有機電致發光元件及其製造方法、面狀光源、照明裝置以及顯示裝置的製作方法
2023-07-30 05:14:01
專利名稱：有機電致發光元件及其製造方法、面狀光源、照明裝置以及顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機電致發光元件及其製造方法、面狀光源、照明裝置以及顯示
直O
背景技術：
有含有一對電極和設置在該電極間的包含高分子化合物的發光層而構成的有機 電致發光(Electro Luminescence 簡稱EL)元件。對於該有機EL元件而言，通過在電極 間施加電壓，可使發光層發光。已知有例如具備使多種色素分散於發光層的白色發光層，發 出白色光的有機EL元件(例如參照日本特開平07-220871號公報)。使施加於電極間的電壓變化時，發出的光的色彩發生變化。在現有技術的有機EL 元件中，相對於施加的電壓的變化，色彩的變化大。另外，謀求以高效率發光的有機EL元 件。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種相對於施加於電極間的電壓的變化，色彩的變化少 的有機電致發光元件。本發明的目的還在於，提供一種以高效率發光的有機電致發光元件。本發明的有機電致發光元件含有陽極、陰極和發光部，所述發光部配置在陽極與 陰極之間且具有3層以上包含高分子化合物的發光層，構成發光部的各發光層發出峰值波長互不相同的光，且發出的光的峰值波長越長 的發光層越配置在靠近陽極側。另外，對於本發明的有機電致發光元件而言，所述發光部的發光層由發出紅色光 的發光層、發出綠色光的發光層和發出藍色光的發光層這3層構成。另外，對於本發明的有機電致發光元件而言，通過塗敷包含構成各發光層的材料 的塗敷液而依次形成各發光層，對於所述塗敷液塗敷在表面上的發光層，在塗敷塗敷液之 前，相對塗敷的塗敷液進行不溶解處理。另外，對於本發明的有機電致發光元件而言，在表面上將要塗敷所述塗敷液的發 光層而言，在塗敷塗敷液之前，相對於所塗敷的塗敷液是不溶解的。另外，對於本發明的有機電致發光元件而言，構成不溶解的發光層的材料的至少 一部分通過給予能量而進行交聯。另外，對於本發明的有機電致發光元件而言，構成不溶解的發光層的主要材料通 過給予能量而進行交聯。另外，對於本發明的有機電致發光元件而言，構成不溶解的發光層的材料中，除去 構成發光層的主要材料之外的剩餘材料的至少一部分通過給予能量而進行交聯。另外，對於本發明的有機電致發光元件而言，使施加於陽極和陰極之間的電壓變
3化時，取出到外部的光的色度坐標中的坐標值χ和坐標值y的變化幅度分別為0. 05以下。另外，本發明提供一種具備所述有機電致發光元件的面狀光源。另外，本發明提供一種具備所述有機電致發光元件的照明裝置。另外，本發明提供一種具備所述有機電致發光元件的顯示裝置。另外，本發明提供一種有機電致發光元件的製造方法，所述有機電致發光元件含 有陽極、陰極和發光部，所述發光部配置在陽極與陰極之間且具有3層以上包含高分子化 合物的發光層，所述製造方法包括以下工序以使在發光部中，發出的光的峰值波長越長的 發光層越配置在陽極側的方式依次塗敷包含構成各發光層的材料的塗敷液，從而使各發光 層依次成膜，在上述依次成膜的工序中，對將要在表面上塗敷塗敷液的發光層，在塗敷塗敷 液之前，進行相對於塗敷液的不溶解處理。
圖1是表示本發明的一個實施方式的有機EL元件1的主視圖。符號說明1有機EL元件2 基板3 陽極4空穴注入層5發光部6 陰極7紅色發光層8綠色發光層9藍色發光層
具體實施例方式本發明的有機電致發光元件(以下，有時稱為有機EL元件)含有陽極、陰極和發 光部，所述發光部配置在陽極與陰極之間且具有3層以上包含高分子化合物的發光層，構 成發光部的各發光層發出峰值波長互不相同的光，且發出的光的峰值波長越長的發光層越 配置在靠近陽極側。圖1是表示本發明的一個實施方式的有機EL元件1的主視圖。本實施方式的有 機EL元件1的構成為依次層疊有基板2、陽極3、空穴注入層4、發光部5和陰極6。發光 部5的構成為依次層疊有發出紅色光的發光層(以下，有時稱為紅色發光層)7、發出綠色 光的發光層(以下，有時稱為綠色發光層)8和發出藍色光的發光層(以下，有時稱為藍色 發光層)9。在構成發光部5的3個發光層7、8、9中，紅色發光層7發出的光的峰值波長最 長，因此，在3個發光層7、8、9中，紅色發光層7的配置位置最靠近陽極3，在3個發光層7、 8、9中，綠色發光層8發出的光的峰值波長居中，因此，在3個發光層7、8、9中，綠色發光層 8居中配置，在3個發光層7、8、9中，藍色發光層9發出的光的峰值波長最短，因此，在3個 發光層7、8、9中，藍色發光層9的配置位置最靠近陰極6。需要說明的是，發光層發出的光 的峰值波長是指在波長區域觀察發出的光時光強度最強的光的波長。
