專利名稱：有機電致發(fā)光器件及顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機EL器件和使用該有機EL器件的顯示器，該有機EL器件中包括發(fā)光層的有機層置于陽極與陰極之間。
背景技術：
近年來，作為代替陰極射線管(CRT)使用的顯示器，重量輕且功耗低的平板顯示器(flat display)已經(jīng)成為熱點研究和開發(fā)的目標。在平板顯示器中，使用諸如有機EL(電致發(fā)光)器件的自發(fā)光型顯示器件(所謂的發(fā)光器件)的顯示器以及有機EL器件作為能夠用低功耗驅動的顯示器已經(jīng)引起關注。
以使用上述發(fā)光器件的顯示器實現(xiàn)全彩色(full color)顯示模式的構造包括其中將能夠發(fā)白光的有機EL器件與僅分別傳輸藍、綠或紅色波長區(qū)域的光的濾色器結合的一種器件。此外，作為用于發(fā)白光的有機EL器件，已經(jīng)公開了(參見日本專利特開No.Hei 10-3990(具體地，參見圖1))一種具有以下結構的器件，其中藍光發(fā)射層、綠光發(fā)射層和紅光發(fā)射層從空穴傳輸層側順序疊置且其具有三波長發(fā)光部件。

發(fā)明內(nèi)容
然而，具有上述結構的白色發(fā)光有機EL器件在藍、綠和紅波長區(qū)域中各發(fā)光強度的平衡方面不足。因此，不能使用這樣的有機EL器件來獲得在色彩再現(xiàn)性能方面可與CRT相比的顯示器。
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種有機EL器件以及一種顯示器，該有機EL器件具有適用于全彩色顯示的良好平衡的紅、綠和藍三種顏色的發(fā)光部件，具有高效率并能夠長時間穩(wěn)定發(fā)光，該顯示器色彩再現(xiàn)性能優(yōu)異且可以長時間驅動。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種有機EL器件，其包括發(fā)光顏色不同且疊置在陽極與陰極之間的多個發(fā)光層，其中在發(fā)光層之間的至少一個位置處設置包括有機材料的中間層。
在如上構造的有機EL器件中，采用設置在發(fā)光層之間的中間層，確保每個發(fā)光層中由電荷的復合(re-coupling)產(chǎn)生的激子的能量更不易在發(fā)光層之間傳輸。因此，防止了發(fā)生由激子的能量的傳輸造成特定發(fā)光層的發(fā)光效率的降低。因此，保持了各顏色發(fā)光層的發(fā)光效率之間的平衡。
特定地，上述激子的能量容易傳輸?shù)狡渲写嬖诰哂行〉腍OMO(最高被占用分子軌道)-LUMO(最低未占用分子軌道)能隙的材料的層中，結果降低了具有大的HOMO-LUMO能隙的發(fā)光層的發(fā)光效率。鑒于此，優(yōu)選地，將設置在發(fā)光層之間的中間層中的HOMO-LUMO能隙設置得大于與中間層相鄰的構成發(fā)光層的材料的HOMO-LUMO能隙。此結構確?？煽康胤乐拱l(fā)生上述能量在發(fā)光層之間的傳輸。此外，防止能量傳輸?shù)街虚g層中從而在中間層中釋放。順便提及，中間層中的HOMO-LUMO能隙不必大于構成與該中間層相鄰的發(fā)光層的所有材料的HOMO-LUMO能隙；在存在具有如此小的HOMO-LUMO能隙從而允許激子能量的容易傳輸?shù)牟牧系那闆r下，中間層中的HOMO-LUMO能隙大于該材料的HOMO-LUMO能隙就足夠了。然而，此處應注意，如果中間層中的HOMO-LUMO能隙大于構成與該中間層相鄰的發(fā)光層的所有材料的HOMO-LUMO能隙，則可靠地防止了發(fā)光層之間上述能量傳輸?shù)陌l(fā)生。
此外，在如上構造的有機EL器件中，電子或空穴穿過相鄰的發(fā)光層遷移到每個發(fā)光層中。因此，設置在發(fā)光層之間的中間層優(yōu)選具有電子傳輸屬性或空穴傳輸屬性。這允許電子或空穴容易傳輸?shù)脚c該中間層相鄰的發(fā)光層中。因此，在設置在陰極側的發(fā)光層發(fā)光強度弱的情況下，在該發(fā)光層的陽極側設置具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性的中間層使得能夠增大傳輸?shù)皆O置在陰極側的發(fā)光層中的空穴的量且能夠限制傳輸?shù)皆O置在陽極側的發(fā)光層中的電子的量，由此可以提高所考慮的發(fā)光層中電子與空穴之間復合的幾率，并且可以增大發(fā)光強度。另一方面，在設置在陽極側的發(fā)光層發(fā)光強度弱的情況下，在該發(fā)光層的陰極側設置具有電子傳輸屬性以及空穴阻擋屬性的中間層使得能夠增大傳輸?shù)皆O置在陽極側的發(fā)光層中的電子的量且能夠限制傳輸?shù)皆O置在陰極側的發(fā)光層中的空穴的量，由此可以提高所考慮的發(fā)光層中電子與空穴之間復合的幾率，并且可以增大發(fā)光強度。
此外，發(fā)光層可以包括從陽極側順序疊置的紅光發(fā)射層、綠光發(fā)射層和藍光發(fā)射層，由此在充分確保紅光發(fā)射層中的發(fā)光效率的同時，空穴可以充分注入到相對于紅光發(fā)射層在陰極側的綠光發(fā)射層和藍光發(fā)射層中。
