CN105393643A - 有机电致发光元件和照明设备 - Google Patents

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Abstract

一种有机电致发光元件，配备有透光电极(2)、与所述透光电极(2)配对的光反射对电极(4)、位于所述透光电极(2)和所述对电极(4)之间的发光层(3)。所述对电极(4)由Ag或含Ag的合金构成。所述有机电致发光元件在所述对电极(4)的与所述发光层(3)相反的一侧上具有辅助反射层(6)。所述有机电致发光元件具有防扩散层(5)，用于防止成分在所述对电极(4)和所述辅助反射层(6)之间扩散和移动，且位于所述对电极(4)和所述辅助反射层(6)之间。

Description

有机电致发光元件和照明设备
技术领域
公开了一种发明，涉及一种有机电致发光元件和包含其的照明设备。
背景技术
通常，已知一种有机电致发光元件，以下也将其称为“有机EL元件”。该有机EL元件具有这样的结构，其中像空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层和电子注入层之类的机能层堆叠在设置在基板上的阴极和阳极之间。在有机EL元件中，在阳极和阴极之间施加电压，借此从发光层向外发平面状光。
在有机EL元件中，通过透光电极向外发光。已知一种光取出结构，其中与透光电极配对的电极由反射电极构成，从而来自于发光层的光由反射电极反射以向外发光。通过采用这种反射电极，可以有效地向外发光。
在有机EL元件中，光取出效率是重要的，并且已经开发出用以进一步改善光取出特性的结构。在日本专利公开文献2003-123987中，披露了一种获得高亮度的技术，其中发光层设置在全反射镜和半反射镜之间，借此形成共振结构。然而，在该结构中，难以调节每层的厚度，并且难以形成有机EL元件。
此外，作为用于改善光反射率的结构，可以想到的是增加反射电极的反射率。例如，由于银是具有高反射率的金属，因此可以期待通过采用银作为电极材料以改善电极的反射率。
然而，由于银具有在薄膜形成过程中堆叠而潜行(sneak)的特性，使得当混合有杂质时容易出现短路，所以并不容易改善含有银的电极的电可靠性。此外，使用大量银来改善反射率会导致高成本和经济效益下降。
发明内容
本公开的目的在于提供一种有机电致发光元件和一种照明设备，它们均具有提高了的反射率、高的提取效率和高的电可靠性，并且消除了短路。
公开了有机EL元件。该有机EL元件包括透光电极、对电极、发光层、辅助反射层和防扩散层。所述对电极与所述透光电极成对配置，由Ag或含Ag的合金制成，并具有光反射率。所述发光层设置在所述透光电极和所述对电极之间。所述辅助反射层设置在所述对电极的与所述发光层相反的一侧上。所述防扩散层设置在所述对电极和所述辅助反射层之间。所述防扩散层防止成分在所述对电极和所述辅助层之间扩散和移动。
公开了照明设备。该照明设备包括上述有机EL元件和导线。
在上述有机EL元件和照明设备中，对电极包含银，并且设置辅助反射层和防扩散层。因此，能够改善反射率，并且能够抑制短路，提高光取出效率和电可靠性。
附图说明
图1是示出了实施方案中的有机电致发光元件实施例的截面图；
图2包括图2A至图2D，图2是示出了含有杂质的堆叠机构的效果的截面图，其中图2A示出了具有薄的对电极的堆叠结构的实施例，图2B示出了具有厚的对电极的堆叠结构的实施例，图2C示出了具有薄的对电极的堆叠结构的实施例，图2D示出了具有厚的对电极的堆叠结构的实施例。
图3是示出了实施方案中的有机电致发光元件实施例的截面图；
图4是示出了实施方案中的有机电致发光元件实施例的截面图；
图5是示出了实施方案中的有机电致发光元件实施例的截面图；
图6是示出了照明装置实施例的示意透视图；以及
图7包括图7A至图7B，图7是示出了光反射结构的光反射率的图表，其中图7A表示实施例1，图7B表示比较例1。
具体实施方式
公开了按照本发明的有机电致发光元件(有机EL元件)。有机EL元件包括透光电极2、与透光电极2成对配置的、并具有光反射率的对电极4、以及设置在透光电极2和对电极4之间的发光层3。对电极4由Ag或含有Ag的合金制成。辅助反射层6设置在对电极4的与发光层3相反的一侧上。防扩散层5设置在辅助反射层6和对电极4之间。防扩散层5防止成分在对电极4和辅助反射层6之间扩散和移动。在该有机EL元件中，设置了包含银的对电极4，和辅助反射层6，借此改善了反射率。此外，即使是在对电极4由银或银合金制成的情况下，由于对电极4薄到足以通过辅助反射层6进行反射，因此可以抑制短路。此外，防扩散层5设置在辅助反射层6和对电极4之间，借此可以抑制反射率的降低以及由成分的扩散导致的电特性的变性。因此可以改善光反射率、光取出效率和电可靠性，以及防止短路。
图1示出了实施方案中有机EL元件的实施例。该有机EL元件包括透光电极2、发光层3、对电极4、防扩散层5和辅助反射层6。这些层由用作支撑基板的透光基板1支撑。在图1中，发光层3沿其厚度方向的边界划分如虚线所示。图1中的空心箭头表示光的发射方向。
有机层9由包含发光层3的功能层构成，其设置在透光电极2和对电极4之间。有机层9整体包括功能层的集合。有机发光体10包括叠置在一起的透光电极2、有机层9和对电极4。此外，当对发光而言不存在障碍时，有机层9可以是由单一发光层3构成的结构。
