TWI523566B - 發光裝置、其製造方法、及含有其之顯示器 - Google Patents
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Description
本發明關於一種發光裝置、其製造方法、及含有此發光裝置之顯示器，更特別是如有機發光裝置(有機EL裝置)、無機發光裝置(無機EL裝置)、與發光二極體(LED)之發光裝置、其製造方法、及含有此發光裝置之顯示器。
例如在第3圖所示之有機EL裝置105中，自位於反射層101上之EL發光層102發射的光束在EL發光層102與密封層103間或密封層103與外部104間之界面上反射，而導致出光效率降低。
在此關於發生折射光之界面上的光反射率，在界面平坦時，反射率依入射角度及共用界面之介質間的折射率差而定。例如在其間折射率差大時，界面上之反射率變高。又在光以大於臨界角度之入射角自高折射率介質行進至低折射率介質時，100%之光反射。
臨界角度θc為光自高折射率物質行進至低折射率物質時全反射之最小入射角，而且以方程式θc=arcsin(n2/n1)表示，其中n1表示光行進之物質的折射率；n2表示光進入之物質的折射率；及n2<n1。
第4圖為說明以上現象之解釋圖。在此圖中，參考號碼111及112各表示折射率為n1之第一層及折射率為n2之第二層。在此在光以相對正交線(標準線)為臨界角度θc之入射角行進至第一與第二層間之界面110時，光在界面110上全反射，因此無法自第二層112出光。此外入射角θx相對標準線大於臨界角度θc而行進之光亦在界面110上全反射，因此無法自第二層112出光。
同時入射角θy相對標準線小於臨界角度θc而行進之光穿越界面110而自第二層112發射至第一層111。
其中在光自高折射率物質發射至低折射率物質時全反射之發光裝置呈現出光效率低之問題。
關於此點，其已提議具有各種結構之發光裝置而嚐試改良出光效率。
一種提議之發光裝置為有機電致發光裝置，其含有功能為將自發光層發射之光部分地傳送到達透明基板、及將光部分地朝向發光層反射的半透明反射層，其中藉共振效應(空洞效應)將光朝向發光表面反射(參見專利文獻1)。
然而由於自發光層發射以傾斜入射角朝向半透明反射層之光無法朝向發光表面反射，此發光裝置呈現無法得到令人滿意之出光效率的問題。
又另一種提議之發光裝置在與發光表面對立之背面處含凹凸圖案化散射層，其中此散射層反射/散射自發光層發射之光朝向發光表面而出光(參見非專利文獻1與2)。再另一種提議之發光裝置為一種有機電致發光裝置，其包括陽極、陰極、一或多有機層(含配置於電極間之發光層)、及繞射光柵或區板，其中繞射光柵或區板係配置於防止在裝置中界面上全反射之位置(參見專利文獻2)。
儘管如此，由於一些被散射層/繞射光柵散射/繞射之光在發生光折射之界面上不利地大程度全反射，這些發光裝置呈現無法得到令人滿意之出光效率的問題。
即使光自發光層出光，由於其難以朝向發光層之前面出光，前亮度可能低。在此情形，一些自發光層發射之光相對前方方向以大角度擴散/發射。因此各含具有多發光部分之發光層的發光裝置涉及發光部分間之混色。
如上所述，具有習知結構之發光裝置的出光效率不足，因此已引起發展一種出光效率與前方亮度改良之發光裝置的需求。
專利文獻
PTL 1：日本專利申請案公開(JP-A)第08-213174號
PTL 2：日本專利第2991183號
非專利文獻
NPL 1：Norihiko Kamiura及其他4人之“Studies on OLED Light Extraction Enhancement”，THE INSTITUTE OF ELECTRONICS,INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS,TECHNICAL REPORT OF IEICE編著，EID2007-102,OME2007-84(2008-03)，第1至4頁
NPL 2：Hiroshi Sano及其他12人之“An Organic Light-Emitting Diode with Highly Efficient Light Extraction Using Newly Developed Diffraction Layer,”SID 08 DIGEST第515至517頁
本發明之一個目的為提供一種出光效率與前方亮度改良之發光裝置；及此發光裝置之製造方法；及一種含有此發光裝置之顯示器。其可解決以上之現有問題。
本發明人關於藉空洞效應增加發光強度及利用精細凹凸圖案之光反射對可最大程度地出光之結構進行深入之研究，結果完成本發明。
解決以上問題之手段如下。
<1>一種發光裝置，其依序包括：含發光部分之發光層，干涉層，及精細凹凸圖案，其中干涉層係配置於發光層之第二表面上，此表面與發光層之第一表面對立，而且將自發光層發射之光朝向第一表面反射，及其中精細凹凸圖案具有橫切面形狀，其具有相對發光層為突起與凹陷部分，而且反射自發光層發射之光。
<2>依照以上<1>之發光裝置，其進一步包括在干涉層與精細凹凸圖案間之中間層，其中至少部分之中間層具有0.9n至2.0n之折射率，在此n表示發光部分關於具有主發光波長且自發光層發射之光的折射率。
<3>依照以上<1>及<2>中任一之發光裝置，其中干涉層之數量為二或更多，而且干涉層之數量為2至100。
<4>依照以上<1>至<3>中任一之發光裝置，其中精細
凹凸圖案具有0.01λ至100λ之節距，在此λ表示自發光層發射之光的主發光波長。
<5>依照以上<1>至<4>中任一之發光裝置，其中發光層含二或更多個發光部分。
<6>依照以上<1>至<5>中任一之發光裝置，其中精細凹凸圖案係由熱模式光阻製成。
<7>依照以上<1>至<6>中任一之發光裝置，其中精細凹凸圖案包括反射層。
<8>依照以上<1>至<7>中任一之發光裝置，其中干涉層用材料為任何TiO2、SiO2、SiN、Si3N4、Al2O3、及其混合物。
<9>依照以上<1>至<8>中任一之發光裝置，其中干涉層至少之一具有在(2n3+1)λ/4±λ/8之範圍內的光學厚度，在此λ及n3各表示自發光層發射之光的主發光波長、及發光層關於具有主發光波長之光的折射率。
<10>依照以上<1>至<9>中任一之發光裝置，其中干涉層具有1nm至10,000nm之厚度。
<11>依照以上<7>至<10>中任一之發光裝置，其中反射層係位於精細凹凸圖案之至少一個表面上。
<12>依照以上<1>至<11>中任一之發光裝置，其中發光層進一步包含用於密封發光部分之密封層，及其中密封層之材料為任何丙烯酸樹脂、環氧樹脂、含氟樹脂、聚矽氧樹脂、橡膠樹脂、與酯樹脂。
<13>依照以上<1>至<12>中任一之發光裝置，其中發光部分為有機EL裝置。
<14> 一種製造依照以上<1>至<13>中任一之發光裝置之方法，其包括：形成含發光部分之發光層，在發光層之第二表面上形成干涉層，此表面與發光層之第一表面對立，此干涉層將自發光層發射之光朝向第一表面反射，及在干涉層上形成橫切面形狀為具有相對發光層之突起與凹陷部分的精細凹凸圖案，此精細凹凸圖案反射自發光層發射之光，其中精細凹凸圖案係經熱模式微影術形成。
<15> 一種顯示器，其包括：依照以上<1>至<13>中任一之發光裝置。
本發明可提供一種出光效率與前方亮度改良之發光裝置；及此發光裝置之製造方法；及一種含此發光裝置之顯示器，其可解決以上之現有問題。
以下詳述一種本發明之發光裝置、此發光裝置之製造方法、及一種含此發光裝置之顯示器。
本發明之發光裝置依序包括含發光部分之發光層；干涉層；及精細凹凸圖案。干涉層係配置於發光層之第二表面上，此表面與發光層之第一表面對立，而且將自發光層發射之光朝向第一表面反射。精細凹凸圖案反射自發光層發射之光且具有橫切面形狀，其具有相對發光層為突起與凹陷部分。
第1圖為此本發明發光裝置之結構的略示圖。在此圖中，干涉層5與精細凹凸圖案7係依序配置於發光層2之第二表面3B上，此表面與第一表面3A(發光表面)對立。又在干涉層5與精細凹凸圖案7之間提供中間層6。
發光層2包括發光部分4。
