CN104685654A - 有机电致发光元件和发光器件 - Google Patents

有机电致发光元件和发光器件 Download PDF

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Abstract

根据一个实施例，有机电致发光元件(1)包括第一电极(10)、设置成与该第一电极(10)相对的第二电极(20)，设置在该第一电极(10)和该第二电极(20)之间的有机发光层(30)、以及突出部(80)。突出部(80)设置在该第一电极(10)与该有机发光层(30)之间以及该有机发光层(30)与该第二电极(20)之间中的至少一者。

Description

有机电致发光元件和发光器件
领域
本文中所描述的实施例一般涉及有机电致发光元件和发光器件。
背景
有机电致发光元件包括阴极电极、阳极电极、以及设置在阳极电极和阳极电极之间的有机发光层。
在有机电致发光元件中，在阴极电极和阳极电极之间施加电压。由此，将电子从阴极电极注入有机发光层，并且将空穴从阳极电极注入有机发光层。所注入的电子和空穴重新组合，并且通过重新组合生成激子。在激子经受辐射钝化时生成光。
在这种有机电致发光元件中，期望光提取效率的改善。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP-A 2007-538363
附图简述
[图1]图1A和1B是示出根据第一实施例的有机电致发光元件的示意性截面图。
[图2]图2是用于示出突出部80的替换形状的示意性截面图。
[图3]图3是示出在设置像半球体一样成形的突出部80情况下的光提取效率的曲线图。
[图4]图4是示出在设置像四棱柱一样成形的突出部80情况下的光提取效率的曲线图。
[图5]图5是示出在设置像四棱柱一样成形的突出部80情况下的光提取效率的曲线图。
[图6]图6A和6B是示出根据第二实施例的有机电致发光元件的示意性截面图。
[图7]图7是用于示出光提取效率的曲线图。
[图8]图8是用于示出突出部80的折射率和光提取效率之间的关系的曲线图。
[图9]图9A和9B是示出根据第三实施例的有机电致发光元件的示意性截面图。
[图10]图10是用于示出发光器件111的示意图。
详细描述
根据一个实施例，有机电致发光元件包括第一电极、设置成与该第一电极相对的第二电极，设置在该第一电极和该第二电极之间的有机发光层、以及突出部。突出部设置在第一电极与有机发光层之间以及有机发光层与第二电极之间中的至少一者。
在下文中，各个实施例将参考附图进行描述。
附图是示意性的或者概念性的。例如，每一部分的厚度和宽度之间的关系、各部分之间的大小比率不必与实际上的每一部分的厚度和宽度之间的关系、各部分之间的大小比率相等。此外，取决于附图，相同部分可被示为具有不同的尺寸或比率。
在本说明书和附图中，类似于先前参考在前附图所描述的部件被标记有相似的附图标记，并且适当地省略其详细描述。
(第一实施例)
图1A和1B是示出根据第一实施例的有机电致发光元件的示意性截面图。
图1A示出其中稍后描述的突出部80设置在第一电极10和有机发光层30之间的情况。
图1B示出其中突出部80设置和有机发光层30和第二电极20之间的情况。
如图1A和1B所示，有机电致发光元件1、1a包括第一电极10、第二电极20、有机发光层30、以及突出部80。
第一电极10透射从有机发光层30发射的光。
第一电极10用作例如阳极。第一电极10的厚度尺寸可被设置成例如大于或等于50纳米(nm)。
第一电极10包括例如包含从由In、Sn、Zn、和Ti组成的组中选择的至少一种元素的氧化物。可由例如薄膜(诸如，NESA)制成第一电极10，该薄膜由包含诸如氧化铟、氧化锌、氧化锡、铟锡氧化物(ITO)薄膜、掺杂氟的氧化锡(FTO)、以及铟锌氧化物的导电玻璃制造。第一电极10的折射率例如大于或等于1.7且小于或等于2.2。
第二电极20被设置成与第一电极10相对。
第二电极20反射从有机发光层30发射的光。第二电极20的光反射率高于第一电极10的光反射率。在本说明书中，使光反射率高于第一电极10的光反射率的状态被称为反射的。
第二电极20用作例如阴极。第二电极20的厚度尺寸可被设置成例如大于或等于5纳米(nm)。在大于或等于5纳米(nm)的情况下，可反射从有机发光层30发射的光的一部分，并且可将电流有效地供应给有机发光层30。
第二电极20包含例如铝和银中的至少一种。例如，由铝膜制成第二电极20。替换地，可由银和镁的合金制成第二电极20。此外，可向该合金添加钙。