有机发光体10设置在透光基板1的表面上。该透光基板1是支撑发光堆叠体的基板。在透光基板1上按次序堆叠每一层来构成有机发光体10。例如，在图1中，透光电极2、形成有机层9的功能层和对电极4以该顺序堆叠在透光基板1上。
在图1所示的有机EL元件中，具有透光性的透光电极2设置在透光基板1的表面上。在透光电极2设置在透光基板1上的情况下，可以容易地制造出有机EL元件。该透光基板1为支撑基板。此外，发光层3中产生的光子将从透光基板1的一侧逸出。该有机EL元件是所谓的底部发光结构的元件。当然，有机EL元件的结构并不限于底部发光结构，也可以是顶部发光结构。对于顶部发光结构，透光基板1可以形成密封基板，面向透光基板1的支撑基板可以设置在对电极4的与发光层3相反的一侧上。在这种情况下，对电极4设置在支撑基板(的表面)上。
该透光基板1由适当的基板材料制成。例如，其可以是玻璃。对于玻璃，有机发光体10可以被很好地制成和支撑。还可以抑制水的侵入和有机层9的劣化。在使用玻璃的情形下，可以采用具有高反射率的玻璃。如此，可以减少反射率的差异。具有高折射率的玻璃的折射率约为1.7至1.9。当然，也可以采用折射率为1.7或更低的普通玻璃。该透光基板1还可以由塑料制成。采用由塑料制成的透光基板1，可以改善处理能力。在这种情况下，塑料优选具有防潮性。由于塑料具有柔性，因此可以形成柔性元件。此外，作为透光基板1，还可以采用由玻璃层和塑料层叠置而成的复合基板。在这种复合基板中，可以改善光取出性。在透光基板1由复合基板构成的情况下，优选将玻璃层设置在发光侧(外侧)上，将塑料层设置在透光电极2的一侧(内侧)上。如此，可以改善光取出性和防潮性。
该透光电极2由适当的电极材料制成。其范例包括具有透光度的金属薄膜、金属氧化膜等。金属氧化膜的范例包括ITO、IZO、AZO等。透光电极2还可以由金属氧化膜和金属薄膜形成的膜层制成。该膜层的范例包括ITO/Ag、Ag/ITO、Ag合金/ITO、ITO/Ag合金等。这里，对电极4的材料可用Ag合金。注意，在膜层的范例中，“/”表示层的边界，“/”前面的材料表示下层(光线输送基板1的一侧)，“/”后面的材料表示上层(对电极4的一侧)。透光电极2可以构成阳极和阴极。透光电极2优选为阳极。
优选的，透光电极2在可见光区域中具有小的消光系数。例如，透光电极2在可见光区域中可以具有0.05或更低的消光系数，但并不限于此。
透光电极2优选具有30cm2/Vs或更高的电荷迁移率以及1×1021cm-3或更低的载流子密度。因此，当透光电极2具有相同的阻力值时，可以抑制靠近可见光区域红外区域的区域中的光吸收，并减少吸收损失。换言之，当电荷迁移率和载流子密度在这一范围之外时，在它们具有相同的阻力值的情况下，会导致近红外区域中的消光系数增加，和光吸收率增加的趋势。另一方面，通过将电荷迁移率和载流子密度按照如上所述设置，可以抑制该现象。这已经经试验证实。尽管电荷迁移率未设上限，但其例如可以是50cm2/Vs或更低。载流子密度优选为1×1020/cm3或更高，更优选为5×1020/cm3或更高。
该有机层9在透光电极2和对电极4之间构成功能层集群，其为功能层的集合。构成功能层集群的有机层9具有用于通过驱动有机EL元件来发光的适当的层的叠置。至少其中一层功能层是发光层3。该发光层3是包含发光材料的层。该发光层3是由于电子和空穴的结合而发光的层。该发光层3通常包括用作发光材料的掺杂剂和用于掺杂掺杂剂的基底材料。
该有机层9可以具有多个发光层3。在这种情况下，发光层3中的各发光材料可以彼此不同。此外，发光材料的各个光的波长也可以彼此不同。例如，设置包含红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层的至少三个发光层3以发射红、绿、蓝三种颜色的光，由此可以形成各种颜色。特别地，三种颜色的光发射能够发射出白光并获得用于发光的有用的有机EL元件。此外，例如，从蓝、橙两种颜色的光发射中也能够获得白光发射。然而，三种颜色的光发射具有比两种颜色的光发射更好的发光性能。
在设置多层发光层3的情况下，单一的发光层3如图1所示，但是，也可以将多层发光层3设置在单层发光层3的位置处。该有机EL元件可以具有多单元结构。该多单元结构为这样的结构：其中发光单元经由中间层叠置而成，从而一个发光单元是通过施加给阳极和阴极的电压而具有发光功能的一组功能层。在这种情形下，中间层的范例包括具有透光率和电导率的层、能够向一个单元发射空穴并向另一单元发射电子的结构、电荷产生层等。在这种多单元结构中，沿其厚度方向叠置而成的发光单元串联电连接，并且设置在一个阳极和一个阴极之间。
有机层9可以只具有一个发光层3。在这种情形下，可以获得结构简单的有机EL元件。即使是在一个发光层3中或在多个发光层3中都可以采用多种发光材料。因此，即使是在一个发光层3的情形下，发光层3也可以包括具有不同波长的多种发光材料，由此可以发射出白光。然而，优选设置多层发光层3以便很好地发射出用于照明的白光。
除了发光层3，构成有机层9的每个功能层的范例还包括空穴注入层、空穴输送层、电子输送层、电子注入层、中间层等。在有机层9中除了发光层3之外的其它层通常包括具有输送电荷(空穴或电子)功能的功能层。这里，有机层9的除了发光层3之外的其它层被定义为电荷转移层8。电荷转移层8可以具有多层结构或单层结构。换言之，电荷转移层8可以具有输送电荷(空穴或电子)的功能。
