專利名稱：有機電致發(fā)光元件和有機電致發(fā)光顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機電致發(fā)光元件和有機電致發(fā)光顯示裝置。
背景技術(shù)：
有機電致發(fā)光元件(有機EL元件)，從應(yīng)用于顯示和照明的觀點出發(fā)，活躍地進行著開發(fā)。有機EL元件的驅(qū)動原理如下。即，分別從陽極和陰極注入空穴和電子，這些在有機薄膜中被輸送，在發(fā)光層中再結(jié)合、產(chǎn)生激發(fā)狀態(tài)，可以從該激發(fā)狀態(tài)得到發(fā)光。為了提高發(fā)光效率，高效率地注入空穴和電子、使之在有機薄膜中輸送是必要的。但是，有機EL元件內(nèi)載流子的遷移，由于電極和有機薄膜間的能壘、以及有機薄膜內(nèi)的載流子遷移率低而受到限制，所以，在發(fā)光效率的提高上也有界限。
另一方面，作為使發(fā)光效率提高的其它方法，可以列舉疊層多個發(fā)光層的方法。例如，由直接接觸地疊層具有補色關(guān)系的橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層，有時可以得到比1層時高的發(fā)光效率。例如，藍色發(fā)光層的發(fā)光效率是10cd/A，橙色發(fā)光層的發(fā)光效率是8cd/A時，疊層這些成為白色發(fā)光元件時，可以得到15cd/A的發(fā)光效率。
但是，在疊層多個發(fā)光層時，因為存在多個發(fā)光區(qū)域，所以，存在空腔調(diào)整變得困難的問題。即，在來自發(fā)光層的光中，有被射出到陽極側(cè)的光和被射出到陰極側(cè)的光，因為陰極一般由反射性電極形成，所以，被射出到陰極側(cè)的光在陰極反射、被射出到陽極側(cè)。這樣，在有機EL元件中，因為存在由雙重路徑產(chǎn)生的光學干涉，所以，調(diào)整元件內(nèi)的光學距離、提高從元件射出的光量在設(shè)計上變得重要。
在特開2003-272860號公報和特開2004-342614號公報中，在疊層多個發(fā)光單元的有機EL元件中，由分別調(diào)整各發(fā)光單元的光學膜厚、進行上述的空腔調(diào)整。但是，各發(fā)光單元，當調(diào)整構(gòu)成發(fā)光單元的層厚時，各發(fā)光單元中的載流子平衡就變化，元件特性本身就有大的變化，由此存在不能得到所希望的特性的問題。
另外，在有機EL元件中，在電極與發(fā)光層之間，一般設(shè)置有用于使空穴或電子移送的電荷輸送層和電荷注入層等。
在特開2003-151776號公報中，提出在從陽極側(cè)到陰極側(cè)疊層空穴注入層、空穴輸送層、電子俘獲層、發(fā)光層和電子輸送層的結(jié)構(gòu)中，電子俘獲層母材的傳導(dǎo)帶最低能級低于空穴輸送層母材的傳導(dǎo)帶最低能級和發(fā)光層母材的傳導(dǎo)帶最低能級。由此，防止陽極側(cè)的空穴輸送層的母材劣化。
在特開2004-207000號公報中，提出在相鄰2層的空穴輸送層的界面上，存在由混合相鄰的空穴輸送層的構(gòu)成材料而形成的混合層的方案，由此，使相鄰2層的電荷輸送層之間的密合性提高，說明可以提高發(fā)光效率和亮度壽命。
在特開2003-229269號公報中，提出通過在陰極和發(fā)光層之間，交替地疊層至少2次以上的陰極緩沖層和電子輸送層，控制電子輸送效率的方案。
以往，作為空穴輸送層，可以使用NPB(N，N’-二(并四苯-1-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺)等的叔芳胺類材料，但為了調(diào)整空腔，當加厚由該NPB等構(gòu)成的空穴輸送層的膜厚時，因為NPB等空穴輸送性材料的載流子遷移率低，所以，存在驅(qū)動電壓變高的問題。因此，目前要求即使加厚NPB等的膜厚，也能夠降低驅(qū)動電壓的有機EL元件的元件結(jié)構(gòu)。
另外，在有機EL顯示器中，存在視角依存性，有圖像色調(diào)在正面和斜面上稍有變化的問題。有機EL顯示器中的視角依存性，不像液晶顯示器那樣從斜面看時，圖像反轉(zhuǎn)程度大。其理由是因為構(gòu)成有機EL元件的有機層和無機層(ITO膜)等的折射率的差大，和有機EL元件中的陰極發(fā)揮反射鏡的作用，在元件內(nèi)產(chǎn)生光學干涉的緣故。該微小的視角依存性，因為是損害有機EL顯示器的顯示品質(zhì)的，所以，優(yōu)選使之減少。但是，使視角依存性可以充分降低的提案還沒有出現(xiàn)。
另一方面，有機EL顯示器作為便攜機器用顯示器被期待，要求低消耗電力和長壽命。本申請人由隔著中間單元疊層多個發(fā)光層，發(fā)現(xiàn)可以實現(xiàn)消耗電力的降低和壽命的提高(特開2006-49396號公報)。但是，在該專利文獻中對視角依存性沒有任何公開。
在特開2003-272860號公報中，公開了疊層多個發(fā)光層的方案，記載有在2個光源中，通過將離反射電極近的一方的光源與反射電極的距離設(shè)定為1/4λ，將離反射電極遠的一方的光源與反射電極的距離設(shè)定為3/4λ，提高亮度和發(fā)光效率。由這樣設(shè)定，向正面方向的光的強度確實成為最大，但在斜面方向(例如60°)上，相反地強度下降，視角依存性變大，顯示品質(zhì)顯著下降。
在SYNTHESIS，April，1994，378～380頁“Improved Synthesis of1，4，5，8，9，12-Hexaazatriphenylenehexacarboxylic Acid”中，公開有在本發(fā)明中使用的六氮雜三亞苯衍生物的合成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于，提供在疊層有多個發(fā)光單元的有機EL元件中，不改變各發(fā)光單元內(nèi)的膜厚，可以容易地調(diào)整空腔的有機EL元件，以及使用該元件的有機EL顯示裝置。
本發(fā)明的第二目的在于，提供可以調(diào)整空腔，而且具有高發(fā)光效率，使驅(qū)動電壓下降，可以提高可靠性的有機EL元件，和有機EL顯示裝置。
本發(fā)明的第三目的在于，提供可以使視角依存性下降的有機EL元件。
<本發(fā)明的第一方面>
本發(fā)明的有機EL元件，其特征在于，具有陰極、陽極、和在陰極和陽極之間隔著中間單元配置的多個發(fā)光單元，在離陽極最近的發(fā)光單元與陽極之間，還具有調(diào)整從各發(fā)光單元的發(fā)光位置到陽極的光學距離的空腔調(diào)整層；和鄰接于空腔調(diào)整層、設(shè)置在發(fā)光單元側(cè)的電子拉出(electron extraction)層。
在本發(fā)明中，在離陽極最近的發(fā)光單元與陰極之間設(shè)置有空腔調(diào)整層，由調(diào)整空腔調(diào)整層的膜厚，可以調(diào)整從各發(fā)光單元的發(fā)光位置到陽極的光學距離。因此，不使各發(fā)光單元內(nèi)的膜厚變化、就可以調(diào)整空腔。因此，不給予元件特性大的變化、就可以調(diào)整空腔。根據(jù)本發(fā)明，可以調(diào)整從各發(fā)光單元的發(fā)光位置被射出到透明電極的陽極側(cè)時的光路，和被射出到陰極側(cè)、被反射性電極的陰極反射、射向陽極側(cè)的光路產(chǎn)生的光學干涉，可以提高來自元件的光抽出量。
在本發(fā)明中，在空腔調(diào)整層的發(fā)光單元側(cè)，鄰接于空腔調(diào)整層、設(shè)置電子拉出層。該電子拉出層從鄰接于發(fā)光單元側(cè)的層拉出電子、將由此產(chǎn)生的空穴供給發(fā)光單元側(cè)，并且，將拉出的電子供給陽極側(cè)。鄰接于該電子拉出層的層，可以是發(fā)光單元內(nèi)的層，也可以是發(fā)光單元中不包含的層。即，電子拉出層可以鄰接于發(fā)光單元、也可以鄰接于發(fā)光單元以外的層。
由在空腔調(diào)整層的發(fā)光單元側(cè)設(shè)置有電子拉出層，可以延長有機EL元件的壽命特性。
在本發(fā)明中，通過調(diào)整空腔調(diào)整層的膜厚，調(diào)整從各發(fā)光單元的發(fā)光位置到陽極的光學距離。因此，構(gòu)成空腔調(diào)整層的材料，優(yōu)選是由膜厚變化對發(fā)光特性的影響少的材料。一般，當加厚構(gòu)成有機EL元件的有機層的膜厚時，驅(qū)動電壓增大，發(fā)光效率下降。從降低這樣影響的觀點出發(fā)，構(gòu)成本發(fā)明的空腔調(diào)整層的材料，優(yōu)選載流子遷移率為1×10-6cm2/Vs以上的材料，可以更優(yōu)選使用具有1×10-4cm2/Vs以上載流子遷移率的材料。本發(fā)明中的空腔調(diào)整層，優(yōu)選由空穴輸送性材料形成，因此，其空穴遷移率優(yōu)選為1×10-6cm2/Vs以上、更優(yōu)選為1×10-4cm2/Vs以上。載流子遷移率可以由Time of Flight法測定。
另外，本發(fā)明的空腔調(diào)整層，在將來自發(fā)光單元的光放出到外部時，可以無損失地在外部取出，所以，考慮到與其它有機層的匹配性，其折射率優(yōu)選在1.6～1.8的范圍內(nèi)。例如在硅基板上形成膜厚100nm的測定對象的薄膜，可以利用偏振光橢圓率測定儀測定折射率。作為偏振光橢圓率測定儀的光源，例如可以使用輸出功率為1mW的He-Ne激光(波長632.8nm)。
另外，構(gòu)成本發(fā)明的空腔調(diào)整層的材料，優(yōu)選膜厚為1μm、透過50％以上的波長400nm～700nm范圍的可見光的材料。由此，可以防止來自各發(fā)光單元的光被空腔調(diào)整層吸收、大幅度地衰減。
本發(fā)明的空腔層，如上所述，例如可以由空穴輸送性材料形成。作為這樣的空穴輸送性材料，可以列舉芳胺類空穴輸送性材料。
另外，在本發(fā)明中，可以鄰接于空腔調(diào)整層、在陽極側(cè)設(shè)置第二電子拉出層。由在陽極側(cè)設(shè)置第二電子拉出層，可以提高有機EL元件的耐熱性和耐光性。
本發(fā)明的電子拉出層，例如可以由用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物形成。
(這里，Ar表示芳基，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。)在本發(fā)明中，更優(yōu)選由用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜三亞苯衍生物形成電子拉出層。
(這里，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。)在本發(fā)明的有機EL元件中，在陰極與陽極之間設(shè)置有多個發(fā)光單元。這些多個發(fā)光單元，隔著中間單元疊層。作為中間單元，優(yōu)選是具有用于從鄰接于陰極側(cè)的鄰接層拉出電子的電子拉出層，和鄰接于電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層的單元。另外，電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(A)|和鄰接層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(B)|具有|HOMO(B)|-|LUMO(A)|≤1.5eV的關(guān)系，電子注入層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)絕對值|WF(C)|，優(yōu)選小于|LUMO(A)|。
