JP2015011893A - Organic light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機発光素子に関する。 The present invention relates to an organic light emitting device.
有機発光素子は、陽極と陰極との間に発光材料を含む有機化合物層が挟まれた構造を有する。特に面光源で発光した光を外部へ取り出す光取り出し技術の開発が行われている。例えば、特許文献1には、電極と誘電体層の積層体を有し、誘電体のみまたは誘電体と電極の両方を貫通するキャビティを備え、キャビティ内部表面をエレクトロルミネッセンスコーティング材料で覆ったエレクトロルミネセント素子が記載されている。また、特許文献2には、透明基板上に形成された第1の電極、発光層および第2の電極を備え、第1の電極が周期構造を有することにより発光層に回折格子が形成され、発光した光が透明基板方向に回折する面発光素子が記載されている。
An organic light emitting element has a structure in which an organic compound layer containing a light emitting material is sandwiched between an anode and a cathode. In particular, a light extraction technique for extracting light emitted from a surface light source to the outside has been developed. For example,
有機EL素子は、有機発光層で発生した光が取り出される向きに応じて、支持基板(透明基板)側から光が取り出されるボトムエミッション型と、支持基板の反対側から光が取り出されるトップエミッション型とに分けられる。例えば、ボトムエミッション型の場合には、有機発光素子の発光層は有機化合物等から成り、透明電極(例えば、ITO電極)から注入された正孔と背面電極(金属電極)から注入された電子とが再結合して発光する。発光層で発光した光のうち、透明電極と透明基板との界面および透明基板から外部(空気)への出射面で、入射角(入射光線と入射する界面の法線がなす角度)が臨界角以上である光は全反射して導波モードとなり、外部へ取り出されることはない。このような原因により、有機EL素子の光取り出し効率は一般に20%程度と言われており、光取り出し効率が低いという有機EL素子に共通の課題がある。
本発明の目的は、有機発光素子の光の取り出し効率を高めることにある。
The organic EL device has a bottom emission type in which light is extracted from the support substrate (transparent substrate) side and a top emission type in which light is extracted from the opposite side of the support substrate according to the direction in which the light generated in the organic light emitting layer is extracted. And divided. For example, in the case of the bottom emission type, the light emitting layer of the organic light emitting element is made of an organic compound and the like, and holes injected from a transparent electrode (for example, ITO electrode) and electrons injected from a back electrode (metal electrode) Recombine and emit light. Of the light emitted from the light-emitting layer, the critical angle is the incident angle (the angle between the incident light and the normal of the incident interface) at the interface between the transparent electrode and the transparent substrate and the exit surface from the transparent substrate to the outside (air). The above light is totally reflected to become a waveguide mode and is not extracted outside. For these reasons, it is generally said that the light extraction efficiency of the organic EL element is about 20%, and there is a problem common to the organic EL elements that the light extraction efficiency is low.
An object of the present invention is to increase the light extraction efficiency of an organic light emitting device.
本発明によれば、透明電極層と、発光層を含む有機層と、少なくとも当該透明電極層及び当該有機層に接する誘電体層と、金属電極層とを具備する有機発光素子であって、前記透明電極層及び前記有機層からなる積層体と前記誘電体層とが、当該誘電体層及び当該積層体を含む面内において海島構造を形成しており、前記有機発光素子の垂直断面において前記金属電極層の方向を上側とした場合に、前記誘電体層の上面における最も上側の位置が、前記透明電極上の前記有機層中の前記発光層の上面における最も下側の位置より上側に位置し、前記誘電体層の屈折率n1は、前記有機層の屈折率n2より小さく(n1<n2)、且つ前記透明電極層の屈折率n3より小さい(n1<n3)ことを特徴とする有機発光素子が提供される。
ここで、本発明において、前記誘電体層の上面における最も上側の位置が、前記透明電極層上の前記有機層の上面における最も下側の位置より上側に位置することが好ましい。
前記誘電体層の少なくとも一部が前記金属電極層と接触していることが好ましい。
前記海島構造における島部の形状が、素子面法線方向を軸とする円柱、円錐台または逆円錐台のいずれかであることが好ましい。
前記海島構造において前記誘電体層が前記島部を形成し、当該島部が円柱形状または前記透明電極層側に向かって先細りになるような逆円錐台形状に形成されていることが好ましい。
前記島部の側面と前記島部の前記金属電極層側の底面とのなす内側の角度が、40°〜90°であることが好ましい。
前記海島構造において、前記有機層が前記島部を形成し、当該島部が円柱形状または前記金属電極層側に向かって先細りになるような円錐台形状に形成されていることが好ましい。
前記島部の側面と前記島部の前記透明電極層側の底面とのなす内側の角度が、40°〜90°であることが好ましい。
前記海島構造において、前記島部の最大幅eが10μm以下(e≦10μm)であり、且つ前記透明電極層の上面における任意の1mm四方当たり、当該島部が102個〜108個形成されていることが好ましい。
前記透明電極層の、前記有機層とは反対側に基板を有することが好ましい。
前記金属電極層の、前記有機層とは反対側に基板を有することが好ましい。
According to the present invention, there is provided an organic light emitting device comprising a transparent electrode layer, an organic layer including a light emitting layer, at least the transparent electrode layer and a dielectric layer in contact with the organic layer, and a metal electrode layer, The laminate composed of the transparent electrode layer and the organic layer and the dielectric layer form a sea-island structure in a plane including the dielectric layer and the laminate, and the metal in the vertical cross section of the organic light emitting device When the direction of the electrode layer is the upper side, the uppermost position on the upper surface of the dielectric layer is positioned higher than the lowermost position on the upper surface of the light emitting layer in the organic layer on the transparent electrode. The refractive index n 1 of the dielectric layer is smaller than the refractive index n 2 of the organic layer (n 1 <n 2 ) and smaller than the refractive index n 3 of the transparent electrode layer (n 1 <n 3 ). An organic light emitting device is provided.
Here, in the present invention, it is preferable that the uppermost position on the upper surface of the dielectric layer is located higher than the lowermost position on the upper surface of the organic layer on the transparent electrode layer.
It is preferable that at least a part of the dielectric layer is in contact with the metal electrode layer.
It is preferable that the shape of the island portion in the sea-island structure is any one of a cylinder, a truncated cone, and an inverted truncated cone with the element surface normal direction as an axis.
In the sea-island structure, it is preferable that the dielectric layer forms the island part, and the island part is formed in a columnar shape or an inverted truncated cone shape that tapers toward the transparent electrode layer side.
It is preferable that an inner angle formed by the side surface of the island portion and the bottom surface of the island portion on the metal electrode layer side is 40 ° to 90 °.
In the sea-island structure, it is preferable that the organic layer forms the island portion, and the island portion is formed in a columnar shape or a truncated cone shape that tapers toward the metal electrode layer side.
It is preferable that an inner angle formed by the side surface of the island portion and the bottom surface of the island portion on the transparent electrode layer side is 40 ° to 90 °.
In the sea-island structure, the island portion has a maximum width e of 10 μm or less (e ≦ 10 μm), and 102 2 to 10 8 island portions are formed per 1 mm square on the upper surface of the transparent electrode layer. It is preferable.
It is preferable to have a substrate on the opposite side of the transparent electrode layer from the organic layer.
It is preferable to have a substrate on the opposite side of the metal electrode layer from the organic layer.
本発明によれば、有機発光素子の光の取り出し効率を高められる。 According to the present invention, the light extraction efficiency of the organic light emitting device can be increased.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。すなわち、実施の形態の例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に記載がない限り本発明の範囲を限定するものではなく、単なる説明例に過ぎない。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、実際の大きさを表すものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、本明細書において、「層上」等の「上」は、必ずしも上面に接触して形成される場合に限定されず、離間して上方に形成される場合や、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. That is, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. . The drawings used are examples for explaining the present embodiment and do not represent actual sizes. The size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in this specification, “on” such as “on the layer” is not necessarily limited to the case where it is formed in contact with the upper surface, and is formed on the upper side in a separated manner or between layers. It is used in a sense that includes an intervening layer.
