JP3692774B2

JP3692774B2 - Organic light emitting device

Info

Publication number: JP3692774B2
Application number: JP13299198A
Authority: JP
Inventors: 義和堀; 正雄福山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: JPH11329740A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の表示装置として広範囲に利用される発光素子であって、有機電界素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報化マルチメディア社会の発展に伴い、低消費電力・高画質の平板型表示素子の開発が活発化している。非発光型の液晶表示素子は低消費電力を特長としてその位置を確立し、携帯情報端末等への応用と更なる高性能化が進んでいる。
【０００３】
一方、有機ＥＬディスプレイは自発光型であり、ディスプレイが最も一般的に使用される室内で非常に認識しやすいことから、従来のＣＲＴの代替えや、ＣＲＴでは実現困難な大画面表示や超高精細表示の実現を目標として研究開発が活発化している。既に、モノクロ（緑色、黄色）の文字数字表示は実用に近い技術レベルに達しており、今後は有機ＥＬの特徴を活かした高輝度、薄型のディスプレイの開発と動画像をも表示し得る高精細カラーディスプレイへの期待がたかまりつつある。
【０００４】
１９８７年にタンらがガラス基板上に正孔注入用電極層、有機正孔輸送層、有機電子輸送性発光層、電子注入用電極層を付着形成することによりることにより、低電圧で発光する有機ＥＬが可能となることを実証して以来（参考文献：C.W.Tang et al. Appl. Phys. Lett. Vol.51, p.913 (1987)）、有機ＥＬ素子が大きく注目を浴びている。
【０００５】
タンらにより提案された従来の有機ＥＬ素子の概要を図１０を用いて示す。
ガラス基板１０１の上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の比較的大きなイオン化ポテンシャルを有し正孔の注入が容易な透明導電性薄膜（ＩＴＯ）でなる陽極１０２が形成されている。次にその表面のほぼ全面に正孔輸送層１０４、及び電子輸送性の発光層１０５が順形成されている。そしてその表面に銀マグネシウム合金（ＡｇＭｇ）等の比較的低い仕事関数を有し電子の注入の容易な金属層でなる陰極１０６が形成されている。
【０００６】
電子輸送性の発光層は一般的に金属に比較して低い仕事関数を有するが、ＡｇＭｇ合金等の低仕事関数を有する金属を陰極として用いることにより電子の注入とその輸送が比較的容易に実現できる。また、正孔輸送層は比較的大きなイオン化ポテンシャルを有するので、金（Ａｕ）や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等のイオン化ポテンシャルの大きな材料を陽極として用いることにより正孔の注入とその輸送が比較的容易に実現できる。
【０００７】
そこで、陰極に対して陽極に正の直流電圧を印加することにより、陽極（ＩＴＯ）１０２から正孔輸送層に正孔が注入され、また陰極１０６から電子輸送性の発光層に電子が注入され、更に正孔輸送層と電子輸送層（発光層）の接合部近傍の発光層中でこれらが結合することにより励起子が形成され緑色の発光１０７が生じる。この発光は透明電極及び基板を通して観測がなされる。勿論、正孔輸送性の有機発光層と電子輸送性の有機層を接合させ、正孔と電子を注入・輸送することによっても発光が得られる。
【０００８】
この発光原理はガリウム砒素等で形成された無機の発光ダイオードに類似しており、ＰＮ接合のされた化合物半導体に電子と正孔を注入することにより接合部近傍で電子と正孔の再結合することによる発光と対応させることができる。そして、電子輸送層はＮ型化合物半導体、正孔輸送層はＰ型化合物半導体に対比させるさせることができる。
【０００９】
その後、青色や赤色を発光する有機半導体材料や添加物材料が開発されるとともに、カラーディスプレイを実現するためのいくつかの方式も提案され、カラーディスプレイも試作されるに至っている。
有機ＥＬでカラーディスプレイを実現する方式として次の五つの方式が提案されている。
【００１０】
１．赤、緑、青の発光を生じる三種類の有機発光材料を平面的に交互に配置する方法
２．赤、緑、青の発光を生じる三種類の有機発光材料を積層する方法
３．白色（広い帯閾の緑）発光する有機材料と三種類の共振器構造を形成する方法
４．白色発光する有機材料と三原色のカラーフィルタを組み合わせる方法
５．青色発光する有機材料と三原色に変換する色変換層を組み合わせる方法
ところが、それぞれの方式に大きな課題が残されている。
【００１１】
第１の方式では、有機材料の耐水性、耐薬品性に問題があるために一度形成した有機薄膜を微細加工することは困難であり、高精細なディスプレイを実現することは非常に困難である。第２の方式では、有機材料の耐熱性が不十分なために透過率の高いＩＴＯ層を積層して形成することが困難であり、更に有機ＥＬの場合陰極として仕事関数の低い金属を用いる必要があるために透過率の高い積層構造素子を形成することが不可能に近く、従ってこの方式では効率のよいカラーディスプレイを形成することは極めて困難である。
【００１２】
第３の方式では発光色が共振器を形成するための薄膜の厚さに大きく依存するために大面積にわたって均一なカラーディスプレイを実現することは非常に困難である。第４及び第５の方法は高画質を実現するうえでは比較的優れているが、第４の方式ではカラーフィルタを用いるために高効率なディスプレイを実現することは不可能であり、更に現在のところ信頼性の高い白色発光材料の開発を待たざるを得ない。また。第５の方式では青から赤への光の変換効率が低く高効率、高輝度なディスプレイを実現することが困難である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明したように、従来の有機発光素子においては実用的な高画質なカラーディスプレイを実現することが困難であった。
【００１４】
本発明は、新しい原理にもとづく発光波長を制御する方式を提供するとともに、新しい方式のカラーディスプレイを提供するものである。特に、従来の有機発光素子のカラー化方式を欠点を克服し、高画質、高信頼性のカラーディスプレイを実現するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に少なくとも陽極、発光層を含む有機半導体層、陰極が形成され、有機半導体層に陽極及び陰極からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより、発光層にて発光が生じる有機発光素子において、発光層近傍に発光層よりも屈折率が高い層及び周期的に電流を注入する層が形成されることにより、発光領域が基板表面に平行な一定方向に周期的に変化していると共に発光層で発光した光を一定方向に伝搬する光導波路層が形成されていることを特徴とする有機発光素子である。
【００１６】
【発明の形態】
（第１の実施形態）
本発明の発光素子の概略原理を図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は素子の層構成図であり、図１（ｂ）には本素子における各層の屈折率と光強度分布を示す。
【００１７】
図１（ａ）において、１１はガラス基板である。その表面には屈折率が発光層を含む有機半導体層１４よりも高い誘電体層１２、透明電極１３、発光層を含む有機半導体層１４、一方向に周期的な構造を有する金属電極１５が順次形成されている。有機半導体層１４中の発光層に透明電極１３及び金属電極１５からキャリアが注入されることにより発光が生じる。
【００１８】
ところが、図１（ｂ）に示すように、発光層を含む有機半導体層の近傍に透明電極１３を介して高屈折率層１２が形成されているために発生した光は、右図の光強度分布に示す様に、屈折率の低い層、即ち有機半導体層１４、及びガラス基板１１に挟まれた高屈折率層１２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。
【００１９】
更に発光層には電極の周期構造に対応する周期的な分布を有する電流が注入されるために発光層に電極の周期構造に対応する方向に周期的な光学強度の分布が生じる。
【００２０】
その結果、導波路内に一定方向に周期的発光分布が形成される。即ち光導波路には周期的な複素屈折率分布が生じる。このように、一定の周期を有する複素屈折率分布が導波路に形成されると、導波路中を伝搬する光のうち、周期構造が形成された方向に伝搬する光（導波光）１７に対してこの周期に応じた特定の波長の光（回折光）１８だけが回折現象により逆方向に反射される。
【００２１】
すると、この反射される波の波長と同一波長の導波光１７が互いに干渉しあい強め合うことになるので、特定の波長に対して基板と平行方向でかつ周期構造が形成された方向にのみ共振器が形成される。
【００２２】
その結果、発光層で生じる光のうちこの共振器の周期構造で決定される特定の波長の光だけが共振して強く発光する。そして導波路型の共振器内に閉じこめられた光は導波路内の散乱によりガラス基板を通じて基板から外部に放射される。
【００２３】
この時、周期構造に伴う導波路の実効屈折率の変動周期が発光波長とほぼ同一の場合には二次の回折光が共振し、その時一次の回折光１６は基板と垂直方向に放出される。
【００２４】
本構成の発光素子においては、発光する光のスペクトルは共振波長の近傍であり極めて色純度の高い発光が得られる。従って、実効屈折率の変動周期をそれぞれ赤、緑、青等に対応させることにより、色純度の高いカラーの発光を得ることができる。
【００２５】
また、一般に屈折率の周期構造を有する導波路においては伝搬する光の振動方向が周期構造と平行な波だけが回折を受けるので、この周期構造の導波路から外部に放出される光は周期構造と同一方向に偏光成分を有する光が殆どであり、この周期構造を形成する方向を制御することにより発光の偏光方向を制御することが可能である。
【００２６】
本実施例においては、有機半導体層と透明電極の間に両者の屈折率よりも高く、かつ周期的な屈折率分布を有する層を形成することにより特定の波長に対する光帰還性の導波路を形成しているが、必ずしも透明電極よりも高い屈折率層である必要はない。
【００２７】
例えば透明電極の屈折率自体が発光層よりも高ければ透明電極を主体とする光導波路が形成される。従って有機半導体層に電流が周期的分布有して注入されれば実質的に複素実効屈折率に周期構造を有する光導波路が形成され、導波路型共振器が形成される。
【００２８】
また、本実施例においては、周期的な屈折率分布を有する層が有機半導体層と透明電極の間に設置されているが必ずしも、有機半導体層と透明電極の間に設置される必要はなく、例えば透明電極とガラス基板の間、もしくは有機半導体層と金属電極層の間に形成されていてもよい。
【００２９】
（第２の実施形態）
本発明のより具体的な素子構成を以下に説明する。第２の実施形態に係わる発光素子について図２を参照しながら説明する。
【００３０】
図２において、２１はガラス基板である。その表面には屈折率の高い誘電体層（酸化チタン等）２６が形成され、更に酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）２２が形成されている。その表面には、正孔輸送層２３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００３１】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層２４、並びに周期的構造を有する陰極２５が順次形成され、有機発光層に透明電極（陽極）２２及び金属電極（陰極）２５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００３２】
ところが、実施例１で説明したのと同じ原理で、有機発光層２４の近傍に配置されている誘電体等層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機発半導体層（正孔輸送層２３＋有機発光層２４）、及びガラス基板２１に挟まれた透明な誘電体層２６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００３３】
実施例１で説明したように、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００３４】
（第３の実施形態）
実施例２においては、光導波路を形成するのに高屈折率の誘電体を用いたが、透明電極にＩＴＯ（酸化インジウム錫）等の高屈折率媒体を兼用することができる。この場合の実施例を図３に示す。
【００３５】
図３において、３１はガラス基板である。その表面にはガラス基板及び有機層に比較して屈折率の高い酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）３２が形成されている。その表面には、正孔輸送層３３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００３６】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層３４、並びに周期的構造を有する金属電極（陰極３５）が順次形成され、発光層に透明電極（陽極）３２及び金属電極（陰極）３５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００３７】
