CN101843172A - 有机电致发光器件 - Google Patents

Abstract

一种有机电致发光器件，由于光散射区形成于透光基板上而具有良好的发光特性。发光层(3)中的发光点与光反射电极(2)之间的距离d表示为以下等式：其中，

λ为当从发光层(3)发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量和CIE标准光谱发光效率的乘积或者光谱辐射通量除以各波长的光子能的商取最大值时的波长；n为对于波长λ的光，在发光点和光反射电极(2)之间设置的层的折射率；n₁和k₁分别为对于波长λ的光，在发光点和光反射电极(2)之间设置的且与光反射电极(2)接触的层的折射率和衰减系数；n₂和k₂分别为对于波长λ的光，光反射电极(2)的折射率和衰减系数；a为满足关系“1.28＜a≤-5.56×n_org/n_EML+7.74”的值；n_org为对于波长λ的光，在发光点和光反射电极(2)之间设置的且与发光层(3)接触的层的折射率；n_ETL为对于波长λ的光，发光层(3)的折射率。

Description

有机电致发光器件

技术领域

本发明涉及用于照明光源、液晶显示设备的背光和平板显示器的有机电致发光器件。具体地，本发明涉及一种通过利用适当的光学设计而具有良好发光特性的有机电致发光器件。

背景技术

有机电致发光器件包括基板、作为阳极的透光电极、空穴传输层、发光层、电子传输层和作为阴极的光反射电极。所述透光电极、空穴传输层、发光层、电子传输层和光反射电极在基板上顺次形成。当在透光电极和光反射电极之间施加电压时，电子通过电子传输层注入到发光层中。同时，空穴通过空穴传输层注入到发光层中。发光层中的空穴与发光层中的电子再结合，从而在发光层中产生光。在发光层中产生的光通过透光电极和透光基板发出。

有机电致发光器件被配置为自然(spontaneously)发光。此外，有机电致发光器件被配置为发出高效率的光。有机电致发光器件被配置为发出各种色调(color hue)的光。因此，有兴趣将有机电致发光器件应用于显示器(例如平板显示器)中使用的发光元件，以及将其应用于液晶显示器和照明器材中使用的光源。此外，一部分有机电致发光器件得到商业应用。

通过厚度与光学波长数量级相等的薄膜器件获得所述有机电致发光器件。该器件的厚度与发光特性密切相关。因此，所述有机电致发光器件应被设计成具有光学上合适的厚度，还应具有电学上合适的厚度。

在所述有机电致发光器件中，在发光层中产生的光通过电极和所述层的界面被完全反射。结果，光被限制在发光层、电极和基板内。根据简单估算，当发光层产生光时，大约50％的光被限制在发光层和电极内。发光层产生的光中约30％被限制在基板内。因此，发光层产生的光中仅约20％从有机电致发光器件发至外部。另一方面，为了提高从有机电致发光器件发出的光的量，提出了具有光散射区的有机电致发光器件。这种配置能够将从有机电致发光器件发出的光的量提高至大约40％。

为了增加发至外部的光量，准确确定发光层的发光点和光反射电极之间的距离是非常重要的。根据由光反射电极和与光反射电极相邻的相邻层间的界面产生的相移(phase shift)，确定发光层的发光点和光反射电极之间的距离。例如，专利文献1公开了发光点、透光电极和光反射电极的关系。专利文献1公开了与透光电极之间的距离为第一距离的发光层中的发光点。所述第一距离约等于四分之一发光波长的偶数倍。专利文献1还公开了与光反射电极之间的距离为第二距离的发光层中的发光点。所述第二距离约等于四分之一发光波长的奇数倍。相比之下，专利文献2和3公开了根据透光电极和光反射电极之间的层的光学折射率和消光系数确定相移。根据由此确定的相移确定透光电极和光反射电极之间的距离。专利文献4和5也公开了所确定的电极之间的距离为设定值。

也就是说，这些有机电致发光器件的发光系数与透光层的厚度有关。特别地，当发光点和光反射电极之间的层具有限定(limited)的光学厚度时，有机电致发光器件具有良好的发光系数。例如，所述限定的光学厚度为等于发光波长的(2m+1)/4倍的光学波长。(“m”为大于0的整数)

然而，专利文献1公开了当光被光反射电极和与光反射电极相邻的相邻层的界面反射时，光的相移为π。因此，专利文献1没有充分考虑相移。另外，专利文献2公开了光谱的半值宽度被限定为等于或小于50nm的情况。另外，虽然专利文献3公开了透光电极和光反射电极之间的距离，但并没有限定发光点和光反射电极之间的距离。另外，专利文献1-3没有公开为构件(例如基板)提供的光散射区。

另一方面，专利文献4和5公开了包括光散射区的有机电致发光器件。光散射区被配置为反射光，还被配置为不规则地改变折射角。专利文献4和5中的各个电致发光器件的光学厚度都比发光波长大(m+4)/4倍以上。需要注意的是，当“m”为等于或大于0的整数时，应用该式。这样的指定导致发光层和光反射电极之间的厚度减少，由此引起电短路。此外，如果有机电致发光器件具有两个发光层，发光层和光反射电极之间需要有一定程度的距离。因此，具有两个发光层的有机电致发光器件不能应用根据专利文献4和5设计的厚度。该问题也存在于专利文献2中的有机电致发光器件中。

