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CN104205403B - 有机发光器件及照明设备 - Google Patents

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CN104205403B CN201380016093.0A CN201380016093A CN104205403B CN 104205403 B CN104205403 B CN 104205403B CN 201380016093 A CN201380016093 A CN 201380016093A CN 104205403 B CN104205403 B CN 104205403B
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Abstract

本发明涉及一种有机发光器件(OLED)及照明装置。根据本发明的示例性的有机发光器件，例如使基于表面电浆等的渐消耦合最小化，由此可以产生优异的发光效率。

Description

有机发光器件及照明设备
技术领域
本发明涉及一种有机发光器件(OLED)及其用途。
背景技术
典型的有机发光器件通常依序包括基底层、第一电极、至少包含发光层的有机层、以及第二电极。
在被称为所谓的底部发光型器件(bottom emitting device)的结构中，所述第一电极可形成为透明电极，第二电极可形成为反射电极。并且，在被称为所谓的顶部发光型器件的结构中，所述第一电极可形成为反射电极，第二电极可形成为透明电极。
分别通过两个电极来注入电子(electron)和空穴(hole)，并且注入的电子和空穴将在发光层结合(recombination)而产生光。该光线在底部发光型器件中向基底层侧放射，而在顶部发光型器件中向第二电极侧放射。
在有机发光器件的结构中，通常用来作为透明电极的氧化铟锡(ITO，Indium TinOxid)、有机层、以及一般作为玻璃基底层的基底层，其折射率分别约为2.0、1.8和1.5左右。在这样的折射率关系下，例如，由底部发光型器件的有机发光层产生的光将通过有机层和第一电极的界面之间或在基底层内的全内反射(total internal reflection)现象等而被截留(trap)，且仅有极少量的光线放射。
发明内容
本发明提供一种有机发光器件及其用途。
作为一个实例，有机发光器件可包括第一透明电极层和第二透明电极层，以及在两个所述透明电极层之间形成的有机层。所述有机层可具有至少一层功能性有机层，或可具有两个以上功能性层层叠的结构。其有机层例如可至少包含发光层。
所述有机发光器件可进一步包括位于第一或第二透明电极层外部的反射板。例如，相对于550nm的光波长，具有80％以上、85％以上、90％以上、或95％以上的反射率的反射板可作为反射板。反射板的反射率可利用常规的可见光光谱仪进行测量。反射率可利用可见光光谱仪，测量穿透、吸收或反射的光的速度相对于入射光的速度的比值而得到。任何反射板皆可使用，只要其具有上述的反射率。例如，反射板可以使用包含介电反射镜(dielectric mirror)、银(Ag)、BaSO4或铝等反射材料的板。例如，由上述材料制备的薄膜、薄片或基底，或在合适的基底上形成所述材料的层的结构可用作反射板。在此使用的“反射板位于第一或第二透明电极层外部”的句子可以指，例如，在第一和第二透明电极层以互相对置的状态形成，并且有机层位于第一和第二透明电极层之间的结构中，反射板位于与第一或第二透明电极层的有机层接触面的相反侧。
在有机发光器件中，反射板可与发光层隔开约为100nm以上、200nm以上、或300nm以上的距离而设置。间隔的上限(但是本发明并无特别的限制)例如可约为700nm以下、650nm以下、600nm以下、550nm以下、500nm以下、450nm以下、400nm以下、350nm以下、300nm以下、250nm以下、或200nm以下。在此，例如，如后述的那样，当有机层包括两层以上的发光层时，发光层和反射板之间的间隔可为反射板和至少两层发光层中较近的一层之间的距离。当发光层的间隔维持在上述范围时，可以防止器件表面电浆(surface plasmon)效应或取决于器件中的金属等的光衰减效应，且可以提供具有优异效能的器件器件。
有机发光器件可进一步包括散射层。例如，散射层可位于第一和第二电极中的、与反射板接触的电极层和所述反射层之间。
例如，有机发光器件可进一步包括基底层，且在有机发光器件结构中，在基底层的上方依序形成有第一或第二透明电极层、有机层、和第二或第一透明电极层，反射板位于基底层的外部，并且散射层位于基底层和在基底层的上方形成的第一或第二透明电极层之间。
图1表示有机发光器件的示例性结构100，其中，依序形成有第二透明电极层101、有机层102、第一透明电极层103、散射层104、基底层105和反射板106。
在上述结构中，可根据需要使用合适的材料作为基底层，并无特别地限制。在一个实施例中，对可见光波长的光具有50％、60％、70％、80％或90％的透过率的基底层可作为基底层(透明基底层)。玻璃或透明高分子基底层可作为透明基底层。包含碱石灰玻璃、含钡/锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅玻璃、钡硼硅酸盐玻璃或石英等的基底层可作为玻璃基底层等，包含聚碳酸酯(PC，polycarbonate)、丙烯酸树脂(acryl resin)、聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET，poly(ethylene terephthatle))、聚(醚硫醚)(PES，poly(ethersulfide))或聚砜(PS，polysulfone)等的基底层可作为高分子基底层，但本发明并不限于此。
