JP2008258058A - 有機el素子及び光配線モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】光配線との結合効率を高めることが可能な有機EL素子の提供。
【解決手段】透明基板上に第一電極層、有機層及び第二電極層を順に積層してなる有機EL素子において、前記透明基板と前記第一電極層との間に誘電体多層膜フィルタが設けられ、且つ前記誘電体多層膜フィルタと前記第二電極層とで構成される共振器長のモード次数が4であることを特徴とする有機EL素子。
【選択図】図1
【解決手段】透明基板上に第一電極層、有機層及び第二電極層を順に積層してなる有機EL素子において、前記透明基板と前記第一電極層との間に誘電体多層膜フィルタが設けられ、且つ前記誘電体多層膜フィルタと前記第二電極層とで構成される共振器長のモード次数が4であることを特徴とする有機EL素子。
【選択図】図1
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)を用いた発光素子に係り、詳しくは光ファイバや光導波路などの光配線との結合効率の高い有機EL素子及び該素子と光配線を接続してなる光配線モジュールに関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と記す)は、透明なガラスもしくは透明な樹脂基板の表面に、第一電極層(陽極)、有機層、第二電極層(陰極)が積層された基本構成を有する。また、ガラス基板上に陽極、有機層、陰極の順番に積層された構造もトップエミッションと呼ばれ、ディスプレイへの応用を目指して実用化が検討されている。
第一電極層(陽極)は、ITO(スズ添加酸化インジウム)に代表される透明導電材料から形成される。有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送材料層、電子注入層など、複数層から構成される。第二電極層(陰極)はMg:Ag、Al、Caなどの金属材料で構成される。
有機EL素子は、薄型でかつ自発光するという特徴を活かして、次世代のディスプレイとして多くの研究機関で研究開発が進められており、その発光特性(発光効率、最大輝度、消費電力など)は飛躍的に向上してきている。例えば、従来の蛍光材料よりも発光効率の高い燐光材料(特許文献1参照)、低い仕事関数を有する陰極材料(特許文献2参照)、電子と正孔のキャリアバランスの最適化(特許文献3参照)など多くの研究開発が行われている。
また、低コスト化が実現可能な製造方法として従来の蒸着だけでなくスクリーン印刷やグラビア印刷などを用いた脱真空プロセスが検討されている。
特開2001−257076号公報
特開2000−223280号公報
特開2001−237079号公報
また、低コスト化が実現可能な製造方法として従来の蒸着だけでなくスクリーン印刷やグラビア印刷などを用いた脱真空プロセスが検討されている。
しかしながら、従来の有機EL素子は指向性が悪く、光通信用の光源として使用する場合には接続する光配線(光ファイバや光導波路など)との結合効率が悪いという問題があった。無機の発光素子では、レーザ化することで指向性を向上させ、光配線との結合効率を向上させることができるが、有機材料を用いた場合には、有機材料のキャリア移動度が低いために、電流注入型のレーザは未だ実現されていない。
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、光配線との結合効率を高めることが可能な有機EL素子の提供を目的とする。
前記目的を達成するため、本発明は、透明基板上に第一電極層、有機層及び第二電極層を順に積層してなる有機EL素子において、前記透明基板と前記第一電極層との間に誘電体多層膜フィルタが設けられ、且つ前記誘電体多層膜フィルタと前記第二電極層とで構成される共振器長のモード次数が4であることを特徴とする有機EL素子を提供する。
本発明の有機EL素子において、前記誘電体多層膜フィルタの反射率が90%以下であることが好ましい。
また本発明は、前記本発明に係る有機EL素子と、該有機EL素子に光接続された光配線とを有することを特徴とする光配線モジュールを提供する。
本発明の有機EL素子は、誘電体多層膜フィルタを形成した基板上に有機EL素子を作製して、誘電体多層膜フィルタと陰極が形成する共振器長の次数を4にすることで指向性を向上させることができ、光配線と接続する場合の結合効率を向上させることができる。
本発明の有機EL素子は、透明基板上に第一電極層、有機層及び第二電極層を順に積層してなる有機EL素子において、前記透明基板と前記第一電極層との間に誘電体多層膜フィルタが設けられ、且つ前記誘電体多層膜フィルタと前記第二電極層とで構成される共振器長のモード次数が4であることを特徴としている。このように誘電体多層膜フィルタを形成した基板上に有機EL素子を作製して、誘電体多層膜フィルタと陰極が形成する共振器長の次数を4にすることで指向性を向上させることができ、光配線と接続する場合の結合効率を向上させることができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の例示であり、本発明はこれらの実施例にのみ限定されない。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の例示であり、本発明はこれらの実施例にのみ限定されない。