發光部分4之裝置並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。發光部分可為例如有機EL裝置、無機EL裝置、LED、與光二極體。
在發光層2中，發光部分4係以密封層8密封。
密封層8防止發光部分4因暴露於空氣由於氧與水分而造成性能降解。
又發光層2可含吸水劑或鈍化液體。吸水劑並未特別地限制，而且其指定實例包括氧化鋇、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鎂、五氧化磷、氯化鈣、氯化鎂、氯化銅、氟化銫、氟化鈮、溴化鈣、溴化釩、分子篩、沸石、與氧化鎂。又鈍化液體並未特別地限制，而且其指定實例包括鏈烷烴；液態鏈烷烴；氟為主溶劑，如全氟烷屬烴、全氟胺與全氟醚；氯化溶劑；及聚矽氧油。
密封層8用材料並未特別地限制，而且其實例包括丙烯酸樹脂、環氧樹脂、含氟樹脂、聚矽氧樹脂、橡膠樹脂、與酯樹脂。其中由防止水滲透之觀點較佳為環氧樹脂。環氧樹脂中較佳為熱固性環氧樹脂與光硬化性環氧樹脂。
密封層8之形成方法並未特別地限制，而且其實例包括一種塗覆樹脂溶液之方法、一種壓迫黏結或熱壓黏結樹脂片之方法、及一種藉由在乾燥條件下聚合(例如蒸氣沉積與濺射)之方法。
密封層8之厚度較佳為1μm至1mm，更佳為5μm至100μm，最佳為10μm至50μm。在厚度小於1μm時，無機薄膜在基板安裝時可能受損。而在厚度大於1mm時，發光層2變成不利地厚。
發光層2可含一種具有防止水分或氧自其邊緣滲透之功能的密封黏著劑。
密封黏著劑用材料可為用於密封層8者。其中由防止水滲透之觀點較佳為環氧樹脂。環氧樹脂中較佳為光硬化性環氧樹脂與熱固性環氧樹脂。
亦較佳為將填料加入以上之材料。
倂入密封層8中之材料較佳為無機材料，如SiO2、SiO(氧化矽)、SiON(氧氮化矽)、與SiN(氮化矽)。加入填料則密封劑之黏度增加而改良製造適用性及抗濕性。
密封黏著劑亦可含乾燥劑。乾燥劑較佳為氧化鋇、氧化鈣或氧化鍶。
乾燥劑對密封黏著劑之添加量較佳為0.01質量%至20質量%，更佳為0.05質量%至15質量%。在此量小於0.01質量%時，乾燥劑呈現低效果。而在此量超過20質量%時，其難以將乾燥劑均勻地分散於密封黏著劑而不佳。
在本發明中，含乾燥劑之密封黏著劑係使用例如分配器而按預定量塗布。然後重疊第二基板，繼而硬化，因而得到功能性裝置。
關於主發光波長λ(例如550nm，以下適用)之光，發光層2之介質(密封層8)的折射率n1為約1.5，空氣之折射率n2為約1.0，及發光部分4之折射率n3為約1.8。
本發明在此考量折射率不同之層間的全反射，而且其折射率不限於以上之值。
顯然主發光波長指峰波長。
發光層2之形成方法並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。例如發光層可藉由以真空薄膜形成法(例如蒸氣沉積)循序地形成發光部分4與密封層8而形成。
干涉層5以相反方向(朝向發光裝置1之前面)反射實際上垂直干涉層5且自發光層2之第二表面3B發射之光，及在藉例如光學共振效應(空洞效應)放大後將光發射至外部。
又干涉層5使以傾斜角入射之光穿透干涉層，及將光引導朝向精細凹凸圖案7。
干涉層5用材料並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括TiO2、SiO2、SiN、Si3N4、Al2O3、及其混合物。各這些化合物之裝置比例為理想值且可依選擇之薄膜形成方法而改變。
其中由形成稠密層之觀點較佳為Al2O3及其混合物。
雖然干涉層5可為單層，其較佳為由多層形成。
在干涉層5係由多層形成時，層之最小數量較佳為2或更大，3或更大，5或更大，或10或更大。
又干涉層5之最大數量較佳為100或更小，50或更小，或30或更小。
提供2或更多干涉層5因藉干涉效應增加光量而為有利的。又在干涉層之數量為100或更小時，其因可得簡易薄膜形成及因防止光使用效率由於例如干涉間散射而降低而為有利的。
關於干涉層5之光學厚度，至少一層之光學厚度在(2n3+1)λ/4±λ/8之範圍內，在此λ及n3各表示主發光波長、及發光部分4關於具有主發光波長之光的折射率。其較佳為2或更多干涉層具有滿足以上關係之光學厚度。更較佳為3或更多干涉層具有滿足以上關係之光學厚度。
在2或更多干涉層具有滿足以上關係之光學厚度時，光量因干涉效應而有利地增加。
顯然光學厚度係定義為各干涉層5之實際厚度與其關於波長λ(主發光波長)之光的折射率n4之積。
干涉層5之實際厚度並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。由易於形成、缺陷(例如裂痕)耐久性、及防止所形成由於內部導波而影像模糊之觀點，最小厚度較佳為1nm或更大，10nm或更大，20nm或更大，或30nm或更大，及最大厚度較佳為10,000nm或更小，1,000nm或更小，500nm或更小，或200nm或更小。
干涉層5之形成方法並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括各種濺射法、蒸氣沉積法、離子束法、與CVD法。
其中由形成稠密層之觀點較佳為RF濺射法。
中間層6充填精細凹凸圖案之空間代替空氣，因而防止在界面上反射及改良其耐久性。顯然中間層6可具有單或多層結構。
中間層6用材料並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括具有光吸收峰波長者(例如染料)。在使用此材料時，其可使用波長較其光吸收峰波長長者。又中間層係藉由例如將高折射率微粒(例如TiO2與ZrO2)分散於樹脂(例如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂與TAC樹脂)而形成。
中間層6之厚度並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。由所需薄膜形成之觀點，其較佳為0.1μm至500μm。又最小厚度更佳為0.5μm或更大，特佳為2μm或更大。最大厚度更佳為100μm或更小，特佳為50μm或更小。
中間層6之折射率n5並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其較佳為如下調整。
特別是在至少部分之中間層6，最小折射率較佳為0.9n3或更大，更佳為0.95n3或更大，特佳為1n3或更大，及最大折射率較佳為2.0n3或更小，更佳為1.5n3或更小，特佳為1.2n3或更小，其中n3表示發光部分4關於具有主發光波長之光的折射率。
在最小折射率為0.9n3或更大時，其可有利地降低在界面上之反射。而在最大折射率為2.0n3或更小時可選擇吸收較少光之材料，其為有利的。
亦由材料之安定性的觀點，中間層6之指定折射率n5的最小值較佳為1.55或更大，更佳為1.65或更大，特佳為1.7或更大；及其最大值較佳為3.0或更小，更佳為2.6或更小，特佳為2或更小。
中間層6之形成方法並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括旋塗、噴墨塗覆與縫塗。
其中由得到均勻塗覆之觀點較佳為旋塗。
精細凹凸圖案7將穿過中間層6之光朝向發光層2之第一層3A反射而出光。
精細凹凸圖案7之形狀並未特別地限制，只要橫切面形狀具有相對發光層2為突起與凹陷部分，而且可為例如鋸齒形、風箱形與正方形。
精細凹凸圖案7之節距並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。由光量增加之觀點，最小節距較佳為0.01λ或更大，更佳為0.05λ或更大，仍更佳為0.1λ或更大，特佳為0.2λ或更大；及最大節距較佳為100λ或更小，更佳為50λ或更小，仍更佳為20λ或更小，特佳為10λ或更小。在此λ表示主發光波長。
由安定圖案形成之觀點，精細凹凸圖案7之指定節距的最小值較佳為50nm或更大，更佳為100nm或更大，仍更佳為200nm或更大，特佳為300nm或更大；及其最大值較佳為10μm或更小，更佳為6μm或更小，仍更佳為3μm或更小，特佳為1μm或更小。