因此，要求发光层与光反射电极之间具有一定程度的距离。然而，没有报道过发光点与光反射电极之间具有任意距离的有机电致发光器件，其中所述任意距离是根据任意的光致发光光谱适当确定的，且该任意距离大于一定程度。特别地，没有说明具有光散射区的有机电致发光器件的设计原理。

此外，公开了具有透光电极、有机半导体、无机半导体、电荷供给层的有机电致发光器件，其中，所述电荷供给层例如由受电子材料和供电子材料制备的电荷产生层构成。在所述有机电致发光器件中，透光电极、有机半导体、无机半导体和电荷供给层插在沿有机电致发光器件的厚度方向层积的发光层之间。据报道，这种类型的有机电致发光器件的亮度高，且寿命长。因此，有兴趣将这些有机电致发光器件用于未来的商业应用中。然而，所述有机电致发光器件在用于未来的商业应用中的光学设计原理还不清楚。此外，关于这些有机电致发光器件的文献并没有报道采用光散射区的设计。例如，当发光点和光反射电极之间的光学距离被设计使厚度约等于四分之一发光波长的奇数倍时，有机电致发光器件发出的光未必提高至约等于发光层数目的数倍。此外，当该设计使在基板上形成光散射区时，该设计会降低从有机电致发光器件发出的光的量。

专利文献1：日本专利申请公布第2000-243573A号

专利文献2：日本专利申请公布第2004-165154A号

专利文献3：日本专利申请公布第2006-253015A号

专利文献4：日本专利申请公布第2004-296423A号

专利文献5：日本专利申请公布第2004-296429A号

发明内容

本发明可以解决以上问题。本发明的目的是提供经适当的光学设计而具有良好的发光特性的有机电致发光器件。

为了解决上述问题，本发明的有机电致发光器件包括透光电极、光反射电极、有机发光层、透光基板和光散射区。所述有机发光层形成于透光电极和光反射电极之间。所述有机发光层包括至少一个发光层。所述发光层包含发光材料。所述透光基板形成于透光电极上且远离有机发光层。所述光散射区形成于透光基板的外表面上。所述光散射区被配置为散射被限制在有机电致发光器件的透光基板内的光，并将光从透光基板引导至有机电致发光器件的外部。因此，这种配置能够提高发至有机电致发光器件外部的光的量。此外，所述有机发光层的至少一个发光层具有发光点。所述发光点与光反射电极之间的距离为“d”。距离“d”由下式限定。

(等式1)

$\mathrm{nd}=a\×\frac{\mathrm{\λ}}{4}(2+\frac{\mathrm{\φ}}{\mathrm{\π}})---\left(1\right)$

$\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left\{\frac{2(n_1{k}_2-n_2{k}_1)}{n_1^2-n_2^2+k_1^2-k_2^2}\right\}$

λ为从所述发光层发出的特定光的波长；

n为对于波长λ，在发光层的发光点和光反射电极之间设置的层的折射率；

n₁为对于波长λ，在发光层的发光点和光反射电极之间设置的且与所述光反射电极接触的层的折射率；

k₁为对于波长λ，在发光层的发光点之间设置的且与所述光反射电极接触的层的衰减系数；

n₂为对于波长λ，光反射电极的折射率；

k₂为对于波长λ，光反射电极的衰减系数；

a为满足关系“1.28＜a≤-5.56×n_org/n_EML+7.74”的值；

n_org为对于波长λ，在发光层的发光点和光反射电极之间设置的且与发光层接触的层的折射率；

n_EML为对于波长λ，发光层的折射率。

优选地，波长λ被选择为使第一项和第二项的乘积最大。所述第一项定义为从发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量。所述第二项定义为CIE标准光谱发光效率。将满足上述关系的波长λ定义为λ₁。也就是说，发光层发出包括大量波长为λ₁的光通量的光。为了彼此增强具有大量光通量的光，发光层的发光点与光反射电极之间的距离为d，其由等式(1)和λ₁确定。因此，这种配置能够增加发光点和光反射电极之间的彼此增强的光的光通量。结果，光的光通量增加，由此所述光通过透光基板发至有机电致发光器件外部。相对地，还优选将波长λ选择为使从发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量除以波长为λ时的光子能的商最大化。将满足上述关系的波长λ定义为λ₂。所述光谱辐射通量与光子数成比例。因此，使用光子数增加时的波长。为了增强具有大量光子数的光，发光层的发光点与光反射电极之间的距离为d，其由等式(1)和λ₂确定。结果，发光点和光反射电极之间光的光子数增加。因此，发至有机电致发光器件外部的光增加。通过设计有机电致发光器件的厚度以提高光子数的方式，能够获得具有高电流-光子转换效率的有机电致发光器件。

优选在透光电极和光反射电极之间形成两个有机发光层。所述透光基板形成于透光电极上且远离有机发光层。光散射区形成于透光基板的外表面上。在这种情况下，上述两层发光层中的发光层的发光点分别与光反射电极之间的距离为“d”，其均满足等式(1)。