図1に誘電体多層膜フィルタ上に作製した有機EL素子の断面図を示す。図中、符号1は有機EL素子、2はガラス基板、3は誘電体多層膜フィルタ、4は第一電極層(陽極)、5は有機層、6は第二電極層(陰極)である。本実施例において、誘電体多層膜フィルタ3は、SiO2とTa2O5を交互に積層した多層膜を用いた。また第一電極層4はITO膜(膜厚100nm)を用いた。また有機層5は、第一電極層4上にα−NPD層(膜厚28μm)、coumarin6:Alq3層(膜厚20nm)、Alq3層(膜厚22nm)及びLiF層(膜厚0.4nm)を順に積層してなる有機層を用いた。また第二電極層は、有機層5上に積層されたMg:Ag膜(膜厚150nm)を用いた。
この有機EL素子1の作製手順は次の通りである。
まず、ガラス基板2上にSiO2とTa2O5を交互に積層した誘電体多層膜フィルタ3を作製した。ここでSiO2とTa2O5の膜厚は、有機EL素子の発光スペクトルにおける中心波長の1/4となるように、それぞれ86.32nmと56.85nmとした。また、SiO2とTa2O5の組数を増やすことで、反射率を増加させることができる。
まず、ガラス基板2上にSiO2とTa2O5を交互に積層した誘電体多層膜フィルタ3を作製した。ここでSiO2とTa2O5の膜厚は、有機EL素子の発光スペクトルにおける中心波長の1/4となるように、それぞれ86.32nmと56.85nmとした。また、SiO2とTa2O5の組数を増やすことで、反射率を増加させることができる。
次に、この誘電体多層膜フィルタ3上に、ITO(100nm)/a−NPD(28nm)/coumarin6:Alq3(20nm)/Alq3(22nm)/LiF(0.4nm)/MgAg(150nm)の順番に成膜し、有機EL素子1を作製した。ここで、誘電体多層膜フィルタ3と陰極(MgAg)で構成される共振器の長さ(共振器長L)は有機EL素子の発光スペクトルにおける中心波長と次の式(1)〜(3)で関係付けられている。
ここで、L(λ)は共振器長、neffは誘電体多層膜フィルタの等価屈折率、ΔnはSiO2とTa2O5の屈折率差、njとLjは共振器中に存在するITOや有機層のそれぞれの屈折率と厚さ、λは有機EL素子の発光スペクトルの中心波長、nsは陰極に接している有機層の屈折率、nmとkmは陰極の屈折率の実部と虚部、mはモード次数を示している。
実施例1の素子構造では、発光スペクトルの中心波長が510nmであり、使用した有機層やITO,MgAgなどの膜厚や屈折率を代入して計算することで、モード次数m=4が得られる。
誘電体多層膜フィルタ3を形成しているSiO2とTa2O5の組数を1から6に変化させて、その上に作製した有機EL素子の発光特性を測定し、その結果を元にNA=0.5の光配線との結合効率を計算した。結果を表1に示す。
表1の結果から、誘電体多層膜フィルタの反射率が90%以下の条件であれば、誘電体多層膜フィルタが無い場合よりも光配線との結合効率が向上していることが分かる。
[参考例]
式(3)のモード次数mが5の場合の結果を示す。誘電体多層膜フィルタ3は実施例1と同様のものを使用して、この上にITO(150nm)/α−NPD(75nm)/coumarin6:Alq3(20nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.4nm)/MgAg(150nm)の順番に成膜し、図2に示す有機EL素子1を作製した。実施例1と同様にNA=0.5の光配線との結合効率を計算した結果を表2に示す。
式(3)のモード次数mが5の場合の結果を示す。誘電体多層膜フィルタ3は実施例1と同様のものを使用して、この上にITO(150nm)/α−NPD(75nm)/coumarin6:Alq3(20nm)/Alq3(50nm)/LiF(0.4nm)/MgAg(150nm)の順番に成膜し、図2に示す有機EL素子1を作製した。実施例1と同様にNA=0.5の光配線との結合効率を計算した結果を表2に示す。
表2の結果から、モード次数m=5の場合では、誘電体多層膜フィルタの反射率が高いほど光配線との結合効率が悪くなり、全ての条件で誘電体多層膜フィルタが無い場合よりも結合効率が悪いという結果になった。
1…有機EL素子、2…基板、3…誘電体多層膜フィルタ、4…第一電極層、5…有機層、6…第二電極層。
Claims (3)
- 透明基板上に第一電極層、有機層及び第二電極層を順に積層してなる有機EL素子において、
前記透明基板と前記第一電極層との間に誘電体多層膜フィルタが設けられ、且つ前記誘電体多層膜フィルタと前記第二電極層とで構成される共振器長のモード次数が4であることを特徴とする有機EL素子。 - 前記誘電体多層膜フィルタの反射率が90%以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 請求項1又は2に記載の有機EL素子と、該有機EL素子に光接続された光配線とを有することを特徴とする光配線モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007100336A JP2008258058A (ja) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | 有機el素子及び光配線モジュール |
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