DE112014002456B4

DE112014002456B4 - Organisches elektrolumineszierendes Element und Beleuchtungs-Einrichtung

Info

Publication number: DE112014002456B4
Application number: DE112014002456.2T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Yamae; Hiroya Tsuji; Varutt Kittichungchit
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: KR101716701B1; US20160064682A1; DE112014002456T5; WO2014185063A1; JPWO2014185063A1; CN105165123B; US9786859B2; JP6308475B2; CN105165123A; KR20150142009A

Abstract

Organisches elektrolumineszierendes Element, umfassend eine lichtdurchlässige Elektrode 2, eine Licht reflektierende Elektrode 3, mindestens drei Licht-emittierende Einheiten 1, angeordnet zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 2 und der Licht reflektierenden Elektrode 3,
wobei die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 umfassen:
eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierende Einheiten 1S mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λS, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet ist, von 380 nm bis weniger als 550 nm; und
zwei oder mehr langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λS, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet ist, von 550 nm bis 780 nm,

worin P(λ) eine Spektrum-Intensität bei einer Wellenlänge anzeigt,
wobei die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L größer in der Zahl sind als die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S,
die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L jede eine phosphoreszierende Einheit sind, die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S jede eine fluoreszierende Einheit sind,
und die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein organisches elektrolumineszierendes Element und eine mit demselben ausgestattete Beleuchtungs-Einrichtung.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Bekannt wurde allgemein ein organisches elektrolumineszierendes Element (hierin anschließend auch als ein "organisches EL-Element" bezeichnet) mit einer Struktur, in welcher eine Anode, aufgebaut durch eine transparente Elektrode, eine Loch-Transport-Schicht, eine Licht-emittierende Schicht, eine Elektronen-Injektions-Schicht, und eine Kathode in der Reihenfolge auf der Fläche von einem transparenten Substrat gestapelt sind. In dem organischen EL-Element wird eine Spannung zwischen der Anode und der Kathode angelegt, so dass in der Licht-emittierenden Schicht Licht erzeugt wird und an der Außenseite über die transparente Elektrode und das transparente Substrat austritt.
Zum Bereitstellen verschiedener lumineszierender Farben für das organische EL-Element werden die lumineszierenden Farben von Licht-emittierenden Materialien mit unterschiedlichen Wellenlängen kombiniert. Insbesondere zum Bereitstellen der Emission von Licht mit einer für eine Beleuchtungs-Anwendung wichtigen Farbe werden drei Farben, nämlich jene bei roter Licht-Emission, grüner Licht-Emission und blauer Licht-Emission kombiniert. Ein fluoreszierendes Material und ein phosphoreszierendes Material sind als Licht-emittierende Materialien bekannt. Folglich wurde ein organisches EL-Element mit einer Multi-Einheits-Struktur, in welcher eine fluoreszierende Einheit und eine phosphoreszierende Einheit gestapelt sind, vorgeschlagen (siehe zum Beispiel JP 4408382 B2 und JP 4797438 B2 ). Das organische EL-Element mit der Multi-Einheits-Struktur wird auch ein Element vom Tandem-Typ genannt und hat eine Struktur, in welcher jede Licht-emittierende Einheit Licht emittiert, und deshalb weist es einen Vorteil zum Bilden einer Element-Konfiguration, die für jede Licht-emittierende Einheit geeignet ist, auf. US 2012/0248424 A1 beschreibt ein organisches EL-Element, umfassend eine rot-phosphoreszierende Licht-emittierende Schicht, eine grün-phosphoreszierende Licht-emittierende Schicht, eine blau-fluoreszierende Licht-emittierende Schicht und eine grünfluoreszierende Licht-emittierende Schicht, welches eine hohe Effizienz aufweisen, langlebig und weißes Licht emittieren soll. US 2009/0230844 A1 beschreibt ebenfalls ein organisches Licht-emittierendes Element mit hoher Effizienz und langer Lebensdauer. US 2012/0074392 A1 beschreibt organische EL-Elemente mit hoher Lichtausbeute und einem Farbton, der für Beleuchtungsanwendungen geeignet ist. US 2006/0232194 A1 beschreibt ein organisches Licht-emittierendes Element, das weißes Licht mit Hilfe einer Kombination aus fluoreszierenden und phosphoreszierenden Emittern ausstrahlt.
Jedoch benötigt das organische EL-Element mit der Multi-Einheits-Struktur eine weitere Verbesserung in der Lichtausbeute.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände ausgeführt und eine Aufgabe davon ist das Bereitstellen eines organischen elektrolumineszierenden Elements und einer Beleuchtungs-Einrichtung mit hoher Lichtausbeute.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein organisches elektrolumineszierendes Element. Ein organisches elektrolumineszierendes Element schließt eine Licht durchlässige Elektrode, eine Licht reflektierende Elektrode und mindestens drei Licht-emittierende Einheiten, angeordnet zwischen der Licht durchlässigen Elektrode und der Licht reflektierenden Elektrode, ein. Die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten schließen eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierende Einheiten mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet ist, von 380 nm bis weniger als 550 nm, und zwei oder mehr langwelliges Licht emittierende Einheiten mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet ist, von 550 nm bis 780 nm ein. Die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten sind größer in der Zahl als die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten, wobei die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten jede eine phosphoreszierende Einheit sind, die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten jede eine fluoreszierende Einheit sind, und die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten jeweils eine Licht-emittierende Schicht und eine elektrische Ladungs-Transfer-Schicht, bereitgestellt auf der Seite der Licht reflektierenden Elektrode der Licht emittierenden Schicht, umfassen.
In Gleichung (1) zeigt P(λ) eine Spektrum-Intensität bei einer Wellenlänge an.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungs-Einrichtung. Die Beleuchtungs-Einrichtung schließt das vorstehend beschriebene organische elektrolumineszierende Element ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein organisches elektrolumineszierendes Element und eine Beleuchtungs-Einrichtung mit hoher Lichtausbeute erhalten werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein Beispiel einer Schicht-Konfiguration von einem organischen elektrolumineszierenden Element zeigt;
2 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein Beispiel von einer Schicht-Konfiguration von einem organischen elektrolumineszierenden Element zeigt;
3 ist eine Schnittzeichnung, die schematisch ein Beispiel von einer Schicht-Konfiguration eines Vergleichs-Elements zeigt;
4 ist eine Karte, die CIE1931-Farb-Koordinaten und lumineszierende Farbpunkte von Element-Beispielen in den Farb-Koordinaten veranschaulicht;
5 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen einer Wellenlänge λ_S und einem Abstand d_F in einer Licht-emittierenden Schicht einer Licht-emittierenden Einheit, die am weitesten von einer Licht reflektierenden Elektrode angeordnet ist, zeigt;
6 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen einem Faktor a und einer Wellenlänge λ_S in einer Licht-emittierenden Einheit zeigt;
7 schließt 7A und 7B ein. 7 ist eine Kurve, die ein Beispiel von einem Absorptions-Spektrum eines organischen Materials zeigt. 7A ist eine Gesamtdarstellung und 7B ist eine vergrößerte Darstellung;
8 schließt 8A und 8B ein. 8 zeigt ein Beispiel von einer Beziehung zwischen Licht-Emissions-Winkeln und Lichtmengenverteilung. 8A ist eine schematische Darstellung von einem Lichtverteilungsmuster. 8B ist eine Kurve von Strahlungsleistungsverhältnissen;
9 schließt 9A und 9B ein. 9 zeigt Diagramme, die ein Beispiel von einer unebenen Struktur erläutern. 9A zeigt eine Draufsicht und 9B zeigt eine Schnittzeichnung;
10 schließt 10A und 10B ein. 10 zeigt Draufsichten, die ein Beispiel von einer unebenen Struktur 10 zeigen. 10A ist ein Beispiel von einem quadratischen Raster. 10B ist ein Beispiel von einem hexagonalen Raster;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Beleuchtungs-Einrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein organisches elektrolumineszierendes Element (organisches EL-Element) wird durch diese Beschreibung offenbart. Das organische EL-Element schließt mindestens drei Licht-emittierende Einheiten 1 ein. Die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 schließen eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierende Einheiten 1S mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S, die gemäß der Gleichung (1) berechnet ist, von 380 nm oder mehr und weniger als 550 nm, und zwei oder mehr langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S, die gemäß der Gleichung (1) berechnet ist, von 550 nm oder mehr und 780 nm oder weniger ein. Die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L sind in der Zahl größer als die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S. Gemäß diesem organischen EL-Element ist die Zahl von langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L größer als jene der kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S, und dadurch kann die Gesamt-Lichtausbeute erhöht werden. Deshalb kann ein organisches EL-Element mit hoher Lichtausbeute erhalten werden.
1 zeigt ein Beispiel von einer Schicht-Struktur eines organischen elektrolumineszierenden Elements (organisches EL-Element).
Das organische EL-Element schließt mindestens drei Licht-emittierende Einheiten 1 ein. Das organische EL-Element von 1 schließt drei Licht-emittierende Einheiten 1 ein. Natürlich kann das organische EL-Element vier oder mehrere Licht-emittierende Einheiten 1 einschließen. Jedoch wird der Element-Aufbau bzw. die -Gestaltung in der Regel komplizierter, wenn die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 steigt, und deshalb ist im Hinblick auf diesen Punkt die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 vorzugsweise sieben oder weniger, bevorzugter fünf oder weniger, auch bevorzugter vier oder weniger und noch bevorzugter drei.
Die Licht-emittierende Einheit 1 hat eine Schicht-Struktur mit einer Funktion zum Emittieren von Licht, wenn bei der Licht-emittierenden Einheit 1, die sandwichartig zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet ist, eine Spannung angelegt wird. Eine Struktur, in welcher eine Vielzahl der Licht-emittierenden Einheiten 1 eingeschlossen ist, wird als eine "Multi-Einheits-Struktur" bezeichnet. In der Multi-Einheits-Struktur ist eine Vielzahl von Licht-emittierenden Einheiten 1, die in Schichten gestapelt sind, elektrisch in Reihe verbunden und zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet.
Jede von den Licht-emittierenden Einheiten 1 hat eine Licht-emittierende Schicht 5. Die Licht-emittierende Schicht 5 ist eine Schicht, die ein Licht-emittierendes Material (Dotierungsstoff) enthält. Die Licht-emittierende Schicht 5 ist aus einem Licht-emittierenden Material und einem Wirts-Material, das das Licht-emittierende Material aufnimmt, hergestellt. In einer Licht-emittierenden Einheit 1 kann die Licht-emittierende Schicht 5 eine Ein-Schicht-Struktur aufweisen oder kann eine Multi-Schicht-Struktur aufweisen.
Die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 sind durch ein Elektroden-Paar sandwichartig angeordnet. In dem Elektroden-Paar dient eine Elektrode als Anode und die andere Elektrode dient als Kathode. In 1 sind die Licht-emittierenden Einheiten 1 zwischen einer Licht durchlässigen Elektrode 2 und einer Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet. Da die Licht reflektierende Elektrode 3 vorliegt, kann auf Grund von Licht-Reflexions-Eigenschaften mehr Licht zu der Außenseite austreten. Die Licht durchlässige Eigenschaft bedeutet Transparenz oder Transluzenz. Hierin anschließend erfolgt eine Beschreibung unter Fokussieren auf ein organisches EL-Element, in welchem die Anode durch die Licht durchlässige Elektrode 2 aufgebaut ist, und die Kathode durch die Licht reflektierende Elektrode 3 aufgebaut ist. Natürlich kann die Anode durch die Licht reflektierende Elektrode 3 aufgebaut werden und die Kathode kann durch die Licht durchlässige Elektrode 2 aufgebaut werden.
Eine Zwischenschicht 4 wird zwischen angrenzenden Licht-emittierenden Einheiten 1 bereitgestellt. Die Zwischenschicht 4 ist eine Schicht, die in der Lage ist, Elektronen an die Licht-emittierende Einheit 1 an der Anoden-Seite abzugeben und positive Löcher (Löcher) an die Licht-emittierende Einheit 1 an der Kathoden-Seite abzugeben. Die Zwischenschicht 4 kann durch eine elektrische Ladungs-Erzeugungs-Schicht aufgebaut werden. Die Zwischenschicht 4 ist eine Schicht, angeordnet zwischen zwei Licht-emittierenden Einheiten 1. Folglich ist gewöhnlich die Zahl von Zwischenschichten 4 kleiner als die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1. Wenn ein organisches EL-Element drei oder mehr Licht-emittierende Einheiten 1 einschließt, schließt das organische EL-Element eine Vielzahl der Zwischenschichten 4 (zwei oder mehr) ein. In 1 ist die Zahl von Zwischenschichten 4 zwei.
Ein organischer Licht-emittierender Stapel-Körper schließt eine Schicht-Struktur ein, die sich von der Licht durchlässigen Elektrode 2 zu der Licht reflektierenden Elektrode 3 erstreckt, oder in anderen Worten, schließt die Licht durchlässige Elektrode 2 die Licht-emittierenden Einheiten 1, die Zwischenschichten 4 und die Licht reflektierende Elektrode 3 ein. Der organische Licht-emittierende Stapel-Körper ist ein Stapel-Körper, der Licht auf Grund einer daran angelegten Spannung emittiert. Der organische Licht-emittierende Stapel-Körper wird auf einem Substrat 6 gebildet.
In 1 ist die Licht durchlässige Elektrode 2 auf der Seite von dem Substrat 6 des organischen Licht-emittierenden Stapel-Körpers angeordnet. Das Substrat 6 ist ein Basis-Material, das den organischen Licht-emittierenden Stapel-Körper trägt. Die Licht durchlässige Elektrode 2, die Licht-emittierenden Einheiten 1 und die Licht reflektierende Elektrode 3 werden durch das Substrat 6 getragen. Wenn die Schichten gestapelt sind, können die Schichten in der ausgewiesenen Reihenfolge, beginnend von der Seite des Substrats 6, gebildet werden. Dieses organische EL-Element lässt Licht über das Substrat 6 austreten. Das organische EL-Element hat eine so genannte Boden-Emissions-Struktur. In diesem Fall ist das Substrat 6 vorzugsweise Licht-durchlässig. Natürlich kann das organische EL-Element eine Struktur aufweisen, in welcher Licht von der Seite gegenüberliegend zu dem Substrat 6 (Deck-Emissions-Struktur) austritt. In diesem Fall kann das Substrat 6 auf der Seite von der Licht reflektierenden Elektrode 3 des organischen Licht-emittierenden Stapel-Körpers angeordnet sein.
In 1 wird eine Licht-Diffusions-Schicht 7 zwischen dem Substrat 6 und der Licht durchlässigen Elektrode 2 bereitgestellt. Das organische EL-Element schließt vorzugsweise die Licht-Diffusions-Schicht 7 zwischen dem Substrat 6 und der Licht durchlässigen Elektrode 2 ein. Die Licht-Diffusions-Schicht 7 hat eine Funktion des Extrahierens von mehr Licht, das in eine zu dem Substrat 6 geneigte Richtung wandert. Die Licht-Extraktions-Eigenschaften können durch die Licht-Diffusions-Schicht 7 verbessert werden. Natürlich kann die Licht-Diffusions-Schicht 7, falls benötigt, vorgesehen sein.
Die Licht-emittierende Einheit 1 schließt eine elektrische Ladungs-Transfer-Schicht 8, die elektrische Ladung zu der Licht-emittierenden Schicht 5 überträgt, ein. Die elektrische Ladung (Elektron oder positives Loch) kann zu der Licht-emittierenden Schicht 5 durch die elektrische Ladungs-Transfer-Schicht 8 glatt übertragen werden.
Eine Schicht zum Fördern der Übertragung von positiven Löchern von der Anode oder der Zwischenschicht 4 zu der Licht-emittierenden Schicht 5 kann auf der Seite der Anode der Licht-emittierenden Schicht 5 (in diesem Beispiel die Licht durchlässige Elektrode 2) als elektrische Ladungs-Transfer-Schicht 8 bereitgestellt werden. In dem Beispiel von 1 wird eine positive Loch-Transport-Schicht 8h auf der Seite der Licht durchlässigen Elektrode 2 der Licht-emittierenden Schicht 5 bereitgestellt. Eine positive Loch-Injektions-Schicht kann weiterhin zwischen der positiven Loch-Transport-Schicht 8h und der Elektrode oder zwischen der positiven Loch-Transport-Schicht 8h und der Zwischenschicht 4 bereitgestellt werden. Folglich sind positive Loch-Injektions-Fähigkeiten verbessert und elektrische Ladung kann noch glatter übertragen werden.
Eine Schicht zum Fördern der Übertragung von Elektronen von der Kathode oder der Zwischenschicht 4 zu der Licht-emittierenden Schicht 5 wird auf der Seite der Kathode der Licht-emittierenden Schicht 5 (in diesem Beispiel die Licht reflektierende Elektrode 3-Seite) als elektrische Ladungs-Transfer-Schicht 8 bereitgestellt. In dem Beispiel von 1 wird eine Elektronen-Transport-Schicht 8e auf der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3 der Licht-emittierenden Schicht 5 bereitgestellt. Eine Elektronen-Injektions-Schicht kann weiterhin zwischen der Elektronen-Transport-Schicht 8e und der Elektrode oder zwischen der Elektronen-Transport-Schicht 8e und der Zwischenschicht 4 bereitgestellt werden. Folglich sind die Elektronen-Injektions-Fähigkeiten verbessert und elektrische Ladung kann noch glatter übertragen werden.
In 1 können die Bezugszeichen der Bestandteile in dem organischen EL-Element geordnet definiert werden, beginnend mit der Licht reflektierenden Elektrode 3. Dieses organische EL-Element schließt drei Licht-emittierende Einheiten 1 ein. Folglich kann angegeben werden, dass die drei Licht-emittierenden Einheiten 1 eine erste Licht-emittierende Einheit 1a, eine zweite Licht-emittierende Einheit 1b und eine dritte Licht-emittierende Einheit 1c in der Reihenfolge, beginnend von der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3, einschließen. Dieses organische EL-Element schließt zwei Zwischenschichten 4 ein. Folglich kann angegeben werden, dass die zwei Zwischenschichten 4 eine erste Zwischenschicht 4a und eine zweite Zwischenschicht 4b in der Reihenfolge, beginnend von der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3, einschließen. Die erste Zwischenschicht 4a ist die Zwischenschicht 4, angeordnet zwischen der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b. Die zweite Zwischenschicht 4b ist die Zwischenschicht 4, angeordnet zwischen der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b und der dritten Licht-emittierenden Einheit 1c.
Die Licht-emittierende Schicht 5 in der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a ist als eine erste Licht-emittierende Schicht 5a definiert. Die Licht-emittierende Schicht 5 in der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b wird als eine zweite Licht-emittierende Schicht 5b definiert. Die Licht-emittierende Schicht 5 in der dritten Licht-emittierenden Einheit 1c wird als eine dritte Licht-emittierende Schicht 5c definiert.
In dem organischen EL-Element schließen die mindestens drei der Licht-emittierende Einheiten 1 eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierende Einheiten 1S und zwei oder mehr langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L ein. In einem bevorzugten Aspekt von einem organischen EL-Element schließen die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 eine kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S und zwei langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L ein. In dem Beispiel von 1 schließt das organische EL-Element eine kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S und zwei langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L ein. In dem Fall, wenn die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 drei ist, können die Licht-Extraktions-Eigenschaften mit einer einfacheren Struktur verbessert werden.
Die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S ist eine Licht-emittierende Einheit 1 mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet wird, von 380 nm bis weniger als 550 nm. Die langwelliges Licht emittierende Einheit 1L ist eine Licht-emittierende Einheit 1 mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet ist, von 550 nm bis 780 nm. In anderen Worten ist die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S eine Licht-emittierende Einheit 1, die hauptsächlich Licht mit einer Wellenlänge emittiert, die kürzer als 550 nm in dem Bereich des sichtbaren Lichts ist, und die langwelliges Licht emittierende Einheit 1L ist eine Licht-emittierende Einheit 1, die hauptsächlich Licht mit einer Wellenlänge emittiert, die länger oder gleich 550 nm in dem Bereich des sichtbaren Lichts ist. Folglich ist die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S eine gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnete Wellenlänge und wird durch Integrieren eines Emissions-Spektrums erhalten.
In der vorstehenden Gleichung zeigt P(λ) eine Spektrum-Intensität bei einer Wellenlänge an. Angemerkt sei, dass λ eine Wellenlänge anzeigt und eine Variable von 380 (nm) bis 780 (nm) ist.
Wie in Gleichung (1) gezeigt, ist die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S eine Wellenlänge, erhalten durch Wichten der Wellenlängen in Übereinstimmung mit der Lichtintensität und Mitteln der gewichteten Wellenlängen. Ein Element mit hoher Licht-Extraktions-Ausbeute kann mit Hilfe der gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S in dieser Weise konfiguriert werden. Die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S wird aus dem Emissions-Spektrum der Licht-emittierenden Einheit 1 erhalten.
Folglich wird die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S der Licht-emittierenden Einheit 1 als Wellenlänge einer einzelnen Licht-emittierenden Einheit 1 definiert. In dem Fall, wenn die Licht-emittierende Einheit 1 ein Licht-emittierendes Material enthält, dient die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge dieses Licht-emittierenden Materials als gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S der Licht-emittierenden Einheit 1. In dem Fall, wenn die Licht-emittierende Einheit 1 zwei oder mehr Licht-emittierende Materialien enthält, dient die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge des Emissions-Spektrums, erzeugt durch Kombinieren dieser Licht-emittierenden Materialien in der Licht-emittierenden Einheit 1, als gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S der Licht-emittierenden Einheit 1. Der Fall, in welchem die Licht-emittierende Einheit 1 zwei oder mehr Licht-emittierende Materialien enthält, umfasst Fälle, in welchen eine Vielzahl von Licht-emittierenden Schichten 5 bereitgestellt werden, und Fälle, in welchen eine Licht-emittierende Schicht 5 eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält.
In dem organischen EL-Element sind die zwei oder mehr langwelliges Licht-emittierenden Einheiten 1L größer in der Zahl als die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S. In 1 gibt es zwei langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L und eine kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S und somit sind die langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L größer in der Zahl als die kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S. In anderen Worten, die drei Licht-emittierenden Einheiten 1 schließen eine kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S und zwei langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L ein. Auch in dem Fall von vier oder mehr Licht-emittierenden Einheiten 1 wird in ähnlicher Weise eine Vielzahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 derart konfiguriert, dass die langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L in der Zahl größer sind als die kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S.
Die Lichtausbeute der langwelliges Licht emittierenden Einheit 1L ist vorzugsweise höher als die Lichtausbeute der kurzwelliges Licht emittierenden Einheit 1S. Zum Beispiel kann in dem Fall einer Konfiguration, in welcher die langwelliges Licht emittierende Einheit 1L ein phosphoreszierendes Material enthält und die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S ein fluoreszierendes Material enthält, die Lichtausbeute der langwelliges Licht emittierenden Einheit 1L leicht bzw. in einfacher Weise höher als die Lichtausbeute der kurzwelliges Licht emittierenden Einheit 1S gestaltet werden.
Wenn die langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L größer in der Zahl sind als die kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S, kann durch Erhöhen der Zahl von langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L mit höherer Lichtausbeute die Lichtausbeute der gesamten Licht-emittierenden Einheiten erhöht werden und ein Element kann hohe Licht-Extraktions-Eigenschaften bereitstellen. Auch können im Ergebnis das organische EL-Element, das zwei oder mehr langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L einschließt, lumineszierende Farbe leicht bzw. in einfacher Weise auf verschiedene Farben eingestellt werden und ein organisches EL-Element mit einer breiten Farb-Reproduktions-Fläche kann erhalten werden. Deshalb kann ein organisches EL-Element mit hoher Lichtausbeute und ausgezeichneter Chromogenizität erhalten werden. Insbesondere in dem Fall, wenn das organische EL-Element in Beleuchtungs-Anwendungen verwendet wird, kann hoch effiziente Licht-Emission realisiert werden. In einem organischen EL-Element mit einer herkömmlichen Multi-Einheits-Struktur ist es wahrscheinlich, die Gesamt-Effizienz auf Grund einer Licht-emittierenden Einheit mit geringer Effizienz zu senken. Jedoch kann das vorstehend beschriebene organische EL-Element, welches die Vielzahl von wie vorstehend beschriebenen Licht-emittierenden Einheiten einschließt, die Lichtausbeute mehr als das organische EL-Element mit der herkömmlichen Multi-Einheits-Struktur verbessern. Auch können in dem organischen EL-Element eine längere Lebensdauer und wenig Farbverschiebung, welche für Beleuchtungs-Anwendungen wichtig sind, verbessert werden.
In 1 sind in dem organischen EL-Element die erste Licht-emittierende Einheit 1a und die zweite Licht-emittierende Einheit 1b die langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L und die dritte Licht-emittierende Einheit 1c ist die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S. Deshalb sind die langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L größer in der Zahl als die kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S. Natürlich ist der Ort der langwelliges und kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1 nicht darauf begrenzt. Wenn die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 drei ist, ist es ausreichend, dass eine der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a, der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b und der dritten Licht-emittierenden Einheit 1c die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S ist, und die verbleibenden zwei Licht-emittierenden Einheiten 1 die langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L sind.
In dem organischen EL-Element schließen die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 vorzugsweise mindestens eine Licht-emittierende Einheit, die eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält, ein. Im Ergebnis der mindestens einen Licht-emittierenden Einheit 1, die eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält, können die Licht-emittierenden Einheiten 1 Licht mit Licht-Emissions-Eigenschaften der Licht-emittierenden Materialien emittieren, die kompensiert sind, und deshalb kann die Lichtausbeute erhöht sein. Insbesondere kann eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien Licht mit einer geringeren Spannung als ein Licht-emittierendes Material emittieren, wodurch der Bedarf für vorsätzlich verminderte Licht-Emissions-Eigenschaften zum Einstellen von Farben nicht erforderlich ist. Die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1, die eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält, kann eins, zwei oder drei oder mehr sein.
In einem bevorzugten Aspekt der Licht-emittierenden Einheit 1, die eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält, ist die Zahl der Arten von Licht-emittierendem Material zwei. In der Licht-emittierenden Einheit 1, die zwei Arten von Licht-emittierendem Material enthält, ist es möglich, ein Licht-emittierendes Material zu veranlassen, als eine Haupt-Licht-Emissions-Komponente für lumineszierende Farbe zu wirken und das andere Licht-emittierende Material zu veranlassen, als eine Hilfs-Komponente zum Erzeugen der lumineszierenden Farbe der Licht-emittierenden Einheit 1 zu wirken. Deshalb kann die lumineszierende Farbe der Licht-emittierenden Einheit 1 leicht bzw. in einfacher Weise eingestellt werden und die Farbe des gesamten Elements kann leicht bzw. in einfacher Weise eingestellt werden. Die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1, die zwei Arten von Licht-emittierendem Material enthält, kann eins, zwei oder drei oder mehr sein. Zum Beispiel ist in dem Beispiel von 1 die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1, die zwei Arten von Licht-emittierendem Material enthält, vorzugsweise zwei, weil der Aufbau bzw. die Gestaltung vereinfacht werden kann und die Farbe leicht bzw. in einfacher Weise eingestellt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schließen die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 eine phosphoreszierende Einheit und eine fluoreszierende Einheit ein. Die phosphoreszierende Einheit ist eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein phosphoreszierendes Material enthält. Die fluoreszierende Einheit ist eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein fluoreszierendes Material enthält. In 1 können die erste Licht-emittierende Einheit 1a und die zweite Licht-emittierende Einheit 1b phosphoreszierende Einheiten sein. Auch die dritte Licht-emittierende Einheit 1c kann eine fluoreszierende Einheit sein. Die phosphoreszierende Einheit enthält vorzugsweise nur das phosphoreszierende Material als Licht-emittierendes Material. Die fluoreszierende Einheit enthält vorzugsweise nur das fluoreszierende Material als Licht-emittierendes Material. Der Grund dafür ist, dass eine Licht-emittierende Einheit 1, die dieselbe Art von Licht-emittierenden Materialien enthält, für Licht-Emission und Aufbau bzw. Gestaltung vorteilhafter ist als eine Licht-emittierende Einheit 1, die sowohl das phosphoreszierende Material als auch das fluoreszierende Material enthält.
Übrigens gibt es einen Unterschied in der Lichtausbeute und Lebensdauer des Licht-emittierenden Materials auf Grund des Unterschieds zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz, und es ist nicht einfach, Hoch-Leistungs-Licht-Emission durch Vereinheitlichen der Licht-emittierenden Materialien für alle Farben in entweder Phosphoreszenz oder Fluoreszenz zu erhalten. Insbesondere ist es schwierig, ein kurzwelliges Licht emittierendes Material auszuwählen, das blau zeigt. Zum Beispiel hat ein fluoreszierendes Material mit kurzer Wellenlänge im Allgemeinen eine lange Lebensdauer, hat jedoch geringe Lichtausbeute. Andererseits hat ein phosphoreszierendes Material hohe Lichtausbeute, jedoch ist es schwierig, ein phosphoreszierendes Material zu erhalten, das eine lange Lebensdauer und eine kurze Wellenlänge aufweist. Deshalb ist eine Multi-Einheits-Struktur, einschließlich einer phosphoreszierenden Einheit und einer fluoreszierenden Einheit, vorteilhaft, um sowohl eine lange Lebensdauer als auch hohe Lichtausbeute zu erreichen.
Die langwelliges Licht emittierende Einheit 1L ist eine phosphoreszierende Einheit. Folglich kann die Effizienz erhöht werden. Auch kann eine längere Lebensdauer erreicht werden. Die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S ist eine fluoreszierende Einheit. Folglich kann Licht-Emission mit einer längeren Lebensdauer und höheren Effizienz erhalten werden. Die phosphoreszierenden Einheiten sind größer in der Zahl als die fluoreszierenden Einheiten. Folglich kann die Effizienz weiter erhöht werden. In dieser Weise kann, wenn die fluoreszierenden Einheiten Emission von Licht mit einer kurzen Wellenlänge bereitstellen und die phosphoreszierenden Einheiten Emission von Licht mit einer langen Wellenlänge bereitstellen, sowohl eine längere Lebensdauer als auch höhere Effizienz erreicht werden. Angemerkt sei, dass, wenn die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 vier oder mehr ist, die Zahl von phosphoreszierenden Einheiten auf drei oder mehr eingestellt werden kann. Auch kann eine Vielzahl von fluoreszierenden Einheiten derart bereitgestellt werden, dass die phosphoreszierenden Einheiten größer in der Zahl sind als die fluoreszierenden Einheiten.
Die Licht-emittierende Schicht 5 der Licht-emittierenden Einheit 1 enthält das Licht-emittierende Material. Ein geeignetes Licht-emittierendes Material kann als Licht-emittierendes Material in der Licht-emittierenden Schicht 5 verwendet werden. Beispiele des Licht-emittierenden Materials schließen ein rotes Licht emittierendes Material, ein grünes Licht emittierendes Material, ein blaues Licht emittierendes Material, ein gelbes Licht emittierendes Material, ein oranges Licht emittierendes Material und ein violettes Licht emittierendes Material ein. Diese Licht-emittierenden Materialien werden durch die Farben von emittiertem Licht eingeteilt. Natürlich können Licht-emittierende Materialien mit anderen Farben verwendet werden. Wenn sichtbares Licht in rot (R), grün (G) und blau (B) segmentiert wird, stehen rot, grün und blau in der ausgewiesenen Reihenfolge, beginnend von der langwelligen Seite. Deshalb ist es einfach, die langwelliges Licht emittierende Einheit 1L mit dem rotes Licht emittierenden Material zu erzeugen. Auch ist es einfach, die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S mit dem blaues Licht emittierenden Material zu erzeugen. In dem Fall des grünes Licht emittierenden Materials kann das Licht eine lange Wellenlänge oder kurze Wellenlänge aufweisen. Die Licht-emittierende Einheit 1, die sowohl das rotes Licht emittierende Material als auch das grünes Licht emittierende Material enthält, kann als langwelliges Licht emittierende Einheit 1L dienen. Die Licht-emittierende Einheit 1, die sowohl das blaues Licht emittierende Material als auch das grünes Licht emittierende Material enthält, kann als kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S dienen.
Die Licht-emittierende Schicht 5 in der Licht-emittierenden Einheit 1 kann eine Einzel-Schicht oder eine Mehrfach-Schicht sein. Die Licht-emittierende Schicht 5 kann nur ein Licht-emittierendes Material enthalten oder kann eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthalten. Wenn die Licht-emittierende Schicht 5 eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält, kann die Licht-emittierende Schicht 5 so konfiguriert sein, dass sie eine gemischte Schicht darstellt, in welcher eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien in eine Einzel-Schicht gemischt ist, oder um eine Schicht-Struktur zu haben, in welcher eine Vielzahl von Schichten gestapelt ist, wobei jede ein Licht-emittierendes Material enthält.
Beispiele des Licht-emittierenden Materials für die langwelliges Licht emittierende Einheit 1L schließen das rotes Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material ein. Beispiele der langwelliges Licht emittierenden Einheit 1L schließen eine Einzel-Schicht, die das rotes Licht emittierende Material enthält, eine Einzel-Schicht, die das grünes Licht emittierende Material enthält, eine Stapelung von einer Schicht, die das rotes Licht emittierende Material enthält, und eine Schicht, die das grünes Licht emittierende Material enthält, und eine Schicht, in welcher das rotes Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material gemischt sind, ein. Auch, wenn der Bedingung von einer langen Wellenlänge genügt wird, kann die langwelliges Licht emittierende Einheit eine Stapelung von einer Schicht, die das rotes Licht emittierende Material enthält, und einer Schicht, die das blaues Licht emittierende Material enthält, einer Schicht, in welcher das rotes Licht emittierende Material und das blaues Licht emittierende Material gemischt sind, einer Schicht, hergestellt aus einem gelbes Licht emittierenden Material, einer Schicht, hergestellt aus einem oranges Licht emittierenden Material, oder dergleichen aufweisen. Natürlich kann ein Licht-emittierendes Material, verschieden von diesen Licht-emittierenden Materialien, verwendet werden. Kurz gesagt, ist es ausreichend, dass die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S von einer langwelliges Licht emittierenden Einheit 1L 550 nm oder mehr als Ganzes ist.
Beispiele des Licht-emittierenden Materials für die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S schließen das blaues Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material ein. Beispiele der kurzwelliges Licht emittierenden Einheit 1S schließen eine Einzel-Schicht, die das blaues Licht emittierende Material enthält, eine Einzel-Schicht, die das grünes Licht emittierende Material enthält, eine Stapelung von einer Schicht, die das blaues Licht emittierende Material enthält, und einer Schicht, die das grünes Licht emittierende Material enthält, und einer Schicht, in welcher das blaues Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material gemischt sind, ein. Auch, wenn der Bedingung von einer kurzen Wellenlänge genügt wird, kann die kurzwelliges Licht emittierende Einheit eine Stapelung von einer Schicht, die das blaues Licht emittierende Material enthält, und einer Schicht, die das rotes Licht emittierende Material enthält, einer Schicht, in welcher das blaues Licht emittierende Material und das rotes Licht emittierende Material gemischt sind, einer Schicht, hergestellt aus einem violettes Licht emittierenden Material, oder dergleichen aufweisen. Natürlich kann ein Licht-emittierendes Material, verschieden von diesen Licht-emittierenden Materialien, verwendet werden. Kurz gesagt, ist es ausreichend, dass die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S von einer kurzwelliges Licht emittierenden Einheit 1S weniger als 550 nm als Ganzes ist.
Übrigens kann die Form von einem Emissions-Spektrum und die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge der Licht-emittierenden Einheit 1, genau gesagt, in Übereinstimmung mit optischer Interferenz, dem Brechungsindex des Substrats 6, Licht-Emissions-Struktur, Betrachtungswinkel und dergleichen variieren. Folglich kann die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge der Licht-emittierenden Einheit 1 in einem Element eine gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge sein, wenn nur die Licht-emittierende Einheit 1 als eine Einzel-Einheits-Struktur angenommen wird. Das heißt, die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S kann wie nachstehend erhalten werden. Zuerst wird ein Emissions-Spektrum in der Vorder-Richtung mit einer einfachen Struktur (Einzel-Einheits-Struktur, die keine unebene Struktur zum Extrahieren von Licht einschließt und in welcher die Licht-emittierende Einheit auf ein Glas-Substrat gestapelt ist) erhalten, die die Fresnel-Analyse ermöglicht. Nun wird dieses Emissions-Spektrum durch das Vorder-Spektrum geteilt, erhalten in dem Fall, wenn alle von den Wellenlängen dieselbe Intensität mit Fresnel-Analysen-Software aufweisen, die optische Interferenz-Berechnungen ermöglicht. Darüber hinaus wird Interferenz gelöscht, um ein Spektrum zu extrahieren und das extrahierte Spektrum wird zum Berechnen einer mittleren Wellenlänge integriert. Die in dieser Weise berechnete Wellenlänge dient als eine gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S. Das in dieser Weise erhaltene Spektrum hat eine hohe Korrelation mit einem spezifischen Spektrum des Licht-emittierenden Materials.
[Aufbau bzw. Gestaltung der Licht-emittierenden Einheit]
Ein organisches EL-Element wird, basierend auf dem organischen EL-Element mit der in 2 gezeigten Schicht-Konfiguration, aufgebaut bzw. gestaltet, wobei die Konfiguration der Licht-emittierenden Schicht 5 modifiziert ist, und der Grund, warum die vorstehend beschriebene Konfiguration bevorzugt ist, und ein bevorzugter Aspekt werden beschrieben. Das organische EL-Element von 2 hat eine Schicht-Konfiguration ähnlich dem organischem EL-Element von 1, ausgenommen, dass die Licht-Diffusions-Schicht 7 des organischen EL-Elements von 1 ausgeschlossen ist. Jedoch wird die Licht-Emissions-Wellenlänge der Licht-emittierenden Schicht 5 oder dergleichen, falls geeignet, modifiziert. Dieselben Bezugszeichen werden verwendet, um Konfigurationen zu bezeichnen, die dieselben wie jene von 1 sind, und die Beschreibung davon wird weggelassen. Durch Weglassen der Licht-Diffusions-Schicht 7 kann das Element vereinfacht und bevorzugt aufgebaut bzw. gestaltet werden.
Das Substrat 6 ist aus Glas hergestellt und dient als ein Licht durchlässiges Substrat. ITO wird für die Licht durchlässige Elektrode 2 verwendet und Al wird für die Licht reflektierende Elektrode 3 verwendet. Natürlich kann das Material geeignet modifiziert werden, solange Konfigurations-Erfordernissen der Elemente genügt wird.
Zuerst wurde ein organisches EL-Element hergestellt, in welchem die erste Licht-emittierende Einheit 1a und die zweite Licht-emittierende Einheit 1b die langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L waren, und die dritte Licht-emittierende Einheit 1c war die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S. Wenn diese Einheiten gemäß der Art von Licht-Emission eingeteilt werden, waren die erste Licht-emittierende Einheit 1a und die zweite Licht-emittierende Einheit 1b die phosphoreszierenden Einheiten und die dritte Licht-emittierende Einheit 1c war die fluoreszierende Einheit. Sofern nicht anders ausgewiesen, war die langwelliges Licht emittierende Einheit 1L die phosphoreszierende Einheit und die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S war die fluoreszierende Einheit in den Beispielen, die später ebenfalls beschrieben werden.