ところが、実施例１及び２で説明したのと同じ原理で、有機発光層３４の近傍に配置されている透明電極層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層３３＋有機発光層３４）、及びガラス基板３１に挟まれた透明電極３２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００３８】
実施例２で説明したのと全く同じ原理で、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。実施例２及び３においては陰極が周期的な構造を有しているが、陽極が周期的構造を有していてもかまわない
（第４の実施形態）。
【００３９】
第４の実施形態に係わる発光素子について図４を参照しながら説明する。
図４において、４１はガラス基板である。その表面には屈折率の高い誘電体層（酸化チタン等）４６が形成され、更に周期的な構造を有する酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）４２が形成されている。
【００４０】
その表面には、正孔輸送層４３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００４１】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層４４、並びに陰極４５が順次形成され、有機発光層４４に透明電極（陽極）４２及び金属電極（陰極）４５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００４２】
ところが、実施例１で説明したのと同じ原理で、有機発光層４４の近傍に配置されている誘電体等層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層４３＋有機発光層４４）、及びガラス基板層４１に挟まれた透明な誘電体層４６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００４３】
実施例１で説明したように、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００４４】
（第５の実施形態）
実施例４においては、光導波路を形成するのに高屈折率の誘電体を用いたが、透明電極にＩＴＯ（酸化インジウム錫）等の高屈折率媒体を兼用することができる。この場合の実施例を図５に示す。
【００４５】
図５において、５１はガラス基板である。その表面にはガラス基板及び有機層に比較して屈折率の高くかつ周期的な構造を有する酸化インジウム錫でなる透明な陽極５２が形成されている。その表面には、正孔輸送層５３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００４６】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層５４、並びに金属電極（陰極）５５が順次形成され、有機発光層５４に透明電極（陽極）５２及び金属電極（陰極）５５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光が生じる。
【００４７】
ところが、実施例１及び２で説明したのと同じ原理で、有機発光層５４の近傍に配置されている透明電極層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層５３＋有機発光層５４）、及びガラス基板層５１に挟まれた透明電極５２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００４８】
実施例４で説明したのと全く同じ原理で、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００４９】
（第６の実施形態）
以上の実施例においては陰極もしくは陽極が空間周期的な分布を有しているが、電極間に周期的な構造を有する電流遮断層を設置することも可能である。
【００５０】
第６の実施形態に係わる発光素子について図６を参照しながら説明する。
図６において、６１はガラス基板である。その表面には屈折率の高い誘電体層（酸化チタン等）６６が形成され、その表面に酸化インジウム錫でなる透明電極（透明な陽極）６２が形成されている。更にその表面に上に周期的な構造を有する電流遮断層６７が設置されている。更に、正孔輸送層６３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００５１】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline)aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層６４、並びに金属電極（陰極）６５が順次形成されている。陽極と陰極の間に電圧を印加すると電流遮断層６７を介して有機発光層６４に正孔及び電子が注入されることにより周期的空間分布を有する発光が生じる。
【００５２】
ところが、実施例１で説明したのと同じ原理で、有機発光層６４の近傍に配置されている誘電体層６６の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機半導体層（正孔輸送層６３＋有機発光層６４）、及びガラス基板層６１に挟まれた透明誘電体層６６の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００５３】
実施例１で説明したように、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５４】
（第７の実施形態）
実施例６においては、光導波路を形成するのに高屈折率の誘電体を用いたが、透明電極にＩＴＯ（酸化インジウム錫）等の高屈折率媒体を兼用することができる。この場合の実施例を図７に示す。
【００５５】
図７において、７１はガラス基板である。その表面にはガラス基板及び有機半導体層に比較して屈折率の高い酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）７２が形成されている。更にその表面には表面に周期的な構造を有する絶縁層（酸化シリコン層）７６が設置されている。
【００５６】
その表面には、正孔輸送層７３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層７４、並びに陰極７５が順次形成され、有機発光層７４に透明電極（陽極）７２及び金属電極（陰極）７５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光が生じる。
【００５７】
ところが、実施例１及び２で説明したのと同じ原理で、有機発光層７４の近傍に配置されている透明電極層の屈折率が高いために発生した光は屈折率の低い二つの層もしくは媒体、即ち有機発光層（正孔輸送層７３＋有機発光層７４）、及びガラス基板層７１に挟まれた透明電極７２の近傍に閉じこめられ、発生した光は導波光として基板に平行な方向に伝搬する。注入電流の空間分布により導波路には横方向に強度分布が形成されるために、導波路にはその複素屈折率に周期的な分布が形成される。
【００５８】
実施例６で説明したのと全く同じ原理で、光導波路に形成された複素屈折率の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成され、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。
【００５９】
（第８の実施形態）
以上の実施例においては、単色の発光素子を示したが、複数の色を実現する方式を示す。
【００６０】
本発明の第８の実施形態に係わる発光素子について図８を参照しながら説明する。
【００６１】
図８において、８１はガラス基板である。ガラス基板上にはガラス基板及び有機層に比較して屈折率の高い酸化インジウム錫でなる透明電極（陽極）８２が形成されている。
【００６２】
更にその表面には表面に周期的な開放構造を有する絶縁層（酸化シリコン層）８６が設置されている。この絶縁部の構造は複数の周期を有しており、例えば波長１及び波長２に対応する空間周期構造が形成されている。
【００６３】
その表面には、正孔輸送層８３、即ちトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis(3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine] が形成されている。
【００６４】
続いて、発光層、即ちアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）でなる電子輸送性の有機発光層８４、並びに金属電極（陰極）８５が順次形成され、有機発光層８４に透明電極（陽極）８２及び金属電極（陰極）８５からそれぞれ正孔及び電子が注入されることにより発光が生じる。
【００６５】
実施例１で説明したように、発光部に形成された電流の分布により、基板と平行方向に光共振器が形成される、発光層で発する光のうちこの共振器で決定される特定の波長の光だけが強く発光し、外部に放出される。この場合、放出される光の波長は共振器の周期、即ち素子内に形成された電流遮断層の周期で決定されるので、それぞれの周期に対応する複数の波長を発光する。
【００６６】
（第９の実施形態）
以上の実施例では周期構造が一方向に形成されているが、その周期構造の方向を複数にすることにより発振する偏光方向を変化させることが出来る。
【００６７】
例えば図９に示す様に、領域１、領域２、領域３における電流分布の方向はそれぞれ異なっており、発生する光の偏光方向もそれぞれの空間周期に直交することは自明である。
【００６８】
これらの方法により異なる偏光の光を画像として表示させ、偏光分離器を通して観察することにより、立体画像を表示することが可能である。
【００６９】
以上の実施例においては、有機半導体層としてトリフェニルジアミン（ＴＰＤ[N,N'-bis (3-methylphenyl) - (1,1'-biphenyl) - 4 , 4'-diamine]（正孔輸送層）、並びにアルミキノリノール錯体（Alq[tris(8-hydroxyquinoline) aluminium]）（発光層、電子輸送層）を用いたが必ずしもこれらの材料に限定されるものではなく、ポリマーを含め広く発光機能を有する有機半導体薄膜に適用されることは自明である。
【００７０】
【発明の効果】
以上、実施例を用いて示した様に、本発明においては従来のような複雑な構造やプロセスを講じなくとも、比較的簡単な素子構成で信頼性の高いカラー表示素子を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる発光素子の原理図
【図２】本発明の第２の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図３】本発明の第３の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図４】本発明の第４の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図５】本発明の第５の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図６】本発明の第６の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図７】本発明の第７の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図８】本発明の第８の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図９】本発明の第９の実施形態に係わる発光素子の断面図
【図１０】従来の有機発光素子の概略構造を示した図
【符号の説明】
１１ガラス基板
１２高屈折率層
１３透明電極
１４有機層
１５金属電極
１６回折光
１７導波光
１８回折光[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting element widely used as various display devices, and relates to an organic electric field element.
[0002]
[Prior art]
With the development of advanced information-oriented multimedia society, development of flat panel display devices with low power consumption and high image quality has become active. Non-light-emitting liquid crystal display elements have been established with the feature of low power consumption, and their application to portable information terminals and higher performance have been advanced.
[0003]
