專利名稱：有機(jī)電致發(fā)光元件和使用其的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括銀薄膜電極并且具有高發(fā)光效率的有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件和包 括該有機(jī)EL元件的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
有機(jī)EL元件包括第一電極、第二電極和設(shè)置在這兩個(gè)電極之間的有機(jī)化合物層。 從該第一電極或該第二電極(光取出電極)將該有機(jī)化合物層中的發(fā)光層中產(chǎn)生的光取 出。已提出將銀薄膜用作光取出電極。銀具有高的電導(dǎo)率和可見光區(qū)中的高透射率。但是，具有20nm以下的厚度的銀薄膜通常是不連續(xù)膜，不僅具有小的電導(dǎo)率，而 且由于局部表面等離波子共振引起的吸收而具有可見光區(qū)中的低透射率。為了防止由于銀 薄膜的局部表面等離波子共振引起的吸收，日本專利公開No. 2008-171637公開了包括由 層狀透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電極的有機(jī)EL元件。該層狀透明導(dǎo)電膜由底層和銀薄膜層組成，該 底層由銀以外的金屬構(gòu)成，該銀薄膜層由銀或銀合金構(gòu)成。銀以外的金屬優(yōu)選選自金、鋁、 銅、銦、錫和鋅。但是，作為認(rèn)真研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)根據(jù)日本專利公開No. 2008-171637的 層狀透明導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)不能充分防止由于局部表面等離波子共振引起的吸收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供包括銀薄膜電極并且具有高發(fā)光效率的有機(jī)EL元件。本發(fā)明提供有機(jī)EL元件，其在基板上包括第一電極、第二電極和有機(jī)化合物層。 該有機(jī)化合物層具有在該第一電極和該第二電極之間配置的發(fā)光層。該第二電極從該基板 側(cè)以如下順序(即，依次)包括第一金屬層和第二金屬層。該第二金屬層與該第一金屬層 接觸。該第二金屬層含有^Vg并且具有5.0nm-20nm的厚度。該第一金屬層含有Mg和^Vg并 且具有1. Onm-5. Onm的厚度。本發(fā)明能夠提供包括銀薄膜電極并且具有高發(fā)光效率的有機(jī)EL元件。由以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方案的說明，本發(fā)明進(jìn)一步的特征將變得清楚。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL元件的橫截面示意圖。圖IB是包括該有機(jī)EL元件的發(fā)光裝置的透視示意圖。圖2A是表示參考例1的透射率的坐標(biāo)圖。圖2B是表示Mg-Ag金屬層的光視透射率(透光率，luminoustransmittance)對(duì) 于Ag濃度的依賴性的坐標(biāo)圖。圖3A是表示參考例2的透射率的坐標(biāo)圖。圖;3B是表示Mg-Ag金屬層的光視透射率的厚度依賴性的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施方案以下參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。圖IA是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的有機(jī)EL 元件的橫截面示意圖。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的有機(jī)EL元件在基板10上包括第一電 極U、第二電極15和有機(jī)化合物層12。該有機(jī)化合物層12配置在該第一電極11和該第 二電極15之間并且包括發(fā)光層。光從與基板10相對(duì)的第二電極15取出(頂部發(fā)射型)。 該第二電極15從基板10以如下順序包括第一金屬層13和第二金屬層14。該第二金屬層 14與該第一金屬層13接觸。該第二金屬層14含有銀(Ag)并且具有5. 0nm-20nm的厚度。 用作該第二金屬層14的底層的該第一金屬層13含有Mg和Ag并且具有1. Onm-5. Onm的厚 度。這能夠使該第二金屬層14為連續(xù)膜，由此防止該第二金屬層14的局部表面等離波子 吸收和透射率的降低。盡管未圖示，本發(fā)明可應(yīng)用于底部發(fā)射型的有機(jī)EL元件，其中光從基板取出。