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TW201301605A - 發光元件、照明裝置及顯示設備 - Google Patents

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TW201301605A
TW201301605A TW101109256A TW101109256A TW201301605A TW 201301605 A TW201301605 A TW 201301605A TW 101109256 A TW101109256 A TW 101109256A TW 101109256 A TW101109256 A TW 101109256A TW 201301605 A TW201301605 A TW 201301605A
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light
layer
emitting
electrode
reflective interface
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TW101109256A
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Inventor
Yohei Ebihara
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

發光元件具有有機層，有機層相繼包含介第一發光層及第二發光層、第一反射界面、及第二反射界面，其中，假使第一反射界面與第一發光層的發光中心之間的光學距離是L11、第一反射界面與第二發光層的發光中心之間的光學距離是L21、第一發光層的發光中心與第二反射界面之間的光學距離是L12、第二發光層的發光中心與第二反射界面之間的光學距離是L22、第一發光層的發光光譜的中心波長是λ 1、以及第二發光層的發光光譜的中心波長是λ 2時，則光學距離L11、L21、L12及L22滿足預定的表示式。

Description

發光元件、照明裝置及顯示設備
本發明係關於發光元件、照明裝置、及顯示設備，更具體而言，關於利用有機材料的電場發光之發光元件、照明裝置、及使用發光元件的顯示設備。
利用有機材料的電場發光之發光元件(於下，稱為「有機EL元件」)作為經由低DC(直流)電壓驅動而以高亮度發光的發光元件，引起很大注意，且已被積極研究及開發。有機EL元件通常具有有機層夾在反射電極與透光電極之間的結構，有機層包含發光層，發光層通常具有約數十nm至數百nm範圍的厚度。在此有機EL元件中，從發光層發射的光在元件結構內部中彼此干涉，以及被取至外部。在先前技術中，嘗試利用此干涉以增進有機EL元件的發光效率。
日本未審查專利申請公開號2002-289358提出一方法，其中，藉由將發光位置與反射層之間的距離設定於一值，以致於藉由使用出自發光層而在透光電極之方向上產生的光與在反射電極之方向上產生的光之干涉，使得具有發光波長的光變成共振。
日本未審查專利申請公開號2000-243573，將透光電極與基底之間的邊界面的光反射列入考慮，指定從發光位置至反射電極的距離以及從發光位置至透光電極與基底之 間的界面的距離。
在PCT專利公告號WO.01/039554文獻中，將設置在透光電極與反射電極之間的層之厚度設定成，使得具有所需波長的光能藉由使用由透光電極與反射電極之間的多重光反射而發生的干涉成為共振，以增進發光效率。
日本專利號3508741的說明書提出一方法，其中，藉由控制有機層的厚度以控制三顏色(亦即紅色(R)、綠色(G)、及藍色(B))的衰減平衡，作為增進顯示設備中白色的色度點的視角特徵之方法，在顯示設備中，發光元件使用共振器結構而結合以增進提升發光效率。
但是，在先前技術的技術中，在利用發射光的干涉以增加發光效率的有機EL元件中，假使取得的光h的干涉濾波器的頻寬降低時，當從傾斜方向上觀視發光表面時光h的波長大且偏移，因而降低發光強度，導致發光特徵的視角相依性增加。
相反地，日本未審專利申請公開號2006-244713提出一方法，其中，在具有半值寬度的窄單色光譜之有機EL元件中的完美反射表面側及離去側中，導因於反射層的發光相位被設定為與中心波長相反的相位，藉以抑制導因於視角的顏色變化。
此外，由於即使在具有順序堆疊的多個白光發光層的有機發光元件中，在元件的內部仍然發生干涉，所以，為了有效率地取出具有寬波長成分的白光發光，發光位置要接近反射層，特別是以80 nm或更低的距離接近。假使發 光位置遠離反射電極層且它們之間的距離因而增加時，則難以取得具有寬廣光譜的白光發光。
日本未審查專利申請公開號2004-79421揭示一方法，其中，規定從發光位置至反射層的距離與從發光位置至透射電極與外部層之間的界面之距離，因此能夠取得具有良好效率及白色度的發光元件。
日本未審查專利申請公開號2006-244712揭示以同於日本未審查專利申請公開號2006-244713的方式，併入逆相位干涉而取得有利的白色度點。但是，由於在寬的波長帶中未執行相位抵消，所以，以同於日本未審查專利申請公開號2006-244713之方式，未揭示導因於視角之例如單色等顏色變異的抑制。