作為本實施方式中的紅色發光層7，可使用發出的光的峰值波長例如為580nm 660nm的發光層，優選使用發出的光的峰值波長為600 640nm的發光層。另外，作為本實 施方式中的綠色發光層8，可使用發出的光的峰值波長例如為500nm 560nm的發光層，優 選使用發出的光的峰值波長為520nm 540nm的發光層。另外，作為本實施方式中的藍色 發光層8，可使用發出的光的峰值波長例如為400nm 500nm的發光層，優選使用發出的光 的峰值波長為420nm 480nm的發光層。將從以這樣的峰值波長發光的3個發光層7、8、9 分別發出的光重疊在一起時，成為白色光，因此，發光部5由紅色發光層7、綠色發光層8及 藍色發光層9構成的本實施方式的有機EL元件1發出白色光。作為基板2，可以為剛性基板，也可以為撓性基板，優選使用例如玻璃板、塑料板、 高分子膜及矽板以及將它們層疊而成的層疊板等。在將來自發光部5的光從基板2側取出 的所謂的底部發射型的有機EL元件中，作為基板2，優選可見光區域的光的透射率高的基 板。在將來自發光部5的光從陰極6側取出的所謂的頂部發射型的有機EL元件中，基板2 可以為透明基板，也可以為不透明基板。作為陽極3，優選電阻低的物質。陽極3及陰極6中的至少一方為透明或半透明， 例如，在底部發射型的有機EL元件中，陽極3為透明或半透明，優選使用可見光區域的光的 透射率高的物質。作為陽極3的材料，可使用具有導電性的金屬氧化物膜、半透明的金屬薄 膜等。具體而言，作為陽極3，可使用由氧化銦、氧化鋅、氧化錫、銦錫氧化物(Indium Tin Oxide 簡稱I TO)及銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide 簡稱IZ0)等構成的薄膜或由金、鉬、 銀、銅等構成的薄膜。其中，作為陽極3，優選使用由ΙΤ0、IZO或氧化錫構成的薄膜。需要 說明的是，在頂部發射型的有機EL元件中，作為陽極3，優選由將來自發光部5的光反射到 陰極6側的材料形成，可以使用例如膜厚為反射光的程度的金屬薄膜。作為陽極3的製作方法，可列舉真空蒸鍍法、濺射法、離子電鍍法、鍍敷法等。另 外，作為陽極3，可以使用聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物等有機的透明導電膜。空穴注入層4為具有改善來自陽極3的空穴注入效率的功能的層。作為構成空穴 注入層4的空穴注入材料，可列舉苯基胺類、星型胺類、酞菁類、氧化釩、氧化鉬、氧化釕、氧 化鋁等氧化物、非晶形碳、聚苯胺、聚噻吩衍生物等。對於空穴注入層4，可以利用例如塗敷溶劑中溶解了上述空穴注入材料的塗敷液 的塗敷法進行成膜。作為溶劑，只要為可溶解空穴注入材料的溶劑即可，可列舉例如水、氯 仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯系溶劑；四氫呋喃等醚系溶劑；甲苯、二甲苯等芳香族烴系溶 劑；丙酮、甲基乙基酮等酮系溶劑；醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙基溶纖劑醋酸酯等酯系溶劑。作為對空穴注入層4進行成膜的塗敷法，可列舉旋塗法、流延法、微凹版塗敷法、 凹版塗敷法、棒塗法、輥塗法、線棒塗敷法、浸漬法、噴塗法、網版印刷法、柔性版印刷法、膠 版印刷法及噴墨印刷法等。使用這些塗敷法中的1種塗敷法，在形成有陽極3的基板2上 塗敷上述的塗敷液，由此可以形成空穴注入層4。作為空穴注入層4的層厚，其最佳值因使用的材料而不同，以驅動電壓和發光效 率為適當的值的方式選擇，必須為至少不產生針孔那樣的厚度，當其過厚時，元件的驅動電 壓升高而不優選。因而，作為空穴注入層4的膜厚，例如為Inm 1 μ m,優選為2nm 500nm， 進一步優選為5nm 200nm。在本實施方式中，構成發光部5的各發光層分別利用塗敷法來形成。特別是在本實施方式中，對於在表面上將要塗敷含有構成成膜的發光層的材料的發光層，在塗敷塗敷 液之前，進行相對於塗敷的塗敷液的不溶解處理。具體而言，在利用塗敷法對綠色發光層8 進行成膜之前，對紅色發光層7進行不溶解處理，而且，在利用塗敷法對藍色發光層9進行 成膜之前，對綠色發光層8進行不溶解處理。在本實施方式中，構成不溶解的發光層的材料的至少一部分可通過給予能量而進 行交聯。在塗敷含有這種材料的塗敷液進行成膜後，給予光或熱作為能量，使其交聯，由此 對膜進行不溶解處理。需要說明的是，構成不溶解的發光層的主要材料可以通過給予能量 而交聯，另外，構成不溶解的發光層的材料中，除去構成發光層的主要材料之外的剩餘材料 的至少一部分通過給予能量而進行交聯。後者的情況是，在塗敷液中，除了構成發光層的主 要材料之外，還加入通過給予能量而進行交聯的交聯劑。需要說明的是，構成發光層的主要 材料只要是可通過給予能量而交聯的材料，就不需要在塗敷液中加入交聯劑。在本實施方 式中，構成發光層的主要材料為發光層中質量濃度最高的材料，在構成發光層的材料中，相 當於例如發出螢光和/或磷光的材料(以下，有時稱為發光材料)。作為構成發光層的主要材料，當使用可通過給予能量而進行交聯的材料時，使用 含有通過給予能量而交聯的基團(以下稱為交聯基團)的高分子化合物即可。作為交聯基 團，可以列舉乙烯基等。具體而言，作為構成發光層的主要材料，可列舉使用在主鏈和/或 側鏈上含有從苯並環丁烷(BCB)中去掉了至少1個氫原子後形成的殘基的高分子化合物的 材料。