On the other hand, organic EL displays are self-luminous, and the display is very easy to recognize in the most commonly used room. Therefore, it is an alternative to conventional CRTs, large screen displays that are difficult to achieve with CRTs, and ultra-high definition. Research and development is active with the goal of realizing the display. Monochrome (green, yellow) text and numeric display has already reached a practical level of technology, and in the future, development of a high-brightness, thin display that takes advantage of the characteristics of organic EL and high-definition that can also display moving images. Expectations for color displays are increasing.
[0004]
In 1987, Tan et al. Emitted light at a low voltage by forming a hole injection electrode layer, an organic hole transport layer, an organic electron transporting light emitting layer, and an electron injection electrode layer on a glass substrate. Since demonstrating that organic EL is possible (reference: CWTang et al. Appl. Phys. Lett. Vol.51, p.913 (1987)), organic EL elements have attracted much attention.
[0005]
An outline of a conventional organic EL element proposed by Tan et al. Is shown using FIG.
On a glass substrate 101, an anode 102 made of a transparent conductive thin film (ITO) having a relatively large ionization potential such as indium tin oxide (ITO) and easy hole injection is formed. Next, a hole transport layer 104 and an electron transporting light emitting layer 105 are sequentially formed on almost the entire surface. A cathode 106 made of a metal layer having a relatively low work function and easy to inject electrons, such as a silver magnesium alloy (AgMg), is formed on the surface.
[0006]
An electron transporting light emitting layer generally has a work function lower than that of a metal. However, by using a metal having a low work function such as an AgMg alloy as a cathode, it is relatively easy to inject and transport electrons. it can. In addition, since the hole transport layer has a relatively large ionization potential, the use of a material having a large ionization potential such as gold (Au) or indium tin oxide (ITO) as an anode makes it possible to relatively inject and transport holes. It can be easily realized.
[0007]
Therefore, by applying a positive DC voltage to the anode with respect to the cathode, holes are injected from the anode (ITO) 102 into the hole transport layer, and electrons are injected from the cathode 106 into the electron transporting light emitting layer. Furthermore, when they are combined in the light emitting layer in the vicinity of the junction between the hole transport layer and the electron transport layer (light emitting layer), excitons are formed and green light emission 107 is generated. This emission is observed through the transparent electrode and the substrate. Of course, light emission can also be obtained by joining a hole-transporting organic light-emitting layer and an electron-transporting organic layer, and injecting and transporting holes and electrons.
[0008]
The principle of light emission is similar to that of inorganic light-emitting diodes made of gallium arsenide, etc., and electrons and holes are recombined near the junction by injecting electrons and holes into a compound semiconductor with a PN junction. It is possible to correspond to light emission due to the above. The electron transport layer can be compared with an N-type compound semiconductor, and the hole transport layer can be compared with a P-type compound semiconductor.
[0009]
Thereafter, organic semiconductor materials and additive materials that emit blue and red light have been developed, and several methods for realizing a color display have been proposed, and color displays have also been prototyped.
The following five methods have been proposed as a method for realizing a color display with organic EL.
[0010]
1. 1. A method of alternately arranging three types of organic light emitting materials that generate red, green, and blue light emission in a plane. 2. Laminating three types of organic light emitting materials that generate red, green and blue light emission 3. A method of forming three types of resonator structures with an organic material that emits white light (wide band threshold green). 4. A method of combining an organic material emitting white light and a color filter of three primary colors The method of combining an organic material that emits blue light and a color conversion layer that converts the three primary colors remains a major problem in each method.
[0011]
In the first method, since there is a problem with the water resistance and chemical resistance of the organic material, it is difficult to finely process the organic thin film once formed, and it is very difficult to realize a high-definition display. . In the second method, since the heat resistance of the organic material is insufficient, it is difficult to form a laminated ITO layer having a high transmittance, and in the case of organic EL, it is necessary to use a metal having a low work function as a cathode. Therefore, it is almost impossible to form a laminated structure element having a high transmittance. Therefore, it is extremely difficult to form an efficient color display by this method.
[0012]
In the third method, since the emission color greatly depends on the thickness of the thin film for forming the resonator, it is very difficult to realize a uniform color display over a large area. Although the fourth and fifth methods are relatively excellent in realizing high image quality, the fourth method cannot use a color filter to achieve a high-efficiency display. However, we have to wait for the development of a highly reliable white light-emitting material. Also. In the fifth method, it is difficult to realize a display with high efficiency and high brightness with low conversion efficiency of light from blue to red.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it has been difficult to realize a practical high-quality color display in the conventional organic light emitting device.
[0014]
