JP4785034B2 - EL element - Google Patents

EL element Download PDF

Info

Publication number
JP4785034B2
JP4785034B2 JP2005091894A JP2005091894A JP4785034B2 JP 4785034 B2 JP4785034 B2 JP 4785034B2 JP 2005091894 A JP2005091894 A JP 2005091894A JP 2005091894 A JP2005091894 A JP 2005091894A JP 4785034 B2 JP4785034 B2 JP 4785034B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
layer
light
organic
transparent electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005091894A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006100245A (en
Inventor
進一 田中
正俊 堀井
昭雄 小川
行俊 甚出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2005091894A priority Critical patent/JP4785034B2/en
Priority to KR1020050080049A priority patent/KR101217659B1/en
Priority to US11/218,660 priority patent/US20060049419A1/en
Publication of JP2006100245A publication Critical patent/JP2006100245A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4785034B2 publication Critical patent/JP4785034B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

本発明は、注入型エレクトロルミネッセンス(EL)とも称され、薄膜状としたEL物質に電子、正孔を注入し、再結合させることで発光を行なうEL素子に関する。   The present invention is also referred to as injection-type electroluminescence (EL), and relates to an EL element that emits light by injecting electrons and holes into a thin-film EL material and recombining them.

有機EL素子は、有機物発光層に電流を注入することによって電気エネルギーを光エネルギーに変換する自己発光型の表示素子であり、近年、研究・開発が活発に進められている。特に、芳香族ジアミンからなる有機正孔輸送層と8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体からなる有機発光層とを設けた有機EL素子がアントラセン等を使用した電界発光素子に比べて発光効率の改善がなされて以降、研究・開発への積極的な取り組みが行なわれている(例えば、非特許文献1参照。)   An organic EL element is a self-luminous display element that converts electric energy into light energy by injecting a current into an organic light emitting layer, and research and development have been actively promoted in recent years. In particular, an organic EL device provided with an organic hole transport layer made of an aromatic diamine and an organic light emitting layer made of an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline has improved luminous efficiency as compared with an electroluminescent device using anthracene or the like. Since then, active efforts have been made in research and development (for example, see Non-Patent Document 1).

有機EL素子の一般的な構造を図20に示す。透明基板の上に透明電極層(陽極)を設け、更にその上に正孔輸送層、有機発光層及び陰極層の各層を順次真空蒸着法によって形成した構成としている。そして、陽極となる透明電極層と陰極層との間に直流電圧を印加すると、透明電極層から注入された正孔と陰極層から注入された電子が有機層(正孔輸送層及び有機発光層)に到達して電子と正孔の再結合が行なわれ、その時、電気エネルギーが光エネルギーに変換されて有機発光層から光が放出される。   A general structure of the organic EL element is shown in FIG. A transparent electrode layer (anode) is provided on a transparent substrate, and a hole transport layer, an organic light emitting layer, and a cathode layer are sequentially formed thereon by a vacuum deposition method. When a DC voltage is applied between the transparent electrode layer serving as the anode and the cathode layer, the holes injected from the transparent electrode layer and the electrons injected from the cathode layer are converted into organic layers (hole transport layer and organic light emitting layer). ) And electrons and holes are recombined. At that time, electric energy is converted into light energy, and light is emitted from the organic light emitting layer.

この場合、陽極と陰極との間に設けられる有機層は陽極側から順に正孔輸送層/有機発光層の2層構造としているが、他に正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層の構造のものや、正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/の構造のものや、正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層の構造のもの等があり、前記有機発光層を多層として積層したものもある。   In this case, the organic layer provided between the anode and the cathode has a two-layer structure of a hole transport layer / organic light emitting layer in order from the anode side, but in addition, a hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer. / Having a structure of electron transport layer, having a structure of hole injection layer / hole transport layer / organic light emitting layer /, having a structure of hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer, etc. Some organic light-emitting layers are laminated as a multilayer.

正孔輸送層は陽極から正孔が注入され易くする働きと、電子をブロックする働きを有している。また、電子注入層は陰極から電子が注入され易くする働きを有している。   The hole transport layer has a function of easily injecting holes from the anode and a function of blocking electrons. The electron injection layer has a function of facilitating injection of electrons from the cathode.

陽極層を形成する材料には仕事関数の大きい金属、それらの合金及び化合物が使用され、ニッケル、金、白金、パラジウムやこれらの合金或いは酸化錫(SnO)、沃化銅、更にはポリピロール等の導電性ポリマー等が可能であるが、一般的にはITOの透明電極層が多く使用されている。 Materials for forming the anode layer include metals having a high work function, alloys and compounds thereof, such as nickel, gold, platinum, palladium, alloys thereof, tin oxide (SnO 2 ), copper iodide, and polypyrrole. In general, a transparent electrode layer made of ITO is often used.

陰極層は電子注入に有効な材料で形成する必要があるために、電子注入効率の向上が図られる仕事関数の小さい金属(低仕事関数金属材料)を使用することが好ましく、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウムインジウム合金、マグネシウムアルミニウム合金、マグネシウム銀合金及びアルミニウムリチウム合金等を用いて真空蒸着法やスパッタリング法のドライプロセスによって成膜される。   Since it is necessary to form the cathode layer with a material effective for electron injection, it is preferable to use a metal having a low work function (low work function metal material) that can improve the electron injection efficiency. Aluminum, magnesium, magnesium The indium alloy, the magnesium aluminum alloy, the magnesium silver alloy, the aluminum lithium alloy, and the like are used to form a film by a dry process such as a vacuum evaporation method or a sputtering method.

有機材料によって成膜される有機層は、トリス(8−ヒドロキシキナリナト)アルミニウム(以下、Alqと略記する)及びN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(以下、TPDと略記する)等の低分子系材料や、ポリパラフェニレンビニレン(PPV)等の高分子系材料を使用することが試みられており、高輝度化及び多色化等のための研究・開発が活発に行なわれ、実用化も始まっている。 The organic layer formed by the organic material includes tris (8-hydroxyquinalinato) aluminum (hereinafter abbreviated as Alq 3 ) and N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) 1. , 1′-biphenyl-4,4′-diamine (hereinafter abbreviated as TPD) and high molecular materials such as polyparaphenylene vinylene (PPV) have been tried. In addition, research and development for high brightness and multi-color has been actively conducted, and practical application has begun.

上記構造の有機EL素子において、有機発光層から放出されて透明基板から外部(大気中)に出射される光には、有機発光層から透明電極方向に放出されて透明電極及び透明基板を介して出射する光、有機発光層から陰極方向に放出され、陰極の表面で反射されて透明電極及び透明基板を介して出射する光、有機発光層から放出されて透明基板、透明電極及び多層化された有機化合物材料層(正孔輸送層及び有機発光層)の各界面で反射・屈折を繰り返しながら透明基板から出射される光、が存在する。そして夫々の光は有機発光層から放出されて透明基板を介して外部に出射されるに至るまでの光路長が異なるために光路差を生じ、それに起因した干渉が出力に影響を及ぼすことが知られている。   In the organic EL element having the above structure, light emitted from the organic light emitting layer and emitted from the transparent substrate to the outside (in the atmosphere) is emitted from the organic light emitting layer toward the transparent electrode and passes through the transparent electrode and the transparent substrate. Outgoing light, emitted from the organic light emitting layer toward the cathode, reflected from the surface of the cathode and emitted through the transparent electrode and the transparent substrate, emitted from the organic light emitting layer, transparent substrate, transparent electrode and multilayered There is light emitted from the transparent substrate while repeating reflection and refraction at each interface of the organic compound material layer (hole transport layer and organic light emitting layer). Each light is emitted from the organic light-emitting layer and has a different optical path length from when it is emitted to the outside through the transparent substrate. Therefore, it is known that an optical path difference occurs, and interference caused by the influence affects the output. It has been.

そこで、このような現象に対して、有機EL素子の有機発光層を除いた有機化合物材料層の各層を発光色に対応して異なる膜厚に設定し、反射干渉現象を利用することによって各発光色の光の取り出し効率の向上を図る提案がなされている。   Therefore, in response to such a phenomenon, each layer of the organic compound material layer excluding the organic light emitting layer of the organic EL element is set to have a different film thickness corresponding to the light emission color, and each light emission is performed by utilizing the reflection interference phenomenon. Proposals have been made to improve the extraction efficiency of colored light.

具体的には、有機発光層を挟んだ陽極側の正孔輸送層(正孔注入層及び正孔輸送層)と陰極側の電子輸送層(電子注入層及び電子輸送層)の膜厚の制御が行なわれる。図21に示す有機EL素子の素子構造の場合、有機発光層の発光界面から透明電極と透明基板の境界平面までの光学距離((norg・dorg)+(nITO・dITO))が所望するピーク発光波長λの1/4の略偶数倍となるように正孔輸送層を成膜することによって、発光界面から透明電極方向に放出されて透明電極と透明基板の境界平面で内部反射して発光界面に戻る光と発光光が干渉して強め合い、明るさが最大となる。 Specifically, control of the film thickness of the positive hole transport layer (hole injection layer and hole transport layer) on the anode side and the electron transport layer (electron injection layer and electron transport layer) on the cathode side with the organic light emitting layer interposed therebetween Is done. In the case of the element structure of the organic EL element shown in FIG. 21, the optical distance ((n org · d org ) + (n ITO · d ITO )) from the light emitting interface of the organic light emitting layer to the boundary plane between the transparent electrode and the transparent substrate is internally desired by depositing the hole transport layer so as to be substantially even multiple of 1/4 of the peak emission wavelength lambda p that is emitted to the transparent electrode direction from the light-emitting surface and the transparent electrode and the transparent substrate of the interface plane The light reflected and returning to the light emitting interface interferes with the emitted light, strengthening it, and maximizing the brightness.

また、発光界面から陰極層までの光学距離(norg・d)が所望するピーク発光波長λの1/4の略奇数倍となるように有機発光層を成膜することによって、発光界面から陰極方向に放出されて陰極の表面で反射して発光界面に戻る光と発光光が干渉して強め合い、明るさが最大になる(例えば、特許文献1参照。)。 Further, the organic light emitting layer is formed so that the optical distance (n org · d 0 ) from the light emitting interface to the cathode layer is substantially an odd multiple of 1/4 of the desired peak light emission wavelength λ p , thereby forming the light emitting interface. The light emitted from the cathode toward the cathode, reflected by the surface of the cathode and returned to the light emitting interface interferes with the emitted light, and the brightness is maximized (see, for example, Patent Document 1).

また、同様に透明電極及び有機化合物材料層(正孔輸送層及び有機発光層)の光学距離を制御することにより、所望するピーク波長の発光光を得るようにしたものがある(例えば、特許文献2及び3参照。)。   Similarly, there is one in which emission light having a desired peak wavelength is obtained by controlling the optical distance between the transparent electrode and the organic compound material layer (hole transport layer and organic light emitting layer) (for example, Patent Documents). 2 and 3).

更に、複数の発光位置がとびとびに分離して存在するMPE構造(一対の対向する電極によって挟持された有機層が、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットを複数個有したものであり、各発光ユニットが少なくとも1層からなる電荷発生層によって仕切られた構造)の有機EL素子において、各発光位置から光反射電極までの光学膜厚を全て1/4波長の略奇数倍にすることにより、発光効率の高効率化を実現したものがある(例えば、特許文献4及び5参照。)。
Applied Physics Letters Vol.51、p.913、1987 特開2000−323277号公報 特許第2846571号公報 特開2003−142277号公報 特開2003−272860号公報 特開2003−45676号公報
Further, an MPE structure in which a plurality of light emitting positions exist in a discrete manner (an organic layer sandwiched between a pair of opposing electrodes has a plurality of light emitting units each including at least one light emitting layer, In the organic EL element having a structure in which the light emitting unit is partitioned by at least one charge generation layer, by making all the optical film thicknesses from the respective light emitting positions to the light reflecting electrodes substantially odd times the quarter wavelength, Some have achieved high luminous efficiency (for example, see Patent Documents 4 and 5).
Applied Physics Letters Vol. 51, p. 913, 1987 JP 2000-323277 A Japanese Patent No. 2846571 JP 2003-142277 A JP 2003-272860 A JP 2003-45676 A

しかしながら、「特開2000−323277号公報」、「特許第2846571号公報」及び「特開2003−142277号公報」に記載された発明では、有機EL素子を構成する有機層或いは透明電極層の膜厚を制御することによって所望するピーク波長の発光光を得るようにしているが、透明電極層の膜厚を制御しただけでは、発光界面から陰極方向に放出されて陰極の表面で反射して発光界面に戻る光と発光光との干渉を制御することはできない。   However, in the inventions described in “JP 2000-323277 A”, “Patent No. 2846571” and “JP 2003-142277 A”, the organic layer or the transparent electrode layer film constituting the organic EL element By controlling the thickness, emission light of the desired peak wavelength is obtained. However, if the film thickness of the transparent electrode layer is only controlled, light is emitted from the light emitting interface toward the cathode and reflected from the surface of the cathode to emit light. The interference between the light returning to the interface and the emitted light cannot be controlled.

また、有機層の膜厚制御の本来の目的は、その発光機構に鑑み、注入されたキャリアの輸送、再結合及び発光が効率良く行なわれるようにすることであり、干渉現象のみに対象を絞って膜厚制御を行なうと電圧−輝度特性が悪化するなどして発光効率の低下を招くことになる。   In addition, the original purpose of controlling the film thickness of the organic layer is to efficiently transport the injected carriers, recombine, and emit light in view of the light emission mechanism, focusing only on the interference phenomenon. If the film thickness is controlled, the voltage-luminance characteristics are deteriorated, and the light emission efficiency is lowered.

また、「特開2003−272860号公報」及び「特開2003−45676号公報」に記載された発明では、複数の発光位置がとびとびに分離して存在する有機EL素子において、各発光位置から光反射電極までの光学膜厚を全て1/4波長の略奇数倍にすることにより、発光効率の高効率化が実現できたとされている。   In the inventions described in “JP-A 2003-272860” and “JP-A 2003-45676”, in an organic EL element in which a plurality of light emission positions are present in a discrete manner, light is emitted from each light emission position. It is said that the light emission efficiency can be improved by making the optical film thickness up to the reflective electrode all approximately odd multiples of ¼ wavelength.

しかしながら、この場合は膜厚が厚いために干渉効果が顕著であり、膜厚制御の少しのズレによっても大きく相殺されることになる。その結果、発光スペクトル分布が変化して色調のズレ及び発光効率の低下を生じることになる。   However, in this case, since the film thickness is thick, the interference effect is remarkable, and even a slight deviation in the film thickness control is largely offset. As a result, the emission spectrum distribution changes to cause a color shift and a decrease in light emission efficiency.

従って、各発光位置から光反射電極までの光学膜厚を極めて厳密に制御することが要求されるが、この有機EL素子の構造においても注入されたキャリアの輸送、再結合及び発光が効率良く行なわれるような膜厚を設定することは当然必要であり、干渉条件との両方を対象にした膜厚設定は極めて難しいものとなる。   Therefore, it is required to strictly control the optical film thickness from each light emitting position to the light reflecting electrode. However, even in the structure of this organic EL element, the transport, recombination, and light emission of injected carriers are efficiently performed. It is of course necessary to set such a film thickness, and it is extremely difficult to set the film thickness for both interference conditions.

また、たとえ各発光位置から光反射電極までの光学膜厚が厳密に制御できたとしても、有機EL素子を構成する発光ユニット(少なくとも1層の発光層を含む有機膜構成)が多くなり膜厚が厚くなると、ピーク発光波長は変化しないがスペクトル半値幅が小さくなり、発光材料が有する本来の発光スペクトル分布からズレてしまう。更に、有機EL素子の観視角度によって光の色調が変わって見えるといった問題も生じることになる。   Further, even if the optical film thickness from each light emitting position to the light reflecting electrode can be strictly controlled, the number of light emitting units (organic film structure including at least one light emitting layer) constituting the organic EL element is increased. When the thickness becomes thicker, the peak emission wavelength does not change, but the spectral half-value width becomes smaller, resulting in deviation from the original emission spectrum distribution of the luminescent material. Furthermore, there also arises a problem that the color tone of light appears to change depending on the viewing angle of the organic EL element.

ところで現状では、通常の有機EL素子(MPEでない1発光ユニット構成の有機EL素子)において注入されたキャリアの輸送、再結合及び発光が効率良く行なわれるような最適なキャリアバランスを得る膜厚設定を、そのままMPEに適用することは不適当であり、光学及び電気特性を多少犠牲にした状態でMPE化を行なっている。また、1発光ユニット構成内に複数の発光部を有している有機EL素子(例えば、青色及び橙色の発光光の加法混色によって白色光を放出する素子)を積層する場合には、隣接する発光部に複数の目標波長が存在することになり、所望する色調の光を放出する素子を実現するための設計すら困難なものとなっている。   By the way, at present, the film thickness is set so as to obtain an optimal carrier balance so that the transport, recombination, and light emission of the injected carriers are efficiently performed in a normal organic EL element (organic EL element having a single light emitting unit structure that is not MPE). However, it is inappropriate to apply it to MPE as it is, and MPE is performed with some sacrifice of optical and electrical characteristics. In addition, when organic EL elements having a plurality of light emitting units in one light emitting unit configuration (for example, an element that emits white light by additive color mixture of blue and orange light emission) are stacked, adjacent light emission Since there are a plurality of target wavelengths in the part, even a design for realizing an element that emits light of a desired color tone is difficult.

そこで、上記のような厳密な膜厚制御を行なわないでも干渉の影響を抑制することができる方法として、従来光反射電極であった陰極を黒色化して無反射電極とするか、若しくは発光層と陰極の間に存在する少なくとも1層を光吸収層として機能させることが提案されている。しかし、このような方法では有機EL素子の内部反射光を利用することができず、従来の有機EL素子に比べて輝度が低下するといった問題点を有している。   Therefore, as a method capable of suppressing the influence of interference without performing strict film thickness control as described above, the cathode that has been a conventional light reflecting electrode is blackened to become a non-reflecting electrode, or a light emitting layer and It has been proposed that at least one layer present between the cathodes functions as a light absorption layer. However, such a method has a problem that the internal reflection light of the organic EL element cannot be used, and the luminance is lower than that of the conventional organic EL element.

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、発光層の発光界面で放出されてEL素子の内部で反射された光が干渉の要因とならないようにし、且つ発光層の発光界面で放出されてEL素子の内部で反射された光を有効に活用し、干渉の影響を排除した光を効率良く外部に取り出すことができるようなEL素子を提供することにある。   Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and the object thereof is to prevent light emitted from the light emitting interface of the light emitting layer and reflected inside the EL element from causing interference. In addition, the present invention provides an EL element that can effectively utilize light emitted from the light emitting interface of the light emitting layer and reflected inside the EL element, and can efficiently extract light that is free from the influence of interference. is there.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、少なくとも1層の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の電極によって挟持されたEL素子であって、
前記発光層の発光界面からの光学距離が、下記式
Lc=λp /Δλ
(但し、λpは発光層から放出される光の発光スペクトルのピーク波長、Δλは発光層から放出される光の発光スペクトル半値幅)
で表される、前記発光界面から放出される光の可干渉距離Lc以上離れて配置された反射ミラーを有し、前記発光層から前記反射ミラーの方向および前記反射ミラーと反対の方向のいずれの方向においても、前記発光層の発光界面からの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内では、前記反射ミラーを除いた隣接する2つの層全ての屈折率差が0.6以下であることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 of the present invention is an EL element in which a thin film multilayer structure including at least one light emitting layer is sandwiched between a pair of opposing electrodes,
The optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer is expressed by the following formula:
Lc = λp 2 / Δλ
(Where λp is the peak wavelength of the emission spectrum of light emitted from the light emitting layer, Δλ is the half width of the emission spectrum of light emitted from the light emitting layer)
The reflection mirror is disposed at a distance greater than or equal to the coherence distance Lc of the light emitted from the light emitting interface , and any one of the direction of the reflection mirror and the direction opposite to the reflection mirror from the light emitting layer. Also in the direction, within the range where the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer is less than the coherence distance of the light emitted from the light emitting interface, the refractive index difference of all two adjacent layers excluding the reflecting mirror is It is characterized by being 0.6 or less.