更 具體地，底部發(fā)射型的有機(jī)EL元件從基板以如下順序具有第二電極、有機(jī)化合物層和第一 電極。該第二電極從基板以如下順序包括第一金屬層和第二金屬層。第二電極15的第二金屬層14由優(yōu)選含有90體積％以上Ag的Ag薄膜構(gòu)成。Ag 薄膜可含有少量(小于10體積％)的Pd、Cu、Mg、和/或Au。第二金屬層14優(yōu)選具有 5. 0nm-20nm的厚度，更優(yōu)選8. 0nm-12nm,以實(shí)現(xiàn)高的電導(dǎo)率和可見光區(qū)(波長(zhǎng)400_780nm) 的透射率。第二電極15的第一金屬層13含有至少兩種金屬。該至少兩種金屬的實(shí)例包括， 但并不限于，金屬，例如Ag和Au，第I族元素，例如Li和Cs，第II族元素，例如Mg和Ca，和 第III族元素，例如Al和^1。第一金屬層13適合地含有Mg和Ag。Mg與Ag的原子比優(yōu)選 為19 1至1 19，更優(yōu)選為19 1至9 1。在第一金屬層13具有IOnm以下的厚度 的情況下，第二金屬層14 OVg薄膜)的局部表面等離波子吸收隨著Ag的體積百分率增加而 增加。希望第二金屬層14(Ag薄膜)由連續(xù)膜構(gòu)成。不充分覆蓋第一金屬層13的不連 續(xù)Ag薄膜導(dǎo)致Ag薄膜的局部表面等離波子吸收特性的產(chǎn)生并且具有低電導(dǎo)率。因此希望 在第二金屬層14下面的第一金屬層13也由連續(xù)膜構(gòu)成并且充分地覆蓋下面的有機(jī)化合物 層(在頂部發(fā)射型的情況下)或基板(在底部發(fā)射型的情況下)。也希望第一金屬層13與 第二金屬層14之間的界面平坦。為此，第一金屬層13含有至少兩種金屬。層的連續(xù)性可能與不同種類的金屬原子的物理性質(zhì)有關(guān)。在這種情況下，該物理 性質(zhì)之一可能與原子之間的鍵合強(qiáng)度有關(guān)。在金屬的氣相沉積中，認(rèn)為與基板的原子具有 高鍵合強(qiáng)度的金屬原子形成三維鍵合，而與基板的原子具有低鍵合強(qiáng)度的金屬原子形成兩 維鍵合(在基板的面內(nèi)方向上)。特別地，在至少兩種具有不同鍵合強(qiáng)度的金屬的氣相沉積 中，認(rèn)為具有高鍵合強(qiáng)度的金屬形成核，并且具有低鍵合強(qiáng)度的金屬在該核周圍兩維地生 長(zhǎng)，于是容易形成連續(xù)膜。在含有Mg和Ag的第一金屬層13中，認(rèn)為對(duì)于基板具有低鍵合 強(qiáng)度的Mg和具有高鍵合強(qiáng)度的Ag的組合有助于連續(xù)膜的形成。其他物理性質(zhì)可能與核的尺寸，即原子半徑有關(guān)。認(rèn)為不同種類的金屬原子填充 金屬原子之間的間隙，由此容易形成連續(xù)膜。特別希望至少兩種金屬具有大的原子半徑上 的差異，原因在于能夠用具有較小原子半徑的金屬原子填充具有較大原子半徑的金屬原子
4之間的間隙。具有較大原子半徑的金屬原子的實(shí)例包括，但并不限于，Ag和Au。具有較小 原子半徑的金屬原子的實(shí)例包括，但并不限于，Li、Cs、Mg、Ca、Al和h。希望第一金屬層含 有具有大原子半徑的金屬，例如Ag或Au，和如上所述的具有小原子半徑的金屬。在含有Mg 和Ag的第一金屬層13中，認(rèn)為Mg與Ag之間大的原子半徑之差能夠充分地產(chǎn)生如上所述 的效果，由此有助于形成連續(xù)膜。還認(rèn)為第一金屬層中包括^Vg增加第一金屬層和第二金屬 層之間的親和性，并且第二金屬層OVg薄膜)在第一金屬層中的^Vg的輔助下能夠形成連續(xù) 膜。希望第一金屬層具有比第二金屬層小的厚度。第一金屬層優(yōu)選具有1. Onm-5. Onm 的厚度。在該膜厚范圍內(nèi)，設(shè)置在有機(jī)化合物層上的第二電極15具有高透射率和足夠高的 反射率。這增加第一電極U與第二電極15之間的光學(xué)相干性并且改善發(fā)光效率。第一金 屬層更優(yōu)選具有1. Onm-2. Onm的厚度。具有1. Onm-5. Onm的厚度的第一金屬層具有高的考 慮白色顯示時(shí)的可視性的光視透射率。本文中使用的術(shù)語“光視透射率”是指第一金屬層 (或第一金屬層和第二金屬層的層合體)對(duì)于紅、綠和藍(lán)光的透射率與紅、綠和藍(lán)光的可見 度(visibility)的乘積之和。紅、綠和藍(lán)光分別具有，但并不限于，620、520和460nm的波 長(zhǎng)。紅、綠和藍(lán)光分別具有0. 30,0. 59和0. 11的可見度。在包括能夠發(fā)射紅、綠和藍(lán)光的 有機(jī)EL元件的發(fā)光裝置中，如果光取出電極具有相同的厚度和組成，高的光視透射率導(dǎo)致 白光發(fā)射時(shí)發(fā)光裝置的低電力消耗。以下對(duì)有機(jī)EL元件的其他部件進(jìn)行說明?；?0可由介電材料，例如玻璃或塑 料構(gòu)成。