Tabelle 1 zeigt einen Überblick von zum Aufbau bzw. zur Gestaltung organischer EL-Elemente verwendeter Licht-emittierender Materialien. [Tabelle 1]

	Erste Licht-emittierende Einheit	Zweite Licht-emittierende Einheit	Dritte Licht-emittierende Einheit
Element-Bsp. 1	grün (langwellige Einheit)	rot (langwellige Einheit)	blau (kurzwellige Einheit)
Element-Bsp. 2	rot + grün (langwellige Einheit)	rot + grün (langwellige Einheit)	blau (kurzwellige Einheit)
Vergleichs-Element-Bsp. 1	rot + grün (langwellige Einheit)	blau (kurzwellige Einheit)	−

In Element-Beispiel 1 enthielt die erste Licht-emittierende Einheit 1a nur das grünes Licht emittierende Material, die zweite Licht-emittierende Einheit 1b enthielt nur das rotes Licht emittierende Material und die dritte Licht-emittierende Einheit 1c enthielt nur das blaues Licht emittierende Material.
In Element-Beispiel 2 enthielt die erste Licht-emittierende Einheit 1a das rotes Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material, die zweite Licht-emittierende Einheit 1b enthielt das rotes Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material, und die dritte Licht-emittierende Einheit 1c enthielt das blaues Licht emittierende Material. In der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b ist es möglich, durch Ändern des Verhältnisses von rotes und grünes Licht emittierenden Materialien, eines der rotes und grünes Licht emittierenden Materialien als eine Haupt-Licht-Emissions-Komponente anzuwenden, und das andere als eine Hilfs-Komponente anzuwenden. Licht mit einer Farbe der Haupt-Licht-Emissions-Komponente wird hauptsächlich von der Licht-emittierenden Einheit 1 emittiert. Die Hilfs-Komponente hat eine Funktion zum Unterstützen der Licht-Emission der Haupt-Licht-Emissions-Komponente.
Zum Vergleich wurde ein organisches EL-Element, das nur zwei Licht-emittierende Einheiten 1 enthält, als Vergleichs-Element-Beispiel 1 aufgebaut bzw. gestaltet.
3 zeigt eine Schicht-Konfiguration des organischen EL-Elements von Vergleichs-Element-Beispiel 1. Dieselben Bezugszeichen werden verwendet, um die Konfigurationen zu bezeichnen, die ähnlich zu jenen von 1 sind, und die Beschreibung davon wird weggelassen. Wie in Tabelle 1 gezeigt, enthielt in Vergleichs-Element-Beispiel 1 die erste Licht-emittierende Einheit 1a das rotes Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material, und die zweite Licht-emittierende Einheit 1b enthielt das blaues Licht emittierende Material.
In Element-Beispielen 1 und 2 und Vergleichs-Element-Beispiel 1 wurde als Licht-emittierendes Material dasselbe Licht-emittierende Material verwendet. Das heißt, dasselbe rotes Licht emittierende Material, dasselbe grünes Licht emittierende Material und dasselbe blaues Licht emittierende Material wurden verwendet. Folglich ist es möglich, nicht nur Unterschiede in Licht-emittierendem Material zu vergleichen, sondern auch Unterschiede in der Schicht-Konfiguration.