また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記一対の電極はいずれも透明電極で構成され、前記透明電極のうちのいずれか一方の透明電極の外側の面に接して、或いは前記外側の面から一定の距離を置いて前記透明電極と対向するように、反射ミラーを配置したことを特徴とするものである。   Further, in the invention described in claim 2 of the present invention, in claim 1, the pair of electrodes are both constituted by transparent electrodes, and are formed on the outer surface of one of the transparent electrodes. A reflection mirror is disposed so as to be in contact with or to face the transparent electrode at a certain distance from the outer surface.

また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項2において、前記透明電極のうちのいずれか一方の透明電極の外側、及び/又は、透明電極と反射ミラーとの間にバッファー層を形成することを特徴とするものである。 Moreover, the invention described in claim 3 of the present invention is the buffer layer according to claim 2 , wherein the buffer layer is outside the transparent electrode and / or between the transparent electrode and the reflecting mirror. It is characterized by forming.

また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項3において、前記バッファー層は、透光性材料、気体、真空の群の中から選択された一つからなることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the buffer layer is made of one selected from the group consisting of a light-transmitting material, a gas, and a vacuum. Is.

また、本発明の請求項5に記載された発明は、請求項1において、前記一対の電極は、前記電極のうちのいずれか一方が透明電極で、他方が反射電極であり、該反射電極が前記反射ミラーであることを特徴とするものである。   Further, in the invention described in claim 5 of the present invention, in claim 1, the pair of electrodes is such that one of the electrodes is a transparent electrode and the other is a reflective electrode. It is the reflection mirror.

また、本発明の請求項6に記載された発明は、請求項1〜5の何れか1項において、前記薄膜多層構造は、少なくとも1層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有し、各該発光ユニット間に形成された電荷発生層を有し、前記反射ミラーは、前記各発光ユニットにおける各発光層から放出される光のPLスペクトルから求められる可干渉距離を夫々の発光界面から保った位置のうち、前記反射ミラー側の前記電極から最も離れた位置、あるいは、これよりも更に離れた位置に配置され、前記各発光層から前記反射ミラーの方向および前記反射ミラーと反対の方向のいずれの方向においても、前記各発光層の発光界面からの光学距離が前記各発光層の発光面から放出される光のPLスペクトルから求められる可干渉距離未満の範囲内では、前記反射ミラーを除いた隣接する2つの層全ての屈折率差が0.6以下であることを特徴とするものである。 Moreover, the invention described in claim 6 of the present invention is the thin film multilayer structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the thin film multilayer structure includes a plurality of light emitting units including at least one light emitting layer. have a charge generation layer formed between the light emitting unit, the reflection mirror is kept the coherence length obtained from the PL spectrum of the light emitted from the light emitting layer in each light-emitting unit from each of the light emitting surface Of the light emitting layer, the farthest from the electrode on the reflective mirror side, or a position further away from the electrode, and from each light emitting layer in the direction of the reflective mirror and in the direction opposite to the reflective mirror In any direction, the optical distance from the light emitting interface of each light emitting layer is within a range less than the coherent distance obtained from the PL spectrum of the light emitted from the light emitting surface of each light emitting layer, Serial two layers all refractive index difference of adjacent excluding the reflecting mirror is characterized in that it is 0.6 or less.

本発明のEL素子は、少なくとも1層以上の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持されたEL素子であって、前記一対の透明電極の何れか一方の外側の面に接触して、或いは前記外側の面から一定の距離を置いて前記透明電極と対向するように、反射ミラーを配置し、且つ前記発光層の発光界面から前記反射ミラーまでの光学距離を前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上とした。   The EL element of the present invention is an EL element in which a thin film multilayer structure including at least one light emitting layer is sandwiched between a pair of opposing transparent electrodes, and the outer surface of one of the pair of transparent electrodes A reflecting mirror is disposed so as to face the transparent electrode at a certain distance from the outer surface or at an optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflecting mirror. The coherence distance of light emitted from the interface was set to be longer than the coherence distance.

また、少なくとも1層以上の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の透明電極によって挟持されたEL素子であって、前記一対の透明電極の何れか一方の外側の面に接触して、或いは前記外側の面から一定の距離を置いて前記透明電極と対向するように、反射ミラーを配置し、且つ前記発光層の発光界面から前記反射ミラーまでの光学距離を前記発光界面から放出される光の可干渉距離未満の場合は、EL素子を構成する薄膜層、第一バッファー層及び透明電極のなかの全ての隣接する2つの層の屈折率差が0.6以下になるように設定した。   The thin film multilayer structure including at least one light emitting layer is an EL element sandwiched between a pair of opposed transparent electrodes, and is in contact with the outer surface of one of the pair of transparent electrodes, Alternatively, a reflecting mirror is disposed so as to face the transparent electrode at a certain distance from the outer surface, and an optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflecting mirror is emitted from the light emitting interface. When the distance is less than the coherent distance of light, the refractive index difference between all adjacent two layers of the thin film layer, the first buffer layer, and the transparent electrode constituting the EL element is set to 0.6 or less. .

また、少なくとも1層の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する透明電極と反射電極によって挟持され、最終積層の発光ユニットと反射電極との間に第二バッファー層が形成されたEL素子であって、前記発光層の発光界面から反射電極までの光学距離を可干渉距離以上とし、且つ発光界面から反射電極までに存在する全ての界面の屈折率差が0.6以下となるようにした。   In addition, an EL element in which a thin film multilayer structure including at least one light emitting layer is sandwiched between a transparent electrode and a reflective electrode facing each other, and a second buffer layer is formed between the light emitting unit and the reflective electrode in the final stack. Thus, the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflective electrode is set to be equal to or greater than the coherence distance, and the refractive index difference of all interfaces existing from the light emitting interface to the reflective electrode is set to 0.6 or less.

その結果、発光層の発光界面で放出されてEL素子の内部で反射された光が干渉の要因とならないようになった。   As a result, the light emitted from the light emitting interface of the light emitting layer and reflected inside the EL element does not cause interference.

そして、発光層の発光界面で放出されてEL素子の内部で反射された光を有効に活用し、干渉の影響を排除した光を効率良く外部に取り出すことができるようになった。   In addition, the light emitted from the light emitting interface of the light emitting layer and reflected inside the EL element can be effectively used, and the light from which the influence of interference is eliminated can be efficiently extracted to the outside.

また、特に有機EL素子について、有機EL素子を構成する各透明電極層及び各有機薄膜層の膜厚設定に際して干渉の影響を考慮に入れる必要がなくなり、よってキャリアの輸送効率、再結合及び発光の効率等のみに重点を置いて膜厚設定が可能になるために膜厚の最適化が実現できるようになった。   In particular, for the organic EL element, it is not necessary to take into account the influence of interference when setting the film thickness of each transparent electrode layer and each organic thin film layer constituting the organic EL element, so that carrier transport efficiency, recombination and light emission are reduced. Since the film thickness can be set with emphasis only on efficiency etc., the film thickness can be optimized.

また、膜厚が変わっても発光スペクトルの分布に変化は生じず、発光光の色調が変化することがなくなった。   Further, even if the film thickness changes, the emission spectrum distribution does not change, and the color tone of the emitted light does not change.

また、有機EL素子の発光面に対する観視角度が変わっても、スペクトル分布の変化はほとんど無く、どの方向から観視しても発光光の色調の変化が認められなくなった。 Further, even when the viewing angle with respect to the light emitting surface of the organic EL element was changed, there was almost no change in the spectral distribution, and no change in the color tone of the emitted light was observed from any direction.

本実施形態では、以下のごとく一例として有機EL素子を挙げて説明するが、本発明は両電極間に薄膜積層構造を有する点で共通する、無機EL素子でも良い。そこで以下、本発明の実施形態を図1〜図19を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。   In this embodiment, an organic EL element is described as an example as follows, but the present invention may be an inorganic EL element that is common in that it has a thin film laminated structure between both electrodes. Accordingly, embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.

図1は本発明の有機EL素子に係わる実施形態の構造を示す断面図である。透明基板の上に第一透明電極層(陽極)、正孔輸送層、有機発光層及び第二透明電極層(陰極)の各層が順次形成されている。そして更に、第二透明電極層(陰極)の外側には第二透明電極層から一定の距離を置いた位置に、反射面が第二透明電極層と対向するように反射ミラーが配置されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an embodiment relating to the organic EL element of the present invention. A first transparent electrode layer (anode), a hole transport layer, an organic light emitting layer, and a second transparent electrode layer (cathode) are sequentially formed on the transparent substrate. Further, a reflection mirror is disposed outside the second transparent electrode layer (cathode) at a position spaced apart from the second transparent electrode layer so that the reflection surface faces the second transparent electrode layer. .

反射ミラーが配置される位置は、有機発光層の発光界面から反射ミラーまでの光学距離が「発光層から放出される光の可干渉距離」以上となるように設定された位置である。なお、本明細書で使用する用語「可干渉距離」は以下のように定義するものである。   The position where the reflecting mirror is disposed is a position set so that the optical distance from the light emitting interface of the organic light emitting layer to the reflecting mirror is equal to or greater than the “coherent distance of light emitted from the light emitting layer”. The term “coherence distance” used in this specification is defined as follows.

1つの発光体から放出される光波は図2に示すような減衰振動の形態をとり、その場合光波を実効的に波動とみなすことができるのは振幅が初期値の1/e(eは自然対数の底)となる有限の長さlまでと考えられる。   The light wave emitted from one light emitter takes the form of a damped oscillation as shown in FIG. 2. In this case, the light wave can be regarded as a wave effectively because the amplitude is 1 / e (e is a natural value). It is considered to be up to a finite length l which is the base of the logarithm).

1つの発光体はこのような波動を放出した後、続いて同一振動数の次の波動を放出するが、先行する波動と後続の波動の位相は異なっている。従って、同一光源から放出された波動を2分した後に再度重畳させたとしても、夫々の波動が辿る光路の光路差がlを超えていれば異なる位相の波面が重畳することになり、干渉現象は起こらない。   One light emitter emits such a wave and then emits the next wave of the same frequency, but the phase of the preceding wave and the following wave are different. Therefore, even if the wave emitted from the same light source is divided again after being divided into two, if the optical path difference of the optical path followed by each wave exceeds 1, wavefronts of different phases will be superimposed, and the interference phenomenon Does not happen.

本発明はこのような原理を利用して、有機EL素子の発光層から放出された光が外部に出射されるまでの光学系に対して干渉の影響を排除したものである。そこで、光の「可干渉距離」とは、上述の波動の有限な長さlに相当し、一般的に以下の関係式(1)によって表される。
Lc=λ /Δλ
(但し、Lcは可干渉距離、λは発光スペクトルのピーク波長(ピーク発光波長)、Δλはスペクトル半値幅である)
The present invention utilizes such a principle and eliminates the influence of interference on the optical system until the light emitted from the light emitting layer of the organic EL element is emitted to the outside. Therefore, the “coherence distance” of light corresponds to the above-mentioned finite length l of the wave and is generally represented by the following relational expression (1).
Lc = λ p 2 / Δλ
(However, Lc is the coherence distance, λ p is the peak wavelength (peak emission wavelength) of the emission spectrum, and Δλ is the half width of the spectrum)

従来の有機EL素子では、例えば、発光界面から陰極側方向に放出され、陰極の表面で反射されて陽極側に戻ってくる光と発光界面から陽極側に放出される光とで干渉が生じていた。この夫々の光が辿る光路の光路差は発光界面から陰極の反射面までの光学距離の2倍となる。従って、この光路差が可干渉距離Lcよりも大きければ干渉を生じないことになる。言い換えると、発光界面から陰極の反射面までの光学距離がLc/2より大きければ干渉の影響を抑制できるものと考えられる。   In a conventional organic EL element, for example, interference occurs between light emitted from the light emitting interface toward the cathode, reflected by the surface of the cathode and returned to the anode, and light emitted from the light emitting interface to the anode. It was. The optical path difference of the optical path followed by each light is twice the optical distance from the light emitting interface to the reflecting surface of the cathode. Therefore, if this optical path difference is larger than the coherent distance Lc, no interference occurs. In other words, it is considered that the influence of interference can be suppressed if the optical distance from the light emitting interface to the reflecting surface of the cathode is larger than Lc / 2.

ところが、実際の有機EL素子においては、発光界面から陰極の反射面までの光学距離をLc/2より大きくしたとしても、干渉の影響は減少されるものの、不完全なために膜厚がズレると色度もズレてしまうことが判明した。そして、実際上、色度等への干渉の影響を完全に抑制するためには、発光界面から陰極の反射面までの光学距離が可干渉距離Lc以上であることが望ましい。   However, in an actual organic EL element, even if the optical distance from the light emitting interface to the reflecting surface of the cathode is made larger than Lc / 2, the influence of interference is reduced, but the film thickness shifts due to imperfection. It was found that the chromaticity also shifted. In practice, in order to completely suppress the influence of interference on chromaticity and the like, it is desirable that the optical distance from the light emitting interface to the reflecting surface of the cathode is equal to or greater than the coherent distance Lc.

有機EL素子における発光光の可干渉距離Lcを算出するにあたって、上記関係式に使用されている発光光のピーク波長λ及びスペクトル半値幅Δλは発光層のPL(フォトルミネッセント)スペクトルから読み取ることができる。 In calculating the coherence distance Lc of the emitted light in the organic EL element, the peak wavelength λ p and the spectral half width Δλ used in the above relational expression are read from the PL (photoluminescent) spectrum of the light emitting layer. be able to.

例えば、図3に示すPLスペクトルを有するAlqの可干渉距離は、PLスペクトルからλ=523nm、Δλ=105nmという数値が得られ、これを上記関係式に代入すると2605nmとなる。従って、図1に示す本発明の有機EL素子において発光層をAlqで形成すると仮定した場合、発光界面から反射ミラーまでの光学距離を2605nm以上に設定することになる。 For example, the coherence distance of Alq 3 having the PL spectrum shown in FIG. 3 is obtained from the PL spectrum as λ p = 523 nm and Δλ = 105 nm, and when this is substituted into the above relational expression, it becomes 2605 nm. Accordingly, when it is assumed that the light emitting layer is formed of Alq 3 in the organic EL element of the present invention shown in FIG. 1, the optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror is set to 2605 nm or more.

よって、この場合、発光界面から反射ミラーまでの各層の膜厚は、以下の関係式(2)を満足するように設定される。
Lc≦d・n+dTO2・nTO2+d・n
なお、発光界面から反射ミラーまでの光学距離に関しては特に上限はないが、有機EL素子の薄さの利点損なわないためには1000μm以内とすることが望ましい。一方、下限は光学距離Lc以上が望ましいが、干渉の影響を完全に排除するためにはLcの2倍程度が更に望ましい。ここで、発光領域は、発光層内で一定の幅を有するものと考えるが、発光強度の高いと想定される所定の位置を発光界面として設定する。例えば、図1に示したような正孔輸送層と有機発光層からなる構成においては、有機発光層の正孔輸送層側で発光強度が最大となるものと想定され、正孔輸送層と有機発光層との界面を発光界面と考えることができる。
Therefore, in this case, the film thickness of each layer from the light emitting interface to the reflection mirror is set so as to satisfy the following relational expression (2).
Lc ≦ d 0 · n 0 + d TO 2 · n TO 2 + d B · n B
There is no particular upper limit on the optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror, but it is preferably within 1000 μm in order not to lose the advantage of the thinness of the organic EL element. On the other hand, the lower limit is preferably equal to or longer than the optical distance Lc, but is more preferably about twice Lc in order to completely eliminate the influence of interference. Here, although the light emitting region is considered to have a certain width in the light emitting layer, a predetermined position assumed to have high light emission intensity is set as the light emitting interface. For example, in the configuration composed of the hole transport layer and the organic light emitting layer as shown in FIG. 1, it is assumed that the emission intensity is maximized on the hole transport layer side of the organic light emitting layer. The interface with the light emitting layer can be considered as the light emitting interface.

また、1つの発光層を2種類以上の発光材料で形成した場合は、夫々の発光材料のPLスペクトルから算出された可干渉距離のうちの最も長いものを採用する。   Further, when one light emitting layer is formed of two or more kinds of light emitting materials, the longest coherence distance calculated from the PL spectrum of each light emitting material is adopted.

図4は本発明の有機EL素子に係わる他の実施形態の構造を示す断面図である。本実施形態は発光位置がとびとびに分離して複数存在するMPE構造(一対の対向する電極によって挟持された有機層が、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットを複数個有したものであり、各発光ユニットが少なくとも1層からなる電荷発生層によって仕切られた構造)である。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of another embodiment relating to the organic EL element of the present invention. In this embodiment, a plurality of light emitting positions are separated from each other, and an MPE structure (an organic layer sandwiched between a pair of opposing electrodes has a plurality of light emitting units including at least one light emitting layer, Each light emitting unit is divided by a charge generation layer composed of at least one layer.

なお、発光ユニットとは、主に有機化合物からなる少なくとも1層の発光層を含む層構造を有し、一般的な有機EL素子の構成要素のうち陽極及び陰極を除いた要素を指すものである。また、電荷発生層は、ITO、IZO、SnO、ZnO等の透明導電材料、V及び4F−TCNQ等、その上に成膜する正孔輸送材料と酸化還元反応による電荷移動錯体を形成しうる物質が使用され、電荷発生層の陰極側に接する発光ユニットには正孔を注入し、陽極側に接する発光ユニットには電子を注入する層として働く。 The light emitting unit has a layer structure including at least one light emitting layer mainly composed of an organic compound, and refers to an element excluding an anode and a cathode among components of a general organic EL element. . The charge generation layer is made of a transparent conductive material such as ITO, IZO, SnO 2 , ZnO 2 , V 2 O 5 and 4F-TCNQ, etc., a hole transport material formed thereon, and a charge transfer complex by oxidation-reduction reaction. A material capable of forming a hole is used, and holes are injected into the light emitting unit in contact with the cathode side of the charge generation layer, and electrons are injected into the light emitting unit in contact with the anode side.

図4に示す有機EL素子の具体的な構造は、透明基板の上に第一透明電極層(陽極)が形成され、その上に第一発光界面を含む第一発光ユニット、第一電荷発生層、第二発光界面を含む第二発光ユニット、第二電荷発生層、第三発光界面を含む第三発光ユニット及び第二透明電極層(陰極)が順次形成されている。そして更に、第二透明電極層(陰極)の外側には第二透明電極層から一定の距離を置いた位置に、反射面が第二透明電極層と対向するように反射ミラーが配置されている。   The specific structure of the organic EL element shown in FIG. 4 is that a first transparent electrode layer (anode) is formed on a transparent substrate, and a first light emitting unit and a first charge generation layer including a first light emitting interface thereon. The second light emitting unit including the second light emitting interface, the second charge generation layer, the third light emitting unit including the third light emitting interface, and the second transparent electrode layer (cathode) are sequentially formed. Further, a reflection mirror is disposed outside the second transparent electrode layer (cathode) at a position spaced apart from the second transparent electrode layer so that the reflection surface faces the second transparent electrode layer. .

このような構造の有機EL素子において、3つの発光ユニットの夫々の発光界面から放出された光の間で干渉を生じさせないように反射ミラーを配置するには、各発光ユニットの夫々の発光界面から放出される光のPLスペクトルから上記関係式(1)を用いて夫々の可干渉距離を求め、夫々の発光界面から可干渉距離を保った位置のうち第二透明電極層から最も距離が離れた位置を求める。その結果、図4に示すようにLcが第二透明電極層から最も離れた位置にあることから、反射ミラーの配置位置をこの位置か、或いは第二透明電極層に対してこれよりも更に離れた位置に設定する。それによって、各発光ユニットから放出される光の干渉の影響を全て排除することができる。 In the organic EL element having such a structure, in order to dispose the reflection mirror so as not to cause interference between the light emitted from the light emitting interfaces of the three light emitting units, the light emitting interfaces of the respective light emitting units are arranged. Each coherence distance is obtained from the PL spectrum of the emitted light using the above relational expression (1), and the distance from the second transparent electrode layer is the farthest from the positions where the coherence distance is maintained from each light emitting interface. Find the position. As a result, as shown in FIG. 4, Lc 1 is located farthest from the second transparent electrode layer, so that the reflection mirror is disposed at this position, or even further with respect to the second transparent electrode layer. Set it apart. Thereby, it is possible to eliminate all the influences of interference of light emitted from each light emitting unit.

