有機電致發(fā)光元件和使用所述有機電致發(fā)光元件的照明設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及有機電致發(fā)光元件W及使用所述有機電致發(fā)光元件的照明設(shè)備，并且 具體地設(shè)及包括多個發(fā)光層的有機電致發(fā)光元件W及照明設(shè)備。
【背景技術(shù)】 陽〇〇引在有機電致發(fā)光元件（下文稱為'嘴機化元件"）的公知結(jié)構(gòu)中，由透明電極制成 的陽極、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子注入層W及陰極W該順序被堆疊在透明基底的表面上。 在該有機化元件中，響應(yīng)于對在陽極和陰極之間的電壓的施加而在有機發(fā)光層產(chǎn)生光，并 且所產(chǎn)生的光通過透明電極和透明基底并露出到外部。
[000引一般地，有機化元件具有在約20%到30%的范圍內(nèi)的光外禪合效率。運樣低的 光外禪合效率意味著產(chǎn)生的光的總量中的70%到80%沒有有效地貢獻于光發(fā)射。運是因 為，歸因于在具有不同折射率的材料之間的交界面處的全反射、材料的光吸收等，光不能夠 被有效地被傳播到其中觀察到光發(fā)射的外部。因此，考慮光外禪合效率的改進引起有機化 元件的效率的大幅提高。
[0004] 積極研究和發(fā)展W改進光外禪合效率。尤其地，已經(jīng)做了許多努力來增加在有機 層中產(chǎn)生并到達基底層的光的量。一般地，有機層的折射率等于或大于約1.7,并且通常用 作基底的玻璃層的折射率為約1. 5。因此，由在有機層和玻璃層（薄膜波導(dǎo)模式）之間的交 界面處的全反射引起的損失很可能達到福射光的總量的約50%。鑒于此，通過減少由在有 機層和基底之間的全反射引起的損失，能夠大幅改進有機化元件的光外禪合效率。 陽0化]對干設(shè)的使用被認為是用于改進光外禪合效率的手段之一。例如，專利文獻1 (JP 2004-165154A)公開了通過使用干設(shè)基于相位差來調(diào)節(jié)光學(xué)厚度，從而使光的分量最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題
[0007] 然而，在有機化元件中，很難說在前述專利文獻中公開的光學(xué)設(shè)計也能夠充分地 改進光外禪合效率。存在能夠比W上設(shè)計更多地改進光外禪合效率的結(jié)構(gòu)的需求。
[0008] 最近，亮度和效率的進一步提高W及有機化元件的壽命的延長已經(jīng)被認為是重 大問題，并且由此具有包括多個發(fā)光層的堆疊的結(jié)構(gòu)的有機化元件已經(jīng)引起了關(guān)注。例 如，在具有多單元結(jié)構(gòu)的有機化元件中，多個發(fā)光層與導(dǎo)電層串聯(lián)連接，所述導(dǎo)電層被稱 為在所述多個發(fā)光層之間的夾層。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度、高效率和長壽命，同時維持薄光 源的優(yōu)點，薄光源是有機電致發(fā)光元件的特性之一。通過減少電流密度來獲得相同的亮度， 能夠?qū)崿F(xiàn)效率的增加和壽命的延長。然而，在包括多個發(fā)光層的結(jié)構(gòu)中，所述多個發(fā)光層提 供增加亮度和延長壽命的優(yōu)點，運樣的結(jié)構(gòu)要求多個發(fā)光位置和/或多個光發(fā)射波長。因 此，通過使用專利文獻1的方法設(shè)置優(yōu)選厚度條件變得更加困難。
[0009] 鑒于W上不足，本發(fā)明目的在于提出一種有機化元件和一種照明設(shè)備，所述有機 化元件和所述照明設(shè)備具有增強的光外禪合效率和減少的視角依賴。
[0010] 問題的解決方案
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的有機電致發(fā)光元件包括：
[0012] 基底，其具有光透射特性；
[0013] 光擴散層，其在所述基底的表面上；
[0014] 光透射電極，其在所述光擴散層的表面上；
[0015] 光反射電極，與所述光透射電極配對；W及
[0016] 多個發(fā)光層，其彼此空間隔開并且在所述光透射電極和所述光反射電極之間，
[0017] 多個發(fā)光層，其包括第m個發(fā)光層，所述第m個發(fā)光層是最靠近所述光反射電極的 第m個發(fā)光層，其中，m是等于或大于1的整數(shù)；
[0018] Am表示所述第m個發(fā)光層的加權(quán)平均發(fā)射波長；
[0019] 4m表示由W下表達式（1)定義的由所述光反射電極引起的由所述第m個發(fā)光層 產(chǎn)生的光的相移：