Tabelle 2 zeigt einen Überblick von jeder Licht-emittierenden Einheit 1 in Element-Beispielen 1 und 2 und Vergleichs-Element-Beispiel 1. EQE zeigt die äußere Quanten-Effizienz in dem Fall an, in dem eine einzelne Einheit bewertet wird. Die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S wird für jede Einheit berechnet. Folglich können die gewichteten mittleren Emissions-Wellenlängen der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b von Element-Beispiel 2 in einem Bereich von 580 bis 650 nm in Übereinstimmung mit den Verhältnissen zwischen dem rotes Licht emittierenden Material und dem grünes Licht emittierenden Material variieren. Das heißt, die Wellenlänge kann mit den Verhältnissen zwischen dem rotes Licht emittierenden Material und dem grünes Licht emittierenden Material eingestellt werden. Dasselbe kann über die erste Licht-emittierende Einheit 1a von Vergleichs-Element-Beispiel 1 gesagt werden. [Tabelle 2]

	Erste Licht-emittierende Einheit		Zweite Licht-emittierende Einheit		Dritte Licht-emittierende Einheit
	λ_S (nm)	EQE (%)	λ_S (nm)	EQE (%)	λ_S (nm)	EQE (%)
Element-Bsp. 1	580	20	650	20	480	6
Element-Bsp. 2	580 bis 650	20	580 bis 650	20	480	6
Vergleichs-Element-Bsp. 1	580 bis 650	20	480	6	-	-

Tabelle 3 zeigt Ergebnisse hinsichtlich Elemente, an denen Farbeinstellung durch Ändern äußerer Quanten-Effizienz (EQE) ausgeführt wurde, und rote und grüne Emissions-Intensitäten, basierend auf Element-Beispielen 1 und 2 und Vergleichs-Element-Beispiel 1. Zwei Arten von Elementen (1-1 und 1-2) und drei Arten von Elementen (2-1, 2-2 und 2-3) wurden in Element-Beispiel 1 und Element-Beispiel 2 entsprechend hergestellt. EQE wurde durch rot (R), grün (G) und blau (B) ausgedrückt. [Tabelle 3]

		Zahl von Licht-emittierenden Einheiten	EQE (%)			Effizienz (lm/W)	Weiße	Chromatizität
		Zahl von Licht-emittierenden Einheiten	R	G	B	Effizienz (lm/W)	Weiße	Chromatizität
Element-Bsp. 1	Element-Bsp. 1-1	3	20	20	6	33	+	(0,47, 0,39)
Element-Bsp. 1	Element-Bsp. 1-2	3	14	20	6	31	++	(0,44, 0,41)
Element-Bsp. 2	Element-Bsp. 2-1	3	40	0	6	19	× (rosa)	(0,53, 0,29)
	Element- Bsp. 2-2	3	17	23	6	36	++	(0,46, 0,41)
	Element-Bsp. 2-3	3	0	40	6	49	× (grünlich gelb)	(0,42, 0,47)
Vergleichs-Element-Bsp. 1		2	6	14	6	29	++	(0,40, 0,39)

In Tabelle 3 wurde hinsichtlich des Weißgrads der Fall, in dem eine weiße Farbe erkannt wurde, durch + ausgedrückt, und eine weiße Farbe mit einem höheren Weißgrad wird durch ++ ausgedrückt. Der Fall, in welchem eine Abweichung von einer weißen Farbe erkannt wurde, wird durch × ausgedrückt, und die Art der Farbe wird angeführt.
4 zeigt CIE-Chromatizitäts-Koordinaten (CIE1931-Chromatizitäts-Koordinaten). Die horizontale Achse ist CIE-x und die vertikale Achse ist CIE-y in den Chromatizitäts-Koordinaten. 4 zeigt Positionen von Farb-Koordinaten von Licht, emittiert von den Element-Beispielen und dem Vergleichs-Element-Beispiel, als Punkte. Ungefähr die Mitte von einer weißen Region ist um (x, y) = (0,35, 0,35) angeordnet.
Farbeinstellung (Einstellung von roten und grünen Licht-Emissions-Intensitäten) wurde an Element-Beispielen 1-2 und 2-2 und Vergleichs-Element-Beispiel 1 so ausgeführt, dass die Punkte in der weißen Region angeordnet sind. Insbesondere die Farbeinstellung (Einstellung von roten und grünen Licht-Emissions-Intensitäten) wurde an Element-Beispielen 1-2 und 2-2 so ausgeführt, dass ein Anstieg im Weißgrad erreicht werden konnte.
Durch Vergleichen der Element-Beispiele und Vergleichs-Element-Beispiel steigt die Effizienz in der Regel auf Grund von drei Licht-emittierenden Einheiten 1, die eine kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S und zwei langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L einschließen, welche in höherer Zahl als eine kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S bereitgestellt werden. Es ist denkbar, dass dies so ist, weil die Gesamt-Quanten-Effizienz durch Einstellen der Zahl von langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L auf zwei scheinbar höher ist, verglichen mit Einstellen der Zahl von langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L auf eins. Weiterhin hatte Element-Beispiel 2-2, in welchem mindestens eine Licht-emittierende Einheit 1 eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält, höhere Effizienz als jene von Element-Beispiel 1-1, in welchem jede Licht-emittierende Einheit 1 aus einem einzelnen Licht-emittierenden Material hergestellt wurde. Es ist denkbar, dass dies so ist, weil Element-Beispiel 2-2 die Licht-emittierende Einheit 1 einschließt, die zwei Arten von Licht-emittierenden Materialien (rot und grün) enthält, und deshalb kann die Farbe ohne Vermindern der roten oder grünen Lichtausbeute eingestellt werden, im Ergebnis dessen kann eine weiße Farbe mit hoher Effizienz erhalten werden. In anderen Worten kann angegeben werden, dass Element-Beispiel 2-2 konfiguriert wird, um Leistung von jedem Licht-emittierenden Material ausreichender zu zeigen und Licht zu emittieren. Auch können in Element-Beispiel 2 die Verhältnisse von roten und grünen Licht-Emissions-Intensitäten grundlegend geändert werden. Tabelle 3 zeigt an, dass Element-Beispiel 2-1 rosa Licht emittieren kann, was eine Farbe ist, die von weißen Farben etwas abweicht. Tabelle 3 zeigt an, dass Element-Beispiel 2-3 grünlich gelbes Licht emittieren kann, was eine Farbe ist, die etwas von weißer Farbe abweicht. In anderen Worten, wie durch eine Strichlinie in 4 gezeigt, kann eine lumineszierende Farbe auf einer geraden Linie, die einen 2-1 Punkt und einen 2-3 Punkt verbindet, durch Ändern von roten und grünen Licht-Emissions-Intensitäten erhalten werden. In 4 liegt eine weiße Region auf der geraden Linie vor, die den 2-1 Punkt und den 2-3 Punkt verbindet. Deshalb ist es möglich, Emission von Licht mit Farben in einem breiten Bereich mit hoher Effizienz zu erhalten. Zum Beispiel kann Emission von Licht mit unterschiedlichen Farb-Temperaturen leicht bzw. in einfacher Weise erhalten werden.
Übrigens umfassen weiße Farben in Beleuchtungs-Anwendungen verschiedene Arten von weißer Farbe. Beispiele von weißen Farben in Beleuchtungs-Anwendungen schließen eine gelblich weiße Farbe, eine rötlich weiße Farbe, eine grünlich weiße Farbe und eine bläulich weiße Farbe ein. Weißes Licht bezieht sich auf Licht, das Licht größtenteils in einem sichtbaren Bereich einschließt. Zum Beispiel kann die weiße Farbe des organischen EL-Elements eine Farb-Temperatur von 1500 K oder mehr und 10000 K oder weniger aufweisen. Die Farbe von einer Kerzenlicht-artigen Farbe ist in die weiße Farbe eingeschlossen.
Angemerkt sei, dass Element-Beispiele 1 und 2 nur Beispiele sind und der Farb-Reproduktions-Bereich von lumineszierenden Farben durch Kombinieren der Licht-emittierenden Materialien und Einstellen der Quanten-Effizienz mehr erhöht werden kann.
[Beispiele von bevorzugter lumineszierender Farbe]
In einem bevorzugten Aspekt ist die Farb-Temperatur der lumineszierenden Licht-emittierenden Einheiten des organischen EL-Elements 2500 K oder weniger. Folglich kann eine Beleuchtungs-Einrichtung mit hoher Effizienz realisiert werden. Das organische EL-Element ist zum Beleuchten mit einer Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger verwendbar. Eine lumineszierende Farbe mit einer Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger wird kaum mit einer LED, hergestellt aus einem anorganischen Material, zu realisieren sein und selbst, wenn sie realisiert wird, ist die Effizienz sehr niedrig. Der Grund dafür ist, dass in einer LED, hergestellt aus einem anorganischen Material, eine Umwandlung der Wellenlänge von blau zu der Wellenlänge von rot benötigt wird, um eine lumineszierende Farbe mit einer Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger zu erreichen, und der Verlust bei der Umwandlung ist deutlich.
Die Farbe mit einer Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger hat eher einen Beruhigungs-Effekt auf Menschen, und ist somit für eine Beleuchtungs-Anwendung geeignet. Folglich ist bekannt, dass blaues Licht, welches größtenteils im Licht mit einer hohen Farb-Temperatur vorkommt, die Sekretion von einem Schlaf-induzierenden Hormon, genannt Melatonin, stark senkt, was den Bio-Rhythmus (Tages-Rhythmus), wie bei einer Schlafstörung, negativ beeinflusst. Auch wurde von einem Phänomen, genannt blaue Gefahr, berichtet, in welchem blaues Licht die Retina mit hoher Energie erreicht, die Retina stimuliert und die Augen beeinträchtigt. Jedoch hat Licht mit einer Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger eher einen Beruhigungs-Effekt und kann negative Wirkungen unterdrücken, die durch eine hohe Farb-Temperatur verursacht werden. Wenn der Mensch Licht mit einer Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger vor dem Schlafen aufnimmt, wird er wahrscheinlich angenehmen Schlaf erhalten. Beleuchten mit einer Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger ist für die Gesundheit eines menschlichen Körpers vorteilhaft.
Die Farb-Temperatur der lumineszierenden Licht-emittierenden Einheiten des organischen EL-Elements ist vorzugsweise 1500 K oder mehr. Im Ergebnis der Farb-Temperatur, die 1500 K oder mehr ist, kann eine lumineszierende Farbe für Beleuchtungs-Anwendungen geeigneter sein. Im Hinblick auf diesen Punkt ist die Farb-Temperatur vorzugsweise 1800 K oder mehr. Die Farb-Temperatur ist vorzugsweise 2300 K oder weniger und bevorzugter 2000 K oder weniger.
In einem bevorzugten Aspekt kann die lumineszierende Farbe des organischen EL-Elements durch ein Licht-Spektrum definiert werden. In einem bevorzugteren Aspekt zeigt das Spektrum von aus dem organischen EL-Element emittiertem Licht, dass die Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 600 bis 700 nm fünf-fach oder mehr und 50-fach oder weniger der Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 400 bis 500 nm ist. Die vorangehende Wellenlängen-Region zeigt eine rote Komponente an und die letztere Wellenlängen-Region zeigt eine blaue Komponente an. Deshalb kann angegeben werden, dass es in diesem Aspekt eine größere Menge der roten Komponente als der blauen Komponente gibt. Folglich kann die lumineszierende Farbe näher zu einer Kerzenlicht-artigen Farbe sein. Auch kann im Ergebnis des Erhöhens der roten Komponente die Farb-Rendering-Eigenschaft zunehmen. Die Lichtmenge kann durch Integrieren eines Licht-Spektrums erhalten werden. Das Gleiche kann von dem Nachstehenden gesagt werden.
In einem bevorzugten Aspekt zeigt das Spektrum des von dem organischen EL-Element emittierten Lichts, dass die Lichtmenge bei einer Wellenlänge von 600 bis 700 nm 1,5-fach oder mehr und fünf-fach oder weniger der Lichtmenge bei einer Wellenlänge von 500 nm bis 600 nm ist. Die vorangehende Wellenlängen-Region zeigt eine rote Komponente an und die letztere Wellenlängen-Region zeigt eine grüne Komponente an. Deshalb kann angegeben werden, dass es in diesem Aspekt eine größere Menge der roten Komponente als die der grünen Komponente gibt. Folglich kann die lumineszierende Farbe enger zu einer Kerzenlicht-artigen Farbe sein. Auch im Ergebnis des Erhöhens der roten Komponente kann die Farb-Rendering-Eigenschaft zunehmen. Es ist bevorzugter, dass das Spektrum von Licht zeigt, dass die Lichtmenge bei einer Wellenlänge von 600 bis 700 nm fünf-fach oder mehr und 50-fach oder weniger der Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 400 bis 500 nm und 1,5-fach oder mehr und fünf-fach oder weniger der Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 500 bis 600 nm ist. Folglich kann die lumineszierende Farbe enger zu einer Kerzenlicht-artigen Farbe sein.
Es ist bevorzugt, dass das Spektrum des von dem organischen EL-Element emittierten Lichts zeigt, dass die Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 380 nm oder weniger 0,001-fach oder weniger der Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 600 bis 700 nm ist. Das Licht mit einer Wellenlänge von 380 nm oder weniger ist ultraviolettes Licht. Im Ergebnis der Senkung des ultravioletten Lichts ist es unwahrscheinlich, dass das organische EL-Element einen menschlichen Körper negativ beeinflusst.
Es ist bevorzugt, dass das Spektrum des von dem organischen EL-Element emittierten Lichts zeigt, dass die Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 780 nm oder mehr 0,01-fach oder weniger der Lichtmenge mit einer Wellenlänge von 600 bis 700 nm ist. Das Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm oder mehr ist Infrarot-Licht. Im Ergebnis der Senkung des Infrarot-Lichts ist es unwahrscheinlich, dass das organische EL-Element einen menschlichen Körper negativ beeinflusst. Der Grund dafür ist, dass Infrarot-Licht durch die Haut absorbiert wird und einen menschlichen Körper thermisch schädigt. Angemerkt sei, dass das tatsächliche Kerzen-Licht eine große Menge von Infrarot-Licht einschließt. Jedoch kann das organische EL-Element Licht mit einer lumineszierenden Farbe, die eine Kerzen-Licht-Farbe imitiert, Infrarot-Licht in einer kleinen Menge emittieren. Deshalb kann Licht-Emission, die kaum einen menschlichen Körper negativ beeinflusst und ausgezeichnet in der Beleuchtung ist, effektiv erhalten werden.
Es ist bevorzugt, dass das Spektrum des von dem organischen EL-Element emittierten Lichts einen Spektral-Peak in einer Wellenlängen-Region mit Wellenlängen von 600 bis 700 nm aufweisen sollte. Folglich steigt die Menge von roten Komponenten und die lumineszierende Farbe kann enger zu der Kerzen-Licht-Farbe sein. Es ist bevorzugter, dass das Spektrum den Maximum-Spektral-Peak in einer Wellenlängen-Region mit Wellenlängen von 600 bis 700 nm aufweist. Auch kann das Spektrum einen Spektral-Peak in einer Wellenlängen-Region mit Wellenlängen von 500 bis 600 nm aufweisen. Im Ergebnis der lumineszierenden Farbe, die die grüne Komponente enthält, können Beleuchtungs-Eigenschaften verbessert werden.
Es ist bevorzugt, dass die lumineszierende Farbe des organischen EL-Elements eine Kerzenlicht-artige Farbe ist. Das Kerzen-Licht hat einen eher beruhigenden Effekt auf den Menschen. Die Farbe von Kerzen-Licht wird wahrscheinlich eine Farb-Temperatur von 2500 K oder weniger aufweisen. Jedoch ist es nicht einfach, die Kerze als eine Beleuchtungs-Einrichtung in modernen Zeiten anzuwenden. Auch schließt Kerzen-Licht eine hohe Menge von Infrarot-Licht ein, und deshalb wird, wenn das Kerzen-Licht so wie es ist wiederhergestellt wird, das Kerzen-Licht einen menschlichen Körper wahrscheinlich negativ beeinflussen. Das organische EL-Element kann Licht mit einer der Kerzen-Farbe ähnlichen Farbe sicher emittieren. Das organische EL-Element kann eine Kerzenlicht-artige Farbe, die eine Kerzen-Licht-Farbe imitiert, effizient bereitstellen. Die Kerzenlicht-artige Farbe bedeutet, dass in der menschlichen Wahrnehmung die Farbe des von dem organischen EL-Element emittierten Lichts der Farbe von Kerzen-Licht ähnlich ist. Das Licht-Spektrum des organischen EL-Elements kann unterschiedlich zu dem Licht-Spektrum einer Kerze sein. Das organische EL-Element kann Licht bereitstellen, das eine Farbe ähnlich der Farbe von Kerzen-Licht aufweist und schließt Infrarot-Licht in geringer Menge ein.
Das organische EL-Element ist vorteilhafter als eine anorganische LED, weil eine lumineszierende Farbe mit einem Beruhigungs-Effekt auf den Menschen effizient erhalten werden kann. Gewöhnlich enthält die anorganische LED eine hohe Menge einer blauen Komponente. Deshalb, auch wenn die Farb-Temperatur einer lumineszierenden Farbe durch Mischen von Farben oder Umwandeln von Wellenlängen vermindert wird, wird die Melatonin-Sekretion auf Grund der blauen Komponente in der lumineszierenden Farbe unterdrückt. Andererseits kann das organische EL-Element Licht-Emission, die eine geringe Menge der blauen Komponente enthält, leicht bzw. in einfacher Weise bereitstellen. Wenn die Menge der blauen Komponente vermindert ist, sinken die Eigenschaften des Unterdrückens der Melatonin-Sekretion. Auch kann das organische EL-Element Licht emittieren, das eine geringe Menge an Ultraviolett-Licht einschließt. Das organische EL-Element kann Licht mit einer lumineszierenden Farbe emittieren, die psychologisch und physikalisch positive Effekte auf den menschlichen Körper ausübt.
Wenn die Farb-Temperatur der lumineszierenden Licht-emittierenden Einheiten des organischen EL-Elements 2500 K oder weniger ist, ist die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten vorzugsweise drei bis sieben. Folglich können die Farb-Rendering-Eigenschaften, ausgedrückt durch Ra und R9, zunehmen. Auch, wenn die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten sieben oder weniger ist, steigt sie praktisch weiter.
Tabelle 4 zeigt Bewertungs-Ergebnisse von organischen EL-Elementen, in welchen die Farb-Temperatur 2500 K oder weniger ist. Element-Beispiele P1 bis P5 weisen Konfigurationen auf, in welchen eine Licht-emittierende Einheit 1 zwischen die dritte Licht-emittierende Einheit 1c und die Licht durchlässige Elektrode 2 eingefügt wird, wenn die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 zunimmt, basierend auf dem organischen EL-Element mit der Schicht-Konfiguration von 2. Die Gesamtzahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 ist in Element-Beispiel P1 drei. Die Gesamtzahl von Licht-emittierenden Einheiten ist in Element-Beispiel P2 vier, in Element-Beispiel P3 fünf, in Element-Beispiel P4 sechs und in Element-Beispiel P5 sieben. In jedem der organischen EL-Elemente von Element-Beispielen P1 bis P5 ist eine Licht-emittierende Einheit 1, angeordnet am nächsten zu der Licht durchlässigen Elektrode 2, der mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 die fluoreszierende Einheit, die das blaues Licht emittierende Material enthält. In jedem der organischen EL-Elemente von Element-Beispielen P1 bis P5 sind alle Licht-emittierenden Einheiten 1, die von der Licht-emittierende Einheit 1 verschieden sind, die von den mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 am nächsten zu der Licht durchlässigen Elektrode 2 angeordnet ist, phosphoreszierende Einheiten, einschließlich der Licht-emittierenden Schicht, die das rotes Licht emittierende Material enthält, und der Licht-emittierenden Schicht, die das grünes Licht emittierende Material enthält.