具有这种配置的有机电致发光器件的光反射电极与两个发光点之间的距离为“d”。为了增强光，设计该距离“d”使光的光通量受到光的其它光通量的干涉。或者，为了增强光，设计该距离“d”使各个光(each one of the light)受到其它光的干涉。由此，提高能够增强发光点和光反射电极之间的光的光通量或光子数。结果，提高了发至有机电致发光器件外部的光的光通量或光子数。此外，所述有机电致发光器件包括光散射区，该光散射区被配置为散射限制在透光基板内的光，其还被配置为引导限制在透光基板内的光。因此，能够提高发射至有机电致发光器件外部的光的出光效率(extract efficiency)。

附图说明

图1为有机电致发光器件的侧剖面示意图。

图2为有机电致发光器件的侧剖面示意图。

图3为实施例中经受蚀刻后的具有ITO的玻璃基板的俯视图。

图4为实施例中用于形成空穴传输层、发光层和电子传输层的光掩模的俯视图。

图5为实施例中用于形成电子注入层和光反射电极的光掩模的俯视图。

具体实施方式

以下，将对实施本发明的最佳方式进行说明。图1显示了有机电致发光器件的一个实例。该有机电致发光器件包括透光基板6、透光电极1、有机发光层5和光反射电极2。透光电极1设置于透光基板6上。有机发光层5设置于透光电极1上。光反射电极2设置于有机发光层5上。图2还显示了具有两个发光层3的有机电致发光器件的一个实例。该有机电致发光器件包括透光基板6、第一有机发光层5、电荷供给层10、第二有机发光层5和光反射电极2。第一有机发光层5设置于透光基板6上。电荷供给层10设置于第一有机发光层5上。第二有机发光层5设置于电荷供给层10上。光反射电极2设置于第二有机发光层5上。每个有机发光层5均由发光层3和有机层4组成。如果需要，由电子注入层、电子传输层9、空穴阻挡层、空穴注入层、空穴传输层8组成的有机层4可被任意选择，并设置于发光层3上。如图所示，电子传输层9插入在光反射电极2和发光层3之间。空穴传输层8插入在透光电极1和发光层3之间。此外，发光层3可以具有多个多层层积的发光层。此外，在透光基板6的一个外表面提供光散射区7。

此外，有机电致发光器件可以具有多个发光层3。在这种情况下，将多个电荷供给层10插入到透光电极1和光反射电极2之间。有机发光层5被插入到透光电极和电荷供给层10之间。有机发光层5被插入到电荷供给层之间。有机发光层5被插入到电荷供给层10和光反射电极2之间。通过这种方式，构建有机电致发光器件。此外，一个有机发光层5还可以包括多个发光层3。即使一个有机发光层4包括多个发光层3，发光层3的数量也不受限制。然而，当发光层的数量增加时，所述器件的光学和电学设计难度增加。因此，优选有机发光层3的发光层的数量等于或小于5。更优选有机发光层3的发光层的数量等于或小于3。

光散射区7仅需要具有改变入射到光散射区7上的光的方向的特性。因此，光散射区7不限于特定结构。例如，光散射区7可以具有不规则的表面。光散射区7还可以具有光反射性边界。光散射区7还可以具有与介质接触的边界，所述介质的折射率不同于光散射区7的折射率。此外，能够使用由颗粒和空隙(void)形成的透光基板6作为光散射区。还能够使用由多个彼此混合的材料制备的透光基板6作为光散射区。另外，还可以使用其表面具有不规则性的透光基板作为光散射区。也就是说，在不背离本发明的范围和精神下，对本文公开的光散射区作出各种取代和改型对于本领域的技术人员来说是显而易见的。例如，可以通过由粘合剂和散布于粘合剂中的透光颗粒制备光扩散层的方式获得光散射区7。例如，透光颗粒可以为硅石和氧化铝，两者均具有透光特性。优选使用透光率至少大于50％的光散射区7，更优选使用透光率大于80％的光散射区7。不论光指向性的变化特性如何，均可以将光散射区7应用于有机电致发光器件。然而，有机电致发光器件优选应用经设计使光通过光散射区7而没有光全反射的光散射区7。

此外，现有的透光基板、阳极、阴极、发光层3、电子传输层9和电荷供给层10能够应用于有机电致发光器件。

透光基板6的实例可以为：透明玻璃，例如钠钙玻璃和无碱玻璃；树脂，例如聚酯、聚烯烃、聚酰胺和环氧树脂；和由氟型树脂制成的塑料膜和塑料板。

把阳极作为将空穴注入发光层3的电极。阳极需要具有高的功函数。考虑到高的功函数，优选阳极由诸如金属、合金和具有导电性的化合物的材料制备。特别地，更优选利用由功函数为4eV的材料制备的电极作为阳极。这些阳极材料的实例可以为金属，例如金。此外，CuI、ITO、SnO₂、ZnO、IZO也可以用作阳极材料。另外，导电性聚合物，例如PEDOT和聚苯胺也可以用作阳极材料。另外，使用掺杂有受体的导电性聚合物作为阳极材料。另外，具有导电性的透光材料，例如碳纳米管，也可以用作阳极材料。通过真空沉积、溅射、涂布，在透光基板6上形成阳极，由此将阳极形成为薄膜。

