JP2010238406A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電極11、17間に、複数の層12〜16が積層されてなり、複数の層12〜16の間に、電極11、17間への電界の印加により発光する発光領域14を備えた、エレクトロルミネッセンス素子1において、複数の層12が、素子1内に発光領域14からの発光光による定在波19の電界強度が最大となる領域19aが、発光領域14と略一致するような共鳴条件を満たす層厚と屈折率とを有するものとし、発光光によるプラズモン共鳴を表面に生じせしめる金属部材20を発光領域14の近傍に配置する。
【選択図】図1
Description
前記複数の層が、該素子内に前記発光領域からの発光光による定在波の電界強度が最大となる領域が、前記発光領域と略一致するような共鳴条件を満たす層厚と屈折率とを有するものであり、
前記発光光によるプラズモン共鳴を表面に生じせしめる金属部材が前記発光領域の近傍に配置されたことを特徴とするものである。
これらの材料のうち、AgまたはAuが、特に望ましい。
絶縁シェル内には複数の金属微粒子コアを備えていてもよい。
前記絶縁シェルの材料としては、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、PbO,B2O3、CaO、BaO等の絶縁体を好適に用いることができる。
図1は、本発明の実施形態のエレクトロルミネッセンス素子1の構造を模式的に示す図である。本実施形態のEL素子は、各層が有機層から構成されてなる有機EL素子である。
第2の実施形態のエレクトロルミネセンス素子2の構成を図2Aに模式的に示す。なお、図2Aには、各層のポテンシャルエネルギーを併せて示している。本実施形態のEL素子2は、図2Aに示すように、左側から、順に陽極31、正孔注入層32、正孔輸送層33、発光層34、電子輸送層35、陰極36を備え、電子輸送層35内に金属薄膜21が配されてなる。また、金属薄膜21の片面には仕事関数調整層40が設けられている。仕事関数調整層40は、金属薄膜21の仕事関数を、該金属薄膜21に隣接する層(ここでは、電子輸送層35)の仕事関数に近づける極性の末端基を備えた表面修飾層である。
メチル基のようなアルキル基は電子供与性基であり、かかる末端基を有する場合、その電子供与性によりAuのポテンシャルエネルギーは高められ、仕事関数を小さくすることができる。電子供与性基としては、メチル基等のアルキル基、アミノ基、ヒドロキシル基などが挙げられる。
仕事関数調整層40は、Au膜を形成後、一般的なSAM作製法により形成することができるが、特に、塗布法等の液相法や、蒸着法、スパッタ法を用いることができる。仕事関数調整層は、金属薄膜20の片面のみならず、両面に備えていてもよい。
金属膜のエネルギーレベルを調整するだけであれば、上記文献に記載の技術を、金属膜に対して適用すればよいが、そのまま適用するだけでは、プラズモン共鳴による発光効率の向上効果を阻害する可能性がある。本発明者らは、プラズモン共鳴による発光効率の向上効果を充分に活かしたまま、金属膜のエネルギーレベルを調整する構成を見出し、耐久性を低下させることなく高発光効率を実現するエレクトロルミネッセンス素子を実現した。
本発明の第3の実施形態のエレクトロルミネセンス素子3の構成を図4に模式的に示す。本実施形態のEL素子3は、図4に示すように、ガラスなどの透光性基板50上に、陽極51、正孔輸送層53、発光層54、電子輸送層55、陰極56を備えている。ここでは、金属微粒子コア61と、該金属微粒子コア61を覆う絶縁シェル62とからなるコアシェル型微粒子60が、発光光によりプラズモン共鳴が生じせしめる金属部材として、正孔輸送層53内に多数分散されている。ここで、絶縁シェル62は発光光に対して透光性を有する材料からなる。ここで、透光性とは、発光光の透過率が70%以上であることとする。
透明基板50上に蒸着により、Cuからなる陽極51を形成する。コアシェル型微粒子60としては、粒径50nmのAg微粒子61を厚み10nmのSiO262でコートしたものを用いる。次いで、正孔輸送材料であるトリフェルジアミン誘導体(TPD)を溶解させたジクロロメタン中に、コアシェル型微粒子60を分散させ、スピンコート法により陽極51上に塗布することにより、コアシェル型微粒子60が分散された正孔輸送層53を形成する。次いで、発光材料であるフェナントロリン誘導体(BCP)、電子輸送材料であるAlq3(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum)を順に蒸着させ、それぞれ発光層54、電子輸送層55を形成する。最後に、Agからなる陰極56を形成する。
図4においては、コアシェル型微粒子60が多数存在する場合について示したが、その数は1つであってもプラズモン共鳴による発光効率増強の効果は得ることができる。
11、36、56 陰極
12 電子注入層
13、35、55 電子輸送層
14、34、54 発光層(発光領域)
15、33、53 正孔輸送層
16、32、 正孔注入層
17、31、51 陽極
19 定在波
19a 腹
20、21 金属薄膜(金属部材)
40 仕事関数調整層(表面修飾)
50 透明基板
60 コアシェル型微粒子
61 金属微粒子コア
62 絶縁シェル
Claims (7)
- 電極間に、複数の層が積層されてなり、該複数の層の間に、前記電極間への電界の印加により発光する発光領域を備えた、エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記複数の層が、該素子内に前記発光領域からの発光光による定在波の電界強度が最大となる領域が、前記発光領域と略一致するような共鳴条件を満たす層厚と屈折率とを有するものであり、
前記発光光によるプラズモン共鳴を表面に生じせしめる金属部材が前記発光領域の近傍に配置されたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 前記複数の層が、それぞれ有機層から形成された、少なくとも電子輸送層、発光層、正孔輸送層からなることを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属部材と前記発光領域との距離が、30nm以内であることを特徴とする請求項1または2記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属部材が、前記複数の層の間に配置された金属薄膜であることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属薄膜が、粒径5nm以上の多数の金属微粒子が膜状に分散されてなるアイランド構造膜であることを特徴とする請求項4記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属薄膜の少なくとも一方の面に、該金属薄膜の仕事関数を、該金属薄膜に隣接する層の仕事関数に近づける極性を有する末端基を備えた表面修飾が施されていることを特徴とする請求項4または5記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属部材が、金属微粒子コアと、該金属微粒子コアを覆う絶縁シェルとからなるコアシェル型微粒子であることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のエレクトロルミネッセンス素子。
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