Es ist aus Tabelle 4 ersichtlich, dass die Farb-Temperatur eine Tendenz zum Sinken aufweist, wenn die Zahl von Licht-emittierenden Einheiten 1 steigt. Auch, wenn die Farb-Temperatur sinkt, steigt die Lichtausbeute. Die organischen EL-Elemente, gezeigt in Tabelle 4, haben hohe Ra und R9, die Farb-Rendering-Eigenschaften anzeigen. Deshalb kann Licht gute Lichtausbeute und hohe Farb-Rendering-Eigenschaften aufweisen und in den Beleuchtungs-Eigenschaften ausgezeichnet sein. [Tabelle 4]

	Gesamtzahl von Licht-emittierenden Einheiten	Zahl von phosphoreszierenden Einheiten (rot+grün)	Zahl von fluoreszierenden Einheiten (blau)	Farb-Koordinaten (x, y)	Farb-Temp. (K)	Ra	R9	Licht-Emissions-Effizienz (lm/W)
Element-Bsp. P1	3	2	1	(0,52, 0,42)	2130	91	61	72
Element-Bsp. P2	4	3	1	(0,54, 0,42)	1950	93	46	75
Element-Bsp. P3	5	4	1	(0,55, 0,41)	1870	92	38	77
Element-Bsp. P4	6	5	1	(0,56, 0,41)	1830	91	34	79
Element-Bsp. P5	7	6	1	(0,56, 0,41)	1800	90	31	80