另一方面，已使用一技術，其中，為了增加發光效率及增進發光壽命，有機層配置成具有疊層(所謂的串接結構)，其中，藉由經過中間層而疊加多數個發光層而使發光層彼此串聯(舉例而言，參考日本未審查專利申請公開號2006-173550、日本未審查專利申請公開(PCT申請的翻譯)號2008-511100、及日本未審查專利申請公開(PCT申請的翻譯)號2008-518400。在此種發光層中，能夠疊加任何數目的發光層。除了藉由疊加產生具有相同波長的光譜的多個層而增加效率之外，也能夠藉由疊加產生具有不同波長的光譜的多個層來調整顏色。舉例而言，藉由疊加產生藍光的藍光發光層及產生黃光的黃光發光層，能夠產生白光作為其合成光。
但是，在形成上述串接結構的情形中，難以形成從各別發光位置至反射層的所有距離等於或小於80 nm，以及，由於顏色及亮度的視角相依性增加很多，所以，作為照明裝置的光分佈特徵或是作為顯示設備的顯示特徵顯著地變差。
希望提供發光元件，即使在多數個發光層疊加的結構中，其仍然能夠有利地取出寬波長帶的光，以及，大幅地降低具有多數個顏色的結合顏色之光的相關亮度及顏色的視角相依性。
又希望提供照明裝置，其具有小視角相依性、及有利的光分佈特徵。仍然又希望提供顯示設備，其具有小視角相依性及高影像品質。
根據本發明的實施例，提供發光元件，其包含：有機層，相繼包含介於第一電極與第二電極之間的第一發光層及第二發光層，在始於第一電極之第二電極的方向上彼此隔開的位置，第一發光層及第二發光層發射單色或者二或更多不同顏色的光；第一反射界面，設置在第一電極側上，以及，反射第一發光層及第二發光層發射的光以致從第二電極側輸出；以及，第二反射界面，設置在第二電極側上，其中，假使第一反射界面與第一發光層的發光中心之間的光學距離是L11、第一反射界而與第二發光層的發光中心之間的光學距離是L21、第一發光層的發光中心與 第二反射界面之間的光學距離是L12、第二發光層的發光中心與第二反射界面之間的光學距離是L22、第一發光層的發光光譜的中心波長是λ 1、以及第二發光層的發光光譜的中心波長是λ 2時，則光學距離L11、L21、L12及L22滿足所有下述表示式(1)至(8)。
2L11/λ11+Φ1/2π=0 (1)
2L21/λ21+Φ1/2π=n(其中，n1) (2)
λ1<λ11<λ1+200 (3)
λ2-40<λ21<λ2+40 (4)
2L12/λ12+Φ2/2π=m' (5)
2L22/λ22+Φ2/2π=n'+1/2 (6)
λ1-100<λ12<λ1 (7)
λ2-15<λ22<λ2+15 (8)
其中，n、m’及n’是整數，λ 1、λ 2、λ 11、λ 21、λ 12及λ 22的單位均為nm， 1表示當每一波長的光由第一反射界面反射時的相位變化， 2表示當每一波長的光由第二反射界面反射時的相位變化。
根據本發明的另一實施例，提供具有至少發光元件的照明裝置，發光元件包含：有機層，相繼包含第一發光層及第二發光層，第一發光層及第二發光層介於第一電極與第二電極之間，在始於第一電極之第二電極的方向上彼此隔開的位置，發射單色或者二或更多不同顏色的光；第一反射界面，設置在第一電極側上，以及，反射第一發光層及第二發光層發射的光以致從第二電極側輸出；以及，第二反射界面，設在第二電極側上，其中，假使第一反射界 面與第一發光層的發光中心之間的光學距離是L11、第一反射界面與第二發光層的發光中心之間的光學距離是L21、第一發光層的發光中心與第二反射界面之間的光學距離是L12、第二發光層的發光中心與第二反射界面之間的光學距離是L22、第一發光層的發光光譜的中心波長是λ 1、以及第二發光層的發光光譜的中心波長是λ 2時，則光學距離L11、L21、L12及L22滿足所有上述表示式(1)至(8)。
根據又另一實施例，提供具有至少發光元件的顯示設備，發光元件包含：有機層，相繼包含第一發光層及第二發光層，第一發光層及第二發光層介於第一電極與第二電極之間，在始於第一電極之第二電極的方向上彼此隔開的位置，發射單色或者二或更多不同顏色的光；第一反射界面，設置在第一電極側上，以及，反射第一發光層及第二發光層發射的光以便從第二電極側輸出；以及，第二反射界面，設置在第二電極側上，其中，假使第一反射界面與第一發光層的發光中心之間的光學距離是L11、第一反射界面與第二發光層的發光中心之間的光學距離是L21、第一發光層的發光中心與第二反射界面之間的光學距離是L12、第二發光層的發光中心與第二反射界面之間的光學距離是L22、第一發光層的發光光譜的中心波長是λ 1、以及第二發光層的發光光譜的中心波長是λ 2時，則光學距離L11、L21、L12及L22滿足所有上述表示式(1)至(8)。
第一發光層及第二發光層各別的發光中心意指厚度方向上發光強度分佈的峰值所處的表面，且典型上是將厚度等分為二的表面。當第一發光層或第二發光層發射具有二或更多不同的顏色之光時，由於發射各別顏色的光的層之厚度足夠小，所以，是在發光中心被視為彼此相等的情形中，發光中心典型上是將厚度等分為二的表面。
表示式(1)是表示第一反射界面與與第一發光層的發光中心之間的光學距離設定成使得波長比第一發光層的發光光譜的中心波長還長的光因第一反射界面與第一發光層的發光中心之間的干涉而加強。表示式(2)是表示第一反射界面與與第二發光層的發光中心之間的光學距離設定成使得波長在第二發光層的發光光譜的中心波長附近的光因第一反射界面與第二發光層的發光中心之間的干涉而加強。表示式(3)及(4)是在此情形中用於取得寬廣干涉波長帶的條件。表示式(5)是與來自第一發光層的光有關地，由第二反射界面反射的光反射增強比第一發光層的發光光譜的中心波長還短的光之條件。表示式(6)是與來自第二發光層的光有關地，由第二反射界面反射的光反射弱化第二發光層的發光光譜的中心波長附件的光之條件。使用表示式(3)、(4)、(7)及(8)，從λ 1及λ 2取得表示式(1)、(2)、(5)及(6)的λ 11、λ 21、λ 12、及λ 22。
