
在它们当中,根据电子注入性以及针对氧化等的耐久性的观点,优选的是电子注入性金属与功函数的值比该电子注入性金属大且稳定的第二金属的混合物、例如镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等。
关于阴极,能够针对上述电极物质使用蒸镀、溅射等方法来制作。另外,阴极的薄层电阻优选为几百Ω/sq.以下。
阴极的厚度虽然还取决于材料,但通常在10nm~5μm、优选在50nm~200nm的范围内考虑透射性或者反射性来选择。
此外,在通过透射性的材料构成被用作阴极的第2对置电极25-2的情况下,也可以与图1所示的有机EL元件10组合。在该情况下,做成在例如图3所示的有机EL元件20的第2发光部件23-2上部依次层叠含钙层1以及透明电极2而成的结构,透明电极2相对于第2发光部件23-2被用作阴极。
关于以上那样的阴极,能够针对选择出的导电性材料,通过蒸镀、溅射等方法来进行成膜。
在进行这样得到的有机EL元件2 0的驱动时,在作为驱动电压V而施加直流电压的情况下,如果将作为阳极的第1对置电极25-1设为+的极性,将作为阴极的第2对置电极25-2设为-的极性,并施加电压2V以上且40V以下左右,则能够观测到发光。另外,也可以针对第1对置电极25-1以及第2对置电极25-2施加交流电压。此外,所施加的交流的波形可以是任意的。
<效果>
如以上那样构成的有机EL元件20是层叠2个发光部件而成的堆叠构造的结构,并且,是在透明电极2与第1发光部件23-1之间与透明电极2邻接地设置含钙层1的结构。由此,有机EL元件20与第1实施方式的效果同样地,能够使构成透明电极2的薄膜的银电极相对于第1发光部件23-1作为阴极发挥功能。
另一方面,构成透明电极2的薄膜的银电极由于银的功函数大而能够优选用作阳极,所以能够相对于第2发光部件23-2作为阳极发挥功能。
因此,有机EL元件20能够针对第1发光部件23-1以及第2发光部件23-2从透明电极2分别注入足够的电子或者空穴,提高发光效率。
另外,特别是,通过做成在含钙层1上形成有透明电极2的结构,与第1实施方式的效果同样地,形成厚度薄但均匀并且膜质稳定的透明电极2。因此,当在发光部件之间设置有这样的透明电极2的情况下,抑制由各发光部件发出的光在透明电极2中的吸收,提高发光效率,提高寿命。
《2-1.有机EL元件的变形例1》
图4是示出本发明的第2实施方式的有机EL元件的变形例1的结构的剖面示意图。如图4所示,在有机EL元件20’中,与第1对置电极25-1以及第2对置电极25-2一起,对透明电极2也施加驱动电压,仅这点与图3所示的有机EL元件20不同。即,由于是与图3所示的有机EL元件20同样的结构,所以省略重复的说明。
在该情况下,在进行有机EL元件20’的驱动时,将对第1对置电极25-1-透明电极2之间施加的电压设为驱动电压V1,将对透明电极2-第2对置电极25-2之间施加的电压设为驱动电压V2。在对有机EL元件20’施加直流电压的情况下,将作为阳极的第1对置电极25-1设为+的极性,将作为阴极的第2对置电极25-2设为-的极性,并施加电压2V以上且40V以下左右,进而针对透明电极2施加阳极和阴极的中间电压。
另外,也可以在进行有机EL元件20’的驱动时,进行占空驱动。进而,也可以通过与切换电路组合,对第1发光部件23-1以及第2发光部件23-2单独地进行驱动。此时,针对用于驱动有机EL元件20’的驱动电路部,设置用于切换第1对置电极25-1、第2对置电极25-2以及透明电极2的驱动的开关。在这样的结构的有机EL元件20’中,能够通过开关的切换,任意地控制第1对置电极25-1以及透明电极2的驱动、或者第2对置电极25-2以及透明电极2的驱动,由此能够任意选择第1发光部件23-1以及第2发光部件23-2来发光。
进而,如果是第1发光部件23-1和第2发光部件23-2产生不同的颜色的发射光h的情况,则通过对这些发光部件任意地进行占空驱动,能够构成可调色的有机EL元件20’。
