JP2016004721A - Light emission element - Google Patents

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浩二 村田
Koji Murata
浩二 村田
時由 梅田
Tokiyoshi Umeda
時由 梅田
青森 繁
Shigeru Aomori
繁 青森
大江 昌人
Masato Oe
昌人 大江
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emission element that can achieve light of high intensity.SOLUTION: A light emission element 1 has a light emitter 3 for emitting excitation light, a color converter 7 which is provided at the light emission side of the light emitter 3, contains fluorescence material for generating fluorescent light upon irradiation of the excitation light and emits fluorescent light from the fluorescence material to convert the color of light emitted from the light emitter, and a dielectric layer 6 which is provided between the light emitter 3 and the color converter 7 and comprises a dielectric medium 9 containing plural metal nano particles 6 which develops a surface plasmon phenomenon. The average distance from a surface of the color converter 7 which is contact in the dielectric layer 6 till the metal nano particles 5 existing in the dielectric layer 6 is not more than the average diameter of the metal nano particles 5.

Description

本発明は、発光素子に関する。   The present invention relates to a light emitting element.

表示装置等に用いる発光素子の一つとして、有機エレクトロルミネッセンス素子が従来から知られている。エレクトロルミネッセンス(Electro-Luminescence)を以下、「EL」と略記する。有機EL素子を多色発光素子とする方法として、下記の特許文献1に、有機EL材料部と蛍光材料部とを備え、有機EL材料部が発する青色光の一部を蛍光材料部の蛍光発光で緑色光や赤色光に変換し、多色発光を実現した「有機EL素子」が開示されている。   As one of light-emitting elements used for display devices and the like, an organic electroluminescence element is conventionally known. Hereinafter, electroluminescence is abbreviated as “EL”. As a method for making an organic EL element a multicolor light emitting element, the following Patent Document 1 includes an organic EL material part and a fluorescent material part, and a part of blue light emitted from the organic EL material part is emitted from the fluorescent material part. Discloses an “organic EL element” that realizes multicolor emission by converting into green light or red light.

この種の有機EL素子において、発光効率を向上させて強度の高い光を得る手段として、下記の特許文献2に、一組の反射層間で特定の波長の光を多重反射させて共振させ、光強度を増強させる微小共振器構造を備えた「有機ELディスプレイ」が開示されている。また、下記の特許文献3には、青色光を発する発光層と、赤色用、緑色用の色変換層および青色用の透過層と、を備え、色変換層および透過層に表面プラズモン現象を発現する金属ナノ粒子を含有させた「有機EL素子」が開示されている。特許文献3によれば、色変換層および透過層に金属ナノ粒子を含有させることで蛍光変換が増強される、という効果が得られる。   In this type of organic EL element, as a means for improving the light emission efficiency and obtaining high intensity light, the following Patent Document 2 resonates a light having a specific wavelength by multiple reflection between a pair of reflective layers, An “organic EL display” having a microresonator structure that enhances strength is disclosed. Patent Document 3 below includes a light emitting layer that emits blue light, a red color conversion layer, a green color conversion layer, and a blue transmission layer, and exhibits a surface plasmon phenomenon in the color conversion layer and the transmission layer. An “organic EL element” containing metal nanoparticles to be disclosed is disclosed. According to Patent Document 3, there is an effect that fluorescence conversion is enhanced by including metal nanoparticles in the color conversion layer and the transmission layer.

特開平3−152897号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-152897 特開2009−205928号公報JP 2009-205928 A 国際公開第11/104936号International Publication No. 11/104936

しかしながら、特許文献2に記載の有機ELディスプレイにおいて、一組の反射層間の光学距離を色毎に精度良く調整することは難しい。光学距離が最適値からずれると、強度の高い光が得られない。また、特許文献3に記載の有機EL素子においては、蛍光分子の発光波長と金属ナノ粒子の共鳴波長を一致させると、蛍光分子からの発光が金属ナノ粒子によって再吸収されるという現象がある。そのため、輝度を大きく増強させることは難しい。   However, in the organic EL display described in Patent Document 2, it is difficult to accurately adjust the optical distance between a pair of reflective layers for each color. If the optical distance deviates from the optimum value, high intensity light cannot be obtained. Moreover, in the organic EL element described in Patent Document 3, when the emission wavelength of the fluorescent molecule is matched with the resonance wavelength of the metal nanoparticle, the emission from the fluorescent molecule is reabsorbed by the metal nanoparticle. For this reason, it is difficult to greatly increase the luminance.

本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、強度の高い光が得られる発光素子を提供することを目的の一つとする。   One embodiment of the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a light-emitting element capable of obtaining light with high intensity.

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の発光素子は、励起光を射出する発光部と、前記発光部の光射出側に設けられ、前記励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体を含み、前記蛍光体が蛍光を発することにより前記発光部からの光の色を変換する色変換部と、前記発光部と前記色変換部との間に設けられ、表面プラズモン現象を発現する複数の金属ナノ粒子を含有する誘電体媒質からなる誘電体層と、を備え、前記色変換部の前記誘電体層に接する側の面から前記誘電体層中に存在する前記金属ナノ粒子までの平均距離が、前記金属ナノ粒子の平均直径以下であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a light-emitting element according to one embodiment of the present invention includes a light-emitting portion that emits excitation light and a fluorescence that is provided on the light-emitting side of the light-emitting portion and generates fluorescence when irradiated with the excitation light. A color conversion unit that converts the color of light from the light-emitting unit when the phosphor emits fluorescence, and is provided between the light-emitting unit and the color conversion unit to express a surface plasmon phenomenon A dielectric layer made of a dielectric medium containing a plurality of metal nanoparticles, and from the surface of the color conversion portion in contact with the dielectric layer to the metal nanoparticles present in the dielectric layer The average distance is not more than the average diameter of the metal nanoparticles.

本発明の一つの態様の発光素子において、前記発光部から発せられる光は、青色光であってもよい。   In the light-emitting element according to one aspect of the present invention, the light emitted from the light-emitting portion may be blue light.

本発明の一つの態様の発光素子において、前記色変換部は、前記蛍光として青色光以外の色光を発する蛍光体層と、前記発光部から発せられる青色光を透過させる光透過層と、を含み、前記色変換部のうち、前記蛍光体層の形成領域に対応する前記誘電体層に前記金属ナノ粒子が含有され、前記光透過層の形成領域に対応する前記誘電体層には前記金属ナノ粒子が含有されていない構成であってもよい。   In the light emitting device according to one aspect of the present invention, the color conversion unit includes a phosphor layer that emits color light other than blue light as the fluorescence, and a light transmission layer that transmits blue light emitted from the light emitting unit. In the color conversion part, the metal nanoparticles are contained in the dielectric layer corresponding to the formation region of the phosphor layer, and the metal nanoparticle is contained in the dielectric layer corresponding to the formation region of the light transmission layer. The structure which does not contain particle | grains may be sufficient.

本発明の一つの態様の発光素子において、前記誘電体媒質の比誘電率は、1.71以上、4.58以下であってもよい。   In the light emitting device according to one aspect of the present invention, the dielectric medium may have a relative dielectric constant of 1.71 or more and 4.58 or less.

本発明の一つの態様の発光素子において、前記金属ナノ粒子は、ロッド状の形状を有し、前記金属ナノ粒子の長軸方向が略前記誘電体層の厚さ方向を向くように配向していてもよい。   In the light emitting device according to one aspect of the present invention, the metal nanoparticles have a rod-like shape, and are oriented so that the major axis direction of the metal nanoparticles is substantially directed to the thickness direction of the dielectric layer. May be.

本発明の一つの態様の発光素子において、前記色変換部の光射出側に、カラーフィルターが設けられていてもよい。   In the light emitting device of one aspect of the present invention, a color filter may be provided on the light emission side of the color conversion unit.

本発明の一つの態様の発光素子において、前記色変換部の内部に、表面プラズモン現象を発現する複数の金属ナノ粒子が含有されていてもよい。   In the light emitting device of one embodiment of the present invention, a plurality of metal nanoparticles that express a surface plasmon phenomenon may be contained in the color conversion part.

本発明の一つの態様の発光素子において、前記金属ナノ粒子の周囲は、蛍光体分子を含有させた誘電体で被覆されていてもよい。   In the light emitting device of one embodiment of the present invention, the periphery of the metal nanoparticles may be coated with a dielectric containing phosphor molecules.

本発明の一つの態様によれば、強度の高い光が得られる発光素子を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a light emitting element capable of obtaining high intensity light.

第1実施形態の発光素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light emitting element of 1st Embodiment. (A)銀ナノ粒子近傍に増強電界が形成される様子を示す図、(B)周囲媒質の比誘電率が変化した時の、銀ナノ粒子近傍における電界増強度の波長依存性を示すグラフ、(C)青色励起光を増強させるために、周囲媒質の比誘電率を2.56とした時の銀ナノ粒子近傍における電界増強度の波長依存性を示すグラフ、である。(A) The figure which shows a mode that an enhancement electric field is formed in the silver nanoparticle vicinity, (B) The graph which shows the wavelength dependence of the electric field enhancement intensity in the silver nanoparticle vicinity when the relative dielectric constant of the surrounding medium changes, (C) is a graph showing the wavelength dependence of the electric field enhancement intensity in the vicinity of silver nanoparticles when the relative permittivity of the surrounding medium is 2.56 in order to enhance blue excitation light. (A)エネルギー移動効率を計算するためのモデルを示す図、(B)銀ナノ粒子近傍での規格化電界強度およびモル吸光係数の波長依存性を示すグラフ、である。(A) The figure which shows the model for calculating energy transfer efficiency, (B) The graph which shows the wavelength dependence of the normalized electric field strength and molar absorption coefficient in the silver nanoparticle vicinity. (A)銀ナノ粒子と蛍光分子との距離を示す図、(B)銀ナノ粒子−蛍光分子間の距離とエネルギー移動効率との関係を示すグラフ、(C)蛍光強度の波長依存性を示すグラフ、である。(A) The figure which shows the distance of a silver nanoparticle and a fluorescent molecule, (B) The graph which shows the relationship between the distance between silver nanoparticle-fluorescent molecule, and energy transfer efficiency, (C) Shows the wavelength dependence of fluorescence intensity. Graph. (A)銀ナノ粒子−蛍光分子間の距離とエネルギー移動効率との関係を示すグラフ、(B)銀ナノ粒子近傍での規格化電界強度およびモル吸光係数の波長依存性を示すグラフ、である。(A) A graph showing the relationship between the distance between silver nanoparticles and fluorescent molecules and the energy transfer efficiency, (B) a graph showing the wavelength dependence of the normalized electric field strength and molar extinction coefficient in the vicinity of the silver nanoparticles. . (A)従来の発光素子の作用を示す図、(B)本実施形態の発光素子の作用を示す図、(C)蛍光強度と銀ナノ粒子含有誘電体層の光吸収割合との関係を示すグラフ、である。(A) The figure which shows the effect | action of the conventional light emitting element, (B) The figure which shows the effect | action of the light emitting element of this embodiment, (C) The relationship between the fluorescence intensity and the light absorption rate of a silver nanoparticle containing dielectric material layer is shown. Graph. 第2実施形態の説明に用いる図であり、誘電体媒質の比誘電率を変えたときの電界強度の増強度の波長依存性を示すグラフ、である。It is a figure used for description of 2nd Embodiment, and is a graph which shows the wavelength dependence of the enhancement of an electric field strength when changing the dielectric constant of a dielectric material medium. 第2実施形態の発光素子の作用、効果を示す図であり、(A)蛍光の増強度と誘電媒質の比誘電率との関係を示すグラフ、(B)蛍光強度の増強度と銀ナノ粒子含有誘電体層の光吸収割合との関係を示すグラフ、である。It is a figure which shows the effect | action and effect of the light emitting element of 2nd Embodiment, (A) The graph which shows the relationship between the increase in fluorescence and the relative dielectric constant of a dielectric medium, (B) The increase in fluorescence intensity and silver nanoparticle It is a graph which shows the relationship with the light absorption rate of a containing dielectric material layer. 第3実施形態の発光素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light emitting element of 3rd Embodiment. 銀ナノロッド近傍に増強電界が形成される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an enhancement electric field is formed in the silver nanorod vicinity. (A)銀ナノロッド近傍における電界強度の増強度の波長依存性を示すグラフ、(B)蛍光強度の増強度と銀ナノ粒子含有誘電体層の光吸収割合との関係を示すグラフ、である。(A) The graph which shows the wavelength dependence of the enhancement of the electric field strength in the silver nanorod vicinity, (B) The graph which shows the relationship between the enhancement of a fluorescence intensity and the light absorption rate of a silver nanoparticle containing dielectric material layer. 第4実施形態の発光素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light emitting element of 4th Embodiment. (A)有機EL発光部から発せられた光のスペクトルを示す図、(B)青色画素領域から発せられた光のスペクトルを示す図、である。(A) The figure which shows the spectrum of the light emitted from the organic electroluminescent light emission part, (B) The figure which shows the spectrum of the light emitted from the blue pixel area | region. 第5実施形態の発光素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light emitting element of 5th Embodiment. 銀ナノ粒子近傍に増強電界が形成される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an enhancement electric field is formed in the silver nanoparticle vicinity. (A)第5実施形態の発光素子の色変換層を示す断面図、(B)第6実施形態の発光素子の色変換層を示す断面図、である。(A) Sectional drawing which shows the color conversion layer of the light emitting element of 5th Embodiment, (B) Sectional drawing which shows the color conversion layer of the light emitting element of 6th Embodiment.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図6を用いて説明する。
図1は、第1実施形態の発光素子を示す断面図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the light emitting device of the first embodiment.
In the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be varied depending on the component.

図1に示すように、本実施形態の発光素子1は、第1基板2と、発光部3と、第2基板4と、複数の金属ナノ粒子5を含む誘電体層6と、蛍光体を含む色変換部7と、第3基板8と、を備える。第1基板2の第1面2aに、発光部3と第2基板4とが第1基板2側からこの順に積層されている。第1基板2の第2面2bに、誘電体層6、色変換部7および第3基板8が第1基板2側からこの順に積層されている。発光部3は、第1基板2上に形成された有機EL素子で構成されている。誘電体層6および色変換部7は、第1基板2の第2面2bに形成されている。   As shown in FIG. 1, the light emitting device 1 of the present embodiment includes a first substrate 2, a light emitting unit 3, a second substrate 4, a dielectric layer 6 including a plurality of metal nanoparticles 5, and a phosphor. A color conversion unit 7 including the third substrate 8; On the first surface 2a of the first substrate 2, the light emitting unit 3 and the second substrate 4 are stacked in this order from the first substrate 2 side. On the second surface 2b of the first substrate 2, the dielectric layer 6, the color conversion unit 7, and the third substrate 8 are laminated in this order from the first substrate 2 side. The light emitting unit 3 is composed of an organic EL element formed on the first substrate 2. The dielectric layer 6 and the color conversion unit 7 are formed on the second surface 2 b of the first substrate 2.

