JP4990587B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子及びその製造方法にかかり、特にフラットディスプレイパネル、液晶表示機用バックライト、照明用光源等に用いられる発光素子及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a light emitting device used for a flat display panel, a backlight for a liquid crystal display, a light source for illumination, and the like, and a method for manufacturing the same.
有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)としては、陽極となる透光性電極、ホール輸送層、有機発光層、電子注入層、陰極となる電極の順に、透光性基板の片側の表面に積層した構成のものが、その一例として知られている。このような有機エレクトロルミネッセンス素子においては、陽極と陰極の間に電圧を印加することによって、電子注入層を介して発光層に注入された電子と、ホール輸送層を介して発光層に注入されたホールとが、発光層内で再結合し、この再結合によって得られるエネルギーにより、発光層内の有機分子が励起され、発光が起こり、発光層で発光したこの光は透光性電極及び透光性基板を通して取り出されるようになっている。 As an organic electroluminescent element (organic EL element), a transparent electrode serving as an anode, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron injection layer, and an electrode serving as a cathode were laminated on the surface of one side of the transparent substrate. A configuration is known as an example. In such an organic electroluminescence device, by applying a voltage between the anode and the cathode, electrons injected into the light emitting layer through the electron injection layer and injected into the light emitting layer through the hole transport layer. Holes recombine in the light-emitting layer, and the energy obtained by the recombination excites organic molecules in the light-emitting layer to emit light, and this light emitted from the light-emitting layer is emitted from the light-transmitting electrode and the light-transmitting light. Is taken out through the conductive substrate.
有機発光素子は、自発光であること、比較的高効率の発光特性を示すこと、発光層に用いる有機物の組成の調整により各種の色調で発光可能であること等の特徴を有するものであり、表示装置、例えばフラットパネルディスプレイ等の発光体として、あるいは光源、例えば液晶表示機用バックライトや照明としての活用が期待されており、一部ではすでに実用化されている。しかし、有機発光素子は、その輝度と寿命とがトレードオフの関係にあり、より鮮明な画像、あるいは明るい照明光を得るために輝度を増大させると、寿命が短くなるという性質を有する。 The organic light-emitting element has characteristics such as being self-luminous, exhibiting relatively high-efficiency light emission characteristics, and being capable of emitting light in various colors by adjusting the composition of the organic material used in the light-emitting layer. It is expected to be used as a light emitter such as a display device such as a flat panel display, or as a light source such as a backlight or illumination for a liquid crystal display, and has already been put into practical use in part. However, the organic light emitting element has a trade-off relationship between the luminance and the lifetime, and has a property that the lifetime is shortened when the luminance is increased in order to obtain a clearer image or bright illumination light.
この問題を解決するものとして、近年、陽極と陰極の間に発光層を複数備え、かつ各発光層間に等電位面を形成する層、もしくは電荷発生層を設けるようにした有機発光素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve this problem, in recent years, an organic light-emitting device has been proposed in which a plurality of light-emitting layers are provided between an anode and a cathode, and a layer for forming an equipotential surface between each light-emitting layer or a charge generation layer is provided. (For example, refer to Patent Document 1).
図10はこのような有機発光素子の構造の一例を示すものであり、陽極となる電極20と陰極となる電極21の間に複数の発光層22を、隣接する発光層22の間に等電位面を形成する層もしくは電荷発生層23を介在させた状態で積層し、これを透光性基板24の表面に積層したものであり、電極20は透光性の電極として、電極21は光反射性の電極として形成されている。なお、図10において、発光層22の両側にはホール輸送層と電子注入層が設けられているが、ホール輸送層と電子注入層は図示を省略する。このように複数層の発光層22を等電位面形成層もしくは電荷発生層23で仕切ることによって、電極20,21間に電圧を印加したとき、複数の発光層22があたかも直列的に接続されたような状態で同時に発光し、各発光層22からの光が合算されるため、一定電流通電時には従来型の有機発光素子よりも高輝度で発光させることができ、上記のような輝度−寿命のトレードオフを回避することが可能になる。
FIG. 10 shows an example of the structure of such an organic light-emitting element. A plurality of light-emitting layers 22 are provided between an
しかしながら、有機発光素子において知られている、発光輝度、発光スペクトルの視野角依存性、膜厚依存性、及び光利用効率の低下等の問題は、有機発光素子が光学波長オーダーの膜厚を有する薄膜デバイスであることや、素子内に屈折率段差もしくは金属面等からなる反射面を有することや、高屈折率媒体中で光が発生することなどに由来する、光干渉効果、全反射による有機膜の発光層、基板、電極等の高屈折率媒体内への光閉じ込めなどの現象によるものであるため、上記のような複数の発光層を備える有機発光素子では、これらの問題がより顕著に発生することになる。 However, problems such as emission luminance, viewing angle dependency of the emission spectrum, film thickness dependency, and decrease in light utilization efficiency, which are known in organic light emitting elements, have a film thickness on the order of optical wavelength. Optical interference effect, organic due to total reflection, derived from being a thin film device, having a reflective surface consisting of a refractive index step or a metal surface in the element, and generating light in a high refractive index medium These problems are more conspicuous in organic light-emitting devices having a plurality of light-emitting layers as described above, due to phenomena such as light confinement in a high-refractive index medium such as a light-emitting layer, a substrate, and an electrode. Will occur.
光干渉効果は、それを適切に利用すれば、色純度の向上、指向性の制御等を実現することが可能であり、特にフラットパネルディスプレイ等の用途に有用である。例えば引用文献2には、発光層−光反射性の電極間の光学距離を1/4波長の奇数倍に調整することや、発光位置−最大屈折率段差位置間の光学距離を1/4波長の偶数倍に調整することで、この波長を強調することが可能であることが記載されており、特に発光層−光反射性の電極間の光学距離が発光スペクトルに与える影響が大きいことが知られている。さらに特許文献3には、複数の発光層のそれぞれの発光位置から光反射性の電極までの光学膜厚をすべて1/4波長の奇数倍にすることで、最も高効率の発光が得られると共に、発光スペクトル形状が細くなることが記載されている。
If the light interference effect is appropriately used, it is possible to improve color purity, control directivity, etc., and is particularly useful for applications such as flat panel displays. For example, in cited
しかし、上記のように発光層−光反射性の電極間の光学距離や、発光層−最大屈折率段差位置間の光学距離、つまり素子の膜厚の最適化によって色純度等の適正化を行なった有機発光素子では、膜厚が変化した際の発光輝度や発光色の変動が大きくなる。これはすなわち、有機発光素子の製造時の膜厚許容性が狭くなることを意味するものであり、生産性の問題に直結するものである。特に複数の発光層や等電位面形成層もしくは電荷発生層などを積層した構造の上記のような有機発光素子では、いずれかの層の光学特性のずれ(膜厚・屈折率の異常)が他の層の光学位置にさえも影響を及ぼすため、膜厚制御の精度や必然性がさらに増大することになる。 However, as described above, the optical distance between the light-emitting layer and the light-reflective electrode, the optical distance between the light-emitting layer and the maximum refractive index step position, that is, the color purity is optimized by optimizing the film thickness of the element. In the organic light-emitting element, fluctuations in emission luminance and emission color when the film thickness changes are large. This means that the film thickness tolerance at the time of manufacturing the organic light emitting device is narrowed, which directly leads to the problem of productivity. In particular, in the above organic light emitting device having a structure in which a plurality of light emitting layers, equipotential surface forming layers, or charge generation layers are laminated, the optical characteristic deviation (abnormal film thickness / refractive index) of any of the layers is other. Even the optical position of this layer is affected, so that the accuracy and necessity of film thickness control is further increased.