<效果>
如以上那样构成的有机EL元件20’通过调整对透明电极2施加的中间电压,除了第2实施方式的效果以外,还能够使第1发光部件23-1、第2发光部件23-2中的发光比例任意地变化。
因此,在构成为有机EL元件20’的第1发光部件23-1、第2发光部件23-2分别得到不同的颜色的发射光h的情况下,通过这样的发光比例的控制,还能够进行彩色发光的控制。
《2-2.有机EL元件的变形例2》
图5是示出本发明的第2实施方式的有机EL元件的变形例2的结构的剖面示意图。如图5所示,有机EL元件20”做成将第1对置电极25-1以及第2对置电极25-2设为+的极性、并对透明电极2施加-的极性的驱动电压的结构,在透明电极2与第2发光部件23-2”之间还设置含钙层1”,将第2发光部件23-2”做成反向堆积的结构,仅这点与图3所示的有机EL元件20不同。因此,对与图3所示的有机EL元件20同样的结构附加同样的符号,省略重复的说明。
即,图5所示的有机EL元件20”是在例如基板11的一个主面侧依次设置有第1对置电极25-1、第1发光部件23-1、含钙层1、透明电极2、含钙层1”、第2发光部件23-2”、第2对置电极25-2的结构。
在变形例2中,其特征在于,在透明电极2与第2发光部件23-2”之间,与透明电极2邻接地设置含钙层1”,透明电极2被用作相对于第1对置电极25-1以及第2对置电极25-2的阴极,第1对置电极25-1以及第2对置电极25-2被用作阳极。
<含钙层1”>
含钙层1”是与先前说明的本发明的含钙层1同样的结构,被设置成在透明电极2与第2发光部件23-2”之间与透明电极2邻接。
此外,含钙层1”使用与图1所示的含钙层1同样的材料,但夹着透明电极2配置的2个含钙层既可以是相互同样的结构,也可以是不同的结构。
例如,夹着透明电极2配置的2个含钙层既可以由同一膜厚构成,也可以是不同的膜厚,但至少作为透明电极2的基底的含钙层1优选如上述说明的那样设为2.0nm以下的范围、更优选为0.5~2.0nm的范围。
通过在该范围内形成含钙层1的膜厚,能够以实现薄但均匀的厚度并且稳定的膜质的方式形成含钙层1上的透明电极2。
<第2发光部件23-2”>
第2发光部件23-2”是将先前说明的第2发光部件23-2做成反向堆积的结构的部件。即,做成从透明电极2侧依次层叠例如[电子注入层/电子输送层/发光层/空穴输送层/空穴注入层]而成的结构。此外,根据需要设置发光层以外的层。
另外,第2发光部件23-2”的结构既可以是将与第1发光部件23-1同样的结构做成反向堆积的结构,也可以是不同的结构。另外,既可以以得到与第1发光部件23-1相同的颜色的发射光h的方式构成,也可以以得到不同的颜色的发射光h的方式构成。
关于这样的有机EL元件20”的驱动,在将对第1对置电极25-1-透明电极2之间施加的电压设为驱动电压V1、将对透明电极2-第2对置电极25-2之间施加的电压设为驱动电压V2、并施加直流电压的情况下,如果将作为阳极的第1对置电极25-1以及第2对置电极25-2设为+的极性,将作为阴极的透明电极2设为-的极性,并施加电压2V以上且40V以下左右,则能够观测到发光。另外,也可以针对第1对置电极25-1以及第2对置电极25-2和透明电极2施加交流电压。此外,所施加的交流的波形可以是任意的。
此外,在进行有机EL元件20”的驱动时,也可以与先前说明的变形例1同样地进行占空驱动。由此,在有机EL元件20”中,也能够任意选择第1发光部件23-1以及第2发光部件23-2来发光。另外,如果是各发光部件的发射光h不同的情况,则能够构成可调色的有机EL元件20”。
<效果>
如以上那样构成的有机EL元件20”是在透明电极2与第1发光部件23-1以及第2发光部件23-2”之间分别与透明电极2邻接地设置含钙层1以及含钙层1”的结构。由此,有机EL元件20”除了第2实施方式的效果以外,能够使构成透明电极2的薄膜的银电极相对于第2对置电极25-2也作为阴极发挥功能。