有机发光层30设置在第一电极10和第二电极20之间。有机发光层30发射例如包含具有可见光的波长的组分的光。例如，从有机发光层30发射的光实质上是白光。即，从有机电致发光元件1、1a发出的光是白光。在此，“白光”实质上是白色的，并且包括诸如淡红、淡黄、淡绿、淡蓝、以及淡紫白色的光。
有机发光层30的厚度尺寸可被设置成例如大于或等于5纳米(nm)。
有机发光层30的折射率例如大于或等于1.7且小于或等于2.2。
可由诸如Alq3(三(8-羟基喹啉)铝)、F8BT(聚(9,9-二辛基芴)-共-苯并噻二唑)、以及PPV(聚(p-对苯乙炔))之类的材料制成有机发光层30。
此外，可由例如基质材料以及添加到基质材料的掺杂剂的混合材料制成有机发光层30。基质材料可基于诸如CBP(4,4’-N,N’-二(咔唑)-1,1’-联苯)、BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)、TPD(四苯二氨基联苯)、PVK(聚乙烯咔唑)、以及PPT(聚(3-苯基噻吩))。掺杂剂材料可基于诸如Flrpic(二(4,6-二氟苯基)-吡啶-N,C2’-吡啶甲酰合铱(III))、Ir(ppy)3(三(2-苯基吡啶)铱)、以及Flr6(二(2,4-二氟苯基吡啶)-四(1-吡唑)硼酸铱(III))。
此外，如有必要，有机电致发光元件1、1a可进一步包括未示出的第一功能层和第二功能层。
未示出的第一功能层设置在有机发光层30和第一电极10之间。第一功能层的厚度尺寸可被设置成例如大于或等于1纳米(nm)且小于或等于500纳米(nm)。
在设置第一功能层时，突出部80设置在第一电极10和第一功能层之间。
第一功能层用作例如空穴注入层。用作空穴注入层的第一功能层包含诸如PEDPOT:PPS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐))、CuPc(铜酞菁)、以及MoO3(三氧化钼)。
第一功能层用作例如空穴传输层。用作空穴传输层的第一功能层包含诸如α-NPD(4,4’-二[N-(1-萘基)-N-苯胺]联苯)、TAPC(1,1-二[4-[N,N-去(p-甲苯基)氨基]苯基]环己烷)、m-MTDATA(4,4’,4”-三[苯基(m-甲苯基)氨基]三苯胺)、TPD(二(3-甲基苯基)-N,N’-二苯联苯胺)、以及TCTA(4,4’,4”-三(N-咔唑)三苯胺)。
可通过堆叠用作空穴注入层的层以及用作空穴传输层的层来制成第一功能层。
未示出的第二功能层设置在有机发光层30和第二电极20之间。第二功能层的厚度尺寸可被设置成例如大于或等于1纳米(nm)且小于或等于500纳米(nm)。
第二功能层用作例如电子传输层。第二功能层包含诸如Alq3(三(8-羟基喹啉)铝(III))、BAlq(二(2-甲基-8-羟基喹啉-N1,O8)-(1,1’-联苯-4-羟基)铝)、苯酚(红菲绕啉)、以及3TPYMB(三[3-(3-吡啶基)苯基]硼烷)。
第二功能层用作例如电子注入层。在此情况下，第二功能层包含诸如氟化锂、氟化铯、以及锂喹啉复合物。
替换地，可通过堆叠用作电子传输层的层以及用作电子注入层的层来制成第二功能层。在此情况下，用作电子注入层的层旨在改善电子注入特性。用作电子注入层的层设置在用作电子传输层的层和第二电极20之间。
突出部80设置在第一电极10和第二电极20之间。
如图1A所示，在有机电致发光元件1中，突出部80设置在第一电极10和有机发光层30之间。
如图1B所示，在有机电致发光元件1a中，突出部80设置在有机发光层30和第二电极20之间。
如果突出部80设置在第一电极10和第二电极20之间，则可改善光提取效率。在此情况下，不管通过将突出部80设置在第一电极10和有机发光层30之间还是通过将突出部80设置在有机发光层30和第二电极20之间，都可改善光提取效率。
稍后将描述对光提取效率的改善的细节。
在此，在其中突出部80设置在有机发光层30和第二电极20之间的情况下，在有机发光层30上形成突出部80。例如，可通过光刻技术等来形成宽度尺寸大于或等于1微米(μm)且小于或等于20微米(μm)的突出部80。例如，可通过真空蒸镀技术或者使用金属掩膜的溅射技术来形成宽度尺寸大于或等于20微米(μm)且小于或等于1000微米(μm)的突出部80。在其中在有机发光层30上形成突出部80的情况下，可在平坦的第一电极10上形成有机发光层30。由此，有机发光层30被制成平坦的。此举有助于突出部80的形成。然而，使用光刻技术或溅射技术可损坏有机发光层30。此举可能需要诸如在形成突出部80之前设置保护层之类的对策。