中間單元，由設(shè)置在中間單元內(nèi)的電子拉出層從鄰接層拉出電子，將由此產(chǎn)生的空穴供給位于陰極側(cè)的發(fā)光單元，并且通過電子注入層將拉出的電子供給位于陽極側(cè)的發(fā)光單元。
以下，在中間單元的說明中，將位于陰極側(cè)的發(fā)光單元作為第一發(fā)光單元進行說明，將位于陽極側(cè)的發(fā)光單元作為第二發(fā)光單元進行說明。
如上所述，在中間單元中，鄰接層的HOMO的能級的絕對值|HOMO(B)|和電子拉出層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(A)|具有|HOMO(B)|-|LUMO(A)|≤1.5eV的關(guān)系，電子拉出層的LUMO的能級優(yōu)選成為近似于鄰接層的HOMO的能級值。由此，電子拉出層可以從鄰接層拉出電子。通過從該鄰接層拉出電子，在鄰接層產(chǎn)生空穴。鄰接層被設(shè)置在第一發(fā)光單元內(nèi)時，在第一發(fā)光單元中產(chǎn)生空穴。另外，鄰接層被設(shè)置在電子拉出層和第一發(fā)光單元之間時，即被設(shè)置在中間單元內(nèi)時，在鄰接層產(chǎn)生的空穴被供給到第一發(fā)光單元。被供給到第一發(fā)光單元的空穴，與來自陰極的電子再結(jié)合，由此，第一發(fā)光單元發(fā)光。
另一方面，被電子拉出層拉出的電子，遷移到電子注入層，再從電子注入層被供給到第二發(fā)光單元，與從陽極供給的空穴再結(jié)合，由此，第二發(fā)光單元發(fā)光。
另外，在中間單元中，因為電子拉出層從鄰接層拉出電子，所以，電子拉出層的LUMO的能級優(yōu)選比鄰接層的LUMO的能級更接近鄰接層的HOMO的能級。即，鄰接層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(B)|優(yōu)選滿足以下的關(guān)系。
|HOMO(B)|-|LUMO(A)|＜|LUMO(A)|-|LUMO(B)|另外，作為電子拉出層使用的材料的LUMO的能級的絕對值，一般地小于鄰接層的HOMO的能級的絕對值，所以，此時，各自的能級的絕對值用以下關(guān)系式表示。
0eV＜|HOMO(B)|-|LUMO(A)|≤1.5eV電子注入層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)絕對值|WF(C)|，優(yōu)選小于電子拉出層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(A)|，由此，從電子拉出層拉出的電子，遷移到電子注入層，從電子注入層供給第二發(fā)光單元。
在中間單元內(nèi)的電子注入層與第二發(fā)光單元之間，優(yōu)選設(shè)置電子輸送層。電子輸送層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(D)|，優(yōu)選小于電子注入層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)絕對值|WF(C)|。在設(shè)置有電子輸送層時，遷移到電子注入層的電子通過電子輸送層、供給第二發(fā)光單元。因此，中間單元，通過電子注入層和電子輸送層將電子拉出層拉出的電子供給第二發(fā)光單元。
中間單元中的電子拉出層，可以由與鄰接于上述本發(fā)明的空腔調(diào)整層而設(shè)置的電子拉出層同樣的材料形成。即，可以由上述結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物形成，更優(yōu)選可以由上述結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜三亞苯衍生物形成。
另外，中間單元內(nèi)的電子注入層，例如優(yōu)選由Li和Cs等的堿金屬、Li2O等的堿金屬氧化物、堿土類金屬、堿土類金屬氧化物等形成。
另外，中間單元內(nèi)的電子輸送層，可以由在有機EL元件中一般作為電子輸送性材料使用的材料形成。例如可以列舉三(8-喹啉酸)鋁衍生物等的螯合金屬絡(luò)合物、或鄰-或間-或?qū)?菲咯啉衍生物、或silole衍生物、或噁二唑衍生物、或三唑衍生物等。
本發(fā)明中的發(fā)光單元，可以分別由單一的發(fā)光層形成，也可以直接接觸地疊層多個發(fā)光層而構(gòu)成。例如，可以是疊層藍色發(fā)光層和橙色發(fā)光層的白色發(fā)光單元。
另外，本發(fā)明的構(gòu)成發(fā)光單元的發(fā)光層，優(yōu)選由主體材料和摻雜材料形成。根據(jù)需要，也可以含有載流子輸送性的第二摻雜材料。作為摻雜材料，可以是單態(tài)發(fā)光材料、也可以是三重態(tài)發(fā)光材料(磷光發(fā)光材料)。
本發(fā)明的底部發(fā)射型的有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于，具備具有被陽極和陰極夾住的元件結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光元件；和設(shè)置用于將對應(yīng)于每個顯示像素的顯示信號供給有機電致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動基板，在有源矩陣驅(qū)動基板上配置有機電致發(fā)光元件，該顯示裝置是將陰極和陽極中的在基板側(cè)設(shè)置的電極作為透明電極的底部發(fā)射型的有機電致發(fā)光顯示裝置，有機電致發(fā)光元件具有陰極；陽極；在陰極與陽極之間，隔著中間單元配置的多個發(fā)光單元；設(shè)置在離陽極最近的發(fā)光單元與陽極之間的空腔調(diào)整層；和鄰接于空腔調(diào)整層、設(shè)置在發(fā)光單元側(cè)的電子拉出層，通過調(diào)整空腔調(diào)整層的膜厚，調(diào)整從各發(fā)光單元的發(fā)光位置到陽極的光學距離。
本發(fā)明的頂部發(fā)射型的有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于，具備具有被陽極和陰極夾住的元件結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光元件；設(shè)置用于將對應(yīng)于每個顯示像素的顯示信號供給有機電致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動基板；和與該有源矩陣驅(qū)動基板相對設(shè)置的透明密封基板，在有源矩陣驅(qū)動基板與密封基板之間配置有機電致發(fā)光元件，該顯示裝置是將陰極和陽極中的設(shè)置在密封基板側(cè)的電極作為透明電極的頂部發(fā)射型有機電致發(fā)光顯示裝置，有機電致發(fā)光元件具有陰極；陽極；在陰極與陽極之間、隔著中間單元配置的多個發(fā)光單元；設(shè)置在離陽極最近的發(fā)光單元與陽極之間的空腔調(diào)整層；和鄰接于空腔調(diào)整層、設(shè)置在發(fā)光單元側(cè)的電子拉出層，通過調(diào)整空腔調(diào)整層的膜厚，調(diào)整從各發(fā)光單元的發(fā)光位置到陽極的光學距離。
有機電致發(fā)光元件是白色發(fā)光元件時，優(yōu)選配置濾色器。底部發(fā)射型的有機EL顯示裝置的情況，優(yōu)選在有源矩陣驅(qū)動基板與有機EL元件之間配置有濾色器。另外，頂部發(fā)射型的有機EL顯示裝置的情況，優(yōu)選在密封基板與有機EL元件之間配置有濾色器。
頂部發(fā)射型的顯示裝置的情況，有機EL元件發(fā)出的光，從設(shè)置有源矩陣驅(qū)動基板側(cè)的相反側(cè)的密封基板射出。一般地，有源矩陣電路通過疊層多個層而形成，底部發(fā)射型的情況，由于這樣的有源矩陣驅(qū)動基板的存在，射出光衰減，但頂部發(fā)射型的情況，可以不受這樣的有源矩陣電路產(chǎn)生的影響而射出光。
本發(fā)明的發(fā)光裝置以使用上述本發(fā)明的有機電致發(fā)光元件為特征。
<本發(fā)明的第二方面>
本發(fā)明的有機EL元件，其特征在于，具有陰極；陽極；配置在陰極與陽極之間的中間單元；配置在陰極與中間單元之間的第一發(fā)光單元；配置在陽極與中間單元之間的第二發(fā)光單元；配置在中間單元與第二發(fā)光單元之間、鄰接于中間單元而設(shè)置的空腔調(diào)整單元，中間單元具有用于從空腔調(diào)整單元拉出電子的第一電子拉出層；和鄰接于第一電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層，空腔調(diào)整單元具有鄰接于第一電子拉出層的陰極側(cè)而設(shè)置，被第一電子拉出層拉出電子的第一空腔調(diào)整層；和用于從鄰接于陰極側(cè)的電子供給層拉出電子的第二電子拉出層，第一電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(B)|和第一空腔調(diào)整層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(A)|具有|HOMO(A)|-|LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系，電子注入層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)絕對值|WF(C)|小于|HOMO(B)|，第二電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(D)|和電子供給層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(E)|具有|HOMO(E)|-|LUMO(D)|≤1.5eV的關(guān)系，第一空腔調(diào)整層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(A)|和|LUMO(D)|具有|LUMO(A)|＜|LUMO(D)|的關(guān)系。
在本發(fā)明中，在第一發(fā)光單元與第二發(fā)光單元之間設(shè)置有中間單元，在中間單元與第一發(fā)光單元之間、以鄰接于中間單元的方式設(shè)置有空腔調(diào)整單元。因此，通過調(diào)整該空腔調(diào)整單元的膜厚，可以調(diào)整空腔。第二發(fā)光單元發(fā)出的光，通過中間單元、空腔調(diào)整單元和第一發(fā)光單元，一般地在由金屬薄膜形成的陰極上反射，再通過第一發(fā)光單元、空腔調(diào)整單元、中間單元、第一發(fā)光單元和陽極，射出到外部。因此，通過調(diào)整空腔調(diào)整單元的膜厚，可以有效地調(diào)整在第二發(fā)光單元發(fā)出光的空腔。