另外,与先前说明的变形例1的效果同样地,通过调整对透明电极2施加的中间电压,除了第2实施方式的效果以外,能够使第1发光部件23-1、第2发光部件23-2”中的发光比例任意地变化。
因此,在构成为有机EL元件20”的第1发光部件23-1、第2发光部件23-2”分别得到不同的颜色的发射光h的情况下,通过这样的发光比例的控制,还能够进行彩色发光的控制。
此外,在以上说明的本实施方式的有机EL元件20以及变形例1、2的有机EL元件20’、20”中,以至少从基板11侧引出所产生的光的底部发光构造为例子进行了说明,但也可以与第1实施方式的有机EL元件10同样地,做成从与基板11相反的一侧引出发射光h的顶部发光构造。在该情况下,第1对置电极25-1由具有反射性的材料构成,第2对置电极25-2由具有光透射性的材料构成。
另外,例如,也可以做成还从第2对置电极25-2侧引出发射光h的双面发光型的有机EL元件。在该情况下,第2对置电极25-2由具有光透射性的材料构成。
另外,在本实施方式的有机EL元件20以及变形例1、2的有机EL元件20’、20”中,做成层叠2个发光部件而成的堆叠构造的结构,但也可以做成层叠例如3个以上的发光部件而成的堆叠构造。在该情况下,各发光部件之间的结构例如既可以与本实施方式的有机EL元件20同样地,做成在与和透明电极2邻接的某一方的发光部件之间设置有含钙层1的结构,也可以与变形例2的有机EL元件20”同样地,做成在与和透明电极2邻接的两侧的发光部件之间设置有含钙层1的结构。
《3.第3实施方式:有机EL元件的用途》
图1~图5所示的有机EL元件能够用作显示设备、显示器、各种发射光源等电子设备。作为发射光源,可以举出例如家庭用照明、车内照明等照明装置、时钟、液晶用的背光源、广告牌广告用照明、信号灯的光源、光存储介质的光源、电子照相复印机的光源、光通信处理机的光源、光传感器的光源等,但不限于此。特别能够有效地用于作为与彩色滤色片组合而成的液晶显示装置的背光源、照明用光源的用途。
实施例1
以下,根据实施例,具体地说明本发明,但本发明不限于以下的实施例。
《顶部发光型的有机EL元件的制作》
以将发光区域的面积设为4.5cm×4.5cm的方式,制作顶部发光型的各有机EL元件101~118。在下述表1中,示出有机EL元件101~118的主要部分的结构。参照图6以及下述表1,说明制作步骤。
<有机EL元件101的制作步骤>
[对置电极5的制作]
首先,将玻璃制的基板11(以下记载为基板11)固定于市面销售的真空蒸镀装置的基板支承部,移送到真空蒸镀装置的真空槽内,将真空槽内减压至4×10-4Pa,之后,对安装到真空槽内的放入有铝的加热舟皿通电并加热。由此,以蒸镀速度0.3nm/秒,形成由膜厚100nm的铝构成的对置电极5。该对置电极5被用作阳极。
[发光部件3的制作]
(空穴输送/注入层31)
对作为空穴输送注入材料而放入有下述结构式所示的有机材料A(α-NPD)的加热舟皿通电并加热,在对置电极5上进行由α-NPD构成的兼作空穴注入层和空穴输送层的空穴输送/注入层31的成膜。此时,设为蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒、膜厚20nm。
[化1]
有机材料A
(发光层32)
接下来,针对放入有下述结构式所示的主体材料H4的加热舟皿和放入有下述结构式所示的磷光发光性化合物Ir-4的加热舟皿分别独立地通电,在空穴输送/注入层31上进行由主体材料H4和磷光发光性化合物Ir-4构成的发光层32的成膜。此时,以使蒸镀速度为主体材料H4:磷光发光性化合物Ir-4=100:6的方式,调节加热舟皿的通电。另外,发光层32的膜厚设为30nm。
[化2]
(空穴阻止层33)