発光部3は、色変換部7の蛍光体を励起させるための励起光を射出する。色変換部7は、発光部3の光射出側(図1における上層側)に設けられている。色変換部7は、励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体を含む。色変換部7では、蛍光体が励起光を吸収して、励起光とは異なる色の蛍光を発する。これにより、発光部3から射出された励起光の色が変換される。誘電体層6は、発光部3と色変換部7との間に設けられている。誘電体層6は、表面プラズモン現象を発現する複数の金属ナノ粒子5を含有する誘電体媒質9から構成されている。   The light emitting unit 3 emits excitation light for exciting the phosphor of the color conversion unit 7. The color conversion unit 7 is provided on the light emission side (upper layer side in FIG. 1) of the light emitting unit 3. The color conversion unit 7 includes a phosphor that generates fluorescence when irradiated with excitation light. In the color conversion unit 7, the phosphor absorbs excitation light and emits fluorescence having a color different from that of the excitation light. Thereby, the color of the excitation light emitted from the light emitting unit 3 is converted. The dielectric layer 6 is provided between the light emitting unit 3 and the color conversion unit 7. The dielectric layer 6 is composed of a dielectric medium 9 containing a plurality of metal nanoparticles 5 that express a surface plasmon phenomenon.

第1基板2としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等を含むプラスティック基板、アルミナ等を含むセラミックス基板等の絶縁性基板、もしくは、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)等を含む金属基板、または、基板上に酸化シリコン(SiO)、有機絶縁材料等を含む絶縁物を表面にコーティングした基板、Al等を含む金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等を挙げることができる。しかし、本実施形態で使用できる基板は、これらの基板に限定されるものではない。例えば基板の材料をガラスとした場合、高温プロセスによっても変形が起こらず、水分を透過させないため、有機EL素子の劣化が抑えられる点で好適である。また、第2基板4についても、第1基板2と同様の基板を用いることができる。 As the first substrate 2, for example, an inorganic material substrate made of glass, quartz, etc., a plastic substrate containing polyethylene terephthalate, polycarbazole, polyimide, etc., an insulating substrate such as a ceramic substrate containing alumina, etc., or aluminum (Al) A metal substrate containing iron (Fe) or the like, or a substrate coated with an insulator containing silicon oxide (SiO 2 ) or an organic insulating material on the substrate, or a metal substrate containing Al or the like is anodized on the surface. And a substrate subjected to insulation treatment by the above method. However, the substrates that can be used in this embodiment are not limited to these substrates. For example, when the material of the substrate is glass, deformation is not caused even by a high-temperature process and moisture is not transmitted, which is preferable in that deterioration of the organic EL element can be suppressed. The second substrate 4 can be the same substrate as the first substrate 2.

図1では図示を省略したが、第2基板4の第1基板2と対向する側の面にTFT回路が設けられている。TFT回路は、発光部3のスイッチング用素子および駆動用素子として機能する。TFT回路の具体的な構成としては、公知のTFT回路を用いることができる。   Although not shown in FIG. 1, a TFT circuit is provided on the surface of the second substrate 4 on the side facing the first substrate 2. The TFT circuit functions as a switching element and a driving element of the light emitting unit 3. As a specific configuration of the TFT circuit, a known TFT circuit can be used.

発光部3は、陰極11と、陽極12と、陰極11と陽極12との間に挟持された有機発光層13と、を備える。有機発光層13は、例えば電子注入層14、電子輸送層15、正孔防止層16、発光体層17、正孔輸送層18、正孔注入層19が陰極11側からこの順に積層された構成を有する。発光体層17は、青色光を発光する。   The light emitting unit 3 includes a cathode 11, an anode 12, and an organic light emitting layer 13 sandwiched between the cathode 11 and the anode 12. The organic light emitting layer 13 has a configuration in which, for example, an electron injection layer 14, an electron transport layer 15, a hole prevention layer 16, a light emitter layer 17, a hole transport layer 18, and a hole injection layer 19 are laminated in this order from the cathode 11 side. Have The light emitter layer 17 emits blue light.

有機発光層13は、本実施形態の構成に限定されず、発光体層17の単層構造でもよいし、発光体層17と正孔輸送層18、電子輸送層15等を含む多層構造でもよい。例えば、下記の9種類の構成が挙げられるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
(1)発光体層
(2)発光体層/正孔輸送層
(3)電子輸送層/発光体層
(4)電子輸送層/発光体層/正孔輸送層
(5)電子輸送層/発光体層/正孔輸送層/正孔注入層
(6)電子注入層/電子輸送層/発光体層/正孔輸送層/正孔注入層
(7)電子輸送層/正孔防止層/発光体層/正孔輸送層/正孔注入層
(8)電子注入層/電子輸送層/正孔防止層/発光体層/正孔輸送層/正孔注入層
(9)電子注入層/電子輸送層/正孔防止層/発光体層/電子防止層/正孔輸送層/正孔注入層
ここで、発光体層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
The organic light emitting layer 13 is not limited to the configuration of the present embodiment, and may have a single layer structure of the light emitter layer 17 or a multilayer structure including the light emitter layer 17, the hole transport layer 18, the electron transport layer 15, and the like. . For example, although the following nine types of structures are mentioned, this invention is not limited by these.
(1) Light emitter layer
(2) Light emitter layer / hole transport layer (3) Electron transport layer / light emitter layer (4) Electron transport layer / light emitter layer / hole transport layer (5) Electron transport layer / light emitter layer / hole transport Layer / hole injection layer (6) electron injection layer / electron transport layer / light emitter layer / hole transport layer / hole injection layer (7) electron transport layer / hole prevention layer / light emitter layer / hole transport layer / Hole injection layer (8) electron injection layer / electron transport layer / hole prevention layer / light emitter layer / hole transport layer / hole injection layer (9) electron injection layer / electron transport layer / hole prevention layer / Light emitter layer / electron prevention layer / hole transport layer / hole injection layer Here, light emitter layer, hole injection layer, hole transport layer, hole prevention layer, electron prevention layer, electron transport layer and electron injection layer Each of these layers may have a single layer structure or a multilayer structure.

発光部3は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であってもよい。マイクロキャビティ効果を発現する構造としては、例えば、有機発光層13の厚さを、増強したい光の波長に合致するように設定することが望ましい。有機EL素子においては、一対の電極で有機発光層13が挟持されている。そのうち、一方の電極を鏡面の全反射素材とし、他方の電極を誘電体ミラーの半透過素材とし、さらに有機発光層13の厚みを、R、G、Bの各光で増強したい光の波長に合わせて形成する。これにより、発光体層17で発光した光が一対の電極間で多重反射を繰り返し、共振することで、所望の波長に増強されて出力する。これにより、発光体層17からの光に指向性を持たせることができ、正面での発光効率を高めることができる。これにより、光をより効率良く色変換部7へ供給することができ、正面輝度を高めることができる。また、干渉効果により発光スペクトルの調整が可能となる。これにより、赤色、緑色蛍光体をより効果的に励起できるスペクトルに制御できるとともに、青色画素の色純度を向上させることができる。   The light emitting unit 3 may have a structure that exhibits a microcavity effect. As a structure that exhibits the microcavity effect, for example, it is desirable to set the thickness of the organic light emitting layer 13 so as to match the wavelength of light to be enhanced. In the organic EL element, the organic light emitting layer 13 is sandwiched between a pair of electrodes. Of these, one electrode is used as a mirror surface total reflection material, the other electrode is used as a translucent material for a dielectric mirror, and the thickness of the organic light emitting layer 13 is increased to the wavelength of light that is desired to be enhanced by R, G, and B light. Form together. As a result, the light emitted from the light emitter layer 17 repeats multiple reflections between the pair of electrodes and resonates, thereby being enhanced to a desired wavelength and output. Thereby, the directivity can be given to the light from the light-emitting body layer 17, and the luminous efficiency in the front can be improved. Thereby, light can be supplied to the color converter 7 more efficiently, and the front luminance can be increased. In addition, the emission spectrum can be adjusted by the interference effect. As a result, it is possible to control the spectrum so that the red and green phosphors can be excited more effectively, and to improve the color purity of the blue pixel.

発光体層17は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよく、発光性のドーパントおよびホスト材料の組み合わせから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)または無機材料中に分散された構成であってもよい。発光効率・寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。   The phosphor layer 17 may be composed of only the organic light emitting material exemplified below, or may be composed of a combination of a light emitting dopant and a host material, and optionally, a hole transport material, an electron transport material, Additives (donor, acceptor, etc.) may be included, and these materials may be dispersed in a polymer material (binding resin) or an inorganic material. From the viewpoint of luminous efficiency and lifetime, those in which a luminescent dopant is dispersed in a host material are preferable.

有機発光材料としては、有機EL用の公知の発光材料を挙げることができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。また、有機発光材料としては、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよく、低消費電力化の観点で、発光効率の高い燐光材料であることが好ましい。   Examples of the organic light emitting material include known light emitting materials for organic EL. Such light-emitting materials are classified into low-molecular light-emitting materials, polymer light-emitting materials, and the like. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials. The organic light emitting material may be classified into a fluorescent material, a phosphorescent material, and the like, and is preferably a phosphorescent material with high light emission efficiency from the viewpoint of reducing power consumption.

ここで、具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
低分子有機発光材料としては、例えば、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)−ビフェニル(DPVBi)等の芳香族ジメチリデン化合物、5−メチル−2−[2−[4−(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)フェニル]ビニル]ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5−t−ブチルフェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、フルオレノン誘導体等の蛍光性有機材料等が挙げられる。
Here, although a specific compound is illustrated below, this invention is not limited to these compounds.
Examples of the low-molecular organic light-emitting material include aromatic dimethylidene compounds such as 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl (DPVBi), 5-methyl-2- [2- [4- ( Oxadiazole compounds such as 5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl] vinyl] benzoxazole, 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5-t-butylphenyl-1,2,4- Examples include triazole derivatives such as triazole (TAZ), styrylbenzene compounds such as 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene, and fluorescent organic materials such as fluorenone derivatives.

高分子発光材料としては、例えば、ポリ(2−デシルオキシ−1,4−フェニレン)(DO−PPP)、等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)(PDAF)等のポリスピロ誘導体が挙げられる。   Examples of the polymer light-emitting material include polyphenylene vinylene derivatives such as poly (2-decyloxy-1,4-phenylene) (DO-PPP), and polyspiro derivatives such as poly (9,9-dioctylfluorene) (PDAF). Can be mentioned.

発光体層17に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機EL素子用の公知のドーパント材料を挙げることができる。このようなドーパント材料として、例えば、スチリル誘導体等の蛍光発光材料、ビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2’]ピコリネートイリジウム(III)(FIrpic)、ビス(4’,6’−ジフルオロフェニルポリジナト)テトラキス(1−ピラゾイル)ボレートイリジウム(III)(FIr)等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。 Examples of the light-emitting dopant optionally contained in the light-emitting layer 17 include known dopant materials for organic EL elements. Examples of such dopant materials include fluorescent materials such as styryl derivatives, bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate iridium (III) (FIrpic), bis (4 ′, And phosphorescent organic metal complexes such as 6′-difluorophenylpolydinato) tetrakis (1-pyrazoyl) borateiridium (III) (FIr 6 ).

ドーパントを使用する時のホスト材料としては、有機EL素子用の公知のホスト材料を挙げることができる。このようなホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、4,4’−ビス(カルバゾール)ビフェニル、9,9−ジ(4−ジカルバゾール−ベンジル)フルオレン(CPF)、3,6−ビス(トリフェニルシリル)カルバゾール(mCP)、(PCF)等のカルバゾール誘導体、4−(ジフェニルフォスフォイル)−N,N−ジフェニルアニリン(HM−A1)等のアニリン誘導体、1,3−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(mDPFB)、1,4−ビス(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ベンゼン(pDPFB)等のフルオレン誘導体等が挙げられる。   Examples of the host material when using the dopant include known host materials for organic EL elements. As such a host material, the above-described low molecular light emitting material, polymer light emitting material, 4,4′-bis (carbazole) biphenyl, 9,9-di (4-dicarbazole-benzyl) fluorene (CPF), 3 , 6-bis (triphenylsilyl) carbazole (mCP), carbazole derivatives such as (PCF), aniline derivatives such as 4- (diphenylphosphoyl) -N, N-diphenylaniline (HM-A1), 1,3- And fluorene derivatives such as bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (mDPFB) and 1,4-bis (9-phenyl-9H-fluoren-9-yl) benzene (pDPFB).

電荷は、正孔と電子とを含む。正孔、電子の電極からの注入と発光体層17への輸送(注入)とをより効率良く行なう目的で、正孔注入層19、正孔輸送層18、電子輸送層15、電子注入層14等が用いられる。これらの層は、以下に例示する電荷注入輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤(ドナー、アクセプター等)等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)または無機材料中に分散された構成であってもよい。   The electric charge includes holes and electrons. For the purpose of more efficient injection of holes and electrons from the electrode and transport (injection) to the light emitter layer 17, a hole injection layer 19, a hole transport layer 18, an electron transport layer 15, and an electron injection layer 14 are used. Etc. are used. These layers may be composed only of the charge injecting and transporting materials exemplified below, and may optionally contain additives (donors, acceptors, etc.), and these materials are polymeric materials (binding). Resin) or an inorganic material.

電荷注入輸送材料としては、有機EL素子用、有機光導電体用の公知のものを使用することができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入輸送材料及び電子注入輸送材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。   As the charge injecting and transporting material, known materials for organic EL elements and organic photoconductors can be used. Such charge injecting and transporting materials are classified into hole injecting and transporting materials and electron injecting and transporting materials. Specific examples of these compounds are given below, but the present invention is not limited to these materials.