[Interferenz-Aufbau bzw. Gestaltung 1]
In dem organischen EL-Element ist die Dicke einer Licht-emittierenden Schicht einige hundert nm, was relativ dünn ist, und ist sehr ähnlich der Wellenlänge (Mittlere Übertragungs-Wellenlänge) von Licht, und deshalb findet Dünn-Film-Interferenz in dem organischen EL-Element statt. Im Ergebnis findet innere Licht-Emissions-Interferenz in Übereinstimmung mit der Dicke von einer organischen Schicht statt und die Intensität von emittiertem Licht steigt und sinkt deutlich. Um die Intensität von emittiertem Licht maximal ansteigen zu lassen, ist das organische EL-Element derart konfiguriert, dass Licht, das von der Lichtemittierenden Schicht direkt zu der Licht-Extraktions-Seite wandert, konstruktiv mit Licht interferiert, das von der Licht-emittierenden Schicht zu einer Licht reflektierenden Elektrode wandert, durch diese Elektrode reflektiert wird, und dann zu der Licht-Extraktions-Seite wandert (reflektiertes Licht). Licht, das durch die Reflexions-Schicht reflektiert wird, hat eine Phasen-Verschiebung π. Im Hinblick darauf ist das ideale Modell derart aufgebaut bzw. gestaltet, dass eine optische Film-Dicke (optischer Abstand), abgeleitet durch Multiplizieren einer Film-Dicke d zwischen einer Licht-Emissions-Quelle und der Fläche der Reflexions-Schicht mit einem Brechungsindex n, im Wesentlichen gleich einem ungeraden Vielfachen von 1/4π der Wellenlänge λ von Licht ist. Folglich ist die Komponenten-Menge von durch das Substrat in die Vorder-Richtung emittiertem Licht bei einem örtlichen Maximum. Dieser Aufbau bzw. diese Gestaltung wird Kavitäts-Aufbau bzw. -Gestaltung genannt. Dieses Verfahren bedeutet nicht, dass Licht intern verstärkt wird, bedeutet jedoch, dass die Richtung von Licht geändert und in eine spezielle Richtung intensiviert wird, das heißt, in die Vorder-Richtung, in welcher Licht leicht bzw. in einfacher Weise an zum Beispiel die Atmosphäre extrahiert wird. Jedoch ist die Phasen-Verschiebung von Licht tatsächlich nicht π, wenn Brechung und Extinktion in der organischen Schicht und der Reflexions-Schicht stattfindet, und folglich zeigt Licht komplizierteres Verhalten. Die Phasen-Verschiebung von Licht zu diesem Zeitpunkt kann durch φ ausgedrückt werden. Das organische EL-Element kann mit dieser Phasen-Verschiebung φ aufgebaut bzw. gestaltet werden.
Eine Phasen-Verschiebung φ (λ_S) bei der gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S wird durch nachstehende Gleichung (4) ausgedrückt.
In dieser Gleichung drücken n₁ bzw. k₁ den Brechungsindex und Extinktions-Koeffizienten von einer Schicht aus, das heißt in Kontakt mit der Licht-Reflexions-Schicht, drücken n₂ bzw. k₂ den Brechungsindex und Extinktions-Koeffizienten der Licht-Reflexions-Schicht aus, und n₁, n₂, k₁ und k₂ sind Funktionen von λ_S. In den organischen EL-Elementen von 1 und 2 dient die Licht reflektierende Elektrode 3 als die Licht-Reflexions-Schicht.
Die Kavitäts-Bedingungen werden mit dieser Phasen-Verschiebung φ(λ_S) als die Interferenz in der Licht-emittierenden Schicht 5 von einer L-ten Licht-emittierenden Einheit 1 der Licht reflektierenden Elektrode 3 stärker intensivierend angesehen. Positionen bei ungeraden Vielfachen von 1/4π der Wellenlänge λ von Licht sind unter Kavitäts-Bedingungen bevorzugt. Deshalb können theoretisch ideale Positionen für den Kavitätseffekt durch die nachstehende Gleichung mit der gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S ausgedrückt werden.
In der vorstehenden Gleichung ist m eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 1 ist. n(λ_S) zeigt, wenn eine Wellenlänge λ_S ist, einen mittleren Brechungsindex von einem Medium, das zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 angeordnet ist, an. d_L ist der Abstand zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5. Dieser Abstand drückt einen physikalischen Abstand aus. Angemerkt sei, dass angegeben werden kann, dass ein Abstand, erhalten durch Multiplizieren des Brechungsindexes mit dem physikalischen Abstand, das heißt, vorstehende Gleichung (6), den optischen Abstand ausdrückt. Auch kann angegeben werden, dass m den Kavitätsgrad anzeigt.
Folglich wird der durchschnittliche Brechungsindex von Medien in den Schichten, die das organische EL-Element ausmachen, durch nachstehende Gleichung (7) erhalten.
In der vorstehenden Gleichung zeigt d die Dicke von einer einzelnen Schicht an, die ein Medium ausmacht, und n zeigt den Brechungsindex von einer einzelnen Schicht an, die ein Medium ausmacht. m ist eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 1 ist, und zeigt die Zahl, zugeordnet in der Reihenfolge zu Schichten, an. In anderen Worten sind d, n und m in dieser Gleichung nicht in Beziehung zu den anderen Gleichungen.
Wie aus der vorstehenden Gleichung verständlich werden kann, kann der durchschnittliche Brechungsindex von Medien der durchschnittliche Wert von Brechungsindizes von Medien in der gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S des Spektrums von einem Licht-emittierenden Material sein. In anderen Worten ist der durchschnittliche Brechungsindex der durchschnittliche Wert von Brechungsindizes, gewichtet mit der Dicke.
Das organische EL-Element kann, basierend auf dem Abstand zwischen einer Licht-Emissions-Position und der Licht reflektierenden Elektrode 3, im Hinblick auf das Interferenz-Prinzip aufgebaut bzw. gestaltet sein. Ein Emissions-Spektrum der Licht-emittierenden Schicht 5 hat eine Breite zu einigem Ausmaß und deshalb ist es bevorzugt, dass der Kavitätsgrad, das heißt, der Interferenz-Grad, möglichst klein ist. Wenn der Kavitätsgrad steigt, wird der Unterschied zwischen einer kurzen Wellenlänge und einer langen Wellenlänge im Spektrum wahrscheinlich ansteigen und es kann schwierig werden, Verstärkungs-Effekte der Interferenz zu erhalten, und Effizienz- und Betrachtungswinkel-Eigenschaften können im Ergebnis sinken.
Auch ändert sich die Licht-Weg-Länge in Übereinstimmung mit dem Betrachtungswinkel, das heißt, dem Winkel der Licht-Wanderung. Deshalb ist es bevorzugt, Kavitäts-Aufbau bzw. -Gestaltung im Hinblick auf diese Fakten auszuführen. Insbesondere ist es bevorzugt, vorstehende Gleichung (5), welche die Kavitäts-Bedingung für Licht ist, das zu der Vorderseite wandert, zu modifizieren.
In dem organischen EL-Element genügen alle Licht-emittierenden Schichten 5 vorzugsweise der Kavitäts-Bedingung zweiter Ordnung. Der Grund dafür ist, dass die Licht-emittierenden Schichten 5 in einer Kavität mit einem geringeren Grad Licht-Extraktions-Eigenschaften erhöhen können. Zusätzlich ist es, im Hinblick auf das Licht in der geneigten Richtung, bevorzugt, dass der Kavitäts-Aufbau bzw. die -Gestaltung von einem bevorzugten Kavitäts-Aufbau bzw. einer -Gestaltung in der Vorder-Richtung abweichen sollte. Zu diesem Zeitpunkt ist es unter Betrachten der Licht-Interferenz in der geneigten Richtung bevorzugt, dass der Koeffizient 0,5 in der Vorderseite von λ_S in vorstehender Gleichung (5) in einem Bereich von etwa 0,25 abweichen sollte. Deshalb ist es bevorzugt, dass der Abstand d_F den Bedingungen von nachstehenden Gleichungen (2) und (3) genügt, wobei sich der Abstand d_F zwischen der Licht-emittierenden Schicht 5 einer Licht-emittierenden Einheit 1, die am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3 der mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 angeordnet ist und der Licht reflektierenden Elektrode 3 befindet. Folglich werden alle von den Licht-emittierenden Schichten 5 in der Kavität zweiter Ordnung untergebracht und der Effekt des Verstärkens von Licht auf Grund von Interferenz steigt, und deshalb kann die Licht-Extraktions-Ausbeute erhöht werden.
In vorstehendem Ausdruck (2) zeigt φ(λ_S) eine Phasen-Verschiebung an, die in der Licht reflektierenden Elektrode 3 auftritt. In der vorstehenden Gleichung (3) zeigt n(λ_S) den durchschnittlichen Brechungsindex des Mediums an, das zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 angeordnet ist, wenn eine Wellenlänge λ_S ist. φ (λ_S) und n (λ_S) in diesen Gleichungen zeigen Werte bei der gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λ_S an.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bevorzugt, dass der Abstand d_F den Bedingungen von Gleichungen (2) und (3) genügt, wobei der Abstand d_F zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 der Licht-emittierenden Einheit 1, die am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3, der mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1, angeordnet ist, ist. Folglich kann die Licht-emittierende Schicht 5, die am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist, näher zu der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet werden und deshalb können Licht-Extraktions-Eigenschaften weiterhin verbessert werden.
Wenn folglich ein Abstand d zwischen der Licht-emittierenden Schicht 5 und der Licht reflektierenden Elektrode 3 in dieser Beschreibung betrachtet wird, wird, sofern nicht anders ausgewiesen, die zentrale Position der Licht-emittierenden Schicht 5 in der Dicken-Richtung als ein Bezug für die Licht-emittierende Schicht 5 verwendet und die Fläche auf der Licht-emittierenden Schicht 5-Seite wird als ein Bezug für die Licht reflektierende Elektrode 3 verwendet. Wenn die Licht-emittierende Schicht 5 durch eine Vielzahl von Schichten aufgebaut ist, wird die Mitte der Licht-emittierenden Schicht 5 in der Dicken-Richtung mit einer Vielzahl von Schichten als Bezug verwendet. In anderen Worten kann, genauer gesagt, angegeben werden, dass der Abstand d ein Abstand zwischen der Fläche der Licht reflektierenden Elektrode 3 auf der Licht-emittierenden Schicht 5-Seite und der Mitte der Licht-emittierenden Schicht 5 in der Dicken-Richtung ist. Der Grund, warum die Fläche der Licht reflektierenden Elektrode 3 als ein Bezug verwendet wird, ist aus der Tatsache verständlich, dass die Fläche der Reflexions-Schicht Licht reflektiert. Andererseits kann sich hinsichtlich der Licht-emittierenden Schicht 5, obwohl eine Emissionsmitte, die der Rekombinationspunkt für Elektronen und Löcher ist, vorzugsweise als Bezug verwendet wird, der Rekombinationspunkt in Übereinstimmung mit dem Material oder den Eigenschaften des Elements ändern und der Prozentsatz der Dicke der Licht-emittierenden Schicht 5 ist hinsichtlich der gesamten Dicke häufig klein, und deshalb kann die Mitte der Licht-emittierenden Schicht 5 als die Bezugs-Position verwendet werden. Natürlich kann in dem Fall, wenn die Emissionsmitte gefunden werden kann, die Emissionsmitte als Bezug für den Abstand d verwendet werden. Zum Beispiel besteht die Möglichkeit, dass die Emissionsmitte auf der Fläche (die Fläche auf der Licht reflektierenden Elektrode 3 oder die Fläche auf der Licht durchlässigen Elektrode 2-Seite), eine Schicht-Grenzfläche (eine Grenzfläche zwischen Schichten, die die Licht-emittierende Schicht 5 mit einer Vielzahl von Schichten ausmachen) oder dergleichen, anstelle der Mitte der Schicht in der Dicken-Richtung ist.
In dem organischen EL-Element ist diejenige Licht-emittierende Einheit 1, die von den mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 am nächsten zu der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeodnet ist, vorzugsweise die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S. Weil Licht mit einer kurzen Wellenlänge wahrscheinlich durch Interferenz beeinflusst sein wird, kann durch Anordnen der kurzwelliges Licht emittierenden Einheit 1S nahe der Licht-Reflexions-Schicht mehr Licht der kurzwelliges Licht emittierenden Einheit 1S emittiert werden. Deshalb können die Licht-Extraktions-Eigenschaften verbessert werden. Auch im Fall, wenn die Licht reflektierende Elektrode 3 als die Kathode dient, dient die kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S als die Licht-emittierende Einheit 1, angeordnet am nächsten zu der Kathode, und deshalb können Elektronen-Injektions-Fähigkeiten verbessert werden. Deshalb ist es möglich, ein Element zu erhalten, das mit einer geringeren Spannung betrieben wird.
In einem bevorzugten Aspekt schließen die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 eine Licht-emittierende Einheit 1, die das grünes Licht emittierende Material enthält, eine Licht-emittierende Einheit 1, die das blaues Licht emittierende Material enthält, und eine Licht-emittierende Einheit 1, die das rotes Licht emittierende Material enthält, welche in der Reihenfolge, beginnend von der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3, angeordnet sind, ein. Folglich ist eine solche Anordnung geeigneter für emittiertes Licht der Licht-emittierenden Einheiten und deshalb können Licht-Extraktions-Eigenschaften weiter verbessert werden. Der Grund dafür ist, dass die Anordnung, in welcher ein Material mit einer kurzen Wellenlänge nahe der Licht reflektierenden Elektrode 3 ausgestattet ist, es einfach macht, bevorzugte Bedingungen für Interferenz einzustellen. Auch ist es einfach, die drei Licht-emittierenden Schichten 5 in der Kavität zweiter Ordnung unterzubringen, und deshalb kann die Licht-Extraktions-Ausbeute leicht bzw. in einfacher Weise verbessert werden.
In einem anderen bevorzugten Aspekt schließen die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 eine Licht-emittierende Einheit 1, die das blaues Licht emittierende Material enthält, eine Licht-emittierende Einheit 1, die das rotes Licht emittierende Material enthält, und eine Licht-emittierende Einheit 1, die das grünes Licht emittierende Material enthält, welche in der Reihenfolge, beginnend von der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3, angeordnet sind, ein. Folglich ist eine solche Anordnung für emittiertes Licht der Licht-emittierende Einheiten geeigneter und deshalb können die Licht-Extraktions-Eigenschaften weiter verbessert werden. Der Grund dafür ist, dass die Anordnung, in welcher ein Material mit einer kurzen Wellenlänge nahe der Licht reflektierende Elektrode 3 ausgestattet ist, es einfach macht, bevorzugte Bedingungen für Interferenz einzustellen. Auch ist es einfach, die drei Licht-emittierenden Schichten 5 in der Kavität zweiter Ordnung unterzubringen, und deshalb kann die Licht-Extraktions-Ausbeute leicht bzw. in einfacher Weise verbessert werden.
Der Grund, warum die vorstehend beschriebenen Beziehungen bevorzugt sind, wird beschrieben.
Ein Element-Beispiel 2A wurde, basierend auf vorstehend beschriebenem Element-Beispiel 2-2, hergestellt. Auch Element-Beispiele 3 und 4 wurden durch Modifizieren der Konfiguration der Licht-emittierenden Einheit 1 von Element-Beispiel 2 hergestellt.
Tabelle 5 zeigt einen Überblick der Element-Konfiguration.
[Tabelle 5]
Um die Licht-Extraktions-Eigenschaften auf Grund von Interferenz zu verbessern, wurde in Element-Beispiel 2A die erste Licht-emittierende Schicht 5a nahe der Kavität erster Ordnung angeordnet, wurde die zweite Licht-emittierende Schicht 5b nahe der Kavität zweiter Ordnung angeordnet und wurde die dritte Licht-emittierende Schicht 5c nahe der Kavität dritter Ordnung angeordnet. In Element-Beispiel 3 wurde die erste Licht-emittierende Schicht 5a nahe der Kavität erster Ordnung angeordnet, wurde die zweite Licht-emittierende Schicht 5b nahe der Kavität zweiter Ordnung angeordnet und wurde die dritte Licht-emittierende Schicht 5c nahe der Kavität zweiter Ordnung angeordnet. In Element-Beispiel 4 wurde die erste Licht-emittierende Schicht 5a nahe einer Kavität erster Ordnung angeordnet, wurde die zweite Licht-emittierende Schicht 5b nahe einer Kavität erster Ordnung angeordnet und wurde die dritte Licht-emittierende Schicht 5c nahe einer Kavität zweiter Ordnung angeordnet. In Element-Beispielen 3 und 4 wird den Beziehungen von vorstehend beschriebener Gleichung (2) und Gleichung (3) genügt.
Folglich schließt das organische EL-Element mit einer Multi-Einheits-Struktur eine Vielzahl von Licht-emittierenden Schichten 5 ein und deshalb sind Betrachtungswinkel-Eigenschaften (Unterdrückung von Chromatizitäts-Abweichung) besonders wichtig. Die Betrachtungswinkel-Eigenschaften des organischen EL-Elements werden mit dem Farb-Unterschied (∆u'v') ausgedrückt. Dieses ∆u'v' bezieht sich auf den Maximum-Wert von Effektivwert bzw. quadratischem Mittelwert (Δu'^2 + Δv'^2)^(1/2) der Mengen, durch welche die u'v'-Koordinaten der Chromatizität von dem durchschnittlichen Wert in dem Bereich von einem Betrachtungswinkel von 80 Grad von der Vorderseite abweicht. Folglich ist "^" ein Zeichen, das einen Multiplikator anzeigt. Gemäß der Standards von Energy Star (Program Requirements for Solid State Lighting Luminaires, Eligibility Criteria-Version 1.1, 2008), die ∆u'v' < 0,007 genügen, ist es für die Beleuchtungsqualität bevorzugt. Jedoch zeigt dieser Δu'v'-Bereich den Wert des gesamten Elements in dem Fall an, in dem das organische EL-Element die Licht-Diffusions-Schicht 7 und dergleichen einschließt. In einem vereinfachten System ist der Δu'v'-Bereich vorzugsweise möglichst gering. Im Hinblick darauf wurden auch die Betrachtungswinkel-Eigenschaften bewertet.
Tabelle 6 zeigt das Ergebnis beim Vergleichen der Eigenschaften von Element-Beispielen 2A, 3 und 4. Es wurde aus Tabelle 6 bestätigt, dass die Element-Beispiele 3 und 4, die derart aufgebaut bzw. gestaltet wurden, dass die dritte Licht-emittierende Einheit 1c nahe der Kavität zweiter Ordnung angeordnet sind, höhere Effizienz und Betrachtungswinkel-Eigenschaften als Element-Beispiel 2A aufwiesen, die derart aufgebaut bzw. gestaltet waren, dass die dritte Licht-emittierende Einheit 1c, welche am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist, nahe der Kavität dritter Ordnung angeordnet war. Element-Beispiel 3 schließt die Licht-emittierende Einheit 1, die das grünes Licht emittierende Material enthält, die Licht-emittierende Einheit 1, die das blaues Licht emittierende Material enthält, und die Licht-emittierende Einheit 1, die das rotes Licht emittierende Material enthält, welche in der Reihenfolge, beginnend von der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet sind, ein und es wurde bestätigt, dass Element-Beispiel 3 ausgezeichnete Effizienz und Betrachtungswinkel-Eigenschaften aufwies. In Element-Beispiel 3 enthält die erste Licht-emittierende Einheit 1a das grünes Licht emittierende Material als eine Haupt-Komponente, und die dritte Licht-emittierende Einheit 1c enthält das rotes Licht emittierende Material als die Haupt-Komponente. Auch schließt Element-Beispiel 4 die Licht-emittierende Einheit 1, die das blaues Licht emittierende Material als die erste Licht-emittierende Einheit 1a enthält, ein und es wurde bestätigt, dass sich die Intensität von Licht mit einer kurzen Wellenlänge erhöht und eine lumineszierende Farbe mit einer relativ hohen Farb-Temperatur, verglichen mit den anderen Element-Beispielen, wurde erhalten. In Element-Beispiel 4 enthält die zweite Licht-emittierende Einheit 1b das rotes Licht emittierende Material als eine Haupt-Komponente und die dritte Licht-emittierende Einheit 1c enthält das grünes Licht emittierende Material als die Haupt-Komponente.
[Tabelle 6]
Aus Gleichungen (2) und (3) kann eine Beziehungs-Gleichung von einem Abstand d_F, welcher für die Licht-emittierende Schicht 5 der Licht-emittierenden Einheit 1 geeignet ist, die am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist, als Gleichung (8) ausgedrückt werden.
Basierend auf dieser Beziehungs-Gleichung kann angegeben werden, dass die bevorzugte Bedingung für den Abstand d_F die Funktion der Wellenlänge λ_S ist. In dem organischen EL-Element ist es möglich, die Position der Licht-emittierenden Schicht 5 der Licht-emittierende Einheit 1, angeordnet am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3, mit der vorstehend beschriebenen Beziehungs-Gleichung zu optimieren.
5 zeigt als eine Kurve die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ_S und dem Abstand d_F in der Licht-emittierenden Schicht 5 (die dritte Licht-emittierende Schicht 5c) der Licht-emittierenden Einheit 1, angeordnet am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3, der Licht-emittierenden Einheiten 1. In dieser Kurve wird die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ_S und dem kritischen Wert des Abstands d_F ("<" ist in vorstehender Gleichung 8 gegen "=" ausgetauscht) gezeigt. Es kann aus der Kurve verstanden werden, dass wenn die Wellenlänge λ_S steigt, der Abstand d_F erhöht werden kann. Deshalb ist es verständlich, dass es bevorzugt ist, dass eine Licht-emittierende Einheit 1, angeordnet am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3, der Licht-emittierenden Einheiten 1 nicht das blaues Licht emittierende Material mit einer kurzen Wellenlänge enthalten sollte. Folglich kann ein bevorzugter Wert des Abstands d_F sich in Übereinstimmung mit dem Material der Licht reflektierenden Elektrode 3 oder dem Brechungsindex von einem organischen Material ändern. In diesem Beispiel wird die Licht reflektierende Elektrode 3 (Kathode) aus Ag hergestellt. Obwohl der Brechungsindex von einem Medium sich in Übereinstimmung mit der Wellenlänge unterscheidet, wird er auf ungefähr 1,8 bis 1,9 eingestellt. Auch wenn man diese Stoffe betrachtet, ist der Einfluss, den diese Stoffe auf die Licht-Extraktions-Eigenschaften ausüben, geringer als jener der Einstellung des Abstands d_F, und deshalb wird im Ergebnis der Beziehung von Gleichung (8) genügt, dass Licht-Extraktions-Eigenschaften verbessert werden können. Die Beziehung, ausgedrückt durch diese Kurve, kann für die Anordnung der Licht-emittierenden Schicht 5 der Licht-emittierenden Einheit 1, angeordnet am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3, verwendet werden.
Das vorstehend beschriebene organische EL-Element ist im Hinblick auf einen optischen Interferenz-Effekt, basierend auf dem Licht in der geneigten Richtung, aufgebaut bzw. gestaltet. Deshalb kann Licht, das von der Außenseite hervortritt, effizient erhöht werden. Auch weil der Aufbau bzw. die Gestaltung auf dem Licht in der geneigten Richtung basiert, ist es möglich, einen Unterschied in der Farbe in Übereinstimmung mit dem Betrachtungswinkel zu unterdrücken. Im Ergebnis ist es möglich, das organische EL-Element, das hohe Licht-Extraktions-Ausbeute und ausgezeichnete Emissions-Eigenschaften aufweist, und in welchem die Betrachtungswinkel-Abhängigkeit unterdrückt wird, zu erhalten.
[Interferenz-Aufbau bzw. -Gestaltung 2]
Eine bevorzugte Beziehung im Licht-Extraktions-Aufbau bzw. -Gestaltung für das organische EL-Element wird beschrieben.
In dem wie vorstehend beschriebenen organischen EL-Element ändert sich die Licht-Weg-Länge in Übereinstimmung mit dem Winkel von Licht-Wanderung und deshalb kann Interferenz aufgebaut bzw. gestaltet werden, basierend auf Abweichung von Kavitäts-Aufbau bzw. -Gestaltung in die Vorder-Richtung.
Folglich wird ein Faktor a als Index zum Ausdrücken der Abweichung des Kavitäts-Aufbaus bzw. der -Gestaltung in die Vorder-Richtung eingeführt. Eine Gleichung für den Kavitäts-Aufbau bzw. die -Gestaltung mit dem Faktor a kann durch nachstehende Gleichungen (9) und (10) mit der Modifizierung von Gleichung (5) ausgedrückt werden.
In der vorstehenden Gleichung ist m eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 1 ist. (λ_S) zeigt, wenn eine Wellenlänge λ_S ist, den durchschnittlichen Brechungsindex von einem Medium an, das zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 von einer L-ten Licht-emittierenden Einheit 1 der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist. d_L ist der Abstand zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 der L-ten Licht-emittierenden Einheit 1 der Licht reflektierenden Elektrode 3. In der vorstehenden Gleichung wird, um den Faktor a der Licht-emittierenden Schicht 5 der L-ten Licht-emittierenden Einheit 1 der Licht reflektierenden Elektrode 3 auszudrücken, dieser Faktor a als a_L ausgedrückt. m ist ein Zahlenwert, der den Grad einer Kavität ausdrückt. Zum Beispiel ist in der Kavität erster Ordnung m gleich 1. In der Kavität zweiter Ordnung ist m gleich 2.
Durch Einführen das Faktors a können die Licht-Extraktions-Eigenschaften effektiv verbessert werden. Angemerkt sei, dass gesagt werden kann, dass vorstehende Gleichung (2) eine Gleichung, abgeleitet durch Substituieren von 0,25 von a und 2 von m in Gleichung (9), ist.
Der Faktor a wird beschrieben. Der nachstehend beschriebene Faktor a kann auf den Faktor a_L von einer L-ten Licht-emittierenden Einheit 1 angewendet werden. Der Faktor a der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a wird als a₁ ausgedrückt. Der Faktor a der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b wird als a₂ ausgedrückt. Der Faktor a der dritten Licht-emittierenden Einheit 1c wird als a₃ ausgedrückt.
Gewöhnlich kann der Faktor a als ein Wert von 0 oder mehr und 0,5 oder weniger ausgedrückt werden. In anderen Worten weist der Faktor a eine Beziehung auf, worin 0 ≤ a ≤ 0,5. Der Grund dafür ist, dass die Bedingung, dass der Faktor a 0,5 oder mehr ist, für den Aufbau bzw. die Gestaltung der Kavität mit dem nächsten Grad ist. In anderen Worten wird der Kavitäts-Aufbau bzw. -Gestaltung durch Inkrementieren der Zahl von m um eins angesehen.
Hinsichtlich des Faktors a, wenn a = 0 genügt wird, wird die für in die Vorder-Richtung geeignete Kavität erreicht. Deshalb ist im Hinblick auf das Licht in der geneigten Richtung a vorzugsweise verschieden von 0, und damit mehr Licht in die geneigte Richtung extrahiert wird, ist es bevorzugter, dass a der Bedingung von a > 0 genügt. Der Faktor a kann zum Beispiel auf 0,01 oder mehr eingestellt werden, und bevorzugter auf 0,03 oder mehr eingestellt werden. Diese Bedingung wird durch Modifizieren der optimalen Kavitäts-Bedingung in die Vorder-Richtung erhalten, basierend auf der Tatsache, dass der Peak der Licht-Menge bei 45 Grad ist. Durch geringes Abändern der Vorderseite des Kavitäts-Aufbaus bzw. der -Gestaltung im Hinblick von Licht in die geneigte Richtung wird in dieser Weise Licht-Extraktions-Aufbau gewonnen, basierend auf nicht nur der Vorder-Richtung, sondern auch der geneigten Richtung, im Ergebnis dessen die Licht-Extraktions-Ausbeute erhöht werden kann. Wenn jedoch der Faktor a zu stark von dem Kavitäts-Aufbau bzw. der -Gestaltung abweicht, besteht die Gefahr, dass die Abweichung der Kavität sich zu stark erhöhen wird und der Effekt des Erhöhens der Licht-Extraktions-Eigenschaften wird sinken. Deshalb ist der Faktor a vorzugsweise a ≤ 0,25 und bevorzugter a ≤ 0,2. Alternativ ist im Hinblick auf die Kavität mit einem Grad, der um eins größer ist, der Faktor a vorzugsweise a ≥ 0,35 und bevorzugter a ≥ 0,4.
Der Kavitäts-Aufbau bzw. die -Gestaltung mit dem Faktor a kann zum Erhöhen der Farb-Rendering-Eigenschaft des organischen EL-Elements verwendbar sein. Insbesondere in dem Fall, wenn die Licht-emittierenden Einheiten 1 mindestens zwei oder mehr Licht-emittierende Einheiten 1, die dasselbe Licht-emittierende Material enthalten, einschließen, ist es möglich, den Aufbau bzw. die Gestaltung mit dem Faktor a auszuführen. In Element-Beispiel 2, das vorstehend hergestellt wurde, sind das grünes Licht emittierende Material der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und das grünes Licht emittierende Material der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b dasselbe grünes Licht emittierende Material. Auch in Element-Beispiel 2 sind das rotes Licht emittierende Material der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und das rotes Licht emittierende Material der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b dasselbe rotes Licht emittierende Material. Deshalb kann ein Anstieg in der Farb-Rendering-Eigenschaft mit dem Faktor a erreicht werden. Hierin anschließend wird der Aufbau bzw. die Gestaltung der Farb-Rendering-Eigenschaft beschrieben.
Ein Faktor a der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a, der eine Licht-emittierende Einheit 1, angeordnet am nächsten zu der Licht reflektierenden Elektrode 3 der Licht-emittierenden Einheiten 1, darstellt, und ein Faktor a der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b, die am nächsten zu der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a angeordnet ist, wird betrachtet. Obwohl die Beziehung zwischen der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b hierin anschließend beschrieben wird, können dieselben auf die Beziehung zwischen der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der dritten Licht-emittierenden Einheit 1c und/oder die Beziehung zwischen der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b und der dritten Licht-emittierenden Einheit 1c angewendet werden. Hierin anschließend wendet die erste Licht-emittierende Einheit 1a die Kavität erster Ordnung an und die zweite Licht-emittierende Einheit 1b wendet die Kavität zweiter Ordnung an.
Im Hinblick auf die Licht-emittierende Schicht 5 der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a kann die Gleichung für Kavitäts-Aufbau bzw. Gestaltung mit dem Faktor durch nachstehende Gleichungen (11) und (12) angezeigt werden.
In der vorstehenden Gleichung zeigt n(λ_S), wenn eine Wellenlänge λ_S ist, den durchschnittlichen Brechungsindex des Mediums an, das zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist. d₁ ist der Abstand zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a der Licht reflektierenden Elektrode 3. a₁ ist der Faktor a der Licht-emittierenden Schicht 5 der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a.
Im Hinblick auf die Licht-emittierende Schicht 5 der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b kann die Gleichung für den Kavitäts-Aufbau bzw. die -Gestaltung mit dem Faktor a durch nachstehende Gleichungen (13) und (14) angezeigt werden.
In der vorstehenden Gleichung zeigt n(λ_S), wenn eine Wellenlänge λ_S ist, den durchschnittlichen Brechungsindex des Mediums an, das zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist. d₂ ist der Abstand zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b der Licht reflektierenden Elektrode 3. a₂ ist der Faktor a der Licht-emittierenden Schicht 5 der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Faktor a im Wert in den mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1, die dasselbe Licht-emittierende Material enthalten, etwas verschieden ist. Wenn der Faktor a etwas verschieden im Wert ist, ändert sich die Interferenz-Bedingung und das Emissions-Spektrum von Licht, das extrahiert wird, wird etwas verschieden sein. Dann kann das Tal der Wellenlänge von Licht, das zu der Außenseite austritt, als ein Ganzes gefüllt sein, und deshalb können die Farb-Rendering-Eigenschaften verbessert werden.
Die Abweichung des Faktors a kann als absoluter Wert |∆a| von einer Differenz in Faktor a ausgedrückt werden. Hinsichtlich der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b ist ∆a gleich a₂ – a₁. In diesem Fall wird vorzugsweise der Beziehung von nachstehender Gleichung (15) genügt. |a₂ – a₂| > 0,05 (15)
