JP2002313554A - Light emitting element and method of manufacturing light emitting element - Google Patents

Light emitting element and method of manufacturing light emitting element

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JP2002313554A
JP2002313554A JP2001117255A JP2001117255A JP2002313554A JP 2002313554 A JP2002313554 A JP 2002313554A JP 2001117255 A JP2001117255 A JP 2001117255A JP 2001117255 A JP2001117255 A JP 2001117255A JP 2002313554 A JP2002313554 A JP 2002313554A
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JP
Japan
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light emitting
layer
corrugated surface
emitting device
light
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Application number
JP2001117255A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeo Kawase
健夫 川瀬
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Cambridge University Technical Services Ltd CUTS
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Cambridge University Technical Services Ltd CUTS
Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting element improved in element efficiency. SOLUTION: This light emitting element is provided with a base material 100; a transparent electrode 120 formed on the base material 100; a luminescent material layer 140 provided on the transparent electrode 120 and having at least one corrugated surface; and an electrode 160 formed on the luminescent material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は特に、基材、透明電
極、発光材料層および第2の電極を含有する構造を有す
る発光素子に関する。
The present invention particularly relates to a light emitting device having a structure containing a substrate, a transparent electrode, a light emitting material layer and a second electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述したような構造の発光素子では、正
孔を発光材料へと一方電極(通常透明電極)から注入
し、電子を他方電極から注入する。発光または活性材料
における電子正孔再結合は光を生じる。発生した光は素
子から透明電極を通って放出される。
2. Description of the Related Art In a light emitting device having the above structure, holes are injected into a light emitting material from one electrode (usually a transparent electrode), and electrons are injected from the other electrode. Electron-hole recombination in a luminescent or active material produces light. The generated light is emitted from the device through the transparent electrode.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、素子
の効率を改良した前述のタイプの発光素子を提供するこ
とである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a light emitting device of the aforementioned type with improved device efficiency.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点によ
れば、基材、前記基材上に形成された透明電極、該透明
電極上に設けられ少なくとも1つの波型表面を有する発
光材料層、および該発光材料上に形成された更なる電極
具備する発光素子が提供される。好ましい構成として
は、波型表面を有する基材、前記波型表面上に形成され
た透明電極、透明電極上に提供された発光材料層、およ
び発光材料上に形成された更なる電極を具備する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate, a transparent electrode formed on the substrate, and a light emitting device provided on the transparent electrode and having at least one corrugated surface. A light emitting device comprising a material layer and a further electrode formed on the light emitting material is provided. A preferred configuration comprises a substrate having a corrugated surface, a transparent electrode formed on the corrugated surface, a luminescent material layer provided on the transparent electrode, and a further electrode formed on the luminescent material. .

【0005】別の好ましい構成では、基材、基材上に形
成された透明電極、透明電極上に形成され、透明電極に
面する表面の反対側に波型表面を有する導電性ポリマー
層、前記波型表面と接している発光材料、および発光材
料上に形成された更なる電極を具備する発光素子が提供
される。
In another preferred configuration, a base material, a transparent electrode formed on the base material, a conductive polymer layer formed on the transparent electrode and having a corrugated surface opposite to a surface facing the transparent electrode, A light emitting device is provided comprising a luminescent material in contact with a corrugated surface, and a further electrode formed on the luminescent material.

【0006】本発明の第2の観点によれば、基材を提供
する工程と、該基材上に透明電極を形成する工程と、該
透明電極上に発光材料層を設ける工程と、発光表面が少
なくとも1つの波型表面を有するように調整する工程
と、該発光材料層上方に他の電極を形成する工程を具備
する発光素子の製造方法が提供される。
According to a second aspect of the present invention, a step of providing a substrate, a step of forming a transparent electrode on the substrate, a step of providing a luminescent material layer on the transparent electrode, A method for manufacturing a light-emitting device, comprising: adjusting the light-emitting element to have at least one corrugated surface; and forming another electrode above the light-emitting material layer.

【0007】好ましい方法では、発光表面が少なくとも
1つの波型表面を有するように調整する工程が、基材上
に波型表面を提供することを包含する。
In a preferred method, conditioning the light emitting surface to have at least one corrugated surface includes providing a corrugated surface on the substrate.

【0008】別の好ましい方法は、導電性ポリマー層を
透明電極上に形成する工程を包含し、この方法におい
て、発光表面が少なくとも1つの波型表面を有するよう
に調整する工程が、導電性ポリマー層上に波型表面を設
けることを包含する。
[0008] Another preferred method includes forming a conductive polymer layer on the transparent electrode, wherein the step of adjusting the light emitting surface to have at least one corrugated surface comprises: Providing a corrugated surface on the layer.

【0009】本発明において非常に好ましくは、発光材
料は有機材料である。
In the present invention, very preferably, the luminescent material is an organic material.

【0010】従来の素子では、発光材料層は導波路とし
て機能し、発生した光の実質部分を活性材料内の導波路
モード(waveguide mode)にトラップすることができる
ことが見出されている。発光材料の屈折率が高いほど、
発光材料中の導波路モードにトラップされる発生した光
の割合が大きくなる。従って、この考えは、発光層とし
て有機材料の使用、特に共役ポリマーを活性材料として
使用する場合に重要である。これは、有機材料、特に共
役ポリマーが、有機材料から発光される光の波長付近で
高い屈折率を有するからである。
[0010] In conventional devices, it has been found that the luminescent material layer functions as a waveguide and that a substantial portion of the generated light can be trapped in a waveguide mode in the active material. The higher the refractive index of the luminescent material,
The proportion of generated light trapped in the waveguide mode in the light emitting material increases. Therefore, this idea is important when using organic materials as the light emitting layer, especially when using conjugated polymers as active materials. This is because organic materials, particularly conjugated polymers, have a high refractive index near the wavelength of light emitted from the organic material.

【0011】ある種の電子ポンピングレーザ素子(elec
tronically pumped laser device)内に波型表面を使用
する提案がなされていたことは理解されている。しか
し、このような素子は基本的に、本発明が適用する発光
素子に比べて、異なる構造および動作モードを有する。
更に、従来の提案は主に理論的性質のものであり、実際
に組み立てることは不可能ではないにしても、非常に困
難な素子を仮定していた。
Some types of electronic pumping laser devices (elec
It is understood that proposals have been made to use a corrugated surface in a tronically pumped laser device. However, such a device basically has a different structure and operation mode as compared with the light emitting device to which the present invention is applied.
Furthermore, previous proposals were of predominantly theoretical nature and assumed very difficult, if not impossible, devices to actually assemble.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施態様を、ここで添付
の図面を参照しながら更なる実施例で記載する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the present invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

【0013】本発明は、活性層が波型表面を有する発光
素子を提供する。この波型の活性層の効果は、本発明に
よる発光素子の効率を向上させることである。波型のピ
ッチは、その幅が小さいほど、以下に記載するように、
素子の機能に影響する。しかし、本発明の実施態様につ
いて、特に留意すべき4つの領域がある。これらは:製
造方法、活性層中の光損失、波型のピッチおよび波型の
周期構造である。特に留意すべきこれらの4つの領域の
それぞれを以下に議論し、続いて具体的な実施例を記載
する。
The present invention provides a light emitting device in which the active layer has a corrugated surface. The effect of this wavy active layer is to improve the efficiency of the light emitting device according to the present invention. The pitch of the corrugated shape, the smaller its width, as described below,
Affects the function of the device. However, there are four areas of particular interest for embodiments of the present invention. These are: manufacturing method, light loss in the active layer, corrugated pitch and corrugated periodic structure. Each of these four areas of particular interest is discussed below, followed by specific examples.