正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、例えば、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)等の酸化物、無機p型半導体材料、ポルフィリン化合物、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)−ベンジジン(TPD)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン(NPD)等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン(PANI)、ポリアニリン−樟脳スルホン酸(PANI−CSA)、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンサルフォネイト(PEDOT/PSS)、ポリ(トリフェニルアミン)誘導体(Poly−TPD)、ポリビニルカルバゾール(PVCz)、ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)、ポリ(p−ナフタレンビニレン)(PNV)等の高分子材料等が挙げられる。 Examples of the material for the hole injection layer and the hole transport layer include oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ) and molybdenum oxide (MoO 2 ), inorganic p-type semiconductor materials, porphyrin compounds, N, N′— Such as bis (3-methylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) -benzidine (TPD), N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (NPD), etc. Low molecular weight materials such as aromatic tertiary amine compounds, hydrazone compounds, quinacridone compounds, styrylamine compounds, polyaniline (PANI), polyaniline-camphor sulfonic acid (PANI-CSA), 3,4-polyethylenedioxythiophene / polystyrene mon Phonate (PEDOT / PSS), poly (triphenylamine) derivative (Poly-TPD), polyvinylcarbazole Examples thereof include polymer materials such as (PVCz), poly (p-phenylene vinylene) (PPV), and poly (p-naphthalene vinylene) (PNV).

陽極12からの正孔の注入及び輸送をより効率良く行なうという観点から、正孔注入層19の材料としては、正孔輸送層18の材料よりも最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー準位が低い材料であることが好ましい。また、正孔輸送層18の材料としては、正孔注入層19の材料よりも正孔の移動度が高い材料であることが好ましい。   From the viewpoint of more efficiently injecting and transporting holes from the anode 12, the material of the hole injection layer 19 has the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level than the material of the hole transport layer 18. Is preferably a low material. The material of the hole transport layer 18 is preferably a material having higher hole mobility than the material of the hole injection layer 19.

正孔の注入・輸送性をより向上させるため、アクセプターをドープすることが好ましい。アクセプターとしては、有機EL素子用の公知のアクセプター材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。   In order to further improve hole injection / transport properties, it is preferable to dope an acceptor. As an acceptor, the well-known acceptor material for organic EL elements can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this invention is not limited to these materials.

アクセプター材料としては、Au、Pt、W,Ir、POCl3、AsF、Cl、Br、I、酸化バナジウム(V)、酸化モリブデン(MoO)等の無機材料、TCNQ(7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタン)、TCNQF(テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、TCNE(テトラシアノエチレン)、HCNB(ヘキサシアノブタジエン)、DDQ(ジシクロジシアノベンゾキノン)等のシアノ基を有する化合物、TNF(トリニトロフルオレノン)、DNF(ジニトロフルオレノン)等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。このうち、TCNQ、TCNQF、TCNE、HCNB、DDQ等のシアノ基を有する化合物がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるため、より好ましい。 Acceptor materials include Au, Pt, W, Ir, POC 13 , AsF 6 , Cl, Br, I, vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ) and other inorganic materials, TCNQ (7, 7 , 8,8, -tetracyanoquinodimethane), TCNQF 4 (tetrafluorotetracyanoquinodimethane), TCNE (tetracyanoethylene), HCNB (hexacyanobutadiene), DDQ (dicyclodicyanobenzoquinone) and the like. And compounds having a nitro group such as TNF (trinitrofluorenone) and DNF (dinitrofluorenone), and organic materials such as fluoranyl, chloranil and bromanyl. Among these, compounds having a cyano group such as TCNQ, TCNQF 4 , TCNE, HCNB, DDQ and the like are more preferable because they can increase the carrier concentration more effectively.

電子注入層14及び電子輸送層15の材料としては、例えば、n型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料;ポリ(オキサジアゾール)(Poly−OXZ)、ポリスチレン誘導体(PSS)等の高分子材料等が使用される。特に電子注入層14には、特にフッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF)等のフッ化物、酸化リチウム(LiO)等の酸化物等が挙げられる。 Examples of materials for the electron injection layer 14 and the electron transport layer 15 include inorganic materials that are n-type semiconductors, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, thiopyrazine dioxide derivatives, benzoquinone derivatives, naphthoquinone derivatives, anthraquinone derivatives, diphenoquinone derivatives, Low molecular materials such as fluorenone derivatives and benzodifuran derivatives; polymer materials such as poly (oxadiazole) (Poly-OXZ) and polystyrene derivatives (PSS) are used. In particular, the electron injection layer 14 includes fluorides such as lithium fluoride (LiF) and barium fluoride (BaF 2 ), and oxides such as lithium oxide (Li 2 O).

陰極11からの電子の注入・輸送をより効率良く行なうという観点から、電子注入層14の材料としては、電子輸送層15の材料よりも最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位が高い材料が好ましく、電子輸送層15の材料としては、電子注入層14の材料よりも電子移動度が高い材料が好ましい。   From the viewpoint of performing electron injection / transport from the cathode 11 more efficiently, the material of the electron injection layer 14 is a material having a higher energy level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) than the material of the electron transport layer 15. The material for the electron transport layer 15 is preferably a material having a higher electron mobility than the material for the electron injection layer 14.

電子の注入効率および電子の輸送性をより向上させるため、電子注入層14および電子輸送層15の材料に、ドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、有機EL素子用の公知のドナー材料を使用することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。   In order to further improve the electron injection efficiency and the electron transport property, the material of the electron injection layer 14 and the electron transport layer 15 is preferably doped with a donor. As a donor, the well-known donor material for organic EL elements can be used. Although these specific compounds are illustrated below, this invention is not limited to these materials.

ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Al、Ag、Cu、In等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類(N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン、N,N’−ビス−(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス−(フェニル)−ベンジジン、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン等)、トリフェニルアミン類(トリフェニルアミン、4,4’,4“−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’,4”−トリス(N−3−メチルフェニル−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン、4,4’,4”−トリス(N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン等)、トリフェニルジアミン類(N,N’−ジ−(4−メチル−フェニル)−N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン)等の芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物(ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい)、TTF(テトラチアフルバレン)類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。このうち、芳香族3級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属がよりキャリア濃度を効果的に増加させることが可能であるため、より好ましい。   Donor materials include inorganic materials such as alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, Al, Ag, Cu, and In, anilines, phenylenediamines, benzidines (N, N, N ′, N′-tetraphenyl) Benzidine, N, N′-bis- (3-methylphenyl) -N, N′-bis- (phenyl) -benzidine, N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl- Benzidine, etc.), triphenylamines (triphenylamine, 4,4 ', 4 "-tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine, 4,4', 4" -tris (N-3- Methylphenyl-N-phenyl-amino) -triphenylamine, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino) -triphenylamine, etc.), triphenyldia Compounds having an aromatic tertiary amine skeleton such as N (N, N′-di- (4-methyl-phenyl) -N, N′-diphenyl-1,4-phenylenediamine), phenanthrene, pyrene, perylene Organic materials such as condensed polycyclic compounds such as anthracene, tetracene and pentacene (however, the condensed polycyclic compounds may have a substituent), TTF (tetrathiafulvalene), dibenzofuran, phenothiazine and carbazole. Of these, compounds having an aromatic tertiary amine skeleton, condensed polycyclic compounds, and alkali metals are more preferred because they can increase the carrier concentration more effectively.

正孔注入層19、正孔輸送層18、発光体層17、電子輸送層15、電子注入層14等を含む有機発光層13は、上述したこれらの層の材料を溶剤に溶解、分散させた発光層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により形成することができる。なお、ウエットプロセスにより有機発光層13を形成する場合には、発光層形成用塗液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。   The organic light emitting layer 13 including the hole injection layer 19, the hole transport layer 18, the light emitter layer 17, the electron transport layer 15, the electron injection layer 14, and the like was prepared by dissolving and dispersing the materials of these layers in a solvent. Using the light emitting layer forming coating solution, spin coating method, dipping method, doctor blade method, discharge coating method, spray coating method and other coating methods, ink jet method, letterpress printing method, intaglio printing method, screen printing method, microgravure Known wet processes by printing methods such as coating methods, the above-mentioned materials are resistance heating vapor deposition, electron beam (EB) vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, organic vapor deposition (OVPD), etc. It can be formed by a known dry process or a laser transfer method. In addition, when forming the organic light emitting layer 13 by a wet process, the light emitting layer forming coating liquid may contain additives for adjusting the physical properties of the coating liquid, such as a leveling agent and a viscosity adjusting agent.

上記各層の膜厚は、例えば1〜1000nm程度であるが、10〜200nmが好ましい。膜厚が10nm未満であると、本来必要とされる物性(電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性)が得られない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が200nmを超えると発光層の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる。   The film thickness of each of the layers is, for example, about 1 to 1000 nm, but preferably 10 to 200 nm. If the film thickness is less than 10 nm, the physical properties (charge injection characteristics, transport characteristics, confinement characteristics) that are originally required cannot be obtained. In addition, pixel defects due to foreign matters such as dust may occur. On the other hand, if the film thickness exceeds 200 nm, the driving voltage increases due to the resistance component of the light emitting layer, leading to an increase in power consumption.

陰極11および陽極12のうち、光を取り出す側の電極は、発光体層17から発せられる光の少なくとも一部を透過させるものでなければならない。本実施形態では、発光体層17から発せられた光を陽極12側から取り出すものとする。なお、積層順を本実施形態とは逆にして、陰極11から光を取り出し、陽極12は光を反射させるものであってもよい。   Of the cathode 11 and the anode 12, the electrode from which light is extracted must transmit at least part of the light emitted from the light emitter layer 17. In the present embodiment, light emitted from the light emitter layer 17 is taken out from the anode 12 side. Note that the order of lamination may be reversed from that of the present embodiment, and light may be extracted from the cathode 11 and the anode 12 may reflect light.

陰極11および陽極12を形成する電極材料としては、公知の電極材料を使用することができる。陽極12を形成する電極材料としては、有機発光層13への正孔の注入をより効率良く行なえる観点から、仕事関数が4.5eV以上の金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)等の金属、及び、インジウム(In)及び錫(Sn)を含む酸化物(ITO)、錫(Sn)の酸化物(SnO)、インジウム(In)及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IZO)等が透明電極材料として挙げられる。陰極11を形成する電極材料としては、有機発光層13への電子の注入をより効率良く行なえる観点から、仕事関数が4.5eV以下のリチウム(Li)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、バリウム(Ba)、アルミニウム(Al)等の金属、または、これらの金属を含有するMg:Ag合金、Li:Al合金等の合金が挙げられる。 As an electrode material for forming the cathode 11 and the anode 12, a known electrode material can be used. As an electrode material for forming the anode 12, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni) having a work function of 4.5 eV or more from the viewpoint of efficiently injecting holes into the organic light emitting layer 13. ), And oxides (ITO) containing indium (In) and tin (Sn), oxides (SnO 2 ) of tin (Sn), oxides containing indium (In) and zinc (Zn) ( IZO) and the like are listed as transparent electrode materials. As an electrode material for forming the cathode 11, lithium (Li), calcium (Ca), cerium (Ce) having a work function of 4.5 eV or less from the viewpoint of more efficiently injecting electrons into the organic light emitting layer 13. And metals such as barium (Ba) and aluminum (Al), or alloys such as Mg: Ag alloys and Li: Al alloys containing these metals.

封止層21は、発光部3の側面を封止している。封止層21は、任意の絶縁材料を用いて形成することができる。絶縁材料としては、有機材料、無機材料のいずれであってもよい。   The sealing layer 21 seals the side surface of the light emitting unit 3. The sealing layer 21 can be formed using any insulating material. The insulating material may be either an organic material or an inorganic material.

本実施形態の発光部3の一例では、第1基板2および第2基板4として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いる。陽極12として、膜厚が100nmのITOをスパッタ法により形成する。正孔注入層19として、膜厚が100nmの1,1−ビス−ジ−4−トリルアミノ−フェニル−シクロヘキサン(TAPC)を抵抗加熱蒸着法により形成する。正孔輸送層18として、膜厚が40nmのN,N’−di−l−ナフチル−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(NPD)を抵抗加熱蒸着法により形成する。発光体層17として、膜厚が30nmのシクロペンタジエン誘導体(PPCP:1,2,3,4,5−Pentaphenyl−1,3−cyclopentadiene)を、蒸着速度0.15nm/秒の条件下で抵抗加熱蒸着法により形成する。正孔防止層16として、膜厚が10nmの2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)を形成する。電子輸送層15として、膜厚が30nmのトリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)を形成する。電子注入層14として、膜厚が0.5nmのフッ化リチウム(LiF)を形成する。陰極11として、膜厚が1nmのマグネシウム銀合金を、蒸着速度0.01nm/秒(マグネシウム)、0.09nm/秒(銀)、の条件下で共蒸着による真空蒸着法により形成する。   In an example of the light emitting unit 3 of the present embodiment, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm is used as the first substrate 2 and the second substrate 4. As the anode 12, ITO having a film thickness of 100 nm is formed by sputtering. As the hole injection layer 19, 1,1-bis-di-4-tolylamino-phenyl-cyclohexane (TAPC) having a film thickness of 100 nm is formed by a resistance heating vapor deposition method. As the hole transport layer 18, N, N′-di-1-naphthyl-N, N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine having a film thickness of 40 nm (NPD) is formed by resistance heating vapor deposition. As the phosphor layer 17, a cyclopentadiene derivative (PPCP: 1,2,3,4,5-Pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene) having a film thickness of 30 nm is resistance-heated under a deposition rate of 0.15 nm / second. It is formed by vapor deposition. As the hole blocking layer 16, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) having a thickness of 10 nm is formed. As the electron transport layer 15, tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3) having a thickness of 30 nm is formed. As the electron injection layer 14, lithium fluoride (LiF) having a thickness of 0.5 nm is formed. As the cathode 11, a magnesium silver alloy having a film thickness of 1 nm is formed by a vacuum evaporation method by co-evaporation under conditions of an evaporation rate of 0.01 nm / second (magnesium) and 0.09 nm / second (silver).

誘電体層6は、第1基板2の第2面2bに形成されている。誘電体層6は、例えば銀等の金属ナノ粒子5を含む誘電体媒質9で構成されている。金属ナノ粒子5には、表面プラズモン現象を発現することができ、発光部3から発せられる光の波長域に共鳴波長を有するものを用いる。金属ナノ粒子5は、後述する赤色画素領域PRおよび緑色画素領域PGに対応する領域に配置されており、青色画素領域PBに対応する領域には配置されていない。   The dielectric layer 6 is formed on the second surface 2 b of the first substrate 2. The dielectric layer 6 is composed of a dielectric medium 9 including metal nanoparticles 5 such as silver. As the metal nanoparticles 5, those having a resonance wavelength in the wavelength range of light emitted from the light emitting portion 3 can be used. The metal nanoparticles 5 are disposed in a region corresponding to a red pixel region PR and a green pixel region PG described later, and are not disposed in a region corresponding to the blue pixel region PB.