さらに上記特許文献3では、発光層−光反射性の電極間の光学距離を1/4波長の奇数(2n+1)[n=0,1,2…]倍に設定することが効率の観点で好ましいとされているが、実際にはnの値が大きくなるに伴って、輝度やスペクトルの角度依存性が大きくなるという問題が新たに生じる。すなわち、発光層を一層のみ有する有機発光素子では、概ねn=0に相当する光学長で膜厚設計がなされることが多いために、膜厚変化に対する発光輝度、発光色の変動は必ずしも大きくないが、上記のような複数層の発光層を備える有機発光素子においては、各発光層が1/4波長の(2n+1)[n=0,1,2…]倍の位置に必然的に位置するため、層数の増大に伴って特定の波長がより顕著に強調され、発光層が本来有するスペクトルとは大きく異なる発光スペクトルを与えると同時に角度依存性が大きくなるという問題を有するものである。よって、上記のような複数層の発光層を備える有機発光素子は、確かに従来型の有機発光素子では実現不可能であった高い電流効率、量子効率を実現することができるが、その反面、その発光スペクトル及び視野角依存性に関しては必ずしも好ましい特性を有するものではない。
Further, in
一方、前記特許文献1に示されている有機発光素子は、例えば図10に示すように、複数の各発光層が直列接続されているため、各発光層に供給される電流値は常に同一であり、各発光層の発光色を駆動時に個別にコントロールすることは実質的に不可能である。有機発光素子を製造する際に、所定の発光色を呈するように各発光層を選定して設計することで、各発光層が種々の発光色で発光する有機発光素子を得ることは可能であるが、一度発光色が決まったものを変えることはできない。また例えばRGBそれぞれの発光色を呈する複数の発光層を積層した場合には、その発光色の合算によって白色発光を得ることが可能であるが、各発光色を呈する発光層の輝度に対する発光特性挙動が異なる場合、各輝度における発光色が変化することになるという問題が生じる。さらに複数の各発光層の寿命が異なる場合、駆動に伴って、先に劣化した発光層からの発光色が減少するため、色ずれを生じるという問題もある。例えば有機発光素子をディスプレイの発光光源として用いた場合には、表示される発光色の色バランスが狂い、また照明の光源として用いた場合には、劣化が色ずれとして視認されるために好ましくない。
On the other hand, the organic light emitting device disclosed in
また、特許文献4および5には、電極を有する発光層を複数積層した積層型有機発光素子が提案されている。この有機発光素子は、独立したもしくは一部を共通とした電極を備える複数の発光層を、必要に応じて絶縁層を介して積層したものであり、ディスプレイ用途に使用可能であるとされている。しかしこの構造の有機発光素子においても、発光層間の距離は、例え絶縁層が挿入されている場合にも小さいものであり、前記の光干渉の問題を回避することはできない。事実、光干渉があることを前提に、この特許文献5では、各発光層の位置をその発光波長に基づいて設定し、高色純度で発光する素子設計方針が提案されている。この提案内容は干渉設計を利用したものであり、その要点は前記の特許文献2の場合と同様に、発光層と光反射層との間の距離を所定の波長の光を強調する膜厚とすることであるため、発光波長の角度依存性の問題は依然として存在している。このように、この特許文献4および5の構造の有機発光素子は、駆動時に発光色を変更することが可能であるものの、それ以外の問題、特に発光層の積層数が増大した際の発光色の角度依存性に対する問題が解決されたものではない。
以上有機EL素子などの有機発光素子の積層構造について述べたが、この問題は半導体レーザ素子、無機EL素子などの無機発光素子など、発光部を積層構造にした発光素子においても同様の問題があった。 Although the laminated structure of organic light emitting elements such as organic EL elements has been described above, this problem also applies to light emitting elements having a light emitting portion laminated structure, such as semiconductor laser elements and inorganic light emitting elements such as inorganic EL elements. It was.
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、発光効率の向上をはかるとともに、発光スペクトルの角度依存性を低減し、角度によらず所望の色調の発光を示す高品位発光を実現することができ、かつ色調の調整が可能な発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and improves the luminous efficiency, reduces the angle dependence of the emission spectrum, and realizes high-quality light emission that emits light of a desired color tone regardless of the angle. An object of the present invention is to provide a light-emitting element capable of adjusting the color tone.
そこで本発明は、基板の表面に第1の電極と発光層と第2の電極をこの順に備えて形成される第1の発光部と、基板の表面に第3の電極と発光層と第4の電極をこの順に備えて形成される第2の発光部とを積層して形成される発光素子であって、前記第1および第2の発光部の当接する電極または基板の間に前記基板または電極と略等しい屈折率をもつ充填材が充填されてなることを特徴とする。
かかる構成により、これら界面での屈折率差に起因する光量の減衰を低減し、素子内部で発生した光を外部に効率よく取り出し、発光効率の向上をはかるとともに、内部で起こる光の干渉を抑えることにより発光スペクトルの角度依存性を低減するものである。
Therefore, the present invention provides a first light emitting portion formed by providing a first electrode, a light emitting layer, and a second electrode in this order on the surface of the substrate, and a third electrode, a light emitting layer, and a fourth on the surface of the substrate. A light emitting element formed by laminating a second light emitting part formed by providing the electrodes in this order, and the substrate or the substrate between the electrodes or substrates in contact with the first and second light emitting parts It is characterized by being filled with a filler having a refractive index substantially equal to that of the electrode.
With this configuration, the attenuation of the light amount caused by the difference in refractive index at these interfaces is reduced, the light generated inside the element is efficiently extracted outside, the light emission efficiency is improved, and the interference of light occurring inside is suppressed. Thus, the angle dependency of the emission spectrum is reduced.
すなわち、前記第1乃至第4の電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方と内側に位置する電極の双方は透光性であり、且つ、前記基板は透光性材料で構成され、第1の発光部および第2の発光部は各々の基板が所定の距離をもって対向するよう積層され、これらの基板の間に、前記所定の距離を規定するスペーサが配置されるとともに、前記基板と略等しい屈折率をもつ充填材が充填されてなり、前記スペーサと前記充填材の屈折率差が±0.1以下であることを特徴とする。さらに当該スペーサは、光出射領域を規定する開口を備えた画素規制部して機能するとともに、当該画素規制部の高さで前記充填材の厚さを制御し、前記開口のパターンはフォトリソグラフィを用いて形成される。 That is, of the first to fourth electrodes, at least one of the outer electrodes and the inner electrode are both translucent, and the substrate is made of a translucent material. The first light emitting unit and the second light emitting unit are laminated so that the respective substrates face each other with a predetermined distance, and a spacer for defining the predetermined distance is disposed between these substrates, and is substantially the same as the substrate. A filler having an equal refractive index is filled, and a difference in refractive index between the spacer and the filler is ± 0.1 or less. Further, the spacer functions as a pixel restricting portion having an opening that defines a light emitting region, and controls the thickness of the filler by the height of the pixel restricting portion. Formed using.
また、前記第1乃至第4の電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方、この電極に当接する側の前記基板、および内側に位置する電極の双方は透光性であり、且つ、前記第1の発光部の第2の電極と第2の発光部の第4の電極が所定の距離をもって対向するよう積層され、これらの電極間に、前記所定の距離を規定するスペーサが配置されるとともに、これらの電極と略等しい屈折率をもつ充填材が充填されてなり、前記スペーサと前記充填材の屈折率差が±0.1以下であることを特徴とする。さらに当該スペーサは、光出射領域を規定する開口を備えた画素規制部して機能するとともに、当該画素規制部の高さで前記充填材の厚さを制御し、前記開口のパターンはフォトリソグラフィを用いて形成される。 Of the first to fourth electrodes, at least one of the electrodes located on the outside, the substrate on the side in contact with the electrode, and the electrode located on the inside are both translucent, and The second electrode of the first light emitting unit and the fourth electrode of the second light emitting unit are stacked so as to face each other with a predetermined distance, and a spacer for defining the predetermined distance is disposed between these electrodes. In addition, a filler having a refractive index substantially equal to those of the electrodes is filled, and a difference in refractive index between the spacer and the filler is ± 0.1 or less. Further, the spacer functions as a pixel restricting portion having an opening that defines a light emitting region, and controls the thickness of the filler by the height of the pixel restricting portion. Formed using.