【0014】(製造方法)本発明特有の有効性は、多く
の異なった製造方法が本発明による発光素子を製造する
際の使用に好適であることである。
Manufacturing Method A particular advantage of the present invention is that many different manufacturing methods are suitable for use in manufacturing a light emitting device according to the present invention.

【0015】本発明による発光素子で使用するための基
材を形成する方法を、図1に例示する。この構成では、
基材10は2つの構成要素、即ち透明ベース12と光重
合樹脂14を含有する。図1aに示すように、光重合性
樹脂14をベース材料12の上側表面に塗布する。図1
bに示すように、光重合性樹脂14はスタンピング型
(stamping mold)16の波型部分の領域と少なくとも
同じ大きさの領域を覆っている。スタンピング型を光重
合性樹脂14に押し付けるのだが、ここでこれは光重合
性樹脂14を均一な厚さの層へと平らに伸ばす効果を有
する(過剰の樹脂はエッジから外部に流出する)。この
操作は好ましくは、真空中で行われ、樹脂層中に泡が発
生するのを防止するようにする。図1cに示すように、
UV放射線を透明基材12を介して照射することによっ
て、樹脂14を硬化する。樹脂を硬化した後、スタンピ
ング型を除去して、波型の上側表面18を有する処理さ
れた基材10を残す。この波型表面を用いて波型の活性
層を形成する。この方法は特に大型の製品に適してい
る。
FIG. 1 illustrates a method of forming a substrate for use in a light emitting device according to the present invention. In this configuration,
The substrate 10 contains two components, a transparent base 12 and a photopolymer resin 14. As shown in FIG. 1 a, a photopolymerizable resin 14 is applied to the upper surface of the base material 12. FIG.
As shown in FIG. 2B, the photopolymerizable resin 14 covers an area at least as large as the area of the corrugated portion of the stamping mold 16. The stamping die is pressed against the photopolymerizable resin 14, which has the effect of flattening the photopolymerizable resin 14 into a layer of uniform thickness (excess resin flows out of the edge). This operation is preferably performed in a vacuum so as to prevent the formation of bubbles in the resin layer. As shown in FIG. 1c,
The resin 14 is cured by irradiating UV radiation through the transparent substrate 12. After the resin has cured, the stamping mold is removed, leaving the treated substrate 10 having a corrugated upper surface 18. Using this corrugated surface, a corrugated active layer is formed. This method is particularly suitable for large products.

【0016】導電性ポリマー層を溶液からのスピンコー
トによって形成する。導電性ポリマー層の表面も波型を
有する。これは光重合層上の波型と正確に同じではな
く、僅かに浅めで丸めである。また、導電性ポリマー層
の代わりに、正孔輸送層も適用可能である。スピンコー
トはポリマータイプの正孔輸送層に好適であり、その一
方で低分子タイプの正孔輸送層には蒸着法が好適であ
る。発光層については、(ポリマータイプか、低分子タ
イプかという)タイプに依存して、スピン塗布または蒸
着を用いる。続いて陰極を金属の蒸着によって形成す
る。
A conductive polymer layer is formed by spin coating from a solution. The surface of the conductive polymer layer also has a wavy shape. This is not exactly the same as the corrugations on the photopolymerized layer, but rather slightly shallow and rounded. Further, instead of the conductive polymer layer, a hole transport layer can be applied. Spin coating is suitable for a polymer-type hole transport layer, while vapor deposition is suitable for a low-molecular-weight hole transport layer. For the light emitting layer, spin coating or evaporation is used depending on the type (whether polymer type or low molecular type). Subsequently, a cathode is formed by vapor deposition of a metal.

【0017】図1の方法により形成された基材を使用す
る代わりに、透明電極がその上に形成され、電極上に形
成された導電性ポリマーフィルムを備えた透明基材の構
成を使用し、ここで導電性ポリマーは波型表面を有す
る。このような別の部品を形成する方法を図2に示す。
Instead of using a substrate formed by the method of FIG. 1, a transparent electrode is formed thereon, using a transparent substrate configuration with a conductive polymer film formed on the electrode, Here, the conductive polymer has a corrugated surface. A method for forming such another component is shown in FIG.

【0018】図2では、部品20を、インジウム錫酸化
物(ITO)電極24をその上に有する透明基材を設け
ることによって形成する。図2aに示すように、透明ポ
リマーマトリックスに埋め込まれた共役ポリマーの溶液
26を、ITO電極24の上側表面に塗布する。図2b
に示すように、溶液26はスタンピング型28の波型部
分の領域と少なくとも同じ大きさの領域を覆っている。
スタンピング型を溶液26しっかりとに押し付けるのだ
が、この操作は溶液を均一な厚さの層へと平らに伸ばす
効果を有する。こうして得られたものを次に加熱するこ
とによって乾燥させ溶液26中の固形含有物を固化させ
る。固形含有物を固化した後、スタンピング型を除去し
て、波型の上側表面30を有する基材20を完成させ
る。
In FIG. 2, component 20 is formed by providing a transparent substrate having an indium tin oxide (ITO) electrode 24 thereon. As shown in FIG. 2 a, a solution 26 of a conjugated polymer embedded in a transparent polymer matrix is applied to the upper surface of the ITO electrode 24. FIG.
The solution 26 covers an area at least as large as the area of the corrugated part of the stamping mold 28 as shown in FIG.
Pressing the stamping die firmly on the solution 26 has the effect of flattening the solution into a layer of uniform thickness. The resulting material is then dried by heating to solidify the solid content of solution 26. After solidification of the solid content, the stamping mold is removed to complete the substrate 20 having a corrugated upper surface 30.

【0019】図1の方法では、金属(例えば、ニッケ
ル)のスタンピング型を使用することができるが、金属
スタンピング型の使用は、溶剤の蒸発が乾燥工程中に要
求される図2の方法には適さないと考えられ得る。従っ
て、図2の方法では、溶剤が浸透することができるポリ
マー製のスタンピング型を使用してもよい。更に、図2
の方法は真空乾燥の使用を含んでもよい。
In the method of FIG. 1, a stamping type of metal (for example, nickel) can be used. However, the use of a metal stamping type is difficult in the method of FIG. It may be considered unsuitable. Therefore, in the method of FIG. 2, a stamping mold made of a polymer through which a solvent can penetrate may be used. Further, FIG.
May involve the use of vacuum drying.

【0020】部品20を形成する別の方法を図3に示
す。図3の方法は2つの構成要素を形成し、これを積層
して1つの部品とすることを包含する。まず、導電性ポ
リマー材料32をスタンピング型34上にスピンコート
することによって塗布する。図3aに示すように、スピ
ンコートされた材料32はスタンピング型34の波型に
従った波型の上側表面を有してもよい。透明基材38、
ITO電極40および導電性ポリマー42から成る構成
要素を、図3bに示すように別途形成する。スピンコー
トされたスタンピング型34を逆さにし他方の構成要素
の上に配置して、ポリマー32と42が互いに接するよ
うにする。図3cに示すように、圧力(熱でもよい)を
かけて2つの構成要素を一体に積層する。ポリマー32
と42は結合して単一層44を形成する。ポリマーは特
にガラス転移温度以上の温度で可塑特性を有する。ポリ
マー32と42はその表面形態において違いはなく、可
塑特性によって、ポリマーは結びついて単一層44を形
成する。その後、スタンピング鋳型34を図3dに示す
ように、除去して、透明ベース38、その上に形成され
たITO電極40および、ITO上に形成され、波型の
上側表面46を有する導電性ポリマー層44を有する単
一の構成要素を残す。
Another method of forming part 20 is shown in FIG. The method of FIG. 3 involves forming two components and laminating them into one part. First, the conductive polymer material 32 is applied on the stamping mold 34 by spin coating. As shown in FIG. 3 a, the spin-coated material 32 may have a corrugated upper surface that follows the corrugation of the stamping mold 34. Transparent substrate 38,
A component composed of the ITO electrode 40 and the conductive polymer 42 is separately formed as shown in FIG. 3B. The spin-coated stamping mold 34 is inverted and placed on the other component so that the polymers 32 and 42 abut each other. As shown in FIG. 3c, the two components are laminated together under pressure (or heat). Polymer 32
And 42 combine to form a single layer 44. The polymer has plastic properties especially at temperatures above the glass transition temperature. The polymers 32 and 42 do not differ in their surface morphology, and due to their plastic nature, the polymers combine to form a single layer 44. Thereafter, the stamping mold 34 is removed, as shown in FIG. 3d, to form a transparent base 38, an ITO electrode 40 formed thereon, and a conductive polymer layer formed on the ITO and having a corrugated upper surface 46. Leave a single component with 44.