誘電体媒質9として、可視域において高い透明度を有するものが好ましく、例えば、ポリスチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、4,4’-[p-スルホニルビス(フェニレンスルファニル)]ジフタル酸無水物(DPSDA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エポキシ系樹脂等が用いられる。誘電体媒質9の比誘電率εは、それぞれε=2.20〜2.40、ε=2.56、ε=3.24、ε=3.50〜4.50、ε=2.50〜6.00程度である。なお、誘電体媒質9は、上記以外であってもよい。
また、誘電体媒質9の形成には、塗布法による手段を用いることが好ましいが、それ以外の手段を用いて形成されてもよい。
The dielectric medium 9 is preferably one having high transparency in the visible range. For example, polystyrene, polyvinyl alcohol (PVA), 4,4 ′-[p-sulfonylbis (phenylenesulfanyl)] diphthalic anhydride (DPSDA), Polymethyl methacrylate (PMMA), epoxy resin, or the like is used. The relative dielectric constant ε of the dielectric medium 9 is ε = 2.20 to 2.40, ε = 2.56, ε = 3.24, ε = 3.50 to 4.50, and ε = 2.50. About 6.00. The dielectric medium 9 may be other than the above.
The dielectric medium 9 is preferably formed by a coating method, but may be formed by other means.

金属ナノ粒子5の具体例は、以下に示すものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。金属ナノ粒子5は、表面プラズモン現象を誘起できるものであればよい。「表面プラズモン現象」とは、光の電界に金属ナノ粒子5等の微粒子の電子が共鳴する状態をいう。表面プラズモン現象は、屈折率の大きい物質から屈折率の小さい物質へ光が臨界角以下で入射して全反射し、屈折率の小さい物質へ浸み出す場合、または、光の波長より径が小さい開口部に光が入射したときにその開口部から浸み出す場合の近接場光(エバネッセント光)に金属粒子等の電子が共鳴することによっても励起される。   Specific examples of the metal nanoparticles 5 include the following, but are not limited thereto. The metal nanoparticle 5 should just be what can induce a surface plasmon phenomenon. “Surface plasmon phenomenon” refers to a state in which electrons of fine particles such as metal nanoparticles 5 resonate with an electric field of light. The surface plasmon phenomenon is caused when light is incident from a material with a high refractive index to a material with a low refractive index below the critical angle and totally reflected and oozes into a material with a low refractive index, or the diameter is smaller than the wavelength of light. It is also excited when electrons such as metal particles resonate with near-field light (evanescent light) in the case of light entering from the opening when light enters the opening.

金属ナノ粒子5としては、例えばAu、Ag、Al、Pt、Cu、Mn、Mg、Ca、Li、Yb、Eu、Sr、Ba、Na等、およびこれらの金属の中から2種類以上の金属を適宜選んで形成された合金、例えば、Mg:Ag,Al:Li,Al:Ca,Mg:Liを挙げることができる。   Examples of the metal nanoparticles 5 include Au, Ag, Al, Pt, Cu, Mn, Mg, Ca, Li, Yb, Eu, Sr, Ba, Na, and two or more kinds of metals among these metals. An alloy selected and formed as appropriate, for example, Mg: Ag, Al: Li, Al: Ca, Mg: Li can be mentioned.

金属ナノ粒子5は、銀に限らず、青色領域に共鳴波長を有するのであれば、アルミニウムやインジウム等であってもよい。また、励起した金属ナノ粒子5の近傍の増強電界を、各色変換層に効率良く吸収させる必要がある。そのため、誘電体層6の厚みと金属ナノ粒子5の平均直径とはほぼ等しい必要がある。また、金属ナノ粒子5の粒径が小さい程、光吸収が強く、散乱が弱い。そのため、金属ナノ粒子5の粒径は、平均直径20nm以下であることが好ましい。ただし、金属ナノ粒子5の平均直径が10nmの場合、誘電体層6の膜厚を約10nmとする。なお、粒径のバラツキは小さい方が好ましい。平均直径10nmに対しては10±2nm程度になる粒径分布が好ましく、平均直径20nmに対しては、20±2nm程度になる粒径分布が好ましい。   The metal nanoparticles 5 are not limited to silver, and may be aluminum or indium as long as it has a resonance wavelength in the blue region. Moreover, it is necessary for each color conversion layer to efficiently absorb the enhanced electric field in the vicinity of the excited metal nanoparticles 5. Therefore, the thickness of the dielectric layer 6 and the average diameter of the metal nanoparticles 5 need to be substantially equal. Further, the smaller the particle size of the metal nanoparticles 5, the stronger the light absorption and the weaker the scattering. For this reason, the particle diameter of the metal nanoparticles 5 is preferably 20 nm or less. However, when the average diameter of the metal nanoparticles 5 is 10 nm, the thickness of the dielectric layer 6 is about 10 nm. In addition, it is preferable that the particle size variation is small. A particle size distribution of about 10 ± 2 nm is preferable for an average diameter of 10 nm, and a particle size distribution of about 20 ± 2 nm is preferable for an average diameter of 20 nm.

色変換部7は、赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24の2つの蛍光体層と、1つの透過層25と、から構成されている。赤色蛍光体層23は、赤色画素領域PRに対応する領域に配置されている。緑色蛍光体層24は、緑色画素領域PGに対応する領域に配置されている。透過層25は、青色画素領域PBに対応する領域に配置されている。透過層25は、青色光を透過させ、配光状態を調整する機能を有する。本実施形態の発光素子1において、発光部3から放出される青色光は、色変換部7に入射する。赤色蛍光体層23に入射する青色光は、赤色光に変換されて射出される。緑色蛍光体層24に入射する青色光は、緑色光に変換されて射出される。透過層25に入射する青色光は、配光状態が調整され、青色光のまま射出される。   The color conversion unit 7 includes two phosphor layers, a red phosphor layer 23 and a green phosphor layer 24, and one transmission layer 25. The red phosphor layer 23 is disposed in a region corresponding to the red pixel region PR. The green phosphor layer 24 is disposed in a region corresponding to the green pixel region PG. The transmissive layer 25 is disposed in a region corresponding to the blue pixel region PB. The transmissive layer 25 has a function of transmitting blue light and adjusting a light distribution state. In the light emitting device 1 of the present embodiment, the blue light emitted from the light emitting unit 3 enters the color conversion unit 7. Blue light incident on the red phosphor layer 23 is converted into red light and emitted. Blue light incident on the green phosphor layer 24 is converted into green light and emitted. The blue light incident on the transmissive layer 25 has its light distribution adjusted and is emitted as blue light.

赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料(結着用樹脂)または無機材料中に分散された構成であってもよい。また、隣り合う2つの蛍光体層間、および蛍光体層と透過層との間には、ブラックマトリックス26が形成されている。   The red phosphor layer 23 and the green phosphor layer 24 may be composed only of the phosphor materials exemplified below, and may optionally contain additives and the like, and these materials are polymer materials (conjugates). Wear resin) or a structure dispersed in an inorganic material. A black matrix 26 is formed between two adjacent phosphor layers and between the phosphor layer and the transmission layer.

本実施形態の蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を使用することができる。このような蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。   As the phosphor material of the present embodiment, a known phosphor material can be used. Such phosphor materials are classified into organic phosphor materials and inorganic phosphor materials. Specific examples of these compounds are shown below, but the present invention is not limited to these materials.

有機系蛍光体材料としては、青色の励起光を緑色光に変換する蛍光色素として、クマリン系色素:2,3,5,6−1H、4H−テトラヒドロ−8−トリフロメチルキノリジン(9,9a、1−gh)クマリン(クマリン153)、3−(2′−ベンゾチアゾリル)―7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2′−ベンゾイミダゾリル)―7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー116等が挙げられる。   As an organic fluorescent material, as a fluorescent dye that converts blue excitation light into green light, coumarin dyes: 2,3,5,6-1H, 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolidine (9, 9a, 1-gh) Coumarin (coumarin 153), 3- (2'-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (coumarin 6), 3- (2'-benzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin (coumarin 7) ), Naphthalimide dyes: basic yellow 51, solvent yellow 11, solvent yellow 116, and the like.

青色の励起光を赤色光に変換する蛍光色素として、シアニン系色素:4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピラン、ピリジン系色素:1−エチル−2−[4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル]−ピリジニウム−パークロレート、およびローダミン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101等が挙げられる。   As fluorescent dyes that convert blue excitation light into red light, cyanine dyes: 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran, pyridine dyes: 1-ethyl- 2- [4- (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl] -pyridinium-perchlorate and rhodamine dyes: rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine 3B, rhodamine 101, rhodamine 110, basic violet 11, sulfo Rhodamine 101 etc. are mentioned.

無機系蛍光体材料としては、青色の励起光を緑色光に変換する蛍光体として、(BaMg)Al1627:Eu2+,Mn2+、SrAl1425:Eu2+、(SrBa)Al12Si:Eu2+、(BaMg)SiO:Eu2+、YSiO:Ce3+,Tb3+、Sr−Sr:Eu2+、(BaCaMg)(PO)3Cl:Eu2+、SrSi−2SrCl:Eu2+、ZrSiO、MgAl1119:Ce3+,Tb3+、BaSiO:Eu2+、SrSiO:Eu2+、(BaSr)SiO:Eu2+等が挙げられる。 Inorganic phosphor materials include (BaMg) Al 16 O 27 : Eu 2+ , Mn 2+ , Sr 4 Al 14 O 25 : Eu 2+ , (SrBa) Al as phosphors that convert blue excitation light into green light. 12 Si 2 O 8 : Eu 2+ , (BaMg) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ , Sr 2 P 2 O 7 -Sr 2 B 2 O 5 : Eu 2+ , (BaCaMg) 5 (PO 4 ) 3Cl: Eu 2+ , Sr 2 Si 3 O 8 -2SrCl 2 : Eu 2+ , Zr 2 SiO 4 , MgAl 11 O 19 : Ce 3+ , Tb 3+ , Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ , Sr 2 SiO 4 : Eu 2+ , (BaSr) SiO 4 : Eu 2+ and the like.

青色の励起光を赤色光に変換する蛍光体として、YS:Eu3+、YA:Eu3+、Ca(SiO)6:Eu3+、LiY(SiO:Eu3+、YVO:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd:Eu3+、GdS:Eu3+、Y(P,V)O:Eu3+、MgGeOF:Mn4+、MgGeO:Mn4+、KEu2.5(WO6.25、NaEu2.5(WO6.25、KEu2.5(MoO6.25、NaEu2.5(MoO6.25等が挙げられる。 As phosphors that convert blue excitation light into red light, Y 2 O 2 S: Eu 3+ , YA 1 O 3 : Eu 3+ , Ca 2 Y 2 (SiO 4 ) 6: Eu 3+ , LiY 9 (SiO 4 ) 6 O 2 : Eu 3+ , YVO 4 : Eu 3+ , CaS: Eu 3+ , Gd 2 O 3 : Eu 3+ , Gd 2 O 2 S: Eu 3+ , Y (P, V) O 4 : Eu 3+ , Mg 4 GeO 5 . 5 F: Mn 4+ , Mg 4 GeO 6 : Mn 4+ , K 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (WO 4 ) 6.25 , K 5 Eu 2.5 (MoO 4 ) 6.25 , Na 5 Eu 2.5 (MoO 4 ) 6.25, and the like.

また、赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24は、上記の蛍光体材料と樹脂材料とを溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により形成することができる。   Further, the red phosphor layer 23 and the green phosphor layer 24 are prepared by using a phosphor layer forming coating solution obtained by dissolving and dispersing the phosphor material and the resin material in a solvent, using a spin coating method, a dipping method, A known wet process using a coating method such as a doctor blade method, a discharge coating method, a spray coating method, an ink jet method, a relief printing method, an intaglio printing method, a screen printing method, a micro gravure coating method, etc. It may be formed by a known dry process such as resistance heating vapor deposition, electron beam (EB) vapor deposition, molecular beam epitaxy (MBE), sputtering, organic vapor deposition (OVPD), or a laser transfer method. it can.

赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24の膜厚は、例えば、100nm〜100μm程度であるが、1〜100μmが好ましい。膜厚を100nm以上とすることで、発光部3からの青色光を十分吸収することができ、発光効率の向上、青色光の混色を抑制することによる色純度の向上といった効果を得ることができる。さらに、発光部3からの光の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に青色の透過光を低減するためには、膜厚を1μm以上とすることが好ましい。また、膜厚が100μmであれば、発光部3からの青色光を十分吸収することから、これ以上の厚さとする場合に比べて、十分な効率を維持しつつ、材料の消費を抑え、材料コストを低下させることができる。なお、本実施形態では、蛍光体による自己吸収(再吸収)の影響を小さくするため、赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24の膜厚を、1〜100μmの範囲のうち、比較的薄い膜厚である3μmとした。   The film thicknesses of the red phosphor layer 23 and the green phosphor layer 24 are, for example, about 100 nm to 100 μm, and preferably 1 to 100 μm. By setting the film thickness to 100 nm or more, the blue light from the light emitting unit 3 can be sufficiently absorbed, and the effects of improving the light emission efficiency and improving the color purity by suppressing the color mixture of the blue light can be obtained. . Furthermore, in order to increase the absorption of light from the light emitting portion 3 and reduce blue transmitted light to the extent that the color purity is not adversely affected, the film thickness is preferably set to 1 μm or more. Further, when the film thickness is 100 μm, the blue light from the light emitting portion 3 is sufficiently absorbed, so that the consumption of the material can be suppressed while maintaining sufficient efficiency as compared with the case where the thickness is larger than this. Cost can be reduced. In this embodiment, in order to reduce the influence of self-absorption (re-absorption) by the phosphor, the red phosphor layer 23 and the green phosphor layer 24 are relatively thin in the range of 1 to 100 μm. The film thickness was 3 μm.

また、本実施形態の誘電体層6を形成する際には、例えば、銀ナノ粒子水溶液(粒径:20nm、濃度:0.02mg/mL、Sigma-Aldrich製)に対し、ポリビニルアルコール(PVA,80%hydrolyzed, Sigma- Aldrich製)を重量比で10%分散させる。この溶液を、第1基板2上に、6000rpm、30秒スピンコートすることで、約20nmの厚さの薄膜を形成する。最後に、青色画素領域PBに存在する粒子を、FIBや電子ビーム露光による手段によって除去することにより、銀ナノ粒子を含有した誘電体層を形成する。   Further, when forming the dielectric layer 6 of the present embodiment, for example, polyvinyl alcohol (PVA, PVA, an aqueous solution of silver nanoparticles (particle size: 20 nm, concentration: 0.02 mg / mL, manufactured by Sigma-Aldrich)) is used. 80% hydrolyzed, manufactured by Sigma-Aldrich) is dispersed by 10% by weight. This solution is spin-coated on the first substrate 2 at 6000 rpm for 30 seconds to form a thin film having a thickness of about 20 nm. Finally, the particles present in the blue pixel region PB are removed by means of FIB or electron beam exposure, thereby forming a dielectric layer containing silver nanoparticles.