精細凹凸圖案7之形成方法並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。
例如應用光吸收光阻(熱模式光阻)，及經熱模式微影術處理如此應用之光阻。
或者應用光吸收光阻且經熱模式微影術處理而製備圖案(其未必由金屬製成)。圖案係用於經壓印或模塑之形狀轉移。
在以上述方式形成時，精細凹凸圖案可具有含高頻率組件之複雜形狀，因此光控制力改良。
反射層(未示)可在精細凹凸圖案7之至少一個表面上形成。顯然精細凹凸圖案7本身可由光反射材料製成。
反射層用材料並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。由得到高反射率之觀點較佳為Al、Ag等。
反射層之厚度並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其較佳為10nm至10,000nm。又最小厚度更佳為50nm或更大，特佳為100nm或更大。最大厚度更佳為2,000nm或更小，特佳為1,000nm或更小。
關於高反射率，厚度為10nm或更大之反射層為有利的。關於薄膜形成，厚度為10,000nm或更小之反射層為有利的。
反射層之形成方法並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括各種濺射法、蒸氣沉積法與離子電鍍法。
其中由得到高反射率之觀點較佳為DC濺射。
參考第1圖，其次敘述具有上述結構之發光裝置1的操作(關於臨界角度θc等參見第4圖)。
自發光部分4發射朝向發光層2之第一表面3A且其入射角θy1小於臨界角度θc1的光束10a與10d通過發光部分4與密封層8之間而進入密封層8。
同時入射角為臨界角度θc或角度θx1大於臨界角度θc之光束10e在發光部分4與密封層8間之界面上全反射朝向發光層2之第二表面3B。
自發光部分4發射進入密封層8且其在發光層2之第一表面3A處入射角θy2小於臨界角度θc2的光束10a通過發光層2之第一表面3A而向外發射。
同時入射角為臨界角度θc或θx2大於臨界角度θc之光束10d在發光層2之第一表面上全反射朝向發光層2之第二表面3B。
朝向發光層2之第二表面3B行進的光束10b、10c、10d、與10e中，類似光束10a之情形，實際上垂直干涉層5之光束10b在發光層2之第二表面3B上以相反方向反射(朝向發光裝置1之前面)，而且通過發光部分4與密封層8間之界面、然後第一表面3A而發射至外部。
同時以傾斜角度朝向干涉層5行進之光束10c、10d與10e通過干涉層5而朝向精細凹凸圖案7行進。
類似光束10a與10e之情形，朝向精細凹凸圖案7行進之光束10c、10d與10e在精細凹凸圖案7上反射朝向發光層2之第二表面3B，而且通過中間層6、發光部分4與密封層8而自發光層2之第一表面3A向外發射。
如上所述，由於自發光層2發射之光束10a至10e自發光層2之第一表面3A向外發射，本發明發光裝置1之出光效率改良。又光束10b在干涉層5上朝向發光裝置1之前面反射，因此前面之亮度改良。此外具有多發光部分4之發光裝置在發光部分間之顏色純度改良。
其他構件並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括基板與保護層。
基板並未特別地限制且可依目的而適當地選擇，及較佳為不將自有機化合物層發射之光擴散或減弱者。基板用材料之實例包括無機材料，如經釔安定鋯氧(YSZ)與玻璃；及有機材料，如聚酯(例如聚對酞酸伸乙酯、聚對酞酸伸丁酯與聚對萘甲酸伸乙酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚碸、聚芳基、聚醯亞胺、聚環烯烴、降莰烯樹脂、與聚(氯三氟乙烯)。
例如在基板係由玻璃製成時，為了減少離子自其溶離，此玻璃較佳為無鹼玻璃。又在將鈉鈣玻璃用於基板材料時，其較佳在基板上提供屏障塗層或矽石等。由於其耐熱性、尺寸安定性、溶劑抗性、電絕緣、及處理力優良，較佳為使用有機材料。
基板之形狀、結構、大小等並未特別地限制且可依例如所形成發光裝置之應用/目的而適當地選擇。通常其形狀較佳為片形。基板可具有單或多層結構，而且可為單一構件或二或更多構件之組合。
基板可為無色或有色透明。由於無色透明基板不將自有機發光層發射之光擴散或減弱，其較佳為無色透明。
基板可在其前或背面上具有水分滲透防止層(氣體屏障層)。
水分滲透防止層(氣體屏障層)較佳為由如氮化矽與氧化矽之無機化合物製成，而且可經例如高頻濺射形成。
在使用熱塑性基板時可如所需另外提供硬塗層、底塗層、及其他層。
本發明之發光裝置可完全地以保護層保護。
含於保護層中之材料可為任何材料，只要其具有防止促進裝置降解之水、氧等滲透的功能。
其指定實例包括金屬，如In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、與Ni；金屬氧化物，如MgO、SiO、SiO2、Al2O3、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O3、Y2O3、與TiO2；金屬氮化物，如SiNx與SiNxOy；金屬氟化物，如MgF2、LiF、AlF3、與CaF2；聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醯亞胺、聚脲、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚二氯氟乙烯、氯三氟乙烯與二氯氟乙烯之共聚物、經含四氟乙烯與至少一種共單體之單體混合物的共聚合製造之共聚物、共聚合主鏈中含環結構之含氟共聚物、各具有1%或更大之吸水率的吸水材料、及各具有0.1%或更小之吸水率的水分滲透防止物質。
形成保護層之方法並未特別地限制。其實例包括真空沉積法、濺射法、反應性濺射法、MBE(分子束磊晶)法、叢集離子束法、離子電鍍法、電漿聚合法(高頻激發離子電鍍法)、電漿CVD法、雷射CVD法、熱CVD法、氣體來源CVD法、塗覆法、印刷法、及轉印法。
本發明之顯示器並未特別地限制，只要其具有多個發光部分，及可依目的而適當地選擇。
第2圖例示地顯示本發明之發光裝置11(其具有多個發光部分14)、及含此發光裝置之顯示器50。此顯示器含發光裝置11，其依序包括含發光部分14之發光層12；干涉層15；及精細凹凸圖案。精細凹凸圖案係配置於發光層12之第二表面13B，此表面與第一表面13A對立，而且將自發光層12發射之光朝向第一表面13A反射。精細凹凸圖案17反射自發光層12發射之光且具有相對發光層為突起與凹陷部分之橫切面形狀。發光裝置11可作為顯示器50。
又在發光層11之干涉層15與其精細凹凸圖案17之間提供中間層16。
顯然參考號碼21與22各表示保護層與基板。
至於形成全彩型顯示器之方法，已知例如如”Monthly Display,”2000年9月，第33至37頁所述，一種在基板上排列發射對應三原色(藍色(B)、綠色(G)與紅色(R))之光的有機EL裝置之三色光發射法；一種將自白色發射用有機EL裝置發射之白光經彩色濾光片分離成三原色的白色法；及一種將自藍光發射用有機EL裝置發射之藍光經螢光染料層轉換成紅(R)與綠(G)色的轉色法。
此外藉由組合多個藉上述方法得到之發射不同顏色光的有機EL裝置，其可得到所需發射顏色之平面型光源。例如其例示組合藍與黃色發光裝置而得之白光光源、及組合藍、綠與紅色發光裝置而得之白光光源。
一種例示發光部分為有機EL裝置，其在以下詳述。然而發光裝置不限於有機EL裝置且可為例如無機EL裝置、LED與光二極體。
有機EL層包括基板、陰極、陽極、與包括有機發光層之有機化合物層，其中將陰極與陽極置於基板上，及將有機發光層包夾在陰極與陽極之間。關於發光裝置之功能，陽極與陰極至少之一較佳為透明。