【0021】所望の構成要素を形成するまた更なる方法
を図4に示す。この方法は図2のポリマー溶液法と図3
の積層法の組み合わせを用いる。具体的には、図4aに
示すように、導電性ポリマー材料48をスタンピング型
50にスピンコートすることによって塗布する。別に、
その上にITO電極54を有する透明基材52を、図4
bに示すように、導電性ポリマー溶液56をITO表面
に塗布することにより調製する。次に、図4cに示すよ
うに、スピンコートされた型50を逆さにしポリマー溶
液56に押し付ける。次に熱を印加して、溶剤を蒸発さ
せ、ポリマー48と56から単一層58を形成する。使
用するポリマーが積層法にとって十分な可塑性がない場
合でも、この方法は波型表面を有する単一層を形成する
ことができる。先と同様に、型の除去は、透明ベース、
その上に形成されたITO電極および、ITO上に形成
され、波型の上側表面を示す導電性ポリマーを有する単
一の構成要素を残す。
A still further method of forming the desired components is shown in FIG. This method is based on the polymer solution method shown in FIG.
Is used. Specifically, as shown in FIG. 4A, the conductive polymer material 48 is applied to the stamping mold 50 by spin coating. Separately,
A transparent substrate 52 having an ITO electrode 54 thereon is placed on the transparent substrate 52 as shown in FIG.
It is prepared by applying a conductive polymer solution 56 to the ITO surface as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4 c, the spin-coated mold 50 is inverted and pressed against the polymer solution 56. Next, heat is applied to evaporate the solvent and form a single layer 58 from the polymers 48 and 56. This method can form a single layer with a corrugated surface, even if the polymer used is not sufficiently plastic for the lamination process. As before, the mold removal is done on a transparent base,
It leaves an ITO electrode formed thereon and a single component having a conductive polymer formed on the ITO and exhibiting a corrugated upper surface.

【0022】図5は図1に示す方法により製造された基
材を用いた発光素子を示す。図5では、透明基材を符号
100で示し、透明ITO電極を符号120で示し、発
光ポリマーを符号140で示し、金属電極を符号160
で示す。図6は図2に示す方法により製造された基材を
用いた発光素子を示す。図3に示す方法により製造され
た発光素子だけでなく、図4の方法により製造されたも
のも図6に示すものと同じである。図6および図5で使
用する共通の符号は、同じ基本的な構成要素を示すが、
図6において、基材もITOも波型ではない。図6にお
いて、波型表面を活性層140に提供するのは、符号1
30で示す導電性ポリマー層である。
FIG. 5 shows a light emitting device using the substrate manufactured by the method shown in FIG. In FIG. 5, the transparent base material is denoted by reference numeral 100, the transparent ITO electrode is denoted by reference numeral 120, the light emitting polymer is denoted by reference numeral 140, and the metal electrode is denoted by reference numeral 160.
Indicated by FIG. 6 shows a light emitting device using the substrate manufactured by the method shown in FIG. Not only the light emitting device manufactured by the method shown in FIG. 3 but also the one manufactured by the method of FIG. 4 are the same as those shown in FIG. The common reference numbers used in FIGS. 6 and 5 indicate the same basic components,
In FIG. 6, neither the substrate nor ITO is corrugated. In FIG. 6, the corrugated surface is provided to the active layer 140 by reference numeral 1.
30 is a conductive polymer layer indicated by 30.

【0023】使用の際、電圧を印加して表示素子を駆動
する。典型的に、電圧は2V〜10Vの範囲である。正
の電圧を陽極に印加し、陰極を接地することができる。
In use, a display element is driven by applying a voltage. Typically, the voltage ranges from 2V to 10V. A positive voltage can be applied to the anode and the cathode can be grounded.

【0024】波型表面の機能的効果について、図1の方
法により形成された実施態様、及び図2〜4による方法
のいずれかにより形成された実施態様に関して述べる。
特に、波型表面の基本的機能は導波伝播モード(wavegu
ide propagation mode)を放射モード(radiative mod
e)と接合することによって;導波路モードにおいて従
来どおりトラップされていた発生光の多くを放射モード
において素子から(即ち、活性層に垂直に透明基材を通
って)発光させることである。制限内で、波型の深さま
たは幅はモード間の接合の強さを制御する(深さが深い
ほど高い接合を提供する)。典型的に、波型の深さは5
0nm程度、即ち活性層の深さと同様でよい。しかし、
波型の周期がより重要である。
The functional effect of the corrugated surface will be described with respect to the embodiment formed by the method of FIG. 1 and the embodiment formed by any of the methods according to FIGS.
In particular, the fundamental function of the wave-shaped surface is the guided wave propagation mode (wavegu
ide propagation mode)
e) emitting much of the generated light conventionally trapped in the waveguide mode from the device in the emission mode (ie, through a transparent substrate perpendicular to the active layer). Within limits, the depth or width of the corrugations controls the strength of the junction between the modes (the deeper the depth, the higher the junction). Typically, the corrugation depth is 5
It may be about 0 nm, that is, the same as the depth of the active layer. But,
The period of the wave shape is more important.

【0025】(周期)導波路モードは活性材料と透明I
TO電極の両方にわたって設けられてもよく、導波路モ
ードはITO層内に独占的に設けられていてもよいこと
は認識されている。しかし、ITOの屈折率が活性層の
屈折率よりも十分小さいならば、実際にはITO層内に
独占的にある導波路モードは無視することができる。
The (periodic) waveguide mode is composed of an active material and a transparent I
It is recognized that the waveguide mode may be provided over both of the TO electrodes and the waveguide mode may be provided exclusively within the ITO layer. However, if the index of refraction of ITO is sufficiently smaller than the index of refraction of the active layer, the waveguide modes that are actually exclusively in the ITO layer can be ignored.