<有機発光素子>
図1は、本実施の形態が適用される有機発光素子100の誘電体層13、有機層14および発光層145の位置関係を説明する図である。
<Organic light emitting device>
FIG. 1 is a diagram illustrating the positional relationship between the
図1に示すように、有機発光素子100の垂直断面において、金属電極層15の方向を上側、基板11の方向を下側とした場合に、誘電体層13の上面における最も上側の位置161が、有機層14中の発光層145の上面141における最も下側の位置142より上側に位置している。さらに、誘電体層13の上面における最も上側の位置161が、透明電極層12上の有機層14の上面における最も下側の位置143より上側に位置している。
このように、本実施の形態が適用される有機発光素子100は、誘電体層(領域)13の上面における最も上側の位置161を、有機層14が最も薄い部分(但し、有機層14の誘電体層13上に形成される部分は除く)の上面位置(図1では、位置143)または発光層145の上面位置(図1では、位置142)よりも高くしている。
As shown in FIG. 1, in the vertical cross section of the organic
As described above, in the organic
従来、有機発光素子における光の屈折を考慮すると、低屈折率の誘電体を用いる場合、誘電体の上面から入射する光の一部は誘電体との界面で全反射するため、効果的に前面に取り出されない傾向がある。これに対し、本実施の形態が適用される有機発光素子100は、有機層14中の発光層145における発光位置を、誘電体層13の上面より低い位置になるように形成することにより、発光層145の光が誘電体層13の側面から入射するようになり、基板11側から効果的に取り出すことができる。
Conventionally, considering the refraction of light in organic light emitting devices, when using a low refractive index dielectric, a portion of the light incident from the top surface of the dielectric is totally reflected at the interface with the dielectric, so the front is effectively There is a tendency not to be taken out. On the other hand, the organic
また、例えば、前述した特許文献1中の図2又は図4に記載されているように、有機発光素子が、有機層と(誘電体層/透明電極層)の海島構造を構成する場合、有機層と透明電極層の界面は、発光光が低屈折率層から高屈折率層へ入射する界面であり、光は基板法線の方向から離れる方向に屈折するため、発光層の光が取り出されやすくなることはない。尚、後述するように、有機発光素子100の誘電体層13の少なくとも一部が金属電極層15と接触してもよい。
Further, for example, as described in FIG. 2 or FIG. 4 in
次に、本実施の形態が適用される有機発光素子100は、誘電体層13の屈折率n1が、有機層14の屈折率n2より小さく(n1<n2)なるように、且つ透明電極層12の屈折率n3より小さく(n1<n3)なるように、各構成部分(透明電極層12、誘電体層13、有機層14)の材料が選択されている。
Next, in the organic
図1に示すように、本実施の形態では、有機層14の上部に金属電極層15が積層された構造を採用している。そして、有機発光素子100における発光領域は、有機層14の、透明電極層12、誘電体層13および金属電極層15によって囲まれた領域に限定される。
これにより、有機層14の発光領域で発光し、有機層14内を導波する光は、有機層14と誘電体層13の側面との界面における光の屈折現象により、基板11側から取り出すことができる。また、透明電極層12内を導波する光も、透明電極層12と誘電体層13の側面との界面における光の屈折現象により、同様に基板11側から取り出すことができる。
尚、図1には透明電極層12側に基板11を有する素子構成を示すが、本実施の形態が適用される有機発光素子100はこの構成には限定されず、基板11を金属電極層15側に有する構成としてもよい。
As shown in FIG. 1, the present embodiment employs a structure in which a
As a result, the light emitted from the light emitting region of the
Although FIG. 1 shows an element configuration having the
(第1の実施の形態)
図2は、本実施の形態が適用される有機発光素子100の第1の実施の形態を説明する図である。図2(a)は、有機発光素子100の部分断面図を含む概略俯瞰図であり、図2(b)は、有機発光素子100の内部構造を説明する概略俯瞰図であり、図2(c)は、有機発光素子100の概略部分断面図である。
図2(a)〜図2(c)に示すように、有機発光素子100は、基板11と、基板11側を下とした場合に、基板11上に形成された透明電極層12と、後述するように、発光層(図示せず)を含み、有機化合物を含む1層または積層された複数の層(図示せず)から構成されている有機層14と、金属電極層15とを順に具備し、有機層14中の発光層(図示せず)で発生した光が基板(透明基板)11側から取り出されるボトムエミッション型の発光素子である。また、透明電極層12の有機層14側の面には凹部16が形成されている。本実施の形態では、凹部16は透明電極層12を貫通して形成されている。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of an organic
As shown in FIGS. 2A to 2C, the organic
さらに、透明電極層12の凹部16を充填し、且つ有機層14と側面が接する島状領域を形成する凸部131を有するように形成された誘電体層13を有している。また、有機層14は、透明電極層12の上面及び誘電体層13の凸部(透明電極層12の上面より突出している部分)131の側面に接して形成されている。このように、本実施の形態では、誘電体層13が透明電極層12及び有機層14に接するように形成されている。
また、図2(a)及び図2(b)から明らかのように、本実施の形態が適用される有機発光素子100では、透明電極層12及び有機層14からなる積層体と誘電体層13とが、誘電体層13及び積層体を含む面内において海島構造を形成している。そして、有機発光素子100の場合、透明電極層12及び有機層14からなる積層体が海部であり、誘電体層13が島部を構成している。
Furthermore, the
As is clear from FIGS. 2A and 2B, in the organic
本実施の形態では、有機層14における透明電極層12と接する面から、透明電極上の有機層(発光領域の有機層の部分)14に含まれる発光層145(図1参照)の上面141までの距離の最小値cが、誘電体層13の透明電極層12の上面の位置から誘電体層13の凸部131の上面における最も上側の位置161(図1参照)までの距離a以下(c≦a)になるように形成されている。これにより、有機層14の発光領域における発光点(発光箇所)140で発光し、有機層14内を導波する光150は、有機層14と誘電体層13の凸部131の側面との界面における光の屈折により基板11側から取り出すことができる。
In the present embodiment, from the surface of the
図3は、誘電体層13と有機層14の厚さの関係を説明する図である。図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
図3(a)及び図3(b)に示すように、発光層(図示せず)を含み、有機化合物を含む1層または積層された複数の層(図示せず)から構成されている有機層14の透明電極層12上の部分(発光領域の有機層14の部分)の膜厚の最小値dは、誘電体層13の透明電極層12の上面の位置から誘電体層13の凸部131の上面における最も上側の位置161(図1参照)までの距離a以下である(d≦a)ように形成されている。
このように形成することにより、有機層14中の発光層145から横方向に発する光がより確実に有機層14と誘電体層13の界面に入射するため、光の取り出し効率がより向上する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the thicknesses of the
As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the organic layer includes a light emitting layer (not shown) and is composed of a single layer containing an organic compound or a plurality of stacked layers (not shown). The minimum value d of the thickness of the portion of the
By forming in this way, light emitted from the
ここで、図4は、本実施の形態が適用される有機発光素子100において、有機層14中の発光層で発生した光が基板11側から取り出されることを説明する図である。
前述したように、基板上に形成された透明電極層12及び有機層14の両方に接するように誘電体層13を形成した構成では、有機層14と誘電体層13の界面13Aと、透明電極層12と誘電体層13の界面13Bのいずれもが、発光光が、高屈折率層(有機層14又は透明電極層12)から低屈折率層(誘電体層13)へ入射する界面となる。
Here, FIG. 4 is a diagram illustrating that light generated in the light emitting layer in the
As described above, in the configuration in which the
ここで、例えば、有機層14中の発光領域における発光点(発光箇所)140で発光して界面13Aに入射する光Aおよび界面13Bに入射する光Bを考える。図4に示すように、光A,Bは、いずれも、基板11の法線方向に近付くように屈折する。これにより、透明電極層12と基板11の界面および基板11の外表面における光の入射角が、より小さい角度に変わる。このため、光A及び光Bは、これらの界面(透明電極層12と基板11の界面、基板11の外表面)で全反射をせずに基板11側から取り出される。以上のように、透明電極層12および有機層14と、これらより屈折率の低い誘電体層13との海島構造を有する素子構成とすることにより、素子内部での全反射が抑えられ、外部へ取り出される光が増大し、光取り出し効率が向上する。
Here, for example, light A that is emitted from a light emitting point (light emitting point) 140 in the light emitting region in the
ここで、本実施の形態が適用される有機発光素子100において、海島構造に基づく屈折率変調構造は、基板11面内方向に周期性を有するものであっても、周期性を有さない非周期的なものであってもよい。
一般に、屈折率変調構造の周期が発光光の波長より十分大きい場合は、屈折率変調構造が周期的または非周期的であるかを問わず、上記に説明したような屈折の効果が支配的となって光が取り出されると考えられる。
これに対し、屈折率変調構造の周期が発光光の波長と同程度以下で周期的な屈折率変調構造である場合は、回折(回折格子)の効果やフォトニック結晶の効果が支配的となって光が取り出されると考えられる。
Here, in the organic
In general, when the period of the refractive index modulation structure is sufficiently larger than the wavelength of the emitted light, the refraction effect as described above is dominant regardless of whether the refractive index modulation structure is periodic or aperiodic. It is considered that light is extracted.
On the other hand, when the period of the refractive index modulation structure is a periodical refractive index modulation structure that is equal to or less than the wavelength of the emitted light, the effect of diffraction (diffraction grating) and the effect of photonic crystal become dominant. It is thought that light is extracted.
本実施の形態において、誘電体層13の島部が、有機層14と透明電極層12の積層構造中を、基板11面内の少なくとも一方向に周期的に配列し、且つその配列の周期が発光光の波長と同等以下の大きさである場合には、このような屈折率変調構造は回折格子として作用する。すなわち、有機層14からこの回折格子に入射する光は、光の進行方向を変えてある所定の角度に強く取り出される。従って、この回折格子が無い場合に、透明電極層12と基板11の界面および基板11の外表面で全反射するような光の進行方向を変化させて、これらの界面への入射角を臨界角より小さくすることができ、基板11の外へ取り出す光を増加させることができる。
上記の、屈折および回折により光の進行方向を変えるためには、海島構造の海部と島部の屈折率差、すなわち有機層14の屈折率n2と誘電体層13の屈折率n1との差、および透明電極層12の屈折率n3と誘電体層13の屈折率n1の差は0.1より大きいことが好ましい。
In the present embodiment, the island portion of the
Above, in order to change the traveling direction of light by refraction and diffraction, refractive index difference between the sea and the islands of the sea-island structure, i.e. the refractive index n 1 of the refractive index n 2 and the
フォトニック結晶は、屈折率が周期的に異なり、その周期が光の波長と同等以下である構造体のことである。この周期的な屈折率分布によって、特定の波長範囲の光が存在できない禁制帯(フォトニックバンドギャップ)が形成される。
本実施の形態が適用される有機発光素子100において、周期的な屈折率変調構造で、その周期が発光光の波長と同等以下である場合には、前述のように回折格子であるとともに、フォトニック結晶と見なすことができる。
本実施の形態が適用される有機発光素子100における有機層14と透明電極層12の積層構造と誘電体層13の海島構造で、例えば、平面視で正方格子状や六方格子状に島部が規則的に配列している場合は、2次元のフォトニック結晶と見なすことができる。
A photonic crystal is a structure whose refractive index differs periodically and whose period is equal to or less than the wavelength of light. This periodic refractive index distribution forms a forbidden band (photonic band gap) in which light in a specific wavelength range cannot exist.