此處，於需要時選取n、m’、及n’。為了增加自發光元件取出的光量，n≦5是較佳的，且n=1是最較佳的。
第一發光層及第二發光層發射具有不同波長的可見光 區的光，但本發明不限於此。
根據發光元件，干涉濾波器的光譜透射率的峰值可以實質上是平坦的。特別地，發光元件配置成滿足所有表示式(1)至(8)，當視角是45度時亮度的下降可為當視角是0度時的亮度的30%或更低，且色度偏移可為△uv≦0.015。
發光元件可為上表面發光型或是下表面發光型。在上表面發光型發光元件中，第一電極、有機層、及第二電極順序地疊加於基底上。在下表面發光型發光元件中，第二電極、有機層、及第一電極順序地疊加於基底上。上表面發光型發光元件的基底可以是不透光或透明的，且可以於需要時被選取。下表面發光型發光元件的表面是透明的，以致於從第二電極輸出的光被取至外部。
發光元件可以又包含反射層，反射層在第一發光層與第二發光層中發射二或更多不同顏色的光之複數發光層的發光中心未被視為彼此相同的情形中用以維持發光元件的干涉濾波器的光譜透射率曲線的峰值的平坦度。
於需要時，除了第一反射界面及第二反射界面之外，還可以設置一或多數個反射界面。此外，於需要時，第一反射界面、第二反射界面、及第三反射界面中至少之一可以分割成多數個反射界面。藉此，由第一反射界面反射的光反射及由第二反射界面反射的光反射加強或弱化的波長帶擴大，因此，對於每一發光區，干涉濾波器的光譜透射率曲線的峰值的平坦部份擴大，藉以增進視角特徵。
在發光元件中，以可靠度增進、採用的配置、等等的觀點而言，進一步形成反射層，因此，可以又形成反射界面。在此情形中，在形成到達光學操作所需的第二反射界面之後，在其上形成具有1μm或更厚的厚度之層，因此能夠幾乎忽略後續干涉的影響。此時的第二反射界面的外部的材料可以使用任何材料，以及，根據發光元件的形式而適當地選取此材料。具體而言，第二反射界面的外部由厚度1μm或更厚的空氣層、玻璃層、樹脂層、透明絕緣層、或透明電極層中之一或二或更多層形成，但本發明不限於此。
根據本發明的實施例之照明裝置及顯示設備可以具有先前技術中的現有配置，且根據用途或功能而適當地配置。關於典型實例，顯示設備包含驅動基底及密封基底，驅動基底設有主動元件(例如薄膜電晶體)，用於供應對應於顯示像素的顯示訊號給發光元件，密封基底設置成與驅動基底相對立。發光元件設在驅動基底與密封基底之間。顯示設備可為白色顯示設備、黑/白顯示設備或是彩色顯示設備。在彩色顯示設備的情形中，典型地，使從第二電極側輸出的光透射的濾色器設於驅動基底的發光元件的第二電極側的基底及密封基底上。
根據本發明的實施例，提供發光元件，其即使在多數個發光層疊加的結構中，仍然能夠有利地取出寬波長帶的光，以及，大幅地降低具有多數個顏色的結合顏色之光的相關亮度及顏色的視角相依性。
此外，根據本發明的實施例，提供具有小視角相依性、及有利的光分佈特徵之照明裝置、以及具有小視角相依性及高影像品質的顯示設備。
於下，將說明本發明的實施例。此外，依下述次序作說明。
1.第一實施例(有機EL元件)
2.第二實施例(有機EL元件)
3第三實施例(有機EL照明裝置)
4第四實施例(有機EL顯示設備)
1第一實施例 有機EL元件
圖1顯示根據第一實施例的有機EL元件。
如圖1所示，在有機EL元件中，有機層13介於第一電極11與第二電極12之間，有機層13順序地包含在始於第一電極11的第二電極12的方向上彼此分開的第一發光層13a及第二發光層13b。以同於先前技術的有機EL元件之方式，於需要時，電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層、電子注入層等等設置在第一發光層13a的上方及下方以及第二發光層13b的上方及下方的發光層13中。在此情形中，第二電極12是透明電極，使從有機EL元件取出的典型上為可見光的光透射，以及，光從接近第二 電極12的側輸出。第一發光層13a及第二發光層13b發射單射光或是具有波長差在例如120 nm之內的二或更多不同顏色的光。根據要由從有機EL元件發射的光束的顏色，適當地選取第一發光層13a及第二發光層13b的發光波長。一般而言，第一發光層13a及第二發光層13b的發光波長從第一電極11至第二電極12較佳地依序縮短，但是本發明不限於此。此處，假定第一發光層13a及第二發光層13b都發射單色光。舉例而言，在使用此有機EL元件作為白光發光元件的情形中，使黃光從第一發光層13a發射，及使藍光從第二發光層13b發射。於需要時，第一電極11、第二電極12、有機層13、第一發光層13a、第二發光層13b由先前技術的材料製成且於需要時被選取。
有機層13的折射率不同於第一電極11的折射率，此折射率差在有機層13與第一電極11之間形成第一反射界面14。於需要時，第一反射界面14可以設在與第一電極11分開的位置。第一反射界面14使第一發光層13a及第二發光層13b發射的光反射，以及使得光從第二電極12的側輸出。有機層13的折射率不同於第二電極12的折射率，以及，折射率差在有機層13與第二電極12之間形成第二反射界面15。