在該情況下，將具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性的中間層設置在綠光發(fā)射層與藍光發(fā)射層之間。這確保了可以促進空穴注入到設置在最陰極側的藍光發(fā)射層中，并且可以限制電子注入到綠光發(fā)射層中，由此確保了藍光發(fā)射層中空穴與電子之間的良好復合幾率。這還提供了良好平衡的白光發(fā)射。在此情況下，中間層中LUMO能級(能量值)優(yōu)選高于用作綠光發(fā)射層中基質材料(host material)的電子傳輸成分的LUMO能級，以提供阻擋電子注入到綠光發(fā)射層中的勢壘。
此外，在此情況下，具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性的中間層可以設置在紅光發(fā)射層和綠光發(fā)射層之間。這確保了促進空穴到相對于該中間層設置在陰極側的藍光發(fā)射層和綠光發(fā)射層中的注入，并且可以限制電子到紅光發(fā)射層中的注入，確保了藍光發(fā)射層和綠光發(fā)射層中空穴與電子之間的復合幾率。這還提供了良好平衡的白光發(fā)射。在此情況下，中間層中LUMO能級優(yōu)選高于紅光發(fā)射層中電子傳輸成分的LUMO能級，以提供阻擋電子注入到紅光發(fā)射層12中的勢壘。此構造使得可以限制電子到紅光發(fā)射層中的注入。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種顯示器，其中濾色器設置在上述有機EL器件的光取出表面?zhèn)取?br> 根據(jù)如上顯示器，通過將發(fā)光顏色之間良好平衡的多個有機EL器件與用于各顏色的濾色器結合，可以取出具有良好平衡的發(fā)光顏色的射線。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機EL器件的結構的剖視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機EL器件的另一結構(示例1)的剖視圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機EL器件中的能級的示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的有機EL器件的再一實施例(示例2)的剖視圖；圖5示出示例1中制造的有機EL器件的發(fā)射譜；圖6是示出示例2中有機膜中的能級的示意圖；
圖7示出示例2中制造的有機EL器件的發(fā)射譜；圖8示出比較例中制造的有機EL器件的發(fā)射譜。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將基于附圖在下面詳細描述根據(jù)本發(fā)明的有機EL器件的結構。圖1和2是示意性示出本發(fā)明的有機EL器件的剖視圖。
這些圖所示的有機EL器件1和1′的每個例如設置在構成顯示器的基板2的每個像素中，包括從基板2側順序疊置的陽極3、有機層4和陰極5，且用保護膜6氣密地覆蓋。特別地，將圖1所示的有機EL器件1構造成所謂的頂發(fā)射型，其中由有機EL器件1發(fā)射的光h在與基板2相對的一側取出。另一方面，將圖2所示的有機EL器件1′構造成所謂的底發(fā)射型，其中由有機EL器件1′發(fā)射的光h在基板2一側取出。
接下來，將按照基板2、陽極3、與陽極3配對的陰極5、以及夾在陽極3與陰極5之間的有機層4的順序描述有機EL器件1和1′中每個的組成部件的詳細結構。
<基板>
首先，基板2由玻璃基板、硅基板、塑料基板、或設置有TFT(薄膜晶體管)的TFT基板等構成；特別地，在圖2所示的底發(fā)射型有機EL器件的情況下，基板2由透光材料構成。此外，當有機EL器件1、1′與其他顯示器件結合使用時，基板可以由這兩種器件公用。
<陽極>
設置在基板2上的陽極3由具有大功函數(shù)的導電材料構成。具有大功函數(shù)的導電材料的示例包括鎳、銀、金、鉑、鈀、硒、銠、釕、銥、錸、鎢、鉬、鉻、鉭、鈮、這些金屬的合金、氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅、以及氧化鈦。
<陰極>
另一方面，通過電源8連接到陽極3的陰極5由具有小功函數(shù)的導電材料構成。具有小功函數(shù)的導電材料的示例包括諸如Li、Mg、Ca等的活潑金屬與諸如Ag、Al、In等的金屬的合金，以及這些合金的疊層。此外，可以采用如下結構，其中將諸如Li、Mg、Ca等的活潑金屬與諸如氟、溴等的鹵素、或者氧等的化合物層以薄的形式置于陰極5與有機層4之間。
上述陽極3和陰極5的、設置在取得(take up)有機層4中產(chǎn)生的發(fā)射光h的一側的一個電極通過適當選擇和使用上述材料中的透光材料來構成，且調(diào)節(jié)其厚度從而獲得適于使用的透光率。另一方面，另一電極通過適當選擇和使用具有良好反射率的材料來構成。
此外，根據(jù)使用有機EL器件1或1′構造的顯示器的驅動系統(tǒng)，將陽極3和陰極5構圖成合適的形狀。例如，在顯示器的驅動系統(tǒng)是簡單矩陣型的情況下，以彼此交叉的條紋(stripe)的形式形成陽極3和陰極5，且交叉部分構成有機EL器件1、1′。在顯示器的驅動系統(tǒng)是具有用于每個像素的TFT的有源矩陣型的情況下，根據(jù)所布置的多個像素的每個構圖陽極3，使其處于通過形成在覆蓋TFT的層絕緣膜中的接觸孔(未示出)連接到類似地為每個像素提供的TFT的狀態(tài)。另一方面，可以以形成來覆蓋基板2的整個表面的固體膜的形式形成陰極5以用作像素的公共電極。在此應注意，在采用有源矩陣型作為顯示器的驅動系統(tǒng)的情況下，優(yōu)選使用圖1所示的頂發(fā)射型有機EL器件1，因為由此可以增大器件的數(shù)值孔徑(numerical aperture)。