【0026】多くの層を有する実際の素子構造は多くの
導波路モードを支持することができる。しかし、以下の
理由のために、2つの導波路モードしか考慮する必要は
ない。1つは、発光層中に支持された導波路モードであ
り、他方は基材から発光層までの全体に支持されたモー
ドである。層および基材の典型的な屈折率は次の通りで
ある:発光層は1.8〜1.9;導電性ポリマー層(ま
たは正孔輸送層)は1.5〜1.6;ITO層は1.8
〜2.0;基材(または光重合層)は1.55。発光層
は一般に、発光のスペクトル近くに吸収端があるため
に、高い屈折率を有する。導電性ポリマー層または正孔
輸送層は発光層より低い屈折率を有する。導電性ポリマ
ーは狭い禁止帯幅のポリマーであり、可視領域でむしろ
低い屈折率を有する。正孔輸送層は発光スペクトルに対
して透過性であるべきであり、より低い屈折率になる。
導電性ポリマー層(または正孔輸送層)の屈折率は基材
屈折率と同程度である。導電性ポリマー層(または正孔
輸送層)は、発光層から発光された光を発光層内に閉じ
込める被覆層として機能する。空気の屈折率が系の中で
最も低い屈折率であるので、導電性ポリマー層(または
正孔輸送層)を通過した光が全て放射モードに入るわけ
ではない。いくらかの光は基材と空気間の界面で反射さ
れ、発光層から導電性層、基材までの構造内に閉じ込め
られる。
An actual device structure having many layers can support many waveguide modes. However, only two waveguide modes need to be considered for the following reasons. One is a waveguide mode supported in the light emitting layer, and the other is a mode supported entirely from the substrate to the light emitting layer. Typical refractive indices of the layers and substrates are: 1.8-1.9 for the light-emitting layer; 1.5-1.6 for the conductive polymer layer (or hole transport layer); ITO layer Is 1.8
-2.0; 1.55 for the substrate (or photopolymerized layer). Emissive layers generally have a high refractive index due to the absorption edge near the emission spectrum. The conductive polymer layer or the hole transport layer has a lower refractive index than the light emitting layer. The conductive polymer is a narrow bandgap polymer and has a rather low refractive index in the visible region. The hole transport layer should be transparent to the emission spectrum, resulting in a lower refractive index.
The refractive index of the conductive polymer layer (or the hole transport layer) is substantially equal to the refractive index of the substrate. The conductive polymer layer (or the hole transport layer) functions as a coating layer that confine the light emitted from the light emitting layer in the light emitting layer. Since the refractive index of air is the lowest in the system, not all light that has passed through the conductive polymer layer (or hole transport layer) enters the radiation mode. Some light is reflected at the interface between the substrate and air and is confined within the structure from the light emitting layer to the conductive layer to the substrate.

【0027】図7は、本発明による発光素子の改良され
た効率を達成するように、制御されるべき波型活性層の
種々のパラメータを示す。この観点において、色々なパ
ラメータに関して、以下のような式が誘導され得る。
FIG. 7 shows various parameters of the corrugated active layer to be controlled so as to achieve the improved efficiency of the light emitting device according to the present invention. In this regard, the following equations can be derived for various parameters.

【0028】活性層の高さ(または深さ)をhで表す。
図7に示すように、活性層中の導波路モード内を伝播す
る光は活性層の上側および下側表面から角度θで反射
される(ここでmを用いてモード数を示す)。この表面
からの反射があるところで相変化があり、これは活性材
料とその各側の材料との間のそれぞれの屈折率に依存す
る。上側および下側表面におけるこれらの相変化を符号
φおよびφでそれぞれ示す。所望の(真空中での)
出力波長を示すためにλ、真空中での伝搬定数を示す
ためにk、活性材料中での伝搬定数を示すためにβ、波
型のピッチを示すためにΛおよび整数を示すためにnを
用いると、これらのパラメータは次の式によって関係付
けられる: 2nhkcosθ−2φ−2φ=2mπ β=nksinθ k=2π/λ 活性層の波型表面に沿った隣接部分を考えると、位相差
が各隣接部分からの放射線の発光において存在すること
は明らかである。放射モード出力は従って、波型ピッチ
の長さによって分離される部分からの出力が一相内にあ
るように確保することによって増強される。従って、活
性層に沿った位相差、Δφが波型のピッチ、Λと、活性
層内の伝播定数、βの積に等しくなるように構成すべき
である。例えば、図7において矢印AおよびBで示す2
つの地点の放射線の発光は、互いに一相内にあるべきで
ある、即ちΔφ=βΛを確保するように構成される。従
って強力な放射モードの発光のためには: Δφ=βΛ=2πv(v=1,2,3...) 故に:Λ=vλ/nsinθ である。
The height (or depth) of the active layer is represented by h.
As shown in FIG. 7, light propagating in a waveguide mode in the active layer is reflected from the upper and lower surfaces of the active layer at an angle θ m (where m is used to indicate the number of modes). There is a phase change where there is reflection from this surface, which depends on the respective refractive index between the active material and the material on each side thereof. Respectively a phase change of the upper and lower surfaces by the symbol phi a and phi b. Desired (in vacuum)
Λ o to indicate the output wavelength, k to indicate the propagation constant in vacuum, β to indicate the propagation constant in the active material, Λ to indicate the pitch of the wave type, and n to indicate the integer. with these parameters are related by the following equation: 2nhkcosθ m -2φ a -2φ b = 2mπ β = nksinθ m k = 2π / λ o Given the adjacent portions along the corrugated surface of the active layer It is clear that a phase difference exists in the emission of radiation from each adjacent part. The radiation mode output is therefore enhanced by ensuring that the output from the sections separated by the length of the corrugated pitch is in one phase. Therefore, the phase difference along the active layer, Δφ, should be configured to be equal to the product of the corrugated pitch, Λ, and the propagation constant, β in the active layer. For example, in FIG.
The emission of the radiation at the two points should be in phase with each other, ie, to ensure that Δφ = βΛ. Thus, for a strong radiation mode emission: Δφ = βΛ = 2πv (v = 1, 2, 3,...) And therefore: Λ = vλ o / nsin θ m .

【0029】即ち、波長λの放射モードにおいて強力
な発光を達成するのに必要なピッチは角θの比較的単
純な関数であり、この角は活性層の深さおよび屈折率お
よび接合される導波路伝搬モード数によって決定され
る。
That is, the pitch required to achieve intense emission in the emission mode at wavelength λ o is a relatively simple function of the angle θ m , which is the depth and refractive index of the active layer and the junction. Is determined by the number of waveguide propagation modes.

【0030】(周期構造)波型表面は、図8(a)の3
つの実施例の第1番目に示すように、単純な回折格子の
形状を有することは図1〜4から理解されるであろう。
これは1つの事例かもしれないが、これに限らず他の周
期パターンを用いてもよい。一次元の周期構造として考
えられる他の形状を図8(a)に他の2つの実施例とし
て示す。更に、例えば、図8(b)に示すフォーマット
を有する2または3次元の周期構造として考えられるも
のを使用することができる。これらは本質的に光子の禁
止帯幅構造である。これらはある波長でのある方向の伝
搬を止める。図8(b)に示す2つの実施例のうち、オ
フセットパターン(2番目の実施例)が、全てのドット
間距離がΛに等しいことを示しているので、最も効果的
であると考えられる。更に別の例は、図8(c)に示す
例の、いわゆるチャープ格子(charping grating)を使
用することである。通常、格子の使用は狭いスペクトル
を生じる。しかし、狭い格子の制限なく高効率が要求さ
れる場合には、チャープ格子を用いることができる。こ
れは幅広いスペクトルを生じる。効率は改良され、素子
からの発光は材料の本来の発光特性により依存する。
(Periodic structure) The corrugated surface corresponds to 3 in FIG.
It will be appreciated from FIGS. 1-4 that, as shown first in one embodiment, it has the shape of a simple diffraction grating.
This may be one case, but is not limited to this, and another periodic pattern may be used. Another shape that can be considered as a one-dimensional periodic structure is shown in FIG. 8A as two other examples. Furthermore, for example, what is considered as a two- or three-dimensional periodic structure having the format shown in FIG. 8B can be used. These are essentially photon bandgap structures. These stop propagation in certain directions at certain wavelengths. Of the two embodiments shown in FIG. 8B, the offset pattern (the second embodiment) is considered to be the most effective because it indicates that all the inter-dot distances are equal to Λ. Yet another example is to use the so-called chirped grating of the example shown in FIG. Usually, the use of a grating results in a narrow spectrum. However, where high efficiency is required without the limitations of narrow gratings, chirped gratings can be used. This results in a broad spectrum. Efficiency is improved and the emission from the device depends more on the intrinsic emission properties of the material.