另外，作為除了構成發光層的主要材料之外可以添加於塗敷液的交聯劑，可列舉 具有選自由乙烯基、乙醯基、丁烯基、丙烯基、丙烯醯胺基、甲基丙烯基、甲基丙烯醯胺基、 乙烯基醚基、乙烯基氨基、矽烷醇基、環丙基、環丁基、環氧基、氧雜環丁烷基、二酮基、環硫 醚基、內酯基及內醯胺基構成的組中的可以聚合的取代基的化合物。作為交聯劑，優選例 如多官能丙烯酸酯，進一步優選二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)及三季戊四醇八丙烯酸酯 (TPEA)等。各發光層7、8、9含有發出螢光和/或磷光的有機物、或含有該有機物以及摻雜劑。 摻雜劑是以例如提高發光效率或改變發光波長等為目的而添加的。作為構成各發光層7、8、 9的主要發光材料，可列舉例如色素類的發光材料、金屬絡合物類的發光材料、高分子類的 發光材料。作為色素類的發光材料，可列舉將例如環戊胺衍生物、四苯基丁二烯衍生物化合 物、三苯基胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑並喹啉(pyrazoloquinoline)衍生物、二苯乙烯 基苯衍生物、二苯乙烯基亞芳基衍生物、吡咯衍生物、噻吩環化合物、吡啶環化合物、紫環酮 衍生物、茈衍生物、低聚噻吩衍生物、三富馬醯胺(trifumanylamine)衍生物、噁二唑二聚 物、喹吖酮衍生物、香豆素衍生物及吡唑啉二聚物等進行高分子化而成的物質。作為金屬絡合物類的發光材料，可以列舉將中心金屬具有Al、Zn、Be等典型元素 或稀土類(例如Tb、Eu、Dy)、Ir、Pt等過渡金屬、配位基具有噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯 基苯並咪唑、喹啉結構等的金屬絡合物進行高分子化而成的物質，可列舉例如將具有來自 銥絡合物、鉬絡合物等三重激發狀態的發光的金屬絡合物、羥基喹啉鋁(alumiquinolinol) 絡合物、苯並羥基喹啉鈹(benzoquinolinolberyllium)絡合物、苯並噁唑鋅絡合物、苯並 噻唑鋅絡合物、偶氮甲基鋅絡合物、嚇啉鋅絡合物、銪絡合物等進行高分子化而成的物質。
作為高分子類的發光材料，可列舉聚對苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚對苯衍 生物、聚矽烷衍生物、聚乙炔衍生物、聚芴衍生物及聚乙烯咔唑衍生物等。作為構成紅色發光層7的主要發光材料，可以列舉在上述發光材料中的香豆素衍 生物、噻吩環化合物及它們的聚合物、聚對苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等，優 選高分子材料的聚對苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物、聚芴衍生物等。作為構成綠色發光層8的主要發光材料，可列舉上述發光材料中的喹吖酮衍生 物、香豆素衍生物、噻吩環化合物及它們的聚合物、聚對苯乙烯衍生物、聚芴衍生物等，優選 高分子材料的聚對苯乙烯衍生物、聚芴衍生物等。作為構成藍色發光層9的主要發光材料，可列舉上述發光材料中的二苯乙烯基亞 芳基衍生物和/或噁二唑衍生物的聚合物、聚乙烯基咔唑衍生物、聚對苯衍生物、聚芴衍生 物等，優選高分子材料的聚乙烯基咔唑衍生物、聚對苯衍生物或聚芴衍生物等。對於構成各發光層的主要發光材料，除了上述發光材料之外，例如以提高發光效 率或改變發光波長等為目的，可以還含有摻雜材料。作為這種摻雜材料，可列舉例如茈衍 生物、香豆素衍生物、紅熒烯衍生物、喹吖酮衍生物、方酸(squarylium)衍生物、嚇啉衍生 物、苯乙烯類色素、丁省衍生物、吡唑啉酮衍生物、十環烯、吩噁嗪酮等。可以利用與將上述空穴注入層4進行成膜的方法同樣的方法形成各發光層。具體 而言，可以通過利用上述塗敷法塗敷在與溶解空穴注入材料的溶劑同樣的溶劑中溶解有構 成發光層的材料的塗敷液來進行成膜。首先，對紅色發光層7進行成膜。具體而言，利用上述塗敷法，在陽極3的表面上 塗敷溶解有上述構成紅色發光層7的材料的塗敷液。接著，通過對塗敷好的膜進行加熱或 光照射，得到交聯了的紅色發光層7。對於這樣交聯了的紅色發光層7，即使塗敷用於形成 綠色發光層8的塗敷液，也不會溶出。接著，對綠色發光層8進行成膜。具體而言，利用上述塗敷法，在紅色發光層7的 表面上塗敷溶解有上述構成綠色發光層8的材料的塗敷液。接著，通過對塗敷好的膜進行 加熱或光照射，得到交聯了的綠色發光層8。對於這樣交聯了的綠色發光層8，即使塗敷用 於形成藍色發光層9的塗敷液，也不會溶出。接著，對藍色發光層9進行成膜。具體而言，利用上述塗敷法，在綠色發光層8的 表面上塗敷溶解有上述構成藍色發光層9的材料的塗敷液，並使其乾燥，由此得到藍色發 光層9。這樣，通過對將要塗敷塗敷液的發光層預先進行相對於塗敷液的不溶解處理，這 樣在發光層的表面塗敷塗敷液時，可以防止發光層溶解。由此，容易控制各發光層的膜厚， 可以容易地形成理想膜厚的發光層。對於構成發光層5的各發光層的層厚，優選越配置在陽極3側的發光層的層厚度 越薄。具體而言，優選綠色發光層8的層厚比紅色發光層7的層厚厚、藍色發光層9的層厚 比綠色發光層8的層厚厚。進一步具體而言，紅色發光層7的層厚優選為5nm 20nm、進 一步優選為IOnm 15nm。另外，綠色發光層8的層厚優選為IOnm 30nm、進一步優選為 15nm 25nm。另外，藍色發光層9的層厚優選為40nm 70nm、進一步優選為50nm 65nm。 這樣，通過設定各發光層的層厚，可以實現色彩變化相對施加於電極的電壓變化少且驅動 電壓低的以高效率發光的有機EL元件1。