接下来,对作为空穴阻止材料而放入有下述结构式所示的BAlq的加热舟皿通电并加热,在发光层32上进行由BAlq构成的空穴阻止层33的成膜。此时,设为蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒、膜厚10nm。
[化3]
(电子输送/注入层34)
之后,针对作为电子输送/注入材料放入有下述结构式所示的有机材料B的加热舟皿和放入有氟化钾的加热舟皿分别独立地通电,在空穴阻止层33上进行由有机材料B和氟化钾构成的兼作电子注入层和电子输送层的电子输送/注入层34的成膜。此时,以使蒸镀速度为有机材料B:氟化钾=75:25的方式,调节加热舟皿的通电。另外,设为膜厚30nm。
[化4]
有机材料B
[透明电极2的制作]
接下来,将形成有发光部件3的基板11固定于市面销售的真空蒸镀装置的基板支承部,将银(Ag)放入到钨制的电阻加热舟皿中,将这些基板支承部和加热舟皿安装到真空槽内。接下来,在将真空槽减压至4×10-4Pa之后,对电阻加热舟皿通电并加热,以蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒,形成由膜厚10nm的银(Ag)构成的透明电极2。该透明电极2被用作阴极。
(元件的密封)
之后,用由厚度300μm的玻璃基板构成的密封材料(省略图示)覆盖有机EL元件30,在包围了有机EL元件30的状态下,在密封材料与基板11之间填充粘接剂(密封材料)。作为粘接剂,使用环氧系光硬化型粘接剂(东亚合成公司制LUXTRACK LC0629B)。针对填充于密封材料与基板11之间的粘接剂,从由玻璃基板构成的密封材料侧照射UV光,使粘接剂硬化而密封有机EL元件30。
此外,在有机EL元件30的形成中,在各层的形成中使用蒸镀掩模,将5cm×5cm的基板11中的中央的4.5cm×4.5cm作为发光区域,在发光区域的全周设置宽度0.25cm的非发光区域。另外,被用作阳极的对置电极5与被用作阴极的透明电极2在通过空穴输送/注入层31~电子输送/注入层34而绝缘了的状态下,按照在基板11的周缘抽出端子部分的形状来形成。
如上所述,得到用密封材料和粘接剂密封了有机EL元件30的有机EL元件101。在该有机EL元件中,从与基板11相反的一侧引出在发光层32中产生的各颜色的发射光h。
<有机EL元件102的制作步骤>
如以下那样,在形成由银(Ag)构成的透明电极之前形成由氟化锂(LiF)构成的氟化锂层(盐),除此以外,按照与上述有机EL元件101同样的步骤,制作有机EL元件102。
首先,将形成有发光部件3的基板11固定于市面销售的真空蒸镀装置的基板支承部,将氟化锂(LiF)放入到钽制的电阻加热舟皿中,将这些基板支承部和电阻加热舟皿安装到真空蒸镀装置的第1真空槽内。另外,在钨制的电阻加热舟皿中放入银(Ag),并安装到真空蒸镀装置的第2真空槽内。
接下来,在将第1真空槽减压至4×10-4Pa之后,对放入有氟化锂(LiF)的电阻加热舟皿通电并加热,以蒸镀速度0.1nm/秒~0.2nm/秒,在基板11上进行膜厚1nm的氟化锂层(盐)的成膜。
接下来,将形成至氟化锂层(盐)的基板11在保持真空的状态下转移到第2真空槽,按照与在有机EL元件101的制作步骤中说明的步骤同样的步骤,形成由银构成的透明电极2。
<有机EL元件103的制作步骤>
除了将氟化锂层(盐)替换为由氟化钾(KF)构成的氟化钾层(盐)来形成以外,按照与上述有机EL元件102同样的步骤,制作有机EL元件103。此外,使用与有机EL元件102的氟化锂层的制作方法同样的步骤,制作氟化钾层。
<有机EL元件104的制作步骤>
如以下那样,除了通过铝(Al)形成透明电极2以外,按照与上述有机EL元件102同样的步骤,制作有机EL元件104。
首先,将形成有发光部件3的基板11固定于市面销售的真空蒸镀装置的基板支承部,将氟化锂(LiF)放入到钽制的电阻加热舟皿中,将这些基板支承部和电阻加热舟皿安装到真空蒸镀装置的第1真空槽内。另外,在钨制的电阻加热舟皿中放入铝(Al),并安装到真空蒸镀装置的第2真空槽内。
