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    本發明提供一種光擷取效率高、發光效率高之有機發光元件。本發明之有機發光元件(10)包含於基板(11)上形成之透明陽極層(12)、貫穿陽極層(12)而形成之第一貫穿部(16)、被覆陽極層(12)之上面及第一貫穿部(16)之內面而形成之介電體層(13)、貫穿陽極層(12)及介電體層(13)而形成之第二貫穿部(17)、至少被覆第二貫穿部(17)之內面而形成之含發光層之有機化合物層(14)、及於有機化合物層(14)上形成之陰極層(15)，且介電體層(13)之折射率小於陽極層(12)之折射率。
    公开号:TW201301610A
    申请号:TW101117816
    申请日:2012-05-18
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Kanjiro Sako；Kyousuke Masuya；Masaru Tajima；Katsumasa Hirose
    申请人:Showa Denko Kk；
    IPC主号:H01L51-00
    专利说明:
    有機發光元件、有機發光元件的製造方法，顯示裝置及照明裝置
    本發明係關於顯示裝置或照明裝置中使用之有機發光元件。
    使用有機化合物作為發光體之有機發光元件由於面光源之特性，近年來已期待作為照明用途之應用，進而為了更有效地將發光之光取出至外部，以積極開發光取出技術。
    已提案有於形成透明基板上之光透過性電極上形成多數細孔，而在電極上及細孔內形成發光層之構造之有機發光元件作為提高自發光層將光取出至有機發光元件外部之光取出效率之技術。
    專利文獻1揭示在電極與介電體層之層合構造體中形成貫穿該等之孔洞，且在孔洞內形成發光層之有機發光元件。
    且專利文獻2揭示於電極表面具有凹凸，且在該電極上及凹凸內形成發光層之有機發光元件。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]特表2010-509729號公報
    [專利文獻2]特開2004-311419號公報
    然而，於孔洞內形成發光層之有機發光元件會有在孔洞內部之發光的光不會入射到介電體層而是入射到透明電極之情況。此時通常由於透明電極與發光層之折射率接近，故無法有效地引起光路徑變更，使有機發光元件朝外部取出光之效率不足。且於電極表面形成凹凸之有機發光元件，自與形成有凹凸之電極層之光取出面為相反側之面以各種角度入射之光自光取出面側取出光之效率雖可提高，但將在凹部內部發光且朝凹部內之電極側面入射之光取出至有機發光元件外部之效率仍不足。
    為解決上述課題，本發明發現於貫穿部內部之發光層發光並朝透明電極層入射之光之路徑上藉由配置折射率比透明電極層低之介電體層之有機發光元件之構造，對於以往有機發光元件無法朝外部取出之光亦可有效地取出，因而完成本發明。
    本發明之有機發光元件包含於基板上形成之透明第一電極層、貫穿第一電極層而形成之第一貫穿部、被覆第一電極層之上面及前述第一貫穿部之內面而形成之介電體層、貫穿第一電極層及介電體層而形成之第二貫穿部、至少被覆第二貫穿部內面而形成之含發光層之有機化合物層、及於有機化合物層上形成之第二電極層，且介電體層之折射率小於第一電極層之折射率。
    此處，介電體層較好其上面係形成為平面狀，介電體層之折射率較好比有機化合物層之折射率小。
    又第一貫穿部及第二貫穿部較好在第一電極層之面內中具有最大寬度為10μm以下之圓形形狀或多角形形狀，同時在第一電極層之任意面內，任一1mm2中形成有103~108個。
    又本發明之有機發光元件之製造方法包含下列步驟：於基板上形成第一電極層之第一電極層形成步驟、形成貫穿第一電極層之第一貫穿部之第一貫穿部形成步驟、以介電體被覆第一電極層之上面及第一貫穿部之內面之介電體層形成步驟、形成貫穿第一電極層及介電體層之第二貫穿部之第二貫穿部形成步驟、形成至少被覆第二貫穿部之內面而形成之含發光層之有機化合物層之有機化合物層形成步驟、及在有機化合物層上形成第二電極層之第二電極層形成步驟。
    又本發明之顯示裝置係具備上述有機發光件。
    又本發明之照明裝置係具備上述之有機發光元件。
    依據本發明，可提供一種光取出效率高且發光效率高之有機發光元件。(有機發光元件)
    以下，參照附圖，針對本發明之實施形態加以詳細說明。
    圖1為說明本實施形態所應用之有機發光元件之部分剖面圖。
    圖1中例示之有機發光件10具有將基板11、作為透明之第一電極層之以基板11側作為下側時之形成於基板11上之用以注入電洞之陽極層12、及改變進入之光之路徑同時具有使陽極層12與陰極層15之間之至少一部份絕緣之功能之介電體層13、及作為第二電極層之用以注入電子之陰極層15予以層合而成之構造。又，作為本實施形態之有機發光元件並不限於上述圖1之構成，亦可係例如，透明第一電極層可為陰極層，第二電極層可為陽極層，以下列舉圖1之構成為例說明本實施形態之有機發光元件。