在中間單元中，設(shè)置有用于從空腔調(diào)整單元拉出電子的第一電子拉出層，和鄰接于第一電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層。
在空腔調(diào)整單元中，設(shè)置有鄰接于第一電子拉出層的陰極側(cè)而設(shè)置、被第一電子拉出層拉出電子的第一空腔調(diào)整層，和用于從位于陰極側(cè)的電子供給層拉出電子的第二電子拉出層。
在中間單元中，第一電子拉出層的|LUMO(B)|和第一空腔調(diào)整層的|HOMO(A)|具有|HOMO(A)|-|LUMO(B)|≤1.5eV……(1)的關(guān)系。
因此，第一電子拉出層可以容易地從鄰接的第一空腔調(diào)整層拉出電子。
另外，鄰接于第一電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層的|LUMO(C)|或|WF(C)|和第一電子拉出層的|LUMO(B)|具有|LUMO(C)|或|WF(C)|＜|LUMO(B)|……(2)的關(guān)系。因此，由第一電子拉出層拉出的電子被供給到電子注入層，再從電子注入層供給第二發(fā)光單元。
在空腔調(diào)整單元中的第二電子拉出層的|LUMO(D)|和鄰接于該第二電子拉出層的陰極側(cè)的電子供給層|HOMO(E)|具有|HOMO(E)|-|LUMO(D)|≤1.5eV……(3)的關(guān)系。因此，第二電子拉出層可以容易地從電子供給層拉出電子。
另外，第一空腔調(diào)整層的|LUMO(A)|和第二電子拉出層的|LUMO(D)|具有|LUMO(A)|＜|LUMO(D)|……(4)的關(guān)系。因此，由第二電子拉出層拉出的電子，被第一空腔調(diào)整層阻塞，在第二電子拉出層中積蓄電子。因此，局部地產(chǎn)生高電場，根據(jù)該高電場能帶發(fā)生變化，可以認為即使加厚第一空腔調(diào)整層的膜厚，也可以抑制驅(qū)動電壓變高。
在本發(fā)明的中間單元中，第一電子拉出層從空腔調(diào)整單元的第一空腔調(diào)整層拉出電子，通過電子注入層將該拉出的電子供給陽極側(cè)的第二發(fā)光單元。在第二發(fā)光單元中，從陽極供給的空穴和該電子結(jié)合、發(fā)光。另一方面，在被拉出電子的第一空腔調(diào)整層產(chǎn)生空穴。
在空腔調(diào)整單元中，第二電子拉出層從鄰接的電子供給層拉出電子，被拉出的電子如上所述被積蓄在第二電子拉出層，由此，局部地產(chǎn)生高電場。在第二電子拉出層積蓄的電子與在第一空腔調(diào)整層產(chǎn)生的空穴結(jié)合。在被拉出電子的電子供給層中產(chǎn)生空穴，該空穴被供給到陰極側(cè)的第一發(fā)光單元，與從陰極供給的電子結(jié)合，第一發(fā)光單元發(fā)光。
如上所述，在本發(fā)明中，因為電子從中間單元和空腔調(diào)整單元被供給到陽極側(cè)的第二發(fā)光單元，空穴被供給到陰極側(cè)的第一發(fā)光單元，所以，可以在各自的發(fā)光單元中高效率地發(fā)光。另外，如上述通過在第二電子拉出層積蓄電子，局部地產(chǎn)生高電場。因此，即使加厚空腔調(diào)整單元中的第一空腔調(diào)整層的膜厚，也可以抑制驅(qū)動電壓的上升，所以，可以得到高的發(fā)光效率。
在本發(fā)明中，如上所述，由空腔調(diào)整單元的第一空腔調(diào)整層阻塞電子。因此，可以防止在陽極側(cè)過量地供給電子，所以，可以延長元件壽命，可以提高元件的可靠性。
在本發(fā)明中，電子供給層優(yōu)選由空穴輸送性材料形成。設(shè)置在第一發(fā)光單元內(nèi)的發(fā)光層，如果將空穴輸送性材料作為主體材料，該發(fā)光層就可以作為電子供給層。因此，在本發(fā)明中，電子供給層也可以設(shè)置在第一發(fā)光單元內(nèi)。
另外，在本發(fā)明中，電子供給層也可以是設(shè)置在空腔調(diào)整單元內(nèi)的第二空腔調(diào)整層。此時，除第一空腔調(diào)整層外，也可以加厚第二空腔調(diào)整層的膜厚，可以用于空腔調(diào)整。
本發(fā)明中，第一和第二空腔調(diào)整層優(yōu)選由空穴輸送性材料形成。作為這樣的空穴輸送性材料，可以列舉叔芳胺類材料。
另外，在本發(fā)明中，空腔調(diào)整單元也可以組合第一空腔調(diào)整層和第二電子拉出層、以多個重復(fù)單元的形式具有這些層。即，在空腔調(diào)整單元內(nèi)，也可以具有第一空腔調(diào)整層/第二電子拉出層/第一空腔調(diào)整層/第二電子拉出層的疊層結(jié)構(gòu)、和第一空腔調(diào)整層/第二電子拉出層/第一空腔調(diào)整層/第二電子拉出層/第一空腔調(diào)整層/第二電子拉出層的疊層結(jié)構(gòu)?？涨徽{(diào)整層的優(yōu)選膜厚一般在10～700nm的范圍內(nèi)。空腔調(diào)整層的膜厚變得過厚時，就會產(chǎn)生驅(qū)動電壓變得過高、發(fā)光效率下降的問題。因此，要比該范圍更加厚空腔調(diào)整層的膜厚時，優(yōu)選適當插入第二電子拉出層，設(shè)置多個第一空腔調(diào)整層和第二電子拉出層的重復(fù)單元。
另外，在本發(fā)明中，在中間單元內(nèi)的電子注入層與第二發(fā)光單元之間也可以設(shè)置電子輸送層。這樣的電子輸送層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(F)|被設(shè)定為小于|LUMO(C)|或|WF(C)|。
另外，在本發(fā)明中，第一空腔調(diào)整層的|HOMO(A)|和第二電子拉出層的|HOMO(D)|，優(yōu)選具有|HOMO(A)|＜|HOMO(D)|……(5)的關(guān)系。
由發(fā)現(xiàn)上述(5)式，可以認為在第一空腔調(diào)整層和第二電子拉出層的界面上積蓄空穴，由此，可以再局部地產(chǎn)生高電場，可以使驅(qū)動電壓更加降低。
在本發(fā)明中，作為形成第一和/或第二電子拉出層的材料，可以列舉用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物。
(這里，Ar表示芳基，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。)另外，形成本發(fā)明的第一和/或第二電子拉出層的材料，更優(yōu)選是用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜三亞苯衍生物。
(這里，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。)另外，在本發(fā)明中，在第一和/或第二電子拉出層中，也可以摻雜用于促進電子拉出的電子拉出促進材料。這樣的電子拉出促進材料的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(G)|，優(yōu)選具有|HOMO(A)|或|HOMO(E)|＞|LUMO(G)|＞|LUMO(B)|或|LUMO(D)|……(6)的關(guān)系。
|HOMO(A)|和|LUMO(G)|的差、以及|HOMO(E)|和|LUMO(G)|的差，優(yōu)選是1.5eV以下。由成為這樣的差，即使|HOMO(A)|和|LUMO(B)|的差、以及|HOMO(E)|和|LUMO(D)|的差大于1.5eV、例如即使成為2.0eV，也能夠容易地進行由電子拉出層拉出電子。
本發(fā)明中的第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元，可以是各自單獨的發(fā)光層，也可以是疊層多個發(fā)光層的疊層結(jié)構(gòu)的發(fā)光單元。例如，也可以是疊層橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層的白色發(fā)光的發(fā)光單元。
本發(fā)明的有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于，具備具有被陽極和陰極夾住的元件結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光元件和設(shè)置用于將對應(yīng)于每個顯示像素的顯示信號供給有機電致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動基板，在有源矩陣驅(qū)動基板上配置有機電致發(fā)光元件，該顯示裝置是將陰極和陽極中設(shè)置在基板側(cè)的電極作為透明電極的底部發(fā)射型的有機電致發(fā)光顯示裝置，有機電致發(fā)光元件具有陰極；陽極；配置在陰極與陽極之間的中間單元；配置在陰極與中間單元之間的第一發(fā)光單元；配置在陽極與中間單元之間的第二發(fā)光單元；和配置在中間單元與第二發(fā)光單元之間、鄰接于所述中間單元而設(shè)置的空腔調(diào)整單元，中間單元具有用于從空腔調(diào)整單元拉出電子的第一電子拉出層和鄰接于第一電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層，空腔調(diào)整單元具有鄰接于第一電子拉出層的陰極側(cè)而設(shè)置、被第一電子拉出層拉出電子的第一空腔調(diào)整層和用于從鄰接于陰極側(cè)的電子供給層拉出電子的第二電子拉出層，第一電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(B)|和第一空腔調(diào)整層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(A)|具有|HOMO(A)|-|LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系，電子注入層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)的絕對值|WF(C)|小于|LUMO(B)|，第二電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(D)|和電子供給層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(E)|具有|HOMO(E)|-|LUMO(D)|≤1.5eV的關(guān)系，第一空腔調(diào)整層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(A)|和|LUMO(D)|具有|LUMO(A)|＜|LUMO(D)|的關(guān)系。
在上述本發(fā)明的有機電致發(fā)光顯示裝置中，有機EL元件是發(fā)白色光元件時，在有機EL元件和基板之間配置濾色器，可以成為彩色顯示裝置。