电荷转移层8由第一电荷转移层8a和第二电荷转移层8b构成，其中第一电荷转移层8a设置在发光层3的透光电极2侧上，第二电荷转移层8b设置在发光层3的对电极4侧上。在透光电极2构成阳极、对电极4构成阴极的情形下，第一电荷转移层8a可以由具有移动空穴功能的层构成。移动空穴可以定义为空穴注入和/或输送。在这种情形下，例如，第一电荷转移层8a由空穴注入层和空穴输送层从透光电极2那侧构成。在透光电极2构成阳极、对电极4构成阴极的情形下，第二电荷转移层8b可以由具有移动电子功能的层构成。移动电子可以定义为电子注入和/或输送。在这种情形下，例如，第二电荷转移层8b可以由电子注入层和电子输送层构成。
这里，形成电荷转移层8的功能层中与对电极4接触的层可以由电荷注入层构成。在对电极4形成阴极的情形下，该电荷注入层是电子注入层。该电荷注入层可以是逸出功小的金属单质层。例如，电荷注入层(电子注入层)可以由Li、Mg、Na、Cs等构成。不过，在电荷注入层由金属单质层构成的情形下，电荷注入层优选具有10nm或更薄的厚度，以改善光取出特性。特别是在该实施例中，由于对电极4可以由薄膜构成，因此电荷注入层优选具有在该厚度范围内的厚度。从电荷注入特性的角度来看，电荷注入层的厚度例如是1nm或更厚。金属和有机膜的混合膜可以用作电荷注入层(电子注入层)。该混合膜可以由金属包含在有机层中的层而构成。在此情况下并不特别限定该电荷注入层的厚度。用作电子注入层的混合膜的范例包括Li和电子输送有机膜混合而成的膜、Na和电子输送有机膜混合而成的膜、碱金属或碱土金属和电子输送膜混合而成的膜、LiO2或Liq和电子输送有机膜混合而成的膜等。混合膜的范例包括有机电子掺杂剂和电子输送有机膜混合而成的膜等。注意，电荷注入层是该电荷转移层8的一部分，也是有机层9的一部分。该有机层9能够被定义为设置在透光电极2和对电极4之间的堆叠结构。这里，即使电荷注入层是由金属单质构成，该堆叠结构是设置在透光电极2和对电极4之间的有机层9。该有机层9可以是其整体上含有有机材料的堆叠结构，并包含无机层作为其一部分。
该对电极4是与透光电极2电配对的电极。当在透光电极2和对电极4之间施加电压时，电流在它们之间流动，并且在发光层3中产生光线。
透光电极2和对电极4中的一个构成阳极，另一个构成阴极。在一个实施例中，透光电极2可以构成阳极，对电极4可以构成阴极。在另一个实施例中，透光电极2可以构成阴极，对电极4可以构成阳极。在图1所示的有机EL元件中，优选透光电极2构成阳极，对电极4构成阴极。由此，可以容易地产生具有高发光率的元件。
对电极4可以由Ag或含有Ag的合金构成。通过采用Ag或含有Ag的合金(AG-合金)，能够改善光反射率。由于银相比于其它可用作光反射电极的金属材料在可见光区域具有更高的光反射率，因此采用银能够获得高的光反射率。此外，由于银具有高电导率，因此即使对电极4较薄，也可以确保其用作电极的功能。
对电极4优选具有光反射率。因此，通过将从发光层3行进到对电极4那侧的光反射以改变光路而到透光电极2那侧，光能够从透光电极2那侧逸出。不过，对电极4优选地输送一部分光，而不是反射所有的光。换言之，对电极4优选具有光透明度。因此，由于对电极4是能够透射光线的这样一层薄膜，以致可以抑制短路并通过辅助反射层6容易地获得光反射率。对电极4优选构成为具有光透明度的光反射电极。
包含Ag(Ag-合金)的合金例如包括作为主要组分的Ag，且合金包括选自以下的至少一种金属：Al、Pt、Rh、Mg、Au、Cu、Zn、Ti、Pd、Nd、Bi和Ni。特别地，选取AgBi、AgPd、AgMg、AgNdCu、AgPdCu等作为示例。Ag合金优选具有高比率的Ag。由此，可以改善光反射率。例如，Ag合金中Ag的重量比优选为90％或以上，更优选为95％或以上，进一步优选为98％或以上，最优选为99％或以上。
图2示出了构成有机EL元件的各层的叠置状况的范例。图2包括图2A至图2D。在这些附图中，示出了紧接着由Ag或含有Ag的合金构成的对电极4被叠置之后的状态。参照图2解释由于对电极4的形成而导致的短路发生机制的实施例。图2A和图2C示出了薄的对电极4，图2B和图2D示出了厚的对电极4。
如图2所示，有机EL元件中的每一层依序叠置在透光基板1上，由此形成包含有机发光体10的叠置结构。在叠置的过程中，可以适当组合汽相沉积、溅射、涂覆等工艺。透光电极2优选通过汽相沉积或溅射形成。有机层9的全部或部分优选通过汽相沉积形成。对电极4优选通过汽相沉积或溅射形成。在汽相沉积和溅射中，可以采用真空处理。真空处理能够抑制湿气的侵入。
在叠置过程中，透光电极2可以被成形为表面平坦的一层。如图2A和图2B所示，有机层9中邻接着透光电极2的第一有机层9a(例如，空穴注入层)被成形为表面平坦的一层。例如，当通过涂覆形成第一有机层9a时，其表面更加平坦。当然，也可以通过汽相沉积或溅射形成第一有机层9a。需要注意的是，空穴注入层不仅仅可以由有机材料构成，也可以由无机材料构成。无机材料的范例包括MoO3和WO3。空穴注入层可以是具有高的空穴输送性能的有机材料和这些无机材料混合而成的膜。在空穴注入层由无机材料构成的情形下，该空穴注入层可以是有机层9的一部分。
