有機(jī)電致發(fā)光元件以及照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)電致發(fā)光元件以及包括有機(jī)電致發(fā)光元件的照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在有機(jī)電致發(fā)光元件(在下文中稱(chēng)為“有機(jī)EL元件”)的已知的一般結(jié)構(gòu)中，由透明電極、孔輸送層、發(fā)光層、電子注入層制成的陽(yáng)極和陰極以該順序堆疊在透明基板的表面上。已知這樣的有機(jī)EL元件被用于產(chǎn)生平面發(fā)光裝置(照明面板)。在該有機(jī)EL元件中，響應(yīng)于陽(yáng)極和陰極之間應(yīng)用的電壓在有機(jī)發(fā)光層中產(chǎn)生光，并且所產(chǎn)生的光通過(guò)透明電極和透明基板向外部發(fā)射，并且發(fā)射到外部。
[0003]有機(jī)EL元件產(chǎn)生各種波長(zhǎng)的自發(fā)射光，具有相對(duì)高的效率。這樣的有機(jī)EL元件有望被應(yīng)用于生產(chǎn)顯示設(shè)備(例如，用于諸如平板顯示器的發(fā)光器)和光源(例如，液晶顯示背光和照明光源)。一些有機(jī)EL元件已經(jīng)被開(kāi)發(fā)用于實(shí)際用途。近來(lái)，在考慮有機(jī)EL元件到此用途的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)時(shí)，預(yù)期有機(jī)EL元件具有高效率、延長(zhǎng)的壽命以及高亮度。
[0004]考慮到，有機(jī)EL元件的效率主要受電光轉(zhuǎn)換效率、驅(qū)動(dòng)電壓和光輸出效率三者的控制。關(guān)于電光轉(zhuǎn)換效率，據(jù)報(bào)道，具有由磷光性發(fā)光材料制成的發(fā)光層的有機(jī)EL元件可以具有大于20%的外部量子效率。20%的外部量子效率被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于約100%的內(nèi)部量子效率。可以認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)階段已經(jīng)開(kāi)發(fā)了具有電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到限制值的有機(jī)EL元件?？紤]到驅(qū)動(dòng)電壓，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了這樣的有機(jī)EL元件，其在收到比對(duì)應(yīng)于發(fā)光層的能隙的電壓高10至20%的電壓時(shí)，顯示出相對(duì)高的亮度。換句話說(shuō)，由于電壓上的降低導(dǎo)致的有機(jī)EL元件的效率的提高不是那么有效。因此，可以預(yù)期改進(jìn)這兩個(gè)因素對(duì)于增加有機(jī)EL元件的效率不是那么有效。
[0005]通常，有機(jī)EL元件具有在約20至30%的范圍內(nèi)的光輸出效率(此值根據(jù)照明模式和/或在陽(yáng)極和陰極之間的層結(jié)構(gòu)略有不同)。該光輸出效率不高。該低的光輸出效率可由如下考慮因素被解釋:用于發(fā)光部分的材料及其附近部分的材料具有如高的折射率和光吸收性的特性，因此，可能會(huì)發(fā)生在具有不同的折射率的材料之間的界面處的全反射和由材料對(duì)于光的吸收，這會(huì)導(dǎo)致抑制光向外部的有效傳播。這樣的低的光輸出效率意味著產(chǎn)生的光總量的70%到80%不能有效地有助于發(fā)光。因此，可以認(rèn)為，光輸出效率的提高引起在有機(jī)EL元件的效率上很大的增加。
[0006]考慮到上述【背景技術(shù)】，積極進(jìn)行了研宄和開(kāi)發(fā)以提高光輸出效率。特別是，已經(jīng)做了許多努力以增加在有機(jī)層中產(chǎn)生出并到達(dá)基板的光的量。例如，該有機(jī)層具有大約1.7的折射率，且通常用作基板的玻璃層具有大約1.5的折射率。在這種情況下，在有機(jī)層和玻璃層之間的界面處全反射引起的損失可能達(dá)到輻射光的總量的約50%。約50%的值是考慮該發(fā)射光表示為來(lái)自有機(jī)分子的光的三維輻射的積分通過(guò)利用點(diǎn)源近似被計(jì)算得到。不幸的是，在有機(jī)層和基板之間的界面處的全反射趨于引起大的損失。鑒于此，能夠通過(guò)降低有機(jī)層和基板之間的全反射引起的損失大大提1?有機(jī)EL兀件的光輸出效率。