相反，在其中突出部80设置在第一电极10和有机发光层30之间的情况下，在第一电极10上形成突出部80，并且形成有机发光层30以使其覆盖第一电极10和突出部80。例如，可通过光刻技术等来形成宽度尺寸大于或等于1微米(μm)且小于或等于20微米(μm)的突出部80。例如，可通过真空蒸镀技术或者使用金属掩膜的溅射技术来形成宽度尺寸大于或等于20微米(μm)且小于或等于1000微米(μm)的突出部80。在此情况下，可在形成有机发光层30之前形成突出部80。由此，不会发生对于有机发光层30的损坏。
突出部80可被设置成多个，并且彼此间隔开。
突出部80透射从有机发光层30发射的光。
此外，突出部80是导电的或者绝缘的。
可由充分导电且电导率比有机发光层30高一个或多个数量级(以S/m为单位)的导电材料形成突出部80。接着，突出部80用作第一电极10或第二电极20的一部分。在此情况下，在与其中形成突出部80的部分重叠的有机发光层30中也发生发光。由此，由于突出部80的设置，发光面积不会减少。此外，在其中导电的突出部80设置在有机发光层30和第二电极20之间的情况下，在平坦的第一电极10上形成有机发光层30。由此，不会出现诸如短路之类的问题。
另一方面，如果突出部80是绝缘的，则尽管发光面积减少，但是无论在其中突出部80设置在第一电极10与有机发光层30之间还是设置在有机发光层30与第二电极20之间的情况下都不会出现诸如短路之类的问题。此举有助于有机电致发光元件的制造。
突出部80的折射率可制成与有机发光层30的折射率相当。如果突出部80的折射率与有机发光层30的折射率相当，则可将光从有机发光层30一侧平滑地引入突出部80。
例如，突出部80的折射率由n表示，而有机发光层30的折射率由n1表示。则这些折射率可被设为n1×0.9≤n≤n1×1.1。
可由例如SiNX制成突出部80。“x”意指整数。
替换地，可由例如聚合物树脂(诸如，丙烯酸树脂(例如，折射率＝1.49)和三嗪系树脂(例如，折射率＝1.7至1.8)制成突出部80。
在使用聚合物树脂的情况下，可通过在聚合物树脂内部分散折射率比聚合物树脂高的多个颗粒来调节折射率。折射率比聚合物树脂高的颗粒是由诸如氧化钛(例如，折射率＝2.7)和氧化锆制成的颗粒。
例如，在使用折射率为1.49的丙烯酸树脂的情况下，可使用由折射率为2.7的氧化钛制成的颗粒。接着，颗粒与丙烯酸树脂的比例可被设为约20％。接着，突出部80的折射率可被设为约1.7。替换地，颗粒与丙烯酸树脂的比例可被设为约60％。则，突出部80的折射率可被设为约2.2。
由此，通过改变颗粒与丙烯酸树脂的比例，突出部80的折射率可制成与有机发光层30的折射率相当。
突出部80从第一电极10或有机发光层30朝向第二电极20的一侧凸出。突出部80被成形为在与第一电极10的表面10a平行的方向上的横截面积朝着第二电极20的一侧逐渐减少。即，多个突出部80被成形为在与第一电极10的延伸方向平行的方向上的横截面积朝着第二电极20的一侧逐渐减少。
突出部80可像例如如图1A和1B所示的半球体一样成形。
然而，突出部80的形状不限于半球体。
图2是用于示出突出部80的替换形状的示意性截面图。
如在图2所示的有机电致发光元件1b中，突出部80还可像四棱柱一样成形。
此外，突出部80可被配置成具有诸如圆锥体、棱柱、截锥体、截棱柱、半球体、以及半椭圆体之类的任意形状。
突出部80被成形为在与第一电极10的表面10a平行的方向上的横截面积朝着第二电极20的一侧逐渐减少。由此，可在第二电极20中形成反射表面20a。
通过在第一电极10和有机发光层30内部的反射来传播的光被引入突出部80，并且入射到反射表面20a上。反射表面20a相对于第一电极10的表面10a倾斜。由此，入射到反射表面20上的光被反射朝向基板60侧。相应地，可将限制在第一电极10和有机发光层30内部的光提取到外部。由此，可改善光提取效率。
不具体地限制突出部80的排列配置。例如，多个突出部80可像矩阵等一样有规律地排列，或者可以任意配置排列。
多个突出部80可具有相等的大小，或者可包括具有不同大小的突出部80。
图1A和1B所示的有机电致发光元件1、1a包括位于第一电极10的与设置有有机发光层30的一侧相对的一侧上的基板60。即，第一电极10设置在基板60和有机发光层30之间。基板60透射从有机发光层30发射的光。可由例如透射玻璃(诸如，石英玻璃、碱性玻璃、以及无碱玻璃)制成基板60。替换地，还可由例如透射树脂(诸如，聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、无定形聚烯烃、以及氟系树脂)制成基板60。基板60的折射率例如大于或等于1.4且小于或等于1.7。