至於有機化合物層之層合圖案，其較佳為自陽極側起依序層合電洞運輸層、有機發光層與電子運輸層。此外在電洞運輸層與陰極之間提供電洞注射層、及/或在有機發光層與電子運輸層之間提供可運輸電子中間層。又可在有機發光層與電洞運輸層之間提供可運輸電洞中間層。類似地，其可在陰極與電子運輸層之間提供電子注射層。
顯然各層可由多片次層組成。
有機發光層相當於發光層。又陽極、陰極與有機化合物層(即具有光學透明性之層)之透明層相當於發光層。
有機化合物層之各組成層可依照任何乾膜形成法(例如蒸氣沉積法與濺射法)；轉印法；印刷法；噴墨法；及噴射法而適當地形成。
通常陽極可為任何材料，只要其具有作為對有機化合物層供應電洞之電極的功能。其形狀、結構、大小等並未特別地限制，及可依發光裝置之應用/目的而適當地選自已知電極材料。如上所述，陽極通常如透明陽極而提供。
陽極用材料之較佳實例包括金屬、合金、金屬氧化物、導電性化合物、與其混合物。指定實例包括導電性金屬氧化物，如摻雜例如銻與氟之錫氧化物(ATO與FTO)；氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)、與氧化銦鋅(IZO)；金屬，如金、銀、鉻、與鎳；這些金屬與導電性金屬氧化物之混合物或層合物；無機導電性材料，如碘化銅與硫化銅；有機導電性材料，如聚苯胺、聚噻吩與聚吡咯；及這些材料與ITO之層合物。其中較佳為導電性金屬氧化物。特別是由生產力、高導電度、透明性等觀點，其較佳為ITO。
考量陽極用材料之適用性，陽極可藉適當地選自濕法，如印刷法與塗覆法；物理法，如真空沉積法、濺射法與離子電鍍法；及化學法，如CVD與電漿CVD法之方法，而在基板上形成。例如在使用ITO作為陽極用材料時，陽極可依照DC或高頻濺射法、真空沉積法、或離子電鍍法形成。
在有機EL層中，形成陽極之位置並未特別地限制，及可依發光裝置之應用/目的而適當地決定。較佳為陽極係形成於基板上。在此情形，陽極可完全地或部分地形成於基板之一個表面上。
用於形成陽極之圖案化可藉化學蝕刻法，如微影術；物理蝕刻法，如藉雷射蝕刻；使用遮罩之真空沉積或濺射法；剝離法；或印刷法實行。
陽極之厚度可依陽極用材料而適當地選擇，因此並未明確地決定。其通常為約10nm至約50μm，較佳為50nm至20μm。
陽極之電阻較佳為103歐姆/平方或更小，更佳為102歐姆/平方或更小。在陽極為透明時，其可為無色或有色。對於透明陽極側之出光照明度，其較佳為陽極具有60%或更高，更佳為70%或更高之透光度。
關於透明陽極，其詳述於Yutaka Sawada編著之”TOUMEI DOUDEN-MAKU NO SHINTENKAI(Novel Developments in Transparent Electrode Films)”，C.M.C.於1999年出版，其內容可應用於本發明。在使用耐熱性低之塑膠基板時，其較佳為在150℃或更低之低溫使用ITO或IZO形成透明電極。
通常陰極可為任何材料，只要其具有作為將電子注射至有機化合物層中之電極的功能。其形狀、結構、大小等並未特別地限制，及可依發光裝置之應用/目的而適當地選自已知電極材料。
陰極用材料之實例包括金屬、合金、金屬氧化物、導電性化合物、與其混合物。其指定實例包括鹼金屬(例如Li、Na、K、與Cs)、鹼土金屬(例如Mg與Ca)、金、銀、鉛、鋁、鈉-鉀合金、鋰-鋁合金、鎂-銀合金、與稀土金屬(例如銦與鐿)。其可個別地使用，但是由滿足安定性與電子注射性質之觀點，較佳為將其二或更多種組合使用。
其中作為形成陰極之材料，關於優良之電子注射性質較佳為鹼金屬或鹼土金屬，而且關於優良之儲存安定性較佳為含鋁作為主成分之材料。
名詞「含鋁作為主成分之材料」指由鋁單獨組成之材料；含鋁與0.01質量%至10質量%之鹼或鹼土金屬的合金；或其混合物(例如鋰-鋁合金與鎂-鋁合金)。
陰極用材料詳述於JP-A第02-15595與05-121172號專利。這些文獻中敘述之材料可用於本發明。
用於形成陰極之方法並未特別地限制，而且陰極可藉已知方法形成。考量陰極用材料之適用性，例如陰極可藉一種適當地選自濕法，如印刷法與塗覆法；物理法，如真空沉積法、濺射法與離子電鍍法；及化學法，如CVD與電漿CVD法之方法形成。例如在選擇金屬作為陰極用材料時，其一或多種可藉濺射法同時或循序應用。
用於形成陰極之圖案化可藉化學蝕刻法，如微影術；物理蝕刻法，如藉雷射蝕刻；使用遮罩之真空沉積或濺射法；剝離法；或印刷法實行。
在有機EL層中，形成陰極之位置並未特別地限制，而且陰極可完全地或部分地形成於有機化合物層上。
此外可將厚0.1nm至5nm且由例如鹼或鹼土金屬之氟化物與氧化物製成的介電層插入陰極與有機化合物層之間。介電層可視為一種電子注射層。介電層可藉例如真空沉積法、濺射法與離子電鍍法形成。
陰極之厚度可依陰極用材料而適當地選擇，因此並未明確地決定。其通常為約10nm至約5μm，較佳為50nm至1μm。
此外陰極可為透明或不透明。透明陰極可如下形成。特別是由陰極用材料形成1nm至10nm厚薄膜，及將透明導電性材料(ITO與IZO)層合在如此形成之薄膜上。
本發明之有機EL裝置包括至少一有機化合物層(包括有機發光層)。有機發光層以外其他有機化合物層之實例包括電洞運輸層、電子運輸層、電洞阻擋層、電子阻擋層、電洞注射層、與電子注射層。
在有機EL裝置中，組成有機化合物層之各層可藉任何乾膜形成法，如蒸氣沉積法與濺射法；濕膜形成法；轉印法；印刷法；及噴墨法而適當地形成。
有機發光層為具有自陽極、電洞注射層或電洞運輸層來接收電洞，及自陰極、電子注射層或電子運輸層接收電子之功能，及在施加電場時提供重組電洞與電子之場而發光之層。
本發明之發光層可僅由發光材料組成，或者可為由發光摻雜劑與主材料之混合物形成之層。發光摻雜劑可為螢光或磷光發光材料，而且可含二或更多種。主材料較佳為電荷運輸材料。主材料可含一或多種，例如為電洞運輸主材料與電子運輸主材料之混合物。此外不發光或運輸任何電荷之材料可含於有機發光層。
有機發光層可為單層或二或更多層。在其為二或更多層時，層可發射不同顏色之光。
以上之發光摻雜劑可為例如磷光發光材料(磷光發光摻雜劑)與螢光發光材料(螢光發光摻雜劑)。
為了改良其發射光之顏色純度及/或擴大波長區域，有機發光層可含二或更多種不同之發光摻雜劑。由驅動耐久性之觀點，其較佳為發光摻雜劑為關於上述主化合物滿足以下關係者：即1.2eV>游離電位能差(ΔIp)>0.2eV及/或1.2eV>電子親和力差(ΔEa)>0.2eV。
螢光發光材料並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括含過渡金屬原子或鑭系原子之錯合物。
過渡金屬原子並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其較佳為釕、銠、鈀、鎢、錸、鋨、銥、金、銀、銅、與鉑。更佳為錸、銥與鉑。特佳為銥與鉑。
鑭系原子並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括鑭、鈰、釹、錼、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、與鎦，較佳為錼、銪與釓。
錯合物中配位子之實例包括G. Wilkinson等人著作之”Comprehensive Coordination Chemistry”，Pergamon Press Company於1987年出版；H. Yersin著作之”Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds”，Springer-Verlag Company於1987年出版；及Akio Yamamoto著作之”YUHKI KINZOKU KAGAKU-KISO TO OUYOU-(Metalorganic Chemistry-Fundamental and Application-)”，Shokabo Publishing Co.,Ltd.於1982年出版所述者。
