TWI378739B

TWI378739B -

Info

Publication number: TWI378739B
Application number: TW096123289A
Authority: TW
Inventors: Mitsuhiro Kashiwabara
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2012-12-01
Also published as: US20160359140A1; KR20080012177A; US20150144936A1; US20170301885A1; US9786869B2; CN101118954A; US9093664B2; CN101118954B; US9985250B2; TW200818970A; JP5109303B2; US20080136318A1; US9461274B2; JP2008034288A

Description

1378739 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】之有機發光元件及本發明係關於一種具有光共振器構造使用其之顯示裝置。【先前技術】近年來作為平板顯示器之—，利用有機EL (Electro ，電致發光)現象來顯示圖像之有機EL顯示器受到關注。有機職示器係利用此種發光現象來顯示圖像之自發光型，因此於視角廣闊、耗電較小且重量輕之方面優良。

有機EL顯示器所搭載之有機EL元件，主要具有於陽極與陰極之間設置有機層之構造。該有機層—併含有作為發光源之發光層、及用以使該發光層發光之電洞傳輸層及電子傳輸層等。其中，開發有於主動矩陣驅動方式之有機此顯示裝置中，可保持輓大像素開口率之頂部發光（t〇p emissi〇n)構造 (例如，參照專利文獻丨至專利文獻8)。該等構造係具有光反射性下部陰極與光透射性上部陽極之元件構造，且與先前開發之具有光透射性下部陽極及光反射性上部陰極者不同。一般認為頂部發光構造不會受到因TFT (丁hin FUm Transistor，薄膜電晶體）或配線而使開口率下降之影盥，因此，可提供一種顯示性能高、長期可靠性優良之有機EL 顯示裝置。進而於頂部發光構造中，眾所周知具有如下技術：為提 120284.doc 1378739 高藍光、綠光及紅光之色純度，而於具有光反射性下部陽極與光半透射性上部陰極之元件構造中，使有機層中發光層所產生之光反射後進行共振（例如，參照專利文獻9及專利文獻10)。具有此種光共振功能之有機EL元件之元件構造’ 一般而言稱為「光共振器構造（即所謂之微共振腔構造）」。尤其，具有光共振器構造之有機EL元件因光萃取效率提昇即正面光強度變大’並且色純度增高，故適用於全彩顯示器。 [專利文獻1]日本專利特開2003-203781號公報 [專利文獻2]曰本專利特開2003-203783號公報 [專利文獻3]日本專利特開2003-323987號公報 [專利文獻4]日本專利特開2〇〇4_146198號公報 [專利文獻5]日本專利特開2〇〇4_152542號公報 [專利文獻6]曰本專利特開2〇〇5_〇32618號公報 [專利文獻7]曰本專利特開2〇〇5_276542號公報 [專利文獻8]曰本專利特開2005-530320號公報 [專利文獻9]國際公開第w〇01/039554號小冊子 [專利文獻10]日本專利特開平1〇_177896號公報【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 最近伴隨著有機EL顯示器之實用性得到廣泛認識，提高顯示性能之期望越發高漲。然而，先前有機EL元件控制顯示性能之發光性能尚不充分，存在大量改善餘地。 120284.doc 1378739 例如，於專利文獻i乃至專利文獻8之元件構造中，均以使用光透射性較高之上部陽極為前提，而上部陽極之構成材料限定為金屬氧化物導電體。通常須對金屬氧化物導電體進行濺鍍成膜，若使有機層成膜後直接成膜，則對有機層損害較大。因此，上述專利文獻工乃至專利文獻8中為降低成膜時之損害，而採用各種緩衝層，或研究成膜方法。然而，存在如下問題：該等效果較為有限，不能避免可靠性及發光效率下降，而且因濺鍍粒子而導致產生漏電流。又，使用用以降低損害之附加製程則會導致成本增加0 *、、、:而於具有光共振器構造之元件構造之情形時，一般而吕反射面與半透射面之間的光程L滿足數1。 (數1) ί=(ηι-Φ/2π)λ/2 (式中，L表示反射面與半透射面之間的光程，爪表示階數 (〇或自然數），Φ表示反射面上產生之反射光之相移與半透射面上產生之反射光之相移之和（rad)，人表示需要自半透射面之側萃取之光之光譜峰值波長。再者，於數〗中，^及 λ之單位可共用，例如將單位設為（nm))。於反射面與半透射面之間，存在萃取光之發光強度達到極大之位置（共振面）。