Durch Genügen der vorstehend beschriebenen Beziehungs-Gleichung interferieren die Wellenlänge des emittierten Lichts der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und die Wellenlänge des emittierten Lichts der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b miteinander, um Täler des Spektrums zu füllen, und deshalb kann die Farb-Rendering-Eigenschaft effektiv verbessert werden. In anderen Worten verschiebt sich der Peak des Spektrums, in welchem die Intensität des Licht-emittierenden Materials auf Grund von Interferenz erhöht wurde, etwas in Abhängigkeit von der Licht-emittierenden Einheit 1. Deshalb wird ein Aufbau bzw. eine Gestaltung erreicht, in welchem/r das Tal der Wellenlänge als gesamtes Emissions-Spektrum gefüllt wird. Im Ergebnis kann das Tal von einem Emissions-Spektrum kleiner werden, und die Licht-Emission mit einer hohen Farb-Rendering-Eigenschaft kann erhalten werden.
Folglich ist es auch bevorzugter, dass die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b dieselbe Wellenlänge (zum Beispiel λ₀) ist. Folglich kann der Effekt der Farb-Rendering-Eigenschaft weiter verbessert sein. Angemerkt sei, dass die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S der Licht-emittierenden Einheit 1 im Fall einer einzelnen Einheit erhalten wird, und die Wellenlänge von Licht, das tatsächlich extrahiert wird, kann davon verschieden sein.
Im Hinblick auf die Differenz zwischen Faktoren a genügen beide Faktoren a vorzugsweise 0 ≤ a ≤ 0,2. In anderen Worten wird in der Beziehung zwischen der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b 0 ≤ a 1 ≤ 0,2 und 0 ≤ a2 ≤ 0,2 genügt. Folglich kann die Farb-Rendering-Eigenschaft weiter effizient verbessert werden. Auch im Hinblick auf die Differenz zwischen Faktoren a genügen beide Faktoren vorzugsweise 0,4 ≤ a ≤ 0,5. In anderen Worten in der Beziehung zwischen der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b wird 0,4 ≤ a1 ≤ 0,5 und 0,4 ≤ a2 ≤ 0,5 genügt. Folglich kann die Farb-Rendering-Eigenschaft effizienter verbessert werden.
Der absolute Wert |∆a| der Differenz zwischen Faktoren a ist bevorzugter 0,15 oder weniger. Folglich kann die Farb-Rendering-Eigenschaft weiter effizient verbessert werden unter Verbessern der Licht-Extraktions-Eigenschaften.
Das Licht-emittierende Material, welches dasselbe in den zwei oder mehr Licht-emittierenden Einheiten 1 ist, kann ein beliebiges des rotes Licht emittierenden Materials, des grünes Licht emittierenden Materials und des blaues Licht emittierenden Materials sein. In einem bevorzugten Aspekt ist das Licht-emittierende Material, welches dasselbe in den zwei oder mehr Licht-emittierenden Einheiten 1 ist, das grünes Licht emittierende Material. Eine grüne Farbe hat eine hohe Sichtbarkeit und deshalb sind die Licht-Emissions-Eigenschaften in einer Region mit hoher Sichtbarkeit erhöht, im Ergebnis davon können die gesamten Farb-Rendering-Eigenschaften verbessert werden. In einem bevorzugten Aspekt ist das Licht-emittierende Material, welches dasselbe Licht-emittierende Material in den zwei oder mehr Licht-emittierenden Einheiten 1 ist, das rotes Licht emittierende Material. Eine rote Farbe beeinflusst die Farb-Rendering-Eigenschaft signifikant und deshalb sind die Licht-Emissions-Eigenschaften in einer Region, worin die Farb-Rendering-Eigenschaft einen starken Einfluss ausübt, erhöht, wobei im Ergebnis davon die gesamten Farb-Rendering-Eigenschaften verbessert werden können. Vorzugsweise werden zwei oder mehr Licht-emittierende Einheiten 1, die dasselbe rotes Licht emittierende Material und dasselbe grünes Licht emittierende Material enthalten, bereitgestellt. Folglich kann die Farb-Rendering-Eigenschaft weiter verbessert werden. Weiter bevorzugter sind die gewichteten mittleren Emissions-Wellenlängen der Licht-emittierenden Einheiten 1 dieselben.
Der Grund, warum die vorstehend beschriebene Beziehung bevorzugt ist, wird weiter beschrieben.
Element-Beispiele 5-1, 5-2 und 5-3 wurden durch Modifizieren des Abstands zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 (Kathode) und der Licht-emittierenden Schicht 5, basierend auf Element-Beispiel 2A, hergestellt. In Element-Beispielen 5-1, 5-2 und 5-3 waren die Positionen der dritten Licht-emittierenden Schichten 5c davon gleich und die Positionen der ersten Licht-emittierenden Schichten 5a und der zweiten Licht-emittierenden Schichten 5b wurden eingestellt. Diese Element-Beispiele wurden im Hinblick auf Bedingungen zum Verstärken von Licht durch Interferenz aufgebaut bzw. gestaltet. Die Einstellung wurde mit diesem Verfahren derart ausgeführt, dass das Tal in dem Spektrum weiter kleiner wird, und der durchschnittliche Farb-Rendering-Index Ra, welcher der Index für die Farb-Rendering-Eigenschaft in dem organischen EL-Element ist, wurde bewertet.
Tabelle 7 zeigt das Ergebnis der Bewertung von Element-Beispielen 2A, 5-1, 5-2 und 5-3.
[Tabelle 7]
Wie in Tabelle 7 gezeigt, ist der absolute Wert der Differenz (a₂ – a₁) in Faktor a 0,05 oder mehr in Element-Beispielen 5-1 und 5-3, in welchem die erste Licht-emittierende Einheit 1a und die zweite Licht-emittierende Einheit 1b dieselben Licht-emittierenden Materialien (das rotes Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material) enthalten. Im Ergebnis wurde bestätigt, dass Ra auf Grund von Verschieben in Peaks sich erhöhte und die Farb-Rendering-Eigenschaft verbessert war.
6 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen dem Faktor a und der Wellenlänge λ_S in der Licht-emittierenden Einheit 1, die das rotes Licht emittierende Material und das grünes Licht emittierende Material enthält, zeigt. In dieser Kurve wird die gewichtete mittlere Emissions-Wellenlänge λ_S der Licht-emittierenden Einheit 1 ohne Ausschließen von Interferenz erhalten. Wenn der Faktor a 0,05 oder mehr ist, verschiebt sich die Wellenlänge λ_S zu der langwelligen Seite. In anderen Worten wird die Wellenlänge von auf der Außenseite heraustretendem Licht höher. Deshalb kann eine Differenz in der Wellenlänge λ_S ansteigen und die Farb-Rendering-Eigenschaft kann leichter bzw. in einfacher Weise erhöht werden. Um die Farb-Rendering-Eigenschaft zu erhöhen, wird die Differenz in der Wellenlänge vorzugsweise auf zum Beispiel 5 nm oder mehr eingestellt. Wenn jedoch Interferenz, welche Periodizität aufweist, angewendet wird, verschiebt sich die Wellenlänge um einen vorbestimmten Wert oder mehr, die Verschiebung führt zu der Bildung von einem engen Spalt zwischen Kavitäten, wobei im Ergebnis davon der Effekt des Verbesserns der Farb-Rendering-Eigenschaft sinkt. Deshalb ist ∆a vorzugsweise 0,15 oder weniger. Auch kann die Differenz in der Wellenlänge 30 nm oder weniger sein. Übrigens sind in Tabelle 7 die Wellenlängen λ_S in der ersten Licht-emittierenden Einheit 1a und der zweiten Licht-emittierenden Einheit 1b 610 nm, welche dieselben sind. Der Grund dafür ist, dass diese Wellenlänge in einer einzelnen Einheit erhalten wird, wobei die Interferenz Bedingung so stark wie möglich entfernt wurde. Deshalb ist in dem Multi-Einheits-Element die Wellenlänge von Licht, das tatsächlich extrahiert wird, in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau bzw. der Gestaltung etwas verschoben.
Gemäß dem Vorstehenden wird gefunden, dass die Differenz zwischen Faktoren a in den zwei oder mehr Licht-emittierenden Einheiten 1, die dasselbe Licht-emittierende Material enthalten, vorzugsweise 0,05 oder mehr ist. Durch Einstellen der Differenz zwischen Faktoren a in dieser Weise findet Verschieben in der Intensität, basierend auf Interferenz, statt, wobei das Tal des Spektrums mit demselben Licht-emittierenden Material kleiner werden kann und die Farb-Rendering-Eigenschaft kann effizient verbessert werden.
[Licht-Extraktions-Struktur]
Das vorstehend beschriebene organische EL-Element ist derart konfiguriert, dass die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L größer sind in der Zahl als die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S, und deshalb ist die Komponente als ein Ganzes auf der langwelligen Seite relativ größer. Deshalb ist die intern absorbierte Komponente relativ gering, und folglich steigt die Licht-Extraktions-Ausbeute. Dies kann durch die Tatsache verstanden werden, dass Komponenten mit einer kurzen Wellenlänge im Allgemeinen mehr durch das gesamte organische Material, das Material, das die Elektroden ausmacht, und Bauteile, die die Licht-Extraktions-Struktur ausmachen, absorbiert werden.
7 ist eine Kurve, die ein Beispiel von einem Absorptions-Spektrum von einem organischen Material zeigt. 7 schließt 7A und 7B ein. 7A ist eine Gesamtdarstellung und 7B ist eine vergrößerte Darstellung. 7 zeigt die Wellenlängen-Abhängigkeit vom Absorptions-Spektrum, erhalten von den Transmissions- und Reflexions-Spektren des organischen Materials von Element-Beispiel 2. 7A ist eine Kurve bei einer Wellenlänge von 300 bis 800 nm und 7B ist eine Kurve, die eine Portion der Kurve von 7A bei Wellenlängen von 400 bis 700 nm zeigt. Es ist aus 7 verständlich, dass es mehr Absorption in dem kurzwelligen Bereich gibt. Folglich hat der Dotierungsstoff des langwelligen Materials die Eigenschaft des Absorbierens einer geringen Lichtmenge mit einer kurzen Wellenlänge und des Emittierens von Licht mit der vorstehend beschriebenen Wellenlänge. Wenn deshalb die Zahl von langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L erhöht ist, steigt eine relative langwellige Komponente stark, und die Licht-Extraktions-Ausbeute ist weiterhin erhöht.
8 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen Licht-Emissions-Winkeln und Lichtmengenverteilung. 8 schließt 8A und 8B ein. 8A zeigt ein Lichtverteilungsmuster. 8B ist eine Kurve von Strahlungsleistungs-Verhältnis. In 8A wird das Licht in die Vorder-Richtung als Bezug verwendet und wird in die Mitte gezogen, und die Lichtmenge bei einem Winkel wird als ein Abstand von der Mitte ausgedrückt. In 8B wird das Strahlungsleistungs-Verhältnis als eine Kurve ausgedrückt, worin die horizontale Achse der Emissions-Winkel ist und die vertikale Achse die relative Lichtmenge (Strahlungsleistungs-Verhältnis) ist. In 8 zeigt die Basis die Intensität von Licht ohne die Interferenz-Bedingung an.
Wie in 8 gezeigt, können Kavitäts-Modi höherer Ordnung, wie Kavitäts-Modi zweiter Ordnung, dritter Ordnung und vierter Ordnung, die Komponente auf der Weit-Winkel-Seite mit einem großen Einfalls-Winkel ansteigen lassen. Um solche Komponenten zu extrahieren, wird vorzugsweise eine Licht-Extraktions-Struktur bereitgestellt, weil sie kaum durch einen Unterschied im Brechungsindex beeinflusst wird. In diesem Fall kann als organisches EL-Element von 1 die Licht-Extraktions-Struktur durch die Licht-Diffusions-Schicht 7, bereitgestellt zwischen dem Substrat 6 und der Licht durchlässigen Elektrode 2, konfiguriert werden. Die Licht-Diffusions-Schicht 7 ist eine interne Extraktions-Struktur. Gemäß der internen Extraktions-Struktur wird die Totalreflexion bei dem Substrat 6 unterdrückt und Licht kann effizient extrahiert werden. Natürlich kann eine äußere Licht-Extraktions-Struktur auf der Außenseite des Substrats 6 (die Seite entgegengesetzt zu der Licht durchlässigen Elektrode 2) bereitgestellt werden. Die äußere Licht-Extraktions-Struktur kann durch einen Licht streuenden Film bzw. Folie konfiguriert werden. Eine bevorzugte Konfiguration der Licht-Diffusions-Schicht 7 wird später beschrieben.
[Material für organisches EL-Element]
Das Material für das organische EL-Element wird beschrieben. Das organische EL-Element kann aus einem geeigneten Material, das gewöhnlich zur Herstellung von organischen EL-Elementen verwendet wird, hergestellt werden.
Ein Glas-Substrat kann als Substrat 6 verwendet werden. Kalk-Soda-Glas kann als Glas verwendet werden. Obwohl Alkali-freies Glas verwendet werden kann, ist Kalk-Soda-Glas allgemein kostengünstiger und ist vorteilhaft bezüglich der Kosten. Auch in dem Fall, bei dem die Licht-Diffusions-Schicht 7 bereitgestellt wird, auch wenn das Kalk-Soda-Glas verwendet wird, liegt die Licht-Diffusions-Schicht 7 als eine Grund-Schicht für organische Schichten vor, und deshalb kann der Einfluss von Alkali-Diffusion auf die Licht durchlässige Elektrode 2, wie ITO, unterdrückt werden.
Die Licht-Diffusions-Schicht 7 kann zum Beispiel ein Dünn-Film, erhalten durch Auftragen des Materials, einschließlich eines Basis-Materials und streuender Teilchen, dispergiert in dem Basis-Material, sein. In diesem Fall ist der Brechungsindex des Basis-Materials für die Licht-Diffusions-Schicht 7 vorzugsweise so hoch wie möglich und es ist bevorzugt, dass der Brechungsindex davon äquivalent zu oder größer als jener von einem organischen Material für ein organisches EL-Element ist. Auch, um die Licht-Extraktions-Eigenschaften zu erhöhen, ist es bevorzugt, dass das Material nicht unbedingt möglichst viel Licht absorbiert. Das Basis-Material kann aus einem Harz hergestellt werden. Auch kann es möglich sein, den Brechungsindex durch Mischen des Basis-Materials mit einem anorganischen Material mit einem hohen Brechungsindex, wie TiO₂, zu erhöhen. Wenn jedoch ein Vorsprung bzw. eine Erhabenheit auf Grund von Aggregation von Teilchen gebildet wird, wird wahrscheinlich Kurzschließen stattfinden, und deshalb ist es bevorzugt, dass Verarbeiten, das die Qualität nicht senkt, wie Beschichtungs-Verarbeiten, ausgeführt wird. Auch gibt es keine besondere Begrenzung hinsichtlich der streuenden Teilchen, solange wie die Funktion des Streuens von Licht zusammen mit dem Basis-Material gezeigt wird, jedoch ist es bevorzugt, dass die streuenden Teilchen Licht nicht absorbieren sollten. Die Licht-Diffusions-Schicht 7 kann durch Auftragen des Materials für die Licht-Diffusions-Schicht 7 auf die Fläche des Substrats 6 gebildet werden. Die Verfahren zum Auftragen des Materials darauf können Schleuder-Beschichten sein und ein Beschichtungs-Verfahren, wie Spalt-Streichen, Rakel-Streichen, Sprüh-Beschichtung oder Tintenstrahl-Beschichtung, kann in Übereinstimmung mit den Anwendungen oder der Größe des Substrats verwendet werden. Ein bevorzugter Aspekt der Licht-Diffusions-Schicht 7 wird später beschrieben.
Ein organisches Licht-emittierender Stapel-Körper, der eine Licht-Emissions-Struktur ausmacht, wird auf der Licht-Diffusions-Schicht 7 gebildet. Der organisches Licht-emittierende Stapel-Körper hat eine Konfiguration, in welcher eine organische EL-Schicht zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. In dieser Beschreibung wird die organische EL-Schicht als eine Schicht zwischen der Anode und der Kathode definiert. Die organische EL-Schicht hat eine Vielzahl von Licht-emittierenden Einheiten 1. Die Licht-emittierenden Einheiten 1 können die Loch-Transport-Schicht, die Licht-emittierende Schicht 5, die Elektronen-Transport-Schicht und die Elektronen-Injektions-Schicht, in dieser Reihenfolge, beginnend von der Seite der Anode, einschließen. In dem organischen EL-Element kann die Licht durchlässige Elektrode 2 als die Anode dienen und die Licht reflektierende Elektrode 3 kann als die Kathode dienen.
Die Anode ist eine Elektrode zum Injizieren von Löchern und wird vorzugsweise aus einem Elektroden-Material, wie Metall, Legierung, einer elektrisch leitfähigen Verbindung, die eine hohe Arbeits-Funktion aufweisen, oder einem Gemisch davon hergestellt, und damit ein Unterschied in HOMO(am höchsten besetzten Molekülorbital)-Niveau nicht zu stark ansteigt, wird die Anode vorzugsweise aus dem Elektroden-Material mit einer Arbeits-Funktion von 4 eV oder mehr und 6 eV oder weniger hergestellt. Beispiele des Elektroden-Materials für die Anode schließen Metalloxide, wie ITO, Zinnoxide, Zinkoxide und IZO, Metall-Verbindungen, wie Kupferjodid, leitfähige Polymere, wie PEDOT und Polyanilin, leitfähige Polymere, dotiert mit beliebigem Akzeptor, und leitfähige Licht durchlässige Materialien, wie Kohlenstoff-Nanoröhren, ein. Folglich kann die Anode auf der Fläche der Licht-Diffusions-Schicht 7 auf dem Substrat 6 als ein Dünn-Film durch ein Sputter-Verfahren, ein Vakuum-Abscheidungs-Verfahren, ein Beschichtungs-Verfahren oder dergleichen gebildet werden. Angemerkt sei, dass der Schichtwiderstand der Anode vorzugsweise einige Hundert Ω/☐ oder weniger, und besonders bevorzugt 100 Ω/☐ oder weniger ist. Folglich kann die Dicke der Anode vorzugsweise auf 500 nm oder weniger eingestellt werden, und vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 200 nm eingestellt werden. Wenn die Dicke der Anode vermindert wird, ist die Durchlässigkeit von Licht verbessert, jedoch steigt der Schichtwiderstand invers proportional zu der Dicke der Anode, und wenn deshalb die Fläche des organischen EL-Elements erhöht ist, wird ein Anstieg in der Spannung und Gleichförmigkeits-Verhältnis von Leuchtkraft ungleichförmig gestaltet (auf Grund von Ungleichförmigkeit in der Stromdichteverteilung, auf Grund einer Senkung der Spannung). Um diesen schlechten Kompromiss zu vermeiden, ist es im Allgemeinen wirksam, Hilfsverdrahtung (Gitter), hergestellt aus Metall oder dergleichen, auf einer transparenten Anode zu bilden. Es ist erwünscht, dass Beispiele davon ausgezeichnet in der Leitfähigkeit sind, und Ag, Cu, Au, Al, Rh, Ru, Ni, Mo, Cr, Pd einschließen und Legierungen davon, wie MoAlMo, AlMo, AgPdCu, oder dergleichen können verwendet werden. In diesem Fall ist es bevorzugter, damit das Metall-Gitter nicht als ein Licht blockierendes Material wirkt, dass die Isolierung bearbeitet wird, um elektrischen Strom am Fließen in eine Gitter-Portion zu hindern. Auch, um den Einfluss des diffundierten Lichts beim Absorbiert-Werden durch das Gitter zu minimieren, wird das Gitter vorzugsweise aus Metall mit einem hohen Reflexionsvermögen hergestellt.
Wenn die Anode aus ITO hergestellt ist, ist es bevorzugt, dass der Film bei 150°C oder mehr gebildet wird, bei welchem ITO kristallisiert ist, oder Ausheiz-Verarbeitung (150°C oder mehr) wird ausgeführt, nachdem der Film bei einer geringen Temperatur gebildet wird. Wenn ITO kristallisiert ist, wird die Leitfähigkeit verbessert und die vorstehend beschriebene Bedingung des schlechten Kompromisses wird gelindert. Die Struktur wird auch kompakt und es wird auch der Effekt des Hemmens der Übertragung von Ausgasungen (Wasser) zu der organischen EL-Schicht in dem Fall erwartet, wenn die Licht-Diffusions-Schicht 7 aus einem Harz hergestellt ist.
Beispiele für ein Material für die Loch-Injektions-Schicht (positive Loch-Injektions-Schicht) schließen ein organisches Material mit Loch-Injektions-Fähigkeiten, Metalloxide, so genanntes Akzeptor-basiertes organisches Material und anorganisches Material ein, und die Loch-Injektions-Schicht kann mit einer p-dotierten Schicht gebildet werden. Das organische Material mit den Loch-Injektions-Fähigkeiten ist das Material mit zum Beispiel Loch transportierenden Eigenschaften, einer Arbeits-Funktion von etwa 5,0 bis 6,0 eV, und einer starken Anhaftung an der Anode. Beispiele dafür schließen CuPc und Starburst-Amine ein. Auch schließen Beispiele der Metalloxide mit Loch-Injektions-Fähigkeiten Metalloxide ein, die Molybdän, Rhenium, Wolfram, Vanadium, Zink, Indium, Zinn, Gallium, Titan oder Aluminium enthalten. Auch können Beispiele dafür nicht nur Oxide einschließen, die nur eine Art von Metall enthalten, sondern auch Oxide von einer Vielzahl von Metallen, welche beliebige von Metallen, wie Indium und Zinn, Indium und Zink, Aluminium und Gallium, Gallium und Zink und Titan und Niob, enthalten. Auch kann die Loch-Injektions-Schicht, hergestellt aus diesen Materialien durch ein Trocken-Verfahren, wie ein Abscheidungs-Verfahren oder ein Übertragungs-Verfahren, gebildet werden oder kann durch ein Nass-Verfahren, wie ein Schleuder-Beschichtungs-Verfahren, ein Sprüh-Beschichtungs-Verfahren, ein Trocken-Beschichtungs-Verfahren oder ein Gravur-Druck-Verfahren, gebildet werden.
Materialien für die Loch-Transport-Schicht (positive Loch-Transport-Schicht) können zum Beispiel aus der Gruppe von Verbindungen mit Loch transportierenden Eigenschaften ausgewählt sein. Beispiele von diesen Arten von Verbindung schließen Arylamin-basierte Verbindungen, Amin-Verbindungen, die eine Carbazol-Gruppe enthalten, und Amin-Verbindungen, die ein Fluoren-Derivat enthalten, wie 4,4'-Bis[N-(naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (α-NPD), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (TPD), 2-TNATA, 4,4',4"-Tris(N-(3-methylphenyl)N-phenylamino)triphenylamin (MTDATA), 4,4'-N,N'-Dicarbazolbiphenyl (CBP), Spiro-NPD, Spiro-TPD, Spiro-TAD und TNB, ein, jedoch kann die Loch-Transport-Schicht aus jedem allgemein bekannten Loch transportierenden Material hergestellt werden.
Die Licht-emittierende Schicht 5 kann aus jedem Material hergestellt werden, das als Material für ein organisches EL-Element bekannt ist. Beispiele davon schließen Anthracen, Naphthalin, Pyren, Tetracen, Coronen, Perylen, Phthaloperylen, Naphthaloperylen, Diphenylbutadien, Tetraphenylbutadien, Cumarin, Oxadiazol, Bisbenzoxazolin, Bisstyryl, Cyclopentadien, Chinolin-Metall-Komplex, Tris(8-hydroxychinolinato)-aluminium-Komplex, Tris(4-methyl-8-chinolinato)-aluminium-Komplex, Tris(5-phenyl-8-chinolinato)-aluminium-Komplex, Amino-chinolin-Metall-Komplex, Benzochinolin-Metall-Komplex, Tri-(p-terphenyl-4-yl)amin, 1-Aryl-2,5-di(2-thienyl)pyrrol-Derivate, Pyran, Chinacridon, Rubren, Distyrylbenzol-Derivate, Distyrylarylen-Derivate, Distyrylamin-Derivate und verschiedene fluoreszierende Farbstoffe, und die vorstehend beschriebenen Materialsysteme und Derivate davon ein, jedoch gibt es keine Begrenzung darauf. Auch ist es bevorzugt, geeignete Licht-emittierende Materialien, ausgewählt aus diesen Verbindungen, zu kombinieren. Auch nicht nur Fluoreszenz erzeugende Verbindungen, welche durch die vorstehend beschriebenen Verbindungen verkörpert werden, sondern auch Materialsysteme, die Licht-Emission von einem Spinmultiplett zeigen, das heißt, ein phosphoreszierendes Phosphoreszenz emittierendes Material und Verbindungen mit einem Teil, der durch diese in einer Portion des Moleküls aufgebaut ist, können vorzugsweise verwendet werden. Auch kann die Licht-emittierende Schicht 5, hergestellt aus diesen Materialien, durch ein Trocken-Verfahren, wie ein Dampf-Abscheidungs-Verfahren oder ein Übertragungs-Verfahren gebildet werden, oder kann durch ein Nass-Verfahren, wie ein Schleuder-Beschichten, ein Sprüh-Beschichtungs-Verfahren, ein Trocken-Beschichtungs-Verfahren oder ein Gravur-Druck-Verfahren, gebildet werden.
Die Zwischenschicht 4 kann aus einem Material hergestellt werden, das es den Licht-emittierenden Einheiten 1 ermöglicht, elektrische Ladung zu erzeugen. Um Licht zu extrahieren, ist das Material vorzugsweise für Licht durchlässig. Zum Beispiel kann die Zwischenschicht 4 ein Metall-Dünn-Film sein. Beispiele davon schließen Silber und Aluminium ein. Alternativ kann die Zwischenschicht 4 aus einem organischen Material hergestellt werden. Alternativ kann die Zwischenschicht 4 eine Metalloxid-Schicht sein. Zum Beispiel kann die Zwischenschicht 4 aus ITO hergestellt werden.
Ein Material für die Elektronen-Transport-Schicht kann ausgewählt sein aus der Gruppe von Verbindungen mit Elektronen transportierenden Eigenschaften. Beispiele dieser Art von Verbindung schließen Metall-Komplexe, wie Alq₃, und eine Verbindung mit einem Heteroring, wie Phenanthrolin-Derivate, Pyridin-Derivate, Tetrazin-Derivate, Oxadiazol-Derivate, welche als ein Elektronen- transportierendes Material bekannt ist, ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, und die Elektronen-Transport-Schicht kann aus einem beliebigen allgemein bekannten Elektronen-transportierenden Material hergestellt werden.
Metallhalogenide, wie Metallfluoride (d.h. Lithiumfluorid und Magnesiumfluorid), Metallchloride (d.h. Natriumchlorid und Magnesiumchlorid), Oxide, Nitride, Carbide und Oxynitride von verschiedenen Metallen (d.h. Aluminium, Cobalt, Zirkonium, Titan, Vanadium, Niob, Chrom, Tantal, Wolfram, Mangan, Molybdän, Ruthenium, Eisen, Nickel, Kupfer, Gallium, Zink und Silizium), wie isolierende Materialien (d.h. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxynitrid und Bornitrid), Silicide, wie SiO₂ und SiO, und Kohlenstoff-Verbindungen können willkürlich als ein Material für die Elektronen-Injektions-Schicht ausgewählt werden. Diese Materialien können in einen Dünn-Film mit einem Vakuum-Abscheidungs-Verfahren oder einem Sputter-Verfahren gebildet werden.
Die Kathode ist eine Elektrode zum Injizieren von Elektronen in die Licht-emittierende Schicht, und wird vorzugsweise aus einem Elektroden-Material, hergestellt aus Metall, Legierung oder einer elektrisch leitfähigen Verbindung, die eine geringe Arbeits-Funktion aufweist, oder einem Gemisch davon hergestellt, und um einen Unterschied in LUMO(niedrigsten nicht besetzten Molekülorbital)-Niveau nicht übermäßig ansteigen zu lassen, wird die Kathode vorzugsweise, aus einem Material mit einer Arbeits-Funktion von 1,9 eV oder mehr und 5 eV oder weniger hergestellt. Beispiele des Elektroden-Materials für die Kathode schließen Aluminium, Silber, Magnesium und Legierungen von diesen Metallen und andere Metalle, wie Magnesium-Silber-Gemisch, Magnesium-Indium-Gemisch und Aluminium-Lithium-Legierung, ein. Auch ist es möglich, ein elektrisch leitfähiges Material, hergestellt aus Metall, Metalloxiden, Gemischen von diesen und anderen Metallen, wie einen gestapelten Film, der aus einem sehr dünnen Film, hergestellt aus Aluminiumoxid (folglich ein Dünn-Film mit einer Dicke von 1 nm oder weniger, der Elektronen ermöglicht, durch Tunnelinjektion zu fließen) und einem Dünn-Film, hergestellt aus Aluminium, aufgebaut ist, anzuwenden.
In dem organischen EL-Element wird ein organisches Licht-emittierender Stapel-Körper vorzugsweise durch ein Versiegelungs-Material gesiegelt. Die organische EL-Schicht wird leicht durch Wasser beeinflusst und um somit Kontakt mit der Luft zu vermeiden, wird die organische EL-Schicht des Substrats 6 mit Deck-Glas in einer Glovebox, die Taupunktmanagement (zum Beispiel –70°C oder weniger) unterzogen wurde, gesiegelt. Ein Trockenmittel oder dergleichen ist in der Siegelmasse, und dadurch kann die Lagerungs-Lebensdauer weiter verbessert werden.
Das vorstehend beschriebene organische EL-Element schließt die drei oder mehr Licht-emittierenden Einheiten 1 ein und deshalb hat die Dicke des gesamten organisches Licht-emittierenden Stapel-Körpers eine Tendenz, dicker zu sein als jene des organischen EL-Elements mit einer Einzel-Einheits- oder einer Doppel-Einheits-Struktur. Deshalb kann ein weiterer Effekt erhalten werden. Zuerst kann die Stromdichte vermindert werden und ein erforderlicher Schichtwiderstands-Wert zum Ausführen des Betreibens kann vermindert werden. In anderen Worten auch, wenn der Schichtwiderstands-Wert relativ steigt, ist Betreiben möglich. Deshalb kann der Element-Aufbau vereinfacht werden und die Licht-Extraktions-Ausbeute kann erhöht werden. Insbesondere kann die Dicke der Licht durchlässigen Elektrode vermindert werden. Darüber hinaus wird, wenn die Dicke der Licht durchlässigen Elektrode vermindert wird, die Lichtabsorption vermindert und deshalb kann die Licht-Extraktions-Ausbeute verbessert werden. Nun kann mit Hinblick auf einen Anstieg in der Fläche (ein Anstieg in der Licht-Emissions-Fläche) in ähnlicher Weise der erforderliche Schichtwiderstands-Wert zum Ausführen des Betreibens vermindert sein. Dann ist gleichförmigere Licht-Emission in der Ebene möglich. Deshalb kann ein Element mit einer großen Licht-Emissions-Fläche aufgebaut werden. Auch, wenn die Dicke des organischen Licht emittierenden Stapel-Körpers erhöht ist, kann der Widerstand zum Kurzschließen, verursacht durch Fremdstoff, erhöht werden. Der Grund dafür ist, dass der Abstand zwischen Elektroden auf Grund von einem Anstieg in der Dicke der Schicht-Struktur steigt, und deshalb kann die Bildung von einem Kriechweg für den elektrischen Strom auf Grund von Fremdstoff verhindert werden. Deshalb kann die Funktionsfähigkeit des organischen EL-Elements verbessert werden.
[Licht-Diffusions-Schicht]
Ein bevorzugtes Beispiel der Licht-Diffusions-Schicht 7 wird nachstehend beschrieben. Das organische EL-Element von 1 schließt die Licht-Diffusions-Schicht 7 ein.
Die Licht-Diffusions-Schicht 7 schließt vorzugsweise eine erste transparente Material-Schicht 7a und eine zweite transparente Material-Schicht 7b in der Reihenfolge, beginnend von der Substrat 6-Seite, ein. Folglich kann eine unebene Struktur 10 leicht bzw. in einfacher Weise in einer Grenzfläche zwischen zwei Schichten bereitgestellt werden. Die zweite transparente Material-Schicht 7b hat vorzugsweise einen größeren Brechungsindex als jene des Substrats 6. Folglich kann ein Unterschied im Brechungsindex vermindert werden, und die Licht-Extraktions-Ausbeute kann weiter erhöht werden. Die unebene Struktur 10 wird vorzugsweise in der Grenzfläche zwischen der ersten transparenten Material-Schicht 7a und der zweiten transparenten Material-Schicht 7b gebildet. Licht wird durch die unebene Struktur 10 auf Grund der Licht-Diffusions-Schicht 7 gestreut, die eine Vielzahl von Schichten und die unebene Struktur 10 in der Grenzfläche der Schichten einschließt, und deshalb können die Licht-Extraktions-Eigenschaften weiter erhöht werden.
Auch, wenn die Licht-Diffusions-Schicht 7 durch zwei transparente Material-Schichten konfiguriert ist, wirkt die zweite transparente Material-Schicht 7b als eine Beschichtungs-Schicht zum Glätten einer Unebenheit, abgeleitet von der unebenen Struktur 10, und deshalb kann der Licht-emittierende Stapel-Körper stabil gebildet werden. Deshalb können Unterbrechungs-Defekt oder Kurzschließ-Fehlfunktionen, die sich aus Unebenheit ergeben, unterdrückt werden. Auch in dem Fall, in dem die Beschichtungs-Schicht bereitgestellt wird, kann, selbst wenn eine unebene Struktur 10 mit einer großen Höhe (Tiefe) bereitgestellt wird, der Licht emittierende Stapel-Körper vorzugsweise gebildet werden. In dieser Weise kann die zweite transparente Material-Schicht 7b vorzugsweise als eine flache Schicht wirken. Auch die zwei transparenten Material-Schichten sind transparent und Licht durchlässig und deshalb kann Licht effektiv extrahiert werden.
Die zweite transparente Material-Schicht 7b hat vorzugsweise einen Brechungsindex von 1,75 oder mehr in einem Wellenlängen-Bereich für sichtbares Licht. Folglich kann ein Unterschied im Brechungsindex vermindert werden, um Total-Reflexions-Verlust bei Weit-Winkeln zu unterdrücken, und mehr Licht kann extrahiert werden. Der Brechungsindex des Substrats 6 liegt in einem Bereich von zum Beispiel 1,3 bis 1,55. Obwohl es keine besondere Begrenzung bezüglich der oberen Grenze des Brechungsindexes der zweiten transparenten Material-Schicht 7b gibt, kann die obere Grenze davon zum Beispiel 2,2 oder 2,0 sein. Auch ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der zweiten transparenten Material-Schicht 7b und der Licht durchlässigen Elektrode 2, welche eine an die zweite transparente Material-Schicht 7b angrenzende Schicht ist, ist vorzugsweise vermindert. Zum Beispiel kann dieser Brechungsindex-Unterschied auf 1,0 oder weniger eingestellt werden.
Der Brechungsindex der ersten transparenten Material-Schicht 7a in dem Wellenlängen-Bereich des sichtbaren Lichts liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1,3 bis 1,5. Folglich kann mehr Licht extrahiert werden. Ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der ersten transparenten Material-Schicht 7a und dem Substrat 6 ist vorzugsweise klein. Zum Beispiel kann dieser Brechungsindex-Unterschied auf 1,0 oder weniger eingestellt werden. Der Brechungsindex der ersten transparenten Material-Schicht 7a ist vorzugsweise kleiner als der Brechungsindex des Substrats 6. In diesem Fall kann die Total-Reflexion in der Grenzfläche zwischen der ersten transparenten Material-Schicht 7a und dem Substrat 6 unterdrückt werden. Natürlich kann gemäß der Licht-Diffusions-Schicht 7 Licht auf Grund von Lichtdiffusion extrahiert werden und deshalb kann die erste transparente Material-Schicht 7a einen größeren Brechungsindex als jene des Substrats 6 aufweisen.