In the organic
In the organic
この2次元のフォトニック結晶では、2次元面内方向に対して、フォトニックバンドギャップが形成されるため、フォトニックバンドギャップ内の波長の光は2次元面内方向に存在することができない。一方で、2次元平面に対して垂直な方向に対しては、フォトニックバンドギャップが形成されないために、光を放射することができる。このメカニズムにより、面内方向に進行できない光が垂直方向に再分配されるため、光を効率的に基板(透明基板)11側に取り出すことが可能となる。 In this two-dimensional photonic crystal, since a photonic band gap is formed in the two-dimensional in-plane direction, light having a wavelength in the photonic band gap cannot exist in the two-dimensional in-plane direction. On the other hand, in a direction perpendicular to the two-dimensional plane, no photonic band gap is formed, so that light can be emitted. With this mechanism, light that cannot travel in the in-plane direction is redistributed in the vertical direction, so that the light can be efficiently extracted to the substrate (transparent substrate) 11 side.
なお、図示しないが、基板11上における発光層形成領域の外側に、透明電極層12と電気的に接続し、且つ透明電極層12と電源とを接続する端子部としての陽極端子部が形成されている。以下に、有機発光素子100の各構成について説明する。
Although not shown, an anode terminal portion that is electrically connected to the
(基板11)
基板11は、透明電極層12、誘電体層13、発光層145を含む有機層14および金属電極層15を形成する支持体となるものである。基板11には有機発光素子100に要求される機械的強度を満たす材料が用いられる。基板11の厚さは、要求される機械的強度により適宜選択され特に限定されない。本実施の形態では、好ましくは、0.1mm〜10mm、より好ましくは0.25mm〜2mmである。
(Substrate 11)
The
基板11に用いられる材料としては、発光層145から放射される光を基板11側から取り出す場合は、この光に対して透過性を有することが必要である。尚、本実施の形態において、「光に対し透過性である」とは、発光層145から発する一定の波長範囲の可視光を透過することができればよいという意味であり、可視光領域全域にわたり透明である必要はない。ただし、本実施の形態では、基板11は、可視光として、波長450nm〜波長700nmの光を透過することが好ましい。また、透過率としては発光強度が最大である波長において、50%以上であることが好ましく、70%以上であることが更に好ましい。
As a material used for the
このような条件を満たす基板11の材料としては、具体的には、サファイアガラス、ソーダガラス、石英ガラス等のガラス類または透明金属酸化物;アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の透明樹脂;窒化アルミ等の透明金属窒化物等が挙げられる。なお、基板11として、上記透明樹脂やソーダガラス等を使用する場合は、水や酸素、金属イオン等が、基板11上に積層した透明電極層12等へ拡散しないよう、光の透過性を損なわない範囲で、基板11上面に酸化ケイ素膜等のバリア性薄膜を形成することが好ましい。
Specifically, the material of the
発光層145から放射される光を基板11側から取り出す必要がない場合は、基板11の材料としては、上記の透明材料に限られず、不透明なものも使用できる。このような材料として具体的には、ケイ素(Si)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)等の単体、またはこれらを含む合金、ステンレス等が挙げられる。不透明な基板11の材料としては、発光層145で発光した光をより多く外部へ取り出すために、光反射性の高い金属材料が好ましい。また、上記の光透過性を有する材料の表面に、光反射性の金属材料からなる光反射膜を形成したものを用いてもよい。
When it is not necessary to extract light emitted from the
(透明電極層12)
本実施の形態において、透明電極層12は、金属電極層15との間に電圧を印加することによって有機層14へ正孔を注入する陽極として機能する。このような陽極としての透明電極層12に使用される材料としては、電気伝導性が高く、仕事関数が4.5eV以上であるものが好ましい。尚、仕事関数は、例えば、紫外線光電子分光分析法等の方法により測定する。
(Transparent electrode layer 12)
In the present embodiment, the
発光層145から放射される光を基板11側から取り出す場合(ボトムエミッション型)は、透明電極層12を形成する材料としては、この光に対して透過性を有することが必要である。このような材料としては金属酸化物が好ましく、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化インジウム亜鉛)、酸化スズ等が挙げられる。また、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体およびこれらのポリマーとポリスチレンスルホン酸との混合物等の有機物からなる導電材料を用いてもよい。
When light emitted from the
発光層145から放射される光を基板11側から取り出す必要がない場合(トップエミッション型)は、透明電極層12に代えて、上記の基板11に使用可能な不透明材料として挙げた金属材料を電極層として用いることができる。この場合、この電極層は基板11を兼ねることができる。
In the case where it is not necessary to extract light emitted from the
ここで、図5は、誘電体層13と透明電極層12の厚さbの関係を説明する図である。図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
本実施の形態では、透明電極層12の厚さbは、例えば、10nm〜1μmの範囲で形成する。ただし、シート抵抗を低くするという観点では、50nm以上が好ましく、高い光透過性が維持される点では500nm以下であることが好ましい。尚、透明電極層12に代えて金属材料からなる不透明電極層を用いる場合の厚さbは15nm〜10mmが好ましく、50nm〜2mmがより好ましい。
また、透明電極層12の厚さb(10nm〜1μmの範囲)に対する、誘電体層13の凸部131の高さ(透明電極層12の上面から誘電体層13の凸部131の上面の最も上側の位置までの距離)aの比(a/b)が0.3〜10の範囲になるように形成される。
Here, FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the thickness b of the
In the present embodiment, the thickness b of the
Further, the height of the
尚、本実施の形態では、透明電極層12から有機層14への正孔の注入を容易にするという観点から、透明電極層12の表面上に、陽極表面修飾層として、モリブデン(Mo)酸化物、アモルファスカーボン、フッ化カーボン等からなる1nm〜200nmの層、または、金属酸化物、金属フッ化物等からなる平均膜厚10nm以下の層を設けてもよい。
In this embodiment, from the viewpoint of facilitating the injection of holes from the
(誘電体層13)
誘電体層13は、透明電極層12に形成された凹部16を充填し、且つ透明電極層12の表面から突出する凸部131を有するように形成されて、透明電極層12と金属電極層15とを分離し絶縁する。このため誘電体層13は高い電気抵抗率を有する材料であることが好ましい。具体的には、電気抵抗率としては、108Ω・cm以上が好ましく、1012Ω・cm以上であることがより好ましい。具体的な誘電体層13の材料としては、例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物;酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物が挙げられる。さらに、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、パリレン等の高分子化合物;スピンオングラス(SOG)等も使用可能である。
(Dielectric layer 13)
The
ここで、図6は、誘電体層13と金属電極層15が接触する実施形態を説明する図である。図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
本実施の形態では、透明電極層12を貫通して凹部16が形成され、誘電体層13が凹部16を充填している。図6(a)は、誘電体層13の凸部131の高さaと有機層14の厚さdが等しく、誘電体層13の凸部131の上面が、金属電極層15と接し、且つ誘電体層13の側面は、透明電極層12および有機層14のみに接触している実施形態である。
Here, FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment in which the
In the present embodiment, a
図6(b)は、誘電体層13の凸部131の高さaが有機層14の厚さdより大きく、誘電体層13の凸部131の上面には、有機層14の一部が残り、誘電体層13の側面は、透明電極層12および有機層14に接触し、且つ側面の一部が金属電極層15と接している実施形態である。図6(c)は、誘電体層13の凸部131の高さaが有機層14の厚さdより大きく、誘電体層13の凸部131の上面と、誘電体層13の側面の一部が金属電極層15と接している実施形態である。
In FIG. 6B, the height a of the
図6(a)〜図6(c)に示すように、本実施の形態では、有機発光素子100の誘電体層13の少なくとも一部が金属電極層15と接触していることが好ましい。このような構造を採用すると、誘電体層13上に有機層14の発光層で発光した光が回り込むのが防止され、基板11側からの光の取り出し効率が向上する傾向がある。
尚、本実施の形態では、誘電体層13の少なくとも一部と金属電極層15とを接触させるための製法としては、有機層14は蒸着法により透明電極層12上に成膜することが好ましい。
As shown in FIGS. 6A to 6C, in the present embodiment, it is preferable that at least a part of the
In the present embodiment, as a manufacturing method for bringing at least a part of the
また、図7は、透明電極層12を貫通しない凹部の実施形態を説明する図である。図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
本実施の形態では、有機発光素子101の透明電極層12には、透明電極層12を貫通しない凹部165が形成され、凹部165を充填し、且つ有機層14に側面が接触するように誘電体層13が形成されている。この場合、透明電極層12の凹部165の深さは、本実施の形態では、透明電極層12の厚さbに対し、0.5b以上の範囲である。凹部165の深さが過度に浅いと、透明電極層12内を導波する光の取り出し効率が低下する傾向がある。
FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of a recess that does not penetrate the
In the present embodiment, the
次に、前述した図2(b)に示すように、本実施の形態では、誘電体層13の形状は、径eを有する円柱形状である。尚、誘電体層13の形状は円柱形状に限定されず、例えば、四角柱等の多角柱形状等が挙げられる。この場合、径eは、誘電体層13(島部)の平面視における最大寸法である。本実施の形態では、誘電体層13の径eは、10μm以下(e≦10μm)である。但し、0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましい。尚、複数の誘電体層13の形状は同じであっても異なっていても良い。
さらに、本実施の形態では、誘電体層13の個数は、透明電極層12の上面における任意の1mm四方中に102個〜108個の範囲で形成されていることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2B described above, in the present embodiment, the shape of the
Further, in the present embodiment, the number of