配位子之較佳實例包括鹵素配位子(較佳為氯配位子)、芳族碳環配位子(較佳為5至30個碳原子，更佳為6至30個碳原子，仍更佳為6至20個碳原子，特佳為6至12個碳原子，如環戊二烯基陰離子、苯陰離子與萘陰離子)、含氮雜環配位子(較佳為5至30個碳原子，更佳為6至30個碳原子，仍更佳為6至20個碳原子，特佳為6至12個碳原子，例如苯基吡啶、苯并喹啉、喹啉醇、二吡啶、與菲咯啉)、二酮配位子(例如乙醯基丙酮等)、羧酸配位子(較佳為2至30個碳原子，更佳為2至20個碳原子，仍更佳為2至16個碳原子，如乙酸配位子等)、醇鹽配位子(較佳為1至30個碳原子，更佳為1至20個碳原子，仍更佳為6至20個碳原子，如酚鹽配位子等)、矽烷氧基配位子(較佳為3至40個碳原子，更佳為3至30個碳原子，仍更佳為3至20個碳原子，如三甲基矽烷氧基配位子、二甲基第三丁基矽烷氧基配位子與三苯基矽烷氧基配位子)、一氧化碳配位子、異腈配位子、氰基配位子、磷配位子(較佳為3至40個碳原子，更佳為3至30個碳原子，仍更佳為3至20個碳原子，特佳為6至20個碳原子，如三苯膦配位子)、硫醇鹽配位子(較佳為1至30個碳原子，更佳為1至20個碳原子，仍更佳為6至20個碳原子，如苯基硫醇鹽配位子)、及氧化膦配位子(較佳為3至30個碳原子，更佳為8至30個碳原子，特佳為18至30個碳原子，如氧化三苯膦配位子)，更佳為含氮雜環配位子。
上述錯合物可為在化合物中含一個過渡金屬原子之錯合物、或含二或更多個過渡金屬原子之所謂多核錯合物。在後者情形，此錯合物可同時含不同之金屬原子。
其中發光摻雜劑之指定實例包括如US6303238B1、US6097147號專利、WO00/57676、WO00/70655、WO01/08230、WO01/39234A2、WO01/41512A1、WO02/02714A2、WO02/15645A1、WO02/44189A1、WO05/19373A2號專利、JP-A第2001-247859、2002-302671、2002-117978、2003-133074、2002-235076、2003-123982、與2002-170684號專利、EP1211257號專利、JP-A第2002-226495、2002-234894、2001-247859、2001-298470、2002-173674、2002-203678、2002-203679、2004-357791、2006-256999、2007-19462、2007-84635、與2007-96259號專利之專利文獻所述之磷光發光化合物。其中較佳為Ir錯合物、Pt錯合物、Cu錯合物、Re錯合物、W錯合物、Rh錯合物、Ru錯合物、Pd錯合物、Os錯合物、Eu錯合物、Tb錯合物、Gd錯合物、Dy錯合物、與Ce錯合物，更佳為Ir錯合物、Pt錯合物與Re錯合物。仍更佳為其中各含至少一種配位模式之金屬-碳鍵、金屬-氮鍵、金屬-氧鍵、與金屬-硫鍵之Ir錯合物、Pt錯合物與Re錯合物。此外由例如發光效率、驅動耐久性與顏色純度之觀點，特佳為各含三牙團或更高多牙團之Ir錯合物、Pt錯合物與Re錯合物。例如其可使用參(2-苯基吡啶)銥(Ir(ppy)3)。
螢光發光摻雜劑並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其實例包括苯并噁唑、苯并咪唑、苯并噻唑、苯乙烯苯、多苯基、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、萘醯亞胺、薰草素、哌喃、紫環酮、噁二唑、醛、吡啶、環戊二烯、貳苯乙烯基蒽、喹吖啶酮、吡咯基吡啶、噻二唑基吡啶、環戊二烯、苯乙烯胺、芳族二亞甲基炔化合物、縮合多環芳族化合物(例如蒽、菲咯啉、芘、二萘嵌苯、紅螢烯、與稠五苯)、各種金屬錯合物(例如8-喹啉醇之錯合物、焦亞甲基(pyromethene)錯合物與稀土錯合物)、聚合物化合物(例如聚噻吩、聚聯苯與聚伸苯伸乙烯)、有機矽烷、及其衍生物。
發光摻雜劑之指定實例包括以下化合物，其應視為限制本發明。
發光摻雜劑係以相對通常形成發光層之化合物的總量為0.1質量%至50質量%之量含於發光層。由驅動耐久性與外部發光效率之觀點，其較佳為含1質量%至50質量%，更佳為2質量%至40質量%之量。
雖然發光層之厚度並未特別地限制，通常其較佳為2nm至500nm。由外部發光效率之觀點更佳為3nm至200nm，特佳為5nm至100nm。
主材料可為電洞運輸性質優良之電洞運輸主材料(其可稱為「電洞運輸主」)或電子運輸性質優良之電子運輸主材料(其可稱為「電子運輸主」)。
含於有機發光層之電洞運輸主材料的實例包括吡咯、吲哚、咔唑、氮吲哚、氮咔唑、三唑、噁唑、噁二唑、吡唑、咪唑、噻吩、多芳基烷屬烴、吡唑啉、吡唑酮、伸苯二胺、芳基胺、經胺基取代查酮、苯乙烯蒽、茀酮、肼、二苯乙烯、矽氮烷、芳族三級胺化合物、苯乙烯胺化合物、芳族二亞甲基炔化合物、卟啉化合物、聚矽烷化合物、聚(N-乙烯基咔唑)、苯胺共聚物、導電性高分子量寡聚物(例如噻吩寡聚物與聚噻吩)、有機矽烷、碳膜、及其衍生物。例如其可使用1,3-貳(咔唑-9-基)苯(mCP)。
其中較佳為吲哚衍生物、咔唑衍生物、芳族三級胺化合物、與噻吩衍生物。又更佳為分子中各含咔唑基之化合物。此外特佳為各含經第三丁基取代咔唑基之化合物。
由耐久性改良及驅動電壓降低之觀點，用於有機發光層之電子運輸主較佳為具有2.5eV至3.5eV，更佳為2.6eV至3.4eV，特佳為2.8eV至3.3eV之電子親和力Ea。亦由耐久性改良及驅動電壓降低之觀點，其較佳為具有5.7eV至7.5eV，更佳為5.8eV至7.0eV，特佳為5.9eV至6.5eV之游離電位能Ip。
電子運輸主之實例包括吡啶、嘧啶、三、咪唑、吡唑、三唑、噁唑、噁二唑、茀酮、蒽醌二甲烷、蒽酮、二苯基苯醌、二氧化硫哌喃、碳化二醯亞胺、亞茀基甲烷、二苯乙烯基吡、經氟取代芳族化合物、雜環四羧酸酐(例如萘與苝)、酞青、其衍生物(可與其他環形成縮合環)、及如8-喹啉醇衍生物之各種金屬錯合物、金屬酞青、及具有苯并噁唑或苯并噻唑作為配位子之金屬錯合物。
較佳之電子運輸主為金屬錯合物、唑衍生物(例如苯并咪唑衍生物與咪唑基吡啶衍生物)、及衍生物(例如吡啶衍生物、嘧啶衍生物與三衍生物)。其中關於耐久性較佳為金屬錯合物。金屬錯合物(A)較佳為含具有至少一個氮原子、氧原子或硫原子且與金屬配位之配位子者。
含於金屬錯合物中之金屬離子並未特別地限制且可依目的而適當地選擇。其較佳為鋇離子、鎂離子、鋁離子、鎵離子、鋅離子、銦離子、錫離子、鉑離子、或鈀離子；更佳為鋇離子、鋁離子、鎵離子、鋅離子、鉑離子、或鈀離子；更佳為鋁離子、鋅離子與鉑離子。
雖然金屬錯合物中含各種已知配位子，其實例包括例如H. Yersin著作之”Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds”，Springer-Verlag Company於1987年出版；及Akio Yamamoto著作之”YUHKI KINZOKU KAGAKU-KISO TO OUYOU-(Metalorganic Chemistry-Fundamental and Application-)”，Shokabo Publishing Co.,Ltd.於1982年出版所述者。
配位子較佳為含氮雜環配位子(較佳為具有1至30個碳原子，更佳為2至20個碳原子，特佳為3至15個碳原子)。其可為單牙配位子或二或更高牙配位子。較佳為二至六牙配位子、及二至六牙配位子與單牙配位子之混合配位子。
配位子之實例包括配位子(例如吡啶配位子、二吡啶配位子與三吡啶配位子)；羥基苯基唑配位子(例如羥基苯基苯并咪唑配位子、羥基苯基苯并噁唑配位子、羥基苯基咪唑配位子、與羥基苯基咪唑基吡啶配位子)；烷氧基配位子(較佳為具有1至30個碳原子，更佳為1至20個碳原子，特佳為1至10個碳原子，如甲氧基、乙氧基、丁氧基、與2-乙基己氧基)；及芳氧基配位子(較佳為具有6至30個碳原子，更佳為6至20個碳原子，特佳為6至12個碳原子，如苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、2,4,6-三甲基苯氧基、與4-聯苯氧基)。