<有機層>
夾在陽極3與陰極5之間的有機層4包括從陽極3一側順序疊置的空穴傳輸層10、紅光發(fā)射層11、綠光發(fā)射層12、藍光發(fā)射層13和電子傳輸層14。特別地，有機層4的特征在于在綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間設置中間層“a”?，F(xiàn)在，將順序描述層10-15和中間層“a”的結構。
<空穴傳輸層>
首先，設置在陽極3上的空穴傳輸層10是構造來傳輸空穴(正空穴)的層?？昭▊鬏攲?0可以通過疊置多種空穴傳輸材料來構成，以增強空穴傳輸性能。
用于形成空穴傳輸層10的材料(空穴傳輸材料)的示例包括雜環(huán)共軛單體、低聚物和聚合物，不僅包含聯(lián)苯胺及其衍生物、苯乙烯胺及其衍生物、以及三苯甲烷及其衍生物，而且包含卟啉及其衍生物、三唑及其衍生物、咪唑及其衍生物、惡二唑及其衍生物、聚芳基鏈烷(polyarylalkane)及其衍生物、苯二胺及其衍生物、芳基胺及其衍生物、惡唑及其衍生物、蒽及其衍生物、芴酮及其衍生物、聯(lián)氨及其衍生物、芪及其衍生物、酞菁(phthanocyanine)及其衍生物、聚硅烷基化合物、乙烯基咔唑基化合物、噻吩(thriophene)基化合物、苯胺基化合物，等等。
空穴傳輸材料的具體但不限制的示例包括α-萘基苯二胺(α-NPD)、卟啉、金屬四苯基卟啉(metallotetraphenylporphrin)、金屬水楊酸萘酯菁(metallonaphthalocyanine)、4，4′，4″-三甲基三苯胺，4，4′，4″-三(3-甲基苯苯胺)三苯胺(m-MTDATA)，N，N，N′，N′-四(p-甲苯基)p-苯二胺(N，N，N′，N′-tetrakis(p-tolyl)p-phenylenediamine)，N，N，N′，N′-四苯基-4，4′-二氨基聯(lián)苯(N，N，N′，N′-tetraphenyl-4，4′-diaminobiphenyl)，N-苯基咔唑，4-二-p-甲苯基氨基均二苯代乙烯(4-di-p-tolylaminostylbene)，聚(對亞苯基亞乙烯)(poly(paraphenylenevinylene))，聚(噻吩撐乙烯)(poly(thiophenevinylene))，聚(2，2′-噻吩吡咯)(poly(2，2′-thienylpyrrole))，等等。
<紅光發(fā)射層>
另外，設置在空穴傳輸層10上的紅光發(fā)射層11優(yōu)選這樣設計，通過空穴傳輸層10注入的一些空穴在紅光發(fā)射層11中復合從而提供紅光發(fā)射，紅光發(fā)射層中未對光發(fā)射做貢獻的其余空穴傳輸?shù)骄G光發(fā)射層12中，以對綠光發(fā)射和藍光發(fā)射做貢獻。
通過適當?shù)亟M合選自以下的所需材料構造這樣的紅光發(fā)射層11(a)紅光發(fā)射材料(熒光的或磷光的)；(b)空穴傳輸材料；(c)電子傳輸材料；以及(d)正電荷和負電荷傳輸材料。如有需要，將這些材料的每種與從以下材料種類中適當選擇的一種或多種材料一起使用，以確保發(fā)光性能和空穴傳輸性能。
所述材料種類包括環(huán)戊二烯衍生物、四苯基丁二烯衍生物、三苯胺衍生物、惡二唑衍生物、紅菲繞啉衍生物、吡唑喹啉衍生物、苯乙烯苯衍生物、苯乙烯基亞芳烴(styrylarylene)衍生物、氨基苯乙烯衍生物、含硅(silole)衍生物、噻吩環(huán)衍生物、嘧啶環(huán)化合物、紫環(huán)酮(perinone)衍生物、二萘嵌苯衍生物、低聚噻吩衍生物、香豆素衍生物、紅熒烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、方酸鎓鹽(squalium)衍生物、卟啉衍生物、苯乙烯基染料、并四苯衍生物、吡唑啉衍生物、三富馬基胺(trifumanylamine)衍生物、蒽衍生物、二苯基蒽衍生物、芘衍生物、咔唑衍生物、惡二唑二聚物、吡唑啉二聚物、鋁-喹啉醇(quinolinol)絡合物、苯并喹啉醇(benzoquinolinol)-鈹絡合物、苯并惡唑-鋅絡合物、苯并噻唑-鋅絡合物、偶氮基甲基-鋅絡合物、卟啉-鋅絡合物、銪絡合物、銥絡合物、鉑絡合物等，以及具有諸如Al、Zn、Be、Pt、Ir、Tb、Eu、Dy等的金屬作為中心金屬并具有惡二唑、噻二唑(triadiazole)、苯基吡啶、苯基苯并咪唑或喹啉結構等作為配合基的金屬絡合物。
特別地，(a)紅光發(fā)射材料的特定示例包括由以下分子式(1)表示的二(氨基苯乙烯)萘(BSN)，其為苯乙烯基亞芳烴衍生物。這樣的苯乙烯基亞芳烴基材料，其示例公開在日本專利特開No.2002-226722中，可以用于以高濃度摻雜基質材料，且由于其三苯胺架構而具有空穴傳輸屬性。因此，當使用這樣的紅光發(fā)射材料時，可以獲得有效的紅光發(fā)射和高的空穴傳輸性能，這是優(yōu)選形成紅光發(fā)射層11與空穴傳輸層10接觸的原因。