在圖1中，光學距離L11、L21、L12及L22寫在對應的部份。在有機EL元件中，光學距離L11、L21、L12及L22都設定成滿足上述表示式(1)至(8)。
將以有機EL元件是白光發光元件的情形為例，以作 詳細說明。
在白光發光有機EL元件中，第一發光層13a發射黃光，第二發光層13b發射藍光，以及，取出這些顏色的結合顏色之白光。第一發光層13a的發光光譜的中心波長λ1為例如560 nm，以及，第二發光層13b的發光光譜的中心波長λ2為例如450 nm。
在第一反射界面14與第一發光層13a的發光中心之間的光學距離L11以及第一反射界面14與第二發光層13b的發光中心之間的光學距離L21設定成滿足表示式(1)至(4)。光學距離L11設定成使得波長大於第一發光層13a的發光光譜的中心波長λ1之光因第一反射界面14與第一發光層13a的發光中心之間的干涉而加強。光學距離L21設定成使得波長在第二發光層13b的發光光譜的中心波長λ2附近之光因第一反射界面14與第二發光層13b的發光中心之間的干涉而加強。
如下所述地計算當每一波長的光由第一反射界面14反射時的相位變化 1。也就是說，使用第一電極11的複數折射率N=n-jk(n：折射率，k：消光係數)及與第一電極11相鄰之有機層13的折射率n0(舉例而言，參考(Pergamon Press)1974年出版之Max Born和Emil Wolf所著的「Principles of Optics」一書)，從表示式 1=tan-1{2n0k/(n2+k2-n0 2)}，計算 1。利用分光橢圓儀測量設備，測量有機層13的折射率。
將於下說明 1的計算的詳細實例。假使第一電極11 由例如鋁(Al)合金製成，則對於具有460 nm波長(相當於第二發光層13b的發光光譜的中心波長λ2)的光，n=0.570以及k=4.725，以及對於具有550 nm波長(相當於第一發光層13a的發光光譜的中心波長λ1)的光，n=0.908以及k=5.927。在考慮-2 π< 1≦0，假使有機層13的折射率n0=1.75，則對於具有460 nm波長的光取得 1=-2.511弳度，以及，對於具有550 nm波長的光取得 1=-2.618弳度。此外，以此方式，取得當由第二反射界面15反射各波長的光時的相位變化 2。
接著，從例如L11=154 nm、L21=305 nm、表示式(1)及(2)，如下所述地取得λ 11及λ 21(其單位為nm)2L11/λ11+Φ1/2π=0 (1)'
2L21/λ21+Φ1/2π=1 (2)'此處，λ1=560<λ11=739<λ1+200=760 nm (3)'
λ2-40=410<λ21=435<λ2+40=490 nm (4)'
它們滿足表示式(1)至(4)。
由於此時導因於與第一發光層13a與第二發光層13b有關的第一反射界面14之干涉濾波器狀態處於加強的條件，所以，光譜透射率曲線具有峰部，並因而如圖2所示，在取出光時產生波長選取性。結果，觀察到內部發光不同的發光光譜。在此情形中，在波長550 nm附近，透光率降低，因此，無法平衡地取出白光。此外，在光譜透射率曲線中未取得平坦部份，因此，視角特徵代表值得注意的亮度及顏色變化。因此，第二反射界面15是需要 的。
接著，在具有n0=1.75的折射率之有機層13與具有不同於有機層13的折射率之第二電極12(舉例而言，折射率1.6)之間，形成第二反射界面15。關於具有折射率1.6之第二電極12的材料，舉例而言，可以使用銦錫氧化物(ITO)。
在第二反射界面15與第一發光層13a的發光中心之間的光學距離L12以及第二反射界面15與第二發光層13b的發光中心之間的光學距離L22設定成滿足表示式(5)至(8)。由第二反射界面15反射的光反射給定下述條件：在比中心波長λ1短的波長側上來自第一發光層13a的光加強，以及在中心波長λ2附近來自第二發光層13b的光弱化。舉例而言，假使L12=483 nm、及L22=333 nm，則在此情形中，由於在第二反射界面15中 2=0，所以，取得如下所述的λ12及λ22(其單位為nm)。
2L12/λ12=2 (5)'
2L22/λ22=1+1/2 (6)'
λ1-100=460 nm<λ12=483 nm<λ1-50=510 nm(7)'
λ2-15=435 nm<λ22=444 nm<λ2+15=465 nm (8)'
滿足表示式(5)至(8)的條件。
如上所述，表表示式(1)至(8)的條件都被滿足。
圖3顯示導因於第二反射界面15的干涉濾波器的光譜透射率曲線。如圖3所示，在此情形中，藍光區形成光在發光中心附近弱化的條件。此外，黃光區形成光在短波長區中加強、以及在長波區弱化的條件。
圖4顯示由第二反射界面15加上第一反射界面14取得的干涉濾波器效果的光譜透射率曲線。從圖4可見，在光譜透射率曲線的藍光區及黃光區中形成幾乎平坦的干涉濾波器。此外，在此狀態下，亮度及色度的視角特徵顯示於圖5和6中。從圖5及6清楚可見，45度的視角維持0度的視角的亮度的85%或更高，以及，實現△uv≦0.015的色度偏移。
此處，將再度說明光學距離L11、L21、L12及L22的決定方法。
首先，將說明L11及L21的決定方法。
舉例而言，說明第一發光層13a發射黃光(中心波長λ1=560 nm)、第二發光層13b發射藍光(中心波長λ2=460 nm)、及有機EL元件是白光發光元件的情形。