这里，在叠置时，存在在叠置过程中混入杂质X的情况。图2A和图2B示出了杂质X粘附在第一有机层9a上的情形。在这种情形中，在形成第一有机层9a后，在该第一有机层9a上形成第二有机层9b时，可能混入杂质X。该第二有机层9b可以具有包含诸如发光层3和电荷转移层8之类功能层的多层结构。当第一有机层9a的叠置过程不同于第二有机层9b的叠置过程时，更有可能发生杂质X的混入。例如，当通过涂覆形成第一有机层9a以及通过汽相沉积形成第二有机层9b时，有可能混入杂质X。当然，即使当第一有机层9a和第二有机层9b都是通过汽相沉积形成时，取决于叠置的方法，也有可能混入杂质X。如图2C和图2D所示，存在杂质X混入到透光电极2和有机层9之间的界面中的情形。在这种示例中，示出了杂质X粘附到透光电极2表面的情形。这种情形中的有机层9是第一有机层9a和第二有机层9b的组合。
如图2A和图2B所示，当混入杂质X时，第二有机层9b和对电极4不仅仅形成在第一有机层9a上，还形成在杂质X上。形成在杂质X上的第二有机层9b和对电极4与正常形成在第一有机层9a上的第二有机层9b和对电极4分离。在图2A和图2B中，第二有机层9b的分离部分被示出为有机层分离部分9x，对电极4的分离部分被示出为对电极分离部分4x。在这种情形下，在叠置第二有机层9b的过程中，杂质X隐藏在杂质X和第一有机层9a之间。因此，可能不能叠置第二有机层9b，第二有机层9b的叠置量减少。在杂质X附近，第二有机层9b可以具有随着其接近杂质X的中心而逐渐变薄的厚度。由此，在杂质X和第二有机层9b之间可以形成间隙。类似地，在图2C和图2D的情形中，有机层9被分开，在杂质X和有机层9之间可以形成间隙。
当随后形成对电极4时，由于用作对电极4材料的银在形成时易于潜行，因此银可以容易地侵入并被堆叠进入杂质X和第二有机层9b(有机层9)之间的间隙中。相比于用作光反射电极的其它金属材料，银易于潜行。
此时，如图2B所示，当对电极4的含银层较厚时，对电极4可以侵入到由杂质X形成的间隙中，有可能接触到第一有机层9a，由此导致短路。如图2D所示，在透光电极2上混入有杂质X的情形下，当对电极4(含银层)较厚时，对电极4可能直接接触到透光电极2，由此导致短路。侵入到由杂质X形成的间隙中的对电极4部分为泄漏点(LP)。该泄漏点是导致电流不流过正常路径并导致电流泄漏的部分。泄漏点的出现导致了短路。
然而，如图2A和图2C所示，在对电极4(含银层)的厚度较薄从而辅助反射层6能够反光的情形下，对电极4很难侵入到由杂质X形成的间隙中，并且可以抑制对电极4与第一有机层9a的接触，因此抑制对电极4与透光电极2的接触。因此可以抑制短路，改善电可靠性。此外，在对电极4较薄的情形下，由于可以减少用于对电极4的银的使用量，优点还在于能够更廉价地形成对电极4。
对电极4可以由薄膜构成。换言之，对电极4可以由Ag薄膜或Ag合金薄膜构成。含Ag的对电极4是薄膜，由此能够抑制Ag的潜行以改善电可靠性。
对电极4的厚度优选小于120nm。对电极4由Ag或含Ag的合金构成，但是，当对电极4的厚度超过120nm时，堆叠的Ag易于引起短路。当对电极4较厚时，对电极4接近于纯银。当对电极4较厚时，银的用量增加，由此导致难于形成对电极4。在对电极4的厚度超过120nm的情形下，全反射光的可能性增加，并且难于获得辅助反射层6的反射。从这一观点来看，对电极4的厚度更优选为110nm或以下。对电极4的厚度还更有选为60nm或以下。由此，可以进一步抑制短路。
对电极4的厚度优选为10nm或以上。由此，可以通过银或含银的合金改善对电极4的光反射率，获得较高的反射。以及，当对电极4的厚度太薄时，存在对电极4的电导率降低的危险。不过，由于银具有高的电导率，因此当对电极4的厚度小于10nm时，也可能确保足够的电导率。对电极4的厚度优选在10至60nm的厚度范围内。通过辅助反射层6的材料及其厚度，可以设置更优选的对电极4的厚度。
在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内，对电极优选具有0.17或以下的折射率。因此可以容易地形成具有光反射率和光学透明度的对电极4。440nm至460nm范围内的波长代表蓝光的波长。550nm至570nm范围内的波长代表绿光的波长。610nm至630nm范围内的波长代表红光的波长。因此，从可见光范围内的短波长到长波长，当在蓝光波长、绿光波长和红光波长中折射率较低时，对电极4可以具有有利的结构。在整个可见范围内，对电极4的折射率优选为0.17或以下。因此，对电极4可以具有更有利的结构。整个可见范围的波长范围在400nm至780nm。对电极4的折射率优选尽可能的低，对其下限不做特别限定，但从制造的角度看，对电极4的折射率可以是0.01或以上。此外，对电极4的折射率可以是0.05或以上。
在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内，对电极4优选具有5.0或以下的消光系数。由此可以通过对电极4抑制光吸收，并容易地形成具有光反射率和光学透明度的对电极4。440nm至460nm范围内的波长代表蓝光的波长。550nm至570nm范围内的波长代表绿光的波长。610nm至630nm范围内的波长代表红光的波长。因此，从可见光范围内的短波长到长波长，当在蓝光波长、绿光波长和红光波长中消光系数较低时，对电极4可以具有更有利的结构。在整个可见光范围内，对电极4的消光系数优选为5.0或以下。因此，对电极4可以具有更有利的结构。整个可见范围的波长范围在400nm至780nm。对电极4的消光系数优选尽可能的低，对其下限不做特别限定，但从制造的角度看，对电极4的消光系数可以是0.5或以上。对电极4的消光系数可以是1.0或以上。