    因此於有機發光元件10上設置貫穿陽極層12形成之複數個第一貫穿部16。又有機發光元件10上，除了上述複數個第一貫穿部16以外，亦設置貫穿陽極層12及介電體層13二者之複數個第二貫穿部17。接著於陽極層12之上面及第一貫穿部16內部形成介電體層13。再者於第二貫穿部17之內部形成至少被覆第二貫穿部17之內面形成之含有發光層之有機化合物層14。
    本實施形態中，由於有機化合物層14係由一層構成，故有機化合物層14即為發光層。接著藉由使有機化合物層14進行發光而形成有機發光元件10之發光面。
    基板11為形成陽極層12、介電體層13、有機化合物層14及陰極層15之支撐體。基板11係使用滿足有機發光元件10所要求之機械強度之材料。
    至於基板11所使用之材料，在自有機發光元件10之基板11側取出光之情況下，必須對於自發光層發出之光為透明。具體而言，列舉為藍寶石玻璃、鈉鈣玻璃、石英玻璃等玻璃類；丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂等透明樹脂；聚矽氧樹脂；氮化鋁、氧化鋁等之透明金屬氧化物等。又使用由上述透明樹脂所構成之樹脂薄膜等作為基板11時，較好為對水、氧等氣體之氣體透過性低者。使用氣體透過性高之樹脂薄膜等時，在不大為損及光之透過性之範圍內較好形成抑制氣體透過之阻隔性薄膜。
    不需要自有機發光元件10之基板11側取出光之情況下，作為基板11之材料，並不限於對可見光為透明者，亦可使用不透明者。該種材料具體而言亦可使用矽(Si)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)或鈮(Nb)之單體，或者該等之合金、或者不鏽鋼等。另外，亦可使用由SiO2或Al2O3等之氧化物、n-Si等之半導體等所構成之材料。至於不透明基板11之材料為了可將更多於發光層發光之光朝有機發光元件10外部取出，較好為光反射性高之金屬材料。
    基板11之厚度雖依據所要求之機械強度而異，但較好為0.1mm~10mm，更好為0.25mm~2mm。
    陽極層12係藉由在與陰極層15之間施加電壓，而自陽極層12將電洞注入於有機化合物層14中。陽極層12中使用之材料必須為具有導電性者。具體而言為功函數高者，功函數較好為4.5eV以上。除此之外，較好為電阻對於鹼性水溶液不會顯著變化者。
    形成陽極層12之材料為了將與自第二貫穿部17內接觸之有機化合物層14入射之光誘導到第一貫穿部16內之介電體層13，故對於該光需具有透過性。滿足該條件之材料較好為金屬氧化物，例如，ITO(氧化銦錫))、IZO(氧化銦鋅)、氧化錫等。陽極層12之厚度可以例如2nm~2μm形成。但就提高導電性之觀點而言，較好為50nm以上，就於膜厚方向可容易地以均勻形狀及大小形成第一貫穿部16及第二貫穿部17之觀點而言，較好為500nm以下。又功函數可利用例如紫外線光電子分光分析法測定。
    介電體層13為用於藉由使自有機化合物層14入射之光在有機化合物層14及陽極層12之界面處折射，而容易地將光取出至有機發光元件10外部者。
    本實施形態中，介電體層13為絕緣性。藉此，介電體層13係以特定間隔分離陽極層12及陰極層15並使之絕緣，同時藉由對陽極層12及陰極層15之間施加電壓，可使有機化合物層14中所含之發光材料發光。因此形成介電體層13之材料必須為高電阻率材料，至於電阻率要求具有108Ωcm以上，較好具有1012Ωcm以上。具體之材料列舉為氮化矽、氮化硼、氮化鋁等金屬氮化物；氧化矽(二氧化矽)、氧化鋁等金屬氧化物、氟化鈉、氟化鋰、氟化鎂、氟化鈣、氟化鋇等金屬氟化物，此外亦可使用聚醯亞胺、聚偏氟化乙烯、聚對二甲基苯(parylene)等高分子化合物、聚苯基倍半矽氧(poly(phenylsilsesquioxane))等之旋塗玻璃(SOG)。
    介電體層13之折射率比陽極層12及有機化合物層14之折射率小時，光之取出效率尤其獲得提高。因此，形成介電體層13之材料較好選擇具有比形成由單層或複數層構成之陽極層12及由單層或複數層構成之有機化合物層14之各層之任一材料之折射率小之折射率者。
    其結果，介電體層13之折射率可形成為以比陽極層12之折射率及有機化合物層14之折射率之任一種小。更詳言之，介電體層13之折射率較好比陽極層12及有機化合物層14之折射率小0.1以上，更好小0.2以上。
    此處，為了再現良好地製造不易產生短路．電流洩漏之有機發光元件10，介電體層13之厚度愈厚愈好，但另一方面為了抑制有機發光元件10整體之厚度，介電體層13之厚度較好不超過1μm。且，陽極層12與陰極層15之間隔狹小者，由於發光所需之電壓低即足夠，故就該觀點而言以介電體層13越薄更好。但，太薄時會有對於用以驅動有機發光元件10之電壓之絕緣耐力不足之虞。此處之絕緣耐力為在電極間使介電體層13形成未形成貫穿部之層狀時，施加比有機發光元件10驅動時之電壓高2V之電壓時於該介電體層中流通之電流的電流密度較好為0.1mA/cm2以下，更好為0.01mA/cm2以下。滿足此之介電體層13之厚度上限較好為750nm以下，更好為400nm以下，又更好為200nm以下。又下限較好為15nm以上，更好為30nm以上，又更好為50nm以上。此處介電體層13之厚度為陽極層12之上面到介電體層13之上面之面間距離。