【0031】(光損失)放射モードに接合した導波路モ
ードから強力な発光を得るために、導波路モードでの光
損失を最小にすることが必要である。導波路における光
は放射モードで直接発光された光に比べて非常に長い距
離を移動する。たとえ少しの吸収でも活性層中に閉じ込
められたフィールド強度を弱めることとなり、放射モー
ドに接合した導波路モードからの発光を少なくすること
になる。
(Light Loss) In order to obtain strong light emission from the waveguide mode joined to the radiation mode, it is necessary to minimize the light loss in the waveguide mode. Light in the waveguide travels a very long distance compared to light emitted directly in radiation mode. Even a small amount of absorption will weaken the field intensity confined in the active layer and reduce the emission from the waveguide mode joined to the radiation mode.

【0032】波型表面を有さない平坦な導波路から来る
光と、波型の導波路を通った光を考えると;光の幾分か
は平面から外に屈折し、残りの部分は導波路内に反射す
る。電界強度は指数関数的である。平面領域での強度は
入射光と反射光の合計である。波型領域での減衰曲線は
I=e−γxとして記載することができ、ここでγは導
波路モードの放射モードとの接合係数を表す。導波路で
の吸収は、即ちI=e −αxで記載することができ、こ
こでαは吸収係数である。導波路モードから強力な発光
を有するために、好ましくは少なくとも10のファクタ
ーで、接合係数γは吸収係数よりも小さくあるべきであ
る。
Coming from a flat waveguide without a corrugated surface
Consider light and light through a corrugated waveguide; some of the light
Is refracted out of the plane and the rest is reflected into the waveguide.
You. The electric field strength is exponential. The intensity in the plane area is
It is the sum of incident light and reflected light. The decay curve in the wavy region is
I = e-ΓxWhere γ is derived
It represents the junction coefficient between the waveguide mode and the radiation mode. In the waveguide
Absorption, ie, I = e -ΑxCan be described in this
Where α is the absorption coefficient. Strong light emission from waveguide mode
Preferably has a factor of at least 10
And the joining coefficient γ should be smaller than the absorption coefficient.
You.

【0033】活性材料、例えば、発光低分子および発光
共役ポリマーの基礎吸収は接合係数に比べて透過スペク
トル領域において(例えば、1000cm−1以下)十
分小さい。導波路モードでの吸収は活性層での吸収から
だけでなく、隣接層による吸収からも発生する。隣接層
からの吸収は、隣接層に存在する一過性の光のエネルギ
ーを隣接層の媒体が吸収することができるために、発生
する。陰極は金属で作られており、これは大きい吸収を
有するので、陰極が活性層上に形成される場合には、導
波路での吸収は金属によって規定される。吸収の程度は
1000cm であるので、活性層上に陰極を有する
構造を本発明に使用することができるが、恐らく理想的
ではない。電子輸送被覆層を好ましくは、活性層と陰極
の間に配置する。電子輸送被覆層は、高い電子移動度お
よび陰極の仕事関数に対するそのLUMOレベルの良好
なマッチングを有する材料から作られるべきである。高
い移動度に関して、低分子系は共役ポリマーよりこの目
的により適しているかもしれない。
The basic absorption of the active material, for example, the light-emitting small molecule and the light-emitting conjugated polymer, is sufficiently small in the transmission spectrum region (for example, 1000 cm -1 or less) as compared with the junction coefficient. Absorption in the waveguide mode arises not only from absorption in the active layer, but also from absorption in adjacent layers. Absorption from the adjacent layer occurs because the medium of the adjacent layer can absorb the transient light energy present in the adjacent layer. Since the cathode is made of metal, which has a large absorption, if the cathode is formed on an active layer, the absorption in the waveguide is defined by the metal. Since the degree of absorption is 1000 cm - 1 , a structure having a cathode on the active layer can be used in the present invention, but is probably not ideal. An electron transport coating layer is preferably located between the active layer and the cathode. The electron transport coating should be made from a material that has a high electron mobility and a good match of its LUMO level to the work function of the cathode. For high mobilities, small molecule systems may be more suitable for this purpose than conjugated polymers.

【0034】導波路での低吸収を達成するための好まし
い構造を図10に示す。この構造は、その上に光重合層
210を有する基材200を包含する。基材200と接
する表面と反対側の光重合層210の表面は波型で透明
電極220がその上に設けられる。次に導電性ポリマー
層または正孔輸送層230が電極220上に設けられ、
次いで発光層240が配置される。電子輸送層250が
発光層上設けられ、構造の最上部は電極260である。
層210の波型に電極260を含む全ての後続の層が従
う。この構造では、電子輸送層の厚さは発光層と電子輸
送層の界面での一過性の光の侵入深さより厚くあるべき
である。
A preferred structure for achieving low absorption in the waveguide is shown in FIG. The structure includes a substrate 200 having a photopolymerized layer 210 thereon. The surface of the photopolymerization layer 210 opposite to the surface in contact with the base material 200 is corrugated, and the transparent electrode 220 is provided thereon. Next, a conductive polymer layer or a hole transport layer 230 is provided on the electrode 220,
Next, the light emitting layer 240 is disposed. An electron transport layer 250 is provided on the light emitting layer, and the top of the structure is an electrode 260.
All subsequent layers, including electrodes 260, follow the waveform of layer 210. In this structure, the thickness of the electron transport layer should be greater than the transient light penetration depth at the interface between the light emitting layer and the electron transport layer.

【0035】活性層での散乱も光損失を増加させる。散
乱光はしかし、素子から発光され、従って散乱は効率を
低下させない。しかし、散乱が大きい場合には、(波型
パターンの周期により)素子に期待されるべき狭いスペ
クトル出力を得ることが困難である。低分子系は一般
に、粗い表面を有し、多くの散乱点を有する。非晶質共
役ポリマーはその低散乱特性のために、活性層により好
適である。
Scattering in the active layer also increases light loss. Scattered light, however, is emitted from the device, so scattering does not reduce efficiency. However, if the scattering is large, it is difficult to obtain the narrow spectral output expected of the device (due to the period of the wave pattern). Small molecule systems generally have a rough surface and many scattering points. Amorphous conjugated polymers are more suitable for the active layer because of their low scattering properties.

【0036】導波路モードでの光損失は活性層による吸
収からだけでなく、隣接層による吸収からも生じる。隣
接層による吸収は、活性層界面での反射が理想表面から
の反射でなく、実際には界面深さを横断する反射である
ために、生じる。更に、ドメインオーダリングが活性層
中に生じ、これは多結晶構造に類似している。即ち、散
乱が生じこれも導波路モードでの光損失を起こす。
Light loss in the waveguide mode arises not only from absorption by the active layer, but also from absorption by adjacent layers. Absorption by an adjacent layer occurs because the reflection at the interface of the active layer is not reflection from the ideal surface, but is actually reflection across the interface depth. In addition, domain ordering occurs in the active layer, which is similar to a polycrystalline structure. That is, scattering occurs, which also causes light loss in the waveguide mode.

【0037】活性材料の吸収係数αは、導波路モードで
の光損失を低減するのに重要である。典型的に、低分子
系は500cm−1〜1000cm−1の範囲に吸収係
数を有する。
The absorption coefficient α of the active material is important for reducing light loss in the waveguide mode. Typically, low molecular weight has an absorption coefficient in the range of 500cm -1 ~1000cm -1.

【0038】低分子系を用いた組み立て方法は層中に欠
陥を生じ、高度の散乱を生じる。これに比べて、ポリマ
ー材料はインクジェット技術を用いて塗布でき、従っ
て、低欠陥、低散乱の活性層を塗布することができる。
The assembling method using a low-molecular-weight system causes defects in the layer and causes high scattering. In comparison, polymer materials can be applied using ink-jet technology, and thus can apply a low defect, low scattering active layer.

