JP5832210B2 - 有機el素子 - Google Patents
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Description
前記反射電極と前記有機EL層との間に配置され、前記反射電極から光取り出し側に向かって幅が徐々に細くなる傾斜部を有する凸形状の光取り出し構造体を有し、
前記光取り出し構造体が、前記反射電極上に、前記有機EL素子の発光領域を前記反射電極の面内方向において取り囲むように設けられており、
前記光取り出し構造体は絶縁材料かつ光透過率が高い材料で形成され、
前記反射電極に対して垂直な断面において、前記光取り出し構造体の最も膜厚の厚い位置が前記反射電極の上に位置し、かつ前記光取り出し構造体の最も膜厚の厚い位置よりも前記発光領域に近い傾斜面と、前記光取り出し構造体の最も膜厚の厚い位置よりも前記発光領域から遠い傾斜面と、がいずれも前記反射電極上に配置され、
前記反射電極に垂直な面で切断したときに前記反射電極と前記傾斜部とでつくられる傾斜角の角度が最大になる断面において、該傾斜角の角度が23°以上33°以下であることを特徴とする有機EL素子を提供するものである。
図1(a)(b)は本実施例の有機EL素子の概略図である。本実施例の有機EL素子の構成については上述のとおりであるため説明は省略する。
<反射電極3>
・反射率:95%、直径:31μmφ
<有機EL層4>
・厚み:0.2μm、直径:31μmφ、屈折率:1.85、吸収なし
<発光層5>
・屈折率:1.85、吸収なし
・有機EL層4の厚みの中心位置を発光層5とした。
<透明電極6>
・厚み:0.1μm、屈折率:2.00、吸収率:5%/μm
<光取り出し構造体8>
・屈折率:1.85、吸収率:1%/μm
・内周直径:29μmφ
・外周直径:52μmφ
・傾斜角φ1:30°、傾斜角φ2:30°
・稜線16の中心と発光領域15の中心が一致している。
<外部領域10>
・屈折率:1.0
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=23°、傾斜角φ2=23°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=25°、傾斜角φ2=25°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=28°、傾斜角φ2=28°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=33°、傾斜角φ2=33°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
図4は本比較例の有機EL素子の概略断面図である。本比較例の有機EL素子は、光取り出し構造体8を設けず、代わりに平坦な絶縁層12を設けている点が実施例1と異なる。絶縁層12を設けることにより発光領域15の直径を29μmφとした。また、光取り出し構造体8を設けていないため、有機EL層4及び透明電極6は平坦に形成されている。本比較例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしていない。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=20°、傾斜角φ2=20°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本比較例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしていない。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=22°、傾斜角φ2=22°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本比較例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしていない。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=35°、傾斜角φ2=35°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本比較例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしていない。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=40°、傾斜角φ2=40°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本比較例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしていない。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角を、傾斜角φ1=28°、傾斜角φ2=25°にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の屈折率を1.50にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の屈折率を1.75にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
本実施例の有機EL素子は、光取り出し構造体8の屈折率を2.00にした点が実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
図3は本実施例の有機EL素子の概略断面図である。本実施例の有機EL素子は、透明電極6と外部領域10の間に透明層7を設けたことが実施例1と異なる。この点を除いては、実施例1と同じ材料を用い、実施例1と同じ構成としている。本実施例の透明層7は以下のとおりである。本実施例のシミュレーションモデルは上述した本発明の必要条件を満たしている。
<透明層7>
・屈折率:1.85、吸収なし、厚み:0.8μm
表1は実施例1乃至10、比較例1乃至5のシミュレーション結果であり、光取り出し構造体8を設けていない比較例1に対する正面発光強度の比率を示している。以下、表1を参照してシミュレーション結果の比較・評価を行う。
実施例1乃至5では正面発光強度が比較例1よりも向上している。ここで、表1の実施例1乃至5、比較例2乃至5のシミュレーション結果に基づいて、光取り出し構造体8の傾斜角φ1、φ2と正面発光強度比の関係を図5に示す。図5に示すように、本発明の有機EL素子は、光取り出し構造体8の傾斜角が23°以上33°以下の範囲において、特異的に正面発光強度が向上している。このグラフから、上述した本発明の必要条件を満たすことにより、正面発光強度が大幅に向上することが分かる。また、光取り出し構造体8の傾斜角が25°以上30°以下の範囲では、特に正面発光強度が向上しており、傾斜角が28°の場合には比較例1の3.9倍と大きく向上している。
実施例6では正面発光強度が比較例1の3.6倍に向上している。実施例6のように光取り出し構造体8の傾斜角φ1、φ2の角度が異なった場合でも、上述した本発明の必要条件を満たしている限り正面発光強度を向上させることができる。
実施例7乃至9では正面発光強度が、実施例1には及ばないが比較例1よりも向上している。ここで、表1の実施例1及び7乃至9、比較例1のシミュレーション結果に基づいて、光取り出し構造体8の屈折率と正面発光強度比の関係を図6に示す。図6に示すように、本発明の有機EL素子は、光取り出し構造体8の屈折率が1.50乃至2.00のどの範囲においても、正面発光強度が向上している。また、光取り出し構造体8の屈折率と発光層5の屈折率が同じ場合に、特に正面発光強度が向上している。
実施例10では正面発光強度が比較例1の3.8倍に向上しており、実施例1よりも正面発光強度が向上している。これは、透明層7を設けることにより、導波光11の反射電極3での光吸収を低減することができるからである。
Claims (4)
- 反射電極と、透明電極と、前記反射電極と前記透明電極との間に配置され発光層を含む有機EL層と、を有する有機EL素子であって、
前記反射電極と前記有機EL層との間に配置され、前記反射電極から光取り出し側に向かって幅が徐々に細くなる傾斜部を有する凸形状の光取り出し構造体を有し、
前記光取り出し構造体が、前記反射電極上に、前記有機EL素子の発光領域を前記反射電極の面内方向において取り囲むように設けられており、
前記光取り出し構造体は絶縁材料かつ光透過率が高い材料で形成され、
前記反射電極に対して垂直な断面において、前記光取り出し構造体の最も膜厚の厚い位置が前記反射電極の上に位置し、かつ前記光取り出し構造体の最も膜厚の厚い位置よりも前記発光領域に近い傾斜面と、前記光取り出し構造体の最も膜厚の厚い位置よりも前記発光領域から遠い傾斜面と、がいずれも前記反射電極上に配置され、
前記反射電極に垂直な面で切断したときに前記反射電極と前記傾斜部とでつくられる傾斜角の角度が最大になる断面において、該傾斜角の角度が23°以上33°以下であることを特徴とする有機EL素子。 - 前記透明電極の光取り出し側に前記発光層の屈折率以上の屈折率を有する透明層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記光取り出し構造体の屈折率が、1.50以上2.00以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL素子。
- 前記光取り出し構造体は、SiN、TiN、SiO 2 、TiO 2 、ZnO、Al 2 O 3 、ZrO、アクリル樹脂及びポリイミド樹脂のいずれかから構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機EL素子。
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