[0007]引用列表
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:JP293121IB
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:JP2991183B
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:JP2006-294491A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問(wèn)題
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)I至3公開(kāi)了用于減少在有機(jī)層和基板之間的界面處全反射的損失的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)了在基板內(nèi)部或者外部形成由透鏡片制成的光散射部分的技術(shù)。由于在該文獻(xiàn)中公開(kāi)的技術(shù)，所述光散射部分減小全反射損失，因此，光輸出效率可被提高。專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種使用衍射光柵的技術(shù)。衍射光柵可以改變光的角度，從而改變光的行進(jìn)方向。因此，光輸出效率可被提高。專(zhuān)利文獻(xiàn)3公開(kāi)了在透明電極和基板之間插入具有光散射特性的高折射率材料的層的技術(shù)。由于具有光散射特性的高折射率材料的層，光輸出效率可以得到提高。
[0014]然而，通常，對(duì)于基于專(zhuān)利文獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)3中所公開(kāi)的光散射的光輸出結(jié)構(gòu)，散射的光的向內(nèi)行進(jìn)的光的影響是大的，并且因此內(nèi)部吸收可能會(huì)增加。因此，不可能超過(guò)預(yù)期地提高光輸出效率。光散射結(jié)構(gòu)通常由隨機(jī)結(jié)構(gòu)支配，并且因此控制光輸出效率是困難的。與此相反，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，使用是具有預(yù)定形狀的精細(xì)結(jié)構(gòu)的衍射光柵，并且期望衍射效應(yīng)引起光輸出效率的提高。然而，通過(guò)衍射效應(yīng)引起的光輸出效率的提高在很大程度上取決于光的波長(zhǎng)和方向。因此，輸出的光的顏色坐標(biāo)可能根據(jù)視角(即，色差變大)改變?？傊?，視角依賴(lài)性可能增加。特別是，對(duì)于用于照明用途的有機(jī)EL元件，尤其是具有白色發(fā)光色的有機(jī)EL元件，優(yōu)選的是，非常需要比較小的視角依賴(lài)性以及具有低色差的發(fā)光(這意味著色彩不可能根據(jù)視角改變)。
[0015]鑒于上述不足，本發(fā)明的目的提出一種有機(jī)電致發(fā)光元件和照明裝置，其具有由于全反射損失上的降低導(dǎo)致的提高的光輸出效率，并且能發(fā)出具有降低色差同時(shí)抑制視角依賴(lài)性的光。
[0016]解決問(wèn)題的技術(shù)方案
[0017]根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)電致發(fā)光元件包括:透射光的防潮基板；發(fā)光堆疊體，包括透射光的第一電極、用于發(fā)出具有不同發(fā)射波長(zhǎng)的至少兩種光線的發(fā)光層、和第二電極，它們以此順序從所述防潮基板開(kāi)始配置；和包封構(gòu)件，結(jié)合到所述防潮基板上，用于包封所述發(fā)光堆疊體。所述有機(jī)電致發(fā)光元件還包括光輸出結(jié)構(gòu)，所述光輸出結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述防潮基板的面對(duì)所述第一電極的一側(cè)上，并且具有不平坦結(jié)構(gòu)，所述不平坦結(jié)構(gòu)由折射率幾乎等于所述防潮基板的折射率或者小于所述防潮基板的折射率的材料制成。所述不平坦結(jié)構(gòu)包括被分成凸起或者凹陷的區(qū)的矩陣的平面，并且，多個(gè)凸部具有幾乎相同的高度，分別被分配到所述矩陣的所需區(qū)，使得所述多個(gè)凸部被配置在所述平面中。關(guān)于所述平面的任意區(qū)域，在所述任意區(qū)域中的所述多個(gè)凸部中的一個(gè)或者一些的總面積與所述任意區(qū)域的面積之比幾乎不變。