藉由重疊從第一發光層13a和第二發光層13b直接行進至第二反射界面15的光束、以及從第一發光層13a和第二發光層13b行進至第一反射界面14而在由第一反射界面14反射後接著行進至第二反射界面15的光束，取得從第一發光層13a和第二發光層13b行進至第二反射界面15的光束。
考慮第一反射界面14及第二反射界面15中的相位偏移，重疊的光束的強度變成與下述表示式(a)和(b)成比例的光學距離L11和L21的函數。
{1+cos(4π×L11/λ1+Φ1)}2+{sin(4π×L11/λ1+Φ1)}2 (a)
{1+cos(4π×L21/λ2+Φ1)}2+{sin(4π×L21/λ1+Φ1)}2 (b)
此處，取得當每一波長的光由第一反射界面14反射時的相位偏移 1的方法與上述相同，以及，在上述實例中，在460 nm取得 1=-2.511弳度，以及在560 nm取得 1=-2.618弳度。
圖7顯示在使用表示式(a)計算而得之波長560nm時的光強度(歸一化強度)及與第一發光層13a有關的光學距離L11之間的關係。此外，圖8顯示在使用表示式(b)計算而得之波長460nm時的光強度(歸一化強度)及與第二發光層13b有關的光學距離L21之間的關係。
選取第一發光層13a及第二發光層13b設置的位置作為滿足下述條件的位置。
(i)第一發光層13a設置的位置，亦即，在歸一化強度大於0.8及歸一化光強度在左上方增加的位置提供光學距離L11。
(ii)第二發光層13b設置的位置，亦即，在歸一化強度大於0.8的位置提供光學距離L21。
條件(i)代表與L11有關地，光在λ1增強且在λ1附近的長波長側進一步增強之條件。條件(ii)代表與L21有關地光在λ2增強的條件。
應用至計算，導致116<L11<158、及288<L21<355。假使使用表示式(1)及(2)，將它們改寫成λ11與λ21不相等的形式，則產生λ1<λ11<λ1+203 nm，以及λ2-48 nm<λ21<λ2+48 nm。因而決定L11及L21。
接著，將說明L12及L22的決定方法。
從表示式(1)至(4)，取得L11及L21，舉例而言，L11是130 nm，以及L21是320 nm。
此時，藉由重疊從第一發光層13a和第二發光層13b直接行進至第二反射界面15的光束、以及從第一發光層13a和第二發光層13b行進至第一反射界面14而在由第一反射界面14反射後接著行進至第二反射界面15的光束，執行藉由第二反射界面15的干涉。考慮第一反射界面14及第二反射界面15中的相位偏移，重疊的光束的強度變成與下述表示式(c)和(d)成比例的光學距離L12和L22的函數。
{1+cos(4π×L12/λ1+Φ2)}2+{sin(4π×L12/λ1+Φ2)}2 (c)
{1+cos(4π×L22/λ2+Φ2)}2+{sin(4π×L22/λ1+Φ2)}2 (d)
此處，需要計算當每一波長的光由第二反射界面15反射時的相位偏移 2。
假使第二反射界面15形成作為例如有機層13與透明電極材料製成的第二電極12之間的界面，以及在可見光區中使用透明電極材料的n0=1.6及k=0，則 2變成0。
圖9顯示在使用表示式(c)計算而得之波長560nm時的光強度(歸一化強度)及與第一發光層13a有關的光學距離L12之間的關係。此外，圖10顯示在使用表示式(d)計算而得之波長460nm時的光強度(歸一化強度)及與第二發光層13b有關的光學距離L22之間的關係。
選取第一發光層13a及第二發光層13b設置的位置作為滿足下述條件的位置。
(iii)第一發光層13a設置的位置，亦即，在歸一化強度在右上方增加的位置提供光學距離L12。
(iv)第二發光層13b設置的位置，亦即，在歸一化強度小於0.1的位置提供光學距離L22。
條件(iii)代表相較於與L12有關之在λ1的歸一化強度，光在λ1附近的短波長側上增強且在λ1附近的長波長側弱化。條件(iv)表示與L22有關地，光在λ2弱化。
應用至計算，導致420<L12<560、及320<L22<370。假使使用表示式(5)及(6)，將它們改寫成λ12與λ22不相等的形式，則產生λ1-140 nm<λ12<λ1，以及λ2-33 nm<λ22<λ2+33 nm。
一起滿足表示式之光學距離L12和L22是要取得的值。此處，光學距離L12和L22具有下述關係。
L22=L12+L11-L21 (e)
此時，由於L11=130 nm及L21=320 nm，所以，建立L22=L12+130-320=L12-190 nm之關係。
因此，使用表示式(e)，表示成L22的函數之歸一化強度顯示於圖11中。
較佳的是取得滿足所有條件的L22。舉例而言，L22可以是340 nm。
經由上述計算程序，可以決定L11、L21、L12、及L22的所有數值。
如上所述，根據第一實施例，有機EL元件配置成滿足所有表示式(1)至(8)。結果，在有機EL元件中，干涉 濾波器的透射率在寬波長帶中是高的，以及，能夠在寬波長帶中有利地取出光。基於此原因，根據有機EL元件，能夠實施具有有利顏色的發光元件。此外，能夠可觀地降低單一顏色或是二或更多不同顏色的組合顏色的亮度及顏色的視角相依性。此外，在有機EL元件中，經由第一發光層13a及第二發光層13b的設計，選取發光顏色。此外，有機EL元件具有高的干涉濾波器透射率並因具有低耗電。
2.第二實施例 有機EL元件
在根據第二實施例的有機EL元件中，根據第一實施例的有機EL元件的第二反射界面15分割成前及後反射界面，藉以擴大表示式(6)中所示的相反相位的干涉條件中的波長帶。換言之，在表示式(6)中，假使第二反射界面15分成以△分別相隔的二反射界面時，L22變成L22+△及L22-△，以及，建立表示式(6)的λ12的波長帶擴大。