基底层例如考虑到光穿透率、力学强度或重量等，可以具有合适的厚度。例如，常规的基底层的厚度约为0.1mm至10mm、0.3mm至5mm、或0.5mm至2mm的程度。
在包含于有机发光器件的第一和第二透明电极层中，其中一个可为空穴注入型电极，而另一个可为电子注入型电极。为方便说明，以下将在本说明书中进一步描述的具有如图1所示的结构的器件中，在基底层105的上方形成的电极层103是空穴注入电极层的同时，为作为透明电极层的第一电极层，而另一电极层101是电子注入电极层的同时，为作为透明电极层的第二电极层。但在器件中，第一和第二透明电极层的位置和性能并不限于此。
基本上为透明且具有空穴可注入特性的电极层，例如可以使用具有较高功函数(work functiong)的透明材料制成。例如，空穴注入电极层可包含具有4.0eV以上功函数的金属、合金、导电化合物、或上述中的两种以上的混合物。此类材料可为金属(例如金)、CuI、ITO(Indium Tin Oxide)、氧化锌铟(IZO，Indium Zinc Oxide)、氧化锡锌(ZTO，Zinc TinOxide)、铝或铟掺杂氧化锌、氧化铟镁、氧化镍钨、氧化材料(例如ZnO、SnO2或In2O3等)、金属氮化物(例如氮化镓)、金属硒化物(例如硒化锌)或金属硫化物(例如硫化锌)等。透明的空穴注入电极层也可利用金属薄膜(例如Au、Ag或Cu等)和高折射透明材料(例如ZnS、TiO2或ITO等)的层叠结构制成。
透明空穴注入电极层可由任选的方法例如沉积法、溅射法、化学沉积法或电化学法等而形成。另外，如果有必要的话，形成的电极层可通过已知的光刻法或使用荫罩法等进行图案化。空穴注入电极层的膜厚可根据光穿透率或表面电阻等而改变，但是通常在500nm或10nm至200nm的范围内。
透明电子注入电极层例如可利用具有较低功函数的透明材料制成，或者可利用用于形成空穴注入电极层的材料中的合适材料来制成，但本发明并不限于此。电子注入电极层例如也可通过沉积法或溅射法制备，且如有必要的话，也可进行适当的图案化。电子注入电极层可根据需要而形成合适的厚度。
位于电子和空穴注入电极层之间的有机层包含一层以上的发光层。有机层可包含两层以上的多层发光层。当包含两层以上的发光层时，上述两层以上的发光层可彼此接触或分开，或如有必要的话，可被具有电荷产生特性的内部电极层或电荷产生层(CGL；ChargeGenerating Layer)等隔开，但本发明并不限于此。
发光层例如可利用在本领域已知的各种荧光或磷光有机材料制备。能够用于发光层的材料的实例可为磷光材料，例如，基于Alq的材料例如三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(tris(4-methyl-8-quinolinolate)aluminum(III))(Alg3)、4-MAlq3、或Gaq3；环戊二烯(cyclopenadiene)衍生物，例如C-545T(C26H26N2O2S)、DSA-胺、TBSA、BTP、PAP-NPA、螺环-FPA、Ph3Si(PhTDAOXD)、1,2,3,4,5-五苯基-1,3-环戊二烯(PPCP，1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene)等；4,4’-双(2,2’-二苯基乙烯基)-1,1’-联苯(DPVBi，4,4’-bis(2,2’-diphenylyinyl)-1,1’-biphenyl)、二苯乙烯基苯、或其衍生物；或4-(二氰基亚甲基)-2-叔丁基-6-(1,1,7,7,-四甲基久洛尼基-9-烯基)-4H-吡喃(DCJTB，4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-e nyl)-4H-pyran)、DDP、AAAP、或NPAMLI；或磷光材料，例如，Firpic、m-Firpic、N-Firpic、bon2Ir(acac)、(C6)2Ir(acac)、bt2Ir(acac)、dp2Ir(acac)、bzq2Ir(acac)、bo2Ir(acac)、F2Ir(bpy)、F2Ir(acac)、op2Ir(acac)、ppy2Ir(acac)、tpy2Ir(acac)、fac-三[2-(4,5’-二氟苯基)吡啶-C’2,N]铱(III)(FIrppy,fac-tris[2-(4,5’-difluorophenyl)pyridine-C’2,N]iridium(III)、或双(2-(2’-苯并[4,5-a]噻吩基)吡啶-N,C3’)铱(乙酰丙酮)(Btp2Ir(acac)，bis(2-(2’-bonzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C3’)iridium(acetylactonate))等，但本发明并不限于此。发光层可包含上述材料作为主体材料(host)，且其主体掺杂体系(Host-Dopant system)包含的掺杂物包括苝(perylene)、二苯乙烯基联苯(distyrylbiphenyl)、DPT、喹吖啶酮(quinacridone)、红荧烯(rubrene)、BTX、ABTX、或DCJTB等。
发光层也可利用后述的接受电子的有机化合物和提供电子的有机化合物中的、具有发光特性的种类制备。
只要含有发光层，有机层即可形成为进一步包含本领域已知的其他各种功能层的各种结构。能包含于有机层的功能层可为电子注入层、空穴阻挡层、电子传输层、空穴传输层以及空穴注入层等。