    介電體層13之上面較好形成為平面狀。亦即較好為平坦之面狀。例如於介電體層13之上面形成有凹凸，且於其上形成有機化合物層14時，於凹陷部分容易形成構成有機化合物層14之有機化合物之厚膜。因此在該部分光被吸收，光取出之面方向之光被折射而使路徑變更為朝向與光取出面水平之方向，並將光閉鎖在有機發光元件10之內部之結果，使光取出效率下降。
    有機化合物層14係由含發光層之一層或層合之複數層之有機化合物層所組成，且被覆至少複數之第二貫穿部17之內表面而形成。發光層包含藉由對陽極層12與陰極層15之間施加電壓時發光之發光材料。至於該發光材料可使用低分子化合物及高分子化合物之任一種。本實施形態較好使用發光性有機材料的磷光性有機化合物及金屬錯合物作為發光材料。金屬錯合物中亦有顯示磷光性者，亦較好使用該種金屬錯合物。本實施形態中，就提高發光效率之觀點而言最宜使用環金屬化錯合物。環金屬化錯合物列舉為例如2-苯基吡啶衍生物、7,8-苯并喹啉衍生物、2-(2-噻吩基)吡啶衍生物、2-(1-萘基)吡啶衍生物、2-苯基喹啉衍生物等具有配位子之Ir、Pd及Pt等錯合物，但最好為銥(Ir)錯合物。環金屬化錯合物除形成環金屬化錯合物所需之配位子以外，亦可具有其他配位子。又，環金屬化錯合物就提高發光效率之觀點而言較好亦包含自三重態激子發光之化合物。
    又，作為發光性高分子化合物列舉為MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-伸苯基伸乙烯基]等之聚-對-伸苯基伸乙烯基(PPV)衍生物；聚茀衍生物、聚噻吩衍生物等之n共軛系高分子化合物；將低分子色素與四苯基二胺或三苯基胺導入於主鏈或側鏈中之聚合物等。亦可併用發光性高分子化合物與發光性低分子化合物。
    發光層同時包含發光材料及主體材料，亦可使發光材料分散於主體材料中。該主體材料較好具有電荷輸送性，較好為電洞輸送性化合物或電子輸送性化合物。
    有機化合物層14亦可包含自陽極層12接受電洞，且輸送到發光層之電洞輸送層。電洞輸送層係配置在陽極層12與發光層之間。
    形成此種電洞輸送層之電洞輸送材料可使用習知材料，例如，TPD(N,N'-二甲基-N,N'-(3-甲基苯基)-1,1'-聯苯-4,4'-二胺)；α-NPD(4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯)；m-MTDATA(4,4’,4”-參(3-甲基苯基苯基胺基)三苯基胺)等低分子三苯基胺衍生物；聚乙烯基咔唑；將聚合性取代基導入上述三苯基胺衍生物並聚合之高分子化合物等。上述電洞輸送材料可單獨使用一種，亦可混合兩種以上使用，亦可層合不同之電洞輸送材料使用。電洞輸送層之厚度由於依存於電洞輸送層之導電性等，故無法一概限定，但較好為1nm~5μm，更好為5nm~1μm，最好為10nm~500nm。
    又，亦可在上述電洞輸送層與陽極層12之間設有用以緩和電洞注入障蔽之電洞注入層。形成上述電洞注入層之材料除使用銅酞菁、聚伸乙二氧基噻吩(PEDOT)與聚苯乙烯磺酸(PSS)之混合物(PEDOT：PSS)、氟碳化合物、二氧化矽等習知之材料，以外亦可使用上述電洞輸送層中使用之電洞輸送材料與2,3,5,6-四氟四氰基-1,4-苯醌二甲烷(F4TCNQ)等電子接受體之混合物。
    上述有機化合物層14亦可在發光層與陰極層15之間包含用以接收來自陰極層15之電子並取出而朝發光層輸送之電子輸送層。該電子輸送層中可使用之材料列舉為喹啉衍生物、噁二唑衍生物、嵌二萘衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹喔啉衍生物、二苯基喹啉衍生物、硝基取代之茀衍生物等。更具體而言列舉為參(8-羥基喹啉)鋁(簡稱：Alq)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并噁唑根]鋅(bis[2-(2-hydroxyphenyl)-benzooxazolate]zinc)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑根]鋅(bis[2-(2-hydroxyphenyl)-benzothiozolate]zinc)、2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-噁二唑等。
    又，上述電子輸送層與發光層之間亦可設置用於抑制電洞通過發光層而在發光層內使電洞與電子有效地再結合之電洞阻斷層。該電洞阻斷層可作為有機化合物層14中所含之層之一。為形成上述電洞阻斷層，可使用三唑衍生物、噁二唑衍生物、菲繞啉衍生物等習知之材料。
    陰極層15係在與陽極層12之間施加電壓而將電子注入於有機化合物層14之間。陰極層15係形成為被覆介電體層13及有機化合物層14上，連續地形成於發光面整面上。