[0018]在上述的有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述光輸出結(jié)構(gòu)具有限定為傾斜面的側(cè)面，所述傾斜面從垂直于所述防潮基板的表面的方向向內(nèi)傾斜。
[0019]在上述的有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述光輸出結(jié)構(gòu)具有包括側(cè)面不平坦結(jié)構(gòu)的側(cè)面，所述側(cè)面不平坦結(jié)構(gòu)在所述有機(jī)電致發(fā)光元件的平面圖中側(cè)向地部分凸起和凹陷。
[0020]在上述的有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述側(cè)面不平坦結(jié)構(gòu)的凸起和凹陷的平均間距大于0.3μπι并且小于10 μm。
[0021]在上述的有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述光輸出結(jié)構(gòu)包括凹陷部分，所述凹陷部分形成在面對(duì)所述第一電極表面中，比所述不平坦結(jié)構(gòu)的凹部深；并且所述第一電極形成在所述光輸出結(jié)構(gòu)的所述表面上，使其沿著所述凹陷部分的內(nèi)面成形。
[0022]在上述的有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述凹陷部分穿透所述光輸出結(jié)構(gòu)。
[0023]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述光輸出結(jié)構(gòu)包括透明覆蓋層，所述透明覆蓋層由在折射率上高于所述防潮基板的材料制成并且覆蓋所述不平坦結(jié)構(gòu)。
[0024]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述透明覆蓋層由樹(shù)脂制成。
[0025]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述光輸出結(jié)構(gòu)定位成在平面圖中被所述包封構(gòu)件包圍。
[0026]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述有機(jī)電致發(fā)光元件還包括定位在所述光輸出結(jié)構(gòu)和所述第一電極之間的阻擋層，所述阻擋層是防潮的并且是透射光的。
[0027]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述阻擋層具有等于或者小于400/n[nm]的厚度，其中，η表示所述阻擋層的平均折射率。
[0028]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述不平坦結(jié)構(gòu)形成為衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0029]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述光輸出結(jié)構(gòu)包括吸水材料，所述吸水材料在吸水能力上高于用于將所述包封構(gòu)件結(jié)合到所述防潮基板的粘結(jié)劑。
[0030]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述光輸出結(jié)構(gòu)被定義為第一光輸出結(jié)構(gòu)；并且包括光散射結(jié)構(gòu)的第二光輸出結(jié)構(gòu)被設(shè)置到所述防潮基板的與所述第一電極相對(duì)的表面。
[0031]在上述有機(jī)電致發(fā)光元件中，優(yōu)選的是，所述第二光輸出結(jié)構(gòu)通過(guò)使得所述防潮基板粗糙化形成。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一種照明裝置包括上述的有機(jī)電致發(fā)光元件。