該共振面為〇1+1處，且於m=1以上之條件下，最靠近反射面之共振面具有發光面，則發光光譜之半高寬達到最大。因光共振器構造如此，故可增大正面之色純度及發光強 I20284.doc U/8739 -，另-方面，卻發現相對於視角之色差出現及強度下降，且m越大則越出現顯著之視角依存性。若僅考慮到視角特性，則㈣為理想條件，但於該條件下有機膜厚變薄，因此對發光特性之影響或漏電流導致之缺陷出現的可能性會增大。為解決該等問題，一般認為有效的是例如於m=i之條件下’使靠近反射面之共振面具有發光層。作為於靠近反射面之共振面配置發光層之方法，—般認為係具備如專利文獻9及專利文獻1〇代表之共振器構造之先前元件構造，即依序積層有光反射性下部陽極、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、光半透射性上部陰極之先前凡件之情形時，使電子傳輸層厚膜化。然而，若通常使用之Alq3之電子傳輸層厚膜化，則會產生驅動電壓過度上升而使面板耗電增大之問題。另一方面’於主動矩陣型有機EL驅動面板中，除先前使用之低溫多晶矽TFT外，亦對非晶形TFT及有機TFT之使用情形不斷進行研究。根據TFT之構成及驅動電路之設計，基板側之反射電極為陰極者較佳，但於具有先前之光共振器構造之有機EL顯示裝置中’僅知悉基板側之反射電極為陽極之情形，故有時無法對應多樣化之主動驅動電路。本發明係鑒於上述問題點研製而成者，其目的在於提供種可抑制驅動電壓且提高光萃取特性，從而使發光性能得到提昇之有機發光元件及使用其之顯示裝置。 [解決問題之技術手段] 120284.doc 1378739 本發明之有機發光元件具備：積層構造，其依序具有陰極含有由有機材料構成之發光層之複數個層、以及含有金屬薄膜之陽極’且相對於發光層中產生之光，陰極為反：射性而陽極為半透射性；及共振器構造，其使發光層中產、生之光’於陰極與陽極之間產生共振。此處所謂「透射 f生」係指可見光之透射率為1 0%以上且1 00%以下之情形，所明「反射性」係指可見光之反射率為10%以上且100%以 • 下之情形’所謂「半透射性」係指兼具透射性及反射性之情形。本發明之顯示裝置係具備複數個有機發光元件者，且有 ' 機發光元件由上述本發明之有機發光元件構成》 • 於本發明之有機發光元件具有積層構造，且該積層構造依序積層有反射性陰極、含有發光層之複數個層、含有金屬薄膜之半透射性陽極，因此，可藉由使複數個層中靠近陽極之層厚變厚’而使發光層與於共振器構造中萃取光之馨發光強度達到最大之靠近陰極之共振面能夠接合。因此，不會使驅動電壓上升便可抑制依存於視角之萃取光之強度下降或向短波長側位移，從而可獲得較高之光萃取效率。於本發明之顯示裝置中，因使用本發明之有機發光元 * 件，故可提高顯示性能。 • [發明之效果] . 根據本發明之有機發光元件，由於設置積層有反射性陰極含有發光層之複數個層、及含有金屬薄膜之半透射性陽極之構造，且藉由陰極與陽極而構成共振器構造，因 120284.doc -9- 1378739 此，可使共振器構造之發光層的位置最佳化而不致使驅動電壓上升，並且可緩和視角依存性且獲得較高之光萃取特性，從而提高發光性能。又，根據本發明之顯示裝置，因具備發光性能較高之本發明之有機發光元件，故可提高顯示性能，並且亦可極佳對應有機TFT等多樣化主動驅動電路。【實施方式】以下，參照圖式對本發明之實施形態加以詳細說明。 [第1實施形態] 圖1係本發明第1實施形態之有機EL顯示裝置之剖面構造的示意圖。該顯示裝置係用作極薄型有機發光顯示器者，且對向配置有驅動面板1〇及封止面板2〇，並藉由由熱硬化型樹知專構成之黏接層3 0而貼合整個面。驅動面板1 〇係例如於由玻璃專絕緣材料構成之驅動用基板11上，介隔TFT 1 2及平坦化膜13而將產生紅光之有機發光元件丨〇r、產生綠光之有機發光元件10G、及產生藍光之有機發光元件 1 0B依序整體設為矩陣狀。 TFT 12係分別與有機發光元件i〇r、10(3、1〇B對應之主動元件’且有機發光元件l〇R、10G、10B通過主動矩陣方式驅動。TFT 12之閘電極（未圖示）與未圖示之掃描電路連接’源極及及極（均未圖示）與介隔例如由氧化碎或者p S G (Phos-Silicate Glass ’磷矽酸鹽玻璃）等構成之層間絕緣膜 1 2 A而設置之配線1 2B連接。配線12B經由設於層間絕緣膜 12A上且未圖示之連接孔而與TFT 12之源極及汲極連接而 120284.doc 10· 1378739 用作信號線。配線12B例如厚度為1 .〇 μηι左右，且由紹（Al) 或銘（A1)-銅（Cu)合金構成。再者，TFT 12之構成並未特別限定，例如亦可為底閘極型或上閘極型。平坦化膜13係用以將形成有TFT 12之驅動用基板11之表面平坦化’均勻形成有機發光元件10r、1〇G、10B之各層臈厚之底層。於平坦化膜13上’設有連接有機發光元件 10R、10G、10B之陰極14及配線12B之連接孔13A。