此外，当使用透光电极1作为阳极时，优选使用透光率等于或大于70％的阳极。

另外，优选使用薄层电阻等于或小于数百欧姆每平方的阳极。另外，更优选使用薄层电阻等于或小于100欧姆每平方的阳极。因此，为了将阳极的薄层电阻调整为上述值，优选设计阳极的厚度，使其等于或小于500nm。此外，更优选设计阳极的厚度，使其具有10nm-200nm的范围。

阴极用于向发光层3内注入电子。阴极需要具有低的功函数。考虑到低的功函数，优选所述电极由诸如金属、合金和具有导电性的化合物的材料制备。更优选使用功函数为5eV或更低的电极作为阴极。阴极材料的实例可以为碱金属、碱金属卤化物、碱金属氧化物、碱土金属，例如钠、锂、镁。此外，阴极材料的实例可以为碱金属合金和碱土金属合金，例如钠-钾合金、镁-银合金、镁-铟合金、铝和锂的混合物、镁和铟的混合物、铝-锂合金和Al/LiF混合物。另外，Al/Al₂O₃混合物也可以用作阴极材料。另外，还可以使用具有基层(base layer)和形成于所述基层上的至少一个金属层的电极，其中，所述基层由碱金属氧化物、碱金属卤化物和金属氧化物制备。具有基层和金属层的电极的实例可以为碱金属/Al、碱金属卤化物/碱土金属/Al、碱金属氧化物/Al。另外，能够使用组合透光电极和光反射层的光反射电极2。当使用透光电极1作为阴极时，阴极由以ITO和IZO代表的透光电极形成。在这种情况下，在基板6上形成阴极。另外，阴极可以具有由掺杂有碱金属或碱土金属(例如锂、钠、铯和钙)的有机层制备的界面。通过真空沉积和溅射上述材料形成阴极，由此将阴极形成为薄膜。当使用光反射电极2作为阴极时，优选设计阴极的透光率，使其为10％或更小。此外，当使用透光电极1作为阴极时，优选设计阴极的透光率，使其为70％或更大。在这种情况下，根据阴极的特性(例如透光率)任意确定阴极的厚度。然而，优选使用厚度为500nm或更低的电极作为阴极，更优选使用厚度范围为100nm-200nm的电极作为阴极。

电子传输层9由具有电子传输特性的适当化合物制备。所述化合物的实例为作为电子传输材料的金属络合物(例如Alq3)、邻二氮杂菲衍生物、吡啶衍生物、四嗪衍生物和杂环化合物(例如噁二唑衍生物)。然而，电子传输层9的化合物并不限于此。电子传输层9可以由任何熟知的电子传输材料制备。特别地，优选使用由电子传输特性高的材料制备的电子传输层9。

此外，空穴传输层8由具有空穴传输特性的化合物制备。该具有空穴传输特性的化合物的实例为三芳胺化合物、包含咔唑单元的胺化合物和包含氟衍生物的胺化合物。所述三芳胺化合物的实例为“4，4′-二[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)”(4，4′-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)(α-NPD)、“N，N′-二苯基-N，N′-二(3-甲基苯基)-(1，1′-联苯基)-4，4′-二胺(TPD)”(N，N′-diphenyl-N，N′-bis(3-methylphenyl)-(1，1′-biphenyl)-4，4′-diamine)(TPD)、“2-TNATA”、“4，4′，4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯氨基)三苯胺(MTDATA)”、“4，4′-N，N’-二咔唑-联苯(4，4′-N，N’-dicarbazole-biphenyl)”、“螺-NPD”、“螺-TPD”、“螺-TAD”、“TNB”。然而，电子传输层9可以由任何熟知的空穴传输材料制备。

此外，发光层3由熟知的用于有机电致发光器件的适当材料制备。发光层3的材料的实例为蒽、萘、芘、并四苯、晕苯、二萘嵌苯(perylene)、酞二萘嵌苯(phtaloperylene)、萘二萘嵌苯(naphthaloperylene)、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素、噁二唑、二苯并噁唑啉(bisbenzoxazoline)、二苯乙烯(bisstyryl)、环戊二烯、喹啉金属络合物、三(8-羟基喹啉)铝络合物、三(4-甲基-8-喹啉)铝络合物、三(5-苯基-8-喹啉)铝络合物、氨基喹啉金属络合物、苯并喹啉金属络合物、三-(对三联苯-4-基)胺、1-芳基-2，5-二(2-噻吩基)吡咯衍生物、吡喃、喹吖啶酮、红荧烯、二苯乙烯苯衍生物、联苯乙烯芳撑衍生物(distyrylarylenes derivatives)、二苯乙烯胺衍生物、荧色物(fluorochromes)，以及它们的衍生物。然而，发光层3的材料并不限于此。此外，优选使用以上适当材料的混合物。另外，除了上述引起荧光发光的材料外，发光层3还可以利用由自旋多重度引起发光的材料制备。所述由自旋多重度引起发光的材料的实例为具有磷光发光特性的化合物和化合物中的一部分包含具有磷光发光特性的化合物。此外，有机层4通过沉积的干处理、干燥转移印刷和旋涂湿处理、喷涂、压模涂布(die coating)和凹版印刷形成。