基板10可包括支持基板、設(shè)置在該支持基板上的開關(guān)元件和設(shè)置在該開關(guān)元件上 的絕緣層。開關(guān)元件可以為薄膜晶體管(TFT)并且驅(qū)動(dòng)有機(jī)EL元件。希望第一電極11具有高反射率。第一電極11可以是由Al、Ag、Mo、W、Ni、Cr或它 們的合金構(gòu)成的金屬層并且可以具有50nm-300nm的厚度。該金屬層可由已知方法，例如氣 相沉積或?yàn)R射形成。第一電極在金屬層的光取出側(cè)可包括透明導(dǎo)電氧化物層。透明導(dǎo)電氧 化物層可由SnO2Un2O3或氧化銦錫(ITO)構(gòu)成。透明導(dǎo)電氧化物層優(yōu)選具有5nm-100nm的 厚度。本文中使用的術(shù)語“透明”是指可見光區(qū)中40%以上的透射率。有機(jī)化合物層12包括發(fā)光層并且任選地包括功能層，例如空穴注入層、空穴傳輸 層、空穴阻擋層、電子注入層、電子傳輸層和/或電子阻擋層。以適當(dāng)?shù)捻樞驅(qū)⑦@些功能層 層合。有機(jī)化合物層的每個(gè)功能層可由已知材料構(gòu)成?？捎帽Ｗo(hù)層例如上述的透明導(dǎo)電氧化物層、具有高折射率的有機(jī)化合物層或SiN 將第二電極15覆蓋。第二實(shí)施方案以下對(duì)本發(fā)明的另一實(shí)施方案進(jìn)行說明。如圖IB中所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案 的發(fā)光裝置包括多個(gè)像素1，每個(gè)像素1包括有機(jī)EL元件。發(fā)光裝置也包括控制單元，例如 TFT,以控制像素的光發(fā)射。每個(gè)像素1包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的有機(jī)EL元件。該發(fā)光裝置能夠用作顯示裝置。這樣的發(fā)光裝置包括像素單元的矩陣。每個(gè)像素 單元包括具有不同發(fā)光色的多個(gè)像素，例如發(fā)紅光像素、發(fā)綠光像素和發(fā)藍(lán)光像素。例如， 發(fā)紅光像素包括能夠發(fā)紅光的有機(jī)EL元件。本文中使用的術(shù)語“像素”是指能夠獨(dú)立控制光發(fā)射的最小單元。像素單元包括 具有不同發(fā)光色的多個(gè)像素并且通過混色能夠發(fā)射所需的色。
本實(shí)施方案中，所有像素可以是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL元件，或者部分像 素可以是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL元件。換言之，像素可包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的 有機(jī)EL元件和常規(guī)的有機(jī)EL元件兩者?？烧{(diào)節(jié)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL元件與常 規(guī)的有機(jī)EL元件的比例以調(diào)節(jié)顯示裝置的發(fā)光性能。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL元件和常規(guī)的有機(jī)EL元件可規(guī)則地配置?；蛘?， 可使根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL元件不規(guī)則地分布。在包括發(fā)紅光像素、發(fā)綠光像素和發(fā)藍(lán)光像素的發(fā)光裝置中，希望每個(gè)像素具有 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的有機(jī)EL元件。像素可包括用于改善光取出效率的單元。所有像素可包括該改善單元，或者特定 的像素可包括該改善單元。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置可用于各種用途，例如照明、打印機(jī)頭、曝光裝置和顯示裝 置的背光。用作顯示裝置的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的發(fā)光裝置的實(shí)例包括，但并不限于，電視 系統(tǒng)和個(gè)人電腦的顯示器、攝像裝置的背側(cè)顯示器、移動(dòng)電話的顯示器和便攜游戲機(jī)的顯 示器。用作顯示裝置的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的發(fā)光裝置的其他實(shí)例包括，但并不限于，便攜 音樂播放器的顯示器、個(gè)人數(shù)碼助理(PDA)的顯示器和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示器。