図1及び図4において、第二透明電極層と反射ミラーとの間は、真空或いは気体で満たされてもよいし、液体を充填してもよい。また、第二透明電極層の上に透光性材料からなる透明第一バッファー層を形成し、透明第一バッファー層の上面に金属蒸着を施こすことによって反射ミラーとしてもよい。   1 and 4, the space between the second transparent electrode layer and the reflection mirror may be filled with vacuum or gas, or may be filled with liquid. Moreover, it is good also as a reflective mirror by forming the transparent 1st buffer layer which consists of a translucent material on a 2nd transparent electrode layer, and performing metal vapor deposition on the upper surface of a transparent 1st buffer layer.

第二透明電極層と反射ミラーとの間の空間を満たす気体の物質に関しては特に制約はないが、主に除湿されたNガス、Arガス等の不活性気体が望ましい。透明な液体物質としては、脱水されたシリコーン系オイル、フッソ系オイルなどが挙げられる。 There are no particular restrictions on the gaseous substance that fills the space between the second transparent electrode layer and the reflecting mirror, but an inert gas such as N 2 gas or Ar gas that is mainly dehumidified is desirable. Examples of the transparent liquid substance include dehydrated silicone oil and fluorine oil.

第一バッファー層としては、TiO、SiO、SiNx、Ta、SiO、Al、ZrO、Sb、TiO、HfO、Y、MgO、CeO、Nb、MgF、SrF、BaF等の透明な金属酸化物、窒化物、弗化物或いは低分子系材料、透明エポキシ、アクリル、ナイロン等の高分子系材料でも良く、透明で膜厚をμmオーダーで形成できる物質であれば何でも良い。 As the first buffer layer, TiO 2 , SiO 2 , SiNx, Ta 2 O 5 , SiO, Al 2 O 3 , ZrO 2 , Sb 2 O 3 , TiO, HfO 2 , Y 2 O 3 , MgO, CeO 2 , Transparent metal oxides such as Nb 2 O 5 , MgF, SrF 2 , BaF 2 , nitrides, fluorides or low molecular materials, high molecular materials such as transparent epoxy, acrylic, nylon, etc. Any material can be used as long as it can be formed on the order of μm.

いずれにしても、第二透明電極層と反射ミラーの間は発光界面から反射ミラーまでの光学距離を可干渉距離Lc以上に保つために設けられるものであるため、真空或いは透明な物質で満たされれば目的は果される。   In any case, it is provided between the second transparent electrode layer and the reflecting mirror in order to keep the optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror to be equal to or greater than the coherent distance Lc. The purpose is fulfilled.

但し、透明物質の屈折率と第二透明電極層の屈折率の差が干渉を生じさせる要因となることがある。それは、屈折率の異なる2つの物質によって境界平面が形成される場合、境界平面を形成する2つの物質の屈折率の差が大きいほど、入射光線の反射率が大きくなる為である。   However, the difference between the refractive index of the transparent material and the refractive index of the second transparent electrode layer may cause interference. This is because when the boundary plane is formed by two substances having different refractive indexes, the greater the difference in the refractive index between the two substances forming the boundary plane, the greater the reflectance of the incident light.

その結果、発光界面から第二透明電極層と反射ミラーの間に設けられた透明物質と第二透明電極層との境界平面までの光の光学距離は可干渉距離Lcよりも小さいため、干渉を起こす要因となる。そして、この境界平面を形成する2つの物資の屈折率の差が大きいほど反射率が高くなり、発生する干渉の程度も大きくなる。   As a result, since the optical distance of light from the light emitting interface to the boundary plane between the transparent material provided between the second transparent electrode layer and the reflecting mirror and the second transparent electrode layer is smaller than the coherent distance Lc, interference is caused. It will be a cause. The greater the difference in refractive index between the two materials that form this boundary plane, the higher the reflectance and the greater the degree of interference that occurs.

そこで、第二透明電極層と反射ミラーとの間に設けられた透明物質と第二透明電極層において、干渉を生じないような屈折率の差は0.6以下であることが望ましく、限りなく0に近づくことが更に望ましい。   Therefore, the difference in refractive index between the transparent material provided between the second transparent electrode layer and the reflecting mirror and the second transparent electrode layer is preferably 0.6 or less so as not to cause interference. It is more desirable to approach zero.

例えば、本実施形態を示す図1において、発光界面から反射ミラーまでの間に存在する境界平面は、有機層/有機層の境界平面、有機層/第二透明電極層の境界平面、及び第二透明電極層/第二透明電極層上の透明物質の境界平面である。これら夫々の境界平面は発光界面からの光学距離が可干渉距離Lc未満となる可能性がある位置に反射面として存在するため、反射率が大きくなると強い干渉を生じる原因となる。   For example, in FIG. 1 showing the present embodiment, the boundary plane existing between the light emitting interface and the reflecting mirror is the boundary plane of the organic layer / organic layer, the boundary plane of the organic layer / second transparent electrode layer, and the second It is a boundary plane of the transparent material on the transparent electrode layer / second transparent electrode layer. Each of these boundary planes exists as a reflection surface at a position where the optical distance from the light emitting interface may be less than the coherence distance Lc, and thus causes a strong interference when the reflectance increases.

そのなかでも特に、第二透明電極層/第二透明電極層上の透明物質の境界平面が比較的大きな反射率の反射面となる可能性がある。例えば、第二透明電極層と反射ミラーの間が真空或いは気体(屈折率:約1.0)で満たされたとき、第二透明電極層として使用されるITO、IZO、ZnO及びSnO等(屈折率:約1.95)との屈折率の差が約0.95となり、この屈折率段差0.95の反射面では発光界面から第二透明電極層/第二透明電極層上の透明物質の境界平面までの光学距離が約300nmにおいては多少干渉の影響が現れる程度である。 Among these, in particular, the boundary plane of the transparent material on the second transparent electrode layer / second transparent electrode layer may be a reflective surface having a relatively high reflectance. For example, when the space between the second transparent electrode layer and the reflecting mirror is filled with vacuum or gas (refractive index: about 1.0), ITO, IZO, ZnO, SnO 2 etc. used as the second transparent electrode layer ( (Refractive index: approximately 1.95) and the difference in refractive index is approximately 0.95. On the reflective surface of this refractive index step 0.95, the transparent material on the second transparent electrode layer / second transparent electrode layer from the light emitting interface When the optical distance to the boundary plane is about 300 nm, the influence of interference appears to some extent.

ところが、本発明の他の実施形態を示す図4のように、発光位置がとびとびに分離して複数存在するような、発光界面から第二透明電極層/第二透明電極層上の透明物質の境界平面までの光学距離が非常に長い構造の有機EL素子においては、干渉の影響が顕著に現れてくる。   However, as shown in FIG. 4 showing another embodiment of the present invention, the transparent material on the second transparent electrode layer / second transparent electrode layer has a plurality of light emitting positions separated from each other at a light emitting interface. In an organic EL element having a structure in which the optical distance to the boundary plane is very long, the influence of interference appears remarkably.

従って、干渉の発生を抑制するためには、発光界面から第二透明電極層/第二透明電極層上の透明物質の境界平面までの光学距離に応じて、第二透明電極層を形成する材料と第二透明電極層上の透明物質の材料とを適宜選択することによって両者の屈折率の差を設定することが必要である。   Therefore, in order to suppress the occurrence of interference, the material forming the second transparent electrode layer according to the optical distance from the light emitting interface to the boundary plane of the transparent material on the second transparent electrode layer / second transparent electrode layer It is necessary to set the difference between the refractive indexes of the two by appropriately selecting the material of the transparent material on the second transparent electrode layer.

そこで、図1で示すような、発光界面から第二透明電極層/第二透明電極層上の透明物質の境界平面までの光学距離が約300nmの構造の有機EL素子においては、第二透明電極層と第二透明電極層上の透明物質との屈折率の差を0.6以下にすることが干渉の発生を殆んど抑制することに繋がるために好ましいものである。   Therefore, in an organic EL device having an optical distance of about 300 nm from the light emitting interface to the boundary plane of the transparent material on the second transparent electrode layer / second transparent electrode layer as shown in FIG. It is preferable to set the difference in refractive index between the layer and the transparent material on the second transparent electrode layer to be 0.6 or less, since this substantially suppresses the occurrence of interference.

一方、図4に示すような、発光位置がとびとびに分離して複数存在するような構造の有機EL素子においては、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットの数の増加に伴なって、発光界面から第二透明電極層/第二透明電極層上の透明物質の境界平面までの光学距離が増加するために、第二透明電極層と第二透明電極層上の透明物質の屈折率の差を更に小さくする必要がある。   On the other hand, in an organic EL element having a structure in which a plurality of light emitting positions are separated and exist as shown in FIG. 4, light emission occurs as the number of light emitting units including at least one light emitting layer increases. Because the optical distance from the interface to the boundary plane of the second transparent electrode layer / transparent material on the second transparent electrode layer increases, the difference in refractive index between the second transparent electrode layer and the transparent material on the second transparent electrode layer. Needs to be further reduced.

反射ミラーとしては、Ag、Al、Au、Pt、W、Mg、Ni及びRh等の金属単体或いは合金の蒸着膜、屈折率の異なる2種類の酸化物、窒化物、或いは半導体の層を交互に積層した多層膜ミラー等が使用できる。その組み合わせの例として、TiOとSiO、SiNxとSiO、TaとSiO或いはGaAsとGaInAsなどが挙げられるが、この他にもSiO、Al、ZrO、Sb、TiO、HfO、Y、MgO、CeO、Nb、MgF、SrF及びBaF等の中から屈折率の異なる材料を適宜選択して組み合わせて使用することも可能である。 As a reflection mirror, Ag, Al, Au, Pt, W, Mg, Ni, Rh and other metal single-piece or alloy vapor-deposited films, two kinds of oxides, nitrides, or semiconductor layers having different refractive indexes are alternately arranged. Laminated multilayer mirrors can be used. Examples of such combinations include TiO 2 and SiO 2 , SiNx and SiO 2 , Ta 2 O 5 and SiO 2, and GaAs and GaInAs. In addition, SiO, Al 2 O 3 , ZrO 2 , and Sb 2 are used. A material having a different refractive index from O 3 , TiO, HfO 2 , Y 2 O 3 , MgO, CeO 2 , Nb 2 O 5 , MgF, SrF 2 and BaF 2 may be appropriately selected and used in combination. Is possible.

ここまでは、有機EL素子の発光界面から反射ミラーの方向に放出された光に係わる干渉現象について様々な角度から検討を加えてきたが、発光界面から透明基板の方向に放出された光も同様に干渉現象に係わるものである。   Up to this point, the interference phenomenon related to the light emitted from the light emitting interface of the organic EL element toward the reflecting mirror has been studied from various angles. The same applies to the light emitted from the light emitting interface toward the transparent substrate. This is related to the interference phenomenon.

図1に示す有機EL素子の構造において、発光界面から透明基板の方向には、有機層/有機層の境界平面、有機層/第一透明電極層の境界平面及び第一透明電極層/透明基板の境界平面が存在し、発光界面から各境界平面までの光学距離は可干渉距離Lc未満となる可能性がある。従って、発光界面から透明基板の方向に放出されてこれらの境界平面で反射された光と発光界面から第二透明電極層の方向に放出された光とで干渉が生じる可能性があるため、夫々の境界平面を構成する両者の屈折率の差を極力小さくすることによって干渉の発生を抑制することが望ましい。   In the structure of the organic EL device shown in FIG. 1, the organic layer / organic layer boundary plane, the organic layer / first transparent electrode layer boundary plane, and the first transparent electrode layer / transparent substrate are arranged in the direction from the light emitting interface to the transparent substrate. There is a possibility that the optical distance from the light emitting interface to each boundary plane is less than the coherence distance Lc. Therefore, interference may occur between the light emitted from the light emitting interface in the direction of the transparent substrate and reflected by these boundary planes and the light emitted from the light emitting interface in the direction of the second transparent electrode layer. It is desirable to suppress the occurrence of interference by minimizing the difference in refractive index between the two constituting the boundary plane.

そのなかでも特に、第一透明電極層/透明基板の境界平面が、3つの境界平面のうちで最も屈折率の差が大きい。例えば、透明基板にソーダガラス(屈折率:約1.55)を使用し、第一透明電極に一般的なITO、IZO、ZnO及びSnO等(屈折率:約1.95)を使用すると、屈折率の差は約0.4となってしまう。この屈折率段差約0.4の反射面では発光界面から透明基板までの光学距離が約400nmにおいてはほとんど干渉の影響は現れない。 Among these, in particular, the boundary plane of the first transparent electrode layer / transparent substrate has the largest refractive index difference among the three boundary planes. For example, when soda glass (refractive index: about 1.55) is used for the transparent substrate and general ITO, IZO, ZnO, SnO 2 or the like (refractive index: about 1.95) is used for the first transparent electrode, The difference in refractive index is about 0.4. On the reflecting surface having a refractive index difference of about 0.4, the influence of interference hardly appears when the optical distance from the light emitting interface to the transparent substrate is about 400 nm.

ところが、本発明の他の実施形態を示す図4のように、発光位置がとびとびに分離して複数存在するような、発光界面から透明基板までの光学距離が非常に長い構造の有機EL素子においては、干渉の影響が顕著に現れてくる。   However, as shown in FIG. 4 showing another embodiment of the present invention, in an organic EL element having a structure in which the optical distance from the light emitting interface to the transparent substrate is very long such that a plurality of light emitting positions are separated and existed. The effect of interference appears remarkably.

従って、干渉の発生を抑制するためには、発光界面から透明基板までの光学距離に応じて、第一透明電極層を形成する材料と透明基板の材料とを適宜選択することによって両者の屈折率の差を設定することが必要である。   Therefore, in order to suppress the occurrence of interference, the refractive index of both is determined by appropriately selecting the material forming the first transparent electrode layer and the material of the transparent substrate according to the optical distance from the light emitting interface to the transparent substrate. It is necessary to set the difference.

具体的には、第一透明電極層と透明基板の間に、第一透明電極層との屈折率の差が極めて小さい第一バッファー層を、発光界面から透明基板までの光学距離が発光層から放出される光の可干渉距離Lc以上となるような膜厚に形成する。また、第一透明電極層に対して屈折率の差が小さい透明基板を使用すれば第一バッファー層を不要とすることも可能である。   Specifically, between the first transparent electrode layer and the transparent substrate, the first buffer layer having a very small difference in refractive index from the first transparent electrode layer is used, and the optical distance from the light emitting interface to the transparent substrate is from the light emitting layer. The film is formed so as to have a thickness equal to or longer than the coherence distance Lc of the emitted light. If a transparent substrate having a small refractive index difference with respect to the first transparent electrode layer is used, the first buffer layer can be dispensed with.

第一バッファー層に使用される材料としては、上述の第二透明電極層と反射ミラーの間に設けられた第一バッファー層と同様の材料が使用できる。また、第一透明電極層に対して屈折率の差が極めて小さい透明基板の材料としては特に限定するものではないが、一例を挙げるとすればLaSFN9(SCHOTT GLAS社製)(屈折率:1.85)が使用できる。   As a material used for the first buffer layer, the same material as the first buffer layer provided between the second transparent electrode layer and the reflection mirror can be used. Moreover, although it does not specifically limit as a material of a transparent substrate with a very small difference in refractive index with respect to a 1st transparent electrode layer, if an example is given, LaSFN9 (made by SCHOTT GLAS) (refractive index: 1. 85) can be used.

なお、有機EL素子は、反射ミラーを透明基板の外側に設け、発光界面から放出された光を第二透明電極を介して外部に出射する構造にすることも可能である。その場合、透明基板の外側表面に金属膜を成膜して反射ミラーとしても良いし、反射ミラーを基板としてその上に有機EL素子を形成しても良い。   The organic EL element can also have a structure in which a reflection mirror is provided outside the transparent substrate and light emitted from the light emitting interface is emitted to the outside through the second transparent electrode. In that case, a metal film may be formed on the outer surface of the transparent substrate to form a reflection mirror, or an organic EL element may be formed thereon using the reflection mirror as a substrate.

透明基板の材料としては、ガラス、PET、ポリカーボネート及び非晶質ポリオレフィン等が使用される。また、第一透明電極及び第二透明電極はITO、IZO、SnO、及びZnO等の透明導電膜として形成されるのが好ましく、膜厚は10〜500nmの範囲内であることが望ましい。 As a material for the transparent substrate, glass, PET, polycarbonate, amorphous polyolefin, or the like is used. The first transparent electrode and the second transparent electrode are preferably formed as a transparent conductive film such as ITO, IZO, SnO 2 , and ZnO, and the film thickness is preferably in the range of 10 to 500 nm.

有機EL素子の構造は、上記図1及び図4で示すものの他に、透明基板の上の第一透明電極側からの有機層を正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/としたものや、正孔注入層/正孔輸送層/発光層としたものや、正孔輸送層/発光層/電子輸送層としたものや、前記発光層を多層に積層したもの等が可能である。   In addition to the structure of the organic EL element shown in FIGS. 1 and 4, the organic layer from the first transparent electrode side on the transparent substrate is formed as a hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer. /, A hole injection layer / a hole transport layer / a light-emitting layer, a hole transport layer / a light-emitting layer / an electron transport layer, a multilayer of the light-emitting layer, etc. Is possible.

正孔輸送層は第一透明電極層から正孔が注入され易くする働きと、電子をブロックする働きを有しており、正孔移動度が高く、透明で成膜性の良好なものが好ましく、TPD等のトリフェニルアミン誘導体、フタロシアニン、銅フタロシアニン等のポリオレフィン系化合物、ヒドラゾン誘導体及びアリールアミン誘導体等が用いられる。   The hole transport layer has a function of facilitating injection of holes from the first transparent electrode layer and a function of blocking electrons, and preferably has a high hole mobility, is transparent and has good film formability. Triphenylamine derivatives such as TPD, polyolefin compounds such as phthalocyanine and copper phthalocyanine, hydrazone derivatives and arylamine derivatives are used.

なお、正孔輸送層は、陽極からの正孔の注入を容易にする働きを有する正孔注入層と、正孔を輸送する働き及び電子を妨げる働きを有する正孔輸送層とに分けて設けても良い。その場合、正孔注入層及び正孔輸送層の膜厚は共に10〜200nmの範囲内であることが望ましい。   The hole transport layer is divided into a hole injection layer having a function of facilitating the injection of holes from the anode and a hole transport layer having a function of transporting holes and a function of blocking electrons. May be. In that case, it is desirable that the film thicknesses of the hole injection layer and the hole transport layer are both in the range of 10 to 200 nm.

また、電子注入層は、第二透明電極層から電子が注入され易いように、有機発光層或いは電子輸送層の上に形成しても良い。電子注入層を形成する材料は、Li、Ca、Sr、及びCs等の仕事関数が低い金属が主に使用され、有機層の上に極微量蒸着される。   The electron injection layer may be formed on the organic light emitting layer or the electron transport layer so that electrons are easily injected from the second transparent electrode layer. As a material for forming the electron injection layer, a metal having a low work function such as Li, Ca, Sr, and Cs is mainly used, and a very small amount is deposited on the organic layer.

また、発光層は、電子と正孔の再結合による発光効率が高く、薄膜性が良好で、輸送材料との境界平面で強い相互作用のないことが望ましく、アルミキレート錯体(Alq)、ジスチリルビフェニル誘導体(DPVBi)等のジスチリルアリーレン(DSA)系の誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン、クマリン及びペリレン系等の材料が用いられる。そして、これらの材料を単独で、或いは2種類以上を混合して発光層が形成される。また発光層は多層として積層しても良い。なお、発光層の膜厚は10〜200nmの範囲内であることが望ましい。 In addition, it is desirable that the light-emitting layer has high emission efficiency due to recombination of electrons and holes, has good thin film properties, and does not have a strong interaction at the boundary plane with the transport material, such as an aluminum chelate complex (Alq 3 ) Materials such as styrylarylene (DSA) derivatives such as styryl biphenyl derivative (DPVBi), quinacridone derivatives, rubrene, coumarin, and perylene are used. These materials are used alone or in combination of two or more to form a light emitting layer. The light emitting layer may be laminated as a multilayer. The thickness of the light emitting layer is preferably in the range of 10 to 200 nm.