    陰極層15中使用之材料只要為與陽極層12同樣具有導電性即可，並無特別限制，但較好為功函數低，且化學安定者。具體而言，可例示為Al、MgAg合金、AlLi或AlCa等之Al與鹼金屬之合金等之材料。陰極層15之厚度較好為10nm~1μm，更好為50nm~500nm。自基板11側取出自有機化合物層14發出之光時，陰極層15亦可由不透明材料形成，但自陰極層15側取出光時，陰極層15必須由ITO等透明材料形成。
    又，為了降低電子自陰極層15到有機化合物層14之注入障蔽而提高電子之注入效率，亦可在與陰極層15鄰接之有機化合物層14側設置未圖示之陰極緩衝層。陰極緩衝層較好使用功函數比陰極層15低之金屬材料等。例如，可使用由鹼金屬(Na、K、Rb、Cs)、鹼土類金屬(Sr、Ba、Ca、Mg)、稀土類金屬(Pr、Sm、Eu、Yb)、或該等金屬之氟化物、氯化物、氧化物選出之單體或兩種以上之混合物。陰極緩衝層之厚度較好為0.1nm~50nm，更好為0.1nm~20nm，又更好為0.5nm~10nm。
    陽極層12上形成之複數個第一貫穿部16具有如後述之藉由在第一貫穿部16內形成之介電體層13，而改變由有機化合物層14入射之光之路徑，增加朝向有機發光元件10之外部發出之光之功能。
    第一貫穿部16之形狀並無特別限制，但就容易進行形狀控制之觀點而言較好為圓柱形狀或四角柱等多角柱形狀。該等形狀在陽極層12之上面內之形狀可為於陽極層12之厚度方向產生變化，或者亦可改變形狀大小。亦即，可為例如圓錐形狀、角錐形狀、圓錐梯形狀、角錐梯形狀等。藉由適當選擇第一貫穿部16之形狀，可控制將有機化合物層14發光之光取出到外部時之配光分佈等。
    圖1之部分剖面圖中，第一貫穿部16之側面形成為相對於基板11面垂直，該情況下之第一貫穿部16側面之傾斜角為90度。但傾斜角並不限於此，藉由選擇陽極層12中使用之材料或蝕刻方法等而予以適當變化，可提高於有機化合物層14發光之光取出到外部之效率。本實施形態中，傾斜角雖亦依據形成陽極層12之材料種類而定，但就提高於有機化合物層14發光之光取出到外部之效率之觀點而言，傾斜角較好為60度~90度，更好為70度~90度，又更好為75度~85度。
    為獲得高的光取出效率，陽極層12上之第一貫穿部16之大小(陽極層12面上之形狀之最大寬度)較好為10μm以下。又，就製造容易之觀點而言大小較好為0.1μm以上，更好為0.5μm以上。陽極層12之上面之第一貫穿部16之配置可為正方格子狀或六角格子狀等之規則配置，亦可為不規則配置。關於該配置係基於有機化合物層14發光之光之波長、或自有機發光元件10發射之光之配光分佈、光譜控制等之觀點而適當選擇。
    第一貫穿部16較好在陽極層12上之任意面內每一1mm見方中形成103~108個。若在該範圍內則可使在陽極層12內相對於光取出之面以平行方向傳播之光有效地取出到有機發光元件10之外部。
    複數個第二貫穿部17係貫穿陽極層12及介電體層13之兩方而形成。第二貫穿部17係在內部形成有機化合物層14，且成為藉由將電壓施加於陽極層12及陰極層15之間而發光用之發光場所者。第二貫穿部17只要形成為貫穿陽極層12與介電體層13即可，其形狀可為圓柱形狀、多角柱形狀、圓錐形狀、多角錐形狀、圓錐梯形狀、角錐梯形狀等。且，第二貫穿部17之剖面中之傾斜角係與上述第一貫穿部16同樣，但亦可在陽極層12之部分與介電體層13之部分之傾斜角不同。
    為獲得高的光取出效率，介電體層13上之第二貫穿部17之大小(介電體層13面上之形狀之最大寬度，亦即內包該形狀之最小圓之直徑)較好為10μm以下，且，就製造容易之觀點而言較好為0.1μm以上，更好為0.5μm以上。介電體層13上面之第二貫穿部17之配置可為正方格子狀或六角格子狀等之規則配置，亦可為不規則配置。關於該配置可基於有機化合物層14發光之光之波長、或自有機發光元件10發射之光之配光分佈或光譜控制等之觀點而適當選擇。且為了使由第一貫穿部16之光取出效率提高效果最大化，第二貫穿部17較好與第一貫穿部16鄰接設置。
    第二貫穿部17較好在介電體層13上之任意面內，於1mm見方中形成103~108個。
    圖2為有機發光元件10之部分剖面圖，為顯示本實施形態之自有機化合物層14取出到基板11下側之光之路徑之圖。此處，基板11之折射率約為1.4，陽極層12之折射率約為1.7，介電體層13之折射率約為1.4，有機化合物層14之折射率約為1.7。
    圖2中，第二貫穿部17內顯示之區域E表示有機化合物層14中之發光區域。
    A之路徑為自發光區域E以相對於基板11面接近水平之方向入射到介電體層13之光，在有機化合物層14與介電體層13之界面、以及介電體層13與陽極層12之界面處折射，且朝向相對於基板11面接近垂直之方向彎曲。藉由如此通過介電體層13使光在基板11之與光取出面側的空氣之界面處未全反射，可取出到有機發光元件10之外部。
    B之路徑為自發光區域E以相對於基板11面接近水平之方向入射到陽極層12之光，在第一貫穿部16內形成之介電體層13與陽極層12之界面處折射，使路徑改變成更接近於基板11之法線方向之角度。其結果，與未設置第一貫穿部16之情況相比較，到達基板11之光不易在基板11與空氣之界面處產生全反射，可取出到有機發光元件10之外部。如此，對於以往有機發光元件之取出效率不充分之光亦可藉由第一貫穿部16內部形成之介電體層13有效地取出到外部。亦即，本實施形態之有機發光元件10可藉由設置第一貫穿部16，而提高光之取出效率。