The present invention provides a method for controlling the emission wavelength based on a new principle, and also provides a new type of color display. In particular, the conventional colorization method for organic light-emitting elements overcomes the drawbacks and realizes a color display with high image quality and high reliability.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, at least an anode, an organic semiconductor layer including a light emitting layer, and a cathode are formed on a substrate, and holes and electrons are injected into the organic semiconductor layer from the anode and the cathode, respectively, so that light emission occurs in the light emitting layer. in the organic onset Hikarimoto element, by injecting layer a higher layer and periodically current refractive index than the light-emitting layer in the vicinity of the light emitting layer is formed periodically in the constant direction parallel to the light emitting region the substrate surface An organic light emitting device characterized in that an optical waveguide layer is formed which propagates light emitted from the light emitting layer in a certain direction while changing.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
The general principle of the light emitting device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a layer configuration diagram of the element, and FIG. 1B shows a refractive index and a light intensity distribution of each layer in the element.
[0017]
In FIG. 1A, 11 is a glass substrate. A dielectric layer 12 having a refractive index higher than that of the organic semiconductor layer 14 including the light emitting layer, a transparent electrode 13, an organic semiconductor layer 14 including the light emitting layer, and a metal electrode 15 having a periodic structure in one direction are sequentially formed on the surface. Is formed. Light emission occurs when carriers are injected from the transparent electrode 13 and the metal electrode 15 into the light emitting layer in the organic semiconductor layer 14.
[0018]
However, as shown in FIG. 1 (b), the light generated as a result of the high refractive index layer 12 being formed through the transparent electrode 13 in the vicinity of the organic semiconductor layer including the light emitting layer is the light intensity shown in the right figure. As shown in the distribution, the light is confined in the vicinity of the low refractive index layer, that is, the organic semiconductor layer 14 and the high refractive index layer 12 sandwiched between the glass substrates 11, and the generated light is guided in the direction parallel to the substrate. Propagate.
[0019]
Furthermore, since a current having a periodic distribution corresponding to the periodic structure of the electrode is injected into the light emitting layer, a periodic optical intensity distribution is generated in the direction corresponding to the periodic structure of the electrode.
[0020]
As a result, a periodic light emission distribution is formed in a certain direction in the waveguide. That is, a periodic complex refractive index distribution is generated in the optical waveguide. Thus, when a complex refractive index distribution having a constant period is formed in the waveguide, among the light propagating in the waveguide, the light propagating in the direction in which the periodic structure is formed (guided light) 17 Only light (diffracted light) 18 having a specific wavelength corresponding to the lever period is reflected in the reverse direction by the diffraction phenomenon.
[0021]
Then, since the guided light 17 having the same wavelength as the reflected wave interferes with each other and strengthens, the resonator is only in the direction parallel to the substrate and the periodic structure formed with respect to the specific wavelength. Is formed.
[0022]
As a result, only light of a specific wavelength determined by the periodic structure of the resonator among the light generated in the light emitting layer resonates and emits strongly. The light confined in the waveguide type resonator is radiated from the substrate to the outside through the glass substrate due to scattering in the waveguide.
[0023]
At this time, when the fluctuation period of the effective refractive index of the waveguide accompanying the periodic structure is substantially the same as the emission wavelength, the second-order diffracted light resonates, and then the first-order diffracted light 16 is emitted in a direction perpendicular to the substrate. .
[0024]
In the light emitting element having this configuration, the spectrum of emitted light is in the vicinity of the resonance wavelength, and light emission with extremely high color purity can be obtained. Therefore, it is possible to obtain light emission of high color purity by making the effective refractive index variation period correspond to red, green, blue, etc., respectively.
[0025]
In general, in a waveguide having a periodic structure with a refractive index, only the waves whose propagation direction of propagating light is parallel to the periodic structure are diffracted. Most of the light has a polarization component in the same direction, and the polarization direction of light emission can be controlled by controlling the direction in which this periodic structure is formed.
[0026]
In this embodiment, an optical feedback waveguide for a specific wavelength is formed by forming a layer having a refractive index distribution higher than the refractive index of both of the organic semiconductor layer and the transparent electrode. However, the refractive index layer is not necessarily higher than that of the transparent electrode.
[0027]
For example, if the refractive index of the transparent electrode itself is higher than that of the light emitting layer, an optical waveguide mainly composed of the transparent electrode is formed. Accordingly, when current is injected into the organic semiconductor layer with a periodic distribution, an optical waveguide having a periodic structure with a complex effective refractive index is substantially formed, and a waveguide resonator is formed.