在此，电子注入层或电子传输层例如可利用接受电子的有机化合物(electronaccepting organic compound)制备。在此，所谓接受电子的有机化合物可以使用已知的任选有机化合物，并无特别地限制。作为这类的有机化合物可为：多环化合物例如对三联苯(p-terphenyl)或四联苯(quaterphenyl)或其衍生物；多环烃化合物例如萘(naphthalene)、并四苯(tetracene)、芘(pyrene)、晕苯(coronene)、(chrysene)、蒽(anthracene)、二苯基蒽(diphenylanthracene)、并四苯(naphthacene)、或菲(phenanthrene)等或其衍生物；或杂环化合物例如菲咯啉(phenanthroline)、红菲绕啉(bathophenanthroline)、菲啶(phenanthridine)、吖啶(acridine)、喹啉(quinoline)、喹喔啉(quinoxaline)、或吩嗪(phenazine)或其衍生物等。此外，荧光素(fluoroceine)、苝(perylene)、酞苝(phthaloperylene)、萘苝(naphthaloperylene)、紫环酮(perynone)、酞紫环酮(phthaloperynone)、萘紫环酮(naphthaloperynone)、二苯基丁二烯(diphenylbutadiene)、四苯基丁二烯(tetrephenylbutadiene)、噁二唑(oxadiazole)、醛连氮(aldazine)、二苯并噁唑啉(bisbenzoxazoline)、联苯乙烯(bisstyryl)、吡嗪(pyrazine)、环戊二烯(cyclopentadiene)、8-羟基喹啉(oxine)、氨基喹啉(aminoquinoline)、亚胺(imine)、二苯乙烯、乙烯基蒽、二氨基咔唑(diaminocarbazole)、吡喃(pyrane)、噻喃(thiopyrane)、聚甲炔(polymethine)、部花青(merocyanine)、喹吖啶酮(quinacridone)、红荧烯(rubrene)等、或其衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1988-295695、日本专利公开号1996-22557、日本专利公开号1996-81472、日本专利公开号1993-009470、日本专利公开号1993-017764等中公开的金属螯合组合物，例如，具有至少一种金属螯合类咢辛(oxinoid)复合物的金属络合物例如包括三(8-羟基喹啉)铝(tris(8-quinolinolato)aluminium)、双(8-羟基喹啉)镁、双[苯并(f)-8-羟基喹啉]锌(bis[benzo(f)-8-quinolinolato]zinc)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)铟(bis[benzo(f)-8-quinolinolato]zinc)、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝、8-羟基喹啉锂(tris[8-quinolinolato]indium)、三(5-氯-8-羟基喹啉)镓、双(5-铝氯-8-羟基喹啉)钙、及其衍生物的8-羟基喹啉类作为配位体(coordinator)；在专利公报例如日本专利公开号1993-202011、日本专利公开号1995-179394、日本专利公开号1995-278124、或日本专利公开号1995-228579等中公开的噁二唑(oxadiazole)化合物；在专利公报例如日本专利公开号1995-157473等中公开的三嗪(triazine)化合物；在专利公报例如日本专利公开号1994-203963等中公开的茋(stilbene)衍生物、或二苯乙烯基亚芳基(distyrylarylene)衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1994-132080或日本专利公开号1994-88072等中公开的苯乙烯衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1994-100857或日本专利公开号1994-207170等中公开的二烯衍生物；荧光增亮剂例如苯并噁唑(benzooxazole)化合物、苯并噻唑(benzothiazole)化合物、或苯并咪唑(benzoimidazole)化合物；二苯乙烯基苯(distyrylbenzene)化合物例如1,4-双(2-甲基苯乙烯基)苯、1,4-双(3-甲基苯乙烯基)苯、1,4-双(4-甲基苯乙烯基)苯、二苯乙烯基苯、1,4-双(2-乙基苯乙烯基)苄基、1,4-双(3-乙基苯乙烯基)苯、1,4-双(2-甲基苯乙烯基)-2-甲基苯、或1,4-双(2-甲基苯乙烯基)-2-乙基苯；二苯乙烯吡嗪化合物例如2,5-双(4-甲基苯乙烯基)吡嗪、2,5-双(4-乙基苯乙烯基)吡嗪、2,5-双[2-(1-萘基)乙烯基]吡嗪、2,5-双(4-甲氧基苯乙烯基)吡嗪、2,5-双[2-(4-联苯基)乙烯基]吡嗪、或2,5-双[2-(1-芘基)乙烯基]吡嗪；二亚甲基(dimethylidene)化合物例如1,4-亚苯基二亚甲基、4,4’-亚苯基二亚甲基、2,5-二甲苯基二亚甲基、2,6-亚萘基二亚甲基、1,4-亚联苯基二亚甲基、1,4-亚对四苯基二亚甲基、9,10-蒽二基二亚甲基(9,10-anthracenediyldimethylidine)、或者4,4’-(2,2-二-叔丁基苯基乙烯基)联苯、4,4’-(2,2-二苯基乙烯基)联苯、或其衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1994-49079或日本专利公开号1994-293778等中公开的硅烷胺(silanamine)衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