JPWO2013024787A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
Description
2π/9 ≦ θ(λ) ≦ 15π/18
D(λ) = θ(λ)×λ/4π
0.73D(λ)≦d(λ)≦1.15D(λ)
なお、上式において、λは、発光の最大ピーク波長を表し、θ(λ)は、反射電極による位相のずれを表し、d(λ)は、透過電極と反射電極間の波長λにおける光学距離を表す。
前記第一の発光源の重み平均発光波長をλ1、
前記第二の発光源の重み平均発光波長をλ2、
下記式(1)で示される前記第一の電極で生じる位相シフトをφ1、及び、
下記式(1)で示される前記半透過性層で生じる位相シフトをφ2、としたときに、
前記第一の発光源の光が前記第一の電極における反射で生じる位相シフトをφ1(λ1)、
前記第一の発光源の光が前記半透過性層における反射で生じる位相シフトをφ2(λ1)、及び
前記第二の発光源の光が前記半透過性層における反射で生じる位相シフトをφ2(λ2)、として表し、さらに、
X = φ1(λ1)×(λ1/4π)+(λ1×l/2)
Y = φ2(λ2)×(λ2/4π)+(λ2×m/2)
Z = (φ1(λ1)+φ2(λ1))×(λ1/4π)+(λ1×n/2)
(上式において、l,m,nは0以上の整数である)
の関係式でX、Y及びZを表したときに、
前記第一の発光源と前記第一の電極との間を満たす媒質の波長λ1における屈折率と膜厚との積である光学的距離(D1(λ1))、
前記第一の発光源と前記半透過性層との間を満たす媒質の波長λ1における屈折率と膜厚との積である光学的距離(D2(λ1))、及び、
前記第二の発光源と前記半透過性層との間を満たす媒質の波長λ2における屈折率と膜厚との積である光学的距離(D3(λ2))、が、
0.9×X ≦ D1(λ1) ≦ 1.1×X 、
0.1×Y ≦ D3(λ2) ≦ 2.0×Y 、かつ
0.8×Z ≦ D1(λ1)+D2(λ1) ≦ 1.2×Z 、
の関係を満たすように設定されていることを特徴とする。
Y = φ2(λ2)×(λ2/4π)+(λ2×m/2)
Z = (φ1(λ1)+φ2(λ1))×(λ1/4π)+(λ1×n/2)
上式において、l,m,nは0以上の整数である。なお、このnは屈折率を示す記号nとは関係ない。
0.1×Y ≦ D3(λ2) ≦ 2.0×Y 、かつ
0.8×Z ≦ D1(λ1)+D2(λ1) ≦ 1.2×Z 、
の関係。
(上式においてnは屈折率、dは膜厚(物理的膜厚)を示す。)
したがって、例えば、光学的距離D1は、第1の電荷補助層7aにおける屈折率と膜厚とを乗じることによって求めることができる。また、光学的距離D1〜D3についても同様に求めることができる。
0.9×X ≦ D1(λ1) ≦ 1.1×X 、
0.9×Y ≦ D3(λ2) ≦ 1.1×Y 、かつ
0.9×Z ≦ D1(λ1)+D2(λ1) ≦ 1.1×Z
となる。
なお、(Dd(λ1))の上限は特にないが、例えば、λ1の100倍以下などであってもよい。ちなみに、Ddにおいて、Dに添えた文字「d」は拡散(diffusion)の頭文字を使用している。
Y = φ2(λ2)×(λ2/4π)+(λ2×m/2)
Z = (φ1(λ1)+φ2(λ1))×(λ1/4π)+(λ1×n/2)
上式において、l,m,nは0以上の整数である。
マルチユニット構造の有機エレクトロルミネッセンス素子において、光学的距離を設定し、素子の好適化を行った。
このようにして計算される光学的距離を上記の関係式に用いるようにする。
膜厚の好適条件を確認するため、陰極及び金属薄膜(半透過性層)における反射の位相シフトφ1、φ2、及び、各発光層4a、4bの波長λ1、λ2と、導出される膜厚D1〜D4との関係について解析を行った。
D3(λ2) = φ2(λ2)×(λ2/4π)+(λ2×m/2)
D1(λ1)+D2(λ1)
= (φ1(λ1)+φ2(λ1))×(λ1/4π)+(λ1×n/2)
なお、l、m、nは0以上の整数であるが、以下の計算ではこれらを全て0とした。
D3(λ2) = 110×(460/720) = 70 (nm)
D1(λ1)+D2(λ1)
= 280×(600/720) = 230 (nm)
これは、図14A〜図14Dにおける極大値の関係とほぼ一致していることが確認された。なお、D3(λ2)は、キャビティ増幅光の影響も多少受けるために最適な膜厚条件からは少しずれているが、好適な範囲内には収まっており、また、ピークの増減幅が小さいため影響は小さい。また、D1(λ1)のピークは140nmであり、D2(λ1)のピークは80nmである。したがって、表4から、D2(λ1)がピークになるときのD1(λ1)+D2(λ1)は80+130=210nmとなり、また、D1(λ1)がピークになるときのD1(λ1)+D2(λ1)は140+70=210nmとなる。よって、D1(λ1)+D2(λ1)が好適な膜厚条件を満たしていることが確認された。