电荷供给层10由金属薄膜、透光导电膜、积层膜和混合物形成。制备所述金属薄膜的材料的实例为Ag、Au和Al。透光导电膜的实例为氧化钒、氧化钼、氧化铼、氧化钨、ITO、IZO、AZO、GZO、ATO和SnO₂。积层膜的实例为n-型杂质半导体和p-型杂质半导体。另外，积层膜的实例为n-型杂质半导体和p-型杂质半导体中的至少一种以及金属薄膜和透光膜中的至少一种的膜。所述混合物的实例为n-型杂质半导体和p-型杂质半导体的混合物，和n-型杂质半导体和/或p-型杂质半导体和金属的混合物。n-型杂质半导体和p-型杂质半导体两者都可以由有机材料或无机材料制备。另外，n-型杂质半导体和p-型杂质半导体两者都可以由有机材料和金属的混合物、有机材料和金属氧化物的混合物、有机材料和有机供体/受体材料的混合物、以及有机材料和无机供体/受体材料的混合物来制备。也就是说，电荷供给层10的材料并不限于此，并且其可以根据需要来确定。

有机电致发光器件可以具有有机发光层5的至少一个发光层3的发光点，其中所述发光点与光反射电极2之间间隔的距离为“d”。距离“d”满足等式(2)。因此，光通量或光子数随发光点和光反射电极之间光的干涉而增加。因此，这种配置能够增加发至基板6外部的光的光通量或光子数。此外，有机电致发光器件具有基板6和形成于基板6的外表面的光散射区7。因此，为了将光发送至基板6的外部，限制(confine)在基板6以内的光被散射。因此，这种配置能够提高向有机电致发光器件外部的出光效率。

将发光点确定为发光层3发出光的点，其在发光层3中沿发光层3厚度方向具有最高发光强度。根据实验难以直接确定发光点的位置。因此，可以例如基于光致发光光谱厚度的相关特性(dependence property)，通过光学计算的方式估测发光点。还可以通过基于发光层3、空穴传输层8和电子传输层9的有机层的载流子迁移率(carrier mobility)和能量水平的实验定则(experimental rule)，来确定发光点。此外，发光点在发光层3的厚度方向的范围内。在这种情况下，光的最高发光强度的点被确定为发光点的代表点。

(等式2)

$\mathrm{nd}=a\×\frac{\mathrm{\λ}}{4}(2+\frac{\mathrm{\φ}}{\mathrm{\π}})---\left(2\right)$

λ为从发光层发出的特定光的波长。在本发明中，将λ₁用作等式(2)中的λ。λ₁通过以下方法确定。首先，测量从发光层发出的光的光致发光光谱。其次，在光致发光光谱的基础上获得各个波长的光致发光光谱的光谱辐射通量。第三，计算使“从发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量”和“CIE标准光谱发光效率”的乘积最大化。最后，选择使所述乘积最大化的一个波长作为λ₁。或者，在本发明中，将λ₂用作等式(2)中的λ。λ₂通过以下方法确定。首先，测量从发光层发出的光的光致发光光谱。其次，将光致发光光谱除以各个波长的光子能。通过这种方法，获得光谱辐射通量除以波长为λ的光子能的商。最后，选择使所述商最大化的一个波长作为λ₂。也就是说，将波长λ₁或λ₂用作等式(2)的λ。由此，获得光通量或光子数得到提高的条件。

此外，等式(2)中的表示由光反射电极2和预定层之间的层引起的相移。预定层位于光反射电极2和发光层3之间，并与光反射电极2接触。

由等式(3)表示。

(等式3)

$\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left\{\frac{2(n_1{k}_2-n_2{k}_1)}{n_1^2-n_2^2+k_1^2-k_2^2}\right\}---\left(3\right)$

在等式3中，n₁为波长为λ时，在发光层和光反射电极2之间形成的并且与光反射电极2接触的层的折射率。k₁为波长为λ时，在发光层和光反射电极2之间形成的并且与光反射电极2接触的层的衰减系数。n₂为波长为λ时，光反射电极2的折射率。k₂为波长为λ时，光反射电极2的衰减系数。

此外，在等式2中，“n”为波长为λ时，在发光层的发光点和光反射电极之间形成的层的折射率。nd为波长为λ时，发光点和光反射电极之间的光学距离。如果有机电致发光器件在发光点和光反射电极2之间具有多个层，则根据各层的厚度和折射率，通过以下等式计算光学距离nd。

nd＝n_a×d_a+n_b×d_b+...