对电极4优选在可见光范围内具有反射率。不限定对电极4的反射率的上限，但从抑制短路和通过辅助反射层6获得可用反射的角度看，对电极4在可见光范围中的反射率可以是90％或以下。此外，为了防止短路，对电极4在可见光范围内的反射率可以是50％或以下。
辅助反射层6是支持对电极4反射的层。辅助反射层6设置在对电极4的与发光层3相反的一侧上。如上所述，在对电极4较薄的情形下，一部分光线穿透对电极4以行进到对电极的与光取出侧(透光电极2一侧)相反的一侧。由此，通过设置辅助反射层6，可以反射穿过对电极4的光以将光线行进方向转变到透光电极2那侧。因此可以改善光取出性能。在该有机EL元件中，对来自于发光层3的光进行反射的光反射结构由具有反射率的对电极4，和辅助反射层6构成。
在辅助反射层6中，可见光范围内的光反射率优选为60％或以上。因此可以反射更多的光，改善光提取性能。辅助反射层6在可见光范围内的反射率优选为70％或以上，更优选为80％或以上，最优选为90％或以上。优选辅助反射层6具有较高的光反射率，但不限定其上限，但考虑到光吸收性和材料特性，辅助反射层6的光反射率可以为95％或以下。
辅助反射层6优选由金属材料制成。因此可以容易地获得高的光反射率。辅助反射层6所采用的金属材料的范例包括但不限于：Al、Mg、Ca、Ti、Cu、Au、这些金属的合金等。这些材料中的Al和Mg更优选作为辅助反射层6的材料。Al和Mg在整个可见光范围内具有相对均一的高反射率，因此能够改善辅助反射率。尤其优选采用Al。Al能够抑制薄的对电极4的反射率降低的损失，提供简易的堆叠处理。Al是相对便宜的材料，因此能够容易生产。当然，辅助反射层6也可以由除金属材料之外的反光材料制成。例如，可以采用SiO2或TiO2构成的反射层。该辅助反射层6可以排除Ag。通过排除Ag，还能够更容易生产。
辅助反射层6的厚度优选为30nm或以上。由此可以改善辅助反射层6的反射率。辅助反射层6的厚度更优选为50nm或以上。不对辅助反射层6的厚度上限做特别限定，但当辅助反射层6的厚度太厚时，有可能浪费材料，产生沉积处理时间增加的副作用。因此，辅助反射层6的厚度优选为200nm或以下。辅助反射层6的厚度优选比对电极4厚。由此可以获得较高的辅助反射。取决于辅助反射层6的材料、对电极4的材料和对电极4的厚度，可以设定辅助反射层6更优选的厚度。
此外，辅助反射层6也可以由Ag或包含Ag的合金制成。在这种情况下，可以获得高的光反射系数。此外，防扩散层5设置在对电极4和辅助反射层6之间。因此，可由防扩散层5填充由杂质X造成的间隙，抑制沉积过程中产生的银潜行，抑制短路。在这种情况下，防扩散层5用作抑制银潜行(潜行抑制层)的层。不过，当辅助反射层6薄时，可能不能充分抑制由银潜行导致的短路。此外，当辅助反射层6由银制成时，可能由于材料昂贵造成经济效益下降。因此，辅助反射层6优选排除Ag。
防扩散层5是能够防止成分在对电极4和辅助反射层6之间扩散和移动的层。防扩散层5设置在辅助反射层6和对电极4之间。防扩散层5成为一道屏障，抑制成分从对电极4扩散到辅助反射层6、以及从辅助反射层6扩散到对电极4。由此可以改善反射率。
这里，作为改善反射率的结构，可以示例出布置辅助反射层6以使其接触对电极4的结构。然而，当对电极4与辅助反射层6直接接触时，成分有可能由于相互扩散而在对电极4和辅助反射层6之间扩散和移动。在有机EL元件中，通常温度随着驱动而升高，有可能在较高温度下发生相互扩散。例如，当金属材料的辅助反射层6直接叠置到由Ag或包含Ag的合金制成的对电极4上时，辅助反射层6中的金属随着时间而扩散，且金属被混入到对电极4中。会发生被称为迁移的现象。特别地，在对电极4仅由Ag制成的情形下，Ag被合金化。在对电极4由Ag合金制成的情形下，不同于Ag合金的其它金属被混合，或者金属的含量比率改变，由此导致Ag合金的组分变性。当除了Ag或Ag合金(其最初形成对电极4)之外的金属混入到对电极4中时，会有反射率下降的问题。当除了Ag或Ag合金(其最初形成对电极4)之外的金属混入到对电极4中时，会有对电极4的电性能变性的问题。因此，在上述有机EL元件中，防扩散层5设置在对电极4和辅助反射层6之间。如此，抑制了对电极4和辅助反射层6之间的成分扩散，并由此抑制了随时间流逝反射率暂时下降和电性能变性。通过将对电极4和辅助反射层6分离开，阻止了原子和/或分子的移动，并且抑制了相互扩散。在这一实施例中，设置防扩散层5以使其接触对电极4，且设置防扩散层5以使其接触辅助反射层6。
在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内，防扩散层5优选具有0.1或以下的消光系数。由此可以通过防扩散层5抑制浪费的光吸收，并通过辅助反射层6获得较高的反射率。440nm至460nm范围内的波长代表蓝光的波长。550nm至570nm范围内的波长代表绿光的波长。610nm至630nm范围内的波长代表红光的波长。因此，从可见光范围内的短波长到长波长，当在蓝光波长、绿光波长和红光波长的消光系数较低时，防扩散层5可以具有更有利的结构。在整个可见光范围内，防扩散层5的消光系数优选为0.01或以下。防扩散层5可以进一步具有更有利的结构。整个可见光范围的波长范围在400nm至780nm。防扩散层5的消光系数优选尽可能的低，对其下限不做特别限定，但从制造的角度看，防扩散层5的消光系数可以是0.0001或以上。