1994-279322或日本专利公开号1994-279323等中公开的多官能苯乙烯化合物；在专利公报例如日本专利公开号1994-107648或日本专利公开号1994-092947等中公开的噁二唑衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1994-206865等中公开的蒽化合物；在专利公报例如日本专利公开号1994-145146等中公开的oxynate衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1992-96990等中公开的四苯基丁二烯衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1991-296595等中公开的有机三官能化合物；在专利公报例如日本专利公开号1990-191694等中公开的香豆素(coumarin)衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1990-196885等中公开的苝(perylene)衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1990-255789等中公开的萘衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1990-289676或日本专利公开号1990-88689等中公开的酞紫环酮(phthaloperynone)衍生物；在专利公报例如日本专利公开号1990-250292等中公开的苯乙烯基胺衍生物等，以上物质可用作包含在低折射层中的有机化合物。另外，在此，例如可利用如LiF或CsF等的材料制备电子注入层。
空穴阻挡层用于防止从空穴注入型电极层注入的空穴穿过发光层而进入至电子注入型电极层，由此能提高器件的寿命和效率，且需要时，该空穴阻挡层可以使用已知的材料而在发光层和电子注入电极层之间的合适的位置上形成。
空穴注入层或空穴传输层例如可包含提供电子的有机化合物(electrondonating organic compound)。作为提供电子的有机化合物，可以为N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基苯、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-4,4’-二氨基联苯、2,2-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)丙烷、N,N,N’,N’-四-对-甲苯基-4,4’-二氨基联苯、双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)苯基甲烷、N,N’-二苯基-N,N’-二(4-甲氧基苯基)-4,4’-二氨基联苯、N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-双(二苯基氨基)四联苯(4,4’-bis(diphenylamino)quadriphenyl)、4-N,N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯、3-甲氧基-4’-N,N-二苯基氨基苯乙烯基苯、N-苯基咔唑、1,1-双(4-二-对-三氨基苯基)环己烷、1,1-双(4-二-对-三氨基苯基)-4-苯基环己烷、双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷、N,N,N-三(对-甲苯基)胺、4-(二-对-甲苯基氨基)-4’-[4-(二-对-甲苯基氨基)苯乙烯基]茋、N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二氨基联苯N-苯基咔唑、4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯、4,4”-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]对-三联苯、4,4’-双[N-(2-萘基)-N-苯基氨基]联苯、4,4’-双[N-(3-苊基)-N-苯基氨基]联苯、1,5-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]萘、4,4’-双[N-(9-蒽基)-N-苯基氨基]联苯基苯基氨基]联苯、4,4”-双[N-(1-蒽基)-N-苯基氨基]-对-三联苯、4,4’-双[N-(2-菲基)-N-苯基氨基]联苯、4,4’-双[N-(8-荧蒽基)-N-苯基氨基]联苯、4,4’-双[N-(2-芘基)-N-苯基氨基]联苯、4,4’-双[N-(2-苝基)-N-苯基氨基]联苯、4,4’-双[N-(1-晕苯基)-N-苯基氨基]联苯(4,4’-bis[N-(1-coronenyl)-N-phenylamimo]biphenyl)、2,6-双(二-对-甲苯基氨基)萘、2,6-双[二-(1-萘基)氨基]萘、2,6-双[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘、4,4”-双[N,N-二(2-萘基)氨基]三联苯、4,4’-双{N-苯基-N-[4-(1-萘基)苯基]氨基}联苯、4,4’-双[N-苯基-N-(2-芘基)氨基]联苯、2,6-双[N,N-二-(2-萘基)氨基]氟、或4,4’-双(N,N-二-对-甲苯基氨基)三联苯、或芳基胺化合物(例如双(N-1-萘基)(N-2-萘基)胺)，但本发明并不限于此。