實(shí)施例以下對(duì)如下結(jié)構(gòu)的透射率測(cè)定進(jìn)行說明，其中將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的第二電極 的第一金屬層和第二金屬層的層合體設(shè)置在有機(jī)化合物層上。參考例1本參考例中，在石英基板上形成有機(jī)化合物層，在有機(jī)化合物層上形成Mg-Ag金 屬層作為第一金屬層，并且在Mg-Ag金屬層上形成Ag層作為第二金屬層。改變Mg-Ag金屬 層中Ag的濃度。 在石英基板QOmm X 20mm X厚0. 7mm)上形成由下述化合物1構(gòu)成且具有20nm的 厚度的有機(jī)化合物層。然后在該有機(jī)化合物層上形成Mg-^Vg金屬層作為第一金屬層。如下 改變Mg-Ag金屬層中Ag的體積百分率0、5、10、20、30、50、80和100體積％。Mg和Ag的總 沉積速率為1. 0埃/秒。調(diào)節(jié)Mg和Ag各自的沉積速率以使第一金屬層中Ag的體積百分 率為0%、5%、10%、20%、30%、50%、80%或100體積％。例如，當(dāng)Ag的體積百分率為第 一金屬層的20%時(shí)，Mg的沉積速率為0. 8埃/秒，并且Ag的沉積速率為0. 2埃/秒。沉積 過程中蒸鍍室的真空度為2X10_5Pa-8X10_5Pa。不依賴于Ag濃度，第一金屬層具有4. Onm 的厚度。然后以0. 5埃/秒的Ag沉積速率在第一金屬層上形成具有IOnm的厚度的第二金 屬層。為了防止石英基板上形成的第一金屬層在大氣中的氧化，用密封玻璃(18mmX ISmmX 厚0. 7mm)和環(huán)氧樹脂粘合劑將石英基板的沉積表面密封。
權(quán)利要求
1.有機(jī)EL元件，其在基板上包括 第一電極；第二電極；和具有發(fā)光層的有機(jī)化合物層，該有機(jī)化合物層設(shè)置在該第一電極和該第二電極之間， 其中該第二電極從該基板側(cè)按如下順序包括第一金屬層和第二金屬層，該第二金屬層 與該第一金屬層接觸，該第二金屬層含有Ag并且具有5. 0nm-20nm的厚度，和 該第一金屬層含有Mg和Ag并且具有1. Onm-5. Onm的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL元件，其中該含有Mg和Ag的金屬層中Ag的體積百分率 大于0%且小于等于80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL元件，其中該含有Mg和Ag的金屬層中Ag的體積百分率 為 5% -50% ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL元件，其中該含有Mg和Ag的金屬層中Ag的體積百分率 為 30% -50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL元件，其中該含有Mg和Ag的金屬層中Ag的重量百分率 大于0. 0%且小于等于96. 0%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL元件，其中該含有Mg和Ag的金屬層中Ag的重量百分率 為 24. -85. 8%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的有機(jī)EL元件，其中該含有Mg和Ag的金屬層中Ag的重量百分率 為 72. -85. 8%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的有機(jī)EL器件，其中該第一金屬層具有1.Onm-2. Onm的厚度。
9.發(fā)光裝置，包括均包括有機(jī)EL元件的多個(gè)像素；和 用于控制該像素的光發(fā)射的控制單元，其中該有機(jī)EL元件是根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的有機(jī)EL元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)光裝置，其中該多個(gè)像素包括發(fā)紅光的像素、發(fā)綠光的像素和 發(fā)藍(lán)光的像素。
全文摘要
有機(jī)EL元件在基板上包括第一電極、有機(jī)化合物層和第二電極。該第二電極從該基板側(cè)以如下順序包括第一金屬層和第二金屬層。該第二金屬層含有Ag并且具有5.0nm-20nm的厚度。該第一金屬層含有Mg和Ag并且具有1.0nm-5.0nm的厚度。
文檔編號(hào)H01L51/50GK102130303SQ201110007210
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者伊藤尚行, 伊藤希之, 角田隆行, 首藤章志 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社