防扩散层5优选比对电极4薄。因此可以改善反射效率和光取出特性。当防扩散层5的厚度比对电极4的厚度厚时，会有由防扩散层5吸收的光变大的问题。当防扩散层5的厚度厚时，由穿过对电极4的光导致的光干涉效应变大，作为整体光反射结构的反射率降低。因此，防扩散层5优选比对电极4薄。
防扩散层5的厚度优选为5nm或以上。由此可以改善防止成分扩散的效果。防扩散层5的厚度优选为20nm或以下。由此可以抑制防扩散层5导致的光吸收，并减少光干涉效应。防扩散层5的厚度更优选为10nm或以下。
在优选实施例中，防扩散层5具有绝缘性能。当防扩散层5具有导电性能时，会有在防扩散层5和对电极4之间会发生相互扩散的问题。
防扩散层5优选包含偶极矩为0.1D或以上的材料。由此可以改善抑制成分扩散的效果。通过使用偶极矩为0.1D或以上的具有极性的物质，能够改善抑制成分从辅助反射层6扩散到对电极4、以及从对电极4扩散到辅助反射层6的效果。不特别限定偶极矩的上限，但例如可以是10D或以下。
防扩散层5可以由能够防止在对电极4和辅助反射层6之间相互扩散的适当材料制成。防扩散层5优选由无机材料制成。无机材料能够抑制光吸收并改善防扩散层5产生的防扩散效果。当然，防扩散层5也可以由诸如树脂之类的有机材料制成。在这种情形下，优选采用具有低反射率的有机材料。防扩散层5可以由可用作有机层9中的空穴输送层或电子输送层的各种材料制成。防扩散层5的材料的范例包括NPB、BCP、TPD、Bphen、CBP等。
防扩散层5的材料的范例包括金属氟化物、金属氧化物、硅氧化物、氮化硅、金属氮化物、硅氧氮化物、金属氮氧化物等。这些材料可具有绝缘性能。在这些材料中，优选采用偶极矩为0.1D或以上的材料。具体的，防扩散层5的材料的范例包括LiF、MgF2、SiO2、Al2O3、SiON、TiON等。范例中的LiF是更优选的。在采用LiF的情形下，可以获得高效防扩散并提供容易的生产。
可由适当的方法形成防扩散层5和辅助反射层6。在优选实施例中，通过汽相沉积或溅射形成防扩散层5。由此可以有效地形成薄的防扩散层5。在优选实施方案中，通过汽相沉积或溅射形成辅助反射层6。由此可以有效地形成具有高反射率的辅助反射层6。优选通过相同的叠置工艺形成对电极4、防扩散层5和辅助反射层6。在这种情形下，能够连续地叠置并形成这些层，因此也能够高效地形成这些层。
在有机EL元件中，有机发光体10通常被密封。通过密封抑制了湿气从外部侵入，并且能够抑制元件的劣化。在图1的实施例中，密封可以通过一密封基板来实施，其中该密封基板设置成在有机发光体10那侧上面向透光基板1。在密封的情形下，透光电极2和对电极4配备有配线拉出结构，其中配线能够从密封区域的内侧拉出到外侧，以便从外侧向发光层3供电。
图3示出了有机EL元件的另一实施例。通过使用相同的附图标记，省略与图1所示有机EL元件相同的结构。在图3中，发光层3的外边界由虚线表示。
在图3所示的有机EL元件中，辅助反射层6是导电的。辅助反射层6在没有形成发光层3的区域中与对电极4电连接。辅助反射层6具有电导率，辅助反射层6和对电极4电连接，借此辅助反射层6能够用作电极的一部分，并且通过辅助反射层6能够改善对电极4的电导率。因此可以进一步改善电可靠性。没有形成发光层3的区域可以是从平面视图看没有形成发光层3的区域。该平面视图是指从垂直于基板表面的方向看过去的视图。该平面视图可以与从相对于发光表面的前方看过去的视图相同。
通过将辅助反射层6和对电极4直接连接来实现辅助反射层6与对电极4的电连接。因此可以容易地将它们电连接。这里，当辅助反射层6与对电极4直接接触时，可能发生相互扩散，但即使出现相互扩散也能够减小对发光的影响，这是因为辅助反射层6与对电极4电连接的部分是不与发光层3重叠的区域。
优选地，在平面视图中，辅助反射层6在发光层3的外侧上与对电极4电连接。因此，可以在不阻止在发光层3的平面中心处发光的情况下将辅助反射层6和对电极4电连接。在图3中，如虚线所示，发光层3稍小于有机发光体10的整体叠置结构。有机层9中除了发光层3之外的其它层，例如电荷转移层8可以被叠置在发光层3的一侧(或周边)上。在图3中，防扩散层5稍小于对电极4。辅助反射层6在防扩散层5的一侧(或周边)上与对电极4接触，其中该侧是在平面视图中与未形成有发光层3的区域重叠的区域。为此，可以改善光取出特性和电性能。辅助反射层6的与对电极4接触的部分成为电连接6a。
在平面视图中，防扩散层5优选等于或大于发光层3。因此可以获得高效防止成分在形成有发光层3的区域中扩散。
当制作图3所示的有机EL元件时，在平面视图中，发光层3被做成小于有机层9中除了发光层3以外的其它层。防扩散层5随后形成在对电极4上，使其小于对电极4但等于或大于发光层3。随后，形成辅助反射层6，使其大于防扩散层5。因此可以在没有形成发光层3的区域(在平面视图中)将辅助反射层6与对电极4电连接。
图4示出了有机EL元件的另一实施例。通过使用相同的附图标记，省略与图1所示有机EL元件相同的结构。图4所示实施例与图1的实施例的不同之处在于设置有光取出结构11。其它的结构以相同的方式形成。图4示出了在图1的实施方案上形成有光取出结构11的实施例，但光取出结构11也可以形成在图3的实施方案中。