空穴注入层或空穴传输层可通过将有机化合物分散在高分子中或可利用从有机化合物衍生的高分子而形成。而且，也可以使用如聚对亚苯基乙烯基及其衍生物等的所谓的π-共轭高分子(π-conjugated polymers)、如聚(N-乙烯基咔唑)等的空穴传输非共轭高分子、或如聚硅烷的σ-共轭高分子用于制备空穴注入层或空穴传输层。
空穴注入层可通过利用导电高分子(如铜酞菁的金属酞菁或非金属酞菁、碳膜以及如聚苯胺的导电高分子)、或通过利用作为氧化剂的芳基胺化合物与路易斯酸(Lewisacid)反应制备。
有机层可包含上述各层而以多种结构形成。例如，有机层可形成：包含发光层和电子传输层的状态；发光层，电子传输层以及电子注入层的状态；空穴传输层、发光层以及电子传输层的状态；空穴注入层、空穴传输层、发光层以及电子传输层的状态；空穴传输层、发光层、空穴阻挡层以及电子传输层的状态；空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层以及电子传输层的状态；空穴传输层、发光层、电子传输层以及电子注入层的状态；或空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层以及电子注入层的状态，上述均依序由空穴注入电极层开始形成，但本发明并不限于此。如上所述，根据需要，有机层可具有包含两层以上发光层的结构。
有机发光器件也包含散射层。散射层能够通过与折射板等的相互作用来提高器件的光提取效率，只要起到能够使入射光散射的作用，就可以以任意已知的材料和结构形成。
在一个实施方案中，散射层可包含散射颗粒。图2显示了包含散射颗粒201的散射层形成在基底层105上的状态。图2的散射层包含散射颗粒201和粘合剂202。
术语“散射颗粒”可以是指，例如，其具有与用于形成散射层或后述的平滑层的粘合剂不同的折射率，并具有规定范围的大小而能够使入射光散射的颗粒或区域。这种颗粒或区域可具有1.0至3.5的折射率，优选大约为1.0至2.0、1.2至1.8、2.1至3.5或2.2至3.0的折射率，并且可以例举出平均粒径约为50nm至20000nm或100nm至5000nm的颗粒。对于本说明书中的术语“折射率”而言，除非有特别说明，否则可以指在真空中利用400nm至450nm波长的光而测量的折射率。颗粒可为球形、椭圆形、多边形或不规则形状，但其形状并无特别限制。散射颗粒可包含，例如，有机材料(例如聚苯乙烯或其衍生物、丙烯酸树脂或其衍生物、硅树脂或其衍生物、或酚醛树脂或其衍生物)或无机材料(例如氧化硅、氧化铝、氧化钛或氧化锆)。散射颗粒可包含上述材料中的任何一种或其两种以上的材料，根据需要，也可以形成核/壳型颗粒或空心型颗粒。
散射颗粒可进一步包括用于维持散射颗粒的粘合剂。例如，粘合剂可以使用作为能够维持散射颗粒的材料的其他相邻的材料，例如与基底层105具有相同折射率的材料。粘合剂可为，例如，热或光固化单体、低聚物、或含有聚酰亚胺的高分子有机材料、具有氟环、聚氨酯、环氧化物、聚酯或丙烯酸酯的卡多树脂(caldo resin)、无机材料(例如氧化硅、氮化硅(silicon nitride)、氮氧化硅(silicon oxynitride)或聚硅氧烷等)或有机/无机组合材料等。
散射层例如可以为具有凹凸结构的层。图3是表示具有凹凸结构的散射层301形成在基底层105上的图。当适当地调整散射层的凹凸结构时，可以使入射光散射。
具有凹凸结构的散射层例如可通过在如上所述的对热或光固化材料进行固化的过程中，以可以使所需形状的凹凸结构的模具相接触的状态固化所述材料、或在事先形成用于形成散射层的材料的层之后进行蚀刻而形成。另外，可通过将具有合适大小和形状的颗粒与用于形成散射层的粘合剂混合而制备散射层。在这种情况下，颗粒不是必须具有散射功能，但也可使用具有散射功能的颗粒。
例如，散射层可通过湿式涂布(wet coating)法涂布材料，接着可通过进行加热或光辐射等的方式、或可通过以溶胶-凝胶法对材料进行固化的方式、或可通过沉积法(例如化学气相沉积法(CVD，Chemical Vapor Deposition)或可通过物理气相沉积法(PVD，Physical Vapor Deposition)等、或微压印法固化该材料来形成。
有机发光器件可进一步包含形成于散射层上方的平滑层。
图4和5是示意性表示进一步包含平滑层的有机发光器件的图。在图4中，平滑层401形成于具有图2所示的结构的散射层上，且在图5中，平滑层401形成于具有图3所示的结构的散射层上。
平滑层提供能够在散射层上形成电极层的表面，并且通过与散射层的相互作用来实现更优异的光提取效率。平滑层可以具有与相邻的电极层相同的折射率，例如，约为1.8至3.5或2.2至3.0的折射率。平滑层可通过将具有高折射率且平均粒径例如为1nm至100nm、10nm至90nm、20nm至80nm、30nm至70nm、30nm至60nm或30nm至50nm的高折射颗粒和用于形成平滑层的粘合剂混合来形成。例如，氧化铝、氧化钛或氧化锆等可用作高折射颗粒。在一个实施例中，氧化钛例如金红石型氧化钛可用作高折射颗粒。金红石型氧化钛比其他颗粒具有更高的折射率。因此，即使在用于形成平滑层的材料中包含相对少量的高折射颗粒，也可实现具有高折射率的平滑层。当材料中所包含的高折射颗粒相对少时，可实现具有更高品质的平滑层。
在另一个实施例中，平滑层可通过将化合物(例如金属(例如锆、钛或铈)的烷氧化物或酰化物(acylate)等)与具有极性基团(例如羧基或羟基等)的粘合剂混合而成的材料来制备。上述化合物(例如烷氧化物或酰化物等)可与粘合剂的极性基团进行缩合反应，并将金属包含至粘合剂的主链，由此实现高折射率。烷氧化物或酰化物的实施例可包括钛烷氧化物，例如四正丁氧基钛、四异丙氧基钛、四正丙氧基钛或四乙氧基钛等；钛酰化物，例如硬脂酸(stearate)钛等；钛螯合物、锆烷氧化物，例如四正丁氧基锆、四正丙氧基锆、四异丙氧基锆或四乙氧基锆等；锆酰化物，例如三丁氧基硬脂酸锆等；或锆螯合物等。另外，可从散射层的描述段落中选择合适的粘合剂用作具有极性基团的粘合剂。