電子輸送層を形成する材料は、アルミキレート錯体(Alq)、ジスチリルビフェニル誘導体(DPVBi)、オキサジアゾール誘導体、ビスチリルアントラセン誘導体、及びベンゾオキサゾールチオフェン誘導体等が用いられ、膜厚は10〜200nmの範囲内であることが望ましい。 As the material for forming the electron transport layer, an aluminum chelate complex (Alq 3 ), a distyryl biphenyl derivative (DPVBi), an oxadiazole derivative, a bistylylanthracene derivative, a benzoxazole thiophene derivative, and the like are used. It is desirable to be in the range of 200 nm.

本発明の有機EL素子に関わる他の実施形態は、透明基板/第一透明電極/発光層を含む複数の薄膜層/第二透明電極からなるEL素子であって、前記第二透明電極の外側に形成された透光性材料からなる第一バッファー層、さらにその上に金属を成膜して形成された反射ミラーを有する。前記発光層の発光界面から前記反射ミラーまでの光学距離、および前記発光層の発光界面から前記透明基板の外側表面までの光学距離を、前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上とし、更に前記第一バッファー層を形成する透光性材料と該透光性材料に隣接する第二透明電極の屈折率差、および前記透明基板と該透明基板に隣接する第一透明電極の屈折率差を0.6以下とする。第一バッファー層は、異なる材料からなる複数の層から形成されていてもよい。   Another embodiment relating to the organic EL device of the present invention is an EL device comprising a transparent substrate / first transparent electrode / a plurality of thin film layers including a light emitting layer / second transparent electrode, outside the second transparent electrode. A first buffer layer made of a translucent material, and a reflection mirror formed by forming a metal film thereon. The optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflecting mirror, and the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the outer surface of the transparent substrate are equal to or greater than the coherence distance of light emitted from the light emitting interface, Furthermore, the refractive index difference between the transparent material forming the first buffer layer and the second transparent electrode adjacent to the transparent material, and the refractive index difference between the transparent substrate and the first transparent electrode adjacent to the transparent substrate. Is 0.6 or less. The first buffer layer may be formed of a plurality of layers made of different materials.

また、本発明の有機EL素子に関わる他の実施形態は、透明基板/第一透明電極/発光層を含む複数の薄膜層/第二透明電極からなるEL素子であって、前記第二透明電極から外側に一定の距離を置いて前記第二透明電極と対向するように配置された反射ミラー、前記対向する第二透明電極と反射ミラーとの間を満たす第一バッファー層を有する。前記発光層の発光界面から前記反射ミラーまでの光学距離、および前記発光層の発光界面から前記透明基板の外側表面までの光学距離を、前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上とし、かつ、前記透明基板と該透明基板に隣接する第一透明電極の屈折率差を0.6以下とする。該第一バッファー層は、前記第二透明電極との屈折率差が0.6以下の透光性材料からなり、気体あるいは液体からなる層でもよく、真空でもよい。また、前記反射ミラーは、基板表面に反射面を形成して構成されるものでもよく、金属板から構成されてもよい。   Another embodiment relating to the organic EL device of the present invention is an EL device comprising a transparent substrate / first transparent electrode / a plurality of thin film layers including a light emitting layer / second transparent electrode, wherein the second transparent electrode A reflection mirror disposed so as to face the second transparent electrode with a certain distance outward from the first buffer layer, and a first buffer layer filling the space between the second transparent electrode and the reflection mirror facing each other. The optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflecting mirror, and the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the outer surface of the transparent substrate are equal to or greater than the coherence distance of light emitted from the light emitting interface, And the refractive index difference of the said transparent substrate and the 1st transparent electrode adjacent to this transparent substrate shall be 0.6 or less. The first buffer layer is made of a translucent material having a refractive index difference with respect to the second transparent electrode of 0.6 or less, may be a layer made of gas or liquid, or may be a vacuum. The reflection mirror may be configured by forming a reflection surface on the substrate surface, or may be configured by a metal plate.

また、本発明の有機EL素子に関わる他の実施形態は、透明基板/第一透明電極/発光層を含む複数の薄膜層/第二透明電極からなるEL素子であって、前記透明基板の外側表面に金属膜を形成して構成される反射ミラー、前記第二透明電極上に形成された透光性材料からなる第一バッファー層を有する。前記発光層の発光界面から前記反射ミラーまでの光学距離、および前記発光層の発光界面から前記第一バッファー層の外側表面までの光学距離を、前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上とし、更に前記第一バッファー層を形成する透光性材料と該透光性材料に隣接する第二透明電極の屈折率差、および前記透明基板と該透明基板に隣接する第一透明電極の屈折率差を0.6以下とする。   Another embodiment relating to the organic EL device of the present invention is an EL device comprising a transparent substrate / a first transparent electrode / a plurality of thin film layers including a light emitting layer / a second transparent electrode, and the outer side of the transparent substrate. A reflection mirror formed by forming a metal film on the surface, and a first buffer layer made of a translucent material formed on the second transparent electrode. The optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflecting mirror, and the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the outer surface of the first buffer layer are equal to or greater than the coherence distance of light emitted from the light emitting interface. Furthermore, the refractive index difference between the translucent material forming the first buffer layer and the second transparent electrode adjacent to the translucent material, and the refraction of the transparent substrate and the first transparent electrode adjacent to the transparent substrate. The rate difference is set to 0.6 or less.

次に、本発明の有機EL素子に係わる実施例1〜13及び比較例1〜5について説明する。まず、実施例1〜12は本発明の有機EL素子に係わる実施形態を示す図1の構造を基本構造として採用している。そこでまず、実施例1〜9の有機EL素子の構造において、共通する構成要素を以下に記す。   Next, Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5 relating to the organic EL element of the present invention will be described. First, Examples 1-12 employ | adopt as a basic structure the structure of FIG. 1 which shows embodiment concerning the organic EL element of this invention. First, common components in the structures of the organic EL elements of Examples 1 to 9 are described below.

透明基板となるガラス基板の上に第一透明電極層(陽極)となるITO透明電極をスパッタ法によって形成した。ITOのシート抵抗は10Ω/□である。そして、ITO透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。更に、UV−O洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約1×10−5Torrまで減圧し、ITO透明電極の上に正孔輸送層を100nmの膜厚に蒸着した。次いで、図5に示す発光スペクトルの光を放出する青色発光材料(以下、青色発光ドーパントと記す)を重量比1%の濃度で添加した有機発光層を共蒸着し、その上に電子注入層を微量蒸着成膜し、その上に第二透明電極(陰極)としてIZO透明電極をスパッタ法により50nmの膜厚に成膜し、その上に第一バッファー層としてSiOを成膜し、更に、その上に反射ミラーとしてAlを200nmの膜厚に蒸着した。なお、SiO層の屈折率は450nmの波長の光に対して1.90であった。 An ITO transparent electrode serving as a first transparent electrode layer (anode) was formed on a glass substrate serving as a transparent substrate by sputtering. The sheet resistance of ITO is 10Ω / □. Then, the ITO transparent electrode was etched into a predetermined shape, subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropyl alcohol, and then dried. Further, after cleaning with UV-O 3 , it was set in a vacuum vapor deposition tank and the pressure in the tank was reduced to about 1 × 10 −5 Torr, and a hole transport layer was deposited on the ITO transparent electrode to a film thickness of 100 nm. Next, an organic light emitting layer to which a blue light emitting material (hereinafter referred to as a blue light emitting dopant) emitting light having an emission spectrum shown in FIG. 5 is added at a concentration of 1% by weight is co-evaporated, and an electron injection layer is formed thereon. A micro vapor deposition film was formed, and an IZO transparent electrode as a second transparent electrode (cathode) was formed into a film thickness of 50 nm by sputtering, and a SiO film was formed thereon as a first buffer layer. On top of this, Al was deposited to a thickness of 200 nm as a reflection mirror. The refractive index of the SiO layer was 1.90 with respect to light having a wavelength of 450 nm.

実施例1〜9においては、夫々第一バッファー層として形成したSiO層の膜厚が異なり、それに伴って、発光界面からAl反射ミラーまでの光学距離が異なる。実施例1〜9において異なるこれらの要素を以下の表1に示す。

Figure 0004785034
In Examples 1 to 9, the thickness of the SiO layer formed as the first buffer layer is different, and accordingly, the optical distance from the light emitting interface to the Al reflecting mirror is different. These elements differing in Examples 1-9 are shown in Table 1 below.
Figure 0004785034

実施例10は、ガラス基板からIZO透明電極までの構成は上記実施例1〜9と同様であるが、第一バッファー層及び反射ミラーの替わりにIZO透明電極の上に約0.5mmの厚みのオイル層を設けた構造である。オイルの屈折率は450nmの波長の光に対して1.55であった。   In Example 10, the configuration from the glass substrate to the IZO transparent electrode is the same as in Examples 1 to 9, but the thickness of about 0.5 mm is formed on the IZO transparent electrode instead of the first buffer layer and the reflecting mirror. The structure is provided with an oil layer. The refractive index of the oil was 1.55 for light having a wavelength of 450 nm.

実施例11は、上記実施例10のオイル層の替わりに、IZO透明電極と反射ミラーで構成された18μmの隙間にNガスを充填した構造である。反射ミラーは基板にAgを蒸着したものであり、この反射ミラーを反射面がIZO透明基板と対向するように配置し、
反射ミラーとIZO透明電極の隙間の外周部に18μmのギャップ剤を分散したUV硬化性シール剤を塗布して接着・固定し、反射ミラーとITO透明電極とシール剤で囲まれた空間にNガスを充填したものである。
Example 11 has a structure in which N 2 gas is filled in an 18 μm gap formed by an IZO transparent electrode and a reflecting mirror instead of the oil layer of Example 10 above. The reflection mirror is formed by vapor-depositing Ag on a substrate, and the reflection mirror is arranged so that the reflection surface faces the IZO transparent substrate,
A UV curable sealant in which a gap agent of 18 μm is dispersed is applied to the outer periphery of the gap between the reflection mirror and the IZO transparent electrode, and bonded and fixed, and N 2 is formed in a space surrounded by the reflection mirror, the ITO transparent electrode, and the sealant. It is filled with gas.

実施例12は、上記実施例11のNガスの替わりに、450nmの波長の光に対して屈折率が1.55のオイルを充填したものである。 In Example 12, instead of the N 2 gas of Example 11, oil having a refractive index of 1.55 is filled with light having a wavelength of 450 nm.

実施例13は、本発明の有機EL素子に係わる他の実施形態を示す図4の構造を基本構造として採用している。但し、この場合は発光位置を2つで構成している。具体的な構造は、透明基板となるガラス基板の上に第一透明電極層(陽極)となるITO透明電極をスパッタ法によって形成した。ITOのシート抵抗は10Ω/□である。そして、ITO透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。更に、UV−O洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約1×10−5Torrまで減圧し、ITO透明電極の上に正孔輸送層を成膜した。次いで、図5に示す発光スペクトルの光を放出する青色発光ドーパントを重量比1%の濃度で添加した有機発光層を共蒸着した。この正孔輸送層と有機発光層の積層構造を発光ユニットとし、この発光ユニットの上に電荷発生層を形成した後に黄色発光ドーパントを添加した有機発光層を有する他の発光ユニットを形成した。更にその上に電子注入層を微量蒸着し、その上にIZO透明電極を形成した。そして、基板にAgを蒸着した反射ミラーを反射面がIZO透明基板と対向するように配置し、反射ミラーとIZO透明電極の隙間の外周部に18μmのギャップ剤を分散したUV硬化性シール剤を塗布して接着・固定し、反射ミラーとITO透明電極とシール剤で囲まれた空間に450nmの波長の光に対して屈折率が1.6のオイルを充填したものである。 Example 13 employs, as a basic structure, the structure of FIG. 4 showing another embodiment relating to the organic EL element of the present invention. However, in this case, there are two light emitting positions. The concrete structure formed the ITO transparent electrode used as a 1st transparent electrode layer (anode) on the glass substrate used as a transparent substrate by the sputtering method. The sheet resistance of ITO is 10Ω / □. Then, the ITO transparent electrode was etched into a predetermined shape, subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropyl alcohol, and then dried. Further, after cleaning with UV-O 3 , it was set in a vacuum vapor deposition tank and the pressure in the tank was reduced to about 1 × 10 −5 Torr, and a hole transport layer was formed on the ITO transparent electrode. Next, an organic light emitting layer to which a blue light emitting dopant that emits light having an emission spectrum shown in FIG. 5 was added at a concentration of 1% by weight was co-evaporated. The stacked structure of the hole transport layer and the organic light emitting layer was used as a light emitting unit, and after forming a charge generation layer on the light emitting unit, another light emitting unit having an organic light emitting layer added with a yellow light emitting dopant was formed. Further, a small amount of an electron injection layer was deposited thereon, and an IZO transparent electrode was formed thereon. Then, a reflective mirror with Ag deposited on the substrate is disposed so that the reflective surface faces the IZO transparent substrate, and a UV curable sealant in which a gap agent of 18 μm is dispersed in the outer periphery of the gap between the reflective mirror and the IZO transparent electrode. It is applied, bonded and fixed, and filled with oil having a refractive index of 1.6 with respect to light having a wavelength of 450 nm in a space surrounded by a reflection mirror, an ITO transparent electrode, and a sealant.

次に、比較例1〜5の構造について説明する。比較例1〜3は図21に示す従来の有機EL素子の構造を基本構造として採用している。比較例1の構造は、透明基板となるガラス基板の上に第一透明電極層(陽極)となるITO透明電極をスパッタ法によって形成した。ITOのシート抵抗は10Ω/□である。そして、ITO透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。更に、UV−O洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約1×10−5Torrまで減圧し、ITO透明電極の上に正孔輸送層を100nmの膜厚に蒸着した。次いで、図5に示す発光スペクトルの光を放出する青色発光ドーパントを重量比1%の濃度で添加した有機発光層を62nmの膜厚に共蒸着した。更に、その上に電子注入層を微量蒸着成膜し、その上に陰極としてAlを200nmの膜厚に蒸着した。なお、有機発光層の屈折率は450nmの波長の光に対して1.80であった。 Next, the structures of Comparative Examples 1 to 5 will be described. Comparative Examples 1 to 3 adopt the structure of the conventional organic EL element shown in FIG. 21 as the basic structure. The structure of the comparative example 1 formed the ITO transparent electrode used as a 1st transparent electrode layer (anode) on the glass substrate used as a transparent substrate by the sputtering method. The sheet resistance of ITO is 10Ω / □. Then, the ITO transparent electrode was etched into a predetermined shape, subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropyl alcohol, and then dried. Further, after cleaning with UV-O 3 , it was set in a vacuum vapor deposition tank and the pressure in the tank was reduced to about 1 × 10 −5 Torr, and a hole transport layer was deposited on the ITO transparent electrode to a film thickness of 100 nm. Next, an organic light-emitting layer to which a blue light-emitting dopant that emits light having an emission spectrum shown in FIG. 5 was added at a concentration of 1% by weight was co-evaporated to a thickness of 62 nm. Further, a minute amount of electron injection layer was deposited thereon, and Al was deposited thereon to a thickness of 200 nm as a cathode. The refractive index of the organic light emitting layer was 1.80 for light having a wavelength of 450 nm.

この場合、発光界面からAl陰極までの光学距離は112nmであり、ピーク発光波長450nmのほぼ1/4であった。   In this case, the optical distance from the light emitting interface to the Al cathode was 112 nm, which was almost ¼ of the peak emission wavelength of 450 nm.

比較例2の構造は上記比較例1の構造と同様であるが、青色ドーパントを添加して共蒸着した有機発光層の膜厚を105nmとし、発光界面からAl陰極までの光学距離は189nmであり、ピーク発光波長450nmの奇数倍から外れることが異なるものである。   The structure of Comparative Example 2 is the same as that of Comparative Example 1 described above, but the film thickness of the organic light emitting layer co-deposited by adding a blue dopant is 105 nm, and the optical distance from the light emitting interface to the Al cathode is 189 nm. The difference is that the peak emission wavelength deviates from an odd multiple of 450 nm.

比較例3の構造は、ガラス基板から青色ドーパントを添加して共蒸着した有機発光層までの構成は上記比較例2と同様であるが、青色ドーパントを添加して共蒸着した有機発光層の上に電子注入層を微量蒸着成膜し、その上にIZO透明電極をスパッタ法によって50nmの膜厚に形成し、さらにその上にAlを反射ミラーとして200nmの膜厚に形成したところが異なる。なお、IZO透明電極の屈折率は450nmの波長の光に対して1.95であった。その結果、発光界面からAl反射ミラーまでの光学距離は286nmとなり、比較例2と同様にピーク発光波長450nmの奇数倍から外れるものとなった。   The structure of Comparative Example 3 is the same as that of Comparative Example 2 from the glass substrate to the organic light-emitting layer co-deposited by adding the blue dopant, but above the organic light-emitting layer co-deposited by adding the blue dopant. The electron injection layer is deposited in a small amount by vapor deposition, and an IZO transparent electrode is formed thereon by sputtering to a thickness of 50 nm, and further, Al is used as a reflection mirror to form a thickness of 200 nm. The refractive index of the IZO transparent electrode was 1.95 for light having a wavelength of 450 nm. As a result, the optical distance from the light emitting interface to the Al reflecting mirror was 286 nm, which was different from the odd multiple of the peak emission wavelength of 450 nm as in Comparative Example 2.

比較例4は、比較例3に対してAl反射ミラーを取り除き、IZO透明電極の上をN雰囲気としたものである。 In Comparative Example 4, the Al reflecting mirror is removed from Comparative Example 3, and the IZO transparent electrode is placed in an N 2 atmosphere.

比較例5は、本発明の有機EL素子に係わる他の実施形態を示す図4の構造を基本構造として採用している。但し、この場合は発光位置を2つで構成している。具体的な構造は、透明基板となるガラス基板の上に第一透明電極層(陽極)となるITO透明電極をスパッタ法によって形成した。ITOのシート抵抗は10Ω/□である。そして、ITO透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。更に、UV−O洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約1×10−5Torrまで減圧し、ITO透明電極の上に正孔輸送層を成膜した。次いで、図5に示す発光スペクトルの光を放出する青色発光ドーパントを重量比1%の濃度で添加した有機発光層を共蒸着した。この正孔輸送層と有機発光層の積層構造を発光ユニットとし、この発光ユニットの上に電荷発生層を形成した後に黄色発光ドーパントを添加した有機発光層を有する他の発光ユニットを形成した。更にその上に電子注入層を微量蒸着し、
最後にAl陰極を200nmの膜厚に蒸着した。
In Comparative Example 5, the structure of FIG. 4 showing another embodiment relating to the organic EL element of the present invention is adopted as a basic structure. However, in this case, there are two light emitting positions. The concrete structure formed the ITO transparent electrode used as a 1st transparent electrode layer (anode) on the glass substrate used as a transparent substrate by the sputtering method. The sheet resistance of ITO is 10Ω / □. Then, the ITO transparent electrode was etched into a predetermined shape, subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropyl alcohol, and then dried. Further, after cleaning with UV-O 3 , it was set in a vacuum vapor deposition tank and the pressure in the tank was reduced to about 1 × 10 −5 Torr, and a hole transport layer was formed on the ITO transparent electrode. Next, an organic light emitting layer to which a blue light emitting dopant that emits light having an emission spectrum shown in FIG. 5 was added at a concentration of 1% by weight was co-evaporated. The stacked structure of the hole transport layer and the organic light emitting layer was used as a light emitting unit, and after forming a charge generation layer on the light emitting unit, another light emitting unit having an organic light emitting layer added with a yellow light emitting dopant was formed. Furthermore, a small amount of electron injection layer is deposited thereon,
Finally, an Al cathode was deposited to a thickness of 200 nm.

以上、本発明の有機EL素子に係わる実施例1〜13及び比較例1〜5について説明したが、以下にそれらの特性について説明する。   As mentioned above, although Examples 1-13 and Comparative Examples 1-5 regarding the organic EL element of this invention were demonstrated, those characteristics are demonstrated below.