分子式(1) 具體地，但不限于此，(b)空穴傳輸材料的示例包括α-NPD，且特定地，但不限于此，(c)電子傳輸材料的示例包括由以下分子式(2)表示的4，4′-二(2，2-聯(lián)苯-乙烯-1-基)-聯(lián)苯(4，4′-bis(2，2-dphenyl-ethen-1-yl))(DPVBi)，其為苯乙烯基亞芳烴衍生物。
分子式(2) <綠光發(fā)射層>
設置在紅光發(fā)射層11上的綠光發(fā)射層12優(yōu)選地具有用于傳輸空穴和電子兩者的正電荷和負電荷傳輸屬性。該特征屬性確保通過紅光發(fā)射層11注入的一些空穴對綠光發(fā)射層12中的光發(fā)射做貢獻，而其余空穴傳輸?shù)剿{光發(fā)射層13中，并且從藍光發(fā)射層13一側注入的一些電子對綠光發(fā)射層12中的光發(fā)射做貢獻，而其余電子傳輸?shù)郊t光發(fā)射層11中。這使得可以實現(xiàn)從紅光、綠光和藍光發(fā)射層11、12、13的各種光發(fā)射。
作為用于向綠光發(fā)射層12提供正電荷和負電荷傳輸屬性的方法，可以考慮以下方法(1)用綠光發(fā)射材料摻雜正電荷和負電荷傳輸基質(host)，(2)用電子傳輸綠光發(fā)射材料摻雜空穴傳輸基質，(3)用空穴傳輸綠光發(fā)射材料摻雜電子傳輸基質，(4)用綠光發(fā)射材料摻雜由空穴傳輸材料和電子傳輸材料構成的混合基質，等等。在此情況下，綠光發(fā)射層12中的空穴傳輸材料可以是用于形成空穴傳輸層的空穴傳輸材料。此外，綠光發(fā)射層12中的電子傳輸材料可以是構成將在下面描述的藍光發(fā)射層13的電子傳輸基質材料。
作為用于構成綠光發(fā)射層12的材料，單種材料或多種材料適當?shù)剡x自上述材料種類。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的其中紅光發(fā)射層11存在于空穴傳輸層10一側的有機EL器件1中，綠光發(fā)射層12優(yōu)選設置在紅光發(fā)射層11與藍光發(fā)射層13之間。這是因為以下問題(1)在紅光發(fā)射層11和藍光發(fā)射層13彼此相鄰的情況下，藍光發(fā)射層13中產(chǎn)生的激子的能量將容易地移動到紅光發(fā)射層11中。結果，將不易獲得足夠的藍光強度，而且(2)在將藍光發(fā)射層13設置在紅光發(fā)射層11與綠光發(fā)射層12之間的情況下，激子的能量將被紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12二者奪去，等等問題。此外，在其中例如電子傳輸基質被摻雜以空穴傳輸綠光發(fā)射材料的構造的情況下，可以通過二元共淀積(binary co-deposition)來形成構成有機層4的每一層，這允許作為白光器件的功能且消除了對諸如三元共淀積的復雜制造工藝的需要。
<藍光發(fā)射層>
此外，設置在綠光發(fā)射層12上的藍光發(fā)射層13具有電子傳輸屬性。這確保了通過電子傳輸層14注入到藍光發(fā)射層13中的一些電子對藍光發(fā)射層13中的藍光發(fā)射做貢獻，而其余電子傳輸?shù)骄G光發(fā)射層12和紅光發(fā)射層11中，以對綠光發(fā)射和紅光發(fā)射做貢獻。
通過結合所需材料構成藍光發(fā)射層12，所述所需材料適當?shù)剡x自(a)藍光發(fā)射材料(熒光的或磷光的)；(b)空穴傳輸材料；(c)電子傳輸材料；以及(d)正電荷和負電荷傳輸材料。如果需要，作為這些材料中的每一種，單種材料或多種材料適當?shù)剡x自上述材料種類，以確保光發(fā)射性能和空穴傳輸性能。
特別地，(a)藍光發(fā)射材料的特定示例包括二萘嵌苯，(b)空穴傳輸材料的特定示例包括α-NPD，(c)的特定示例包括上述分子式(2)的DPVBi，其為苯乙烯基亞芳烴衍生物，示例不限于此。
此外，藍光發(fā)射層13可以具有從綠光發(fā)射層12一側順序疊置的正和負電荷傳輸藍光發(fā)射層以及電子傳輸藍光發(fā)射層。采用具有這樣的疊層結構的藍光發(fā)射層13，空穴可以有效地傳輸?shù)剿{光發(fā)射層13內(nèi)部的整個區(qū)域，其實現(xiàn)了高效率和高色純度的穩(wěn)定光發(fā)射。作為用于提供具有正和負電荷傳輸屬性的藍光發(fā)射層13的方法，可以考慮以下方法(1)用藍光發(fā)射材料摻雜正和負電荷傳輸基質；(2)用電子傳輸藍光發(fā)射材料摻雜空穴傳輸基質；(3)用空穴傳輸藍光發(fā)射材料摻雜電子傳輸基質；(4)用藍光發(fā)射材料摻雜由空穴傳輸材料和電子傳輸材料構成的混合基質，等等。
根據(jù)本發(fā)明的藍光發(fā)射層13如此構造，使藍光發(fā)射層13中通過正電荷和負電荷的復合產(chǎn)生的激子的能量對藍光發(fā)射層13中的光發(fā)射做貢獻，同時使能量到紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12中的移動最小化。因此，藍光發(fā)射層13優(yōu)選設置在最陰極側。
<電子傳輸層>
此外，設置在藍光發(fā)射層13與陰極5之間的電子傳輸層14是被構造來傳輸電子的層?？梢酝ㄟ^疊置多種電子傳輸材料來構造電子傳輸層14，以增強電子傳輸性能。