[0033]本發(fā)明的有益的效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明，提供了包括不平坦結(jié)構(gòu)的光輸出結(jié)構(gòu)，因此，能夠獲得有機(jī)電致發(fā)光元件和照明裝置，其具有由于全反射損失上的減少導(dǎo)致的提高的光輸出效率，并能發(fā)射具有降低的色差同時(shí)抑制視角依賴(lài)性的光。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是示出有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施例中的示例的截面圖。
[0036]圖2Α和圖2Β示出了不平坦結(jié)構(gòu)的圖案的示例，并且圖2Α是其示意平面圖，圖2Β是其示意截面圖。
[0037]圖3Α至圖3F是示出生產(chǎn)有機(jī)電致發(fā)光元件的方法的一個(gè)示例的平面圖。
[0038]圖4是示出有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施例的一個(gè)示例的截面圖。
[0039]圖5是示出有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施例的一個(gè)示例的截面圖。
[0040]圖6是示出有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施例的一個(gè)示例的截面圖。
[0041]圖7是示出有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施例的一個(gè)示例的放大平面圖。
[0042]圖8是示出有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施例的一個(gè)示例的截面圖。
[0043]圖9是示出有機(jī)電致發(fā)光元件的實(shí)施例的一個(gè)示例的截面圖。
[0044]圖10是示出生產(chǎn)有機(jī)電致發(fā)光元件的方法的一個(gè)示例的透視圖。
[0045]圖11是示出生產(chǎn)有機(jī)電致發(fā)光元件的方法的一個(gè)示例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]圖1示出有機(jī)電致發(fā)光元件(有機(jī)EL元件)的實(shí)施例的例子。該有機(jī)EL元件包括是光透射性的防潮基板I ;發(fā)光堆疊體5 ;和包圍發(fā)光堆疊體5的包封構(gòu)件6。發(fā)光堆疊體5包括是光透射的第一電極2、用于發(fā)射至少兩種不同的發(fā)射波長(zhǎng)的光的發(fā)光層3和第二電極4，它們以此順序從防潮基板I開(kāi)始布置。包封構(gòu)件6被結(jié)合到防潮基板I上。有機(jī)EL元件包括光輸出結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在防潮基板I的面向第一電極2的一側(cè)上，并具有折射率幾乎等于防潮基板I的折射率或小于防潮基板I的折射率的材料制成的不平坦結(jié)構(gòu)11。該光輸出結(jié)構(gòu)被定義為第一光輸出結(jié)構(gòu)10。不平坦結(jié)構(gòu)11包括被分成突出或凹陷的多個(gè)區(qū)的矩陣的平面，多個(gè)凸部13具有幾乎相同的高度，其被分別分配給矩陣的所需的區(qū)，以使多個(gè)凸部被布置在平面內(nèi)。對(duì)于平面的任意區(qū)域，在任一區(qū)域中的多個(gè)凸部13中的一個(gè)或一些的總面積與任意區(qū)域的面積的比率幾乎是不變的。
[0047]防潮基板I可以由基板材料制成，該材料是透光的和高度防潮的。因此，能夠允許光穿過(guò)防潮基板I，并且能夠防止?jié)駳馔ㄟ^(guò)第一電極2侵入到元件的內(nèi)部。例如，當(dāng)防潮基板I是由例如玻璃和防潮透明樹(shù)脂的材料制成時(shí)，能夠防止外部濕氣滲透防潮基板1，以允許發(fā)光堆疊體5產(chǎn)生的光輸出到外部。鑒于改善防潮性能，防潮基板I優(yōu)選由玻璃制成。防潮基板I可以具有大約1.5的折射率，但折射率并不限于此值。
[0048]防潮基板I可以由鈉玻璃或無(wú)堿玻璃制成。在本實(shí)施的實(shí)施方式中，鈉玻璃是優(yōu)選的。在使用鈉玻璃的情況下，鈉玻璃是相對(duì)便宜的，并且生產(chǎn)成本可以降低。另外，在本實(shí)施例中，可以用作基礎(chǔ)層的第一光輸出結(jié)構(gòu)10存在于防潮基板I和第一電極2之間。因此，即使當(dāng)使用鈉玻璃時(shí)，也能夠抑制堿擴(kuò)散對(duì)由一層透明的金屬氧化物(如ITO)制成的第一電極2的影響。