另外，就構成發光部的各發光層而言，發出的光的峰值波長越長的發光層越配置 在靠近陽極3側，因此，通過設定各發光層的層厚，可以實現色彩變化相對施加於電極的電 壓變化少且驅動電壓低的有機EL元件1。需要說明的是，發出的光的峰值波長越長，可能會 使發光層的最高佔據分子軌道(highest occupied molecular orbital 簡稱HOMO)及最 低未佔分子軌道(lowest unoccupied molecular orbital 簡稱LUMO)分別越低，因此，在 本實施方式中，HOMO及LUMO越低的發光層越配置在靠近陽極3側。這樣，越遠離陽極8的 發光層，Η0Μ0及LUMO依次升高，因此可推測在發光部5中，可以有效地傳輸空穴及電子， 可以實現色彩變化相對於施加於電極的電壓變化少且驅動電壓低的有機EL元件1。作為陰極6的材料，優選功函數小、容易向發光層注入電子的材料，另外，優選電 導率高的材料。另外，在從陽極3側取出光時，為了將來自發光部5的光反射到陽極3側， 作為陰極6的材料，優選可見光反射率高的材料。作為陰極6的材料，可以使用鹼金屬、鹼 土金屬、過渡金屬及III-B族金屬等金屬。具體而言，作為陰極6的材料，可使用鋰、鈉、鉀、 銣、銫、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、鈧、釩、鋅、釔、銦、鈰、釤、銪、鋱、鐿等金屬或上述金屬中的2個 以上的合金、或上述金屬中的1個以上和金、銀、鉬、銅、錳、鈦、鈷、鎳、鎢、錫中的1個以上的 合金或石墨或石墨層間化合物等。作為合金的例子，可以列舉鎂-銀合金、鎂-銦合金、 鎂_鋁合金、銦_銀合金、鋰_鋁合金、鋰_鎂合金、鋰_銦合金、鈣_鋁合金等。另外，作為 陰極6，可以使用透明導電性電極，可以使用例如導電性金屬氧化物或導電性有機物等。具 體而言，作為導電性金屬氧化物，可以使用氧化銦、氧化鋅、氧化錫及作為它們的複合物的 銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)；作為導電性有機物，可以使用聚苯胺或其衍生物、 聚噻吩或其衍生物等有機的透明導電膜。需要說明的是，可以將陰極設定為2層以上的層 疊結構。在以上說明的本實施方式的有機EL元件1中，通過對於構成發光部5的3個發光 層7、8、9，使發出的光的峰值波長越長的發光層越配置在靠近陽極側，由此可以實現色彩變 化相對於施加於電極的電壓變化少且以高效率發光的有機EL元件。在這樣的構成的有機 EL元件1中，可以實現如下所述的有機EL元件，即，使施加於陽極和陰極之間的電壓變化 時，取出到外部的光的色度坐標中的坐標值χ和坐標值y的變化幅度分別為0. 05以下。在 此，取出到外部的光為將來自各發光層7、8、9的光重疊在一起而成的光，本實施方式中的 色度坐標為國際照明委員會(CIE)規定的CIE1931。在以上說明的本實施方式的有機EL元件1中，發光部5的構成為層疊3個發光 層7、8、9而成，整體發出白色光，但是，也可以分別設置發出與本實施方式的各發光層7、8、 9發出的光的波長不同的波長的光的發光層，構成發出與例如白色不同的波長的光的發光 部，另外，也可以由4層以上的發光層構成發光部。各發光層發出的光的顏色可根據從各自 的有機EL元件取出的光的顏色適當選擇。需要說明的是，從有機EL元件取出的光的顏色 可以為白色，也可以為與白色不同的顏色，另外，發光層的層數可以為3層，也可以設定為4 層以上，通過將各發光層以發出的光的峰值波長越長的發光層越靠近陽極側的方式配置， 可以實現色彩變化相對施加於電極的電壓變化少且以高效率發光的有機EL元件。這種有機EL元件1可用於面狀光源、照明裝置及顯示裝置等。作為具備有機EL 元件1的顯示裝置，可列舉段式顯示裝置、點陣式顯示裝置及液晶顯示裝置等。需要說明 的是，在點陣式顯示裝置及液晶顯示裝置中，有機EL元件1可用作背光燈。對於本實施方式的有機EL元件1而言，使施加於陽極和陰極之間的電壓變化時，取出的光的色度坐標中 的坐標值χ和坐標值y的變化幅度分別為0. 05以下，因此，色彩變化少，優選用於如上所述 的面狀光源、照明裝置及顯示裝置。特別是作為照明裝置，優選在通過改變施加於陽極和陰 極之間的電壓而調整亮度時色彩沒有變化的照明裝置，優選來自照明裝置的光的色度坐標 中的坐標值χ和坐標值y的變化幅度分別為0. 05以下的照明裝置，因此，本實施方式的有 機EL元件1優選用於照明裝置。