本發(fā)明的其它方面的有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于，具備具有被陽極和陰極夾住的元件結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光元件；設(shè)置用于將對應(yīng)于每個顯示像素的顯示信號供給有機電致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動基板；和與該有源矩陣驅(qū)動基板相對設(shè)置的透明密封基板，在有源矩陣驅(qū)動基板與密封基板之間配置有機電致發(fā)光元件，該顯示裝置是將陰極和陽極中的設(shè)置在密封基板側(cè)的電極作為透明電極的頂部發(fā)射型的有機電致發(fā)光顯示裝置，有機電致發(fā)光元件具有陰極；陽極；配置在陰極與陽極之間的中間單元；配置在陰極與中間單元之間的第一發(fā)光單元；配置在陽極與中間單元之間的第二發(fā)光單元；和配置在中間單元與第二發(fā)光單元之間、鄰接于中間單元而設(shè)置的空腔調(diào)整單元，中間單元具有用于從空腔調(diào)整單元拉出電子的第一電子拉出層和鄰接于第一電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層，空腔調(diào)整單元具有鄰接于第一電子拉出層的陰極側(cè)而設(shè)置、被第一電子拉出層拉出電子的第一空腔調(diào)整層和用于從鄰接于陰極側(cè)的電子供給層拉出電子的第二電子拉出層，第一電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(B)|和第一空腔調(diào)整層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(A)|具有|HOMO(A)|-|LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系，電子注入層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)的絕對值|WF(C)|小于|LUMO(B)|小，第二電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(D)|和電子供給層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(E)|具有|HOMO(E)|-|LUMO(D)|≤1.5eV的關(guān)系，第一空腔調(diào)整層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(A)|和|LUMO(D)|具有|LUMO(A)|＜|LUMO(D)|的關(guān)系。
在上述有機電致發(fā)光顯示裝置中，有機EL元件是白色發(fā)光元件時，在有機EL元件與密封基板之間配置濾色片，可以成為彩色顯示裝置。
本發(fā)明的有機EL顯示裝置，因為是具有上述本發(fā)明的有機EL元件的裝置，所以，可以根據(jù)每種發(fā)光顏色調(diào)整空腔，而且可以降低驅(qū)動電壓，實現(xiàn)消耗電力的降低。另外，可以成為具有高可靠性的有機EL顯示裝置。
<本發(fā)明的第三方面>
本發(fā)明的特征在于，提供一種具有反射電極、光取出側(cè)電極以及配置在反射電極與光取出側(cè)電極之間的第一發(fā)光層和第二發(fā)光層的有機電致發(fā)光元件，第一發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離為(n/x)λ，第二發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離為[(n+m)/2x]λ(λ為欲取出的發(fā)光的中心波長，n為奇數(shù)、m為偶數(shù)、x為自然數(shù))。
按照本發(fā)明，通過將第一發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離設(shè)定為(n/x)λ，將第二發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離設(shè)定為[(n+m)/2x]λ，可以將從有機EL元件正面方向中的第一發(fā)光層的發(fā)光強度變?yōu)樽畲?，可以將從有機EL元件視角60°方向中的第二發(fā)光層的發(fā)光強度變?yōu)樽畲?。即，因為將從第一發(fā)光層向正面方向的發(fā)光強度變?yōu)樽畲?，將從第二發(fā)光層的向視角60°方向的發(fā)光強度變?yōu)樽畲?，所以，可以使視角依存性降低?br> 圖8是用于說明上述作用效果的模式圖。在圖8中，將第一發(fā)光層的發(fā)光位置作為光源101，將第二發(fā)光層的發(fā)光位置作為光源102。光源101與反射電極的反射面103之間的光學距離設(shè)定為(n/x)λ，光源102與反射電極的反射面103之間的光學距離設(shè)定為[(n+m)/2x]λ。
如圖8所示地，視角60°方向中的光源101與反射電極的反射面103之間的光學距離設(shè)定為(2n/x)λ，光源102與反射電極的反射面103之間的光學距離設(shè)定為[(n+m)/x]λ。因此，在正面方向中，因為光源101與反射電極的反射面103之間的光學距離設(shè)定為欲取出的發(fā)光的中心波長λ的奇數(shù)倍，因為光學距離滿足共振條件，所以，可以得到最大的發(fā)光強度。
另一方面，在視角60°方向中，因為光源102與反射電極的反射面之間的光學距離設(shè)定為λ的奇數(shù)倍，所以，來自光源102的發(fā)光強度變?yōu)樽畲蟆?br> 因此，從第一發(fā)光層向正面方向的發(fā)光強度成為最大，從第二發(fā)光層向視角60°方向的發(fā)光強度成為最大，所以，可以使視角依存性降低。
另外，在圖8中，光源101比光源102設(shè)定為離反射電極的反射面103近的位置，但本發(fā)明不限于此，光源102即第二發(fā)光層的發(fā)光位置也可以配置為比光源101即第一發(fā)光層的發(fā)光位置，離反射電極的反射面103近的位置。
在本發(fā)明中，第一發(fā)光層和第二發(fā)光層優(yōu)選隔著中間單元被疊層。
另外，在反射電極和中間單元之間配置有第一發(fā)光層、在取出光側(cè)電極與中間單元之間配置有第二發(fā)光層時，優(yōu)選在反射電極與第一發(fā)光層之間設(shè)置第一空腔調(diào)整層，在中間單元與第二發(fā)光層之間設(shè)置第二空腔調(diào)整層。由調(diào)整這些第一空腔調(diào)整層和第二空腔調(diào)整層的膜厚，變得能夠容易地調(diào)整第一發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離、和第二發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離。
第一空腔調(diào)整層和第二空腔調(diào)整層，優(yōu)選由空穴輸送性材料構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明中，中間單元優(yōu)選由電子拉出層、電子注入層和電子輸送層構(gòu)成。在本發(fā)明中，反射電極和光取出側(cè)電極的一方成為陽極、另一方成為陰極，但在中間單元中，電子拉出層設(shè)置在陰極側(cè)。電子注入層鄰接于電子拉出層的陽極側(cè)而設(shè)置。電子輸送層鄰接于電子注入層的陽極側(cè)而設(shè)置。
在如上所述構(gòu)成的中間單元中，電子拉出層從鄰接于陽極側(cè)的鄰接層拉出電子，通過電子注入層和電子輸送層將拉出的電子供給陽極側(cè)，并且將由電子的拉出而在鄰接層產(chǎn)生的空穴供給到陰極側(cè)。因此，夾住中間單元，在兩側(cè)的發(fā)光層中成為高效率地發(fā)光。
電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(A)|和鄰接層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(B)|具有|HOMO(B)|-|LUMO(A)|≤1.5eV的關(guān)系，電子注入層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)絕對值|WF(C)|優(yōu)選小于|LUMO(A)|。
中間單元，由設(shè)置在中間單元內(nèi)的電子拉出層從鄰接層拉出電子，將由此產(chǎn)生的空穴供給位于陰極側(cè)的發(fā)光單元，并且通過電子注入層將拉出的電子供給位于陽極側(cè)的發(fā)光單元。
以下，在中間單元的說明中，將位于陰極側(cè)的發(fā)光層作為第一發(fā)光層，將位于陽極側(cè)的發(fā)光層作為第二發(fā)光層來說明。
如上述地，在中間單元中，鄰接層的HOMO的能級的絕對值|HOMO(B)|和電子拉出層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(A)|具有|HOMO(B)|-|LUMO(A)|≤1.5eV的關(guān)系，電子拉出層的LUMO的能級優(yōu)選成為接近鄰接層的HOMO的能級值。由此，電子拉出層可以從鄰接層拉出電子。通過從該鄰接層拉出電子，在鄰接層產(chǎn)生空穴。鄰接層被設(shè)置在第一發(fā)光層內(nèi)時，在第一發(fā)光層產(chǎn)生空穴。另外，鄰接層被設(shè)置在電子拉出層與第一發(fā)光層之間時、即被設(shè)置在中間單元內(nèi)時，在鄰接層產(chǎn)生的空穴被供給到第一發(fā)光層。被供給到第一發(fā)光層的空穴和來自陰極的電子再結(jié)合，由此第一發(fā)光層發(fā)光。
另一方面，被電子拉出層拉出的電子遷移到電子注入層，從電子注入層和電子輸送層供給第二發(fā)光層，與從陽極供給的空穴再結(jié)合，由此第二發(fā)光層發(fā)光。
另外，在中間單元中，為了電子拉出層從鄰接層拉出電子，優(yōu)選電子拉出層的LUMO的能級比鄰接層的LUMO的能級更接近于鄰接層的HOMO的能級。即鄰接層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(B)|優(yōu)選滿足以下的關(guān)系|HOMO(B)|-|LUMO(A)|＜|LUMO(A)|-|LUMO(B)|。
另外，作為電子拉出層使用的材料的LUMO的能級絕對值，因為一般小于鄰接層的HOMO的能級的絕對值，所以，此時各自的能級的絕對值用以下關(guān)系式表示。
0eV＜|HOMO(B)|-|LUMO(A)≤1.5eV電子注入層LUMO的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)絕對值|WF(C)|，優(yōu)選小于電子拉出層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(A)|，由此，被電子拉出層拉出的電子遷移到電子注入層，從電子注入層和電子輸送層供給第二發(fā)光層。
在中間單元內(nèi)的電子注入層和第二發(fā)光層之間設(shè)置電子輸送層。電子輸送層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(D)|優(yōu)選小于電子注入層的LUMO的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)絕對值|WF(C)|。遷移到電子注入層的電子，通過電子輸送層供給第二發(fā)光層。