    又，以上詳述之有機發光元件10雖係針對於以基板11側作為下側之情況，在下側形成陽極層12，且以隔著介電體層13對向之形式於上側形成陰極層15之情況為例進行說明，但並不限於此，亦可為陽極層12與陰極層15互換之構造。亦即，亦可為以基板11側作為下側之情況，於下側形成陰極層15，且以隔著介電體層13成對向之形式於上側形成陽極層12之形態。 (有機發光元件之製造方法)
    接著，針對本實施形態所應用之有機發光元件之製造方法，以圖1進行說明之有機發光元件10之情況為例進行說明。
    圖3(a)~(f)為針對本實施形態所應用之有機發光元件10之製造方法說明之圖。
    首先於基板11上形成為第一電極層的陽極層12(圖3(a)：第一電極層形成步驟)。本實施形態中使用玻璃基板作為基板11。又使用ITO作為形成陽極層12之材料。
    在基板11上形成陽極層12可使用電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法、CVD法等乾式法，旋轉塗佈法、浸漬塗佈法、噴墨法、印刷法、噴霧法、分配法等濕式法。
    又於基板11藉由使用已形成有ITO之作為陽極層12之所謂貼附電極基板，可省略形成陽極層12之步驟。
    接著，形成貫穿於圖3(a)之步驟形成之陽極層12之第一貫穿部16(圖3(b)：第一貫穿部形成步驟)。
    於陽極層12上形成第一貫穿部16之方法可使用例如利用微影法之方法。進行該方法首先係在陽極層12上塗佈光阻液，利用旋轉塗佈等去除多餘之光阻液，形成光阻層，接著覆蓋描繪用以形成第一貫穿部16之特定圖型之光罩，且藉由紫外線(UV：Ultra Violet)、電子束(EB：Electron Beam)等進行曝光，及使光阻層上對應於第一貫穿部16之特定圖型曝光。接著使用顯像液去除光阻層之曝光部分，及去除經曝光圖型之部分之光阻層。藉此使對應於經曝光圖型之部分之陽極層12表面露出。
    接著，以殘存之光阻層作為光罩，蝕刻去除露出之陽極層12之部分。蝕刻亦可使用乾式蝕刻或濕式蝕刻之任一種。又此時藉由組合等向性蝕刻與異向性蝕刻，可進行第一貫穿部16之形狀之控制。至於乾式蝕刻可利用反應性離子蝕刻(RIE：Reactive Ion Etching)或感應結合電漿蝕刻。又濕式蝕刻可利用於稀鹽酸或稀硫酸中進行浸漬之方法等。最後以光阻去除液等去除殘存之光阻層，於陽極層12上形成第一貫穿部16。
    又第一貫穿部16之形成亦可利用奈米壓印法進行。具體而言在形成光阻層後，將描繪有用以形成圖型之特定凸起圖型之光罩，於光阻層表面施加壓力按壓。接著以該狀態，藉由對光阻層加熱及/或照射光，使光阻層硬化。接著藉由去除光罩，於光阻層表面形成對應於凸起圖型之第一貫穿部16之圖型。接著，藉由進行前述蝕刻，可形成第一貫穿部16。
    接著以介電體被覆陽極層12之上面及陽極層12之內面(圖3(c)：介電體層形成步驟)。本實施形態中使用二氧化矽(SiO2)作為形成介電體層13之介電體。介電體層13可利用與陽極層12之形成中使用之方法相同之方法形成。
    接著形成貫穿陽極層12及介電體層13之第二貫穿部17(圖3(d)：第二貫穿部形成步驟)。
    第二貫穿部17之形成方法係使用與上述第一貫穿部16之形成中使用之方法相同之方法。該方法中進行蝕刻時，亦可對基板11之表面部分蝕刻，於基板11上形成穿孔部。
    又本實施形態中，較好不去除最後殘存之光阻層，而移送到後述之有機化合物層形成步驟。
    接著形成至少被覆第二貫穿部17之內面而形成之含發光層之有機化合物層14(圖3(e)：有機化合物層形成步驟)。
    形成有機化合物層14可使用與形成陽極層12或介電體層13相同之方法。但有機化合物層14中所含各層之成膜更好以電阻加熱蒸鍍法或塗佈法進行，進行含高分子有機化合物之層之成膜最好為塗佈法。藉由塗佈法進行成膜時，係塗佈將構成欲進行成膜之層之材料分散於有機溶劑或水等特定溶液而成之塗佈溶液。進行塗佈時可使用旋轉塗佈、噴霧塗佈、浸漬塗佈、噴墨法、狹縫塗佈法、分配法、印刷等各種方法。進行塗佈後，藉由進行加熱或抽真空使塗佈溶液乾燥，進行成膜形成層。
    接著使此時在前述第二貫穿部形成步驟中殘存之光阻層殘留而形成有機化合物層14時，使有機化合物層14成膜時於第二貫穿部17之內部及該光阻層之上面首先形成有機化合物層14。接著，在後續去除光阻層時，一起去除光阻層上面之有機化合物層14，但使第二貫穿部17之內部之有機化合物層14殘存。亦即，可藉由該方法可在第二貫穿部17內部選擇性形成有機化合物層14。
    接著於有機化合物層14上形成第二電極層的陰極層15(圖3(f)：第二電極層形成步驟)。
    形成陰極層15可使用與形成陽極層12或介電體層13相同之方法。
    利用以上步驟，可製造有機發光元件10。