“n_a”和“n_b”分别为发光点和光反射电极2之间的层a和b的折射率。“d_a”和“d_b”分别为发光点和光反射电极2之间的层a和b的厚度。当将“d_a”，“d_b”...多个数值组合时，可适当地确定“nd”，从而使nd满足等式(2)。

此外，等式(2)的“a”满足下式。“1.28＜a≤-5.56×n_org/n_EML+7.74”。在该式中，n_org为波长为λ时，在发光层的发光点和光反射电极之间形成的且与发光层接触的层的折射率。n_EML为波长为λ时，发光层3的折射率。通过基于光通量或光子数的最大值或与最大值相邻近的值的实际测量值的分析，发展出“a”的范围。需要注意的是，为了使“a”满足上式，n_org和n_EML之间需要满足以下关系。“1.162×n_EML＞n_org”。另外，优选n_org和n_EML满足以下关系。“n_EML≥n_org-0.05”。更优选n_org和n_EML满足以下关系。“n_EML≥n_org”。

以下为获得发光层3的光致发光光谱的方法的实例。首先，在基板6上形成由主体材料制备的薄膜，其中所述主体材料以与发光层3相同的混合比例与掺杂材料混合。其次，将薄膜从基板6上剥离，并压成细粉。第三，通过光致发光光谱测量仪对粉末膜进行测量。

此外，通过垂直入射式折射率测量仪和椭偏仪测量有机电致发光器件的材料的折射率和衰减系数。由此，还可以测量折射率和衰减系数的波长相关性。

为了设计使得有机电致发光器件的厚度值满足等式(2)，调整发光层3和光反射电极2之间的层的厚度和折射率。发光层3和光反射电极2之间的层为例如发光层3、空穴阻挡层、电子传输层9和电子注入层。此外，当通过电荷供给层10在有机电致发光器件内形成多个发光层3时，除了最接近光反射电极2的发光层3外，能够调整空穴传输层8、空穴注入层和电荷供给层10的厚度和折射率。这些空穴传输层8、空穴注入层和电荷供给层10都与发光层3相邻。当基于上述调整对所述层进行调整使其具有预定的厚度时，可能在有机电致发光器件中引起电失衡。然而，可以通过改变空穴注入层和空穴传输层8之间的厚度比例、电子传输层9和电子注入层之间的厚度比例对厚度和折射率进行调整。还可以通过改变各层的材料对厚度和折射率进行调整。还可以通过加入改变电子传输特性的材料对厚度和折射率进行调整。也就是说，可以通过任意的方法对厚度和折射率进行调整。

当有机电致发光器件包括作为阳极的光反射电极2和作为阴极并在基板6上形成的透光电极1时，该有机电致发光器件具有上述提及的有机电致发光器件的倒置结构。在这种情况下，主要调整位于发光层3和光反射电极2之间的空穴传输层8的厚度。然而，调整层厚度的方法并不限于此。因此，能够调整任意层的厚度。

此外，如果有机电致发光器件包括含有多个发光层3的有机发光层5，则需要通过使用至少一个波长λ₁和λ₂使至少一个发光层3满足等式(2)。由此，能够增加从有机电致发光器件发出的光量。

此外，如果有机电致发光器件包括两个发光层3，可通过使用波长λ₁和λ₂的至少一个，提高从具有两个均满足上等式(2)的发光层3的有机电致发光器件发出的光通量或光子数。在这种情况下，所述有机电致发光器件具有第一发光层3和第二发光层3。第一发光层被配置使发出的光的波长被选择为使从发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量与CIE标准光谱发光效率的乘积最大化。第二发光层被配置使发出的光的波长被选择为使从发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量与CIE标准光谱发光效率的乘积最大化。从第一发光层发出的光的波长比从第二发光层发出的光的波长短。优选形成第二发光层3的位置比第一发光层3离光反射电极2远。类似地，第一发光层被配置使发出的光的波长被选择为使从发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量除以波长为λ的光子能的商最大化。第二发光层被配置使发出的光的波长被选择为使从发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量除以波长为λ的光子能的商最大化。第一发光层3被配置使发出的光的波长比第二发光层3发出的光的波长短。优选形成第二发光层3的位置比第一发光层3离光反射电极2远。利用这些配置，可以容易地设计满足上述等式(2)的第一和第二发光层3。

使发出的光通量或光子数增加的结构能够使有机电致发光器件不增强从有机电致发光器件发出的光的亮度(luminance)，但增加光量。因此，优选将具有上述结构的有机电致发光器件用作光源、背光和需要一定光量的照明设备。

此外，通过这种配置，可以提高从发光层3引入到基板6的光量。(光量包括限制在基板6内的光量和从基板6发出的光量。)因此，将光散射区7设置在基板6上可以提高发射到有机电致发光器件外部的光的出光效率。

此外，在具有该配置的有机电致发光器件中，光量被提高，而没有缩短发光层3和光反射电极2之间的距离。因此，优选将这种配置应用于需要改善光反射电极2和发光层3之间的电短路的有机电致发光器件。此外，具有这种配置的有机电致发光器件还可以使用厚的空穴传输层。另外，为了防止污染，能够通过涂布形成空穴传输层。利用这种配置，可以提高有机电致发光器件的可靠性。

如上所述，具有这种配置的有机电致发光器件可以实现高的光出效率。因此，能够获得具有高效率的有机电致发光器件。

(实施例1)