有機發光元件10R、10G、10B具有積層構造，該積層構造例如自驅動用基板11側，隔著TFT 12及平坦化膜13，依序積層有陰極14、絕緣膜15、包括含有由有機材料構成之發光層16C之複數個層之顯示層16、及陽極17。例如，如圖2所示，顯示層16係自陰極丨4侧依序積層有電子注入層 16A、電子傳輸層16B、發光層16C、電洞傳輸層16D及電洞注入層16E者。於陽極17上，視情況形成有保護層18。

又’於該有機發光元件1〇r、10G、1〇b中，陰極14相對於發光層16C中產生之光為反射性，另一方面陽極17則為半透射性，並藉由該等陰極14與陽極17而構成使發光層 16C中產生之光共振之共振器構造。即，上述有機發光元件10R、1〇G、1〇B具有共振器構造，該共振器構造將陰極14於發光層16C側之端面作為第i 端部P1，將陽極17於發光層16C側之端面作為第2端部p2, 將顯示層16作為共振部，並使發光層16C中產生之光共振後自第2端部P2側萃取。若具有如此共振器構造’則發光層16C中產生之光將產生多重干涉，故發揮一種窄帶通濾 120284.doc !378739 光片之作用，藉此可使萃取光之光譜半高寬減小，並提高色純度》又，對於自封止用基板21側入射之外部光，亦可藉由多重干涉而使其衰減，並可藉由將下述彩色渡光片22 或相位差板及偏光板（未圖示）加以組合，而將有機發光元件l〇R、10G、10B之外部光反射率減至極小。為此，較好的是使共振器之第1端部（反射面）P1與第2端 °P (半透射面）P2之間的光程L滿足數2，並且使共振器之丘振波長（萃取光的光譜之峰值波長）與需要萃取之光的光譜之峰值波長一致。 (數2) Ι^=(ηι-φ/(2π)λ/2 (式中’ L表示第1端部Pi與第2端部P2之間的光程，m表示階數（0或自然數），φ表示第！端部ρι中產生之反射光之相移Φ1與第2端部P2中產生之反射光之相移φ2之和 (Φ—01+<D2)(rad)，λ表示需要自第2端部P2側中萃取之光的光譜之峰值波長。再者，於數2中，[及1之單位可共用，例如將单位設為（nrn))。於第1端部P1與第2端部P2之間，萃取光之發光強度達到極大之位置（共振面）存在有m+1處，於m=1以上之條件下，最靠近第1端部P1之共振面具有發光層16(：，則發光光譜之半高寬達到最大，又，使依存於視角之萃取光強度下降得到抑制，並且萃取光之短波長之位移變小。階數m並未特別限定’但較好的是例如m=l時，即，存在2處共振面’且發光層16C配置於其中靠近第1端部pl2 120284.doc 1378739 共振面上。其原因在於，如上所述m越大則視角依存性越大而另一方面，當m=0時，則顯示層16之厚度變薄，使漏電流等產生之可能性變大等發光特性中易於產生問題。進而，於該顯示裝置中具有積層構造，該積層構造如上所述自驅動用基板，依序積層有陰極14、含有發光層 16C之顯示層16、及陽極17。藉此，該顯示裝置可藉由使電洞傳輸層16D之厚度增大，而使發光層16C與靠近第1端 uPPl之共振面能夠接合，藉此，可提高光萃取特性且幾乎不使驅動電壓上升’因此使發光性能提昇。如此共振器構造中作為第1端部P1之陰極14，若具有盡可能高之反射率，則於提高發光效率方面較理想。又，陰極14係電子注入電極，因此較好的是對顯示層“之電子注入障壁較小，且較理想的是藉由功函數較小之金屬而構成。陰極14例如積層方向上之厚度（以下，僅稱為厚度）為 30 mn以上且2000 nm以下，且由鋰（u)、鎂（“§)或鈣（ca) 等鹼金屬或者鹼土金屬、與銀（Ag)、鋁（A1)或銦（In)等金屬之合金構成。又，亦可為上述鹼金屬或者鹼土金屬之層、與上述金屬之層的積層構造。再者，陰極14亦可藉由利用各種表面處理或者下述電子注入層16A，而由功函數較大之金屬或金屬氧化物等構成。又’陰極14亦可為例如功函數較小之金屬薄膜或含有功函數較小之金屬之摻雜層與由氧化錫（Sn〇2)、氧化銦錫 (ITO (Indium Tin Oxide)、氧化辞或者氧化鈦等金屬氧化物構成之透明電極之積層構造。 120284.doc 1378739 另一方面，作為第2端部P2之陽極17作為半透射性反射層，反射率與透射率之合計變得盡可能接近1〇〇%，另— 方面，盡可能使吸收率減小，如此則於使吸收導致之損失減少之方面而言較為理想。陽極17必須發揮電極之作用，因此必須具備即使於薄膜中亦能夠充分對有機EL元件供給電洞之導電性。作為如此阮極17之構成材料，例如，較好的是由含有鎂 (Mg)、鈣（Ca)、鈉（Na)等鹼金屬或鹼土金屬、及銀（aw之合金構成之金屬薄膜，尤其較好的是由含有鎂（Mg)與銀 (Ag)之合金構成之金屬薄膜。其原因在於：因由鎂與銀（Ag)之合金構成之金屬薄膜可穩定進行真空蒸鍍，且即使於5 1^1至10 nm左右之薄膜中，亦可驅動有機£[元件，故作為光共振器構造中光萃取側之電極最佳。又，其原因在於·由鎂（Mg)與銀（Ag)之合金構成之陽極17，因可藉由如電阻加熱蒸鑛之對有機膜損害較小之成膜方法而簡單形成故較之專利文獻1乃至專利文獻8中揭示之先前有機el 元件，缺陷變少，可獲得高可靠性之發光。進而，陽極i7 之金屬薄膜以5 nm至10 nm左右或者20 nm左右為止之厚度形成’因此’即使顯示層16中產生缺陷之情形時，陽極17 之金屬材料進入或鑽入該缺陷中之可能性亦較小，並且可抑制由短路導致之非發光缺陷之出現。再者，亦可將鋁（A1)、銀（Ag)、金（Au)、銅（Cu)等之獨立金屬薄膜用作陽極17，但於厚度為1〇 nm左右時，難以形成具有可驅動有機發光元件10R、10G、10B之導電性之 120284.doc 1378739 超薄膜。構成如此陽極17之金屬薄臈的吸收率^ 數3，更好的是未達40%。其原因在於· 構造有效發揮作用，並提高光萃取效率。 (數3) a(%)=l〇〇-(R+T) (式中，《表承金屬薄膜於400 nm以上且_⑽以下波長帶