[0049]發(fā)光堆疊體5是第一電極2，發(fā)光層3和第二電極4的堆疊體。發(fā)光堆疊體5通過(guò)在防潮基板I上從防潮基板I開(kāi)始形成第一電極2，發(fā)光層3以及第二電極4生產(chǎn)。發(fā)光堆疊體5被設(shè)置到在平面視圖中(當(dāng)沿著垂直于該基板的表面的方向觀察防潮基板I時(shí))是防潮基板I的中央?yún)^(qū)域的區(qū)域。在有機(jī)EL元件中，發(fā)光堆疊體5在平面視圖中被設(shè)置到其上的區(qū)域用作發(fā)光區(qū)域。
[0050]第一電極2和第二電極4是一對(duì)電極，并且所述一對(duì)中的一個(gè)用作陽(yáng)極，另一個(gè)用作陰極。在該實(shí)施例中，第一電極2用作陽(yáng)極，并且第二電極4用作陰極。然而，與此相反，在第一電極2可以用作陰極，第二電極4可作為陽(yáng)極。第一電極2優(yōu)選是透光的。在這種情況下，第一電極2被用作允許光輸出的電極。第一電極2可以由透明導(dǎo)電層制成。另外，第二電極4可為反射光的。在這種情況下，能夠通過(guò)第二電極4朝向所述第二電極4反射從發(fā)光層3發(fā)出的光，以便從防潮基板I輸出到外部?？蛇x地，第二電極4可以是透光的。當(dāng)?shù)诙姌O4是透光的時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)允許光從第二電極4靠近包封構(gòu)件6的表面輸出到外部的結(jié)構(gòu)。可選地，當(dāng)?shù)诙姌O4是透光的時(shí)，光反射層可以形成在第二電極4的與發(fā)光層3相反的表面上。在這種情況下，朝向所述第二電極4行進(jìn)的光能被光反射層反射，因而通過(guò)防潮基板I輸出到外部。
[0051]第一電極2可形成為陽(yáng)極。陽(yáng)極是用于在發(fā)光層3內(nèi)部注入孔的電極。陽(yáng)極可優(yōu)選地由具有大的功函數(shù)的電極材料制成，例如金屬、合金、導(dǎo)電化合物以及它們的混合物。另外，為了避免其中陽(yáng)極材料的功函數(shù)和HOMO(最高已占分子軌道)水平之間的差變得過(guò)大這種情況，陽(yáng)極的材料的功函數(shù)優(yōu)選等于或大于4eV并且等于或小于6eV。陽(yáng)極的電極材料可以選自ΙΤ0，氧化錫，氧化鋅，ΙΖ0，碘化銅，導(dǎo)電聚合物(例如，PEDOT和聚苯胺)，摻雜有任意受體的導(dǎo)電聚合物，和導(dǎo)電透光材料(例如，碳納米管)。在這方面，當(dāng)陽(yáng)極被形成為第一電極2時(shí)，陽(yáng)極可通過(guò)濺射、真空沉積或涂層形成在防潮基板I的表面上的薄膜。當(dāng)?shù)谝浑姌O2形成為透明的陽(yáng)極時(shí)，第一電極2可具有約1.8至2的折射率。然而，第一電極2的折射率并不限于此值。為了減少在有機(jī)層和基板之間的界面處的全反射所造成的損失，優(yōu)選的是，在第一電極2和防潮基板I的折射率之間的差比較小。所述有機(jī)層可以意味著位于第一電極2和第二電極4之間并且包含有機(jī)材料的層。需要注意的是，陽(yáng)極的薄層電阻優(yōu)選等于或小于幾百Ω/□，并且更優(yōu)選等于或小于100Ω/口。此外，陽(yáng)極的厚度可以等于或小于500納米，并且可以?xún)?yōu)選的范圍為1nm至200nm。在光通過(guò)陽(yáng)極輸出的情況下，光透射率趨向于隨著陽(yáng)極的厚度的減小而增加，但薄層電阻趨于隨著厚度的降低而增加。當(dāng)該元件的尺寸增加時(shí)，可能需要高電壓，并且亮度均勻性可能變差(由電壓下降導(dǎo)致的電流密度分布的非均勻性造成的)。為了避免這種折衷的情況，有效的是在陽(yáng)極上形成由金屬制成并且是網(wǎng)格狀的輔助電極。在這種情況下，為了防止這樣的網(wǎng)格線作為光阻擋構(gòu)件作用，網(wǎng)格部分可以?xún)?yōu)選進(jìn)行絕緣處理，以阻止電流流動(dòng)到發(fā)光層3。
[0052]當(dāng)陽(yáng)極是通過(guò)利用ITO形成時(shí)，ITO的膜可以?xún)?yōu)選在等于或大于引起ITO結(jié)晶化的150°C的溫度下形成?？商娲兀琁TO的膜可以?xún)?yōu)選形成在低溫下，然后進(jìn)行退火(在等于或大于150°C的溫度下加熱)。結(jié)晶引起導(dǎo)電性的增加，并且因此上述的折衷情況可