优选，有机EL元件包括透光基板1，其设置在透光电极2的与发光层3相反的一侧上。光取出结构11设置在透光基板1的在透光电极2一侧上的表面上。通过设置光取出结构11可以减小基板界面中的折射率的差别和全反射率，因此能够逸出更多的光。在如上所述的通过辅助反射层6反射光线的情形下，由对电极4反射的光和由辅助反射层6反射的光混合为反射光，通过形成光取出结构11，该反射光能够更有效地逸出。
在图4中，光取出结构11设置在透光电极2和透光基板之间。光取出结构11优选形成为光取出层。在优选实施方案中，光取出结构11由树脂层形成。在树脂层中折射率的差别减小，由此改善了光取出特性。在优选实施方案中，光取出结构11具有叠置结构。在叠置结构中，可以进一步减小折射率的差别。在图4中，光取出结构11包括第一透明材料层11a和第二透明材料层11b的叠置结构。第一透明材料层11a设置在透光基板1那侧，第二透明材料层11b设置在透光电极2那侧。该叠置结构优选包括高折射率层和低折射率层的叠置。在这种情形下，第一透明材料层11a和第二透明材料层11b之一为高折射率层，另一个为低折射率层。在优选实施方案中，第一透明材料层11a是低折射率层，第二透明材料层11b是高折射率层。
在更优选实施方案中，光取出结构11包括粗糙结构11c。该粗糙结构11c优选设置在包含第一透明材料层11a和第二透明材料层11b的叠置结构的界面处。在粗糙结构11c中，光通过粗糙界面散射，因此可以抑制透光基板1的表面的全反射并改善光提取特性。粗糙结构11c可以是纳米级别的微细不规则形。由此提供有光散射性能，并进一步改善了光取出性能。粗糙结构11c优选设置在低折射率层和高折射率层的界面处。该低折射率层和高折射率层可以由树脂形成。高折射率层可以包含高折射率颗粒以调节折射率。
作为光取出结构11的另一个实施例，可以采用包含混合有干扰光折射的颗粒的树脂的光取出结构。在这种情形下，光取出结构11可以是单层。光取出结构11还可以包含这样的结构：即透光基板1在透光电极2侧的表面为粗糙面。
优选地，在上述每个实施例中，光取出结构还进一步设置在透光基板1的外侧表面上(其与透光电极2相反的一侧)。该光取出结构可以设置有光取出层，或者形成为使得透光基板1具有粗糙面。例如，光取出结构可以由光散射结构形成。例如，通过粘贴一光学膜能够容易地形成光取出结构。在光取出结构设置在透光基板1两侧的情形下，可以改善光提取性能。
图5示出了有机EL元件的另一实施方案。通过使用相同的附图标记，省略与图1所示有机EL元件相同的结构。
在图5中，辅助反射层6、防扩散层5、对电极4、有机层9和透光电极2按此顺序设置在用作支撑基板的支撑件12上。发光层3产生的光将从其与支撑件12相反的那侧逸出。在图5中示出了具有顶部发光结构的有机EL元件。在有机EL元件中，无论是像图1那样的底部发光结构还是顶部发光结构，都可以采用带有辅助反射层6和防扩散层5的结构。图5示出了图1中实施方案具有顶部发光结构的改进实施例，但也可以对图3的实施方案进行改进使其具有顶部发光结构。在图5中，未示出透光基板1，但可以采用透光基板1作为密封基板。在这种情况下，透光基板1和透光电极2可以是分离的。
在图5的实施例中，防扩散层5和辅助反射层6设置在对电极4的与发光层侧相反的一侧上，由此可以改善光反射率和光发射性能。还能够抑制对电极4和辅助反射层6之间的相互扩散。但是，从更有效地减少短路的观点看，图1中透光基板1设置在作为支撑基板的透光电极2那侧上的实施例是有利的。
照明设备包含上述有机EL元件。由于照明设备具有有机EL元件，因此能够获得具有良好发光性能的照明设备。例如，一个有机EL元件的发光面可以是宽10cm或以上、深10cm或以上的矩形形状，但不限于此。照明设备可以具有分层布置的多个有机EL元件。照明设备可以具有向有机EL元件提供电力的配线结构。照明设备可以具有构造成支撑着有机EL元件的外壳。照明设备可以具有构造成使有机EL元件和电源电连接的插头。照明设备可以形成为面板形。照明设备还可以形成为平面形。照明设备可以是薄的，因此可以提供节省空间的照明设备。
图6是照明设备的实施例。该照明设备100包括有机EL元件101、外壳102、插头103和导线104。图6中，多个(四个)有机EL元件101分层设置。有机EL元件101容纳在外壳102中。通过插头103和导线104供电，由此有机EL元件101发光，并且光从该照明设备100发出。
(实施例)
为了证实上述反射结构是有用的，形成具有对电极、防扩散层和辅助反射层的堆叠(实施例1)，以及形成具有对电极和辅助反射层而没有防扩散层的堆叠(比较例1)，对它们的暂时反射率进行测试。对电极是厚度为30nm的Ag层，防扩散层是厚度为5nm的LiF层，辅助反射层是厚度为60nm的Al层。通过比较早期的光反射系数(0h)和在90℃下热处理71小时(71h)之后的光反射系数来确定暂时反射率。形成由厚度为120nm的Ag层制成用作对电极的反射板(比较例2)和由厚度为100nm的Al层制成用作对电极的反射板(比较例3)，用于比较，并确定它们的反射率。当采用比较例2作为有机EL元件的对电极时，确定由厚的Ag层导致的短路。
图7是示出了反射结构的反射性能的图表。图7包括图7A和图7B。图7A示出了实施例1。图7B示出了比较例1。从图7可以确定，由Al制成对电极的比较例3相比于由Ag制成对电极的比较例2，具有较低的反射率，并且由Ag制成对电极是有利的(参见图表中的“ref”)。但是，由Ag制成的反射板可能存在由泄漏导致的短路问题。因此，有利的是Ag层是薄的并设置辅助反射层。如图7B所示可以确定的是，在没有防扩散层的情况下(比较例1)，光反射率暂时降低，但如图7A所示可以确定的是，在具有防扩散层的情况下(实施例1)，光反射率的降低受到抑制(参见“0h”和“71h”)。在图7B中，可以认为由于Ag合金化而降低了反射率。另一方面，在图7A中，可以认为由于抑制了Ag合金化而保持了反射率。因此，可以确定对电极、防扩散层和辅助反射层叠置构成的反射结构是有效的。