中之光吸收率(%) ’ R表示金屬薄膜對顯示層丨6侧之反射率 (%)，T表示金屬薄臈的透射率（％))。

’較好的是滿足如此可使共振器圖3係分別計算出使構成陽極17之金屬薄膜於55〇⑽處之吸收率為20%及40%時發光光譜後的結果。再者，當吸收率為20%時，使陽極17為厚度為1〇 nm，且藉由含合金之金屬薄膜構成者。自圖3可知：吸收率為4〇%時之發光強度降低至吸收率為2〇%時之二分之一（1/2)左右。即，若構成陽極17之金屬薄膜的吸收率未達4〇%，則可提高效率’並且於保持顯示器之品質方面極為有利。圖1所示之絕緣膜15係用以確保陰極14與陽極17之絕緣性’並使有機發光元件1〇11、1〇G、1〇B之發光區域形狀正確達到預期形狀者’且，藉由例如聚醯亞胺等感光性樹脂構成。於絕緣膜丨5上，與發光區域對應地設有開口部 15A 〇圖2所示之電子注入層16A係用以提高電子注入效率者。電子傳輸層16B係用以提高對發光層16C之電子傳輸效率者。發光層16C係藉由施加電場而產生電子與電洞之再結 120284.doc 1378739 合以此進行發光者。電洞傳輸層16D係用以提高對發光層 16C之電洞傳輸效率者。電洞注入層16E係用以提高電洞注入效率者。再者，於該等之中，亦可根據需要而設置發光層16C以外之層，又，顯示層16亦可因有機發光元件 10R、10G、10B之發光色不同，而構成各異。較好的是，電子注入層i 6A由例如鋰（Li)、鎂（Mg)或者鈣（Ca)等鹼金屬或鹼土金屬、與銀（Ag)、鋁丨）或者銦（^) 等金屬之合金構成，具體而言由河^八§合金構成。又，較好的疋由鋰（Li)、鎂（Mg)或者鈣（Ca)等鹼金屬或鹼土金屬與氟或者溴等自素或氧之化合物構成，具體而言由LiF構成。進而，亦可由於8_羥基喹啉鋁錯合物（A丨等電子傳輸性有機材料中添加有鎂（Mg)等鹼金屬之材料構成。電子注入層16A亦可為積層有該等中之2種以上薄膜之構造。對於電子注入層1 6A之厚度，例如由LiF等鹼金屬鹵化物、鹼土金屬_化物、鹼金屬氧化物或者鹼土金屬氧化物構成時，較好的是0.3 nm以上且^ nm以下。其原因在於.可降低驅動電壓使發光效率亦得到提昇。電子傳輸層16B例如厚度為5 nm以上且5〇 nm以下，並由 A1 q 3構成。發光層16C之構成材料，因有機發光元件1〇R、1〇(3、 10B之發光色不同而不同。有機發光元件i〇R之發光層i6c 例如厚度為10 nm以上且1〇〇 nm以下，並由Alq3t混合有 40體積〇/〇之2,6-雙[4-[N-(4-甲氧基苯基）_N-笨基]胺基苯乙烯基]萘-1，5-二甲腈（BSN_BCN)者而構成。有機發光元件 120284.doc 10G之發光層16C例如厚度為10 nm以上且100 nm以下，並由Alq3中混合有3體積％之香豆素6 (Coumarin6)者而構成。有機發光元件10B之發光層16C例如厚度為1〇 rim以上且100 nm以下，並由AND (9，10-二（2-萘基）蒽）中混合有！體積°/❶之茈者而構成。電洞傳輸層16D例如厚度為5 nm以上且300 nm以下，並由雙[(N-萘基）·Ν-苯基]聯苯胺（α-NPD)而構成。較好的是，電洞注入層16E例如厚度為4 nm以上，並由化1所示之吡嗪衍生物構成《又，較好的是，由氛化鈦、氧化鈮或氧化鉬金屬等氧化物構成。其原因在於：構成陽極1 7之Mg-Ag合金係通常用作電子注入電極之材料，且功函數較小為3.7 eV左右，但因使用該等材料，而可由 Ag合金構成陽極1 7，使之具有作為電洞注入電極之功能。又，其原因在於：可抑制由Mg_Ag合金構成之陽極17與構成顯示層1 6之有機材料接觸而產生化學性變化，使光吸收增加或喪失作為電極之功能等之可能性。 [化1]

Μ 其中，，、中，更好的是化2所示之六氮聯三鉬。其原因在於二伸苯衍生物或氧化

之真空蒸 120284.doc 1378739 鍍法而易於成膜，且由MgAg合金構成之陽極17之導電性受到損害之可能性亦不存在。 [化2]

R R

保護層18例如厚度為5〇〇 nin以上且10000 nm以下，且係 • 由透明介電體構成之鈍化膜。保護層1 8由例如二氧化矽 • (Si〇2)、氮化矽（SiN)等構成。封止面板20具有位於驅動面板1〇之陽極17側，並與黏接層30—併封止有機發光元件1〇R、1〇(3、ι〇Β之封止用基板 21 °封止用基板21由相對於有機發光元件10R、1〇G、ι〇Β • 中產生之光為透明之玻璃等材料構成。於封止用基板21上設有例如彩色濾光片22及作為黑色矩陣之反射光吸收膜 23’且可萃取有機發光元件丨⑽、1〇G、ι〇Β中產生之光，並吸收有機發光元件1 〇R、丨〇G、1 〇B以及其間之配線中反 - 射之外部光，由此改善對比度。 ' 該等彩色濾光片22及反射光吸收膜23可設置於封止用基 . 板2 1任一側之面上，但較好的是設置於驅動面板1 〇之側。其原因在於：如此可使彩色濾光片22及反射光吸收膜23不露出於表面’而受到黏接層3〇之保護。彩色濾光片22具有 120284.doc -18- 1378739 紅色濾光片22R、綠色濾光片22G及藍色濾光片22B，且與有機發光元件10R、10G、10B對應地依序配置。

紅色濾光片22R、綠色濾光片22G及藍色濾光片22B係分別以例如矩形且無間隙之方式形成β該等紅色濾光片 22R、綠色濾光片22G及藍色濾光片22Β，分別由混入有顏料之樹脂構成’且可以如下方式進行調整，即藉由選擇顏料，而使作為目標之紅、綠或者藍之波長帶中之光透射率變高，並使其他波長帶中之光透射率降低。反射光吸收膜23係沿著紅色濾光片22R、綠色濾光片 22G及藍色濾光片22B之邊界而設置。反射光吸收膜23由例如混入有黑色著色劑且光學密度為〗以上之黑色樹脂膜、或利用薄膜干涉之薄膜濾光片構成。纟中若由黑色樹脂膜構成，則可廉價且容易地形成，㈣較佳。薄膜遽光月係例如積層有1層以上由金屬、金屬氮化物或者金屬氧化物構成之薄冑，且利用薄膜干涉而