[0020] [公式U
[00巧其中，n郝k,分別表示與所述光反射電極相接觸的層的折射率和消光系數(shù)，W及Dr和kr分別表示反射層的折射率和消光系數(shù)，并且nS、nr、ks和kr是Am的函數(shù)；
[0023] 由nm(Am)表示填充在所述光反射電極和所述第m個發(fā)光層之間的空間的介質(zhì)的 平均折射率；
[0024] 由dm表示從所述光反射電極到所述第m個發(fā)光層的距離；并且
[0025] 所述多個發(fā)光層中的至少兩個中的每個滿足由W下表達式（2)和（3)定義的關(guān) 系：
[0026] [公式引
(2)
[0028] 其中，1是等于或大于0的整數(shù)，
[0029] [公式引
[0030] rim(入JXdm^ 0.6 入m(3)
[0031] 優(yōu)選地，前述有機電致發(fā)光元件還包括載流子傳輸層，所述載流子傳輸層在所述 光反射電極和所述第一發(fā)光層之間并且是滲雜有給體材料的電荷傳輸介質(zhì)。
[0032] 優(yōu)選地，在前述有機電致發(fā)光元件中，所述光反射電極用作陰極，所述光透射電極 用作陽極，并且所述有機電致發(fā)光元件還包括電荷反型層和空穴傳輸層，所述電荷反型層 和所述空穴傳輸層W從所述第一發(fā)光層的順序被布置在所述光反射電極和所述第一發(fā)光 層之間。
[0033] 優(yōu)選地，在前述有機電致發(fā)光元件中，所述光擴散層包括W從所述基底的順序布 置的第一透明材料層和第二透明材料層，并且不平坦的結(jié)構(gòu)被提供到在所述第一透明材料 層和所述第二透明材料層之間的交界面處。
[0034] 優(yōu)選地，在前述有機電致發(fā)光元件中，所述不平坦結(jié)構(gòu)由布置在平面中的凸起部 分或凹下部分的聚合體定義。
[0035] 優(yōu)選地，在前述有機電致發(fā)光元件中，關(guān)于所述凸起部分或凹下部分的聚合體的 任何部分，當(dāng)在垂直于所述基底的表面的方向上查看時內(nèi)切楠圓的軸向長度或內(nèi)切圓的直 徑在0. 4Jim到4Jim的范圍內(nèi)。
[0036] 優(yōu)選地，在前述有機電致發(fā)光元件中，所述凸起部分或凹下部分的聚合體具有被 劃分成區(qū)段的陣列的平面，并且所述凸起部分或所述凹下部分通過單個地被分配到從所述 陣列中隨機選擇的區(qū)段而被布置。
[0037] 優(yōu)選地，在前述有機電致發(fā)光元件中，所述凸起部分被布置使得通過單個地被分 配到所述陣列的在相同方向上的連續(xù)區(qū)段布置的凸起部分的數(shù)量不大于預(yù)定數(shù)量，并且所 述凹下部分被布置使得通過單個地被分配到所述陣列的在相同方向上的連續(xù)區(qū)段布置的 凹下部分的數(shù)量不大于預(yù)定數(shù)量。
[0038] 優(yōu)選地，前述有機電致發(fā)光元件還包括在所述基底的與所述光擴散層相反的表面 上的光外禪合層。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的所述照明設(shè)備包括前述有機電致發(fā)光元件中的一個。 W40] 發(fā)明的有利影響
[0041] 歸因于本發(fā)明，使用基于等離子體損失的光干設(shè)，并且因此能夠有效地增加露出 到外部的光的量。因此，能夠獲得具有增強的光外禪合效率和減少的視角依賴并且由此具 有極好的發(fā)光特性的有機化元件和照明設(shè)備。
【附圖說明】
[0042] 圖1是圖示有機電致發(fā)光元件的一個實施例的范例的示意性剖面。
[0043] 圖2是圖示有機電致發(fā)光元件的一個實施例的另一范例的示意性剖面。 W44]圖3是圖示有機電致發(fā)光元件的一個實施例的另一范例的示意性剖面。 W45] 圖4是圖示有機電致發(fā)光元件的模型的示意性剖面。
[0046] 圖5是圖示等離子體損失的曲線圖。
[0047] 圖6示出了圖示基于等離子體損失的設(shè)計的分析的結(jié)果。
[0048] 圖7是圖示光外禪合效率和色差的變化對第二發(fā)光層的位置的變化的曲線圖。
[0049] 圖8是圖示光外禪合效率和色差的變化對第一發(fā)光層的位置的變化的曲線圖。
[0050] 圖9是圖示有機電致發(fā)光元件的一個實施例的另一范例的示意性剖面。
[0051] 圖10是圖示有機電致發(fā)光元件的一個實施例的另一范例的示意性剖面。
[0052] 圖IlA是圖示不平坦結(jié)構(gòu)和其平面圖的范例的解釋性視圖。圖IlB是圖示不平坦 結(jié)構(gòu)和其剖面的范例的解釋性視圖。