此外，有机电致发光元件1、1a包括位于基板60的与设置有第一电极10的一侧相对的一侧的表面上的多个微透镜90。例如，微透镜90可像半球体一样成形。微透镜90的高度尺寸(沿着基板60的厚度方向的长度)可被设为例如大于或等于1微米(μm)且小于或等于50微米(μm)。在此情况下，微透镜90的直径尺寸大于或等于2微米(μm)且小于或等于100微米(μm)。然而，微透镜90的形状和尺寸不限于所示的形状和尺寸，而是可适当地改变。
可通过光刻技术等来形成多个微透镜90。然而，对光刻技术的使用涉及所谓的薄膜工艺，其中要处理的薄膜的膜厚小于或等于10微米(μm)。在此情况下，如果微透镜90的直径大于2微米(μm)，则微透镜90的高度尺寸需要被设为约1微米(μm)以实现微透镜90的理想透镜形状。接着，由于薄膜的内部应力，可发生断裂。此举使得处理微透镜90是困难的。由此，如果使用光刻技术等，则难以稳定地形成具有适当形状的微透镜90。
相反，如果添加具有像矩阵一样排列的多个微透镜90的微透镜片，则可容易地设置具有适当形状的微透镜90。
在所示的示例中，设置多个微透镜90。然而，可设置能够改变光的行进方向的任意光学元件。例如，可通过使用另一光膜(诸如，双凸透镜片以及具有角锥形结构的片)来设置其他光学元件。
图3是示出在其中设置像半球体一样成形的突出部80情况下的光提取效率的曲线图。
图3的横轴表示孔隙率(opening ratio)。即，它表示未设置有突出部80的区域的面积与第一电极10的表面的面积或与有机发光层30的表面的面积的比率。
图3的纵轴表示光提取效率。
图3示出光提取效率的射线跟踪仿真结果的示例。
如下地设置仿真条件。
对于第一电极10，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。对于有机发光层30，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。突出部80被成形为半球体，具有折射率为1.8且直径尺寸为3微米(μm)。微透镜90被成形为半球体，具有折射率为1.5且直径尺寸为30微米(μm)。在有机发光层30中生成的光的波长被设为525纳米(nm)。
接着，改变孔隙率，并且计算每一情况的光提取效率。
在图3中，“A”表示其中未设置突出部80和微透镜90的情况。“B”表示其中未设置突出部80但是设置微透镜90的情况。“C”表示其中设置突出部80但是未设置微透镜90的情况。“D”表示其中设置突出部80和微透镜90的情况。
如从“A”和“C”可见的，可通过设置突出部80来改善光提取效率。此外，如从“C”和“D”可见，随着孔隙率变小(即，随着突出部80的数目变大)，光提取效率可变高。此外，如从“D”可见，可通过设置突出部80和微透镜90来进一步改善光提取效率。
图4是示出其中在设置像四棱柱一样成形的突出部80情况下的光提取效率的曲线图。
图4的横轴表示孔隙率。即，它表示未设置有突出部80的区域的面积与第一电极10的表面的面积或与有机发光层30的表面的面积的比率。
图4的纵轴表示光提取效率。
图4示出光提取效率的射线跟踪仿真结果的示例。
如下地设置仿真条件。
对于第一电极10，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。对于有机发光层30，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。折射率为1.8的突出部80像四棱柱一样成形，其中方底的一侧的长度为3微米(μm)且高度尺寸为3微米(μm)。折射率为1.5且直径尺寸为30微米(μm)的微透镜90像半球体一样成形。在有机发光层30中生成的光的波长被设为525纳米(nm)。
接着，改变孔隙率，并且计算每一情况的光提取效率。
在图4中，“A1”表示其中未设置突出部80和微透镜90的情况。“B1”表示其中未设置突出部80但是设置微透镜90的情况。“C1”表示其中设置突出部80但是未设置微透镜90的情况。“D1”表示其中设置突出部80和微透镜90的情况。
如从“A1”和“C1”可见，可通过设置突出部80来改善光提取效率。此外，如从“C1”和“D1”可见，随着孔隙率变小(即，随着突出部80的数目变大)，光提取效率可变高。此外，如从“D1”可见，可通过设置突出部80和微透镜90来进一步改善光提取效率。
此外，如从图3中的“C”和“D”以及图4中的“C1”和“D1”可见，光提取效率随着突出部的形状而改变。
即，如果突出部80被成形为在第二电极20中形成平坦的反射表面20a，则可进一步改善光提取效率。
例如，突出部8优选像诸如棱柱和截棱柱一样成形。
图5是示出在设置像四棱柱一样成形的突出部80情况下的光提取效率的曲线图。
图5的横轴表示突出部80的高度尺寸。
图5的纵轴表示光提取效率。