本実施の形態では、誘電体層13の形状は、形状制御の容易性という観点から、例えば、円柱形状または四角柱等の多角柱形状であることが好ましい。これらの形状では、誘電体層13の基板面に平行な断面形状が、その厚み方向で変化してもよく、あるいは形状の大きさが変化してもよい。例えば、円錐台形状、角錐台形状等であってもよい。
In the present embodiment, the shape of the
ここで、図8は、誘電体層13の断面形状の他の実施形態を説明する図である。図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
図8(a)及び図8(b)に示す有機発光素子102では、海島構造における誘電体層13の島部が基板11側に向かって先細りになるテーパ状の逆円錐台形状に形成されている。
Here, FIG. 8 is a diagram for explaining another embodiment of the cross-sectional shape of the
In the organic
誘電体層13がテーパ状に形成されていることにより、有機層14の発光点(発光箇所)140で発光し誘電体層13に入射する光150を、有機層14と誘電体層13の凸部132の側面との界面における光の屈折により、基板11側から取り出す効率が高められる傾向がある。また、透明電極層12に一旦入射してから誘電体層13に入射する光151も、透明電極層12とテーパ状の誘電体層13の側面との界面における光の屈折により、同様に基板11側から取り出す効率が高められる傾向がある。
Since the
次に、図8(c)に示す有機発光素子102では、誘電体層13の島部は、有機層14内では基板11側に向かって先細りになるテーパ状の逆円錐台形状(凸部133)に形成されている。一方、透明電極層12内では角錐台形状に連続した円柱形状に形成されている。誘電体層13がテーパ状に形成されている凸部133を有することにより、有機層14で発光した光の取り出し効率が高められる傾向がある。
Next, in the organic
ここで、図9は、テーパ形状の誘電体層13と他の層との大きさを説明する図である。図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。図9の符号を用いた各部分の大きさの説明は以下の通りである。
誘電体層13が透明電極層12の上面から突出する高さa(誘電体層13の凸部131の高さa)は、10nm以上1000nm以下であり、より好ましくは、50nm以上400nm以下の範囲から選ばれる。
Here, FIG. 9 is a diagram for explaining the sizes of the tapered
The height a at which the
透明電極層12の厚さbは、10nm以上1000nm以下であり、より好ましくは30nm以上500nm以下の範囲から選ばれる。
有機層14における透明電極層12と接する面から発光層145(図1参照)の上面141の最も下側の位置までの距離cと、前述した凸部131の高さaとの関係は、0.1a≦c≦aであり、より好ましくは0.2a≦c≦0.8aである。
The thickness b of the
The relationship between the distance c from the surface of the
透明電極層12上の有機層14の膜厚の最小値dと前述した凸部131の高さaとの関係は、0.1a≦d≦1.5aであり、より好ましくは0.3a≦d≦0.9aである。
誘電体層13の金属電極層15側の上面(凸部131の上面)の径eは、100nm以上10000nm以下であり、より好ましくは300nm以上5000nm以下の範囲から選ばれる。
The relationship between the minimum value d of the film thickness of the
The diameter e of the upper surface of the
テーパ状に形成された誘電体層13、すなわち、誘電体層13の島部の領域が円柱を含む逆円錐台形状の場合、島部の側面と、島部の金属電極層15側底面のなす内側(島部の内部側)の角度θ(傾斜角)は、40°〜90°が好ましく、45°〜75°がより好ましい。角度θが過度に大きい場合(島部が円錐台形状の場合)は、発光点(発光箇所)140から水平方向に近い方向に導波する光に対して、島部の側面で基板11側へ屈折させる効果がなくなる。また、角度θが過度に小さい場合は、このような小さなテーパ角の製造が困難となる。
In the case where the
本実施の形態では、屈折率変調構造の海島構造における複数の島部の平面視での配置は、特に限定されず、例えば、正方格子状、六方格子状等の規則的な配置や、不規則な配置のいずれをも採用することができる。 In the present embodiment, the arrangement in plan view of the plurality of island portions in the sea-island structure of the refractive index modulation structure is not particularly limited. For example, regular arrangement such as square lattice, hexagonal lattice, etc. Any of the various arrangements can be employed.
(有機層14)
本実施の形態では、有機層14は、発光層145を含み、有機化合物を含む1層または積層された複数の層(図示せず)から構成されている。図1に示すように、有機層14は、透明電極層12の上面および誘電体層13の側面を覆って連続膜として形成される。発光層145は、透明電極層12と金属電極層15との間に電圧を印加することで発光する発光材料を含む。このような発光材料としては、公知の発光材料を使用することができ、発光性ポリマー化合物及び発光性非ポリマー化合物のいずれも使用することができる。本実施の形態では、発光材料として、発光性有機材料である燐光性有機化合物または金属錯体を使用することが好ましい。
(Organic layer 14)
In the present embodiment, the
本実施の形態においては、発光材料として、特にシクロメタル化錯体を用いることが、発光効率向上の観点から非常に望ましい。シクロメタル化錯体としては、例えば、2−フェニルピリジン誘導体、7,8−ベンゾキノリン誘導体、2−(2−チエニル)ピリジン誘導体、2−(1−ナフチル)ピリジン誘導体、2−フェニルキノリン誘導体等の配位子を有するイリジウム(Ir)、白金(Pt)および金(Au)等の錯体が挙げられる。これらの中でも、イリジウム(Ir)錯体が特に好ましい。
シクロメタル化錯体は、シクロメタル化錯体を形成するのに必要な配位子以外に、他の配位子を有していてもよい。なお、シクロメタル化錯体には、三重項励起子から発光する化合物も含まれ、このような化合物は発光効率向上の観点から好ましい。
In the present embodiment, it is very desirable to use a cyclometalated complex as the light emitting material from the viewpoint of improving the light emission efficiency. Examples of cyclometalated complexes include 2-phenylpyridine derivatives, 7,8-benzoquinoline derivatives, 2- (2-thienyl) pyridine derivatives, 2- (1-naphthyl) pyridine derivatives, 2-phenylquinoline derivatives, and the like. Examples include iridium (Ir), platinum (Pt), and gold (Au) complexes having a ligand. Among these, iridium (Ir) complexes are particularly preferable.
The cyclometalated complex may have other ligands in addition to the ligands necessary for forming the cyclometalated complex. The cyclometalated complex includes a compound that emits light from triplet excitons, and such a compound is preferable from the viewpoint of improving luminous efficiency.
発光性ポリマー化合物としては、例えば、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン](MEH−PPV)等のポリ−p−フェニレンビニレン(PPV)誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン誘導体等のπ共役系のポリマー化合物;色素分子とキャリア輸送性化合物(テトラフェニルジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体等)を主鎖または側鎖に導入した非共役ポリマー等が挙げられる。発光性ポリマー化合物と発光性非ポリマー化合物とを併用してもよい。 Examples of the light-emitting polymer compound include poly-p-phenylene vinylene (PPV) derivatives such as poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene] (MEH-PPV), poly Π-conjugated polymer compounds such as fluorene derivatives and polythiophene derivatives; non-conjugated polymers in which a dye molecule and a carrier transporting compound (tetraphenyldiamine derivative, triphenylamine derivative, etc.) are introduced into the main chain or side chain. A light emitting polymer compound and a light emitting non-polymer compound may be used in combination.
発光層145は発光材料とともにホスト材料を含み、ホスト材料中に発光材料が分散されていてもよい。このようなホスト材料は、電荷輸送性を有していることが好ましく、正孔輸送性化合物や電子輸送性化合物であることが好ましい。
The
有機層14は、透明電極層12から正孔を受け取り、発光層145へ輸送するための正孔輸送層(図示せず)を含んでいてもよい。正孔輸送層は、透明電極層12と発光層145との間に設けられる。
このような正孔輸送層を形成する正孔輸送材料としては、公知の材料を使用することができる。例えば、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)、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(m−MTDATA)等のトリフェニルアミン誘導体;ポリビニルカルバゾール;上記トリフェニルアミン誘導体に重合性置換基を導入して重合したポリマー化合物等が挙げられる。上記正孔輸送材料は、1種単独でも、2種以上を混合して用いてもよく、異なる正孔輸送材料から形成された複数の正孔輸送層を積層してもよい。
The
As a hole transport material for forming such a hole transport layer, a known material can be used. For example, N, N′-diphenyl-N, N′-di (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (TPD), 4,4′-bis [N- (1 -Triphenylamine derivatives such as -naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (α-NPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (m-MTDATA); Carbazole; a polymer compound obtained by introducing a polymerizable substituent into the above triphenylamine derivative, and the like. The above hole transport materials may be used singly or in combination of two or more, and a plurality of hole transport layers formed from different hole transport materials may be laminated.