図6は比較例1〜3の従来構造の有機EL素子についての発光スペクトルを示している。比較例1の有機EL素子は発光界面からAl電極までの光学距離をほぼλ/4(発光光のピーク波長λ=450nm)とした素子であり、発光スペクトル分布は図5に示す青色発光ドーパントのPLスペクトル分布とほぼ同様の形態をなしている。 FIG. 6 shows the emission spectra of the organic EL elements having the conventional structures of Comparative Examples 1 to 3. The organic EL element of Comparative Example 1 is an element in which the optical distance from the light emitting interface to the Al electrode is approximately λ p / 4 (peak wavelength of emitted light λ p = 450 nm), and the emission spectrum distribution is blue light emission shown in FIG. It has almost the same form as the PL spectrum distribution of the dopant.

一方、比較例2のように有機発光層の膜厚が105nmになると、発光スペクトル分布が青色発光ドーパントのPLスペクトル分布とは大きく異なるものとなっている。これは発光界面からAl電極までの光学距離がλ/4(発光光のピーク波長λ=450nm)の奇数倍からズレているためである。また、比較例3も同様に発光界面からAl電極までの光学距離がλ/4(発光光のピーク波長λ=450nm)の奇数倍からズレており、青色ドーパントのPLスペクトルの分布とは異なるものとなっている。 On the other hand, when the film thickness of the organic light emitting layer is 105 nm as in Comparative Example 2, the emission spectrum distribution is significantly different from the PL spectrum distribution of the blue light emitting dopant. This is because the optical distance from the light emitting interface to the Al electrode deviates from an odd multiple of λ p / 4 (peak wavelength of emitted light λ p = 450 nm). Similarly, in Comparative Example 3, the optical distance from the light emitting interface to the Al electrode is shifted from an odd multiple of λ p / 4 (peak wavelength of emitted light λ p = 450 nm). What is the distribution of the PL spectrum of the blue dopant? It is different.

図7は実施例1の発光スペクトル、図8は実施例4の発光スペクトル、図9は実施例6の発光スペクトル、図10は実施例9の発光スペクトルを示している。   7 shows the emission spectrum of Example 1, FIG. 8 shows the emission spectrum of Example 4, FIG. 9 shows the emission spectrum of Example 6, and FIG. 10 shows the emission spectrum of Example 9.

図7に示す実施例1の有機EL素子の発光スペクトル分布は、干渉の影響によって青色発光ドーパントのPLスペクトルとは大きく異なるものとなっているが、実施例2〜9のように第一バッファー(SiO)層の膜厚を厚くして発光界面のAl反射ミラーまでの光学距離を長くしてゆくと、図8〜10に示すように発光スペクトル分布は次第に青色発光ドーパントのPLスペクトル分布に近づいてゆく。   The emission spectrum distribution of the organic EL element of Example 1 shown in FIG. 7 is greatly different from the PL spectrum of the blue light-emitting dopant due to the influence of interference, but as in Examples 2 to 9, the first buffer ( When the optical distance to the Al reflecting mirror at the light emitting interface is increased by increasing the thickness of the (SiO) layer, the emission spectrum distribution gradually approaches the PL spectrum distribution of the blue light emitting dopant as shown in FIGS. go.

ここで、発光スペクトル分布の近似度を客観的に表す方法として「変調の度合」の概念を導入した。それは、まず各波長において、比較の対象となる光の発光スペクトル分布の相対光度を、基準となる光の発光スペクトル分布の相対光度で割って変調スペクトル分布を算出する。そして、変調スペクトル分布において、近似度を求めたい発光波長範囲内に存在する最大値(IMAX)と最小値(IMIN)から以下の式を用いて「変調の度合(V)」を算出するものである。
V=(IMAXIMIN)/(IMAX+IMIN
Here, the concept of “degree of modulation” was introduced as a method for objectively expressing the degree of approximation of the emission spectrum distribution. First, at each wavelength, the modulation spectrum distribution is calculated by dividing the relative luminous intensity of the emission spectrum distribution of the light to be compared by the relative luminous intensity of the emission spectrum distribution of the reference light. Then, in the modulation spectrum distribution, the “degree of modulation (V)” is calculated from the maximum value (I MAX ) and the minimum value (I MIN ) existing within the light emission wavelength range for which the degree of approximation is to be obtained using the following equation. Is.
V = (I MAX -IMIN ) / (I MAX + I MIN )

図11は、一例として、実施例1の有機EL素子から放出される光を比較光とし、青色発光ドーパントから放出される光を基準光としたときの変調スペクトル分布を示している。そしてこの変調スペクトル分布と上記式から変調の度合が算出される。   FIG. 11 shows, as an example, a modulation spectrum distribution when the light emitted from the organic EL element of Example 1 is used as comparative light and the light emitted from the blue light emitting dopant is used as reference light. Then, the degree of modulation is calculated from this modulation spectrum distribution and the above equation.

図12は、比較光を実施例1〜9及び比較例2の有機EL素子から放出される光とし、基準光を青色発光ドーパントから放出される光として、実施例1〜9及び比較例2の有機EL素子における「発光界面から反射ミラーまでの光学距離」と「変調の度合」の関係を表したものである。発光界面から陰極(反射ミラー)までの光学距離が数十〜数百nm程度の有機EL素子における変調の度合はほぼ1に近い値を示している。例えば、比較例2の有機EL素子における変調の度合は0.94であった。これに対し、図中に点線で示した青色発光ドーパントの放出する光の可干渉距離Lcと同等の値(4218nm)における変調の度合は約0.36であり、多少の干渉は生じているものの、その影響は大きく軽減されていることが認められた。従って、有機EL素子において干渉の影響を最小限に抑制するためには、上記方法で求められる「変調の度合」を約0.36以下にすることが一つの基準になることが確認できた。   FIG. 12 shows the light emitted from the organic EL elements of Examples 1 to 9 and Comparative Example 2 as the comparative light, and the light emitted from the blue light emitting dopant as the reference light. This shows the relationship between the “optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror” and the “degree of modulation” in the organic EL element. The degree of modulation in an organic EL element having an optical distance from the light emitting interface to the cathode (reflection mirror) of about several tens to several hundreds of nanometers is a value close to 1. For example, the degree of modulation in the organic EL element of Comparative Example 2 was 0.94. On the other hand, the degree of modulation at a value (4218 nm) equivalent to the coherence distance Lc of the light emitted from the blue light emitting dopant indicated by the dotted line in the figure is about 0.36, although some interference occurs. It was found that the effect was greatly reduced. Therefore, in order to minimize the influence of interference in the organic EL element, it has been confirmed that the “degree of modulation” required by the above method is about 0.36 or less as one criterion.

また、有機EL素子は自発光の素子であることが特徴であり、そのため発光色も重要な要件の一つである。そこで、実施例1〜9及び比較例1〜4の有機EL素子における「発光界面から反射ミラーまでの光学距離」と発光光の「色度」の関係を示したものが図13及び図14であり、図13は色度座標(x)を、図14は色度座標(y)を表している。   In addition, the organic EL element is characterized by being a self-luminous element, and thus the emission color is one of the important requirements. FIG. 13 and FIG. 14 show the relationship between the “optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror” and the “chromaticity” of the emitted light in the organic EL elements of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4. 13 shows chromaticity coordinates (x), and FIG. 14 shows chromaticity coordinates (y).

比較例1〜3のように発光界面から陰極(反射ミラー)までの光学距離が数十〜数百nm程度の有機EL素子においては、膜厚が微妙に変化しただけでも発光光の色度(x、y)が大幅に変わることがわかる。これに対し、実施例1〜9のように発光界面から陰極(反射ミラー)までの光学距離を長くしてゆき、図中に点線で示した青色発光ドーパントの放出する光の可干渉距離Lcと同等の値(4218nm)以上にすると、青色発光ドーパントが本来放出する光の色度(PL発光時)に対する差はx,y共に0.01以下まで収束してゆくことがわかる。   In an organic EL element having an optical distance from the light emitting interface to the cathode (reflection mirror) of about several tens to several hundreds of nm as in Comparative Examples 1 to 3, the chromaticity of the emitted light (even when the film thickness is slightly changed) It can be seen that x, y) changes significantly. In contrast, the optical distance from the light emitting interface to the cathode (reflection mirror) is increased as in Examples 1 to 9, and the coherence distance Lc of the light emitted by the blue light emitting dopant indicated by the dotted line in the figure is It can be seen that when the value is equal to or greater than 4218 nm, the difference with respect to the chromaticity of light originally emitted by the blue light-emitting dopant (during PL light emission) converges to 0.01 or less for both x and y.

つまり、発光界面から陰極(反射ミラー)までの光学距離は大きいほど、干渉の抑制効果は大きくなるが、距離が小さい場合においても、本発明の構成とすることにより、比較例の構成よりも干渉の抑制効果を奏することが確認できる。特に、前記光学距離を青色発光ドーパントの放出する光の可干渉距離Lcと同等の値(4218nm)以上とすることにより、青色発光ドーパントが本来放出する光の色度をほぼ再現でき、膜厚が多少変化しても色度はほとんど変わらないことがわかる。   In other words, the greater the optical distance from the light emitting interface to the cathode (reflection mirror), the greater the effect of suppressing interference. However, even when the distance is small, the configuration of the present invention makes interference more effective than the configuration of the comparative example. It can be confirmed that there is an effect of suppressing the above. In particular, by making the optical distance equal to or greater than the coherence distance Lc of light emitted by the blue light emitting dopant (4218 nm), the chromaticity of the light originally emitted by the blue light emitting dopant can be substantially reproduced, and the film thickness can be increased. It can be seen that the chromaticity hardly changes even if it changes slightly.

ここまでは、青色発光ドーパントを添加した有機発光層を有する有機EL素子の特性について説明してきたが、図15で示すようなPLスペクトルの分布の光を放出する緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントを添加した有機発光層を有する有機EL素子についても特性の確認を行なった。実施例1〜9の有機EL素子と同様の構造において、有機発光層に添加するドーパントを緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントとし、夫々のドーパントから放出される光の可干渉距離Lcと同等の値(4992nm及び5362nm)における変調の度合を以下の表2に示す。青色以外の他の発光色の有機EL素子においても青色発光の有機EL素子の場合と同様の結果を確認した。   Up to this point, the characteristics of an organic EL device having an organic light emitting layer to which a blue light emitting dopant is added have been described. However, a green light emitting dopant and a red light emitting dopant that emit light having a PL spectrum distribution as shown in FIG. 15 are added. The characteristics of the organic EL device having the organic light emitting layer were also confirmed. In the structure similar to the organic EL element of Examples 1-9, the dopant added to the organic light emitting layer is a green light emitting dopant and a red light emitting dopant, and a value equivalent to the coherence distance Lc of light emitted from each dopant ( The degree of modulation at 4992 nm and 5362 nm) is shown in Table 2 below. The same results as in the case of the organic EL element emitting blue light were confirmed in the organic EL elements emitting light other than blue.

Figure 0004785034
Figure 0004785034

図16は比較例4及び実施例10の有機EL素子のガラス基板から放射される光の発光スペクトルを示している。比較例4と実施例10の構造の違いは、比較例4は、450nmの波長の光に対して屈折率が1.95のIZO透明電極の上をN雰囲気としたのに対し、実施例10では、同じくIZO透明電極の上に450nmの波長の光に対して屈折率が1.55のオイル層を約0.5mmの厚みに設けた構造である。 FIG. 16 shows emission spectra of light emitted from the glass substrates of the organic EL elements of Comparative Example 4 and Example 10. The difference between the structures of Comparative Example 4 and Example 10 is that Comparative Example 4 has an N 2 atmosphere on the IZO transparent electrode having a refractive index of 1.95 with respect to light having a wavelength of 450 nm. No. 10 has a structure in which an oil layer having a refractive index of 1.55 with respect to light having a wavelength of 450 nm is provided on the IZO transparent electrode in a thickness of about 0.5 mm.

従って、比較例4におけるIZO透明電極とN2雰囲気の屈折率差は0.95であり、実施例10におけるIZO透明電極とオイル層との屈折率差は0.4である。ところで、比較例4と実施例10の発光スペクトル分布を比較すると、比較例4の発光スペクトルの分布は図5に示す青色発光ドーパントが放出する光のスペクトル分布とは異なっており、干渉の影響を反映しているのに対し、実施例10の発光スペクトル分布は青色発光ドーパントが放出する光のスペクトル分布とほぼ同じとなった。   Therefore, the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the N2 atmosphere in Comparative Example 4 is 0.95, and the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the oil layer in Example 10 is 0.4. By the way, comparing the emission spectrum distributions of Comparative Example 4 and Example 10, the emission spectrum distribution of Comparative Example 4 is different from the spectrum distribution of the light emitted by the blue light emitting dopant shown in FIG. In contrast, the emission spectrum distribution of Example 10 was almost the same as the spectrum distribution of the light emitted by the blue light-emitting dopant.

このことにより、境界平面を形成する2つの層の屈折率差が0.95程度であっても干渉を生じる原因となることが確認できた。また同時に、この屈折率差を小さくすることによって干渉の問題を解決することができることも確認できた。   Thus, it was confirmed that even if the refractive index difference between the two layers forming the boundary plane is about 0.95, it causes interference. At the same time, it was confirmed that the interference problem can be solved by reducing the difference in refractive index.

図17は実施例11及び実施例12の有機EL素子のガラス基板から放射される光の発光スペクトルを示している。実施例11と実施例12の構造の違いは、基板にAgを蒸着した反射ミラーを反射面がIZO透明基板と対向するように配置し、反射ミラーとIZO透明電極の隙間の外周部に18μmのギャップ剤を分散したUV硬化性シール剤を塗布して接着・固定し、反射ミラーとIZO透明電極とシール剤で囲まれた隙間を形成した構造において、実施例11の有機EL素子の場合はこの隙間にNガスを充填し、実施例11の有機EL素子では450nmの波長の光に対して屈折率が1.55のオイル充填した構造になっている。 FIG. 17 shows an emission spectrum of light emitted from the glass substrate of the organic EL elements of Example 11 and Example 12. The difference between the structures of Example 11 and Example 12 is that a reflecting mirror having Ag deposited on the substrate is arranged so that the reflecting surface faces the IZO transparent substrate, and the outer periphery of the gap between the reflecting mirror and the IZO transparent electrode is 18 μm. In the case of the organic EL device of Example 11, this is a structure in which a gap surrounded by a reflective mirror, an IZO transparent electrode, and a sealing agent is formed by applying and fixing and fixing a UV curable sealing agent in which a gap agent is dispersed. The gap is filled with N 2 gas, and the organic EL device of Example 11 has a structure filled with oil having a refractive index of 1.55 with respect to light having a wavelength of 450 nm.

IZO透明電極の上を単にN雰囲気とした構造の比較例4の発光スペクトル分布(図16)と、IZO透明電極の上をN雰囲気としてその上にAgを蒸着した反射ミラーを設けた構造の実施例11の発光スペクトルの分布を比較すると、実施例11の発光スペクトルの分布の方が青色発光ドーパントのPLスペクトル分布に近いものとなっている。つまり、IZO透明電極に対向するように設けた反射ミラーによって干渉の影響を抑制できることがわかった。 Emission spectrum distribution (FIG. 16) of Comparative Example 4 having a structure in which the top of the IZO transparent electrode is simply an N 2 atmosphere, and a structure in which a reflection mirror having an N 2 atmosphere on the IZO transparent electrode and vapor-deposited Ag thereon is provided. When the emission spectrum distribution of Example 11 is compared, the emission spectrum distribution of Example 11 is closer to the PL spectrum distribution of the blue-emitting dopant. That is, it was found that the influence of interference can be suppressed by the reflection mirror provided so as to face the IZO transparent electrode.

更に、IZO透明電極と反射ミラーとの隙間に450nmの波長の光に対して屈折率が1.55のオイルを充填した構造の実施例12の発光スペクトル分布は、青色発光ドーパントのPLスペクトル分布とほぼ同等のものとなっている。   Furthermore, the emission spectrum distribution of Example 12 in which the gap between the IZO transparent electrode and the reflection mirror is filled with oil having a refractive index of 1.55 with respect to light having a wavelength of 450 nm is the PL spectrum distribution of the blue light-emitting dopant. It is almost equivalent.

図18及び図19は夫々青色発光ドーパントを共蒸着した有機発光層を有する発光ユニットと、黄色発光ドーパントを共蒸着した有機発光層を有する発光ユニットの2ヶ所の発光部がとびとびに存在する構造の有機EL素子である比較例5及び実施例13の発光スペクトルである。   18 and 19 each have a structure in which two light emitting portions of a light emitting unit having an organic light emitting layer co-deposited with a blue light emitting dopant and a light emitting unit having an organic light emitting layer co-deposited with a yellow light emitting dopant are present in a discrete manner. It is an emission spectrum of Comparative Example 5 and Example 13 which are organic EL elements.

比較例5と実施例13の構造の違いは、比較例5の場合は、電子注入層の上に陰極となるAlを直接200nmの膜厚に形成した構造であるのに対し、実施例13の場合は、電子注入層の上にIZO透明電極を形成し、更に、基板にAgを蒸着した反射ミラーを反射面がIZO透明基板と対向するように配置し、反射ミラーとIZO透明電極の隙間の外周部に18μmのギャップ剤を分散したUV硬化性シール剤を塗布して接着・固定し、反射ミラーとITO透明電極とシール剤で囲まれた空間に450nmの波長の光に対して屈折率が1.6のオイルを充填した構造になっている。   The difference between the structures of Comparative Example 5 and Example 13 is that Comparative Example 5 has a structure in which Al serving as a cathode is directly formed on the electron injection layer to a film thickness of 200 nm, whereas that of Example 13 is different. In this case, an IZO transparent electrode is formed on the electron injection layer, and a reflecting mirror having a vapor-deposited Ag is disposed on the substrate so that the reflecting surface faces the IZO transparent substrate, and a gap between the reflecting mirror and the IZO transparent electrode is formed. A UV curable sealant in which a gap agent of 18 μm is dispersed is applied to the outer periphery to adhere and fix, and a refractive index with respect to light having a wavelength of 450 nm is formed in a space surrounded by the reflection mirror, the ITO transparent electrode, and the sealant. It has a structure filled with 1.6 oil.

図18に示す比較例5の構造の有機EL素子の発光スペクトルは、有機EL素子の発光面を発光面の法線方向(0deg)から見た場合、青色発光ドーパントのPLスペクトル分布及び黄色発光ドーパントのPLスペクトル分布の両方を再現しておらず、観視角度(発光面の法線に対する交角が30deg及び60deg)によってスペクトル分布が著しく変わっている。   The emission spectrum of the organic EL device having the structure of Comparative Example 5 shown in FIG. 18 shows the PL spectrum distribution of the blue light emitting dopant and the yellow light emitting dopant when the light emitting surface of the organic EL device is viewed from the normal direction (0 deg) of the light emitting surface. Both PL spectral distributions of the above are not reproduced, and the spectral distribution changes remarkably depending on the viewing angle (intersection angles with respect to the normal of the light emitting surface are 30 deg and 60 deg).

それに対し、図19に示す実施例13の構造の有機EL素子の発光スペクトルは、上記同様に発光面を法線方向から見た場合、青色発光ドーパントのPLスペクトル分布及び黄色発光ドーパントのPLスペクトル分布の両方をほぼ再現したものとなっており、観視角度が変わってもスペクトル分布の変化はほとんど無い。   On the other hand, the emission spectrum of the organic EL device having the structure of Example 13 shown in FIG. 19 shows the PL spectrum distribution of the blue emission dopant and the PL spectrum distribution of the yellow emission dopant when the emission surface is viewed from the normal direction as described above. Both are substantially reproduced, and even if the viewing angle changes, there is almost no change in the spectral distribution.

その結果、本発明の有機EL素子においては、有機EL素子の構造が、2枚の対向する透明電極によって挟持された有機層が、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットを複数個有したものであり、各発光ユニットが少なくとも1層からなる電荷発生層によって仕切られた有機EL素子においても、1層の発光層を有する有機EL素子と同様の効果が得られることがわかった。   As a result, in the organic EL device of the present invention, the structure of the organic EL device has a plurality of light emitting units in which the organic layer sandwiched between two opposing transparent electrodes includes at least one light emitting layer. Thus, it was found that even in the organic EL element in which each light emitting unit is partitioned by at least one charge generation layer, the same effect as that of the organic EL element having one light emitting layer can be obtained.