[0028]
Further, in this example, the layer having a periodic refractive index distribution is installed between the organic semiconductor layer and the transparent electrode, but it is not necessarily installed between the organic semiconductor layer and the transparent electrode, For example, it may be formed between the transparent electrode and the glass substrate, or between the organic semiconductor layer and the metal electrode layer.
[0029]
(Second Embodiment)
A more specific element configuration of the present invention will be described below. A light emitting device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0030]
In FIG. 2, 21 is a glass substrate. A dielectric layer (titanium oxide or the like) 26 having a high refractive index is formed on the surface, and a transparent electrode (anode) 22 made of indium tin oxide is further formed. A hole transport layer 23, that is, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed on the surface. Yes.
[0031]
Subsequently, a light-emitting layer, that is, an electron-transporting organic light-emitting layer 24 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)) and a cathode 25 having a periodic structure are sequentially formed on the organic light-emitting layer. When holes and electrons are injected from the transparent electrode (anode) 22 and the metal electrode (cathode) 25, light emission having a periodic spatial distribution is generated.
[0032]
However, based on the same principle as described in Example 1, the light generated due to the high refractive index of the dielectric layer disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 24 is generated by two layers or media having a low refractive index. That is, the light is confined in the vicinity of the organic semiconductor layer (hole transport layer 23 + organic light emitting layer 24) and the transparent dielectric layer 26 sandwiched between the glass substrates 21, and the generated light is guided in the direction parallel to the substrate. Propagate. Since the intensity distribution is formed in the waveguide in the lateral direction due to the spatial distribution of the injected current, a periodic distribution is formed in the complex refractive index in the waveguide.
[0033]
As described in the first embodiment, an optical resonator is formed in the direction parallel to the substrate by the distribution of the complex refractive index formed in the optical waveguide, and the specific light determined by this resonator among the light emitted from the light emitting layer. Only light of a wavelength emits strongly and is emitted to the outside.
[0034]
(Third embodiment)
In Example 2, a high refractive index dielectric was used to form the optical waveguide, but a high refractive index medium such as ITO (indium tin oxide) can also be used as the transparent electrode. An embodiment in this case is shown in FIG.
[0035]
In FIG. 3, 31 is a glass substrate. A transparent electrode (anode) 32 made of indium tin oxide having a higher refractive index than the glass substrate and the organic layer is formed on the surface. A hole transport layer 33, that is, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed on the surface. Yes.
[0036]
Subsequently, a light emitting layer, that is, an electron transporting organic light emitting layer 34 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)), and a metal electrode (cathode 35) having a periodic structure are sequentially formed. When holes and electrons are injected from the transparent electrode (anode) 32 and the metal electrode (cathode) 35 to the light emitting layer, light emission having a periodic spatial distribution is generated.
[0037]
However, on the same principle as described in the first and second embodiments, the light generated by the transparent electrode layer disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 34 has a high refractive index. That is, the light is confined in the vicinity of the organic semiconductor layer (hole transport layer 33 + organic light emitting layer 34) and the transparent electrode 32 sandwiched between the glass substrates 31, and the generated light propagates in the direction parallel to the substrate as guided light. Since the intensity distribution is formed in the waveguide in the lateral direction due to the spatial distribution of the injected current, a periodic distribution is formed in the complex refractive index in the waveguide.
[0038]
Based on exactly the same principle as described in the second embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the substrate by the distribution of the complex refractive index formed in the optical waveguide, and this resonator determines the light emitted from the light emitting layer. Only light of a specific wavelength is emitted strongly and emitted to the outside. In Examples 2 and 3, the cathode has a periodic structure, but the anode may have a periodic structure (fourth embodiment).
[0039]
A light-emitting element according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, 41 is a glass substrate. A dielectric layer (such as titanium oxide) 46 having a high refractive index is formed on the surface, and a transparent electrode (anode) 42 made of indium tin oxide having a periodic structure is formed.
[0040]
A hole transport layer 43, that is, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed on the surface. Yes.
[0041]
Subsequently, a light-emitting layer, that is, an electron-transporting organic light-emitting layer 44 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)) and a cathode 45 are sequentially formed, and a transparent electrode (anode) is formed on the organic light-emitting layer 44. ) 42 and the metal electrode (cathode) 45 are injected with holes and electrons, respectively, to generate light having a periodic spatial distribution.
[0042]