進一步實例包括雜芳氧基配位子(具有較佳為1至30個碳原子，更佳為1至20個碳原子，特佳為1至12個碳原子者，其實例包括吡啶氧基、吡唑氧基、嘧啶氧基、與喹啉氧基)；烷硫基配位子(具有較佳為1至30個碳原子，更佳為1至20個碳原子，特佳為1至12個碳原子者，其實例包括甲硫基與乙硫基)；芳硫基配位子(具有較佳為6至30個碳原子，更佳為6至20個碳原子，特佳為6至12個碳原子者，其實例包括苯硫基)；雜芳硫基配位子(具有較佳為1至30個碳原子，更佳為1至20個碳原子，特佳為1至12個碳原子者，其實例包括吡啶硫基、2-苯并咪唑硫基、2-苯并噁唑硫基、與2-苯并噻唑硫基)；矽烷氧基配位子(具有較佳為1至30個碳原子，更佳為3至25個碳原子，特佳為6至20個碳原子者，其實例包括三苯基矽烷氧基、三乙氧基矽烷氧基、與三異丙基矽烷氧基)；芳族烴陰離子配位子(具有較佳為6至30個碳原子，更佳為6至25個碳原子，特佳為6至20個碳原子者，其實例包括苯基陰離子、萘基陰離子與蒽基陰離子)；芳族雜環陰離子配位子(具有較佳為1至30個碳原子，更佳為2至25個碳原子，特佳為2至20個碳原子者，其實例包括吡咯陰離子、吡唑陰離子、三唑陰離子、噁唑陰離子、苯并噁唑陰離子、噻唑陰離子、苯并噻唑陰離子、噻吩陰離子、與苯并噻吩陰離子)；及吲哚啉陰離子配位子。其中較佳為含氮雜環配位子、芳氧基配位子、雜芳氧基配位子、矽烷氧基配位子等，而且更佳為含氮雜環配位子、芳氧基配位子、矽烷氧基配位子、芳族烴陰離子配位子、芳族雜環陰離子配位子等。
金屬錯合物電子運輸主之實例包括例如JP-A第2002-235076、2004-214179、2004-221062、2004-221065、2004-221068、與2004-327313號專利所述之化合物。
關於發光層，由顏色純度、發光效率與驅動耐久性之觀點，其較佳為主材料之最低三重線激發能階(T1)高於磷光發光材料之T1。
雖然主化合物之加入量並未特別地限制，關於發光效率與驅動電壓，其按形成發光層之化合物的總量計較佳為15質量%至95質量%。
電洞注射層與電洞運輸層為具有接收來自陽極或來自陽極側之電洞，而且將電洞運輸至陰極側的功能之層。倂入電洞注射層或電洞運輸層中之材料可為低分子量化合物或高分子量化合物。
特別地，這些層較佳為含例如吡咯衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、多芳基烷屬烴衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑酮衍生物、伸苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、經胺基取代查酮衍生物、苯乙烯蒽衍生物、茀酮衍生物、肼衍生物、二苯乙烯衍生物、矽氮烷衍生物、芳族三級胺化合物、苯乙烯胺化合物、芳族二亞甲基炔化合物、酞青化合物、卟啉化合物、噻吩衍生物、有機矽烷衍生物、與碳。
亦可將電子接受摻雜劑倂入有機EL裝置之電洞注射層或電洞運輸層中。電子接受摻雜劑可為例如無機或有機化合物，只要其具有電子接受性質及氧化有機化合物之功能。
無機化合物之指定實例包括金屬鹵化物(例如氯化鐵、氯化鋁、氯化鎵、氯化銦、與五氯化銻)及金屬氧化物(例如五氧化釩與三氧化鉬)。
至於有機化合物，其可較佳地使用具有如硝基、鹵素、氰基、與三氟甲基作為取代基者；苯醌化合物；酸酐化合物；及富勒烯。
此外可較佳地使用例如JP-A第06-212153、11-111463、11-251067、2000-196140、2000-286054、2000-315580、2001-102175、2001-160493、2002-252085、2002-56985、2003-157981、2003-217862、2003-229278、2004-342614、2005-72012、2005-166637、與2005-209643號專利所述之化合物。
其中較佳為六氰基丁二烯、六氰基苯、四氰基乙烯、四氰基苯醌二甲烷、四氟四氰基苯醌二甲烷(F4-TCNQ)、對四氟對苯醌基、對四氯對苯醌基、對四溴對苯醌基、對苯并苯醌、2,6-二氯苯并苯醌、2,5-二氯苯并苯醌、1,2,4,5-四氰基苯、1,4-二氰基四氟苯、2,3-二氯-5,6-二氰基苯并苯醌、對二硝基苯、間二硝基苯、鄰二硝基苯、1,4-萘并苯醌、2,3-二氯萘并苯醌、1,3-二硝基萘、1,5-二硝基萘、9,10-蒽醌、1,3,6,8-四硝基咔唑、2,4,7-三硝基-9-茀酮、2,3,5,6-四氰基吡啶、與富勒烯C60。更佳為六氰基丁二烯、六氰基苯、四氰基乙烯、四氰基苯醌二甲烷、四氟四氰基苯醌二甲烷、對四氟對苯醌基、對四氯對苯醌基、對四溴對苯醌基、2,6-二氯苯并苯醌、2,5-二氯苯并苯醌、2,3-二氯萘并苯醌、1,2,4,5-四氰基苯、2,3-二氯-5,6-二氰基苯并苯醌、4,4’,4”-參(2-萘基苯基胺基)三苯基胺(2-TNATA)、N,N’-二萘基-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯基]-4,4’-二胺(α-NDP)、與2,3,5,6-四氰基吡啶。特佳為四氟四氰基苯醌二甲烷。
這些電子接受摻雜劑可單獨或組合使用。雖然電子接受摻雜劑之使用量依材料之型式而定，摻雜劑係以相對電洞運輸層之材料較佳為0.01質量%至50質量%，更佳為0.05質量%至20質量%，特佳為0.1質量%至10質量%之量使用。
關於降低驅動電壓，電洞注射層與電洞運輸層之厚度各較佳為500nm或更小。
電洞運輸層之厚度較佳為1nm至500nm，更佳為5nm至200nm，仍更佳為10nm至100nm。電洞注射層之厚度較佳為0.1nm至200nm，更佳為0.5nm至100nm，仍更佳為1nm至100nm。
電洞注射層與電洞運輸層各可具有由一或多種上述材料製成之單層結構、或由組成物相同或不同之多層製成之多層結構。
電子注射層與電子運輸層為具有接收來自陰極或來自陰極側之電子，而且將電子運輸至陽極側的功能之層。用於這些層之電子注射材料或電子運輸材料可為低分子量或高分子量材料。
其指定實例包括吡啶衍生物、喹啉衍生物、嘧啶衍生物、吡衍生物、酞衍生物、菲咯啉衍生物、三衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、茀酮衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基蒽醌衍生物、二氧化硫哌喃衍生物、碳化二醯亞胺衍生物、亞茀基甲烷衍生物、二苯乙烯基吡衍生物、芳基四羧酸酐(如苝與萘)、酞青衍生物、金屬錯合物(例如8-喹啉醇衍生物之金屬錯合物、金屬酞青、與含苯并噁唑或苯并噻唑作為配位子之金屬錯合物)、及有機矽烷衍生物(例如矽醇)。
本發明有機EL裝置中之電子注射層或電子運輸層可含電子給予摻雜劑。引入電子注射層或電子運輸層中之電子給予摻雜劑可為任何材料，只要其具有電子給予性質及還原有機化合物之性質。其較佳實例包括鹼金屬(例如Li)、鹼土金屬(例如Mg)、過渡金屬(包括稀土金屬)、及還原有機化合物。金屬中特佳為使用具有4.2eV或更小之作業函數的金屬。其實例包括Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Cs、La、Sm、Gd、與Yb。又還原有機化合物之實例包括含氮化合物、含硫化合物與含磷化合物。
此外可使用例如JP-A第06-212153、2000-196140、2003-68468、2003-229278、與2004-342614號專利所述之材料。
這些電子給予摻雜劑可單獨或組合使用。電子給予摻雜劑之使用量依材料之型式而定，但是其相對電子運輸層材料之量較佳為0.1質量%至99質量%，更佳為1.0質量%至80質量%，特佳為2.0質量%至70質量%。
關於降低驅動電壓，電子注射層與電子運輸層之厚度各較佳為500nm或更小。
電子運輸層之厚度較佳為1nm至500nm，更佳為5nm至200nm，特佳為10nm至100nm。電子注射層之厚度較佳為0.1nm至200nm，更佳為0.2nm至100nm，特佳為0.5nm至50nm。