色変換部7を形成する際には、誘電体層6を形成した後、幅が3mmの赤色蛍光体層23、緑色蛍光体層24および透過層25を、抵抗加熱蒸着法により形成する。赤色蛍光体層23に用いる赤色色素として、発光波長が627nm、内部量子収率が0.95のCresyl violet色素を用いる。緑色蛍光体層24に用いる緑色色素として、発光波長が502nm、内部量子収率が1.00のクマリン6を用いる。透過層25の材料には、二酸化シリコン(SiO)を用いる。
また、第3基板8として、厚さ0.7mmのガラス基板を用いる。
When forming the color conversion unit 7, after forming the dielectric layer 6, the red phosphor layer 23, the green phosphor layer 24, and the transmission layer 25 having a width of 3 mm are formed by resistance heating vapor deposition. As a red dye used for the red phosphor layer 23, a Cresyl violet dye having an emission wavelength of 627 nm and an internal quantum yield of 0.95 is used. As a green pigment used for the green phosphor layer 24, coumarin 6 having an emission wavelength of 502 nm and an internal quantum yield of 1.00 is used. Silicon dioxide (SiO 2 ) is used as the material of the transmission layer 25.
Further, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm is used as the third substrate 8.

本実施形態においては、色変換部7の誘電体層6に接する側の面から誘電体層6に存在する金属ナノ粒子5までの平均距離は、金属ナノ粒子5の平均直径以下である。すなわち、誘電体層6は、その膜厚が金属ナノ粒子5を均等に2層積層した厚さよりも薄くなるように形成されている。言い換えると、誘電体層6は、金属ナノ粒子5が2段には重ならない程度の厚さに形成されている。   In the present embodiment, the average distance from the surface of the color conversion unit 7 on the side in contact with the dielectric layer 6 to the metal nanoparticles 5 existing in the dielectric layer 6 is equal to or less than the average diameter of the metal nanoparticles 5. That is, the dielectric layer 6 is formed so that the film thickness thereof is thinner than the thickness in which two metal nanoparticles 5 are uniformly laminated. In other words, the dielectric layer 6 is formed to have a thickness such that the metal nanoparticles 5 do not overlap in two steps.

以下、射出光の高輝度化を実現すべく、本発明者らが検討した内容について説明する。
青色励起光を効率良く増強するために、以下の2つの条件を満たす必要がある。
第1の条件は、金属ナノ粒子5の共鳴波長帯域と青色励起光の吸収波長帯域とが重なることである。
図2(A)は、発光部3から射出された入射電界Eexc(λ)の青色励起光Lbを金属ナノ粒子5に照射したとき、金属ナノ粒子5の近傍に増強電界Eenが形成される様子を示している。
Hereinafter, the contents studied by the present inventors in order to achieve high brightness of the emitted light will be described.
In order to efficiently enhance the blue excitation light, the following two conditions must be satisfied.
The first condition is that the resonance wavelength band of the metal nanoparticles 5 and the absorption wavelength band of the blue excitation light overlap.
FIG. 2A shows a state where an enhanced electric field Een is formed in the vicinity of the metal nanoparticle 5 when the metal nanoparticle 5 is irradiated with the blue excitation light Lb of the incident electric field Eexc (λ) emitted from the light emitting unit 3. Is shown.

ここで、増強電界Eenが形成される原理を以下に示す。
入射電界Eexc(λ)の青色励起光Lbを金属ナノ粒子5に照射したとき、金属ナノ粒子5の分極率をα(λ)とすると、金属ナノ粒子5の近傍に、下記の(1)式で表される双極子モーメントp(λ)が誘起される。
p(λ)=α(λ)Eexc(λ) …(1)
Here, the principle that the enhanced electric field Een is formed will be described below.
When the metal nanoparticle 5 is irradiated with the blue excitation light Lb of the incident electric field Eexc (λ) and the polarizability of the metal nanoparticle 5 is α (λ), the following equation (1) A dipole moment p (λ) represented by
p (λ) = α (λ) Eexc (λ) (1)

このとき、双極子モーメントp(λ)は、金属ナノ粒子5の近傍に自らの電界E(図示せず)を発生させる。電界Eは、入射電界Eexc(λ)と同じ方向を向き、双極子からの距離をrとしたとき、1/rの依存性をもって急激に減衰する場である(近接場光)。結局、金属ナノ粒子5は、外からの光による入射電界Eexc(λ)以外に、電界Eを感じるため、入射電界Eexc(λ)が増強され、増強電界Een(λ)となる、という仕組みである。 At this time, the dipole moment p (λ) generates its own electric field E (not shown) in the vicinity of the metal nanoparticles 5. The electric field E is a field that has the same direction as the incident electric field Eexc (λ) and abruptly attenuates with near 1 / r 3 dependence when the distance from the dipole is r (near field light). Eventually, the metal nanoparticles 5 feel the electric field E in addition to the incident electric field Eexc (λ) due to light from the outside, so that the incident electric field Eexc (λ) is enhanced and becomes an enhanced electric field Een (λ). is there.

ここで、金属ナノ粒子5の平均直径Dを、D=20nmとする。また、金属ナノ粒子5としては銀ナノ粒子を用いる。
図2(B)に、青色波長域(380〜480nm)において、銀ナノ粒子の周囲媒質(誘電体媒質)の比誘電率εが変化した時の電界増強度の波長依存性を示した。図2(B)の横軸は波長[nm]であり、縦軸は電界増強度である。なお、電界増強度は、|Een(λ)/Eexc(λ)|で表される。これより、比誘電率εが、ε=1.71〜4.40を満たすならば、青色波長域380〜480nmの範囲内に、銀ナノ粒子由来の共鳴ピーク波長が存在することが分かる。
Here, the average diameter D of the metal nanoparticles 5 is D = 20 nm. Further, silver nanoparticles are used as the metal nanoparticles 5.
FIG. 2B shows the wavelength dependence of the electric field enhancement intensity when the relative permittivity ε of the surrounding medium (dielectric medium) of the silver nanoparticles changes in the blue wavelength range (380 to 480 nm). The horizontal axis in FIG. 2B is the wavelength [nm], and the vertical axis is the electric field enhancement intensity. The electric field enhancement strength is expressed by | Een (λ) / Eexc (λ) | 2 . From this, it can be seen that if the relative dielectric constant ε satisfies ε = 1.71 to 4.40, the resonance peak wavelength derived from silver nanoparticles exists in the blue wavelength range of 380 to 480 nm.

本実施形態では、銀ナノ粒子の周囲の誘電体媒質(ポリビニルアルコール)の比誘電率εを、ε=2.56とした。図2(C)は、ε=2.56のとき、青色発光材料の発光波長域に、銀ナノ粒子近傍における電界増強度の共鳴ピーク波長が存在することを示したグラフである。これは、波長が413nmの青色励起光Lbを金属ナノ粒子5に対して入射させたとき、同波長での電界強度が約30倍に増大することを意味する。   In the present embodiment, the dielectric constant ε of the dielectric medium (polyvinyl alcohol) around the silver nanoparticles is ε = 2.56. FIG. 2C is a graph showing that a resonance peak wavelength of electric field enhancement in the vicinity of silver nanoparticles exists in the emission wavelength region of the blue light-emitting material when ε = 2.56. This means that when the blue excitation light Lb having a wavelength of 413 nm is incident on the metal nanoparticle 5, the electric field intensity at the same wavelength increases about 30 times.

次に、増強した励起光を用いて色変換を効率良く起こすには、第2の条件を満たす必要がある。
第2の条件は、金属ナノ粒子5の近傍の増強電界Een(λ)が及ぶ範囲内に蛍光分子28が存在することである。
Next, in order to efficiently cause color conversion using the enhanced excitation light, it is necessary to satisfy the second condition.
The second condition is that the fluorescent molecules 28 exist within the range covered by the enhanced electric field Een (λ) in the vicinity of the metal nanoparticles 5.

図3(A)に、第2の条件である増強電界Een(λ)の範囲を明確にするための計算モデルを示す。電界範囲は、双極子−双極子カップリングによるエネルギー移動(FRET)効率ηを、以下の理論式(2)〜(4)に基づいて決定する。また、図3(B)に、以下の理論式中の規格化された増強電界スペクトル、蛍光分子のモル吸光係数を示す。   FIG. 3A shows a calculation model for clarifying the range of the enhanced electric field Een (λ), which is the second condition. The electric field range determines the energy transfer (FRET) efficiency η by dipole-dipole coupling based on the following theoretical expressions (2) to (4). FIG. 3B shows the normalized enhanced electric field spectrum and the molar extinction coefficient of the fluorescent molecule in the following theoretical formula.

ただし、
0:フェルスター距離[nm]
r: 双極子−双極子間距離[nm]
0: 元の蛍光量子収率
n: 誘電体媒体の屈折率(n=√ε: εは比誘電率)
: アボガドロ数[mol−1
κ: 双極子配向因子
J: 重なり積分
(λ): 規格化された増強電界スペクトル(図3(B)参照)
ε(λ): 蛍光分子のモル吸光係数[M−1cm−1](図3(B)参照)
However,
R 0 : Forster distance [nm]
r: Dipole-dipole distance [nm]
Q 0 : Original fluorescence quantum yield n: Refractive index of dielectric medium (n = √ε: ε is relative dielectric constant)
N A : Avogadro number [mol −1 ]
κ 2 : Dipole orientation factor J: Overlap integral f D (λ): Normalized enhanced electric field spectrum (see FIG. 3B)
ε A (λ): molar extinction coefficient of fluorescent molecule [M −1 cm −1 ] (see FIG. 3B)

図4(A)は金属ナノ粒子5と蛍光分子との距離を示す図であり、図4(B)はFRET効率ηの計算結果を示すグラフである。図4(B)の横軸は金属ナノ粒子と蛍光分子との距離r[nm]を示し、縦軸はFRET効率ηを示す。蛍光分子としては、赤色蛍光体層に用いるローダミン色素(Rh6G)を想定した。金属ナノ粒子5の表面から蛍光分子までの距離rを、r=2,5,10,14.6と4通りに変化させ、距離rだけ離れた位置をそれぞれ位置A,B,C,Dとした。   4A is a diagram showing the distance between the metal nanoparticle 5 and the fluorescent molecule, and FIG. 4B is a graph showing the calculation result of the FRET efficiency η. In FIG. 4B, the horizontal axis indicates the distance r [nm] between the metal nanoparticles and the fluorescent molecule, and the vertical axis indicates the FRET efficiency η. As the fluorescent molecule, a rhodamine dye (Rh6G) used for the red phosphor layer was assumed. The distance r from the surface of the metal nanoparticle 5 to the fluorescent molecule is changed in four ways as r = 2, 5, 10, 14.6, and the positions separated by the distance r are the positions A, B, C, D, respectively. did.

図4(B)に示すように、金属ナノ粒子5の表面から蛍光分子までの距離rを、r=2,5,10,14.6と増加させるに従い、金属ナノ粒子5の近傍の増強電界強度E(λ)がE(λ=413nm)=30,19,3,1(=入射電界強度)と減少した。距離rが14.6のとき、増強電界強度Eは1であり、入射電界強度に等しい。したがって、増強電界強度Eが1以上(入射電界強度以上)となる条件は、金属ナノ粒子5の表面から蛍光分子までの距離が約15nm以内の範囲である。ここでは、金属ナノ粒子5の平均直径を20nmと設定した。したがって、金属ナノ粒子5の表面から蛍光分子までの距離は、金属ナノ粒子5の平均直径よりも小さいことが望ましい。   As shown in FIG. 4B, as the distance r from the surface of the metal nanoparticle 5 to the fluorescent molecule is increased to r = 2, 5, 10, 14.6, an enhanced electric field in the vicinity of the metal nanoparticle 5 is obtained. The intensity E (λ) decreased to E (λ = 413 nm) = 30, 19, 3, 1 (= incident electric field strength). When the distance r is 14.6, the enhanced electric field strength E is 1, which is equal to the incident electric field strength. Therefore, the condition that the enhanced electric field strength E is 1 or more (incident electric field strength or more) is that the distance from the surface of the metal nanoparticle 5 to the fluorescent molecule is within about 15 nm. Here, the average diameter of the metal nanoparticles 5 was set to 20 nm. Therefore, it is desirable that the distance from the surface of the metal nanoparticle 5 to the fluorescent molecule is smaller than the average diameter of the metal nanoparticle 5.

また、図4(C)には、増強電界Eenを反映した各位置(A〜D)でのローダミン色素(Rh6G)の蛍光スペクトルを示す。
なお、蛍光強度Iem(λ)は、下記の(5)式に従って算出している。
Iem(λ)=ΦIen(λ)=Φ|Een(λ)/Eexc(λ)|・Iexc(λ)∝|Een(λ)/Eexc(λ)|…(5)
FIG. 4C shows the fluorescence spectrum of the rhodamine dye (Rh6G) at each position (A to D) reflecting the enhanced electric field Een.
The fluorescence intensity Iem (λ) is calculated according to the following equation (5).
Iem (λ) = ΦIen (λ) = Φ | Een (λ) / Eexc (λ) | 2 · Iexc (λ) ∝ | Een (λ) / Eexc (λ) | 2 (5)

これにより、増強電界Een(λ)の及ぶ距離が長いと、その位置での蛍光強度Iem(λ)が増大する。着目すべき点は、励起光増強を用いた場合、金属ナノ粒子5の表面近傍ではFRET効率が高く、金属ナノ粒子5による消光の影響を全く受けないことにある。その理由は、蛍光分子の発光波長と金属ナノ粒子5の共鳴波長が重ならないためである。このことから、発光増強でなく、励起光増強を用いた方がより高輝度な発光に繋がると考えられる。   Thus, if the distance covered by the enhancement electric field Een (λ) is long, the fluorescence intensity Iem (λ) at that position increases. It should be noted that when excitation light enhancement is used, the FRET efficiency is high in the vicinity of the surface of the metal nanoparticle 5 and is not affected at all by the quenching by the metal nanoparticle 5. This is because the emission wavelength of the fluorescent molecule and the resonance wavelength of the metal nanoparticle 5 do not overlap. From this, it is considered that the use of excitation light enhancement rather than light emission enhancement leads to higher luminance emission.