图5示出光提取效率的射线跟踪仿真结果的示例。
如下地设置仿真条件。
对于第一电极10，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。对于有机发光层30，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。折射率为1.8的突出部80像四棱柱一样成形，其中方底的一侧的长度为3微米(μm)。折射率为1.5且直径尺寸为30微米(μm)的微透镜90像半球体一样成形。在有机发光层30中生成的光的波长被设为525纳米(nm)。
接着，改变突出部80的高度尺寸，并且计算每一情况的光提取效率。
在图5中，“A2”表示其中未设置突出部80和微透镜90的情况。“B2”表示其中未设置突出部80但是设置微透镜90的情况。“C2”表示其中设置突出部80但是未设置微透镜90的情况。“D2”表示其中设置突出部80和微透镜90的情况。
如从“A2”和“C2”可见，可通过设置突出部80来改善光提取效率。此外，如从“D2”可见，可通过设置突出部80和微透镜90来进一步改善光提取效率。此外，如从“C2”和“D2”可见，如果突出部80的高度尺寸被设置成大于或等于1微米(μm)且小于或等于3微米(μm)，则可进一步改善光提取效率。
突出部80的基底的一侧的长度为3微米(μm)。由此，如果基底的一侧的长度与高度的比率被设为3:1至1:1，则可进一步改善光提取效率。例如，在其中在突出部80的基底的一侧的长度为30微米(μm)的情况下，如果高度被设置成大于或等于10微米(μm)且小于或等于30微米(μm)，则可进一步改善光提取效率。
在本情况下，突出部80的基底是方形的，其一侧的长度为3微米(μm)。由此，在基底的最大长度LMAX是对角线的长度，该长度为4.2微米(μm)。
在突出部80的基底的最大长度由LMAX表示，并且突出部80的高度由H表示。接着，可通过设置1.4≤LMAX/H≤4.2来进一步改善光提取效率。LMAX的单位是微米(μm)。H的单位是微米(μm)。
这是其中基底为方形的情况。然而，在其中基底被不同地成形的情况下实现类似的效果。
即，在第一电极10的一侧上的突出部80的表面(基底)的最大长度由LMAX表示，并且突出部80的高度由H表示。接着，可通过设置1.4≤LMAX/H≤4.2来进一步改善光提取效率。
在此，在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)的最大长度LMAX是在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)形成的线段的最大长度。
例如，在其中在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)是圆形的情况下，最大长度LMAX是直径的长度。在其中在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)是四边形的情况下，最大长度LMAX是对角线的长度。在其中在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)是椭圆形的情况下，最大长度LMAX是长轴的长度。
在此，在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)的最大长度LMAX不需要是在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)内的长度。
例如，在其中在第一电极10侧上的突出部80的表面(基底)是三角形的情况下，最大长度LMAX是三角形的一侧的长度。
(第二实施例)
图6A和6B是示出根据第二实施例的有机电致发光元件的示意性截面图。
图6A示出其中突出部80设置在第一电极10和有机发光层30之间的情况。
图6B示出其中突出部80设置和有机发光层30和第二电极20之间的情况。
如图6A和6B所示，有机电致发光元件11、11a包括第一电极10、第二电极20、有机发光层30、突出部80、以及光程控制层70。此外，像前述有机电致发光元件1、1a一样，有机电致发光元件11、11a可进一步包括基板60和微透镜90。
在所示的示例中，设置像半球体一样成形的突出部80。然而，突出部80的形状不限于半球体。
突出部80可被配置成具有诸如圆锥体、棱柱、截锥体、截棱柱、半球体、以及半椭圆体之类的任意形状。
有机电致发光元件11、11a与前述有机电致发光元件1、1a的不同之处在于，进一步设置了光程控制层70。
