JP2009054382A - 有機エレクトロルミネッセンス素子の設計方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子の設計方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】基板6、光透過性の電極1、発光層3及び他の有機層4の、各厚み、屈折率及び消衰係数、並びに光反射性の電極2の屈折率及び消衰係数と、発光層3における発光材料のPLスペクトルと、発光層3における発光点の位置及び発光分布とをファクターとして、光学伝搬解析を行う。これにより、前記基板6内部を導波する光の成分の量と基板6から外部に出射する光の成分の量との和と、上記発光点から光反射性の電極2の表面までの寸法との間の関係を導出する。この関係に基づいて、基板6に反射・屈折角を乱れさせる領域7を設ける場合の有機発光層5の厚みを設計する。
【選択図】図1
Description
F=φ×λ/4π …(3)
0.73F≦D≦1.15F …(4)
ここで、図2において有機EL素子の発光層3の発光源10から斜めに発光した光23の伝搬について説明する。尚、実際には発光源10から光反射性の電極2へ向かう光も存在するが、ここでは省略している。屈折率の高い媒質から屈折率の低い媒質へ光が伝搬するとき、その界面では媒質間の屈折率により、スネルの法則から臨界角が決定され、その臨界角以上の光は界面で全反射して、屈折率の高い媒質に閉じ込められ、導波光として失われる。例えば、図2の有機EL素子で、基板6の屈折率が1.5である場合に、基板6から屈折率1.0の大気11へと出射する光の臨界角は約42°である。つまり、発光源10からの発光した光23が基板6から大気11へ出射するとき、大気11への入射角θが約42°より大きい光は基板6に閉じ込められ、導波光として失われる。立体角を考慮すると、基板6まで伝搬してきた光のうち、基板6から大気11へ出射する光の割合は約26%となり、残りの約74%は基板6に閉じ込められ、導波光として失われる。
(3/n)λ<d<(0.5/n)λ …(6)
この設計方法によれば、正面方向の光は干渉により弱め合うが、通常は導波光として素子内に閉じ込められる広角度成分の光が強めあい、この光を光拡散層を設けることで外部に出射することで全体的な光の取り出し効率を向上しようというものである。
すなわち、出射成分量については、発光点位置寸法が70nmで第一の極大値が現れ、260nmで第二の極大値が現れるが、導波成分量と出射成分量との和については発光点位置寸法が90nmで第一の極大値が、300nmで第二の極大値が現れる。このため、導波成分量と出射成分量との和と発光点位置寸法との関係に基づけば、導波成分量と出射成分量との和の極大値をとるように有機発光層5の厚みを設計することで、出射成分量のみに基づく場合よりも、光の反射・屈折角を乱れさせる領域7が設けられた有機EL素子から出射される光のエネルギーを増大させることができる。例えば、出射成分量のみを基準にしてその第二の極大値をとるように有機発光層5の厚み設計をした場合と比較して、導波成分量と出射成分量との和が第二の極大値をとるように有機発光層5の厚み設計を行うと、理想的には有機エレクトロルミネッセンスから出射される光のエネルギーを1.11倍増加させることができる。
2 光反射性の電極
3 発光層
4 有機層
5 有機発光層
6 基板
7 反射・屈折角を乱れさせる領域
Claims (5)
- 光透過性の電極と光反射性の電極との間に発光層と他の有機層とを含む有機発光層を設けると共に前記光透過性の電極の有機発光層とは反対側の表面に光透過性の基板を備えて構成される有機エレクトロルミネッセンス素子の設計方法であって、
前記基板、光透過性の電極、発光層及び他の有機層の、各厚み、屈折率及び消衰係数、並びに前記光反射性の電極の屈折率及び消衰係数と、発光層における発光材料のフォトルミネッセンススペクトルと、発光層における発光点の位置及び発光分布とをファクターとして、光学伝搬解析を行うことにより、
前記基板内部を導波する光の成分の量と基板から外部に出射する光の成分の量との和と、上記発光点から光反射性の電極の表面までの寸法との間の関係を導出し、この関係に基づいて、基板に反射・屈折角を乱れさせる領域を設ける場合の有機発光層の厚みを設計す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の設計方法。 - 上記光の成分の量が、視感度を考慮した光束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の設計方法。
- 上記光の成分の量が、光子数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の設計方法。
- 上記光の成分の量が、エネルギー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の設計方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法で有機発光層の厚みが設計されたものであ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。
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