However, on the same principle as described in Example 1, the light generated due to the high refractive index of the dielectric layer disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 44 is generated by two layers or media having a low refractive index. That is, the light is confined in the vicinity of the organic semiconductor layer (hole transport layer 43 + organic light emitting layer 44) and the transparent dielectric layer 46 sandwiched between the glass substrate layers 41, and the generated light is guided in the direction parallel to the substrate. Propagate. Since the intensity distribution is formed in the waveguide in the lateral direction due to the spatial distribution of the injected current, a periodic distribution is formed in the complex refractive index in the waveguide.
[0043]
As described in the first embodiment, an optical resonator is formed in the direction parallel to the substrate by the distribution of the complex refractive index formed in the optical waveguide, and the specific light determined by this resonator among the light emitted from the light emitting layer. Only light of a wavelength emits strongly and is emitted to the outside.
[0044]
(Fifth embodiment)
In Example 4, a high refractive index dielectric was used to form the optical waveguide, but a high refractive index medium such as ITO (indium tin oxide) can also be used as the transparent electrode. An embodiment in this case is shown in FIG.
[0045]
In FIG. 5, 51 is a glass substrate. A transparent anode 52 made of indium tin oxide having a higher refractive index and a periodic structure as compared with the glass substrate and the organic layer is formed on the surface. A hole transport layer 53, that is, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed on the surface. Yes.
[0046]
Subsequently, a light-emitting layer, that is, an electron-transporting organic light-emitting layer 54 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)) and a metal electrode (cathode) 55 are sequentially formed on the organic light-emitting layer 54. Light emission occurs when holes and electrons are injected from the transparent electrode (anode) 52 and the metal electrode (cathode) 55, respectively.
[0047]
However, on the same principle as described in the first and second embodiments, the light generated by the transparent electrode layer disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 54 has a high refractive index. That is, the light is confined in the vicinity of the transparent electrode 52 sandwiched between the organic semiconductor layer (hole transport layer 53 + organic light emitting layer 54) and the glass substrate layer 51, and the generated light propagates in the direction parallel to the substrate as guided light. . Since the intensity distribution is formed in the waveguide in the lateral direction due to the spatial distribution of the injected current, a periodic distribution is formed in the complex refractive index in the waveguide.
[0048]
Based on the same principle as described in the fourth embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the substrate by the distribution of the complex refractive index formed in the optical waveguide, and the light emitted from the light emitting layer is determined by this resonator. Only light of a specific wavelength is emitted strongly and emitted to the outside.
[0049]
(Sixth embodiment)
In the above embodiments, the cathode or the anode has a spatial periodic distribution, but it is also possible to install a current blocking layer having a periodic structure between the electrodes.
[0050]
A light emitting device according to a sixth embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 6, 61 is a glass substrate. A dielectric layer (titanium oxide or the like) 66 having a high refractive index is formed on the surface, and a transparent electrode (transparent anode) 62 made of indium tin oxide is formed on the surface. Further, a current blocking layer 67 having a periodic structure is provided on the surface thereof. Further, a hole transport layer 63, that is, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed.
[0051]
Subsequently, a light emitting layer, that is, an electron transporting organic light emitting layer 64 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum]) and a metal electrode (cathode) 65 are sequentially formed. Emission having a periodic spatial distribution by holes and electrons into the organic light-emitting layer 64 a voltage between the anode and the cathode through the Ru mark pressurized to the current blocking layer 67 are injected occurs.
[0052]
However, on the same principle as described in the first embodiment, the light generated due to the high refractive index of the dielectric layer 66 disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 64 is generated by two layers or media having a low refractive index. That is, the light is confined in the vicinity of the organic semiconductor layer (hole transport layer 63 + organic light emitting layer 64) and the transparent dielectric layer 66 sandwiched between the glass substrate layers 61, and the generated light propagates in the direction parallel to the substrate as guided light. To do. Since the intensity distribution is formed in the waveguide in the lateral direction due to the spatial distribution of the injected current, a periodic distribution is formed in the complex refractive index in the waveguide.
[0053]
As described in the first embodiment, an optical resonator is formed in the direction parallel to the substrate by the distribution of the complex refractive index formed in the optical waveguide, and the specific light determined by this resonator among the light emitted from the light emitting layer. Only light of a wavelength emits strongly and is emitted to the outside.
[0054]
(Seventh embodiment)
In Example 6, a high refractive index dielectric was used to form the optical waveguide, but a high refractive index medium such as ITO (indium tin oxide) can also be used as the transparent electrode. An embodiment in this case is shown in FIG.