また、前記第1乃至第4の電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方、この電極に当接する側の前記基板、および内側に位置する電極の双方は透光性であり、且つ、前記第1の発光部の基板と第2の発光部の第4の電極が所定の距離をもって対向するよう積層され、対向する前記基板と前記第4の電極の間に、前記所定の距離を規定するスペーサが配置されるとともに、これらの基板または電極の屈折率と略等しいもしくはその間の屈折率をもつ充填材が充填されてなり、前記スペーサと前記充填材の屈折率差が±0.1以下であることを特徴とする。さらに当該スペーサは、光出射領域を規定する開口を備えた画素規制部して機能するとともに、当該画素規制部の高さで前記充填材の厚さを制御し、前記開口のパターンはフォトリソグラフィを用いて形成される。 Of the first to fourth electrodes, at least one of the electrodes located on the outside, the substrate on the side in contact with the electrode, and the electrode located on the inside are both translucent, and The substrate of the first light emitting unit and the fourth electrode of the second light emitting unit are stacked so as to face each other with a predetermined distance, and the predetermined distance is defined between the facing substrate and the fourth electrode. A spacer is disposed and a filler having a refractive index substantially equal to or between those of these substrates or electrodes is filled, and the difference in refractive index between the spacer and the filler is ± 0.1 or less. It is characterized by being. Further, the spacer functions as a pixel restricting portion having an opening that defines a light emitting region, and controls the thickness of the filler by the height of the pixel restricting portion. Formed using.
上記充填材は、充填材の屈折率をa、この充填材と略等しい屈折率の電極または基板の屈折率をbとしたときに、b−0.5≦a≦b+0.5 であることを特徴とするものである。
ここで充填材と基板の屈折率との差の許容範囲については、実験結果から、上記式を満たすように±0.5、好ましくは±0.3以内、より好ましくは±0.1以内、とするのが望ましい。
When the refractive index of the filler is a and the refractive index of an electrode or substrate having a refractive index substantially equal to that of the filler is b, b−0.5 ≦ a ≦ b + 0.5. It is a feature.
Here, for the allowable range of the difference between the refractive index of the filler and the substrate, from the experimental results, ± 0.5, preferably within ± 0.3, more preferably within ± 0.1 so as to satisfy the above formula, Is desirable.
上記構成によれば、発光部間が、隣接する基板または電極とほぼ等しい屈折率を有する充填材で接合されているので、各発光部の発光層からの光が素子内部で屈折により減衰することなく、かつ発光スペクトルの角度依存性が小さく、角度によらず所望の色調の発光を示す高品位発光を実現することができるものである。また、第2または第4の電極の少なくとも一方の表面に、隣接する前記第2または第4の電極と略等しい屈折率の防湿膜層を設けることによって、防湿性を有しつつ、光を外部に効率的に取り出すことができる。また、異なる色調の発光部を接合することにより色調調整が可能な有機発光素子を得ることができるものである。 According to the above configuration, since the light emitting portions are joined by the filler having a refractive index substantially equal to that of the adjacent substrate or electrode, the light from the light emitting layer of each light emitting portion is attenuated by refraction inside the element. In addition, the angle dependence of the emission spectrum is small, and high-quality light emission that exhibits light emission of a desired color tone regardless of the angle can be realized. In addition, by providing a moisture-proof film layer having a refractive index substantially equal to that of the adjacent second or fourth electrode on at least one surface of the second or fourth electrode, the light can be transmitted to the outside while having moisture resistance. Can be taken out efficiently. Moreover, the organic light emitting element which can adjust color tone can be obtained by joining the light emission part of a different color tone.
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の発光素子は、図1に示すように、透光性基板100上に第1の電極1、発光層3及び第2の電極2がこの順で形成される第1の発光部4と、透光性基板200上に第3の電極5、第2の発光層7及び第4の電極6がこの順で形成される第2の発光部8とを上記第1の発光部4の透光性基板100と第2の発光部8の透光性基板200が対向するよう両透光性基板100,200と略等しい屈折率をもつ充填材9を介して積層した構造に形成された有機発光素子(有機EL発光素子)である。上記の4つの電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方と内側に位置する電極の双方は透光性である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the light-emitting element according to the first embodiment of the present invention includes a
第1及び第2の発光部4,8を構成する第1及び第2の発光層3,7は、公知の任意の構造・組成のものを用いることができるものであり、例えば、単一の材料で発光する発光層、いわゆるホスト材料中にドーパントを導入したドープ型発光層、異なる組成からなる二層以上の発光層を積層もしくは併置した構造の発光層等として形成することができる。ここで、各発光層3,7と電極1,2,5,6の間には、必要に応じて、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層等が積層されるが、図1(後述の各図においても同じ)にはこれらの各層の図示は省略してある。
The first and second light-emitting
第1〜第4の電極1,2,5,6のうち、透光性の電極の材料としては、有機発光素子の機能を損ねない限り特に限定されるものではないが、ITO(インジウム錫酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)、ATO(アルミニウム錫酸化物)、SnO2等の透光性導電膜、Ag、Au、Al等の金属薄膜、導電性有機材料や、あるいはこれらを組み合わせたものを好適に用いることができる。透光性の電極は、その透過率が高いことが好ましい。また、隣接する層との界面および/または電極そのものの反射率が低い場合に、本発明の効果をより有効に得ることができる。隣接する層との界面に於ける反射率は、例えば、透光性の電極と、透光性の電極に隣接する層(空気層の場合も含む)との間に、いわゆる反射防止膜を形成することによって低減することが可能である。あるいは簡単には両者の屈折率の間に位置する屈折率の層を設けてもよい。
Of the first to
また光反射性の電極の材料としては、有機発光素子の機能を損ねることなく、また十分な光反射率を有していればよく、特に限定されるものではないが、Al、Ag、Au、Ni、Crその他の金属電極、もしくは前記の透光性導電膜とこれらの金属電極もしくは誘電体多層膜等任意の反射層、導電性有機材料との組み合わせからなるものを好適に用いることができる。 The material of the light-reflective electrode is not particularly limited as long as it has sufficient light reflectance without impairing the function of the organic light-emitting element, and Al, Ag, Au, Ni, Cr or other metal electrodes, or a combination of any of the above-described translucent conductive film and any reflective layer such as these metal electrodes or dielectric multilayer film, or a conductive organic material can be preferably used.
透光性基板としては、ガラス板あるいはフィルムおよびこれに準じるもの、たとえば樹脂板、プラスチックシート、ガラスとプラスチックの複合体、透光性セラミック板、樹脂硬化体、有機無機ハイブリッド材料からなるシート・フィルムなど、透光性を有する基材を用いることもできる。 As a translucent substrate, a glass plate or film and the like, such as a resin plate, a plastic sheet, a composite of glass and plastic, a translucent ceramic plate, a cured resin body, and a sheet / film made of an organic-inorganic hybrid material For example, a light-transmitting base material can be used.
第1の発光部4の透光性基板100と第2の発光部8の透光性基板200の間に設けられる充填材9は、透光性基板100と透光性基板200とほぼ同一の屈折率を持った材料で形成されるものであり、シート、フィルム、ゲル、シール、板などの固体物から、水、屈折率マッチングオイルなどの液体まで、種々の材料を用いることが可能であり基板の屈折率とほぼ同一であればこれに限定されるものではない。ここでほぼ同一とは、同一の場合を含むものとする。
The
上記構成によれば、隣接する透光性基板100,200とほぼ等しい屈折率を有する充填材9で、発光部間が接合されているので、各発光部4,8の発光層3,7からの光が充填材との界面で屈折するのを防止することができるため、屈折による減衰を防ぐことができ、かつ発光スペクトルの角度依存性が小さく、角度によらず所望の色調の発光を示す高品位発光を実現することができる。また、最外層である第4の電極の外側にこの第4の電極と略等しい屈折率の防湿膜層を設けることによって、防湿性を有しつつ、光を外部に効率的に取り出すことができる。
According to the above configuration, since the light emitting portions are joined by the
本実施の形態の場合には、透光性基板100,200と、第1および第3の電極1,5の厚さ分、発光層が離間することになるため、干渉防止効果は十分にあり、これら透光性基板100および透光性基板200の間隔は狭いことが望ましいが、基板の表面粗さの問題もあり、厳密には充填材9の無い隙間ができてしまうのが現状である。この場合に、両者は空気層を介して接することになるため、この空気層との界面での屈折が問題となる。従って隙間ができないように、屈折率マッチングオイルを塗布して加圧接触させ、密着させるようにするのが望ましい。あるいはゲルなどを透光性基板100,200の少なくとも一方の基板に塗布しておき、加圧密着させるようにしてもよい。
このように小さな隙間に充填する必要がある場合には、屈折率マッチングオイルなどの屈折率マッチング液を用いるのが望ましい。また液体の場合、組成を調整しやすく、取り扱いが容易である。
さらにまた充填材としては、接着性樹脂なども有効であり、接着性と屈折率調整のための特性とを兼ね備えた材料を用いることにより、所望の光学特性を備えた発光素子を得ることが可能となる。
In the case of the present embodiment, since the light emitting layer is separated by the thickness of the
When it is necessary to fill in such a small gap, it is desirable to use a refractive index matching liquid such as a refractive index matching oil. In the case of a liquid, the composition is easy to adjust and the handling is easy.