電子注射層與電子運輸層各可具有由一或多種上述材料製成之單層結構、或由組成物相同或不同之多層製成之多層結構。
電洞阻擋層為具有防止已自陽極側運輸至發光層之電洞通過陰極側的功能之層，而且可如在陰極側相鄰發光層之有機化合物層而提供。
形成電洞阻擋層之化合物的實例包括鋁錯合物(例如貳(2-甲基-8-喹啉基)-4-(苯基酚)鋁(BAlq))、三唑衍生物及菲咯啉衍生物(例如BCP)。
電洞阻擋層之厚度較佳為1nm至500nm，更佳為5nm至200nm，特佳為10nm至100nm。
電洞阻擋層可具有由一或多種上述材料製成之單層結構、或由組成物相同或不同之多層製成之多層結構。
電子阻擋層為具有防止已自陰極側運輸至發光層之電子通過陽極側的功能之層，而且在本發明中可如在陽極側相鄰發光層之有機化合物層而提供。
形成電子阻擋層之化合物的實例包括列為電洞運輸材料者。
電子阻擋層之厚度較佳為1nm至500nm，更佳為5nm至200nm，特佳為10nm至100nm。
電子阻擋層可具有由一或多種上述材料製成之單層結構、或由組成物相同或不同之多層製成之多層結構。
在陽極與陰極之間施加DC電壓(如果必要則可含AC分量)(通常為2伏至15伏)或者DC時，有機EL層可發光。
有機EL層之驅動方法可應用例如JP-A第02-148687、06-301355、05-29080、07-134558、08-234685、與08-241047號專利、日本專利第2784615號、及美國專利第5,828,429與6,023,308號所述者。
在有機EL裝置中，出光效率可藉各種已知方法進一步改良。其可例如藉由處理基板之表面形狀(例如形成精細凹凸圖案)、藉由控制基板、ITO層及/或有機層之折射率、或藉由控制基板、ITO層及/或有機層之厚度，而增加出光效率以進一步改良外部量子效率。
有機EL層可用於其中自陽極側出光之所謂頂部發射組態。
為了進一步增強發光效率之目的，有機EL層可具有其中在多發光層之間提供電荷產生層的組態。
電荷產生層具有在施加電場期間產生電荷(電洞與電子)之功能、及將產生之電荷注射至電荷產生層之相鄰層中的功能。
電荷產生層係由任何材料製成，只要其具有上述功能。其亦.可由單一化合物或多種化合物製成。
具體而言，此材料/化合物可為導電性材料、半導電性材料(如經摻雜有機層)、或絕緣材料。其指定實例包括例如JP-A第11-329748、2003-272860與2004-39617號專利揭示者。
其更指定實例包括透明導電性材料，如ITO與氧化銦鋅(IZO)；富勒烯，如C60；導電性有機化合物，如噻吩寡聚物；導電性有機化合物，如金屬酞青、無金屬酞青、金屬卟啉、與無金屬卟啉；金屬材料，如Ca、Ag、Al、Mg-Ag合金、Al-Li合金、與Mg-Li合金；電洞導電性材料；電子導電性材料；及其混合物。
電洞導電性材料之實例包括摻雜具有電子吸引性質之氧化劑(例如F4-TCNQ、TCNQ與FeCl3)的電洞運輸有機材料(例如2-TNATA與NPD)、P-型導電性聚合物、及P-型半導體。導電性材料之實例包括摻雜作業函數小於4.0eV之金屬或金屬化合物的電子運輸有機材料、N-型導電性聚合物、及N-型半導體。N-型半導體之實例包括N-型Si、N-型CdS與N-型ZnS。P-型半導體之實例包括P-型Si、P-型CdTe與P-型CuO。
此外電荷產生層可使用如V2O5之絕緣材料。
電荷產生層可具有單層結構，或者為多層之層合物。層合物之實例包括電洞或電子導電性材料與導電性材料(例如透明導電性材料與金屬材料)之層合物；及電洞與電子導電性材料之層合物。
通常較佳為可選擇電荷產生層之薄膜厚度或材料，使得關於可見光之穿透率為50%或更大。薄膜厚度並未特別地限制且可依目的而適當地決定。其較佳為0.5nm至200nm，更佳為1nm至100nm，仍更佳為3nm至50nm，特佳為5nm至30nm。
電荷產生層之形成方法並未特別地限制，而且亦可使用上述形成有機化合物層之方法。
電荷產生層係形成於二或更多發光層之間。亦可將具有電荷注射功能之材料倂入電荷產生層之陽極與陰極側相鄰層中。為了增加陽極側相鄰層中之電子注射性質，其可將電子注射化合物(如BaO、SrO、Li2O、LiCl、LiF、MgF2、MgO、與CaF2)層合電荷產生層面對陽極之表面。
除了上述材料，電荷產生層用材料可基於例如JP-A第2003-45676號專利及美國專利第6337492、6107734與6872472號之說明而選擇。
有機EL層可具有共振結構。例如在透明基板上堆疊由折射率不同之多片層合膜組成之多層膜鏡、透明或半透明電極、發光層、與金屬電極。發光層產生之光在多層膜鏡與金屬電極(作為反射板)之間重複地反射；即共振。
另一個較佳具體實施例將透明或半透明電極及金屬電極堆疊在透明基板上。在此結構中，發光層產生之光在透明或半透明電極與金屬電極(作為反射板)之間重複地反射；即共振。
為了形成共振結構，其將基於二反射板之有效折射率、及反射板間各層之折射率與厚度而決定之光學路徑長度調整成最適值而得到所需之共振波長。第一具體實施例之情形應用之計算式敘述於JP-A第09-180883號專利。第二具體實施例之情形的計算式敘述於JP-A第2004-127795號專利。
本發明接著藉實例說明，其不應視為限制本發明。
如下製造實例1之發光裝置。
經由以下步驟形成精細凹凸圖案，然後在其一個表面上提供反射層。
使用下示化合物A(即上與下化合物之離子鍵結化合物)在玻璃板上形成薄膜(化合物A關於波長550nm(主發光波長)之光具有高折射率：n5=1.73)。
將由化合物A製成之材料(35毫克)溶於四氟丙醇(1毫升)中。將所得溶液滴在以300rpm轉動之玻璃基板上。然後將轉速增至1,000rpm而形成200nm厚薄膜。
使用精細處理裝置(NEO1000，Pulstec Industrial Co.,Ltd.之產品)處理薄膜而形成節距為0.6λ之精細凹凸圖案。
經由DC濺射在精細凹凸圖案上形成100nm厚Ag薄膜作為反射層。
將由化合物A製成之材料(70毫克)溶於四氟丙醇(1毫升)中。將所得溶液滴在以300rpm轉動之形成精細凹凸圖案的玻璃基板上。然後將轉速增至1,000rpm而形成400nm厚薄膜。
在此形成中間層使得關於主發光波長之光，中間層折射率n5與發光部分折射率n3相同。
經由RF濺射在中間層上形成兩片各為55nm厚TiO層之干涉層。
顯然干涉層係形成使得一層之光學厚度在(2n3+1)λ/4±λ/8之範圍內，在此λ及n3各表示主發光波長及發光部分之折射率(以下將此範圍稱為”預定光學厚度”)。
有機EL裝置係使用電阻加熱真空沉積裝置形成。
在中間層上形成70nm厚ITO(氧化銦錫)層作為陽極。
藉由共蒸發4,4’,4”-參(2-萘基苯基胺基)三苯基胺(簡稱為”2-TNATA”，參考以下結構式)與四氟四氰基苯醌二甲烷(簡稱為”F4-TCNQ”，參考以下結構式)，使得F4-TCNQ之量相對2-TNATA為1.0質量%，而在ITO層上形成160nm厚電洞注射層。
使用N,N’-二萘基-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯基]-4,4’-二胺(簡稱為”α-NDP”，參考以下結構式)在電洞注射層上形成10nm厚電洞運輸層。
藉由共蒸發1,3-貳(咔唑-9-基)苯(簡稱為”mCP”，參考以下結構式)與綠色發光材料參(2-苯基吡啶)銥(簡稱為”Ir(ppy)3”，參考以下結構式)，使得綠色發光材料之量相對mCP為5質量%，而在電洞運輸層上形成30nm厚有機發光層。
繼而使用貳(2-甲基-8-喹啉基)-4-(苯基酚)鋁(簡稱為”BAlq”，參考以下結構式)在有機發光層上形成40nm厚電子運輸層。
此外使用遮罩實行圖案化而形成1nm厚LiF層、2nm厚Al層、與100nm厚ITO層。
使用SiNx與SiOx之混合物在有機EL層上形成密封層。其發現密封層具有約1.8之折射率。