膜滤光片’具體而言可列舉交替積層有絡及= (III)(Cr203)者。热糊+衣置，彳列如首先’例如於由上诚好斗立』、义材抖構成之封止用基板21上，由上述材料構成之反射弁明必描μ 、收膜並使之形成預期形狀之圖累。其火’於封止土板2上，藉由旋塗等而塗佈红色攄光片22R之材料，祐莊a心，、· 、藉由光微影技術使之圖案化，再藉由燒成而形成紅色滹弁丹巴，愿九片22R。當進行圖荦化瞎，的是紅色滤光片咖之周緣部接觸反射光吸收膜23。其： 120284.doc 19* 因在於.以紅色遽光片22R之周緣部與反射光吸收膜23不接觸之方式進行高精度圖案化存在難度…重疊於反射光吸收膜23上之部分並不會對圖像顯示帶來影響。隨之，以與紅色遽光片22R相同之方式，依序形成藍色滤光片 22B及綠色遽光片22G。藉此，形成封止面板2卜又，例如，於由上述材料構成之驅動用基板11±，形成 TFT 12、層間絕緣膜12A及配線UB，並於整個面上例如藉由旋塗法而形成由上述材料構成之平坦化膜13，並藉由曝光及顯影而使平坦化膜13形成預期形狀之圖案，並形成連接孔13A後進行燒成。其次’藉由例域鍍法或蒸鍍法，形成由上述材料構成之陰極14，並藉由蝕刻而成形為預期形狀。

Ik之力驅動用基板u之整個表面上塗佈感光性樹脂，並藉由例如光微影法進行成形，於與陰極14對應之部分設置開口部15A後進行燒成，由此形成絕緣膜15。其後，藉由例如蒸鍍法，而對應絕緣膜丨5之開口部1 5 A 依序對由上述厚度及材料構成之電子注入層16A '電子傳輸層16B、發光層1 6C、電洞傳輸層i 6D、電洞注入層i 6E 及陽極17進行成膜，形成如圖2所示之有機發光元件i〇r、 1〇G、1〇B。隨之’於有機發光元件10R、10G、10B上，根據需要而形成保護層18。藉此形成驅動面板1〇。當形成封止面板20及驅動面板1〇之後，於驅動用基板" 形成有有機發光元件l〇R、1〇G、1〇B之側，塗佈形成由上述材料構成之黏接層30,並隔著該黏接層3〇,貼合驅動面 120284.doc -20- 板10與封止面板20»藉由上述方式完成圖1所示之顯示裝置。該顯示裝置可於各有機發光元件10R、10G、10B中’對陽極1 7與陰極14之間施加特定電壓，藉此使注入電流到發光層16C中，通過電洞與電子進行再結合而發光。該光於陽極1 7與陰極14之間經過多重反射後，透射半透射性陽極 17、彩色遽光片22及封止用基板21後得以萃取。此時，於本實施形態令，由於依序積層有反射性陰極14、含有發光層1 6C之顯示層16、以及含有金屬薄膜之半透射性陽極 1 7 ’因此’可藉由將電洞傳輸層16D之厚度增加，而使發光層16C在共振器構造中與靠近陰極14之共振面能夠接合。因此’可抑制依存於視角之萃取光之強度下降及短波長位移，以較高萃取效率萃取發光層16(：中產生之光。又，電洞傳輸層16D，不僅材料選擇面大於電子傳輸材料，而且相對而言其電洞躍遷率高於電子傳輸材料之電子躍遷率，因此，即使增加電洞傳輸層16D之厚度並使發光層16D、發光層16C與靠近第1端部？1之共振面能夠接:，亦可使驅動電壓幾乎不會上升。進而，對開口率產生影響之所12及配線⑽等設置於反射性陰極14之側，故可保持較高之開口率。除此以外：藉由增加電洞傳輸層16D之厚度，而可提高顯示層— 機膜對基板之被膜效果，並且可抑制因陰極14上成臈或附著異物等導致產生缺陷部分、及因有機膜之缺損而；生短路。 $ 120284.doc 1378739 相對於此，先前係於基板上依序積層有光反射性陽極、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層及光半透射性陰極之構造，因此，為使發光層與靠近陽極之共振面能夠接合，而需要増厚電子傳輸層’由此導致驅動電壓過度上升，使面板耗電增大。於如上所述之本實施形態中，構成為於具有共振器構造之有機發光元件㈣、1()G、廳中，依序積層有反射性陰極14、含有發光層16C之顯示層16、半透射性陽極17，因此不會使驅動電壓上升便可抑制視角依存性，提高光萃取特性，從而提高發光性能。因此，藉由如此高發光性能之 • 有機發光元件1〇R、10G、10B構成顯示裝置’可提高顯示性能，因此極其適合於尤其將有機TFT等用作TFT 12之情形。又，因可增加電洞傳輸層16D的厚度，故可減少因短路產生之缺陷，從而可提高可靠性。進而，將對開口率產生影響之TFT 12及配線l2B等設置於反射性陰極14侧，因此，可保持較高之開口率。 [實施例] 進而’對本發明之具體實施例加以詳細說明。 (實施例1-1、1-2) 以與上述實施形態相同之方式，製作有機發光元件 10B。首先’於由玻璃構成之驅動用基板丨丨上，形成厚度為 100 nm且由鋁·鈦合金構成之陰極14。其次，形成由上述 120284.doc •22- 1378739 有機絕緣材料構成之絕緣膜丨5，並使該絕緣膜丨5圖案化，藉此對應於發光區域，設置2 mmX2 mm之開口部15A，使陰極14露出》隨之，將具有與陰極14之露出部分對應之開口之金屬遮罩配置為接近驅動用基板U，並藉由1〇4 Pa以下之真空條件下之真二蒸鑛法積層厚度為2 nm之鎮（Mg)與銀（Ag)之共蒸鍍膜（Mg : Ag=10 : 1)及厚度為〇·3 nmiUF膜，形成電子注入層16A。其後，藉由相同之真空蒸鍍法，依序形成由上述材料構成之電子傳輸層16B、發光層i6C、電洞傳輸層16D、及電洞注入層1 6E，由此形成顯示層丨6。此時，作為電洞注入層16E之構成材料，使用實施例中化2所示之六氮聯三伸笨衍生物、實施例丨_2中之氧化鉬。該等各層之厚度設疋如下，陰極14與陽極17之間的光程L滿足數2，且藍色發光可藉由共振器構造而放大。即’使電子傳輸層16B為2〇 nm，發光層16C為25 nm，電洞傳輸層igD為130 nm，電洞注入層16E為8 nm。於形成顯示層16之後，藉由相同之真空蒸鍍法，形成厚度為10 nm之鎂（Mg)與銀（Ag)之共蒸鍍膜（Mg : Ag=10 : 1) 作為陽極17。藉由如上所述之方式，獲得圖2所示之有機發光元件1 0B。又’於石英玻璃板上，依序積層由化2所示之六氮聯三伸本衍生物構成之厚度為8 nm之膜、Mg : Ag= 1 0 : 1之厚度為10 nm之Mg-Ag合金膜，並觀測波長為55〇 nm時之透 120284.doc -23- 1378739 射率及反射率’結果為具有透射率為41%、反射率為39% 之半透射性。對氧化錮亦以與上述相同之方式，於石英玻璃板上，依序積層由氧化翻構成且厚度為8⑽之膜、 Mg : Ag= U) : i且厚度為丨〇⑽之厘卜Ag合金膜，並觀測波長為550 nm時之透射率及反射率，結果為具有透射率為 46%、反射率為23%之半透射性。而比較例1則係製作如下有機發光元件，其具有自如圖4 所示之驅動用基板111側，依序積層有反射性陽極ιΐ7、電洞注入層116E、電洞傳輸層116D、發光層U6C、電子傳輸層116B、電子注入層116八及半透射性陰極114之先前頂部發光型之構成，且可發出藍光。即’於由玻璃構成之驅動用基板m上，形成厚度為1〇〇 nm且由鋁-鈥合金構成之陽極117後，以與實施例相同之方式，形成絕緣膜（未圖示）^其次’依序形成由化2 所示之六氮聯三伸苯衍生物構成之電洞注入層U6；E、由α_ NPD構成之電洞傳輸層i16D、由與實施例1_丨相同之材料構成之發光層116C、由Alq3構成之電子傳輸層ι16Β '及由LiF構成之電子注入層116A。各層之厚度設定如下，使陽極1 17與陰極114間之光程L滿足數2，且藍色發光可藉由共振器構造而放大。即，使電洞注入層116E為8 nm、電洞傳輸層116D為140 nm、發光層116C為25 nm、電子傳輸層 116B為20 nm、電子注入層116A為0.3 nm。其後，形成由厚度為10 nm之鎂（Mg)與銀（Ag)之共蒸鍍膜（Mg : Ag=1Q : 1)構成之陰極114。 120284.doc -24- 1378739 對所獲得之實施例u及比較例丨之有機發光元件’分別檢測電流密度-電壓特性、及電流密度為i 〇 mA/cm2時之發光光譜。其結果分別示於圖5及圖6中。自圖5及圖6可知：實施例1 _丨、丨_2中之電洞注入性及發光強度具有與比較例丨同等之良好結果，且亦未發現驅動電壓上升。即，可知於具有共振器構造之有機發光元件 10B中’若構成為依序積層有反射性陰極抖、含有發光層