平滑层也可通过如下方法形成：混合金属烷氧化物(例如钛烷氧化物或锆烷氧化物等)与溶剂(例如醇或水)而制备涂布溶液、在将其进行涂布之后，在合适的温度下通过溶胶-凝胶涂布法塑化该涂布溶液。
散射层或散射层和在其上方形成的平滑层，可具有比形成于平滑层上方的第一或第二透明电极层更小的投影面积。散射层或散射层和平滑层也可具有比基底层更小的投影面积。在此使用的术语“投影面积”是指，当如上所述的有机发光器件或基底层沿着其表面的法线方向的上方观察时，所观察到的对象物的投影面积，例如基底层、散射层或电极层等的面积。因此，例如，由于如上所述的散射层的表面以凹凸形状形成等原因，即使在实质上的表面面积大于电极层的情况下，当从上方观察散射层时所观察到的面积也小于当从上方观察电极层时所观察到的面积，则可以解释为所述散射层具有小于电极层的投影面积。
只要散射层具有小于基底层和电极层的投影面积，就可以以各种形状存在。例如，如图6所示，散射层104只形成在除基底层105的边缘以外的部分中，如图7所示，部分散射层104也可以残留在基底层105的边缘上。
图8显示了从上方观察图6的散射层的示意图。如图8所示，当从上方观察散射层时所观察到的电极层103的区域A(即电极层103的投影面积A)大于位于其下方的散射层104的投影面积B。电极层103的投影面积A和散射层104的投影面积B的比值A/B例如可为1.04以上、1.06以上、1.08以上、1.1以上、或1.15以上。如果散射层的投影面积小于电极层的投影面积，则如下所详述，可实现散射层未露出于外部的结构，因此对投影面积的比值A/B的上限无特别地限制。鉴于现有的制备环境，比值A/B的上限例如可为：约2.0、约1.5、约1.4、约1.3或约1.25。在此，电极层也可形成在未形成有散射层的基底层的上方。电极层可与基底层接触而形成，或者可包含在电极层或基底层之间形成的附加要素。根据这种结构，可形成散射层未露出于外部的结构。
例如，如图8所示，当从上方观察时，电极层可形成至超出散射层的所有边缘的区域上。在这种情况下，例如，如图7所示，当多层散射层104位于基底层上时，电极层103可形成至包含超出在所述散射层104中的至少一个散射层104、例如在其上方存在有所述有机层的散射层104的所有边缘区的区域。例如，如图7所示，当有机层也形成在位于左右两侧边缘的散射层的上方时，图7的结构可改变成：使电极层向左右两侧延伸而形成至超出位于左右两侧的散射层的所有边缘区的区域。在上述结构中，如果将后述的密封结构附着在下方未形成有散射层的电极层，则可以形成散射层未露出于外部的结构。因此，可避免通过散射层或散射层和平滑层渗透的外部湿气或氧气，且可确保密封结构、电极层和基底层之间的附着力、或外部电源与电极层之间的粘接稳定，此外，也可有效的保持器件边缘的表面硬度。
对于投影面积的调整而言，例如可以在通过沉积法或溅射法形成电极层的工艺中，形成大于散射层等的投影面积的电极层而进行，并且如有必要的话，也可以去除散射层和/或平滑层的规定部分而对光提取层进行图案化。
有机发光器件可包含位于第一或第二透明电极层外侧的反射板。例如，在图1的结构中，由有机层产生的光线中，传播至第一电极层103侧的光穿过散射层104和基底层105而传播至反射板106侧，且并被反射板106反射至第二电极层101侧。
在此结构中，反射板设在器件的外部，由此对用于形成反射板的材料和工艺并无限制。在相对于下，反射板可以具有相对于550nm波长的光线测量的80％以上、85％以上、90％以上或95％以上的反射率。
介电反射镜也被称为布拉格反射镜(Bragg mirror)，且其结构上通常包含沉积在玻璃或其他光学材料的基底层上的介电材料(dielectric material)的薄膜形成为多层的结构。在介电反射镜中，可通过调整介电材料的薄膜厚度和材料来实现根据光线的波长类型的规定范围的反射率，并且对规定范围的波长的光线可以确保非常高的反射率。对这种包含于有机发光器件中的介电反射镜的种类无特别地限制，鉴于由有机层发出的光的波长或所要的反射率，可选择并使用合适的介电反射镜的种类。
在合适的基底上通过沉积方法形成银(Ag)、铝(Al)或BaSO4层，或由上述材料制备的薄膜、薄片或基底等皆可用作反射板。
在有机发光器件中，如上所述，将有机层两侧的电极层作为透明电极层，并且将反射板配置在任意一个透明电极层的外侧，由此很容易地确保有机层的发光区域和用于反射所发出的光的区域之间的距离，从而使基于表面电浆(surface Plasmon)等的渐消耦合(evanescent coupling)最小化，由此可以产生优异的发光效率。另外，将反射板配置在电极层的外侧，由此使在反射区域的吸收光而造成的损失(loss)最小化，且不限制用于形成器件的基底层材料，由此例如也可自由地使用因折射率匹配困难而罕用的薄膜型基底层，且无特别限制。，若有需要的话，反射板可以其自身或显示反射特性的区域被图案化而存在。
如前所述，在有机发光器件中，反射板可与位于有机层中的发光层保持合适的间隔。由此，器件的表面电浆效应等最小化，且可使光提取效率等最优化。
有机发光器件也可包含位于反射板和与反射板相邻的电极层之间、例如基底层和反射板之间的低折射区域。在本说明书的术语“低折射区域”可以是指，折射率为约1.6以下、约1.55以下、约1.5以下、约1.45以下、约1.40以下、约1.35以下、约1.30以下、约1.25以下、约1.00以下、约0.8以下至约1.0以下、或约0.85以下至约1.0的区域。
图10显示了在具有图1的结构的有机发光器件中进一步形成的低折射区域1001的示意图。在图10中，低折射区域1001形成在基底层105和反射板106之间。