另外，同樣地，作為點陣式顯示裝置及液晶顯示裝置的背 光燈，優選在調整亮度時色彩沒有變化的背光燈，優選來自背光燈的光的色度坐標中的坐 標值χ和坐標值y的變化幅度分別為0. 05以下的背光燈，因此，本實施方式的有機EL元件 1優選用於背光燈。在以上說明的本實施方式的有機EL元件1中，在陽極3和陰極6之間設置發光部 5和空穴注入層4，但是，作為設置於陽極3和陰極6之間的層的構成，並不限於圖1所示的 層構成。在陽極和陰極之間至少設置發光部即可，也可以僅設置發光部。另外，也可以在發 光部和陽極之間和/或發光部和陰極之間設置1層或多層。下面，對設置於陽極3和陰極6之間的層構成的一例進行說明。需要說明的是，在 以下的說明中，對於陽極、陰極、發光部及空穴注入層，有時省略重複說明。作為設置於陰極和發光部之間的層，可以列舉電子注入層、電子傳輸層、空穴阻擋 層等。在陰極和發光部之間設置電子注入層和電子傳輸層這兩個層時，將位置靠近陰極側 的層稱為電子注入層，將位置靠近發光部側的層稱為電子傳輸層。電子注入層為具有改善來自陰極的電子注入效率的功能的層。電子傳輸層為具有 改善來自陰極或電子注入層或更靠近陰極的電子傳輸層的電子注入的功能的層。空穴阻擋 層為具有阻擋空穴傳輸的功能的層。需要說明的是，電子注入層或電子傳輸層有時兼作空 穴阻擋層。作為設置於陽極和發光部之間的層，可以列舉上述空穴注入層、空穴傳輸層、電子 阻擋層等。在陽極和發光層之間設置空穴注入層和空穴傳輸層這兩者時，將位置靠近陽極 側的層稱為空穴注入層，將位置靠近發光部側的層稱為空穴傳輸層。空穴注入層為具有改善來自陽極的空穴注入效率的功能的層。空穴傳輸層為具有 改善來自陽極或空穴注入層或更靠近陽極的空穴傳輸層的空穴注入的功能的層。電子阻擋 層為具有阻擋電子傳輸的功能的層，空穴注入層或空穴傳輸層有時兼作電子阻擋層。需要說明的是，有時將電子注入層及空穴注入層總稱為電荷注入層，有時將電子 傳輸層及空穴傳輸層總稱為電荷傳輸層。下面表示有機EL元件可以採用的層構成的具體一例。
a)陽極/丨空穴傳輸層/發光部/『陰極
b)陽極/1發光部/電子傳輸層/『陰極
C)陽極/1空穴傳輸層/發光部/丨電子傳輸層/『陰極
d)陽極/1電荷注入層/發光部/『陰極
e)陽極/丨發光部/電荷注入層/『陰極
f)陽極/『電荷注入層/發光部/1電荷注入層/『陰極
g)陽極/丨電荷注入層/空穴傳輸層/發光部/『陰極
h)陽極/『空穴傳輸層/發光部/『電荷注入層/『陰極陰極 陰極 陰極
電荷注入層/陰極i)陽極/電荷注入層/空穴傳輸層/發光部/電荷注入層/陰極j)陽極/電荷注入層/發光部/電荷傳輸層/陰極k)陽極/發光部/電子傳輸層/電荷注入層/陰極1)陽極/電荷注入層/發光部/電子傳輸層/電荷注入層m)陽極/電荷注入層/空穴傳輸層/發光部/電荷傳輸層η)陽極/空穴傳輸層/發光部/電子傳輸層/電荷注入層ο)陽極/電荷注入層/空穴傳輸層/發光部/電子傳輸層(在此，符號「/」表示夾住該符號「/」的2個層鄰接層疊。以下相同。)在從基板2取出光的底部發射型的有機EL元件中，對於發光部，由完全透明或半 透明的層構成配置在基板2側的層。另外，在從與基板2相反側的陰極6側取出光的所謂 的頂部發射型的有機EL元件中，對於發光部，由完全透明或半透明的層構成配置在陰極6 側的層。對於有機EL元件而言，為了進一步提高與電極的密合性或改善來自電極的電荷 注入，可以鄰接電極而設置膜厚2nm以下的絕緣層，另外，為了提高界面的密合性或防止混 合等，還可以在鄰接的上述各層的界面插入薄薄的緩衝層。下面，對各層的具體構成進行說明。作為構成空穴傳輸層的空穴傳輸材料，可以列舉聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚矽 烷或其衍生物、側鏈或主鏈上具有芳香族胺的聚矽氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生 物、芪衍生物、三苯基二胺衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、聚芳基胺或其衍 生物、聚吡咯或其衍生物、聚(對苯乙烯)或其衍生物或聚(2，5_噻吩乙烯)或其衍生物等。在這些空穴傳輸材料中，作為空穴傳輸材料，優選聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚矽 烷或其衍生物、側鏈或主鏈上具有芳香族胺化合物基團的聚矽氧烷衍生物、聚苯胺或其衍 生物、聚噻吩或其衍生物、聚芳基胺或其衍生物、聚(對苯乙烯)或其衍生物或聚(2，5-噻 吩乙烯)或其衍生物等高分子空穴傳輸材料，進一步優選聚乙烯基咔唑或其衍生物、聚矽 烷或其衍生物、側鏈或主鏈上具有芳香族胺的聚矽氧烷衍生物等。在低分子空穴傳輸材料 的情況下，優選使其分散於高分子粘合劑而使用。作為空穴傳輸層的成膜方法，對於低分子空穴傳輸材料，可以列舉利用由其與高 分子粘合劑的混合溶液成膜的方法，對於高分子空穴傳輸材料，可以列舉利用由溶液成膜 的方法。