Furthermore, an adhesive resin or the like is also effective as a filler. By using a material having both adhesiveness and characteristics for adjusting the refractive index, a light emitting element having desired optical characteristics can be obtained. It becomes.
(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2について説明する。本発明の実施の形態2の発光素子は図2に一例を示すように、積層構成は図1に示した実施の形態1の発光素子とほぼ共通するが、第1の発光部4の第2の電極2と第2の発光部8の第4の電極6が対向するよう積層して形成されたことを特徴とする。上記の4つの電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方と内側に位置する電極の双方は透光性である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2 as an example, the light-emitting element according to the second embodiment of the present invention has a layered structure that is substantially the same as the light-emitting element according to the first embodiment shown in FIG. The
上記構成によれば、隣接する第2の電極2および第4の電極6とほぼ等しい屈折率を有する充填材9で、発光部間が接合されているので、各発光部4,8の発光層3,7からの光が充填材との界面で屈折するのを防止することができるため、屈折による減衰を防ぐことができ、かつ発光スペクトルの角度依存性が小さく、角度によらず所望の色調の発光を示す高品位発光を実現することができる。また、この構成では透光性基板100,200が最外層となっているため、特別な封止や、防湿膜を設けなくても、外部からの水分の浸入などの汚染を回避することができるとともに、機械的強度も大きく、取り扱い作業性が良好である。
According to the above configuration, since the light emitting portions are joined by the
この構成では、第1の発光部4の第2の電極2と第2の発光部8の第4の電極6が対向するように配置され、両者が充填材9を介して固着されているが、発光層間の距離を調整するために、この充填材9の厚さを調整するようにするのが望ましく、この充填層の厚さを調整すべく、所望の高さのスペーサを配するようにするのが望ましい。このスペーサは、基本的には発光面とは重ならない部分に存在することが信頼性の観点では好ましく、重なる場合、重ならない場合ともに、スペーサの屈折率は、充填材と同等かあるいは少なくとも±0.3以内、より好ましくは±0.1以内の屈折率差となるように材料選択を行うのが望ましい。
In this configuration, the
(実施の形態3)
次に本発明の実施の形態3について説明する。本発明の実施の形態3の発光素子は、図3に一例を示すように、積層構成は前記実施の形態1で説明した図1のものとほぼ共通するが、上記の4つの電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方と内側に位置する電極の双方は透光性であり、且つ、上記第1の発光部4の透光性基板100と第2の発光部8の第4の電極6が対向するよう積層され、対向する透光性基板と電極の間に、これらの透光性基板または電極の屈折率と略等しい、もしくは、その透光性基板と電極の間の屈折率をもつ充填材9が充填されて形成される。
本実施の形態によれば、このような充填材9で発光部間が接合されているため、屈折率段差の緩和が可能となり、各発光部4,8の発光層3,7からの光が充填材との界面で屈折するのを比較的防止することが可能となって、屈折による減衰を防ぐことができ、かつ発光スペクトルの角度依存性が小さく、角度によらず所望の色調の発光を示す高品位発光を実現することができる。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The light emitting element of
According to the present embodiment, since the light emitting portions are joined by such a
(実施の形態4)
次に本発明の実施の形態4について説明する。本発明の実施の形態4の発光素子は、図4にその一例を示すように、積層構成は前記実施の形態3で説明した図3のものとほぼ共通するが、第4の電極6の表面に、この第4の電極と略等しい屈折率の防湿膜層10が形成されている。このような防湿膜層10が形成されていると、防湿性を有しつつ、光を外部に効率的に取り出すことができる。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The light emitting element of the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4 as an example, has almost the same laminated structure as that of FIG. 3 described in the third embodiment, but the surface of the
このような光が通過する防湿膜層10としては、本発明の趣旨に反しない限り特に限定されるものではないが、例えばSiO2、SiO、SiN、LiF、MgF2等の蒸着、スパッタ、CVD等の手段で成膜が可能な透光性材料や、無機系樹脂、有機系樹脂等のスピンコート、ディップコート、塗布、インクジェット、グラビア、スクリーンなど任意の印刷法・コート法で形成される透光性の膜や、さらに有機材料や無機材料からなる貼付や配置することによって用いることができる材料で形成することができるものである。
The moisture-
ここで、防湿膜層10と上記第1の発光部4の透光性基板100との間あるいは第2の電極2との間に、透光性基板100または第2の電極2の屈折率と略等しい、もしくは透光性基板100と第2の電極2の間の屈折率の充填材9が充填されて形成される。また、本実施の形態では、防湿膜の屈折率・厚みもさらに考慮して、光学的に最適化することが好ましい、
Here, the refractive index of the
(実施の形態5)
次に本発明の実施の形態5について説明する。本発明の実施の形態5の発光素子は、積層構成は前記実施の形態4で説明した、図4と同じ構造があげられるが、本実施の形態では、第4の電極6の表面に、この第4の電極6とは異なる屈折率であり、且つ40〜140nmの厚みの防湿膜層10を備えている。ここにあげる厚みの防湿膜層は発光層で発せられる光が干渉を起こさない厚みであるため、このような防湿膜層10が形成されていると、防湿性を有しつつ、光を外部に効率的に取り出すことができる。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The light emitting element according to the fifth embodiment of the present invention has the same structure as that of FIG. 4 described in the fourth embodiment, but in this embodiment, the surface of the
(実施の形態6)
次に本発明の実施の形態6について説明する。本発明の実施の形態6の発光素子は、積層構成は前記実施の形態3で説明した、図3と同じ構造があげられるが、本実施の形態では第4の電極6と対向する透光性基板100の表面が、粗面化されている。粗面化の手法には、サンドブラスト、エッチング等、物理的に表面を粗す方法や光散乱性、光拡散性、回折性を有する透光性の層を設ける方法等が挙げられるが、粗面化が可能であれば、これら方法に限定されるものでない。
(Embodiment 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The light-emitting element according to the sixth embodiment of the present invention has the same structure as that of FIG. 3 described in the third embodiment. However, in this embodiment, the light-transmitting element facing the
(実施の形態7)
次に本発明の実施の形態7について説明する。本発明の実施の形態7の発光素子としては、積層構成は前記実施の形態2で説明した図2に示す構造と同じ構造があげられるが、対向する第2の電極と第4の電極の間隔が、発光層で発光した光が干渉を起こさない程度に大きい間隔で形成されている。ここで、光が干渉を起こさない厚みとは、一般に発光波長の数倍以上のオーダーであれば特に限定されるものではなく、例えば1μm程度以上の厚みであり、好ましくは5〜10μm程度の厚みであればよい。光の減衰を考慮するとこの充填層の厚さは小さいほうが望ましく、干渉を起こさないために発光波長の数倍程度でなるべく薄くするのが望ましい。
(Embodiment 7)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The light-emitting element of
なお、上記の各実施の形態にあって、発光部は第1の発光部4と第2の発光部8の2つで構成された発光素子の例を挙げているが、3つ以上の発光部を備えた発光素子の場合にも、こられの発光部のうち少なくとも隣合う2つの発光部が、上記のような第1の発光部4と第2の発光部8の構成を満たすものであればよい。
In each of the above-described embodiments, the light emitting unit is an example of a light emitting element composed of the first