次に、ローダミン色素(Rh6G)を用いた赤色蛍光体層23だけでなく、別の材料を用いた赤色蛍光体層23についても、FRET効率を算出した。別の赤色蛍光分子としては、Cresyl violet perchlorate色素(CVP)を想定した。
図5(A)は、FRET効率ηの計算結果を示すグラフである。
図5(A)の縦軸はFRET効率ηであり、横軸は金属ナノ粒子5の表面から蛍光分子までの距離である。実線のグラフはCVP色素を示し、破線のグラフはローダミン色素を示す。
Next, FRET efficiency was calculated not only for the red phosphor layer 23 using rhodamine dye (Rh6G) but also for the red phosphor layer 23 using another material. As another red fluorescent molecule, Cresyl violet perchlorate dye (CVP) was assumed.
FIG. 5A is a graph showing the calculation result of the FRET efficiency η.
The vertical axis of FIG. 5A is the FRET efficiency η, and the horizontal axis is the distance from the surface of the metal nanoparticle 5 to the fluorescent molecule. The solid line graph indicates the CVP dye, and the broken line graph indicates the rhodamine dye.

図5(A)に示す通り、赤色蛍光体層23、別の材料を用いた赤色蛍光体層23ともに、金属ナノ粒子5の近傍に生ずる増強電界Een(λ)の距離的な影響はほぼ同等と言える。
ただし、(2)、(3)、(4)式において、
: 元の赤色蛍光量子収率
ε: 赤色蛍光分子のモル吸光係数[M−1cm−1](図5(B)参照)
As shown in FIG. 5A, the distance effect of the enhanced electric field Een (λ) generated in the vicinity of the metal nanoparticles 5 is almost the same in both the red phosphor layer 23 and the red phosphor layer 23 using another material. It can be said.
However, in the equations (2), (3) and (4),
Q 0 : Original red fluorescence quantum yield ε A : Molar extinction coefficient [M −1 cm −1 ] of red fluorescent molecule (see FIG. 5B)

従来の発光素子101は、図6(A)に示すように、赤色蛍光体層23、緑色蛍光体層24、透過層25のそれぞれに金属ナノ粒子5が含有されていた。これに対して、本実施形態の発光素子1は、図6(B)に示すように、発光部3と赤色蛍光体層23、緑色蛍光体層24、透過層25のそれぞれとの間に、金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6が形成されている。本実施形態の発光素子1では、蛍光体層とは別に、金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6を備えることにより、より高輝度の射出光を得ることができる。   As shown in FIG. 6A, the conventional light emitting device 101 includes the metal nanoparticles 5 in each of the red phosphor layer 23, the green phosphor layer 24, and the transmission layer 25. On the other hand, as shown in FIG. 6B, the light-emitting element 1 of the present embodiment is provided between the light-emitting portion 3 and each of the red phosphor layer 23, the green phosphor layer 24, and the transmission layer 25. A dielectric layer 6 containing metal nanoparticles 5 is formed. In the light emitting device 1 of the present embodiment, by providing the dielectric layer 6 containing the metal nanoparticles 5 separately from the phosphor layer, it is possible to obtain emitted light with higher brightness.

図6(C)は、本実施形態の発光素子1と従来の発光素子101とで蛍光強度を比較したグラフである。図6(C)の横軸は、金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6の光吸収割合[%]であり、縦軸は蛍光強度[任意単位]および増強度である。従来の発光素子101は、金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6を備えていないため、誘電体層6の光吸収割合が0%の点が従来の発光素子101の蛍光強度を示している。   FIG. 6C is a graph comparing the fluorescence intensities of the light-emitting element 1 of this embodiment and the conventional light-emitting element 101. In FIG. 6C, the horizontal axis represents the light absorption ratio [%] of the dielectric layer 6 containing the metal nanoparticles 5, and the vertical axis represents the fluorescence intensity [arbitrary unit] and the enhancement intensity. Since the conventional light emitting device 101 does not include the dielectric layer 6 containing the metal nanoparticles 5, the point where the light absorption ratio of the dielectric layer 6 is 0% indicates the fluorescence intensity of the conventional light emitting device 101. .

例えば図6(C)に示すように、本実施形態の発光素子1における蛍光強度の増強度は、従来の発光素子101における蛍光強度の1倍よりも大きく、約1.44倍となる。このように、本実施形態の発光素子1によれば、より高輝度の射出光を得ることができる。   For example, as shown in FIG. 6C, the increase in the fluorescence intensity in the light-emitting element 1 of the present embodiment is larger than 1 times the fluorescence intensity in the conventional light-emitting element 101 and is about 1.44 times. Thus, according to the light emitting element 1 of the present embodiment, it is possible to obtain emitted light with higher luminance.

図6(C)の計算の根拠は、以下の通りである。例えば励起光の強度Iexc(λ=413nm)を1、蛍光体量子収率Φを0.95と仮定したとき、従来の発光素子101の蛍光強度Iem(λ=551nm)が、Iem(蛍光強度のピーク波長)=Φ×Iexc(励起光強度のピーク波長)=0.95×1=0.95、となる、と定義する。これに対して、本実施形態の発光素子1の蛍光強度Iem(λ=551nm)は、蛍光体層由来の発光強度と、金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6由来の発光強度と、の合計となる。金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6の光吸収割合を0.8(80%)とすると、蛍光体層由来の発光強度は、0.95×1×(1−0.8)=0.19である。誘電体層6由来の発光強度は、0.95×(A/3000)×930×0.8=1.09である。ただし、上記のAは、下の(6)式で表される。なお、(A/3000)は、蛍光体層の膜厚3000nmに対する、粒子表面から蛍光体層へエネルギーが移動する距離の比を示している。   The basis for the calculation in FIG. 6C is as follows. For example, assuming that the excitation light intensity Iexc (λ = 413 nm) is 1 and the phosphor quantum yield Φ is 0.95, the fluorescence intensity Iem (λ = 551 nm) of the conventional light-emitting element 101 is Iem (fluorescence intensity). (Peak wavelength) = Φ × Iexc (peak wavelength of excitation light intensity) = 0.95 × 1 = 0.95. On the other hand, the fluorescence intensity Iem (λ = 551 nm) of the light-emitting element 1 of the present embodiment is the light emission intensity derived from the phosphor layer and the light emission intensity derived from the dielectric layer 6 containing the metal nanoparticles 5. Total. When the light absorption ratio of the dielectric layer 6 containing the metal nanoparticles 5 is 0.8 (80%), the emission intensity derived from the phosphor layer is 0.95 × 1 × (1-0.8) = 0. .19. The emission intensity derived from the dielectric layer 6 is 0.95 × (A / 3000) × 930 × 0.8 = 1.09. However, said A is represented by the following (6) Formula. Note that (A / 3000) indicates the ratio of the distance of energy transfer from the particle surface to the phosphor layer with respect to the phosphor layer thickness of 3000 nm.

したがって、本実施形態の発光素子1の蛍光強度Iem(λ=551nm)は、0.19+1.09=1.28となる。   Therefore, the fluorescence intensity Iem (λ = 551 nm) of the light-emitting element 1 of the present embodiment is 0.19 + 1.09 = 1.28.

上記の増強度の倍率について簡単に説明すると、
(i) 金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6の光吸収割合が0%のとき、すなわち、誘電体層6中に金属ナノ粒子5が存在しない場合、蛍光体層の膜厚が薄いため、励起光の一部が蛍光体層で吸収され、残りは透過される。このときの蛍光(λ=551nm)の増強度は1倍となる。
(ii) 金属ナノ粒子5を含有する誘電体層6の光吸収割合が100%のとき、すなわち、金属ナノ粒子5が密に詰まっている場合、励起光の全てが誘電体層6で吸収されることになる。そのときの増強度は1.44倍と最大となる。ただし、この場合は、膜ではなく、励起光を全て吸収できる程に粒子間距離が短い場合を意味しており、粒子によって局在化した表面プラズモンが生じる条件であればよい。
Briefly describing the magnification of the above enhancement,
(I) When the light absorption ratio of the dielectric layer 6 containing the metal nanoparticles 5 is 0%, that is, when the metal nanoparticles 5 are not present in the dielectric layer 6, the phosphor layer is thin. , A part of the excitation light is absorbed by the phosphor layer and the rest is transmitted. At this time, the intensity of fluorescence (λ = 551 nm) is 1 time.
(Ii) When the light absorption ratio of the dielectric layer 6 containing the metal nanoparticles 5 is 100%, that is, when the metal nanoparticles 5 are densely packed, all of the excitation light is absorbed by the dielectric layer 6. Will be. The increase in strength at that time is 1.44 times the maximum. However, in this case, it means that the distance between the particles is short enough to absorb all the excitation light, not the film, and any conditions may be used as long as surface plasmons localized by the particles are generated.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図7、図8を用いて説明する。
本実施形態の発光素子の基本構成は第1実施形態と同様であり、誘電体層の媒質が第1実施形態と異なる。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the light emitting device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the medium of the dielectric layer is different from that of the first embodiment.

本実施形態の発光素子において、誘電体層は、複数の銀ナノ粒子が分散された誘電率媒質で構成されている。誘電率媒質には、例えば第1実施形態で用いた誘電体媒質よりも高い比誘電率であって、可視域での高い透明度を実現可能な、硫黄を含有する高比誘電率ポリイミドが最適である。高比誘電率ポリイミドの比誘電率εは、例えば3.24である。このとき、図8(A)に示すように、蛍光の増強度は、1.75倍となった。   In the light emitting device of this embodiment, the dielectric layer is composed of a dielectric constant medium in which a plurality of silver nanoparticles are dispersed. As the dielectric constant medium, for example, a high relative dielectric constant polyimide containing sulfur having a higher relative dielectric constant than that of the dielectric medium used in the first embodiment and capable of realizing high transparency in the visible range is optimal. is there. The relative dielectric constant ε of the high relative dielectric constant polyimide is, for example, 3.24. At this time, as shown in FIG. 8A, the intensity of fluorescence increased 1.75 times.

この種の誘電体層を形成する際には、まず、スルフィド結合の一部をスルホン結合に置き換えた4,4’−[p−スルホニルビス(フェニレンスルファニル)]ジフタル酸無水物(DPSDA)を合成する。銀ナノ粒子水溶液(粒径20nm、 濃度0.02mg/mL; Sigma-Aldrich製)に対し、DPSDAを重量比で10%分散させる。その後、芳香族ジアミンとして3SDAを用いて重合させ、これを、基板上に、6000rpm、30秒でスピンコートすることにより、厚さ約20nmの薄膜(ホストの比誘電率ε≒3.24)を形成する。ここで、銀ナノ粒子を含有する誘電体層で吸収される光の割合を80%とし、残り20%が、蛍光体層で吸収される光の割合となるように誘電体層中に銀ナノ粒子が分散されている。最後に、青色画素領域に存在する銀ナノ粒子を、FIBや電子ビーム露光による手段によって除去することにより、銀ナノ粒子含有誘電体層を形成する。   When forming this kind of dielectric layer, first, 4,4 ′-[p-sulfonylbis (phenylenesulfanyl)] diphthalic anhydride (DPSDA) in which a part of the sulfide bond is replaced with a sulfone bond is synthesized. To do. DPSDA is dispersed by 10% by weight in a silver nanoparticle aqueous solution (particle size 20 nm, concentration 0.02 mg / mL; manufactured by Sigma-Aldrich). Thereafter, polymerization is performed using 3SDA as an aromatic diamine, and this is spin-coated on a substrate at 6000 rpm for 30 seconds to form a thin film having a thickness of about 20 nm (relative dielectric constant ε≈3.24 of the host). Form. Here, the proportion of light absorbed by the dielectric layer containing silver nanoparticles is 80%, and the remaining 20% is the proportion of light absorbed by the phosphor layer, so that the silver nanoparticle is contained in the dielectric layer. The particles are dispersed. Finally, a silver nanoparticle-containing dielectric layer is formed by removing silver nanoparticles present in the blue pixel region by means of FIB or electron beam exposure.

第1実施形態を説明する際に用いた図2によれば、銀ナノ粒子近傍での電界強度増強度は、以下の通りとなる。
第1実施形態(ε=2.56、波長λ=413nm)の場合、
|Een(λ)/Eexc(λ)|2=930
第2実施形態(ε=3.24、波長λ=445nm)の場合、
|Een(λ)/Eexc(λ)|2=1273
According to FIG. 2 used when explaining the first embodiment, the electric field strength enhancement in the vicinity of the silver nanoparticles is as follows.
In the case of the first embodiment (ε = 2.56, wavelength λ = 413 nm),
| Een (λ) / Eexc (λ) | 2 = 930
In the case of the second embodiment (ε = 3.24, wavelength λ = 445 nm),
| Een (λ) / Eexc (λ) | 2 = 1273

図8(B)は、蛍光強度の増強度と金属ナノ粒子を含有した誘電体層の光吸収割合との関係を示すグラフである。グラフの横軸は金属ナノ粒子を含有した誘電体層の光吸収割合[%]であり、縦軸は蛍光強度の増強度である。
上記の電界強度の増強効果を反映させた図8(B)に示すように、第1実施形態(比誘電率:ε=2.56)と第2実施形態(比誘電率:ε=3.24)とを比較した場合、比誘電率が高い誘電体媒質を用いた第2実施形態の発光素子では、第1実施形態の発光素子に比べて蛍光強度の増強度が大きくなる。
FIG. 8B is a graph showing the relationship between the increase in fluorescence intensity and the light absorption ratio of the dielectric layer containing metal nanoparticles. The horizontal axis of the graph represents the light absorption ratio [%] of the dielectric layer containing metal nanoparticles, and the vertical axis represents the increase in fluorescence intensity.
As shown in FIG. 8B reflecting the effect of increasing the electric field intensity, the first embodiment (relative permittivity: ε = 2.56) and the second embodiment (relative permittivity: ε = 3. 24), in the light emitting device of the second embodiment using a dielectric medium having a high relative dielectric constant, the increase in fluorescence intensity is larger than that of the light emitting device of the first embodiment.

本実施形態の発光素子によれば、電界強度がより高くなるため、より高輝度な蛍光を得ることができる。例えば、従来の発光素子に対する蛍光強度の増強度は、第1実施形態では1〜1.44倍であるのに対し、本実施形態では1〜1.97倍となり、本実施形態の蛍光強度の増強度は第1実施形態に比べて大きくなる。   According to the light emitting device of the present embodiment, the electric field strength is higher, and thus higher brightness fluorescence can be obtained. For example, the increase in the fluorescence intensity with respect to the conventional light emitting device is 1-1.44 times in the first embodiment, whereas it is 1-1.97 times in the present embodiment, which is the fluorescence intensity of the present embodiment. The increase in strength is greater than that in the first embodiment.