例如，低折射区域可为空气层或具有如上所述的折射率范围的折射率的无机或有机材料层。
为了将低折射区域形成为空气层，例如，可采用使基底层和反射板之间具有合适间隔的方法。
用于制备低折射区域的其他材料例如可为，无机材料(例如MgF2、NaF、KF、Bi2S3、Na5Al3F14或SiO2等)或具有低折射率的高分子(例如各种光固化高分子等)。对利用上述材料而形成低折射区域的方法没有特别的限制，例如可以采用真空沉积法(例如沉积法、等离子体化学气相沉积法(VCD，Chemical Vapor Deposition)或溅射法等)、或涂布并固化包含有机高分子或其前体物的涂布溶液的方法等。
如果形成低折射区域，则能有效地调整发光层的发光区域和反射板之间的间隔，并且也能使基于反射板的光损失(loss)最小化。另外，如果反射板与低折射区域相邻，则反射板的反射特性显著提高，据此，可显著地改善器件的效率。此外，例如，当反射板与基底层贴合时，相对于所有角度的光线，产生由反射板所造成的损失(例如吸收损失)，但是当形成如上所述的低折射区域时，对于向反射板侧入射的光线中的入射角大于临界角的光线，将能避免由反射板所造成的损失。低折射区域的厚度并无特别限制，例如，鉴于发光区域和上述反射板之间的间隔，低折射区域可具有合适的厚度。
有机发光器件可形成于合适的密封结构中，以避免外界的湿气或氧气。也就是说，有机发光器件可进一步包括用于保护透明电极层和有机层的密封结构。密封结构例如可为玻璃或金属所制的罐型结构、或为可覆盖有机层的全部表面的薄膜。
图11显示了进一步包括作为用于保护依序形成的第二透明电极101和有机层102的密封结构1101、如玻璃罐或金属罐型的密封结构1101。如图11所示，例如，密封结构1101可通过粘合剂1102附着在电极层103。例如，密封结构1101可粘结在下方未形成有散射层104的电极层103。例如，如图11所示的密封结构1101可通过粘合剂1102粘结在位于基底层105边缘的电极层103。在这样的方法中，可使密封结构的保护效果最大化。
密封结构例如可为能覆盖有机层和第二透明电极层的全部表面的薄膜。图12显示了覆盖有机层102和第二电极层101全部表面的薄膜型的密封结构1101。例如，如图12所示，薄膜型的密封结构1101可具有：覆盖有机层102和第二电极层101的全部表面，同时将包括散射层104和第一透明电极层103的基底层105与位于其上方的第二基底1201粘结的结构。在此，第二基底1201例如可为玻璃基底、金属基底、高分子薄膜或阻挡层等。薄膜型的密封结构可通过，例如，涂布可通过热或UV照射固化的液态材料(例如环氧树脂)、和固化涂布材料，或利用粘结层将预先使用环氧树脂制备好的薄膜型的上层基底与基底层叠而成。
若有需要的话，密封结构可包含吸水剂或吸气剂，例如金属氧化物(例如氧化钙或氧化铍等)、金属卤化物(例如氯化钙)或五氧化二磷等。例如，吸水剂或吸气剂可包含于薄膜型密封结构的内部，或可位于罐型密封结构的规定位置上。密封结构可进一步包括阻挡膜或导电膜等。
例如，如图11或12所示，密封结构可粘附至在其下方未形成有散射层104的第一透明电极层103的上部。因此，可以实现形成光学功能层为露出在外部的密封结构。密封结构例如可以是指：被基底层、电极层、和/或密封结构包围，或被包括基底层、电极层、和/或密封结构形成的密封结构包围而避免散射层的全部表面为露出在外部的状态。密封结构可仅包含基底层、电极层、和/或密封结构，或也包含其他器件，例如导电材料或具有基底层、电极层和密封结构的中间层，只要光学功能层不与外部环境接触。例如，在图11或12中，其他器件可位于与电极层103连接的基底层101上，或位于与密封结构上1201连接的第一电极层103上，或者位于其他位置上。具有低透湿性的有机材料、无机材料、或有机/无机组合材料、或绝缘层或辅助电极等可用作其他器件。
本发明也涉及如上所述的有机发光器件的用途。例如，有机发光器件可有效的应用于液晶显示器(LCD；Liquid Crystal Display)的背光、照明设备、传感器、打印机、复印机光源、汽车仪表光源、讯号灯、领航灯、显示设备、平板发光器件的光源、显示器、装饰灯或其他种类的灯等等。在一个实施方案中，本发明涉及一种包含有机发光器件的发光设备。当有机发光器件应用于发光设备或用于其他用途时，组成设备的其他器件或组成设备的方法并无特别地限制，只要应用于所述有机发光器件，皆可使用所有相关领域的光学材料和已知的方法。
发明效果
本申请的示例性的有机发光器件，例如可以使基于表面等的渐消耦合最小化，并且可以产生优异的发光效率。
附图的简单说明
图1为示例性的有机发光器件的示意图。
图2和3为示例性的散射层的示意图。
图4和5为表示在散射层上形成平滑层的情况的示意图。
图6至8为表示散射层和电极层的状态的示意图。
图9至12为示例性的有机发光器件的示意图
图13至14为表示反射板的反射率根据相邻的介质的折射率而变化的示意图。
图15为表示耗散功率根据反射板和发光层之间距离而变化的示意图。
附图标记说明
100:有机发光器件(OLED)
101、103:透明电极层
102:有机层
104:散射层
105:基底层
106:反射板
201:散射颗粒
202:粘合剂
301:散射层
401:平滑层
1001:低折射区域
1101:密封结构
1102:胶粘剂
1201:第二基底
具体实施方式
在下文中，将参考实施例和对照例详细描述有机发光器件。然而，本发明并不限于以下公开的实施方式，且本发明也并不因下述的实施例而有所限制。
实施例1