在有机电致发光器件中，制备厚度为0.7mm的玻璃基板6。玻璃基板6具有ITO膜。ITO膜的厚度为150nm，薄层电阻为10欧姆每平方(ohm persquare)。将基板6蚀刻并切割，以形成具有大小如图3所示的具有ITO膜的玻璃基板6。从而形成作为阳极的ITO膜，其作为透光电极1。利用纯净水、丙酮和异丙醇通过超声清洗洗涤具有ITO的玻璃基板6。随后，利用异丙醇蒸汽通过蒸汽清洗洗涤具有ITO的玻璃基板6。随后，具有ITO的玻璃基板6通过UV臭氧清洗洗涤10分钟。

随后，将具有ITO的玻璃基板6置于真空沉积设备中。利用光掩模43将4，4’-二[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)沉积到图4所示的开口42上，使4，4’-二[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)的厚度为40nm。在5×10^-5Pa的减小压力下，沉积4，4’-二[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)。通过这种方式，在ITO膜上形成作为阳极的4，4’-二[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)的空穴传输层8。随后，在空穴传输层8上形成发光层3。发光层3由用7％的红荧烯掺杂的Alq3制备，厚度为20nm。随后，在发光层3上形成TmPyPhB。TmPyPhB的厚度为300nm，并作为电子传输层9。随后，利用具有图5所示的开口的光掩模在TmPyPhB上形成LiF。LiF的厚度为1nm，其作为电子注入层。最后，在电子注入层上形成厚度为80nm的Al。

(实施例2)

除了电子传输层9的厚度为350nm外，以与实施例1相同的方式获得有机电致发光器件。

(实施例3)

除了电子传输层9的厚度为400nm外，以与实施例1相同的方式获得有机电致发光器件。

(比较例1)

除了电子传输层9的厚度为200nm外，以与实施例1相同的方式获得有机电致发光器件。

(比较例2)

除了电子传输层9的厚度为150nm外，以与实施例1相同的方式获得有机电致发光器件。

(实施例4)

以与实施例1相同的方式获得有机电致发光器件，不同在于电子传输层9。实施例4中的电子传输层9的厚度为270nm，且其由TpPyPhB制备。

(比较例3)

除了电子传输层9的厚度为350nm外，以与实施例4相同的方式获得有机电致发光器件。

(实施例5)

以与实施例1相同的方式获得被配置为发出蓝光的有机电致发光器件，不同在于发光层3和电子传输层9。实施例5中的发光层3由用4％TBP掺杂的TBADN制备，且其厚度为20nm。实施例5中的电子传输层9由TpPyPhB制备，并且其厚度为205nm。

(比较例4)

除了电子传输层9由TmPyPhB制备且其厚度为205nm外，以与实施例5相同的方式获得被配置发出蓝光的有机电致发光器件。

(实施例6)

除了电子传输层9由TpPyPhB制备且其厚度为230nm外，以与实施例5相同的方式获得被配置发出蓝光的有机电致发光器件。

(比较例5)

除了电子传输层9由TmPyPhB制备且其厚度为230nm外，以与实施例6相同的方式获得被配置发出蓝光的有机电致发光器件。

(实施例7)

以与实施例1相同的方式获得具有ITO的玻璃基板6、空穴传输层8和发光层3。随后，在发光层3上形成作为电子传输层9的TmPyPhB。随后，在电子传输层9上形成掺杂有Li的TmPyPhB。TmPyPhB与Li的摩尔比为1∶0.3。随后，在TmPyPhB上形成厚度为10nm的氧化钼。TmPyPhB作为电荷供给层。随后，在TmPyPhB上形成厚度为10nm的氧化钼。此外，在氧化钼上形成作为空穴传输层8且厚度为50nm的NPD。随后，在空穴传输层8上形成掺杂有TBP的TBADN。TBADN作为发光层3，且厚度为20nm。随后，在发光层3上形成作为电子传输层9并且厚度为220nm的TpPyPhB。随后，在电子传输层9上形成作为电子注入层且厚度为1nm的LiF。最后，在电子注入层上形成作为阴极且厚度为80nm的Al。通过这种方式，获得有机电致发光器件。

(比较例6)

以与实施例7相同的方式获得有机电致发光器件，不同在于电子传输层9。比较例6中的电子传输层9由TpPyPhB制备，且其厚度为350nm。

(发光层3的发光材料的光致发光光谱)

(1)红荧烯

在玻璃基板6上形成共沉积膜。所述共沉积膜由掺杂有10％红荧烯(其用作发光掺杂物)的Alq3(其用作主体)构成。随后，通过刮刀使共沉积膜从玻璃基板6剥离。随后，在玻璃基板6上形成共沉积膜。随后，通过光致发光光谱测量仪测定共沉积膜的光致发光光谱。结果，共沉积膜的光致发光光谱中的最大值的波长为559nm。