本發(fā)明中的電子拉出層，可以由用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物形成。
(這里，Ar表示芳基，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。)在本發(fā)明中，更優(yōu)選可以由用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜三亞苯衍生物形成電子拉出層。
(這里，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。)另外，中間單元內(nèi)的電子注入層，例如優(yōu)選由Li和Cs等的堿金屬、LiO2等的堿金屬氧化物、堿土類金屬、堿土類金屬氧化物等形成。
另外，中間單元內(nèi)的電子輸送層，可以由在有機EL元件中一般作為電子輸送性材料使用的材料形成。例如可以列舉三(8-喹啉酸)鋁衍生物等的螯合金屬絡(luò)合物、或鄰-或間-或?qū)?菲咯啉衍生物、或silole衍生物、或噁二唑衍生物、或三唑衍生物等。
在本發(fā)明中，第一發(fā)光層和第二發(fā)光層在元件的厚度方向上疊層，是分別發(fā)出同色光的發(fā)光層。可以是紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)等單色的發(fā)光層，也可以是白色的發(fā)光層。當為白色發(fā)光層時，也可以是具有將橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層疊層的結(jié)構(gòu)的白色發(fā)光層。
本發(fā)明中規(guī)定的光學距離，如果分別是微小范圍，即使偏離(n/x)λ和[(n+m)/2x]λ，也可以得到本發(fā)明的效果。因此，在本發(fā)明中規(guī)定的光學距離，可以是這些值的±10％的范圍內(nèi)。
<本發(fā)明的第一～第三方面的效果>
本發(fā)明的第一方面的有機EL元件是疊層多個發(fā)光單元的有機EL元件，不改變各發(fā)光單元內(nèi)的膜厚，就可以容易地調(diào)整空腔。因此，可以成為具有所期望的發(fā)光顏色、而且來自有機EL的光抽出量高的有機EL元件。
如果根據(jù)本發(fā)明的第二方面，能夠調(diào)整空腔，而且具有高發(fā)光效率，使驅(qū)動電壓下降，可以得到提高可靠性的有機EL元件和使用該元件的有機EL顯示裝置。
按照本發(fā)明的第三方面，作為發(fā)光層，至少設(shè)置第一發(fā)光層和第二發(fā)光層，通過將第一發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離設(shè)定為(n/x)λ，將第二發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離設(shè)定為[(n+m)/2x]λ，可以降低有機EL元件的視角依存性。


圖1為表示本發(fā)明第一方面的一個實施例的有機EL元件的模式截面圖。
圖2為表示本發(fā)明第一方面的實施例和參考例的驅(qū)動時間和發(fā)光強度的關(guān)系的圖。
圖3為表示空腔調(diào)整層的膜厚和驅(qū)動電壓的關(guān)系的圖。
圖4為表示本發(fā)明第一方面的一個實施例的有機EL顯示裝置的圖。
圖5為表示本發(fā)明第二方面的一個實施例中、構(gòu)成中間單元和空腔調(diào)整單元的各層的LUMO和HOMO能級的模式圖。
圖6為表示本發(fā)明第二方面的實施例的底部發(fā)射型有機EL顯示裝置的截面圖。
圖7為表示本發(fā)明第二方面的實施例的頂部發(fā)射型有機EL顯示裝置的截面圖。
圖8為用于說明本發(fā)明第三方面的作用效果的模式圖。
圖9為表示本發(fā)明第三方面的一個實施例的有機EL元件的模式截面圖。
圖10為表示本發(fā)明第三方面的一個實施例的有機EL元件正面方向的發(fā)光光譜和視角60°方向的發(fā)光光譜的圖。
圖11為表示對照例7的有機EL元件的模式截面圖。
圖12為表示對照例7的有機EL元件正面方向的發(fā)光光譜和視角60°方向的發(fā)光光譜的圖。
具體實施例方式
<本發(fā)明的第一方面>
圖1是表示本發(fā)明的有機EL元件的模式截面圖。在玻璃基板上形成由ITO(銦錫氧化物)膜構(gòu)成的陽極1，在陽極1上形成由碳氟化合物(CFx)層構(gòu)成的空穴注入層2。
在空穴注入層2上，形成由NPB等空穴輸送性材料構(gòu)成的空腔調(diào)整層3。在空腔調(diào)整層3上形成電子拉出層4。
在電子拉出層4上設(shè)置有第一發(fā)光單元5和第二發(fā)光單元7，在第一發(fā)光單元5與第二發(fā)光單元7之間設(shè)置有中間單元6。第一發(fā)光單元5通過在橙色發(fā)光層5b上疊層藍色發(fā)光層5a而構(gòu)成，第二發(fā)光單元7也同樣通過在橙色發(fā)光層7b上疊層藍色發(fā)光層7a而構(gòu)成。因此，第一發(fā)光單元5和第二發(fā)光單元7是白色發(fā)光單元。
中間單元6由設(shè)置在藍色發(fā)光層5a上的電子輸送層6c、設(shè)置在電子輸送層6c上的電子注入層6b和設(shè)置在電子注入層6b上的電子拉出層6a構(gòu)成。
在第二發(fā)光單元7上設(shè)置有電子輸送層8，在電子輸送層8上設(shè)置有電子注入層9。在電子注入層9上設(shè)置有陰極10。
在圖1所示的實施例中，來自第一發(fā)光單元5的發(fā)光向陽極1射出，并也向陰極10射出。因為陰極10由反射性電極形成，所以，射出到陰極10的光在陰極10的表面反射到陽極1側(cè)。另外，在第二發(fā)光單元7中，發(fā)出的光也被射出到陽極1側(cè)，并被射出到陰極10側(cè)，在陰極10的表面被反射的光射向陽極1側(cè)。
因此，為了調(diào)整這些光的干涉、提高從有機EL元件射出的光的量，必須調(diào)整空腔。在本發(fā)明中，因為設(shè)置空腔調(diào)整層3，所以，通過調(diào)整空腔調(diào)整層3的膜厚，可以調(diào)整從第一發(fā)光單元5和第二發(fā)光單元7的各發(fā)光位置到陽極1的光學距離，可以容易地進行空腔的調(diào)整。
在本實施例中，在第一發(fā)光單元5與第二發(fā)光單元7之間設(shè)置有中間單元6。中間單元6的電子拉出層6a從鄰接的橙色發(fā)光層7b拉出電子，將由此產(chǎn)生的空穴供給第二發(fā)光單元7側(cè)，并且通過電子注入層6b和電子輸送層6c將被拉出的電子供給第一發(fā)光單元5。被供給到第二發(fā)光單元7的空穴，與從陰極10供給的電子再結(jié)合，由此第二發(fā)光單元7發(fā)光。另外，被供給到第一發(fā)光單元5的電子，與從陽極1供給的空穴再結(jié)合，第一發(fā)光單元5發(fā)光。因此，通過設(shè)置中間單元6，可以使第一發(fā)光單元5和第二發(fā)光單元7高效率地發(fā)光。
鄰接于空腔調(diào)整層3，在第一發(fā)光單元5側(cè)設(shè)置電子拉出層4。通過設(shè)置電子拉出層4，可以如后述地提高元件的壽命特性。
另外，在本發(fā)明中，也可以在陰極側(cè)設(shè)置第二電子拉出層。即，也可以鄰接于空腔調(diào)整層3側(cè)、在空穴注入層2側(cè)設(shè)置第二電子拉出層。通過設(shè)置第二電子拉出層，可以使元件的耐熱性和耐光性提高。
(實施例1～7和參考例1～5)參照圖1，制作具有說明結(jié)構(gòu)的實施例1～7和參考例1～5的有機EL元件。各層的組成如表1所示。
表1


作為空穴注入層的碳氟化合物層，由CHF3氣體的等離子體聚合形成。碳氟化合物層的厚度為1nm。
空腔調(diào)整層如表2所示由NPB形成。NPB為N，N’-二(并四苯-1-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺，具有以下的結(jié)構(gòu)。
第一電子拉出層和第二電子拉出層，由HAT-CN6形成。HAT-CN6為六氮雜三亞苯基六腈，具有以下的結(jié)構(gòu)。
空腔調(diào)整層和第一及第二電子拉出層形成為如表2所示的膜厚。另外，單位是nm。
第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元如表1所示由將橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層疊層而構(gòu)成。
使用80重量％的空穴輸送性材料NPB作為主體材料，使用20重量％的TBADN，相對于NPB和TBADN合計100重量％使用3重量％的橙色發(fā)光摻雜物的DBzR，形成橙色發(fā)光層。但是，此時，TBADN作為將來自主體材料的激發(fā)能傳遞到橙色發(fā)光摻雜物的DBzR的能量遷移輔助摻雜物而起作用。這里，所謂能量遷移輔助摻雜物，是LUMO(最低空分子軌道)水平和能量空隙具有主體材料與發(fā)光摻雜物之間的值的材料，表示具有高效率地將來自主體材料的激發(fā)能傳遞到發(fā)光摻雜物的作用的摻雜物。
TBADN為2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽，具有以下的結(jié)構(gòu)。
DBzR為5，12-二{4-(6-甲基苯并噻唑-2-基)苯基}-6，11-二苯基并四苯，具有以下的結(jié)構(gòu)。
藍色發(fā)光層將電子輸送性材料的TBADN作為主體材料使用，將NPB作為載流子遷移輔助摻雜物使用，將TBP作為藍色發(fā)光摻雜物使用。TBADN的含量為80重量％，NPB的含量為20重量％，TBP的含量相對于TBADN和NPB的合計100重量％為2.5重量％。這里，所謂載流子遷移輔助摻雜物是相比于主體材料、應(yīng)該輔助的載流子遷移度高的材料，表示促進一方的載流子的注入，使在發(fā)光層內(nèi)的兩載流子密度平衡、提高再結(jié)合概率，具有提高發(fā)光效率的作用的摻雜物。此時，在電子輸送層的TBADN中，含有比TBADN的空穴輸送遷移率高的NPB，NPB輔助藍色發(fā)光層內(nèi)的空穴遷移，具有提高發(fā)光效率的作用。
TBP為2，5，8，11-四-叔丁基二萘嵌苯，具有以下的結(jié)構(gòu)。

電子輸送層由BCP形成。BCP為2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲繞啉，具有以下的結(jié)構(gòu)。

中間單元如表1所示由BCP形成電子輸送層，由Li2O形成電子注入層，由HAT-CN6形成電子拉出層。
電子注入層由LiF形成，陰極由Al形成。
各層的厚度如表1和表2所示。另外，單位是nm。
表2表示實施例1～7和參考例1～6的各有機EL元件的驅(qū)動電壓、色度和發(fā)光效率。
表2

如表2所示可知，使空腔調(diào)整層的膜厚增加時，就有驅(qū)動電壓提高若干、發(fā)光效率下降若干的傾向，但對色度的影響少。因此可知，相比于使以往的各發(fā)光單元的膜厚變化的情況，空腔的調(diào)整是容易的。