【0039】材料中での光損失の強度は、以下のよう
に、材料における吸収係数α、距離xに依存する。 I=e−αx 従って、吸収係数が大きいと、材料の深さ(例えば、1
0μm以内)で吸収に激しい変化を生じる。10μmの
層厚は大きい接合を生じず、従って10μmは下側限界
と考えることができる。100cm−1の吸収係数は1
00μmの吸収深さに対応することになり、これは所望
の接合を形成するのに十分良好である。故に、共役ポリ
マーのような材料の使用は、活性層として低分子系の使
用より望ましい。また、もちろん多くの異なったポリマ
ー材料があり、多結晶タイプの相を示すものもあれば、
非晶質相を示すものもある。本発明による素子の活性層
用には非晶質共役ポリマーを使用するのが好ましい。ポ
リフルオレン誘導体が特に、本発明による素子において
強力な発光を有する好適な材料である。
The intensity of light loss in a material depends on the absorption coefficient α and the distance x in the material as follows. I = e− αx Therefore, if the absorption coefficient is large, the depth of the material (eg, 1
(Within 0 μm), a sharp change in absorption occurs. A layer thickness of 10 μm does not result in a large junction, so 10 μm can be considered the lower limit. The absorption coefficient at 100 cm -1 is 1
This would correspond to an absorption depth of 00 μm, which is good enough to form the desired junction. Therefore, the use of materials such as conjugated polymers is more desirable than the use of low molecular weight systems as the active layer. Also, of course, there are many different polymer materials, some exhibiting a polycrystalline type phase,
Some exhibit an amorphous phase. It is preferred to use an amorphous conjugated polymer for the active layer of the device according to the invention. Polyfluorene derivatives are particularly suitable materials having strong luminescence in the device according to the invention.

【0040】本発明の実施態様を好ましくは、1000
cm−1以下、より好ましくは500cm−1以下の吸
収係数を有する発光材料を用いる。
The embodiment of the present invention is preferably
A light-emitting material having an absorption coefficient of at most cm −1 , more preferably at most 500 cm −1 is used.

【0041】[0041]

【実施例】(第1の実施例)第1の実施例は本質的に図1
の方法に従って調製した。かかる実施例はガラス基材お
よびエポキシ光重合樹脂を使用した。フォトリソグラフ
ィーによってパターン化された電着ニッケルスタンパー
を用いて波型表面を形成した。300、330、36
0、および450nmのピッチサイズを有する一次元周
期構造を有するスタンパーを用い波型の深さを50nm
にセットした。ガラス基材をシリルカップラーで処理し
て、樹脂層との十分な接着性を確保した。ITO層を、
ArおよびOスパッタリングガスを用いた200℃で
のスパッタリングによって、樹脂層上に塗布した。IT
O層の厚さは120nmであった。F8BT、ポリ
(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−2,1,3−ベ
ンゾチアジアゾール)で形成された活性層をスピン塗布
によってITO層上に塗布した。F8BTは低い光損失
を有する非晶質材料である。活性層は140nmの厚さ
および100cm−1以下の吸収係数を有した。Ca1
00nm/Al300nmで形成された金属電極を蒸着
塗装によって活性層上に設けた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment)
Prepared according to the method described in Such examples used a glass substrate and an epoxy photopolymerized resin. A corrugated surface was formed using an electrodeposited nickel stamper patterned by photolithography. 300, 330, 36
Using a stamper having a one-dimensional periodic structure having a pitch size of 0 and 450 nm, a corrugated depth of 50 nm
Set to The glass substrate was treated with a silyl coupler to ensure sufficient adhesion to the resin layer. The ITO layer
It was applied on the resin layer by sputtering at 200 ° C. using Ar and O 2 sputtering gas. IT
The thickness of the O layer was 120 nm. An active layer formed of F8BT, poly (9,9-dioctylfluorene-co-2,1,3-benzothiadiazole) was applied on the ITO layer by spin coating. F8BT is an amorphous material with low light loss. The active layer had a thickness of 140 nm and an absorption coefficient of less than 100 cm -1 . Ca1
A metal electrode formed of 00 nm / Al 300 nm was provided on the active layer by vapor deposition coating.

【0042】第1の実施例の発光素子は高い指向性と高
効率の狭い線幅の出力を有した。典型的に、線幅は20
nm以下であり最良の結果は330nmおよび360n
mの波型のピッチで得られた。これらのピッチは所望の
波長(これはF8BTの蛍光スペクトルの範囲内であ
る)で強力な発光を得るという要求を満足する。
The light emitting device of the first embodiment has high directivity and high efficiency and a narrow line width output. Typically, the line width is 20
nm and best results are 330 nm and 360 n
m and a corrugated pitch of m. These pitches satisfy the requirement to obtain strong emission at the desired wavelength, which is within the fluorescence spectrum of F8BT.

【0043】この実施例で達成されたスペクトル出力を
図9に示す。
FIG. 9 shows the spectral output achieved in this embodiment.

【0044】(第2の実施例)第2の実施例を本質的に
図2の方法に従って形成した。かかる実施例は平坦なI
TO層を備えたガラス基材を使用した。導電性ポリマー
層を、PEDOT(ポリ−3,4−エチレンジオキシチ
オフェン)およびPSS(ポリ−スチレン−スルホン
酸)の1:5〜1:100の割合の混合物の水溶液を用
いて形成した。PSSは本質的にPEDOT材料用の可
撓性マトリックスとして使用した。PPSは従来のポリ
マーであって、これはスタンピングおよび鋳造処理を行
うのが比較的容易である。PEDOTは共役ポリマーで
あって、これは非共役ポリマーほど容易に処理されな
い。これはより高い導電性を有するが、より低可塑性の
バルク特性を有する。薄層の使用は、導電性の重要性を
低減するので希釈されたPEDOTの使用は許容でき
る。PEDOTは小さい吸収性を有し(吸収係数が可視
領域で約0.04である)、そこで可視領域で透過性で
あるPSSでの希釈によって吸収性を低減することがで
きる。このPEDOTは導波路のコアを形成しないが、
コアに閉じ込められた光分布末端がこのPEDOT層に
存在しうる。導波路の損失は低吸収性を有するこの希釈
PEDOTを適用することによって低減することができ
る。
(Second Embodiment) A second embodiment was formed essentially according to the method of FIG. Such an embodiment has a flat I
A glass substrate provided with a TO layer was used. The conductive polymer layer was formed using an aqueous solution of a mixture of PEDOT (poly-3,4-ethylenedioxythiophene) and PSS (poly-styrene-sulfonic acid) in a ratio of 1: 5 to 1: 100. PSS was used essentially as a flexible matrix for PEDOT material. PPS is a conventional polymer, which is relatively easy to perform stamping and casting processes. PEDOT is a conjugated polymer, which is not as easily processed as a non-conjugated polymer. It has higher conductivity, but has less plastic bulk properties. The use of thin PEDOT is acceptable as the use of thin layers reduces the importance of conductivity. PEDOT has low absorption (the absorption coefficient is about 0.04 in the visible region), where it can be reduced by dilution with PSS, which is transparent in the visible region. This PEDOT does not form the core of the waveguide,
Light distribution ends confined in the core may be present in this PEDOT layer. Waveguide loss can be reduced by applying this diluted PEDOT with low absorption.