根據第二實施例，除了與第一實施例中相同的優點之外，表示式(6)中所示的相反相位的干涉條件中的波長帶擴大，以及，能夠取得有機EL元件的視角特徵進一步增進的優點。
實例1
實例1對應於第一實施例。
圖12顯示根據實例1的有機EL元件。有機EL元件是上表面發光型有機EL元件。如圖12所示，在有機EL元件中，第一電極11、有機層13、及第二電極12從下層順序地層疊於基底20上，以及，鈍化層21設於第二電極12上。
基底20由例如透明玻璃基底或是半導體基底(例如矽基底)形成，以及可以是可撓的。第一電極11作為陽極電極，陽極電極也作為反射層，第一電極11是由例如鋁(Al)、鋁合金、鉑(Pt)、黃金(Au)、鉻(Cr)、或鎢(W)等反射材料製成。第一電極11的厚度設定在100 nm至300 nm範圍。第一電極11可為透明電極，在此情形中，較佳的是提供由例如Pt、Au、Cr或W等反射材料製成的反射層，以在第一電極11與基底20之間形成第一反射界面14。
有機層13具有電洞注入層13c、電洞傳輸層13d、第一發光層13a、電子傳輸層13e、電子注入層13f、連接層13g、電洞傳輸層13h、第二發光層13b、電子傳輸層13i、及電子注入層13j從下層順序地層疊之結構。舉例而言，電洞注入層13c由六吖聯伸三苯(HAT)配置而成。電洞傳輸層13d由例如α-NPD[N,N'-雙(1-萘基)-N,N'-二苯基-[1,1'-聯苯]-4,4'-二胺]配置而成。第一發光層13a是由具有黃光發光色的發光材料製成。關於具有黃色光發光顏色的發光材料，可以使用以吡咯亞甲基錯合物摻雜作為 主材料的紅螢烯的材料。電子傳輸層13e由例如BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉)等製成。電子注入層13f由例如LiF(氟化鋰)製成。連接層13g由例如摻雜5%的Mg之Alq3(8-羥基喹啉鋁)、六吖聯伸三苯(HAT)、等等製成。也使作為電洞注入層的電洞傳輸層13h由例如α-NPD製成。第二發光層13b由具有藍光發光色的發光材料製成。具體而言，沈積ADN(9,10-雙(2-萘基)蒽)作為主材料，藉以形成膜厚20 nm的膜。此時，以5%的相對膜厚，以摻雜劑材料二胺衍生物夾摻雜ADN，以及使用此膜作為藍光發光層。電子傳輸層13i由例如BCP製成。電子傳輸層13j由例如LiF製成。
關於形成有機層13的每一層的厚度，較佳地，將電洞注入層13c的設定在1至20 nm的範圍，將電洞傳輸層13d設定在15至100 nm的範圍，第一發光層13a及第二發光層13b分別設定在5至50 nm的範圍，電子注入層13f及13j與電子傳輸層13e和13i分別設定在15至200 nm。有機層13及形成有機層13的每一層的厚度設定在其光學膜厚度使上述操作致能的值。
使用有機層13與第二電極12之間的折射率差，形成第二反射界面15。第二電極12由一般作為透明電極材料之ITO或銦及鋅的氧化物製成，第二電極12作為陰極。第二電極12的厚度設定在例如30至3,000 nm的範圍。
鈍化層21由透明介電質製成。透明介電質不一定具有與形成第二電極12的材料相同的折射率。第二電極12 與鈍化層21之間的界面可以作為使用折射率差的第二反射界面15。關於透明介電質，舉例而言，可以使用二氧化矽(SiO2)或氮化矽(SiN)。舉例而言，鈍化層21的厚度是500至10,000 nm。
於需要時，可以在有機層13與第二電極12之間設置半透明反射層。半透明反射層由例如鎂(Mg)、銀(Ag)或其合金製成，且其厚度設定在5 nm或更小，較佳地，3至4 nm。
實例2
實例2對應於第一實施例。
圖13是根據實例2的有機EL元件。有機EL元件是下表面發光型的有機EL元件。如圖13所示，在有機EL元件中，鈍化層21、第二電極12、有機層13及第一電極11從下層相繼層疊在基底20上。在此情形中，從第二電極12輸出的光透射過基底20且被取至外部。其餘部份與實例1相同。
3.第三實施例 有機EL照明裝置
圖14顯示根據第三實施例的有機EL照明裝置。
如圖14所示，根據第一及第二實施例中任一實施例的有機EL元件31安裝在有機EL照明裝置中的透明基底30上。在此情形中，在有機EL元件31中，第二電極12 側位於下部且安裝於基底30上。基於此原因，從第二電極12輸出的光透射過基底30且被取至外部。密封基底32設置成與基底30相面對，而以有機EL元件31介於其間，以及，基底30及密封基底32的外週圍部份由密封材料33密封。於需要時，選取有機EL照明裝置的平面形狀，舉例而言，可為方形或長方形。雖然圖14中顯示一個有機EL元件31，但是，多數個有機EL元件31可以依據所需的配置而安裝在基底30上。有機EL照明裝置的有機EL元件31以外的其它元件以及上述配置以外的配置之細節與先前技術有機EL照明裝置相同。
根據第三實施例，藉由使用根據第一及第二實施例中的任一實施例之有機EL元件31，能夠實施具有小角度相依性的有機EL照明裝置，換言之，變成具有相當小的因照明方向造成的強度或顏色變化的表面光源。此外，經由第一發光層13a及第二發光層13b的設計以選取有機EL元件31的發光顏色，由於能取得白色發光以外的各種顏色發光，所以，能夠實施具有優良的顏色呈現特徵的有機EL照明裝置。
4.第四實施例 有機EL顯示設備