Das Substrat 6 und die erste transparente Material-Schicht 7a haben vorzugsweise niedrige Brechungsindizes (die untere Grenze ist 1, welche dieselbe wie die Atmosphäre ist), und wenn sich der Brechungsindex 1 nähert, kann Total-Reflexion in der Grenzfläche zwischen dem Substrat 6 und Auftreten von Luft vermindert werden. Auch wenn die Licht-Extraktions-Struktur nicht auf der Außenseite des Substrats 6 bereitgestellt wird, kann daher Licht extrahiert werden, und deshalb kann die Struktur vereinfacht werden. Die Licht-Durchlässigkeit der ersten transparenten Material-Schicht 7a ist vorzugsweise höher. Zum Beispiel lässt die erste transparente Material-Schicht 7a 80% oder mehr des sichtbaren Lichts und vorzugsweise 90% oder mehr davon durch.
In der Licht-Diffusions-Schicht 7 kann die erste transparente Material-Schicht 7a zum Beispiel eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex sein und die zweite transparente Material-Schicht 7b kann eine Schicht mit hohem Brechungsindex sein. Der hohe Brechungsindex und der niedrige Brechungsindex der transparenten Material-Schichten können relativ zu einander sein.
Die Licht-Diffusions-Schicht 7 (die erste transparente Material-Schicht 7a und die zweite transparente Material-Schicht 7b) werden vorzugsweise aus einem Harz hergestellt. Folglich kann der Brechungsindex leicht bzw. in einfacher Weise eingestellt werden und die Bildung und Ebnen von Unebenheit kann leicht bzw. in einfacher Weise ausgeführt werden. Wenn die Licht-Diffusions-Schicht aus einem Harz hergestellt ist, kann die Licht-Diffusions-Schicht mit einem relativ hohen Brechungsindex leicht bzw. in einfacher Weise erhalten werden. Auch das Harz kann aufgetragen werden, um eine Schicht zu bilden, und deshalb kann eine Schicht mit einer ebenen Fläche, erhalten durch Fließen-Lassen des Harzes in vertiefte Portionen, leicht bzw. in einfacher Weise gebildet werden.
Beispiele des Materials für die erste transparente Material-Schicht 7a schließen organische Acryl-Harze und Epoxy-basierte organische Harze ein. Auch kann ein Additivmittel (Härtungsmittel, Härtungsbeschleuniger, Härtungsstarter oder dergleichen) zum Härten des Harzes zu dem Harz gegeben werden. Das Material für die erste transparente Material-Schicht 7a hat vorzugsweise einen geringen Extinktions-Koeffizienten k, und idealerweise ist k = 0 (oder ein Zahlenwert bei einem unmessbaren Niveau) bevorzugt. Deshalb hat die erste transparente Material-Schicht 7a vorzugsweise einen Extinktions-Koeffizienten k, welcher in dem gesamten sichtbaren Wellenlängen-Bereich gleich 0 ist, jedoch kann der erlaubte Bereich des Extinktions-Koeffizienten k in Abhängigkeit von der Dicke des Materials bestimmt werden. Angemerkt sei, dass ein Beispiel des Materials, das von Harz verschieden ist, ein anorganischbasiertes Material einschließt. Zum Beispiel kann die erste transparente Material-Schicht 7a aus Spin-On-Glas hergestellt werden.
Beispiele des Materials für die zweite transparente Material-Schicht 7b schließen Harze ein, in welchen Nano-Partikel mit einem hohen Brechungsindex dispergiert sind, wie TiO₂. Das Harz kann ein organisches Acryl-Harz oder ein Epoxy-basiertes organisches Harz sein. Auch kann ein Additivmittel (Härtungsmittel, Härtungsbeschleuniger, Härtungsstarter oder dergleichen) zum Härten des Harzes zu dem Harz gegeben werden. Auch kann das Material für die zweite transparente Material-Schicht 7b vorzugsweise einen geringen Extinktions-Koeffizienten k aufweisen und idealerweise ist k = 0 (oder ein Zahlenwert bei einem unmessbaren Niveau) bevorzugt. Angemerkt sei, dass Beispiele des Materials, die von dem Harz verschieden sind, einen anorganischen Film, hergestellt aus SiN, einen Film von anorganischem Oxid (SiO₂ oder dergleichen) einschließen.
Die Fläche der Licht-Diffusions-Schicht 7, gebildet durch Beschichten mit der zweiten transparenten Material-Schicht 7b (die Fläche auf der Licht durchlässigen Elektrode 2-Seite), ist vorzugsweise eine flache Fläche. Folglich werden Kurzschließ-Fehlfunktionen und Stapelungs-Versagen unterdrückt werden und der Licht-emittierende Stapel-Körper kann stabil gebildet werden.
Angemerkt sei, dass wenn Licht-Emissions-Leistung oder dergleichen nicht durch Entfernen der zweiten transparenten Material-Schicht 7b beeinflusst wird, die zweite transparente Material-Schicht 7b entfernt werden kann. Wenn die zweite transparente Material-Schicht 7b nicht bereitgestellt wird, kann die Zahl von Schichten vermindert werden, und deshalb kann das Element leicht bzw. in einfacher Weise hergestellt werden. Zum Beispiel, wenn die Höhe des uneben geformten Teils der ersten transparenten Material-Schicht 7a die Film-Bildung von einer oberen Schicht nicht beeinflusst, kann die zweite transparente Material-Schicht 7b entfernt werden. Auch in dem Fall, in dem die zweite transparente Material-Schicht 7b nicht bereitgestellt wird, können die Licht-Extraktions-Eigenschaften durch die Licht-Diffusions-Schicht 7, einschließlich der unebenen Struktur 10, erhöht werden. Um jedoch Kurzschluss-Fehlfunktionen und Unterbrechungs-Defekt zu unterdrücken, ist es bevorzugt, die zweite transparente Material-Schicht 7b, wie vorstehend beschrieben, zu bilden.
Die erste transparente Material-Schicht 7a und die zweite transparente Material-Schicht 7b können auf der Fläche des Substrats 6 durch Auftragen des Materials darauf gebildet werden. Ein geeignetes Beschichtungs-Verfahren kann als Verfahren zum Auftragen des Materials übernommen werden, und Schleuder-Beschichten kann verwendet werden, oder ein Verfahren, wie Spalt-Streichen, Rakel-Streichen, Sprüh-Beschichtung oder ein Tinten-Strahl-Verfahren, können in Übereinstimmung mit der Auftragung oder der Größe des Substrats übernommen werden.
Die unebene Struktur 10 zwischen der ersten transparenten Material-Schicht 7a und der zweiten transparenten Material-Schicht 7b kann durch ein geeignetes Verfahren gebildet werden. Zum Beispiel ist es möglich, Teilchen, wie Kugeln, in ein transparentes Material zu mischen und die Unebenheit durch die Form der Teilchen zu bilden. Auch kann die Unebenheit der unebenen Struktur 10 vorzugsweise durch ein Bedruck-Verfahren gebildet werden. Gemäß dem Bedruck-Verfahren kann winzige Unebenheit mit hoher Genauigkeit effizient gebildet werden. Auch, wie später in dem Fall beschrieben, in dem die Unebenheit durch entsprechende Zuteilung eines erhabenen Teils oder eines vertieften Teils zu einem unebenen Abschnitt gebildet wird, wenn das Bedruck-Verfahren verwendet wird, kann hoch präzise winzige Unebenheit gebildet werden. Wenn die Unebenheit durch das Bedruck-Verfahren gebildet wird, kann ein unebener Abschnitt durch einen Punkt bzw. Dot konfiguriert werden, wenn Drucken ausgeführt wird. Ein Bedruck-Verfahren, durch welches eine winzige Struktur gebildet werden kann, ist bevorzugt, und ein Verfahren, genannt Nano-Bedrucken, kann zum Beispiel verwendet werden.
Das Bedruck-Verfahren wird weitgehend in ein UV-Bedruck-Verfahren und ein Wärme-Bedruck-Verfahren eingeteilt und jedes von ihnen kann verwendet werden. Zum Beispiel kann das UV-Bedruck-Verfahren verwendet werden. Die Unebenheit kann leicht bzw. in einfacher Weise durch das UV-Bedruck-Verfahren bedruckt (übertragen) werden, um die unebene Struktur 10 zu bilden. Eine Film-Form, die von einer Ni-Masterform geformt wurde, wobei ein Muster mit einer rechteckigen (Säulen-)Struktur mit einer Periode von 2 μm und einer Höhe von 1 μm gebildet wird, wird in dem UV-Bedruck-Verfahren verwendet. Ein UV-härtbares transparentes Harz wird zum Bedrucken auf ein Substrat angewendet und die Form wird gegen die Harz-Fläche von diesem Substrat gedrückt. Anschließend wird das Harz mit UV-Licht (zum Beispiel i-Strahl mit einer Wellenlänge λ von 365 nm oder dergleichen) durch das Substrat auf der Substrat-Seite bestrahlt, oder durch die Film-Form auf der Form-Seite, um das Harz zu härten. Zusätzlich wird, nachdem das Harz gehärtet ist, die Form daraus entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Form-Trenn-Behandlung (Fluor-basiertes Beschichtungsmittel oder dergleichen) vorzugsweise auf der Form im Voraus ausgeführt und folglich kann die Form leicht bzw. in einfacher Weise von dem Substrat entfernt werden. Folglich kann die unebene Gestalt der Form auf das Substrat übertragen werden. Angemerkt sei, dass diese Form mit der Unebenheit entsprechend der Form der unebenen Struktur 10 bereitgestellt wird. Wenn deshalb die Unebenheit der Form übertragen wird, wird eine gewünschte unebene Form auf der Schicht, hergestellt aus dem transparenten Material, gebildet. Wenn zum Beispiel eine Form, gebildet durch unregelmäßige zugewiesene vertiefte Portionen zu Abschnitten, als Form verwendet wird, kann eine unebene Struktur 10, in welcher erhabene Teile unregelmäßig zugeordnet sind, erhalten werden.
9 ist ein Beispiel der unebenen Struktur 10 der Licht-Diffusions-Schicht 7. 9 schließt 9A und 9B ein. Die unebene Struktur 10 der Licht-Diffusions-Schicht 7 ist vorzugsweise eine Struktur, in welcher eine Vielzahl von erhabenen Teilen 11 oder eine Vielzahl von vertieften Teilen 12 in der Ebene angeordnet sind. Folglich kann der Licht-Diffusions-Effekt ohne Winkel-Abhängigkeit erhöht werden und mehr Licht kann zu der Außenseite extrahiert werden. Die Fläche, auf welcher die Vielzahl von erhabenen Teilen 11 und die Vielzahl von vertieften Teilen 12 angeordnet sind, kann eine Fläche parallel zu der Fläche des Substrats 6 sein. 9 zeigt das Aussehen, in welchem die Vielzahl von erhabenen Teilen 11 in der Ebene angeordnet sind. Auch, kann angegeben werden, dass 9 das Aussehen zeigt, in welchem die Vielzahl von vertieften Teilen 12 in der Ebene angeordnet sind. Die unebene Struktur 10 kann eine Struktur sein, in welcher die Vielzahl von erhabenen Teilen 11 und die Vielzahl von vertieften Teilen 12 in der Ebene angeordnet sind. Angemerkt sei, dass 9 die unebene Struktur 10 mit dem Muster zeigt und die Grenzen von Abschnitten werden mit durchgezogener Linie gezogen. Tatsächlich werden die Grenzen der kontinuierlich erhabenen Teile 11 und die Grenzen der kontinuierlich vertieften Teile 12 nicht benötigt.
In der unebenen Struktur 10 der Licht-Diffusions-Schicht 7, wie in 9 gezeigt, werden die Vielzahl von erhabenen Teilen 11 oder die Vielzahl von vertieften Teilen 12 vorzugsweise derart angeordnet, dass ein erhabener Teil 11 oder ein vertiefter Teil 12 statistisch zu einem der Gitter-Abschnitte zugeordnet wird. Folglich kann der Licht-Diffusions-Effekt ohne Winkel-Abhängigkeit erhöht werden und mehr Licht kann zu der Außenseite extrahiert werden. Ein Beispiel des Gitter-Abschnitts bzw. Raster ist derart, dass ein Abschnitt eine viereckige Form aufweist. Die viereckige Form ist bevorzugter eine quadratische Form. In diesem Fall ist der Gitter-Abschnitt ist ein Matrix-artiges Gitter (quadratisches Raster), in welchem eine Vielzahl von Quadraten vertikal und horizontal angeordnet ist. Ein anderes Beispiel des Gitter-Abschnitts ist derart, dass ein Abschnitt eine hexagonale Form aufweist. Die hexagonale Form ist vorzugsweise eine regelmäßige hexagonale Form. In diesem Fall ist der Gitter-Abschnitt ein Honigwaben-artiges Gitter (hexagonales Raster), in welchem eine Vielzahl von Sechsecken in einer Packungs-Struktur angeordnet ist. Angemerkt sei, dass ein dreieckiges Gitter, in welchem Dreiecke angeordnet sind, als Gitter verwendet wird, jedoch ist es leichter, die Unebenheit des rechteckigen Gitters oder des hexagonalen Rasters einzustellen.
Die unebene Struktur 10 von 9 wird durch Zuordnen der Vielzahl von erhabenen Teilen 11, die im Wesentlichen gleich in der Höhe sind, zu den Abschnitten (Gitter-Abschnitten) als die Matrix-artige Unebenheit eins zu eins und Anordnen der zugeordneten erhabenen Teile 11 in der Ebene gebildet. Dann wird die unebene Struktur 10 derart gebildet, dass die Flächen-Prozentsätze der erhabenen Teile 11 pro Einheits-Region in der Draufsicht in den Regionen im Wesentlichen gleich sind. Eine solche unebene Struktur 10 kann die Licht-Extraktions-Eigenschaften effizient verbessern.
9A zeigt das Aussehen der unebenen Struktur 10, betrachtet in der Richtung rechtwinklig zu der Fläche des Substrats 6, und 9B zeigt das Aussehen davon, betrachtet in der Richtung parallel zu der Fläche des Substrats 6. In 9A werden Abschnitte von erhabenen Teilen 11 durch gestrichelte Linien angezeigt. Linien L1, L2 und L3 von 9A entsprechen den Linien L1, L2 bzw. L3 von 9B.
Wie in 9A gezeigt, wird diese unebene Struktur 10 durch Zuordnen der erhabenen Teile 11 zu unebenen Abschnitten in der Form von einer Matrix gebildet, in welcher eine Vielzahl von Quadraten vertikal und horizontal angeordnet sind (Reihen- und Säulen-Typ). Die unebenen Abschnitte werden gebildet, um in der Fläche gleich zu sein. Ein erhabener Teil 11 oder ein vertiefter Teil 12 ist einem Abschnitt der Unebenheit (ein unebener Abschnitt) zugeordnet. Die erhabenen Teile 11 können regelmäßig zugeordnet sein, oder können unregelmäßig zugeordnet sein. In dem Modus von 9 sind die erhabenen Teile 11 statistisch zugeordnet. Wie in 9B gezeigt, tritt in dem Abschnitt, welchem der erhabene Teil 11 zugeordnet ist, das Material der unebenen Struktur 10 zu der Licht durchlässigen Elektrode 2 hervor, um den erhabenen Teil 11 zu bilden. Auch die Vielzahl von erhabenen Teilen 11 sind im Wesentlichen in der Höhe gleich. Folglich kann bedeuten, dass die erhabenen Teile 11 im Wesentlichen in der Höhe gleich sind, dass in dem Fall, wenn die Höhen der erhabenen Teile 11 gemittelt sind, die Höhen der erhabenen Teile 11 in einem Bereich von ±10% der durchschnittlichen Höhe oder vorzugsweise in einem Bereich von ±5% liegen.
Obwohl die Querschnitts-Form des erhabenen Teils 11 in 9B rechteckig ist, kann es eine geeignete Form, wie eine gewellte, umgekehrt dreieckige oder trapezförmige Form, sein. In einem Teil, in dem ein erhabener Teil 11 und ein anderer erhabener Teil 11 einander benachbart sind, verbinden die erhabenen Teile 11 sich miteinander, um einen großen erhabenen Teil zu bilden. Auch in einem Teil, in dem ein vertiefter Teil 12 und ein anderer vertiefter Teil 12 einander benachbart sind, verbinden sich die vertieften Teile 12 miteinander, um einen großen vertieften Teil zu bilden. Obwohl es keine besondere Begrenzung bezüglich der Zahl von verbundenen erhabenen Teilen 11 und vertieften Teilen 12 gibt, besteht, wenn die Zahl davon steigt, die Gefahr, dass die winzige unebene Struktur 10 nicht gebildet wird, und deshalb kann die Zahl davon zum Beispiel auf 100 oder weniger, 20 oder weniger, 10 oder weniger, oder dergleichen geeignet eingestellt werden. Eine Gestaltungsregel kann derart bereitgestellt werden, dass in dem Fall, wenn es drei oder mehr aufeinander folgende vertiefte Teile 12 oder erhabene Teile 11 oder zwei oder mehr aufeinander folgende vertiefte Teile 12 oder erhabene Teile 11 gibt, die nächste Region die inversen Teile einschließt (in dem Fall von vertieften Teilen schließt die nächste Region einen erhabenen Teil ein, während in dem Fall von erhabenen Teilen, die nächste Region einen vertieften Teil einschließt). Der Licht-Diffusions-Effekt ist erhöht und von der Effizienz und dem Farb-Unterschied kann erwartet werden, dass sie auf Grund dieser Regel verbessert sind.
Die unebene Struktur 10 wird derart gebildet, dass die Prozentsätze der Flächen der erhabenen Teile 11 pro Einheits-Region in den Regionen im Wesentlichen gleich sind. Zum Beispiel zeigt 9A 100 unebene Abschnitte insgesamt, die aus 10 vertikalen Abschnitten mal 10 horizontalen Abschnitten zusammengesetzt sind und eine solche Region mit 100 Abschnitten kann auf eine Einheits-Region eingestellt werden. Dann sind in diesem Fall, die Prozentsätze der Flächen von erhabenen Teilen 11 in jeder Einheits-Region in der Ebene der unebenen Struktur 10 im Wesentlichen gleich. In anderen Worten, wie in 9A gezeigt, wird angenommen, dass 50 erhabene Teile 11 pro Einheits-Region bereitgestellt werden, etwa 50 erhabene Teile 11 (zum Beispiel 45 bis 55 oder 48 bis 52 erhabene Teile) auch in einer anderen Region mit derselben Zahl von Abschnitten für Unebenheit und derselben Fläche bereitgestellt werden können. Die Einheits-Region ist nicht begrenzt, 100 Abschnitte zu sein, und kann eingestellt werden, um eine geeignete Zahl von Abschnitten zu sein. Zum Beispiel kann die Einheits-Region 1000 Abschnitte, 10000 Abschnitte, 100000 Abschnitte oder mehr einschließen. Es gibt einige Fälle, in welchen der Flächen-Prozentsatz der erhabenen Teile 11 sich etwas in Übereinstimmung mit der eingestellten Region unterscheidet, jedoch wird eine Konfiguration verwendet, in welcher die Flächen-Prozentsätze in diesem Beispiel im Wesentlichen gleich sind. Zum Beispiel ist eine Differenz zwischen jeder der oberen und unteren Grenzen des Flächen-Verhältnisses und ein Durchschnitt des Flächen-Verhältnisses vorzugsweise gleich oder weniger als 10% des Durchschnitts, bevorzugter gleich oder weniger als 5% des Durchschnitts, auch bevorzugter gleich oder weniger als 3% des Durchschnitts, und noch bevorzugter gleich oder weniger als 1% des Durchschnitts. Die Licht-Extraktions-Eigenschaften in der Ebene können gleichförmig erhöht sein, weil die Flächen-Prozentsätze miteinander gleich sind. Obwohl es keine besondere Begrenzung bezüglich des Flächen-Prozentsatzes der erhabenen Teile 11 pro Einheits-Region gibt, kann der Flächen-Prozentsatz davon zum Beispiel in einem Bereich von 20 bis 80%, vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 70% und bevorzugter in einem Bereich von 40 bis 60%, eingestellt werden.
In einem bevorzugten Aspekt werden die erhabenen Teile 11 und die vertieften Teile 12 statistisch zugeordnet und in den Einheits-Regionen angeordnet. Folglich kann mehr Licht mit verschiedenen Farben ohne Winkel-Abhängigkeit extrahiert werden. Folglich hat das organische EL-Element eine Struktur, die für ein organisches EL-Element für Beleuchtung besonders geeignet ist.
Die unebene Struktur 10 hat vorzugsweise winzige Unebenheit. Folglich kann die Effizienz erhöht werden. Zum Beispiel kann die winzige unebene Struktur durch Anwenden eines Quadrats mit einer Seite von 0,1 bis 100 μm als ein Abschnitt für Unebenheit gebildet werden. Eine Seite des Quadrats, das einen Abschnitt für Unebenheit bildet, kann 0,4 bis 10 μm sein, und wenn diese Seite auf 1 μm eingestellt ist, kann die winzige unebene Struktur 10 genau gebildet werden. Auch eine 1 mm × 1 mm Quadrat-Region oder eine 10 mm × 10 mm Quadrat-Region kann als die Einheits-Region verwendet werden. Angemerkt sei, dass in der unebenen Struktur 10, ein Material, das die unebene Struktur 10 ausmacht, nicht in den vertieften Teilen 12 bereitgestellt wird. In diesem Fall kann die gesamte Fläche von einer unteren Schicht (erste transparente Material-Schicht 7a) der unebenen Struktur 10 als eine Schicht dienen, in welcher mehrfach winzige erhabene Teile 11 in der Form von Inseln dispergiert sind. Zum Beispiel kann in einem Teil der vertieften Teile 12 die zweite transparente Material-Schicht 7b in direktem Kontakt mit dem Substrat 6 sein.
Obwohl es keine besondere Begrenzung bezüglich der Höhe des erhabenen Teils 11 gibt, kann die Höhe davon zum Beispiel in einem Bereich von 0,1 bis 100 μm liegen. Folglich kann die unebene Struktur 10 mit verbesserten Licht-Extraktions-Eigenschaften erhalten werden. Wenn zum Beispiel die Höhe des erhabenen Teils 11 in einem Bereich von 1 bis 10 μm eingestellt ist, kann eine winzige Unebenheit genau gebildet werden.
Die Vielzahl von erhabenen Teilen 11 in der unebenen Struktur 10 kann dieselbe Form aufweisen. In 9A wird ein erhabenes Teil 11 vollständig in einem Abschnitt für Unebenheit bereitgestellt und ein erhabenes Teil 11 mit rechteckiger oder quadratischer Form in der Draufsicht wird gezeigt, jedoch ist die Form des erhabenen Teils 11 in der Draufsicht nicht darauf begrenzt und kann eine andere Form sein. Zum Beispiel kann die Form davon kreisförmig oder polygonal (dreieckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder dergleichen) sein. In diesem Fall kann die drei-dimensionale Form des erhabenen Teils 11 eine geeignete Form, wie zylindrische, prismatische (dreieckig pyramidal, quadratisch prismatisch oder dergleichen) oder pyramidale (dreieckig pyramidal, quadratisch pyramidal oder dergleichen) Form sein.
In einem bevorzugten Aspekt wird die unebene Struktur 10 als eine optisch beugende Struktur gebildet. In diesem Fall werden die erhabenen Teile 11 bevorzugter mit einer bestimmten Regelmäßigkeit bereitgestellt, sodass sie eine Beugungs-Struktur aufweisen. Mit der optisch beugenden Struktur werden die erhabenen Teile 11 vorzugsweise mit Periodizität gebildet. Wenn die Licht-Diffusions-Schicht 7 die optisch beugende Struktur aufweist, können die Licht-Extraktions-Eigenschaften verbessert werden. Auch in dem Fall, wenn die Licht-Diffusions-Schicht 7 eine Beugungs-Struktur aufweist, wenn eine Licht-Extraktions-Schicht (optischer Film) auf einer Fläche des Substrats 6 auf der Seite entgegengesetzt zu der Licht-Diffusions-Schicht 7 gebildet wird, kann Licht-Streuung stattfinden und deshalb kann der Einfluss von Betrachtungswinkel-Abhängigkeit vermindert werden. In der optisch beugenden Struktur ist es bevorzugt, dass eine Periode P der zwei-dimensional unebenen Struktur 10 (wenn die unebene Struktur keine Periodizität aufweist, die durchschnittliche Periode der unebenen Struktur) in einem Bereich von ungefähr 1/4 bis 100 fach der Wellenlänge λ, worin die Wellenlänge in dem Medium λ ist (ein Wert, erhalten durch Dividieren der Wellenlänge im Vakuum durch den Brechungsindex des Mediums), eingestellt wird. Dieser Bereich kann in dem Fall, wenn die Wellenlänge von aus der Licht-emittierenden Schicht emittiertem Licht in einem Bereich von 300 bis 800 nm ist, eingestellt werden. In diesem Fall ist die Licht-Extraktions-Ausbeute auf Grund des geometrisch-optischen Effekts erhöht oder in anderen Worten, auf Grund von einem Anstieg des Flächenbereichs von der Fläche mit einem Einfalls-Winkel von weniger als dem Total-Reflexions-Winkel, oder auf Grund des Effekts von Extrahieren des Lichts mit einem Winkel von dem Total-Reflexions-Winkel oder mehr durch gebeugtes Licht. Auch in dem Fall, wenn eine besonders kleine Periode P eingestellt wird (zum Beispiel in einem Bereich von λ/4 bis λ), sinkt der effektive Brechungsindex nahe einem unebenen Struktur-Teil schrittweise, wenn der Abstand von der Fläche des Substrats steigt. Deshalb ist Einstellen einer kleinen Periode P äquivalent zum dazwischen Anordnen einer Dünn-Film-Schicht mit einem Brechungsindex, der zwischen dem Brechungsindex des Mediums der Schicht, die die unebene Struktur bildet, und dem Brechungsindex der Beschichtungs-Schicht oder der Anode zwischen dem Substrat und einer Schicht zum Beschichten der Unebenheit oder der Anode, und deshalb kann Fresnel-Reflexion vermindert werden. Kurz gesagt, wenn die Periode P in einem Bereich von λ/4 bis 100 λ eingestellt wird, kann die Reflexion (Total-Reflexion oder Fresnel-Reflexion) unterdrückt werden, und die Licht-Extraktions-Ausbeute kann erhöht sein. Unter diesen, wenn die Periode P kleiner als λ ist, besteht die Gefahr, dass nur der Fresnel-Verlust-Hemmungs-Effekt gezeigt wird und der Licht-Extraktions-Effekt sinken wird. Wenn andererseits die Periode P 20 λ übersteigt, besteht die Gefahr, dass die Höhe der Unebenheit folglich nicht erhöht zu werden braucht (um einen Phasen-Unterschied zu erhalten), und es wird nicht einfach sein, die Licht-Diffusions-Schicht 7 mit der Beschichtungs-Schicht (zweite transparente Material-Schicht 7b) zu ebnen. Obwohl ein Verfahren zur Herstellung einer sehr dicken Beschichtungs-Schicht (zum Beispiel 10 μm oder mehr) auch denkbar ist, weist ein solches Verfahren viele schädliche Effekte auf, wie eine Senkung in der Durchlässigkeit, und ein Anstieg in den Materialkosten oder Ausgasen in dem Fall von einem Harz-Material, und deshalb hat das Verfahren des Erhöhens der Dicke auch Nachteile. Deshalb ist die Periode P zum Beispiel vorzugsweise auf λ bis 20 λ eingestellt.
Die unebene Struktur 10 kann eine Grenz-Beugungs-Struktur sein. Die Grenz-Beugungs-Struktur kann durch statistisches Anordnen der erhabenen Teile 11 gebildet werden. Auch ist es ebenfalls möglich, eine Struktur anzuwenden, in welcher eine Beugungs-Struktur, die teilweise in einer winzigen Region in der Ebene als die Grenz-Beugungs-Struktur gebildet wird, auf einer Fläche angeordnet ist. In diesem Fall kann die Struktur als eine Struktur bezeichnet werden, in welcher eine Vielzahl von unabhängigen Beugungs-Strukturen in der Ebene gebildet wird. Mit der Grenz-Beugungs-Struktur wird Licht durch Beugungs-Mittel auf Grund von einer winzigen Beugungs-Struktur extrahiert, und der Beugungs-Effekt der gesamten Fläche wird vor übermäßigem Erhöhen gehemmt und die Winkel-Abhängigkeit von Licht kann gesenkt werden. Deshalb kann der Licht-Extraktions-Effekt erhöht werden, während die Winkel-Abhängigkeit gesenkt wird.
Wenn die erhabenen Teile 11 und die vertieften Teile 12 wie in 9 statistisch angeordnet sind, besteht, wenn es viele aufeinander folgende erhabene Teile 11 oder vertiefte Teile 12 gibt, die Gefahr, dass die Licht-Extraktions-Eigenschaften nicht ausreichend erhöht werden können. Im Hinblick darauf, ist es bevorzugt, eine Regel bereitzustellen, in welcher eine vorbestimmte Zahl oder mehr von denselben Blöcken (entweder der erhabenen Teile 11 und der vertieften Teile 12) nicht nacheinander aufgestellt sind. In anderen Worten ist es bevorzugt, dass die erhabenen Teile 11 derart angeordnet sind, dass eine vorbestimmte Zahl oder mehr von erhabenen Teilen 11 nicht in Gitter-Abschnitten in derselben Richtung nacheinander aufgestellt sind, und die vertieften Teile 12 derart angeordnet sind, dass eine vorbestimmte Zahl oder mehr von vertieften Teilen 12 nicht in Gitter-Abschnitten in derselben Richtung nacheinander aufgestellt sind. Folglich kann die Licht-Extraktions-Ausbeute erhöht werden. Auch kann die Winkel-Abhängigkeit der lumineszierenden Farbe vermindert werden. Die vorbestimmte Zahl von erhabenen Teilen 11 oder vertieften Teilen 12, die nicht nacheinander aufgestellt sind, ist vorzugsweise zehn oder weniger, bevorzugter acht oder weniger, auch bevorzugter fünf oder weniger und noch bevorzugter vier oder weniger.
Hinsichtlich erhabener Teile 11 oder vertiefter Teile 12 ist die Achsenlänge von einer umschriebenen Ellipse oder der Durchmesser von einem umschriebenen Kreis, betrachtet in einer Richtung rechtwinklig zu der Fläche des Substrats 6, vorzugsweise in einem Bereich von 0,4 bis 4 μm. Die Vielzahl von erhabenen Teilen 11 wird in diesem Fall als ein vergrößerter erhabener Teil betrachtet, der von aufeinander folgenden erhabenen Teilen 11 stammt, die miteinander verbunden sind. In ähnlicher Weise wird die Vielzahl von vertieften Teilen 12 in diesem Fall als ein vergrößerter vertiefter Teil betrachtet, der von aufeinander folgenden vertieften Teilen 12 stammt, die miteinander verbunden sind. Durch Ausführen der Steuerung können, um nicht zu viele nacheinander erhabene Teile 11 oder vertiefte Teile 12 zu erzeugen, die Betrachtungswinkel-Eigenschaften verbessert werden und die Licht-Extraktions-Eigenschaften können weiter verbessert werden. Die umschriebene Ellipse und umschriebener Kreis können durch eine virtuelle Linie in der Draufsicht, betrachtet in der Richtung rechtwinklig zu der Fläche des Substrats 6, gezogen werden.
Beispiele der unebenen Struktur 10 werden in 10 gezeigt. Diese unebenen Strukturen 10 werden derart gesteuert, dass die Anordnung statistisch ist, und eine vorbestimmte Zahl oder mehr von denselben Blöcken (erhabene Teile 11 oder vertiefte Teile 12) nicht in derselben Richtung nacheinander aufgestellt sind. Drei oder mehr Blöcke sind nicht in derselben Richtung in 10A nacheinander aufgestellt und vier oder mehr Blöcke sind nicht in derselben Richtung in 10B nacheinander aufgestellt. Die durchschnittliche Zahl von Blöcken, die aufgestellt sind, können durch durchschnittlichen Pitch ausgedrückt werden. Ein Block bezieht sich auf einen erhabenen Teil 11 oder einen vertieften Teil 12, die einem Abschnitt zugeordnet werden. Der durchschnittliche Pitch kann durch eine Breite w von einem Block ausgedrückt werden. Die unebene Struktur 10 von 10A ist eine Quadrat-Gitter-Struktur und hat einen mittleren Pitch von 3w. Die unebene Struktur 10 von 10B ist eine Hexagonal-Gitter-Struktur und hat einen mittleren Pitch von 3w. Auch in dem Fall von 10 ist hinsichtlich der Vielzahl von erhabenen Teilen 11 oder vertieften Teilen 12 die Achsenlänge der umschriebenen Ellipse oder der Durchmesser des umschriebenen Kreises, betrachtet in der Richtung rechtwinklig zu der Fläche des Substrats 6, vorzugsweise in einem Bereich von 0,4 bis 4 μm.
Wie in 9 und 10 gezeigt, bezieht sich die Breite w auf die Breite von einem Abschnitt der unebenen Struktur 10. In dem Fall von einem quadratischen Raster ist die Breite w die Länge von einer Seite des Quadrats. In dem Fall von einem hexagonalen Raster ist die Breite w ein Abstand zwischen zwei entgegengesetzten Seiten. Die Breite w ist vorzugsweise 0,1 bis 100 μm und bevorzugter 0,4 bis 10 μm.
[Beleuchtungs-Einrichtung]
Eine Beleuchtungs-Einrichtung kann mit dem vorstehend beschriebenen organischen EL-Element erhalten werden. Die Beleuchtungs-Einrichtung kann zum Beispiel das organische EL-Element, eine Stromquelle, einen Schalter und elektrische Verdrahtung, die diese elektrisch verbindet, einschließen. Die Beleuchtungs-Einrichtung kann als eine weißes Licht emittierende Beleuchtungs-Einrichtung konfiguriert sein. Die weißes Licht emittierende Beleuchtungs-Einrichtung wird vorstehend erwähnt, jedoch kann die lumineszierende Farbe eingestellt werden und die Beleuchtungs-Einrichtung kann Licht mit für Beleuchtungs-Anwendungen benötigten verschiedenen Farb-Temperaturen emittieren. Zum Beispiel können in der Klassifizierung von Farb-Temperatur, Farben, wie eine Glühlampen-Licht-Farbe, warm weiß, weiß, neutral weiß, und Tageslicht-Farbe gezeigt werden. Zusätzlich kann das vorstehend beschriebene organische EL-Element eine Beleuchtungs-Einrichtung bereitstellen, die hohe Licht-Extraktions-Ausbeute und ausgezeichnete Betrachtungswinkel-Eigenschaften aufweist.
11 ist ein Beispiel von einer Beleuchtungs-Einrichtung 100. Diese Beleuchtungs-Einrichtung schließt organische EL-Elemente 101, ein Gehäuse 102, einen Stecker 103 und einen Draht 104 ein. In 4 wird eine Vielzahl (vier) von organischen EL-Elementen 101 in der Ebene angeordnet. Das Gehäuse 102 bringt die organischen EL-Elemente 101 unter. Elektrizität wird durch den Stecker 103 und den Draht 104 zugeführt und die organischen EL-Elemente 101 emittieren Licht und das Licht wird von der Beleuchtungs-Einrichtung 100 emittiert.
Bezugszeichenliste