光程控制层70设置在第一电极10的与设置有有机发光层30的一侧相对的一侧上。在图6A和6B所示的示例中，光程控制层70设置在第一电极10和基板60之间。
光程控制层70透射从有机发光层30发射的光。
不具体地限制光程控制层70的材料，只要它透射从有机发光层30发射的光即可。然而，光程控制层70的折射率可制成与有机发光层30的折射率相当。如果光程控制层70的折射率与有机发光层30的折射率相当，则可将光平滑地引入到有机发光层30侧和光程控制层70之间。
例如，光程控制层70的折射率由n2表示，而有机发光层30的折射率由n1表示。则，这些折射率可被设为n1×0.9≤n2≤n1×1.1。
如上所述，突出部80的折射率可制成与有机发光层30的折射率相当。由此，光程控制层70的折射率、有机发光层30的折射率、以及突出部80的折射率可制成相当的。
在此情况下，光程控制层70的材料可变成与突出部80的材料相同。
光程控制层70的厚度尺寸可被设置成例如大于或等于1微米(μm)且小于或等于100微米(μm)。
接着，进一步描述光程控制层70的功能。
图1A和1B所示的有机电致发光元件1、1a不包括光程控制层70。
由此，如图1A和1B所示，光传播，同时在基板60和第二电极20之间进行反射。在此情况下，基板60和第二电极20之间的距离较短。由此，反射次数相对于光传播距离较大。随着反射次数变大，由反射引起的损失变大。
例如，如果第二电极20的反射率为90％，则光可只被反射约10次。由此，光的横向传播距离约为1至3μm。在此情况下，除非突出部80的宽度尺寸和间距尺寸制成与光的横向传播距离长度相当，否则所发射光的传播光不会进入突出部80。例如，在其中如在根据第一实施例的有机电致发光元件1、1a中未设置光程控制层70的情况下，如果突出部80的宽度尺寸和间距尺寸约为1至3微米(μm)，则突出部80的宽度尺寸和间距尺寸与光的横向传播间距相当。由此，可改善光提取效率。在此情况下，可通过诸如光刻技术之类的制造工艺来形成突出部80。
如图6A和6B所示，同样在其中设置光程控制层70的情况下，光传播，同时在基板60和第二电极20之间进行反射。然而，在设置光程控制层70的情况下，基板60和第二电极20之间的距离被制成长了光程控制层70的厚度尺寸的量。这可相对于光传播距离减少反射次数。
如上所述，如果第二电极20的反射率为90％，则光被反射约10次。由此，光的横向传播间距可变成光程控制层70的膜厚的约10倍。如果光的横向传播距离变长，则可进一步改善光提取效率，即使突出部80的宽度尺寸和间距尺寸被设为光程控制层70的膜厚的约10倍。如果突出部80的宽度尺寸和间距尺寸可变长，则可通过诸如丝网印刷技术之类的成本有效的工艺来形成突出部80。
图7是用于示出光提取效率的曲线图。
图7示出在No.1至No.4中所示的配置中的光提取效率的示例仿真结果。
图7的纵轴表示光提取效率。
在No.1(第一)中所示的配置对应于其中未设置突出部80的情况。
在No.2(第二)中所示的配置对应于其中设置像四棱柱一样成形的突出部80但是未设置微透镜90的情况。
在No.3(第三)中所示的配置对应于其中在No.1中所示的配置中进一步设置多个微透镜90的情况。
在No.4(第四)中所示的配置对应于其中在No.2中所示的配置中进一步设置多个微透镜90的情况。
如下地设置仿真条件。
对于第一电极10，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。对于有机发光层30，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100纳米(nm)。折射率为1.8的突出部80像四棱柱一样成形，其中方底的一侧的长度为80微米(μm)且高度尺寸为60微米(μm)。多个突出部80像矩阵(网格)一样排列。突出部80之间的尺寸被设为80微米(μm)。对于光程控制层70，折射率被设为1.8，并且厚度尺寸被设为100微米(μm)。对于基板60，折射率被设为1.5，并且厚度尺寸被设为700微米(μm)。折射率为1.5且直径尺寸为30微米(μm)的微透镜90像半球体一样成形。微透镜90以六方最密填充(hexagonal closest packing)排列，其填充比为82％。在有机发光层30中生成的光的波长被设为525纳米(nm)。
如在图7中的No.2中所示的，如果设置突出部80，则与在未设置突出部80的No.1中相比，可进一步改善光提取效率。此外，还可通过将突出部80的宽度尺寸设为80微米(μm)来改善光提取效率。由此，可使用诸如丝网印刷技术之类的方法来成本有效地获得具有高光提取效率的有机电致发光元件。
此外，如在图7中的No.4中所示的，如果进一步设置多个微透镜90，则可进一步改善光提取效率。
