專利名稱：有機el元件、發光裝置、圖像形成裝置、顯示裝置和成像裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及有機電致發光(EL)元件，并且還涉及使用有機EL元件的發光裝置、圖像形成裝置、顯示裝置和成像裝置。
背景技術：
近年來，通過約幾伏的低驅動電壓自發地發射光的有機EL元件正受到關注。有機EL元件具有其中層疊具有金屬反射層的反射電極、發光層和透明電極的配置。由于諸如表面發射特性、重量輕和可視性的優異的特征，有機EL元件正作為薄型顯示器、照明設備、頭部安裝顯示器或用于電子照相打印機的打印頭的光源的發光裝置被付諸實用。 特別地，對于有機EL顯示裝置的低功耗化的要求増加，并且，正期望進ー步提高發光效率。明顯提高發光效率的元件結構中的一種是微腔系統(microcavity system)。發光分子(light-emitting molecule)具有向出現光的“增強干渉”的空間強烈地放射光的特征。具體地，通過使用光學干渉可增加激子的放射速度并控制其放射圖案。根據微腔系統，元件參數(膜厚和折射率)被設計為使得“增強干渉”沿從發光分子觀察的光提取方向出現。特別地，已知在金屬反射層的反射表面與發光層的發光位置之間的距離d滿足條件d=i A / (4n) (i=l, 3，5"0的情況下，通過干涉效果最大程度地増加放射強度。i表示干涉的階次，并且，以下，i = I的條件被稱為入/4的干渉條件。這里，A表示發光分子的PL光譜的在真空中的峰值波長，并且，n對應于發光點與金屬反射層之間的有效折射率。根據微腔系統，不必使用諸如微透鏡的不均勻結構，并且，可望以低成本増大發光效率。微腔根據光提取側的反射率的大小被分為弱腔(weak cavity)和強腔(strongcavity)。一般地，在弱腔中，使用諸如玻璃/透明氧化物半導體的具有高透射率的電極結構，并且，腔的干涉效果主要由金屬反射層與發光層之間的干渉條件確定。另ー方面，在強腔中，使用具有高的反射率的半透射性金屬薄膜作為光提取側的透明電極。因此，強腔不僅包含在金屬反射層與發光層之間獲得的干涉效果，而且包含在發光層與光提取側的金屬薄膜之間獲得的干渉效果。在這種情況下，發光層與金屬薄膜之間的光學距離也被設計以便以干涉效果變得最大的方式滿足入/4的干渉條件。因此，在強腔中，可以使用比弱腔中的干渉效果大的干渉效果，并因此可明顯提高發光效率。但是，已知在X/4的干涉條件中，與:U/4的干涉條件(i = 3的條件)相比，發光層與金屬反射層之間的距離為約60nm或更小，并且表面等離子體振子(surface plasmon,SP)損失由此變得特別大。SP損失是如下的現象，即其中通過發光分子的激發能量激發金屬的SP，并且作為結果，激發能量被轉變成焦耳熱。因此，使用入/4干涉結構的微腔具有不關于大的光學干渉效果提高發光效率的問題。具體地，為了進一步提高入/4干渉條件下的微腔的發光效率，需要控制SP損失的方法。到目前為止，作為抑制SP損失的方法，提出了在日本專利申請公開No. 2008-543074中公開的犧牲增加金屬反射層與發光層之間的距離的干涉效果的方法。并且，如 Jorg Frischeisen et al. , Organic Electronics 12,809-817 (2011)所不，開始提出通過水平放置發光分子的躍遷偶極矩(transition dipole moment)以滿足入/4的干涉效果和SP損失的抑制兩者的方法。可通過光學模擬計算諸如SP損失的有機EL元件中的光的行為，并且，在 S. Nowy et al. , Journal of Applied Physics 104, 123109 (2008)中找到其細節。但是，已對于在金屬與電介質之間僅具有ー個界面的弱腔研究了上述的抑制SP損失的方法。具體地，還沒有提出滿足入/4的干渉條件的強腔中的表面等離子體振子的抑制
發明內容