重複實例1之步驟，除了形成三層干涉層，因而製造實例2之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成五層干涉層，因而製造實例3之發光裝置。
重複置例1之步驟，除了形成11層干涉層，因而製造實例4之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成一層干涉層，因而製造實例5之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成105層干涉層，因而製造實例6之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成中間層使得折射率n5係與0.9n3相同而非n3，因而製造實例7之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成中間層使得折射率n5係與0.95n3相同而非n3，因而製造實例8之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成中間層使得折射率n5係與0.85n3相同而非n3，因而製造實例9之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成精細凹凸圖案使得節距為0.15λ而非0.6λ，因而製造實例10之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了形成精細凹凸圖案使得節距為0.005λ而非0.6λ，因而製造實例11之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了將具有以上預定光學厚度之干涉層的數量由1改成2，因而製造實例12之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了將具有以上預定光學厚度之干涉層的數量由1改成3，因而製造實例13之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了不形成干涉層且在中間層上形成有機EL層，因而製造比較例1之發光裝置。
重複實例1之步驟，除了不形成精密凹凸圖案且在玻璃基板上形成中間層，因而製造比較例2之發光裝置。
干涉層、有機EL層(發光部分)、中間層、或密封層之折射率係以橢圓計法測量。
精細凹凸圖案之節距係以AFM(產品名：OLS3500，OLYMPUS CORPORATION之產品)測量。
自所製造.發光裝置發射之光係以多通道光譜儀(Ocean Photonics,Inc.之產品)測量。
顯然自EL層(發光部分)發射之光的主發光波長係以多通道光譜儀(Ocean Photonics,Inc.之產品)測量。
如下評估各所製造發光裝置之出光效率。
出光效率係基於評比Q2/Q1而評估，其中Q1表示無精細凹凸圖案之發光裝置的光量(即將此值視為1)，及Q2表示實例1至13及比較例1與2之各所製造發光裝置的光量。結果示於表1。
本發明之發光裝置可適當地用於例如顯示裝置、顯示器(發光型平板顯示器(有機EL、無機EL、電漿))、背光、電子攝影術、照明光源、攝影光源、曝光光源、閱讀光源、標誌、內裝配件、光學通訊、LED、及日光燈管。
1．．．發光裝置
2．．．發光層
3A．．．發光層之第一表面
3B．．．發光層之第二表面
4．．．發光部分
5．．．干涉層
6．．．中間層
7．．．精細凹凸圖案
8．．．密封層
10a．．．光束
10b．．．光束
10c．．．光束
10d．．．光束
10e．．．光束
11．．．發光裝置
12．．．發光層
13A．．．發光層之第一表面
13B．．．發光層之第二表面
14．．．發光部分
15．．．干涉層
16．．．中間層
17．．．精細凹凸圖案
21．．．保護層
22．．．基板
50．．．顯示器
101．．．反射層
102．．．EL發光層
103．．．密封層
104．．．外部
105．．．有機EL裝置
110．．．第一與第二層間之界面
111．．．第一層
112．．．第二層
第1圖為作為本發明發光裝置之一種有機EL裝置的橫切面圖。
第2圖為依照本發明之另一個具體實施例的發光裝置、及一種含此發光裝置的顯示器之解釋性橫切面圖。
第3圖為習知發光裝置之解釋性橫切面圖。
第4圖為說明第一與第二層間界面上之臨界角度θc的略示圖。
1．．．發光裝置
2．．．發光層
3A．．．發光層之第一表面
3B．．．發光層之第二表面
4．．．發光部分
5．．．干涉層
6．．．中間層
7．．．精細凹凸圖案
8．．．密封層
10a．．．光束
10b．．．光束
10c．．．光束
10d．．．光束
10e．．．光束
Claims (15)
- 一種發光裝置，其依序包含：含發光部分之發光層，干涉層，中間層，及精細凹凸圖案，其中該干涉層係配置於該發光層之第二表面上，此表面與該發光層之第一表面對立，而且將自該發光層發射之光朝向該第一表面反射，其中該精細凹凸圖案具有橫切面形狀，其具有相對該發光層為突起與凹陷部分，而且反射自該發光層發射之光，及其中該中間層至少有部分填充該細凹凸圖案的空間，且該中間層具有0.9n至2.0n之折射率，在此n表示該發光部分關於具有主發光波長且自該發光層發射之光的折射率。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中干涉層之數量為二以上。
- 如申請專利範圍第2項之發光裝置，其中干涉層之數量為2至100。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中精細凹凸圖案具有0.01λ至100λ之節距，在此λ表示自發光層發射之光的主發光波長。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中發光層含二或更多個發光部分。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中精細凹凸圖案係由熱模式光阻製成。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中精細凹凸圖案包含反射層。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中干涉層用材料為TiO2、SiO2、SiN、Si3N4、Al2O3、及其混合物中的任一種。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中干涉層之至少之一具有在(2n3+1)λ/4±λ/8之範圍內的光學厚度，在此λ及n3各自表示自發光層發射之光的主發光波長、及發光層關於具有主發光波長之光的折射率。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中干涉層具有1nm至10,000nm之厚度。
- 如申請專利範圍第7項之發光裝置，其中反射層係位於精細凹凸圖案之至少一個表面上。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中發光層進一步包含用於密封發光部分之密封層，及其中密封層之材料為丙烯酸樹脂、環氧樹脂、含氟樹脂、聚矽氧樹脂、橡膠樹脂、酯樹脂、及其組合中的任一種。
- 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中發光部分為有 機EL裝置。
- 一種製造如申請專利範圍第1至13項中任一項之發光裝置之方法，此方法包含：形成含發光部分之發光層，在發光層之第二表面上形成干涉層，此表面與發光層之第一表面對立，此干涉層將自發光層發射之光朝向第一表面反射，及在干涉層上形成橫切面形狀為具有相對發光層之突起與凹陷部分的精細凹凸圖案，此精細凹凸圖案反射自發光層發射之光，其中精細凹凸圖案係經熱模式微影術形成。
- 一種顯示器，其包含：如申請專利範圍第1至13項中任一項之發光裝置。
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