此外，形成了包含叠置结构的有机EL元件(实施例2)。在该叠置结构中，光取出结构位于透光基板和透光电极之间，且包括低折射率层和高折射率层，并且在低折射率层和高折射率层的界面处具有粗糙结构。该有机EL元件包括厚度为15nm的由Ag层制成的对电极、厚度为8nm的由LiF层制成的防扩散层以及厚度为50nm的由Al层制成的辅助反射层。形成比较例3得到的有机EL元件作为比较：其具有厚度为100nm的用作对电极的Ag层，但没有防扩散层、辅助反射层和光取出结构。进行测试来对实施例2的有机EL元件的电特性与比较例3的有机EL元件的电特性做出比较。电特性的结果如表1所示。
如表1所示，相比于比较例3，实施例2具有更高亮度、更高电功率效率、更高外量子效率和更高显色性(R9、Ra)。特别地，可以确定光取出效率(外量子效率)增加了16％。
[表1]
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种有机电致发光元件，包括：
透光电极；
对电极，其与所述透光电极成对配置，由Ag或含Ag的合金制成，并具有光反射率；
发光层，其设置在所述透光电极和所述对电极之间；
辅助反射层，其设置在所述对电极的与所述发光层相反的一侧上；以及
防扩散层，其设置在所述对电极和所述辅助反射层之间，防止所述对电极和所述辅助反射层的成分在其间扩散和移动，所述防扩散层具有绝缘性能。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中
所述对电极在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内具有0.17以下的折射率，
所述对电极在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内具有5.0以下的消光系数。
3.如权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中
所述防扩散层在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内具有0.1以下的消光系数。
4.如权利要求1至3中任一项所述的有机电致发光元件，其中
所述防扩散层比所述对电极薄。
5.如权利要求1至4中任一项所述的有机电致发光元件，其中
所述防扩散层包含偶极距为0.1D以上的材料。
6.如权利要求1至5中任一项所述的有机电致发光元件，其中
所述辅助反射层是导电的，且
所述辅助反射层在没有形成所述发光层的区域中电连接到所述对电极。
7.如权利要求1至6中任一项所述的有机电致发光元件，所述有机电致发光元件进一步包括：
透光基板，其设置在所述透光电极的与所述发光层相反的一侧上；以及
光取出结构，其设置在所述透光基板的在所述透光电极一侧的表面上。
8.一种照明设备，包括：
按照权利要求1-7中任一项所述的有机电致发光元件；和
配线。

Claims (8)

1.一种有机电致发光元件，包括：
透光电极；
对电极，其与所述透光电极成对配置，由Ag或含Ag的合金制成，并具有光反射率；
发光层，其设置在所述透光电极和所述对电极之间；
辅助反射层，其设置在所述对电极的与所述发光层相反的一侧上；以及
防扩散层，其设置在所述对电极和所述辅助反射层之间，防止所述对电极和所述辅助反射层的成分在其间扩散和移动。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中
所述对电极在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内具有0.17以下的折射率，
所述对电极在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内具有5.0以下的消光系数。
3.如权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中
所述防扩散层在440至460nm、550至570nm和610至630nm的波长范围内具有0.1以下的消光系数。
4.如权利要求1至3中任一项所述的有机电致发光元件，其中
所述防扩散层比所述对电极薄。
5.如权利要求1至4中任一项所述的有机电致发光元件，其中
所述防扩散层包含偶极距为0.1D以上的材料。
6.如权利要求1至5中任一项所述的有机电致发光元件，其中
所述辅助反射层是导电的，且
所述辅助反射层在没有形成所述发光层的区域中电连接到所述对电极。
7.如权利要求1至6中任一项所述的有机电致发光元件，所述有机电致发光元件进一步包括：
透光基板，其设置在所述透光电极的与所述发光层相反的一侧上；以及
光取出结构，其设置在所述透光基板的在所述透光电极一侧的表面上。
8.一种照明设备，包括：
按照权利要求1-7中任一项所述的有机电致发光元件；和
配线。
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