1: Licht-emittierende Einheit
1S: Kurzwelliges Licht emittierende Einheit
1L: Langwelliges Licht emittierende Einheit
2: Licht durchlässige Elektrode
3: Licht reflektierende Elektrode
5: Licht-emittierende Schicht
6: Substrat
7: Licht-Diffusions-Schicht

Claims

Organisches elektrolumineszierendes Element, umfassend eine lichtdurchlässige Elektrode 2, eine Licht reflektierende Elektrode 3, mindestens drei Licht-emittierende Einheiten 1, angeordnet zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 2 und der Licht reflektierenden Elektrode 3, wobei die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 umfassen: eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierende Einheiten 1S mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λS, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet ist, von 380 nm bis weniger als 550 nm; und zwei oder mehr langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L mit einer gewichteten mittleren Emissions-Wellenlänge λS, die gemäß der nachstehenden Gleichung (1) berechnet ist, von 550 nm bis 780 nm,
worin P(λ) eine Spektrum-Intensität bei einer Wellenlänge anzeigt, wobei die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L größer in der Zahl sind als die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S, die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L jede eine phosphoreszierende Einheit sind, die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S jede eine fluoreszierende Einheit sind, und die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 jeweils eine Licht-emittierende Schicht 5 und eine elektrische Ladungs-Transfer-Schicht 8, bereitgestellt auf der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3 der Licht emittierenden Schicht 5, umfassen.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 1, wobei die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 mindestens eine Licht-emittierende Einheit, die eine Vielzahl von Licht-emittierenden Materialien enthält, einschließen.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farb-Temperatur der lumineszierenden Licht-emittierenden Einheiten 2500 K oder weniger ist.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 umfassen: genau eine kurzwelliges Licht emittierende Einheit 1S, als die eine oder mehr kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S; und genau zwei langwelliges Licht emittierende Einheiten 1L, als die zwei oder mehr langwelliges Licht emittierenden Einheiten 1L.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Abstand dF Bedingungen von nachstehender Gleichung (2) und nachstehender Gleichung (3) genügt, wobei dF der Abstand zwischen einer Licht-emittierenden Schicht 5 von derjenigen Licht-emittierenden Einheit 1, die von den mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 am weitesten von der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist, und der Licht reflektierenden Elektrode 3 ist,
worin in Gleichung (2) φ(λS) eine Phasen-Verschiebung anzeigt, die in der Licht reflektierenden Elektrode 3 auftritt, und in Gleichung (3), wenn eine Wellenlänge λS ist, n(λS) den mittleren Brechungsindex des Mediums anzeigt, das zwischen der Licht reflektierenden Elektrode 3 und der Licht-emittierenden Schicht 5 angeordnet ist.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei diejenige Licht-emittierende Einheit 1, die von den mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 am nächsten zu der Licht reflektierenden Elektrode 3 angeordnet ist, eine von den einen oder mehreren kurzwelliges Licht emittierenden Einheiten 1S ist.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Licht durchlässige Elektrode 2, die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 und die Licht reflektierende Elektrode 3 von einem Substrat 6 getragen werden, und das organische elektrolumineszierende Element weiterhin eine Licht-Diffusions-Schicht 7 umfasst, die zwischen dem Substrat 6 und der lichtdurchlässigen Elektrode 2 angeordnet ist.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, wobei die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein grünes Licht emittierendes Material enthält, eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein blaues Licht emittierendes Material enthält, und eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein rotes Licht emittierendes Material enthält, welche in dieser Reihenfolge, beginnend von der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3, angeordnet sind, einschließen.
Organisches elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens drei Licht-emittierenden Einheiten 1 eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein blaues Licht emittierendes Material enthält, eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein rotes Licht emittierendes Material enthält, und eine Licht-emittierende Einheit 1, die ein grünes Licht emittierendes Material enthält, welche in dieser Reihenfolge, beginnend von der Seite der Licht reflektierenden Elektrode 3, angeordnet sind, einschließen.
Beleuchtungs-Einrichtung 100, umfassend ein organisches elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9.