圖15顯示根據第四實施例的有機EL顯示設備。有機EL顯示設備具有主動矩陣型。
如圖15所示，在有機EL顯示設備中，驅動基底40 及密封基底41設置成彼此對立，驅動基底40及密封基底41的外週圍部份由密封材料42密封。在驅動基底40中，包含根據第一及第二實施例中的任一實施例的有機EL元件43之多數個像素以二維陣列形狀配置在例如玻璃透明基底上。在驅動基底40上，形成用於每一像素的薄膜電晶體，作為用於驅動像素的的主動元件。此外，在驅動基底40上，水平地及垂直地形成掃描線、電流供應線、及資料線，以驅動每一像素的薄膜電晶體。對應於每一顯示像素的顯示訊號供應至每一像素的薄膜電晶體，以及，根據顯示訊號以驅動像素，藉以顯示影像。有機EL顯示設備的有機EL元件43以外的元件以及上述配置以外的配置之細節與先前技術中的有機EL顯示設備中相同。
有機EL顯示設備不僅為單色顯示設備，也可為彩色顯示設備。在使用有機EL顯示設備作為彩色顯示設備的情形中，在接近驅動基底40的側上設置RGB濾色器，具體而言，例如設在有機EL元件43的第二電極12與驅動基底40之間。
根據第四實施例，藉由使用根據第一及第二實施例中任一實施例的有機EL元件43，能夠實施亮度及顏色幾乎不會因視角而變的高影像品質有機EL顯示設備。
雖然已如上所述地詳細說明實施例及實例，但是，本發明不侷限於上述實施例及實例，而是可以被不同地修改。
舉例而言，上述實施例及實例中所示的數值、結構、配置、形狀、材料等等僅為舉例說明，於需要時，可以使用不同的數值、結構、配置、形狀、材料等等。
本揭示含有2011年3月28日向日本專利局申請的日本優先權專利申請JP 2011-069585中揭示的標的有關之標的，其內容於此一併列入參考。
習於此技藝者應瞭解，在後附的申請專利範圍或其均等範圍之範圍內，可視設計需求及其它因素而產生各式各樣的修改、結合、副結合及替代。
11‧‧‧第一電極
12‧‧‧第二電極
13‧‧‧有機層
13a‧‧‧第一發光層
13b‧‧‧第二發光層
13c‧‧‧電洞注入層
13d‧‧‧電洞傳輸層
13e‧‧‧電子傳輸層
13f‧‧‧電子注入層
13g‧‧‧連接層
13h‧‧‧電洞傳輸層
13i‧‧‧電子傳輸層
13j‧‧‧電子注入層
14‧‧‧第一反射界面
15‧‧‧第二反射界面
20‧‧‧基底
21‧‧‧鈍化層
30‧‧‧基底
31‧‧‧有機EL元件
32‧‧‧密封基底
33‧‧‧密封材料
40‧‧‧驅動基底
41‧‧‧密封基底
42‧‧‧密封材料
43‧‧‧有機EL元件
圖1是剖面視圖，顯示根據第一實施例的有機EL元件。
圖2顯示根據第一實施例的有機EL元件中導因於第一反射界面的干涉濾波器的光譜透射率曲線。
圖3顯示根據第一實施例的有機EL元件中導因於第二反射界面的干涉濾波器的光譜透射率曲線。
圖4顯示根據第一實施例的有機EL元件中導因於第一及第二反射界面的複合干涉濾波器的光譜透射率曲線。
圖5顯示根據第一實施例的有機EL元件中亮度的視角特徵。
圖6顯示根據第一實施例的有機EL元件中色度的視角特徵；圖7顯示第一發光層發射的黃光的歸一化強度與光學 距離L11之間的關係。
圖8顯示第二發光層發射的藍光的歸一化強度與光學距離L21之間的關係。
圖9顯示第一發光層發射的黃光的歸一化強度與光學距離L12之間的關係。
圖10顯示第二發光層發射的藍光的歸一化強度與光學距離L22之間的關係。
圖11顯示第一發光層發射的黃光的歸一化強度、第二發光層發射的藍光的歸一化強度、以及光學距離L22之間的關係。
圖12是剖面視圖，顯示根據實例1的上表面發光型有機EL元件。
圖13是剖面視圖，顯示根據實例2的下表面發光型有機EL元件。
圖14是剖面視圖，顯示根據第三實施例的有機EL照明裝置。
圖15是剖面視圖，顯示根據第四實施例的有機EL顯示設備。
11‧‧‧第一電極
12‧‧‧第二電極
13‧‧‧有機層
13a‧‧‧第一發光層
13b‧‧‧第二發光層
14‧‧‧第一反射界面
15‧‧‧第二反射界面

Claims (14)

  1. 一種發光元件，包含：有機層，相繼包含第一發光層及第二發光層，該第一發光層及該第二發光層介於第一電極與第二電極之間，在始於該第一電極之該第二電極的方向上彼此隔開的位置，發射單色或者二或更多不同顏色的光；第一反射界面，設置在該第一電極側上，且反射從該第一發光層及該第二發光層發射的光以便從該第二電極側輸出；以及第二反射界面，設置在該第二電極側上，其中，假使該第一反射界面與該第一發光層的發光中心之間的光學距離是L11、該第一反射界面與該第二發光層的發光中心之間的光學距離是L21、該第一發光層的發光中心與該第二反射界面之間的光學距離是L12、該第二發光層的發光中心與該第二反射界面之間的光學距離是L22、該第一發光層的發光光譜的中心波長是λ 1、以及該第二發光層的發光光譜的中心波長是λ 2時，則光學距離L11、L21、L12及L22滿足所有下述表示式(1)至(8)：2L11/λ11+Φ1/2π=0 (1) 2L21/λ21+Φ1/2π=n(其中，n1) (2) λ1<λ11<λ1+200 (3) λ2-40<λ21<λ2+40 (4) 2L12/λ12+Φ2/2π=m' (5) 2L22/λ22+Φ2/2π=n'+1/2 (6) λ1-100<λ12<λ1 (7) λ2-15<λ22<λ2+15 (8)其中，n、m’及n’是整數，λ 1、λ 2、λ 11、λ 21、λ 12及λ 22的單位均為nm， 1表示當每一波長的光由該第一反射界面反射時的相位變化， 2表示當每一波長的光由該第二反射界面反射時的相位變化。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該發光元件的干涉濾波器的光譜透射率曲線的峰值是實質上平坦的。