接下来,在真空蒸镀装置的第1真空槽中,按照与在有机EL元件102的制作步骤中说明的步骤同样的步骤,形成由氟化锂(LiF)构成的氟化锂层(盐)。
接下来,将形成至氟化锂层(盐)的基板11在保持真空的状态下转移到第2真空槽,在将第2真空槽内减压至4×10-4Pa之后,对安装于第2真空槽内的放入有铝的电阻加热舟皿通电并加热。由此,以蒸镀速度0.3nm/秒,形成由膜厚10nm的铝(Al)构成的透明电极2。
<有机EL元件105的制作步骤>
除了将氟化锂层(盐)替换为由钙(Ca)构成的含钙层(盐)来形成以外,按照与上述有机EL元件102同样的步骤,制作有机EL元件105。此外,使用与有机EL元件102的氟化锂层的制作方法同样的步骤来制作含钙层。
<有机EL元件106的制作步骤>
如以下那样,除了通过银钯(AgPd)形成透明电极2以外,按照与有机EL元件105同样的步骤,制作有机EL元件106。
首先,将形成有发光部件3的基板11固定于市面销售的真空蒸镀装置的基板支承部,在钽制电阻加热舟皿中放入钙(Ca),将这些基板支承部和电阻加热舟皿安装到真空蒸镀装置的第1真空槽内。另外,在钨制的各电阻加热舟皿中分别放入银(Ag)和钯(Pd),并安装到真空蒸镀装置的第2真空槽内。
接下来,在真空蒸镀装置的第1真空槽中,按照与在有机EL元件105的制作步骤中说明的步骤同样的步骤,形成由钙(Ca)构成的含钙层。
接下来,在将真空蒸镀装置的第2真空槽减压至4×10-4Pa之后,对放入有银(Ag)和钯(Pd)的电阻加热舟皿通电并加热。此时,通过针对电阻加热舟皿进行电流调整来调整蒸镀速度,利用共蒸镀对银(Ag)添加5atm%的钯(Pd),从而形成透明电极2。
<有机EL元件107、108的制作步骤>
除了通过下述表1所示的各个化合物形成透明电极2以外,按照与上述有机EL元件106同样的步骤,制作有机EL元件107、108。此外,使用与有机EL元件106的由银钯(AgPd)构成的透明电极2的制作方法同样的步骤,制作由各化合物构成的透明电极2。
<有机EL元件109~113的制作步骤>
除了按下述表1所示的各个膜厚形成含钙层(盐)以外,按照与上述有机EL元件105同样的步骤,制作有机EL元件109~113。
<有机EL元件114~118的制作步骤>
除了按下述表1所示的各个膜厚形成透明电极2以外,按照与上述有机EL元件105同样的步骤,制作有机EL元件114~118。
<实施例的各有机EL元件的评价1>
针对在上述中制作的有机EL元件101~118,将透明电极2作为阴极并将对置电极5作为阳极来进行驱动,测定(1)驱动电压(V)、(2)发光效率以及(3)高温保存性(ΔV)。与下述表1相结合地示出该结果。
(1)在驱动电压的测定中,测定有机EL元件101~118的透明电极2侧(即密封材料侧)的正面亮度为1000cd/m2时的电压来作为驱动电压。此外,在亮度的测定中使用分光放射亮度计CS-2000(KONICA MINOLTA SENSING制)。得到的驱动电压的数值越小,则表示越优选的结果。
(2)关于发光效率,使用分光放射亮度计CS-2000(柯尼卡美能达公司制),测定有机EL元件101~118的正面亮度,评价正面亮度1000cd/m2下的电力效率。此外,在发光效率的评价中,将有机EL元件104的发光效率设为100,按相对值来进行评价。
(3)在高温保存性的测定中,在高温环境(温度85℃、干燥条件)下将有机EL元件101~118保存300小时之后,测定薄层电阻。然后,计算保存后的薄层电阻相对于保存前的薄层电阻的电阻上升率来作为高温保存性(ΔV)。得到的值越小,则表示越优选的结果。与下述表1相结合地示出其结果。
在下述表1中示出有机EL元件101~118的结构以及驱动电压(V)、发光效率和高温保存性(ΔV)的测定结果。
[表1]
<实施例的评价结果1>