また、図8(A)によれば、誘電体媒質に、高い比誘電率を有するポリメチルメタクリレート(ε=4.58)を用いた場合、蛍光の増強度はちょうど1.00倍となった。他方、低い比誘電率を有するポリスチレン(ε=2.20)を用いた場合、蛍光の増強度が1.00倍以上となった。   Further, according to FIG. 8A, when polymethyl methacrylate (ε = 4.58) having a high relative dielectric constant is used as the dielectric medium, the fluorescence enhancement intensity is exactly 1.00 times. . On the other hand, when polystyrene having a low relative dielectric constant (ε = 2.20) was used, the fluorescence enhancement intensity was 1.00 times or more.

仮に、青色波長域に共鳴ピーク波長がなくても、比誘電率ε=4.58であれば、波長480nmでの電界増強度がピーク値の約50%減少するが、このときでさえ蛍光強度が増加し、その増強度は1.00倍となった。しかし、さらに比誘電率εを増加させ、例えば比誘電率ε=4.59としたとき、誘電体層中に粒子を分散させたときの蛍光増強度は、0.97倍と減少した。他方、比誘電率ε=1.70としたときも同様に、誘電体層中に粒子を分散させたときの蛍光増強度は、0.99倍と減少した。   Even if there is no resonance peak wavelength in the blue wavelength range, if the relative dielectric constant ε = 4.58, the electric field enhancement at the wavelength of 480 nm is reduced by about 50% of the peak value. The increase in strength was 1.00 times. However, when the relative dielectric constant ε was further increased, for example, when the relative dielectric constant ε was 4.59, the fluorescence enhancement when the particles were dispersed in the dielectric layer decreased to 0.97 times. On the other hand, when the relative dielectric constant ε = 1.70, the fluorescence enhancement when the particles were dispersed in the dielectric layer was also reduced to 0.99 times.

以上のことから、誘電体層に用いる誘電体媒質の比誘電率εが、ε=1.71〜4.58を満たす場合、粒子分散による効果として、蛍光増強度が常に1.00倍以上となる。
これは、励起光が粒子に直接照射され、エネルギーの一部が分子へ移動、発光する分と、粒子を透過して蛍光体層に照射、発光する分、の二つの発光の足し合わせ結果として蛍光強度が増加することを意味する。
From the above, when the relative dielectric constant ε of the dielectric medium used for the dielectric layer satisfies ε = 1.71 to 4.58, the fluorescence enhancement is always 1.00 times or more as an effect of particle dispersion. Become.
This is because the excitation light directly irradiates the particle, a part of the energy moves to the molecule and emits light, and the amount of light that passes through the particle and irradiates and emits light to the phosphor layer. It means that the fluorescence intensity increases.

[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図9〜図11を用いて説明する。
本実施形態の発光素子の基本構成は第1実施形態と同様であり、金属ナノ粒子の形状が第1実施形態と異なる。
図9は、第3実施形態の発光素子を示す断面図である。
図9において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the light emitting device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the shape of the metal nanoparticles is different from that of the first embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the light emitting device of the third embodiment.
9, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 1 used in 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

第1、第2実施形態の発光素子においては、誘電体層に含有される金属ナノ粒子の形状は球状であった。これに対して、第3実施形態の発光素子31においては、誘電体層32に含有される金属ナノ粒子33の形状は棒状(ロッド)である。よって、本実施形態では、以下、金属ナノ粒子のことを金属ナノロッド33と称する。本実施形態では、図9に示すように、複数の金属ナノロッド33は、誘電体層32の内部で金属ナノロッド33の長軸方向が誘電体層32の厚さ方向を向くように配列されている。本実施形態では、複数の金属ナノロッド33がこのように一方向に配列されていることが望ましいが、ランダムに配列されていてもよい。   In the light emitting devices of the first and second embodiments, the shape of the metal nanoparticles contained in the dielectric layer was spherical. On the other hand, in the light emitting element 31 of the third embodiment, the shape of the metal nanoparticles 33 contained in the dielectric layer 32 is a rod (rod). Therefore, in the present embodiment, hereinafter, the metal nanoparticles are referred to as metal nanorods 33. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the plurality of metal nanorods 33 are arranged inside the dielectric layer 32 so that the major axis direction of the metal nanorods 33 faces the thickness direction of the dielectric layer 32. . In the present embodiment, it is desirable that the plurality of metal nanorods 33 are arranged in one direction as described above, but they may be arranged at random.

また、図10に示すように、金属ナノロッド33の近傍では、金属ナノロッド33の長軸方向に沿って増強電界Een(λ)が発生する。金属ナノロッド33の長軸由来の電界強度は、長波長側程大きい。そのため、本実施形態の発光部3においては、波長480〜500nmに発光ピーク波長を有する青色発光材料を用いる。   As shown in FIG. 10, in the vicinity of the metal nanorod 33, an enhanced electric field Een (λ) is generated along the long axis direction of the metal nanorod 33. The electric field strength derived from the long axis of the metal nanorod 33 is larger on the longer wavelength side. Therefore, in the light emitting unit 3 of the present embodiment, a blue light emitting material having an emission peak wavelength at a wavelength of 480 to 500 nm is used.

以下、本実施形態で使用する青色発光材料の作製方法について説明する。
第1実施形態および第2実施形態で用いたシクロペンタジエン誘導体(PPCP)に代えて、1,4−ビス−トリフェニルシリル−ベンゼン(UGH−2)(ホスト材料)とビス[(4,6−ジフルオロフェニル)−ピリジナト−N,C2’]ピコリネートイリジウム(III)(FIrpic,発光波長496nm)(青色燐光発光ドーパント)とを、それぞれの蒸着速度が1.5Å/秒、0.2Å/秒となる条件下で共蒸着し、膜厚が30nmとなるように成膜して有機発光層を形成する。
Hereinafter, a method for producing a blue light emitting material used in the present embodiment will be described.
Instead of the cyclopentadiene derivative (PPCP) used in the first embodiment and the second embodiment, 1,4-bis-triphenylsilyl-benzene (UGH-2) (host material) and bis [(4,6- Difluorophenyl) -pyridinato-N, C2 ′] picolinate iridium (III) (FIrpic, emission wavelength 496 nm) (blue phosphorescent dopant), with respective deposition rates of 1.5 Å / sec, 0.2 Å / sec The organic light emitting layer is formed by co-evaporation under the following conditions and forming a film with a thickness of 30 nm.

図10に示すように、金属ナノロッド33の長軸方向の長さをa、金属ナノロッド33の短軸方向の長さをbとする。このとき、金属ナノロッド33の近傍での電界強度の増強度|Een(λ)/Eexc(λ)|2は、
|Een(λ)/Eexc(λ)|2=|1+2×αnanorod(λ)/4πab
nanorod(λ): 金属ナノロッド長軸由来の分極率)
で表される。
As shown in FIG. 10, the length of the metal nanorods 33 in the major axis direction is a, and the length of the metal nanorods 33 in the minor axis direction is b. At this time, the electric field strength increase | Een (λ) / Eexc (λ) | 2 in the vicinity of the metal nanorod 33 is
| Een (λ) / Eexc (λ) | 2 = | 1 + 2 × α nanorod (λ) / 4πab 2 |
nanorod (λ): Polarizability derived from the major axis of metal nanorods)
It is represented by

図11(A)に、金属ナノロッド33の近傍における電界強度の増強度の波長依存性を示すグラフを示す。グラフの横軸は波長[nm]であり、縦軸は電界強度の増強度である。
図11(A)に示すように、アスペクト比RをR=a/bとすると、球状の金属ナノ粒子を用いた第1実施形態(R=1.0)の場合、
|Een(λ)/Eexc(λ)|2=930
金属ナノロッドを用いた本実施形態(R=1.6@λ=489nm)の場合、
|Een(λ)/Eexc(λ)|2 ≒ 2164
となる。
FIG. 11A is a graph showing the wavelength dependence of the enhancement of the electric field strength in the vicinity of the metal nanorod 33. The horizontal axis of the graph is the wavelength [nm], and the vertical axis is the electric field strength increase.
As shown in FIG. 11A, when the aspect ratio R is R = a / b, in the first embodiment (R = 1.0) using spherical metal nanoparticles,
| Een (λ) / Eexc (λ) | 2 = 930
In the case of this embodiment (R=1.6@λ=489 nm) using metal nanorods,
| Een (λ) / Eexc (λ) | 2 ≈ 2164
It becomes.

以上により、第1実施形態(R=1.0)と本実施形態(R=1.6)を比較した場合、金属ナノ粒子のアスペクト比が高い本実施形態の誘電体層32では、電界強度の増強度が第1実施形態よりも大きい。これは、αnanorod(λ)内の反電界係数Lが、金属ナノ球(L=1/3)のときよりも小さい値(L<1/3)を取ることに由来する。すなわち、反電界係数Lが小さいほど、電界強度の増強度が大きくなる。これにより、分極率の値がαnanosphere(λ)<αnanorod(λ)となることから、金属ナノロッドの長軸由来の電界増強度の方が高くなる。 As described above, when the first embodiment (R = 1.0) and the present embodiment (R = 1.6) are compared, the dielectric layer 32 of the present embodiment having a high aspect ratio of the metal nanoparticles has the electric field strength. Is greater than that of the first embodiment. This is because the depolarization field coefficient L in α nanorod (λ) takes a smaller value (L <1/3) than that in the case of metal nanospheres (L = 1/3). That is, the smaller the counter electric field coefficient L, the greater the increase in electric field strength. Thereby, since the value of polarizability becomes α nanosphere (λ) <α nanorod (λ), the electric field enhancement strength derived from the long axis of the metal nanorod is higher.

本実施形態の発光素子31によれば、誘電体層32に金属ナノロッド33を含有させたことにより電界強度がより高くなるため、より高輝度な蛍光が得られる。
図11(B)に、蛍光強度の増強度と金属ナノロッドを含有する誘電体層の光吸収割合との関係を示すグラフを示す。グラフの横軸は誘電体層の光吸収割合[%]であり、縦軸は蛍光強度の増強度である。
従来の発光素子に対する蛍光強度の増強度は、第1実施形態では1〜1.44倍であるのに対し、本実施形態では1〜3.34倍となる。このように、本実施形態の発光素子31は蛍光強度の増強度が高い。
According to the light emitting element 31 of the present embodiment, since the electric field strength is increased by including the metal nanorods 33 in the dielectric layer 32, fluorescence with higher luminance can be obtained.
FIG. 11B shows a graph showing the relationship between the increase in fluorescence intensity and the light absorption ratio of the dielectric layer containing metal nanorods. The horizontal axis of the graph is the light absorption ratio [%] of the dielectric layer, and the vertical axis is the increase in fluorescence intensity.
The increase in the fluorescence intensity with respect to the conventional light emitting device is 1-1.44 times in the first embodiment, whereas it is 1-3.34 times in the present embodiment. Thus, the light emitting element 31 of the present embodiment has a high fluorescence intensity enhancement.

[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、図12、図13を用いて説明する。
本実施形態の発光素子の基本構成は第1実施形態と同様であり、発光部の発光色が第1実施形態と異なる。
図12は、第4実施形態の発光素子を示す断面図である。
図12において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the light emitting device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the emission color of the light emitting unit is different from that of the first embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the light emitting device of the fourth embodiment.
In FIG. 12, the same components as those in FIG. 1 used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第1〜第3実施形態の発光素子において、発光部から射出される光は青色光であった。これに対して、第4実施形態の発光素子41においては、発光部42から射出される光は青緑色光である。すなわち、本実施形態の発光部42の発光スペクトルは、第1〜第3実施形態の発光部の発光スペクトルよりも長波長成分を含んでいる。さらに、本実施形態では、図12に示すように、青色画素領域PBに対応する透過層25の上側に、青緑色波長域よりも長波長側の光をカットし、青色波長域の光を透過するカラーフィルター43を備えている。カラーフィルター43は、金属ホールアレイ構造で形成されるものを用いることができる。ただし、これに限らず、誘電体多層膜で形成したカラーフィルターを用いてもよい。赤色画素領域PRおよび緑色画素領域PGの構成は、第1実施形態と同様である。   In the light emitting elements of the first to third embodiments, the light emitted from the light emitting unit is blue light. On the other hand, in the light emitting element 41 of the fourth embodiment, the light emitted from the light emitting unit 42 is blue-green light. That is, the emission spectrum of the light emitting unit 42 of the present embodiment includes a longer wavelength component than the emission spectra of the light emitting units of the first to third embodiments. Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, light on the longer wavelength side than the blue-green wavelength region is cut above the transmission layer 25 corresponding to the blue pixel region PB, and light in the blue wavelength region is transmitted. The color filter 43 is provided. The color filter 43 may be formed with a metal hole array structure. However, the present invention is not limited to this, and a color filter formed of a dielectric multilayer film may be used. The configurations of the red pixel region PR and the green pixel region PG are the same as in the first embodiment.

本実施形態の発光素子41において、発光部42の発光スペクトルの一例を図13(A)に示す。このように発光部42から射出された光の波長域のうち、青緑波長域の光、すなわち波長480〜500nm以上の光は、カラーフィルター43により殆どカットされる。その結果、図13(B)に示すように、青色波長域の光、すなわち波長380〜480nmの光のみが青色画素領域PBから射出される。   An example of an emission spectrum of the light emitting unit 42 in the light emitting element 41 of the present embodiment is shown in FIG. In this way, light in the blue-green wavelength region, that is, light having a wavelength of 480 to 500 nm or more out of the wavelength region of the light emitted from the light emitting unit 42 is almost cut by the color filter 43. As a result, as shown in FIG. 13B, only light in the blue wavelength region, that is, light having a wavelength of 380 to 480 nm is emitted from the blue pixel region PB.

本実施形態の発光素子41によれば、R,G,Bの3原色の光を射出することができ、カラートライアングルの範囲が広くなる。これにより、より広い色域に対応する色を表現することができる。   According to the light emitting element 41 of the present embodiment, light of the three primary colors R, G, and B can be emitted, and the range of the color triangle is widened. Thereby, a color corresponding to a wider color gamut can be expressed.