圖2是表示實施例1～2和參考例1～4的驅(qū)動時間和發(fā)光強度的關(guān)系圖。如圖2所示可知，設(shè)置有第一電子拉出層的實施例1～2和參考例4相比于沒有設(shè)置第一電子拉出層的參考例1～3，得到長驅(qū)動時間下高的發(fā)光強度。因此可知，通過設(shè)置第一電子拉出層能夠提高壽命特性。
圖3是表示空腔調(diào)整層的膜厚和驅(qū)動電壓的關(guān)系圖。從圖3所示的結(jié)果，可以認為作為空腔調(diào)整層的膜厚優(yōu)選為10nm～600nm的范圍內(nèi)。
圖4是表示本發(fā)明的一個實施例的有機EL顯示裝置的截面圖。在該有機EL顯示層中，作為有源元件使用TFT(薄膜晶體管)，驅(qū)動著在R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)的各像素中的發(fā)光。參照圖4，由聚硅層構(gòu)成的隧道區(qū)域11在未圖示的玻璃等透明基板上被形成。在隧道區(qū)域11上形成漏極電極12d和源極電極12s，在漏極電極12d和源極電極12s之間，隔著柵極絕緣膜13設(shè)置柵極電極14。在柵極電極14上設(shè)置絕緣層15。各絕緣層由SiNx和/或SiO2等形成。
在漏極電極12d和源極電極12s上形成第一平坦化膜16。在漏極電極12d上方的第一平坦化膜16上形成通孔部，由在第一平坦化膜16上形成的ITO膜構(gòu)成的陽極1被導(dǎo)入通孔部內(nèi)。在像素區(qū)域中的陽極1上形成有空穴注入層2。在像素區(qū)域以外的部分形成有第二平坦化膜17。
在空穴注入層2上，按照本發(fā)明，形成空腔調(diào)整層3和電子拉出層4?？涨徽{(diào)整層3和電子拉出層4，在圖4中作為1層被圖示。如圖4所示，空腔調(diào)整層3和電子拉出層4獨立形成RGB的各個像素。這是因為在RGB的各個像素中，空腔調(diào)整層的最適合膜厚不同，所以，優(yōu)選分別形成RGB的各個像素。
在各像素的空腔調(diào)整層3和電子拉出層4上，第一發(fā)光單元5、中間單元6、第二發(fā)光單元7分別獨立形成各個像素。在第二發(fā)光單元7上形成電子輸送層8。電子輸送層8以填埋各個像素獨立、被疊層的空腔調(diào)整層3、電子拉出層4、第一發(fā)光單元5、中間單元6和第二發(fā)光單元7之間的溝槽的方式形成。
在電子輸送層8上形成電子注入層9和陰極10。在圖4中，電子注入層9和陰極10作為1層被圖示。在陰極10上形成保護層18。
如圖4所示，通過按照各個像素適當調(diào)整形成各個像素的空腔調(diào)整層3的膜厚，可以調(diào)整各個像素中的空腔。
圖4所示的實施例是向著基板側(cè)射出光的底部發(fā)射型的有機EL顯示裝置，但將陽極2和陰極10的位置上下關(guān)系顛倒，由在陰極10上依次疊層電子注入層9、電子輸送層8、第二發(fā)光單元7、中間單元6、第一發(fā)光單元5、電子拉出層4和空腔調(diào)整層3，可以組成在與基板相對側(cè)射出光的頂部發(fā)射型的有機EL顯示裝置。
另外，在圖4所示的有機EL顯示裝置中，設(shè)置像素區(qū)域作為顯示裝置，通過在全體上設(shè)置發(fā)光層，可以制成背景光光源等的有機EL顯示裝置。
<本發(fā)明的第二方面>
圖5是模式地表示本發(fā)明實施例的有機EL元件中、構(gòu)成中間單元和空腔調(diào)整單元的各層的HOMO和LUMO的能級圖。在本實施例中，中間單元21由第一電子拉出層23、電子注入層24和電子輸送層28構(gòu)成?？涨徽{(diào)整單元22由第一空腔調(diào)整層25和第二電子拉出層26構(gòu)成。在第二電子拉出層26的陰極側(cè)設(shè)置有電子供給層27。
在圖5中，將第一電子拉出層23的LUMO表示為LB、將OMO表示為HB。另外，將電子注入層24的LUMO表示為LC、電子輸送層28的LUMO表示為LF，將第一空腔層25的LUMO表示為LA、HOMO表示為HA。另外，將第二電子拉出層26的LUMO表示為LD、HOMO表示為HD，將電子供給層27的HOMO表示為HE。
參照圖5，在本發(fā)明的有機EL元件中，第一電子拉出層的LB和第一空腔層25的HA各自絕對值之差是1.5eV以下。因此，第一電子拉出層23可以容易地從第一空腔調(diào)整層25拉出電子。電子注入層24的LC的絕對值變得小于第一電子拉出層23的LB的絕對值，電子輸送層28的LF的絕對值變得小于LC的絕對值。因此，被第一電子拉出層23拉出的電子通過電子注入層24和電子輸送層28供給陽極側(cè)。
在本發(fā)明中，第二電子拉出層26的LD的絕對值和電子供給層27的HE的絕對值之差是1.5eV以下。因此，第二電子拉出層26可以容易地從電子供給層27拉出電子。因為第一空腔調(diào)整層的LA的絕對值變得小于第二電子拉出層26的LD的絕對值，所以，由第二電子拉出層26拉出的電子被第一空腔調(diào)整層25阻塞，在第二電子拉出層26積蓄。由此，局部地產(chǎn)生高電場，因為能級偏斜，所以，可以降低驅(qū)動電流。
在被拉出電子的電子供給層27中產(chǎn)生空穴，該空穴被供給到陰極側(cè)。
在本發(fā)明中，如以上操作，從中間單元21和空腔調(diào)整單元22將電子供給陽極側(cè)，并且，可以將空穴供給陰極側(cè)。因此，可以使位于陽極側(cè)的發(fā)光單元和位于陰極側(cè)的發(fā)光單元分別高效率地發(fā)光。另外，如上所述，因為局部地產(chǎn)生高電場，可以使驅(qū)動電壓降低，即使加厚第一空腔調(diào)整層25的膜厚，也可以抑制驅(qū)動電壓的上升。
另外，因為由第一空腔調(diào)整層25可以抑制電子過量地供給陽極側(cè)，所以，可以改善元件的壽命特性，可以提高可靠性。
(實施例8～16和對照例1～6)制作表3所示的具有空穴注入層、空穴輸送層、第二發(fā)光單元、中間單元、空腔調(diào)整單元、第一發(fā)光單元、電子輸送層和陰極的實施例8～16和對照例1～6的有機EL元件。在以下的表中，()內(nèi)的數(shù)字表示各層的厚度(nm)。
作為基板，使用在玻璃基板上形成作為陽極的ITO(銦錫氧化物)膜的玻璃基板。通過在ITO膜上形成碳氟化合物(CFx)層，形成空穴注入層。表3中的(15s)指的是形成膜的時間(秒)。
在如以上操作形成的空穴注入層上，由蒸鍍法依次疊層表3所示的各層而形成。
空穴輸送層由在NPB層上疊層HAT-CN6層形成。
第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元是在橙色發(fā)光層上疊層藍色發(fā)光層的白色發(fā)光的發(fā)光單元。在陽極側(cè)配置橙色發(fā)光層，在陰極側(cè)配置藍色發(fā)光層。另外，在表中，％不特別限定時、為重量％。
在如上述操作形成的空穴輸送層上，堆積橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層而形成。
橙色發(fā)光層，將NPB作為空穴輸送性的主體材料使用，將TBADN作為電子輸送性的主體材料使用，將DBzR作為摻雜材料使用。藍色發(fā)光層，將TBADN作為電子輸送性的主體材料使用，將NPB作為空穴輸送性的主體材料使用，將TBP作為摻雜材料使用。
另外，在實施例13、實施例14和對照例5中，從單層的白色發(fā)光層形成第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元。因此，在1層中含有橙色發(fā)光摻雜物的DBzR和藍色發(fā)光摻雜物的TBP。另外，在第一發(fā)光單元和第二發(fā)光單元中，在陽極側(cè)形成NPB層。
作為中間單元的電子輸送層，可以使用電子輸送性材料，在表3所示的實施例和對照例中，使用BCP。BCP的LUMO是-2.7eV。中間單元的電子輸送層的膜厚，優(yōu)選為1～100nm的范圍。
作為中間單元的電子注入層，可以使用堿金屬、堿土類金屬及這些的氧化物等。在表3所示的實施例和對照例中，使用Li2O、Li或Mg。Li的功函數(shù)為2.9eV、Mg的功函數(shù)為3.9eV。Li2O等的金屬氧化物的情況，Li等的金屬功函數(shù)在本發(fā)明的范圍內(nèi)就可以。電子注入層的膜厚優(yōu)選為0.1～10nm的范圍。
作為中間單元的第一電子拉出層，使用HAT-CN6。HAT-CN6的LUMO為-4.4eV、HOMO為-7.0eV。第一電子拉出層的膜厚優(yōu)選為1～150nm的范圍。
另外，在對照例4中，使用V2O5層代替第一電子拉出層。
作為空腔調(diào)整單元的第一空腔調(diào)整層，使用NPB。NPB的LUMO為-2.6eV，HOMO為-5.4eV。
作為空腔調(diào)整單元的第二電子拉出層，使用HAT-CN6。第二電子拉出層的膜厚優(yōu)選為1～150nm的范圍。
作為在第一發(fā)光單元上形成的電子輸送層，形成有由Alq層和BCP層的疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電子輸送層。另外，在實施例13和14及對照例5中，只由BCP層形成電子輸送層。
在電子輸送層上，形成由Li2O層和Al層的疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的陰極。
Alq是三-(8-喹啉酸)鋁(III)，具有以下的結(jié)構(gòu)。

表3

(有機EL元件的評價)對按以上操作制作的各有機EL元件，測定驅(qū)動電壓、發(fā)光效率和亮度半衰壽命。表4表示測定結(jié)果。另外，測定結(jié)果是40mA/cm2驅(qū)動電流時的值。
表4

從表4所示的結(jié)果可知，在本發(fā)明的實施例8～16中，驅(qū)動電壓低，顯示良好的發(fā)光效率，同時亮度半衰壽命也延長。
比較設(shè)置有空腔調(diào)整單元的實施例8和不設(shè)置空腔調(diào)整單元的對照例1，實施例8在發(fā)光效率方面比對照例1差一些，可以以同等程度的驅(qū)動電壓驅(qū)動，亮度半衰壽命變得比對照例1長。因此，不使驅(qū)動電壓上升、另外不使壽命特性下降，通過設(shè)置空腔調(diào)整單元，可以調(diào)整空腔。
在將空腔調(diào)整單元中的NPB置換為Alq的對照例2中，驅(qū)動電壓變得顯著升高、亮度半衰壽命也顯著縮短。
另外，用V2O5取代空腔調(diào)整單元中的HAT-CN6的對照例4中，發(fā)光效率下降，亮度半衰壽命也顯著縮短。
另外，從實施例13和14與對照例5的比較及實施例15和16與對照例6的比較中可知，大幅度加厚NPB層的合計膜厚時，由每隔適當間隔插入多個第一電子拉出層的HAT-CN6層，可以降低驅(qū)動電壓。
圖6是表示本發(fā)明的實施例的底部發(fā)射型的有機EL顯示裝置的截面圖。在該有機EL顯示裝置中，作為有源元件使用TFT，驅(qū)動各像素中的發(fā)光。另外，作為有源元件、也可以使用二極管等。另外，在該有機EL顯示裝置中設(shè)置有濾色器。該有機EL顯示裝置是如箭頭所示在基板17的下方射出光而顯示的底部發(fā)射型的顯示裝置。
參照圖6，在由玻璃等透明基板構(gòu)成的基板37上設(shè)置有第一絕緣層38。第一絕緣層38由例如SiO2和SiNx等形成。在第一絕緣層38上形成由聚硅層構(gòu)成的隧道區(qū)域40。在隧道區(qū)域40上形成漏極電極41和源極電極43，另外，在漏極電極41和源極電極43之間，隔著第二絕緣層39設(shè)置柵極電極42。在柵極電極42上設(shè)置第三絕緣層34。第二絕緣層39例如由SiNx和SiO2形成，第三絕緣層34例如由SiO2和SiNx形成。