[0053] 圖12A是圖示不平坦結(jié)構(gòu)和其平面圖的另一范例的解釋性視圖。圖12B是圖示不 平坦結(jié)構(gòu)和其平面圖的另一范例的解釋性視圖。
[0054] 圖13A是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的方塊（區(qū)段）的布置的解釋性視圖。圖13B是圖示不 平坦結(jié)構(gòu)的方塊（區(qū)段）的其他布置的解釋性視圖。圖13C是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的方塊（區(qū) 段）的其他布置的解釋性視圖。
[0055] 圖14A是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的一個范例的平面圖。圖14B是圖示用于計算不平坦結(jié) 構(gòu)的平均間距的楠圓的解釋性視圖。
[0056] 圖15是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。
[0057] 圖16A是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。圖16B是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一 范例的平面圖。圖16C是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。
[0058] 圖17A是圖示在不平坦結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸和光外禪合效率之間的關(guān)系的曲線圖。圖 17B是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。圖17C是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面 圖。
[0059] 圖18A是圖示在不平坦結(jié)構(gòu)的凸起與凹下之間的水平差和光外禪合效率之間的 關(guān)系的曲線圖。圖18B是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。圖18C是圖示不平坦結(jié)構(gòu) 的另一范例的平面圖。圖18D是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。 W60] 圖19是圖示測量有機化元件的光強度的方法的范例的區(qū)段。
[0061] 圖20A是圖示光強度的變化對不平坦結(jié)構(gòu)的變化的曲線圖。圖20B是圖示不平坦 結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。圖20C是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的計劃。
[0062] 圖21A是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。圖21B是基于不平坦結(jié)構(gòu)的傅里 葉變換的結(jié)果。圖21C是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的另一范例的平面圖。圖21D是基于不平坦結(jié)構(gòu) 的傅里葉變換的結(jié)果。
[0063] 圖22是圖示不平坦結(jié)構(gòu)的范例的平面圖。 W64] 圖23是圖示照明設(shè)備的范例的示意性剖面。 W65] 附圖標記列表 |；0066]E發(fā)光層 [0067]El第一發(fā)光層 W側(cè) E2第二發(fā)光層 W例血第m個發(fā)光層W70] 1基底
[0071] 2光擴散層 陽0巧 3光透射電極 陽〇7引 4光反射電極
[0074] 5電荷傳輸層 W巧]6夾層
[0076] 7光外禪合層
[0077] 8載流子傳輸層 陽〇7引 8a非滲雜層 陽0巧]9電荷反型層 [0080] 9a空穴提取層 陽0川 9b阻擋層
[0082] 10陣列的區(qū)段 陽〇8引 11凸起部分
[0084] 12凹下部分 陽0化]20不平坦結(jié)構(gòu)
【具體實施方式】
[0086] 圖1圖示了有機電致發(fā)光元件（有機化元件）的第一實施例。圖2圖示了有機 化元件的第二實施例。圖3圖示了有機化元件的第S實施例。在集中于有機化元件的各 個實施例的共同部件的同時描述了各個實施例。
[0087]有機化元件包括具有光透射特性的基底1、光擴散層2、光透射電極3、光反射電極 4W及多個發(fā)光層E。光擴散層2在基底1的表面上。光透射電極3在光擴散層2的表面 上。光反射電極4是與光透射電極3配對的電極。多個發(fā)光層E在光透射電極3和光反射 電極4之間。多個發(fā)光層E彼此空間隔開。在圖1至圖4中，由附圖標記E標示單個發(fā)光 層。