[0055]
In FIG. 7, reference numeral 71 denotes a glass substrate. A transparent electrode (anode) 72 made of indium tin oxide having a higher refractive index than the glass substrate and the organic semiconductor layer is formed on the surface. Further, an insulating layer (silicon oxide layer) 76 having a periodic structure is provided on the surface.
[0056]
On the surface, a hole transport layer 73, that is, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed. Subsequently, a light emitting layer, that is, an electron transporting organic light emitting layer 74 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)) and a cathode 75 are sequentially formed, and a transparent electrode is formed on the organic light emitting layer 74. Light emission occurs when holes and electrons are injected from the (anode) 72 and the metal electrode (cathode) 75, respectively.
[0057]
However, the light generated by the transparent electrode layer disposed in the vicinity of the organic light emitting layer 74 on the same principle as described in the first and second embodiments has a high refractive index. That is, the light is confined in the vicinity of the organic light emitting layer (hole transport layer 73 + organic light emitting layer 74) and the transparent electrode 72 sandwiched between the glass substrate layers 71, and the generated light propagates in the direction parallel to the substrate as guided light. . Since the intensity distribution is formed in the waveguide in the lateral direction due to the spatial distribution of the injected current, a periodic distribution is formed in the complex refractive index in the waveguide.
[0058]
Based on the same principle as described in the sixth embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the substrate by the distribution of the complex refractive index formed in the optical waveguide, and is determined by this resonator out of the light emitted from the light emitting layer. Only light of a specific wavelength is emitted strongly and emitted to the outside.
[0059]
(Eighth embodiment)
In the above embodiment, a single color light emitting element is shown, but a system for realizing a plurality of colors is shown.
[0060]
A light-emitting device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0061]
In FIG. 8, 81 is a glass substrate. A transparent electrode (anode) 82 made of indium tin oxide having a higher refractive index than the glass substrate and the organic layer is formed on the glass substrate.
[0062]
Furthermore, an insulating layer (silicon oxide layer) 86 having a periodic open structure is provided on the surface. The structure of the insulating portion has a plurality of periods, and for example, a spatial periodic structure corresponding to the wavelength 1 and the wavelength 2 is formed.
[0063]
A hole transport layer 83, that is, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine]) is formed on the surface. Yes.
[0064]
Subsequently, a light emitting layer, that is, an electron transporting organic light emitting layer 84 made of an aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum)) and a metal electrode (cathode) 85 are sequentially formed. Light emission occurs when holes and electrons are injected from the transparent electrode (anode) 82 and the metal electrode (cathode) 85, respectively.
[0065]
As described in the first embodiment, an optical resonator is formed in a direction parallel to the substrate by the distribution of the current formed in the light emitting portion. The specific wavelength determined by this resonator among the light emitted from the light emitting layer. Only the light of the light is emitted strongly and emitted to the outside. In this case, since the wavelength of the emitted light is determined by the period of the resonator, that is, the period of the current blocking layer formed in the element, a plurality of wavelengths corresponding to each period are emitted.
[0066]
(Ninth embodiment)
In the above embodiment, the periodic structure is formed in one direction. However, the polarization direction of oscillation can be changed by using a plurality of directions of the periodic structure.
[0067]
For example, as shown in FIG. 9, the current distribution directions in the regions 1, 2, and 3 are different from each other, and it is obvious that the polarization direction of the generated light is orthogonal to each spatial period.
[0068]
It is possible to display a stereoscopic image by displaying light of different polarization as an image by these methods and observing it through a polarization separator.
[0069]
In the above embodiment, triphenyldiamine (TPD [N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine] (hole transport layer) is used as the organic semiconductor layer. ) And aluminum quinolinol complex (Alq [tris (8-hydroxyquinoline) aluminum]) (light-emitting layer, electron-transport layer), but is not necessarily limited to these materials and has a wide light-emitting function including polymers. It is obvious that it is applied to organic semiconductor thin films.
[0070]
【The invention's effect】
As described above with reference to the embodiments, in the present invention, it is possible to realize a highly reliable color display element with a relatively simple element configuration without taking a complicated structure and process as in the prior art. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle view of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a light-emitting element according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 9 is a sectional view of a light emitting device according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a schematic structure of a conventional organic light emitting device.
11 Glass substrate 12 High refractive index layer 13 Transparent electrode 14 Organic layer 15 Metal electrode 16 Diffracted light 17 Waveguide light 18 Diffracted light