  3. 如申請專利範圍第2項之發光元件，其中，當視角是45度時的亮度下降是當視角是0度時的亮度的30%或更低，以及，色度偏移為△uv≦0.015。
  4. 如申請專利範圍第3項之發光元件，其中，n=1。
  5. 如申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該第一電極、該有機層、及該第二電極相繼層疊於基底上。
  6. 如申請專利範圍第5項之發光元件，其中，該第二反射界面的外部由厚度1μm或更厚的透明電極層、透明絕緣層、樹脂層、玻璃層或空氣層形成。
  7. 如申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該第二電極、該有機層、及該第一電極相繼層疊於基底上。
  8. 如申請專利範圍第7項之發光元件，其中，該第二反射界面的外部由厚度1μm或更厚的透明電極層、透明絕緣層、樹脂層、玻璃層或空氣層形成。
  9. 如申請專利範圍第1項之發光元件，其中，該第一反射界面及該第二反射界面中至少之一分成複數個反射 界面。
  10. 如申請專利範圍第1項之發光元件，又包含反射層，在該第一發光層與該第二發光層中發射不同顏色的光之複數發光層的發光中心未被視為彼此相同的情形中，該反射層用以維持該發光元件的該干涉濾波器的該光譜透射率曲線的峰值的平坦度。
  11. 一種照明裝置，包括至少一發光元件，該發光元件包含：有機層，相繼包含第一發光層及第二發光層，該第一發光層及該第二發光層介於第一電極與第二電極之間，在始於該第一電極之該第二電極的方向上彼此隔開的位置，發射單色或者二或更多不同顏色的光；第一反射界面，設置在該第一電極側上，且反射從該第一發光層及該第二發光層發射的光以便從該第二電極側輸出；以及第二反射界面，設置在該第二電極側上，其中，假使該第一反射界面與該第一發光層的發光中心之間的光學距離是L11、該第一反射界面與該第二發光層的發光中心之間的光學距離是L21、該第一發光層的發光中心與該第二反射界面之間的光學距離是L12、該第二發光層的發光中心與該第二反射界面之間的光學距離是L22、該第一發光層的發光光譜的中心波長是λ 1、以及該第二發光層的發光光譜的中心波長是λ 2時，則光學距離L11、L21、L12及L22滿足所有下述表示式(1)至(8)： 2L11/λ11+Φ1/2π=0 (1) 2L21/λ21+Φ1/2π=n(其中，n1) (2) λ1<λ11<λ1+200 (3) λ2-40<λ21<λ2+40 (4) 2L12/λ12+Φ2/2π=m' (5) 2L22/λ22+Φ2/2π=n'+1/2 (6) λ1-100<λ12<λ1 (7) λ2-15<λ22<λ2+15 (8)其中，n、m’及n’是整數，λ 1、λ 2、λ 11、λ 21、λ 12及λ 22的單位均為nm， 1表示當每一波長的光由該第一反射界面反射時的相位變化，且 2表示當每一波長的光由該第二反射界面反射時的相位變化。
  12. 一種顯示設備，包括至少一發光元件，該發光元件包含：有機層，相繼包含第一發光層及第二發光層，該第一發光層及該第二發光層介於第一電極與第二電極之間，在始於該第一電極之該第二電極的方向上彼此隔開的位置，發射單色或者二或更多不同顏色的光；第一反射界面，設置在該第一電極側上，且反射該第一發光層及該第二發光層發射的光以便從該第二電極側輸出；以及第二反射界面，設置在該第二電極側上，其中，假使該第一反射界面與該第一發光層的發光中心之間的光學距離是L11、該第一反射界面與該第二發光層的發光中心之間的光學距離是L21、該第一發光層的發 光中心與該第二反射界面之間的光學距離是L12、該第二發光層的發光中心與該第二反射界面之間的光學距離是L22、該第一發光層的發光光譜的中心波長是λ 1、以及該第二發光層的發光光譜的中心波長是λ 2時，則光學距離L11、L21、L12及L22滿足所有下述表示式(1)至(8)：2L11/λ11+Φ1/2π=0 (1) 2L21/λ21+Φ1/2π=n(其中，n1) (2) λ1<λ11<λ1+200 (3) λ2-40<λ21<λ2+40 (4) 2L12/λ12+Φ2/2π=m' (5) 2L22/λ22+Φ2/2π=n'+1/2 (6) λ1-100<λ12<λ1 (7) λ2-15<λ22<λ2+15 (8)其中，n、m’及n’是整數，λ 1、λ 2、λ 11、λ 21、λ 12及λ 22的單位均為nm， 1表示當每一波長的光由該第一反射界面反射時的相位變化， 2表示當每一波長的光由該第二反射界面反射時的相位變化。
  13. 如申請專利範圍第12項之顯示設備，又包括驅動基底及密封基底，該驅動基底設有主動元件，用以供應對應於顯示像素的顯示訊號給該發光元件，該密封基底設置成與該驅動基底相對立，其中，該發光元件配置在該驅動基底與該密封基底之間。
  14. 如申請專利範圍第13項之顯示設備，又包括濾色器，使從該第二電極側輸出的光透射，以及設於該驅動 基底的該發光元件的該第二電極側的該基底及該密封基底上。
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