さらにまた図5、図6、図7、図8に第1乃至第4の実施の形態の変形例について説明する。各実施の形態は、等電位面を形成する層11もしくは電荷発生層11を介して積層した複数の発光層3,7で発光部4,8を形成し、いわゆる積層型、タンデム型、マルチフォトン型の発光部として形成するようにしたものである。第1及び第2の発光部4,8の両方をこのような複数の発光層3,7で形成するようにしてもよく、第1及び第2の発光部4,8のいずれか一方をこのような複数の発光層3,7で形成するようにしてもよい。等電位面形成層11もしくは電荷発生層11の材料としては、例えばAg、Au、Al等の金属薄膜、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステン等の金属酸化物、ITO、IZO、AZO、GZO、ATO、SnO2等の透光性導電膜、いわゆるn型半導体とp型半導体の積層体、金属薄膜もしくは透光性導電膜とn型半導体及び/またはp型半導体との積層体、n型半導体とp型半導体の混合物、n型半導体及び/またはp型半導体と金属との混合物、などを挙げることができる。n型半導体やp型半導体としては、無機材料であっても、有機材料であってもよく、あるいは有機材料と金属との混合物や、有機材料と金属酸化物や、有機材料と有機系アクセプタ/ドナー材料や、無機系アクセプタ/ドナー材料等の組み合わせによって得られるものであってもよく、特に制限されることなく必要に応じて選定して使用することができる。また、発光部4および8で積層される発光層3および7は異なる色を配置することが可能で、さらに1つの発光部内で異なる色の発光層を含むようにしてもよい。
Further, modified examples of the first to fourth embodiments will be described with reference to FIGS. 5, 6, 7, and 8. In each of the embodiments, the
上記のように形成される各実施の形態の有機発光素子にあって、第1の発光部4の発光層3や、第2の発光部8の発光層7で発光した光は、上記の4つの電極のうち、内側に位置する透光性電極を通り、外側に位置する少なくとも一方の透光性電極を通して取り出される。第1の発光部4の発光層3や、第2の発光部8の発光層7で発光した光の一部は残る一つの外側の電極で反射して透光性電極を通して取り出される。また、図1の有機発光素子にあっては、外側に位置する少なくとも一方の透光性電極は透光性保護部材で保護されていることにより、外部からの機械的損傷、水分等からの劣化を防ぐことができる。
In the organic light emitting device of each embodiment formed as described above, the light emitted from the
そして本発明のこれらの有機発光素子には、2つの発光部の隣り合う側に設けられた電極または基板とほぼ等しい屈折率を有する充填材9が設けられているため、2つの発光部の界面での屈折による損失なしに、発光部内で発生した光を効率よく外部に取り出すことができる。また、対向する第2の電極と第4の電極の間隔を、発光層で発光した光が干渉を起こさない間隔で設けた場合には、発光スペクトルの角度依存性を低減することができるものである。発光スペクトルの角度依存性は、発光位置から発生した光と、その光が反射面で反射された光の干渉によって生じるものであるが、光の取り出し側に近い位置に存在する発光部と光反射面との距離を光学干渉が発生しない距離に設定することにより、角度依存性を低減することができるものである。光学干渉抑制効果は、図1、図3、図4に示した実施の形態1,3,4の場合には、第1の発光部4の透光性基板100が実質的に光学干渉が発生しない光学長に相当する厚みの透光性部材によって主に発現し、図2に示した実施の形態2の場合には、充填材9の厚みが実質的に光学干渉が発生しない光学長に相当する厚みの層によって発現するものである。
Since these organic light emitting devices of the present invention are provided with the
また、本発明に係る有機発光素子は、第1及び第2の複数の発光部4,8を有し、これらが異なる電極1,2及び5,6間に形成された構造を有するものである。そして図1、図2、図3、図4に示した前記実施の形態1乃至4の有機発光素子のように第1の発光部4と第2の発光部8の間に透光性の充填材9,防湿膜層10が介在していることによって、両発光部4,8は電気的に独立であり、各発光部4,8をそれぞれ個別に駆動して発光させることが可能である。このような電気的構造を有することで、第1の発光部4と第2の発光部8には必要に応じて異なる電界を印加して駆動し、必要に応じて発光特性を変化させることが可能である。
The organic light emitting device according to the present invention has a structure in which the first and second
例えば、本発明の有機発光素子で白色有機発光素子を形成してカラーフィルターと組み合わせて用いたディスプレイの場合、基本発光色である白の色ずれを、予め劣化の速い色調の光を発する発光部を白色の発光部以外に備えた素子構造としておくことによって、使用途中でも補正することが可能である。もしくは、同一の発光色を有する発光部を積層している場合、発光強度の低下に伴って、新たな発光部を発光させることで、強度補正も可能である。一方、照明用途では、上記のディスプレイの場合に挙げたように発光色の色ずれ、発光強度の低下の補正用に用いることも可能である。あるいは、例えば白色の発光部と赤色の発光部を用意しておくことによって、白色発光から赤色発光の範囲の光を調色することのできる光源を得るといった用途にも使用可能である。また必要に応じて、調整するための色調を用意しておき、2つの発光部での出力比で調色することも可能であるし、また発光部を3つ以上設け、各発光部の出力を調整することで、黒体軌跡に沿った調色も可能である。各発光部の発光色及び発光部の数は、上記のような用途・目的・必要性に応じて任意に設定することが可能である。 For example, in the case of a display in which a white organic light-emitting element is formed with the organic light-emitting element of the present invention and used in combination with a color filter, a light emitting unit that emits light of a color tone that is quickly deteriorated with respect to a white color shift that is a basic emission color It is possible to correct even during use by providing an element structure provided with other than the white light emitting portion. Alternatively, when light emitting units having the same emission color are stacked, intensity correction can be performed by causing a new light emitting unit to emit light as the light emission intensity decreases. On the other hand, in lighting applications, as mentioned in the case of the above-mentioned display, it can be used for correcting color misregistration of emission color and decrease in emission intensity. Alternatively, for example, by preparing a white light emitting unit and a red light emitting unit, the light source can be used for obtaining a light source capable of toning light in a range from white light emission to red light emission. In addition, if necessary, it is possible to prepare a color tone to be adjusted and to adjust the color with the output ratio of the two light emitting units, or to provide three or more light emitting units and output each light emitting unit. By adjusting, color matching along the black body locus is also possible. The light emission color and the number of light emission parts of each light emission part can be arbitrarily set according to the above uses, purposes, and necessity.
第1と第2の各発光部4,8の駆動方法は、既存の任意の方法を組み合わせて行なうことができるものであり、各発光部4,8の発光出力の関係は適宜設定することができるものである。各発光部4,8の出力は、電圧、電流、電力のいずれによって制御してもよいし、あるいはパルスなど任意の電流/電圧波形で通電することによって調整してもかまわない。また各発光部4,8の出力は、各種の方法を用いて制御可能であり、各発光部4,8を独立に制御してもよく、あるいは、例えば黒体軌跡上を発光色が移動するように各発光部4,8の出力を所定の関係に従って制御するようにしてもよい。
The driving method of each of the first and second
次に本発明の有機発光素子の製造方法について説明する。
本発明の有機発光素子の製造は、任意の方法で行なうことができるが、図9(a)乃至(c)にこの有機発光素子の製造工程を簡単に示す。例えば、図9(a)に示すように、透光性基板100上に形成された透光性導電膜を透光性の第1の電極1とし、この上に第1の発光層3、次いで光反射性の第2の電極2を積層して第1の発光部4を形成したものを用意し、一方で図9(b)に示すように透光性基板200上に形成された透光性導電膜を透光性の第3の電極5とし、この上に第2の発光層7、次いで透光性の第4の電極6を積層して第2の発光部8を形成する。こののち、図9(c)に示すように上記透光性基板100、200が隣合うように設置し、間に透光性基板とほぼ等しい屈折率をもつ充填材9で充填することによって、図1に示した実施の形態1のような有機発光素子を製造することができる。また第1の発光部4の透光性基板100と第2の発光部8の第4の電極6が対向するよう積層し、対向する透光性基板と電極の間に、これらの透光性基板または電極の屈折率と略等しい、もしくは、その透光性基板と電極の間の屈折率の充填材9で充填することによって、図3に示した実施の形態3のような有機発光素子を製造することができる。
Next, the manufacturing method of the organic light emitting element of this invention is demonstrated.