【0045】(ニッケルスタンパーを用いて形成され
た)ポリマースタンパー型を用いて導電性ポリマー層の
表面を波型形成した。即ち、ポリマー溶液をITO層上
に塗布しポリマースタンパー鋳型を溶液に適用し、80
℃で24時間放置して乾燥させた。鋳型を次に除去し活
性層をスピン塗布によって塗布した。活性層はF8B
T、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−コ−2,
1,3−ベンゾチアジアゾール)で140nmの厚さに
形成した。吸収係数は100cm−1以下であった。C
a100nm/Al300nmで形成された金属電極を
蒸着塗装によって活性層上に提供した。
The surface of the conductive polymer layer was corrugated using a polymer stamper mold (formed using a nickel stamper). That is, a polymer solution was applied on the ITO layer, and a polymer stamper mold was applied to the solution.
It was left to dry at 24 ° C. for 24 hours. The mold was then removed and the active layer was applied by spin coating. Active layer is F8B
T, poly (9,9-dioctylfluorene-co-2,
1,3-benzothiadiazole) to a thickness of 140 nm. The absorption coefficient was 100 cm -1 or less. C
A metal electrode formed of a100 nm / Al300 nm was provided on the active layer by vapor deposition coating.

【0046】第2の実施例の発光素子を第1の実施例の
発光素子と非常に類似した出力特性を示した。
The light emitting device of the second embodiment exhibited output characteristics very similar to those of the light emitting device of the first embodiment.

【0047】第2の実施例の第1の改良された実施例
は、本質的に図3の方法を用いて形成した。即ち、導電
性ポリマー溶液をニッケルスタンパーおよびITO層上
にスピン塗布した。このように形成された2つの構成要
素を一体に真空中で200℃で5分間プレスし、次いで
ニッケルスタンパーを引き離した。先の実施例と同様の
結果が得られた。
A first improved embodiment of the second embodiment was formed essentially using the method of FIG. That is, the conductive polymer solution was spin-coated on the nickel stamper and the ITO layer. The two components thus formed were pressed together at 200 ° C. for 5 minutes in a vacuum and then the nickel stamper was separated. The same result as in the previous example was obtained.

【0048】第2の実施例の第2の改良された実施例
を、本質的に図4の方法を用いて形成した。即ち、導電
性ポリマー溶液を可塑性の鋳型およびITO層上にスピ
ン塗布した。2つの構成要素を一体に結合させ、真空中
で80℃で24時間乾燥した。次いで可塑性の鋳型を除
去した。再度先の実施例と同様の結果が得られた。
A second improved embodiment of the second embodiment was formed using essentially the method of FIG. That is, the conductive polymer solution was spin-coated on the plastic mold and the ITO layer. The two components were combined together and dried in vacuum at 80 ° C. for 24 hours. The plastic mold was then removed. Again, the same results as in the previous example were obtained.

【0049】(第3の実施例)第3の実施例を本質的に
第1の実施例で使用した方法および材料に従って形成し
たが、この場合にはスタンパーをドットの配列に浮き彫
りにした。即ち、周期構造は図8(b)に示すタイプであ
った。第3組の実施例は高指向性の出力を示し、発光ピ
ークは第1の実施例のものに対して2.5倍であった。
第1の実施例の一次元周期構造は「線」の出力指向性を
生じるが、第3の実施例の二次元周期構造は「柱状」の
出力指向性を生じる。
Third Embodiment The third embodiment was formed essentially according to the method and materials used in the first embodiment, except that the stamper was embossed in an array of dots. That is, the periodic structure was of the type shown in FIG. The third set of examples showed high directivity output, and the emission peak was 2.5 times that of the first example.
The one-dimensional periodic structure of the first embodiment produces a "line" output directivity, whereas the two-dimensional periodic structure of the third embodiment produces a "pillar" output directivity.

【0050】(第4の実施例)第4の実施例を本質的に
第1組の実施例で使用した方法および材料に従って形成
したが、この場合にはスタンパーを「チャーピング」格
子に浮き彫りにした。即ち、周期構造は図8(c)に示す
タイプであった。第4の実施例は高効率および幅広いス
ペクトル出力を示した。
Fourth Embodiment The fourth embodiment was formed essentially according to the method and materials used in the first set of embodiments, but in which the stamper was embossed on a "chirped" grid. did. That is, the periodic structure was of the type shown in FIG. The fourth example showed high efficiency and broad spectral output.

【0051】(第5の実施例)第5の実施例は本質的に
第1組の実施例で使用した方法および材料に従っている
が、この場合にはスタンパーは異なる周期または異なる
設計の格子を同じ基材上に備えていた。従って、格子の
それぞれ1つを有する各領域は各波長をそれぞれ強め、
従って実施例は複数色の出力を提供した。出力の高指向
性は液晶表示パネルで従来から実用化されているものの
ような表示素子用としての素子の有用性を低減する。し
かし、出力の高指向性は投影表示装置のようないろいろ
な別の用途に特に好適な素子を提供する。
Fifth Embodiment The fifth embodiment essentially follows the method and materials used in the first set of embodiments, except that the stampers use different periods or different designs of the same grating. Provided on the substrate. Thus, each region having a respective one of the gratings enhances each wavelength,
Thus, the embodiments provided multiple color outputs. The high directivity of the output reduces the usefulness of elements for display elements such as those conventionally used in liquid crystal display panels. However, the high directivity of the output provides elements that are particularly suitable for a variety of other applications, such as projection displays.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態による発光素子に使用するた
めの基材を形成する方法をその工程に沿って示す断面
図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of forming a substrate for use in a light emitting device according to an embodiment of the present invention along the steps.

【図2】本発明の実施形態による発光素子に使用するた
めの基材を形成する別の方法をその工程に沿って示す断
面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another method of forming a substrate for use in a light emitting device according to an embodiment of the present invention along the steps.

【図3】本発明の実施形態による発光素子に使用するた
めの基材を形成する更なる方法をその工程に沿って示す
断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a further method of forming a substrate for use in a light emitting device according to an embodiment of the present invention along the steps.

【図4】本発明の実施形態による発光素子に使用するた
めの基材を形成するまた別の方法をその工程に沿って示
す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another method of forming a base material for use in the light emitting device according to the embodiment of the present invention along the steps.

【図5】図1に示す方法により製造された基材を用いた
発光素子を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a light-emitting element using a substrate manufactured by the method shown in FIG.

【図6】図2、3または4のいずれかに示す方法により
製造された基材を用いた発光素子を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a light emitting element using a substrate manufactured by the method shown in FIG. 2, 3 or 4.

【図7】活性層のためのピッチ選択に関する色々なパラ
メータを示す図。
FIG. 7 is a diagram showing various parameters related to pitch selection for an active layer.

【図8】本発明を実施する際に採用することができる種
々の周期構造を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing various periodic structures that can be employed in practicing the present invention.

【図9】本発明による実施態様の一例のスペクトル出力
を示す図。
FIG. 9 shows a spectral output of an example of an embodiment according to the present invention.

【図10】導波路における低吸収を達成するための好ま
しい構造を示す断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a preferred structure for achieving low absorption in a waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基材 12 透明基材 14 樹脂 16 スタンピング型 18 波型の上側表面 100 透明基材 120 透明電極 140 発光材料層(発光ポリマー) 160 金属電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Base material 12 Transparent base material 14 Resin 16 Stamping type 18 Wavy upper surface 100 Transparent base material 120 Transparent electrode 140 Light emitting material layer (light emitting polymer) 160 Metal electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501023524 ケンブリッジ大学テクニカルサービスリミ テッド Cambridge Universit y Technical Service s Limited ザ オールド スクールズ トリニティ レーン ケンブリッジ CB2 1TS イギリス The Old Schools Tri nity Lane Cambridge CB2 1TS United Kin gdom (72)発明者 川瀬 健夫 イギリス ケンブリッジ CB2 1TS トリニティ レーン ザ オールド ス クールズ ケンブリッジ大学テクニカルサ ービスリミテッド内 Fターム(参考) 3K007 AB03 AB04 AB18 BA00 CB01 CB04 DA01 DB03 EB00 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (71) Applicant 501023524 Cambridge University Technical Services Limited (Old Schools Trinity Lane Cambridge CB2 1TS England UK Inventor Takeo Kawase Cambridge UK CB2 1TS Trinity Lane The Old Schools F-term in Cambridge University Technical Services Limited (Reference) 3K007 AB03 AB04 AB18 BA00 CB01 CB04 DA01 DB03 EB00 FA01