また、上記正孔輸送層と透明電極層12との間に、正孔注入障壁を緩和するための正孔注入層(図示せず)が設けられていてもよい。正孔注入層を形成する材料としては、例えば、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ベンジジン型トリフェニルアミン、ジアミン型トリフェニルアミン、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン等およびそれらの誘導体、さらにポリビニルカルバゾール、ポリシラン等の高分子材料等の公知の材料を用いることができる。さらに、上記の正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料と2,3,5,6−テトラフルオロテトラシアノ−1,4−ベンゾキノンジメタン(F4TCNQ)等の電子受容体との混合物を用いることもできる。透明電極層12がITOやIZO等、導電性ポリマー以外の材料から形成される場合は、正孔注入層としては上記の材料に加えて、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸の混合物(PEDOT:PSS)等の導電性ポリマーを用いることもできる。
Further, a hole injection layer (not shown) for relaxing the hole injection barrier may be provided between the hole transport layer and the
有機層14は、陰極である金属電極層15から電子を受け取り、発光層145へ輸送するための電子輸送層(図示せず)を、発光層145と金属電極層15との間に含んでいてもよい。このような電子輸送層に用いることができる材料としては、公知の材料を使用することができる。例えば、アルミニウム錯体、亜鉛錯体、キノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノキサリン誘導体、トリアリールボラン誘導体、トリフェニルホスフィンオキサイド誘導体等が挙げられる。具体的には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等が挙げられる。
The
また、上記電子輸送層と発光層145との間に、正孔が発光層145を通過することを抑え、発光層145内で正孔と電子とを効率よく再結合させる目的で、正孔ブロック層(図示せず)が設けられていてもよい。この正孔ブロック層も有機層14に含まれる層の1つとして捉えることができる。上記正孔ブロック層を形成するために、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の公知の材料を用いることができる。
Further, in order to prevent holes from passing through the
有機層14を構成する上記の各層の厚さは、電荷の移動度や電荷注入バランス、発光する光の干渉等を考慮して適宜選択され特に限定されない。本実施の形態では、好ましくは1nm〜1μm、より好ましくは2nm〜500nm、特に好ましくは5nm〜200nmの範囲である。
The thickness of each of the layers constituting the
また、複数の層の膜厚を合計した有機層14の全体の厚さは、透明電極層12と金属電極層15との距離が30nm〜1μm、より好ましくは50nm〜500nmとなるような厚さであることが望ましい。なお、有機層14の厚さを制御することにより、微小共振器構造を形成し、発光装置の外部へ取り出される光のスペクトルや強度を変えることができる。この場合、透明電極層12および金属電極層15のいずれか一方を、5nm〜50nmの厚さの金属薄膜等からなる半反射電極として形成し、もう一方を反射電極として用いる。
Further, the total thickness of the
(金属電極層15)
金属電極層15は、透明電極層12との間で電圧を印加し、有機層14に電子を注入する。即ち、本実施の形態では金属電極層15は陰極であり、有機層14上の発光領域の全面に連続膜として形成される。金属電極層15の形成に使用される材料としては、電気伝導性を有するものであれば特に限定されない。本実施の形態では、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが好ましい。具体的には、例えば、Al、MgAg合金、AlLiやAlCa等のAlとアルカリ(土類)金属との合金等の材料等を例示することができる。
金属電極層15の厚さは10nm〜1μmが好ましく、50nm〜500nmがより好ましい。但し、発光層145で発生した光を基板11と反対側から取り出す素子構造(トップエミッション型)の場合は、金属電極層15に代えて、透明電極層12と同様に可視光に対して透明な材料を用いることが好ましい。
(Metal electrode layer 15)
The
The thickness of the
本実施の形態では、金属電極層15から有機層14へ電子の注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、陰極バッファ層(図示せず)を、金属電極層15に隣接して有機層14側に設けてもよい。陰極バッファ層の材料としては、例えば、アルカリ金属(ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、アルカリ土類金属(カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba))、希土類金属(プラセオジム(Pr)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb))、またはこれらの金属のフッ化物、塩化物、酸化物から選ばれる材料並びに2つ以上の混合物を使用することができる。さらに、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(バソクプロイン(BCP))等の電子親和性の高い有機化合物とセシウム(Cs)等の電子供与性の高い材料の混合物も好ましく用いられる。陰極バッファ層の厚さは0.1nm〜50nmが好ましく、0.1nm〜20nmがより好ましく、0.5nm〜10nmがより一層好ましい。
In the present embodiment, a cathode buffer layer (not shown) is disposed adjacent to the
(その他の構成)
本実施の形態が適用される有機発光素子100は、基板11に接して形成された透明電極層12が陽極であり、有機層14上に形成された金属電極層15が陰極である。しかし、陽極と陰極とが逆であってもよい。すなわち、透明電極層12が陰極であり、金属電極層15が陽極であってもよい。
(Other configurations)
In the organic
(有機発光素子100の製造方法)
図10は、第1の実施の形態が適用される有機発光素子100の製造方法の一例を説明する図である。
図10(a)に示すように、初めに、基板11上に透明電極層12を成膜する(透明電極層形成工程)。次に、図10(b)に示すように、透明電極層12上にフォトレジスト層21を成膜し、成膜したフォトレジスト層21を所定のパターンのフォトマスクを用いた露光を含むフォトリソグラフィーによる処理を行う。この処理により、図10(c)に示すように、透明電極層12を貫通する凹部16を形成する(凹部形成工程)。尚、テーパ状の誘電体層13を形成する場合は、テーパ状の凹部16を形成する。
(Manufacturing method of the organic light emitting device 100)
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the organic
As shown in FIG. 10A, first, the
(凹部16の形成方法)
本実施の形態では、凹部16を、フォトリソグラフィーを用いる方法により形成する場合、初めに、図10(a)に示すように、基板11上に透明電極層12を成膜した後、図10(b)に示すように、透明電極層12上にフォトレジスト液を塗布し、スピンコート等により余分なレジスト液を除去して、フォトレジスト層21を形成する。続いて、フォトレジスト層21上に予め作製した所定のパターンが描画されたマスクを被せ、紫外線(UV:Ultra Violet)、電子線(EB:Electron Beam)等を照射してフォトレジスト層21を露光する。
(Method for forming recess 16)
In the present embodiment, when the
ここで、等倍露光(例えば、接触露光、プロキシミティ露光等)を行うと、マスクパターンと等倍の凹部16のパターンが形成される。また、縮小露光(例えば、ステッパーを使用した露光等)を行うと、マスクパターンに対して縮小された凹部16のパターンが形成される。次に、現像液を用いてフォトレジスト層21を現像すると、形成されたパターンに対応してフォトレジスト層21が部分的に除去され、透明電極層12の表面が露出する。
Here, when the same magnification exposure (for example, contact exposure, proximity exposure, etc.) is performed, a pattern of the
次に、図10(c)に示すように、露出した透明電極層12の部分をエッチングにより除去し、凹部16を形成する。エッチングは、ドライエッチングとウェットエッチングの何れをも使用することができる。ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)や誘導結合プラズマエッチングが挙げられる。また、ウェットエッチングとしては、希塩酸や希硫酸への浸漬を行う方法等が利用できる。なお、エッチングを行う際にエッチングの条件(処理時間、使用ガス、圧力、基板11温度)を調節することにより、凹部16の深さを制御することができる。
尚、凹部16の側面を基板面に垂直に近い形状に形成するためには、フォトマスクとしてエッチング耐性の高いフォトレジストと、異方性の高いエッチング方法を用いればよい。また、凹部16の側面が順テーパ(凹部が基板側に向かって先細りになるような島状の場合)になるように形成するためには、フォトマスクとしてエッチング耐性の比較的低いフォトレジストを使用すればよい。
Next, as shown in FIG. 10C, the exposed portion of the
In order to form the side surface of the
続いて、図10(d)に示すように、凹部16を充填し、且つフォトレジスト層21の上面を覆うように誘電体物質層135を形成する(誘電体物質層形成工程)。次に、図10(e)に示すように、エッチング処理により、フォトレジスト層21の上面より上部にある誘電体物質層135を除去し、凹部16に誘電体層13を形成する(誘電体層形成工程)。続いて、図10(f)に示すように、誘電体層13の側面を覆うフォトレジスト層21を除去する。最後に、図10(g)に示すように、透明電極層12上に有機層14と金属電極層15を形成して有機発光素子100を得る(金属電極層形成工程)。
Subsequently, as shown in FIG. 10D, a
有機発光素子100を構成する各層を形成するには、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法等を用いることができる。また、塗布成膜方法(即ち、目的とする材料を溶剤に溶解させた状態で基板11に塗布し乾燥する方法)等の湿式成膜方法が可能な場合は、例えば、スピンコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、印刷法、スプレー法、ディスペンサー法等の方法を用いて成膜することができる。
In order to form each layer constituting the organic
図11は、トップエミッション型の有機発光素子の層構成を説明する図である。
図11に示す有機発光素子200は、基板11と、基板11側を下とした場合に、基板11上に形成された金属電極層15と、発光層(図示せず)を含む有機層14と、透明電極層12とを順に具備している。透明電極層12の有機層14側の面には凹部16が形成されている。本実施の形態では、凹部16は、透明電極層12を貫通せずに形成されている。
本実施の形態が適用される有機発光素子200は、金属電極層15が反射性能を有する陽極(反射電極)であり、透明電極層12が陰極である場合、基板11の反対側から光が取り出されるトップエミッション型での素子として形成される。トップエミッション型の素子の場合、有機層14を成膜する前に反射電極としての金属電極層15を形成する。そのため、金属電極層15には反射率が大きいことに加え、表面の平坦性が要求される。
FIG. 11 is a diagram illustrating a layer configuration of a top emission type organic light emitting device.