ここで、本発明の実施形態に係わる効果について説明する。まず、有機EL素子構造を、透明基板の上に第一透明電極層(陽極)、正孔輸送層、有機発光層及び第二透明電極層(陰極)の各層を順次形成し、更に第二透明電極層(陰極)の外側に所定の距離を保って反射ミラーを配置した。反射ミラーの位置は、有機発光層の発光界面から反射ミラーまでの光学距離が発光層から放出される光の可干渉距離Lc以上となるように設定した。なお、可干渉距離LcはLc=λ /Δλ(但し、λは発光スペクトルのピーク波長、Δλはスペクトル半値幅)の式で算出される。 Here, the effect concerning embodiment of this invention is demonstrated. First, an organic EL element structure is formed by sequentially forming each layer of a first transparent electrode layer (anode), a hole transport layer, an organic light emitting layer and a second transparent electrode layer (cathode) on a transparent substrate, and further a second transparent A reflection mirror was placed outside the electrode layer (cathode) at a predetermined distance. The position of the reflecting mirror was set so that the optical distance from the light emitting interface of the organic light emitting layer to the reflecting mirror was not less than the coherence distance Lc of the light emitted from the light emitting layer. Note that the coherence distance Lc is calculated by an equation of Lc = λ p 2 / Δλ (where λ p is the peak wavelength of the emission spectrum and Δλ is the half width of the spectrum).

有機EL素子を上記構造にすることによって、有機発光層の発光界面で放出されて有機EL素子の内部で反射された光が干渉の要因とならないようにすることができた。   By making the organic EL element have the above structure, the light emitted from the light emitting interface of the organic light emitting layer and reflected inside the organic EL element can be prevented from causing interference.

その結果、有機発光層の発光界面で放出されて有機EL素子の内部で反射された光を有効に活用し、干渉の影響を排除した光を効率良く外部に取り出すことができるようになった。   As a result, the light emitted from the light emitting interface of the organic light emitting layer and reflected inside the organic EL element can be effectively used, and the light from which the influence of interference is eliminated can be efficiently extracted to the outside.

また、有機EL素子を構成する各透明電極層及び各有機層の膜厚設定に際して干渉の影響を考慮に入れる必要がなくなった。よって、キャリアの輸送効率、再結合及び発光の効率等のみに重点を置いて膜厚設定が可能になるために膜厚の最適化が実現できる。   In addition, it is no longer necessary to take into account the influence of interference when setting the film thickness of each transparent electrode layer and each organic layer constituting the organic EL element. Therefore, the film thickness can be set with an emphasis only on the carrier transport efficiency, recombination and light emission efficiency, and the film thickness can be optimized.

また、膜厚が変わっても発光スペクトル分布に変化は生じず、有機EL素子から出射される光の色調が変化することがない。   Further, even if the film thickness changes, the emission spectrum distribution does not change, and the color tone of the light emitted from the organic EL element does not change.

また、有機EL素子の発光面に対する観視角度が変わっても、スペクトル分布の変化はほとんど無く、有機EL素子から出射される光をどの方向から観視しても色調の変化はない。   Further, even if the viewing angle with respect to the light emitting surface of the organic EL element is changed, there is almost no change in the spectral distribution, and there is no change in color tone when the light emitted from the organic EL element is viewed from any direction.

更に、透明基板の上に第一透明電極層(陽極)が形成され、その上に発光層を含む発光ユニットが電荷発生層を挟んで複数個設けられ、その上に形成された第二透明電極層(陰極)の上方に所定の距離を保って反射ミラーを配置した構造の本発明の他の実施形態の有機EL素子においても、上述と同様の効果を奏することが確認できた。   Furthermore, a first transparent electrode layer (anode) is formed on a transparent substrate, and a plurality of light emitting units including a light emitting layer are provided on the transparent substrate, with a charge generation layer interposed therebetween, and a second transparent electrode formed thereon It was confirmed that the organic EL element of another embodiment of the present invention having a structure in which a reflecting mirror was arranged at a predetermined distance above the layer (cathode) had the same effect as described above.

次に、本発明の有機EL素子に係わる実施例14〜20及び比較例6について説明する。まず、実施例14は上記比較例4のNガスの替わりに、IZO透明電極と該IZO透明電極に対向するように配置された封止用ガラス基板で構成された18μmの隙間に屈折率が1.55のオイルを充填した構造のものである。IZO透明電極と封止用ガラス基板の18μmの隙間は、上方に素子を形成したガラス基板と素子を封止するように配置された封止用ガラス基板をギャップ剤を分散したUV硬化性シール剤により接着、固定することによって確保される。 Next, Examples 14 to 20 and Comparative Example 6 relating to the organic EL element of the present invention will be described. First, in Example 14, in place of the N 2 gas in Comparative Example 4, the refractive index is in a gap of 18 μm formed of an IZO transparent electrode and a sealing glass substrate disposed so as to face the IZO transparent electrode. It has a structure filled with 1.55 oil. The 18 μm gap between the IZO transparent electrode and the sealing glass substrate is a UV curable sealant in which a gap agent is dispersed in a glass substrate on which an element is formed and a sealing glass substrate disposed so as to seal the element. Is secured by bonding and fixing.

実施例15は、IZO透明電極と封止用ガラス基板の隙間に屈折率1.33のオイルを充填した。それ以外の条件は実施例14と同様とした。   In Example 15, the gap between the IZO transparent electrode and the sealing glass substrate was filled with oil having a refractive index of 1.33. The other conditions were the same as in Example 14.

実施例16は、IZO透明電極と封止用ガラス基板の隙間に屈折率1.37のオイルを充填した。それ以外の条件は実施例14と同様とした。   In Example 16, the gap between the IZO transparent electrode and the sealing glass substrate was filled with oil having a refractive index of 1.37. The other conditions were the same as in Example 14.

実施例17は、IZO透明電極と封止用ガラス基板の隙間に屈折率1.43のオイルを充填した。それ以外の条件は実施例14と同様とした。   In Example 17, the gap between the IZO transparent electrode and the sealing glass substrate was filled with oil having a refractive index of 1.43. The other conditions were the same as in Example 14.

実施例18は、比較例5のNガスの替わりに、IZO透明電極と該IZO透明電極に対向するように配置された封止用ガラス基板で構成された18μmの隙間に屈折率が1.55のオイルを充填した構造のものである。IZO透明電極と封止用ガラス基板の18μmの隙間は、上方に素子を形成したガラス基板と素子を封止するように配置された封止用ガラス基板をギャップ剤を分散したUV硬化性シール剤により接着、固定することによって確保される。 In Example 18, instead of the N 2 gas of Comparative Example 5, the refractive index is 1. in a gap of 18 μm formed of an IZO transparent electrode and a sealing glass substrate disposed so as to face the IZO transparent electrode. It has a structure filled with 55 oil. The 18 μm gap between the IZO transparent electrode and the sealing glass substrate is a UV curable sealant in which a gap agent is dispersed in a glass substrate on which an element is formed and a sealing glass substrate disposed so as to seal the element. Is secured by bonding and fixing.

実施例19は、IZO透明電極と封止用ガラス基板の隙間に屈折率1.33のオイルを充填した。それ以外の条件は実施例18と同様とした。   In Example 19, the gap between the IZO transparent electrode and the sealing glass substrate was filled with oil having a refractive index of 1.33. The other conditions were the same as in Example 18.

実施例20は、IZO透明電極と封止用ガラス基板の隙間に屈折率1.43のオイルを充填した。それ以外の条件は実施例18と同様とした。   In Example 20, the gap between the IZO transparent electrode and the sealing glass substrate was filled with oil having a refractive index of 1.43. The other conditions were the same as in Example 18.

次に、比較例6について説明する。比較例6の構造は、透明基板となる屈折率が560nmの波長の光に対して1.53であるガラス基板上にITO透明電極をスパッタ法によって形成した。ITOの膜厚は125nmで、シート抵抗は10Ω/□、屈折率は560nmの波長の光に対して1.90である。そして、ITO透明電極を所定の形状にエッチングして、アセトン及びイソプロピルアルコール等で超音波洗浄した後に乾燥させた。更に、UV−O洗浄した後に真空蒸着槽内にセットして槽内を約1×10−5Torrまで減圧し、ITO透明電極の上に正孔輸送層を100nmの膜厚に蒸着した。次いで、図22に示す発光スペクトルの光を放出する黄色発光ドーパントを重量比1%の濃度で添加した有機発光層を80nmの膜厚に共蒸着した。更に、その上に電子注入層を微量蒸着成膜し、その上に陰極としてIZOを50nmの膜厚に蒸着した。なお、有機発光層の屈折率は560nmの波長の光に対して1.75であり、IZO透明電極の屈折率は560nmの波長の光に対して1.90であった。IZO表面の上はN雰囲気とした。 Next, Comparative Example 6 will be described. In the structure of Comparative Example 6, an ITO transparent electrode was formed by sputtering on a glass substrate having a refractive index of 1.53 with respect to light having a wavelength of 560 nm to be a transparent substrate. The film thickness of ITO is 125 nm, the sheet resistance is 10Ω / □, and the refractive index is 1.90 for light having a wavelength of 560 nm. Then, the ITO transparent electrode was etched into a predetermined shape, subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropyl alcohol, and then dried. Further, after cleaning with UV-O 3 , it was set in a vacuum vapor deposition tank and the pressure in the tank was reduced to about 1 × 10 −5 Torr, and a hole transport layer was deposited on the ITO transparent electrode to a film thickness of 100 nm. Next, an organic light-emitting layer to which a yellow light-emitting dopant that emits light having an emission spectrum shown in FIG. 22 was added at a concentration of 1% by weight was co-evaporated to a thickness of 80 nm. Further, an electron injection layer was deposited on the electrode in a small amount, and IZO was deposited thereon to a thickness of 50 nm as a cathode. The refractive index of the organic light emitting layer was 1.75 with respect to light having a wavelength of 560 nm, and the refractive index of the IZO transparent electrode was 1.90 with respect to light having a wavelength of 560 nm. An N 2 atmosphere was formed on the IZO surface.

以上、本発明の有機EL素子に係わる実施例14〜20及び比較例6について説明したが、以下にそれらの特性について比較例4を交えて説明する。   As described above, Examples 14 to 20 and Comparative Example 6 related to the organic EL element of the present invention have been described. Hereinafter, these characteristics will be described together with Comparative Example 4.

図23は比較例4及び実施例14の有機EL素子のガラス基板から放射される光の発光スペクトルを示している。比較例4と実施例14の構造の違いは、比較例4は、450nmの波長の光に対して屈折率が1.95のIZO透明電極の上をN雰囲気としたのに対し、実施例14では、同じくIZO透明電極の上に450nmの波長の光に対して屈折率が1.55のオイル層を設けた構造である。 FIG. 23 shows emission spectra of light emitted from the glass substrates of the organic EL elements of Comparative Example 4 and Example 14. The difference between the structures of Comparative Example 4 and Example 14 is that Comparative Example 4 has an N 2 atmosphere above the IZO transparent electrode having a refractive index of 1.95 with respect to light having a wavelength of 450 nm. No. 14 has a structure in which an oil layer having a refractive index of 1.55 is provided for light having a wavelength of 450 nm on the IZO transparent electrode.

従って、比較例4におけるIZO透明電極とN雰囲気の屈折率差は0.95であり、実施例14におけるIZO透明電極とオイル層との屈折率差は0.4である。ところで、比較例4と実施例14の発光スペクトル分布を比較すると、比較例4の発光スペクトル分布は図5に示す青色発光ドーパントが放出する光のスペクトル分布とは異なっている。これは、発光界面からの光学距離が、図5の青色発光ドーパントのPLスペクトルから求めた可干渉距離Lc(約4.2μm)未満の範囲内にIZOとN雰囲気の屈折率差0.95の反射面が存在しているために、干渉の影響を大きく受けているものと思われる。 Therefore, the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the N 2 atmosphere in Comparative Example 4 is 0.95, and the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the oil layer in Example 14 is 0.4. By the way, comparing the emission spectrum distribution of Comparative Example 4 and Example 14, the emission spectrum distribution of Comparative Example 4 is different from the spectrum distribution of the light emitted by the blue light emitting dopant shown in FIG. This optical distance from the emission interface is the refractive index difference between the IZO and N 2 atmosphere in a range of less than the coherent distance Lc obtained from the PL spectrum of the blue light-emitting dopant in FIG. 5 (about 4.2 .mu.m) 0.95 It is considered that the reflection surface is greatly affected by interference.

これに対し、実施例14の発光スペクトル分布は図5に示す青色発光ドーパントが放出する光のスペクトル分布とほぼ同じとなった。これは、比較例4のN雰囲気に替えて屈折率1.55のオイルを充填し、IZOとの屈折率差を0.4としたことによるものと考えられる。 On the other hand, the emission spectrum distribution of Example 14 was almost the same as the spectrum distribution of the light emitted by the blue light emitting dopant shown in FIG. This is considered to be because oil of refractive index 1.55 was filled instead of the N 2 atmosphere of Comparative Example 4 and the refractive index difference from IZO was set to 0.4.

以上の結果より、発光界面からの光学距離が可干渉距離Lc(約4.2μm)未満に存在する屈折率段差の値が0.95程度でも干渉を起こす原因となることがわかった。また、この屈折率段差の値を極力小さくすることによって発光に対する干渉の影響を抑制できることがわかった。   From the above results, it was found that even when the value of the refractive index step existing at an optical distance from the light emitting interface less than the coherent distance Lc (about 4.2 μm) is about 0.95, it causes interference. It was also found that the influence of interference on light emission can be suppressed by making the value of the refractive index step as small as possible.

図24は実施例14〜17及び比較例4に於いて、IZO透明電極と該IZO透明電極と境界面を形成する物質との屈折率段差に対して、ガラス基板側から出射される光の色度(x,y)を示したものである。屈折率段差が小さくなるに伴なってガラス基板側から出射される光への干渉の影響が小さくなり、ガラス基板側から出射される光の色度(x,y)が青色発光ドーパント特有のPLスペクトルから求めた色度(x,y)に近づいていくことがわかる。   FIG. 24 shows the color of light emitted from the glass substrate side with respect to the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the material forming the interface with the IZO transparent electrode in Examples 14 to 17 and Comparative Example 4. Degrees (x, y) are shown. As the refractive index difference becomes smaller, the influence of interference on the light emitted from the glass substrate side becomes smaller, and the chromaticity (x, y) of the light emitted from the glass substrate side is PL specific to the blue light emitting dopant. It can be seen that the chromaticity (x, y) obtained from the spectrum approaches.

そして、屈折率段差が0.6以下になると青色発光ドーパントの色度(x,y)に対するズレがx,y共に0.01以下となり、人間の色識別能力では識別できない領域まで色度ズレを抑えることが可能となることがわかった。   When the refractive index difference is 0.6 or less, the deviation from the chromaticity (x, y) of the blue light emitting dopant is 0.01 or less in both x and y, and the chromaticity deviation is reduced to a region that cannot be identified by human color discrimination ability. It turned out that it becomes possible to suppress.

以上の結果より、0.95程度の屈折率差であっても、それが有機発光層の発光界面からの距離が光学距離で発光界面から放出される光の可干渉距離Lc未満の範囲内に存在する場合は、干渉を起こす要因となることがわかった。また、この屈折率差を小さくすることで干渉の影響を抑制できることがわかった。   From the above results, even if the refractive index difference is about 0.95, the distance from the light emitting interface of the organic light emitting layer is an optical distance that is less than the coherence distance Lc of light emitted from the light emitting interface. If present, it was found to cause interference. It was also found that the influence of interference can be suppressed by reducing this refractive index difference.

また以上の結果は、反射ミラーを有する有機EL素子の発光において、発光界面から反射ミラーまでの光学距離を「可干渉距離Lc」(4.2μm)以上の値としても、青色発光ドーパント本来の色度を再現できない場合があることを示している。つまり、発光界面と反射ミラーの間で、発光界面からの光学距離が可干渉距離(4.2μm)未満に屈折率段差の大きな界面が存在すると、この界面が反射面として作用し、ガラス基板面からの発光に影響を与えてしまう。従って、反射ミラーを有する素子の発光において、青色発光ドーパント本来の色度を再現するためには、発光界面から反射ミラーまでの光学距離を「可干渉距離Lc」(4.2μm)以上とし、更に発光界面からの光学距離が可干渉距離(4.2μm)未満に存在する屈折率段差を極力小さく(少なくとも屈折率段差を0.6以下に調節)する必要がある。これにより、青色ドーパント本来の色度に対するズレをx,y共に0.01以内とすることができることがわかった。   In addition, the above results show that in the light emission of the organic EL element having the reflection mirror, the original color of the blue light-emitting dopant can be obtained even if the optical distance from the emission interface to the reflection mirror is a value equal to or greater than the “coherence distance Lc” (4.2 μm). The degree may not be reproduced. That is, if an optical distance from the light emitting interface is less than the coherent distance (4.2 μm) between the light emitting interface and the reflecting mirror and there is an interface with a large refractive index step, this interface acts as a reflecting surface, and the glass substrate surface It will affect the light emission from. Therefore, in order to reproduce the original chromaticity of the blue light-emitting dopant in the light emission of the element having the reflection mirror, the optical distance from the light emission interface to the reflection mirror is set to “coherence distance Lc” (4.2 μm) or more. It is necessary to make the refractive index step existing at an optical distance from the light emitting interface less than the coherence distance (4.2 μm) as small as possible (at least adjusting the refractive index step to 0.6 or less). Thereby, it was found that the deviation from the original chromaticity of the blue dopant can be within 0.01 in both x and y.

図25は比較例6及び実施例18の有機EL素子のガラス基板から放射される光の発光スペクトルを示している。比較例6と実施例18の構造の違いは、比較例6は、560nmの波長の光に対して屈折率が1.90のIZO透明電極の上をN雰囲気としたのに対し、実施例18では、同じくIZO透明電極の上に560nmの波長の光に対して屈折率が1.55のオイル層を設けた構造である。 FIG. 25 shows emission spectra of light emitted from the glass substrates of the organic EL elements of Comparative Example 6 and Example 18. The difference between the structures of Comparative Example 6 and Example 18 is that Comparative Example 6 has an N 2 atmosphere on the IZO transparent electrode having a refractive index of 1.90 with respect to light having a wavelength of 560 nm. No. 18 has a structure in which an oil layer having a refractive index of 1.55 is provided for light having a wavelength of 560 nm on the IZO transparent electrode.

従って、比較例6におけるIZO透明電極とN雰囲気の屈折率差は0.90であり、実施例18におけるIZO透明電極とオイル層との屈折率差は0.35である。ところで、比較例6と実施例18の発光スペクトル分布を比較すると、比較例6の発光スペクトル分布は図22に示す黄色発光ドーパントが放出する光のスペクトル分布とは異なっている。これは、発光界面からの光学距離が、図22の黄色発光ドーパントのPLスペクトルから求めた可干渉距離Lc(約4.8μm)未満の範囲内にIZOとN雰囲気の屈折率差0.90の反射面が存在しているために、干渉の影響を大きく受けているものと思われる。 Therefore, the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the N 2 atmosphere in Comparative Example 6 is 0.90, and the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the oil layer in Example 18 is 0.35. By the way, comparing the emission spectrum distribution of Comparative Example 6 and Example 18, the emission spectrum distribution of Comparative Example 6 is different from the spectrum distribution of the light emitted by the yellow light-emitting dopant shown in FIG. This optical distance from the emission interface is the refractive index difference between the IZO and N 2 atmosphere in a range of less than the coherent distance Lc obtained from the PL spectrum of the yellow emitting dopant in FIG 22 (about 4.8 .mu.m) 0.90 It is considered that the reflection surface is greatly affected by interference.

これに対し、実施例18の発光スペクトル分布は図22に示す黄色発光ドーパントが放出する光のスペクトル分布とほぼ同じとなった。これは、比較例6のN雰囲気に替えて屈折率1.55のオイルを充填し、IZOとの屈折率差を0.35としたことによるものと考えられる。 In contrast, the emission spectrum distribution of Example 18 was almost the same as the spectrum distribution of the light emitted by the yellow light-emitting dopant shown in FIG. This is considered to be because oil of refractive index 1.55 was filled instead of the N 2 atmosphere of Comparative Example 6 and the refractive index difference from IZO was set to 0.35.