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基材、前記基材上に形成された透明電極、
該透明電極上に設けられ少なくとも1つの波型表面を有
する発光材料層、および該発光材料層上に形成された更
なる電極を具備する発光素子。
1. A substrate, a transparent electrode formed on the substrate,
A light emitting device comprising: a light emitting material layer provided on the transparent electrode and having at least one corrugated surface; and a further electrode formed on the light emitting material layer.
【請求項2】 前記発光材料が有機材料である請求項1
記載の発光素子。
2. The light emitting material is an organic material.
The light-emitting element according to any one of the preceding claims.
【請求項3】 前記基材が波型表面を有する請求項1ま
たは2記載の発光素子。
3. The light emitting device according to claim 1, wherein the substrate has a corrugated surface.
【請求項4】 前記透明電極上に導電性ポリマー層が形
成され、該導電性ポリマー層が透明電極に面する表面の
反対側に波型表面を有し、前記発光材料が該導電性ポリ
マー層の波型表面と接している請求項1または2記載の
発光素子。
4. A conductive polymer layer is formed on the transparent electrode, the conductive polymer layer has a corrugated surface on the side opposite to the surface facing the transparent electrode, and the luminescent material is formed of the conductive polymer layer. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is in contact with a corrugated surface of the light emitting device.
【請求項5】 前記発光材料が1000cm−1以下の
吸収係数を有する請求項1乃至4のいずれかに記載の発
光素子。
5. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting material has an absorption coefficient of 1000 cm −1 or less.
【請求項6】 前記発光材料が共役ポリマーからなる請
求項1乃至5のいずれかに記載の発光素子。
6. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting material is made of a conjugated polymer.
【請求項7】 前記発光材料がポリフルオレン誘導体か
らなる請求項1乃至5のいずれかに記載の発光素子。
7. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting material is made of a polyfluorene derivative.
【請求項8】 前記波型表面が式:Λ=vλ/nsi
nθによるピッチΛを有する(角θは、発光材料の
層の上側および下側表面からの、発光材料中の導波路モ
ード(waveguide mode)mで伝播する光についての発光
材料層の上側および下側表面からの反射角であり、λ
は出力波長であり、nおよびvは整数である)請求項1
乃至7記載の発光素子。
Wherein said corrugated surface has the formula: Λ = vλ o / nsi
having a pitch に よ る by nθ m (the angle θ m is above and below the layer of luminescent material for light propagating in a waveguide mode m in the luminescent material from the upper and lower surfaces of the layer of luminescent material) The angle of reflection from the lower surface, λ o
Is the output wavelength, and n and v are integers.)
8. The light-emitting element according to any one of claims 7 to 7.
【請求項9】 前記波型表面のピッチが300〜450
nmの範囲である請求項1乃至8のいずれかに記載の発
光素子。
9. The pitch of the corrugated surface is 300 to 450.
The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength is in the range of nm.
【請求項10】前記波型表面が一次元の周期構造を有す
る請求項1乃至9のいずれかに記載の発光素子。
10. The light emitting device according to claim 1, wherein the corrugated surface has a one-dimensional periodic structure.
【請求項11】前記波型表面が二次元の周期構造を有す
る請求項1乃至9のいずれかに記載の発光素子。
11. The light emitting device according to claim 1, wherein the corrugated surface has a two-dimensional periodic structure.
【請求項12】前記波型表面が三次元の周期構造を有す
る請求項1乃至9のいずれかに記載の発光素子。
12. The light emitting device according to claim 1, wherein said corrugated surface has a three-dimensional periodic structure.
【請求項13】前記波型表面がチャープ格子構造(stru
cture of chirping grating)を有する請求項1乃至9
のいずれかに記載の発光素子。
13. The method according to claim 13, wherein the corrugated surface has a chirped grating structure (structural structure).
10 to 9 having a texture of chirping grating.
The light emitting device according to any one of the above.
【請求項14】前記発光材料層が複数の領域を有し、各
領域はそれぞれ異なるピッチの波型表面を有する請求項
1乃至13記載のいずれかに発光素子。
14. The light emitting device according to claim 1, wherein said light emitting material layer has a plurality of regions, and each region has a corrugated surface having a different pitch.
【請求項15】基材を提供する工程と、該基材上に透明
電極を形成する工程と、該透明電極上に発光材料層を設
ける工程と、発光表面が少なくとも1つの波型表面を有
するように調整する工程と、該発光材料層上方に他の電
極を形成する工程を具備する発光素子の製造方法。
15. A step of providing a substrate, a step of forming a transparent electrode on the substrate, a step of providing a light emitting material layer on the transparent electrode, and a light emitting surface having at least one corrugated surface. The method for manufacturing a light-emitting element, comprising the steps of: adjusting the temperature of the light-emitting material layer; and forming another electrode above the light-emitting material layer.
【請求項16】前記発光表面が少なくとも1つの波型表
面を有するように調整する工程が、前記基材上に波型表
面設ける工程を含む請求項15記載の発光素子の製造方
法。
16. The method according to claim 15, wherein adjusting the light emitting surface to have at least one corrugated surface includes providing a corrugated surface on the base material.
【請求項17】前記基材に光硬化性樹脂を設ける工程
と、型を用いて樹脂を成形することによって基材上に波
型表面を形成する工程と、該樹脂を放射線に曝して樹脂
を硬化する工程を具備する請求項16記載の発行素子の
製造方法。
17. A step of providing a photocurable resin on the substrate, a step of forming a corrugated surface on the substrate by molding the resin using a mold, and exposing the resin to radiation to convert the resin. 17. The method according to claim 16, further comprising a step of curing.
【請求項18】導電性ポリマー層を透明電極上に形成す
る工程を更に具備し、前記発光表面が少なくとも1つの
波型表面を有するように調整する工程が、該導電性ポリ
マー層上に波型表面を設ける工程を含む請求項15記載
の発光素子の製造方法。
18. The method according to claim 18, further comprising the step of forming a conductive polymer layer on the transparent electrode, wherein the step of adjusting the light emitting surface to have at least one corrugated surface comprises forming a corrugated surface on the conductive polymer layer. The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 15, comprising a step of providing a surface.
【請求項19】ポリマーの型を用いて層を成形すること
によって導電性ポリマー層上に波型表面を形成する工程
と、熱を印加することによって層を硬化する工程を具備
する請求項18記載の発光素子の製造方法。
19. The method according to claim 18, further comprising the steps of forming a corrugated surface on the conductive polymer layer by molding the layer using a polymer mold, and curing the layer by applying heat. A method for manufacturing a light emitting device.
【請求項20】前記導電性ポリマー層上に波型表面を設
ける工程が:導電性ポリマー材料を透明電極上にスピン
コートする工程と、導電性ポリマー材料を型の波型表面
上にスピンコートする工程と、該スピンコートされた型
を透明電極上に設けられた導電性ポリマー層上に配置し
2つの導電性ポリマー層を一体に挟むようにする工程
と、次に型を取り除くことを具備する請求項18記載の
発光素子の製造方法。
20. The step of providing a corrugated surface on the conductive polymer layer comprises: spin-coating the conductive polymer material on a transparent electrode; and spin-coating the conductive polymer material on the corrugated surface of the mold. Disposing the spin-coated mold on a conductive polymer layer provided on a transparent electrode so as to sandwich the two conductive polymer layers together, and then removing the mold. A method for manufacturing a light emitting device according to claim 18.
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