如从表1可知,在由银(Ag)构成的透明电极与发光部件之间不具有含钙层的比较例的有机EL元件201~203不发光。根据该结果可知,在发光部件与由银(Ag)构成的透明电极之间不具有含钙层的有机EL元件中,无法将薄膜的银电极(透明电极)用作阴极。
另外,确认了具有由功函数比银(Ag)小的铝(Al)构成的透明电极的有机EL元件104发光。
在此,如果比较被确认了发光的有机EL元件104与在由银(Ag)构成的透明电极与发光部件之间具有含钙层的有机EL元件105,则具有由银(Ag)构成的透明电极的有机EL元件105在驱动电压、发光效率方面得到更好的结果。根据该结果认为,通过在发光部件与由银(Ag)构成的透明电极之间设置含钙层,相比于由一般用作阴极材料的铝构成的透明电极,能够形成导电性以及光透射性更优良的透明电极。
另外,如果比较有机EL元件105、106~108、即仅仅是构成透明电极的化合物不同的各有机EL元件,则具有由以银(Ag)为主成分的合金构成的透明电极的有机EL元件106~108与有机EL元件105同样地在驱动电压、发光效率以及高温保存性方面得到良好的结果。
另外,如果比较有机EL元件105、109~113、即仅仅是含钙层的膜厚不同的各有机EL元件,则具有膜厚在2nm以下的范围内构成的含钙层的有机EL元件105、109~112相比于该数值范围外的有机EL元件113,在驱动电压、高温保存性方面得到良好的结果。
进而,含钙层的膜厚是0.1~2nm的范围的有机EL元件105、108~112相比于该数值范围外的有机EL元件,在驱动电压、高温保存性方面得到更良好的结果。
另外,特别是,确认了含钙层的膜厚是0.5~2nm的范围的有机EL元件105、111、112相比于该数值范围外的有机EL元件,进一步抑制驱动电压。
另外,如果比较有机EL元件105、114~118、即仅仅是由银(Ag)构成的透明电极的膜厚不同的各有机EL元件,则具有膜厚在6~20nm的范围内构成的透明电极的有机EL元件105、115~117相比于该数值范围外的有机EL元件114、118,在驱动电压、高温保存性方面得到良好的结果。
根据以上的结果,确定了通过在由银(Ag)构成的透明电极与发光部件之间形成含钙层,能够将薄膜的银电极(透明电极)用作阴极。另外,认为通过将含钙层或者/以及由银(Ag)构成的透明电极设为最佳膜厚,含钙层的钙(Ca)原子和透明电极的银(Ag)原子更容易相互作用,形成导电性以及光透射性优良的透明电极。
<实施例的各试样的评价2>
图7~图10示出上述各有机EL元件的利用扫描型电子显微镜得到的二次电子像(SEM图像倍率:10万倍)。
在此,图7是有机EL元件101的各透明电极的解析表面处的SEM图像、图8是有机EL元件105的各透明电极的解析表面处的SEM图像、图9是有机EL元件110的各透明电极的解析表面处的SEM图像、图10是有机EL元件113的各透明电极的解析表面处的SEM图像。即,是将上述表1所示的各个结构设置于先前示出结构式的构成发光部件的电子输送/注入层的有机材料B上的情况下的SEM图像。
另外,作为比较例1,图11示出将通过有机EL元件101制作的透明电极设置于玻璃基板上的情况下的SEM图像。另外,作为比较例2,图12示出将通过有机EL元件101制作的透明电极设置于先前示出结构式的有机材料A上的情况下的SEM图像。
<实施例的评价结果2>
如图7~图12所示,如果比较各有机EL元件中的透明电极,则可知如以下说明的那样,根据与透明电极邻接地形成的层结构而构成透明电极的薄膜的银电极的成膜状态不同。
即,如图7所示,关于在发光部件3(有机材料B)与透明电极之间不具有含钙层的有机EL元件101,构成透明电极的银(图中的白显示部)的连续性低,并且未被透明电极覆盖的部分(图中的黑显示部)显著。另外,如图11、12所示,在玻璃基板上设置的透明电极以及在有机材料A上设置的透明电极相比于上述有机EL元件101的透明电极,银的连续性更低,并且未被透明电极覆盖的部分(图中的黑显示部)更显著。