WC之顯示層16、半透射性陽極口，則可實現光萃取特性方面優良且發光性能較高之有機發光元件1〇B且不會使驅動電壓上升。又，實施例1-1中，電洞注入性、發光強度均更優於實施例1 2。即，可知若藉由化2所示之六氮聯三伸苯衍生物構成電洞注入層16E，則可進一步提高電洞注入性及發光強度。 (實施例2 -1〜2-4)

除以表1所示之方式使電洞注入層16E之厚度產生變化外’以與實拖例Μ相同之方式，製作有機發光元件ι〇Β。 ^所獲得之㈣例2+2.4之有機發光元件_，檢測電流在、度為1 〇 mA/cm2時之驅動電壓及發光 _ 冗欢率。其結果一併 120284.doc 25· 1378739 [表i]

自表1可知較之使電洞注入層16E之厚度為2咖及3叫實施例 2-1、2 9 -p, . 2·2,使電洞注入層16E之厚度為4 nm及8 nm 之實施例2·3、2_4中，驅動電壓降低且發光效率亦較高。即’可知若使電洞注人層⑽之厚度為4⑽以上則可以更低之驅動電壓獲得較高之發光效率。 (實施例3-1〜3·8) 牙、表2所不之方式使電子注入層16Α之LiF膜之厚度產生慶化外’以與實施例Μ相同之方式來製作有機發光元件10Β 所獲得之實施例％卜3 8之有機發光元件（OR，檢測電机密度為1〇 mA/cm2時之驅動電壓及發光效率。其結果一併示於表2中。 [表2]

120284.doc -26- 1378739 自表2可知：較之使電子注入層16A之LiF膜之厚度為〇 nm之實施例3_丨及使電子注入層16Α之LiF膜之厚度為】6 nm、2_0 nm、25 !^之實施例36、37、38，使電子注入 • 層16八之LiF膜之厚度為〇_3 nm、0.6 nm、1.0 nm、I」nm • 之實施例3·2、3-3、3·4、3-5中，驅動電壓變低且發光效率亦較尚。尤其使電子注入層16Α之LiF膜之厚度為〇.6 nm 之實施例3-3中’驅動電壓變得極小且耗電下降之方面亦 • 為較佳。眾所周知於自驅動用基板側依序積層有陽極、含有發光層之顯示層、陰極之通常元件構造（參照比較例1} 中，最佳的是由LiF構成之電子注入層的厚度為0.3 nm左 - 右。對此，於本實施例中，由於自驅動用基板11側依序積 - 層有陰極14、顯示層16、陽極17，故LiF對由Alq3構成之電子傳輸層16B内之擴散較小，因此可知提高電子注入特性，較適當的是使電子注入層16AiUF臈的厚度大於普通構造。 • 即，可知若使電子注入層16Λ之LiF膜之厚度為03 nm以上且1 · 3 nm以下，則可以更低之驅動電壓獲得較高之發光效率。再者，可推論並非限於LiF，其他鹼金屬鹵化物、鹼土金屬齒化物、鹼金屬氧化物、鹼土金屬氧化物，亦可 • 獲得與本實施例相同之結果。 • (實施例4 -1〜4-5) • 除使電子注入層16A之構成不同外，以與實施例卜丨相同之方式製作有機發光元件10B。即，於實施例4_丨中，藉由厚度為0.6 nm之LiF膜構成電子注入層16A。於實施例4_2 120284.doc •27· 1378739