    又較好安裝有用以使機發光元件10長期安定地所用之免受外部影響而保護有機發光元件10之保護層或保護覆蓋物(未圖示)。保護層可使用高分子化合物、金屬氧化物、金屬氟化物、金屬硼化物、氮化矽、氧化矽等矽化合物等。而且，亦可使用該等之層合體。又，保護覆蓋物可使用玻璃板、於表面施以低透水率處理之塑膠板、金屬等。該保護覆蓋物較好採用以熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂與元件基板貼合予以密閉之方法。又此時，藉由使用隔離板可維持特定空間，可防止有機發光元件10損傷故較佳。而且，若於該空間中封入如氮、氬、氦之惰性氣體，則容易防止上述陰極層15之氧化。尤其是使用氦時，由於熱傳導高，故可在施加電壓時使自有機發光元件10產生之熱有效地傳達到保護覆蓋物，故較佳。進而，藉由在該空間中設置氧化鋇等乾燥劑，而容易地抑制上述一連串製造步驟中吸附之水分對有機發光元件10造成之損傷。
    本實施形態之有機發光元件較好使用於利用矩陣方式或區段方式作為像素之顯示裝置中。又，亦可未形成像素而較好地使用作為面發光光源。具體而言，較好使用於電腦、電視、攜帶終端、行動電話、汽車導航、標示、看板、攝影相機之觀景窗等中之顯示裝置、背光板、電子照片、照明、光阻曝光、讀取裝置、內部照明、光通訊系統等中之面發光光源中。 (顯示裝置)
    以下針對具備以上詳述之有機發光元件之顯示裝置進行說明。
    圖4為說明使用本實施形態中之有機發光元件10之顯示裝置之一例之圖。
    圖4中所示之顯示裝置200為所謂被動矩陣型之顯示裝置，具備有顯示裝置基板202、陽極配線204、陽極輔助配線206、陰極配線208、絕緣膜210、陰極隔離壁212、有機發光元件10、封裝板216、密封材218。
    至於顯示裝置基板202可使用例如矩形狀之玻璃基板等之透明基板。顯示裝置基板200之厚度並無特別限制，可使用例如0.1mm~1mm者。
    於顯示裝置基板202上形成複數個陽極配線204。陽極配線204係間隔一定間隔平行配置。陽極配線204可由透明導電膜構成，例如可使用ITO(氧化銦錫)。又陽極配線204之厚度可為例如100nm~150nm。接著，在各陽極配線204之端部上形成陽極輔助配線206。陽極輔助配線206與陽極配線204電性連接。藉由如此構成，使陽極輔助配線206發揮作為與顯示裝置基板202之端部側之外部配線連接用之端子之功能，且可自設置於外部之未圖示之驅動電路，透過陽極輔助配線206將電流供給於陽極配線204。陽極輔助配線206係由例如厚度500nm~600nm之金屬膜構成。
    又，於有機發光元件10上設置複數個陰極配線208。複數個陰極配線208係以分別平行且與陽極配線204垂直之方式進行配設。陰極配線208可使用Al或Al合金。陰極配線208之厚度為例如100nm~150nm。又，陰極配線208之端部與相對於陽極配線204之陽極輔助配線206相同，設置未圖示之陰極輔助配線，與陰極配線208電性連接。藉此，可使電流流動於陰極配線208與陰極輔助配線之間。
    於顯示裝置基板202上以覆蓋陽極配線204之方式形成絕緣膜210。絕緣膜210係以使陽極配線204之一部份露出之方式設置矩形狀之開口部220。複數個開口部220係在陽極配線204上以矩陣狀配置。該開口部220中，如後述於陽極配線204與陰極配線208之間設置有機發光元件10。亦即，使各開口部220成為像素。據此，形成對應於開口部220之顯示區域。此處，絕緣膜210之膜厚可設為例如200nm~300nm，開口部220之大小可為例如300μm×300μm。
    於陽極配線204上之對應於開口部220之位置之部位上形成有機發光元件10。有機發光元件10在開口部220中夾持在陽極配線204與陰極配線208中。亦即，有機發光元件10之陽極層12與陽極配線204接觸，陰極層15與陰極配線208接觸。有機發光元件10之厚度可設為例如150nm~200nm。
    於絕緣膜210上沿著與陽極配線204垂直之方向形成複數個陰極隔離壁212。陰極隔離壁212係以不使陰極配線208之配線彼此導通之方式，擔任用於空間上分離複數個陰極配線208之角色。據此，鄰接之陰極隔離壁212之間分別配置陰極配線208。陰極隔離壁212之大小可使用例如高度2μm~3μm，寬度10μm者。
    顯示裝置基板202係透過封裝板216與密裝材218貼合。據此，可密封設置有機發光元件10之空間，防止有機發光元件10因空氣中之水分而劣化。至於封裝板216可使用例如厚度0.7mm~1.1mm之玻璃基板。
    該種構造之顯示裝置200中，藉由未圖示之驅動裝置，透過陽極輔助配線206、未圖示之陰極輔助配線，可將電流供給至有機發光元件10，使發光層發光，且使光射出。因此，藉由控制裝置控制對應於上述像素之有機發光元件10之發光、非發光，可於顯示裝置200上顯示圖像。 (照明裝置)
    接著，針對使用本實施形態之有機發光元件之照明裝置進行說明。
    圖5為說明具備本實施形態之有機發光元件10之照明裝置之一例之圖。
    圖5所示之照明裝置300係由上述有機發光元件10、與有機發光元件10之基板11(參照圖1)鄰接設置之陽極層12(參照圖1)連接之端子302、與基板11鄰接設置之有機發光元件10之陰極層15(參照圖1)連接之端子303、及用以驅動與端子302與端子303連接之有機發光元件10之亮燈電路301構成。