Claims

An organic semiconductor layer including at least an anode, a light emitting layer, and a cathode are formed on the substrate, and holes and electrons are injected into the organic semiconductor layer from the anode and the cathode, respectively, so that light is emitted from the light emitting layer. In an organic light emitting device in which
By forming a layer having a higher refractive index than the light emitting layer and a layer for periodically injecting current in the vicinity of the light emitting layer, the light emitting region is periodically changed in a certain direction parallel to the substrate surface. And an optical waveguide layer for propagating light emitted from the light emitting layer in a certain direction is formed.
At least one of the anode or cathode is transparent,
Light propagating through the current injected emitted by the optical waveguide to the light-emitting layer, based come Den搬光the diffraction effect due to the periodic structure of the complex effective refractive index which is formed on the optical waveguide by a periodic current distribution of the light-emitting layer opposite direction is optical feedback, the propagation light and the feedback light resonates in a certain direction corresponding to the periodic structure formed in the direction parallel to the substrate surface, scattered light or low-order diffracted light of the light which resonates Is transmitted to the outside of the device through the transparent electrode ,
The optical length of the period of the cycle or the current density change in the effective refractive index change formed in the waveguide layer, organic light-emitting device characterized in that equal to the emission wavelength.

At least an anode, an organic semiconductor layer including a light emitting layer on a substrate, and the cathode is formed, the by respective holes and electrons from the anode and the cathode to the organic semiconductor layer are injected, light emission by the light emitting layer in the organic onset Hikarimoto child to occur,
A layer having a refractive index higher than that of the light emitting layer disposed in the vicinity of the light emitting layer is formed by optically coupling with the light emitting layer, so that light emitted from the light emitting layer is parallel to the substrate surface. is formed an optical waveguide layer for propagating direction, and the region where the current density to be injected into the light emitting layer is periodically changed in parallel a predetermined direction to the substrate surface is formed,
An organic light-emitting element, wherein an optical length of an effective refractive index change period or a current density change period formed in the optical waveguide layer is equal to an emission wavelength .

3. The organic light-emitting device according to claim 1, wherein the light transmitted through the transparent electrode and emitted to the outside of the device is polarized light.

3. The organic light-emitting device according to claim 1 , wherein the anode is transparent and the cathode is made of metal, and the cathode has a periodic shape in a certain direction .

5. The organic light emitting device according to claim 4 , wherein a transparent dielectric layer having a refractive index higher than that of the organic semiconductor layer is formed on the substrate.

The organic light-emitting device according to claim 4, wherein the refractive index of the anode is higher than the refractive index of the organic semiconductor layer .

The organic light emitting device according to claim 1 or 2 , wherein the anode is transparent, the cathode is made of metal, and the anode has a periodic shape in a certain direction .

8. The organic light emitting device according to claim 7 , wherein a transparent dielectric layer having a refractive index higher than that of the organic semiconductor layer is formed on the substrate.

The organic light-emitting device according to claim 7, wherein the refractive index of the anode is higher than the refractive index of the organic semiconductor layer .

The anode is transparent and the cathode is made of metal,
The organic light emitting device according to claim 1 or 2, characterized in that the current blocking layer having a periodic shape a certain direction between the anode and the cathode are formed.

The organic light-emitting device according to claim 10 , wherein a transparent dielectric layer having a refractive index higher than that of the organic semiconductor layer is formed on the substrate.

The organic light emitting device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the fluctuation cycle of a plurality of types of current injection region is formed in the optical waveguide layer.

13. The organic light-emitting element according to claim 12, wherein the colors developed by the plurality of types of periodic structures are the three primary colors of red, green, and blue light, respectively.

The organic light emitting device according to claim 12, wherein the period of the current injection region in the direction of the multiple is formed.