上述電子傳輸材料的非限制性示例包括8-羥基喹啉鋁(Alq3)、8-羥甲基喹啉鋁、蒽、萘、菲、芘、1，2-苯并菲、二萘嵌苯、丁二烯、香豆素、吖啶、芪、以及其衍生物。
<中間層>
此外，設置在綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間的中間層“a”由有機材料構成，該有機材料具有比構成綠光發(fā)射層12和藍光發(fā)射層13的材料的HOMO-LUMO能隙大的HOMO-LUMO能隙。這里，為了防止藍光發(fā)射層13中產(chǎn)生的激子的能量傳輸?shù)骄G光發(fā)射層12中，中間層由有機材料構成，該有機材料具有比作為綠光發(fā)射層12中的發(fā)光材料的摻雜劑的HOMO-LUMO能隙大的HOMO-LUMO能隙。
此外，在發(fā)光層11、12和13中的光發(fā)射中，在設置在中間層“a”的陽極3一側的綠光發(fā)射層12中的發(fā)光強度強，而設置在中間層a的陰極5一側的藍光發(fā)射層13中的發(fā)光強度弱的情況下，通過使用具有上述能隙特征且具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者的材料形成中間層“a”。另一方面，在發(fā)光強度與以上相反的情況下，通過使用具有上述能隙特征且具有電子傳輸屬性以及空穴阻擋屬性兩者的材料形成中間層“a”。順便提及，這里，中間層“a”具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者。
構成具有這樣的特性的中間層“a”的有機材料適當?shù)剡x自可用于空穴傳輸層10的材料、可用于發(fā)光層11-13的材料、以及可用于電子傳輸層14的材料。在此情況下，考慮構成與中間層a相鄰地設置的發(fā)光層12和13的材料的能隙特征，選擇可以獲得上述特性的材料來形成中間層a。本實施例中用于有機EL器件1、1′的有機材料的特定示例包括具有空穴傳輸屬性和較大HOMO-LUMO能隙的那些材料，例如TPD、α-NPD、CBP，等等。
此外，將中間層“a”的膜厚設置在0.1-20nm的范圍，優(yōu)選地0.5-10nm。這允許中間層“a”充分顯示其功能。如果中間層“a”的膜厚低于此范圍，則不能滿意地獲得下面將描述的設置中間層“a”的效果。另一方面，如果中間層“a”的膜厚大于該范圍，則將產(chǎn)生諸如由有機層4引起的驅動電壓上升、驅動壽命降低、以及不能滿意地控制電荷復合區(qū)域的問題。
順便提及，設置中間層“a”的位置不限于綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間的位置，可以將中間層“a”設置在發(fā)光層之間的任意位置。在本實施例中，將中間層“a”設置在綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間的位置以及紅光發(fā)射層11與綠光發(fā)射層12之間的位置中的至少一處。此外，在層疊更多發(fā)光層的情況下，可以將中間層“a”設置在發(fā)光層之間的每個位置處。然而，此處應注意，考慮設置在任意位置的中間層“a”和與該中間層a相鄰地設置的發(fā)光層的特性，提供與上述相同的特性。
此外，在使用通過已知方法合成的有機材料的同時，可以通過應用已知方法形成構造為具有上述疊層結構的有機層4，例如真空蒸鍍和旋涂。
在通過將如上構造的有機EL器件1或1′與濾色器結合來構造全彩色顯示器的情況下，在多個有機EL器件1或1′的光取出表面?zhèn)仍O置僅傳輸藍、綠和紅色波長區(qū)域的射線的各濾色器。
根據(jù)如上所述地構造的有機EL器件1或1′，采用設置在綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間的中間層“a”，在綠光發(fā)射層12和藍光發(fā)射層13的每個中通過電荷的復合而產(chǎn)生的激子的能量不易于在綠光發(fā)射層12和藍光發(fā)射層13之間傳輸。采用具有這樣的疊層結構的有機EL器件1或1′，存在這樣的情況，具有大的HOMO-LUMO能隙的藍光發(fā)射層13中產(chǎn)生的激子的能量將傳輸?shù)骄G光發(fā)射層12中，結果降低了藍光發(fā)射層13中的發(fā)光強度。然而，在本實施例中，將中間層“a”中的HOMO-LUMO能隙設置為比作為綠光發(fā)射層12中的發(fā)光材料的摻雜劑的HOMO-LUMO能隙大，由此確保了藍光發(fā)射層13中產(chǎn)生的激子的能量不易傳輸?shù)骄G光發(fā)射層12中，藍光發(fā)射層13中藍光發(fā)射的強度可以保持較高。此外，防止了將要在中間層a中傳輸?shù)哪芰酷尫诺街虚g層“a”中。
此外，采用設置在最陽極3側的紅光發(fā)射層11，可以通過使用能夠以高濃度摻雜空穴傳輸紅光發(fā)射材料來形成紅光發(fā)射層11，使得空穴將容易地傳輸?shù)较鄬τ诩t光發(fā)射層11設置在陰極5一側的綠光發(fā)射層12和藍光發(fā)射層13中。