本發明的ー個目的是，提供通過抑制在電極表面上產生的表面等離子體振子所導致的激發能量的損失(SP損失)來提高發光效率的有機EL元件和使用該有機EL元件的各種裝置。根據本發明的第一方面，提供了一種有機EL元件，該有機EL元件包括包含金屬的反光性的第一電極；包含金屬的透光性的第二電極；位于第一電極與第二電極之間的至少包含發光層的有機化合物層；和放置于第一電極與發光層之間的低折射率層，其中，在由有機EL元件發射的光的光譜的最大峰值波長，低折射率層的折射率大于等于I. 20且小于等于I. 65。根據本發明的第二方面，提供了一種有機EL元件，該有機EL元件包括反光性的第一電極；透光性的第二電極；位于第一電極與第二電極之間的至少具有發光層的有機化合物層；和與第二電極接觸的包含有機化合物的低折射率層，低折射率層位于第二電極與發光層之間，其中，在由有機EL元件發射的光的光譜的最大峰值波長，低折射率層的折射率大于等于I. 20且小于等于I. 65。第一電極與第二電極之間的光學距離L滿足下式(I)，
(講)X(-1-(_)<L<(講)X(l-(<p_ (I)這里，A表示由有機EL元件發射的光的光譜的最大峰值波長，中表示當具有波長入的光分別被第一電極和第二電極反射時的相移的總和，并且，滿足<p<0|radls根據本發明的第三方面，提供一種發光裝置，該發光裝置包括上述的根據本發明的有機EL元件；和用于控制有機EL元件的發光的控制電路。根據本發明的第四方面，提供一種圖像形成裝置，該圖像形成裝置包括上述的根據本發明的發光裝置；在其上要通過發光裝置形成潛像的感光部件；和用于使感光部件帶電的帶電單元。根據本發明的第五方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括具有不同的發光顔色的多個有機EL元件；和用于控制多個有機EL元件的發光的控制電路，其中，多個有機EL元件是上述的根據本發明的有機EL元件。根據本發明的第六方面，提供一種成像裝置，該成像裝置包括上述的根據本發明的顯示裝置；和成像元件。根據本發明，即使當使用具有高反射率的金屬電極時，仍可抑制SP損失，由此可以提供發光效率提高的有機EL元件。因此，可以增強通過使用該有機EL元件被配置的發光裝置、圖像形成裝置、顯示裝置和成像裝置的特性。參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發明的其它特征將變得清晰。
圖I是示意性地示出根據本發明的一個實施例的有機EL元件的配置的截面圖。圖2是表不藍光發射有機EL兀件的入/4配置中的關于發光效率的空穴傳輸層的折射率相關性的曲線圖。圖3A、圖3B和圖3C是表示陽極由Ag和Mg制成的情況下的關于發光效率的空穴傳輸層的折射率相關性和CIEy = 0. 06時的空穴傳輸層的折射率相關性的曲線圖。圖4A和圖4B是表示改變與陽極接觸的具有雙層配置的空穴傳輸層的折射率或改變其折射率和膜厚兩者的情況下的發光效率的模擬結果的曲線圖。圖5是表示3入/4配置中的發光效率的各色度(也1'0111&^(^セ7)的空穴傳輸層的折射率相關性的曲線圖。圖6是表不藍光發射有機EL兀件的入/4配置中的關于發光效率的電子傳輸層的折射率相關性的曲線圖。圖7是表示由配置的差異導致的激發能量的分配比的差異的光學模式分配圖。圖8是表示通過本發明的例子中的有機EL元件的實驗得到的色度-發光效率曲線的曲線圖。圖9是表示通過本發明的例子中的有機EL元件的模擬得到的色度-發光效率曲線的曲線圖。圖10是表示沉積膜與涂敷膜之間的折射率的差異的曲線圖。圖11是表示在空穴傳輸層中使用沉積膜和涂敷膜的情況下的通過有機EL元件的模擬得到的色度-發光效率曲線的曲線圖。
具體實施例方式基于在電極表面上出現的SP損失不僅因電極的金屬種類的折射率改變而且因金屬電極附近的有機化合物層的折射率改變這一事實，實現本發明。具體地，本發明的有機EL元件包括包含反光性金屬的第一電極、包含透光性金屬的第二電極和位于第一電極與第二電極之間的發光層。本發明具有以下的配置。 ( I)第一電極與第二電極之間的光學距離L滿足下式(I)，