另一方面,如图8~图10所示,在发光部件3与透明电极之间具有含钙层1的有机EL元件105、110、113中,构成透明电极的银连续。因此,确认了形成厚度薄但均匀并且膜质稳定的透明电极。
另外,特别是,如果比较层结构相同且仅仅是含钙层1的膜厚不同的有机EL元件105、110、113,则确认了含钙层1的膜厚是2.0nm以下的有机EL元件105、110几乎不存在未被银覆盖的部分,构成透明电极的银的连续性高。
<实施例的各试样的评价3>
图13~图16示出将上述被确认了稳定的膜质的有机EL元件105、110、113在高温环境(温度85℃、干燥条件)下保存300小时之后的解析表面处的SEM图像。
<实施例的评价结果3>
如图13~图16所示,如果比较有机EL元件105、110、113的高温保存后的各透明电极,则可知如以下说明的那样,根据含钙层的膜厚而构成透明电极的薄膜的银电极的成膜状态不同。此外,图14示出含钙层的膜厚是1.0nm的有机EL元件105的一部分(另外的图像)。
即,如图13~图16所示,确认了含钙层的膜厚是2.0nm以下的有机EL元件105、110在高温保存之后透明电极的成膜时的微细的缺陷部几乎不扩展,构成透明电极的银的连续性高。但是,如图14所示,在有机EL元件105中,确认了透明电极的成膜时的微细的缺陷部的一部分的扩展。
另一方面,如图16所示,含钙层的膜厚是3.0nm的有机EL元件113在高温保存之后,成膜时的缺陷部扩展,透明电极的连续性低、并且未被透明电极覆盖的部分(图中的黑显示部)显著。
根据以上的评价结果2、3,认为通过在发光部件与透明电极之间形成含钙层,含钙层的钙(Ca)原子和透明电极的银(Ag)原子相互作用,形成厚度薄但均匀并且膜质稳定的透明电极。另外,特别是认为,通过使含钙层的膜厚最佳化,钙(Ca)原子和透明电极的银(Ag)原子更容易相互作用,形成膜质更稳定的透明电极。
此外,本发明不限于在上述实施方式例中说明的结构,能够在不脱离本发明的结构的范围内进行其他各种变形、变更。

Claims (8)

1.一种有机电场发光元件,其特征在于,具备:
透明电极,以银为主成分来构成;
对置电极,相对于所述透明电极对置配置;以及
发光部件,夹持于所述透明电极与对置电极之间,
在所述透明电极与所述发光部件之间,与该透明电极邻接地设置有含钙层,
所述透明电极被用作阴极,所述对置电极被用作阳极。
2.根据权利要求1所述的有机电场发光元件,其特征在于,
将所述对置电极设为第1对置电极,在与该第1对置电极相反的一侧相对于所述透明电极对置配置第2对置电极,
将所述发光部件设为第1发光部件,在所述透明电极与所述第2对置电极之间夹持有第2发光部件。
3.根据权利要求2所述的有机电场发光元件,其特征在于,
所述透明电极被用作相对于所述第2对置电极的阳极,
所述第2对置电极被用作相对于所述透明电极的阴极。
4.根据权利要求2所述的有机电场发光元件,其特征在于,
在所述透明电极与所述第2发光部件之间,与该第2发光部件邻接地设置有含钙层,
所述透明电极被用作相对于所述第2对置电极的阴极,
所述第2对置电极被用作相对于所述透明电极的阳极。
5.根据权利要求2或者3所述的有机电场发光元件,其特征在于,
仅对所述第1对置电极以及所述第2对置电极施加电压来驱动。
6.根据权利要求2~4中的任意一项所述的有机电场发光元件,其特征在于,
对所述第1对置电极、所述第2对置电极以及所述透明电极施加来驱动。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的有机电场发光元件,其特征在于,
所述含钙层的膜厚是2nm以下的范围。
8.根据权利要求1~7中的任意一项所述的有机电场发光元件,其特征在于,
所述透明电极的膜厚是6~20nm的范围。
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