在這樣的條件下，特別地由于本實施例中的中間層“a”具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者，所以空穴可以充分地傳輸?shù)较鄬τ谥虚g層a設置在陰極5一側的藍光發(fā)射層13中，并且可以限制電子注入到綠光發(fā)射層12中，從而可以提高藍光發(fā)射層13中電子和空穴之間復合的幾率。這還有助于藍光發(fā)射強度的增強。在此情況下，為了提供防止電子注入到綠光發(fā)射層12中的勢壘(barrier)，優(yōu)選地，具有空穴傳輸屬性的中間層“a”中的LUMO能級高于用作綠光發(fā)射層12的基質材料的電子傳輸成分的LUMO能級。按照能級，這樣的結構示于圖3中。在這樣的結構的情況下，即其中空穴傳輸層10、紅光發(fā)射層11、綠光發(fā)射層12、中間層a、藍光發(fā)射層13和電子傳輸層14從陽極3一側順序疊置在陽極3與陰極5之間，優(yōu)選地，中間層“a”中的LUMO能級[即，能量的值(eV)]高于用作綠光發(fā)射層的基質材料的電子傳輸成分的LUMO能級[即，能量的值(eV)]。此配置使得可以限制電子到綠光發(fā)射層12中的注入。
因此，在發(fā)光層11、12和13中，可以以良好的平衡和高效率取出各顏色的射線，對于各顏色來說發(fā)光強度之間的平衡良好，且可以獲得具有良好發(fā)光效率的白光發(fā)射。
順便提及，在上述實施例中，作為示例已經(jīng)描述了在綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間設置中間層“a”的情況。然而，如上所述，可以在綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間的位置以及紅光發(fā)射層11與綠光發(fā)射層12之間的位置中的至少一處設置中間層；在任何情況下，考慮與中間層相鄰地設置的發(fā)光層的特性，將設置在任何位置的中間層構造為具有與上述相同的特性。
例如，在圖4所示的中間層“a′”還設置在紅光發(fā)射層11與綠光發(fā)射層12之間的有機EL器件1″中，通過使用有機材料形成中間層“a′”，該有機材料具有比構成紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12的材料的HOMO-LUMO能隙大的HOMO-LUMO能隙。在特定示例中，為了防止綠光發(fā)射層12中產(chǎn)生的激子的能量傳輸?shù)郊t光發(fā)射層11中，通過使用有機材料形成中間層“a′”，該有機材料具有比作為紅光發(fā)射層11中的發(fā)光材料的摻雜劑的HOMO-LUMO能隙大的HOMO-LUMO能隙。
此外，與上述實施例相似，在設置在紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12之間的中間層“a′”的陽極3一側設置的紅光發(fā)射層11中的發(fā)光強度強，設置在中間層“a′”的陰極5一側的綠光發(fā)射層12中的發(fā)光強度弱的情況下，通過使用具有上述能隙特征且具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者的材料形成中間層“a′”。另一方面，在發(fā)光強度與上述相反的情況下，通過使用具有上述能隙特征且具有電子傳輸屬性以及空穴阻擋屬性兩者的材料形成中間層“a”。
在以此方式構造的有機EL器件1″中，在紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12之間設置中間層“a′”確保了在紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12的每個中通過電荷的復合產(chǎn)生的激子的能量不易在紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12之間傳輸。特別地在中間層“a′”具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者時，空穴可以充分地傳輸?shù)较鄬τ谥虚g層a′設置在陰極5一側的綠光反射層12和藍光發(fā)射層13中，可以限制電子到紅光發(fā)射層11中的注入，并且可以提高綠光發(fā)射層12和藍光發(fā)射層13中電子和空穴之間的復合幾率。在此情況下，為了提供防止電子注入到紅光發(fā)射層11中的勢壘，優(yōu)選地，具有空穴傳輸屬性的中間層“a′”中的LUMO能級高于紅光發(fā)射層11中的電子傳輸成分的LUMO能級。這使得可以限制電子注入到紅光發(fā)射層11中。
因此，與上述實施例相似，在各發(fā)光層11、12和13中，可以以良好的平衡和高效率取出各顏色的射線，各顏色的發(fā)光強度之間的平衡良好，且可以獲得具有良好發(fā)光效率的白光發(fā)射。
此外，在上述實施例中，已經(jīng)描述了紅光發(fā)射層11、綠光發(fā)射層12和藍光發(fā)射層13從陽極3一側順序層疊的結構，但是本發(fā)明不限于這樣的層疊順序，還可以采用相反的層疊順序。然而，這里應注意，每個發(fā)光層的電子傳輸屬性也適當?shù)馗淖?。特定地，設置在最陽極3側的藍光發(fā)射層至少具有空穴傳輸屬性，設置在藍光發(fā)射層的陰極5一側的綠光發(fā)射層具有正和負電荷傳輸屬性，設置在最陰極5側的紅光發(fā)射層至少具有電子傳輸屬性。此外，在這樣的配置中，可以以與上述相同的方式考慮設置在發(fā)光層之間的中間層的特性，可以獲得如上相同的效果。