The organic light-emitting device of the present invention can be manufactured by any method. FIGS. 9A to 9C briefly show the manufacturing process of the organic light-emitting device. For example, as shown in FIG. 9A, a light-transmitting conductive film formed on a light-transmitting
なお、表示装置のように画素ごとに発光領域が分割された構造の発光素子を形成する場合には、光出射領域を規定する開口を備えた画素規制部をスペーサとして発光部間に挟み込み、画素規制部の高さで充填材9の厚さを制御することも可能である。この場合は画素規制部を構成するクロム薄膜、タングステン薄膜などの遮光膜を形成し、フォトリソグラフィを用いて開口のパターンを形成することにより、高精度に画素面積および充填材の厚さの制御を行うことが可能となる。
In the case of forming a light emitting element having a structure in which a light emitting region is divided for each pixel as in a display device, a pixel restricting portion having an opening for defining a light emitting region is sandwiched between the light emitting portions as a spacer, and the pixel It is also possible to control the thickness of the
また、このように表示装置として用いる場合には、電極は個別電極とし、マトリックス配線などにより形成する必要があり、電極の存在する領域と存在しない領域とで屈折率が異なるため、調整が必要であるが、画素規制部を用いることにより、このような屈折率の調整は不要となる場合もある。 In addition, when used as a display device in this way, the electrodes must be individual electrodes and formed by matrix wiring, etc., and adjustment is necessary because the refractive index differs between the region where the electrodes are present and the region where the electrodes are not present. However, there is a case where such adjustment of the refractive index becomes unnecessary by using the pixel restricting portion.
また、前記実施の形態では、有機エレクトロルミネッセンス素子について説明したが、これに限定されることなく、面発光型半導体レーザ、無機EL素子などの無機発光素子など、発光部を積層構造にした発光素子においても適用可能である。 In the above-described embodiment, the organic electroluminescence element has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the light emitting element having a light emitting portion having a stacked structure, such as an inorganic light emitting element such as a surface emitting semiconductor laser and an inorganic EL element. It is also applicable to.
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
(青色発光素子Aの作製)
厚み0.7mmのガラス基板(屈折率1.5)の片面に110nm厚のITO(シート抵抗12Ω/□、屈折率1.9)が形成された第1の電極1としてのITO付きガラス基板100を用意した。このITO付きガラス基板100を純水、アセトン、イソプロピルアルコールで各10分間超音波洗浄した後、イソプロピルアルコール蒸気で2分間蒸気洗浄して、乾燥し、さらに10分間UVオゾン洗浄した。
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
(Preparation of blue light-emitting element A)
A
続いてこのITO付きガラス基板を真空蒸着装置にセットし、5×10−5Paの減圧下、4,4′−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(e−Ray社製「α−NPD」)と酸化モリブデン(MoO3)を3:1の成膜速度比で、合計成膜速度を0.13nm/sとして10nm厚に蒸着し、陽極となるITOの上にホール注入層を形成した。次いで、ホール注入層の上に「α−NPD」を0.1nm/sの蒸着速度で70nm厚に蒸着して、ホール輸送層を形成した。次いでホール輸送層の上に、ジナフチルアントラセン誘導体(コダック社製「BH−2」)にジスチリルアリーレン誘導体(BCzVBi)を4質量%ドープした層を50nm厚積層することによって、青色に発光する発光層を設けた。次にこの発光層の上に、バソクプロイン((株)同仁化学研究所製「BCP」)を10nm厚、「BCP」とCsをモル比1:1で10nm厚に共蒸着して電子注入層を設けた。さらにこの上に、「α−NPD」と酸化モリブデン(MoO3)を3:1の成膜速度比で、合計成膜速度を0.13nm/sとして10nm厚に蒸着し、電荷発生層を形成した。この後、この上に、上記と同様にしてホール輸送層を70nm厚、発光層を50nm厚、電子輸送層を10nm厚、電子注入層を10nm厚で積層した。さらにこの上に、Alを0.4nm/sの成膜速度で10nm厚積層して、透光性の陰極を形成することによって、2層の青色に発光する発光層を、電荷発生層を挟んで設けた、青色発光素子Aを得た。
Subsequently, this ITO-attached glass substrate was set in a vacuum deposition apparatus, and 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (manufactured by e-Ray) under a reduced pressure of 5 × 10 −5 Pa. “Α-NPD”) and molybdenum oxide (MoO 3 ) are vapor deposited to a thickness of 10 nm with a film formation rate ratio of 3: 1 and a total film formation rate of 0.13 nm / s, and hole injection is performed on ITO serving as the anode. A layer was formed. Next, “α-NPD” was deposited on the hole injection layer to a thickness of 70 nm at a deposition rate of 0.1 nm / s to form a hole transport layer. Next, on the hole transporting layer, a layer in which a dinaphthyl anthracene derivative (“BH-2” manufactured by Kodak Co., Ltd.) is doped with 4% by mass of a distyrylarylene derivative (BCzVBi) is laminated to a thickness of 50 nm to emit blue light. A layer was provided. Next, on this light-emitting layer, bathocuproin (“BCP” manufactured by Dojindo Laboratories Co., Ltd.) is 10 nm thick, and “BCP” and Cs are co-deposited to a thickness of 10 nm at a molar ratio of 1: 1 to form an electron injection layer. Provided. On top of this, “α-NPD” and molybdenum oxide (MoO 3 ) are evaporated to a thickness of 10 nm with a film formation rate ratio of 3: 1 and a total film formation rate of 0.13 nm / s to form a charge generation layer. did. Thereafter, a hole transport layer having a thickness of 70 nm, a light-emitting layer having a thickness of 50 nm, an electron transport layer having a thickness of 10 nm, and an electron injection layer having a thickness of 10 nm were stacked thereon. Further thereon, Al is laminated to a thickness of 10 nm at a film formation rate of 0.4 nm / s to form a light-transmitting cathode, thereby sandwiching two layers of blue light emitting layers with a charge generation layer interposed therebetween. A blue light-emitting element A provided in
(黄色発光素子Bの作製)
厚み0.7mmのガラス基板(屈折率1.5)に110nm厚のITO(シート抵抗12Ω/□、屈折率1.9)が形成されたITO付きガラス基板を用い、このITO付きガラス板を真空蒸着装置にセットし、上記と同様にして、ホール注入層として「α−NPD」と酸化モリブデンを3:1の割合で共蒸着した層を10nm厚、ホール輸送層として「α−NPD」を50nm厚、発光層として「BH−2」にルブレンを4質量%ドープしたものを50nm厚、電子輸送層として「BCP」を5nm厚、電子注入層として「BCP」とCsのモル比1:1の共蒸着層を15nm厚、それぞれこの順に形成し、さらにこの上に、「α−NPD」と酸化モリブデン(MoO3)を3:1の成膜速度比で、合計成膜速度を0.13nm/sとして10nm厚に蒸着し、電荷発生層を形成した。この後、この上に、上記と同様にしてホール輸送層を50nm厚、発光層を50nm厚、電子輸送層を5nm厚、電子注入層を15nm厚で積層した。最後に、アルミニウムを0.4nm/sの成膜速度で80nm厚積層して、光反射性の陽極を形成することによって、2層の黄色に発光する発光層を電荷発生層を挟んで設けた、黄色発光素子Bを得た。
(Preparation of yellow light-emitting element B)
Using a glass substrate with ITO in which a 110 nm thick ITO (sheet resistance 12Ω / □, refractive index 1.9) is formed on a 0.7 mm thick glass substrate (refractive index 1.5), this ITO-attached glass plate is vacuumed. In the same manner as described above, a layer in which “α-NPD” and molybdenum oxide were co-deposited at a ratio of 3: 1 was 10 nm thick, and “α-NPD” was 50 nm as the hole transport layer. Thickness, light emitting layer doped with 4% by mass of rubrene in “BH-2” 50 nm thick, “BCP” 5 nm thick as electron transport layer, “BCP” and Cs molar ratio 1: 1 as electron injection layer Co-deposited layers were each formed in this order in a thickness of 15 nm, and on this, “α-NPD” and molybdenum oxide (MoO 3 ) were formed at a deposition rate ratio of 3: 1, and the total deposition rate was 0.13 nm / 1 as s The charge generation layer was formed by evaporation to a thickness of 0 nm. Thereafter, a hole transport layer having a thickness of 50 nm, a light emitting layer having a thickness of 50 nm, an electron transport layer having a thickness of 5 nm, and an electron injection layer having a thickness of 15 nm were laminated thereon in the same manner as described above. Finally, aluminum was stacked at a thickness of 80 nm at a deposition rate of 0.4 nm / s to form a light-reflective anode, thereby providing two light-emitting layers that emit yellow light with the charge generation layer interposed therebetween. A yellow light emitting device B was obtained.