作為用於由溶液成膜的溶劑，只要是溶解空穴傳輸材料的溶劑即可，可列舉氯 仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯系溶劑；四氫呋喃等醚系溶劑；甲苯、二甲苯等芳香族烴系溶 劑；丙酮、甲基乙基酮等酮系溶劑；醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙基溶纖劑醋酸酯等酯系溶劑。作為由溶液成膜的方法，可列舉與作為對空穴注入層4進行成膜的方法舉出的方 法相同的塗敷法。作為混合的高分子粘合劑，優選不極度阻礙電荷輸送的粘合劑，另外，優選使用對 可見光的吸收弱的粘合劑。作為該高分子粘合劑，可列舉聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸 甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚矽氧烷等。作為空穴傳輸層的膜厚，其最佳值因使用的材料而不同，以驅動電壓和發光效率
10為適當的值的方式選擇，必須為至少不產生針孔那樣的厚度，當其過厚時，元件的驅動電壓 升高而不優選。因而，作為空穴傳輸層的膜厚，例如為Inm Ιμπι，優選為2nm 500nm，進 一步優選為5nm 200nm。作為構成電子傳輸層的電子傳輸材料，可以列舉噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷或其 衍生物、苯醌或其衍生物、萘醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷或其衍生 物、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯或其衍生物、聯苯醌衍生物或8-羥基喹啉或其衍生物 的金屬絡合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴或其衍生物等。其中，作為電子傳輸材料，優選噁二唑衍生物、苯醌或其衍生物、蒽醌或其衍生物、 或8-羥基喹啉或其衍生物的金屬絡合物、聚喹啉或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚芴 或其衍生物，進一步優選2- (4-聯苯基)-5- (4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑、苯醌、蒽醌、 三(8-羥基喹啉)鋁、聚喹啉。作為電子傳輸層的成膜法，對於低分子的電子傳輸材料，可列舉利用粉末的真空 蒸鍍法或由溶液或熔融狀態成膜的方法，對於高分子的電子傳輸材料，可列舉利用由溶液 或熔融狀態成膜的方法。對於由溶液或熔融狀態成膜，可以進一步並用高分子粘合劑。作 為由溶液對電子傳輸層進行成膜的方法，可列舉與上述由溶液對空穴傳輸層進行成膜的方 法同樣的成膜法。作為電子傳輸層的膜厚，其最佳值因使用的材料而不同，以驅動電壓和發光效率 為適當的值的方式選擇即可，必須為至少不產生針孔那樣的厚度，當其過厚時，元件的驅動 電壓升高而不優選。因而，作為該電子傳輸層的膜厚，例如為Inm 1 μ m,優選為2nm 500nm，進一步優選為5nm 200nm。作為構成電子注入層的電子注入材料，根據發光部的種類，可以列舉鹼金屬、鹼 土金屬或含有1種以上的上述金屬的合金或上述金屬的氧化物、滷化物及碳氧化物或上述 物質的混合物等。作為鹼金屬或其氧化物、滷化物、碳水化合物，可以列舉鋰、鈉、鉀、銣、 銫、氧化鋰、氟化鋰、氧化鈉、氟化鈉、氧化鉀、氟化鉀、氧化銣、氟化銣、氧化銫、氟化銫、碳酸 鋰等。另外，作為鹼土金屬或其氧化物、滷化物、碳氧化物的例子，可以列舉鎂、鈣、鋇、鍶、 氧化鎂、氟化鎂、氧化鈣、氟化鈣、氧化鋇、氟化鋇、氧化鍶、氟化鍶、碳酸鎂等。電子注入層可 以為層疊有2層以上的層疊體。作為層疊體的具體例，可以列舉LiF/Ca等。可利用蒸鍍法、 濺射法、印刷法等形成電子注入層。作為電子注入層的膜厚，優選為Inm Ιμπι左右。需要說明的是，本實施方式中的發光部5僅由多個發光層構成，作為其它實施方 式，也可以在發光層和發光層之間插入不發光的層。作為這種插入發光層和發光層之間的 層，可以列舉例如上述的電子阻擋層、空穴阻擋層等。另外，本實施方式中的發光部從發出的光的波長長的發光層開始依次進行成膜， 但層疊順序並不限於此，也可以從發出的光的波長短的發光層開始依次進行成膜。另外，在 本實施方式中，將陽極相對發光部設置在基板側，將陰極相對發光部設置在與基板相反側， 但是，在其它實施方式中，可以相對基板改換陽極和陰極的配置，另外，也可以構成不具備 基板的有機EL元件。