以上の結果より、発光界面からの距離が可干渉距離Lc(約4.8μm)未満に存在する屈折率段差の値が0.90程度でも干渉を起こす原因となることがわかった。また、この屈折率段差の値を極力小さくすることによって発光に対する干渉の影響を抑制できることがわかった。   From the above results, it was found that even if the value of the refractive index step existing at a distance from the light emitting interface less than the coherent distance Lc (about 4.8 μm) is about 0.90, it causes interference. It was also found that the influence of interference on light emission can be suppressed by making the value of the refractive index step as small as possible.

図26は実施例18〜20及び比較例6に於いて、IZO透明電極と該IZO透明電極と境界面を形成する物質との屈折率段差に対して、ガラス基板側から出射される光の色度(x,y)を示したものである。屈折率段差が小さくなるに伴なってガラス基板側から出射される光への干渉の影響が小さくなり、ガラス基板側から出射される光の色度(x,y)が黄色発光ドーパント特有のPLスペクトルから求めた色度(x,y)に近づいていくことがわかる。   FIG. 26 shows the color of light emitted from the glass substrate side with respect to the refractive index difference between the IZO transparent electrode and the material forming the boundary surface with the IZO transparent electrode in Examples 18 to 20 and Comparative Example 6. Degrees (x, y) are shown. As the refractive index difference becomes smaller, the influence of interference on the light emitted from the glass substrate side becomes smaller, and the chromaticity (x, y) of the light emitted from the glass substrate side is PL specific to the yellow light emitting dopant. It can be seen that the chromaticity (x, y) obtained from the spectrum approaches.

そして、屈折率段差が0.6以下になると黄色発光ドーパントの色度(x,y)に対するズレがx,y共に0.01以下となり、人間の色識別能力では識別できない領域まで色度ズレを抑えることが可能となることがわかった。   When the refractive index difference is 0.6 or less, the deviation from the chromaticity (x, y) of the yellow light-emitting dopant becomes 0.01 or less for both x and y, and the chromaticity deviation is reduced to a region that cannot be identified by human color discrimination ability. It turned out that it becomes possible to suppress.

以上の結果より、0.90程度の屈折率差であっても、それが有機発光層の発光界面からの距離が光学距離で発光界面から放出される光の可干渉距離Lc未満の範囲内に存在する場合は、干渉を起こす要因となることがわかった。また、この屈折率差を小さくすることで干渉の影響を抑制できることがわかった。   From the above results, even if the refractive index difference is about 0.90, the distance from the light emitting interface of the organic light emitting layer is an optical distance that is less than the coherence distance Lc of light emitted from the light emitting interface. If present, it was found to cause interference. It was also found that the influence of interference can be suppressed by reducing this refractive index difference.

また以上の結果は、反射ミラーを有する有機EL素子の発光において、発光界面から反射ミラーまでの光学距離を「可干渉距離Lc」(4.8μm)以上の値としても、黄色発光ドーパント本来の色度を再現できない場合があることを示している。つまり、発光界面と反射ミラーの間で、発光界面からの光学距離が可干渉距離(4.8μm)未満に屈折率段差の大きな界面が存在すると、この界面が反射面として作用し、ガラス基板面からの発光に影響を与えてしまう。従って、反射ミラーを有する素子の発光において、黄色発光ドーパント本来の色度を再現するためには、発光界面から反射ミラーまでの光学距離を「可干渉距離Lc」(4.8μm)以上とし、更に発光界面からの光学距離が可干渉距離(4.8μm)未満し存在する屈折率段差を極力小さく(少なくとも屈折率段差を0.6以下に調節)する必要がある。これにより、黄色ドーパント本来の色度に対するズレをx,y共に0.01以内とすることができることがわかった。 In addition, the above results show that in the light emission of the organic EL element having the reflection mirror, the original color of the yellow light-emitting dopant can be obtained even if the optical distance from the light emission interface to the reflection mirror is set to a value equal to or greater than the “coherence distance Lc” (4.8 μm) The degree may not be reproduced. That is, if an optical distance from the light emitting interface is less than the coherence distance (4.8 μm) between the light emitting interface and the reflecting mirror and there is a large refractive index step, this interface acts as a reflecting surface, and the glass substrate surface It will affect the light emission from. Therefore, in order to reproduce the original chromaticity of the yellow light emitting dopant in the light emission of the element having the reflection mirror, the optical distance from the light emission interface to the reflection mirror is set to “coherence distance Lc” (4.8 μm) or more. It is necessary to reduce the existing refractive index step as much as possible (adjust the refractive index step to 0.6 or less) because the optical distance from the light emitting interface is less than the coherence distance (4.8 μm). Thereby, it turned out that the shift | offset | difference with respect to the original chromaticity of a yellow dopant can be less than 0.01 in both x and y.

発光界面から屈折率段差までの光学距離をほぼ同レベルの光学距離として比較した場合、発光波長が長波長の場合ほど屈折率段差はやや大きめでも色度のズレを小さくすることができる。また、人間の眼は青の近辺ではわずかな色度差でも感知できるが、緑の近辺では大きな色度差がないと感知できない。黄色や赤色に関しても青より大きな色度差がないと感知できない。従って、発光界面からの光学距離が可干渉距離未満の範囲内に屈折率段差が存在する場合、段差は0.6以下とし、色度のズレを0.01以下に抑えることで、どの様な色調においても、発光材料本来の発光色と同等であると認識できる色調の発光を得ることができる。   When the optical distance from the light emitting interface to the refractive index step is compared as an optical distance of substantially the same level, the chromaticity shift can be reduced even if the refractive index step is slightly larger as the emission wavelength is longer. In addition, human eyes can detect even a slight chromaticity difference near blue, but cannot detect a large chromaticity difference near green. Even yellow and red cannot be detected unless there is a greater chromaticity difference than blue. Therefore, when there is a refractive index step within the range where the optical distance from the light emitting interface is less than the coherence distance, the step is set to 0.6 or less, and the chromaticity shift is suppressed to 0.01 or less. Also in the color tone, it is possible to obtain light emission of a color tone that can be recognized as being equivalent to the original emission color of the light emitting material.

次に、本発明の有機EL素子に係る他の実施形態について説明する。透明基板/第一透明基板/発光層を含む複数の薄膜層/反射電極からなるEL素子であって、前記発光層と反射電極の間に形成された第二バッファー層を有する。前記発光層の発光界面から反射電極までの光学距離を前記発光界面から放出される光の可干渉距離以上とし、前記発光層の発光界面からの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内では、前記反射電極を除いた隣接する2つの層全ての屈折率差を0.6以下としている。   Next, another embodiment according to the organic EL element of the present invention will be described. An EL device comprising a transparent substrate / first transparent substrate / a plurality of thin film layers including a light emitting layer / a reflective electrode, and having a second buffer layer formed between the light emitting layer and the reflective electrode. The optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflective electrode is set to be equal to or greater than the coherence distance of light emitted from the light emitting interface, and the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer is allowed to be emitted from the light emitting interface. Within a range shorter than the interference distance, the refractive index difference of all two adjacent layers excluding the reflective electrode is set to 0.6 or less.

図27は当該実施形態の構造の一つを示す断面図である。本実施形態は発光位置がとびとびに分離して複数存在するMPE構造(一対の対向する電極によって挟持された有機層が、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットを少なくとも1個有し、発光ユニットを複数個有する場合には、各発光ユニットが少なくとも1層からなる電荷発生層によって仕切られた構造)である。また、各発光ユニットから発せられる光は種々の組み合わせが考えられ、同一発光色の単色発光ユニットの積層、異なる発光色の単色発光ユニットの積層、および、白色等混色発光ユニットの積層など種々の組み合わせが考えられる。   FIG. 27 is a cross-sectional view showing one of the structures of this embodiment. In the present embodiment, a plurality of MPE structures in which a plurality of light emission positions are separated from each other (an organic layer sandwiched between a pair of opposed electrodes has at least one light emission unit including at least one light emission layer) Is a structure in which each light emitting unit is partitioned by at least one charge generation layer). In addition, various combinations of light emitted from each light emitting unit are conceivable, such as a stack of monochromatic light emitting units of the same light emitting color, a stack of monochromatic light emitting units of different light emitting colors, and a stack of mixed color light emitting units such as white. Can be considered.

図27に示す有機EL素子の具体的な構造は、透明基板の上に透明電極層(陽極)が形成され、その上に第一発光界面を含む第一発光ユニット、第一電荷発生層、第二発光界面を含む第二発光ユニット、第二電荷発生層、第三発光界面を含む第三発光ユニット及び第二バッファー層が順次形成されている。そして更に、第二バッファー層の外側には反射面が第三発光ユニットと対向するように反射ミラーを兼ねた電極(反射電極(陰極))が配置されている。   The specific structure of the organic EL element shown in FIG. 27 is that a transparent electrode layer (anode) is formed on a transparent substrate, and a first light emitting unit, a first charge generating layer, A second light emitting unit including a second light emitting interface, a second charge generation layer, a third light emitting unit including a third light emitting interface, and a second buffer layer are sequentially formed. Furthermore, an electrode (reflecting electrode (cathode)) also serving as a reflecting mirror is disposed outside the second buffer layer so that the reflecting surface faces the third light emitting unit.

そして、最終積層の発光ユニット(第三発光ユニット)と反射電極との間に第二バッファー層を形成し、発光層の発光界面から反射電極までの光学距離を可干渉距離以上とし、且つ発光界面から反射電極までに存在する全ての界面の屈折率差が0.6以下となるようにした。   Then, a second buffer layer is formed between the light emitting unit (third light emitting unit) in the final stack and the reflective electrode so that the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer to the reflective electrode is equal to or greater than the coherence distance, and the light emitting interface. The refractive index difference of all the interfaces existing from to the reflective electrode was made to be 0.6 or less.

従って、素子を作製するにあたり、光学干渉の影響に依存することなく、発光ユニットをキャリアバランスの最適膜厚で構成することが可能となる。電子輸送層膜厚や透明電極膜厚により各発光界面から陰極までの光学距離をλ/4の奇数倍とし、光学干渉効果の強めあいの条件を利用するといった従来の技術における膜厚調整を行うことなく、発光層から発せられる光のピーク波長とほぼ同一の発光光を得ることができる。
特に、MPE素子を作製するにあたり、最適膜厚で構成された発光ユニットを単純に積層してMPE化したとしても、MPE化に伴なう光学干渉条件の変化は第二バッファー層によって修正されるため、各発光界面から陰極までの光学長をλ/4の奇数倍に調整する必要がなくなる。すなわち、所望である材料本来の発光色を維持しつつ、最適キャリアバランス特性の発光ユニットを積層することができ、より効率の良い理想的なMPE素子を作製することが可能となる。
Therefore, in manufacturing the element, it is possible to configure the light emitting unit with the optimum film thickness of the carrier balance without depending on the influence of optical interference. The film thickness adjustment in the conventional technique is performed such that the optical distance from each light emitting interface to the cathode is an odd multiple of λ / 4 by using the electron transport layer film thickness and the transparent electrode film thickness, and the conditions for strengthening the optical interference effect are used. In other words, it is possible to obtain emitted light substantially the same as the peak wavelength of light emitted from the light emitting layer.
In particular, in manufacturing an MPE element, even if a light emitting unit configured with an optimum film thickness is simply stacked and converted to MPE, the change in optical interference conditions accompanying MPE is corrected by the second buffer layer. This eliminates the need to adjust the optical length from each light emitting interface to the cathode to an odd multiple of λ / 4. That is, it is possible to stack light emitting units having optimum carrier balance characteristics while maintaining the original light emission color of a desired material, and it is possible to manufacture an ideal MPE element with higher efficiency.

第二バッファー層は、キャリアバランスに影響を及ぼすことなく、各発光界面から陰極までの光学距離を可干渉距離以上に調整する、前述した第一バッファー層と同様の役割を担うが、前述の第一バッファー層とは、絶縁体を用いることができない点で異なる。
また、陰極にIZOなどの透明電極を形成するために電子輸送層の上面にスパッタ法などによる成膜が施される場合には、電子輸送層にダメージを与え、素子を劣化させてしまうことになるが、本構成の有機EL素子においては、電子輸送層の上の第二バッファー層が、スパッタ成膜時のダメージから電子輸送層を保護する役割をも担っている。
The second buffer layer plays the same role as the first buffer layer described above, which adjusts the optical distance from each light emitting interface to the cathode to a coherent distance or more without affecting the carrier balance. It differs from one buffer layer in that an insulator cannot be used.
In addition, when a film is formed on the upper surface of the electron transport layer by sputtering or the like in order to form a transparent electrode such as IZO on the cathode, the electron transport layer is damaged and the device is deteriorated. However, in the organic EL element of this configuration, the second buffer layer on the electron transport layer also plays a role of protecting the electron transport layer from damage during sputtering film formation.

第二バッファー層に用いられる材料は、可視光領域において光の吸収がないこと、導電性が高い(特に電子輸送性)こと、非発光材料であることが必要となる。具体的には、IZO、ZnOなどに代表される透明電極材料、Vなどに代表される電荷発生材料(CGL材料)(尚、ここで用いられている電荷発生材料とは、OPCなどに用いられているような光励起によって電荷を発生するものではなく、「特開2003−272860号公報」に記載されているように、対向する陽極電極と陰極電極の間に存在する複数個の発光ユニットが1.0×10Ω・cm以上の比抵抗を有する電荷発生層で仕切られて積層されている構造を有することにより、両電極間に所定電圧が印加された場合に、あたかも複数個の発光ユニットが電気的に直列に接続されているように同時発光を行なえるものを指す。)、及びこれらの混合あるいは積層による薄膜多層膜などが候補として挙げられる。好適な例としては、前述のCGL材料と低仕事関数金属(Cs、Liなど)の積層膜(Li/CGL/Li/CGL/..../Li/CGL)などが挙げられる。 The material used for the second buffer layer is required not to absorb light in the visible light region, to have high conductivity (particularly, electron transport properties), and to be a non-light emitting material. Specifically, a transparent electrode material typified by IZO, ZnO or the like, a charge generation material (CGL material) typified by V 2 O 5 or the like (note that the charge generation material used here is OPC, etc. As described in "Japanese Patent Laid-Open No. 2003-272860", a plurality of light emission existing between the facing anode electrode and the cathode electrode is not generated by photoexcitation as used in Since the unit has a structure in which the unit is partitioned and stacked by a charge generation layer having a specific resistance of 1.0 × 10 2 Ω · cm or more, it is as if a plurality of units are applied when a predetermined voltage is applied between both electrodes. These light emitting units can emit light simultaneously such that they are electrically connected in series.), And a thin film multilayer film obtained by mixing or stacking them is a candidate. Preferable examples include a laminated film (Li / CGL / Li / CGL /.../ Li / CGL) of the aforementioned CGL material and a low work function metal (Cs, Li, etc.).

なお、第二バッファー層としては、他にも電子輸送材料あるいはホールブロック材料も候補として考えられる。この場合、一般的に用いられるこれら材料では、駆動電圧の上昇が著しいため、比抵抗1.0×10Ω・cm以上の高移動度の電子輸送材料あるいはホールブロック材料が好ましい。 In addition, as the second buffer layer, an electron transport material or a hole block material can be considered as candidates. In these cases, since these materials that are generally used have a remarkable increase in driving voltage, an electron transport material or a hole block material having a high mobility of a specific resistance of 1.0 × 10 2 Ω · cm or more is preferable.

更に、第二バッファー層は、上記構造のように、陰極及び電子輸送層と独立した層でなく、これらを共有したものであってもよい。すなわち、電子輸送層兼第二バッファー層あるいは、陰極兼第二バッファー層となる場合である。電子輸送層兼第二バッファー層については、前述のように高移動度の材料が好ましい。いずれにしても第二バッファー層は上記他の層の機能を兼ねない限り、発光ユニットに対して光学干渉の影響を排除すること以外には、光学的、電気的に影響を与えないことが望ましい。   Further, the second buffer layer is not a layer independent of the cathode and the electron transport layer as in the above structure, but may be a layer sharing these. That is, it is a case where it becomes an electron transport layer / second buffer layer or a cathode / second buffer layer. As described above, a material having a high mobility is preferable for the electron transport layer / second buffer layer. In any case, unless the second buffer layer also functions as the other layers, it is desirable that the second buffer layer has no optical or electrical influence on the light emitting unit other than eliminating the influence of optical interference. .

図28には、1発光ユニットの青色有機EL素子、3発光ユニットの青色有機EL素子、第二バッファー層を導入した3発光ユニットの青色有機EL素子の発光スペクトルを示す。縦軸は各素子のEL強度、横軸は発光波長を示している。また、各素子のCIE色度は、それぞれ、(0.15、0.14)、(0.14、0.23)(0.15、0.15)となった。   FIG. 28 shows an emission spectrum of a blue organic EL element of one light emitting unit, a blue organic EL element of three light emitting units, and a blue organic EL element of three light emitting units into which a second buffer layer is introduced. The vertical axis represents the EL intensity of each element, and the horizontal axis represents the emission wavelength. The CIE chromaticity of each element was (0.15, 0.14), (0.14, 0.23) (0.15, 0.15), respectively.

図中黒線で示される発光スペクトル(PLスペクトルと同一)の光を発する素子は、透明電極(材料:ITO*膜厚:160nm)/正孔注入層(スターバースト系材料*60nm)/正孔輸送層(α−NPD*20nm)/青色発光部(35nm)/電子輸送層(Alq*40nm)/陰極(Al*100nm)で構成される1発光ユニット青色有機EL素子である。尚、単位(nm)は、層構成については膜厚、Lc等については光学膜厚の単位を夫々示す。 The element that emits light of the emission spectrum (same as the PL spectrum) indicated by the black line in the figure is a transparent electrode (material: ITO * film thickness: 160 nm) / hole injection layer (starburst material * 60 nm) / hole. It is a one light emitting unit blue organic EL element composed of a transport layer (α-NPD * 20 nm) / blue light emitting part (35 nm) / electron transport layer (Alq 3 * 40 nm) / cathode (Al * 100 nm). The unit (nm) indicates the unit thickness of the layer structure, and the unit of the optical film thickness for Lc and the like.

図中連続する黒三角印で示される発光スペクトルの光を発光する素子は、上記1発光ユニット青色有機EL素子を単純に積層してMPE化したものであり、その構成は、透明電極(ITO*160nm)/正孔注入層(スターバースト系材料*60nm)/正孔輸送層(α−NPD*20nm)/青色発光部(35nm)/電子輸送層(Alq*40nm)/電荷発生層(五酸化バナジウム*30nm)/正孔注入層(スターバースト系材料*60nm)/正孔輸送層(α−NPD*20nm)/青色発光部(35nm)/電子輸送層(Alq*40nm)/電荷発生層(五酸化バナジウム*30nm)/正孔注入層(スターバースト系材料*60nm)/正孔輸送層(α−NPD*20nm)/青色発光部(35nm)/電子輸送層(Alq*40nm)/陰極(Al*100nm)からなる、青色有機EL素子である。 An element that emits light having an emission spectrum indicated by continuous black triangles in the figure is an MPE formed by simply laminating the one light-emitting unit blue organic EL element, and its structure is a transparent electrode (ITO * 160 nm) / hole injection layer (starburst material * 60 nm) / hole transport layer (α-NPD * 20 nm) / blue light emitting part (35 nm) / electron transport layer (Alq 3 * 40 nm) / charge generation layer (five Vanadium oxide * 30 nm) / hole injection layer (starburst material * 60 nm) / hole transport layer (α-NPD * 20 nm) / blue light emitting part (35 nm) / electron transport layer (Alq 3 * 40 nm) / charge generation Layer (vanadium pentoxide * 30 nm) / hole injection layer (starburst material * 60 nm) / hole transport layer (α-NPD * 20 nm) / blue light emitting part (35 nm) / electron transport layer ( It is a blue organic EL element composed of Alq 3 * 40 nm) / cathode (Al * 100 nm).