權利要求
1.一種有機EL元件,包括 包含反光性金屬的第一電極； 包含透光性金屬的第二電極； 位于第一電極與第二電極之間的至少包含發光層的有機化合物層；和 放置于第一電極與發光層之間的第一低折射率層， 其中，第一電極與第二電極之間的光學距離L滿足下式(I)，(X/4)x(-1 -(_ )<L<(X/4>x( I -_))(I) 這里，A表示由有機EL元件發射的光的光譜的最大峰值波長，f表示在具有波長入的光被第一電極和第二電極反射時的相移的和，并且滿足丨丨,并且， 在由有機EL元件發射的光的光譜的最大峰值波長，第一低折射率層的折射率大于等于I. 20且小于等于I. 65。
2.根據權利要求I的有機EL元件，還包括與第二電極接觸的包含有機化合物的第二低折射率層，第二低折射率層位于第二電極與發光層之間， 其中，在由有機EL元件發射的光的光譜的最大峰值波長，第二低折射率層的折射率大于等于1.20且小于等于1.65。
3.根據權利要求I的有機EL兀件,其中，第一電極的反射表面與發光層之間的光學距離k滿足下式(III)，(y8)x(-1 -(2cpr/ji))<Lr<(y8)x( I -(2% )) (111) 這里，\表示由有機EL元件發射的光的光譜的最大峰值波長，cpr|rad|表示具有波長入的光被該反射表面反射時的相移。
4.根據權利要求I的有機EL元件，其中，發光層的折射率比第一低折射率層的折射率聞。
5.根據權利要求I的有機EL元件，其中，滿足下式(IV)，nEML — nLOW ^ 0. I (IV) 這里，nEa表示發光層的折射率，并且，nOT表示第一低折射率層的折射率。
6.根據權利要求I的有機EL兀件,其中，第一電極的反射表面與發光位置之間的光學距離L滿足下式(IV)57. 5nm<Lr<232. 5nm (IV)。
7.根據權利要求I的有機EL元件，其中，第一低折射率層的膜厚大于等于5nm且小于等于 193. 75nm。
8.根據權利要求I的有機EL元件，其中，第一電極包含Al合金。
9.一種有機EL元件,包括 包含反光性金屬的第一電極； 包含透光性金屬的第二電極； 位于第一電極與第二電極之間的至少包含發光層的有機化合物層；和與第二電極接觸的包含有機化合物的低折射率層，低折射率層位于第二電極與發光層之間， 其中，第二電極的反射表面與發光位置之間的光學距離Ls滿足下式(II)，
10.一種發光裝置，包括 根據權利要求I或9的有機EL元件；和 用于控制有機EL兀件的發光的控制電路。
11.一種圖像形成裝置，包括 根據權利要求10的發光裝置；和 用于使在其上要通過發光裝置形成潛像的感光部件帶電的帶電單元。
12.—種顯示裝置，包括 具有不同的發光顏色的多個有機EL元件；和 用于控制所述多個有機EL元件的發光的控制電路， 其中，所述多個有機EL元件包含根據權利要求I的有機EL元件。
13.根據權利要求12的顯示裝置，其中， 第一低折射率層形成為在具有不同的發光顏色的所述多個有機EL元件之間具有共同的膜厚，并且， 第一低折射率層的膜厚大于等于5nm且小于等于143. 75nm。
14.一種成像裝置，包括 根據權利要求12的顯示裝置；和 成像元件。
全文摘要
本發明公開了有機EL元件、發光裝置、圖像形成裝置、顯示裝置和成像裝置。提供了通過抑制由在電極表面上產生的表面等離子體振子導致的激發能量的損失來提高發光效率的有機EL元件。空穴傳輸層(3)由在由發光層(5)發射的光的光譜的最大峰值波長具有大于等于1.20且小于等于1.65的折射率的材料形成。
文檔編號H01L51/50GK102956839SQ201210283600
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月10日 優先權日2011年8月12日
發明者角田隆行, 梶本典史, 水野信貴, 伊藤希之 申請人:佳能株式會社