例如，當在最陽極3側的藍光發(fā)射層和其陰極5一側的綠光發(fā)射層之間設置具有如上所述的大的HOMO-LUMO能隙的中間層時，可以防止藍光發(fā)射層和綠光發(fā)射層的每個中產(chǎn)生的激子的能量在發(fā)光層之間傳輸。此外，在這樣的結構中，當中間層具有電子傳輸屬性以及空穴阻擋屬性兩者時，可以提高設置在陽極3一側的藍光發(fā)射層中電荷的復合幾率。在此情況下，為了提供防止空穴注入到綠光發(fā)射層12中的勢壘，將中間層中的HOMO能級設置為低于綠光發(fā)射層12中空穴傳輸成分的HOMO能級，由此可以限制空穴到綠光發(fā)射層12中的注入。
另一方面，當中間層具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者時，可以提高相對于中間層設置在陰極5一側的綠光發(fā)射層和紅光發(fā)射層中電荷之間的復合幾率。
此外，本發(fā)明不限于其中陽極3設置在基板2上且有機層4和陰極5疊置在陽極3上這樣的構造；本發(fā)明還適用于具有如下結構的有機EL器件，其中在基板2上設置陰極，在陰極上順序層疊有機層和陽極。順便提及，在此情況下，通過適當?shù)剡x擇陰極和陽極的材料和膜厚，可以獲得頂發(fā)射型結構和底發(fā)射型結構，并獲得與上述那些有機EL器件1、1′和1″相同的效果。
(示例)<示例1>
在示例1中，如下制造參考圖2描述的底發(fā)射型有機EL器件1′。
首先制造用于有機EL器件的單元，其中在由30mm×30mm玻璃板構成的基板2上形成作為陽極3的ITO膜(約100nm厚)，通過使用光敏有機絕緣材料用絕緣膜(圖中省略)來掩模化陽極3的除了中心2mm×2mm發(fā)光區(qū)域之外的其他區(qū)域。接著，將具有開口的金屬掩模設置在基板2的上側并鄰近基板2，使得所述開口匹配陽極3(ITO)的將成為每個發(fā)光區(qū)域的暴露部分，在10-4Pa或更低的真空下通過真空蒸鍍方法順序形成隨后的有機層。
首先，作為空穴傳輸層10，以20nm的厚度形成由以下分子式(3)表示的m-MTDATA膜(4，4′，4″-三(3-甲基苯基苯胺)-三苯胺)(4，4′4″-tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine)，然后以20nm的厚度形成由以下分子式(4)表示的α-NPD(α-萘基二胺)二[N-(1-萘基)-N-苯基]聯(lián)苯胺((α-naphthyldiamine)Bis[N-(1-nephthyl)-N-phenyl]benzidine)膜。將氣相淀積速率設置到0.1nm/秒。
分子式(3)、分子式(4) 接著，作為紅光發(fā)射層11，以5nm的厚度形成共淀積膜(co-depositionfilm)，該共淀積膜由下面的分子式(5)的DPVBi作為基質摻雜以30％的下面的分子式(6)的BSN作為紅光發(fā)射材料所構成。將氣相淀積速率設置到0.2nm/秒。
分子式(5)、分子式(6) 此后，作為綠光發(fā)射層12，以10nm的厚度形成共淀積膜，該共淀積膜由1∶1混合比的DPVBi和α-NPD的混合物作為基質摻雜以1％的下面的分子式(7)的香豆素6作為綠光發(fā)射材料所構成。將氣相淀積速率設置到0.2nm/秒。
分子式(7) 香豆素6然后，以3nm的厚度形成α-NPD膜作為具有空穴傳輸屬性的中間層“a”。氣相淀積速率設置為0.1nm/秒。順便提及，α-NPD具有比作為綠光發(fā)射層12中的綠光發(fā)射材料的香豆素6的能隙大的HOMO-LUMO能隙。此外，α-NPD中的LUMO能級大于作為綠光發(fā)射層12中的電子傳輸成分的DPVBi的LUMO能級。
此外，作為藍光發(fā)射層13，以30nm的厚度形成共淀積層，該共淀積層由DPVBi作為基質摻雜以3％的下面的分子式(8)的4，4′-(二(9-乙基-3-咔唑撐乙烯)-1，1′-聯(lián)苯(BCzVBi)(4，4′-(Bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1，1′-biphenyl(BCzVBi))作為藍光發(fā)射材料所構成。氣相淀積速率設置到0.2nm/秒。
分子式(8) 然后，作為電子傳輸層14，以20nm的厚度形成由以下分子式(9)表示的Alq3膜。氣相淀積速率設置到0.2nm/秒。
分子式(9) 接下來，作為陰極5，以50nm的厚度形成具有10∶1的共淀積比的Mg和Ag的薄膜，且以150nm的厚度形成Ag膜。氣相淀積速率設置為0.5nm/秒。
如上制造的示例1中的有機EL器件的發(fā)射譜(emission spectrum)在圖5中示出。如圖所示，證實了可以從根據(jù)示例1的有機EL器件獲得藍、綠和紅光發(fā)射成分。此外，在發(fā)光表面上方均勻地獲得了在25mA/cm2的電流密度具有1337cd/m2的亮度和CIE色度(0.319，0.294)的光發(fā)射。
<示例2>
在示例2中，制造參考圖4描述的底發(fā)射型有機EL器件1″。順便提及，圖6示出示例2中有機層中的能級的示意圖。