An organic
In the organic
この場合、陽極及び陰極を形成する材料としては、それぞれ上述した陽極および陰極を形成する材料と同じものを用いることができる。陰極である透明電極層12および陽極である金属電極層15の厚さの好ましい範囲は、それぞれ、陽極である透明電極層12および陰極である金属電極層15として上述した好ましい範囲と同じである。
In this case, as the material for forming the anode and the cathode, the same materials as those for forming the anode and the cathode described above can be used, respectively. The preferred ranges of the thicknesses of the
また、金属電極層15が陽極である場合、金属電極層15から有機層14への正孔の注入を容易にする目的で、金属電極層15に隣接して有機層14側に陽極表面修飾層が設けられる。また、陰極から有機層14への電子の注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、陰極バッファ層を設けてもよく、この陰極バッファ層は陰極である透明電極層12に隣接して有機層14側に形成される。
When the
有機層14が、金属電極層15から正孔を受け取り、発光層へ輸送するための正孔輸送層を含んでいる場合、正孔輸送層は金属電極層15と発光層との間に設けられる。また、金属電極層15から正孔輸送層への正孔注入障壁を緩和するための正孔注入層をさらに設けてもよく、この正孔注入層は正孔輸送層と金属電極層15との間に形成される。
When the
有機層14は、陰極である透明電極層12から電子を受け取り、発光層へ輸送するための電子輸送層を含んでいてもよく、この電子輸送層は発光層と透明電極層12との間に形成される。
The
また、電子輸送層と発光層との間に、正孔が発光層を通過することを抑え、発光層内で正孔と電子とを効率よく再結合させる目的で、正孔ブロック層が設けられていてもよく、この正孔ブロック層は、発光層に隣接して陰極である透明電極層12側に形成される。
In addition, a hole blocking layer is provided between the electron transport layer and the light emitting layer in order to prevent holes from passing through the light emitting layer and efficiently recombine holes and electrons in the light emitting layer. The hole blocking layer may be formed on the
上記のトップエミッション型の有機発光素子200は、基板11に接して形成された金属電極層15が陽極であり、有機層14上に形成された透明電極層12が陰極である。しかし、陽極と陰極とが逆であってもよい。すなわち、金属電極層15が陰極であり、透明電極層12が陽極であってもよい。
In the top emission type organic
(第2の実施の形態)
次に、図12は、本実施の形態が適用される有機発光素子の第2の実施の形態を説明する図である。図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。尚、有機層14及び金属電極層15は省略している。
図12に示すように、本実施の形態が適用される有機発光素子300では、透明電極層12及び有機層14(図2参照)からなる積層体と誘電体層13とより構成される海島構造において、透明電極層12及び有機層14(図2参照)からなる積層体が島部であり、誘電体層13が海部を構成している。すなわち、本実施の形態では、透明電極層12に設けられた凹部(連続した凹部)16を充填して形成される誘電体層13は連続構造として形成されている。このように、本実施の形態では、透明電極層12及び有機層14からなる積層体と誘電体層13の海島の関係が第1の実施形態とは逆である点が異なる。
(Second Embodiment)
Next, FIG. 12 is a figure explaining 2nd Embodiment of the organic light emitting element to which this Embodiment is applied. The same components as those in FIG. Note that the
As shown in FIG. 12, in the organic
但し、図12に示すように、この場合、凹部16は、透明電極層12を貫通しないように形成される。すなわち、海島構造において、(透明電極層12/有機層14)の積層構造が島になる場合は、各透明電極層12の島の下に,誘電体層13の底面と接触する部分121を残し、一体構造を維持することにより、各透明電極層12の島が孤立することを防ぎ、透明電極層12の各島部間の導通が得られる。
However, as shown in FIG. 12, in this case, the
第1の実施形態が適用される有機発光素子100と同様に、本実施の形態が適用される有機発光素子300は、誘電体層13の屈折率n1が、有機層14の屈折率n2より小さく(n1<n2)なるように、且つ透明電極層12の屈折率n3より小さく(n1<n3)なるように、各構成部分(透明電極層12、誘電体層13、有機層14)の材料が選択されている。
Similar to the organic
図12に示される有機発光素子300は、有機層14(図示せず)中の発光層(図示せず)で発生した光が基板(透明基板)11側から取り出されるボトムエミッション型の素子を構成している。しかし、第1の実施の形態が適用される有機発光素子100と同様に、本実施形態の有機発光素子300においても、金属電極層15を反射性能を有する陽極(反射電極)とし、透明電極層12を陰極として、基板11の反対側から光が取り出されるトップエミッション型の素子を構成してもよい。
An organic
また、図12に示す本実施の形態の有機発光素子300では、透明電極層12及び有機層14(図2参照)からなる積層体の島部は、円柱形状、または金属電極層15側に向かって先細りになるテーパ状の円錐台形状に形成されている。この島部の側面と、島部の基板11側底面のなす内側(島部の内部側)の角度θ(傾斜角)は、40°〜90°が好ましく、45°〜75°がより好ましい。角度θが過度に大きい場合(島部が逆円錐台形状の場合)は、発光点から水平方向に近い方向に導波する光に対して、島部の側面で基板11側へ屈折させる効果がなくなる。また、角度θが過度に小さい場合は、このような小さなテーパ角の製造が困難となる。
Further, in the organic
尚、第1の実施の形態が適用される有機発光素子100と同様に、本実施の形態が適用される有機発光素子300においても、有機層14における透明電極層12と接する面から、透明電極層12上の有機層14(発光領域の有機層の部分)に含まれる発光層の上面までの距離cの最小値が、誘電体層13の透明電極層12の上面の位置から誘電体層13の凸部131の上面における最も上側の位置までの距離a以下(c≦a)になるように形成されている。これにより、有機層14中の発光層で発光し、有機層14内を導波する光は、有機層14と誘電体層13との界面における光の屈折により、基板11側から取り出すことができる。さらに、透明電極層12上の有機層14の膜厚の最小値dは、誘電体層13の透明電極層12の上面の位置から誘電体層13の凸部131の上面における最も上側の位置までの距離a以下である(d≦a)ように形成されている。これにより、有機層14中の発光層から横方向に発する光がより確実に有機層14と誘電体層13の界面に入射するため、光の取り出し効率が向上する。
In addition, similarly to the organic
図13は、第2の実施の形態が適用される有機発光素子の製造方法の一例を説明する図である。第1の実施の形態の図2と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
本実施の形態の有機発光素子300の製造方法は、基本的には第1の実施に形態の有機発光素子100と同様である。但し、第1の実施の形態とは透明電極層12と誘電体層13の海島の関係が逆であるため、透明電極層12に凹部16を形成するためのフォトレジストのマスクパターンとしては第1の実施の形態の場合とは海島の関係が逆のものを使用する。
透明電極層12に凹部16を形成する工程、続いて凹部16に誘電体層13を形成する工程を経て、図13(a)に示すように、透明電極層12の凹部16を充填し、さらに透明電極層12から突出して誘電体層13が形成される(第1の実施の形態の図10(f)に相当する)。
続いて、透明電極層12上に有機層14と金属電極層15を形成して有機発光素子300を得る。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing an organic light emitting device to which the second embodiment is applied. The same components as those in the first embodiment shown in FIG.
The manufacturing method of the organic
After the step of forming the
Subsequently, the
図13(b−1)と図13(b−2)は、誘電体層13が透明電極層12から突出する高さに比べて有機層14を薄く形成した場合を示す。図13(b−1)は、基板11上に、透明電極層12及び有機層14からなる積層体が島部を形成し、誘電体層13が海部を形成した構造を示し、図13(b−2)はこの上に金属電極層15を形成した構造を示す。この場合、誘電体層13の上面と側面の一部が金属電極層15と接触する構造となる。
FIGS. 13B-1 and 13B-2 show a case where the
また、図13(c−1)と図13(c−2)は、誘電体層13が透明電極層12から突出する高さに比べて有機層14を厚く形成した場合を示す。図13(c−1)は、基板11上に、透明電極層12及び有機層14からなる積層体が島部を形成し、誘電体層13が海部を形成した構造を示し、図13(c−2)はこの上に金属電極層15を形成した構造を示す。この場合、誘電体層13の上面と側面は有機層14に覆われ、金属電極層15とは接触しない構造となる。
FIGS. 13C-1 and 13C-2 show the case where the
(第3の実施の形態)
図14は、本実施の形態が適用される有機発光素子の第3の実施の形態を説明する図である。
本実施の形態が適用される有機発光素子400は、基板11と、基板11上に形成された透明電極層12と、誘電体層134を有している。尚、図14では、発光層を含む有機層14と、金属電極層15を省略している。
図14に示すように、本実施の形態では、透明電極層12には複数の溝状の凹部16が形成され、さらに、溝状の凹部16を充填し、透明電極層12の上面から突出して複数の棒状の誘電体層134が形成されている。ここで、本実施の形態では、複数の溝状の凹部16は、透明電極層12を貫通しないように形成されている。また、棒状の誘電体層134の側面の下側部分は、透明電極層12の溝状の凹部16の内側面に接触し、且つ誘電体層134の側面の上側部分は有機層(図示せず)に接触するように形成されている。
(Third embodiment)
FIG. 14 is a diagram for explaining a third embodiment of an organic light emitting device to which the present embodiment is applied.