[0088] 第一實施例和第=實施例每個包括兩個發(fā)光層E。關(guān)于第二實施例，省略了層配置 的中間部分，并且其被解釋為具有多個（兩個或更多個）發(fā)光層E。運些是具有多單元結(jié)構(gòu) 的有機化元件?？紤]在第二實施例中，通過使用一般表達式來表達與發(fā)光層E有關(guān)的附圖 標記。
[0089] 第=實施例可W是對第一實施例的修改，并且還包括在基底1的與光擴散層2相 反的表面上的光外禪合層7。
[0090]參考第二實施例來解釋本發(fā)明，通過使用一般表達式來表達與發(fā)光層E有關(guān)的其 附圖標記。注意，W下解釋也可W適用于每個實施例。
[0091]在本說明書中，發(fā)光層E包括最靠近光反射電極4的第m個發(fā)光層E，其被稱為第 m個發(fā)光層Em。在運一點上，m是等于或大于1的整數(shù)。例如，最靠近光反射電極4的第一 發(fā)光層E被稱為第一發(fā)光層El。額外地，最靠近光反射電極4的第二發(fā)光層E被稱為第二 發(fā)光層E2。
[0092] ^m表不第m個發(fā)光層Em的加權(quán)平均發(fā)射波長。例如，A1表不第一發(fā)光層El的 加權(quán)平均發(fā)射波長。另外，用A2表示第二發(fā)光層E2的加權(quán)平均發(fā)射波長。
[0093] (K表示由W下表達式（1)定義的由光反射電極4引起的由第m個發(fā)光層Em產(chǎn)生 的光的相移。
[0094] [公式"
巧
[0096] 在該表達式中，ra日k,分別表示與光反射電極相接觸的層的折射率和消光系數(shù)， 并且Dr和kr表示反射層的折射率和消光系數(shù)，并且nS、nr、ks和kr是Am的函數(shù)。
[0097] 例如，由(61表示由第一發(fā)光層El產(chǎn)生的光的相移。額外地，由d) 2表示由第二發(fā) 光層E2產(chǎn)生的光的相移。
[0098] 由rim(Am)表示填充在光反射層4和第m個發(fā)光層血之間的空間的介質(zhì)的平均折 射率。例如，由Hi(A1)表示填充在光反射層4和第一發(fā)光層El之間的空間的介質(zhì)的平均 折射率。另外，由ri2(A,)表示填充在光反射層4和第二發(fā)光層E2之間的空間的介質(zhì)的平 均折射率。運樣的平均折射率取決于發(fā)射波長，并且因此計算針對每個發(fā)射波長的折射率。
[0099]由dm表示從光反射電極4到第m個發(fā)光層Em的距離。例如，由d1表示從光反射 電極4到第一發(fā)光層El的距離。另外，由d2表示從光反射電極4到第二發(fā)光層E2的距離。 距離dm指示物理距離。 陽100] 距離dm滿足di<d2<d3<'.?的關(guān)系。
[0101] 在有機化元件中，第m個發(fā)光層Em滿足由W下表達式似表示的關(guān)系。 陽1〇2][公式引
焊）
[0104] 在W上表達式中，1是等于或大于0的整數(shù)。
[01化]在有機化元件中，多個發(fā)光層E中的至少兩個中的每個滿足W上表達式（2)的關(guān) 系。在運一點上，優(yōu)選多個發(fā)光層E中的每個滿足W上表達式。注意，"1"是L的小寫，并 且與表示數(shù)字一的1區(qū)分開。
[0106] 另外，在有機化元件中，第m個發(fā)光層Em滿足由W下表達式（3)表示的關(guān)系。 陽1〇7][公式6] 陽108] DmUJXdm^ 0.6 入m做
[0109] 在有機化元件中，優(yōu)選多個發(fā)光層E中的每個滿足W上表達式（3)的關(guān)系。
[0110] 由W上表達式（2)和（3)表示的關(guān)系基于鑒于由等離子體損失引起的影響的光干 設(shè)做出。因此，能夠有效地增加露出到外部的光的量。因此，能夠獲得具有增強的光外禪合 效率和減少的視角依賴并且由此具有極好的發(fā)光特性的有機化元件。 陽111] 在運一點上，能夠基于W下表達式（4)來計算介質(zhì)的平均折射率。 陽11引[公式7]
(4)
[0114] 注意，在W上表達式中，d指示構(gòu)成介質(zhì)的一個或多個層中的一個的厚度，并且n 指示構(gòu)成介質(zhì)的一個或多個層中的一個的折射率。m是等于或大于1的整數(shù)，并且指示按 順序被分配給單個層的數(shù)字之一。在運個意義上，在該表達式中的tn和m不同于表達式 (1)至（3)的d、n和m。
[0115] 如在W上表達式中描述的，介質(zhì)的平均折射率能夠被理解為關(guān)于發(fā)光材料的光譜 的加權(quán)平均發(fā)射波長A的介質(zhì)的平均折射率，并且