中，則構成為自陰極14側依序積層厚度為2 nm之Mg-Ag合金膜、厚度為0.6 nm之LiF膜。於實施例4-3中，則構成為自陰極14側依序積層厚度為2 nm之Mg-Ag合金膜、厚度為 0.6 nm之LiF膜、及厚度為5 nm且Alq3中以5體積。/。之濃度添加有鎂（Mg)而成之混合膜。於實施例4-4中，則構成為自陰極14側依序積層有厚度為2 nm之Mg-Ag合金膜、厚度為5 nm且Alq3卡以5體積％之濃度添加有鎂（Mg)而成之混合膜、及厚度為0.6 nm之LiF膜。於實施例4-5中，則構成為自陰極14側依序積層有厚度為2 nm之Mg-Ag合金膜、厚度為5 nm且Alq3中以5體積％之濃度添加有鎂（Mg)而成之混合膜。再者，使電子傳輸層16B之厚度於實施例4-1、4-2中為20 nm，於實施例4-3〜4-5中為15 nm。對所獲得之實施例4-1〜4-5中之有機發光元件10B，檢測電流密度為10 mA/cm2時之驅動電壓及發光效率。其結果 —併示於表3中。

[表3] \ 電子注入層之構成 10 mA/cm2時之骚動電壓 CV) 10 mA/cm2時之發光效率 (cd/A) 實施例 4-1 LiF 0.6 nm 13.1 2.44 實施例 4-2 Mg-Ag 2 nm/LiF 0.6 nm 6.5 4.70 實施例 4-3 Mg-Ag 2 nm/ LiF 0.6 nm/ Alq3+Mg(5%)5 nm 5.2 4.53 實施例 4-4 Mg-Ag 2 run/ Alq3+Mg(5%)5 nm/ LiF 0.6 nm 5.1 4.22 實施例 4-5 Mg-Ag 2 nm/ Alq3+Mg(5%)5 nm 6.8 3.53 120284.doc -28 - 自表3可知.較之使電子注入層16A為僅含有UF膜而未 3有Mg-Ag合金膜之實施例41，使電子注入層16八為含有 Mg-Ag合金膜之積層構造之實施例4 2〜4 5中驅動電壓變低，且發光效率亦較高。尤其使電子注入層16A為含有 Mg-Ag合金膜、Alq3中以5體積％之濃度添加有鎂而成之混合膜、及LiF膜之積層構造之實施例4-3、4-4 t，驅動電壓及發光效率均為良好。即，可知若藉由MgAg合金而構成電子注入層16A，則可以更低之驅動電壓獲得較高之發光效率，若藉由Alq3中以5體積％之濃度添加有鎂之材料而構成電子注入層16A，則可獲以進而更低之驅動電壓獲得較高之發光效率。以上，列舉實施形態及實施例對本發明進行說明，但本發明並非限定於上述實施形態及實施例，亦可進行各種變形。例如’上述實施形態及實施例中說明之各層之材料及厚度、或成膜方法及成膜條件等，並未受到限制，亦可為其他材料及厚度、或其他成膜方法及成臈條件。例如，驅動用基板11除玻璃基板外亦可為矽（Si)或塑料基板，且並非必須為TFT基板。進而’本發明並非限定於主動矩陣驅動方式之顯示裝置’亦可應用於單純矩陣驅動方式之顯示裝置。此外’於上述實施形態及實施例中，具體列舉有機發光元件l〇R、l〇G、10B之構成進行了說明，但並非必須保護層18等所有之層，又，可進而具備其他層。例如，亦可使陰極14為於介電體多層膜或μ等反射膜之上部積層有透明 120284.doc •29· 1378739 導電獏之2層構造。此時，該反射膜於發光層側之端面構成共振部之端部，且透明導電膜構成一部分共振部。進而’於上述實施形態及實施例中，對有機發光元件 l〇R、10G、10B具有共振器構造之情形進行了說明，該共振器構造為使陰極14之發光層16C側之端面為第1端部ρι，陽極17之發光層16C側之端面為第2端部p2，顯示層i6為共振部，使發光層16C中產生之光進行共振，並自第2端部p2 側將其萃取，但第丨端部P1及第2端部p2亦可形成於由折射率不同之一種材料構成之層界面上。例如，於上述實施形態及實施例中，對藉由半透射性金屬薄膜構成陽極丨了之情形進行了說明，但陽極17亦可構成為自陰極14側依序積層有半透射性金屬薄膜與透明電極^透明電極偏以降低半透射性金屬薄膜之電阻者，且藉由對發光層中產生之光具有充分透光性之導電性材料構成。作為構成透明電極之材料，較好的是例如含有IT〇或銦、鋅（Zn)及氧之化合物。其原因在於：即便於室溫下進行成膜，亦可獲得良好之導電性。透明電極之厚度例如可為3{)⑽以上且咖⑽ 以下又，此時，共振器構造亦可如下形成，使半透射性金屬薄膜為其中之一端部，而於夾持透明電極並與半透射性金屬薄膜對向之位置上，設置他方端部，使透明電極為以振。P。進而，較好的是，於設置如此共振器構造後由保護膜覆蓋有機發光元件1QR、1GG、聽，且藉由折= 率與構成透明電極之材料大致相同之材料構成該保護膜，則可使保護膜為共振部之一部分。 •20284.doc ^78739 ，除上述外’本發日月亦可應帛如下構成共振器構造之情形：藉由透明電極而構成陽極17，並且以增大與透明電極顯示層16相反側之端面反射率之方式構成，並使陰極14發光層16C側之端面為第】端部，使與透明電極之顯示層16相反側之端面為第2端部。例如，亦可使接觸，並增大透明電極與空氣層之邊界面之反射；= :::面為第2端部。又，亦可增大透明電極與點接層= 之反射率’並使該邊界面為第2端部。進而