図7に示すボトムエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンスを、表5に示すように半透過性層(第一の中間層3a)の膜厚を変化させて試作した。このとき、基板8の外側の表面に光拡散層9を設けたものと設けていないものを試作した。光拡散層9を設けたものにおいては、光拡散層9の光取り出し側の面と半透過性層との間の波長λ1における光学的距離(Dd(λ1))が、第一の発光ユニット6aの発光ピーク波長(λ1)の10倍以上になるように設計した(図3参照)。各素子について輝度計システムを用いて色度を測定し視野角特性(視野角依存性)を評価した。また、半透過性層の膜厚が同条件の素子について、光拡散層9の有無による光取り出し効率の向上を光取り出し倍率として評価した。なお素子の構成は表4に示すものとし、Ag半透過性層の膜厚をパラメータとして変化させた。視野角特性については下記で示される1931CIE表色系(x,y,z)を用いた1976CIE規格値(u’,v’)の視野角0°〜80°における(max−min)の値(Δu’,Δv’)を用いて評価した。この値が小さいほど視野角の依存性が小さく、幅広い視野角で発光を得ることができる。
v’ = 9y/(−2x+12y+3)
表5に、光拡散層9の有無による視野角特性及び光取り出し性の結果を示す。
2 第二の電極
3 中間層
4 発光層
4a 第一の発光層
4b 第二の発光層
5 発光源
5a 第一の発光源
5b 第二の発光源
6 発光ユニット
6a 第一の発光ユニット
6b 第二の発光ユニット
7 電荷補助層
8 基板
9 光拡散層
10 透明樹脂層
Claims (9)
- 光反射性を有する第一の電極と光透過性を有する第二の電極との間に、一又は複数の光透過可能な中間層を介して複数の発光層が積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一の電極に最も近い中間層として第一の中間層が形成されており、前記第一の電極と前記第一の中間層との間には、第一の発光源を有する第一の発光層を備える第一の発光ユニットが形成されるとともに、前記第一の中間層の前記第二の電極側には、第二の発光源を有する第二の発光層を備える第二の発光ユニットが形成されており、前記第一の中間層は、光透過性及び光反射性の両方を有し全光線吸収率10%以下の半透過性層により構成されていることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記半透過性層の全光線反射率が10%以上50%未満であることを特徴とする、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記半透過性層はAg又はAgを含む合金を主成分とする層であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記第一の発光源の重み平均発光波長をλ1、
前記第二の発光源の重み平均発光波長をλ2、
下記式(1)で示される前記第一の電極で生じる位相シフトをφ1、及び、
下記式(1)で示される前記半透過性層で生じる位相シフトをφ2、としたときに、
前記第一の発光源の光が前記第一の電極における反射で生じる位相シフトをφ1(λ1)、
前記第一の発光源の光が前記半透過性層における反射で生じる位相シフトをφ2(λ1)、及び
前記第二の発光源の光が前記半透過性層における反射で生じる位相シフトをφ2(λ2)、として表し、さらに、
X = φ1(λ1)×(λ1/4π)+(λ1×l/2)
Y = φ2(λ2)×(λ2/4π)+(λ2×m/2)
Z = (φ1(λ1)+φ2(λ1))×(λ1/4π)+(λ1×n/2)
(上式において、l,m,nは0以上の整数である)
の関係式でX、Y及びZを表したときに、
前記第一の発光源と前記第一の電極との間を満たす媒質の波長λ1における屈折率と膜厚との積である光学的距離(D1(λ1))、
前記第一の発光源と前記半透過性層との間を満たす媒質の波長λ1における屈折率と膜厚との積である光学的距離(D2(λ1))、及び、
前記第二の発光源と前記半透過性層との間を満たす媒質の波長λ2における屈折率と膜厚との積である光学的距離(D3(λ2))、が、
0.9×X ≦ D1(λ1) ≦ 1.1×X 、
0.1×Y ≦ D3(λ2) ≦ 2.0×Y 、かつ
0.8×Z ≦ D1(λ1)+D2(λ1) ≦ 1.2×Z 、
の関係を満たすように設定されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記Xの関係式において、l≧1であることを特徴とする、請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記X、Y、Zの関係式において、l≧1、m≧1、かつ、n≧1であることを特徴とする、請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記第二の電極の光取り出し面側に光拡散層が形成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記光拡散層の光取り出し側の面と前記半透過性層との間の波長λ1における光学的距離(Dd(λ1))が、前記第一の発光ユニットの発光ピーク波長(λ1)の10倍以上であることを特徴とする、請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記第二の電極の光取り出し面側に光透過性を有する基板が設けられ、この基板の屈折率が1.55以上であることを特徴とする、請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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