(黄色発光素子Cの作製)
厚み0.7mmのガラス基板(屈折率1.5)にアルミニウムを0.4nm/sの成膜速度で80nm厚形成した後、110nm厚のITO(シート抵抗12Ω/□)を形成したガラス基板を用い、上記と同様にして、ホール注入層として「α−NPD」と酸化モリブデンを3:1の割合で共蒸着した層を10nm厚、ホール輸送層として「α−NPD」を50nm厚、発光層として「BH−2」にルブレンを4質量%ドープしたものを50nm厚、電子輸送層として「BCP」を5nm厚、電子注入層として「BCP」とCsのモル比1:1の共蒸着層を15nm厚、それぞれこの順に形成し、さらにこの上に、「α−NPD」と酸化モリブデン(MoO3)を3:1の成膜速度比で、合計成膜速度を0.13nm/sとして10nm厚に蒸着し、電荷発生層を形成した。この後、この上に、上記と同様にしてホール輸送層を50nm厚、発光層を50nm厚、電子輸送層を5nm厚、電子注入層を15nm厚で積層した。最後に、ITOをRFスパッタ装置で100nm厚積層して、透光性の陰極を形成することによって、2層の黄色に発光する発光層を電荷発生層を挟んで設けた、黄色発光素子Cを得た。
(Preparation of yellow light-emitting element C)
A glass substrate having a thickness of 80 nm formed on a 0.7 mm-thick glass substrate (refractive index 1.5) with aluminum being deposited at a deposition rate of 0.4 nm / s, and then a 110 nm-thick ITO (sheet resistance 12Ω / □) is formed. In the same manner as described above, a layer in which “α-NPD” and molybdenum oxide are co-evaporated at a ratio of 3: 1 as a hole injection layer is 10 nm thick, and “α-NPD” is 50 nm thick as a hole transport layer. As the electron transporting layer, “BH-2” doped with 4% by mass of rubrene is 50 nm thick, “BCP” is 5 nm thick, and the electron injection layer is a co-evaporated layer having a molar ratio of “BCP” to Cs of 1: 1. 15 nm thick, each formed in this order, and on top of this, “α-NPD” and molybdenum oxide (MoO 3) at a film formation rate ratio of 3: 1 and a total film formation rate of 0.13 nm / s to a thickness of 10 nm Steam And, to form a charge generation layer. Thereafter, a hole transport layer having a thickness of 50 nm, a light emitting layer having a thickness of 50 nm, an electron transport layer having a thickness of 5 nm, and an electron injection layer having a thickness of 15 nm were laminated thereon in the same manner as described above. Finally, a yellow light-emitting element C in which two layers of a light-emitting layer emitting yellow light are provided with a charge generation layer interposed therebetween by laminating ITO with a thickness of 100 nm using an RF sputtering apparatus to form a translucent cathode. Obtained.
(実施例1)
上記の青色発光素子Aと黄色発光素子Bとを透光性ガラス基板が向かい合うように設け、その間を充填材としてマッチングオイル(ユニオプト製屈折率整合液、屈折率1.5)を用いて貼りあわせて、青色発光素子Aと黄色発光素子Bを積層した構造の、有機発光素子を得た(図1に示した実施の形態1の構造参照)。
Example 1
The blue light emitting element A and the yellow light emitting element B are provided so that the translucent glass substrate faces each other, and a gap between them is used as a filler by using matching oil (uniopto refractive index matching liquid, refractive index 1.5). Thus, an organic light-emitting element having a structure in which the blue light-emitting element A and the yellow light-emitting element B were laminated was obtained (see the structure of the first embodiment shown in FIG. 1).
(実施例2)
上記の青色発光素子Aと黄色発光素子Cとを陰極面が向かい合うように設け、スペーサとして10ミクロンのシリカ粒子を用い、その間を充填材としてマッチングオイル(ユニオプト製屈折率整合液、屈折率1.65)を用いて貼りあわせて、青色発光素子Aと黄色発光素子Cを積層した構造の、有機発光素子を得た(図2に示した実施の形態2の構造参照)。
(Example 2)
The blue light-emitting element A and the yellow light-emitting element C are provided so that the cathode surfaces face each other, 10 micron silica particles are used as spacers, and a matching oil (a refractive index matching liquid made by UNIOPT,
(実施例3)
青色発光素子Aの陰極面上に防湿膜層としてアルミナ膜(屈折率1.6)100nmを200W、RFスパッタで設け、その上に黄色発光素子Bを設け、その間を充填材としてマッチングオイル(ユニオプト製屈折率整合液、屈折率1.65)を用いて貼りあわせて、青色発光素子Aと黄色発光素子Bを積層した構造の、有機発光素子を得た(図3に示した実施の形態3の構造参照)。
(Example 3)
On the cathode surface of the blue light emitting element A, an alumina film (refractive index 1.6) 100 nm as a moisture-proof film layer is provided by 200 W and RF sputtering, and a yellow light emitting element B is provided thereon, and a matching oil (Uniopt. The organic light-emitting device having a structure in which the blue light-emitting device A and the yellow light-emitting device B are laminated is obtained using the refractive index matching liquid (refractive index: 1.65) (
(実施例4)
青色発光素子Aの陰極面上に防湿膜層としてアルミナ膜(屈折率1.6)100nmを200W、RFスパッタで設け、その上にガラス基板表面をサンドブラストにより粗面化した黄色発光素子Bを充填材としてマッチングオイル(ユニオプト製屈折率整合液、屈折率1.6)を介して設けて、青色発光素子Aと黄色発光素子Bを積層した構造の、有機発光素子を得た(図3に示した実施の形態3の構造参照)。
Example 4
An alumina film (refractive index of 1.6) 100 nm as a moisture-proof film layer is provided by 200 W on the cathode surface of the blue light-emitting element A by RF sputtering, and a yellow light-emitting element B whose glass substrate surface is roughened by sandblasting is filled thereon. An organic light-emitting device having a structure in which a blue light-emitting device A and a yellow light-emitting device B are stacked by providing a matching oil (Uniopt refractive index matching liquid, refractive index 1.6) as a material was obtained (shown in FIG. 3). (See the structure of the third embodiment).
(比較例1)
実施例1において、充填材9として水(屈折率1.33)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして有機発光素子を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the organic light emitting element was obtained like Example 1 except having used water (refractive index 1.33) as the
(比較例2)
実施例2において、充填材9としてシリコンオイル(屈折率1.35)を用いた他は、実施例2と同様にして有機発光素子を得た。
(Comparative Example 2)
In Example 2, an organic light emitting device was obtained in the same manner as in Example 2 except that silicon oil (refractive index: 1.35) was used as the
(比較例3)
実施例3において、保護膜層かつ充填材9としてフッ素コーティング剤(エヌアイマテリアル社製INT−340(屈折率1.36))を用いた他は、実施例3と同様にして有機発光素子を得た。
(Comparative Example 3)
In Example 3, an organic light emitting device was obtained in the same manner as in Example 3 except that a fluorine coating agent (INT-340 (refractive index: 1.36) manufactured by NI Material Co., Ltd.) was used as the protective film layer and the
上記のように実施例1〜4及び比較例1〜3で得た有機発光素子を、電源(KEITHLEY モデル2400)に接続して、定電流駆動(10mA/cm2)を行ない、正面輝度を色彩輝度計(トプコン社製「SR−3」:測定距離30cm)を用いて測定した。また、同時に、有機発光素子の正面からと、正面に対して45度の方向から得られる発光の色度測定を行った。 As described above, the organic light-emitting devices obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 are connected to a power source (KEITHLEY model 2400) and driven at a constant current (10 mA / cm 2 ), and the front luminance is changed to color. Measurement was performed using a luminance meter ("SR-3" manufactured by Topcon Corporation: measurement distance 30 cm). At the same time, the chromaticity of light emission obtained from the front of the organic light emitting device and from the direction of 45 degrees with respect to the front was measured.