藉由保護膜覆蓋有機發光元件10R、10G、10B 明電極與該保護膜之邊界面之反並曰大透 2端部。反射羊，並使该邊界面為第【圖式簡單說明】圖圖1係表示本發明一實施形態之顯示裝置之構成的剖面的剖面圖圖2係表示圓i所示之有機發光元件之構成圓3係構成陽極之金屬薄膜關係的示意圖。 4媒之及收率與發光光•強度之圖4係表示本發明比較例的剖面圖。虿機發先疋件之構成圖圖圖5係表示本發时施例之結果的示意圓6係表示本發明實施例之結果的示意【主要元件符號說明】 … 10 10R、驅動面板 1()G、10B有機發光元件 120284.doc 1378739 11 驅動用基板

12 TFT 13 平坦化層 14 陰極

15 16 16A 16B 16C 16D 16E 17 18 20 r\ 1 Z丄 22 23 30 絕緣膜顯示層電子注入層電子傳輸層發光層電洞傳輸層電洞注入層陽極保護層封止面板封止用基板彩色濾光片反射光吸收膜黏接層 120284.doc •32·

Claims

1378¾%

申請專利範圍第096123289號專利申請案中文申請專利範圍替換本(100年10月）一種有機發光元件，其包括： Ο)積層構造，該積層構造依序包含陰極、含有依序排列之⑴電子注入層、（Π)電子傳輸層、（iii) 含有機材料之發光層、（iv)電洞傳輸層及（v)電洞注入層之複數個層、及含有金屬薄膜之陽極；及

(b)共振器構造，其使上述發光層中發出之光於上述陰極與上述陽極之間共振；其中，相對於上述發光層中發出之光，上述陰極具有反射性，上述陽極具有半透射性，上述電子注入層係形成於上述電子傳輸層與上述反射性陰極之間，以致上述電子注入層之一表面與上述電子傳輸層接觸，而另一表面與上述陰極接觸，上述電子傳輸層之厚度係大於該電子注入層之厚度，且

該等複數層之形成方式為層與上述陰極之距離係較與 2· 如請求項1之有機發光元件，其中 .於厚度方向上，上述發光上述陽極之距離為近。洞注入層含有化1所示之與上述陽極相接觸之上述電吡嗪衍生物： [化1] 120284-1001021.doc 1378739

(式中’ Ar表示芳基，R表示氫、碳原子數為1〜ι〇之烧基、炫•氧基或二烧基胺基、或F、Cl、Br、I或者cn)。 3.如請求項1之有機發光元件，其中與上述陽極接觸之上述電洞注入層含有化2所示之六氮聯三伸苯衍生物： [化2]

(式中’ R表示氫、碳原子數為卜⑺之烷基、烷氧基或二烧基胺基、或F、Cl、Br、I或者CN)。 4. 如請求項1之有機發光元件，其中上述複數個層中與上述陽極接觸之層含金屬氧化物。 5. 如請求項1之有機發光元件，其中上述陽極含一金屬薄膜，上述金屬薄膜係含有含鹼金屬或鹼土金屬與銀（Ag)之合金。 120284-1001021.doc 13787-3 屮 6·如請求項1之有機發光元件，其中上述陽極含一金屬薄膜’上述金屬薄膜係含有含鎮 (Mg)與銀（Ag)之合金。 7. 如請求項1之有機發光元件，其中上述金屬薄膜之光吸收率α(%)滿足數1， (數1) a(%)=l〇〇-(R+T) (式中，a表示上述金屬薄膜於400 nm以上且8〇〇 nm以下之波長帶中之光吸收率（％)’ R表示上述金屬薄膜對上述複數個層側之反射率（％)，T表示上述金屬薄膜之透射率 (%)) ° 8. 如凊求項7之有機發光元件，其中上述金屬薄膜之光吸收率a(%)，於40〇 nm以上且8〇0 nm以下之波長帶中未達4〇〇/0。 9. 一種顯示裝置，其係包含複數個有機發光元件之顯示裝置，且上述有機發光元件包括： (a) 積層構造，該積層構造包含陰極、含有依序排列之⑴電子注入層、（ii)電子傳輸層、（iii) 含有機材料之發光層、（iv)電洞傳輸層及（v)電洞注入層之複數個層、及含有金屬薄膜之陽極；及 (b) 共振器構造，其使上述發光層中發出之光於上述陰極與上述陽極之間共振； 120284-1001021.doc 1378739 其中’相對於上述發光層令發出之光，上述陰極具有反射性，上述陽極具有半透射性，上述電子注入層係形成於上述電子傳輸層與該反射性陰極之間，以致上述電子注入層之一表面與上述電子傳輸層接觸’而另一表面與上述反射性陰極接觸，上述電子傳輸層之厚度係大於上述電子注入層之厚度，且上述發光該等複數層之形成方式為：於厚度方向層與上述陰極之距離係較與上述陽極之距離為近。 10·如睛求項1之有機發光元件，其中上述電子注入層注入層係含有含驗金屬或驗土金屬。如請求項1之有機發光元件，其中

層之電子躍遷率。對高於該電子傳輸 120284-1001021.doc