實施例〈有機EL元件的製作〉作為實施例，製作圖1所示的有機EL元件。作為基板2，使用玻璃基板，在該玻璃 基板上利用濺射法進行成膜，將以規定的形狀形成有圖案的ITO膜用作陽極3。作為陽極 3，使用厚度150nm的物質。將形成有陽極3的基板2用鹼性洗滌劑及超純水清洗並使其幹 燥後，使用UV-O3裝置(TECHN0VISI0N公司制、商品名「model 312 UV-O3清潔系統」)進行 UV-O3處理。接著，將聚(3,4)亞乙二氧基噻吩(poly(3，4)ethylenedioxythiophene)/聚苯 乙烯磺酸(H. C. Starck-VTech公司制、商品名「BaytronP TP AI4083」)的懸浮液用孔徑 0.2μπι的膜過濾器進行過濾。將過濾後的液體旋塗在陽極3上形成薄膜。接著，在電熱板 上，以200°C進行加熱處理10分鐘，得到膜厚70nm的空穴注入層4。接著，在空穴注入層4上層疊紅色發光層7。首先，使用二甲苯作為溶劑，作為構成 紅色發光層7的主要材料，使用發光材料(日本Sumation公司制、商品名「冊158」)，作為 交聯劑，使用二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥制、商品名「KAYARAD DPHA」)來調配塗敷 液。將發光材料和交聯劑的重量比設定為4 1，將混合了發光材料和交聯劑的材料在塗 敷液中的比例設定為1.0質量％。對於這樣得到的塗敷液，通過旋塗在空穴注入層4上形 成薄膜。接著，在氮氛圍下、在200°C下加熱20分鐘，得到膜厚IOnm的紅色發光層7。通過 進行這樣的加熱處理，使薄膜乾燥而除去溶劑，同時使交聯劑進行交聯，進而使紅色發光層 7相對於塗敷的塗敷液不溶解。接著，在紅色發光層7上層疊綠色發光層8。首先，使用二甲苯作為溶劑，作為構成 綠色發光層8的主要材料，使用發光材料(日本Sumation公司制、產品名「Greenl300」)， 作為交聯劑，使用二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥制、商品名「KAYARAD DPHA」)來調配塗 敷液。將發光材料和交聯劑的重量比設定為4 1，將混合了發光材料和交聯劑的材料在塗 敷液中的比例設定為1. 0質量％。對於這樣得到的塗敷液，通過旋塗在紅色發光層7上形 成薄膜。接著，在氮氛圍下、在200°C下加熱20分鐘，得到膜厚15nm的綠色發光層8。通過 進行這樣的加熱處理，使薄膜乾燥而除去溶劑，同時使交聯劑進行交聯，進而使綠色發光層 8相對於塗敷的塗敷液不溶解。接著，在綠色發光層8上層疊藍色發光層9。首先，使用二甲苯作為溶劑，作為構成 藍色發光層9的主要材料，使用發光材料(日本Sumation公司制、商品名「BP361」)來製備 塗敷液。將塗敷液中的藍色發光材料的比例設定為1.5質量％。對於這樣得到的塗敷液， 通過旋塗在綠色發光層8上形成薄膜。接著，在氮氛圍下、在130°C下加熱20分鐘，得到膜 厚55nm的藍色發光層9。需要說明的是，用垂直於各發光層的厚度方向的平面切成的截面 的形狀設定為2mmX2mm的正方形。接著，將形成了藍色發光層膜9的基板導入真空蒸鍍氣體中，使鋇蒸鍍在藍色發 光層9上，形成膜厚約為5nm的由鋇構成的薄膜，進一步使鋁蒸鍍在由鋇構成的薄膜上，形 成膜厚約為80nm的由鋁構成的薄膜，形成利用由鋇構成的薄膜和由鋁構成的薄膜的層疊 體構成的陰極6。需要說明的是，真空度達到5X 10_5pa以下後，再開始鋇及鋁的蒸鍍。(比較例1)〈有機EL元件的製作〉
作為比較例1，製作具備僅由在白色波長區域發光的一層發光層(以下，有時稱為 白色發光層)構成的發光部的有機EL元件。白色發光層以外的製造工序與實施例的有機 EL元件的製造工序相同，因此，省略重複說明，僅對白色發光層的製造工序進行說明。首先，使用二甲苯作為溶劑，作為構成白色發光層的主要材料，使用發光材料(日 本Sumation公司制、商品名「WP1330」)來製備塗敷液。將塗敷液中的發光材料的比例設定 為1. O質量％。將這樣得到的塗敷液旋塗在形成有空穴注入層4的基板上，由此在空穴注 入層4上形成薄膜。接著，在氮氛圍下、在130°C下加熱20分鐘，得到膜厚為SOnm的白色發 光層。(比較例2)〈有機EL元件的製作〉作為比較例2，僅紅色發光層、綠色發光層及藍色發光層這3層的層疊順序與實施 例的有機EL元件不同地製作有機EL元件。在最靠近陽極的層上配置藍色發光層，在居中 的層上配置綠色發光層，在最靠近陰極的層上配置紅色發光層。紅色發光層、綠色發光層及 藍色發光層以外的製造工序與實施例的有機EL元件的製造工序相同，因此，僅對紅色發光 層、綠色發光層及藍色發光層的製造工序進行說明。首先，在空穴注入層4上層疊藍色發光層9。使用二甲苯作為塗敷液的溶劑，作為 構成藍色發光層9的主要材料，使用發光材料(日本Sumation公司制、商品名「BP361」)， 作為交聯劑，使用二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥制、商品名「KAYARAD DPHA」)來調配塗 敷液。將發光材料和交聯劑的重量比設定為4 1，將混合了發光材料和交聯劑的材料在塗 敷液中的比例設定為1.0質量％。對於這樣得到的塗敷液，通過旋塗在空穴注入層4上形 成薄膜。接著，在氮氛圍下、在130°C下加熱20分鐘，得到膜厚55nm的藍色發光層9。通過 進行這樣的加熱處理，使薄膜乾燥而除去溶劑，同時使交聯劑進行交聯，進而使藍色發光層 9相對於塗敷的塗敷液不溶。接著，在藍色發光層9上層疊綠色發光層8。