在第三絕緣層34上形成第四絕緣層35。第四絕緣層35例如由SiNx形成。在第四絕緣層35上的像素區(qū)域部分，設(shè)置有濾色器層29。作為濾色器層29，設(shè)置有R(紅)、G(綠)和B(藍)等的濾色器。在濾色器層29上，設(shè)置有第一平坦化膜36。在漏極電極41上方的第一平坦化膜36中形成通孔部，由在第一平坦化膜36上形成的ITO(銦錫氧化物)構(gòu)成的空穴注入電極38被導(dǎo)入通孔部內(nèi)。在像素區(qū)域中的空穴注入電極(陽極)38上，形成空穴注入·輸送單元30。在像素區(qū)域以外的部分中形成第二平坦化膜39。
在空穴注入·輸送單元30上設(shè)置有疊層發(fā)光單元31。疊層發(fā)光單元31，按照本發(fā)明，具有在第一發(fā)光單元與第二發(fā)光單元之間設(shè)置中間單元和空腔調(diào)整單元的結(jié)構(gòu)。
在疊層發(fā)光單元31上設(shè)置有電子輸送層32，在電子輸送層32上設(shè)置有電子注入電極(陰極)33。
如上所述，在本實施例的有機EL元件中，在像素區(qū)域上疊層有空穴注入電極(陽極)28、空穴注入·輸送單元30、疊層發(fā)光單元31、電子輸送層32和電子注入電極(陰極)33，構(gòu)成有機EL元件。
在本實施例的疊層發(fā)光單元31中，因為使用疊層橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層的發(fā)光單元，所以，從疊層發(fā)光單元31發(fā)出白色的發(fā)光。該白色的發(fā)光通過基板37射出到外部，因為在發(fā)光側(cè)設(shè)置有濾色器層29，所以，根據(jù)濾色器層29的顏色，R、G或B顏色被射出。以單色發(fā)光的元件的情況，也可以不設(shè)濾色器層29。
圖7是表示本發(fā)明實施例的頂部發(fā)射型的有機EL顯示裝置的截面圖。本實施例的有機EL顯示裝置是如箭頭圖示那樣在基板37的上方射出光而顯示的頂部發(fā)射型的有機EL顯示裝置。
從基板37到陽極38的部分，幾乎與圖6所示的實施例同樣操作而制作。但是，濾色器層29不設(shè)置在第四絕緣層35上，被配置在有機EL元件的上方。具體的，在由玻璃等構(gòu)成的透明密封基板36上安裝濾色器層29，在其上涂布包覆涂層35，由通過透明粘合劑層34將其貼合在陽極38上而被安裝。另外，在本實施例中，將陽極和陰極的位置與圖6所示的實施例相反。
作為陽極38，形成有透明電極，例如，由疊層膜厚100nm左右的ITO和膜厚20nm左右的銀而形成。作為陰極33，形成有反射電極，例如，形成膜厚100nm左右的鋁、鉻或銀的薄膜。包覆涂層35由丙烯酸樹脂等形成為厚度1μm左右。濾色器層29，可以是顏料類型的、也可以是染料類型的。其厚度為1μm左右。
從疊層發(fā)光單元31發(fā)出的白色光，通過密封基板36被射出到外部，但因為在發(fā)光側(cè)設(shè)置有濾色器層29，所以，根據(jù)濾色器層29的顏色射出R、G或B色光。本實施例的有機EL顯示裝置，因為是頂部發(fā)射型的，所以，設(shè)置有薄膜晶體管的區(qū)域也可以作為像素區(qū)域使用，在比圖6所示的實施例更廣的范圍設(shè)置有濾色器層29。如果根據(jù)本發(fā)明，可以將更廣的區(qū)域作為像素區(qū)域使用，可以提高開口率。另外，具有多個發(fā)光單元的發(fā)光層的形成，可以不考慮由有源矩陣驅(qū)動基板產(chǎn)生的影響而進行，所以，可以提高設(shè)計的自由度。
在上述實施例中，作為密封基板使用玻璃板，但在本發(fā)明中，密封基板不限定為玻璃板，例如，也可以將SiO2等的氧化膜和SiNx等的氮化膜等膜狀物作為密封基板使用。此時，因為可以在元件上直接形成膜狀密封基板，所以，可以不必設(shè)置透明粘合劑層。
<本發(fā)明的第三方面> 表5表示將圖8所示的光源101(第一發(fā)光層)和反射電極的反射面103之間的光學距離確定為(1/4)λ，使光源102(第二發(fā)光層)和反射電極的反射面103之間的光學距離變化到(4/4)λ～(3/8)λ時、模擬各種視角的發(fā)光強度的結(jié)果。發(fā)光強度以正面(0°)、30°、45°和60°的4個視角評價。另外，在表5中表示將正面方向的發(fā)光強度作為1時的相對值?！白畲?最小”表示在這4個視角中的最大值和最小值的比例?！罢鎻姸取北硎緦l(fā)光層只是第一發(fā)光層時的正面方向的發(fā)光強度作為1的相對強度。
在表5中，(2)、(4)、(6)滿足本發(fā)明的條件。
表5

如表5所示，在滿足本發(fā)明條件的(2)、(4)和(6)中，在30°、45°和60°任一視角中也可以得到相對高的發(fā)光強度，最大值/最小值的比例相比其它的變小。因此可知，視角依存性被降低。
另外，從表5可知，在只設(shè)置第一發(fā)光層的情況，在60°視角中發(fā)光強度變得最低。因此，通過將第二發(fā)光層設(shè)定為在60°中成為高發(fā)光強度，可以降低視角依存性。
光學距離是由各層的膜厚和折射率求出的距離，還是應(yīng)該考慮多方式(multimode)的距離，但在本申請說明書中，將各層的折射率和多方式簡化來計算。
(實施例17)圖9是表示在本實施例中制作的有機EL元件的模式截面圖。本實施例的有機EL元件如圖9所示在未圖示的基板上形成由Al組成的金屬薄膜81，在其上形成由ITO(銦錫氧化物)膜構(gòu)成的透明導(dǎo)電膜82(膜厚30nm)。由該透明導(dǎo)電膜82和金屬薄膜81構(gòu)成反射電極，金屬薄膜81的上方端面成為反射面41a。
在透明導(dǎo)電膜82上形成由NPB構(gòu)成的空穴輸送層91(膜厚30nm)。該空穴輸送層91也作為第一空腔調(diào)整層發(fā)揮作用。
在空穴輸送層91上，以橙色發(fā)光層51(膜厚60nm)和藍色發(fā)光層52(膜厚50nm)的順序疊層。由橙色發(fā)光層51和藍色發(fā)光層52構(gòu)成白色發(fā)光的第一發(fā)光層50。第一發(fā)光層50的發(fā)光位置50a是從橙色發(fā)光層51和藍色發(fā)光層52的界面距離藍色發(fā)光層側(cè)為5nm的區(qū)域。
橙色發(fā)光層51使用100重量％的空穴輸送性材料的NPB，作為主體材料，在其中使之含有3重量％的橙色發(fā)光摻雜物的DBzR而形成。
藍色發(fā)光層52使用100重量％的電子輸送性材料的TBADN，作為主體材料，在其中使之含有1重量％的藍色發(fā)光摻雜物的TBP而形成。
在第一發(fā)光層50上，以電子輸送層71(膜厚20nm)、電子注入層72(膜厚10nm)和電子拉出層73(膜厚20nm)的順序疊層。中間單元70由電子輸送層71、電子注入層72和電子拉出層73構(gòu)成。電子輸送層71由Alq形成。電子注入層72通過堆積Li而形成，但因為膜厚非常薄，所以，認為是與電子輸送層71的Alq的復(fù)合體，具有Alq∶Li＝1∶1組成。電子拉出層73由HAT-CN6形成。
在中間單元70上形成第二空腔調(diào)整層92(膜厚275nm)。第二空腔調(diào)整層92也由NPB形成。
在第二空腔調(diào)整層92上，以橙色發(fā)光層61和藍色發(fā)光層62的順序疊層形成。第二發(fā)光層60由橙色發(fā)光層61和藍色發(fā)光層62構(gòu)成。橙色發(fā)光層61和藍色發(fā)光層62與第一發(fā)光層50的橙色發(fā)光層51和藍色發(fā)光層52同樣地形成。
第二發(fā)光層60的發(fā)光位置60a是從橙色發(fā)光層61和藍色發(fā)光層62的界面距離藍色發(fā)光層62側(cè)為5nm的區(qū)域。
在第二發(fā)光層60上形成電子輸送層93(膜厚20nm)。電子輸送層93由Alq形成。
在電子輸送層93上形成由光取出側(cè)電極的Li/Ag構(gòu)成的金屬薄膜電極94(Li膜厚1nm∶Ag膜厚15nm)。
通過調(diào)整第一空腔調(diào)整層91的膜厚，可以調(diào)整第一發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離，以及第二發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離。另外，由調(diào)整空腔調(diào)整層92的膜厚，可以調(diào)整第二發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面之間的光學距離。
在如以上構(gòu)成的有機EL元件中，第一發(fā)光層50的發(fā)光位置50a與反射電極的反射面91a之間的光學距離為125nm。另外，第二發(fā)光層60的發(fā)光位置60a與反射電極80的反射面81a之間的光學距離為312.5nm。
本實施例中的第一發(fā)光層50和第二發(fā)光層60是使橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層疊層的白色發(fā)光層，欲取出的發(fā)光的中心波長λ是500nm。因此，第一發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面的光學距離為(1/4)λ，第二發(fā)光層的發(fā)光位置與反射電極的反射面的光學距離為(5/8)λ。因此，被設(shè)定為本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖10是表示在圖9所示的有機EL元件的正面方向上的發(fā)光光譜和視角60°方向上的發(fā)光光譜的圖。如圖10所示可知，正面方向的發(fā)光強度和視角60°方向的發(fā)光強度幾乎是同等程度，視角依存性被降低。波長500nm的正面方向的發(fā)光強度為100，視角60°方向的發(fā)光強度為83。
(對照例7)圖11是表示對照例7的有機EL元件結(jié)構(gòu)的模式截面圖。與實施例17同樣地在基板上形成金屬薄膜41，在金屬薄膜41上形成透明導(dǎo)電膜42。在透明導(dǎo)電膜42上形成空穴輸送層51。在空穴輸送層51上形成橙色發(fā)光層11和藍色發(fā)光層12。在藍色發(fā)光層12上形成電子輸送層53。在電子輸送層53上形成作為光取出電極的由Ag形成的金屬薄膜54。
對照例7的有機EL元件只設(shè)置1個發(fā)光層，只設(shè)置第一發(fā)光層10。第一發(fā)光層10的發(fā)光位置10a與反射電極40的反射面41a之間的光學距離為125nm。
圖12是表示對照例7的正面方向的發(fā)光光譜和視角60°方向的發(fā)光光譜的圖。從圖12可知，正面方向的發(fā)光強度和視角60°方向的發(fā)光強度有很大不同。例如，在波長500nm中，相對正面方向的發(fā)光強度100，視角60°方向的發(fā)光強度為68，可知視角依存性大。
(對照例8)在與圖9所示的實施例17同樣的結(jié)構(gòu)中，制作第二發(fā)光層20的發(fā)光位置20a與反射電極40的反射面41a之間的距離為375nm的有機EL元件。375nm相當于波長λ＝500nm時的(3/4)λ。