    亮燈電路301於內部具有未圖示之直流電源與未圖示之控制電路，且通過端子302與端子303，將電流供給至有機發光元件10之陽極層12與陰極層15之間。因此，驅動有機發光元件10，使發光層發光，自第一貫穿部16或第二貫穿部17(參照圖1)通過基板11，使光射出作為照明光加以利用。發光層亦可由射出白色光之發光材料構成，又分別設置複數個使用發射綠光(G)、藍光(B)、紅光(R)之發光材料之有機發光元件10，使其合成光成為白光。又，本實施形態之照明裝置300在使與第一貫穿部16或第二貫穿部17之直徑間隔變小而發光時，以人眼可見到為面發光。 [實施例] [發光材料溶液之調製]
    依據WO2010-16512號公報中所記載之方法合成下述磷光發光性高分子化合物(A)。高分子化合物(A)之重量平均分子量為52,000，各重複單位之莫耳比為k：m：n=6：42：52。
    將該磷光發光性高分子化合物(A)3重量份溶解於97重量份之甲苯中，調製發光材料溶液(以下亦稱為「溶液A」)。 [有機發光元件之製作](實施例1)
    以下述方法製作圖1所示之有機發光元件10作為有機發光元件。
    首先使用濺鍍裝置(Canon-Anelva股份有限公司製造之E-401s)，於作為基板11之由石英玻璃所組成之玻璃基板(邊長25mm，厚度1mm)上形成150nm之作為陽極層12之ITO薄膜(折射率1.8)。
    接著，以旋轉塗佈法成膜約1μm之光阻(AZ電子材料股份有限公司製造之AZ1500)層。接著，以石英(板厚3mm)作為基材，將圓配置成六角格子狀，製作對應於圖型之光罩A，且使用步進曝光裝置(NIKON股份有限公司製造，型號NSR-1505i6)，以1/5縮小比例進行曝光。接著，以TMAH(氫氧化四甲基銨：(CH3)4NOH)之1.2%液體顯像，使光阻層圖型化。接著，隨後，在130℃加熱10分鐘(後烘烤處理)。
    接著使用反應性離子蝕刻裝置(Samco股份有限公司製造之RIE-200iP)，使用Cl2與SiCl4之混合氣體作為反應氣體，在壓力1Pa、輸出偏壓/ICP=200/100(W)之條件下反應5分鐘，進行乾式蝕刻處理。接著以光阻去除液去除光阻殘留物，而於陽極層12上形成複數個第一貫穿部16。該第一貫穿部16為直徑1μm之圓柱狀，於陽極層12之整面配置成六角格子狀，使第一貫穿部16之圓之中心間距離(間距)成為2μm之方式形成。
    接著以旋轉塗佈法將SOG液(東京應化工業股份有限公司製造，OCD T-7)塗佈於陽極層12之上面及第一貫穿部16內部後，進行加熱處理(在空氣中，80℃下3分鐘，隨後在150℃下3分鐘，接著在200℃下3分鐘)，形成SOG膜(折射率1.4)作為介電體層13。該SOG膜之上面為平坦面，自陽極層12之上面起算之厚度為50nm。
    接著以與上述第一貫穿部16之形成相同之方法，於介電體層13上使光阻層成膜，使用用以形成第二貫穿部17之將圓配置成六角格子狀之圖型對應之光罩B使光阻層圖型化。接著使用反應性離子蝕刻裝置(Samco股份有限公司製造之RIE-200iP)，使用CHF3作為反應性氣體，在壓力0.3Pa、輸出偏壓/ICP=50/100(W)之條件反應5分鐘，進行乾式蝕刻處理，藉此形成貫穿介電體層13及陽極層12之第二貫穿部17。該第二貫穿部17為直徑1μm之圓柱狀，且係於第一貫穿部16之正上方，使圓之中心與第一貫穿部16之圓之中心重疊，以配置成圓之中心間距離(間距)為4μm之六角格子狀之方式形成於介電體層13之整面上。
    接著，以旋轉塗佈法(旋轉速度：3000rpm)塗佈溶液A，且在氮氣環境下，於140℃放置1小時乾燥。於該經乾燥之層之上載置甲苯且靜置5秒，使光阻層之上部露出後，以3000rpm之速度使基板11旋轉，且在氮氣環境下，於140℃放置1小時予以乾燥。隨後去除光阻殘留物，於第二貫穿部17內部形成由一層發光層所成之有機化合物層14(折射率1.6)。
    接著使作為陰極緩衝層之氟化鈉(4nm)成膜於有機化合物層14上，再以依序蒸鍍法使鋁(130nm)成膜作為陰極層15，製備有機發光元件10。 (比較例1)
    首先與實施例1同樣於玻璃基板上形成作為陽極層之ITO膜。接著以旋轉塗佈法將SOG液(東京應化工業股份有限公司製造，OCD T-7)塗佈於陽極層上面，進行加熱處理(在空氣中，80℃下3分鐘，隨後在150℃下3分鐘，接著在200℃下3分鐘)，形成作為介電體層之50nm厚之SOG膜。
    接著，使用光罩B，與實施例1同樣，於上述介電體層上形成光阻圖型。接著使用反應性離子蝕刻裝置(Samco股份有限公司製造之RIE-200iP)，使用CHF3作為反應性氣體，在壓力0.3Pa、輸出偏壓/ICP=50/100(W)之條件反應5分鐘，進行乾式蝕刻處理。隨後，將反應氣體替換為Cl2與SiCl4之混合氣體，在壓力1Pa、輸出偏壓/ICP=200/100(W)之條件反應5分鐘，進行乾式蝕刻處理，形成同時貫穿陽極層與介電體層之複數個貫穿孔(對應於實施例1之第二貫穿部17)。該貫穿孔為直徑1μm之圓柱狀，於陽極及介電體層之整面配列成六角格子狀，且以使貫穿孔之圓之中心間距離(間距)成為4μm之方式形成。