首先，使用二甲苯作為溶劑，作為主要 構成綠色發光層8的材料，使用發光材料(日本Sumation公司制、商品名「Greenl300」)， 作為交聯劑，使用二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化藥制、商品名「KAYARAD DPHA」)來調配塗 敷液。將發光材料和交聯劑的重量比設定為4 1，將混合了發光材料和交聯劑的材料在塗 敷液中的比例設定為1. O質量％。對於這樣得到的塗敷液，通過旋塗在藍色發光層9上形 成薄膜。接著，在氮氛圍下、在200°C下加熱20分鐘，得到膜厚15nm的綠色發光層8。通過 進行這樣的加熱處理，使薄膜乾燥而除去溶劑，同時使交聯劑進行交聯，進而使綠色發光層 8相對於塗敷的塗敷液不溶。接著，在綠色發光層8上層疊紅色發光層7。首先，使用二甲苯作為溶劑，作為構成 紅色發光層7的主要材料，使用發光材料(日本Sumation公司制、商品名商品名「PR158」) 來調配塗敷液。將塗敷液中的發光材料的比例設定為1. O質量％。對於這樣得到的塗敷液， 通過旋塗在綠色發光層8上形成薄膜。接著，在氮氛圍下、在200°C下加熱20分鐘，得到膜 厚IOnm的紅色發光層7。分別對實施例、比較例1、比較例2的各有機EL元件施加電壓，測定亮度及色度。 在測定中，階段性地改變施加的電壓，對於每個施加的電壓的情況測定亮度及色度。測定結 果示於表1。
如表1及表2所示，就實施例1的有機EL元件而言，在改變施加的電壓以使亮度 變化至lOOcd/m2 lOOOOcd/m2時，取出的光的色度坐標中的坐標值χ和坐標值y的變化幅 度分別為0.016以下。如表1所示，就實施例1的有機EL元件而言，通過設置3層發光層，與僅由1層發 光層構成的比較例1的有機EL元件相比，電流效率的最大值得到了提高。另外，就實施例1的有機EL元件而言，通過按規定配置3層發光層，與比較例2的 有機EL元件相比，電流效率的最大值得到了提高。另外，如表2所示，就實施例1的有機EL元件而言，通過設置3層發光層，與僅由1 層發光層構成的比較例1的有機EL元件相比，色彩變化相對於電壓變化少。另外，就實施 例1的有機EL元件而言，通過按規定配置3層發光層，與比較例2的有機EL元件相比，色 彩變化相對於電壓變化少。工業上應用的可能性根據本發明，通過根據發出的光的峰值波長按規定順序配置各發光層，可以實現 色彩變化相對施加於電極的電壓變化少且以高效率發光的有機電致發光元件。另外，根據本發明，通過對各發光層預先進行相對塗敷於表面的塗敷液的不溶解 處理，可以層疊理想膜厚的各發光層，可以利用塗敷法容易地製造上述有機電致發光元件。
1權利要求
一種有機電致發光元件，其含有陽極、陰極和發光部，所述發光部配置在陽極與陰極之間且具有3層以上包含高分子化合物的發光層，構成發光部的各發光層發出峰值波長互不相同的光，且發出的光的峰值波長越長的發光層越配置在靠近陽極側。
2.如權利要求1所述的有機電致發光元件，其中，所述發光部的發光層由發出紅色光 的發光層、發出綠色光的發光層和發出藍色光的發光層這3層構成。
3.如權利要求1或2所述的有機電致發光元件，其中，各發光層是通過塗敷包含構成各 發光層的材料的塗敷液而依次形成的，對於在表面上將要塗敷所述塗敷液的發光層而言，在塗敷塗敷液之前，相對於所塗敷 的塗敷液是不溶解的。
4.如權利要求3所述的有機電致發光元件，其中，構成不溶解的發光層的材料的至少 一部分通過給予能量而進行交聯。
5.如權利要求4所述的有機電致發光元件，其中，構成不溶解的發光層的主要材料通 過給予能量而進行交聯。
6.如權利要求4所述的有機電致發光元件，其中，構成不溶解的發光層的材料中，除去 構成發光層的主要材料之外的剩餘材料的至少一部分通過給予能量而進行交聯。
7.如權利要求1 6中任一項所述的有機電致發光元件，其中，使施加於陽極和陰極之 間的電壓變化時，取出到外部的光的色度坐標中的坐標值χ和坐標值y的變化幅度分別為 0. 05以下。
8.一種面狀光源，其具備權利要求1 7中任一項所述的有機電致發光元件。
9.一種照明裝置，其具備權利要求1 7中任一項所述的有機電致發光元件。
10.一種顯示裝置，其具備權利要求1 7中任一項所述的有機電致發光元件。
11.一種有機電致發光元件的製造方法，所述有機電致發光元件含有陽極、陰極和發光 部，所述發光部配置在陽極與陰極之間且具有3層以上包含高分子化合物的發光層，所述製造方法包括以下工序以使在發光部中，發出的光的峰值波長越長的發光層越 配置在陽極側的方式依次塗敷包含構成各發光層的材料的塗敷液，從而使各發光層依次成 膜，在上述依次成膜的工序中，對將要在表面上塗敷塗敷液的發光層，在塗敷塗敷液之前， 進行相對於塗敷液的不溶解處理。
全文摘要
本發明提供一種有機電致發光元件，其含有陽極、陰極和發光部，所述發光部配置在陽極與陰極之間且具有3層以上包含高分子化合物的發光層，構成發光部的各發光層發出峰值波長互不相同的光，且發出的光的峰值波長越長的發光層越配置在靠近陽極側。
文檔編號H05B33/12GK101926225SQ200980103206
公開日2010年12月22日 申請日期2009年1月21日 優先權日2008年1月30日
發明者田中慎也 申請人:住友化學株式會社