制备了具有与图9所示的结构相同的有机发光器件。首先，为了在玻璃基底105上形成散射层104和平滑层，将用于光散射层的涂布溶液涂布于基底105的全部表面上，其中涂布溶液通过将平均粒径约为200nm的散射颗粒(氧化钛颗粒)在包含四甲氧基硅烷(作为可缩合的硅烷)的溶胶-凝胶涂布溶液中混合并充分分散而制得。随后，鉴于之后形成的有机层102的发光层的位置，使用浸渍在丙酮中的织布而去除了涂布溶液的涂层的一部分，使得残留的光散射层的位置与发光区域相对应，并进行溶胶-凝胶反应而形成散射层。接着，以同样的方式将高折射涂布溶液涂布在散射层的上部，鉴于之后形成的有机层102的发光层的位置，使用浸渍在丙酮中的织布而去除了高折射涂布溶液的涂层的一部分，使得残留的平滑层的位置与发光区域相对应，并且投影面积与散射层的投影面积相对应，其中，高折射涂布溶液通过将平均粒径约为10nm且折射率约为2.5的高折射氧化钛颗粒在包含四甲氧基硅烷的溶胶-凝胶涂布溶液中混合而制得。随后，在平滑层上进行凝胶-溶胶反应，由此形成了具有约为1.8的折射率的平滑层。完成移除后，通过已知的溅射法在玻璃基底105的全部表面上形成了由氧化铟锡(ITO，Indium Tin Oxide)形成的空穴注入型透明电极层103。另外，利用已知的材料和方法而形成了空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层，并且再次形成了作为电子注入型透明电极层的第二电极层。接下来，薄膜106作为反射板(反射表面(Al)对于550nm波长光的反射率约为89.22％，利用可见光光谱仪测得)，在其一面沉积的Al沉积层与发光层的间隔约为150nm，由此制成了有机发光器件。
实施例2
与实施例1相同的方法制备了有机发光器件，除了作为反射板使用了其一面形成有银(Ag)沉积层的薄膜106(反射表面(Al)对于550nm波长光的反射率约为97.10％，利用可见光光谱仪测得)以外。
对比实施例1
与实施例1相同的方法制备了有机发光器件，除了未形成光散射层和平滑层以外。
对比实施例2
与实施例2相同的方法制备了有机发光器件，除了未形成光散射层和平滑层以外。
实验实施例1：器件的效率的测量
测量了根据实施例1和2以及对比实施例1和2制备的器件效率(Q.E.)，且将结果示于表1中。根据表1的结果，可以确认：在构成器件时，通过将电子和空穴注入型电极均作为透明电极并将反射板配置在器件的外部且再沉积散射层的结构，确保了优异效率。另外，可以确认：位于外部的反射板的反射率越增加，器件的效率越改善。
[表1]
实施例1 实施例2 对比实施例1 对比实施例2
器件的效率Q.E.) 41.5％ 51.2％ 36.1％ 39.3％
实验实施例2：反射板基于低折射层的存在的反射率
将分别具有1、1.52和1.8的折射率的材料的反射表面(Ag或Al表面)与实施例和对比实施例中所使用的反射板接触，并且利用可见光光谱仪测量了各个反射板的反射率。图13显示了基于反射面为Al面的反射板的邻近材料的折射率的反射率，而图14显示了基于反射面为Ag面的反射板的邻近材料的折射率的反射率。如图13和14所示，确认：相邻的材料的折射率越变低，反射板的反射率越增加，由此，通过在装置中配置低折射层，可以改善其效率。
实验实施例3：根据发光层与反射板之间的距离估测耗散功率。
通过改变根据实施例2的器件的反射板和发光层之间的距离而测量了器件的耗散功率(dissipated power)，并将其结果示于图15中。在图15中，Y轴表示器件的耗散功率(dissipated power，单位：W/m2)，而X轴表示反射板与发光层之间的距离(单位：)。由图15可确定：反射板与发光层之间的距离对因表面电浆或光截留(例如玻璃引导(glass-guided))或光吸收等导致的功率耗散具有影响，且通过调控耗散功率可改善器件的效率。

Claims (16)

1.一种有机发光器件，包括：
基底层；
第一透明电极层，其位于所述基底层上；
有机层，其包括发光层并位于所述第一透明电极层上；
第二透明电极层，其位于所述有机层上；
反射板，其位于与所述基底层上的第一透明电极层相反的一侧；以及
散射层，其位于所述基底层和第一透明电极层之间，所述散射层的投影面积小于第一透明电极层的投影面积，第一透明电极层形成在所述散射层的上方及未形成有所述散射层的基底层的上方。
2.根据权利要求1的有机发光器件，
所述反射板对于550nm波长的光的反射率为80％以上。
3.根据权利要求1的有机发光器件，
所述第一和第二透明电极层中的任何一个为空穴注入电极，另一个为电子注入电极。
4.根据权利要求1的有机发光器件，
所述有机层进一步包含选自电子注入层、空穴阻挡层、电子传输层、空穴传输层以及空穴注入层中的一个以上。
5.根据权利要求1的有机发光器件，
所述发光层与反射板之间的间隔为100nm以上。
6.根据权利要求1的有机发光器件，
所述反射板包含介电反射镜、BaSO4、银或铝。
7.根据权利要求1的有机发光器件，
所述散射层包含散射颗粒，所述散射颗粒的折射率为1.0至3.5，平均粒径为50nm至20000nm。
8.根据权利要求1的有机发光器件，所述散射层具有凹凸结构。
9.根据权利要求1的有机发光器件，
进一步包括平滑层，其形成在散射层的上方，其折射率为1.8至3.5。
10.根据权利要求9的有机发光器件，
所述平滑层包含平均粒径为1至100nm的高折射颗粒。
11.根据权利要求10的有机发光器件，
所述高折射颗粒为金红石型氧化钛。
12.根据权利要求1的有机发光器件，
还包括用于保护有机层和第二透明电极层的密封结构，该密封结构粘结在其下方未形成有散射层的第一透明电极层的上方。
13.根据权利要求12的有机发光器件，
所述密封结构为玻璃罐或金属罐。
14.根据权利要求12的有机发光器件，
所述密封结构为覆盖有机层和第二透明电极层的全部表面的薄膜。
15.根据权利要求1的有机发光器件，
还包括低折射区域，其位于折射板和基底层之间，其折射率为1以下。
16.一种照明设备，其包括权利要求1的有机发光器件。
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