上記実施例1乃至4および比較例1乃至3の有機発光素子の正面輝度、正面色度、45度色度を測定した結果は次表のとおりであった。この結果から、本発明の実施例1乃至4によれば、充填材9の屈折率を隣接する基板あるいは電極の屈折率とほぼ等しくなるように選択することにより、より小さい屈折率の充填材を用いた比較例1乃至3の発光素子に比べ、正面輝度も大きく、かつ正面色度および45度色度がほぼ等しい、優れた特性を得ることができることがわかった。
以上説明してきたように、本発明によれば、複数の発光部を積層した発光素子において、発光効率の向上を図ると共に、角度依存性を抑制することができることから、照明用の光源として、表示装置など、種々の分野に適用可能である。 As described above, according to the present invention, in a light-emitting element in which a plurality of light-emitting portions are stacked, the light emission efficiency can be improved and the angle dependency can be suppressed. It can be applied to various fields such as devices.
100、200 透光性基板
1 第1の電極
2 第2の電極
3 発光層
4 第1の発光部
5 第3の電極
6 第4の電極
7 発光層
8 第2の発光部
9 充填材
10 防湿膜層
11 等電位面を形成する層もしくは電荷発生層
20 陽極となる電極
21 陰極となる電極
22 発光層
23 等電位面を形成する層もしくは電荷発生層
24 透光性基板
100, 200
Claims (8)
前記第1乃至第4の電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方と内側に位置する電極の双方は透光性であり、且つ、前記基板は透光性材料で構成され、第1の発光部および第2の発光部は各々の基板が所定の距離をもって対向するよう積層され、これらの基板の間に、前記所定の距離を規定するスペーサが配置されるとともに、前記基板と略等しい屈折率をもつ充填材が充填されてなり、前記スペーサと前記充填材の屈折率差が±0.1以下であり、
当該スペーサは、光出射領域を規定する開口を備えた画素規制部して機能するとともに、当該画素規制部の高さで前記充填材の厚さを制御し、前記開口のパターンはフォトリソグラフィを用いて形成された、発光素子。 A first light emitting portion formed by providing a first electrode, a light emitting layer, and a second electrode in this order on the surface of the substrate; and a third electrode, a light emitting layer, and a fourth electrode on the surface of the substrate in this order. A light emitting element formed by laminating a second light emitting part formed and comprising:
Of the first to fourth electrodes, at least one of the outer electrodes and the inner electrode are both translucent, and the substrate is made of a translucent material. The light emitting unit and the second light emitting unit are laminated so that the respective substrates face each other with a predetermined distance, and a spacer for defining the predetermined distance is disposed between the substrates, and the refractive index is approximately equal to the substrate. filler is filled with the rate state, and are the refractive index difference is ± 0.1 following the filler and the spacers,
The spacer functions as a pixel restricting portion having an opening that defines a light emission region, and controls the thickness of the filler by the height of the pixel restricting portion, and the pattern of the opening uses photolithography. A light emitting element formed by
前記第1乃至第4の電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方、この電極に当接する側の前記基板、および内側に位置する電極の双方は透光性であり、且つ、前記第1の発光部の第2の電極と第2の発光部の第4の電極が所定の距離をもって対向するよう積層され、これらの電極間に、前記所定の距離を規定するスペーサが配置されるとともに、これらの電極と略等しい屈折率をもつ充填材が充填されてなり、前記スペーサと前記充填材の屈折率差が±0.1以下であり、
当該スペーサは、光出射領域を規定する開口を備えた画素規制部して機能するとともに、当該画素規制部の高さで前記充填材の厚さを制御し、前記開口のパターンはフォトリソグラフィを用いて形成された、発光素子。 A first light emitting portion formed by providing a first electrode, a light emitting layer, and a second electrode in this order on the surface of the substrate; and a third electrode, a light emitting layer, and a fourth electrode on the surface of the substrate in this order. A light emitting element formed by laminating a second light emitting part formed and comprising:
Of the first to fourth electrodes, at least one of the electrodes positioned on the outside, the substrate on the side in contact with the electrode, and the electrode positioned on the inside are both translucent, and the first The second electrode of the light emitting unit and the fourth electrode of the second light emitting unit are stacked so as to face each other with a predetermined distance, and a spacer for defining the predetermined distance is disposed between these electrodes, is filled filler having substantially the same refractive index as the electrodes become in state, and are the refractive index difference is ± 0.1 following the filler and the spacers,
The spacer functions as a pixel restricting portion having an opening that defines a light emission region, and controls the thickness of the filler by the height of the pixel restricting portion, and the pattern of the opening uses photolithography. A light emitting element formed by
前記第1乃至第4の電極のうち、外側に位置する電極の少なくとも一方、この電極に当接する側の前記基板、および内側に位置する電極の双方は透光性であり、且つ、前記第1の発光部の基板と第2の発光部の第4の電極が所定の距離をもって対向するよう積層され、対向する前記基板と前記第4の電極の間に、前記所定の距離を規定するスペーサが配置されるとともに、これらの基板または電極の屈折率と略等しいもしくはその間の屈折率をもつ充填材が充填されてなり、前記スペーサと前記充填材の屈折率差が±0.1以下であり、
当該スペーサは、光出射領域を規定する開口を備えた画素規制部して機能するとともに、当該画素規制部の高さで前記充填材の厚さを制御し、前記開口のパターンはフォトリソグラフィを用いて形成された、発光素子。 A first light emitting portion formed by providing a first electrode, a light emitting layer, and a second electrode in this order on the surface of the substrate; and a third electrode, a light emitting layer, and a fourth electrode on the surface of the substrate in this order. A light emitting element formed by laminating a second light emitting part formed and comprising:
Of the first to fourth electrodes, at least one of the electrodes positioned on the outside, the substrate on the side in contact with the electrode, and the electrode positioned on the inside are both translucent, and the first The substrate of the light emitting unit and the fourth electrode of the second light emitting unit are stacked so as to oppose each other with a predetermined distance, and a spacer for defining the predetermined distance is provided between the opposing substrate and the fourth electrode. together are placed, it is filled material filled with a substantially equal or between refractive index and the refractive index of the substrate or the electrodes become in state, and are the refractive index difference is ± 0.1 following the filler and the spacer ,
The spacer functions as a pixel restricting portion having an opening that defines a light emission region, and controls the thickness of the filler by the height of the pixel restricting portion, and the pattern of the opening uses photolithography. A light emitting element formed by
前記第2または第4の電極の少なくとも一方の表面に、隣接する前記第2または第4の電極と略等しい屈折率をもつ防湿膜層を備えた発光素子。 The light-emitting device according to claim 1,
A light-emitting element comprising a moisture-proof film layer having a refractive index substantially equal to that of the adjacent second or fourth electrode on at least one surface of the second or fourth electrode.
前記防湿膜層の膜厚は、40〜140nmである発光素子。 The light emitting device according to claim 4,
The moisture-proof film layer has a thickness of 40 to 140 nm.
前記第4の電極と対向する基板の表面が、粗面化されている発光素子。 The light emitting device according to claim 3,
A light-emitting element in which a surface of a substrate facing the fourth electrode is roughened.
対向する前記第2の電極と第4の電極の間隔が、前記発光層で発光した光が干渉を起こさないように形成された発光素子。 The light emitting device according to claim 2,
A light-emitting element formed so that light emitted from the light-emitting layer does not interfere with the distance between the second electrode and the fourth electrode facing each other.
前記充填材は、前記充填材の屈折率をa、この充填材に当接する前記電極または基板の屈折率をbとしたときに、b−0.5≦a≦b+0.5 である発光素子。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7,
The light-emitting element in which the filler is b−0.5 ≦ a ≦ b + 0.5, where a is a refractive index of the filler and b is a refractive index of the electrode or substrate in contact with the filler.
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