若將該對照例8的波長500nm中的正面方向的發(fā)光強度作為100，視角60°方向的發(fā)光強度為64。因此可知，與實施例17相比，視角依存性變大。
從以上表示可知，按照本發(fā)明設(shè)計的實施例17的有機EL元件，與對照例7和對照例8的有機EL元件相比，可以大幅度降低視角依存性。
權(quán)利要求
1.一種有機電致發(fā)光元件，具有陰極、陽極和在所述陰極與所述陽極之間隔著中間單元配置的多個發(fā)光單元，其特征在于在離所述陽極最近的所述發(fā)光單元與所述陽極之間，還具有調(diào)整從所述各發(fā)光單元的發(fā)光位置到所述陽極的光學距離的空腔調(diào)整層和鄰接于所述空腔調(diào)整層、設(shè)置在所述發(fā)光單元側(cè)的電子拉出層。
2.如權(quán)利要求1所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于第二電子拉出層鄰接于所述空腔調(diào)整層，并被設(shè)置在所述陽極側(cè)。
3.一種有機電致發(fā)光元件，其特征在于，具有陰極；陽極；配置在所述陰極與所述陽極之間的中間單元；配置在所述陰極與所述中間單元之間的第一發(fā)光單元；配置在所述陽極與所述中間單元之間的第二發(fā)光單元；和配置在所述中間單元與所述第二發(fā)光單元之間，鄰接于所述中間單元而設(shè)置的空腔調(diào)整單元，所述中間單元具有用于從所述空腔調(diào)整單元拉出電子的第一電子拉出層；和鄰接于所述第一電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層，所述空腔調(diào)整單元具有鄰接于所述第一電子拉出層的陰極側(cè)而設(shè)置，被所述第一電子拉出層拉出電子的第一空腔調(diào)整層；和用于從鄰接于陰極側(cè)的電子供給層拉出電子的第二電子拉出層，所述第一電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(B)|和所述第一空腔調(diào)整層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(A)|具有|HOMO(A)|-|LUMO(B)|≤1.5eV的關(guān)系，所述電子注入層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(C)|或功函數(shù)的絕對值|WF(C)|小于|LUMO(B)|，所述第二電子拉出層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(D)|和所述電子供給層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)的能級的絕對值|HOMO(E)|具有|HOMO(E)|-|LUMO(D)|≤1.5eV的關(guān)系，所述第一空腔調(diào)整層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(A)|和|LUMO(D)|具有|LUMO(A)|＜|LUMO(D)|的關(guān)系。
4.如權(quán)利要求3所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述電子供給層被設(shè)置在所述第一發(fā)光單元內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述電子供給層是被設(shè)置在所述空腔調(diào)整單元內(nèi)的第二空腔調(diào)整層。
6.如權(quán)利要求1～2或3～5中任一項所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述空腔調(diào)整層由空穴輸送性材料形成。
7.如權(quán)利要求6所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述空穴輸送性材料為叔芳胺類材料。
8.如權(quán)利要求3所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述空腔調(diào)整單元組合所述第一空腔調(diào)整層和所述第二電子拉出層、以多個重復(fù)單元的形式具有這些層。
9.如權(quán)利要求3所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于在所述中間單元內(nèi)的所述電子注入層與所述第二發(fā)光單元之間設(shè)置有電子輸送層，所述電子輸送層的最低空分子軌道(LUMO)的能級的絕對值|LUMO(F)|小于|LUMO(C)|或|WF(C)|。
10.如權(quán)利要求1～2或3～9中任一項所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述電子拉出層由用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的吡嗪衍生物形成， 其中，Ar表示芳基，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。
11.如權(quán)利要求10所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述第一和/或第二電子拉出層由用以下所示的結(jié)構(gòu)式表示的六氮雜三亞苯衍生物形成， 其中，R表示氫、碳原子數(shù)1～10的烷基、烷氧基、二烷基氨基或F、Cl、Br、I或CN。
12.一種有機電致發(fā)光元件，具有反射電極、光取出側(cè)電極和配置在所述反射電極與所述光取出側(cè)電極之間的第一發(fā)光層和第二發(fā)光層，其特征在于所述第一發(fā)光層的發(fā)光位置與所述反射電極的反射面之間的光學距離為(n/x)λ，所述第二發(fā)光層的發(fā)光位置與所述反射電極的反射面之間的光學距離為[(n+m)/2x]λ，λ為欲取出的發(fā)光的中心波長，n為奇數(shù)，m為偶數(shù)，x為自然數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述第一發(fā)光層和所述第二發(fā)光層隔著中間單元被疊層。
14.如權(quán)利要求13所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于在所述反射電極與所述中間單元之間配置有所述第一發(fā)光層，在所述光取出側(cè)電極與所述中間單元之間配置有所述第二發(fā)光層，在此情況下，在所述反射電極與所述第一發(fā)光層之間設(shè)置有第一空腔調(diào)整層，在所述中間單元與所述第二發(fā)光層之間設(shè)置有第二空腔調(diào)整層。
15.如權(quán)利要求13所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述反射電極和所述光取出側(cè)電極中的一方為陽極，另一方為陰極，所述中間單元由設(shè)置在陰極側(cè)的電子拉出層、鄰接于該電子拉出層的陽極側(cè)的電子注入層和鄰接于該電子注入層的陽極側(cè)的電子輸送層構(gòu)成，所述電子拉出層從鄰接于其陽極側(cè)的鄰接層拉出電子，通過所述電子注入層和所述電子輸送層將拉出的電子供給陽極側(cè)，并且，將由電子的拉出而在所述鄰接層中產(chǎn)生的空穴供給到陰極側(cè)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述第一空腔調(diào)整層和/或所述第二空腔調(diào)整層由空穴輸送性材料形成。
17.如權(quán)利要求12～15中任一項所述的有機電致發(fā)光元件，其特征在于所述第一發(fā)光層和所述第二發(fā)光層分別為具有將橙色發(fā)光層和藍色發(fā)光層疊層的結(jié)構(gòu)的白色發(fā)光層。
18.一種有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于，具備具有被陽極和陰極夾住的元件結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光元件；和設(shè)置有用于將對應(yīng)于每個顯示像素的顯示信號供給所述有機電致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動基板，在所述有源矩陣驅(qū)動基板上配置所述有機電致發(fā)光元件，該顯示裝置是將所述陰極和所述陽極中設(shè)置在所述基板側(cè)的電極作為透明電極的底部發(fā)射型的有機電致發(fā)光顯示裝置，作為所述有機電致發(fā)光元件，使用權(quán)利要求1～2、3～5或12～15中任一項所述的有機電致發(fā)光元件。
19.如權(quán)利要求18所述的有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于所述有機電致發(fā)光元件是白色發(fā)光元件，在所述有機電致發(fā)光元件與所述基板之間配置有濾色器。
20.一種有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于，具備具有被陽極和陰極夾住的元件結(jié)構(gòu)的有機電致發(fā)光元件；和設(shè)置有用于將對應(yīng)于每個顯示像素的顯示信號供給所述有機電致發(fā)光元件的有源元件的有源矩陣驅(qū)動基板；和與該有源矩陣驅(qū)動基板相對而設(shè)置的透明密封基板，在所述有源矩陣驅(qū)動基板與所述密封基板之間配置所述有機電致發(fā)光元件，該顯示裝置是將所述陰極和所述陽極中設(shè)置在所述密封基板側(cè)的電極作為透明電極的頂部發(fā)射型的有機電致發(fā)光顯示裝置，作為所述有機電致發(fā)光元件，使用權(quán)利要求1～2、3～5或12～15中任一項所述的有機電致發(fā)光元件。
21.如權(quán)利要求20所述的有機電致發(fā)光顯示裝置，其特征在于所述有機電致發(fā)光元件是白色發(fā)光元件，在所述有機電致發(fā)光元件與所述密封基板之間配置有濾色器。
22.一種有機電致發(fā)光的發(fā)光裝置，其特征在于使用權(quán)利要求1～2、3～5或12～15中任一項所述的有機電致發(fā)光元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機電致發(fā)光元件，其特征在于，具有陰極；陽極；在陰極與陽極之間、隔著中間單元疊層的多個發(fā)光單元；設(shè)置在離陽極最近的發(fā)光單元與陽極之間的空腔調(diào)整層；和鄰接于空腔調(diào)整層、設(shè)置在發(fā)光單元側(cè)的電子拉出層，通過調(diào)整空腔調(diào)整層的膜厚，調(diào)整從各發(fā)光單元的發(fā)光位置到陽極的光學距離。
文檔編號H01L51/52GK1905205SQ20061010890
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者西村和樹, 浜田祐次 申請人:三洋電機株式會社