图8是用于示出突出部80的折射率和光提取效率之间的关系的曲线图。在图8中，“E”表示包括微透镜90的情况，而“F”表示不包括微透镜90的情况。
可与图7的情况类似地设置仿真条件。有机发光层30的折射率固定在1.8。
直径尺寸为3微米(μm)的微透镜90像半球体一样成形。
在此，如上所述，突出部80的折射率由n表示，而有机发光层30的折射率由n1表示。则，这些折射率可被设为n1×0.9≤n≤n1×1.1。
即，突出部80的折射率n可被设置为1.62≤n≤1.98。
如果如上所述地设置突出部80的折射率n，则如在图8中的“E”和“F”中所示的，可改善光提取效率。
(第三实施例)
图9A和9B是示出根据第三实施例的有机电致发光元件的示意性截面图。
图9A示出其中突出部80设置在第一电极10和有机发光层30之间的情况。
图9B示出其中突出部80设置在有机发光层30和第二电极20之间的情况。
如图9A和9B所示，有机电致发光元件21、21a包括第一电极10、第二电极20、有机发光层30、突出部80、以及光程控制层70。此外，像前述有机电致发光元件1、1a一样，有机电致发光元件21、21a可进一步包括微透镜90。
在所示的示例中，设置像半球体一样成形的突出部80。然而，突出部80的形状不限于半球体。
突出部80可被配置成具有诸如圆锥体、棱柱、截锥体、截棱柱、半球体、以及半椭圆体之类的任意形状。
有机电致发光元件21、21a与前述有机电致发光元件11、11a的不同之处在于，省略了基板60。替换地，基板60的折射率制成与光程控制层70的折射率相当。
在有机电致发光元件21、21a的情况下，光传播，同时在设置有微透镜90的一侧的光程控制层70的界面70a与第二电极20之间进行反射。在此情况下，界面70a和第二电极20之间的距离可变长。此举可减少相对于光传播距离的反射次数。如上所述，如果第二电极20的反射率为90％，则光被反射约10次。由此，光的横向传播间距变成光程控制层70的膜厚的约10倍。如果光的横向传播距离变长，则可进一步改善光提取效率，即使突出部80的宽度尺寸和间距尺寸被设为光程控制层70的膜厚的约10倍。在此情况下，可通过诸如丝网印刷技术之类的成本有效的工艺来形成突出部80。
在以上第一至第三实施例中所描述的有机电致发光元件可用于发光器件。包括在第一至第三实施例中所描述的有机电致发光元件的发光器件对于相同的输入电力具有更高的亮度，或者对于相同的亮度具有更低的输入电力。如上所述，除了包括有机电致发光元件的发光单元以外，发光器件可包括驱动单元和控制单元。
图10是用于示出发光器件111的示意图。
如图10所示，发光器件111包括发光单元111a、驱动单元111b、以及控制单元111c。
发光单元111a包括多个前述有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a。不具体地限制有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a的排列配置。例如，如图10所示，可使用规律的排列。替换地，还可使用不规律的任意排列。此外，有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a的数目不限于所示的数目，而是可适当地改变。有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a的数目可以是1。
驱动单元111b可被配置成包括例如用于向每一有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a或者所有有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a施加电流的驱动单元。
例如，在其中发光器件111是显示器件的情况下，驱动单元111b可被配置成向每一有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a施加电流。
替换地，例如，在其中发光器件111是照明器件的情况下，驱动单元111b可被配置成向所有有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a施加电流。
由驱动单元111b驱动的配置不限于所示的配置，而是取决于发光器件111的目的等可适当地改变。
控制单元111c可被配置成包括例如用于控制驱动单元111b的控制电路。
在此，已知技术适用于除前述有机电致发光元件1、1a、1b、11、11a、21、21a以外的部件。在此，省略对发光单元111a、驱动单元111b、以及控制单元111c的详细描述。
