[发明专利]有机电致发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明的目的在于提供一种有机电致发光元件(以下称为有机EL元件)以及该元件的制造方法。具体而言，目的在于提供一种发光效率高且低耗电的透明有机EL元件(特别是一种顶部发光型有机EL元件)以及该元件的制造方法。这种有机EL元件能适用于平板显示器的光源和照明，特别适用于有源矩阵(AM)驱动的有机EL显示器和有机EL照明。 

背景技术

有机EL元件可以以低电压实现高电流密度，并因此可以实现高发光亮度和发光效率。近年来，有机EL元件在诸如液晶显示器的平板显示器的应用中已商业化，并预计在照明用光源内使用。 

这种有机EL元件至少包含：包括发光层的有机EL层，以及夹着该有机EL层的阳极和阴极。光提取侧上的电极对于来自发光层的EL光必须有高透过率。作为用于形成光提取侧上的电极的材料，通常使用透明导电氧化物材料、如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟钨氧化物(IZO)以及类似物。由于这些透明导电氧化物材料有约5eV的较高功函数，因此它们作为用于将空穴注射到有机材料内的电极(阳极)使用。 

当注射到发光层材料的最高被占用分子轨道(HOMO，一般作为电离势测量)内的空穴、以及注射到最低未被占用分子轨道(LUMO，一般作为电子亲和力测量)的电子重新结合时获得来自有机EL元件的发光，作为结果产生的激子的激发能量被弛豫，且因此发射出光。为了实现空穴和电子向发光层的高效注射，有机EL元件采用层叠式结构，该层叠式结构除了该发光层还使用空穴注射层、空穴传输层、电子传输层以及电子注射层的部分或全部。 

在已有技术中，有机EL元件一般具有从支承基板侧(底部发射型)提取光的类型，通过在透明支承基板上形成ITO的阳极作为下部电极来形成，并在 其上依次形成空穴注射/传输层、发光层、电子注射/传输层以及类似物作为有机EL层，然后形成包括AL或另一金属薄膜的阴极作为上部电极。 

然而，近年来在平板显示器的应用中，其中对于每个像素设置有采用包括非晶硅或多晶硅的薄膜晶体管(TFT)的开关元件，并在其上形成有机EL元件的AM驱动的有机EL显示器已成为主流。 

在这种情况下，开关元件不透明，因此产生像素孔径比(发光区)减小的问题。为防止这种像素孔径比的降低，优选的是应用其中上部电极透明并从薄膜沉积侧(顶部发光型)提取光的类型的有机EL元件。 

当上部电极透明时，可以选择使用低反射电极作为阳极，依次形成空穴注射/传输层、发光层以及电子注射/传输层，并将该上部透明电极用作为阴极(参见非专利文献1)，还可以选择使用低反射电极作为阴极，在其上依次形成电子注射/传输层、发光层、以及空穴注射/传输层，并将该上部透明电极用作为阳极(见非专利文献2)。 

特别是，当多晶硅TFT被用作为开关元件时，一般鉴于开关电路配置将下部电极用作阳极，因此将上部透明电极作为阴极的需求增加。 

Mg-Ag合金的金属薄膜或类似物有时被用作上部透明阴极。然而，使用金属薄膜的上部透明电极存在问题，即在某种程度上金属吸收可见光，从而发光强度降低。此外，高反射率伴随有微腔效应，存在的问题是，确定低反射电极和金属薄膜之间的距离的该有机层的薄膜厚度分布必须控制得非常精确。因此，期望将在现有技术中在阳极中采用的透明导电氧化物材料用作为上部透明阴极。 

当透明导电氧化物材料通过溅射或其它方式沉积在有机EL层上时，担心有机发光层材料和/或电子注射/传输材料容易被氧化。这种材料的氧化会导致功能退化，并担心有机EL元件的发光效率可能显著恶化。 

作为一种解决有机EL层由于氧化而退化的问题的方法，已使用了在包括透明导电氧化物材料的电极和电子传输层之间设置有损伤弛豫层的方法。作为损伤弛豫层，提出了被用作为阴极材料的Mg-Ag合金的极薄薄膜(见非专利文献1)，以及酞菁铜(CuPc)的极薄薄膜(见非专利文献3)。 

另一方面，提出了一种通过在电子传输层上设置包括无机材料的电子注射 层，来防止因溅射法导致的损坏的方法(见非专利文献1)。 

此外，提出了一种将包括无机半导体的空穴注射/传输层和/或电子注射/传输层用作为有机EL元件的电荷注射/传输层的方法(专利文献2至7)。 

专利文献2至7中提出的技术鉴于如下有机EL元件的问题提出。 

—有机半导体是本征半导体，与无机半导体相比具有极低电荷密度。此外，有机半导体还具有低电荷迁移率，因此电导率低，且有机EL元件的驱动电压必须高。 

—有机半导体材料的耐热性差，因此缺乏可靠性和/或热稳定性。