    接著與實施例1同樣塗佈溶液A，進行光阻殘留物去除，於上述貫穿孔內形成有機化合物層後，使陰極緩衝層及陰極層成膜，製作有機發光元件。
    利用上述步驟，製作對於實施例1中製作之有機發光元件10，未設置第一貫穿孔16之有機發光元件。 (比較例2)
    除使用光罩A代替光阻層之圖型化中使用之光罩B以外，餘與比較例1同樣製作有機發光元件。藉此製作對於比較例1製作之有機發光元件之貫穿孔間距成為2μm之有機發光元件。 [評價方法]
    使用定電壓電源電流計(Keithley儀器股份有限公司製造之SM2400)，對實施例1及比較例1、2中製作之有機發光元件階段性施加電壓，以亮度計(TOPCON股份有限公司製造之BM-9)量測有機發光元件之發光強度。接著，由發光強度相對於電流密度之比決定發光效率。 [評價結果]
    結果示於下表1。關於發光效率，所示數值愈大意指發光效率愈良好。
    陽極層12內，填充有介電體層13並形成第一貫穿部16之實施例1之有機發光元件10之發光效率相較於未形成該第一貫穿部之比較例1~2之有機發光元件，發光效率較高，可知為光取出效率高之構造。
    10‧‧‧有機發光元件
    11‧‧‧基板
    12‧‧‧陽極層
    13‧‧‧介電體層
    14‧‧‧有機化合物層
    15‧‧‧陰極層
    16‧‧‧第一貫穿部
    17‧‧‧第二貫穿部
    200‧‧‧顯示裝置
    202‧‧‧顯示裝置基板
    204‧‧‧陽極配線
    206‧‧‧陽極輔助配線
    208‧‧‧陰極配線
    210‧‧‧絕緣膜
    212‧‧‧陰極隔離壁
    216‧‧‧封裝板
    218‧‧‧密封材
    220‧‧‧開口部
    300‧‧‧照明裝置
    301‧‧‧亮燈電路
    302，303‧‧‧端子
    圖1為說明本實施形態所應用之有機發光元件之例之部分剖面圖。
    圖2為有機發光元件之部分剖面圖，且顯示自本實施形態之有機發化合物層向基板下側取出之光之路徑之圖。
    圖3(a)~(f)為說明關於本實施形態所應用之有機發光元件之製造方法之圖。
    圖4為說明使用本實施形態之有機發光元件之顯示裝置之一例之圖。
    圖5為說明具備本實施形態中之有機發光元件之照明裝置之一例之圖。
    10‧‧‧有機發光元件
    11‧‧‧基板
    12‧‧‧陽極層
    13‧‧‧介電體層
    14‧‧‧有機化合物層
    15‧‧‧陰極層
    16‧‧‧第一貫穿部
    17‧‧‧第二貫穿部
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種有機發光元件，其包含於基板上形成之透明第一電極層，貫穿前述第一電極層而形成之第一貫穿部，被覆前述第一電極層之上面及前述第一貫穿部之內面而形成之介電體層，貫穿前述第一電極層及前述介電體層而形成之第二貫穿部，至少被覆前述第二貫穿部之內面而形成之含發光層之有機化合物層，及於前述有機化合物層上形成之第二電極層，且前述介電體層之折射率小於前述第一電極層之折射率。
    [2] 如申請專利範圍第1項之有機發光元件，其中前述介電體層之上面形成為平面狀。
    [3] 如申請專利範圍第1項之有機發光元件，其中前述介電體層之折射率小於前述有機化合物層之折射率。
    [4] 如申請專利範圍第2項之有機發光元件，其中前述介電體層之折射率小於前述有機化合物層之折射率。
    [5] 如申請專利範圍第1至4項中任一項之有機發光元件，其中前述第一貫穿部與前述第二貫穿部在前述第一電極層之面內中，具有最大寬度為10μm以下之圓形形狀或多角形形狀，且在前述第一電極層之任意面內，任一1mm2中形成有103~108個。
    [6] 一種有機發光元件之製造方法，其包含下列步驟：於基板上形成第一電極層之第一電極層形成步驟，形成貫穿前述第一電極層之第一貫穿部之第一貫穿部形成步驟，以介電體被覆前述第一電極層之上面及前述第一貫穿部之內面之介電體層形成步驟，形成貫穿前述第一電極層及前述介電體層之第二貫穿部之第二貫穿部形成步驟，形成至少被覆前述第二貫穿部之內面而形成之含發光層之有機化合物層之有機化合物層形成步驟，及在前述有機化合物層上形成第二電極層之第二電極層形成步驟。
    [7] 一種顯示裝置，其具備如申請專利範圍第1至5項中任一項之有機發光元件。
    [8] 一種照明裝置，其具備如申請專利範圍第1至5項中任一項之有機發光元件。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011112631||2011-05-19||
    PCT/JP2012/053487|WO2012157303A1|2011-05-19|2012-02-15|有機発光素子、有機発光素子の製造方法、表示装置および照明装置|
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