尽管已经描述了特定实施例，但是这些实施例只是作为示例呈现，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，本文中所描述的新颖实施例可以各种其他形式体现，此外，可作出以本文中所描述的实施例的形式的各种省略、替换和改变而不背离本发明的精神。所附权利要求书及其等同旨在覆盖可落入本发明的范围和精神的这些形式或修改。此外，可相互组合上述实施例，并且可实现上述实施例。

Claims (20)

1.一种有机电致发光元件，包括：
第一电极；
设置成与所述第一电极相对的第二电极；
设置在所述第一电极和所述第二电极之间的有机发光层；以及
设置在所述第一电极与所述有机发光层之间以及所述有机发光层与所述第二电极之间中的至少一者的突出部。
2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述突出部被成形为在与所述第一电极的延伸方向平行的方向上的横截面积朝着所述第二电极的一侧逐渐减少。
3.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，满足公式1.4≤LMAX/H≤4.2，其中LMAX是在所述第一电极的一侧上的所述突出部的表面的最大长度，并且H是所述突出部的高度。
4.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，满足公式n1×0.9≤n≤n1×1.1，其中n是所述突出部的折射率，并且n1是所述有机发光层的折射率。
5.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述突出部透射从所述有机发光层发射的光。
6.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述突出部是绝缘的。
7.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述突出部是导电的。
8.根据权利要求7所述的元件，其特征在于，所述突出部的电导率高于所述有机发光层的电导率。
9.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述突出部被设置成多个，并且所述多个突出部彼此间隔开。
10.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述突出部包括SiNX和聚合物树脂中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述突出部包括聚合物树脂和颗粒，所述颗粒的折射率高于所述聚合物树脂的折射率。
12.如权利要求1所述的元件，其特征在于，进一步包括：
设置在所述第一电极与设置有所述有机发光层的一侧相对的一侧上的光程控制层。
13.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，满足公式n1×0.9≤n2≤n1×1.1，其中n2是光程控制层的折射率，并且n1是所述有机发光层的折射率。
14.根据权利要求12所述的元件，其特征在于，所述光程控制层的厚度尺寸大于或等于1微米(μm)且小于或等于100微米(μm)。
15.根据权利要求12所述的元件，其特征在于，所述光程控制层透射从所述有机发光层发射的光。
16.根据权利要求12所述的元件，其特征在于，所述光程控制层的材料与所述突出部的材料相同。
17.一种发光器件，包括：
有机电致发光元件，所述有机电致发光元件包括：
第一电极；
设置成与所述第一电极相对的第二电极；
设置在所述第一电极和所述第二电极之间的有机发光层；以及
设置在所述第一电极与所述有机发光层之间以及所述有机发光层与所述第二电极之间中的至少一者的突出部；
配置成向所述有机电致发光元件施加电流的驱动单元；以及
配置成控制所述驱动单元的控制单元。
18.根据权利要求17所述的器件，其特征在于，所述突出部被成形为在与所述第一电极的延伸方向平行的方向上的横截面积朝着所述第二电极的一侧逐渐减少。
19.根据权利要求17所述的器件，其特征在于，满足公式1.4≤LMAX/H≤4.2，其中LMAX是在所述第一电极的一侧上的所述突出部的表面的最大长度，并且H是所述突出部的高度。
20.根据权利要求17所述的器件，其特征在于，满足公式n1×0.9≤n≤n1×1.1，其中n是所述突出部的折射率，并且n1是所述有机发光层的折射率。
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