此外，当波长λ₁等于559nm时，光谱辐射通量和CIE标准光谱发光效率的乘积值最大化。光谱辐射通量除以各个波长的光子能的商的值在波长λ₂等于561nm时最大化。

(2)TBP

在玻璃基板6上形成共沉积膜。所述共沉积膜由掺杂有4％TBP(其用作式2所示的发光掺杂物)的TBADN(其用作式1所示的主体)构成。共沉积膜的光致发光光谱以与红荧烯相同的方式测定。当波长λ₁等于462nm时，光谱辐射通量和CIE标准光谱发光效率的乘积值最大化。当波长λ₂等于464nm时，光谱辐射通量除以各个波长的光子能的商值最大化。

(式1)

(式2)

(材料的折射率、衰减系数和相移)

下表示出了实施例和比较例的有机电致发光器件中的红荧烯和TBP在波长λ₁和λ₂时的折射率和衰减系数等。表1显示了红荧烯在波长λ₁和λ₂时的折射率和衰减系数等。表2显示了TBP在波长λ₁和λ₂时的折射率和衰减系数等。

下表示出了TmPyPhB(式3)和TpPyPhB(式4)的折射率“n”和衰减系数“k”。此外，下表还示出了其它材料(NPD、Alq、TBADN和MoO₃)的折射率“n”。虽然Alq3掺杂有7％的红荧烯，但仍单独(singularly)使用Alq3的光学特性。类似地，虽然TBADN掺杂有4％的TBP，但仍单独使用TBADN的光学特性。这是因为相对于TBADN而言掺杂物的量很少。此外，使用单独的TmPyPhB的折射率来替代掺杂有Li的TmPyPhB的折射率。

(式3)

(式4)

(表1)

(表2)

(评价)

通过折射率为1.50的匹配油将光散射板粘附在各个实施例和各个比较例中获得的有机电致发光器件上，由此获得具有光散射区的有机电致发光器件。所述匹配油为MORITEX公司的A系列cargille标准折射液。所述光散射板为KIMOTO公司的light up 100SXE。随后，在电极之间施加电流密度为10mA每平方厘米的电流，由此通过积分球(integrating sphere)测量发出的光。

表3示出了基于测量结果的光通量的电流效率的结果。此外，表3还显示了在发光点和光反射电极2之间的部分的光学距离nd、波长λ₁、波长为λ₁时的相移

利用光学距离nd和相移

通过等式(2)获得的“a”值和满足等式(2)的“a”的范围。同时，发光层3与空穴传输层8接触的部分可被视为光学距离nd。由此，光学距离nd表示为“发光层3的折射率和其厚度的乘积”与“电子传输层9的折射率和其厚度的乘积”的和。

(表3)

此外，表4示出了发出的光的量子效率，其与光子数成比例。此外，表4还示出了光学距离nd、波长λ₂、波长为λ₂时的相移

利用光学距离nd和相移

通过等式(2)获得的“a”值和满足等式(2)的“a”的范围。在实施例和比较例中，发光层3和空穴传输层8接触的部位被视为发光点。因此，光学距离表示为“发光层3的折射率和其厚度的乘积”与“电子传输层9的折射率和其厚度的乘积”的和。

(表4)

Claims (4)

1.一种有机电致发光器件，包括：

透光电极；

光反射电极；

有机发光层，设置于所述透光电极和所述光反射电极之间，所述有机发光层包括至少一个含有发光材料的发光层；

透光基板，设置于所述透光电极上且远离所述有机发光层；和

光散射区，设置于所述透光基板的外表面上；

其中，所述有机发光层中的至少一个所述发光层具有发光点，该发光点与所述光反射电极之间间隔的距离为d，且距离d由下式限定：

$\mathrm{nd}=a\×\frac{\mathrm{\λ}}{4}(2+\frac{\mathrm{\φ}}{\mathrm{\π}})$

其中，

$\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left\{\frac{2(n_1{k}_2-n_2{k}_1)}{n_1^2-n_2^2+k_1^2-k_2^2}\right\}$

且其中，

λ为从所述发光层发出的特定光的波长；

n为对于波长λ，在所述发光层的发光点和所述光反射电极之间设置的层的折射率；

n₁和k₁分别为对于波长λ，在所述发光层的发光点和所述光反射电极之间设置的且与所述光反射电极接触的层的折射率和衰减系数；

n₂和k₂分别为对于波长λ，所述光反射电极的折射率和衰减系数；

a为满足关系“1.28＜a≤-5.56×n_org/n_EML+7.74”的值；

其中，

n_org为对于波长λ，在所述发光层的发光点和所述光反射电极之间设置的且与所述发光层接触的层的折射率，且

n_EML为对于波长λ，所述发光层的折射率。

2.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中

所述波长λ被选择为使得从所述发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量和CIE标准光谱发光效率的乘积最大化。

3.如权利要求1所述的有机电致发光器件，其中

所述波长λ被选择为使得从所述发光层发出的光的光致发光光谱的光谱辐射通量除以波长为λ的光子能的商最大化。

4.如权利要求1-3中任一项所述的有机电致发光器件，其中

两个所述有机发光层设置于所述透光电极和所述光反射电极之间，所述透光基板设置于所述透光电极上且远离所述有机发光层；并且，所述光散射区设置于所述透光基板的外表面上。

Images