An organic
As shown in FIG. 14, in the present embodiment, the
第1の実施形態が適用される有機発光素子100と同様に、本実施の形態が適用される有機発光素子400は、誘電体層134の屈折率n1が、有機層14の屈折率n2より小さく(n1<n2)なるように、且つ透明電極層12の屈折率n3より小さく(n1<n3)なるように、各構成部分(透明電極層12、誘電体層134、有機層14)の材料が選択されている。
Similar to the organic
上記棒状の誘電体層134の側面と金属電極層15側の底面(図14では上面)のなす内側(棒状部の内部側)の角度θ(傾斜角)は、40°〜90°が好ましく、45°〜75°がより好ましい(棒状部の長手に直角方向の垂直断面が矩形状または逆台形状)。角度θが過度に大きい場合(棒状部の断面が台形状の場合)は、発光点から水平方向に近い方向に導波する光に対して、島部の側面で基板11側へ屈折させる効果がなくなる。また、角度θが過度に小さい場合は、このような小さなテーパ角の製造が困難となる。
The angle θ (inclination angle) between the side surface of the rod-shaped
尚、図示しないが、第1の実施の形態が適用される有機発光素子100と同様に、本実施の形態においても、有機層(図示せず)における透明電極層12と接する面から、有機層に含まれる発光層の上面までの距離の最小値cが、誘電体層134の透明電極層12の上面の位置から誘電体層134の上面における最も上側の位置までの距離a以下(c≦a)になるように形成されている。
これにより、有機層14中の発光層で発光し、有機層14内を導波する光は、有機層14と誘電体層134との界面における光の屈折により、基板11側から取り出すことができる。
Although not shown, in the present embodiment as well as the organic
As a result, light emitted from the light emitting layer in the
さらに、透明電極層12上の有機層(図示せず)の膜厚の最小値dは、誘電体層134の透明電極層12の上面の位置から誘電体層134の上面における最も上側の位置までの距離a以下である(d≦a)ように形成されている。これにより、有機層14中の発光層から横方向に発する光がより確実に有機層14と誘電体層134の界面に入射するため、光の取り出し効率が向上する。
Further, the minimum value d of the film thickness of the organic layer (not shown) on the
尚、本実施の形態が適用される有機発光素子を長期安定的に用い、且つ外部から保護するための保護層や保護カバーを装着することが好ましい。保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物、窒化ケイ素、酸化ケイ素等を用いることができる。そして、これらの積層体も用いることができる。
また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板、金属等を用いることができる。例えば、このような保護カバーを、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いて有機発光素子100の基板11と貼り合わせ、保護カバー内を密閉状態にすることが好ましい。また、この場合、スペーサーを用いることにより、保護カバー内に所定の空間を維持することが可能となり、発光部が傷つくのを防止できるため好ましい。
さらに、保護カバー内のこのような空間に、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを封入することにより、上側の金属電極層15の酸化を防止しやすくなる。特に、ヘリウムは、他の不活性ガスと比較して熱伝導率が高いため、電圧印加時に発光装置から発生する熱を、保護カバーに効果的に伝えることができるため好ましい。また、酸化バリウム等の乾燥剤を保護カバー内のこの空間内に設置することにより、有機発光素子の製造過程で吸着される水分が発光装置に与えるダメージを抑制しやすくなる。
In addition, it is preferable to use the organic light emitting element to which this embodiment is applied stably for a long period of time and to attach a protective layer and a protective cover for protecting from the outside. As the protective layer, a polymer compound, metal oxide, metal fluoride, metal boride, silicon nitride, silicon oxide, or the like can be used. And these laminated bodies can also be used.
Further, as the protective cover, a glass plate, a plastic plate whose surface has been subjected to low water permeability treatment, a metal, or the like can be used. For example, such a protective cover is preferably bonded to the
Furthermore, it becomes easy to prevent the upper
本実施の形態が適用される有機発光素子は、面発光光源に用いることができる。面発光光源としては、具体的には、電子写真装置、レジスト露光装置、読み取り装置、光通信システム等における光源、表示装置におけるバックライト、照明、インテリア照明等が挙げられる。 The organic light emitting element to which this embodiment is applied can be used as a surface light source. Specific examples of the surface emitting light source include an electrophotographic apparatus, a resist exposure apparatus, a reading apparatus, a light source in an optical communication system, a backlight in a display apparatus, illumination, interior illumination, and the like.
以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
前述した図2(c)に示す断面構造を有する有機発光素子を作製し、その後、発光強度を測定する。
先ず、石英ガラスからなる基板11(25mm角、厚さ0.7mm)上に、スパッタ装置(キヤノンアネルバ株式会社製E−401s)を用いて、透明電極層12として酸化インジウムスズ膜(Indium Tin Oxide:ITO膜)(屈折率1.9)を厚さ120nmに成膜する。
Example 1
An organic light emitting device having the cross-sectional structure shown in FIG. 2C is manufactured, and then the emission intensity is measured.
First, an indium tin oxide film (Indium Tin Oxide) is used as the
次に、透明電極層12を覆ってフォトレジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製AZ1500)層をスピンコート法により厚さ約1μmに成膜する。次に、石英(板厚3mm)を基材とし、円を六方格子状に配置したパターンに対応するマスクAを作製し、ステッパー露光装置(株式会社ニコン製、型式NSR−1505i6)を用いて、1/5縮尺で露光を行う。次に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH:tetramethyl ammonium hydroxide:(CH3)4NOH)1.2%液により現像し、レジスト層をパターン化した後に、130℃で10分間加熱する。
Next, a photoresist (AZ1500 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) layer is formed to a thickness of about 1 μm by spin coating so as to cover the
続いて、反応性イオンエッチング装置(サムコ株式会社製RIE−200iP)を用いて、塩素(Cl2)と四塩化ケイ素(SiCl4)の混合ガスを反応ガスとして使用し、圧力1Pa、バイアス出力/ICP出力=200/100(W)の条件でITO膜のドライエッチング処理を5分間行う。このドライエッチング処理によって、透明電極層12およびフォトレジスト層を貫通する凹部16が形成される。凹部16は直径0.5μmの円柱状であり、透明電極層12の全面に1μmの周期で六方格子状に配列されている。
Subsequently, using a reactive ion etching apparatus (RIE-200iP manufactured by Samco Co., Ltd.), a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and silicon tetrachloride (SiCl 4 ) is used as a reaction gas,
次に、凹部16の内部およびフォトレジスト層の上部に、誘電体物質としてスピンオングラス(SOG)(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NL120A−10、屈折率1.4)をスピンコート法により塗布成膜し、250℃で30分間加熱乾燥する。次に、反応性イオンエッチング装置を用いて、反応ガスとしてCHF3を使用し、圧力0.3Pa、バイアス出力/ICP出力=50/100(W)の条件で1分間反応させた後、フォトレジスト除去液によりフォトレジスト層およびフォトレジスト層上部のSOG層を除去する。これにより、透明電極層12内に形成された凹部16を埋め、凹部16上部から透明電極層12上面より80nm突き出たSOGからなる誘電体層13が形成される。誘電体層13は直径0.5μmの円柱状であり、透明電極層12の全面に1μmの周期で六方格子状に配列されている。
Next, spin-on-glass (SOG) (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., Aquamica (registered trademark) NL120A-10, refractive index 1.4) is spinned as a dielectric material inside the
次に、真空蒸着装置内において、透明電極層12の上面およびSOGからなる誘電体層13の上面に、正孔輸送層(図示せず)、発光層(図示せず)および電子輸送層(図示せず)がこの順に積層されてなる有機層14(屈折率1.7)を形成する。先ず、下記に示す化合物1を真空蒸着成膜し、20nmの正孔輸送層を形成する。さらに、正孔輸送層上に、化合物2と化合物3を、質量比10:90で共蒸着することにより厚さ20nmの発光層を形成し、その後、発光層上に化合物4を蒸着することにより、厚さ20nmの電子輸送層を形成する。有機層14の厚さは60nmである。
Next, in the vacuum deposition apparatus, a hole transport layer (not shown), a light emitting layer (not shown), and an electron transport layer (shown in the figure) are formed on the top surface of the
次に、有機層14上に、陰極バッファ層としてフッ化ナトリウム(4nm)を、さらに金属電極層15としてアルミニウム(150nm)を順に真空蒸着法により成膜し、有機発光素子を作製する。
Next, on the
作製した有機発光素子の断面は、電子顕微鏡により観察される。本実施例では、SOGからなる誘電体層13の側面と金属電極層15が、誘電体層13の最上部から20nmの範囲でほぼ接している。また、有機発光素子の発光強度は、有機発光素子に定電圧電源電流計(ケイスレーインスツルメンツ株式会社製SM2400)を用いて段階的に電圧を印加し、輝度計(株式会社トプコン製BM−9)により計測する。
本実施例では、作製した有機発光素子の、電流密度に対する発光強度の比から求めた外部発光量子効率は11.4%である。
The cross section of the produced organic light emitting device is observed with an electron microscope. In this embodiment, the side surface of the
In this example, the external light emission quantum efficiency obtained from the ratio of the light emission intensity to the current density of the produced organic light emitting device is 11.4%.
(実施例2)
前述した図8(b)に示す断面構造を有する有機発光素子を作製し、その後、発光強度を測定する。
実施例1と同様の操作により、先ず、基板11上に透明電極層12としてITO膜(厚さ120nm)を形成した後、フォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に実施例1と同じパターンを形成する。
(Example 2)
An organic light emitting device having the cross-sectional structure shown in FIG. 8B is manufactured, and then the light emission intensity is measured.