在此情況下，以與制造上面示例1中的有機EL器件相同的方式制造底發(fā)射型有機EL器件1″，除了對示例1中的制造工序增加了在紅光發(fā)射層11和綠光發(fā)射層12之間形成中間層“a′”的步驟。然而，這里應注意，以2nm的膜厚形成綠光發(fā)射層12與藍光發(fā)射層13之間的中間層“a”(在示例1中，此膜厚為3nm)。此外，以2nm的厚度形成α-NPD膜作為紅光發(fā)射層11與綠光發(fā)射層12之間的中間層“a′”。氣相淀積速率設置為0.1nm/秒。順便提及，構成中間層“a′”的α-NPD具有比作為紅光發(fā)射層11中的紅光發(fā)射材料的BSN的能隙大的HOMO-LUMO能隙。此外，α-NPD的LUMO能級高于用作紅光發(fā)射層11中的電子傳輸成分的BSN的LUMO能級。
如上制造的示例2中的有機EL器件的發(fā)射譜在圖7中示出。如圖所示，證實了從示例2中的有機EL器件可以獲得藍、綠和紅光發(fā)射成分。此外，在發(fā)光表面上方均勻地獲得了在25mA/cm2的電流密度具有1706cd/m2的亮度和CIE色度(0.324，0.362)的光發(fā)射。
<比較例>
在比較例中，制造具有一結構的有機EL器件，該結構通過從上面示例1中制造的有機EL器件1′的結構省略中間層“a”來獲得。以上述示例中相同的制造工序制造有機EL器件，除了省略形成中間層a的步驟。
如上制造的比較例中的有機EL器件的發(fā)射譜在圖8中示出。如圖所示，證實了從比較例中的有機EL器件可以獲得藍、綠和紅光發(fā)射成分。獲得了在25mA/cm2的電流密度具有1311cd/m2亮度和CIE色度(0.392，0.390)的光發(fā)射。
然而，從圖5和7中的發(fā)射譜(示例1和2)與圖8中的發(fā)射譜(比較例)的比較，證實了利用根據(jù)示例的其中設置了中間層的有機EL器件可以獲得更大的藍光發(fā)射成分和更好的白光發(fā)射平衡的光發(fā)射。
工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的有機EL器件，可以以良好的平衡和高效率發(fā)射不同波長區(qū)域的射線。因此，通過層疊用于藍、綠和紅發(fā)射顏色的發(fā)光層，可以實現(xiàn)具有良好的發(fā)光強度平衡和良好的發(fā)光效率的白光發(fā)射。此外，根據(jù)通過將有機EL器件與濾色器結合而獲得的顯示器，可以以良好的平衡取出發(fā)射顏色的射線，并且可以構成板(pannel)，使得可以實現(xiàn)具有優(yōu)異色彩再現(xiàn)特性的顯示器。
權利要求
1.一種有機EL器件，包括發(fā)射顏色不同且疊置在陽極與陰極之間的多個發(fā)光層，其中包括有機材料的中間層設置在所述發(fā)光層之間的至少一個位置。
2.如權利要求1所述的有機EL器件，其中所述中間層的HOMO-LUMO能隙比構成與所述中間層相鄰地設置的所述發(fā)光層的至少一種材料的HOMO-LUMO能隙大。
3.如權利要求1所述的有機EL器件，其中所述中間層具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者或者，具有電子傳輸屬性以及空穴阻擋屬性兩者。
4.如權利要求1所述的有機EL器件，其中紅光發(fā)射層、綠光發(fā)射層、以及藍光發(fā)射層順序疊置在所述陽極與所述陰極之間。
5.如權利要求4所述的有機EL器件，其中所述紅光發(fā)射層、所述綠光發(fā)射層、以及所述藍光發(fā)射層從所述陽極側順序疊置在所述陽極與所述陰極之間；且具有空穴傳輸屬性和電子阻擋屬性的中間層至少設置在所述綠光發(fā)射層與所述藍光發(fā)射層之間。
6.如權利要求5所述的有機EL器件，其中具有所述空穴傳輸屬性的所述中間層的LUMO能級高于所述綠光發(fā)射層中電子傳輸成分的LUMO能級。
7.如權利要求4所述的有機EL器件，其中所述紅光發(fā)射層、所述綠光發(fā)射層、以及所述藍光發(fā)射層從所述陽極側順序疊置在所述陽極與所述陰極之間，具有空穴傳輸屬性以及電子阻擋屬性兩者的中間層至少設置在所述紅光發(fā)射層與所述綠光發(fā)射層之間。
8.如權利要求7所述的有機EL器件，其中具有所述空穴傳輸屬性的所述中間層的LUMO能級高于所述紅光發(fā)射層中電子傳輸成分的LUMO能級。
9.一種顯示器，包括有機EL器件的光取出表面?zhèn)鹊臑V色器，該有機EL器件包括發(fā)射顏色不同且疊置在陽極與陰極之間的多個發(fā)光層，其中所述有機EL器件包括在所述發(fā)光層之間至少一個位置處的中間層。
10.如權利要求9所述的顯示器，其中所述有機EL器件包括順序疊置在所述陽極與所述陰極之間的紅光發(fā)射層、綠光發(fā)射層、以及藍光發(fā)射層。
全文摘要
在陽極(3)與陰極(5)之間順序布置紅光發(fā)射層(11)、綠光發(fā)射層(12)和藍光發(fā)射層(13)，在綠光發(fā)射層(12)與藍光發(fā)射層(13)之間設置由有機材料構成的中間層(a)。中間層(a)的HOMO－LUMO能隙大于構成綠光發(fā)射層(12)的綠光發(fā)射材料的HOMO－LUMO能隙。中間層(a)具有空穴傳輸屬性。利用此有機EL器件(1)的顯示器在光取出表面?zhèn)仍O置有濾色器。通過具有這樣的結構，有機EL器件能夠產(chǎn)生良好平衡的、高亮度的三種顏色成分，即紅、綠和藍發(fā)射，其適于全彩色顯示器。
文檔編號H05B33/14GK1871877SQ20048003135
公開日2006年11月29日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權日2003年8月22日
發(fā)明者柏原充宏 申請人:索尼株式會社