図中連続する白丸印で示される発光スペクトルの光を発光する素子は、上記1発光ユニット青色有機EL素子を積層してMPE化し、更に第二バッファー層(450nmの波長の光に対して屈折率1.95)を5000nm挿入した素子であり、その構成は、透明電極(ITO*160nm)/正孔注入層(スターバースト系材料*60nm)/正孔輸送層(α−NPD*20nm)/青色発光部(35nm)/電子輸送層(Alq*40nm)/電荷発生層(五酸化バナジウム*30nm)/正孔注入層(スターバースト系材料*60nm)/正孔輸送層(α−NPD*20nm)/青色発光部(35nm)/電子輸送層(Alq*40nm)/電荷発生層(五酸化バナジウム*30nm)/正孔注入層(スターバースト系材料*60nm)/正孔輸送層(α−NPD*20nm)/青色発光部(35nm)/電子輸送層(Alq*40nm)/第二バッファー層(酸化亜鉛*5000nm)/陰極(Al*100nm)からなる、青色有機EL素子である。 In the figure, an element that emits light having an emission spectrum indicated by continuous white circles is formed by laminating the above-described one light emitting unit blue organic EL element into MPE, and further a second buffer layer (refractive index for light having a wavelength of 450 nm). 1.95) is inserted at 5000 nm, and the structure is transparent electrode (ITO * 160 nm) / hole injection layer (starburst material * 60 nm) / hole transport layer (α-NPD * 20 nm) / blue Light emitting part (35 nm) / electron transport layer (Alq 3 * 40 nm) / charge generation layer (vanadium pentoxide * 30 nm) / hole injection layer (starburst material * 60 nm) / hole transport layer (α-NPD * 20 nm) ) / blue light emitting unit (35 nm) / electron-transporting layer (Alq 3 * 40 nm) / charge generation layer (vanadium pentoxide * 30 nm) / hole injection layer (starburst material * 6 nm) / hole transport layer (α-NPD * 20nm) / blue light emitting portion from (35 nm) / electron-transporting layer (Alq 3 * 40nm) / second buffer layer (zinc oxide * 5000 nm) / cathode (Al * 100 nm) This is a blue organic EL element.

3発光ユニットの青色有機EL素子(図中黒三角印)は、1発光ユニットの青色有機EL素子(図中黒線)と比較して、干渉の影響を大きく受けた異なる発光スペクトル形状を示し、また、大きく異なる色度を示した。
一方、3発光ユニットの青色有機EL素子の素子構成に第二バッファー層を加えた3発光ユニットの有機EL素子(図中連続する白丸印)は、1発光ユニットの青色有機EL素子(図中黒線)と比較して、異なる発光スペクトル形状を示したが、ほぼ同等の色度を示した。つまり、そのスペクトル分布から、完全には光学干渉を排除できていないことが読み取れるが、CIE色度に関しては、1発光ユニットからなる青色有機EL素子(図中黒線)と遜色ない青色発光色が得られた。
すなわち、第二バッファー層を導入した3発光ユニットの青色有機EL素子とすることにより、1発光ユニット青色有機EL素子を単純に3層積層してMPE化した、図中連続する黒三角印で示される発光スペクトルの光を発する青色有機EL素子の青緑発光に比べ、独立した単色発光素子としては使用可能なものとすることができた。
The blue organic EL element of 3 light emitting units (black triangle mark in the figure) shows a different emission spectrum shape that is greatly affected by interference compared to the blue organic EL element of 1 light emitting unit (black line in the figure) In addition, the chromaticity was greatly different.
On the other hand, the organic EL element of the three light-emitting units (a white circle in the figure) in which the second buffer layer is added to the element configuration of the blue organic EL element of the three light-emitting units is a blue organic EL element (black in the figure) of the one light-emitting unit. The emission spectrum shape was different from that of the line, but almost the same chromaticity. In other words, it can be seen from the spectrum distribution that the optical interference has not been completely eliminated, but with respect to CIE chromaticity, a blue light emitting color comparable to that of a blue organic EL element (black line in the figure) consisting of one light emitting unit. Obtained.
That is, by forming a blue organic EL element of three light emitting units into which a second buffer layer has been introduced, three layers of one light emitting unit blue organic EL element are simply laminated to indicate MPE, which are indicated by continuous black triangle marks in the figure. Compared to the blue-green light emission of the blue organic EL element that emits light having a light emission spectrum, it can be used as an independent monochromatic light-emitting element.

1発光ユニットを積層してMPE素子とする際の発光色の調整方法については、「発光界面から反射ミラーまでの光学距離に依存」し、大きく2通りある。複数の発光ユニットを有する有機EL素子において、「発光界面から反射ミラーまでの光学距離」の値を、前述した放出する光の可干渉距離Lc以上とすることにより、干渉の影響を排除して、発光色のCIE色度を1発光ユニットの有機EL素子の発光とほぼ同じとすることができる。また、上記「発光界面から反射ミラーまでの光学距離」の値を、2Lc以上とすることにより、干渉の影響を完全に排除して、発光色のCIE色度のみならず、発光スペクトルの形状についても、1発光ユニットの有機EL素子の発光とほぼ同じとすることができる。   There are two main methods for adjusting the emission color when one light emitting unit is stacked to form an MPE element, depending on the “optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror”. In the organic EL element having a plurality of light emitting units, by making the value of “optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror” equal to or greater than the coherence distance Lc of the emitted light, the influence of interference is eliminated, The CIE chromaticity of the emission color can be made substantially the same as the emission of the organic EL element of one light emitting unit. In addition, by setting the value of the “optical distance from the light emitting interface to the reflecting mirror” to 2Lc or more, the influence of interference is completely eliminated, and not only the CIE chromaticity of the emitted color but also the shape of the emission spectrum. Also, it can be made substantially the same as the light emission of the organic EL element of one light emitting unit.

本実施形態では、素子を構成するいずれの有機層も屈折率は450nmの波長の光に対して1.8であり、有機層/陰極あるいは第二バッファー層/陰極以外の界面において屈折率差が0.6より大きい界面は存在しない。発光部から反射ミラー兼電極(反射電極)までの光学距離は、第二バッファー層を有するMPE素子については、5075nmであり、第二バッファー層を有さない単純に3層積層したMPE素子については、75nmとなる。青色発光ドーパントのPLスペクトルより、Lcが4218nm、2Lcが8436と計算されるため、第二バッファー層を有するMPE素子は、上記条件のLc以上2Lc未満の状態となる。つまり、この条件は、色度のみが発光材料発光と一致する条件であり、第二バッファー層を有するMPE素子のみが発光材料のPLと同一の色度となったものである。   In this embodiment, the refractive index of any organic layer constituting the element is 1.8 with respect to light having a wavelength of 450 nm, and there is a difference in refractive index at the interface other than the organic layer / cathode or the second buffer layer / cathode. There are no interfaces greater than 0.6. The optical distance from the light emitting part to the reflecting mirror / electrode (reflecting electrode) is 5075 nm for the MPE element having the second buffer layer, and for the MPE element simply having three layers laminated without the second buffer layer. 75 nm. Since Lc is calculated to be 4218 nm and 2Lc is 8436 from the PL spectrum of the blue light-emitting dopant, the MPE element having the second buffer layer is in a state of not less than Lc and less than 2Lc in the above conditions. That is, this condition is a condition in which only the chromaticity coincides with the light emitting material emission, and only the MPE element having the second buffer layer has the same chromaticity as the PL of the light emitting material.

以上の結果から、有機LED素子のMPE化において、積層する夫々の発光ユニットの膜厚を変化させることなく、1発光ユニット素子を単純に積層して第二バッファー層を挿入する構成のMPE素子においても、1発光ユニット素子と同様の発光色を得ることができることがわかる。   From the above results, in the MPE element of the organic LED element, in the MPE element having a structure in which one light emitting unit element is simply stacked and the second buffer layer is inserted without changing the film thickness of each light emitting unit to be stacked. It can also be seen that the emission color similar to that of one light emitting unit element can be obtained.

また、本実施形態における第二バッファー層/陰極が、厚膜透明陰極/反射ミラーという構成になった場合でも、同様の効果が期待できる。具体的には、IZO(5000nm)/Alなどである。つまり、第二バッファー層は、透明陰極より発光層側に設ける構成としてもよい。   Further, the same effect can be expected even when the second buffer layer / cathode in the present embodiment is configured as a thick film transparent cathode / reflection mirror. Specifically, IZO (5000 nm) / Al or the like. That is, the second buffer layer may be provided on the light emitting layer side from the transparent cathode.

本発明に係わる実施形態の有機EL素子を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the organic EL element of embodiment concerning this invention. 発光体から放出される光波の減衰振動を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the damped oscillation of the light wave emitted from a light-emitting body. Alqのフォトルミネッセント(PL)スペクトルを示すグラフである。It is a graph showing the photoluminescent (PL) spectra of Alq 3. 本発明に係わる他の実施形態の有機EL素子を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the organic EL element of other embodiment concerning this invention. 青色発光ドーパントのPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows PL spectrum of a blue light emission dopant. 比較例1〜3のPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the PL spectrum of Comparative Examples 1-3. 実施例1のPLスペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing a PL spectrum of Example 1. 実施例4のPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows PL spectrum of Example 4. 実施例6のPLスペクトルを示すグラフである。10 is a graph showing a PL spectrum of Example 6. 実施例9のPLスペクトルを示すグラフである。10 is a graph showing a PL spectrum of Example 9. 実施例1の変調スペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing a modulation spectrum of Example 1. 実施例1〜9及び比較例2の発光界面から反射ミラーまでの光学距離と変調の度合との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the optical distance from the light emission interface of Examples 1-9 and Comparative Example 2 to a reflective mirror, and the degree of modulation. 実施例1〜9及び比較例1〜4の発光界面から反射ミラーまでの光学距離と発光光の色度座標(x)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the optical distance from the light emission interface of Examples 1-9 and Comparative Examples 1-4 to a reflective mirror, and the chromaticity coordinate (x) of emitted light. 実施例1〜9及び比較例1〜4の発光界面から反射ミラーまでの光学距離と発光光の色度座標(y)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the optical distance from the light emission interface of Examples 1-9 and Comparative Examples 1-4 to a reflective mirror, and the chromaticity coordinate (y) of emitted light. 緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントのPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the PL spectrum of a green light emission dopant and a red light emission dopant. 実施例10及び比較例4のPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows PL spectrum of Example 10 and Comparative Example 4. 実施例11及び実施例12のPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the PL spectrum of Example 11 and Example 12. FIG. 比較例5のPLスペクトルを示すグラフである。10 is a graph showing a PL spectrum of Comparative Example 5. 実施例13のPLスペクトルを示すグラフである。14 is a graph showing a PL spectrum of Example 13. 一般的な有機EL素子の概略構造図である。It is a schematic structure figure of a general organic EL element. 同じく、一般的な有機EL素子の概略構造図である。Similarly, it is a schematic structural diagram of a general organic EL element. 黄色発光ドーパントのPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows PL spectrum of a yellow light emission dopant. 実施例14及び比較例4のPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows PL spectrum of Example 14 and Comparative Example 4. 実施例14〜17及び比較例4の屈折率段差と出射光の色度座標との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the refractive index level | step difference of Examples 14-17 and the comparative example 4, and the chromaticity coordinate of emitted light. 実施例18及び比較例6のPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows PL spectrum of Example 18 and Comparative Example 6. 実施例18〜20及び比較例6の屈折率段差と出射光の色度座標との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the refractive index level | step difference of Examples 18-20 and the comparative example 6, and the chromaticity coordinate of emitted light. 本発明に係わる他の実施形態の有機EL素子を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the organic EL element of other embodiment concerning this invention. 3種類の構成からなる有機EL素子の夫々のPLスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows each PL spectrum of the organic EL element which consists of three types of structures.

Claims (6)

少なくとも1層の発光層を含む薄膜多層構造が、対向する一対の電極によって挟持されたEL素子であって、
前記発光層の発光界面からの光学距離が、下記式
Lc=λp /Δλ
(但し、λpは発光層から放出される光の発光スペクトルのピーク波長、Δλは発光層から放出される光の発光スペクトル半値幅)
で表される、前記発光界面から放出される光の可干渉距離Lc以上離れて配置された反射ミラーを有し、
前記発光層から前記反射ミラーの方向および前記反射ミラーと反対の方向のいずれの方向においても、
前記発光層の発光界面からの光学距離が前記発光界面から放出される光の可干渉距離未満の範囲内では、前記反射ミラーを除いた隣接する2つの層全ての屈折率差が0.6以下であることを特徴とするEL素子。
An EL element in which a thin film multilayer structure including at least one light emitting layer is sandwiched between a pair of opposing electrodes,
The optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer is expressed by the following formula:
Lc = λp 2 / Δλ
(Where λp is the peak wavelength of the emission spectrum of light emitted from the light emitting layer, Δλ is the half width of the emission spectrum of light emitted from the light emitting layer)
In represented, a reflecting mirror disposed apart coherence length Lc or more of the light emitted from the light emitting surface,
In either direction of the reflecting mirror and the direction opposite to the reflecting mirror from the light emitting layer,
Within the range where the optical distance from the light emitting interface of the light emitting layer is less than the coherence distance of the light emitted from the light emitting interface, the refractive index difference of all two adjacent layers excluding the reflecting mirror is 0.6 or less. An EL element characterized by the above.
前記一対の電極はいずれも透明電極で構成され、前記透明電極のうちのいずれか一方の透明電極の外側の面に接して、或いは前記外側の面から一定の距離を置いて前記透明電極と対向するように、反射ミラーを配置したことを特徴とする請求項1に記載のEL素子。   Each of the pair of electrodes is formed of a transparent electrode, and is in contact with the outer surface of one of the transparent electrodes or opposed to the transparent electrode at a certain distance from the outer surface. The EL element according to claim 1, further comprising a reflection mirror. 前記透明電極のうちのいずれか一方の透明電極の外側、及び/又は、透明電極と反射ミラーとの間にバッファー層を形成することを特徴とする請求項2に記載のEL素子。 The EL element according to claim 2 , wherein a buffer layer is formed on the outside of one of the transparent electrodes and / or between the transparent electrode and the reflecting mirror. 前記バッファー層は、透光性材料、気体、真空の群の中から選択された一つからなることを特徴とする請求項3に記載のEL素子。   The EL device according to claim 3, wherein the buffer layer is made of one selected from the group consisting of a light transmissive material, a gas, and a vacuum. 前記一対の電極は、前記電極のうちのいずれか一方が透明電極で、他方が反射電極であり、該反射電極が前記反射ミラーであることを特徴とする請求項1に記載のEL素子。   2. The EL element according to claim 1, wherein one of the electrodes is a transparent electrode, the other is a reflective electrode, and the reflective electrode is the reflective mirror. 前記薄膜多層構造は、少なくとも1層以上の発光層を含む発光ユニットを複数個有し、各該発光ユニット間に形成された電荷発生層を有し、
前記反射ミラーは、前記各発光ユニットにおける各発光層から放出される光のPLスペクトルから求められる可干渉距離を夫々の発光界面から保った位置のうち、前記反射ミラー側の前記電極から最も離れた位置、あるいは、これよりも更に離れた位置に配置され、前記各発光層から前記反射ミラーの方向および前記反射ミラーと反対の方向のいずれの方向においても、
前記各発光層の発光界面からの光学距離が前記各発光層の発光面から放出される光のPLスペクトルから求められる可干渉距離未満の範囲内では、前記反射ミラーを除いた隣接する2つの層全ての屈折率差が0.6以下であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のEL素子。
The thin-film multilayer structure has a plurality of light emitting units including at least one layer of the light-emitting layer, it has a charge generation layer formed between the light emitting unit,
The reflection mirror is farthest from the electrode on the reflection mirror side among the positions where the coherence distance determined from the PL spectrum of the light emitted from each light emitting layer in each light emitting unit is maintained from each light emitting interface. Is disposed at a position further away from the light emitting layer, and in each direction from the light emitting layer to the reflecting mirror and the direction opposite to the reflecting mirror,
Two adjacent layers excluding the reflecting mirror are within the range where the optical distance from the light emitting interface of each light emitting layer is less than the coherence distance obtained from the PL spectrum of the light emitted from the light emitting surface of each light emitting layer. All the refractive index differences are 0.6 or less, The EL element of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
JP2005091894A 2004-09-03 2005-03-28 EL element Expired - Fee Related JP4785034B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005091894A JP4785034B2 (en) 2004-09-03 2005-03-28 EL element
KR1020050080049A KR101217659B1 (en) 2004-09-03 2005-08-30 Electroluminescence element
US11/218,660 US20060049419A1 (en) 2004-09-03 2005-09-06 Light emitting diode device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004257169 2004-09-03
JP2004257169 2004-09-03
JP2005091894A JP4785034B2 (en) 2004-09-03 2005-03-28 EL element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006100245A JP2006100245A (en) 2006-04-13
JP4785034B2 true JP4785034B2 (en) 2011-10-05

Family

ID=36239826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005091894A Expired - Fee Related JP4785034B2 (en) 2004-09-03 2005-03-28 EL element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4785034B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4626967B2 (en) * 2004-12-07 2011-02-09 スタンレー電気株式会社 Surface light emitting device and manufacturing method thereof
JP2008047340A (en) * 2006-08-11 2008-02-28 Dainippon Printing Co Ltd Organic electroluminescence device
JP5173300B2 (en) * 2007-07-27 2013-04-03 キヤノン株式会社 Organic light emitting device
JP6012135B2 (en) * 2010-01-06 2016-10-25 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド Organic electroluminescent device, manufacturing method thereof, and organic electroluminescent display
JP5673335B2 (en) * 2011-05-06 2015-02-18 コニカミノルタ株式会社 Organic electroluminescence device
WO2014049876A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 パイオニア株式会社 Organic el element
JPWO2014077093A1 (en) * 2012-11-14 2017-01-05 コニカミノルタ株式会社 ELECTROLUMINESCENT ELEMENT AND LIGHTING DEVICE HAVING THE SAME

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012235A (en) * 1998-06-23 2000-01-14 Casio Comput Co Ltd El element
JP2002289358A (en) * 2001-03-23 2002-10-04 Ricoh Co Ltd Organic electroluminescence element
JP4164251B2 (en) * 2001-10-31 2008-10-15 東北パイオニア株式会社 Organic EL color display and manufacturing method thereof
JP4192494B2 (en) * 2002-05-14 2008-12-10 カシオ計算機株式会社 Luminescent panel
JP2004247137A (en) * 2003-02-13 2004-09-02 Seiko Epson Corp Electroluminescent device, manufacturing method of electroluminescent device and electronic equipment
JP2005150043A (en) * 2003-11-19 2005-06-09 Fuji Electric Holdings Co Ltd Organic electroluminescence element
JP2005235668A (en) * 2004-02-23 2005-09-02 Canon Inc Organic light emitting element and multicolor display device using the organic light emitting element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006100245A (en) 2006-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101217659B1 (en) Electroluminescence element
JP4898560B2 (en) Organic light emitting device
JP5410842B2 (en) Organic electroluminescence display
EP2017907A2 (en) Display apparatus
US9112174B2 (en) Organic electroluminescent element
JP5452853B2 (en) Organic electroluminescence device
KR101415098B1 (en) Organic electroluminescent element and display including same
JPH09180883A (en) Micro-light resonating organic electroluminescent element
JP5279240B2 (en) Multicolor display device
JP5683094B2 (en) ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT AND MULTICOLOR DISPLAY DEVICE USING THE SAME
JP4785034B2 (en) EL element
TW200541406A (en) Organic light emitting device having improved stability
JP2011018451A (en) Light-emitting display apparatus
KR101918712B1 (en) Organic light emitting diode device
JP2007103303A (en) Organic el display device
US8188500B2 (en) Organic light-emitting element and light-emitting device using the same
JP4479171B2 (en) Display element
JP2004327248A (en) Organic el device
JP2005011734A (en) Display element and display device
WO2020194411A1 (en) Light-emitting element and light-emitting device
JP5791129B2 (en) ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT LIGHTING DEVICE
JP4945076B2 (en) Double-sided organic EL device
JP2004079421A (en) Organic el element
JP2005294188A (en) Display element
JP2005150042A (en) Organic el light emitting element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070731

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110307

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110531

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110707

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4785034

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140722

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140722

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140722

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees