JP2007335185A - Organic el element array - Google Patents

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JP2007335185A JP2006164508A JP2006164508A JP2007335185A JP 2007335185 A JP2007335185 A JP 2007335185A JP 2006164508 A JP2006164508 A JP 2006164508A JP 2006164508 A JP2006164508 A JP 2006164508A JP 2007335185 A JP2007335185 A JP 2007335185A
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Junichi Kinuhata
隼一 衣幡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element array which is easily manufactured with high brightness and high efficiency. <P>SOLUTION: A bandpass filter layer is formed on the upper side of the organic compound layer of each organic EL element. A micro resonator structure is formed between the bandpass filter layer and a reflection layer formed below the organic compound layer. The organic EL element array is constituted so that only an emitted light having a predetermined color is transmitted through the bandpass filter layer and resonance is not generated. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機EL素子(以下、素子と省略する場合がある。)が複数個配置されてなる有機EL素子アレイに関する。   The present invention relates to an organic EL element array in which a plurality of organic EL elements (hereinafter may be abbreviated as elements) are arranged.

近年、ブラウン管に代わる表示装置として、軽量で消費電力の小さいフラット表示装置の研究、開発が行われている。このなかで、有機EL素子アレイを備えた表示装置は、自発光で、応答速度が高速であり、低消費電力での駆動が可能な表示装置として、注目されている。有機EL素子アレイを構成する有機EL素子は、対抗する電極間に有機化合物層を挟持した構成とされている。有機EL素子の両電極間に電圧を印加すると、一方の電極から注入された電子と他方の電極から注入されたホールとが前記有機化合物層の発光層で再結合し、発生する再結合エネルギーにより前記発光層中の有機発光分子が励起される。励起状態にある有機発光分子が基底状態に戻る際に、放出されるエネルギーを光として取り出すことにより、有機EL素子は発光する。そのなかでも、TFT基板上に積層した素子を発光させ、その光をTFT駆動回路や配線等が形成されている基板側とは反対の方向(いわゆるトップ側)から高効率に光を取り出す構成、すなわちトップエミッション型の表示装置の開発が進んでいる。   In recent years, research and development of a flat display device that is lightweight and consumes little power has been performed as a display device that can replace a cathode ray tube. Among these, a display device including an organic EL element array has been attracting attention as a display device that is self-luminous, has a high response speed, and can be driven with low power consumption. The organic EL element constituting the organic EL element array has a structure in which an organic compound layer is sandwiched between opposing electrodes. When a voltage is applied between both electrodes of the organic EL element, electrons injected from one electrode and holes injected from the other electrode recombine in the light emitting layer of the organic compound layer, and the generated recombination energy The organic light emitting molecules in the light emitting layer are excited. When the organic light emitting molecule in the excited state returns to the ground state, the organic EL element emits light by taking out the emitted energy as light. Among them, a configuration in which an element stacked on a TFT substrate is caused to emit light, and the light is extracted with high efficiency from a direction opposite to the substrate side on which the TFT drive circuit and wiring are formed (so-called top side), That is, development of a top emission type display device is in progress.

また有機EL素子において、光の干渉効果を利用する試みがなされている。例えば、特許文献1は、光反射材料からなる第一電極と、透明電極からなる第二電極との間に有機化合物層を挟持し、第二電極又は前記有機化合物層の発光層の少なくとも一方が、前記発光層で発光した光を共振させる共振器構造となる素子を開示している。この素子では、以下の式を満たす範囲で、共振器構造の光学的距離Lが正の最小値となるように構成されている。   Attempts have also been made to use the light interference effect in organic EL elements. For example, in Patent Document 1, an organic compound layer is sandwiched between a first electrode made of a light reflecting material and a second electrode made of a transparent electrode, and at least one of the second electrode or the light emitting layer of the organic compound layer is Discloses an element having a resonator structure for resonating light emitted from the light emitting layer. This element is configured such that the optical distance L of the resonator structure has a positive minimum value within a range satisfying the following expression.

(2L)/λ+Φ/(2π)=m (mは整数)
L:共振器構造の光学的距離
Φ:発光層で発生した光が共振器構造の両端で反射する際に生じる位相シフト
λ:発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長
(2L) / λ + Φ / (2π) = m (m is an integer)
L: optical distance of the resonator structure Φ: phase shift generated when light generated in the light emitting layer is reflected at both ends of the resonator structure λ: peak wavelength of the spectrum of light to be extracted out of the light generated in the light emitting layer

また各素子に微小共振器構造として機能するマイクロキャビティを形成し、特定波長の光を取り出すことも試みられており、この微小共振器構造を利用することで、特定の波長の光を選択増強することができる。例えば、特許文献2は、有機EL素子を複数個配列してなる有機EL素子アレイを開示している。この有機EL素子アレイは、互いに異なる色の発光光を射出する複数色の素子を有している。そして、特定の少なくとも一色の素子について、有機化合物層の発光層から射出される発光光を所定の光学長の範囲内で繰り返し反射させ、これによって特定の波長の発光光を増強選択する微小共振器構造を設けている。他の少なくとも一色の素子については、微小共振器構造を設けず、発光層から射出される発光をそのまま射出するように構成されている。   In addition, microcavities that function as microresonator structures are formed in each element, and attempts have been made to extract light of a specific wavelength. By using this microresonator structure, light of a specific wavelength is selectively enhanced. be able to. For example, Patent Document 2 discloses an organic EL element array in which a plurality of organic EL elements are arranged. This organic EL element array has elements of a plurality of colors that emit light of different colors. A microresonator that repeatedly reflects the emitted light emitted from the light emitting layer of the organic compound layer within a predetermined optical length range for the specific at least one color element, thereby enhancing the selected wavelength of the emitted light. A structure is provided. The other elements of at least one color are configured to emit light emitted from the light emitting layer as it is without providing a microresonator structure.

国際公開第WO01/039554International Publication No. WO01 / 039554 特開2005−108737号公報JP 2005-108737 A

特許文献1の有機EL素子で有機EL素子アレイを構成するには、反射層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、半透過層を素子ごとに塗り分ける必要がある。そのため、マスク蒸着をする場合に工程数が増えてしまう問題がある。また、最適な光学的距離の共振器構造を設けても効率向上が得られない発光色が存在し、反射層と半透過層の間に特定波長を吸収してしまう層が存在すると、共振器構造を設けることで、効率が減少してしまうという問題がある。   In order to construct an organic EL element array with the organic EL elements of Patent Document 1, it is necessary to coat the reflective layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the semi-transmissive layer for each element. Therefore, there is a problem that the number of processes increases when performing mask deposition. In addition, if there is an emission color that cannot improve efficiency even if a resonator structure with an optimal optical distance is provided, and there is a layer that absorbs a specific wavelength between the reflective layer and the semi-transmissive layer, the resonator By providing the structure, there is a problem that the efficiency is reduced.

本発明の目的は、高輝度、高効率で製造が容易な有機EL素子アレイを提供することである。   An object of the present invention is to provide an organic EL element array that has high brightness, high efficiency, and is easy to manufacture.

上記した背景技術の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係る有機EL素子アレイは、第一電極と第二電極との間に有機化合物層を狭持した有機EL素子が複数個配列されてなる有機EL素子アレイにおいて、各有機EL素子の有機化合物層の上方にバンドパスフィルター層が形成されている。前記バンドパスフィルター層と、前記有機化合物層の下方に形成した反射層との間で微小共振器構造を形成しており、所定の色の発光光のみが前記バンドパスフィルター層を透過し共振を起こさないことを特徴とする。   As means for solving the problems of the background art described above, the organic EL element array according to the invention described in claim 1 is an organic EL element in which an organic compound layer is sandwiched between a first electrode and a second electrode. In the organic EL element array in which a plurality of are arranged, a band-pass filter layer is formed above the organic compound layer of each organic EL element. A microresonator structure is formed between the bandpass filter layer and a reflective layer formed below the organic compound layer, and only the emitted light of a predetermined color passes through the bandpass filter layer and resonates. It does not wake up.

本発明によれば、所定の色の発光を示す有機EL素子は、下部反射電極とバンドパスフィルター層により有機化合物層を挟んだ形態で共振器構造を形成している。前記バンドパスフィルター層は所定の波長を持つ発光光のみ透過する性質を持っており、バンドパスフィルターを透過する発光光は前記共振器構造で共振を起こさずに素子外へ取り出される。そのためバンドパスフィルター層を透過する発光光は、有機化合物層における吸収や、共振領域における反射による損失の影響を受けずに、光を外部に取り出すことができる。   According to the present invention, an organic EL element that emits light of a predetermined color has a resonator structure in a form in which an organic compound layer is sandwiched between a lower reflective electrode and a bandpass filter layer. The band-pass filter layer has a property of transmitting only emitted light having a predetermined wavelength, and the emitted light transmitted through the band-pass filter is extracted outside the element without causing resonance in the resonator structure. Therefore, the emitted light transmitted through the bandpass filter layer can be extracted outside without being affected by absorption by the organic compound layer and loss due to reflection in the resonance region.

本発明を用いれば、共振器構造による干渉効果を使う発光色と使わない発光色を分けることができる。また、前記バンドパスフィルター層は素子ごとに塗り分ける必要がない為、最適な干渉効果を持つ有機EL素子アレイを容易に作製することができる。   By using the present invention, it is possible to separate the emission color that uses the interference effect by the resonator structure from the emission color that is not used. Further, since the band-pass filter layer does not need to be applied separately for each element, an organic EL element array having an optimum interference effect can be easily produced.

しかも、各素子を塗り分けた場合と比べ、共振器構造が形成されていない素子の発光光は下部反射層との干渉強めあいだけを考慮すれば良いので、素子作成における工程を大幅に削減することが可能である。   In addition, compared with the case where each element is separately applied, the emission light of the element having no resonator structure need only be considered for strengthening the interference with the lower reflective layer, so that the process for element creation is greatly reduced. It is possible.

ちなみに、上記所定の色以外の発光を示す有機EL素子にも共振器構造を形成する場合は、同共振器構造を有機化合物層の上方に形成させる。そのため、発光光は有機化合物層内で吸収されたり、反射層で損失することなく、発光光を効率よく取り出すことができる。   Incidentally, when a resonator structure is also formed in an organic EL element that emits light other than the predetermined color, the resonator structure is formed above the organic compound layer. Therefore, the emitted light can be efficiently extracted without being absorbed in the organic compound layer or lost in the reflective layer.

<第1実施形態>
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、赤色及び緑色の発光を示す素子に微小共振器構造を持ったトップエミッション型の有機EL素子アレイの概略図を示している。本実施形態の有機EL素子アレイは、基板(不図示)上に、反射アノード電極(第一電極)11、ホール輸送層12が形成されている。更に、青色発光層13B、緑色発光層13G、赤色発光層13R、電子輸送層14、電子注入層15、バンドパスフィルター層17、透明カソード電極(第二電極)18が形成されてなる。赤色及び緑色の発光を示す素子では、有機化合物層16を挟む反射アノード電極11とバンドパスフィルター層17との間で多重干渉現象を利用した共振器構造が形成され、同共振器構造で増強した光が透明カソード電極18側から射出される。バンドパスフィルター層17は、青色の発光光のみ透過する特性をもっている為、青色の発光光は共振を起こさずにそのまま透明カソード電極18側から射出されることになる。   FIG. 1 is a schematic view of a top emission type organic EL element array having a microresonator structure in an element that emits red and green light. In the organic EL element array of this embodiment, a reflective anode electrode (first electrode) 11 and a hole transport layer 12 are formed on a substrate (not shown). Further, a blue light emitting layer 13B, a green light emitting layer 13G, a red light emitting layer 13R, an electron transport layer 14, an electron injection layer 15, a band pass filter layer 17, and a transparent cathode electrode (second electrode) 18 are formed. In an element that emits red and green light, a resonator structure using a multiple interference phenomenon is formed between the reflective anode electrode 11 and the band-pass filter layer 17 sandwiching the organic compound layer 16 and is enhanced by the resonator structure. Light is emitted from the transparent cathode electrode 18 side. Since the band-pass filter layer 17 has a characteristic of transmitting only blue emitted light, the blue emitted light is emitted as it is from the transparent cathode electrode 18 side without causing resonance.

図1に示した有機EL素子アレイは、あくまでもごく基本的な素子構成であり、反射アノード電極11、有機化合物層16、バンドパスフィルター層17、透明カソード電極18の構成はこれに限定されるものではない。有機化合物層16として、ホール輸送層12、発光層13、電子輸送層14、電子注入層15の4層以外にも更に、反射アノード電極11とホール輸送層12の間にホール注入を改善するためにホール注入層を設けた構成等も可能である。また反射アノード電極11、有機化合物層16、バンドパスフィルター層17、透明カソード電極18を逆さまに積層して、光取り出し方向を基板側に変更した構成(ボトムエミッション)も可能である。   The organic EL element array shown in FIG. 1 has a very basic element configuration, and the configurations of the reflective anode electrode 11, the organic compound layer 16, the bandpass filter layer 17, and the transparent cathode electrode 18 are limited to this. is not. In order to improve hole injection between the reflective anode electrode 11 and the hole transport layer 12 in addition to the four layers of the hole transport layer 12, the light emitting layer 13, the electron transport layer 14, and the electron injection layer 15 as the organic compound layer 16. A structure in which a hole injection layer is provided on the surface is also possible. A configuration (bottom emission) in which the reflective anode electrode 11, the organic compound layer 16, the band pass filter layer 17, and the transparent cathode electrode 18 are stacked upside down and the light extraction direction is changed to the substrate side is also possible.

反射アノード電極11は、正孔の注入を効率よく行うため、仕事関数が大きい材料、具体的にはITOまたはIZOなどの透明性の導電性金属酸化物層からなる。その下に反射率の高いメタル層、例えば、クロム、銀、白金、アルミ、または、これらを含む合金などを形成することが好ましい。上記メタル層が形成される場合、このメタル層と上記導電性金属酸化物層との境界面が共振器構造の下部反射層に相当する。ちなみに、前記反射アノード電極11の反射率は、高い方が好ましく、80%以上であることが好ましい。   The reflective anode electrode 11 is made of a material having a high work function, specifically, a transparent conductive metal oxide layer such as ITO or IZO in order to efficiently inject holes. A metal layer having a high reflectance, for example, chromium, silver, platinum, aluminum, or an alloy containing these is preferably formed thereunder. When the metal layer is formed, the interface between the metal layer and the conductive metal oxide layer corresponds to the lower reflective layer of the resonator structure. Incidentally, the reflectance of the reflective anode electrode 11 is preferably higher and is preferably 80% or more.

ホール輸送層12は、反射アノード電極11から注入されたホールが発光層13へと移動する際の経路となる層である。前記ホール輸送層12の材料としては、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(N,N’−Di(naphthalene−1−yl)−N,N’−diphenyl−benzidine:NPB),4,4’,4’’−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4’’−tris(3−methylphenylphenylamino)triphenylamine:MTDATA),N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフィニル−4,4’−ジアミン(N,N’−diphenyl−N,N’−di(3−methylphenyl)−1,1’−biphenyl−4,4’−diamine:TPD)等が挙げられる。   The hole transport layer 12 is a layer that serves as a path when holes injected from the reflective anode 11 move to the light emitting layer 13. As the material of the hole transport layer 12, N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (N, N′-Di (naphthalene-1-yl) -N, N '-Diphenyl-benzidine (NPB), 4,4', 4 "-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (4,4 ', 4' '-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine: MTDATA) , N, N′-diphenyl-N, N′-di (3-methylphenyl) -1,1′-bifinyl-4,4′-diamine (N, N′-diphenyl-N, N′-di (3 -Methylphenyl) -1,1'-biphenyl-4,4'-diamin: TPD) It is below.

発光層13(R、G、B)は、到来した電子とホールが再結合し、光の3原色に対応した赤、緑、青の光を発生させる層である。電子輸送層14から注入された電子とホール輸送層12から注入されたホールが再結合する時、その際に発するエネルギーが内部に存在する有機分子の電子を励起する。前記励起した電子が緩和する際にエネルギーに応じた波長の光が放出され、発光を得ることができる。   The light-emitting layer 13 (R, G, B) is a layer that recombines incoming electrons and holes to generate red, green, and blue light corresponding to the three primary colors of light. When electrons injected from the electron transport layer 14 and holes injected from the hole transport layer 12 recombine, the energy generated at that time excites the electrons of organic molecules present inside. When the excited electrons relax, light having a wavelength according to energy is emitted, and light emission can be obtained.

発光層13(R、G、B)の材料としては、アルミキノリン錯体(Alq3)、またはキナクリドン誘導体を含むビス(ベンゾキノライト)ベリリウム錯体(bis (10−hydroxybenzo[h]quinolinato) beryllium:Bebq2)等が挙げられる。 As a material of the light emitting layer 13 (R, G, B), an aluminum quinoline complex (Alq3) or a bis (benzoquinolite) beryllium complex (bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium: Bebq 2 ) containing a quinacridone derivative. ) And the like.

電子輸送層14は、透明カソード電極18から注入された電子が発光層13へと移動する際の経路となる層である。前記電子輸送層14の材料としては、アルミキノリン錯体(Alq3)、またはビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体(bis (10−hydroxybenzo[h]quinolinato) beryllium:Bebq2)等が挙げられる。 The electron transport layer 14 is a layer serving as a path when electrons injected from the transparent cathode electrode 18 move to the light emitting layer 13. Examples of the material for the electron transport layer 14 include an aluminum quinoline complex (Alq 3 ), a bis (benzoquinolinolato) beryllium complex (bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium: Bebq 2 ), and the like.

バンドパスフィルター層17としては、図2(a)に示すようなサブ波長構造を持つ周期格子を使うことが可能であり、ここでは例として表面上にピラミッド型の角錐が多数形成されている。サブ波長構造を持つ周期格子は回折波を発生しないが、その構造は光波に対して平均的な屈折率を持った媒質と等価になる。つまり媒質31と媒質32の占有率は、錐の先端層ではほとんどが媒質32、錐の根本層では媒質31で占められている。図2(b)に示すように平均屈折率は深さ方向に対して媒質32から媒質31の値に徐々に変わっている。光の反射は屈折率の急激な変化によって生じるので、連続的な屈折率変化に対して光はほとんど反射されない。例えば、電子情報通信学会論文誌2000/3 Vol.J83−C No.3 P.173−181にピラミッド型微細周期格子の反射特性の計算例が記載されている。四角錐の高さが格子周期の1.5倍である微細構造の場合、波長が格子周期の1.5倍から3倍の間では反射率は0.1%以下となる。格子周期33が150nmの微細構造なら、青色の可視光(波長:450nm)のみ反射しないバンドパスフィルター層を得ることが可能である。また、格子周期33が180nmの微細構造を用いれば、青色及び緑色の可視光(波長:450nm、波長:530nm)を反射させないバンドパスフィルター層を得ることが可能である。バンドパスフィルター層17の材質としてはアルミナ化合物を用いてもよい。   As the band-pass filter layer 17, a periodic grating having a sub-wavelength structure as shown in FIG. 2A can be used. Here, as an example, a large number of pyramidal pyramids are formed on the surface. A periodic grating having a subwavelength structure does not generate a diffracted wave, but the structure is equivalent to a medium having an average refractive index with respect to a light wave. That is, most of the occupation ratios of the medium 31 and the medium 32 are occupied by the medium 32 in the tip layer of the cone and the medium 31 in the root layer of the cone. As shown in FIG. 2B, the average refractive index gradually changes from the medium 32 to the value of the medium 31 in the depth direction. Since the reflection of light is caused by a rapid change in the refractive index, the light is hardly reflected with respect to the continuous refractive index change. For example, the IEICE Transactions 2000/3 Vol. J83-C No. 3 P.M. 173-181 describes a calculation example of the reflection characteristics of a pyramidal fine periodic grating. In the case of a fine structure in which the height of the quadrangular pyramid is 1.5 times the grating period, the reflectance is 0.1% or less when the wavelength is between 1.5 and 3 times the grating period. If the grating period 33 is a fine structure of 150 nm, it is possible to obtain a bandpass filter layer that does not reflect only blue visible light (wavelength: 450 nm). If a fine structure having a grating period 33 of 180 nm is used, it is possible to obtain a band-pass filter layer that does not reflect blue and green visible light (wavelength: 450 nm, wavelength: 530 nm). As a material of the bandpass filter layer 17, an alumina compound may be used.

透明カソード電極18としては、ITOやIZOなどの透明性の導電性金属酸化物が好ましい。   The transparent cathode electrode 18 is preferably a transparent conductive metal oxide such as ITO or IZO.

次に本実施形態の機能ついて説明する。   Next, functions of the present embodiment will be described.

反射アノード電極11の上面とバンドパスフィルター層17の下面とで繰り返し反射をおこす微小共振器構造として機能するように設定する。ここで、反射アノード電極11とバンドパスフィルター層17の光学的距離は、光路長+位相シフトが特定波長の整数倍となっていることが望ましい。上記の光学的距離の共振領域を持つ微小共振器構造において、特定波長の発光光が繰り返し反射することで、特定周波数の発光光が射出される確率が上昇し、効率を改善させることができる。   It is set so as to function as a microresonator structure that repeatedly reflects on the upper surface of the reflective anode electrode 11 and the lower surface of the bandpass filter layer 17. Here, as for the optical distance between the reflective anode electrode 11 and the band pass filter layer 17, it is desirable that the optical path length + phase shift is an integral multiple of the specific wavelength. In the microresonator structure having the resonance region with the above optical distance, the emission light of a specific wavelength is repeatedly reflected, thereby increasing the probability that the emission light of a specific frequency is emitted and improving the efficiency.

しかし、最適な光学的距離の共振領域を持つ微小共振器構造を形成しても、必ずしも効率が向上するとは限らず、特定波長の発光光では共振器構造を設けることで、効率が悪化する場合も起こりうる。例えば、青色や緑色の発光光は、共振領域内の有機化合物層での吸収、反射層での損失が大きい為、十分な効率改善を得ることが難しい。   However, even if a microresonator structure having a resonance region with an optimal optical distance is formed, the efficiency is not always improved, and the efficiency deteriorates by providing a resonator structure for emitted light of a specific wavelength. Can also happen. For example, blue and green emitted light has a large absorption in the organic compound layer in the resonance region and a large loss in the reflection layer, so that it is difficult to obtain a sufficient efficiency improvement.

図3は本実施形態に係わる反射電極の透過率と反射率の波長依存性データである。この反射電極では500nm付近から波長が短くなるにつれ、反射率が低下し、青色の波長領域である400nm〜500nmでは赤や緑に比べ十分な反射率が得られないことがわかる。その為、共振器構造による繰り返し反射によって、青発光の損失が増加し却って効率を下げてしまう可能性がある。   FIG. 3 shows the wavelength dependency data of the transmittance and reflectance of the reflective electrode according to this embodiment. It can be seen that with this reflective electrode, the reflectance decreases as the wavelength decreases from around 500 nm, and a sufficient reflectance cannot be obtained in the blue wavelength region of 400 nm to 500 nm compared to red and green. Therefore, there is a possibility that the loss of blue light emission increases due to repeated reflection by the resonator structure and the efficiency is lowered.

図4は本実施形態に係わる有機化合物層の透過率と反射率の波長依存性データである。この有機化合物層では550nm付近から波長が短くなるにつれ、透過率が低下し、青色の波長領域である400nm〜500nmでは透過率は60%ほどまで減少してしまうことがわかる。その為、青色発光は共振器構造による繰り返し反射によって、有機化合物層における吸収が増加し、却って効率を下げてしまう可能性がある。   FIG. 4 shows wavelength dependency data of the transmittance and reflectance of the organic compound layer according to this embodiment. In this organic compound layer, it can be seen that the transmittance decreases as the wavelength is shortened from around 550 nm, and the transmittance decreases to about 60% in the blue wavelength region of 400 nm to 500 nm. For this reason, blue light emission may be absorbed repeatedly in the organic compound layer due to repeated reflection by the resonator structure, and the efficiency may be lowered.

そこで、本実施形態ではバンドパスフィルター層17で青色の発光光(波長:450nm)のみ反射させない構成としたトップエミッション型の有機EL素子アレイとしている。バンドパスフィルター層17は赤色及び緑色の発光光に対しては反射層として機能する為、繰り返し反射により光増強する共振器構造を形成している。一方、青色の発光光はバンドパスフィルター層17を透過する為、発光層13Bで発生した発光をそのまま外部に取り出すことができる。青色の発光光は共振現象を起こさない為、有機化合物層16での光吸収や反射層での損失を避け、効率よく外部に発光光を取り出すことが可能である。   Therefore, in the present embodiment, a top emission type organic EL element array in which only the blue emission light (wavelength: 450 nm) is not reflected by the bandpass filter layer 17 is used. The band-pass filter layer 17 functions as a reflective layer for red and green light emission, and thus forms a resonator structure that enhances light by repeated reflection. On the other hand, since the blue emitted light is transmitted through the bandpass filter layer 17, the light emitted from the light emitting layer 13B can be taken out to the outside as it is. Since the blue emission light does not cause a resonance phenomenon, it is possible to avoid the light absorption in the organic compound layer 16 and the loss in the reflection layer, and to efficiently extract the emission light to the outside.

上記バンドパスフィルター層17を透過する発光光は青色に限定したことではなく、2色以上の発光光を透過させても良い。例えば図2に記載の微細凹凸構造を持ったバンドパスフィルター層を備えるなら、格子周期33が150nmなら、青色の可視光(波長:450nm)のみ反射しないバンドパスフィルター層を得ることが可能である。また、格子周期33が180nmの微細構造を用いれば、青色及び緑色の可視光(波長:450nm、波長:530nm)を反射させないバンドパスフィルター層を得ることが可能である。格子周期33を調節することで、バンドバスフィルター層における透過と反射の割合を制御し、色度、視野角の優れた有機EL素子アレイを得ることも可能である。   The emitted light that passes through the bandpass filter layer 17 is not limited to blue, and emitted light of two or more colors may be transmitted. For example, if the bandpass filter layer having the fine concavo-convex structure shown in FIG. 2 is provided, if the grating period 33 is 150 nm, it is possible to obtain a bandpass filter layer that does not reflect only blue visible light (wavelength: 450 nm). . If a fine structure having a grating period 33 of 180 nm is used, it is possible to obtain a band-pass filter layer that does not reflect blue and green visible light (wavelength: 450 nm, wavelength: 530 nm). By adjusting the grating period 33, the ratio of transmission and reflection in the band-pass filter layer can be controlled, and an organic EL element array having excellent chromaticity and viewing angle can be obtained.

青色の発光を示す素子は共振器構造の光学的距離を考慮する必要はなく、反射アノード電極11で反射した光との強め合いの関係だけを考えれば良い。発光領域より上側の層の膜厚は青色の光取り出しにほとんど影響しない為、赤色や緑色の共振器構造に最適な膜厚に有機化合物層16を設定することができ、素子ごとに有機化合物層16の膜厚を設定しなくても良い。   The element that emits blue light does not need to consider the optical distance of the resonator structure, and only considers the relationship of strengthening with the light reflected by the reflective anode electrode 11. Since the film thickness of the layer above the light emitting region hardly affects the extraction of blue light, the organic compound layer 16 can be set to a film thickness optimal for the red or green resonator structure. It is not necessary to set the film thickness of 16.

赤色及び緑色の発光を示す素子は、発光光が反射アノード電極11とバンドパスフィルター層17とにより反射され、微小共振器構造として機能するように、有機化合物層16の膜厚を設定しなければならない。発光色によって最適な共振距離が異なり、赤色及び緑色の有機化合物層16の膜厚は以下の式を満たす範囲で、共振器構造の光学的距離Lが正の最小値となるように構成されていることが望ましい。   In the element that emits red and green light, the thickness of the organic compound layer 16 must be set so that the emitted light is reflected by the reflective anode electrode 11 and the bandpass filter layer 17 and functions as a microresonator structure. Don't be. The optimum resonance distance differs depending on the emission color, and the film thicknesses of the red and green organic compound layers 16 are configured so that the optical distance L of the resonator structure becomes a positive minimum value in a range satisfying the following expression. It is desirable.

(2L)/λ+Φ/(2π)=m (mは整数)
L:共振器構造の光学的距離
Φ:発光層で発生した光が共振器構造の両端で反射する際に生じる位相シフト
λ:発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長
(2L) / λ + Φ / (2π) = m (m is an integer)
L: optical distance of the resonator structure Φ: phase shift generated when light generated in the light emitting layer is reflected at both ends of the resonator structure λ: peak wavelength of the spectrum of light to be extracted out of the light generated in the light emitting layer

<第2実施形態>
図5は、各素子に微小共振器構造を持ったトップエミッション型の有機EL素子アレイの概略図を示している。本実施形態の有機EL素子アレイは、反射アノード電極11、ホール輸送層12、青色発光層13B、緑色発光層13G、赤色発光層13R、電子輸送層14、電子注入層15、バンドパスフィルター層17、透明カソード電極18、半透過層19からなる。反射アノード電極11とバンドパスフィルター層17との間で多重干渉現象を利用した共振器構造が形成され、同共振器構造で増強した光が透明カソード電極18側から射出される。前記バンドパスフィルター層17として[0022]記載のサブ波長構造を持つ周期格子を電子注入層15側のみに設けると、青色の発光光のみ透過する特性をもっている為、青色の発光光は反射を起こさず、そのまま透明カソード電極18に侵入する。透明カソード電極18で反射された青色の発光光は前記バンドパスフィルター層17のサブ波長構造を持つ周期格子が形成されていない面と半透過層19の間で繰り返し反射され、素子の発光放射面側に射出される。
Second Embodiment
FIG. 5 shows a schematic diagram of a top emission type organic EL element array in which each element has a microresonator structure. The organic EL element array of this embodiment includes a reflective anode 11, a hole transport layer 12, a blue light emitting layer 13B, a green light emitting layer 13G, a red light emitting layer 13R, an electron transport layer 14, an electron injection layer 15, and a bandpass filter layer 17. And a transparent cathode electrode 18 and a semi-transmissive layer 19. A resonator structure using a multiple interference phenomenon is formed between the reflective anode electrode 11 and the bandpass filter layer 17, and light enhanced by the resonator structure is emitted from the transparent cathode electrode 18 side. If the periodic grating having the sub-wavelength structure described in [0022] is provided only on the electron injection layer 15 side as the band-pass filter layer 17, since it has a characteristic of transmitting only the blue emitted light, the blue emitted light is reflected. Instead, it enters the transparent cathode electrode 18 as it is. The blue emission light reflected by the transparent cathode electrode 18 is repeatedly reflected between the surface of the band-pass filter layer 17 where the periodic grating having the sub-wavelength structure is not formed and the semi-transmissive layer 19, and the light emission emission surface of the device Injected to the side.

つまり、赤色及び緑色の発光光は、有機化合物層16を挟み反射アノード電極11とバンドパスフィルター層17の間で共振現象を起こし、光増強されて半透過層19側に射出される。バンドパスフィルター層17を透過した青色の発光光は半透過層19とバンドパスフィルター層17の間で共振現象を起こし、光増強されて半透過層19側に射出される。青色の発光光のみ共振器構造を有機化合物層16の上方に形成することで、有機化合物層16による光吸収を避けて高い輝度を得ることができる。   That is, red and green emitted light causes a resonance phenomenon between the reflective anode electrode 11 and the bandpass filter layer 17 with the organic compound layer 16 interposed therebetween, and is enhanced and emitted to the semi-transmissive layer 19 side. The blue emitted light that has passed through the bandpass filter layer 17 causes a resonance phenomenon between the semi-transmissive layer 19 and the band-pass filter layer 17, and the light is enhanced and emitted to the semi-transmissive layer 19 side. By forming a resonator structure for only blue light emission above the organic compound layer 16, light absorption by the organic compound layer 16 can be avoided and high luminance can be obtained.

図5に示した本実施形態は、あくまでもごく基本的な素子構成であり、反射アノード電極11、有機化合物層16、バンドパスフィルター層17、透明カソード電極18、半透過層19の構成はこれに限定されるものではない。有機化合物層16として、ホール輸送層12、発光層13、電子輸送層14、電子注入層15の4層以外にも更に、反射アノード電極11とホール輸送層12の間にホール注入を改善するためにホール注入層を設けた構成等も可能である。また反射アノード電極11を透明アノード電極とバンドパスフィルター層に、バンドパスフィルター層と透明カソード電極を反射カソード電極に変えて、光取り出し方向を基板側(ボトムエミッション)に変更した構成も可能である。   This embodiment shown in FIG. 5 is a very basic element configuration, and the configurations of the reflective anode electrode 11, the organic compound layer 16, the bandpass filter layer 17, the transparent cathode electrode 18, and the semi-transmissive layer 19 are the same. It is not limited. In order to improve hole injection between the reflective anode electrode 11 and the hole transport layer 12 in addition to the four layers of the hole transport layer 12, the light emitting layer 13, the electron transport layer 14, and the electron injection layer 15 as the organic compound layer 16. A structure in which a hole injection layer is provided on the surface is also possible. In addition, a configuration in which the reflective anode electrode 11 is changed to a transparent anode electrode and a bandpass filter layer, the bandpass filter layer and the transparent cathode electrode are changed to a reflective cathode electrode, and the light extraction direction is changed to the substrate side (bottom emission) is also possible. .

本実施形態は、有機化合物層16が特定波長の光を吸収してしまい、共振器構造により十分な効率改善が得られない場合に有効な構成である。青色の共振器構造を有機化合物層16の上方に形成することで、有機化合物層16による光吸収を避けつつ、共振器構造による光増強をすることができる。   This embodiment is effective when the organic compound layer 16 absorbs light of a specific wavelength and sufficient efficiency cannot be improved by the resonator structure. By forming the blue resonator structure above the organic compound layer 16, it is possible to enhance light by the resonator structure while avoiding light absorption by the organic compound layer 16.

青色の発光を示す素子は、有機化合物層16を挟む形態で共振器構造が形成されていないので、有機化合物層16の膜厚を設定する際に、反射アノード電極11で反射した光との強め合いの関係だけを考えれば良い。そのため、赤色や緑色の共振器構造に最適な膜厚に有機化合物層16を設定することができ、各素子ごとに有機化合物層16の膜厚を設定しなくても良い。   In the element that emits blue light, the resonator structure is not formed so as to sandwich the organic compound layer 16. Therefore, when the film thickness of the organic compound layer 16 is set, it is stronger than the light reflected by the reflective anode electrode 11. You only need to consider the relationship. Therefore, the organic compound layer 16 can be set to an optimum film thickness for the red or green resonator structure, and the film thickness of the organic compound layer 16 does not have to be set for each element.

赤色及び緑色の発光を示す素子は、発光光が反射アノード電極11とバンドパスフィルター層17により反射され、微小共振器構造として機能するように、有機化合物層16の膜厚を設定しなければならない。また青色の発光を示す素子は、発光光がバンドパスフィルター層17と半透過層19により反射され、微小共振器構造として機能するように、透明カソード層18の膜厚を設定しなければならない。発光色によって最適な共振距離が異なり、共振領域の膜厚は以下の式を満たす範囲で、共振器構造の光学的距離Lが正の最小値となるように構成されていることが望ましい。   In the element that emits red and green light, the thickness of the organic compound layer 16 must be set so that the emitted light is reflected by the reflective anode electrode 11 and the bandpass filter layer 17 and functions as a microresonator structure. . In the element that emits blue light, the thickness of the transparent cathode layer 18 must be set so that the emitted light is reflected by the bandpass filter layer 17 and the semi-transmissive layer 19 and functions as a microresonator structure. It is desirable that the optimum resonance distance differs depending on the emission color, and that the film thickness of the resonance region is within a range satisfying the following expression, so that the optical distance L of the resonator structure is a positive minimum value.

(2L)/λ+Φ/(2π)=m (mは整数)
L:共振器構造の光学的距離
Φ:発光層で発生した光が共振器構造の両端で反射する際に生じる位相シフト
λ:発光層で発生した光のうちの取り出したい光のスペクトルのピーク波長
(2L) / λ + Φ / (2π) = m (m is an integer)
L: optical distance of the resonator structure Φ: phase shift generated when light generated in the light emitting layer is reflected at both ends of the resonator structure λ: peak wavelength of the spectrum of light to be extracted out of the light generated in the light emitting layer

バンドパスフィルター層を備えた有機EL素子アレイの断面図である。It is sectional drawing of the organic EL element array provided with the band pass filter layer. 微細な凹凸を持ったバンドパスフィルター層を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the band pass filter layer with a fine unevenness | corrugation. 本実施形態に係わる、反射電極の透過率と反射率の波長依存性のデータである。It is the data of the wavelength dependence of the transmittance | permeability of a reflective electrode and a reflectance concerning this embodiment. 本実施形態に係わる、有機化合物層の透過率と反射率の波長依存性のデータである。It is the data of the wavelength dependence of the transmittance | permeability and reflectance of an organic compound layer concerning this embodiment. 青色の発光において有機化合物層の上方に共振器構造を設けた有機EL素子アレイの断面図である。It is sectional drawing of the organic EL element array which provided the resonator structure above the organic compound layer in blue light emission.

符号の説明Explanation of symbols

11 反射アノード電極
12 ホール輸送層
13R 赤色発光層
13G 緑色発光層
13B 青色発光層
14 電子輸送層
15 電子注入層
16 有機化合物層
17 バンドパスフィルター層
18 透明カソード電極
19 半透過層
31 バンドパスフィルター層側の媒質
32 屈折率の異なる媒質
33 微細構造の格子周期
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Reflective anode electrode 12 Hole transport layer 13R Red light emitting layer 13G Green light emitting layer 13B Blue light emitting layer 14 Electron transport layer 15 Electron injection layer 16 Organic compound layer 17 Band pass filter layer 18 Transparent cathode electrode 19 Transflective layer 31 Band pass filter layer Side medium 32 Medium 33 with different refractive index 33 Fine structure grating period

Claims (8)

第一電極と第二電極との間に有機化合物層を狭持した有機EL素子が複数個配列されてなる有機EL素子アレイにおいて、
各有機EL素子の有機化合物層の上方にバンドパスフィルター層が形成されており、前記バンドパスフィルター層と、前記有機化合物層の下方に形成した反射層との間で微小共振器構造が形成されており、所定の色の発光光のみがバンドパスフィルターを透過し共振を起こさずに射出されることを特徴とする、有機EL素子アレイ。
In an organic EL element array in which a plurality of organic EL elements having an organic compound layer sandwiched between a first electrode and a second electrode are arranged,
A bandpass filter layer is formed above the organic compound layer of each organic EL element, and a microresonator structure is formed between the bandpass filter layer and a reflective layer formed below the organic compound layer. An organic EL element array, wherein only emitted light of a predetermined color passes through a band-pass filter and is emitted without causing resonance.
共振させる所定の色の発光光は、前記有機化合物層における光吸収、各層間での反射による損失が大きい発光光であることを特徴とする、請求項1に記載した有機EL素子アレイ。   2. The organic EL element array according to claim 1, wherein the emitted light of a predetermined color to be resonated is emitted light having a large loss due to light absorption in the organic compound layer and reflection between the layers. 赤色の発光を示す有機EL素子と、緑色の発光を示す有機EL素子と、青色の発光を示す有機EL素子とを備えており、赤色の発光を示す有機EL素子、又は赤色及び緑色の発光を示す有機EL素子に共振器構造が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載した有機EL素子アレイ。   It has an organic EL element that emits red light, an organic EL element that emits green light, and an organic EL element that emits blue light, and emits red or green light. The organic EL element array according to claim 1, wherein a resonator structure is formed in the organic EL element shown. バンドパスフィルター層に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載した有機EL素子アレイ。   2. The organic EL element array according to claim 1, wherein fine irregularities are formed on the band-pass filter layer. バンドパスフィルター層の凹凸はピッチが0.166μm以下であることを特徴とする、請求項4に記載した有機EL素子アレイ。   The organic EL element array according to claim 4, wherein the unevenness of the band pass filter layer has a pitch of 0.166 μm or less. バンドパスフィルター層の凹凸はアルミナを含有していることを特徴とする、請求項4又は5に記載した有機EL素子アレイ。   6. The organic EL element array according to claim 4, wherein the unevenness of the bandpass filter layer contains alumina. バンドパスフィルター層の上方に共振器構造が形成されており、前記バンドパスフィルター層と前記バンドパスフィルター層の上方に形成された反射層との間で前記発光光を共振させていることを特徴とする、請求項1又は3に記載した有機EL素子アレイ。   A resonator structure is formed above the bandpass filter layer, and the emitted light is resonated between the bandpass filter layer and a reflective layer formed above the bandpass filter layer. The organic EL element array according to claim 1 or 3. 赤色の発光を示す有機EL素子と、緑色の発光を示す有機EL素子と、青色の発光を示す有機EL素子とを備えており、青色の発光を示す有機EL素子、又は青色及び緑色の発光を示す有機EL素子に前記バンドパスフィルター層と前記バンドパスフィルター層の上方に形成された反射層との間で共振器構造が形成されていることを特徴とする、請求項7に記載した有機EL素子アレイ。   It has an organic EL element that emits red light, an organic EL element that emits green light, and an organic EL element that emits blue light, and emits blue or green light. The organic EL device according to claim 7, wherein a resonator structure is formed between the bandpass filter layer and a reflection layer formed above the bandpass filter layer in the organic EL element shown. Element array.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011082139A (en) * 2009-10-09 2011-04-21 Samsung Mobile Display Co Ltd Organic electroluminescent display device
JP2012015107A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Samsung Mobile Display Co Ltd Organic electroluminescent display device
WO2012011266A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 パナソニック株式会社 Light-emitting element and display apparatus using same

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