First, an ITO film (thickness 120 nm) is formed as a
次に、反応性イオンエッチング装置を用いて、エッチングガスとしてアルゴンガスを使用し、圧力1Pa、バイアス出力/ICP出力=200/100(W)の条件でITO膜のドライエッチング処理を5分間行う。このドライエッチング処理によって、透明電極層12およびフォトレジスト層を貫通する凹部162が形成される。凹部162の断面形状は、フォトレジスト層上面側がテーパ状に広がる円錐台形状であり、透明電極層12の全面に1μmの周期で六方格子状に配列されている。
Next, using a reactive ion etching apparatus, an argon gas is used as an etching gas, and a dry etching process of the ITO film is performed for 5 minutes under the conditions of
次に、凹部162の内部およびフォトレジスト層の上部に、実施例1と同様にSOGをスピンコート法により塗布成膜し、250℃で30分間加熱乾燥する。次に、反応性イオンエッチング装置を用いて、反応ガスとしてCHF3を使用し、圧力0.3Pa、バイアス出力/ICP出力=50/100(W)の条件で1分間反応させた後、フォトレジスト除去液によりフォトレジスト層およびフォトレジスト層上部のSOG層を除去する。これにより、透明電極層12内に形成されている凹部162を埋め、凹部162上部から透明電極層12上面より高さ80nmの凸部132が突き出たSOGからなる誘電体層13が形成される。誘電体層13の断面形状は、は上部が広がった円錐台形状であり、上部の円の直径は0.63μm、下部の円の直径は0.40μmであり、透明電極層12の全面に1μmの周期で六方格子状に配列されている。
また、透明電極層12面に対して垂直な面に対する誘電体層13の断面形状は、上部が広がった等脚台形であり、この台形の側辺と上側の底辺とのなす内角(テーパ角)は約60°である。
Next, SOG is applied by spin coating to the inside of the
The cross-sectional shape of the
次に、実施例1と同様にして有機層14、陰極バッファ層(図示せず)、および金属電極層15を順に積層して有機発光素子を作製する。
実施例1と同様に、作製した有機発光素子の断面を電子顕微鏡により観察する。本実施例では、SOGからなる誘電体層13の側面と金属電極層15が、誘電体層13の最上部から10nmの範囲でほぼ接している。
また、本実施例では、作製した有機発光素子の、電流密度に対する発光強度の比から求めた外部発光量子効率は14.9%である。
Next, in the same manner as in Example 1, an
As in Example 1, the cross section of the produced organic light emitting device is observed with an electron microscope. In this embodiment, the side surface of the
Further, in this example, the external light emission quantum efficiency obtained from the ratio of the light emission intensity to the current density of the produced organic light emitting device is 14.9%.
(比較例1)
前述した図2(c)に示す断面構造において、誘電体層13の凸部131を有しない有機発光素子(図15)を作製し、その後、発光強度を測定する。
図15は、比較例1において作製した有機発光素子を説明する図である。図2(c)と同じ構成については同じ符号を使用し、その説明は省略する。
実施例1と同様の操作により、先ず、基板11上に透明電極層12としてITO膜(厚さ120nm)を形成した後、フォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に実施例1と同じパターンを形成する。
(Comparative Example 1)
In the cross-sectional structure shown in FIG. 2C described above, an organic light emitting device (FIG. 15) that does not have the
FIG. 15 is a diagram illustrating an organic light emitting device fabricated in Comparative Example 1. The same components as those in FIG. 2C are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
First, an ITO film (thickness 120 nm) is formed as a
次に、反応性イオンエッチング装置を用いて、塩素(Cl2)と四塩化ケイ素(SiCl4)の混合ガスを反応ガスとして使用し、圧力1Pa、バイアス出力/ICP出力=200/100(W)の条件でITO膜のドライエッチング処理を5分間行う。次に、フォトレジスト除去液によりフォトレジスト層を除去すると、透明電極層12を貫通する凹部16が形成される。凹部16は直径0.5μmの円柱状であり、透明電極層12の全面に1μmの周期で六方格子状に配列されている。
Next, using a reactive ion etching apparatus, a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and silicon tetrachloride (SiCl 4 ) is used as a reaction gas,
次に、凹部16が形成された透明電極層12の全面に、実施例1と同様にSOGをスピンコート法により塗布成膜し、250℃で30分間加熱乾燥し、凹部16の内部および透明電極層12上部にSOG層を形成する。次に、反応性イオンエッチング装置を用いて、反応ガスとしてCHF3を使用し、圧力0.3Pa、バイアス出力/ICP出力=50/100(W)の条件で2分間反応させて透明電極層12を露出させる。これにより凹部16にSOGからなる誘電体層13が充填された透明電極層12が形成される。
Next, SOG is applied and formed on the entire surface of the
続いて、実施例1と同様の操作により、有機層14、陰極バッファ層(図示せず)、および金属電極層15を順に積層して、有機発光素子を作製する。本比較例における有機発光素子の、電子顕微鏡観察による断面構造は、透明電極層12の凹部16にSOGが充填され、有機層14側に突出する凸部を有しない。
また、本比較例では、作製した有機発光素子の、電流密度に対する発光強度の比から求めた外部発光量子効率は8.0%に止まる。
Subsequently, the
Moreover, in this comparative example, the external light emission quantum efficiency calculated | required from the ratio of the emitted light intensity with respect to the current density of the produced organic light emitting element is only 8.0%.
(比較例2)
前述した図2(c)に示す断面構造において、透明電極層12が平坦構造(凹部16が形成されない)を有し、さらに、透明電極層12上に形成される誘電体層13の上部136が、有機層14の表面から突出し、誘電体層13の側面の一部と上面が金属電極層15と接するように有機発光素子(図16)を作製し、その後、発光強度を測定する。
図16は、比較例2において作製した有機発光素子を説明する図である。図2(c)と同じ構成については同じ符号を使用し、その説明は省略する。
先ず、実施例1と同様の操作により、基板11上に透明電極層12としてITO膜(厚さ120nm)を形成した後、フォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に実施例1と同じパターンを形成する。
(Comparative Example 2)
In the cross-sectional structure shown in FIG. 2C described above, the
FIG. 16 is a diagram illustrating an organic light-emitting device manufactured in Comparative Example 2. The same components as those in FIG. 2C are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
First, an ITO film (thickness 120 nm) is formed as a
次に、パターンが形成されたフォトレジスト層の全面に、実施例1と同様にSOGをスピンコート法により塗布成膜し、250℃で30分間加熱乾燥する。次いで、反応性イオンエッチング装置を用いて、反応ガスとしてCHF3を使用し、圧力0.3Pa、バイアス出力/ICP出力=50/100(W)の条件で2分間反応させ、ドライエッチング処理を行う。次にフォトレジスト除去液によりフォトレジスト層を除去することにより、透明電極層12上にSOGからなる誘電体層13が形成される。誘電体層13は直径0.5μm、高さ80nmの円柱状であり、透明電極層12の全面に1μmの周期で六方格子状に配列されている。
Next, SOG is applied and formed on the entire surface of the photoresist layer on which the pattern has been formed by spin coating as in Example 1, and is heated and dried at 250 ° C. for 30 minutes. Next, using a reactive ion etching apparatus, using CHF 3 as a reaction gas, the reaction is performed for 2 minutes under the conditions of pressure 0.3 Pa, bias output / ICP output = 50/100 (W), and dry etching processing is performed. . Next, the
次に、実施例1と同様の操作により、有機層14、陰極バッファ層(図示せず)、および金属電極層15を順に積層して有機発光素子を作製する。
本比較例における有機発光素子の、電子顕微鏡観察による断面構造は、SOGからなる誘電体層13の側面と金属電極層15が、誘電体層13の最上部から20nmの範囲で接している。
また、本比較例では、作製した有機発光素子の、電流密度に対する発光強度の比から求めた外部発光量子効率は6.1%に止まる。
Next, the
In the cross-sectional structure of the organic light-emitting element in this comparative example observed by an electron microscope, the side surface of the
Moreover, in this comparative example, the external light emission quantum efficiency calculated | required from the ratio of the emitted light intensity with respect to the current density of the produced organic light emitting element is only 6.1%.
100,101,102,200,300,400…有機発光素子、11…基板、12…透明電極層、13,134…誘電体層、13A,13B…界面、14…有機層、15…金属電極層、21…フォトレジスト層、16,162,165…凹部、131,132,133…凸部、135…誘電体物質層、136…上部、140…発光点(発光箇所)、145…発光層、150,151,A,B…光 100, 101, 102, 200, 300, 400 ... organic light emitting element, 11 ... substrate, 12 ... transparent electrode layer, 13, 134 ... dielectric layer, 13A, 13B ... interface, 14 ... organic layer, 15 ... metal electrode layer , 21 ... Photoresist layer, 16, 162, 165 ... Recess, 131, 132, 133 ... Projection, 135 ... Dielectric material layer, 136 ... Upper part, 140 ... Light emitting point (light emitting point), 145 ... Light emitting layer, 150 , 151, A, B ... light
Claims (11)
前記透明電極層及び前記有機層からなる積層体と前記誘電体層とが、当該誘電体層及び当該積層体を含む面内において海島構造を形成しており、
前記有機発光素子の垂直断面において前記金属電極層の方向を上側とした場合に、前記誘電体層の上面における最も上側の位置が、前記透明電極上の前記有機層中の前記発光層の上面における最も下側の位置より上側に位置し、
前記誘電体層の屈折率n1は、前記有機層の屈折率n2より小さく(n1<n2)、且つ前記透明電極層の屈折率n3より小さい(n1<n3)
ことを特徴とする有機発光素子。 An organic light emitting device comprising a transparent electrode layer, an organic layer including a light emitting layer, at least the transparent electrode layer and a dielectric layer in contact with the organic layer, and a metal electrode layer,
The laminate composed of the transparent electrode layer and the organic layer and the dielectric layer form a sea-island structure in a plane including the dielectric layer and the laminate,
When the direction of the metal electrode layer is the upper side in the vertical cross section of the organic light emitting device, the uppermost position on the upper surface of the dielectric layer is on the upper surface of the light emitting layer in the organic layer on the transparent electrode. Located above the lowest position,
The refractive index n 1 of the dielectric layer is smaller than the refractive index n 2 of the organic layer (n 1 <n 2 ) and smaller than the refractive index n 3 of the transparent electrode layer (n 1 <n 3 ).
An organic light emitting device characterized by that.
Priority Applications (1)
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JP2013137164A JP2015011893A (en) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Organic light-emitting element |
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