[第5実施形態]
以下、本発明の第5実施形態について、図14、図15を用いて説明する。
本実施形態の発光素子の基本構成は第1実施形態と同様であり、色変換部の構成が第1実施形態と異なる。
図14は、第4実施形態の発光素子を示す断面図である。
図14において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
The basic configuration of the light emitting device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the color conversion unit is different from that of the first embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the light emitting device of the fourth embodiment.
In FIG. 14, the same components as those in FIG. 1 used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第1〜第4実施形態の発光素子において、誘電体層の内部に金属ナノ粒子が含有され、色変換部の内部には金属ナノ粒子が含有されていなかった。これに対し、図14に示すように、第5実施形態の発光素子51においては、誘電体層6の内部に加えて、色変換部7を構成する赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24の内部にも金属ナノ粒子5が含有されている。透過層25の内部には、金属ナノ粒子5は含有されていない。   In the light-emitting elements of the first to fourth embodiments, metal nanoparticles are contained inside the dielectric layer, and no metal nanoparticles are contained inside the color conversion part. On the other hand, as shown in FIG. 14, in the light emitting element 51 of the fifth embodiment, in addition to the inside of the dielectric layer 6, the red phosphor layer 23 and the green phosphor layer 24 constituting the color conversion unit 7. The metal nanoparticles 5 are also contained in the inside. The metal nanoparticles 5 are not contained inside the transmission layer 25.

本実施形態の場合、図15に示すように、赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24の内部にも金属ナノ粒子5が含有されているため、青色励起光によって生じる金属ナノ粒子5の近傍の増強電界Een(λ)を蛍光分子に効率良く吸収させることができる。また、励起光増強による蛍光増強のため、赤色蛍光体層23および緑色蛍光体層24の内部で発した蛍光が、金属ナノ粒子5によって再吸収されることがなく、効率が良い。   In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 15, since the metal nanoparticles 5 are also contained inside the red phosphor layer 23 and the green phosphor layer 24, the vicinity of the metal nanoparticles 5 generated by the blue excitation light. The enhanced electric field Een (λ) can be efficiently absorbed by the fluorescent molecules. Further, since the fluorescence is enhanced by enhancing the excitation light, the fluorescence emitted inside the red phosphor layer 23 and the green phosphor layer 24 is not reabsorbed by the metal nanoparticles 5 and the efficiency is high.

本実施形態の発光素子51によれば、第1実施形態と比較して、より高輝度な発光素子を実現することができる。例えば、従来の発光素子に対する蛍光強度の増強度は、第1実施形態では1〜1.44倍であるのに対し、本実施形態では1.44〜5倍程度となり、本実施例の蛍光強度の増強度は高い。   According to the light emitting element 51 of the present embodiment, it is possible to realize a light emitting element with higher brightness as compared with the first embodiment. For example, the increase in fluorescence intensity with respect to the conventional light emitting device is 1 to 1.44 times in the first embodiment, whereas it is about 1.44 to 5 times in the present embodiment. The increase in strength is high.

[第6実施形態]
以下、本発明の第6実施形態について、図16を用いて説明する。
本実施形態の発光素子の基本構成は第5実施形態と同様であり、金属ナノ粒子の形態が第5実施形態と異なる。
[Sixth Embodiment]
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the light emitting device of this embodiment is the same as that of the fifth embodiment, and the form of the metal nanoparticles is different from that of the fifth embodiment.

第5実施形態の発光素子51では、色変換部、例えば赤色蛍光体層23は、図16(A)に示すように、蛍光分子28と金属ナノ粒子5とが均等に混合されていた。これに対し、本実施形態の発光素子61では、図16(B)に示すように、金属ナノ粒子5の周囲は、蛍光分子28を含有させた誘電体層62により被覆されている。金属ナノ粒子5の周囲を被覆する誘電体層62は、例えば厚さが数nmのシリカ層で構成されている。   In the light emitting element 51 of the fifth embodiment, in the color conversion part, for example, the red phosphor layer 23, the fluorescent molecules 28 and the metal nanoparticles 5 are evenly mixed as shown in FIG. On the other hand, in the light emitting element 61 of the present embodiment, as shown in FIG. 16B, the periphery of the metal nanoparticles 5 is covered with a dielectric layer 62 containing the fluorescent molecules 28. The dielectric layer 62 covering the periphery of the metal nanoparticles 5 is composed of, for example, a silica layer having a thickness of several nm.

金属ナノ粒子5の共鳴波長が励起光の波長(蛍光分子の吸収波長)と一致している場合、励起光は、金属ナノ粒子5の近傍のプラズモンにより電界増強される。すなわち、励起光増強が生じる。この場合、金属による消光は起こらないと考えられる。金属ナノ粒子5の表面から距離が遠ざかるに従って、増強電界強度が及ぼす範囲が小さくなるため、増強電界強度が及ぼす範囲内に蛍光分子28を配置させる必要がある。   When the resonance wavelength of the metal nanoparticle 5 matches the wavelength of the excitation light (absorption wavelength of the fluorescent molecule), the excitation light is enhanced in electric field by plasmons in the vicinity of the metal nanoparticle 5. That is, excitation light enhancement occurs. In this case, it is considered that quenching by metal does not occur. As the distance from the surface of the metal nanoparticle 5 increases, the range in which the enhanced electric field strength is exerted becomes smaller. Therefore, it is necessary to arrange the fluorescent molecules 28 within the range in which the enhanced electric field strength is exerted.

その点、本実施形態の発光素子61によれば、金属ナノ粒子5の周囲が蛍光分子28を含有させた誘電体層62により被覆されているため、金属ナノ粒子5から十分に近い位置に蛍光分子28が存在する。これにより、少量の蛍光分子28で効率良く発光が生じる。すなわち、蛍光増強に寄与しない蛍光分子28が存在しないため、同じ厚みでもより高輝度な蛍光が得られる。   In that respect, according to the light emitting element 61 of the present embodiment, since the periphery of the metal nanoparticles 5 is covered with the dielectric layer 62 containing the fluorescent molecules 28, the fluorescent light is sufficiently close to the metal nanoparticles 5. Molecule 28 is present. Thereby, light emission is efficiently generated with a small amount of fluorescent molecules 28. That is, since there is no fluorescent molecule 28 that does not contribute to fluorescence enhancement, higher brightness fluorescence can be obtained even with the same thickness.

[その他の構成要素]
第4実施形態に限らず、他の実施形態においても、光取り出し側の第3基板8と色変換部7との間にカラーフィルターが設けられていてもよい。カラーフィルターの使用により、赤色画素領域、緑色画素領域、青色画素領域の色純度を高めることが可能となり、発光素子の色再現範囲を拡大することができる。この場合、赤色蛍光体層上に配置された赤色カラーフィルター、緑色蛍光体層上に配置された緑色カラーフィルターが、外光の青色成分、紫外成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減または防止することが可能となる。その結果、コントラストの低下を低減または防止することができる。
[Other components]
Not only in the fourth embodiment but also in other embodiments, a color filter may be provided between the third substrate 8 on the light extraction side and the color conversion unit 7. By using the color filter, the color purity of the red pixel region, the green pixel region, and the blue pixel region can be increased, and the color reproduction range of the light emitting element can be expanded. In this case, the red color filter disposed on the red phosphor layer and the green color filter disposed on the green phosphor layer absorb the blue component and the ultraviolet component of the external light. Light emission can be reduced or prevented. As a result, a decrease in contrast can be reduced or prevented.

さらに、第3基板8の光射出側に、偏光板が設けられていてもよい。偏光板として、直線偏光板とλ/4板とを組み合わせたものを使用することができる。偏光板を設けることにより、発光素子の電極からの外光反射、および第3基板の表面での外光反射を防止することが可能である。その結果、表示装置のコントラストを向上させることができる。   Further, a polarizing plate may be provided on the light emission side of the third substrate 8. As the polarizing plate, a combination of a linear polarizing plate and a λ / 4 plate can be used. By providing the polarizing plate, it is possible to prevent external light reflection from the electrode of the light emitting element and external light reflection on the surface of the third substrate. As a result, the contrast of the display device can be improved.

なお、上記の実施形態においては、発光部3が有機EL発光層の場合について説明したが、これに限られない。例えば、発光部として、青色発光ダイオード等の発光ダイオード(LED)を採用してもよい。また、LEDを採用する場合、液晶によって発光した光の遮断と透過とを制御してもよい。   In addition, in said embodiment, although the case where the light emission part 3 was an organic electroluminescent light emitting layer was demonstrated, it is not restricted to this. For example, a light emitting diode (LED) such as a blue light emitting diode may be employed as the light emitting unit. In addition, when an LED is employed, blocking and transmission of light emitted by the liquid crystal may be controlled.

本発明の発光素子は、各種表示装置に利用が可能である。   The light-emitting element of the present invention can be used for various display devices.

1,31,41,51,61…発光素子、3,42…発光部、5…金属ナノ粒子、6,32,62…誘電体層、7…色変換部、9…誘電体媒質、23…赤色蛍光体層、24…緑色蛍光体層、25…透過層、33…金属ナノロッド、43…カラーフィルター。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31,41,51,61 ... Light emitting element, 3,42 ... Light emission part, 5 ... Metal nanoparticle, 6, 32, 62 ... Dielectric layer, 7 ... Color conversion part, 9 ... Dielectric medium, 23 ... Red phosphor layer, 24 ... green phosphor layer, 25 ... transmission layer, 33 ... metal nanorod, 43 ... color filter.

Claims (8)

励起光を射出する発光部と、
前記発光部の光射出側に設けられ、前記励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体を含み、前記蛍光体が蛍光を発することにより前記発光部からの光の色を変換する色変換部と、
前記発光部と前記色変換部との間に設けられ、表面プラズモン現象を発現する複数の金属ナノ粒子を含有する誘電体媒質からなる誘電体層と、
を備え、
前記色変換部の前記誘電体層に接する側の面から前記誘電体層中に存在する前記金属ナノ粒子までの平均距離が、前記金属ナノ粒子の平均直径以下であることを特徴とする発光素子。
A light emitting unit for emitting excitation light;
A color conversion unit that is provided on the light emission side of the light emitting unit, includes a phosphor that generates fluorescence when irradiated with the excitation light, and the phosphor converts the color of light from the light emitting unit by emitting fluorescence;
A dielectric layer made of a dielectric medium containing a plurality of metal nanoparticles that is provided between the light emitting unit and the color conversion unit and expresses a surface plasmon phenomenon;
With
The average distance from the surface of the color conversion portion on the side in contact with the dielectric layer to the metal nanoparticles present in the dielectric layer is equal to or less than the average diameter of the metal nanoparticles. .
前記発光部から発せられる光が青色光であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitted from the light emitting unit is blue light. 前記色変換部が、前記蛍光として青色光以外の色光を発する蛍光体層と、前記発光部から発せられる青色光を透過させる光透過層と、を含み、
前記色変換部のうち、前記蛍光体層の形成領域に対応する前記誘電体層に前記金属ナノ粒子が含有され、前記光透過層の形成領域に対応する前記誘電体層には前記金属ナノ粒子が含有されていないことを特徴とする請求項2に記載の発光素子。
The color conversion unit includes a phosphor layer that emits color light other than blue light as the fluorescence, and a light transmission layer that transmits blue light emitted from the light emitting unit,
Of the color conversion part, the metal nanoparticles are contained in the dielectric layer corresponding to the formation region of the phosphor layer, and the metal nanoparticles are included in the dielectric layer corresponding to the formation region of the light transmission layer. The light-emitting element according to claim 2, wherein the light-emitting element is not contained.
前記誘電体媒質の比誘電率が、1.71以上、4.58以下であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の発光素子。   4. The light emitting device according to claim 1, wherein a relative dielectric constant of the dielectric medium is 1.71 or more and 4.58 or less. 5. 前記金属ナノ粒子が、ロッド状の形状を有し、前記金属ナノ粒子の長軸方向が略前記誘電体層の厚さ方向を向くように配向していることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の発光素子。   The metal nanoparticles have a rod-like shape and are oriented so that the major axis direction of the metal nanoparticles is substantially directed to the thickness direction of the dielectric layer. Item 5. The light emitting device according to any one of Items 4 to 4. 前記色変換部の光射出側に、カラーフィルターが設けられたことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 1, wherein a color filter is provided on a light emission side of the color conversion unit. 前記色変換部の内部に、表面プラズモン現象を発現する複数の金属ナノ粒子を含有することを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の発光素子。   The light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of metal nanoparticles that express a surface plasmon phenomenon are contained inside the color conversion unit. 前記金属ナノ粒子の周囲が、蛍光分子を含有させた誘電体で被覆されていることを特徴とする請求項7に記載の発光素子。   The light emitting device according to claim 7, wherein the metal nanoparticles are covered with a dielectric containing a fluorescent molecule.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017122455A1 (en) 2016-01-13 2017-07-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ Automated analyzer and control method for same
WO2019058988A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 日本電気硝子株式会社 Wavelength conversion member
CN110662995A (en) * 2017-01-20 2020-01-07 弗吉尼亚技术知识资产公司 Plasmonic nanoparticle layers with controlled orientation
WO2020136849A1 (en) * 2018-12-27 2020-07-02 シャープ株式会社 Display device, and method for manufacturing display device
WO2020183585A1 (en) * 2019-03-11 2020-09-17 シャープ株式会社 Display device
WO2020194410A1 (en) * 2019-03-22 2020-10-01 シャープ株式会社 Display device
US12035564B2 (en) 2019-03-11 2024-07-09 Sharp Kabushiki Kaisha Display device

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017122455A1 (en) 2016-01-13 2017-07-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ Automated analyzer and control method for same
JP7084933B2 (en) 2017-01-20 2022-06-15 ヴァージニア テック インテレクチュアル プロパティーズ,インコーポレーテッド Directionally controlled plasmonic nanoparticle layer
CN110662995A (en) * 2017-01-20 2020-01-07 弗吉尼亚技术知识资产公司 Plasmonic nanoparticle layers with controlled orientation
JP2020507111A (en) * 2017-01-20 2020-03-05 ヴァージニア テック インテレクチュアル プロパティーズ,インコーポレーテッド Plasmonic nanoparticle layer with controlled orientation
WO2019058988A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 日本電気硝子株式会社 Wavelength conversion member
JP2019059802A (en) * 2017-09-25 2019-04-18 日本電気硝子株式会社 Wavelength conversion member
WO2020136849A1 (en) * 2018-12-27 2020-07-02 シャープ株式会社 Display device, and method for manufacturing display device
WO2020183585A1 (en) * 2019-03-11 2020-09-17 シャープ株式会社 Display device
US12035564B2 (en) 2019-03-11 2024-07-09 Sharp Kabushiki Kaisha Display device
CN113574968A (en) * 2019-03-22 2021-10-29 夏普株式会社 Display device
US20220158045A1 (en) * 2019-03-22 2022-05-19 Sharp Kabushiki Kaisha Display device
WO2020194410A1 (en) * 2019-03-22 2020-10-01 シャープ株式会社 Display device
CN113574968B (en) * 2019-03-22 2024-02-06 夏普株式会社 Display device
US12021175B2 (en) * 2019-03-22 2024-06-25 Sharp Kabushiki Kaisha Display device

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